高速差分信号LVPECL的互连设计与研究

张洺诚

摘 要：研究将重点结合第一种——LVPECVL到LVPECVL之间的差分信号互连作为主要分析对象，从直流耦合的角度以及交流耦合的角度和交流耦合电容选择等方法三个方面做出相应的探索与分析，希望能为后续的研究工作开展提供相应的支撑和帮助。

关键词：高速差分信号;LVPECL;互连;直流耦合;交流耦合

随着当前数据信息的发展以及水对数据信息业务量的需求不断加大，目前相关学者在这一研究领域中将研究重点放在了如何有效提升数据的互连质量、如何有效促进数据的互连效果、如何实现对高速差分信号的稳定运行。基于以上三个问题，需要从一个根本上对其进行探索——通过合理的、科学的方法有效解决告诉IC芯片的互连问题，进而提升高速差分信号的互连质量。在此，研究将主要针对其中一种互连方法对其进行研究，在LVPECL互连模式下，需要应用高速数字系统对其进行支撑，而且需要结合不同的连接端口设计相应的IC芯片连接标准。这样才能从根本上解决这一问题，推动告诉差分信号LVPECL互连的有效发展与建设。

一、直流耦合

LVPECL的标准输出是基于50欧姆阻抗跨接至Vcc-2V的电平上完成的，这一环节有效的组建了基于直流耦合下的LVPECL连接渠道。在此，研究将对这一电路急性方程式的构造与设计。首先：Vcc-2V=Vcc°（R2）/（R1+R2）其次：（R1°R2）/（R1+R2）=50Ω。在此，对这一方程进行解析，可得出结论为：R1=（50°Vcc）/（Vcc-2V），R2=25°Vcc。在3.3V的供电过程中，需要按照5%的精准度对电阻进行选择，其中，R1是130欧姆，R2是82欧姆。在5的供电过程中，R1是82欧姆，R2是130欧姆。

二、交流耦合

在LVPECL之间的交流和电路中，需要确保交流耦合的输出值在50欧姆以上，且需要确保这一终端负载的稳定性和可靠性。在此，需要对LVPECL的输出端展开重点的分析与研究，而且需要针对交流耦合电路的直流偏置电阻展开研究与分析。在这一背景下，LVPECL的输出共模电压一定要稳定的控制在Vcc-1.3V，而且，在选取直流偏置电阻的时候，还需要针对直流偏置电阻为其提供14mA的到地通路。LVPECL在输入直流偏压的时候，电压需要控制在Vcc-1.3V，而且需要对输入阻抗进行设计，使其能够与传输线阻抗保持统一水平线。针对这一电路图，对其进行方程式的设计和应用。首先：（Vcc-1.3V）/（14mA）=R1;其次，Vcc-1.3V=Vcc°（R3）/（R2+R3）;然后，R2//R3≈50Ω。通过对这一方程式的求证，可以得出：在3.3V的供电过程中，R1=142Ω;R2=82欧姆;R3=130Ω。在5V的供电过程中，R1=270欧姆，R2=68欧姆，R3=180欧姆。但是，这一方法计算出的结果，其交流负载阻抗相要小鱼50欧姆，而在现实环境中，3.3V的供电过程中，R1能够在142欧姆和200欧姆之间自由转换。同时，在5V的供电过程中，R1能够在270欧姆和350欧姆之间自由转换。在这一背景下，输出的波形是最佳状态。

三、交流耦合电容选择

在对LVPECL之间的交流耦合进行构造的过程中，需要从耦合电容的选择方面对其进行设计与研究，而且要特别注意对耦合电容的选取，以此确保负载阻抗和电容之间能够形成一个较为有效的高通滤波系统。在非归零的情况下，如果反复出现了从0到1的变化之后，吃屎的电容必然会对接收端电压造成影响，且电压会不断的降低，进而会造成零点漂移现象的发生，宠儿导致高速信号的减弱，设置会让高速信号无法应用。结合一阶高通RC网络对其进行研究，经过时域分析和探索，可以计算得出，在2.5Gbps的系统应用背景下，电容值是6.2nF的状态中，信号的强弱程度和抖动程度为13ps，在电容值是100nF的时候，信号的强弱程度和抖动程度为1ps。同时，电容值越高，其抖动的现象就越小。但是，在现实环境中，电容的抖动与寄生阻抗也有一定的影响，其具体表现模式为：寄生阻抗和寄生电感两类。寄生阻抗会让信号发生反射情况，而且寄生阻抗的值越高，说明反射情况越严重，进而会导致信号的质量不断降低，甚至失灵，无法工作。另外，在高频传输过程中，容值越高，说明其寄生阻抗就越高。所以，在对交流耦合的电容进行选择的过程中，并非说越高越好，而是要结合现实情况对其进行合理的分析与应用。如，在对2.5Gbps传输速率进行设计的时候，如果能够按照10nF来选择和应用电容，那么便可以达到一个较好的效果。

综上所述，随着科学技术的发展和推进，当前告诉差分信号的互连方法应用模式也越来越多。但是从根本上主要集中在以下三种模式中：第一是LVPECL模式、第二是LVDS模式、第三是CML模式。基于以上三种模式，能够对高速差分信号进行有效的互连与设计，且可以确保差分信号应用的实效性与可靠性。此次研究主要针对第一种模式作出了分析，并讨论了其实际应用方法和效果，希望为后续研究提供相应的保障。

参考文献

[1] 黄金凤，王忆文，韦雪明，刘云龙，孙博文.一种阈值自调整的高速串行信号丢失检测电路[J].微电子學，2016（06）：814-817+825.

[2] 李伍一，赵如琳，郝春雨，张振明，陈雅容，张晋，陶兆增，闵峻.星载高速差分数据总线电缆组件的装配及测试[J].光纤与电缆及其应用技术，2016（04）：1-4+25.