1.基本原理

CML電路如圖1 所示，輸入部分為一射隨器，假設(shè)T3管為N端，T4管為P端，當(dāng)P大于N時(shí)即輸入為高電平，反之為低電平。由于輸入部分為射隨器，輸出端接收到高低電平的相位與輸入端一致，當(dāng)接收為高電平時(shí)，T5導(dǎo)通，其射極電位被鉗位，導(dǎo)致T6截止，16mA電流均從T5流過(guò)，此時(shí)輸出為低電平。輸入為低時(shí)情況類似。可見，CML輸入輸出存在倒相的關(guān)系。

圖1

2.為什么CML電路差分輸出需要一個(gè)16mA的電流源？

差分放大電路使用一個(gè)電流源進(jìn)行偏置，可以提高其共模抑制比，并且提供一個(gè)穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)（差分放大電路的具體分析另起一文）。電流源的大小影響的是輸出電平的擺幅，而擺幅會(huì)影響傳輸?shù)乃俾省⒕嚯x以及電路的功耗，16mA應(yīng)為綜合考慮以上因素得到的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（具體未考證）。

3. 相關(guān)計(jì)算

一般資料中對(duì)CML電平輸入輸出相關(guān)參數(shù)的描述如下：假定CML 輸出負(fù)載為一50Ω上拉電阻，直流耦合時(shí)，單端CML 輸出信號(hào)的擺幅為Vcc ~ Vcc-0.4V。在這種情況下，差分輸出信號(hào)擺幅為800mV，共模電壓為Vcc-0.2V。若CML輸出采用交流耦合至50Ω負(fù)載，CML 輸出共模電壓變?yōu)閂cc-0.4V，單端CML 輸出信號(hào)的擺幅為Vcc-0.2~Vcc-0.6V，差分信號(hào)擺幅仍為800mV。那么，以上數(shù)據(jù)是怎么來(lái)的呢？

直流耦合：

直流耦合時(shí)，差分對(duì)的電流回路如圖2所示。輸出差分對(duì)的直流、交流回路是一致的。首先對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)分析，由于T1、T2參數(shù)對(duì)稱，故16mA電流平均流過(guò)T1、T2，每個(gè)管流過(guò)8mA的電流，分到R1~R4四個(gè)電阻上，每個(gè)電阻流過(guò)的電流為4mA，所以直流耦合時(shí)的共模電壓為：

當(dāng)有差模電壓輸入時(shí)，T1、T2只會(huì)導(dǎo)通一個(gè)（以T1導(dǎo)通為例），16mA電流由R1、R3一起提供，每個(gè)電阻提供8mA電流，因此單端擺幅為：

圖2

由共模電壓定義：

設(shè)單端輸出電壓高電平為x，低電平為x-0.4，差分輸出時(shí)一端為高另一端為低，則有：

解得，x為VCC，單端電壓變化范圍為VCC~VCC-0.4。

那么，為什么差分?jǐn)[幅為800mV呢？

當(dāng)T1導(dǎo)通、T2截止時(shí)，VOUT-為VCC，VOUT+為VCC-0.4V，兩者壓差為400mv；當(dāng)T2導(dǎo)通、T1截止時(shí)，VOUT+為VCC，VOUT-為VCC-0.4V，兩者壓差也為400mv，似乎差分?jǐn)[幅也應(yīng)該為400mv，實(shí)則不然。分析如下：

當(dāng)T1導(dǎo)通、T2截止時(shí)，VOUT-為VCC，VOUT+為VCC-0.4V，此時(shí)為輸出差分電壓的低電平，其值為：

當(dāng)T2導(dǎo)通、T1截止時(shí)，VOUT+為VCC，VOUT-為VCC-0.4V，此時(shí)為輸出差分電壓的高電平，其值為：

故差分?jǐn)[幅為：

交流耦合：

交流耦合時(shí)，T1、T2的電流回路如圖3所示。首先進(jìn)行靜態(tài)分析，由于電容的隔直作用，R3、R4不能向T1、T2提供直流分量，所以16mA電流由R1、R2提供，流過(guò)每個(gè)電阻的電流為8mA，可得共模電壓為：

圖3

當(dāng)有差模電壓輸入時(shí)，T1、T2只會(huì)導(dǎo)通一個(gè)（以T1導(dǎo)通為例），由于電容通交流，16mA電流由R1、R3一起提供，每個(gè)電阻提供8mA電流，因此單端擺幅為：

單端電壓的輸出范圍為VCC-0.2~VCC-0.6V，差分?jǐn)[幅為800mV交流耦合時(shí)(以T1導(dǎo)通為例)，16mA電流均流過(guò)T1一個(gè)管，但是輸出電壓最大為VCC-0.2，表示即使在T2截止，R2上也有電流流過(guò)，且流向只能時(shí)通過(guò)電容、R4、形成回路，這個(gè)電流應(yīng)為應(yīng)為電容放電過(guò)程產(chǎn)生的電流。

根據(jù)CML的電路分析，其輸入輸出電平為固定的，因此電平門限無(wú)需討論。