LVDS、CML、LVPECL不同逻辑电平之间的互连(二)
时间:2023-11-10 13:07:02
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目录
1、LVPECL的互连
1.1、LVPECL到CML的连接
1.1.1、直流匹配
1.1.2、交流匹配
1.2、LVPECL到LVDS的连接
1.2.1、直流匹配
1.3、LVPECL到HSTL的连接
2、CML的互连
2.1、CML到LVPEL的连接
2.1.1.50欧姆上拉匹配
2.1.2、50欧姆上拉 偏置
2.2、CML到LVDS的连接
2.2.1、直流匹配
2.2.2、交流匹配
2.3、CML到HSTL
3、LVDS的互连
3.1、LVDS到CML的连接
3.2、LVDS到LVPECL的连接
3.2.1、直流匹配
3.2.1、交流匹配
3.3、LVDS到HSTL的连接
1、LVPECL的互连
1.1、LVPECL到CML的连接
一般来说,提倡使用两种不同直流电平的信号(即输出信号的直流电平与输入需求的直流电平相差较大)AC耦合,使输出的直流电平与输入的直流电平独立。
1.1.1、直流匹配
在LVPECL到CML在直流耦合连接模式中,需要一个电平转换网络。该电平转换网络的功能是匹配LVPECL的输出与CML输入共模电压。电平转换网络引入的损耗一般较小,以确保LVPECL衰减后输出仍能满足CML输入灵敏度要求;此外,还需要从LVPECL端看到的负载阻抗接近50Ω。
直流耦合
如果要连接LVPECL到CML,需要增加上图所示的电阻网络进行电平转换,以满足要求LVPECL的输出和CML输入要求。下一步计算同时满足LVPECL的输出和CML输入要求R1、R2和R3的数值。
1.1.2、交流匹配
在LVPECL两个输出端各加一个偏置电阻到地,电阻值的选择范围可从142开始Ω到200Ω。如果LVPECL输出信号摆幅大于CML在信号通道上串联25个接收范围Ω此时的电阻CML输入端的电压摆幅变为0.67倍。(LVPECL输出摆幅600-1000mV,CML输入摆幅400-1000mV)如果LVPECL输出800mV>CML输入400mV,需要用额外的电阻降低电压幅度,此时需要R2≈50?。
交流耦合
1.2、LVPECL到LVDS的连接
1.2.1、直流匹配
LVPECL到LVDS直流耦合结构需要一个电阻网络,必须考虑以下几点:首先,我们知道当负载为50时Ω接到Vcc-2V时,LVPECL输出性能最好,所以我们认为电阻网络应该等同于最佳负载;然后我们还应该考虑电阻网络的衰减不应该太大,LVPECL输出信号衰减后仍能落后LVDS在有效输入范围内。注意LVDS输入差阻抗为100Ω,或者每个单端到虚拟为50Ω,阻抗不提供直流通道,这意味着LVDS输入交流阻抗和直流阻抗不等。
直流耦合
由于遵循130欧姆和83欧姆的模式,LVPECL差异幅度一般大于LVDS所以对83欧姆的输入要求进行了分压。该电路将交流摆幅减少到LVDS可承受的范围还将直流偏置电压降至LVDS需要的1.2V左右。
直流耦合
还有一种分压方法,摆幅被压缩,但直流偏置电压仍然是LVPECL的VCC-1.3V。
直流耦合
如果LVDS输入端可以承受相对较大的得分电压(大部分)LVDS接收器能承受LVPECL输出信号幅度),能承受VCC-1.3V直流偏置电压不需要电阻分压。
1.2.2、交流匹配
由于LVDS芯片一般内置100欧姆匹配和偏置,直接下拉后加电容即可。
交流耦合
如果LVDS收端没有内置偏置和匹配电阻,就需要外接提供100欧姆匹配和K级别电阻提供1.25V的直流偏置。
交流耦合
交流耦合
在LVPECL的两个输出端各加一个到地的偏置电阻,电阻值选取范围可以从142Ω到200Ω。同时信号通道上一定要串接50Ω电阻,以提供一定衰减。LVDS的输入端到地需加5KΩ电阻,以提供共模偏置。
交流耦合
1.3、LVPECL到HSTL的连接
150Ω电阻用作LVPECL输出的直流偏置(VCC-1.3V),也提供了一个源电流的直流通路。在HSTL接收端,R1和R2被用作戴维南端接,阻抗为50Ω(R1//R2),同时也设定了共模电压(VCM=0.75V)。
2、CML的互连
2.1、CML到LVPEL的连接
通常情况下,建议CML驱动LVPECL时采用交流匹配,不采用直流匹配。
2.1.1、50欧姆上拉匹配
如果LVPECL接收器的输入带有偏置,则可以通过电容直连。CML输出上拉50欧姆作为直流偏置。
2.1.2、50欧姆上拉+偏置
如果LVPECL接收器的输入不带有偏置,则需要用外部电阻提供偏置电压。
推荐使用的交流匹配方式如下:
交流耦合
交流耦合
2.2、CML到LVDS的连接
2.2.1、直流匹配
LVDS的输入侧支持1.25±1V的直流电平,如果CML的输出在这个范围内则可以直接连接。
2.2.2、交流匹配
如果LVDS输入内置直流偏置则如图连接。
如果LVDS输入没有内置直流偏置则需要增加直流偏置。
2.3、CML到HSTL
CML和HSTL的互连推荐采用交流耦合。
3、LVDS的互连
3.1、LVDS到CML的连接
一般情况下,不会存在LVDS与CML之间的对接,因为CML电平一般用在高速信号,如2.5G/10G等场合。而LVDS一般很难用在那么高的速率。
通常情况下,建议LVDS驱动CML时采用交流匹配。确保输出的交流幅度是否落在输入交流幅度之内。
CML一般都内置了匹配电阻。如果CML的输入没有直流偏置,则需要2个10K电阻。
交流耦合
交流耦合
3.2、LVDS到LVPECL的连接
LVDS的输出幅度比较小,如果后端LVPECL的输入能够接受才可以连接,否则要加转换芯片。
3.2.1、直流匹配
LVDS到LVPECL的直流耦合结构中需要加一个电阻网络,该电阻网络完成直流电平的转换。LVDS输出电平为1.2V,LVPECL的输入电平为Vcc-1.3V。LVDS的输出是以地为基准,而LVPECL的输入是以电源为基准,这要求考虑电阻网络时应注意LVDS的输出电位不应对供电电源敏感;另一个问题是需要在功耗和速度方面折中考虑,如果电阻值取的较小,可以允许电路在更高的速度下工作,但功耗较大,LVDS的输出性能容易受电源的波动影响;还有一个问题就是要考虑电阻网络与传输线的匹配。
直流耦合
直流耦合
3.2.1、交流匹配
接收端电阻网络中间接入一电容到地,这样可以消除差分线上的共模噪声。
交流耦合
3.3、LVDS到HSTL的连接
CML和HSTL的互连推荐采用交流耦合。