LVPECL終端的設(shè)計(jì)考慮因素

1、lvpecl終端的設(shè)計(jì)考慮因素 lvpecl（低壓正射極耦合規(guī)律）是一種輸入輸出(i/o)技術(shù)，從工藝無(wú)法集成高性能 p 型設(shè)備與高性能 n 型設(shè)備起就已浮現(xiàn)。因此，在隨后的 hcsl 和 lvds 等高速接口中，需要外部無(wú)源器件來(lái)完成由 p 型設(shè)備完成的任務(wù)。對(duì) lvpecl 而言，很少有人討論過(guò)完成輸出級(jí)設(shè)計(jì)所需要的放射極控制與傳輸線終端之間的關(guān)系。剖析 lvpecl 閘道的基本原理和分析任何特定 lvpecl 驅(qū)動(dòng)器的典型終端，有助于工程師量身定制穩(wěn)健和高能效的 lvpecl 終端。lvpecl 驅(qū)動(dòng)器1 所示，簡(jiǎn)化的 lvpecl 閘道通常用開(kāi)放的放射極驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。沒(méi)有 q 和 nq

2、 晶體管的接地通路，這兩者隨后被關(guān)閉。因此，輸出級(jí)必需由用戶通過(guò)外部元件來(lái)完成。圖1 開(kāi)放式放射極lvpecl驅(qū)動(dòng)器等效。標(biāo)準(zhǔn)終端圖 2 顯示標(biāo)準(zhǔn)的直流耦合 lvpecl 終端。驅(qū)動(dòng)器輸出電流由外部 zo 器和 vtt 終端設(shè)定。因?yàn)?vtt 終端電壓是由相對(duì) vcco 的 -2v 調(diào)整器產(chǎn)生的，輸出驅(qū)動(dòng)器電流不受 vcco 變量的影響。主要缺點(diǎn)是需要調(diào)整器，盡管它的確可以將驅(qū)動(dòng)器的放射極電流保持在第一階，不受 vcco 變幻的影響。圖2 標(biāo)準(zhǔn)的lvpecl終端。thvenin 等效終端圖3所示用于提供 3.3v 和 2.5v 電流的備選 thvenin 等效終端，用兩個(gè)電阻串產(chǎn)生 vtt 電

3、壓，因而可以不再用法調(diào)整器，但也有缺點(diǎn)。1)圖3 中的 r1 和 r2 偏壓電阻串需要大量功率損耗才干產(chǎn)生 thvenin 電壓。功率損耗取決于特定驅(qū)動(dòng)器的高輸出電壓 (voh) 和低輸出電壓 (vol)；參見(jiàn)以下“案例討論”章節(jié)。2)vcco 變幻率通過(guò)偏壓分壓器前饋至 thvenin 等效 vtt 電壓；39% 表示 vcco =3.3v，20% 表示 vcco =2.5v。因此，vtt 電壓只限在標(biāo)稱 vcco 下才是正確的，放射極電流的控制不如標(biāo)準(zhǔn) vtt=vcc-2.0v 終端有效。圖3 3.3v 和 2.5v thvenin 等效lvpecl終端。t 終端圖 4 所示 t 型電阻器

4、網(wǎng)絡(luò)可以解決 thvenin 終端的許多不足。穿越 rtt 的共模電壓被稱為 vtt，相當(dāng)于 vtt = vcco-2.0v。要記住，詳細(xì)的 vtt 電壓不屬于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；lvpecl 接收極從不檢測(cè) vtt，但會(huì)檢測(cè)放射極電壓。vtt 只對(duì)標(biāo)準(zhǔn)終端具有重要意義，緣由是 vtt 向終端前饋 vcco 以控制放射極電流。相反，t 終端通過(guò)負(fù)反饋對(duì)放射極電流施加控制。圖 4 lvpecl t 終端網(wǎng)絡(luò)中的 vtt 電壓間接取決于特定 lvpecl 驅(qū)動(dòng)器的 voh 和 vol 電平，以及設(shè)計(jì)師為規(guī)律 0 驅(qū)動(dòng)器輸出挑選的最小放射極電流。圖4 lvpecl t 終端網(wǎng)絡(luò)1) t 終端由驅(qū)動(dòng)器電源挺直供

5、電，因此消退了thvenin偏壓串的功能損耗。2) 通過(guò)共模阻抗向 t 網(wǎng)絡(luò) vtt 電壓回饋的 vcco 變幻率大于通過(guò) thvenin 網(wǎng)絡(luò)回饋的變幻率，因而可以更好地控制放射極電流。細(xì)節(jié)請(qǐng)參見(jiàn)以下“放射極電流控制”章節(jié)。3) 可以調(diào)整共模阻抗，并因此調(diào)整負(fù)反饋，以針對(duì)因?yàn)?vcco、溫度和設(shè)備處理等方面的變幻而造成的 voh 和 vol 方面的變幻穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)器電流。pi 終端可以利用聞名的電阻網(wǎng)絡(luò)星形三角關(guān)系，從 t 終端產(chǎn)生等效的 pi 終端。下圖 5 顯示按 t 網(wǎng)絡(luò)換算的 pi 網(wǎng)絡(luò)的元素值。圖5 pi 終端網(wǎng)絡(luò)很少用法的 pi 終端具有超越 t 終端的布局優(yōu)勢(shì)；它可以平安布置在頂層

6、之上。t 的共模阻抗必需經(jīng)由除頂層之外的其它層。放射極電流控制t 終端提供比 thvenin 終端更好的放射極電流控制。thvenin 終端通過(guò)向終端產(chǎn)生的 vtt 電壓前饋 vcco 變幻率來(lái)穩(wěn)定電流。相反，t 終端通過(guò)檢測(cè)穿更加射極電阻器的放射極電流用法負(fù)反饋，只能用作單一的放射極尾隨器。可按下圖 6所示為每個(gè)終端構(gòu)建每一個(gè) vcco 變幻的，來(lái)解釋這種性能方面的變幻。對(duì)于每一個(gè)終端，電路從 vcco 開(kāi)頭，穿過(guò)相應(yīng)輸出晶體管的基極-放射極結(jié) rg，然后穿過(guò)終端，rg 在此被轉(zhuǎn)入放射極電流通路。為容易起見(jiàn)，基極擴(kuò)展電阻已被并入增益設(shè)置電阻 rg。因?yàn)橛袃蓚€(gè)偏壓串，thvenin icco

7、為總電流的一半。圖6 thvenin 和 t 終端放射極電流控制電路可從圖 8 立刻寫(xiě)下每個(gè)電路的傳遞函數(shù)。在每個(gè)傳遞函數(shù)中，re 術(shù)語(yǔ)均已被棄用；與 rg 和 zo 相比，它相對(duì)較小。此外，re 規(guī)模小意味著 t 終端的規(guī)律 1 晶體管和規(guī)律 0 晶體管的等效半電路是相同的。因?yàn)?rg 和 的值取決于特定 lvpecl 驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部設(shè)計(jì)和處理，以下列“案例討論”章節(jié)為預(yù)期，當(dāng) vcco = 3.3v 和 rtt=77 ohms 時(shí)，這兩個(gè)傳遞函數(shù)是相對(duì)下圖 8 中的 rg/(+1) 而設(shè)計(jì)的。圖7 放射極電流中適應(yīng) vcco 變幻的 thvenin 和 t 終端變幻比喻說(shuō)，假如 rg/(+1

8、) = 0，則 值很大，而 rg 值小（圖 1 中的 ibias 高）。在這種限定條件下，傳遞函數(shù)只取決于外部電阻器。更實(shí)際一點(diǎn)，假如 ibias = 0.5ma，rg= 1.6 kohms，=100，則 rg/(+1) 16。案例討論在 5% vcco 的條件下，針對(duì)每一個(gè)終端比較了業(yè)界現(xiàn)有的具有不同 voh 和 vol 值的兩種不同的 lvpecl 驅(qū)動(dòng)器。t 終端將針對(duì)每一種設(shè)備經(jīng)過(guò)優(yōu)化，設(shè)計(jì)為當(dāng) vcco 為 -5% 時(shí)，規(guī)律 0 放射極電流起碼達(dá)到 2ma，以實(shí)現(xiàn)切換速度與功率之間的最佳平衡。對(duì)于每一個(gè)案例，表格的值用 kvl 和 kcl 舉行計(jì)算。為舉行全面核算，計(jì)算出每個(gè)案例中驅(qū)

9、動(dòng)器和終端的功率。如下圖表 1 所示，因?yàn)榭梢宰杂商暨x t 終端的 rtt，因而具有降低總驅(qū)動(dòng)器電流的設(shè)計(jì)靈便性，同時(shí)還能保證最低的規(guī)律 0 放射極電流。thvenin 終端的固定電阻值則不然。請(qǐng)注重固定器件 thvenin 終端的 vcco 和設(shè)備上的規(guī)律 0 放射極電流大波動(dòng)。假如還考慮到設(shè)備處理和溫度所帶來(lái)的變幻，兩種終端之間的差異將變得越發(fā)巨大。全部電流和電壓均用 3.3v 電源數(shù)據(jù)表中的典型 voh 和 vol 值舉行計(jì)算。因?yàn)樵摂?shù)據(jù)表無(wú)其他解釋?zhuān)瑅oh 和 vol 隨 vcco 的變幻假定為 1:1。因此，這些案例等同于設(shè)置 rg/(+1) =0。電流以 ma 單位，功率以 mw 單位。表 1 thvenin 和 t 終端兩種不同驅(qū)動(dòng)器之比較結(jié)論在技術(shù)效力遠(yuǎn)不如今的時(shí)代，lvpecl