适当的集成电路来连接高速信号，第二部分

[导读]电路进入图8 在从LVDS驱动器到LVPEL接收器的直流耦合中,可以很好地工作,尽管共同模式电压、LVDS的1.2V和VC-1.3V的VVPEL之间存在差异,这是由于LVPEL输入的广泛的共同模式范围和LVDS(400MV)的相对较小的摆动,这不会导致LVPEL输入阶段电流源的饱和。

直流耦合LVDS驱动程序

对于从LVDS驱动程序到LVDS接收机的直流耦合,只需将LVDS输出连接到LVDS输入( 图7 )如果接收器没有内部终止,则终止与外部的100分微分接近接收器输入。

图7 LVDS接收器(a)没有内部终止和(b)有内部终止。

电路进入图8 在从LVDS驱动器到LVPEL接收器的直流耦合中,可以很好地工作,尽管共同模式电压、LVDS的1.2V和VC-1.3V的VVPEL之间存在差异,这是由于LVPEL输入的广泛的共同模式范围和LVDS(400MV)的相对较小的摆动,这不会导致LVPEL输入阶段电流源的饱和。

图8 直流耦合LVDS驱动程序到LVPEL接收机。

直流电偶LVDS到LVPEL的另一个解决方案是使用电阻网络将直流电平从LVDS的共模电压(1.2V)转移到LVPEL的共模电压(VCC-1.3V)。这一点可以通过图9 .

图9 电平换档将LVDS耦合到LVPEL。

电阻值可根据下列电路约束所决定的下列公式计算.

点A的共同电压:

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

点B的LVPEL共模电压:

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

阻碍匹配:

(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 Ω, R3=325 Ω (324 Ω normalized), and R1 = 299 Ω (301 Ω normalized).

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

选择高价值的电阻具有低功耗的优点,而低价值的电阻则使电路在较高频率上表现得更好。

最后,由于LVDS和CML共模电压之间的间隙很大,直流电偶LVDS驱动器与CML接收器之间的间隙并不实际。

直流耦合LVPEL驱动程序

对于直流耦合,LVPEL驱动器与LVPEL接收机,适当的偏频和阻抗匹配条件使我们可以计算出图10 .

图10 将LVPEL驱动器与LVPEL接收器耦合,在此情况下,可以用方程(4)至(6)计算出适当的偏置条件。

在图10A中,终止值等于50-VCC-2V标准LVPEL终止值,满足方程(4)和(5):

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

R2 / (R1+R2). Vcc = Vcc – 2 (5)

这两个方程的R1和R2解是:

R1 = 50.Vcc / (VCC-2)

R2 = 25.Vcc

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

在图10-B中,节点A的电压是VEC-2V(PECL终止:50-VCC-2V),通过R的电流是通过两个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).

如果我们以S58012U为例, 表1 显示VCC=3.3V和2.5V的R值。

表1

VCC越南网址卷R

3.3VVCC-0.895VVCC-1.695V40Ω

2.5V18Ω

LVPEL驱动器与LVDS接收器的直流耦合可以在图11 并在方程(7)至(12)中解决了适当的偏置和阻抗匹配条件。

图11 用于直流耦合的LVPEL驱动器与LVDS接收器(a)没有内部终止和(b)与内部终止。

图11-A和11-B中节点A和节点B的电压如下:

A: V 共拍 (LVPECL) = Vcc-1.3V = 2 V

B: V 共拍 (LVDS) = 1.2 V

在图11a中,我们有:

(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.

在图11-B中,接收器具有内部差速器的终止,我们有:

(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)

满足这些方程的R1、R2和R3的值分别为R1=102Ω、R2=63.4Ω、R3=95.3Ω建议不要将LVPEL驱动器与CML接收器连接,除非由于不平衡数据等原因不能使用交流耦合。在这种情况下图形 12 可用于成本更多的部件和电源耗散.从LVPEL输出,电阻器网络被看作是一个塞文宁的终止,82.5分到GND,127分到VCC(208/(275+50))。CML的输入与VCC的值有偏差.

图12 直流耦合LVPEL驱动器到CML接收机。

直流耦合CML驱动程序

由于CML驱动器(VCC-200MV)的常见模式电压很高,所以要将CML驱动器与其他逻辑( 图13 ).

图13 在驱动程序(a)有内部终止和(b)没有内部终止的情况下,直流耦合CML驱动程序到CML接收机。

直流耦合器

Lphcsl是一个电压驱动器,它不需要Hcsl驱动器需要的50电子分终止到GUD,Hcsl驱动器是一个需要地面路径的电流源。由于Hcsl/LPCS驱动器(250MV-550mv)的共同模式电压低,使直流耦合的Hcsl/Lphcsl驱动器很难甚至不可能实现其他逻辑( 图14 ).

图14 直流耦合Hcsl驱动器到Hcsl接收器(A)和直流耦合Lphcsl驱动器到Hcsl接收器(B)。

交流耦合LVDS驱动程序

LVDS驱动器与LVDS接收器的交流耦合可以在图15 .对于没有内部终止的LVDS接收器,图15-A上的终止网络设置了接收器输入的适当终止,并设置了LVDS输入的共同模式电压。如果接收器有内部终止,则用于生成共同模式电压的外部网络应使用高值电阻器来维护传输线路终止(100欧微分)。图15-B上的5.1K和9.1K电阻将共同模式电压设置为1.2V。

图15 将LVDS驱动器与LVDS接收器耦合(a),没有内部终止,(b)与内部终止。

图16 显示LVDS驱动程序的交流耦合到LVPEL、CML和HCSL接收器。图16-A中的终止网络设置了LVPEL输入共同模式电压(VCC-1.3V),并提供了一个50分的线终止(100个微分)。如果接收器有一个Veb(2V)偏置源,只需终止每一个输入的一个50至Veb。对于图16-B,50个电阻提供了CML输入的偏置和100个LVDS驱动程序的微分终止。对于交流耦合,LVDS驱动器与图16-C中的Hcsl接收器,471分/56分网络设置传输线路终止为50分,而Hcsl接收器共模式电压约为350分。

图16 LVDS驱动程序与(a)LVPEL、(b)CML和(c)HcsL接收器的交流耦合。

交流耦合LVPEL驱动程序

图17 显示交流耦合LVPEL驱动器到LVPEL、LVDS和CML接收器。在图17-A中,150分为发射器跟随者提供了接地路径,设置了LVPEL输出共同模式电压,82.5分/127分网络终止了50分的线路,并设置了LVPEL输入共同模式电压到VCC-1.3V。在图17-B中,100微米终止了输电线路,5.1KDH/9.1KOV网络设置了LVDS输入的共同模式电压。在图17-C中,50分电阻终止线路并设置CML输入的偏置,而串联电阻减弱PECL信号在CML输入的范围之内。在图17d中,471p/56p网络提供了50m的线路终止并设置了Hcsl输入共同电压接近400mv。

图17 将LVPEL驱动程序耦合到(a)LVPEL,(b)LVDS,(c)CML和(d)HcsL接收器。

交流耦合CML驱动程序

如图所示图18 对于交流耦合,CML驱动器与CML接收器之间的耦合,如果驱动器没有内部的50经济位终止到VCC,则输出必须在耦合帽之前终止。

图18 将CML驱动器耦合到CML接收器(a)与内部终止和(b)没有内部终止。

图19 显示交流将CML驱动器与LVDS、PECL和HCSL接收器耦合。图19-A中的CML驱动程序对VCC进行了内部终止,LVDS接收机没有内部终止。为LVDS接收机设置了1.2V公用模式电压。对于没有内部终止的CML驱动程序,请参阅图13;对于带有内部终止的LVDS接收程序,请参阅图15。

图19 将CML驱动器与(a)LVDS、(b)PECL和(c)HCSL接收器耦合。

交流耦合器

图20 显示了从Hcsl驱动器到Hcsl接收器的交流耦合,以及从Lphcsl驱动器到Hcsl接收器的交流耦合。

图20 从(a)hcsl驱动器到hcsl接收器和(b)lphcsl驱动器到hcsl接收器的交流耦合。

解决R1和R2在HSCL输入到350MV时设置共同模式电压的问题,可以得出方程:

R2=R1(Vcc/0,35 – 1) (13)

为了避免衰减接收器输入时的信号,只使用R1和R2的高值。对于R1=5.1KOO,R2将是43.2KON。举个例子,可以选择R1=56.2和R2=475的值来匹配传输线路阻抗,其代价是信号摆动下降一半。最后,HCSL驱动器与LVDS、LVPEL和CML接收器的交流耦合可以在图21 .

图21 HCSL驱动程序与(a)LVDS、(b)LVPEL和(c)CML接收器的交流耦合。

适用于高速信令的适当集成电路接口

为了使高密度板的高速集成电路成功接口,了解驱动器输出和接收器输入的规格非常重要。只有在获得这些规格、传输信号类型、时钟信号或平衡/不平衡数据时,才能决定使用的耦合类型(直流或交流)。重要的是始终使用保持信号完整性的拓扑,然后优先选择不太复杂的拓扑,同时考虑到最小的组件和低耗电量。在本文中,我们展示了LVDS/LVPEL/CML/HcsL接口的解决方案(可能没有显示其他电路)。为了定义一个新的接口,总是要解决满足基本约束的网络元素,以保持传输信号的完整性。这些元素包括适当的公共模式电压、阻抗匹配和信号到达接收器输入范围内。