CML、PECL及LVDS间的互连.doc

CML、PECL及LVDS间的互相连接王险峰译摘要:随着高速数据传输业务需求的增加,如何高质量的解决高速IC芯片间的互连变得越来越重要。低功耗及优异的噪声性能是有待解决的主要问题。芯片间互连通常有三种接口:PECL(PositiveEmitter-CoupledLogic)、LVDS(Low-VoltageDifferentialSignals)、CML(CurrentModeLogic)。在设计高速数字系统时,人们常会遇到不同接口标准芯片间的互连,为解决这一问题,我们首先需要了解每一种接口标准的输入输出电路结构,由此可以知道如何进行直流偏置,接什么样的负载。本文正是针对该问题展开讨论,作为例子,文中列举了一些MAXIM公司的产品。一、PECL接口PEL是ECL标准发展而来,在PECL电路中省去了负电源,较ECL电路更便于使用。PECL信号的摆幅相对ECL要小,这使得该逻辑更适合于高速数据的串行或并行连接。PECL标准最初由MOTOROLA公司提出,经过很长一段时间才在业内推广开。PECL接口输出结构图1、PECL输出结构PECL电路的输出结构如图1所示,包含一个差分对管和一对射随器。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。-2V的电平上,如图1所示,在这种负载条件下,OUT+与OUT--,OUT+与OUT-输出电流为14mA。PECL结构的输出阻抗很低,典型值为4--5Ω,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,低阻抗造成的失配将导致信号时域波形的振铃现象。PECL接口输入结构图2、PECL输入电路结构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。-,这样允许的输入信号电平动态范围最大。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。表一中给出了MAXIM公司PECL接口输入输出的具体电气指标。表一、PECL输入输出指标参数条件最小值典型值最大值单位输出高电平Ta=0℃~85℃Vcc-1.-=-40℃Vcc-1.-=0℃~85℃Vcc-1.-=-40℃Vcc-1.-1.-1.-0.-1.-,PECL接口均适用,,简写为LVPECL。在使用PECL电路时要注意加电源去耦电路,以免受噪声的干扰,同时输出采用交流还是直流耦合对负载网络的形式将会提出不同的需求。二、CML接口CML是所有高速数据接口形式中最简单的一种,它的输入与输出是匹配好的,从而减少了外围器件,也更适合于在高的频段工作。它所提供的信号摆幅较小,从而功耗更低。CML接口输出结构CML接口的输出电路形式是一个差分对管,该差分对的集电极电阻为50Ω,如图3所示,输出信号的高低电平切换是靠共发射极差分对管的开关控制的,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,--Vcc-。在这种情况下,差分输出信号摆幅为800mV,-。若CML输出采用交流耦合至50Ω负载,这时的直流阻抗由集电极电阻决定,为50Ω,-0.-+(a)-0.-0.-+(b)-,差分信号摆幅仍为800mV。在交流和直流耦合情况下输出波形如图4所示。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。图5、CML输入电路结构表二以MAX3831、MAX3832为例列出了CML器件的输入输出技术参数表二、-0.-0.+-p注:MAXIM不同产品CML输入灵敏度不同,如MAX3875、MAX3876。三、LVDS接口LVDS用于低压差分信号点到点的传输,该方式有三大优点,使其更具有吸引力。A)LVDS传输的信号摆幅小,从而功耗低,一般差分线上电流不超过4mA,负载阻抗为100Ω。这一特征使它适合做并行数据传输。B)LVDS信号摆幅小,。C),单端信号摆幅为400mV,,也就是说LVDS允许收发两端地电势有±1V的落差。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,表三列出了其它一些指标。LVDS接口输入结构LVDS输入结构