【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 600 MHzHSTL_III/IV V V V VVREF+600 MHz 兼容電平（端接方式）HSTL輸出緩沖分為HSTLI、HSTLII、HSTLIII、HSTLIV四種類型，需要各自對(duì)應(yīng)的端接方式。 HSTLI輸出緩沖端接方式HSTLI有兩種端接方式：無(wú)端接負(fù)載方式和對(duì)稱并聯(lián)端接負(fù)載方式。如圖8和圖9。HSTLI使用50Ω電阻來(lái)平衡傳輸線阻抗，同時(shí)也需要一個(gè)外部的VTT來(lái)提供上拉電壓。圖8 SSTLI輸出緩沖端接方式無(wú)端接負(fù)載方式圖9 SSTLI輸出緩沖端接方式對(duì)稱并聯(lián)端接負(fù)載方式布局布線要求：并聯(lián)電阻（RT）放在接收端，布線時(shí)最好的連接順序是先到接收端再到并聯(lián)端接。 HSTL CLASS II輸出緩沖端接方式HSTL CLASS II輸出緩沖端接方式，如圖10和圖11所示。圖10 HSTL CLASS II輸出緩沖端接方式布局布線要求：串聯(lián)電阻（RS）緊靠源端。圖11 HSTL CLASS II輸出緩沖端接方式布局布線要求：并聯(lián)電阻（RT1）和并聯(lián)電阻（RT2）應(yīng)分別放在整個(gè)鏈路的兩端，布線時(shí)最好的連接順序是并聯(lián)端接（RT2）→驅(qū)動(dòng)器→接收器→并聯(lián)端接（RT1）。 HSTL CLASS III 輸出緩沖端接方式HSTL CLASS III和HSTL CLASS II輸出緩沖端接方式，如圖12和圖13所示。圖12 HSTL CLASS II輸出緩沖端接方式布局布線要求請(qǐng)參考SSTLI的布局布線要求。 HSTL CLASS IV 輸出緩沖端接方式圖13 HSTL CLASS II輸出緩沖端接方式布局布線要求請(qǐng)參考HSTL CLASS II的布局布線要求。 LVDSLVDS（Low Voltage Differential Signaling）是低擺幅、差動(dòng)信號(hào)技術(shù)，允許將單個(gè)數(shù)據(jù)以百或者千Mbps傳輸。這種低擺幅和電流驅(qū)動(dòng)輸出產(chǎn)生噪聲小，功耗低。大多數(shù)LVDS器件是驅(qū)動(dòng)器和接收器，可以傳輸高速數(shù)據(jù)達(dá)10m的距離。對(duì)于板內(nèi)的差分連接，大多數(shù)都是LVDS電平。可能是光模塊和芯片之間互連、芯片與芯片之間互連，對(duì)于傳輸信號(hào)來(lái)說(shuō)，多是155MHz、622MHz，對(duì)于基帶信號(hào)來(lái)說(shuō)。 LVDS參數(shù)ANSI/TIA/EIA644（LVDS）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的LVDS參數(shù)請(qǐng)見表8，實(shí)際芯片數(shù)據(jù)可能會(huì)不同。表8 LVDS參數(shù)參數(shù)描述最小值最大值單位VOD差分輸出電壓247454mVVOS偏置電壓V△VOD∣Change to VOD∣50∣mV∣△VOS∣Change to VOS∣50∣mV∣ISA，ISB短路電流Short Circuit Current24∣mA∣tr/tf輸出上升/下降時(shí)間（≥200Mbps）ns輸出上升/下降時(shí)間（200Mbps）30% of tuinsIIN輸入電流20∣uA∣VTH∣閾值電壓∣177。100mVVIN輸入電壓范圍0V注：tui是單位周期 LVDS Configurations為了避免反射，需要加100Ω端接電阻，電阻盡可能靠近接收端，有些接收器內(nèi)部已經(jīng)加了端接電阻。LVDS驅(qū)動(dòng)器和接收器一般都是使用點(diǎn)到點(diǎn)的配置，如圖14，也有其他的拓?fù)?配置。圖14 點(diǎn)到點(diǎn)的配置雙向通信的配置，同一時(shí)間只能允許一個(gè)方向發(fā)送數(shù)據(jù)，如圖15。需要兩個(gè)端接電阻，傳輸距離也要短（10m）。圖15 雙向半雙工配置多支路的配置，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器連接多個(gè)接收器，一般在數(shù)據(jù)分布中應(yīng)用，如圖16。要求與接收器互連的線要求很短，一般要短于7mm，不能超過(guò)12mm。圖16 多支路配置 PCB走線要求 差分對(duì)的走線要求雖然LVDS擺幅很低，差分的，~，但是輸出的上升和下降時(shí)間是小于ns級(jí)的，那么PCB上的互連線都要以傳輸線來(lái)對(duì)待。a) 至少是4層板，要有電源或者地平面，為傳輸線互連提供阻抗控制；b) 由于LVDS快速的上升和下降沿，走線要保證阻抗匹配，即使比較短的走線也要保證阻抗匹配。差分阻抗不匹配會(huì)導(dǎo)致反射，降低信號(hào)質(zhì)量。盡量減小短線（stub）和不匹配的長(zhǎng)度，要盡量小于12mm（）。避免90176。走線拐角，使用鈍角或者圓弧走線；c) 盡量減小一個(gè)差分對(duì)兩根線間的偏移（skew），減小偏移，可以減小EMI，一般控制在100mil以內(nèi)。具體根據(jù)仿真和測(cè)試結(jié)果確定；d) 盡量將驅(qū)動(dòng)和接收器靠近連接器放置，可以避免板上的噪聲引入差分線，或者將噪聲作為EMI通過(guò)電纜互連引出。這樣布局，也可以最小化差分線間的偏移；e) 每個(gè)封裝都要加旁路電容，電源和地線要寬且短，最好有多個(gè)過(guò)孔，可以減小與電源平面的電感。旁路電容盡量靠近電源管腳放置；f) 保證PCB回流路徑短且寬，為映像電流的回流提供最小的環(huán)路；g) 差分線可以是邊緣耦合的微帶線、帶狀線或者層間耦合帶狀線。最好是微帶線，因?yàn)榭梢圆挥檬褂眠^(guò)孔。層間耦合帶狀線有時(shí)會(huì)應(yīng)用在背板設(shè)計(jì)中，走線比較方便，但是廠家加工相對(duì)困難些；h) 差分線的兩根線盡量靠近走線，一般控制差分阻抗100Ω。差分線的兩根線在一離開IC后就盡量靠近走線，可以去除反射和共模干擾。廠家加工進(jìn)行阻抗調(diào)整時(shí)，盡量通過(guò)改變線寬來(lái)實(shí)現(xiàn)，不要移動(dòng)走線。阻抗計(jì)算方法請(qǐng)參考SI仿真規(guī)范；i) 走線中盡量減少過(guò)孔數(shù)量和其他導(dǎo)致阻抗不連續(xù)的因素；j) 將LVDS信號(hào)和TTL/CMOS信號(hào)隔離，最好將LVDS信號(hào)和TTL/CMOS信號(hào)布線在不同的層上，中間用電源或者地平面隔離，從而可以避免TTL/CMOS信號(hào)噪聲耦合進(jìn)入LVDS信號(hào)；k) 差分線對(duì)之間走線保持在差分線兩倍間距以上，即x2S，差分線與其它TTL/CMOS走線保持在三倍差分走線間距以上,即x3S。如果有鋪銅或者地線等需要與差分對(duì)保持在兩倍間距以上，即x2S，如果是帶狀線，Sh，x2S和2W。如圖17，其中x為差分線對(duì)間距，S為差分線間距，h為兩個(gè)參考平面之間的間距，W為差分線線寬。圖17 差分線間距圖示 差分對(duì)組的走線要求，或者將16路信號(hào)復(fù)用為10GHz信號(hào)或者相反解復(fù)用。那么在設(shè)計(jì)中就要注意保證4路或者16路信號(hào)與對(duì)應(yīng)的隨路時(shí)鐘要保證等長(zhǎng)。一般以時(shí)鐘作為基準(zhǔn)，偏差不能大于177。25mil。如果信號(hào)是單向的，一般將收和發(fā)要分層布線，以免相互干擾。 端接a) 因?yàn)轵?qū)動(dòng)器是電流模式的，需要電阻來(lái)完成回流。LVDS的沿比較快，走線就會(huì)成為傳輸線，需要端接來(lái)減小反射；b) LVDS僅需要一個(gè)貼片的端接電阻，電阻一般等于或者稍微大于差分線阻抗。一般大約100Ω，有些芯片內(nèi)部已經(jīng)設(shè)計(jì)了端接電阻；c) 端接電阻盡量靠近接收端放置，走線越短越好，因?yàn)殚L(zhǎng)的分支走線會(huì)增加電容負(fù)載，降低負(fù)載阻抗，影響信號(hào)質(zhì)量。所以走線一般在表層，過(guò)孔不要大于1個(gè)，距離接收端最好小于7mm。 BLVDSBLVDS即總線LVDS，是LVDS線的拓展，專門為多點(diǎn)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)電流為10mA。 MLVDSMLVDS為一種多點(diǎn)LVDS，遵守TIA/EIA899標(biāo)準(zhǔn)，可最多并聯(lián)32個(gè)lvds設(shè)備，傳輸?shù)乃俣茸罡呶?00mb/s，最遠(yuǎn)傳輸?shù)木嚯x為100米。標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用如圖18，傳輸線的阻抗和端接電阻（Zt）都為100歐姆。圖18 BLVDS標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用點(diǎn)到點(diǎn)應(yīng)用如圖19所示：圖19 點(diǎn)到點(diǎn)應(yīng)用輸出特性如圖20所示：圖20 輸出特性480mV=|VAB|=650mV0VA 0VB0V=|VOS|=布線要求：(1) 差分線的阻抗控制在95至105歐姆之間，最好采用緊耦合的方式布線；(2) 差分對(duì)內(nèi)的兩條線長(zhǎng)差控制在1mm之內(nèi)；(3) 優(yōu)先布mlvds總線，盡量減少線上的過(guò)孔；(4) 使mlvds單元盡量靠近插座，以減少stub的長(zhǎng)度。 PECLPECL（Positive EmintterCoupled Logic）是由ECL（EmintterCoupled Logic）標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來(lái)，在PECL電路中省去了負(fù)電源，信號(hào)的擺幅相對(duì)ECL要小，使得邏輯更適合于高速數(shù)據(jù)的串行和并行連接。，PECL接口均適用，簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)VPECL。一般光模塊與芯片之間都是應(yīng)用LVPECL電平，有些時(shí)鐘的差分信號(hào)也是采用LVPECL電平的。一般77MHz、155MHz、622MHz、。 LVPECL參數(shù)推薦的操作條件如表9所示。表9 LVPECL參數(shù)參數(shù)描述值單位最小典型最大VEE電源電壓VRL輸出負(fù)載50Ω to 2V電特性參數(shù)如表10所示。表10 參數(shù)表 條件：VEE=NOM；Output Load=50Ω to 2V參數(shù)描述值 （0?~75?C）單位最小最大VIH輸入高電壓1165880mVVIL輸入低電壓16101475mVVOH輸出高電壓（VIn =VIH最大或者VIL最?。?025880mVVOL輸出低電壓（VIn =VIH最大或者VIL最小）18101620mVVBB輸出參考電壓注13801620mVVOH（C）輸出高Corner電壓注（VIn =VIH最小或者VIL最大）1035mVVOL（C）輸出低Corner電壓注（VIn =VIH最小或者VIL最大）1610mVIIL輸入低電流（VIn =VIL最?。﹗AVOH輸出高電壓Tracking per volt of VEE@ VEE177。10%35mVVOL輸出低電壓Tracking per volt of VEE@ VEE177。10%65mV注：VBB是內(nèi)部產(chǎn)生的偏置電壓，用于設(shè)置輸入和輸出門限，也可以作為器件的輸出。VBB輸出也被用于在單端接收模式時(shí)差分輸入對(duì)中的一個(gè)的輸入門限電平。VIn =VIH最小和VIL最大代表輸入高和低門限電平，VOH（C）和VOL（C）代表輸出高和低門限電平。典型的ECL傳輸波形請(qǐng)見圖21。測(cè)試條件如表10，以確保VBB在中間位置。圖21 典型的ECL傳輸波形 PECL之間的接口PECL之間的連接分直流耦合和交流耦合兩種形式。一般在光模塊和芯片內(nèi)部已經(jīng)做好了端接和上下拉，直接互連即可。 PCB走線要求LVPECL電平的信號(hào)走線速率都比較高，除了要遵守LVDS電平的走線要求，還要滿足下列要求：1) 對(duì)于差分對(duì)兩根走線之間的相位偏差要求更加嚴(yán)格。2) 一般要求過(guò)孔數(shù)量盡量少，不大于兩個(gè)。3) 兩根線的過(guò)孔數(shù)要保持一致。4) 走線長(zhǎng)度偏差最好小于5mil。5) 要求走線必須與地平面相鄰。 CMLCML 是所有高速數(shù)據(jù)接口形式中最簡(jiǎn)單的一種，它的輸入與輸出是匹配好的，從而減少了外圍器件，也更適合于在高的頻段工作。它所提供的信號(hào)擺幅較小，從而功耗更低。一般背板側(cè)高速信號(hào)都是采用CML互連。 CML參數(shù)CML參數(shù)如表11所示。表11 CML輸入和輸出參數(shù)參數(shù)條件最小典型最大單位參數(shù)條件最小典型最大單位差分輸入電壓640 800 1000 mV 輸出共模電壓 V 單端輸入電壓范圍VIS Vcc+ V 差分輸入電壓擺幅400 1000 MVpp CML之間的接口CML到CML之間連接分兩種情況，當(dāng)收發(fā)兩端的器件使用相同的電源時(shí)，CML到CML可以采用直流耦合方式，這時(shí)不需加任何器件；當(dāng)收發(fā)兩端器件采用不同電源時(shí)，一般要考慮交流耦合，如圖22中所示，注意這時(shí)選用的耦合電容要足夠大，以避免在較長(zhǎng)連0或連1情況出現(xiàn)時(shí)，接收端差分電壓變小。圖22 CML之間的接口 PCB走線要求CML電平的信號(hào)走線速率都比較高，對(duì)于差分對(duì)兩根走線之間的相位偏差要求更加嚴(yán)格。除了要遵守LVDS電平的走線要求，還要滿足下列要求：1) 對(duì)于差分對(duì)兩根走線之間的相位偏差要求更加嚴(yán)格。2) 一般要求過(guò)孔數(shù)量盡量少，不大于兩個(gè)。3) 兩根線的過(guò)孔數(shù)要保持一致。4) 走線長(zhǎng)度偏差最好小于5mil。5) 走線盡可能短。6) 要求走線必須與地平面相鄰。 LVDS、PECL和CML的接口目前芯片中都做好了兼容，比如放置了端接、上下拉電阻等，針對(duì)一般的芯片或者光模塊直接互連即可。有些芯片中沒有考慮兼容的話，就要仔細(xì)考慮，做好接口。 LVPECL與LVDS的接口比如有的光模塊是LVPECL電平，而像中興的芯片ZX2513采用的是LVDS電平，它們之間互連就要考慮接口之間的可靠連接。一般用交流耦合（如果發(fā)送和接收是相同的供電電壓，也可直流耦合，這樣簡(jiǎn)單），同時(shí)注意直流工作點(diǎn)，幅度是否在接收范圍內(nèi)。一般光模塊端已經(jīng)考慮了兼容情況所以接口不用特別考慮，注意考慮芯片側(cè)。比如ZX2513作為驅(qū)動(dòng)端，需要增加下拉電阻。作為接收端，需要增加上下拉電阻，并注意芯片內(nèi)部是否有端接電阻，如果有的話，要注意上下拉電阻的取值，保證獲得100Ω端接。對(duì)于沒有端接電阻的芯片注意電阻的取值，如果功耗大，需要加大上下拉電阻值，并再端接100Ω電阻，以保證獲得100Ω端接。 布局布線要求、。有特殊情況通過(guò)仿真來(lái)確定布局和布線。6 存儲(chǔ)器電路存儲(chǔ)器電路應(yīng)用非常廣泛，而且工作頻率越來(lái)越高，需要考慮時(shí)序要求，注意布局布線的處理。 SDRAMSDRAM是使用很廣泛的一種存儲(chǔ)器，一般應(yīng)用在200MHz以下，常用在33MHz、90MHz、100MHz、