LVDS、PECL 和 CML輸出/入結(jié)構(gòu)介紹

1. PECL 接口

PECL 由 ECL 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來(lái),但在 PECL 電路中使用的是正電源。PECL 信號(hào)的擺幅相對(duì) ECL 要小,這使得該邏輯更適合于高速數(shù)據(jù)的串行或并行連接。PECL 標(biāo)準(zhǔn)最初由 Motorola 公司提出, 經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間才在電子工業(yè)領(lǐng)域推廣開(kāi)。

1.1 ?PECL 輸出結(jié)構(gòu)

PECL 電路的輸出結(jié)構(gòu)如圖 1 所示,包含一個(gè)差分對(duì)管和一對(duì)射隨器。輸出射隨器工作在正電源范圍內(nèi),其直流電流始終存在,這樣有利于提高開(kāi)關(guān)速度,保持較快的關(guān)斷時(shí)間。PECL 輸出的適當(dāng)端接是連接 50? 電阻至(VCC-2V)電平。在這種端接條件下,OUT+與 OUT-的典型值為(VCC- 1.3V),輸出直流電流約為 14mA。PECL 結(jié)構(gòu)的輸出阻抗很低,典型值約為(4-5)?,這表明它有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但當(dāng)負(fù)載與 PECL 的輸出端之間有一段傳輸線時(shí),低阻抗造成的背向端接失配將導(dǎo)致信號(hào)的高頻失真。

1.2 ?PECL 輸入結(jié)構(gòu)

PECL 輸入結(jié)構(gòu)如圖 2 所示,它是一個(gè)具有高輸入阻抗的差分對(duì)。該差分對(duì)共模輸入電壓需偏置到(VCC-1.3V),這樣允許的輸入信號(hào)電平動(dòng)態(tài)范圍最大。

2. CML 接口

CML 是所有高速數(shù)據(jù)接口形式中最簡(jiǎn)單的一種,片內(nèi)輸入與輸出端接減少了設(shè)置工作條件所需的外圍器件數(shù)量。CML 輸出所提供的信號(hào)擺幅較小,從而功耗更低。此外,50? 背向終端匹配減小了背向反射,從而降低了高頻失真。

2.1 ?CML 輸出結(jié)構(gòu)

CML 的輸出電路形式是一個(gè)差分對(duì)管,該差分對(duì)的集電極電阻為 50?,如圖 3 所示。輸出信號(hào)的高低電平切換是靠共發(fā)射極差分對(duì)管的開(kāi)關(guān)控制的。假定電流源的典型值為 16mA,CML 輸出負(fù)載為上拉至 VCC 的 50? 電阻,則單端 CML 輸出信號(hào)的擺幅為 VCC 至(VCC-0.4V)。在這種情況下,CML 差分輸出信號(hào)擺幅典型值為 800mV, 共模電壓為(VCC-0.2V)。對(duì)同一個(gè)電流源來(lái)說(shuō), 若 CML 輸出采用交流耦合至 50? 負(fù)載,這時(shí)的直流阻抗由 50? 集電極電阻決定。CML 輸出共模電壓變?yōu)?VCC-0.4V) ,差分信號(hào)擺幅仍為800mVP-P。在交流和直流耦合情況下輸出波形如圖 4 所示。

2.2 CML 輸入結(jié)構(gòu)

CML 輸入結(jié)構(gòu)有幾個(gè)重要特點(diǎn),這也使它在高速數(shù)據(jù)傳輸中成為常用的方式。如圖 5 。

3. LVDS 接口

LVDS 用于低壓差分信號(hào)點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸,該方式有若干優(yōu)勢(shì),使其更具有吸引力。較小的信號(hào)擺幅使得功耗較低,一般負(fù)載阻抗為 100? 的差分線上的電流不超過(guò) 4mA。這一特征使得 LVDS 適合做并行數(shù)據(jù)傳輸。此外信號(hào)的電平很低,從而使得該結(jié)構(gòu)可以在 2.5V 的低電壓下工作。LVDS 輸入信號(hào)電壓可以從 0V 到 2.4V 變化,單端信號(hào)擺幅為 400mV,這樣允許輸入共模電壓從0.2V 到 2.2V 范圍內(nèi)變化,也就是說(shuō) LVDS 允許驅(qū)動(dòng)器和接收器兩端地電勢(shì)有±1V 的落差。

3.1 LVDS 輸出結(jié)構(gòu)

電路如圖 6 所示。電路差分輸出阻抗典型值為 100?,表 III 列出了其它一些輸出指標(biāo)。


3.2 ?LVDS 輸入結(jié)構(gòu)

LVDS 輸入結(jié)構(gòu)如圖 7 所示,IN+與 IN-輸入差分阻抗為 100?。為適應(yīng)共模電壓寬范圍內(nèi)的變化,輸入級(jí)還包括一個(gè)自適應(yīng)電平轉(zhuǎn)換電路,該電路將共模電壓設(shè)置為一固定值,該電路后面是一個(gè)施密特觸發(fā)器。施密特觸發(fā)器的輸入門(mén)限具有滯回特性,觸發(fā)器后級(jí)是差分放大器。

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