CN109117403B - 一种基于serdes电路产生c_phy信号的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及C_PHY信号技术领域,具体涉及一种基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置。包括集成于FPGA内部的第一CML电路和第二CML电路,FPGA具有第一P端和第一N端、第二P端和第二N端、LP信号输出端和共模电压调整信号输入端,第一CML电路与第二CML电路并联,第一P端与第二P端连接作为C_PHY信号的HS信号输出端,FPGA的LP信号输出端后串联有C_PHY信号LP输出电路,作为C_PHY信号的LP信号输出端,FPGA的共模电压调整信号输入端处连接有共模电压调整电路,共模电压调整电路的另一端与C_PHY信号的HS信号输出端连接。本装置能基于FPGA实现C_PHY信号输出,其除了比使用SSD2830占用的FPGA管脚数量少,出相同的C_PHY信号,其采用的IO管脚大大减少,并节省了成本,不受运放带宽的限制。

Description

一种基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置
技术领域
本发明涉及C_PHY信号技术领域,具体涉及一种基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置。
背景技术
如图1所示,C_PHY信号1个lane有3根信号,对于HS信号,每根信号可以出3种电平,典型值V=400mV,所以VA=3/4V=300mV,VB=1/2V=200mV,VC=1/4V=100mV。
如图2所示,C_PHY HS信号的差分效果是以VA-VB,VB-VC,VC-VA得到的,其电压范围为-200mV(100mV–300mV)到200mV(300mV–100mV)。
如图3所示,C_PHY HS的差分信号有4种状态,分别是strong 1,weak 0,strong 0,weak 1,其中,strong 1=200mV;weak 1=100mV;week 0=-100mV;strong 0=-200mV。
MIPI C_PHY是一种新的MIPI接口,可以支持更高速率。但是市场上能出C_PHY信号的芯片种类少,价格昂贵,主要技术由其它公司掌握。
例如市面上的SSD2830 C_PHY芯片,一片的单价在50~100$左右,占用FPGA管脚约60只,在一台设备中成本占比高。
如图4所示,FPGA SERDES信号速率高,用于产生C_PHY信号很合适。如:典型的CML电路,可以通过设置I的值来改变VOD(差模电压锋-锋值),I不同,P或N(即CML差分信号输出端)输出的低电平值不同,如果可以利用不同VOD的特点,则可以使CML电路输出具备C_PHY信号的HS信号特性。但如何使输出的速率不受运放带宽的限制,仍然是个难点。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种管脚占用少、成本低廉,且输出速率不受运放带宽限制的基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置。
本发明的技术方案是:一种基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置,包括集成于FPGA内部的第一CML电路和第二CML电路,所述FPGA具有供第一CML电路输出的第一P端和第一N端、供第二CML电路输出的第二P端和第二N端、LP信号输出端和共模电压调整信号输入端,所述第一CML电路与第二CML电路并联,所述第一P端与第二P端连接作为C_PHY信号的HS信号输出端,FPGA的所述LP信号输出端后串联有C_PHY信号LP输出电路,所述C_PHY信号LP输出电路的输出端作为C_PHY信号的LP信号输出端,FPGA的所述共模电压调整信号输入端处连接有共模电压调整电路,所述共模电压调整电路的另一端与C_PHY信号的HS信号输出端连接。
较为优选的,所述第一P端与第二P端连接节点与C_PHY信号的HS信号输出端之间串联有CML P端信号阻抗匹配电路,所述CML P端信号阻抗匹配电路包括串联连接的电阻R6和电阻R7。
较为优选的,所述第一N端与第二N端连接,且连接节点通过CML N端信号阻抗匹配电路接地,所述CML N端信号阻抗匹配电路包括串联连接的电阻R5和电容C1。
较为优选的,所述共模电压调整电路包括DAC转换器、运算放大器U2和电阻R10~R12,所述DAC转换器与电阻R11串联于FPGA的共模电压调整信号输入端与运算放大器U2的反向信号输入端之间,所述电阻R10串联于运算放大器U2的输出端与C_PHY信号的HS信号输出端之间,所述电阻R12串联于运算放大器U2的反向信号输入端与输出端之间,所述运算放大器U2的正向信号输入端接地。
较为优选的,所述第一CML电路包括并联设置的电阻R1和电阻R2、并联设置的三极管Q1和三极管Q2,所述电阻R1与三极管Q1串联,所述电阻R2与三极管Q2串联,所述电阻R1、电阻R2的另一端与VCC连接,所述三极管Q1和三极管Q2的发射极与第一电流源连接,所述第一电流源另一端接地,所述三极管Q1和三极管Q2的基极与FPGA的第一控制端连接,所述三极管Q1和三极管Q2的集电极共同构成第一CML电路的CML差分信号输出端。
较为优选的,所述第二CML电路包括并联设置的电阻R3和电阻R4、并联设置的三极管Q3和三极管Q4,所述电阻R3与三极管Q3串联,所述电阻R4与三极管Q4串联,所述电阻R38、电阻R4的另一端与VCC连接,所述三极管Q3和三极管Q4的发射极与第二电流源连接,所述第二电流源另一端接地,所述三极管Q3和三极管Q4的基极与FPGA的第二控制端连接,所述三极管Q3和三极管Q4的集电极共同构成第二CML电路的CML差分信号输出端。
较为优选的,FPGA的所述LP信号输出端包括第一LVCOMS电路输出端和第二LVCOMS电路输出端,所述C_PHY信号LP输出电路包括信号驱动器U1和电阻R8,所述电阻R8连接在信号驱动器U1的输出端与C_PHY信号的LP信号输出端之间,所述信号驱动器U1的信号输入端与第一LVCOMS电路输出端连接,所述信号驱动器U1的控制信号输入端与第二LVCOMS电路输出端连接。
较为优选的,还包括C_PHY信号LP输入电路,所述C_PHY信号LP输入电路包括电阻R9,所述FPGA内集成有SSTL电路,所述电阻R9串联于SSTL电路的信号输入端与C_PHY信号的LP信号输出端之间。
较为优选的,所述FPGA的共模电压调整信号输入端包括第三LVCOMS电路输出端和第四LVCOMS电路输出端,所述第三LVCOMS电路输出端通过SCL数据线与DAC转换器连接,所述第四LVCOMS电路输出端通过SDA数据线与DAC转换器连接。
本发明的有益效果:不依赖于第三方C_PHY芯片,采用基于FPGA的双CML电路并联输出,通过FPGA控制开关管的通断,使两个CML电路不出现均截止的情况,通过设置电压调节电路降低电压,使FPGA输出满足C_PHY信号标准。通过连接两个P端并经阻抗匹配电路直接输出HS信号,不经过运放调节,不受运放带宽的限制,传输速率高。设置共模电压调整电路,调整共模电压,使CML信号共模电压更好的,满足C_PHY信号的要求。本装置能基于FPGA实现C_PHY信号输出,其除了比使用SSD2830占用的FPGA管脚数量少,出相同的C_PHY信号,其采用的IO管脚大大减少,并节省了成本。
附图说明
图1为C_PHY信号示意图;
图2为C_PHY信号的差分效果示意图;
图3为C_PHY信号的眼图效果示意图;
图4为CML经典电路示意图;
图5为本发明一种基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置电路图;
图中:1—第一控制端,2—第二控制端,3—第一N端,4—第二N端,5—第一P端,6—第二P端,7—第一LVCOMS电路,8—第一电流源,9—第二电流源,10—第二LVCOMS电路,11—第二MOS管,12—第三LVCOMS电路,13—第四LVCOMS电路,A—CML信号生成电路,B—CML N端信号阻抗匹配电路,C—CML P端信号阻抗匹配电路,D—C_PHY信号LP输出电路,E—C_PHY信号LP输入电路,F—共模电压调整电路。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明,显然所述实例仅仅是本发明的一部分实例,而不是全部实例,所以所述实例不应理解为对本发明的限制。
如图5所示,一种基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置包括集成于FPGA内部的第一CML电路和第二CML电路(并联设置的第一CML电路和第二CML电路组成了CML信号生成电路A)第一CML电路和第二CML电路),所述FPGA具有供第一CML电路输出的第一P端5和第一N端3、供第二CML电路输出的第二P端6和第二N端4、LP信号输出端和共模电压调整信号输入端,所述第一CML电路与第二CML电路并联,所述第一P端5与第二P端6连接作为C_PHY信号的HS信号输出端,FPGA的所述LP信号输出端后串联有C_PHY信号LP输出电路D,所述C_PHY信号LP输出电路D的输出端作为C_PHY信号的LP信号输出端,FPGA的所述共模电压调整信号输入端处连接有共模电压调整电路F,所述共模电压调整电路F的另一端与C_PHY信号的HS信号输出端连接。
第一P端5与第二P端6连接节点与C_PHY信号的HS信号输出端之间串联有CML P端信号阻抗匹配电路C,所述CML P端信号阻抗匹配电路C包括串联连接的电阻R6和电阻R7。
第一N端与第二N端连接,且连接节点通过CML N端信号阻抗匹配电路B接地,所述CML N端信号阻抗匹配电路B包括串联连接的电阻R5和电容C1。
共模电压调整电路F包括DAC转换器、运算放大器U2和电阻R10~R12,所述DAC转换器与电阻R11串联于FPGA的共模电压调整信号输入端与运算放大器U2的反向信号输入端之间,所述电阻R10串联于运算放大器U2的输出端与C_PHY信号的HS信号输出端之间,所述电阻R12串联于运算放大器U2的反向信号输入端与输出端之间,所述运算放大器U2的正向信号输入端接地。
第一CML电路包括并联设置的电阻R6和电阻R7、并联设置的三极管Q1和三极管Q2,所述电阻R6与三极管Q1串联,所述电阻R7与三极管Q2串联,所述电阻R6、电阻R7的另一端与VCC连接,所述三极管Q1和三极管Q2的发射极与第一电流源8连接,所述第一电流源8另一端接地,所述三极管Q1和三极管Q2的基极与FPGA的第一控制端1连接,所述三极管Q1和三极管Q2的集电极共同构成第一CML电路的CML差分信号输出端。
第二CML电路包括并联设置的电阻R8和电阻R9、并联设置的三极管Q3和三极管Q4,所述电阻R8与三极管Q3串联,所述电阻R9与三极管Q4串联,所述电阻R8、电阻R9的另一端与VCC连接,所述三极管Q3和三极管Q4的发射极与第二电流源9连接,所述第二电流源9另一端接地,所述三极管Q3和三极管Q4的基极与FPGA的第二控制端2连接,所述三极管Q3和三极管Q4的集电极共同构成第二CML电路的CML差分信号输出端。
FPGA的所述LP信号输出端包括第一LVCOMS电路7输出端和第二LVCOMS电路10输出端,所述C_PHY信号LP输出电路包括信号驱动器U1和电阻R8,所述电阻R8连接在信号驱动器U1的输出端与C_PHY信号的LP信号输出端之间,所述信号驱动器U1的信号输入端与第一LVCOMS电路7输出端连接,所述信号驱动器U1的控制信号输入端与第二LVCOMS电路10输出端连接。
还包括C_PHY信号LP输入电路E,所述C_PHY信号LP输入电路E包括电阻R9,所述FPGA内集成有SSTL电路11,所述电阻R9串联于SSTL电路11的信号输入端与C_PHY信号的LP信号输出端之间。
所述FPGA的共模电压调整信号输入端包括第三LVCOMS电路12输出端和第四LVCOMS电路13输出端,所述第三LVCOMS电路12输出端通过SCL数据线与DAC转换器连接,所述第四LVCOMS电路13输出端通过SDA数据线与DAC转换器连接。
第一CML电路与第二CML电路并联后,当Q1和Q3分别导通和不导通时,有如下4种组合,I1=8mA,I2=16mA,则计算后输出电压(即VI)如下:
Q2 Q4 输出计算 Vout
截止 截止 VCC VCC
导通 截止 VCC-16*25 VCC-400mV
截止 导通 VCC-8*25 VCC-200mV
导通 导通 VCC-24*25 VCC-600mV
通过程序控制,保证Q1和Q3不能同时截止,则剩下如下3种情况:
Q2 Q4 输出计算 Vout
导通 截止 VCC-16*25 VCC-400mV
截止 导通 VCC-8*25 VCC-200mV
导通 导通 VCC-24*25 VCC-600mV
由于CML信号生成电路A输出的信号共模电压不符合C_PHY信号的标准,需要通过共模电压调整电路F对其进行调整。
共模电压调整电路F的功能是:FPGA控制DAC转换器输出一个正压,正压经过运算放大器U2后反向输出负压,正压和负压幅值相等符号相反。CML信号生成电路A、CML P端信号阻抗匹配电路C、共模电压调整电路F组成戴维南电阻网络电路实现Vout的共模电压调节,DAC输出的电压值不同,Vout的共模电压不同。
实际电路可根据需求来设计,如果Vout共模电压不要求可调,可固定输出负压加到R10端。
LP信号由于只有10M左右,第一LVCOMS电路7输出端输出的信号经过带有使能(OE)信号的信号驱动器U1,由于LP信号高电平为1.2V,低电平为零,故信号驱动器U1需要支持1.2V IO电平标准。同时,当LP信号无输出时,需要置高阻状态,故信号驱动器U1需要有使能(OE)信号将buffer信号置高阻。OUT的LP信号通过2K电阻R9输入至FPGA。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,应当指出,任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置,其特征在于,包括集成于FPGA内部的第一CML电路和第二CML电路,所述FPGA具有供第一CML电路输出的第一P端(5)和第一N端、供第二CML电路输出的第二P端(6)和第二N端、LP信号输出端和共模电压调整信号输入端,所述第一CML电路与第二CML电路并联,所述第一P端(5)与第二P端(6)连接作为C_PHY信号的HS信号输出端,FPGA的所述LP信号输出端后串联有C_PHY信号LP输出电路,所述C_PHY信号LP输出电路的输出端作为C_PHY信号的LP信号输出端,FPGA的所述共模电压调整信号输入端处连接有共模电压调整电路,所述共模电压调整电路的另一端与C_PHY信号的HS信号输出端连接;所述第一P端(5)与第二P端(6)连接节点与C_PHY信号的HS信号输出端之间串联有CML P端信号阻抗匹配电路,所述CML P端信号阻抗匹配电路包括串联连接的电阻R6和电阻R7;
所述FPGA通过控制第一CML电路、第二CML电路内开关管的通断,使第一CML电路、第二CML电路不同时截止。
2.如权利要求1所述基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置,其特征在于:所述第一N端与第二N端连接,且连接节点通过CML N端信号阻抗匹配电路接地,所述CML N端信号阻抗匹配电路包括串联连接的电阻R5和电容C1。
3.如权利要求1所述基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置,其特征在于:所述共模电压调整电路包括DAC转换器、运算放大器U2和电阻R10~R12,所述DAC转换器与电阻R11串联于FPGA的共模电压调整信号输入端与运算放大器U2的反向信号输入端之间,所述电阻R10串联于运算放大器U2的输出端与C_PHY信号的HS信号输出端之间,所述电阻R12串联于运算放大器U2的反向信号输入端与输出端之间,所述运算放大器U2的正向信号输入端接地。
4.如权利要求1所述基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置,其特征在于:所述第一CML电路包括并联设置的电阻R1和电阻R2、并联设置的三极管Q1和三极管Q2,所述电阻R1与三极管Q1串联,所述电阻R2与三极管Q2串联,所述电阻R1、电阻R2的另一端与VCC连接,所述三极管Q1和三极管Q2的发射极与第一电流源(8)连接,所述第一电流源(8)另一端接地,所述三极管Q1和三极管Q2的基极与FPGA的第一控制端(1)连接,所述三极管Q1和三极管Q2的集电极共同构成第一CML电路的CML差分信号输出端。
5.如权利要求1所述基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置,其特征在于:所述第二CML电路包括并联设置的电阻R3和电阻R4、并联设置的三极管Q3和三极管Q4,所述电阻R3与三极管Q3串联,所述电阻R4与三极管Q4串联,所述电阻R3、电阻R4的另一端与VCC连接,所述三极管Q3和三极管Q4的发射极与第二电流源(9)连接,所述第二电流源(9)另一端接地,所述三极管Q3和三极管Q4的基极与FPGA的第二控制端(2)连接,所述三极管Q3和三极管Q4的集电极共同构成第二CML电路的CML差分信号输出端。
6.如权利要求1所述基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置,其特征在于:FPGA的所述LP信号输出端包括第一LVCOMS电路输出端和第二LVCOMS电路输出端,所述C_PHY信号LP输出电路包括信号驱动器U1和电阻R8,所述电阻R8连接在信号驱动器U1的输出端与C_PHY信号的LP信号输出端之间,所述信号驱动器U1的信号输入端与第一LVCOMS电路输出端连接,所述信号驱动器U1的控制信号输入端与第二LVCOMS电路输出端连接。
7.如权利要求1所述基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置,其特征在于:还包括C_PHY信号LP输入电路,所述C_PHY信号LP输入电路包括电阻R9,所述FPGA内集成有SSTL电路,所述电阻R9串联于SSTL电路的信号输入端与C_PHY信号的LP信号输出端之间。
8.如权利要求3所述基于SERDES电路产生C_PHY信号的装置,其特征在于:所述FPGA的共模电压调整信号输入端包括第三LVCOMS电路输出端和第四LVCOMS电路输出端,所述第三LVCOMS电路输出端通过SCL数据线与DAC转换器连接,所述第四LVCOMS电路输出端通过SDA数据线与DAC转换器连接。
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