LVDS、LVPECL 与 CML 接口互连技术规范

本文所有讨论基于 **+3.3V PECL 电平标准 ** 展开，详细阐述不同差分接口间的互连方式、关键参数要求及实际应用案例。

1. LVPECL 到 CML 的连接

LVPECL（低压正射极耦合逻辑）与 CML（电流模式逻辑）的互连支持交流耦合和直流耦合两种方式，需根据实际场景选择合适方案以满足信号完整性要求。

1.1 交流耦合

LVPECL 驱动器与 CML 接收器的交流耦合连接如图 1 所示，核心设计要点如下：

• 直流偏置电阻配置：在 LVPECL 的两个差分输出端（V+、V-）分别并联一个接地电阻，电阻取值范围为142Ω~200Ω，用于为 CML 接收器提供稳定的直流偏置电压，避免信号直流分量丢失。
• 信号衰减控制：若 LVPECL 差分输出摆幅超出 CML 接收器的输入范围（典型 CML 输入摆幅较小），需在信号传输路径中串联一个25Ω 电阻，可实现约 0.67 倍的电压衰减，确保输入信号符合 CML 接收阈值。

图 1. LVPECL 与 CML 之间的交流耦合

1.2 直流耦合

直流耦合需设计专用电平转换网络，核心目标是：

①匹配 LVPECL 输出与 CML 输入的共模电压；

②最小化网络引入的信号损耗，保证 CML 接收器输入摆幅满足灵敏度要求；

③确保从 LVPECL 输出端看进去的总阻抗近似50Ω（匹配传输线特性阻抗）。

1.2.1 应用案例：LVPECL 驱动 MAX3875（CML 输入）

以 LVPECL 输出驱动 MAX3875 的 CML 输入为例，电平转换网络如图 2 所示，设计需满足以下 4 个核心条件：

图 2. LVPECL 与 CML 之间的电阻网络

(MAX3875)

必须满足以下条件：

1. (1)戴维宁开路等效电压匹配：需根据 CML 接收器的共模电压要求，计算网络的开路等效电压，确保与 CML 输入共模电压范围兼容；

1. 戴维宁等效电阻匹配：从 LVPECL 输出端看进去的等效电阻需接近 50Ω，避免阻抗不匹配导致的信号反射；

共模电压假设：设 LVPECL 输出共模电压 V_A = V_{PECL-CM} = V_{CC} - 1.3V （ V_{CC}=3.3V 时，理论 V_A=2.0V ）；

注：假定 LVPECL 的最小差分输出摆幅为1200mV，而 MAX3875 的输入灵敏度为 50mV， 这样电阻网络的增益必须大于 50mV/1200mV = 0.042。

1. （4）增益要求：已知 LVPECL 最小差分输出摆幅为 1200mV，MAX3875 输入灵敏度为 50mV，因此电阻网络的最小增益需满足： 增益 > 50mV / 1200mV ≈ 0.042 。

1.2.2 计算结果与实测验证

通过求解上述条件方程组，选取1% 精度标准电阻，得到最优参数：

• 电阻值： R1=182Ω 、 R2=82.5Ω 、 R3=294Ω ；
• 理论参数： V_A=1.35V 、 V_B=3.11V 、增益 = 0.147、输入阻抗 Z_{IN}=49Ω （接近 50Ω）；
• 实测参数： V_A=2.0V 、 V_B=3.13V ，与理论值偏差较小，满足设计要求。

1.2.3 通用设计建议

LVPECL 与 MAX3875 的直流耦合完整结构如图 3 所示。对于其他型号的 CML 接收器，需根据其最小共模输入电压和最小输入信号摆幅，参照上述计算逻辑重新推导电阻参数，确保互连性能稳定。

图 3. LVPECL 与 CML 之间的直流耦合

(MAX3875)

2. CML 到 LVPECL 的连接

CML 与 LVPECL 的互连仅支持交流耦合方式（连接示意图如图 4 所示）。该方案通过耦合电容隔离直流分量，同时需注意：

• CML 输出共模电压需与 LVPECL 输入共模电压范围兼容；
• 传输路径中建议保留 50Ω 阻抗匹配设计，避免信号过冲或衰减。

图 4. CML 与 LVPECL 之间的交流耦合

3. CML 与 LVDS 的互连

LVDS（低压差分信号）与 CML 的互连均采用交流耦合方式，需根据信号流向选择对应拓扑，核心关注 “信号摆幅兼容性”。

3.1 CML 驱动器到 LVDS 接收器

连接示意图如图 5 所示，关键要求：CML 输出信号摆幅必须在 LVDS 接收器的输入处理范围内（典型 LVDS 输入摆幅范围为 100mV~600mV，需根据具体芯片 datasheet 确认），若摆幅过大，需增加衰减网络。

图 5. CML 与 LVDS 之间的交流耦合

3.2 LVDS 驱动器到 CML 接收器

连接示意图如图 6 所示，设计要点与 3.1 一致：需确保 LVDS 输出摆幅符合 CML 接收器的输入灵敏度要求，同时保持传输路径 50Ω 阻抗匹配，避免信号完整性问题。

图 6. LVDS 与 CML 之间的交流耦合