[发明专利]CMOS型差分接口电路

说明书

技术领域

本发明涉及差分接口电路，尤其是一种含特殊放大电路的两级CMOS型差分接口电路。该电路适用于LCD、PDP驱动芯片，作为它们的高速数据传输接口，工作时，有较高的小信号差模增益，同时，根据不同的系统功耗需求，配合其工作的偏置电平有较宽的范围供选择。

背景技术

随着PDP、LCD等平板显示技术的发展，它们的板面尺寸越来越大，这就导致显示面板的驱动电路所接收的图像信号的传输速率越来越高。如此高速的图像信号如果采用传统的TTL电平传输，图像信号在经过电缆或者PCB走线传输时，就会对外部泄放较强的电磁干扰，同时非平衡传输的方式在抗噪声干扰方面表现不理想。如果输入数据因为外部干扰发生错误，图像显示就不正确。为了解决这些问题，美国国家半导体公司提出了先进的LVDS和RSDS信号传输标准，这两个标准目前已大量应用与LCD和PDP显示接口电路中。LVDS和RSDS标准都包含发送器、互联器和接收器三部分。接收器的实现一般由差分放大器和偏置电路组成，其中差分放大器较常见的结构是PMOSFET输入的CMOS差分放大器，如图6所示。PMOSFET输入的CMOS差分放大器有以下缺点：首先PMOSFET输入的CMOS差分放大器对偏置电平的要求比较高，存在某个最佳电平值；其次由于PMOS管自身的限制，为达到一定的差模增益，PMOSFET输入的CMOS差分放大器要求差分对管有较高的栅极宽长比，这会导致版图面积的增加，这一点与芯片面积越来越小的要求是相违背的，也是目前CMOS差分接口电路的常见结构中难以解决的问题。

发明内容

本发明提供一种CMOS型差分接口电路，该电路采用两级CMOS差分放大器，对偏置电平没有特殊要求，只要满足提供尾电流的NMOS管能开启工作就行；同时由于NMOS管的载流子迁移率较高(相比PMOS管)，达到同样的差模增益所需的栅极宽长比较低，此外通过特殊结构的次级放大电路的引入，使得差分对管的栅极宽长比进一步减小，最终让差分对管在整个差分接口电路的版图中所占的面积大大缩小。

本发明技术方案是：一种CMOS型差分接口电路，包括差分输入对管、负载管、尾电流以及缓冲输出，其特征是差分输入级连含有4个PMOS管，分别是M3、M4、M5和M6；5个NMOS管，分别是M1、M2、M7、M8和M9；共同构成NMOSFET输入CMOS差分初级放大电路，其中，M1和M2是一对NMOS管，构成差分对管；M3与M5、M4与M6以及M7与M8是双比例镜像电流源做M1和M2的负载；M7和M8这对电流镜同时将双端输出转为单端输出，M9提供差分电路工作所需的直流电流即尾电流；

初级放大电路之后级连含有1个PMOS管Mb和1个NMOS管Ma的次级放大电路，其中，Ma是放大管，Mb是Ma的负载管，该负载管的栅极电平与地GND相连；

次级放大电路之后级连含有两个导向器的缓冲输出；

上述电路中，所有的PMOS管的衬底接高电平VDD，所有的NMOS管的衬底接低电平GND。

电路连接关系如下：输入端口InP和InN分别连接M1和M2的栅极，M2、M1两个MOS管的源极以及MOS管M9的漏极连接在一起；M1、M3两个MOS管的漏极以及M3、M5两个MOS管的栅极共4个节点相互连接在一起；M2、M4两个MOS管的漏极以及M4、M6两个MOS管的栅极共4个节点相互连接在一起；Mb、M3、M4、M5和M6共5只MOS管的源极都接到电源VDD上；M6、M8两个MOS管的漏极以及MOS管Ma的栅极相互连接在一起；M5、M7两个MOS管的漏极以及M7、M8两个MOS管的栅极共4个节点相互连接在一起；M7、M8、M9、Ma共4个MOS管的源极以及MOS管Mb的栅极都接到地GND上；Ma、Mb两个MOS管的漏极以及导向器INV1的输入端相互连接在一起；MOS管M9的栅极和输入端口Vbias相连；导向器INV1的输出端和导向器INV2的输入端相连；导向器INV2的输出端和输出端口OUT相连。

本发明的优点及有益效果：

本发明的CMOS型差分接口电路在很多方面优于目前常用的差分接口电路。

(1)全部采用采用CMOS技术，CMOS本身具有开关速度快、功耗低等特点，而且制备工艺简单。在3.3V供电条件下，电路功耗仅2.5mW左右。

(2)该接口电路对偏置电压源的要求很低，只要满足提供尾电流工作的MOS管能开启工作就行；不必像PMOSFET输入的CMOS差分放大器那样固定在一个最佳偏置电平。