CN110784208B - 一种同时支持hdmi和lvds的混合模式发送器电路 - Google Patents

一种同时支持hdmi和lvds的混合模式发送器电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，包括：HDMI驱动电路，用于在HDMI模式下输出信号；附加电路，与所述HDMI驱动电路连接形成LVDS驱动电路以在LVDS模式下输出信号；模式切换开关，用于关闭或打开所述附加电路以切换工作模式。本发明的有益效果如下：本发明能够同时支持HDMI和LVDS，在LVDS模式下完全支持LVDS的电气特性，在HDMI模式下兼容HDMI标准的电气特性，并能实现高速数据传输，在使用上灵活方便，只需要进行简单的配置即可实现两种标准的自由切换。该驱动器只需要一套电路结构和物理版图，在芯片封装上也只需要占用两个引脚，大大节省了芯片的面积和资源消耗，具有很大的成本优势。

Description

一种同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路
技术领域
本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路。
背景技术
随着集成电路和数据通信的不断发展，串行通信接口几乎取代了所有的并行通信接口，而随着各种应用需求的出现，各种新型的串行接口标准也不断被提出和制订，这给芯片设计也带来更多的设计挑战，需要不断去开发和兼容各种接口标准。
在传统串行信号通信中，LVDS可以在较低功耗的情况下实现低压差分数据传输，其驱动电路大多采用极性切换电流产生器形式，实现差分数据的传输，如图1所示。HDMI作为当前显示接口的新型标准代表，正在不断被市场接受，其采用的TMDS(最小化传输差分信号)传输方式，可以实现更高的传输速度，主要应用在高清数字视频信号接口上，其驱动电路如图2所示。
LVDS接口定义较老，速度偏低，但应用却非常广泛，HDMI作为新型接口，速度高，由于电平特性和拓补关系差别，无法直接跟LVDS接口兼容，需要一整套全新的电路结构支持，所以在芯片设计上通常会同时集成LVDS和HDMI两种接口，以满足不同的应用需求，如图3所示，但这带来的系统设计变得复杂，芯片面积变大，制造成本和封装成本都会增加。
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同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，能够节省芯片的面积和资源，具有很大的成本优势。
本发明的技术方案如下：
一种同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，包括：
HDMI驱动电路，用于在HDMI模式下输出信号；
附加电路，与所述HDMI驱动电路连接形成LVDS驱动电路以在LVDS模式下输出信号；
模式切换开关，用于关闭或打开所述附加电路以切换工作模式。
进一步地，上述的同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，所述HDMI驱动电路的信号切换开关为低压NMOS器件(M1，M2)，与前级并串转换电路输出缓冲器对接，并通过电压钳位电路与输出节点连接以避免击穿风险。
进一步地，上述的同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，电压钳位电路采用厚栅氧高电压器件(M3，M4)，其栅端电压由VCC电压域偏置电路产生。
进一步地，上述的同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，所述信号切换开关连接有尾电流电路；所述尾电流电路的尾电流器件(M0)连接于信号切换开关与地之间，漏端和栅端短接，处于常开状态。
进一步地，上述的同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，所述附加电路包括稳压电路和与信号切换开关连接的附加器件(P1，P2)；所述稳压电路用于给所述附加器件(P1，P2)提供电流；
所述附加器件(P1，P2)与所述信号切换开关的器件(M1,M2)连接形成电流切换开关管对以产生LVDS输出电压幅度；
所述附加器件(P1，P2)与所述信号切换开关的器件(M1,M2)之间连接有模式切换开关的器件(P3，P4)。
进一步地，上述的同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，还包括与所述稳压电路连接的共模反馈控制环路；所述共模反馈控制环路包括共模电平检测电路、增益放大器(A0)和电流反馈器件(P6)；所述共模电平检测电路实时检测输出共模电平并反馈至增益放大器(A0)，增益放大器将共模电平与参考电压进行比对后，输出控制信号(ota_out)对电流反馈器件(P6)栅源电压进行调整以控制电流源。
进一步地，上述的同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，还包括反串电流抑制电路连接；所述反串电流抑制电路包括反相器和输出高电平控制开关管(P10)；所述反相器一端通过电阻(R3)与所述附加电路连接，另一端接地；HDMI处于低功耗或者关闭状态时，反相器关闭所述输出高电平控制开关管(P10)以阻止由驱动器输出端反串回来的电流到驱动器本地电源VCC上。
本发明的有益效果如下：
本发明能够同时支持HDMI和LVDS，在LVDS模式下完全支持LVDS的电气特性，在HDMI模式下兼容HDMI标准的电气特性，并能实现高速数据传输，在使用上灵活方便，只需要进行简单的配置即可实现两种标准的自由切换。该驱动器只需要一套电路结构和物理版图，在芯片封装上也只需要占用两个引脚，大大节省了芯片的面积和资源消耗，具有很大的成本优势。
附图说明
图1为传统LVDS驱动器电路结构示意图。
图2为传动HDMI驱动器电路结构示意图。
图3为传统芯片上述LVDS和HDMI驱动器的布局结构图。
图4为本发明的一个实施例同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路的芯片布局结构图。
图5为本发明的一个实施例同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路的电路结构图。
图6为本发明中共模电平检测电路的电路结构图。
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5所示，本发明的一个实施例提供了一种同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，包括HDMI驱动电路、附加电路和模式切换开关；其中，HDMI驱动电路用于在HDMI模式下输出信号；附加电路与所述HDMI驱动电路连接形成LVDS驱动电路以在LVDS模式下输出信号；模式切换开关用于关闭或打开所述附加电路以切换工作模式。
本实施例可通过模式切换开关使电路在HDMI工作模式和LVDS工作模式之间切换，可参照图4所示的芯片布局进行芯片设置，只需要一套电路结构和物理版图，在芯片封装上也只需要占用两个引脚，可以就壁免如图3所示的一个芯片上需要至少两套电路结构和至少4个引脚的问题，大大节省了芯片的面积和资源。
所述HDMI驱动电路的信号切换开关为低压NMOS器件(M1，M2)，与前级并串转换电路输出缓冲器对接，无需电平位移电路。并且由于HDMI输出端耦合电压较高，最高到3.3V的电源电压，如果核心低压器件直接与输出节点相连，将会有击穿风险，所以低压NMOS器件(M1，M2)通过电压钳位电路与输出节点连接以避免击穿风险。电压钳位电路采用厚栅氧高电压器件(M3，M4)，其栅端电压由VCC(3.3V)电压域偏置电路产生，使得M1-M2的源端电压在信号切换时不会超过器件承压能力，保证M1-M2的工作可靠性。
所述信号切换开关连接有尾电流电路；所述尾电流电路的尾电流器件(M0)连接于信号切换开关与地之间，漏端和栅端短接，处于常开状态。该器件会提供一定比例的尾电流，使得驱动器在正常电流切换，一侧处于关断状态时M3，M4仍然保留弱导通工作状态，提高信号切换速度，确保HDMI驱动器的高速性能。
在HDMI模式下采用TMDS传输方式，传输速率要求高，在输出节点需要尽量少的寄生及负载，所以模式切换开关(PMOS管P3，P4)的栅极拉高，附加电路将处于关闭状态。
所述附加电路包括稳压电路和与信号切换开关连接的附加器件(P1，P2)；所述稳压电路用于给所述附加器件(P1，P2)提供电流；所述附加器件(P1，P2)与所述信号切换开关的器件(M1,M2)连接形成电流切换开关管对以产生LVDS输出电压幅度；所述附加器件(P1，P2)与所述信号切换开关的器件(M1,M2)之间连接有模式切换开关的器件(P3，P4)。
当驱动器需要切换到LVDS模式时，驱动器的附加电路打开，LVDS_ENB信号拉低，器件M1，M2，P1，P2组合形成电流切换开关管对，当IN为高电平而INB为低电平时，M1和P2关闭而M2和P1打开，电流源Ip流经器件P1，P3和M2，M4，并在内部端接100欧姆电阻和外部接收端100欧姆电阻并联产生所需的LVDS输出电压幅度；反之，当IN为低电平而INB为高电平时，M1和P2打开而M2和P1关闭，电流源Ip流经P2，P4和M1，M3，形成反向的LVDS输出电压幅度。
由于，LVDS输出需要维持特定的共模输出电平，本实施例中还包括与所述稳压电路连接的共模反馈控制环路；所述共模反馈控制环路包括共模电平检测电路、增益放大器A0和电流反馈器件P6；所述共模电平检测电路实时检测输出共模电平并反馈至增益放大器A0，增益放大器将共模电平与参考电压进行比对后，输出控制信号ota_out对电流反馈器件P6栅源电压进行调整以控制电流源，使LVDS上下两个偏置电流源平衡，最终使得输出共模电压稳定在LVDS规定的范围内。
共模检测电路如图5所示，由电阻(R1，R2)及开关管(M6，M7)组成，开关管(M6，M7)分别通过电阻(R1，R2)连接至输出节点并将检测到的共模电平反馈至增益放大器A0。在HDMI驱动模式下，开关管(M6，M7)关闭，不影响HDMI的信号传输，在LVDS驱动模式下，开关管(M6，M7)打开，共模检测功能开启。
在HDMI驱动模式下，由于HDMI接收端的端接电阻直接接到3.3V电源电压，为了防止接收端电源反串，影响HDMI驱动器电路及内部电路的性能，为了有效解决电源反串的问题，本实施例还包括反串电流抑制电路连接。所述反串电流抑制电路包括反相器和输出高电平控制开关管P10；所述反相器一端通过电阻R3与所述附加电路连接，另一端接地；当HDMI处于低功耗或者关闭状态时，PDB拉低，此时由M5，P5组成的反相器将输出高电平控制开关管P10关断，阻止由驱动器输出端反串回来的电流到驱动器本地电源VCC上。
本发明能够同时支持HDMI和LVDS，在LVDS模式下完全支持LVDS的电气特性，在HDMI模式下兼容HDMI标准的电气特性，并能实现高速数据传输，在使用上灵活方便，只需要进行简单的配置即可实现两种标准的自由切换。该驱动器只需要一套电路结构和物理版图，在芯片封装上也只需要占用两个引脚，大大节省了芯片的面积和资源消耗，具有很大的成本优势。
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 (5)

1.一种同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，其特征在于，包括：
HDMI驱动电路，用于在HDMI模式下输出信号；
附加电路，与所述HDMI驱动电路连接形成LVDS驱动电路以在LVDS模式下输出信号；
模式切换开关，用于关闭或打开所述附加电路以切换工作模式；
所述附加电路包括稳压电路和与信号切换开关连接的附加器件(P1，P2)；所述稳压电路用于给所述附加器件(P1，P2)提供电流；
所述附加器件(P1，P2)与所述信号切换开关的器件(M1,M2)连接形成电流切换开关管对以产生LVDS输出电压幅度；
所述附加器件(P1，P2)与所述信号切换开关的器件(M1,M2)之间连接有模式切换开关的器件(P3，P4)；
还包括与所述稳压电路连接的共模反馈控制环路；所述共模反馈控制环路包括共模电平检测电路、增益放大器(A0)和电流反馈器件(P6)；所述共模电平检测电路实时检测输出共模电平并反馈至增益放大器(A0)，增益放大器将共模电平与参考电压进行比对后，输出控制信号(ota_out)对电流反馈器件(P6)栅源电压进行调整以控制电流源。
2.如权利要求1所述的同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，其特征在于，所述HDMI驱动电路的信号切换开关为低压NMOS器件(M1，M2)，与前级并串转换电路输出缓冲器对接，并通过电压钳位电路与输出节点连接以避免击穿风险。
3.如权利要求2所述的同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，其特征在于，电压钳位电路采用厚栅氧高电压器件(M3，M4)，其栅端电压由VCC电压域偏置电路产生。
4.如权利要求3所述的同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，其特征在于，所述信号切换开关连接有尾电流电路；所述尾电流电路的尾电流器件(M0)连接于信号切换开关与地之间，漏端和栅端短接，处于常开状态。
5.如权利要求1所述的同时支持HDMI和LVDS的混合模式发送器电路，其特征在于，还包括反串电流抑制电路连接；所述反串电流抑制电路包括反相器和输出高电平控制开关管(P10)；所述反相器一端通过电阻(R3)与所述附加电路连接，另一端接地；HDMI处于低功耗或者关闭状态时，反相器关闭所述输出高电平控制开关管(P10)以阻止由驱动器输出端反串回来的电流到驱动器本地电源VCC上。
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