專利名稱：一種pecl電平接口電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電平轉(zhuǎn)換裝置，具體是一種PECL電平接口電路。
背景技術(shù)：
PECL(Positive Emitter Coupling Logic)，正射極耦合邏輯，是一種在光纖通信 系統(tǒng)常用的高速電路接口標(biāo)準(zhǔn)，在其標(biāo)準(zhǔn)定義中，驅(qū)動信號的共模電平為Vcc-1. 3V，交流負(fù) 載阻抗為50ohm的差分負(fù)載，差分輸出幅度為1. 4Vpp左右。傳統(tǒng)的PECL輸出電路采用開射極電路(Open Emitter)來實(shí)現(xiàn)，這也正是該接口 名字的由來。由于開射極結(jié)構(gòu)具有低輸出阻抗，且雙極管電路應(yīng)用的是電流放大特性，因此 該結(jié)構(gòu)電路可以在滿足驅(qū)動各種具體負(fù)載形式的同時，又能滿足Vcc-L 3的輸出共模電平 要求。但對于CMOS工藝，限于該工藝對應(yīng)的電壓參數(shù)特點(diǎn)，若采用類似開射極的的開源 端電路(Open Source)來構(gòu)建PECL電平接口，由于輸出阻抗比較大，且共模電平也滿足不 了 Vcc-L 3，因此用CMOS工藝不能以簡單的開源端結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)如此的PECL輸出接口。所 以，就有一種需求是，在比較低的成本下用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)CMOS電平轉(zhuǎn)換為PECL電平的接 口，尤其是要用CMOS電平實(shí)現(xiàn)比Vcc低1. 3V的共模電壓。

實(shí)用新型內(nèi)容針對以上PECL電平的接口電路需要在CMOS工藝下實(shí)現(xiàn)的問題，本實(shí)用新型提出 一種PECL電平接口電路，其技術(shù)方案如下一種PECL電平接口電路，它包括—增益模塊，一輸出驅(qū)動模塊和一共模負(fù)反饋模塊；所述增益模塊具有CMOS差分信號輸入端，并具有差分信號輸出端；所述輸出驅(qū)動模塊有輸入端連通所述差分信號輸出端；并具有符合PECL電平標(biāo) 準(zhǔn)的PECL電平輸出端；所述共模負(fù)反饋模塊其輸入端與所述PECL電平輸出端并聯(lián)，并具有向所述輸出 驅(qū)動模塊連通而提供負(fù)反饋信號的反饋信號端。作為本技術(shù)方案的優(yōu)選者，可以有如下改進(jìn)如權(quán)利要求1所述一種PECL電平接口電路，其特征在于所述共模負(fù)反饋模塊內(nèi) 包括一電壓發(fā)生器，該電壓發(fā)生器具有一 1. 2V基準(zhǔn)電壓的輸入端。一較佳實(shí)施例的所述負(fù)反饋模塊包括還包括一負(fù)反饋驅(qū)動器，該負(fù)反饋驅(qū)動器包 括一比較器和兩個共模采樣電阻；所述共模采樣電阻各自的一端彼此相連，并連接所述比 較器的負(fù)輸入端；共模采樣電阻各自的另外一端分別作為該負(fù)反饋模塊的輸入端；所述比 較器的正輸入端接所述Vcc-1. 3V的基準(zhǔn)電壓；所述比較器輸出端為反饋信號端，并與所述 輸出驅(qū)動模塊連接。一較佳實(shí)施例的所述電壓發(fā)生器中包括一電流源部分和一鏡像部分，其中電流源部分包括一比較器(Al)、一第一 MOS管(MO)，一第二 MOS管(Ml)和一取樣電阻(RO)；其 中所述第一 MOS管(MO)漏極與取樣電阻(RO)串聯(lián)，源極接Vdd，取樣電阻(RO)另一端接 地；所述比較器(Al)正輸入端接1. 2V基準(zhǔn)電壓，負(fù)輸入端接第一 MOS管(MO)漏極；比較器 (Al)輸出端與第一 MOS管(MO)柵極連接后，再接所述第二 MOS管(Ml)柵極；第二 MOS管 (Ml)源極接Vdd ；所述鏡像電流源的鏡像電路部分包括一第三MOS管(M2)、一第四MOS管(M3)和一 分壓電阻(Rl)；所述第三和第四MOS管(M2和M3)源極均接地，第三MOS管(M2)的柵極與 漏極連通后，再與第四MOS管(M3)柵極相連；第三MOS管(M2)漏極與所述第二 MOS管(Ml) 漏極相連；所述分壓電阻(Rl) —端接Vdd，另一端接第四MOS管(M3)漏極后，作為Vcc-1. 3V
輸出端。一較佳實(shí)施例的所述輸出驅(qū)動模塊包括一開關(guān)輸出部分和一上拉電位部分，其 中所述開關(guān)輸出部分包括一第五MOS管(M4)、一第六MOS管(M5)和一第七M(jìn)OS管 (M6)；所述第六MOS管(M5)與第七M(jìn)0S(M6)管彼此源極相接，各自漏極作為PECL電平輸 出端，各自柵極作為輸入端與所述增益模塊的差分信號輸出端連通；所述第五MOS管(M4) 源極接Vdd，漏極接第六和第七M(jìn)OS管(M5和M6)的源極，作為受控電流源提供第六和第七 MOS管(M5和M6)的輸出電流；所述上拉電位部分包括一第八MOS管(M7)和一第九MOS管(M8)，此二 MOS管源極 相通并連接Vdd ；柵極也相連同時與所述負(fù)反饋模塊的反饋信號端連接；而漏極分別連接 所述PECL信號電平輸出端。一較佳實(shí)施例的所述增益模塊為一帶恒流源的差分放大器。一較佳實(shí)施例的所述差分放大器包括一對差分MOS管對，該MOS管對的柵極作為差分信號輸入端；漏極各自連接一漏極 電阻，并作為放大的差分信號輸出端；所述漏極電阻各自另一端相連后連接一共模電阻，共 模電阻另一端接Vdd;另有一工作在飽和區(qū)，柵極受控的MOS管作為該差分放大器的恒流源；其漏極與 所述差分MOS管對源極相連，其源極接地。一較佳實(shí)施例的所述增益模塊、輸出驅(qū)動模塊和負(fù)反饋模塊均在同一片上系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)。本實(shí)用新型帶來的有益效果是1.以共模負(fù)反饋模塊提供共模負(fù)反饋的形式，在驅(qū)動模塊中對信號進(jìn)行共模電壓 的修正，使CMOS工藝的電路可以輸出PECL電平標(biāo)準(zhǔn)的信號；2.采用內(nèi)部1. 2V基準(zhǔn)電壓得到新的基準(zhǔn)Vcc-1. 3V，用此新的基準(zhǔn)直接對共模電 壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，其精度比較高。3.參與共模電壓修正的共模負(fù)反饋模塊和上拉電位部分電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性
尚ο以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明

圖1是PECL標(biāo)準(zhǔn)定義下的戴文寧等效示意圖；圖2是傳統(tǒng)開射極結(jié)構(gòu)的PECL輸出電路；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一系統(tǒng)框圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例二共模負(fù)反饋模塊中的電壓發(fā)生器電路圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例二共模負(fù)反饋模塊中的負(fù)反饋驅(qū)動器電路圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例二輸出驅(qū)動模塊電路圖；圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例二增益模塊電路具體實(shí)施方式
實(shí)施例一圖1是PECL標(biāo)準(zhǔn)定義下的戴文寧等效示意圖，交流負(fù)載阻抗為50Ω的差分負(fù)載， 其輸出節(jié)點(diǎn)共模電平保持在VCC-1.3V，差分輸出幅度為1.4Vpp左右。一般地，其實(shí)現(xiàn)方式 如圖2所示，為傳統(tǒng)開射極結(jié)構(gòu)的PECL輸出電路，這種結(jié)構(gòu)的電路也是PECL接口名字的由 來。開射極結(jié)構(gòu)的晶體管輸出阻抗比較低，且工作在放大狀態(tài)，因此該結(jié)構(gòu)電路可以在滿足 驅(qū)動各種具體負(fù)載形式的同時，可以滿足Vcc-1. 3V的共模電壓要求。但是如果用CMOS工 藝實(shí)現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)，把MOS關(guān)的柵極、漏極和源極相對于晶體管的基極、集電極和發(fā)射極作 簡單的替換，就算配用合適MOS管的偏置，也不能作為PECL電平的輸出接口使用，因?yàn)檩敵?阻抗會比較大，且其共模電平也無法滿足Vcc-1. 3V。因此給出了圖3結(jié)構(gòu)的CMOS工藝實(shí)現(xiàn)PECL電平結(jié)構(gòu)的電路。增益模塊接收輸入 的CMOS差分信號Vin，并加以放大為Vamp，再傳送至輸出驅(qū)動模塊，最后從輸出驅(qū)動模塊的 PECL輸出端輸出為Vout ；所述共模負(fù)反饋模塊其輸入端Vf與所述PECL輸出端并聯(lián)，并向 所述輸出驅(qū)動模塊提供負(fù)反饋信號FB ；輸出驅(qū)動模塊和負(fù)反饋模塊共同將放大后的差分 信號進(jìn)行電平修正，使最終從PECL輸出端輸出的信號滿足具有Vcc-1. 3V共模電壓的PECL 電平。由于共模負(fù)反饋模塊采用了電壓負(fù)反饋的形式，因此容易實(shí)現(xiàn)比較低的輸出電阻，同 時輸出Vout信號作為反饋取樣Vf可用于控制輸出驅(qū)動模塊的輸出共模電壓，實(shí)現(xiàn)共模電 壓 Vcc-1. 3V0實(shí)施例二圖4是是本實(shí)用新型實(shí)施例二共模負(fù)反饋模塊中的電壓發(fā)生器電路圖；該電壓發(fā) 生器的作用是產(chǎn)生一個跟隨Vcc的Vcc-1. 3V基準(zhǔn)電壓；該電壓發(fā)生器采用CMOS工藝下的 基準(zhǔn)電壓1. 2V為一個參考基準(zhǔn)，然后通過比較器Al、調(diào)整管MO和電阻RO構(gòu)成一個恒流支 路，將此參考基準(zhǔn)流過RO得到一個恒定電流，在通過包括Ml、M2、M3的鏡像電流源將此恒 定電流鏡像到Rl，最終從Rl的低電位端得到跟隨Vcc的Vref。將RO與Rl的關(guān)系確定為 R1/R0 = 1. 3/1. 2，即可得到Vref = Vcc-1. 3V，該結(jié)構(gòu)的Vref精度較高。如圖5，實(shí)施例二共模負(fù)反饋模塊中的負(fù)反饋驅(qū)動器電路圖。電阻R2和R3連接 點(diǎn)接入比較器A2正輸入端，兩個電阻另兩端接入Vf，也就是Vout，作為共模電壓采樣；比較 器A2的負(fù)輸入端接Vref ；比較器A2輸出端作為FB，用于控制輸出驅(qū)動模塊中調(diào)整點(diǎn)位的 電路。[0044]圖6是實(shí)施例二輸出驅(qū)動模塊電路圖；M5和M6以開關(guān)狀態(tài)工作，其柵極接收增益 模塊來的Vamp ；來自Vdd的電流通過M4，在M5和M6受控操作下，漏極輸出Vout，同時M7 和M8柵極受來自共模負(fù)反饋模塊的FB控制，作為上拉電位部分，確保Vout的共模電壓等 于 Vcc-1. 3V。圖7是實(shí)施例二增益模塊電路圖；此為一帶尾電流源的Mll的差分放大器。CMOS 差分信號從Vin進(jìn)入，再放大為Vamp輸出。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本實(shí)用新型實(shí)施的 范圍，即依本實(shí)用新型專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本實(shí)用新 型涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種PECL電平接口電路，其特征在于它包括一增益模塊，一輸出驅(qū)動模塊和一共模負(fù)反饋模塊；所述增益模塊具有CMOS差分信號輸入端，并具有差分信號輸出端；所述輸出驅(qū)動模塊有輸入端連通所述差分信號輸出端；并具有符合PECL電平標(biāo)準(zhǔn)的 PECL電平輸出端；所述共模負(fù)反饋模塊其輸入端與所述PECL電平輸出端并聯(lián)，并具有向所述輸出驅(qū)動 模塊連通而提供負(fù)反饋信號的反饋信號端。
2.如權(quán)利要求1所述一種PECL電平接口電路，其特征在于所述共模負(fù)反饋模塊內(nèi)包 括一電壓發(fā)生器，該電壓發(fā)生器具有一 1. 2V基準(zhǔn)電壓的輸入端。
3.如權(quán)利要求2所述一種PECL電平接口電路，其特征在于所述負(fù)反饋模塊包括還包 括一負(fù)反饋驅(qū)動器，該負(fù)反饋驅(qū)動器包括一比較器和兩個共模采樣電阻；所述共模采樣電 阻各自的一端彼此相連，并連接所述比較器的負(fù)輸入端；共模采樣電阻各自的另外一端分 別作為該負(fù)反饋模塊的輸入端；所述比較器的正輸入端接所述Vcc-1. 3V的基準(zhǔn)電壓；所述 比較器輸出端為反饋信號端，并與所述輸出驅(qū)動模塊連接。
4.如權(quán)利要求3所述一種PECL電平接口電路，其特征在于所述電壓發(fā)生器中包括一 電流源部分和一鏡像部分，其中電流源部分包括一比較器(Al)、一第一 MOS管(MO)，一第二 MOS管(Ml)和一取樣電阻(RO)；其中所述 第一 MOS管(MO)漏極與取樣電阻(RO)串聯(lián)，源極接Vdd，取樣電阻(RO)另一端接地；所述 比較器(Al)正輸入端接1. 2V基準(zhǔn)電壓，負(fù)輸入端接第一 MOS管(MO)漏極；比較器(Al)輸 出端與第一 MOS管(MO)柵極連接后，再接所述第二 MOS管(Ml)柵極；第二 MOS管(Ml)源 極接Vdd ；所述鏡像電流源的鏡像電路部分包括一第三MOS管(M2)、一第四MOS管(M3)和一分壓 電阻(Rl)；所述第三和第四MOS管(M2和M3)源極均接地，第三MOS管(M2)的柵極與漏極 連通后，再與第四MOS管(M3)柵極相連；第三MOS管(M2)漏極與所述第二 MOS管(Ml)漏 極相連；所述分壓電阻(Rl) —端接Vdd，另一端接第四MOS管(M3)漏極后，作為Vcc-1. 3V輸出端。
5.如權(quán)利要求4所述一種PECL電平接口電路，其特征在于所述輸出驅(qū)動模塊包括一 開關(guān)輸出部分和一上拉電位部分，其中所述開關(guān)輸出部分包括一第五MOS管(M4)、一第六MOS管(IK)和一第七M(jìn)OS管(M6)； 所述第六MOS管(M5)與第七M(jìn)OS(M6)管彼此源極相接，各自漏極作為PECL電平輸出端，各 自柵極作為輸入端與所述增益模塊的差分信號輸出端連通；所述第五MOS管(M4)源極接 Vdd，漏極接第六和第七M(jìn)OS管(M5和M6)的源極，作為受控電流源提供第六和第七M(jìn)OS管 (M5和M6)的輸出電流；所述上拉電位部分包括一第八MOS管(M7)和一第九MOS管(M8)，此二 MOS管源極相通 并連接Vdd ；柵極也相連同時與所述負(fù)反饋模塊的反饋信號端連接；而漏極分別連接所述 PECL信號電平輸出端。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述一種PECL電平接口電路，其特征在于所述增益模塊 為一帶恒流源的差分放大器。
7.如權(quán)利要求6所述一種PECL電平接口電路，其特征在于所述差分放大器包括 一對差分MOS管對，該MOS管對的柵極作為差分信號輸入端；漏極各自連接一漏極電阻，并作為放大的差分信號輸出端；所述漏極電阻各自另一端相連后連接一共模電阻，共模 電阻另一端接Vdd;另有一工作在飽和區(qū)，柵極受控的MOS管作為該差分放大器的恒流源；其漏極與所述 差分MOS管對源極相連，其源極接地。
8.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述一種PECL電平接口電路，其特征在于所述增益模塊、 輸出驅(qū)動模塊和負(fù)反饋模塊均在同一片上系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種PECL電平接口電路，其特征在于它包括一增益模塊，一輸出驅(qū)動模塊和一共模負(fù)反饋模塊；增益模塊具有CMOS差分信號輸入端，并具有差分信號輸出端；輸出驅(qū)動模塊有輸入端連通所述差分信號輸出端；并具有符合PECL電平標(biāo)準(zhǔn)的PECL電平輸出端；共模負(fù)反饋模塊其輸入端與PECL電平輸出端并聯(lián)，并具有向輸出驅(qū)動模塊連通而提供負(fù)反饋信號的反饋信號端。實(shí)用新型以共模負(fù)反饋模塊提供共模負(fù)反饋的形式，在驅(qū)動模塊中對信號進(jìn)行共模電壓的修正，使CMOS工藝的電路可以輸出PECL電平標(biāo)準(zhǔn)的信號。
文檔編號H03K19/0175GK201910785SQ20102068065
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者林少衡 申請人:廈門優(yōu)迅高速芯片有限公司