專利名稱：低壓差分信號驅動電路與數(shù)字信號傳輸器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及低壓差分信號驅動電路(low voltage differential signal driving circuit, LVDS driving circuit)，特別是涉及提升低壓差分信號驅動電路的電壓轉換速率(slew rate)的技術。
背景技術：
低操作電壓為降低電路耗能的基本需求。然而，關于應用到低壓差分信號驅動電路的高速傳輸接口，例如高清晰度多媒體接口(HDMI)、串型高技術配置(SATA)、通用串行總線(USB)、快捷外設互連標準 (PCIE)...等數(shù)字信號傳輸接口，低操作電壓會顯著拖累低壓差分信號驅動電路中信號的電壓轉換速率(slew rate)，進而會影響到這些傳輸接口的效能。

發(fā)明內容
本發(fā)明揭示一種低壓差分信號驅動電路、以及運用該種低壓差分信號電路的數(shù)字信號傳輸器，得以在低操作電壓下使所輸出的差動輸出信號具有較佳的電壓轉換速率(或稱為轉態(tài)速度)。根據(jù)本發(fā)明一實施方式所實現(xiàn)的低壓差分信號驅動電路包括一差動正輸出端、一差動負輸出端、以及一轉態(tài)加速器。該差動正輸出端以及該差動負輸出端供應一差動輸出信號。該差動輸出信號由低電平轉態(tài)為高電平時，該轉態(tài)加速器連結該差動正輸出端至一高電源供應端并連結該差動負輸出端至一低電源供應端。該差動輸出信號由高電平轉態(tài)為低電平時，該轉態(tài)加速器連結該差動正輸出端至該低電源供應端并連結該差動負輸出端至該高電源供應端。根據(jù)本發(fā)明一實施方式所實現(xiàn)的數(shù)字信號傳輸器包括上述的低壓差分信號驅動電路，藉由輸出該差動輸出信號以實現(xiàn)數(shù)字信號傳輸。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并結合附圖詳細說明如下。


圖1圖解信號互連的一種實施方式；圖2圖解根據(jù)本發(fā)明一種實施方式所實現(xiàn)的一低壓差分信號驅動電路200 ；以及圖3是以波形解上述第一至第四控制信號CSl CS4的操作以及差動輸出信號Vo (即TXP-TXN)的狀態(tài)。附圖符號說明100 信號互連系統(tǒng)；102 傳輸端；104 接收端；
106 數(shù)字信號傳輸器；108 數(shù)字信號接收器；200 低壓差分信號驅動電路；202 轉態(tài)加速器；CSl. . . CS4 第一...第四控制信號；^!…己權 第一...第四控制信號CSl. . . CS4的反相信號；I_pathl、I_path2 第一、第二電流路徑；Is 電流源；Ni. . . N4 N通道裝置；Pl. · · P4 P通道裝置；Rl與R2 組成一阻抗；SP、SN 不同電流源Is所提供的連接節(jié)點；TXP、TXN 差動正、負輸出(端)；VDD、VSS 高、低電源供應端；以及Vo 差動輸出信號。
具體實施例方式圖1圖解信號互連的一種實施方式。信號互連系統(tǒng)100中包括一傳輸端102以及一接收端104。傳輸端102具有一數(shù)字信號傳輸器106。接收端104具有一數(shù)字信號接收器108。數(shù)字信號傳輸器106是以一差動正輸出TXP以及一差動負輸出TXN形成一差動輸出信號Vo進行數(shù)字信號傳輸。數(shù)字信號接收器108接收該差動正輸出TXP以及該差動負輸出TXN后，可以一比較器將該差動輸出信號Vo轉換為數(shù)字值。所述信號互連系統(tǒng)100可用來實現(xiàn)高清晰度多媒體接口(HDMI)、串型高技術配置 (SATA)、通用串行總線(USB)、快捷外設互連標準(PCIE)...等數(shù)字信號傳輸接口。關于上述差動正輸出信號TXP以及差動負輸出信號TXN的產生與驅動，可采用低壓差分信號驅動電路(LVDS driving circuit)。圖2圖解根據(jù)本發(fā)明一種實施方式所實現(xiàn)的一低壓差分信號驅動電路200，其中以一差動正輸出端(與所傳輸?shù)牟顒诱敵鐾瑯訕颂枮門XP)以及一差動負輸出端(與所傳輸?shù)牟顒迂撦敵鐾瑯訕颂枮門XN)供應所述差動輸出信號Vo ；此外，低壓差分信號驅動電路200還包括一轉態(tài)加速器202，是根據(jù)差動輸出信號Vo的轉態(tài)進行操作，以加速該差動輸出信號Vo的轉態(tài)。以下敘述轉態(tài)加速器202的操作。當差動輸出信號Vo由低電平轉態(tài)為高電平時，轉態(tài)加速器202會連結該差動正輸出端TXP至一高電源供應端VDD、并連結該差動負輸出端TXN至一低電源供應端VSS。當差動輸出信號Vo由高電平轉態(tài)為低電平時，轉態(tài)加速器202會連結該差動正輸出端TXP至該低電源供應端VSS、并連結該差動負輸出端 TXN至該高電源供應端VDD。如此一來，差動輸出信號Vo的轉態(tài)得以不受目前電路設計普遍采用的低操作電壓影響，仍以適當?shù)乃俣冗M行轉態(tài)。以下討論低壓差分信號驅動電路200的實施細節(jié)。在此實施方式中，電路200包括有一阻抗(由電阻Rl以及R2組成)、以及兩個電流路徑產生電路(稍后再詳述電路結構)。阻抗(Rl與R2)耦接于差動正輸出端TXP以及差動負輸出端TXN之間。所述兩個電流路徑產生電路則是輪流致能操作，以分別產生一第一電流路徑I_pathl以及一第二電流路徑I_path2，使電流以不同方向流經(jīng)該阻抗(Rl與 R2)，進而控制該差動正輸出端TXP以及該差動負輸出端TXN所供應的該差動輸出信號Vo 的轉態(tài)。至于所述電流路徑上電流的來源，則是由耦接該高電源供應端VDD的一第一電流源以及耦接該低電源供應端VSS的一第二電流源(皆標號為Is)所供應。第一以及第二電流源(Is)是由該第一電流路徑I_pathl與該第二電流路徑I_path2中擇一耦接在一起。圖中實施例顯示，耦接該高電源供應端VDD的該電流源Is提供一連接節(jié)點SP、且耦接該低電源供應端VSS的該電流源Is提供一連接節(jié)點SN，以與該第一電流路徑I_pathl或該第二電流路徑I_path2連結。關于建立第一電流路徑I_pathl的第一電流路徑產生電路，其中可包括一第一以及一第二路徑控制開關。圖2所示實施方式以一 P通道裝置Pl實現(xiàn)該第一路徑控制開關、 并以一ν通道裝置m實現(xiàn)該第二路徑控制開關。第一路徑控制開關PI耦接于連接節(jié)點SP 與差動正輸出端TXP之間，可由一第一控制信號CSl的反相值■控制。第二路徑控制開關 Nl耦接于差動負輸出端TXN以及連接節(jié)點SN之間，可由該第一控制信號CSl控制。第一控制信號CSI的高電平狀態(tài)會使該第一以及該第二路徑控制開關PI以及m導通，建立上述第一電流路徑I_pathl供電流流經(jīng)阻抗(Rl與似)。差動正輸出端TXP以及差動負輸出端 TXN之間因而存在順向壓差，差動輸出信號Vo為高電平。關于建立第二電流路徑I_path2的第二電流路徑產生電路，其中可包括一第三以及一第四路徑控制開關。圖2所示實施方式以一 P通道裝置P2實現(xiàn)該第三路徑控制開關、 并以一 N通道裝置N2實現(xiàn)該第四路徑控制開關。第三路徑控制開關P2耦接于連接節(jié)點SP 與差動負輸出端TXN之間，可由一第二控制信號CS2的反相值己好控制。第四路徑控制開關 N2耦接于差動正輸出端TXP以及連接節(jié)點SN之間，可由該第二控制信號CS2控制。第二控制信號CS2通常與第一控制信號CSl反相。第二控制信號CS2的高電平狀態(tài)會使第三以及第四路徑控制開關P2以及N2導通，建立第二電流路徑I_path2供電流流經(jīng)阻抗(Rl與 R2)。差動正輸出端TXP以及差動負輸出端TXN之間因而存在逆向壓差，差動輸出信號Vo 為低電平。在圖2的實施方式中，可藉由將第一控制信號CSl切換為致能且將第二控制信號 CS2切換為除能使差動輸出信號Vo產生低電平至高電平的轉態(tài)，還可藉由將第一控制信號 CSl切換為除能且將第二控制信號CS2切換為致能使差動輸出信號Vo產生高電平至低電平的轉態(tài)。此段落討論轉態(tài)加速電路202的結構，其中包括四個轉態(tài)加速開關。此實施例以一 P通道裝置P3實現(xiàn)第一轉態(tài)加速開關、以一 N通道裝置N3實現(xiàn)第二轉態(tài)加速開關、以一 P通道裝置P4實現(xiàn)第三轉態(tài)加速開關、并以一 N通道裝置N4實現(xiàn)第四轉態(tài)加速開關。如圖所示，第一轉態(tài)加速開關P3負責連結該差動正輸出端TXP以及該高電源供應端VDD，第二轉態(tài)加速開關N3負責連結該差動負輸出端TXN以及該低電源供應端VSS。第一以及第二轉態(tài)加速開關P3以及N3都是設計于該差動輸出信號Vo由低電平轉態(tài)為高電平時導通，可分別由一第三控制信號CS3的反相值己好以及該第三控制信號CS3控制。第三控制信號CS3的致動可設計在第一控制信號CSl切換為致能且第二控制信號CS2切換為除能時(即差動輸出信號Vo由低電平轉態(tài)至高電平時)。此外，第三轉態(tài)加速開關P4負責連結該差動負輸出端TXN以及該高電源供應端VDD，第四轉態(tài)加速開關N4負責連結該差動正輸出端TXN以及該低電源供應端VSS。第三以及第四轉態(tài)加速開關P4以及N4都是設計于該差動輸出信號 Vo由高電平轉態(tài)為低電平時導通，可分別由一第四控制信號CS4的反相值己權以及該第四控制信號CS4控制。第四控制信號CS4的致動可設計在第一控制信號CSl切換為除能且第二控制信號CS2切換為致能時(即差動輸出信號Vo由高電平轉態(tài)至低電平時)。圖3是以波形解上述第一至第四控制信號CSl CS4的操作以及差動輸出信號Vo (即信號TXP減去信號TXN)的狀態(tài)。如圖所示，轉態(tài)加速器的作用(第三以及第四控制信號CS3以及CS4為致能)可加速差動輸出信號Vo的轉態(tài)操作。需特別注意的是，第三以及第四控制信號CS3以及CS4的致能需視相關的傳輸接口應用而限定于一特定時間長度內。第一至第四轉態(tài)加速開關P3、N3、P4、N4的導通區(qū)間限制可避免轉態(tài)加速過頭，超出相關傳輸接口的規(guī)格。本發(fā)明所揭示的轉態(tài)加速設計相當有利于低操作電壓環(huán)境的信號轉態(tài)加速，以下敘述其中一原因。參閱圖2，由于轉態(tài)加速器202是直接操作在阻抗(Rl與R2)兩端，因此， 其RC充電時間常數(shù)并不會過大，可使信號轉態(tài)速度不受低操作電壓設計局限。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可做若干的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍是以本發(fā)明的權利要求為準。
權利要求
1.一種低壓差分信號驅動電路，包括一差動正輸出端以及一差動負輸出端，供應一差動輸出信號；以及一轉態(tài)加速器，于該差動輸出信號由低電平轉態(tài)為高電平時連結該差動正輸出端至一高電源供應端并連結該差動負輸出端至一低電源供應端，且于該差動輸出信號由高電平轉態(tài)為低電平時連結該差動正輸出端至該低電源供應端并連結該差動負輸出端至該高電源供應端。
2.如權利要求1所述的低壓差分信號驅動電路，其中該轉態(tài)加速器包括一第一轉態(tài)加速開關，用以連結該差動正輸出端以及該高電源供應端，于該差動輸出信號由低電平轉態(tài)為高電平時導通；一第二轉態(tài)加速開關，用以連結該差動負輸出端以及該低電源供應端，于該差動輸出信號由低電平轉態(tài)為高電平時導通；一第三轉態(tài)加速開關，用以連結該差動負輸出端以及該高電源供應端，于該差動輸出信號由高電平轉態(tài)為低電平時導通；以及一第四轉態(tài)加速開關，用以連結該差動正輸出端以及該低電源供應端，于該差動輸出信號由高電平轉態(tài)為低電平時導通。
3.如權利要求2所述的低壓差分信號驅動電路，其中上述第一、第二、第三以及第四轉態(tài)加速開關的導通限定于一特定時間長度內，且該特定時間長度與采用該低壓差分信號驅動電路的傳輸接口相關。
4.如權利要求1所述的低壓差分信號驅動電路，還包括一阻抗，耦接于該差動正輸出端以及該差動負輸出端之間；以及切換操作的一第一電流路徑產生電路以及一第二電流路徑產生電路，分別產生一第一電流路徑以及一第二電流路徑，使電流以不同方向流經(jīng)該阻抗，以控制該差動正輸出端以及該差動負輸出端所供應的該差動輸出信號的轉態(tài)。
5.如權利要求4所述的低壓差分信號驅動電路，還包括耦接該高電源供應端的一第一電流源以及耦接該低電源供應端的一第二電流源，由該第一電流路徑與該第二電流路徑擇一耦接在一起。
6.如權利要求5所述的低壓差分信號驅動電路，其中 該第一電流路徑產生電路包括一第一路徑控制開關，耦接于該第一電流源與該差動正輸出端之間；以及一第二路徑控制開關，耦接于該差動負輸出端以及該第二電流源之間；且該第二電流路徑產生電路包括；一第三路徑控制開關，耦接于該第一電流源與該差動負輸出端之間；以及一第四路徑控制開關，耦接于該差動正輸出端以及該第二電流源之間。
7.如權利要求6所述的低壓差分信號驅動電路，其中該轉態(tài)加速器包括一第一轉態(tài)加速開關，耦接于該差動正輸出端以及該高電源供應端之間，于該第一以及該第二路徑控制開關切換為導通且該第三以及該第四路徑控制開關切換為不導通時導通；一第二轉態(tài)加速開關，耦接于該差動負輸出端以及該低電源供應端之間，于該第一以及該第二路徑控制開關切換為導通且該第三以及該第四路徑控制開關切換為不導通時導通；一第三轉態(tài)加速開關，耦接于該差動負輸出端以及該高電源供應端之間，于該第一以及該第二路徑控制開關切換為不導通且該第三以及該第四路徑控制開關切換為導通時導通；以及一第四轉態(tài)加速開關，耦接于該差動正輸出端以及該低電源供應端之間，于該第一以及該第二路徑控制開關切換為不導通且該第三以及該第四路徑控制開關切換為導通時導ο
8.如權利要求7所述的低壓差分信號驅動電路，其中上述第一、第二、第三以及第四轉態(tài)加速開關的導通限定于一特定時間長度內，該特定時間長度與采用該低壓差分信號驅動電路的傳輸接口相關。
9.一種數(shù)字信號傳輸器，包括一低壓差分信號驅動電路，包括一差動正輸出端以及一差動負輸出端，供應一差動輸出信號；以及一轉態(tài)加速器，于該差動輸出信號由低電平轉態(tài)為高電平時連結該差動正輸出端至一高電源供應端并連結該差動負輸出端至一低電源供應端，且于該差動輸出信號由高電平轉態(tài)為低電平時連結該差動正輸出端至該低電源供應端并連結該差動負輸出端至該高電源供應端，其中該數(shù)字信號傳輸器輸出該差動輸出信號以實現(xiàn)數(shù)字信號傳輸。
10.如權利要求9所述的數(shù)字信號傳輸器，其中該轉態(tài)加速器包括一第一轉態(tài)加速開關，用以連結該差動正輸出端以及該高電源供應端，于該差動輸出信號由低電平轉態(tài)為高電平時導通；一第二轉態(tài)加速開關，用以連結該差動負輸出端以及該低電源供應端，于該差動輸出信號由低電平轉態(tài)為高電平時導通；一第三轉態(tài)加速開關，用以連結該差動負輸出端以及該高電源供應端，于該差動輸出信號由高電平轉態(tài)為低電平時導通；以及一第四轉態(tài)加速開關，用以連結該差動正輸出端以及該低電源供應端，于該差動輸出信號由高電平轉態(tài)為低電平時導通。
全文摘要
一種低壓差分信號驅動電路以及相關的數(shù)字信號傳輸器。所述低壓差分信號驅動電路包括供應一差動輸出信號的一差動正輸出端以及一差動負輸出端、以及一轉態(tài)加速器。該差動輸出信號由低電平轉態(tài)為高電平時，該轉態(tài)加速器連結該差動正輸出端至一高電源供應端并連結該差動負輸出端至一低電源供應端。該差動輸出信號由高電平轉態(tài)為低電平時，該轉態(tài)加速器連結該差動正輸出端至該低電源供應端并連結該差動負輸出端至該高電源供應端。
文檔編號H03K19/0175GK102324922SQ201110113010
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權日2011年2月24日
發(fā)明者李永勝, 王崑琪 申請人:威盛電子股份有限公司