高速电路 接口电平最佳详解

2026/4/23 23:27:40

Z0LVPECLR2LVPECLR1

图3-3-3

图3-3-3是一种资料上很少提,但是却很有用的电路方式,其中R1=140~200欧姆(3v3),R1=270~330欧姆(5V),R2=100欧姆。

R1为输出门提供偏置电流,R2为交流信号提供匹配。输入门的直流电平直接利用输出门的直流电平,并不需要外来的上下拉电阻来提供。

这种电路的优点:

电阻个数很少,只有3个。

只有R2一个电阻必须放在离输入门比较近的地方,R1放置的地方可以比较随便,只要不引入过长的线头(过长的线头会导致反射)就可以了。PCB布板比较容易处理。

这种电路的功耗比图3-3-2小得多。 这种电路是一个优选电路。

b、 LVPECL&PECL 对于LVPECL和PECL来说,虽然AC的摆幅相同(800mV),但是直流电平不一样,所以无法之间用DC耦合对接起来。 在这种情况下,我们可以考虑用AC耦合方式来处理。

? 方式一

VCCC1LVPECLZ0R3R2PECLR1R4 图3-3-4 其中:

R1=140~200欧姆 属于直流偏置电阻

C1为耦合电容,可以放在线上的任何一个地方,不一定在源端,也不一定要在末端。

R2=100欧姆 属于交流匹配电阻,一定要放在末端。 R3、R4为K级别的电阻,必须满足R4/(R3+R4)=(VCC-1.3V)/VCC的比值就可以了。R3/R4是为输入端提供直流电平,所以对PCB上的位置没有特殊要求,只需要不引入长线头就可以了。

优点:对于交流耦合来说,器阻容器件的个数算是比较少的了;只对一个电阻的位置(R2)有要求,其他的没有要求;功耗也比较小。

这种电路还带来另外一个优点,那就是当LVPECL输出没有交流信号的时候,那么输入端却可以依靠100欧姆的电阻,使得P/N维持一个电压差,从而保证输入端的稳定(恒为“0”或者“1”)。大家可以联想到芯片LOS信号的检测机制――看输入的信号是否为长“0”或者长“1”。为芯片的正确检测LOS提供了保证。而图3-3-5的匹配方式是无法解决这个问题的。

属于优选电路类型。这种方式可以推广到LVPECL&LVDS;LVDS&LVPECL等电平的对接。

? 方式二

图3-3-5

图3-3-5电路是很多资料推荐使用的,从原理上分析没有错,但是从实用的角度来说并不是最佳方案。 电路(a)种的R2/R3既做为交流匹配电阻,又做为输入直流电平,由于R2/R3 共4个电阻必须放在输入引脚附近,所以可能导致PCB布板困难。同时功耗也比较大。 电路(b)应该说有比(a)比较大的改进,虽然从电阻的个数上来说还多了一个,但是PCB布板容易,并且功耗比较小。其R2/R3阻值可以是K级别的。 此方案不提倡使用。

? 方式三

必须视为一个点VCCC1R3Z0LVPECLR2PECLR4R1 图3-3-6 图3-3-6从原理上来说也没有错,但是R2/C1/R3/R4等7个阻容必须放输入端很近,把它当作一个点才行。所以对于PCB布板来说肯定还不如方式二方便,更不要说方式一了。 此方案不推荐使用。

c、 LVPECL&LVDS 对于LVPECL输出,LVDS输入的信号来说,LVPECL的直流输出电平为2V左右,而LVDS的直流输入可以为0.2V~2.2V,所以直流电平本身不是关键。对于交流电平来说LVPECL输出最大为800mV,甚至超过1V,而LVDS的输入交流电平一般不能承受800mV的输入(具体还得看芯片资料的说明),一般是认为最大在400mV左右。所以如何把交流幅度调整到LVDS能够接受的范围才是关键。

图3-3-7

以上是LVPECL到LVDS的DC和AC二种耦合的示意图。 具体的电阻值请参考其他资料,自行计算。

d、 LVPECL&CML 对于LVPECL输出CML输入的信号来说,LVPECL的输出交流摆幅比较大, 可能会超过CML电平的最大输入摆幅,所以一般情况下应该加衰减。同时也要关注直流电平。 同样,有AC耦合和DC耦合二种。

图3-3-8 一般情况下,二种不同直流电平的信号(即输出信号的直流电平与输入需求的直流电平相差比较大),我们比较提倡使用AC耦合,这样输出的直流电平与输入的直流电平独立。

e、 CML&LVPECL 对于CML输出,LVPECL输入来说,由于直流电平相差很大,所以一般采用交流耦合方式。而CML输出的交流幅度一般不会大于LVPECL接收的交流幅度,所以交流方面只需要考虑匹配就可以了,不需要考虑幅度。

有些资料提供的匹配电路图如下:

图3-3-9 本人认为,图(a)(b)存在图3-3-5、图3-3-6所描述的相同弊病,最好采用如图3-3-10结构的电路。 同样,本人认为图(c)的100欧姆电阻放在电容后面对于PCB布板来说更方便一些,从匹配的角度来说更好一些。


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