專利名稱：一種帶有共模反饋的低電壓差分信號驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CMOS模擬集成電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶有共模反饋的低電壓差分信號(Low-Voltage Differential Signaling, LVDS)驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
20世紀90年代出現(xiàn)的LVDS技術(shù)，作為一種具有功耗低、抗干擾能力強、傳輸速度快、傳輸距離遠、易于匹配等諸多優(yōu)勢的接口技術(shù)，能夠滿足今天高性能數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽眯枨?，是解決數(shù)據(jù)傳輸瓶頸問題的關(guān)鍵技術(shù)，它由美國國家半導體公司提出，正逐漸成為人們的研究重點。LVDS驅(qū)動器的主要功能是將TTL或CMOS信號轉(zhuǎn)換成LVDS信號，目前驅(qū)動器的工作方式分為電壓模和電流模兩種，以電流模工作方式應用較多，本發(fā)明中的LVDS驅(qū)動器正是采用電流模工作方式。為了減小面積，降低功耗，同時簡化電路，本發(fā)明提出了一種新型帶有共模反饋的LVDS驅(qū)動器。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的主要目的在于提供一種帶有共模反饋的LVDS驅(qū)動器，以解決現(xiàn)有LVDS驅(qū)動器偏置電路復雜、功耗較大及提取共模點的大電阻占用面積較大的問題。( 二 )技術(shù)方案為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種帶有共模反饋的低電壓差分信號驅(qū)動器，該驅(qū)動器包括共模反饋電路10和驅(qū)動電路20，其中:共模反饋電路10，用于穩(wěn)定所輸出的低壓差分信號的共模電壓；驅(qū)動電路20,用于產(chǎn)生低壓差分信號。上述方案中，所述共模反饋電路10包括由第七至第十金屬氧化物半導體場效應晶體管M7 MlO和第二電流源12組成的單級差分放大器，由第i^一至第十五金屬氧化物半導體場效應晶體管Mll M15和第一電阻R1、第二電阻R2及開關(guān)管組成的負反饋環(huán)路，其中:由第七至第十金屬氧化物半導體場效應晶體管M7 MlO和第二電流源12組成的單級差分放大器，用于放大節(jié)點102處的電壓和參考電壓Vref的差值；由第^ 至第十五金屬氧化物半導體場效應晶體管Mll M15和第一電阻R1、第二電阻R2及開關(guān)管組成的負反饋環(huán)路，用于使節(jié)點102處的電壓和參考電壓Vref的差值維持在一個很小的范圍內(nèi)。上述方案中，所述由第i^一至第十五金屬氧化物半導體場效應晶體管Mll M15和第一電阻R1、第二電阻 R2及開關(guān)管組成的負反饋環(huán)路，為了使該負反饋環(huán)路的相位裕度足夠大，在第十一金屬氧化物半導體場效應晶體管MlI的漏極和柵極加入補償電阻RO和補償電容CO進行相位補償。
上述方案中，所述驅(qū)動電路20包括第一至第四開關(guān)管Ml M4，由第一電流源11、第五金屬氧化物半導體場效應晶體管M5和第六金屬氧化物半導體場效應晶體管M6組成的電流偏置，其中:由第一電流源I1、第五金屬氧化物半導體場效應晶體管M5和第六金屬氧化物半導體場效應晶體管M6組成的電流偏置，用于為驅(qū)動電路20提供穩(wěn)定的偏置電流；第一至第四開關(guān)管Ml M4交替導通，選擇不同的電流通路，從而在終端電阻兩端產(chǎn)生低壓差分信號。(三)有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果如下:1、本發(fā)明提供的帶有共模反饋的低電壓差分信號驅(qū)動器電路，由于只需偏置電路部分為驅(qū)動電路和共模反饋電路中的差分放大器各提供一路偏置電流，所以其偏置電路部分相對簡單，更容易實現(xiàn)。2、本發(fā)明提供的帶有共模反饋的低電壓差分信號驅(qū)動器電路，由于偏置電路部分相對簡單，用到的器件少，從電源到地之間的電流通路相對較少，使電路在功耗方面，也有明顯的改善，達到了降低功耗的目的。3、本發(fā)明提供的帶有共模反饋的低電壓差分信號驅(qū)動器電路，通過在驅(qū)動電路開關(guān)管靠近電源(102)處和靠近地(202)處提取電壓，再通過共模反饋電路調(diào)整流過驅(qū)動電路的電流，進而調(diào)整差分信號共模點的方式，實現(xiàn)了無提取共模點大電阻的帶有共模反饋的低壓差分信號驅(qū)動電路，從而消除了由提取共模點大電阻所產(chǎn)生的噪聲，使電路性能得到進一步改善；此外，還避免了在版圖中實現(xiàn)提取共模點大電阻的面積消耗。4、本發(fā)明提供的帶有共模反饋的低電壓差分信號驅(qū)動器電路，其共模穩(wěn)定性能如圖4所示,完全能夠滿足LVDS相關(guān)標準。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種帶有共模反饋的LVDS驅(qū)動器的電路示意圖；圖2是依照本發(fā)明實施例的一種帶有共模反饋的LVDS驅(qū)動器的電路示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的一種帶有共模反饋的LVDS驅(qū)動器的功耗和共模電壓仿真結(jié)果;圖4是依照本發(fā)明實施例的一種帶有共模反饋的LVDS驅(qū)動器的功耗和共模電壓
仿真結(jié)果。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種帶有共模反饋的LVDS驅(qū)動器的電路示意圖，該LVDS驅(qū)動器包括放大器、負反饋環(huán)路、電流偏置和驅(qū)動電路；其中由M7 MlO和電流源13組成的單級差分放大器，用于放大節(jié)點102處的電壓和參考電壓Vref的差值；由M5、M6、Mil、M12、Rl、R2組成的負反饋回路與放大器相結(jié)合，用來穩(wěn)定輸出LVDS信號的共模電壓；電流偏置Il和12為驅(qū)動電路提供合適的偏置電流；驅(qū)動電路用于產(chǎn)生LVDS信號。
圖2是依照本發(fā)明實施例的一種帶有共模反饋的LVDS驅(qū)動器的電路示意圖，該LVDS驅(qū)動器包括共模反饋電路10和驅(qū)動電路20，其中:共模反饋電路10，用于穩(wěn)定所輸出的低壓差分信號的共模電壓；驅(qū)動電路20，用于產(chǎn)生低壓差分信號。在圖2中，共模反饋電路10包括由第七至第十金屬氧化物半導體場效應晶體管M7 MlO和第二電流源12組成的單級差分放大器，由第十一至第十五金屬氧化物半導體場效應晶體管Mll M15和第一電阻R1、第二電阻R2及開關(guān)管組成的負反饋環(huán)路。其中:由第七至第十金屬氧化物半導體場效應晶體管M7 MlO和第二電流源12組成的單級差分放大器，用于放大節(jié)點102處的電壓和參考電壓Vref的差值；由第十一至第十五金屬氧化物半導體場效應晶體管Mll M15和第一電阻R1、第二電阻R2及開關(guān)管組成的負反饋環(huán)路，用于使節(jié)點102處的電壓和參考電壓Vref的差值維持在一個很小的范圍內(nèi)。其中，由第^^一至第十五金屬氧化物半導體場效應晶體管Mll M15和第一電阻R1、第二電阻R2及開關(guān)管組成的負反饋環(huán)路，為了使該負反饋環(huán)路的相位裕度足夠大，在第十一金屬氧化物半導體場效應晶體管Mll的漏極和柵極加入補償電阻RO和補償電容CO進行相位補償。驅(qū)動電路20包括第一至第四開關(guān)管Ml M4，由第一電流源11、第五金屬氧化物半導體場效應晶體管M5和第六金屬氧化物半導體場效應晶體管M6組成的電流偏置。其中:由第一電流源I1、第五金屬氧化物半導體場效應晶體管M5和第六金屬氧化物半導體場效應晶體管M6組成的電流偏置，用于為驅(qū)動電路20提供穩(wěn)定的偏置電流；第一至第四開關(guān)管Ml M4交替導通，選擇不同的電流通路，從而在終端電阻兩端產(chǎn)生低壓差分信號。再參照圖2，當輸入信號A為高電平B為低電平時，Ml和M3導通，M2和M4截止，電流流經(jīng)Rl、Ml、Rt、M3、R2 ;當輸入信號A為低電平B為高電平時，Ml和M3截止，M2和M4導通，電流流經(jīng)R1、M2、 Rt、M4、R2 ;這樣，在終端電阻Rt的兩端，也即203和204處產(chǎn)生LVDS信號。當流過Rl的電流偏大，即輸出的LVDS信號共模電壓偏高時，必然有102和202處的電壓偏高，即M8和M15的柵極電壓偏高，致使M8和M15的漏極也即101處的電壓偏低，流過Ml I和Ml3的電流變大，使Ml2的漏極電流變大，從而降低流過Rl的電流，即使輸出LVDS信號的共模電壓降低；同理，當流過Rl電流偏小，即共模電壓偏低時，通過負反饋環(huán)路調(diào)整輸出信號的共模電壓，使其上升；這樣，共模反饋電路就起到了穩(wěn)定共模電壓的作用。參見圖3，是現(xiàn)有技術(shù)的一種帶有共模反饋的LVDS驅(qū)動器的平均功耗為17.8W，共模電壓峰峰值為32mV。與之對應的是，圖4是依照本發(fā)明實施例的一種帶有共模反饋的LVDS驅(qū)動器的平均功耗為13.9mW，共模電壓峰峰值為35mV。由此可見，本發(fā)明提供的這種帶有共模反饋的LVDS驅(qū)動器，具有以下有益效果:I)本發(fā)明通過取消提取共模點大電阻的方式，實現(xiàn)了一種帶有共模反饋的LVDS驅(qū)動器；2)通過圖1和圖2的比較可知，該驅(qū)動器的偏置電路簡單，所用的面積?。?)通過圖3和圖4的比較可知，該驅(qū)動器的功耗較低，且在共模穩(wěn)定效果方面與現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動器差別很小。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種帶有共模反饋的低電壓差分信號驅(qū)動器，其特征在于，該驅(qū)動器包括共模反饋電路(10)和驅(qū)動電路(20)，其中: 共模反饋電路(10)，用于穩(wěn)定所輸出的低壓差分信號的共模電壓； 驅(qū)動電路(20)，用于產(chǎn)生低壓差分信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有共模反饋的低電壓差分信號驅(qū)動器，其特征在于，所述共模反饋電路(10)包括由第七至第十金屬氧化物半導體場效應晶體管(M7 M10)和第二電流源(12)組成的單級差分放大器，由第十一至第十五金屬氧化物半導體場效應晶體管(Mil M15)和第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)及開關(guān)管組成的負反饋環(huán)路，其中: 由第七至第十金屬氧化物半導體場效應晶體管(M7 M10)和第二電流源(12)組成的單級差分放大器，用于放大節(jié)點102處的電壓和參考電壓Vref的差值； 由第十一至第十五金屬氧化物半導體場效應晶體管(Mil M15)和第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)及開關(guān)管組成的負反饋環(huán)路，用于使節(jié)點102處的電壓和參考電壓Vref的差值維持在一個很小的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有共模反饋的低電壓差分信號驅(qū)動器，其特征在于，其特征在于，所述由第十一至第十五金屬氧化物半導體場效應晶體管(Mil M15)和第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)及開關(guān)管組成的負反饋環(huán)路，為了使該負反饋環(huán)路的相位裕度足夠大，在第十一金屬氧化物半導體場效應晶體管(Mll)的漏極和柵極加入補償電阻(RO)和補償電容(CO)進行相位補償。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有共模反饋的低電壓差分信號驅(qū)動器，其特征在于，所述驅(qū)動電路(20)包括第一至第四開關(guān)管(Ml M4)，由第一電流源(II)、第五金屬氧化物半導體場效應晶體管(M5)和第六金屬氧化物半導體場效應晶體管(M6)組成的電流偏置，其中: 由第一電流源(II)、第五金屬氧化物半導體場效應晶體管(M5)和第六金屬氧化物半導體場效應晶體管(M6)組成的電流偏置，用于為驅(qū)動電路(20)提供穩(wěn)定的偏置電流； 第一至第四開關(guān)管(Ml M4)交替導通，選擇不同的電流通路，從而在終端電阻兩端產(chǎn)生低壓差分信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有共模反饋的低電壓差分信號驅(qū)動器，該驅(qū)動器包括共模反饋電路(10)和驅(qū)動電路(20)，其中共模反饋電路(10)，用于穩(wěn)定所輸出的低壓差分信號的共模電壓；驅(qū)動電路(20)，用于產(chǎn)生低壓差分信號。本發(fā)明提供的這種帶有共模反饋的低電壓差分信號驅(qū)動器，通過取消提取共模點的大電阻的方式，實現(xiàn)了一種帶有共模反饋的LVDS驅(qū)動器。此驅(qū)動器的偏置電路簡單，在功耗和面積等方面的性能都有所提升，解決了現(xiàn)有LVDS驅(qū)動器偏置電路復雜、功耗較大及提取共模點的大電阻占用面積較大的問題。
文檔編號H03K19/0185GK103166627SQ201310114518
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者趙建中, 趙撼坤, 謝振博, 劉海南, 黑勇, 周玉梅 申請人:中國科學院微電子研究所