CML电平分析

CML电平分析

CML(Current Mode Logic)电路是一种高速、低功耗的数字电路,其工作原理基于电流模式逻辑。以下是对CML电平分析的详细解答:

一、CML电路基本原理

CML电路通常由输入射随器、差分对管(T1、T2)、电流源(16mA)以及输出负载电阻(如50Ω)组成。输入部分为一射随器,假设T3管为N端,T4管为P端,当P大于N时即输入为高电平,反之为低电平。由于输入部分为射随器,输出端接收到高低电平的相位与输入端一致。当接收为高电平时,T5导通,其射极电位被钳位,导致T6截止,16mA电流均从T5流过,此时输出为低电平;输入为低时情况类似。因此,CML输入输出存在倒相的关系。

二、16mA电流源的作用

CML电路差分输出需要一个16mA的电流源,主要出于以下考虑:

三、CML电平相关参数计算

直流耦合时

共模电压:由于T1、T2参数对称,16mA电流平均流过T1、T2,每个管流过8mA的电流,分到R1~R4四个电阻上(假设每个电阻阻值相同),每个电阻流过的电流为4mA。因此,直流耦合时的共模电压为Vcc-0.2V(考虑电阻上的压降)。

单端摆幅:当有差模电压输入时,T1、T2只会导通一个。以T1导通为例,16mA电流由R1、R3一起提供,每个电阻提供8mA电流。因此,单端摆幅为Vcc至Vcc-0.4V(考虑R3上的压降)。

差分摆幅:差分输出时,一端为高电平(如Vcc),另一端为低电平(如Vcc-0.4V)。由于输出端存在倒相关系,因此差分摆幅为两者之差的两倍,即800mV。

交流耦合时

共模电压:由于电容的隔直作用,R3、R4不能向T1、T2提供直流分量。因此,16mA电流由R1、R2提供,流过每个电阻的电流为8mA。此时,共模电压为Vcc-0.4V(考虑R1、R2上的压降以及电容的充电效应)。

单端摆幅:与直流耦合时类似,当有差模电压输入时,T1、T2只会导通一个。由于电容通交流,16mA电流会重新分配至R1、R3(或R2、R4)。因此,单端摆幅为Vcc-0.2V至Vcc-0.6V(考虑电容的充放电过程以及电阻上的压降)。

差分摆幅:与直流耦合时相同,差分摆幅仍为800mV。

四、结论

CML电路通过差分对管和电流源的配合,实现了高速、低功耗的数字信号传输。其输入输出电平为固定值,且存在倒相关系。通过精确计算和分析,可以得出CML电路在直流耦合和交流耦合时的共模电压、单端摆幅以及差分摆幅等关键参数。这些参数对于理解和设计CML电路具有重要意义。

CML电平分析

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以上内容详细分析了CML电平的基本原理、电流源的作用以及相关参数的计算方法,希望对理解CML电路有所帮助。