CN110677151A - 一种无需共模反馈环路的高速lvds驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，包括：输入开关NMOS对管，用于实现驱动器尾电流源的切换，形成输出电压摆幅；静电防护单元，用于输出节点与所述输入开关对管之间电阻隔离；内部稳压电路，用于提供足够的电流并提供内部电源电压。本发明的有益效果如下：本发明无需采用共模反馈电路即可满足LVDS的电气特性，减小了输出端外接电容的可变性带来的不利环路影响。
Description
技术领域
本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路。
背景技术
在串行信号通信中，LVDS可以在较低功耗的情况下实现低压差分数据传输。传统发送端的驱动电路大多采用极性切换电流产生器形式，如图1所示。采用全差分结构传输数据需要在输出维持特定的共模电平，所以大部分LVDS驱动器的实现都需要共模反馈电路，共模反馈电路使输出共模电压稳定在LVDS标准规定的范围内，但由于外接负载电容的可变性及链路的复杂性给共模反馈环路的稳定性提出了一定的设计挑战，如果环路设计考虑不够全面，将有可能导致LVDS电路在某些应用场合变得不稳定而功能失效。
传统LVDS的速度一般支持到650Mbps，但随着系统数据传输量和带宽的不断增加，系统对LVDS驱动器的速度要求也越来越高，有一些应用场合的LVDS驱动器需要支持到1.5Gbps以上甚至更高。虽然半导体工艺水平不断提升使得核心低压器件速度变快，但由于LVDS需要维持一定的共模电平和差分摆幅，其电路设计仍然需要采用高压IO器件，而这种器件的速度并没有因为工艺发展而得到太多的改进，这限制了高速LVDS驱动器的电路设计。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，能够避免因采用高压IO器件而产生的速度限制，使得该LVDS驱动器可以在更高的速度下工作。
本发明的技术方案如下：
一种无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，包括：
输入开关NMOS对管，用于实现驱动器尾电流源的切换，形成输出电压摆幅；
静电防护单元，用于输出节点与所述输入开关对管之间电阻隔离；
内部稳压电路，用于提供足够的电流并提供内部电源电压。
进一步地，上述的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，所述内部稳压电路包括相互连接以产生内部电源电压(VDDI)的运算放大器(A0)和PMOS管(P0)；所述内部稳压电路通过内部端接电阻(R1、R2)连接至输出节点。
进一步地，上述的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，所述运算放大器的输入参考电压(VREF)的电压源为可配置或可编程电压源以便于调节输入参考电压从而调整内部电源电压(VDDI)的电压值。
进一步地，上述的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，所述可配置或可编程电压源为片内带隙电压源。
进一步地，上述的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，内部端接电路(R1，R2)与外部接收端端接电阻(RT)连接以形成两路电流大小成预设比例的支路电流以在输出端形成预设共模电平和差分摆幅的LVDS信号。
进一步地，上述的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，所述静电防护单元为设置于输出节点与输入开关NMOS对管之间的隔离电阻(R3，R4)。
进一步地，上述的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，所述隔离电阻与所述输入开关NMOS对管叉指连接以使输出节点与尾电流源形成压降。
进一步地，上述的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，所述输入开关NMOS对管采用漏端结面积缩小的薄栅氧低电压MOS器件。
本发明的有益效果如下：
本发明无需采用共模反馈电路即可满足LVDS的电气特性，减小了输出端外接电容的可变性带来的不利环路影响。区别于传统LVDS驱动器电路，该驱动器采用片内稳压器和可编程电流源控制方式实现输出共模和差分摆幅的调节和稳定，无需PMOS开关对管，减少了输出节点的寄生电容，有效提高了驱动器输出带宽。驱动器的输入驱动管采用核心低电压器件设计，避免了采用IO器件而带来的速度限制，使得该LVDS驱动器可以在更高的速度下工作。
附图说明
图1为传统LVDS驱动器电路结构示意图。
图2为本发明一个实施例的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路结构图。
图3为本发明一个实施例的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路的拓补结构图。
图4为本发明的一个实施例的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路在LVDS接收端RT上形成的LVDS电压波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图2所示，本发明的一个实施例提供了一种无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，包括：输入开关NMOS对管，用于实现驱动器尾电流源的切换，形成输出电压摆幅；静电防护单元，用于输出节点与所述输入开关对管之间电阻隔离；内部稳压电路，用于提供足够的电流并提供内部电源电压。
输入开关NMOS对管(M1，M2)主要功能为实现驱动器尾电流源(I 1)的切换，电流的切换在50欧姆的短接电阻及接收端100欧姆差分电阻支路上形成电压，从而形成输出电压摆幅。区别于传统LVDS驱动器电路，该驱动器的输入开关管只需要NMOS管对即可，无需串联的PMOS管对。PMOS由于尺寸较大且速度低，本发明的驱动器电路避免了使用PMOS器件，有效的减少了输出节点的寄生电容，从而增大了驱动器的输出带宽，提高了驱动器的瞬态响应速度。
所述静电防护单元为设置于输出节点与输入开关NMOS对管之间的隔离电阻(R3，R4)，以避免由于核心低压器件可能引入ESD问题从而降低驱动器静电防护能力。所述隔离电阻与所述输入开关NMOS对管叉指连接以使输出节点与尾电流源形成压降。具体布局时采取多个电阻和MOS管叉指连接的方式。比如单个电阻阻值在200欧姆左右，10个叉指并行连接，总等效电阻接近20欧姆左右，与尾电流源形成接近几百毫伏压降，不影响驱动器正常工作，却起到了隔离作用，增强了驱动器的静电防护能力。所述输入开关NMOS对管(M1,M2)采用漏端结面积缩小的薄栅氧低电压MOS器件，漏端版图不遵守大结面积的静电防护规则，有效减少了节点寄生电容，驱动器能够工作在更高的速率上。
图2中，所述内部稳压电路包括相互连接以产生内部电源电压(VDDI)的运算放大器(A0)和PMOS管(P0)；所述内部稳压电路通过内部端接电阻(R1、R2)连接至输出节点。所述运算放大器的输入参考电压(VREF)的电压源为可配置或可编程电压源以便于调节输入参考电压从而调整内部电源电压(VDDI)的电压值。本实施例中，所述可配置或可编程电压源为片内带隙电压源。
内部端接电路(R1，R2)与外部接收端端接电阻(RT)连接以形成两路电流大小成预设比例的支路电流以在输出端形成预设共模电平和差分摆幅的LVDS信号。
本实施例采用片内带隙电压源提供的参考电压VREF输入到内建稳压电路，由A0和P0组成的稳压环路产生对应的内部电源电压VDDI，该电压具有较高的电源噪声抑制能力，不会随着外部供电的波动而变化，从而为LVDS输出的共模电压的稳定提供了保证。LVDS驱动器所需要的电流主要由功率器件P0提供，由于LVDS输出摆幅和共模电平较为固定，该稳压器的设计难度较低，易于实现。
LVDS的外部连接方式为DC直流耦合，在LVDS标准中，接收端必需有一个差分为100欧姆的终端电阻存在。本发明的LVDS驱动器采取内部端接电阻和外部端接电阻配合使用的方式实现LVDS电流回路的切换并形成LVDS电压。如图3所示，当输入电平IN端为高电平，INB端为低电平时，输入开关管M1打开，而开关M2关端，尾电流I1经由M1流出，在VDDI与地之间形成两个支路电流，其中一条支路为内部端接电阻R1，另外一条支路为内部端接电阻R2和外部端接电阻RT的串联支路，该支路电流在LVDS接收端电阻RT上形成一定的电压摆幅；当输入电平IN端为低电平，INB为高电平时，输入开关管M1关断，而开关M2打开，在VDDI与地之间同样形成两路电流，但其中一条支路电流在LVDS接收端电阻RT上形成相反的电压摆幅；当IN，INB来回切换形成数据流的时候，流过RT电阻的电流也是来回切换，形成差分的LVDS数据流，如图4所示。
通过配置VDDI和电流源I1的值，可以方便的控制LVDS输出的差分摆幅和共模电平。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，其特征在于，包括：
输入开关NMOS对管，用于实现驱动器尾电流源的切换，形成输出电压摆幅；
静电防护单元，用于输出节点与所述输入开关对管之间电阻隔离；
内部稳压电路，用于提供足够的电流并提供内部电源电压。
2.如权利要求1所述的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，其特征在于，所述内部稳压电路包括相互连接以产生内部电源电压(VDDI)的运算放大器(A0)和PMOS管(P0)；所述内部稳压电路通过内部端接电阻(R1、R2)连接至输出节点。
3.如权利要求2所述的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，其特征在于，所述运算放大器的输入参考电压(VREF)的电压源为可配置或可编程电压源以便于调节输入参考电压从而调整内部电源电压(VDDI)的电压值。
4.如权利要求3所述的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，其特征在于，所述可配置或可编程电压源为片内带隙电压源。
5.如权利要求2所述的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，其特征在于，内部端接电路(R1，R2)与外部接收端端接电阻(RT)连接以形成两路电流大小成预设比例的支路电流以在输出端形成预设共模电平和差分摆幅的LVDS信号。
6.如权利要求1-5任一所述的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，其特征在于，所述静电防护单元为设置于输出节点与输入开关NMOS对管之间的隔离电阻(R3，R4)。
7.如权利要求6所述的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，其特征在于，所述隔离电阻与所述输入开关NMOS对管叉指连接以使输出节点与尾电流源形成压降。
8.如权利要求1所述的无需共模反馈环路的高速LVDS驱动电路，其特征在于，所述输入开关NMOS对管采用漏端结面积缩小的薄栅氧低电压MOS器件。
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