浅谈LVDS、CML、LVPECL三种差分逻辑电平之间的互连.docx

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：同种逻辑电平之间的互连。输入CMLPECLLVDS输出CML√√直流、交流耦合√直流、交流耦合PECL√直流、交流耦合√直流、交流耦合√直流、交流耦合LVDS√直流、交流耦合√直流、交流耦合√1、LVDS到LVDS的连接1.1、直流匹配LVDS直接是可以直接连接的，不论是2.5V还是3.3V，无非是否在外部再放一个100欧姆匹配电阻。端接电阻要靠近接收端输入引脚！！！内置100Ω端接电阻的连接方式外接100Ω端接电阻的连接方式1.2、交流匹配如果接收器输入端内置直流偏置，交流匹配也就是带不带100欧姆匹配的问题。内置100Ω端接电阻的连接方式外接100Ω端接电阻的连接方式如果芯片没有内置直流偏置电压，就需要外接电阻到参考电压(1.2V)。为了支持传输线上的长0和长1数据序列，耦合电容的值不能太小，一般取0.1uF。C1、C2尽量靠近接收端放置，但不用像端接电阻那样紧贴输入管脚。2、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，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。2.1、直流匹配如果接收器的输入有内置匹配，如果接收器与发送器之间采用相同的VCC电源，CML驱动器输出可以直流耦合到CML接收器输入，无需额外的元件，可以直连。直流匹配——直连如果接收器的输入没有内置匹配，则需要在终端并接100欧姆匹配电阻。直流匹配——100欧姆匹配如果接收器的输入没有内置匹配，也可以通过在终端上拉50欧姆匹配电阻进行互连。直流匹配——50欧姆上拉匹配2.2、交流匹配如果接收器与发送器采用不同的电源，系统需要用交流耦合方式。交流耦合情况下，耦合电容应足够大，以避免信号包含一长串相同数字时导致过大的低频衰减。交流匹配——直连如果接收器的输入没有内置匹配，则需要在终端并接100欧姆匹配电阻。交流匹配——100欧姆匹配如果接收器的输入没有内置匹配，也可以通过在终端上拉50欧姆匹配电阻。交流匹配——50欧姆上拉匹配3、LVPECL到LVPECL的连接3.1、直流匹配3.1.1、50欧姆匹配到参考电压最简单的LVPECL匹配方式就是在接收器的输入侧需要一个参考电压，参考电压要比Vcc低2.0V，额外的电源需求会增加电路的复杂度和成本。Vcc-2.0V的偏置电压是考虑到ECL的14mA在50欧姆上的0.7V压降，在总线上的中间电平依然是Vcc-1.3V。3.1.2、三电阻匹配一种减少附加成本的方式就是增加一个电阻，两个50欧姆电阻提供信号匹配，另一个电阻连接到地给这两个电阻提供直流偏置到VTT。3.1.3、四电阻匹配这是使用最多的LVPECL匹配方式，采用四电阻戴维南匹配。四个电阻匹配的计算步骤如下：a、从阻抗匹配要求可以得出：R1||R2=50b、电阻比等于电压比可以得出：(R1+R2)/R2=VCC/(VCC-2)Vcc-2.0V的偏置电压是考虑到ECL的14mA在等效50欧姆上的0.7V压降，在总线上的偏置电压依然是Vcc-1.3V。于是可以得到：R1=50*Vcc/(Vcc-2)R2=25*Vcc4个电阻都必须放在离输入端很近的地方，对PCB布板造成困难。匹配电阻功耗比较大，如果路数很多的话，对单板的功耗来说是一个比较大的问题（静态电阻很小）。所以，在实际的布板过程中，一般不提倡使用这种电路。3.1.4、下拉+100欧姆跨接这是最常用，最简洁的直流匹配方式，特别适合同电压PECL之间的对接。R1=140~200欧姆（3.3V），R1=270~330欧姆（5V），R2=100欧姆。R1为输出门提供偏置电流，R2为交流信号提供匹配。输入门的直流电平偏置直接利用输出门的直流电平(Vcc-1.3V)，并不需要外来的上下拉电阻来提供。此匹配电路电阻个数很少，只有3个。只有R2一个电阻必须放在离输入门比较近的地方，R1放置的地方可以比较随便，只要不引入过长的线头（过长的线头会导致反射）就可以了。PCB布板比较容易处理。这种电路是一个优选电路。3.1.5、下拉+50欧姆匹配到参考电压3.2、交流匹配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。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）/14