CML电平学习笔记
1.基本原理
cml电路如图1 所示，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。可见，cml输入输出存在倒相的关系。
图1
2.为什么cml电路差分输出需要一个16ma的电流源？
差分放大电路使用一个电流源进行偏置，可以提高其共模抑制比，并且提供一个稳定的静态工作点（差分放大电路的具体分析另起一文）。电流源的大小影响的是输出电平的摆幅，而摆幅会影响传输的速率、距离以及电路的功耗，16ma应为综合考虑以上因素得到的一个标准（具体未考证）。
相关计算一般资料中对cml电平输入输出相关参数的描述如下：假定cml 输出负载为一50ω上拉电阻，直流耦合时，单端cml 输出信号的摆幅为vcc ~ vcc-0.4v。在这种情况下，差分输出信号摆幅为800mv，共模电压为vcc-0.2v。若cml输出采用交流耦合至50ω负载，cml 输出共模电压变为vcc-0.4v，单端cml 输出信号的摆幅为vcc-0.2~vcc-0.6v，差分信号摆幅仍为800mv。那么，以上数据是怎么来的呢？
直流耦合：
直流耦合时，差分对的电流回路如图2所示。输出差分对的直流、交流回路是一致的。首先对其进行静态分析，由于t1、t2参数对称，故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，每个电阻流过的电流为4ma，所以直流耦合时的共模电压为：
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：
图2
由共模电压定义：
设单端输出电压高电平为x，低电平为x-0.4，差分输出时一端为高另一端为低，则有：
解得，x为vcc，单端电压变化范围为vcc~vcc-0.4。
那么，为什么差分摆幅为800mv呢？
当t1导通、t2截止时，vout-为vcc，vout+为vcc-0.4v，两者压差为400mv；当t2导通、t1截止时，vout+为vcc，vout-为vcc-0.4v，两者压差也为400mv，似乎差分摆幅也应该为400mv，实则不然。分析如下：
当t1导通、t2截止时，vout-为vcc，vout+为vcc-0.4v，此时为输出差分电压的低电平，其值为：
当t2导通、t1截止时，vout+为vcc，vout-为vcc-0.4v，此时为输出差分电压的高电平，其值为：
故差分摆幅为：
交流耦合：
交流耦合时，t1、t2的电流回路如图3所示。首先进行静态分析，由于电容的隔直作用，r3、r4不能向t1、t2提供直流分量，所以16ma电流由r1、r2提供，流过每个电阻的电流为8ma，可得共模电压为：
图3
当有差模电压输入时，t1、t2只会导通一个（以t1导通为例），由于电容通交流，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：
单端电压的输出范围为vcc-0.2~vcc-0.6v，差分摆幅为800mv交流耦合时(以t1导通为例)，16ma电流均流过t1一个管，但是输出电压最大为vcc-0.2，表示即使在t2截止，r2上也有电流流过，且流向只能时通过电容、r4、形成回路，这个电流应为应为电容放电过程产生的电流。
根据cml的电路分析，其输入输出电平为固定的，因此电平门限无需讨论。
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图1
2.为什么cml电路差分输出需要一个16ma的电流源？
差分放大电路使用一个电流源进行偏置，可以提高其共模抑制比，并且提供一个稳定的静态工作点（差分放大电路的具体分析另起一文）。电流源的大小影响的是输出电平的摆幅，而摆幅会影响传输的速率、距离以及电路的功耗，16ma应为综合考虑以上因素得到的一个标准（具体未考证）。
相关计算一般资料中对cml电平输入输出相关参数的描述如下：假定cml 输出负载为一50ω上拉电阻，直流耦合时，单端cml 输出信号的摆幅为vcc ~ vcc-0.4v。在这种情况下，差分输出信号摆幅为800mv，共模电压为vcc-0.2v。若cml输出采用交流耦合至50ω负载，cml 输出共模电压变为vcc-0.4v，单端cml 输出信号的摆幅为vcc-0.2~vcc-0.6v，差分信号摆幅仍为800mv。那么，以上数据是怎么来的呢？
直流耦合：
直流耦合时，差分对的电流回路如图2所示。输出差分对的直流、交流回路是一致的。首先对其进行静态分析，由于t1、t2参数对称，故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，每个电阻流过的电流为4ma，所以直流耦合时的共模电压为：
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：
图2
由共模电压定义：
设单端输出电压高电平为x，低电平为x-0.4，差分输出时一端为高另一端为低，则有：
解得，x为vcc，单端电压变化范围为vcc~vcc-0.4。
那么，为什么差分摆幅为800mv呢？
当t1导通、t2截止时，vout-为vcc，vout+为vcc-0.4v，两者压差为400mv；当t2导通、t1截止时，vout+为vcc，vout-为vcc-0.4v，两者压差也为400mv，似乎差分摆幅也应该为400mv，实则不然。分析如下：
当t1导通、t2截止时，vout-为vcc，vout+为vcc-0.4v，此时为输出差分电压的低电平，其值为：
当t2导通、t1截止时，vout+为vcc，vout-为vcc-0.4v，此时为输出差分电压的高电平，其值为：
故差分摆幅为：
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图3
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