CN106294262B - 一种lvds驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LVDS驱动电路系统，包括共模反馈电路和与之相连接的LVDS驱动电路、输出端、开关单元和与之相连接的开关控制器；开关单元的一端与共模反馈电路相连接，另一端与LVDS输出端相连接；开关控制器控制开关单元的开启或关闭，从而控制LVDS驱动电路与共模反馈电路之间相应的呈断开或导通状态。本发明的LVDS驱动电路能够与电压输出驱动电路共用输出端，可以节约芯片的接触点数目，节约了封装成本，同时在芯片制板时由于两种模式的信号通路可以复用，也节约了后期制板成本。

Description

一种LVDS驱动电路

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种LVDS驱动电路。

背景技术

目前典型的低压差分信号(LVDS，Low-Voltage Differential Signal)输出驱动电路中，为了稳定输出端的共模电平，一般都会加入共模反馈电路。由于共模电压是通过两个相同的电阻串联得到的，这就意味着LVDS驱动电路的两个输出差分端是通过两个电阻串接在一起的，这会大大降低CMOS逻辑驱动电路的噪声容限和压摆率。对于需要同时兼容CMOS逻辑电位输出和高速LVDS输出的芯片来说，CMOS输出驱动电路无法与LVDS驱动电路合并共享一个PAD，导致芯片管脚的额外支出。现有的将LVDS电平输出驱动电路与CMOS输出驱动电路合并时，亟待解决的一个问题是：由于输出端口共享，在CMOS电平输出模式下，其输出端直接连接到共模反馈电阻，共模反馈电阻会将两个CMOS驱动电路的输出端短接，从而导致CMOS电平模式下的信号摆幅降低。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种能够与电压输出驱动电路共用相同输出端的LVDS驱动电路。

为了达到上述目的，本发明提供了一种LVDS驱动电路系统，包括共模反馈电路、与之相连接的LVDS驱动电路和输出端，还包括开关单元和与之相连接的开关控制器；开关单元的一端与共模反馈电路相连接，另一端与所述LVDS输出端相连接；开关控制器控制开关单元的开启或关闭，从而控制LVDS驱动电路与共模反馈电路之间相应的呈断开或导通状态。

优选地，所述LVDS输出端包括两个LVDS差分输出端，所述开关单元包括：NMOS管和PMOS管，PMOS管的栅极与开关控制器相连接，PMOS管的源极与NMOS管的源极共同连接于开关单元输入端，该开关单元输入端与共模反馈电路相连接，PMOS管的漏极与NMOS管的漏极共同连接于开关单元输出端，开关单元输出端与所述LVDS输出端相连接；NMOS管的栅极与共模反馈电路的一个栅极(net0)连接；当开关控制器开启时，所述NMOS管和PMOS管呈断开状态，使得所述LVDS输出端呈高阻态，也即是两个所述LVDS差分输出端不导通；当开关控制器关闭时，所述NMOS管和所述PMOS管呈导通状态，使得两个所述LVDS差分输出端通过开关单元相连，形成静态电流，并且从共模反馈电路的一个栅极(net0)得到反馈电压，该反馈电压即是高速模式下LVDS差分输出端所输出的差分信号的共模电压。

优选地，还包括电压输出驱动电路，使得电压输出驱动电路与LVDS驱动电路分别共用两个所述LVDS差分输出端；开关控制器控制开关单元开启时，两个LVDS差分输出端之间呈高阻态，共模反馈电路与LVDS驱动电路断开，两个所述LVDS差分输出端分别输出电压输出驱动电路的电压，两个LVDS差分输出端之间相互独立，不存在静态导通电流；开关控制器控制开关单元关闭时，两个LVDS差分输出端之间通过开关单元相连，在共模反馈电路的一个栅极(net0)产生共模电压，共模反馈电路与LVDS驱动电路导通，两个所述LVDS差分输出端输出所述LVDS驱动电路的电流。

优选地，所述电压输出驱动电路为CMOS驱动电路。

优选地，所述电压输出驱动电路具有输入控制单元，输入控制单元控制电压输出驱动电路的导通或关断；当开关控制器控制开关单元开启时，输入控制单元控制电压输出驱动电路导通，所述LVDS输出端输出所述电压输出驱动电路的电压；当开关控制器控制开关单元关闭时，输入控制单元控制电压输出驱动电路关断，所述LVDS输出端输出所述LVDS驱动电路的电流。

优选地，所述LVDS驱动电路系统具有两个LVDS输入端。

优选地，每个所述LVDS输出端与共模反馈电路之间连接有一个所述开关单元，所述开关控制器与每个所述开关单元相连接。

本发明通过将传统LVDS驱动电路中的反馈电阻替换成开关单元，通过开关单元在LVDS电平输出模式下可以等效为一个开关电阻，以替代传统电路中Rc，节约了版图空间。而在开关单元开启时，开关单元等效为一个断开的开关，从而断开了LVDS驱动电路与输出端的连接。进一步的，LVDS驱动电路能够与电压输出驱动电路共用输出端，可以节约芯片的PAD数目，节约了封装成本，同时在芯片制板时由于两种模式的信号通路可以复用，也节约了后期制板成本。

附图说明

图1为本发明的一个较佳实施例的LVDS驱动电路示意图

图2为本发明的一个较佳实施例的开关单元的电路示意图

图3为本发明的一个较佳实施例的LVDS驱动电路与CMOS驱动电路的连接关系示意图

图4为本发明的一个较佳实施例的CMOS驱动电路示意图

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

以下结合附图1-4和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。

请参阅图1，本实施例的LVDS驱动电路系统，包括共模反馈电路01、与之相连接的LVDS驱动电路02和LVDS差分输出端ON、OP，还包括开关单元03和与之相连接的开关控制器PD；开关单元PD的一端与共模反馈电路01相连接，另一端与LVDS输出端ON、OP相连接；开关控制器PD控制开关单元03的开启或关闭，从而控制LVDS驱动电路02与共模反馈电路01之间相应的呈断开或导通状态。这里，LVDS驱动电路系统02具有两个LVDS输入端INP、INN和两个LVDS输出端ON、OP，每个LVDS输出端ON、OP与共模反馈电路01之间连接有一个开关单元03，开关控制器PD与每个开关单元03相连接。具体的，如图1所示，LVDS驱动电路02是由M0～M5组成D LVDS电流舵驱动电路，其中M0和M1分别为NMOS电流源和PMOS电流源，工作时处于饱和区，M2～M5为5个传输管，由输入信号INP、INN控制其开启和关闭，开关过程中可能处于线性区和饱和区；共模反馈电路01是由MOS管M6～M10构成的五管放大器、两个传输门以及电阻和电容构成的放大反馈电路。关于共模反馈电路01的具体电路结构可以采用常规电路结构，这里不再详细赘述。

请参阅图3并结合图1，本实施例的LVDS系统还包括电压输出驱动电路，这里为CMOS驱动电路(CMOS lever shifter)，使得CMOS驱动电路与LVDS驱动电路(LVDS Driver)分别共用两个LVDS差分输出端；开关控制器PD控制开关单元03开启时，两个LVDS差分输出端ON、OP之间呈高阻态，共模反馈电路01与LVDS驱动电路02断开，两个LVDS差分输出端ON、OP分别输出CMOS驱动电路的电压，两个LVDS差分输出端ON、OP之间相互独立，不存在静态导通电流；开关控制器PD控制开关单元03关闭时，两个LVDS差分输出端ON、OP之间通过开关单元03相连，在共模反馈电路01的一个栅极也即是net0点产生共模电压，共模反馈电路10与LVDS驱动电路02导通，两个LVDS差分输出端ON、OP输出LVDS驱动电路02的电流。请参阅图4，为本实施例所采用的CMOS驱动电路示意图，CMOS驱动电路中的POUT连接至图3中的OP、ON，CMOS驱动电路可以采用常规CMOS驱动电路，这里不再具体描述。

本实施例中，请再次参阅图3，CMOS驱动电路还具有输入控制单元E，输入控制单元E控制CMOS驱动电路的导通或关断；当开关控制器PD控制开关单元03开启时，输入控制单元E控制CMOS驱动电路导通，LVDS输出端OP、ON输出CMOS驱动电路的电压；当开关控制器PD控制开关单元03关闭时，输入控制单元E控制CMOS驱动电路关断，LVDS输出端OP、ON输出LVDS驱动电路2的电流。需注意的是，要避免输入控制单元E控制CMOS驱动电路开启的同时，开关控制器PD控制开关单元03关闭，此时相当于LVDS驱动电路02和CMOS驱动电路同时开启，会发生输出电压不确定的情况。

请参阅图2并结合图1，本实施例的开关单元03包括：NMOS管M2、PMOS管M1，PMOS管M1的栅极与开关控制器PD相连接，PMOS管M1的源极与NMOS管M2的源极共同连接至开关输入端IN，开关输入端IN与共模反馈电路01的晶体管M8的栅极相连；PMOS管M1的漏极与NMOS管M2的漏极共同连接至开关输出端OUT，开关输出端OUT连接至LVDS输出端ON或OP；NMOS管M2的栅极与共模反馈电路的一个栅极(net0)相连接；当开关控制器PD开启时，NMOS管M2和PMOS管M1呈断开状态，使得LVDS输出端呈高阻态，也即是LVDS差分输出端OP、ON不导通；当开关控制器PD关闭时，NMOS管M2和PMOS管M1呈导通状态，使得两个LVDS差分输出端OP、ON通过开关单元03相连，形成静态电流，并且从共模反馈电路01的net0点得到反馈电压，该反馈电压即是高速模式下LVDS差分输出端OP、ON所输出的差分信号的共模电压。

举例来说，这里，可以设置开关控制器PD开启时，指令为H，开关控制器PD关闭时，指令为L；输入控制单元E开启时，指令为L，输入控制单元E关闭时，指令为H。请再次参阅图2，当LVDS_PD为H时，开关单元03的输入和输出断开，从而使图1中的LVDS输出端OP、ON呈高阻态；当开关控制器PD为L时，开关单元03的输入和输出连接，此时两个开关单元工作于线性区，可将其等效成两个开关电阻Ron，这两个等效电阻在图1的电路中就起到了对OP、ON两点的电位求平均值的作用。更进一步，通过优化这两个开关单元03的MOS管的尺寸，可以调节其等效开关电阻Ron的大小，从而使其符合LVDS驱动电路输出阻抗的匹配要求。

此外，在并行模式下，LVDS_PD＝H，E＝H，此时LVDS Driver处于Power down状态，输出电流源管M0、M1进入截止区，两个开关单元03的输入输出断开，从而LVDS输出端OP、ON处于高阻态；如图2所示，CMOS Level shifter的输出驱动级工作，输出端OP、ON输出CMOS逻辑电压电位。

在串行模式下，LVDS_PD＝L，E＝L，此时CMOS驱动电路的输出驱动级处于高阻态，而LVDSr驱动电路的M0、M1尾电流源打开，工作于饱和区，且开关单元03输入的输出连接，开关单元可等效为开关电阻Ron，此时LVDS输出端OP、ON则输出LVDS逻辑电位。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (5)

1.一种LVDS驱动电路系统，包括共模反馈电路、与之相连接的LVDS驱动电路和LVDS输出端，其特征在于，还包括开关单元和与之相连接的开关控制器；开关单元的一端与共模反馈电路相连接，另一端与所述LVDS输出端相连接；所述LVDS输出端包括两个LVDS差分输出端，每个LVDS差分输出端与共模反馈电路之间连接有一个开关单元，开关控制器与每个开关单元相连接；开关控制器控制开关单元的开启或关闭，从而控制LVDS驱动电路与共模反馈电路之间相应地呈断开或导通状态；还包括电压输出驱动电路，使得电压输出驱动电路与LVDS驱动电路分别共用两个所述LVDS差分输出端；开关控制器控制开关单元开启时，两个LVDS差分输出端之间呈高阻态，共模反馈电路与LVDS驱动电路断开，两个所述LVDS差分输出端分别输出电压输出驱动电路的电压，两个LVDS差分输出端之间相互独立，不存在静态导通电流；开关控制器控制开关单元关闭时，两个LVDS差分输出端之间通过开关单元相连，在共模反馈电路产生共模电压，共模反馈电路与LVDS驱动电路导通，两个所述LVDS差分输出端输出所述LVDS驱动电路的电流。

2.根据权利要求1所述的LVDS驱动电路系统，其特征在于，所述开关单元包括：NMOS管和PMOS管，PMOS管的栅极与开关控制器相连接，PMOS管的源极与NMOS管的源极共同连接于开关单元输入端，该开关单元输入端与共模反馈电路相连接，PMOS管的漏极与NMOS管的漏极共同连接于开关单元输出端，开关单元输出端与所述LVDS输出端相连接；NMOS管的栅极与共模反馈电路的一个栅极(net0)连接；当开关控制器开启时，所述NMOS管和PMOS管呈断开状态，使得所述LVDS输出端呈高阻态，也即是两个所述LVDS差分输出端不导通；当开关控制器关闭时，所述NMOS管和所述PMOS管呈导通状态，使得两个所述LVDS差分输出端通过开关单元相连，形成静态电流，并且从共模反馈电路的一个栅极(net0)得到反馈电压，该反馈电压即是高速模式下LVDS差分输出端所输出的差分信号的共模电压。

3.根据权利要求2所述的LVDS驱动电路系统，其特征在于，所述电压输出驱动电路为CMOS驱动电路。

4.根据权利要求2所述的LVDS驱动电路系统，其特征在于，所述电压输出驱动电路具有输入控制单元，输入控制单元控制电压输出驱动电路的导通或关断；当开关控制器控制开关单元开启时，输入控制单元控制电压输出驱动电路导通，所述LVDS输出端输出所述电压输出驱动电路的电压；当开关控制器控制开关单元关闭时，输入控制单元控制电压输出驱动电路关断，所述LVDS输出端输出所述LVDS驱动电路的电流。

5.根据权利要求1所述的LVDS驱动电路系统，其特征在于，所述LVDS驱动电路系统具有两个LVDS输入端。