I/O 接口标准解析系列教程（3）：HCSL 和
LPHCSL
1．介绍
LPHCSL（Low-Power HCSL）是为了降低传统的 HCSL 驱动器的功耗而 开发的。LPHCSL 的主要优点包括更好的驱动长线的性能，易于 AC 耦合，
减少 PCB 板子面积，易于布线，降低材料成本，本文将讨论这些优点，重要
的是要注意 HCSL 驱动器与 LPHCSL 驱动器对 HCSL 接收器来说都是一样
的。
2．HCSL 驱动结构
图 1 传统的和低功耗的 HCSL 驱动结构的比较
参考图 1 的 HCSL 和 LPHCSL 输出结构图，传统的 HCSL 输出是通过控
制正负输出差分对中的 15mA 电流，显然电源功耗为 15mA * 3.3V 约
50mW。而 LPHCSL 不是采用传统的 HCSL 的电流驱动，而是采用推-拉
（push-pull）电压驱动，电流消耗大约 4 到 5mA。
图 5 和图 6 显示传统的 HCSL 与 LPHCSL 的终端匹配方法：
驱动器本身具有 17 欧姆的输出阻抗，所以，需要串联一个 33 欧姆的电
阻，以获得与 50 欧姆传输线的匹配。对于传统的 HCSL，为了避免出现过度
的振铃，串联电阻 RS 是必须要的。
某些接收器片内可能有一个 100 欧姆的差分终端，这样的接收器通常更常
见，因为可以处理比较宽范围的幅度和共模电压，以及可能要去 AC 耦合的
时钟信号，LPHCSL 驱动器可以稳定驱动双终端（在源和接收处都有终端电 阻）。
从图 6，我们可以看得出 LPHCSL 并不需要对地的终端电阻。而由于功耗
的原因，传统的 HCSL 驱动器不可能就将终端电阻集成到内部，尤其是芯片
有许多输出的时候。很显然，LPHCSL 相对于传统 HCSL 使用了更少的元
件，降低了板子面积和材料成本。
长线驱动器 从原理上，传统的 HCSL 要求 DC 耦合，而 LPHCSL 并不要求 DC 耦
合。我们可以将 AC 耦合电容串接到线路上，这样做并不会影响信号的摆幅
和终端属性。而传统的 HCSL 使用 AC 耦合时，必须仔细考虑对地的 DC 路
径，还可能需要额外增加元件。
PCIe 时钟要求的上升速率为 0.6V/ns 到 4.0V/ns，LPHCSL 在驱动长线时 能提供更高的上升速率。而传统的 HCSL 驱动取决于外部 50 欧姆终端来产生
时钟的下降沿，这使得上升/下降匹配非常困难，因为仅时钟的上升沿受传统
HCSL 输出控制，而 LPHCSL 输出控制时钟的上升沿和下降沿，LPHCSL 更
快的上升速率对驱动长线时非常重要的。
3．结论
LPHCSL 不仅显着地降低了功耗，而且能更好地驱动长线，节省板子面
积，减少成本，更易于驱动 AC 耦合传输线，LPHCSL 的使用会越来越广
泛。
表 1：传统的 HCSL 与低功耗的 HCSL 比较总结
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