逻辑电路设计之非同类接口互连

逻辑电路设计之非同类接口互连

内容简介

LVPECL-CML

LVPECL-LVDS

LVDS-LVPECL

LVDS-LVPECL

一、LVPECL-CML连接

在PECL 按3.3V 供电考虑，即LVPECL;

1、交流耦合情况

如图在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;若LVPECL输出信号摆幅大于CML 的接收范围，可以在信号通道上串一个25Ω的电阻，这时CML 输入端的电压摆幅变为原来的0.67倍,(LVPECL输出摆幅 600-1000mV,CML输入摆幅400-1000mV);    

2、直流耦合情况

在LVPECL到CML 的直流耦合连接方式中需要一个电平转换网络，如图，该电平转换网络的作用是匹配LVPECL的输出与CML的输入共模电压；

一般要求该电平转换网络引入的损耗要小，以保证LVPECL的输出经过衰减后仍能满足CML 输入灵敏度的要求；

另外还要求自LVPECL端看到的负载阻抗近似为50Ω；

下面以LVPECL驱动MAX3875的CML 输入为例说明该电平转换网络；

二、LVPECL-LVDS连接

1、直流耦合情况

LVPECL-LVDS 直流耦合结构需要一个电阻网络，如图，设计该网络时有这样几点必须考虑：首先，我们知道当负载是50Ω接到Vcc-2V时，LVPECL的输出性能是最优的，因此我们考虑该电阻网络应该与最优负载等效；

然后我们还要考虑该电阻网络引入的衰减不应太大，LVPECL输出信号经衰减后仍能落在LVDS 的有效输入范围内；

注意LVDS 的输入差分阻抗为100Ω，或者每个单端到虚拟地为50Ω，该阻抗不提供直流通路，这里意味着LVDS输入交流阻抗与直流阻抗不等。LVPECL到LVDS 的直流耦合所需的电阻网络需满足下面方程组：

考虑VCC = +3.3V情况，解上面的方程组得到：R1 = 182  ，R2 = 47.5  ，R3 = 47.5  ，VA = 1.13V，RAC = 51.5  ，RDC = 62.4 ，增益 = 0.337。通过该终端网络连接LVPECL输出与LVDS输入时，实测得VA = 2.1V，VB = 1.06V。假定LVPECL差分最小输出电压为930mV，在LVDS的输入端可达到313mV，能够满足LVDS输入灵敏度要求。考虑信号较大时，如 果LVPECL的最大输出为1.9V，LVDS的最大输入电压则为640mV，同样可以满足LVDS输入指标要求。( LVPECL摆幅600-1000mV， LVDS250-400mV）

2、交流耦合情况

LVPECL到LVDS 的交流耦合结构如图18 所示，LVPECL的输出端到地需加直流偏置电阻（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；

三、LVDS-LVPECL连接

1、直流耦合情况

LVDS到LVPECL的直流耦合结构中需要加一个电阻网络，如图，该电阻网络完成直流电平的转换；

LVDS输出电为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；

电阻值可以通过下面的方程导出:

在Vcc 电压为3.3V 时，解上面的方程得：R1=374Ω，R2=249Ω，R3=402Ω，VA=1.2V，VB=2.0V，RIN=49Ω，Gain=0.62。LVDS 的最小差分输出信号摆幅为500mV，在上面结构中加到LVPECL输入端的信号摆幅变为310mV，该幅度低于LVPECL的输入标准，但对于绝大多数MAXIM公司的LVPECL电路来说，该信号幅度是足够的，原因是MAXIM公司LVPECL输入端有较高的增益。在实际应用中，读者可根据器件的实际性能作出自己的判断。( LVPECL摆幅600-1000mV， LVDS 250-400mV）

2、交流耦合情况

LVDS 到LVPECL的交流耦合结构较为简单，图20 给出了两个例子

四、CML和LVDS间互连

1、一般情况下，在光传输系统中没有CML和LVDS 的互连问题，因为LVDS 通常用作并联数据的传输，数据速率为155MHz，622MHz或1.25GHz，而CML 常用来做串行数据的传输，数据速率为2.5GHz或10GHz；

2、不管怎样，作为特殊情况，在这里给出了它们间互连的交流解决方案，需注意CML 的输出 信号摆幅应落在LVDS 的有效工作范围内。