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　　4V1.32009-12更改地址及联系电线中的一些显示错误，增补内容王辉

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　　随着电信数据传输业务、视频监控与工业控制需求的增加，光模块的应用也越来越多，光通信系统工程师往

　　往苦恼于如何正确处理不同接口电平IC与高速光模块之间的连接，本篇文章正是为解决这一问题而写。文章

　　2V，输出高电平最小2.4V，典型值3.4V，输入低电平最大0.8V，输出低电平最大0.4V，典型值0.2V。TTL

　　的英文缩写，COMS电路的供电电压VDD范围比较广在+5--+15V均能正常工作，电压波动允许±10%，当输

　　出电压高于VDD-0.5V时为逻辑1，输出电压低于VSS+0.5V(VSS为数字地)为逻辑0。

　　电流驱动能力不一样，TTL一般提供25毫安的驱动能力，而CMOS一般在10毫安左右。

　　需要的电流输入大小也不一样，一般TTL需要2.5毫安左右，CMOS几乎不需要电流输入。

　　很多器件都是兼容TTL和CMOS的，datasheet会有说明。如果不考虑速度和性能，一般器件可以互换。

　　但是需要注意有时候负载效应可能引起电路工作不正常，因为有些TTL电路需要下一级的输入阻抗作为负载

　　因此，CMOS电路与TTL电路就有一个电平转换的问题，使两者电平域值能匹配。

　　TTL（或CMOS）电平之间的连接不需要做电路匹配，因此两个TTL（或CMOS）电平之间可以直接互联，

　　TTL（或CMOS）电平与PECL电平之间的转换是通过T-P、P-T转换芯片来实现的，这类型的芯片例如Micrel

　　ModeLogic)。为解决不同接口标准芯片与高速光模块间的互连这一问题，我们首先需要了解每一种接口标准

　　PECL 是有 ECL 标准发展而来，在 PECL 电路中省去了负电源，较 ECL 电路更方便使用。PECL 信号的摆

　　幅相对 ECL 要小，这使得该逻辑更适合于高速数据的串行或并行连接。PECL 标准最初有 MOTOROLA 公

　　PECL 电路的输出结构如图1 所示，包含一个差分对和一对射随器。输出射随器工作在正电源范围内，其电

　　流始终存在，这样有利于提高开关速度。标准的输出负载是接 50Ω至 VCC-2V 的电平上，如图 1 中所示，

　　结构的输出阻抗很低，典型值为4~ 5 Ω，这表明它有很强的驱动能力，但当负载与PECL 的输出端之间有

　　PECL 输入结构如图2 所示，它是一个具有高输入阻抗的差分对。该差分对共模输入电压需偏置到VCC-1.3V，

　　这样允许的输入信号电平动态最大。PECL 接口有两种形式的输入结构，一种是在芯片上已加有偏置电路，

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　　在使用PECL 电路时要注意加电源去耦电路，以免受噪声的干扰，同时输出采用交流还是直流耦合对负载网

　　CML 是所有高速数据接口形式中最简单的一种，它的输入与输出是匹配好的，从而减少了外围器件，也更

　　CML 接口的输出电路形式是一个差分对，该差分对的集电极电阻为50Ω，如图3 中所示，输出信号的高低

　　电平切换是靠共发射极差分对的开关控制的，差分对的发射极到地的恒流源典型值为16mA，假定CML 输

　　出负载为一50Ω上拉电阻，则单端CML 输出信号的摆幅为Vcc ～ Vcc-0.4V。在这种情况下，差分输出信

　　，共模电压为Vcc-0.2V。若CML 输出采用交流耦合至50Ω 负载，这时的直流阻抗有集电

　　极电阻决定，为50Ω，CML 输出共模电压变为Vcc-0.4V，差分信号摆幅仍为800mV

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　　要特点，这也使它在高速数据传输中成为常用的方式，如图5 所示，MAXIM 公司

　　的CML 输入阻抗为50Ω，容易使用。输入晶体管作为射随器，后面驱动一差分放大器。

　　C)LVDS 输入单端信号电压可以从0V 到2.4V 变化，单端信号摆幅为40

　　到2.2V 范围内变化，也就是说LVDS 允许收发两端地电势有±1V 的落差。

　　MAXIM 公司 LVDS 输出结构在低功耗和速度方面做了优化，电路如图

　　LVDS 输入结构如图7 所示，输入差分阻抗为100Ω，为适应共模电压宽范围内的变化，输入级还包括

　　一个自动电平调整电路，该电路将共模电压调整为一固定值，该电路后面是一个SCHMITT 触发器。SCHMITT

　　触发器为防止不稳定，设计有一定的回滞特性，SCHIMTT 后级是差分放大器。

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　　高速IC 芯片与高速光模块的互连总体上来说可以分为两类：交流耦合匹配、直流耦合匹配。目前，光模块产

　　家推荐的多为PECL/LVPECL 直流耦合匹配，如图8 所示，这种匹配电路在协议转换芯片的输入、输出接口

　　电平为PECL/LVPECL 电平时，只要选取正确的电阻值就可以正常工作了，如果接口电平不是PECL/LVPECL

　　电平，是别的逻辑电平，如LVDS/CML 电平，则不一定能正常工作，因为这里涉及到逻辑电平转换，需要加

　　PECL 到 PECL 的连接分直流耦合和交流耦合两种形式，下面分别介绍：直流耦合情况下 PECL 输出设计成

　　驱动 50Ω负载至(VCC-2V)。由于一般情况下无法向终端网络提供(VCC-2V)电源，经常会用并联电阻，得到

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　　PECL 在交流耦合输出到50Ω的终端负载时，要考虑PECL 的输出端加一直流偏置电阻，如图11 所示。