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ECL PECL LVPECL信号都是什么?它们的优缺点和电路图具体分析

ECL PECL LVPECL信号都是什么?它们的优缺点和电路图详细剖析-LVPECL即Low Voltage Positive Emitter-Couple Logic,也就是低压正发射极耦合逻辑,

  ECL 电路简介

  ECL电路(即发射极耦合逻辑电路Emitter-Couple Logic)是一种非饱和型的数字逻辑电路,电路内晶体管作业在线性区或截止区,速度不受少量载流子的存储时刻的约束,所以它是现有各种逻辑电路中速度最快的一种, 能满意高达10Gbps作业速率。最先由Motorola公司提出ECL规范。ECL 的首要分类如下。

  PECL 电路简介

  PECL即PosiTIve Emitter-Couple Logic,也便是正发射极耦合逻辑的意思,运用5.0V电源。PECL 是由ECL 演化而来的,ECL 即Emitter-Couple Logic,也便是发射极耦合逻辑。ECL 有两个供电电压VCC和VEE。当VEE接地时,VCC接正电压时,这时的逻辑称为PECL;当VCC 接地时,VEE接负电压时,这时的逻辑成为NECL,VEE一般接-5.2V电源;一般狭义的ECL 便是指NECL。因为PECL/LVPECL能够和体系内其他电路共用一个正电源供电,所以PECL/ LVPECL相关于ECL运用更为广泛。起先的PECL器材是将VCC接+5V,后来为了直接运用广泛运用的3.3V和2.5V电压,呈现了VCC=3.3V/2.5V的LVPECL(Low Voltage PECL)。

  LVPECL 电路简介

  LVPECL即Low Voltage PosiTIve Emitter-Couple Logic,也便是低压正发射极耦合逻辑,运用3.3V或2.5V电源,LVPECL是由PECL演化而来的。

  PECL/LVPECL电路结构

  PECL 的输入是一个具有高输入阻抗的差分对,该差分对的共模电压需求偏置到VBB =VCC-1.3V,这样答应的输入信号电平动态最大。关于不同芯片的输入级,信号答应的共模电平或许会有些差异,请参阅相应的datasheet。有部分芯片在内部现已集成了偏置电路,运用时直接衔接即可,有的芯片没有加,运用时需求在芯片外部加直流偏置。

  PECL的规范输出负载是串联50ohm至VCC-2V的电平上,在这种负载条件下,OUT+与OUT-的共模电压是VBB=VCC-1.3V,OUT+/OUT-的输出的均匀电流为14mA。

  ECL电路优缺陷

  1、ECL 逻辑的长处:

  1)扇出能力强。ECL输出阻抗低(6~8ohm),输出阻抗高(一般为10kohm),所以扇出系数很高。

  2)噪声低,对电源要求低。ECL/PECL器材对电源电压的同步改变是不太灵敏的,因而能够在ECL某些运用中相对地放松对电源波纹、误差和分配的要求。有时答应电路的电源电压范ECL围可宽至10%。因为差分电路两臂替换作业,电路作业时电源电流基本上稳定(不随逻辑状况改变而改变,也不随作业频率添加而添加),因而能够考虑放宽对电源内阻的要求。

  3)速度快。晶体管作业时不进入饱和状况,只作业在线性区和截止区,没有少量载流子的存储现象,开关时刻大为缩短;集电结电容大大减小,RC时刻常数也相应减小,电路的传输延迟时刻就很短;电路的逻辑电平摆幅小(单端小于850mV),在动态转化过程中各个结上的电压改变对结电容(包含寄生%&&&&&%)的充放电时刻很短。

  2、ECL 逻辑的缺陷:

  1)ECL的缺陷也很明显,那便是功耗大。能够说,ECL 的高速功能是用高功耗为价值换来的。

  ECL信号互连

  ECL逻辑的凹凸电平之差一般为800mV,其中心参阅电平(共模电压)VBB依据VCC改变,一般为VCC-1.3V。因而,PECL的电平随VCC的不同而不同。如:

  PECL:

  VBB=5V-1.3V=3.7V,VOH=4.1V,VOL=3.3V;

  LVPECL:

  VBB=3.3V-1.3V=2V,VOH=2.4V,VOL=1.6V;

  VBB=2.5V-1.3V=1.2V,VOH=1.6V,VOL=0.8V;

  NECL:(VEE =-5V、-3.3V、-2.5V;VCC=0V),

  VBB =0V-1.3V= -1.3V,VOH = -0.9V,VOL =-1.7V。

  当然,以上的直流特性仅仅对一般来说,实践上到详细的器材上仍是会稍有不同,同一器材的输入和输出也不一样。在规划的时分,都应该参阅相应器材的datasheet来取得其精确的电气特征。

  关于直流特性,还有很重要的一点便是两个ECL器材之间的接口匹配,也便是说,咱们要特别重视Driver的输出是否在Receiver的输入的容差规模之内。咱们称这个容差规模为“接纳窗口”。假如Driver的输出没有落在这个接纳窗口之内,就有或许形成接纳端的误判,然后形成规划上的失利。

  因而看两个ECL器材是否能够互连,关于Driver,只需是从DATASHEET中得到其输出高电平VOH和输出低电平的VOL的规模;关于Receiver,只需看其关于接纳窗口的一些目标,分两种状况。

  1、单端信号

  假如ECL用作单端信号的话(这种状况并不多见),互连剖析得办法与LVTTTL,COMS等单端信号的办法相似。

  需求重视的是输入高电平VIH和输入低电平VIL的最大和最小值,VIH的最大和最小值构成了VIH的接纳窗口,VIL的最大和最小值构成了VIL的接纳窗口。如下图:

  当Driver的VOH规模悉数落入Receiver的VIH窗口之内,Driver的VOL规模悉数落入Receiver的VIL窗口之内时,能够确保Receiver能够正确接纳Driver的输出,不然会有潜在的互连不正确乃至损坏器材的或许。

  2、差分信号

  关于差分信号,要重视的目标是输入共模电平VCM和差分信号VDIFF规模。

  如某器材的某输进口作业在LVPECL形式下。其目标如下(AVDDH=2.5V):

  那么其接纳窗口如下图所示,图中标出了共模电压为最大或许最小时,其答应的最大单端电压。

  只需落在这个规模内的差分信号,即一起满意:

  1.输出|VDIFF|大于300mV;

  2.输出共模信号VBB坐落400 mV到2000mV之间;

  3.输出的单端信号不能超过VCC或许VEE;

  满意以上条件的差分信号都能够被正确接纳。能够注意到,假如共模信号被端接到VBB =VCC-1.3V,承受窗口最大。

  由上可见,差分信号有比单端信号宽得多的接纳窗口,这也是高速运用中差分信号被遍及选用的原因之一。

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