芯耀
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隨著通訊速度的提升，出現(xiàn)了很多差分傳輸接口，以提升性能，降低電源功耗和成本。早期的技術(shù)，諸如emitter-coupled logic（ECL），使用不變的負(fù)電源供電，在當(dāng)時(shí)用以提升噪聲抑制。隨著正電壓供電技術(shù)發(fā)展，諸如TTL和CMOS技術(shù)，原先的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)開始消失，因?yàn)樗麄冃枰恍?5.2V或-4.5V的電平。
在這種背景下，ECL轉(zhuǎn)變?yōu)閜ositive/pseduo emitter-coupled logic （PECL）,簡(jiǎn)化了板級(jí)布線，摒棄了負(fù)電平供電。PECL要求提供800mV的電壓擺幅，并且使用5V對(duì)地的電壓。LVPECL類似于PECL也就是3.3V供電，其在電源功耗上有著優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)越來(lái)越多的設(shè)計(jì)采用以CMOS為基礎(chǔ)的技術(shù)，新的高速驅(qū)動(dòng)電路開始不斷涌現(xiàn)，諸如current mode logic（CML），votage mode logic（VML），low-voltage differential signaling（LVDS）。這些不同的接口要求不同的電壓擺幅，在一個(gè)系統(tǒng)中他們之間的連接也需要不同的電路。
· 轉(zhuǎn)換原因?
1、?電平特性差異?
a）LVPECL電平的差分?jǐn)[幅較大（典型值約800mV），共模電壓較高（約1.3V-1.9V），需外部端接電阻匹配；而LVDS差分?jǐn)[幅較?。?50mV），共模電壓較低（約1.2V），且LVDS接收端內(nèi)置端接電阻?。
b）直接連接可能導(dǎo)致LVDS接收端共模電壓超出范圍或信號(hào)幅度不足?。
2、?應(yīng)用場(chǎng)景需求?
a）LVPECL常用于高速時(shí)鐘或數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)景（如FPGA輸出），而LVDS因低功耗特性更適合長(zhǎng)距離或低功耗設(shè)計(jì)??。
b）不同器件間接口不兼容時(shí)需電平轉(zhuǎn)換（如FPGA輸出LVPECL，但接收端僅支持LVDS）?
· 轉(zhuǎn)換方式
1、直流耦合
LVPECL到LVDS 的直流耦合結(jié)構(gòu)需要一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)，如圖1.1中所示，設(shè)計(jì)該網(wǎng)絡(luò)時(shí)有這樣幾點(diǎn)必須考慮：首先，我們知道當(dāng)負(fù)載是50Ω接到Vcc-2V 時(shí)，LVPECL 的輸出性能是最優(yōu)的，因此我們考慮該電阻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該與最優(yōu)負(fù)載等效；然后我們還要考慮該電阻網(wǎng)絡(luò)引入的衰減不應(yīng)太大，LVPECL 輸出信號(hào)經(jīng)衰減后仍能落在LVDS 的有效輸入范圍內(nèi)。注意LVDS 的輸入差分阻抗為100Ω，或者每個(gè)單端到虛擬地為50Ω，該阻抗不提供直流通路，這里意味著LVDS輸入交流阻抗與直流阻抗不等.經(jīng)計(jì)算，電阻值為：R1=182Ω，R2=48Ω，R3=48Ω。電阻靠近接收側(cè)放置。
（a)等效電路 （b）LVPECL到LVDS的連接
圖1.LVPECL到LVDS的直流耦合結(jié)構(gòu)
2、交流耦合
LVPECL 到LVDS 的交流耦合結(jié)構(gòu)如圖2 所示，LVPECL 的輸出端到地需加直流偏置電阻（142Ω到200Ω），同時(shí)信號(hào)通道上一定要串接50Ω電阻，以提供一定衰減。LVDS 的輸入端到地需加5KΩ電阻，以提供近似0.86V 的共模電壓。
圖2.LVPECL到LVDS的交流耦合結(jié)構(gòu)
在信號(hào)轉(zhuǎn)換方面，LVPECL到LVDS的轉(zhuǎn)換則需要考慮衰減電阻和交流耦合電容的放置，以及LVDS接收器的重新偏置。相反，LVDS到LVPECL的轉(zhuǎn)換也需要適當(dāng)?shù)?a class="article-link" target="_blank" href="/design/">電路設(shè)計(jì)和元件選擇。
LVDS和LVPECL各有其特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。LVDS適用于板內(nèi)信號(hào)傳輸和高速變化信號(hào)的傳輸，而LVPECL則適用于背板傳輸和長(zhǎng)線纜傳輸?shù)刃枰獜?qiáng)驅(qū)動(dòng)能力和高傳輸速度的應(yīng)用。不過(guò)，雖然LVPECL到LVDS的轉(zhuǎn)換可以通過(guò)電路的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)，這邊建議客戶盡量選用相同類型波形的差分傳輸接口，畢竟電路轉(zhuǎn)換會(huì)有很多其他不確定的影響。
