專利名稱：預(yù)充放電lvds驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LVDS (低電壓差分信號)驅(qū)動器，尤其涉及一種預(yù)充放電LVDS驅(qū)動器， 屬于LVDS驅(qū)動器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
典型的LVDS驅(qū)動器是一個(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^士IssXl^。為了控制電流切換方向，該結(jié)構(gòu)使用了四個(gè)畫OS管構(gòu)成 的橋接開關(guān)式(bridged-switches)結(jié)構(gòu)。
但是，對于這種結(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、 開關(guān)兩端節(jié)點(diǎn)寄生電容、外圍PCB走線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，此問題更加突出。這樣大大限制了這種 電路在高速場合的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決傳統(tǒng)LVDS驅(qū)動器由于輸出節(jié)點(diǎn)寄生電容制約工作速度的問題而提出一種 預(yù)充放電LVDS驅(qū)動器。
本發(fā)明的預(yù)充放電LVDS驅(qū)動器，包括由第一至第四NM0S晶體管、第一和第二電流源及 負(fù)載組成的LVDS驅(qū)動器電路，其中第一至第四醒OS晶體管構(gòu)成橋式結(jié)構(gòu)，第一NM0S晶體 管的源極分別連接第二電流源的輸入端和第二 NM0S晶體管的源極，第二電流源的輸出端接 地，第二麗OS晶體管的漏極分別連接第三薩OS晶體管的源極和負(fù)載的一端，第三醒0S晶體 管的漏極分別連接第一電流源的輸出端和第四麗0S晶體管的漏極，第一電流源的輸入端連接 電源，第四腦OS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)動器還包括由第一和第二開關(guān)電流源及預(yù)充放電容組成的預(yù)充放電路，其中第一 開關(guān)電流源的輸出端分別連接第三麗OS晶體管的漏極、第一電流源的輸出端、第四腿0S晶 體管的漏極和預(yù)充放電容的一端，第一開關(guān)電流源的輸入端連接電源，第二開關(guān)電流源的輸 入端分別連接第二麗0S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，第二開關(guān)電流源的輸出端接地。
本發(fā)明提出的預(yù)充放電機(jī)制大大減小了負(fù)載寄生電容對電路工作速度的影響，大大提高 了驅(qū)動電路的工作速度，同時(shí)，本發(fā)明僅需要極少的額外電流。


圖1是傳統(tǒng)LVDS驅(qū)動器的電路原理圖。
圖2是本發(fā)明預(yù)充放電LVDS驅(qū)動器的電路原理圖。
圖3是控制信號產(chǎn)生電路示意圖。
圖4是預(yù)充放電容Cp工作原理示意圖圖4 (a)是D+開啟、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—開啟瞬間Cp和Q的充放電狀態(tài)示意圖。 圖5是本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例電路原理圖。
圖1~圖5中部分標(biāo)號名稱d、 C2為實(shí)際中存在的寄生電容；C,為d和C2的等效電容；D
為輸入信號；nD、 D+、 D—均為控制信號；Cp是預(yù)充放電容；Issl是Issa和Ia的等效電流源；
3MS0 MS3、 M9 M16均為醒OS晶體管，MS0 MS3是基準(zhǔn)電流源產(chǎn)生電路的啟動構(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)施例方式
如圖1所示是傳統(tǒng)的LVDS (低電壓差分信號)驅(qū)動器電路原理圖，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)動能力，并且避免明 顯增加功耗，本發(fā)明提出如圖2所示的預(yù)充放電LVDS驅(qū)動器電路。
本發(fā)明預(yù)充放電LVDS驅(qū)動器結(jié)構(gòu)包括由第一至第四NM0S晶體管M1、 M2、 M3、 M4、第一 和第二電流源Issa、 Issb及負(fù)載Rj且成的LVDS驅(qū)動器電路，其中第一至第四畫OS晶體管 Ml、 M2、 M3、 M4構(gòu)成橋式結(jié)構(gòu)，第一 麗0S晶體管Ml的源極分別連接第二電流源Issb的輸 入端和第二 NM0S晶體管M2的源極，第二電流源Issb的輸出端接地，第二麗0S晶體管M2的 漏極分別連接第三陋0S晶體管M3的源極和負(fù)載Rl的一端，第三醒0S晶體管M3的漏極分別 連接第一電流源lssa的輸出端和第四麗0S晶體管M4的漏極，第一電流源Issa的輸入端連 接電源，第四麵0S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)動器還包括由第一和第二開關(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 第一開關(guān)電流源Ia的輸出端分別連接第三醒0S晶體管M3的漏極、第一電流源Issa的輸出 端、第四NM0S晶體管M4的漏極和預(yù)充放電容Cp的一端，第一開關(guān)電流源Ia的輸入端連接 電源，第二開關(guān)電流源Ib的輸入端分別連接第二醒0S晶體管M2的源極、第二電流源Issb 的輸入端、第一 醒0S晶體管Ml的源極和預(yù)充放電容Cp的另一端，第二開關(guān)電流源Ib的輸 出端接地。
由圖2可見，預(yù)充放電路是在傳統(tǒng)LVDS驅(qū)動器電路橋接開關(guān)兩端各增加了一個(gè)受nD信 號控制的開關(guān)電流源(Ia和Ib)， nD為高電平時(shí)電流源開啟，nD為低電平時(shí)電流源關(guān)閉，跨 接在橋接開關(guān)兩端的預(yù)充放電容Cp用做電荷預(yù)存儲，以進(jìn)一步提高邊沿充放電速度。
控制信號產(chǎn)生電路如圖3所示。由輸入信號D分別產(chǎn)生nD信號和橋接開關(guān)的控制信號 D+、 D—， nD在D+、 D—的每個(gè)邊沿來臨時(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 d和C2等效為C,。當(dāng)D+控制的兩個(gè)橋接開關(guān)開啟時(shí)，Cp的正負(fù)極之間儲存電荷，建立起Iss XK的壓差，如圖4 (a)所示，式中Iss為電流源Issa的大小，下同；當(dāng)D+控制的兩個(gè)橋接 開關(guān)關(guān)閉、D—控制的兩個(gè)橋接開關(guān)開啟時(shí)，此時(shí)Cp和G電荷的極性還沒改變，Cp儲存的電荷 通過如圖4 (b)所示的回路迅速與a的電荷結(jié)合，瞬間使得Rt上的電壓V由IssXRL變?yōu)?br> Cp+CL
如果Cp:9C^則可見開關(guān)切換時(shí)，！^兩端電壓可以迅速從IssXI^變?yōu)?0.8ISSX&，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電流源Issa (Issb)和由nD 控制的開關(guān)電流源Ia (lb)來補(bǔ)充電荷以使壓差達(dá)到-IssXR,。
如圖5所示是本發(fā)明的預(yù)充放電LVDS的驅(qū)動器的應(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)動電路。基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路通過M15給 M5和M6提供鏡像電流，通過M16給M7和M8提供鏡像電流，以提供預(yù)充放電LVDS驅(qū)動器所 需電流源。在這里電流源M5受開關(guān)switchl控制，電流源M7受開關(guān)switch2控制，由M18 構(gòu)成的開關(guān)switchl的柵極直接接控制信號nD (源極接VDD，漏極接M5的柵極)；由M17構(gòu) 成的switch2的柵極通過反相器接控制信號nD (源極接地，漏極接M7的柵極)。LVDS驅(qū)動器 是由M1、 M2、 M3、 M4組成的橋式結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中M1、 M3柵極的輸入信號與M2、 M4柵極的輸 入信號相反，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R^的兩端，而M3、 M4的漏極和Ml、 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
1、一種預(yù)充放電LVDS驅(qū)動器，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，第一開關(guān)電流源(Ia)的輸入端連接電源，第二開關(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，第二開關(guān)電流源(Ib)的輸出端接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了模擬集成電路中的一種預(yù)充放電LVDS(低電壓差分信號)驅(qū)動器。該驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)是在傳統(tǒng)LVDS驅(qū)動器電路上增加由兩個(gè)開關(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)開關(guān)電流源分別增加在傳統(tǒng)驅(qū)動器橋接開關(guān)的兩端，且受nD信號控制nD為高電平時(shí)電流源開啟，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關(guān)的兩端，用做電荷預(yù)存儲，以進(jìn)一步提高邊沿充放電速度。本發(fā)明的預(yù)充放電機(jī)制大大減小了負(fù)載寄生電容對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H02M3/10GK101656476SQ200910035050
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者建 徐, 李連鳴, 漢 江, 牛小康, 王志功 申請人:東南大學(xué)