了解高速ADC的数字输出选择

CML驱动器

转换器数字输出接口的最新趋势是采用一种CML输出驱动器的串行数据接口。通常情况下，使用这些驱动器的转换器有14位或更高的分辨率，速度为200M采样/秒或更高，只需要小型封装和低功耗。采用JESD204接口当前修订版(是一种CML输出驱动器)的最新转换器能够工作在高达12Gbps，大大减少了所需要的输出引脚数。

你不再需要单独布放时钟信号，因为标准定义的8b/10b编码数据流中嵌入了时钟。该标准亦将所需数据输出引脚数减少到最少两只。随着分辨率、速度和转换器通道数的增加，数据输出引脚数也可以改变，以适应更大的吞吐量。不过，由于CML驱动器接口通常是串行的，接口需要的引脚数少于CMOS或LVDS。CMOS或LVDS中的数据传输是并行方式，需要更多引脚。

表1给出了对于各种通道数和位分辨率，80M采样/秒转换器使用的接口引脚数。数据的假设条件是CMOS和LVDS输出下每个通道数据有一个同步时钟，使用CML输出时JESD204数据传输的最大速率为3.2Gbps。表中显示出了发展到CML的原因，以及大大减少的引脚数。

由于串行数据接口采用CML驱动器，它们需要的引脚数也很少。图3给出了一个有JESD204或类似数据输出转换器的典型CML驱动器。图中显示了可选的源端终结电阻和共模电压。电路的输入端驱动着电流源的开关，将两个输出端驱动到适当的逻辑值。

图3，CML输出驱动器作为电路输入，驱动着电流源的开关，从而将两个输出端子驱动到适当的逻辑值。

CML驱动器近似于一个工作在恒流模式的LVDS驱动器，而CML驱动器还有功耗的优势。在恒流模式下工作需要较少的输出端，减少了总功耗。采用LVDS时，这种设计需要一个负载终结，以及控制阻抗的传输线，其单端阻抗为50Ω，差分阻抗为100Ω。驱动器本身也有终结，这样有助于减少这种高带宽信号敏感性所带来的任何信号反射。

根据工作速度，符合JESD204标准的转换器有不同的差分电压和共模电压电平规范。当工作在高达6.375Gbps速度时，采用差分技术的ADC标称电压为800mV，而共模技术ADC电压约为1V。当这些系统工作在6.375Gbps~12.5Gbps时，差分电压水平为400mV，而共模电压水平仍然接近于1V。随着转换器速度与分辨率的提高，CML输出正在日益成为期望的驱动器类型，它提供的速度能跟上转换器所需要的技术。

数字时序

每种类型的数字输出驱动器都有需要密切关注的时序关系。由于CMOS和LVDS有多个数据输出，因此信号的布放路径要特别注意，以尽量减少失真。如果差异太大，则设计的接收器端就无法获得正确的时序。另外，还必须与数据输出一起布放和调整时钟信号。这个工作也需要特别仔细，在时钟输出与数据输出之间布放路径，以确保失真不大。

CML中各数字输出之间的路径布放也需要注意。要管理的数据输出少了很多，因此工作也变得较容易，但设计者不能掉以轻心。此时，你不需要考虑数据输出与时钟输出之间的时序失真问题，因为时钟嵌入在了数据中。但是，需要特别注意接收器中的CDR(时钟数据恢复)电路。

除了失真以外，设计者还必须仔细地察看CMOS和LVDS中的建立与保持时间， 包括在时钟变换沿以前，将数据输出驱动到适当的逻辑态，以及在时钟转换结束沿后，使逻辑态维持足够的长度。数据输出与时钟输出之间的失真会影响这个状况，因此关键是要维持良好的时序关系。

LVDS的信号摆幅小于CMOS，并且它也支持差分信令。LVDS输出驱动器为很多输出端提供较小的信号，当做逻辑转换时，从电源拉出的电流也低于CMOS，这样在逻辑状态改变时不容易产生问题。而大批同时转换的CMOS驱动器可能会拉低电源电压，当为接收器驱动正确逻辑值时会产生问题。LVDS驱动器会保持一个恒定的电流水平，因此避免了这类问题。LVDS驱动器还能抵御共模噪声，因为它采用的是差分信令。

CML驱动器具有与LVDS类似的优点。这些驱动器也有恒流水平，但与LVDS不同，它需要更少电流，因为数据串行化了。CML驱动器也提供对共模噪声的抑制能力，因为它们也采用差分信令。不过，LVDS和CML的缺点也正在于它们是恒流，所以，即使在较低的采样速率下，功耗仍会较大。对于较高速度和分辨率的转换器来说，LVDS或CML较CMOS的优点就在于显著减少了功耗和引脚数。

转换器技术随着速度和分辨率的提高而不断进步，采用了数字输出驱动器，并逐步满足了传输数据的需求。CML输出作为串行数据传输转换器中的数字输出接口正在日益普及。不过，今天的设计仍然在使用CMOS和LVDS数字输出。你要使用的数字输出类型取决于自己的应用情况。

对于采样速率小于200M采样/秒的转换器，CMOS仍然是一种适用的技术。当采样速度提高到200M采样/秒以上时，LVDS成为很多应用中的更实用选择。采用串行数据接口(如JESD204)的CML驱动器可以进一步提高效率，减小功耗和封装尺寸。