高速互连技术：CML、PECL与LVDS接口详解及其连接策略

随着现代数字通信技术的发展，高速数据传输的需求推动了芯片间互连技术的进步。本文主要关注三种常见的高速接口标准：PECL（Positive Emitter-Coupled Logic）、LVDS（Low-Voltage Differential Signals）和CML（Current Mode Logic），它们在低功耗和噪声抑制方面起着关键作用。在设计高速数字系统时，理解这些接口的特性和连接方式至关重要。 PECL接口源于ECL标准，简化了设计，去除了负电源，使得其在实际应用中更为便利。尽管信号摆幅相对较小，但PECL适合高速串行或并行数据传输。输出结构包含一个差分对和一对缓冲器，工作在正电源范围内，能提供稳定的电流输出，标准负载为50欧姆至VCC-2V。然而，低阻抗可能导致传输线上的失配问题，造成信号时域振铃。 PECL的输入结构则是一个高输入阻抗的差分对，需要对共模电压进行适当的偏置（VCC-1.3V），以确保接收信号的最大动态范围。MAXIM公司提供两种类型的PECL输入电路，一种内置偏置，如MAX3867和MAX3675，另一种则需要外部直流偏置电路。 LVDS是一种低电压差分信号接口，它通过减小电压差来实现低功耗，同时保持信号质量。LVDS接口设计旨在减小电源噪声，提高抗干扰能力，适用于长距离和多层板布线。连接LVDS接口时，必须考虑匹配电阻和终端负载，以防止信号反射和失真。 CML（Current Mode Logic）则是基于电流传输的逻辑，它利用电流信号而不是电压，从而降低功耗，适合长线驱动。然而，CML的设计通常要求严格的线阻抗控制和精确的直流偏置。 设计高速数字系统时，选择合适的接口标准、理解其工作原理以及正确连接不同的芯片是至关重要的。工程师需要根据应用场景和性能要求，合理选择和配置PECL、LVDS和CML等接口，以实现高效、低功耗的数据传输。