I/O接口標準解析系列教程（3）：HCSL和LPHCSL

1．介紹

LPHCSL（Low-Power HCSL）是為了降低傳統的HCSL驅動(dòng)器的功耗而開(kāi)發(fā)的。LPHCSL的主要優(yōu)點(diǎn)包括更好的驅動(dòng)長(cháng)線(xiàn)的性能，易于A(yíng)C耦合，減少PCB板子面積，易于布線(xiàn)，降低材料成本，本文將討論這些優(yōu)點(diǎn)，重要的是要注意HCSL驅動(dòng)器與LPHCSL驅動(dòng)器對HCSL接收器來(lái)說(shuō)都是一樣的。

2．HCSL驅動(dòng)結構

圖1傳統的和低功耗的HCSL驅動(dòng)結構的比較

參考圖1的HCSL和LPHCSL輸出結構圖，傳統的HCSL輸出是通過(guò)控制正負輸出差分對中的15mA電流，顯然電源功耗為15mA * 3.3V約50mW。而LPHCSL不是采用傳統的HCSL的電流驅動(dòng)，而是采用推-拉（push-pull）電壓驅動(dòng)，電流消耗大約4到5mA。
圖5和圖6顯示傳統的HCSL與LPHCSL的終端匹配方法：

驅動(dòng)器本身具有17歐姆的輸出阻抗，所以，需要串聯(lián)一個(gè)33歐姆的電阻，以獲得與50歐姆傳輸線(xiàn)的匹配。對于傳統的HCSL，為了避免出現過(guò)度的振鈴，串聯(lián)電阻RS是必須要的。

某些接收器片內可能有一個(gè)100歐姆的差分終端，這樣的接收器通常更常見(jiàn)，因為可以處理比較寬范圍的幅度和共模電壓，以及可能要去AC耦合的時(shí)鐘信號，LPHCSL驅動(dòng)器可以穩定驅動(dòng)雙終端（在源和接收處都有終端電阻）。

從圖6，我們可以看得出LPHCSL并不需要對地的終端電阻。而由于功耗的原因，傳統的HCSL驅動(dòng)器不可能就將終端電阻集成到內部，尤其是芯片有許多輸出的時(shí)候。很顯然，LPHCSL相對于傳統HCSL使用了更少的元件，降低了板子面積和材料成本。

從原理上，傳統的HCSL要求DC耦合，而LPHCSL并不要求DC耦合。我們可以將AC耦合電容串接到線(xiàn)路上，這樣做并不會(huì )影響信號的擺幅和終端屬性。而傳統的HCSL使用AC耦合時(shí)，必須仔細考慮對地的DC路徑，還可能需要額外增加元件。

PCIe時(shí)鐘要求的上升速率為0.6V/ns到4.0V/ns，LPHCSL在驅動(dòng)長(cháng)線(xiàn)時(shí)能提供更高的上升速率。而傳統的HCSL驅動(dòng)取決于外部50歐姆終端來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘的下降沿，這使得上升/下降匹配非常困難，因為僅時(shí)鐘的上升沿受傳統HCSL輸出控制，而LPHCSL輸出控制時(shí)鐘的上升沿和下降沿，LPHCSL更快的上升速率對驅動(dòng)長(cháng)線(xiàn)時(shí)非常重要的。

3．結論

LPHCSL不僅顯著(zhù)地降低了功耗，而且能更好地驅動(dòng)長(cháng)線(xiàn)，節省板子面積，減少成本，更易于驅動(dòng)AC耦合傳輸線(xiàn)，LPHCSL的使用會(huì )越來(lái)越廣泛。

表1：傳統的HCSL與低功耗的HCSL比較總結