LVDS_LVPECL_CML之间的电路和参数 联系客服

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由上面的公式可知,此种耦合方式的直流功耗比较大,如果对功耗有要求时,可以用(b)所示电路。计算如下:

LVPECL交流耦合另外有两种改进结构,一种是在信号通路上串接一个电阻,从而可以增大负载阻抗使之接近50ohm;另一种方式是在直流偏置通道上串接电感,以减小该偏置通道影响交流阻抗。

LVPECL信号原理

LVPECL即Low Voltage Positive Emitter-Couple Logic,也就是低压正发射极耦合逻辑,使用3.3V或2.5V电源,LVPECL是由PECL演变而来的,PECL即 Positive Emitter-Couple Logic,也就是正发射极耦合逻辑的意思,使用5.0V电源,而PECL是由ECL演变而来的,ECL即Emitter-Couple Logic,也就是发射极耦合逻辑,ECL有两个供电电压VCC和VEE。当VEE接地时,VCC接正电压时,这时的逻辑称为PECL;当当VCC接地时,VEE接负电压时,这时的逻辑成为NECL,VEE一般接-5.2V电源;一般狭义的ECL就是指NECL。 ECL分类:

ECL/PECL/LVPECL逻辑的优点:

1. 输出阻抗低(6~8ohm),输出阻抗高(可以看作无穷大),所以驱动能力特别强,它可以驱

动50~130ohm特征阻抗的传输线而交流特性并没有明显的改变。由于驱动能力强,所以支持更远距离的传输,所以背板走线或长线缆传输基本上都使用ECL逻辑。

2. ECL器件对电压和温度的变化不如TTL和CMOS器件敏感,ECL时钟驱动器产生的

各路时钟的并发性更好,skew更小。

3. 相对于同为差分信号的LVDS,ECL支持的速率更高,受工艺的限制,LVDS的逻辑

很少有高于1.5GHz的应用,而ECL可以应用高于10GHz的场合,可以说,高于5GHz的场合,基本上是ECL和CML的天下。在所有的数字电路中,ECL的工作速度最高,其延时小于1ns,在中小规模集成电路,高速,超高速数字系统和设备中应用

4. 对传输线阻抗的适应范围更宽。LVDS属于电流型驱动,其终端的100ohm匹配电阻兼

有产生电压的功能。因此,为了不改变信号的摆幅,终端电阻的阻值必须取100ohm,为了保证较好的信号完整性,LVDS的传输线阻抗也必须精确控制在50ohm,否则容易产生反射等SI问题。

ECL/PECL/LVPECL逻辑的缺点:

跟它的优点一样,ECL的缺点也很明显,那就是功耗大,噪声容限小,抗干扰能力弱。ECL电路的逻辑摆幅只有0.8V,直流噪声容限只有200mV。可以说,ECL的高速性能是用高功耗、低噪声容限为代价换来的。

PECL的标准输出负载是50ohm至VCC-2V的电平上,在这种负载条件下,OUT+与OUT-的静态电平典型值为VCC-1.3V,OUT+与OUT-的输出电流为14mA。

PECL的输出电路结构:

PECL的输入是一个具有高输入阻抗的差分对,该差分对的共模电压需要偏置到

VCC-1.3V,这样允许的输入信号电平动态最大。有的芯片在内部已经集成了偏置电路,使用时直接连接即可,有的芯片没有加,使用时需要在芯片外部加直流偏置。

PECL的输入电路结构:

PECL的逻辑电平指标:

LVDS信号原理

LVDS即Low Voltage Differential Signaling的缩写,是当今流行最广泛的低压差分信号之一,它具有功耗低、抗扰性好,最新的LVDS标准能够实现3Gbps以上的数据速率。LVDS信号的摆幅只有350mV。3.3V LVDS线驱动器的输入电平对于逻辑0为0.0VDC到0.8VDC、对于逻辑1为2.0VDC到3.0VDC。0.8VDC和2.0VDC之间的输入电平公平定义,这意味着驱动的开关转换阈值电平也未定义。

LVDS驱动器中含有一个3.5mA的电流源,接收端的输入阻抗很高,所以,整个电路电流全部流过100Ω垮接电阻,于是在垮接电阻上产生了350mV的电压。改变电流的方向即可在垮接电阻上产生相反方向的电压,以这种方式来产生逻辑1和0。

LVDS的优点:

1. 由于LVDS的电流源始终导通,此特性可以消除开关噪声带来的尖峰和大电流晶体管

不断开合造成的EMI干扰。

2. 差分线的间距很短,受到的干扰一样,所以在接收端进行差模运算后,干扰正好抵消。 3. LVDS差分线中传输的电流相同,方向相反,产生的EMI很低。

CML与CML信号的连接:

CML到CML之间的连接分为两种情况,当收发两端的器件使用相同的电源时,CML到CML可以采用直流耦合方式,这时不需要加任何器件;当收发两端器件采用不同电源时,一般要考虑交流耦合,注意这时选用的耦合电容要足够大,以避免在较长连0或连1情况出现时,接收端差分电压变小。 直流耦合:

交流耦合:

LVDS到LVDS信号的连接:

因为LVDS的输入与输出都是内部匹配的,所以LVDS间的连接可以直接连接。

CML与LVDS的连接:

一般情况下,实际应用中没有CML和LVDS进行互联的情况,因为LVDS通常用作并联数据的传输,数据速率为155MHz,622MHz,或1.25GHz,而CML常用来做串行数据的传输,传输速率为2.5GHz或10GHz。作为特殊情况,下面给出他们互联的解决方案。

LVDS到CML的连接:

CML到LVDS的连接:

LVPECL与CML的连接有直流和交流两种耦合方式。 交流耦合方式:

在LVPECL的两个输出端各加一个到地的偏置电阻,电阻值选取范围可以从142ohm到200ohm。如果LVPECL的输出信号摆幅大于CML的接收范围,可以在信号通道上串接一个25ohm的电阻,这时CML输入端的电压摆幅变为原来的0.67倍。交流耦合方式如下图所示: