專利名稱：大功率lvds方波信號驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路,特別涉及一種大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路。它直接應(yīng)用的領(lǐng)域是多路LVDS接收器電路的同時(shí)并聯(lián)高速驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在數(shù)字信號電平標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域，存在多種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，如單端的TTL、CMOS電平，差分ECL、LVDS電平等，由于LVDS信號傳輸速率高，抗干擾能力強(qiáng)，因此LVDS電平協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)在高速數(shù)據(jù)傳輸中得到廣泛應(yīng)用。LVDS接口 IEEE標(biāo)準(zhǔn)中的IEEE Std 1596規(guī)定LVDS信號接收器終端負(fù)載設(shè)計(jì)要為差分100Ω，邏輯高電平為I. 4V，邏輯低電平為I. OV0因此一路負(fù)載上的電流為4mA。由于負(fù)載電流較大，因此IEEE Std 1596標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一路LVDS輸出驅(qū)動(dòng)電路只能驅(qū)動(dòng)一路LVDS負(fù)載。 在一些應(yīng)用場合，如LVDS接收器電路需要進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn)，需要對多路器件在一塊老化實(shí)驗(yàn)板上同時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)方波信號激勵(lì)。傳統(tǒng)多路LVDS接收器方波驅(qū)動(dòng)的框圖如附圖I所示，傳統(tǒng)的激勵(lì)信號一般采用單端方波信號經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路(如DS90LV031)轉(zhuǎn)換為LVDS差分信號的驅(qū)動(dòng)方式。根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)，有多少路LVDS接收電路，就要有多少路LVDS驅(qū)動(dòng)電路，傳統(tǒng)的多路LVDS驅(qū)動(dòng)方式由于驅(qū)動(dòng)能力受限，存在所需驅(qū)動(dòng)電路多、可靠性低，且布線復(fù)雜等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于發(fā)明一種大功率LVDS方波驅(qū)動(dòng)電路，要輸出功率高、使用簡便、可靠性高，實(shí)現(xiàn)用一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路對多路LVDS接收器進(jìn)行方波驅(qū)動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案在于本發(fā)明的大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路含有—個(gè)非交疊方波控制信號產(chǎn)生電路，包括有源晶體振蕩器U4、非門U1A、非門U1B、非門U1C、與非門U2A、與非門U2B、驅(qū)動(dòng)器U3A和驅(qū)動(dòng)器U3B，其中，U4的方波輸出分別接UlA的輸入和U2B的輸入端B2，UlA的輸出接U2A的輸入端A1，U2A的輸出接UlB的輸入且接到U2B的輸入端A2，U2B的輸出接UlC的輸入且接到U2A的輸入端BI，UlB的輸出接U3A的輸入，UlC的輸出接U3B的輸入，U3A的輸出為非交疊方波控制信號產(chǎn)生電路的控制輸出正信號Utjut+, U3B的輸出為非交疊方波控制信號產(chǎn)生電路的控制負(fù)輸出信號Uout_ ;和一個(gè)MOSFET驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路，包括N型功率MOSFET M1、N型功率MOSFET M2、N型功率 MOSFET M3、N 型功率 MOSFET M4,其中，Ml的漏極接2. 4V電源，Ml的源極和M2的漏極并聯(lián)且與電阻Rl相接,M2的源極接地，M2的漏極和Ml的源極并聯(lián)且與電阻Rl相接，M3的源極接地，M3的漏極和M4的源極并聯(lián)且與電阻R2相接，M4的漏極接2. 4V電源，M4的源極和M3的漏極并聯(lián)且與電阻R2相接，Ml和M3的柵極并聯(lián)且與非交疊方波控制信號產(chǎn)生電路的控制輸出正信號Uout+相接，M2和M4的柵極并聯(lián)接非交疊方波控制信號產(chǎn)生電路的控制輸出負(fù)信號U。* ;和一個(gè)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，包括電阻R1、電阻R2，其中，Rl的一端分別接Ml的源極和M2的漏極，Rl的另一端為大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路的輸出正端Vtjut+,且與負(fù)載相接，R2的一端接Μ4的源極和M3的漏極，Rl的另一端為大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路的輸出負(fù)端Vwt_，且與負(fù)載相接。所述有源晶體振蕩器U4為常規(guī)有源石英晶體振蕩器，輸出為CMOS電平，輸出頻率小于IOMHz。所述非門U1A、非門U1B、非門UlC均為美國德州儀器公司Texas Instuments的SN74AHCT04 電路。所述與非門U2A、與非門U2B均為美國德州儀器公司Texas Instuments的SN74AHCT00 電路。 所述驅(qū)動(dòng)器U3A、驅(qū)動(dòng)器U3B為美國美信Maxim公司的MAX627M0SFET柵極驅(qū)動(dòng)器。所述功率開關(guān)M1、M2、M3、M4為美國IR公司的N溝道場效應(yīng)晶體管IRF7413，其導(dǎo)通電阻在Vgs為5V下的最大值為O. 018 Ω，持續(xù)漏極電流為13A。有益效果與傳統(tǒng)的多路LVDS標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)方式相比，本發(fā)明的大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路具有以下特點(diǎn)I.輸出功率高。本發(fā)明通過將有源晶振輸出的弱驅(qū)動(dòng)方波信號，經(jīng)過非交疊邏輯時(shí)序處理，變?yōu)镸OSFET的柵極控制信號，MOSFET在控制信號的作用下使負(fù)載處于不同的回路中，通過匹配網(wǎng)絡(luò)的電阻分壓，使負(fù)載的兩端分別得到LVDS標(biāo)準(zhǔn)的高電平I. 4V和低電平
I.OV的電壓方波信號，因此本發(fā)明電路中的輸出驅(qū)動(dòng)能力僅由MOSFET的持續(xù)漏極電流Id以及2. 4V電源的直流輸出功率決定，使本發(fā)明的LVDS方波驅(qū)動(dòng)電路的輸出電流可達(dá)到安培量級；可同時(shí)能驅(qū)動(dòng)多路LVDS接收器電路，而傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式一路驅(qū)動(dòng)器一般只能驅(qū)動(dòng)一路接收器電路。2.可靠性高。本發(fā)明電路采用通用的SN74AHCT04、SN74AHCT00等邏輯器件和IRF7413功率MOSFET分立元件，由于MOSFET的互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)信號是為非交疊控制信號，避免了MOSFET同時(shí)導(dǎo)通導(dǎo)致短路燒毀的風(fēng)險(xiǎn)，因此本發(fā)明電路的可靠性高。3.使用簡便。本發(fā)明電路只有一正一負(fù)的兩個(gè)輸出端，在應(yīng)用中，僅需分別將所有的LVDS接收器的正、負(fù)端相連，連接至本發(fā)明的LVDS方波驅(qū)動(dòng)電路的輸出正和輸出負(fù)端，只用2根連接線就可實(shí)現(xiàn)對多路LVDS接收器的并行方波驅(qū)動(dòng)，而傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式需要NX 2根連接線(N為負(fù)載數(shù)量)。


圖I是傳統(tǒng)多路LVDS接收器方波驅(qū)動(dòng)的框圖；圖2是本發(fā)明的大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本發(fā)明的大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖；圖4是本發(fā)明電路的非交疊方波控制信號產(chǎn)生波形時(shí)序圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
不僅限于下面的描述，現(xiàn)結(jié)合附圖加以進(jìn)一步說明。本發(fā)明電路的框圖如圖2所示，它包括一個(gè)非交疊方波控制信號產(chǎn)生電路、一個(gè)MOSFET驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路和一個(gè)輸出匹配電路。圖3為具體電路圖。其連接關(guān)系、作用關(guān)系和本說明書的發(fā)明內(nèi)容部分相同，此處不再重復(fù)，它的工作原理如下整體電路工作原理為有源石英晶振產(chǎn)生規(guī)定頻率的方波信號，該信號經(jīng)非交疊方波控制信號轉(zhuǎn)換電路生成一對反向方波控制信號，該信號控制N型功率MOSFET的柵極，MOSFET的源級和漏極按要求接2. 4V電壓和地，在反向方波的控制下，使得輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的Rl、R2的兩端分別在2. 4V和地之間切換，切換速度為方波控制信號的頻率。Rl和R2需根據(jù)負(fù)載的多少按照公式(I)進(jìn)行計(jì)算，使得負(fù)載兩端的電壓恰好在1.4V和I. OV的LVDS標(biāo)準(zhǔn)電平上，從而生成LVDS電平標(biāo)準(zhǔn)的方波信號。
MOSFET驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路具體的工作原理為非交疊方波控制信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生兩路互補(bǔ)且正電平不交疊的方波控制信號，當(dāng)“控制輸出正”信號為I時(shí)，“控制輸出負(fù)”信號為0，此時(shí)MOSFET的Ml和M3導(dǎo)通，M2和M4關(guān)斷，2. 4V電壓經(jīng)Ml、R1、負(fù)載、R2、M3到地，
2.4V電壓經(jīng)Rl和R2分壓后，在負(fù)載的正端和負(fù)端得到1.4V和I. OV的電壓；當(dāng)“控制輸出正”為O時(shí)，“控制輸出負(fù)”為1，此時(shí)MOSFET的M2和M3導(dǎo)通，Ml和M3關(guān)斷，2. 4V電壓經(jīng)M4、R2、負(fù)載、RU M2到地，2. 4V電壓經(jīng)Rl和R2分壓后，在負(fù)載的正端和負(fù)端得到I. OV和I. 4V的電壓；當(dāng)柵極控制信號為方波時(shí)，負(fù)載的正、負(fù)兩端也為和柵極控制信號同頻率的LVDS電平方波信號。輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的電阻Rl和R2用來將MOSFET的輸入電壓分壓，在負(fù)載兩端得到LVDS標(biāo)準(zhǔn)的I. 4V和I. OV電平，電阻大小需根據(jù)負(fù)載的多少按照公式(I)進(jìn)行計(jì)算R1=R2=1/ (O. 004XN) ( Ω ) (I)公式(I)中的N為LVDS接收器負(fù)載的數(shù)量。根據(jù)上述分析，本發(fā)明的關(guān)鍵在于使4個(gè)MOSFET中的每兩個(gè)在控制方波信號為I時(shí)導(dǎo)通，另兩個(gè)關(guān)斷，因此需要控制信號在高電平時(shí)非交疊，即不能同時(shí)出現(xiàn)I或者中間態(tài)，避免Ml和M2或者M(jìn)3和M4短時(shí)間同時(shí)導(dǎo)通，使2. 4V電壓直接經(jīng)MOSFET到地從而燒毀MOSFET?；谏鲜龇治鲈?，本發(fā)明中設(shè)計(jì)了一個(gè)非交疊方波控制信號產(chǎn)生電路，其工作時(shí)序和輸出如附圖4所示，工作原理為假設(shè)初始狀態(tài)為U4輸出0，那么U2B的B2腳輸入為0，U2A的Al腳由于UlA的反向輸入為1，此時(shí)U2A的Yl輸出為0，U2B的A2輸入為0，U2B的Y2輸出為I ;tl時(shí)刻，輸入方波由O變?yōu)?，此時(shí)U2B的B2腳輸入為I，由于Ul的門延遲作用，U2A的Al腳輸入仍為1，U2A的Yl輸出不變?nèi)詾?，那么U2B的Y2輸出不變?nèi)詾镮 ;t2時(shí)刻，U2A的Al腳輸入經(jīng)過Ul的門延遲后變?yōu)?，由于U2A和U2B與非門存在門延遲，因此此時(shí)其輸出保持不變，tl和t2的時(shí)間間隔為Ul的門延遲tdl ；t3時(shí)刻，U2A的Yl腳輸出變?yōu)镺和I的與非結(jié)果1，此時(shí)U2B的A2腳輸入也變?yōu)?br> I,t3和t2的時(shí)間間隔為U2A的門延遲td2 ；t4時(shí)刻，U2B的Y2腳輸出為I和I的與非結(jié)果0，t4和t3的時(shí)間間隔為U2B的門延遲td3 ；
以上分析了一個(gè)跳變沿的時(shí)序，后續(xù)跳變沿以此類推，由于邏輯電路的門延遲的效應(yīng)，使得U2A的Yl腳輸出和U2B的Y2腳輸出為一對O電平非交疊互補(bǔ)方波信號。由于邏輯控制電路輸出為CMOS電平，因此采用了一個(gè)MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)電路對CMOS邏輯輸出信號進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，最終的控制信號為“控制輸出正Uout+”和“控制輸出負(fù)Uout-” f目號。圖4是本發(fā)明電路的非交疊方波控制信號產(chǎn)生波形時(shí)序圖。圖4中，“U2A-Y1”信號為U2A的Yl輸出;“U2B-Y2”信號為U2B的Y2輸出;“U2B_B2，，信號為U2B的B2輸入；“U2A-A1”信號為U2A的Al輸入；“控制輸出正(Uout+)”信號為驅(qū)動(dòng)器U3A的輸出，即非交疊方波控制正信號；“控制輸出負(fù)(Uout-)”信號為驅(qū)動(dòng)器U3B的輸出，即非交疊方波控制負(fù)信號。所述有源晶振(U4)為常規(guī)方波輸出有源石英晶體振蕩器，輸出為CMOS電平，輸出 頻率小于IOMHz。所述非門(U1A、U1B、UlC)為美國德州儀器公司(TexasInstuments) SN74AHCT04電路。所述與非門(U2A、U2B)為美國德州儀器公司(Texas Instuments) SN74AHCT00電路。所述驅(qū)動(dòng)器(U3A、U3B)為美國美信(MAXM)公司MAX627型號MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器。所述N型MOSFET (M1、M2、M3、M4)為美國IR公司的N溝道場效應(yīng)晶體管IRF7413，其導(dǎo)通電阻在Vgs為5V下，最大值為0. 018 Ω，持續(xù)漏極電流為13A。
權(quán)利要求
1.一種大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于它含有 一個(gè)非交疊方波控制信號產(chǎn)生電路，包括有源晶體振蕩器U4、非門U1A、非門U1B、非門U1C、與非門U2A、與非門U2B、驅(qū)動(dòng)器U3A和驅(qū)動(dòng)器U3B， 其中，U4的方波輸出分別接UlA的輸入和U2B的輸入端B2，UlA的輸出接U2A的輸入端Al，U2A的輸出接UlB的輸入且接到U2B的輸入端A2，U2B的輸出接UlC的輸入且接到U2A的輸入端BI，UlB的輸出接U3A的輸入，UlC的輸出接U3B的輸入，U3A的輸出為非交疊方波控制信號產(chǎn)生電路的控制輸出正信號Utjut+, U3B的輸出為非交疊方波控制信號產(chǎn)生電路的控制負(fù)輸出信號Uout_ ;和 一個(gè)MOSFET驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路，包括N型功率MOSFET Ml、N型功率MOSFET M2、N型功率MOSFET M3、N 型功率 MOSFET M4, 其中，Ml的漏極接2. 4V電源，Ml的源極和M2的漏極并聯(lián)且與電阻Rl相接，M2的源極接地，M2的漏極和Ml的源極并聯(lián)且與電阻Rl相接，M3的源極接地，M3的漏極和M4的源極并聯(lián)且與電阻R2相接，M4的漏極接2. 4V電源，M4的源極和M3的漏極并聯(lián)且與電阻R2相接，Ml和M3的柵極并聯(lián)且與非交疊方波控制信號產(chǎn)生電路的控制輸出正信號Utjut+相接，M2和M4的柵極并聯(lián)接非交疊方波控制信號產(chǎn)生電路的控制輸出負(fù)信號Uout_ ;和 一個(gè)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，包括電阻R1、電阻R2， 其中，Rl的一端分別接Ml的源極和M2的漏極，Rl的另一端為大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路的輸出正端Vtjut+,且與負(fù)載相接，R2的一端接M4的源極和M3的漏極，Rl的另一端為大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路的輸出負(fù)端V。*，且與負(fù)載相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述有源晶體振蕩器U4為常規(guī)有源石英晶體振蕩器，輸出為CMOS電平，輸出頻率小于10MHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述非門U1A、非門U1B、非門UlC均為美國德州儀器公司Texas Instuments的SN74AHCT04電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述與非門U2A、與非門U2B均為美國德州儀器公司Texas Instuments的SN74AHCT00電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)器U3A、驅(qū)動(dòng)器U3B為美國美信Maxim公司的MAX627M0SFET柵極驅(qū)動(dòng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述功率開關(guān)M1、M2、M3、M4為美國IR公司的N溝道場效應(yīng)晶體管IRF7413，其導(dǎo)通電阻在Ves為5V下的最大值為O. 018 Ω，持續(xù)漏極電流為13A。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LVDS方波信號驅(qū)動(dòng)電路，它包括一個(gè)非交疊方波控制信號產(chǎn)生電路、一個(gè)MOSFET開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路和一個(gè)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明通過將有源晶體振蕩器輸出的弱驅(qū)動(dòng)方波信號，經(jīng)過非交疊邏輯時(shí)序處理，變?yōu)镸OSFET的柵極控制信號，通過匹配網(wǎng)絡(luò)的電阻分壓，使負(fù)載的兩端分別得到LVDS標(biāo)準(zhǔn)的高電平1.4V和低電平1.0V的電壓方波信號，因此本發(fā)明電路的輸出功率高，且電路的可靠性高；本發(fā)明電路只有一正一負(fù)的兩個(gè)輸出端，只用2根連接線就可實(shí)現(xiàn)對多路LVDS接收器的并行方波驅(qū)動(dòng)，使用簡便。本發(fā)明適用于多路LVDS接收器電路的同時(shí)并聯(lián)高速方波驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。
文檔編號H03K19/0185GK102832924SQ201210336659
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者俞宙, 胡剛毅, 魏亞峰, 李儒章, 陳光炳, 徐學(xué)良, 王育新, 付東兵 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十四研究所