Логика токового режима

Семейство дифференциальных цифровых логических схем

Логика с токовым режимом ( CML ) или логика со связью по источнику ( SCL ) — это стиль цифрового проектирования, используемый как для логических вентилей , так и для цифровой передачи цифровых данных на уровне платы .

Основной принцип CML заключается в том, что ток от генератора постоянного тока направляется между двумя альтернативными путями в зависимости от того, представлен ли логический ноль или логическая единица. Обычно генератор подключается к двум источникам пары дифференциальных FET , причем два пути являются их двумя стоками. Биполярная эквивалентная эмиттерно-связанная логика (ECL) работает аналогично, при этом выход берется с коллекторов BJT-транзисторов.

Как дифференциальное соединение на уровне печатной платы , оно предназначено для передачи данных со скоростью от 312,5 Мбит/с до 3,125 Гбит/с через стандартные печатные платы . ^[1]

Передача является двухточечной, однонаправленной и обычно заканчивается в пункте назначения резисторами 50 Ом на V _cc на обеих дифференциальных линиях. CML часто используется в интерфейсах для волоконно-оптических компонентов. Принципиальное различие между CML и ECL как технологией связи заключается в выходном импедансе каскада драйвера: эмиттерный повторитель ECL имеет низкое сопротивление около 5 Ом, тогда как CML подключается к стокам транзисторов драйвера, которые имеют высокий импеданс, и поэтому импеданс сети pull up/down (обычно 50 Ом резистивный) является эффективным выходным импедансом. Согласование этого импеданса драйвера, близкого к характеристическому импедансу управляемой линии передачи , значительно снижает нежелательный звон.

Сигналы CML также оказались полезными для соединений между модулями. CML — это физический уровень, используемый в видеолинках DVI , HDMI и FPD-Link III , интерфейсах между контроллером дисплея и монитором . ^[2]

Кроме того, CML широко используется в высокоскоростных интегрированных системах, например, в последовательных приемопередатчиках данных и синтезаторах частот в телекоммуникационных системах.

Операция

Быстрая работа схем CML обусловлена в основном их меньшим размахом выходного напряжения по сравнению со статическими схемами CMOS , а также очень быстрым переключением тока, происходящим на входных дифференциальных транзисторах пары. Одним из основных требований к логической схеме токового режима является то, что транзистор смещения тока должен оставаться в области насыщения для поддержания постоянного тока.

Сверхнизкое энергопотребление

В последнее время CML стали использовать в сверхнизкоэнергетических приложениях. Исследования показывают, что в то время как ток утечки в обычных статических КМОП-схемах становится серьезной проблемой для снижения рассеивания энергии, хороший контроль потребления тока CML делает их очень хорошими кандидатами для использования с чрезвычайно низкой мощностью. Называемые подпороговыми CML или подпороговыми источниками связанной логики (STSCL), ^[3]^[4]^[5] потребление тока каждым затвором может быть снижено до нескольких десятков пикоампер.

Смотрите также

Низковольтная дифференциальная передача сигналов (LVDS) Дифференциальный стандарт, используемый в основном для сигналов между модулями.
Положительно-связанная эмиттерная логика , стандарт дифференциальной сигнализации для высокоскоростной межмодульной связи

Ссылки

^ Последовательный интерфейс для преобразователей данных, стандарт JEDEC JESD204, апрель 2006 г.
^ "Понимание сигналов DVI-D, HDMI и DisplayPort" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2 ноября 2013 г. . Получено 30 октября 2013 г. .
^ Таджалли, Армин; Виттоц, Эрик; Брауэр, Элизабет Дж.; Леблебичи, Юсуф. «Сверхнизкомощные логические схемы с субпороговым режимом тока на МОП-транзисторах, использующие новую концепцию нагрузочного устройства». Esscirc 2007 .
^ Таджалли, Армин; Леблебичи, Юсуф (27 сентября 2010 г.). Проектирование ИС со смешанным сигналом с экстремально низким энергопотреблением: схемы со связью с источником на уровне ниже порогового . Springer , Нью-Йорк. ISBN 978-1-4419-6477-9.
^ Reynders, Nele; Dehaene, Wim (2015). Написано в Heverlee, Бельгия. Ultra-Low-Voltage Design of Energy-Efficient Digital Circuits . Analog Circuits And Signal Processing (ACSP) (1-е изд.). Cham, Швейцария: Springer International Publishing AG Switzerland . doi : 10.1007/978-3-319-16136-5. ISBN 978-3-319-16135-8. ISSN 1872-082X. LCCN 2015935431.

Системный интерфейс уровня 5 (SxI-5): общие электрические характеристики для параллельных интерфейсов 2,488–3,125 Гбит/с. OIF , октябрь 2002 г.
TFI-5: Соглашение о внедрении интерфейса TDM Fabric to Framer. OIF, 16 сентября 2003 г.
Введение в LVDS, PECL и CML, Максим, https://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/AN291.pdf
http://www.ee.iitm.ac.in/~nagendra/videolectures/doku.php?id=ee685:start
Взаимодействие между уровнями LVPECL, VML, cml и LVDS, http://focus.ti.com/lit/an/slla120/slla120.pdf
Более подробную информацию об автоматизации проектирования и проектировании маломощных схем CML можно найти на сайте: http://lsm.epfl.ch

Внешние ссылки

JESD204B — стандарт JEDEC для последовательного интерфейса данных — Analog Devices
Обзор JESD204B (слайды) - Texas Instruments

[1] Последовательный интерфейс для преобразователей данных, стандарт JEDEC JESD204, апрель 2006 г.

[2] "Понимание сигналов DVI-D, HDMI и DisplayPort" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2 ноября 2013 г. . Получено 30 октября 2013 г. .

[Tajalli_2007-3] Таджалли, Армин; Виттоц, Эрик; Брауэр, Элизабет Дж.; Леблебичи, Юсуф. «Сверхнизкомощные логические схемы с субпороговым режимом тока на МОП-транзисторах, использующие новую концепцию нагрузочного устройства». Esscirc 2007 .

[Tajalli_2010-4] Таджалли, Армин; Леблебичи, Юсуф (27 сентября 2010 г.). Проектирование ИС со смешанным сигналом с экстремально низким энергопотреблением: схемы со связью с источником на уровне ниже порогового . Springer , Нью-Йорк. ISBN 978-1-4419-6477-9.

[ULVD_2015-5] Reynders, Nele; Dehaene, Wim (2015). Написано в Heverlee, Бельгия. Ultra-Low-Voltage Design of Energy-Efficient Digital Circuits . Analog Circuits And Signal Processing (ACSP) (1-е изд.). Cham, Швейцария: Springer International Publishing AG Switzerland . doi : 10.1007/978-3-319-16136-5. ISBN 978-3-319-16135-8. ISSN 1872-082X. LCCN 2015935431.