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[参考译文] SN74HC74:D 触发器输出作为 LVDS 时钟信号

Guru**** 1815690 points
Other Parts Discussed in Thread: DSLVDS1047, SN74LVC541A, DS91M125
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/logic-group/logic/f/logic-forum/1421958/sn74hc74-d-flip-flop-output-as-lvds-clock-signal

器件型号:SN74HC74
主题中讨论的其他器件:DSLVDS1047SN74LVC541ADS91M125

工具与软件:

我们遇到了一个具有 SN74HC74PWR 的仪器、两个 D 触发器除以两个级联计数器、第一个计数器由4 MHz 皮尔斯栅极振荡器驱动、第二个计数器输出 Q 和 Q BAR 在它们之间有3个串联电阻器。 连接到 Q 输出的等电阻器(R1=R2)各为140欧姆、中间电阻器(Rd)为47欧姆。 此芯片由+5V 的 Vcc 供电。 电阻器 Rd 上47欧姆的差分输出(LVDS)信号为1 MHz、峰峰值振幅为0.718V (718毫伏)、并联连接到4个不同的插座(CN1、CN2、CN3、CN4)。 共模直流偏移设置为+2.5V (Vcc/2)。电阻 Rd 到所有四个插座的覆铜迹线与100欧姆差模阻抗的紧密耦合差分布线。 我们考虑这样一种情况:没有 LVDS 接收器连接到四个插座(CN1、CN2、CN3、CN4)中的任何一个、流经串联电阻的电流将为 Vcc/(R1 + Rd + R2)、即5V/327ohm = 0.0152安培(15.29 mA)。 如果所有4个插座都 连接了具有120欧姆输入端接电阻的独立 LVDS 接收器(EIA/TIA-644兼容)、每个插座均连接2.5米长的双绞线电缆(差分 Zo = 100欧 姆)、所有4个插座上的连接是并联的、有效 LVDS 负载电阻 RDE (Re 47欧姆||四个120欧姆并联)变为 RDE =18.3欧姆、流经输出 Q 端子的电流将摆动- 16.76 mA [Vcc + R2 (R1 + RDE) 298.3欧姆]通过 RDE (在插座端子上以及所有 LVDS 线路接收器上的120欧姆端接电阻上)的差动峰值到电压降低到0.326V (326 mV)。  IOL  为 SN74HC74PWR 指定的(max)和 IOH (max)为+5.2和-5.2 mA。 我们的问题是、这种设计是否稳定? 预期会出现什么样的性能问题? 我们对此感兴趣、因为47欧姆的 Rd 与 LVDS 信号线的100欧姆差分布线阻抗不匹配、其次、我们从未看到过具有长残桩(每个 LVDS 接收器具有2.5米双绞线)并联到 LVDS 驱动器输出的 LVDS 接收器。 从电阻器 Rd 到并行插座组的 PCB 差分 LVDS 信号覆铜迹线长度大约为6cm。 共模直流电压+2.5V 还违反 针对 VID 接收器输入符合 EIA/TIA-644的要求[Vcm =+2.4V - LVDS/2、VID VID 跨 Rd 为 VOD ]、尽管 Rd 上的 VOD 信号(未连接接收器、718mV)和 RDE (连接四个接收器、316mV)保持在指定的限值|LVD|=+0.1V 至+1.0V。 此应用用于将1 MHz 时钟从主器件(主机将74HC74用作 LVDS 驱动器)分配到四个不同的传感器模块。 LVDS 接收器差分输入阈值 VTH 为100mV、因此、无论连接的是单个模块(点对点 LVDS 信号拓扑)还是多个模块(并联星型拓扑)、差分噪声容限(DNM = VOD - VTH)似乎都不是问题。    

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    理论上、LVDS 驱动器应注入恒定电流±3.5 mA、从而在单个端接电阻上产生±350mV 的压降。 接收器必须能够接受低至 ±100mV 的电压。

    只要输出信号与 LVDS 兼容、或者接收器能够处理信号、就可以在驱动器中使用不同的电路。 (2.5V 的共模电压可能适用于也可能不适用于特定的接收器。 具有3.3V 电源的更现代的电路板将不会出现这个问题。)

    HC 输出的典型输出阻抗约为25 Ω(参见 5V 电源电压下数字集成电路的输入和输出特性图31)、即、效果就像 R1和 R2约为165 Ω 一样。16 mA 的输出电流正常、但实际输出电压不再有保证。

     只要驱动器对于所有终端电阻器而言足够强大、就可以实现多条线路使用单个驱动器的星型架构。 只会遇到无端桩线问题。

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    您好、Clemens:

    非常感谢您的及时响应。 我们正在考虑将电源电压 Vcc 从+5V 更改为+2.5V、以便共模直流失调电压为+1.25V、如果主机(驱动器侧)和连接的模块(接收器侧)之间存在+/-1V 的接地漂移、这将有所帮助。 此外、当所有四个模块(具有120欧姆输入端接接收器)连接到主机时、我们希望电阻器 RDE 上的差分电压 VOD 为0.6V。 考虑到25 Ω 的74HC74输出阻抗 和40 mA 的最大拉电流、我们从您的答复中得出了两组电阻器、如下所示。  

    1. r1 = r2 = 4 Ω (接近值4.02欧姆0.1% E192系列)和 rd = 47.  Ω;当所有四个模块都连接时,最大输出电流 Io =[( 2.5V )/(R1+R2+两倍的输出阻抗)]= 32.76 mA , VOD = 0.6V (有效 Rd 为18.3 Ω )。

    2. r1 = r2 = 13 Ω(接近值13.02欧姆0.1% E192系列)和 rd =  120 Ω ;当所有四个模块都连接时、最大输出电流 io =[(2.5V)/(R1+R2+两倍输出阻抗)]= 25 mA、VOD = 0.6  (有效 Rd 为24 Ω )。

    请告知我们您会推荐哪组复位器。 Rd 值与布线的差分线路阻抗不接近真的很重要吗?  

     

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    则根本不需要 RD。 您只需要在接收器处进行端接。

    在2.5V 电源下、HC 输出将要弱得多、但无法实现32 mA。

    无论何时更改电路板、为什么不使用 DSLVDS1047、或者至少使用 SN74LVC541A?

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    我们使用中继器(DS91M125)开发出了一个解决方案、但整个测试、最终实施审批过程至少需要8到10个月。 同时、我们正在尝试是否可以临时快速、经济地修复、以便在应用对安全性/准确性至关重要的情况下为某些最终用户提供更好的性能。 有时、由于最终用户处理事件只需使用主机仪器进行数据处理(使用 CAN 协议与连接的单元进行通信)、因此没有模块被连接、从而使 LVDS 信号线路开路