高速差分信號LVPECL的互連設計與研究

張洺誠

摘?要：研究將重點結(jié)合第一種——LVPECVL到LVPECVL之間的差分信號互連作為主要分析對象，從直流耦合的角度以及交流耦合的角度和交流耦合電容選擇等方法三個方面做出相應的探索與分析，希望能為后續(xù)的研究工作開展提供相應的支撐和幫助。

關(guān)鍵詞：高速差分信號;LVPECL;互連;直流耦合;交流耦合

隨著當前數(shù)據(jù)信息的發(fā)展以及水對數(shù)據(jù)信息業(yè)務量的需求不斷加大，目前相關(guān)學者在這一研究領(lǐng)域中將研究重點放在了如何有效提升數(shù)據(jù)的互連質(zhì)量、如何有效促進數(shù)據(jù)的互連效果、如何實現(xiàn)對高速差分信號的穩(wěn)定運行?；谝陨先齻€問題，需要從一個根本上對其進行探索——通過合理的、科學的方法有效解決告訴IC芯片的互連問題，進而提升高速差分信號的互連質(zhì)量。在此，研究將主要針對其中一種互連方法對其進行研究，在LVPECL互連模式下，需要應用高速數(shù)字系統(tǒng)對其進行支撐，而且需要結(jié)合不同的連接端口設計相應的IC芯片連接標準。這樣才能從根本上解決這一問題，推動告訴差分信號LVPECL互連的有效發(fā)展與建設。

一、直流耦合

LVPECL的標準輸出是基于50歐姆阻抗跨接至Vcc-2V的電平上完成的，這一環(huán)節(jié)有效的組建了基于直流耦合下的LVPECL連接渠道。在此，研究將對這一電路急性方程式的構(gòu)造與設計。首先：Vcc-2V=Vcc°（R2）/（R1+R2）其次：（R1°R2）/（R1+R2）=50Ω。在此，對這一方程進行解析，可得出結(jié)論為：R1=（50°Vcc）/（Vcc-2V），R2=25°Vcc。在3.3V的供電過程中，需要按照5%的精準度對電阻進行選擇，其中，R1是130歐姆，R2是82歐姆。在5的供電過程中，R1是82歐姆，R2是130歐姆。

二、交流耦合

在LVPECL之間的交流和電路中，需要確保交流耦合的輸出值在50歐姆以上，且需要確保這一終端負載的穩(wěn)定性和可靠性。在此，需要對LVPECL的輸出端展開重點的分析與研究，而且需要針對交流耦合電路的直流偏置電阻展開研究與分析。在這一背景下，LVPECL的輸出共模電壓一定要穩(wěn)定的控制在Vcc-1.3V，而且，在選取直流偏置電阻的時候，還需要針對直流偏置電阻為其提供14mA的到地通路。LVPECL在輸入直流偏壓的時候，電壓需要控制在Vcc-1.3V，而且需要對輸入阻抗進行設計，使其能夠與傳輸線阻抗保持統(tǒng)一水平線。針對這一電路圖，對其進行方程式的設計和應用。首先：（Vcc-1.3V）/（14mA）=R1;其次，Vcc-1.3V=Vcc°（R3）/（R2+R3）;然后，R2//R3≈50Ω。通過對這一方程式的求證，可以得出：在3.3V的供電過程中，R1=142Ω;R2=82歐姆;R3=130Ω。在5V的供電過程中，R1=270歐姆，R2=68歐姆，R3=180歐姆。但是，這一方法計算出的結(jié)果，其交流負載阻抗相要小魚50歐姆，而在現(xiàn)實環(huán)境中，3.3V的供電過程中，R1能夠在142歐姆和200歐姆之間自由轉(zhuǎn)換。同時，在5V的供電過程中，R1能夠在270歐姆和350歐姆之間自由轉(zhuǎn)換。在這一背景下，輸出的波形是最佳狀態(tài)。

三、交流耦合電容選擇

在對LVPECL之間的交流耦合進行構(gòu)造的過程中，需要從耦合電容的選擇方面對其進行設計與研究，而且要特別注意對耦合電容的選取，以此確保負載阻抗和電容之間能夠形成一個較為有效的高通濾波系統(tǒng)。在非歸零的情況下，如果反復出現(xiàn)了從0到1的變化之后，吃屎的電容必然會對接收端電壓造成影響，且電壓會不斷的降低，進而會造成零點漂移現(xiàn)象的發(fā)生，寵兒導致高速信號的減弱，設置會讓高速信號無法應用。結(jié)合一階高通RC網(wǎng)絡對其進行研究，經(jīng)過時域分析和探索，可以計算得出，在2.5Gbps的系統(tǒng)應用背景下，電容值是6.2nF的狀態(tài)中，信號的強弱程度和抖動程度為13ps，在電容值是100nF的時候，信號的強弱程度和抖動程度為1ps。同時，電容值越高，其抖動的現(xiàn)象就越小。但是，在現(xiàn)實環(huán)境中，電容的抖動與寄生阻抗也有一定的影響，其具體表現(xiàn)模式為：寄生阻抗和寄生電感兩類。寄生阻抗會讓信號發(fā)生反射情況，而且寄生阻抗的值越高，說明反射情況越嚴重，進而會導致信號的質(zhì)量不斷降低，甚至失靈，無法工作。另外，在高頻傳輸過程中，容值越高，說明其寄生阻抗就越高。所以，在對交流耦合的電容進行選擇的過程中，并非說越高越好，而是要結(jié)合現(xiàn)實情況對其進行合理的分析與應用。如，在對2.5Gbps傳輸速率進行設計的時候，如果能夠按照10nF來選擇和應用電容，那么便可以達到一個較好的效果。

綜上所述，隨著科學技術(shù)的發(fā)展和推進，當前告訴差分信號的互連方法應用模式也越來越多。但是從根本上主要集中在以下三種模式中：第一是LVPECL模式、第二是LVDS模式、第三是CML模式?；谝陨先N模式，能夠?qū)Ω咚俨罘中盘栠M行有效的互連與設計，且可以確保差分信號應用的實效性與可靠性。此次研究主要針對第一種模式作出了分析，并討論了其實際應用方法和效果，希望為后續(xù)研究提供相應的保障。

參考文獻

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