高速A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字輸出生存法則
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CML輸出驅(qū)動器
轉(zhuǎn)換器數(shù)字輸出接口的最新趨勢是使用具有電流模式邏輯(CML)輸出驅(qū)動器的串行接口。通常，高分辨率（≥14位）、高速(≥200 Msps)和需要小型封裝與低功耗的轉(zhuǎn)換器會使用這些類型的驅(qū)動器。CML輸出驅(qū)動器用在JESD204接口，這種接口目前用于最新轉(zhuǎn)換器。
采用具有JESD204接口的CML驅(qū)動器后，轉(zhuǎn)換器輸出端的數(shù)據(jù)速率可達(dá)12Gbps（當(dāng)前版本JESD204B規(guī)格）。此外，需要的輸出引腳數(shù)也會大幅減少。時鐘內(nèi)置于8b/10b編碼數(shù)據(jù)流，因此無需傳輸獨(dú)立時鐘信號。
數(shù)據(jù)輸出引腳數(shù)量也得以減少，最少只需兩個。由于轉(zhuǎn)換器的分辨率、速度和通道數(shù)增加，數(shù)據(jù)輸出引腳的數(shù)量可調(diào)整到適應(yīng)所需的更高吞吐量。但是，由于CML驅(qū)動器采用的接口通常為串行接口，引腳數(shù)的增加與CMOS或LVDS相比要小得多。（CMOS或LVDS中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為并行數(shù)據(jù)，需要的引腳數(shù)多得多。）
表1所示為采用80Msps轉(zhuǎn)換器的三種不同接口，轉(zhuǎn)換器具有各種通道數(shù)和位分辨率。在CMOS和LVDS輸出中，數(shù)據(jù)用作每個通道數(shù)據(jù)的同步時鐘，使用CML輸出時，JESD204數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)速率為3.2Gbps。察看該表可以發(fā)現(xiàn)，CML的優(yōu)勢十分明顯，引腳數(shù)大大較少。
表1：引腳數(shù)比較 - 80Msps ADC
CML驅(qū)動器用于串行數(shù)據(jù)接口，因此，所需引腳數(shù)要少得多。圖3所示為用于具有JESD204接口或類似數(shù)據(jù)輸出的轉(zhuǎn)換器的典型CML驅(qū)動器。該圖顯示了CML驅(qū)動器典型架構(gòu)的一般情況。圖中顯示了可選源端接電阻和共模電壓。電路的輸入可將開關(guān)驅(qū)動至電流源，電流源則將適當(dāng)?shù)倪壿嬛凋?qū)動至兩個輸出端。
圖3：典型CML輸出驅(qū)動器
CML驅(qū)動器類似于LVDS驅(qū)動器，以恒定電流模式工作。這也使得CML驅(qū)動器在功耗方面具備一定優(yōu)勢。在恒定電流模式下工作需要較少的輸出引腳，總功耗會降低。
和LVDS一樣，CML也需要負(fù)載端接、單端阻抗為50?的受控阻抗傳輸線路，以及100?的差分阻抗。驅(qū)動器本身也可能具有如圖3所示的端接，對因高帶寬信號靈敏度引起的信號反射有所幫助。
對符合JESD204標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換器而言，差分和共模電平均存在不同規(guī)格，具體取決于工作速度。工作速度高達(dá)6.375Gbps，差分電平標(biāo)稱值為800mV，共模電平約為1.0V。
在高于6.375Gbps且低于12.5Gbps的速度下工作時，差分電平額定值為400mV，共模電平仍約為1.0V。隨著轉(zhuǎn)換器速度和分辨率增加，CML輸出需要合適類型的驅(qū)動器提供必要速度，以滿足各種應(yīng)用中轉(zhuǎn)換器的技術(shù)需求。
數(shù)字時序：注意事項(xiàng)
每種數(shù)字輸出驅(qū)動器都有時序關(guān)系，需要密切關(guān)注。由于CMOS和LVDS有多種數(shù)據(jù)輸出，需要有路由路徑來盡量減小偏斜。如果差別過大，可能就無法在接收器上實(shí)現(xiàn)合適的時序。
此外，時鐘信號也需要通過路由傳輸，并與數(shù)據(jù)輸出保持一致。時鐘輸出和數(shù)據(jù)輸出之間的路由路徑也必須格外注意，這也是為了確保偏斜不會太大。
在采用JESD204接口的CML中，數(shù)字輸出之間的路由路徑也必須加以注意。需要管理的數(shù)據(jù)輸出大大減少，因此，這一任務(wù)比較容易完成，但也不能完全忽略。這種情況下，時鐘內(nèi)置于數(shù)據(jù)中，因此無需擔(dān)心數(shù)據(jù)輸出和時鐘輸出之間的時序偏斜。但是，必須注意，接收器中要有足夠的時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)電路。
除了偏斜之外，還必須關(guān)注CMOS和LVDS的建立和保持時間。數(shù)據(jù)輸出必須于時鐘發(fā)生邊沿躍遷之前在充足時間內(nèi)驅(qū)動至恰當(dāng)?shù)倪壿嫚顟B(tài)，還必須在時鐘發(fā)生邊沿躍遷之后以該邏輯狀態(tài)維持充足時間。這可能會受到數(shù)據(jù)輸出和時鐘輸出之間偏斜的影響，因此，保持良好的時序關(guān)系非常重要。
由于具有較低信號擺幅和差分信號，LVDS相比CMOS具有一定優(yōu)勢。和CMOS驅(qū)動器一樣切換邏輯狀態(tài)時，LVDS輸出驅(qū)動器無需將這樣的大信號驅(qū)動至各種不同輸出，也不會從電源吸取大量電流。因此，它在切換邏輯狀態(tài)時不太可能會出現(xiàn)問題。
如果有許多CMOS驅(qū)動器同時切換，電源電壓會下拉并引起問題，將正確的邏輯值驅(qū)動至接收器。LVDS驅(qū)動器會保持在恒定電流水平，這一特別問題就不會發(fā)生。此外，由于采用了差分信號，LVDS驅(qū)動器本身對共模噪聲的耐受能力也較強(qiáng)。
CML驅(qū)動器具有和LVDS同樣的優(yōu)勢。這些驅(qū)動器也有恒定水平的電流，但和LVDS不同的是，由于數(shù)據(jù)為串行，所需電流值小得多。此外，由于也采用了差分信號，CML驅(qū)動器同樣對共模噪聲具有良好的耐受能力。
但是，LVDS和CML的缺點(diǎn)在于，由于電流為恒定值，因此，即使在采樣速率較低時，功耗仍然會很大。對于高速與高分辨率轉(zhuǎn)換器而言，LVDS或CML相比CMOS的優(yōu)勢在于，功耗和引腳數(shù)明顯減少。
隨著轉(zhuǎn)換器技術(shù)的發(fā)展，速度和分辨率不斷增加，數(shù)字輸出驅(qū)動器也不斷演變發(fā)展，以滿足數(shù)據(jù)傳輸需求。隨著轉(zhuǎn)換器中的數(shù)字輸出接口轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)傳輸，CML輸出越來越普及。
但是，目前的設(shè)計中仍然會用到CMOS和LVDS數(shù)字輸出。每種數(shù)字輸出都有最適合的應(yīng)用。每種輸出都面臨著挑戰(zhàn)，必須考慮到一些設(shè)計問題，且各有所長。
在采樣速度小于200Msps的轉(zhuǎn)換器中，CMOS仍然是一種合適的技術(shù)。采樣速度增至200Msps以上時，和CMOS相比，LVDS在許多應(yīng)用中更加可行。為了進(jìn)一步增加效率、降低功耗、減小封裝尺寸，CML驅(qū)動器可與JESD204之類的串行數(shù)據(jù)接口配合使用。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/186154.htm
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