Перейти к содержанию

CML

Когда LVDS уже не хватает скорости, в даташитах трансиверов и SerDes появляется другая аббревиатура — CML. Это тоже дифференциальный выход с источником тока, но рассчитанный на гигабиты и встроенную терминацию.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

CML (Current-Mode Logic, логика с переключением тока) — дифференциальная схема выхода, в которой источник тока через пару транзисторов переключается в одну из двух нагрузок, подтянутых к питанию. Нагрузки обычно 50 Ом и обычно встроены прямо в передатчик и приёмник. CML — интерфейс точка — точка на скорости больше 10 Гбит/с; на нём построены выходы высокоскоростных SerDes, трансиверов и тактовых буферов (TI SNLA187, разд. 1.3).

Чем отличается от LVDS

TI сравнивает их в одной таблице (SNLA187, табл. 1-1):

LVDSCMLLVPECL
СтандартTIA/EIA-644нетнет
Скорость, до3,125 Гбит/сбольше 10 Гбит/сбольше 10 Гбит/с
Размах VOD±350 мВ±800 мВ±800 мВ
Потреблениемалоесреднееот среднего до большого

Архитектура у них похожая — постоянно включённый источник тока, направление которого задаёт логический уровень. Различаются сила тока и схема терминации (SNLA187, разд. 1.1). Большие скорости требуют крутых фронтов и размаха около 800 мВ, поэтому CML и LVPECL потребляют больше LVDS; а в высокочастотном спектре крутых фронтов кабели и дорожки FR-4 теряют больше, и на длинных линиях им часто нужна коррекция сигнала — предыскажение на передатчике или эквализация на приёмнике (разд. 1.2).

Нет стандарта — есть развязка

Ни CML, ни LVPECL не подчиняются стандартам официальных организаций, и уровни у разных производителей различаются (SNLA187, разд. 1.1). Выход CML сидит у питания — нагрузки подтянуты к нему, — и синфазное напряжение зависит от питания и тока конкретной микросхемы. Поэтому большинство реализаций CML подключают через разделительные конденсаторы в каждой линии пары: постоянная составляющая отсекается, вход сам задаёт себе смещение, и различия порогов перестают мешать.

У развязки своя цена: данные должны быть сбалансированы по постоянному току — в среднем поровну нулей и единиц. Иначе после длинной серии одинаковых бит заряд на конденсаторах смещается, и запас по помехе падает. Отсюда частая пара CML и кода 8b/10b: этим кодом пользуются Ethernet, Fibre Channel, InfiniBand и другие стандарты (SNLA187, разд. 1.3 и 3.6).

Где встречается

CML — типичный выход гигабитных SerDes, оптических модулей и буферов тактовых сигналов. TI отмечает, что CML даёт характеристики, близкие к LVPECL, и выигрывает простотой: терминация обычно уже внутри микросхем (SNLA187, разд. 2.5). Для соединения с LVDS или LVPECL почти всегда используют конденсаторы, а значения уровней проверяют по даташитам обеих сторон. Общие свойства дифференциальной передачи — в статье «Дифференциальная передача».

Частые вопросы

Чем CML отличается от LVDS?

Оба — дифференциальные выходы с источником тока, но у CML больше размах — около 800 мВ против 350 мВ у LVDS, — нагрузочные резисторы 50 Ом к питанию обычно встроены и в передатчик, и в приёмник, а скорость — больше 10 Гбит/с против единиц гигабит. Цена — большее потребление. У LVDS есть стандарт TIA/EIA-644, у CML отраслевого стандарта нет.

Почему CML почти всегда подключают через конденсаторы?

Потому что стандарта нет, и синфазные напряжения у разных производителей разные: выход CML сидит у питания, а вход другой микросхемы может ждать другое смещение. Конденсаторы в каждой линии пары убирают постоянную составляющую, и вход сам задаёт себе смещение. Цена — данные должны быть сбалансированы по постоянному току, например кодом 8b/10b.

Можно ли подключить выход CML ко входу LVDS?

Обычно да, через разделительные конденсаторы: вход LVDS принимает разность от 100 мВ, а размах CML больше. Без конденсаторов синфазное напряжение CML у питания может выйти за диапазон входа LVDS, который заканчивается около 2,4 В. В обратную сторону — с выхода LVDS на вход CML — тоже нужна развязка и проверка уровней по даташитам.

Источники

  1. Texas Instruments. LVDS Owner's Manual: Including High-Speed CML and Signal Conditioning, 4th Edition (SNLA187, 2008) — табл. 1-1: CML — без отраслевого стандарта, больше 10 Гбит/с, ±800 мВ, потребление среднее (LVPECL — от среднего до большого, LVDS — малое); разд. 1.1: CML и LVPECL не подчиняются стандартам официальных организаций, параметры у производителей различаются, широко применяется развязка конденсаторами; архитектура похожа на LVDS, но другие источники тока и схемы терминации; разд. 1.2: для больших скоростей нужны CML или LVPECL, размах около 800 мВ, крутые фронты, обычно нужна коррекция сигнала на длинных линиях; разд. 1.3: CML — точка — точка, больше 10 Гбит/с, терминация обычно встроена в передатчик и приёмник, пассивная подтяжка к питанию обычно 50 Ом, большинство реализаций с развязкой конденсаторами и требуют сбалансированных данных; разд. 2.5: CML даёт характеристики, близкие к LVPECL, с простой встроенной терминацией
  2. Texas Instruments. SNx5LVDS3xxxx High-Speed Differential Line Receivers: SN65LVDS32 (SLLS262R) — для сравнения: синфазный диапазон входа LVDS — от |VID|/2 до 2,4 В − |VID|/2, вход принимает разность от 100 мВ

Нашли ошибку?

Смотрите также