图 10. PECL与PECL
之间的直流耦合 5.2.2 交流耦合
PECL在交流耦合输出到50Ω的终端负载时,在将PECL输出交流耦合至传输线之前,需要在PECL输出端加一个对地直流偏置电阻,如图11所示。
PECL的输入端接R2和R3的选择应考虑如下几点:(1) PECL输入直流偏压应固定在(VCC-1.3V);(2) 与传输线特性阻抗的匹配情况;(3)功耗;(4) 外围器件。图11(a)的电路针对采用最少的元件数进行了优化,这种情况下R2和R3的选择应满足下面方程组:
求解得到:
R2 = 82Ω并且R3 = 130Ω +3.3V供电 并且
R2 = 68Ω并且R3 = 180Ω +5.0V供电
图 11. PECL与PECL之间的交流耦合
图11(a)的缺点是由终端网络引起的功耗较大。如果系统对于功耗要求较高,可以采用图11(b)所示电路。这时,我们需要满足:
解得:
R2 = 2.7kΩ并且R3 = 4.3kΩ +3.3V供电 并且
R2 = 2.7kΩ并且R3 = 7.8kΩ +5.0V供电
PECL的输出共模电压需固定在(VCC-1.3V),在选择直流偏置电阻(R1)时仅需该电阻能够提供14mA到地的直流电流,这样
。在+3.3V供电时,R1 =
142Ω,+5.0V供电时,R1 = 270Ω。然而这种方式给出的PECL输出交流负载阻抗低于50Ω。在实际应用中,折中交流和直流的要求,+3.3V供电时,R1可以从142Ω到200Ω之间选取,+5.0V供电时,R1可以从270Ω到350Ω之间选取。
可以通过两种方式进一步改善PECL的终端匹配:(1) 增加一个与耦合电容串联的电阻,使得PECL驱动器端的等效交流阻抗接近50Ω;(2) 添加一个与R1串联的电感,使交流阻抗受控于接收器阻抗,与R1无关。
5.3 LVDS与LVDS的连接
因为LVDS的输入具有片内端接,所以LVDS驱动器与LVDS接收器间可以直接连接,如图12所示。
图 12. LVDS与LVDS的连接
6 LVDS、PECL、CML间的互连
在下面的讨论中,假设采用+3.3V PECL。
6.1 LVPECL到CML的连接
LVPECL与CML之间的耦合方式可以是交流方式,也可以是直流方式。 6.1.1 交流耦合
LVPECL驱动器到CML接收器的一种连接方式就是交流耦合方式,如图13所示。在LVPECL的两个输出端各加一个到地的直流偏置电阻,电阻值选取范围为142Ω至200Ω。如果LVPECL的差分输出信号摆幅大于CML的接收范围,可以在信号通道上串一个25Ω的电阻,以提供0.67倍的电压衰减。
图 13. LVPECL与CML之间
的交流耦合 6.1.2 直流耦合
在LVPECL到CML的直流耦合连接方式中需要一个电平转换网络,以满足LVPECL输出与CML输入的共模电压要求。该电平转换网络引入的损耗必须要小,CML接收器输入端的信号摆幅大于接收器的灵敏度要求。另外还要求自LVPECL输出端看到的总阻抗近似为
50Ω。下例说明了LVPECL输出驱动MAX3875 CML输入的情况,电平转换网络如图14所示。
图14. LVPECL与CML之间的电阻网络
(MAX3875) 必须满足以下条件:
(1) [戴维宁开路等效电压] Zin=R1//R2//(R3+50Ω)=50Ω (2) [戴维宁等效电阻]
(3) [假设 VA = V PECL-CM = (VCC-1.3V)]
(4)
(注:假定LVPECL的最小差分输出摆幅为1200mV,而MAX3875的输入灵敏度为50mV,这样电阻网络的增益必须大于50mV/1200mV = 0.042。)
求解上面的方程组,我们得到R1 = 182Ω,R2 = 82.5Ω,R3 = 294Ω (标准1%阻值),VA = 1.35V,VB = 3.11V,增益 = 0.147,ZIN = 49Ω。把LVPECL输出与MAX3875输入通过
该网络连接,实测得:VA = 2.0V,VB = 3.13V。
LVPECL到MAX3875的直流耦合结构如图15所示。对于其它的CML输入,最小共模输入电压和最小输入信号摆幅可能不同,读者可根据上面的考虑计算所需的电阻值。
图15. LVPECL与
CML之间的直流耦合(MAX3875)
图 16. CML与LVPECL之间的交流耦合