CN110113071A - 一种基于自适应电流调节方法的低功耗lvds电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开基于自适应电流调节方法的低功耗LVDS电路，包括LVDS收发器,包括LVDS发送端和LVDS接收端，分别用于发送数据与接收数据，误码率检测模块,接收所述LVDS接收端传送来的测试码，与本地测试码比较，计算误码率结果，将满足指标要求的误码率结果传递到电流控制信号产生模块；电流控制信号产生模块，根据所述误码率结果产生n位数字信号控制码，以控制本节点的LVDS发送端的传输电流。本发明够自适应地调节电流大小，使误码率满足指标要求的情况下，让传输线电流取到最小值，减少数据传输过程中的功耗，满足高干扰环境下低功耗LVDS的应用需求。

Description

一种基于自适应电流调节方法的低功耗LVDS电路

技术领域

本发明涉及模拟集成电路技术领域，特别是涉及基于自适应电流调节方法的低功耗LVDS电路。

背景技术

LVDS是一种具有高速度、低噪声、低功耗、低成本、高集成度的信号传输电平标准，应用广泛。然而在实际使用中，环境中的电磁干扰噪声、传输线损耗都会造成LVDS信号完整性的下降，在接收端产生误码。通常可以通过增大传输线上的电流来降低误码率。但增大电流势必会引起功耗的增加。常规LVDS的电流恒定，为满足误码率要求，会将电流设计得偏大，造成功耗的浪费。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能在电磁干扰较强的环境中，需求低功耗传输数据的LVDS应用的基于自适应电流调节方法的低功耗LVDS电路，使LVDS电路能针对不同的电磁干扰噪声和传输线长度，在保证接收端误码率满足要求的情况下，自适应地调整LVDS发送端的电流大小，以解决电流冗余造成的功耗浪费问题。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于自适应电流调节方法的低功耗LVDS电路，包括：

LVDS收发器,为多通道收发器，包括LVDS发送端和LVDS接收端，分别用于发送数据与接收数据，

误码率检测模块,与所述LVDS接收端与电流控制信号产生模块连接，接收所述LVDS接收端传送来的测试码，与本地测试码比较，计算误码率结果，将满足指标要求的误码率结果传递到电流控制信号产生模块；

电流控制信号产生模块，与所述LVDS发送端连接，用于根据所述误码率结果产生n位数字信号控制码，以控制本节点的LVDS发送端的传输电流。

其中，所述电流控制信号产生模块的工作状态分两个阶段，从LVDS收发器上电开始，进入第一阶段，配置为找到满足误码率要求的最低LVDS电流值；

当该最低LVDS电流确定后，进入第二阶段，配置为实现在较长周期内监控LVDS误码率情况，随环境噪声变化实时调整LVDS电流值大小以满足误码率要求。

进一步的，第一阶段，检测周期为T，初始时，令LVDS发送端电路的开关管Mcn-Mc1全部导通，此时流过开关管Mcn-Mc1的电流为最大值，然后将开关管Mcn关断，判断误码率，若符合要求则开关管Mcn保持关断，若不符合则将开关管Mcn导通；根据导通电流由大至小的顺序，即由开关管Mcn到Mc1，重复上述步骤，直到最后一个开关管Mc1的工作状态确定后，结束第一阶段；

第二阶段，检测周期为1/(BER*f)，BER为误码率指标，f为数据传输速率；对一个检测周期1/(BER*f)内检测到的误码计数，当计数器计到2个误码，则认为不符合误码率要求，对二进制数字信号控制码加1或减1操作，增大传输电流，同时复位计数器，进入下一检测周期1/(BER*f)；若检测周期1/(BER*f)内只出现1个误码，则认为既符合误码率要求又满足电流值最小，保持当前二进制数字信号控制码不变；若整个检测周期内不出现误码，则认为电流过大，存在功耗浪费，二进制数字信号控制码进行减1或加1操作，减小传输电流。

其中，当开关管Mc1-Mcn为NMOS管时，所述二进制数字信号控制码进行减1操作，以减小传输电流，其中关管Mc1-Mcn为PMOS时，所述二进制数字信号控制码进行加1操作，以减小传输电流；

当开关管Mc1-Mcn为NMOS管时，对二进制数字信号控制码加1操作，以增大传输电流，当开关管Mc1-Mcn为PMOS时，对二进制数字信号控制码减1操作，以增大传输电流。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明为了适应高干扰环境下低功耗LVDS的应用需求而提出，本发明的基于自适应电流调节方法的低功耗LVDS电路，在LVDS接收端计算测试码的误码率，在保证误码率满足要求的情况下，自适应地在发送端调整传输电流，以达到减小功耗的目的，解决了传统LVDS电路中误码率达到要求时，电流冗余造成的功耗浪费问题。

附图说明

图1所示为基于自适应电流调节方法的低功耗LVDS电路；

图2所示为LVDS发送端电路。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明所提出的基于自适应电流调节方法的低功耗LVDS电路，：是实现节点A和节点B之间的数据传输，每一个节点由LVDS收发器、误码率检测模块、电流控制信号产生模块构成。其中，LVDS收发器为多通道双向传输结构，包括LVDS发送端和接收端。从节点A到节点B，从节点B到节点A，各有一路通道传输测试码，其余通道传输数据。

在任一节点，LVDS接收端接收得到的测试码进入误码率检测模块，与本地测试码进行比较，计算出误码率结果。判断该误码率是否满足指标要求，并将结果传递给电流控制信号产生模块。在电流控制信号产生模块，产生n位数字信号控制码ctl<n:1>，控制本节点LVDS发送端的传输电流。

具体的，本发明中，所述的电流控制信号产生模块的工作状态分为两个阶段。从LVDS上电开始，进入第一阶段，这一阶段旨在快速调节电流大小，找到满足误码率要求的最低LVDS电流值。当该最低电流确定后，进入第二阶段，这一阶段在较长周期内监控LVDS误码率情况，随环境噪声的变化实时地调整LVDS电流大小，从而满足误码率要求。

图2给出了该LVDS发送端的电路示意图。其中，四个开关管M1-M4为工作在LVDS发送端电路的线性区的PMOS管，起接多通道的收传输数据的作用，其栅极分别连接in-，in+数据信号，且M1的源极端与M2的源极端连接后接电压端，M1的漏极端与M3的源极端连接，且连接out+，M3漏极端连接电流源I_min，M2漏极端与M4的源极端连接且连接out-，M4漏极端源极端连接电流源I_min，电流源I_min提供LVDS传输数据的最低电流。当LVDS发送端向接收端传输的数据为1时，in+为高电平，M2、M3关断；in-为低电平，M1、M4导通，形成M1-接收端-M4的电流通路，在接收端的电阻上产生压降，此时out+的电压比out-的电压高，接收端接收到的数据为1。同理，当LVDS发送端向接收端传输的数据为0时，in+为低电平，M2、M3导通；in-为高电平，M1、M4关断，形成M2-接收端-M3的电流通路，在接收端的电阻上产生压降，此时out+的电压比out-的电压低，接收端接收到的数据为0，由此实现数据信号的传输。除电流源I_min外，通过工作在饱和区的NMOS管(Mc1-Mcn)调整流过LVDS开关管的电流大小。

具体的，所述NMOS管(Mc1-Mcn)为四个，如图2所示并联式布置，Mc1-Mcn的栅极与电流控制信号产生模块产生的数字控制码ctl<1-n>对应连接，源极接地，且另外两端，即源极与漏极并联式连接到电流源I_min，由电流控制信号产生模块通过控制该数字控制码ctl<1-n>来控制相应的NMOS管(Mc1-Mcn)导通或关断，实现控制输出电流的大小，即控制控制本节点的LVDS发送端的传输电流的大小。

其中，多个数字控制码ctl分别对应Mc1-Mcn的栅极电压。当ctl<i>＝1时，Mci导通，Mci上流过的电流被设置为2^i-1*△I(△I为单位调制电流)；当ctl<i>＝0时，Mci关断，流过Mci的电流为0。此时Mcn-Mc1产生的电流之和为二进制数码ctl<n:1>与△I的乘积，电路的电流调节范围为I_min-I_min+(2ⁿ-1)*△I，可以满足自适应调节LVDS传输电流的要求。

在LVDS发送端，电流源I_min提供LVDS传输数据的最低电流。除电流源I_min外，加入n个工作在饱和区的MOS管Mc1-Mcn，并连在电流源I_min两端，调整流过LVDS开关管的电流大小。Mc1-Mcn的导通状态由电流控制信号产生模块产生的数字控制码ctl<1:n>控制。控制码的每一位对应一个MOS电源的栅极电压，即ctl<i>控制Mci的导通状态(i＝1,2,…,n)。若Mc1-Mcn为NMOS，当ctl<i>＝1时，Mci导通；当ctl<i>＝0时，Mci关断。Mc1-Mcn的导通电流需满足：ctl<n:1>的二进制码值越大，Mc1-Mcn的电流之和越大，即传输电流越大。若Mc1-Mcn为PMOS，当ctl<i>＝0时，Mci导通；当ctl<i>＝1时，Mci关断。Mc1-Mcn的导通电流需满足：ctl<n:1>的二进制码值越小，Mc1～Mcn的电流之和越大，即传输电流越大。

在第一阶段，检测周期为T。初始时，令Mcn-Mc1全部导通，此时流过开关管的电流为最大值。然后将Mcn关断，判断误码率，若符合要求则Mcn保持关断，若不符合则将Mcn导通。根据导通电流由大至小的顺序，即由Mcn到Mc1，重复上述步骤。最后一个MOS管Mc1的工作状态确定后，结束第一阶段。

在第二阶段，检测周期设为1/(BER*f)，其中BER为误码率指标，f为数据传输速率。对一个检测周期内检测到的误码进行计数，当计数器计到2个误码，则认为不符合误码率要求，对二进制码ctl<n:1>进行加1(Mc1-Mcn为NMOS)或减1(Mc1-Mcn为PMOS)操作，增大传输电流，同时复位计数器，进入下一周期；若整个检测周期内只出现1个误码，则认为既符合误码率要求又满足电流值最小，保持ctl<n:1>不变；若整个检测周期内不出现误码，则认为电流过大，存在功耗浪费，二进制码ctl<n:1>进行减1(Mc1-Mcn为NMOS)或加1(Mc1-Mcn为PMOS)操作，减小传输电流。

本发明的该LVDS电路能够自适应地调节电流大小，使误码率在满足指标要求的情况下，让传输线电流取到最小值，减少数据传输过程中的功耗，满足高干扰环境下低功耗LVDS的应用需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.基于自适应电流调节方法的低功耗LVDS电路，其特征在于，包括：

LVDS收发器,为多通道收发器，包括LVDS发送端和LVDS接收端，分别用于发送数据与接收数据，

误码率检测模块,与所述LVDS接收端与电流控制信号产生模块连接，接收所述LVDS接收端传送来的测试码，与本地测试码比较，计算误码率结果，将满足指标要求的误码率结果传递到电流控制信号产生模块；

电流控制信号产生模块，与所述LVDS发送端连接，用于根据所述误码率结果产生n位数字信号控制码，以控制本节点的LVDS发送端的传输电流。

2.如权利要求1所述基于自适应电流调节方法的低功耗LVDS电路，其特征在于，所述电流控制信号产生模块的工作状态分两个阶段，从LVDS收发器上电开始，进入第一阶段，配置为找到满足误码率要求的最低LVDS电流值；

当该最低LVDS电流确定后，进入第二阶段，配置为实现在较长周期内监控LVDS误码率情况，随环境噪声变化实时调整LVDS电流值大小以满足误码率要求。

3.如权利要求2所述基于自适应电流调节方法的低功耗LVDS电路，其特征在于，第一阶段，检测周期为T，初始时，令LVDS发送端电路的开关管Mcn-Mc1全部导通，此时流过开关管Mcn-Mc1的电流为最大值，然后将开关管Mcn关断，判断误码率，若符合要求则开关管Mcn保持关断，若不符合则将开关管Mcn导通；根据导通电流由大至小的顺序，即由开关管Mcn到Mc1，重复上述步骤，直到最后一个开关管Mc1的工作状态确定后，结束第一阶段；

第二阶段，检测周期为1/(BER*f)，BER为误码率指标，f为数据传输速率；对一个检测周期1/(BER*f)内检测到的误码计数，当计数器计到2个误码，则认为不符合误码率要求，对二进制数字信号控制码加1或减1操作，增大传输电流，同时复位计数器，进入下一检测周期1/(BER*f)；若检测周期1/(BER*f)内只出现1个误码，则认为既符合误码率要求又满足电流值最小，保持当前二进制数字信号控制码不变；若整个检测周期内不出现误码，则认为电流过大，存在功耗浪费，二进制数字信号控制码进行减1或加1操作，减小传输电流。

4.如权利要求3所述基于自适应电流调节方法的低功耗LVDS电路，其特征在于，当开关管Mc1-Mcn为NMOS管时，所述二进制数字信号控制码进行减1操作，以减小传输电流，其中关管Mc1-Mcn为PMOS时，所述二进制数字信号控制码进行加1操作，以减小传输电流；

当开关管Mc1-Mcn为NMOS管时，对二进制数字信号控制码加1操作，以增大传输电流，当开关管Mc1-Mcn为PMOS时，对二进制数字信号控制码减1操作，以增大传输电流。