專(zhuān)利名稱(chēng)：預(yù)充放電lvds驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種LVDS(低電壓差分信號(hào))驅(qū)動(dòng)器，尤其涉及一種預(yù)充放電 LVDS驅(qū)動(dòng)器，屬于LVDS驅(qū)動(dòng)器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
典型的LVDS驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)能高速切換電流方向的電流源，輸出電流在負(fù)載電阻 兩端建立正確的差分輸出電壓擺幅。如圖1所示的傳統(tǒng)LVDS驅(qū)動(dòng)器，電流源Issa(Issb) 提供輸出電流，隨著輸入電平的切換，負(fù)載電阻&上的電流方向也隨之改變，這樣就在電阻 兩端建立正確的差分輸出電壓V^二 ±ISSX&。為了控制電流切換方向，該結(jié)構(gòu)使用了四個(gè) NMOS管構(gòu)成的橋接開(kāi)關(guān)式(bridged-switches)結(jié)構(gòu)。 但是，對(duì)于這種結(jié)構(gòu)而言，由于輸出節(jié)點(diǎn)A和B寄生電容(它是ESD和PAD寄生電 容、開(kāi)關(guān)兩端節(jié)點(diǎn)寄生電容、外圍PCB走線(xiàn)及器件寄生電容等之和)的存在嚴(yán)重制約了電路 的工作速度，特別是在多點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，容性負(fù)載較大，此問(wèn)題更加突出。這樣大大限制了 這種電路在高速場(chǎng)合的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為解決傳統(tǒng)LVDS驅(qū)動(dòng)器由于輸出節(jié)點(diǎn)寄生電容制約工作速度的問(wèn)題 而提出一種預(yù)充放電LVDS驅(qū)動(dòng)器。 本實(shí)用新型的預(yù)充放電LVDS驅(qū)動(dòng)器，包括由第一至第四NMOS晶體管、第一和第二 電流源及負(fù)載組成的LVDS驅(qū)動(dòng)器電路，其中第一至第四NMOS晶體管構(gòu)成橋式結(jié)構(gòu)，第一 NMOS晶體管的源極分別連接第二電流源的輸入端和第二NMOS晶體管的源極，第二電流源 的輸出端接地，第二 NMOS晶體管的漏極分別連接第三NMOS晶體管的源極和負(fù)載的一端，第 三NMOS晶體管的漏極分別連接第一電流源的輸出端和第四NMOS晶體管的漏極，第一電流 源的輸入端連接電源，第四NMOS晶體管的源極分別連接第一NMOS晶體管的漏極和負(fù)載的 另一端，該預(yù)充放電LVDS驅(qū)動(dòng)器還包括由第一和第二開(kāi)關(guān)電流源及預(yù)充放電容組成的預(yù) 充放電路，其中第一開(kāi)關(guān)電流源的輸出端分別連接第三NMOS晶體管的漏極、第一電流源 的輸出端、第四NMOS晶體管的漏極和預(yù)充放電容的一端，第一開(kāi)關(guān)電流源的輸入端連接電 源，第二開(kāi)關(guān)電流源的輸入端分別連接第二NMOS晶體管的源極、第二電流源的輸入端、第 一 NMOS晶體管的源極和預(yù)充放電容的另一端，第二開(kāi)關(guān)電流源的輸出端接地。 本實(shí)用新型提出的預(yù)充放電機(jī)制大大減小了負(fù)載寄生電容對(duì)電路工作速度的影 響，大大提高了驅(qū)動(dòng)電路的工作速度，同時(shí)，本實(shí)用新型僅需要極少的額外電流。

圖1是傳統(tǒng)LVDS驅(qū)動(dòng)器的電路原理圖。 圖2是本實(shí)用新型預(yù)充放電LVDS驅(qū)動(dòng)器的電路原理圖。 圖3是控制信號(hào)產(chǎn)生電路示意圖。[0010] 圖4是預(yù)充放電容Cp工作原理示意圖圖4 (a)是D+開(kāi)啟、D—關(guān)閉后Cp和的 初始狀態(tài)示意圖；圖4(b)是D+關(guān)閉、D—開(kāi)啟瞬間Cp和的充放電狀態(tài)示意圖。 圖5是本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)例電路原理圖。 圖1 圖5中部分標(biāo)號(hào)名稱(chēng)Q、 C2為實(shí)際中存在的寄生電容&為Q和C2的等 效電容；D為輸入信號(hào)；nD、D+、D—均為控制信號(hào)；Cp是預(yù)充放電容；Issl是Issa和la的等 效電流源；MS0 MS3、M9 M16均為NM0S晶體管，MSO MS3是基準(zhǔn)電流源產(chǎn)生電路的啟 動(dòng)構(gòu)成部分，M9 M16是基準(zhǔn)電流源產(chǎn)生電路的電流鏡部分。
具體實(shí)施方式如圖1所示是傳統(tǒng)的LVDS(低電壓差分信號(hào))驅(qū)動(dòng)器電路原理圖，其工作速度受 到限制是因?yàn)楣潭ㄎ搽娏鱅ssa(Issb)的制約。因此為了提高工作速度，增加驅(qū)動(dòng)能力，并 且避免明顯增加功耗，本實(shí)用新型提出如圖2所示的預(yù)充放電LVDS驅(qū)動(dòng)器電路。 本實(shí)用新型預(yù)充放電LVDS驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)包括由第一至第四NMOS晶體管M1、M2、M3、 M4、第一和第二電流源Issa、 Issb及負(fù)載I^組成的LVDS驅(qū)動(dòng)器電路，其中第一至第四 NMOS晶體管M1、M2、M3、M4構(gòu)成橋式結(jié)構(gòu)，第一 NMOS晶體管Ml的源極分別連接第二電流源 Issb的輸入端和第二NMOS晶體管M2的源極，第二電流源Issb的輸出端接地，第二 NMOS晶 體管M2的漏極分別連接第三NMOS晶體管M3的源極和負(fù)載&的一端，第三NMOS晶體管M3 的漏極分別連接第一電流源Issa的輸出端和第四NMOS晶體管M4的漏極，第一電流源Issa 的輸入端連接電源，第四NMOS晶體管M4的源極分別連接第一 NMOS晶體管Ml的漏極和負(fù) 載RL的另一端，該驅(qū)動(dòng)器還包括由第一和第二開(kāi)關(guān)電流源Ia、 lb及預(yù)充放電容Cp組成的 預(yù)充放電路，其中第一開(kāi)關(guān)電流源la的輸出端分別連接第三NMOS晶體管M3的漏極、第一 電流源Issa的輸出端、第四NMOS晶體管M4的漏極和預(yù)充放電容Cp的一端，第一開(kāi)關(guān)電流 源la的輸入端連接電源，第二開(kāi)關(guān)電流源lb的輸入端分別連接第二 NMOS晶體管M2的源 極、第二電流源Issb的輸入端、第一NM0S晶體管M1的源極和預(yù)充放電容Cp的另一端，第 二開(kāi)關(guān)電流源lb的輸出端接地。 由圖2可見(jiàn)，預(yù)充放電路是在傳統(tǒng)LVDS驅(qū)動(dòng)器電路橋接開(kāi)關(guān)兩端各增加了一個(gè) 受nD信號(hào)控制的開(kāi)關(guān)電流源(Ia禾P Ib)，nD為高電平時(shí)電流源開(kāi)啟，nD為低電平時(shí)電流源 關(guān)閉，跨接在橋接開(kāi)關(guān)兩端的預(yù)充放電容Cp用做電荷預(yù)存儲(chǔ)，以進(jìn)一步提高邊沿充放電速度。 控制信號(hào)產(chǎn)生電路如圖3所示。由輸入信號(hào)D分別產(chǎn)生nD信號(hào)和橋接開(kāi)關(guān)的控 制信號(hào)D+、 D—， nD在D+、 D—的每個(gè)邊沿來(lái)臨時(shí)被觸發(fā)一小段時(shí)間，此時(shí)給輸出端寄生電容充 放電的電流將瞬時(shí)由Issa(Issb)增大為Issa+Ia(Issb+Ib)，加快了輸出端寄生電容充放 電的速度。 圖4是預(yù)充放電容Cp工作原理示意圖。為了便于分析，圖中將實(shí)際中存在的寄生 電容&和C2等效為&。當(dāng)D+控制的兩個(gè)橋接開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)，Cp的正負(fù)極之間儲(chǔ)存電荷，建立 起^XI^的壓差，如圖4(a)所示，式中^為電流源Issa的大小，下同；當(dāng)D+控制的兩個(gè) 橋接開(kāi)關(guān)關(guān)閉、D—控制的兩個(gè)橋接開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)，此時(shí)Cp和電荷的極性還沒(méi)改變，Cp儲(chǔ)存 的電荷通過(guò)如圖4(b)所示的回路迅速與CJ勺電荷結(jié)合，瞬間使得I^上的電壓V^由ISSX&[0018] 如果Cp = 9&，則可見(jiàn)開(kāi)關(guān)切換時(shí)，&兩端電壓可以迅速?gòu)腎SSX&變?yōu)?0. 8^X&，極大的提高了負(fù)載的充放電速度。剩下的電壓差可以很容易地通過(guò)電流源Issa(Issb)和由nD控制的開(kāi)關(guān)電流源Ia(Ib)來(lái)補(bǔ)充電荷以使壓差達(dá)到-ISSX&。[0019] 如圖5所示是本實(shí)用新型的預(yù)充放電LVDS的驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用實(shí)例，它由兩部分構(gòu)成左邊部分是基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路，右邊部分是預(yù)充放電LVDS驅(qū)動(dòng)電路?；鶞?zhǔn)電流產(chǎn)生電路通過(guò)M15給M5和M6提供鏡像電流，通過(guò)M16給M7和M8提供鏡像電流，以提供預(yù)充放電LVDS驅(qū)動(dòng)器所需電流源。在這里電流源M5受開(kāi)關(guān)switchl控制，電流源M7受開(kāi)關(guān)switch2控制，由M18構(gòu)成的開(kāi)關(guān)switchl的柵極直接接控制信號(hào)nD(源極接VDD，漏極接M5的柵極)；由M17構(gòu)成的switch2的柵極通過(guò)反相器接控制信號(hào)nD (源極接地，漏極接M7的柵極)。LVDS驅(qū)動(dòng)器是由M1、M2、M3、M4組成的橋式結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中M1、M3柵極的輸入信號(hào)與M2、M4柵極的輸入信號(hào)相反，M3的源極與M2的漏極和M4的源極與Ml的漏極分別連接負(fù)載RL的兩端，而M3、M4的漏極和M1、M2的源極接預(yù)充放電容Cp的兩端，并且M3、M4的漏極上端接電流源M5和M6， Ml、 M2的源極下端接電流源M7和M8。此電路可以用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制作。
權(quán)利要求一種預(yù)充放電LVDS驅(qū)動(dòng)器，包括由第一至第四NMOS晶體管(M1、M2、M3、M4)、第一和第二電流源(Issa、Issb)及負(fù)載(RL)組成的LVDS驅(qū)動(dòng)器電路，其中第一至第四NMOS晶體管(M1、M2、M3、M4)構(gòu)成橋式結(jié)構(gòu)，第一NMOS晶體管(M1)的源極分別連接第二電流源(Issb)的輸入端和第二NMOS晶體管(M2)的源極，第二電流源(Issb)的輸出端接地，第二NMOS晶體管(M2)的漏極分別連接第三NMOS晶體管(M3)的源極和負(fù)載(RL)的一端，第三NMOS晶體管(M3)的漏極分別連接第一電流源(Issa)的輸出端和第四NMOS晶體管(M4)的漏極，第一電流源(Issa)的輸入端連接電源，第四NMOS晶體管(M4)的源極分別連接第一NMOS晶體管(M1)的漏極和負(fù)載(RL)的另一端，其特征在于還包括由第一和第二開(kāi)關(guān)電流源(Ia、Ib)及預(yù)充放電容(Cp)組成的預(yù)充放電路，其中第一開(kāi)關(guān)電流源(Ia)的輸出端分別連接第三NMOS晶體管(M3)的漏極、第一電流源(Issa)的輸出端、第四NMOS晶體管(M4)的漏極和預(yù)充放電容(Cp)的一端，第一開(kāi)關(guān)電流源(Ia)的輸入端連接電源，第二開(kāi)關(guān)電流源(Ib)的輸入端分別連接第二NMOS晶體管(M2)的源極、第二電流源(Issb)的輸入端、第一NMOS晶體管(M1)的源極和預(yù)充放電容(Cp)的另一端，第二開(kāi)關(guān)電流源(Ib)的輸出端接地。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了模擬集成電路中的一種預(yù)充放電LVDS(低電壓差分信號(hào))驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)是在傳統(tǒng)LVDS驅(qū)動(dòng)器電路上增加由兩個(gè)開(kāi)關(guān)電流源和一個(gè)預(yù)充放電容組成的預(yù)充放電路，其中兩個(gè)開(kāi)關(guān)電流源分別增加在傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器橋接開(kāi)關(guān)的兩端，且受nD信號(hào)控制nD為高電平時(shí)電流源開(kāi)啟，nD為低電平時(shí)電流源關(guān)閉；預(yù)充放電容跨接在橋接開(kāi)關(guān)的兩端，用做電荷預(yù)存儲(chǔ)，以進(jìn)一步提高邊沿充放電速度。本實(shí)用新型的預(yù)充放電機(jī)制大大減小了負(fù)載寄生電容對(duì)電路工作速度的影響，同時(shí)所需的額外電流極少。
文檔編號(hào)H03K19/0185GK201479084SQ20092023170
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者徐建, 李連鳴, 江漢, 牛小康, 王志功 申請(qǐng)人:東南大學(xué)