LVPECL和CML逻辑电平

//参考高速电路设计实践

一、LVPECL

1、基本原理

2、特点

二、CML

三、三种高速电平的比较：LVDS\LVPECL\CML

一、LVPECL

1、基本原理

它是ECL电平的正电源、低电压版本。

ECL与TTL的比较：

ECL是指发射极耦合逻辑，主体有三极管构成（与TTL类似），不同点：工作在非饱和区（截止或放大状态），使得符合高速信号逻辑状态变化的要求，适用于高速应用。

ECL的缺点：始终有电流经过，功耗较大。速率的提升是以功耗增大为代价的。需要使用负电源，不方便。

LVPECL：正电源，低电压，结构如图：

输出端有一对差动放大器Q1和Q2，以及一对射极输出器Q3、Q4。

差分对信号抗干扰能力强，射极输出器输出电阻小、驱动能力强。

原理：Vcc取值3.3V或2.5V，Vbb为内部参考电压

Vi高于Vbb时，Q1导通，Q2截止；在输出端，Q3导通，Q4截止，输出高电平，逻辑1；反之，逻辑0。

在两种情况下都存在一条电流通路从Vcc流向GND，使得功耗大。

2、特点

（1）与LVDS相比功耗更大，匹配电流更复杂，但支持更高频率，抗抖动性能也更好。常被用作高速时钟和数据的电平。

（2）三极管处于非饱和态，LVPECL的传输延时极小。

（3）存在一条电流通路从Vcc流向GND，使得功耗大，但功耗与工作速率基本无关。

（4）采用电源驱动模式。

（5）外部端接电路较复杂，输出端要偏置到Vcc-2V，输入端要偏置到Vcc-1.3V，设计中为减少电源种类常常利用分压来得到相对于电压值，导致结构十分复杂，不适于要求极高的高速信号。

二、CML

指电流模式逻辑（Current Mode Logic），它的输入输出端口的匹配已集成于片内，基本不用外部端接，应用简单。

在功耗上，CML低于LVPECL，极高速信号更适合匹配简单的CML；而LVPEL的优势在于抗干扰能力强，当需要有精度和抖动要求时，考虑LVPECL较多。

三、三种高速电平的比较：LVDS\LVPECL\CML

（1）驱动模式：都属于电流驱动，适用于高速电路设计。

（2）外部端接：CML最简单，其次是LVDS，需要增加一个100Ω的终结电阻，最复杂是LVPECL.

（3）功耗方面：LVDS差分摆幅最小，功耗最小；其次是CML，功耗略低于LVPECL。

（4）工作速率：LVPECL和CML都工作与非饱和态，翻转速率高，能支持极高的信号传输。LVDS的噪声容限较小，无法支持极高速率传输。

LVDS基本概念见上一篇

LVDS逻辑电平介绍及其应用要点_别再出error了的博客-CSDN博客