ECL、LVDS和CML电平
芯片间互连通常有三种接口:PECL(Positive Emitter-Coupled Logic)、LVDS(Low-Voltage Differential Signals)、CML(Current Mode Logic)。
各接口电平规范
ECL、PECL、LVPECL使用注意:不同电平不能直接驱动。中间可用交流耦合、电阻网络或专用芯片进行转换。以上三种均为射随输出结构,必须有电阻拉到一个直流偏置电压。(如多用于时钟的LVPECL:直流匹配时用
130欧上拉,同时用82欧下拉;交流匹配时用82欧上拉,同时用130欧下拉。但两种方式工作后直流电平都在1.95V左右。)
1.1. PECL接口输出结构
PECL 电路的输出结构如图所示,包含一个差分对和一对射随器。输出射随器工作在正电源范围内,其电流始终存在,这样有利于提高开关速度。标准的输出负载是接50Ω至VCC-2V的电平上,如图中所示,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-输出电流为14mA。PECL 结构的输出阻抗很低,典型值为4~ 5 Ω,这表明它有很强的驱动能力,但当负载与PECL 的输出端之间有一段传输线时,低的阻抗造成的失配将导致信号时域波形的振铃现象。
PECL输出结构
1.2. PECL接口输入结构
PECL 输入结构如图2所示,它是一个具有高输入阻抗的差分对。该差分对共模输入电压需偏置到VCC-1.3V,这样允许的输入信号电平动态最大。MAXIM 公司的PECL 接口有两种形式的输入结构,一种是在芯片上已加有偏置电路,如MAX3867、MAX3675,另一种则需要外加直流偏置。
PECL输入电路结构
2.1. CML接口输出结构
CML 接口的输出电路形式是一个差分对,该差分对的集电极电阻为50Ω,如图中所示,输出信号的高低电平切换是靠共发射极差分对的开关控制的,差分对的发射极到地的恒流源典型值为16mA,假定CML 输出负载为一50Ω上拉电阻,则单端CML 输出信号的摆幅为Vcc~Vcc-0.4V。在这种情况下,差分输出信号摆幅为800mV,共模电压为Vcc-0.2V。若CML输出采用交流耦合至50Ω负载,这时的直流阻抗有集电极电阻决定,为50Ω,CML 输出共模
电压变为Vcc-0.4V,差分信号摆幅仍为800mV。在交流和直流耦合情况下输出波形见图。
CML 输出结构
CML在不同负载时的输出波形
2.2. CML接口输入结构
CML 输入结构有几个重要特点,这也使它在高速数据传输中成为常用的方式,如图5所示,MAXIM 公司的CML 输入阻抗为50Ω,容易使用。输入晶体管作为射随器,后面驱动一差分放大器。
CML输入电路结构
3.1. LVDS接口输出结构
MAXIM 公司LVDS 输出结构在低功耗和速度方面做了优化,电路如图6所示。电路差分输出阻抗为100Ω。
LVDS输出结构
3.2. LVDS接口输入结构
LVDS 输入结构如图所示,输入差分阻抗为100Ω,为适应共模电压宽范围内的变化,输入级还包括一个自动电平调整电路,该电路将共模电压调整为一固定值,该电路后面是一个SCHMITT触发器。SCHMITT 触发器为防止不稳定,设计有一定的回滞特性,SCHIMTT 后级是差分放大器。
LVDS输入结构
4.1. CML到CML的连接
CML 到CML 之间连接分两种情况,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,如图中所示,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。
CML到CML之间的连接
4.2. PECL到PECL的连接
4.2.1. 直流耦合情况
等效电路形式
该等效电路应满足如下方程:
在3.3V 供电时,电阻按5%的精度选取,R1 为130Ω,R2 为82Ω。而在5V 供电时,R1为82Ω,R2 为130Ω。下图给出了这两种供电情况时的详细电路。
PECL电路间直流耦合
4.2.2. 交流耦合情况
PECL 在交流耦合输出到50Ω的终端负载时,要考虑PECL 的输出端加一直流偏置电阻,如图所示。
PECL电路间交流耦合
PECL 的输出共模电压需固定在Vcc-1.3V,在选择直流偏置电阻时仅需该电阻能够提供14mA 到地的通路,这样R1=(Vcc-1.3V)/14mA。在3.3V 供电时,R1=142Ω,5V 供电时,R1=270Ω。然而这种方式给出的交流负载阻抗低于50Ω,在实际应用中,3.3V 供电时,R1 可以从142Ω到200Ω之间选取,5V 供电时,R1 可以从270Ω到350Ω之间选取,原则是让输出波形达到最佳。
PECL 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,从而可以增大交流负载阻抗使之接近50Ω;另一种方式是在直流偏置通道上串接电感,以减少该偏置通道影响交流阻抗。
上图中R1和R2 的选择应考虑如下几点:(1)PECL 输入直流偏压应固定在Vcc-1.3V;(2)输入阻抗应等于传输线阻抗;(3)低功耗;(4)外围器件少。最常用的就是图11 中的两种。在上图(a)中,R1 和R2 的选择应满足下面方程组:
求解得到:
R2 = 82 Ω and R3 = 130 Ω +3.3 V供电时
R2 = 68 Ω and R3 = 180 Ω +5 V供电时
图(a)有一个缺点就是它的功耗较大,当对功耗有要求时,可以采用图(b)所示的结构,在这种情况下,R2 和R3 需满足如下方程组:
R2 和R3 通常选:
R2 = 2.7 KΩ and R3 = 4.3 KΩ +3.3 V供电时
R2 = 2.7 KΩ and R3 = 7.8 KΩ +5 V供电时
4.3. LVDS到LVDS的连接
因为LVDS 的输入与输出都是内匹配的,所以LVDS 间的连接可以如图中那样直接连接。
LVDS间连接
ECL、LVDS和CML电平相关推荐
- 逻辑电平--差分信号(PECL、LVDS、CML)电平匹配
硬件设计:逻辑电平--差分信号(PECL.LVDS.CML)电平匹配 参考资料:逻辑电平设计规范 PECL电平匹配设计指南 CML信号与LVPECL信号的连接 硬件设计:逻辑电平--CML 硬件设计: ...
- 常用电平LVTTL、LVCMOS、LVDS、CML的标准和区别
电路设计中,经常遇到各种不相同的逻辑电平.常见的逻辑电平如下: TTL.CMOS.LVTTL.LVCMOS.ECL.PECL.LVPECL.RS232.RS485等,还有一些速度比较高的 LVDS.G ...
- 逻辑电平(TTL/CMOS/LVDS/LVPECL/CML)
低速逻辑电平 TTL/CMOS/LVTTL/LVCMOS逻辑电平介绍 传统单板设计中,TTL和CMOS逻辑电平被广泛应用,是数字电路设计中最常见的两种逻辑电平,LVTTL和LVCMOS是它们的低电平版 ...
- 以太网口差分电平_浅谈LVDS、CML、LVPECL三种差分逻辑电平之间的互连
本篇主要介绍LVDS.CML.LVPECL三种最常用的差分逻辑电平之间的互连.由于篇幅比较长,分为两部分:第一部分是同种逻辑电平之间的互连,第二部分是不同种逻辑电平之间的互连. 下面详细介绍第一部分: ...
- LVDS、CML、LVPECL不同逻辑电平之间的互连(二)
本文转载来自:LVDS.CML.LVPECL不同逻辑电平之间的互连(二),转载仅作学习记录,请支持原作. 目录 1.LVPECL的互连 1.1.LVPECL到CML的连接 1.1.1.直流匹配 1.1 ...
- 高速串行总线设计基础(八)揭秘SERDES高速面纱之CML电平标准与预加重技术
文章目录 前言 物理信号 预加重 差分传输线 参考资料 前言 对于数字工程师来说,我们可能关注的仅仅是本文中的差分信号电平标准以及预加重技术,CML电平标准是Transceiver技术的首选,在Xil ...
- 以太网口差分电平_高速串行总线设计基础(八)揭秘SERDES高速面纱之CML电平标准与预加重技术...
前言 物理信号 预加重 差分传输线 参考资料 前言 对于数字工程师来说,我们可能关注的仅仅是本文中的差分信号电平标准以及预加重技术,CML电平标准是Transceiver技术的首选,在Xilinx的G ...
- xilinx管脚差分端接_高速串行总线设计基础(八)揭秘SERDES高速面纱之CML电平标准与预加重技术...
前言 物理信号 预加重 差分传输线 参考资料 前言 对于数字工程师来说,我们可能关注的仅仅是本文中的差分信号电平标准以及预加重技术,CML电平标准是Transceiver技术的首选,在Xilinx的G ...
- SiT9102:1-220MHz任意频率差分晶振,LVPECL/LVDS/HSCL/CML
1.SiT9102简介 SiT9102差分晶振是1-220MHz之间任意频点,抖动<1ps,输出支持LVDS/LVPECL/CML/HCSL的高性能差分振荡器,频率稳定度高达±10ppm.SiT ...
最新文章
- 2021年人工神经网络第四次作业-第五题:危险品识别
- 2 Powershell与Cmd以及Unix/Linux Shell
- Python基础教程【读书笔记】 - 2016/7/5
- Qt QWidget控件透明动画实现
- js 动态获取表格中的值并修改其他表格+js 动态拼接字符串
- 【洛谷 P1659】 [国家集训队]拉拉队排练(manacher)
- 在CentOS下源码安装 Xen并搭建Windows虚拟机
- 教授直言:有些博导水平一般,名不副实,却不愿放弃招生指标
- 房价预测python_详解 Kaggle 房价预测竞赛优胜方案:用 Python 进行全面数据探索...
- mvc 扫描jar jsp_SpringBoot+jsp项目启动出现404
- java编写人机聊天_无聊 写了个人机对话的小程序 哈哈!
- EC-JET喷码机报EC2.01偏转板电压故障
- 需求与商业模式分析-3-设计
- 计算机本地网络如何共享,本地网络共享如何实现?
- 致敬赵雷:基于TensorFlow让机器生成赵雷曲风的歌词
- kernel - regulator
- 支持 Docker 运行的 ChatGPT 平替之 Alpaca-Turbo (羊驼)
- 13-新手小白如何选购笔记本电脑?
- 中南大学计算机2020研究生分数线,2020年中南大学考研分数线公布
- 高等数学18讲(19版)7.31(区间再现公式)