高速差分信号转换：CML、PECL与LVDS间的互联方案

"这篇文章主要探讨了CML、PECL和LVDS这三种高速差分信号电平之间的互相连接，提供了一种通过适当的电阻和电容桥接电路来实现电平转换的方法，帮助硬件开发者高效地处理不同接口标准的IC芯片连接问题。" 正文: 在高速数字系统的开发中，CML (Current Mode Logic)、PECL (Positive Emitter-Coupled Logic) 和 LVDS (Low-Voltage Differential Signals) 是常见的三种差分信号传输标准，它们各自具有独特的优点和特性，适用于不同的应用场景。然而，在实际的设计中，可能需要将这些不同标准的芯片相互连接，这就需要理解每种接口的电路结构，并找到合适的方式进行电平转换。 PECL接口源自ECL(Emitter-Coupled Logic)标准，但去除了负电源，简化了使用，并提供了更小的信号摆幅，适合高速数据传输。PECL输出电路通常包含一个差分对和一对射随器，输出射随器工作在正电源范围内，保持恒定电流，以实现快速开关。标准的PECL输出负载是50Ω至VCC-2V电平，静态电平约为VCC-1.3V，输出电流14mA。其低输出阻抗（约4~5Ω）意味着强大的驱动能力，但也可能导致传输线上的信号振铃效应，需要适当地匹配负载。 PECL的输入结构是一个高输入阻抗的差分对，需要在VCC-1.3V进行共模偏置，以获得最大的输入信号动态范围。MAXIM公司的PECL接口产品有两种输入结构形式，一种内置偏置电路，如MAX3867、MAX3675，另一种则需要外部直流偏置。 LVDS是一种低电压差分信号技术，旨在降低功耗并提供优异的噪声性能。与PECL相比，LVDS的摆幅更低，通常在约300mV左右，这有助于减少电磁干扰并提高信号完整性。LVDS接口同样包含差分对，但其驱动器和接收器的设计旨在在较低电压下实现高速通信。 CML则是一种电流模式逻辑，其信号由电流的差异表示，而不是电压的差异。CML接口的输出电流是固定的，而电压摆幅取决于负载电阻，因此，它在高带宽和低噪声应用中表现出色。 为了实现CML、PECL和LVDS之间的转换，可以使用电阻和电容组成的桥接电路。这种电路可以调整输入和输出信号的直流偏置，以匹配不同接口的标准，同时电容用于滤波，减少信号失真。选择合适的电阻值和电容值至关重要，以确保信号质量不受损失。 理解和掌握这三种差分信号标准以及它们之间的转换方法对于硬件工程师来说是至关重要的，能够确保在设计高速数字系统时实现高效、可靠的信号传输。通过采用适当的技术和元件，开发者可以灵活地将不同接口的IC集成到同一个系统中，满足复杂的高速数据传输需求。