[发明专利]包括输出电路的半导体集成电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有用于输出平衡信号的输出电路的半导体集成电路。

背景技术

目前，根据标准定义了用于将信号从集成电路传输到另一集成电路的输出电路的输出电平。一般实例包括PECL(伪射极耦合逻辑)和LADS(低电压差分信号)，并且新近包括PCI-express(外设部件互连-)、XAUI(10吉比特附加装置接口)、Infini Band和Serial-ATA。图4示出了典型接口电平的规格。如从图4显而易见的，这些接口电平彼此不兼容。例如，将PECL接口电平的规格与图4中的LVDS接口电平的规格相比，PECL的输出电平(VOH、VOL)是从电源电压降低某个值的电压，而LVDS的输出电平(VOH、VOL)是和电源电压变化无关的电压。

因此，通常根据适合于每个标准的接口电平的不同电路形式来配置输出电路。这些接口的每一个都具有不能通过其它接口获得的特性，例如低功耗。因此，为了不同目的使用不同的接口，存在许多具有不同接口电平的系统器件，而这些器件具有相似的功能。结果，需要不同接口电平之间的传输和接收。这样的实例包括光发送器模块的电输入/输出接口。

通常，PECL或LVDS接口已经成为光发送器模块的电输入/输出接口的主流，并以许多方式广泛地用于ASSP(应用专用标准产品)。为了将信号转换成PECL和LVDS之间的接口电平以作为DC耦合接口，通常使用利用了外部终端电阻的电平。在下文，示出了一个实例。

图1示出了电平转换方法的典型实例的电路结构。在图1中，LVDS接口中输出电路40的输出被转换成PECL接口电平并输出至接收器50。LVDS接口输出电路40具有作为差分对的N沟道晶体管41和42、电流源43、具有电阻值RL的负载电阻46和47以及电平控制器48。差分信号(INA、INB)被提供给该差分对的N沟道晶体管41和42的栅极，并且如图4所示的LVDS电平的信号从输出端子OUTA和OUTB输出。

输出电路40的输出通过具有电阻51至53和55至57的电平转换电路转换成PECL接口电平，并提供给接收器50。具有电阻值R1的电阻51、具有电阻值R2的电阻52和具有电阻R3的电阻53串联连接在电源电压VDD2和地GND之间。输出端子OUTB连接至电阻52和电阻53的连接节点。PECL电平的信号从电阻51和电阻52的连接节点ROUTB输出。对称地，具有电阻值R1的电阻55、具有电阻值R2的电阻56和具有电阻值R3的电阻57串联连接在电压电源VDD2和地GND之间。输出端子OUTA连接至电阻56和电阻57的连接节点。PECL电平的信号从电阻55和电阻56的连接节点ROUTA输出。

假设输出节点ROUTA和ROUTB的“H”电平输出电压为VOH，输出节点ROUTA和ROUTB的“L”电平输出电压为VOL，以及幅度，也就是，输出信号的差分输出电压为VOD，则可以根据以下等式(1-1)至(1-3)获得每个电压。利用电源电压VDD，VDD1＝VDD2＝VDD。

VOH＝VDD×(R2+R3)/(R1+R2+R3)+RL×I1×R1/{2×(R1+R2)}(1-1)

VOL＝VDD×(R2+R3)/(R1+R2+R3)-RL×I1×R1/{2×(R1+R2)}(1-2)

VOD＝RL×I1×R1/(R1+R2)(1-3)

通过正确地选择电阻51至53、55至57，可以转换该电平以在某种程度上对应于PECL接口。然而，如可从图4明白的，LVDS接口的信号是具有1.2V的共用电压和与电源电压无关的固定电压的信号。相反，PECL接口的信号是具有相对电压的信号，其电平随电源电压而变化。在图1中的电阻划分的电平转换电路中，如由等式(1-1)和(1-2)表示，输出电压VOH和VOL根据电源电压VDD的电阻划分比而变化。因此，输出电压VOH和VOL满足PECL接口的幅度标准(VOD)，但不满足输出电平(VOH、VOL)的标准，除非电阻值R1、R2和R3依据电源电压VDD改变。

图2示出了用于将PECL接口转换成LVDS接口的电路的实例。PECL接口的输出电路60具有作为差分对的晶体管61和62、电流源63、输出晶体管65和66以及负载电阻67和68。差分信号(INA、INB)被提供给晶体管61和62的基极，且图4中的PECL电平的信号从输出端子OUTA和OUTB输出。