適當(dāng)?shù)募呻娐穪磉B接高速信號，第二部分

直流耦合LVDS驅(qū)動程序

對于從LVDS驅(qū)動程序到LVDS接收機(jī)的直流耦合,只需將LVDS輸出連接到LVDS輸入( 圖7 )如果接收器沒有內(nèi)部終止,則終止與外部的100分微分接近接收器輸入。

圖7 LVDS接收器(a)沒有內(nèi)部終止和(b)有內(nèi)部終止。

電路進(jìn)入 圖8 在從LVDS驅(qū)動器到LVPEL接收器的直流耦合中,可以很好地工作,盡管共同模式電壓、LVDS的1.2V和VC-1.3V的VVPEL之間存在差異,這是由于LVPEL輸入的廣泛的共同模式范圍和LVDS(400MV)的相對較小的擺動,這不會導(dǎo)致LVPEL輸入階段電流源的飽和。

圖8 直流耦合LVDS驅(qū)動程序到LVPEL接收機(jī)。

直流電偶LVDS到LVPEL的另一個解決方案是使用電阻網(wǎng)絡(luò)將直流電平從LVDS的共模電壓(1.2V)轉(zhuǎn)移到LVPEL的共模電壓(VCC-1.3V)。這一點(diǎn)可以通過 圖9 .

圖9 電平換檔將LVDS耦合到LVPEL。

電阻值可根據(jù)下列電路約束所決定的下列公式計算.

點(diǎn)A的共同電壓:

(R1/(R2+R3)) Vcc = 1.2 (1)

點(diǎn)B的LVPEL共模電壓:

((R1+R2)/(R1+R2+R3)) Vcc = Vcc-1.3 (2)

阻礙匹配:

(R0/2) // (R1 // (R2+ R3) = 50 (3)

Considering Vcc = 3.3 V and solving (1) and (2) leads to R2 = 0.615 R3 and R1 = 0.571 (R2+R3).

For R2=200 ?, R3=325 ? (324 ? normalized), and R1 = 299 ? (301 ? normalized).

Equation (3) leads to R0 = 136 ? (137 ? normalized).

選擇高價值的電阻具有低功耗的優(yōu)點(diǎn),而低價值的電阻則使電路在較高頻率上表現(xiàn)得更好。

最后,由于LVDS和CML共模電壓之間的間隙很大,直流電偶LVDS驅(qū)動器與CML接收器之間的間隙并不實際。

直流耦合LVPEL驅(qū)動程序

對于直流耦合,LVPEL驅(qū)動器與LVPEL接收機(jī),適當(dāng)?shù)钠l和阻抗匹配條件使我們可以計算出 圖10 .

圖10 將LVPEL驅(qū)動器與LVPEL接收器耦合,在此情況下,可以用方程(4)至(6)計算出適當(dāng)?shù)钠脳l件。

在圖10A中,終止值等于50-VCC-2V標(biāo)準(zhǔn)LVPEL終止值,滿足方程(4)和(5):

R1.R2 / (R1 + R2) = 50 (4)

R2 / (R1+R2). Vcc = Vcc – 2 (5)

這兩個方程的R1和R2解是:

R1 = 50.Vcc / (VCC-2)

R2 = 25.Vcc

For Vcc = 3.3 V, R1 = 127 ? and R2 = 82.5 ?.

在圖10-B中,節(jié)點(diǎn)A的電壓是VEC-2V(PECL終止:50-VCC-2V),通過R的電流是通過兩個50。

I=(V) 哦 -(V col -2)) / 50 + (Vonl -(V col -2)) / 50 (6)

I=(V) 哦 + Vonl -2V col +4)/50

因此,

R = (V col – 2) / I = 50 (V col -2) / (V 哦 + Vonl -2V col +4).

如果我們以S58012U為例, 表1 顯示VCC=3.3V和2.5V的R值。

表1

VCC越南網(wǎng)址卷R

3.3VVCC-0.895VVCC-1.695V40?

2.5V18?

LVPEL驅(qū)動器與LVDS接收器的直流耦合可以在 圖11 并在方程(7)至(12)中解決了適當(dāng)?shù)钠煤妥杩蛊ヅ錀l件。

圖11 用于直流耦合的LVPEL驅(qū)動器與LVDS接收器(a)沒有內(nèi)部終止和(b)與內(nèi)部終止。

圖11-A和11-B中節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的電壓如下:

A: V 共拍 (LVPECL) = Vcc-1.3V = 2 V

B: V 共拍 (LVDS) = 1.2 V

在圖11a中,我們有:

(R2+R3)/(R1+R2+R3) x 3.3 = 2 (7)

R3/(R1+R2+R3) x 2= 1.2 (8)

R1//(R2+R3) = 50 (9)

The values of R1, R2 and R3 satisfying these equations are R1 = 82.5 Ω, R2 = 51 Ω, and R3 = 75.8 Ω.

在圖11-B中,接收器具有內(nèi)部差速器的終止,我們有:

(R2+R3)/(R1+R2+R3) x 3.3 = 2 (10)

R3/(R1+R2+R3) x 2= 1.2 (11)

R1//(R2+R3//50) = 50 (12)

滿足這些方程的R1、R2和R3的值分別為R1=102Ω、R2=63.4Ω、R3=95.3Ω建議不要將LVPEL驅(qū)動器與CML接收器連接,除非由于不平衡數(shù)據(jù)等原因不能使用交流耦合。在這種情況下 圖形 12 可用于成本更多的部件和電源耗散.從LVPEL輸出,電阻器網(wǎng)絡(luò)被看作是一個塞文寧的終止,82.5分到GND,127分到VCC(208/(275+50))。CML的輸入與VCC的值有偏差.

圖12 直流耦合LVPEL驅(qū)動器到CML接收機(jī)。

直流耦合CML驅(qū)動程序

由于CML驅(qū)動器(VCC-200MV)的常見模式電壓很高,所以要將CML驅(qū)動器與其他邏輯( 圖13 ).

圖13 在驅(qū)動程序(a)有內(nèi)部終止和(b)沒有內(nèi)部終止的情況下,直流耦合CML驅(qū)動程序到CML接收機(jī)。

直流耦合器

Lphcsl是一個電壓驅(qū)動器,它不需要Hcsl驅(qū)動器需要的50電子分終止到GUD,Hcsl驅(qū)動器是一個需要地面路徑的電流源。由于Hcsl/LPCS驅(qū)動器(250MV-550mv)的共同模式電壓低,使直流耦合的Hcsl/Lphcsl驅(qū)動器很難甚至不可能實現(xiàn)其他邏輯( 圖14 ).

圖14 直流耦合Hcsl驅(qū)動器到Hcsl接收器(A)和直流耦合Lphcsl驅(qū)動器到Hcsl接收器(B)。

交流耦合LVDS驅(qū)動程序

LVDS驅(qū)動器與LVDS接收器的交流耦合可以在 圖15 .對于沒有內(nèi)部終止的LVDS接收器,圖15-A上的終止網(wǎng)絡(luò)設(shè)置了接收器輸入的適當(dāng)終止,并設(shè)置了LVDS輸入的共同模式電壓。如果接收器有內(nèi)部終止,則用于生成共同模式電壓的外部網(wǎng)絡(luò)應(yīng)使用高值電阻器來維護(hù)傳輸線路終止(100歐微分)。圖15-B上的5.1K和9.1K電阻將共同模式電壓設(shè)置為1.2V。

圖15 將LVDS驅(qū)動器與LVDS接收器耦合(a),沒有內(nèi)部終止,(b)與內(nèi)部終止。

圖16 顯示LVDS驅(qū)動程序的交流耦合到LVPEL、CML和HCSL接收器。圖16-A中的終止網(wǎng)絡(luò)設(shè)置了LVPEL輸入共同模式電壓(VCC-1.3V),并提供了一個50分的線終止(100個微分)。如果接收器有一個Veb(2V)偏置源,只需終止每一個輸入的一個50至Veb。對于圖16-B,50個電阻提供了CML輸入的偏置和100個LVDS驅(qū)動程序的微分終止。對于交流耦合,LVDS驅(qū)動器與圖16-C中的Hcsl接收器,471分/56分網(wǎng)絡(luò)設(shè)置傳輸線路終止為50分,而Hcsl接收器共模式電壓約為350分。

圖16 LVDS驅(qū)動程序與(a)LVPEL、(b)CML和(c)HcsL接收器的交流耦合。

交流耦合LVPEL驅(qū)動程序

圖17 顯示交流耦合LVPEL驅(qū)動器到LVPEL、LVDS和CML接收器。在圖17-A中,150分為發(fā)射器跟隨者提供了接地路徑,設(shè)置了LVPEL輸出共同模式電壓,82.5分/127分網(wǎng)絡(luò)終止了50分的線路,并設(shè)置了LVPEL輸入共同模式電壓到VCC-1.3V。在圖17-B中,100微米終止了輸電線路,5.1KDH/9.1KOV網(wǎng)絡(luò)設(shè)置了LVDS輸入的共同模式電壓。在圖17-C中,50分電阻終止線路并設(shè)置CML輸入的偏置,而串聯(lián)電阻減弱PECL信號在CML輸入的范圍之內(nèi)。在圖17d中,471p/56p網(wǎng)絡(luò)提供了50m的線路終止并設(shè)置了Hcsl輸入共同電壓接近400mv。

圖17 將LVPEL驅(qū)動程序耦合到(a)LVPEL,(b)LVDS,(c)CML和(d)HcsL接收器。

交流耦合CML驅(qū)動程序

如圖所示 圖18 對于交流耦合,CML驅(qū)動器與CML接收器之間的耦合,如果驅(qū)動器沒有內(nèi)部的50經(jīng)濟(jì)位終止到VCC,則輸出必須在耦合帽之前終止。

圖18 將CML驅(qū)動器耦合到CML接收器(a)與內(nèi)部終止和(b)沒有內(nèi)部終止。

圖19 顯示交流將CML驅(qū)動器與LVDS、PECL和HCSL接收器耦合。圖19-A中的CML驅(qū)動程序?qū)CC進(jìn)行了內(nèi)部終止,LVDS接收機(jī)沒有內(nèi)部終止。為LVDS接收機(jī)設(shè)置了1.2V公用模式電壓。對于沒有內(nèi)部終止的CML驅(qū)動程序,請參閱圖13;對于帶有內(nèi)部終止的LVDS接收程序,請參閱圖15。

圖19 將CML驅(qū)動器與(a)LVDS、(b)PECL和(c)HCSL接收器耦合。

交流耦合器

圖20 顯示了從Hcsl驅(qū)動器到Hcsl接收器的交流耦合,以及從Lphcsl驅(qū)動器到Hcsl接收器的交流耦合。

圖20 從(a)hcsl驅(qū)動器到hcsl接收器和(b)lphcsl驅(qū)動器到hcsl接收器的交流耦合。

解決R1和R2在HSCL輸入到350MV時設(shè)置共同模式電壓的問題,可以得出方程:

R2=R1(Vcc/0,35 – 1) (13)

為了避免衰減接收器輸入時的信號,只使用R1和R2的高值。對于R1=5.1KOO,R2將是43.2KON。舉個例子,可以選擇R1=56.2和R2=475的值來匹配傳輸線路阻抗,其代價是信號擺動下降一半。最后,HCSL驅(qū)動器與LVDS、LVPEL和CML接收器的交流耦合可以在 圖21 .

圖21 HCSL驅(qū)動程序與(a)LVDS、(b)LVPEL和(c)CML接收器的交流耦合。

適用于高速信令的適當(dāng)集成電路接口

為了使高密度板的高速集成電路成功接口,了解驅(qū)動器輸出和接收器輸入的規(guī)格非常重要。只有在獲得這些規(guī)格、傳輸信號類型、時鐘信號或平衡/不平衡數(shù)據(jù)時,才能決定使用的耦合類型(直流或交流)。重要的是始終使用保持信號完整性的拓?fù)?然后優(yōu)先選擇不太復(fù)雜的拓?fù)?同時考慮到最小的組件和低耗電量。在本文中,我們展示了LVDS/LVPEL/CML/HcsL接口的解決方案(可能沒有顯示其他電路)。為了定義一個新的接口,總是要解決滿足基本約束的網(wǎng)絡(luò)元素,以保持傳輸信號的完整性。這些元素包括適當(dāng)?shù)墓材Ｊ诫妷?、阻抗匹配和信號到達(dá)接收器輸入范圍內(nèi)。