差分晶振-LVPECL到LVDS的連接

隨著通訊速度的提升，出現(xiàn)了很多差分傳輸接口，以提升性能，降低電源功耗和成本。早期的技術(shù)，諸如emitter-coupled logic（ECL），使用不變的負電源供電，在當時用以提升噪聲抑制。隨著正電壓供電技術(shù)發(fā)展，諸如TTL和CMOS技術(shù)，原先的技術(shù)優(yōu)點開始消失，因為他們需要一些-5.2V或-4.5V的電平。

在這種背景下，ECL轉(zhuǎn)變?yōu)閜ositive/pseduo emitter-coupled logic （PECL）,簡化了板級布線，摒棄了負電平供電。PECL要求提供800mV的電壓擺幅，并且使用5V對地的電壓。LVPECL類似于PECL也就是3.3V供電，其在電源功耗上有著優(yōu)點。

當越來越多的設計采用以CMOS為基礎(chǔ)的技術(shù)，新的高速驅(qū)動電路開始不斷涌現(xiàn)，諸如current mode logic（CML），votage mode logic（VML），low-voltage differential signaling（LVDS）。這些不同的接口要求不同的電壓擺幅，在一個系統(tǒng)中他們之間的連接也需要不同的電路。

· 轉(zhuǎn)換原因‌
1、‌電平特性差異‌
a）LVPECL電平的差分擺幅較大（典型值約800mV），共模電壓較高（約1.3V-1.9V），需外部端接電阻匹配；而LVDS差分擺幅較小（350mV），共模電壓較低（約1.2V），且LVDS接收端內(nèi)置端接電阻‌。
b）直接連接可能導致LVDS接收端共模電壓超出范圍或信號幅度不足‌。

2、‌應用場景需求‌
a）LVPECL常用于高速時鐘或數(shù)據(jù)傳輸場景（如FPGA輸出），而LVDS因低功耗特性更適合長距離或低功耗設計‌‌。
b）不同器件間接口不兼容時需電平轉(zhuǎn)換（如FPGA輸出LVPECL，但接收端僅支持LVDS）‌

· 轉(zhuǎn)換方式

1、直流耦合

LVPECL到LVDS 的直流耦合結(jié)構(gòu)需要一個電阻網(wǎng)絡，如圖1.1中所示，設計該網(wǎng)絡時有這樣幾點必須考慮：首先，我們知道當負載是50Ω接到Vcc-2V 時，LVPECL 的輸出性能是最優(yōu)的，因此我們考慮該電阻網(wǎng)絡應該與最優(yōu)負載等效；然后我們還要考慮該電阻網(wǎng)絡引入的衰減不應太大，LVPECL 輸出信號經(jīng)衰減后仍能落在LVDS 的有效輸入范圍內(nèi)。注意LVDS 的輸入差分阻抗為100Ω，或者每個單端到虛擬地為50Ω，該阻抗不提供直流通路，這里意味著LVDS輸入交流阻抗與直流阻抗不等.經(jīng)計算，電阻值為：R1=182Ω，R2=48Ω，R3=48Ω。電阻靠近接收側(cè)放置。

（a)等效電路 （b）LVPECL到LVDS的連接
圖1.LVPECL到LVDS的直流耦合結(jié)構(gòu)

2、交流耦合

LVPECL 到LVDS 的交流耦合結(jié)構(gòu)如圖2 所示，LVPECL 的輸出端到地需加直流偏置電阻（142Ω到200Ω），同時信號通道上一定要串接50Ω電阻，以提供一定衰減。LVDS 的輸入端到地需加5KΩ電阻，以提供近似0.86V 的共模電壓。

圖2.LVPECL到LVDS的交流耦合結(jié)構(gòu)

在信號轉(zhuǎn)換方面，LVPECL到LVDS的轉(zhuǎn)換則需要考慮衰減電阻和交流耦合電容的放置，以及LVDS接收器的重新偏置。相反，LVDS到LVPECL的轉(zhuǎn)換也需要適當?shù)碾娐吩O計和元件選擇。

LVDS和LVPECL各有其特點和應用場景。LVDS適用于板內(nèi)信號傳輸和高速變化信號的傳輸，而LVPECL則適用于背板傳輸和長線纜傳輸?shù)刃枰獜婒?qū)動能力和高傳輸速度的應用。不過，雖然LVPECL到LVDS的轉(zhuǎn)換可以通過電路的設計可以實現(xiàn)，這邊建議客戶盡量選用相同類型波形的差分傳輸接口，畢竟電路轉(zhuǎn)換會有很多其他不確定的影響。