[发明专利]高速串行数据发送端TMDS信号驱动器电路

说明书

技术领域

高速串行数据发送端TMDS信号驱动器电路发明属于集成电路技术领域，特别是高速串行数据信号驱动器的电路设计和方法。

背景技术

TMDS（Transition-minimized differential signaling，以下简称TMDS）最小化传输差分信号是高速串行数据传输的一种重要方式，尤其应用在高清数字视频信号接口上。TMDS 的差分电流源利用直流耦合的差分电缆对和终端的匹配电阻将数据传递给接收端，链路的参考电压VDDH（3.3V）用来建立差分信号的高电平, 驱动器的电流和终端匹配电阻来确定差分信号的低电平。

图1显示了一般串行数据传输系统的结构图，核心数据处理和控制器将并行数据传送给并转串电路，将并行数据串行化后，由高速数据驱动器产生链路驱动差分信号，通过电缆到达接收端，实现数据的传输和交换。TMDS信号驱动器电路的设计一直是高速接口设计的难点，它需要保证信号电平特性满足标准要求外，还需要引入最少的噪声和抖动，数据差分对内偏移等，输出节点寄生电容要足够小以保证信号的上升时间和下降时间。

随着CMOS工艺的不断发展，芯片核心工作电压不断降低，已经达到1.0V以下，而TMDS接口电压仍然为3.3V，这将导致两个电压域的高速信号传输亦变得困难，如图2所示，采用电平移位电路将低电压信号转换成高电压信号，用于驱动输出差分对，电平移位电路设计困难且难于保证高速信号质量。传统驱动差分对开关采用N型厚栅氧MOS器件难于满足高速信号的快速切换要求，而采用核心薄栅氧器件设计接口驱动电路将会使系统静电防护能力变弱，影响系统工作的稳定性和可靠性。

发明内容

本发明提出了一种新型的TMDS信号驱动器电路，能够很好的兼容深亚微米CMOS工艺，并能较好的解决核心并转串电路与输出驱动器电路的衔接信号传输问题，且无需电平移位电路。采用薄栅氧器件和厚栅氧器件组合的方式设计驱动电路，实现输出信号的快速切换，亦能保证输出高电压节点与内部低电压节点的隔离，实现系统的稳定性和可靠性。

本发明技术方案如下：

TMDS串行数据驱动器结构包含图3所示串行数据缓冲和预加重电路，TMDS信号驱动器电路，本发明不包含并串转换电路。

TMDS信号驱动器输出主差分对和预加重差分对采用P型MOS器件作为差分对信号切换开关，图4中的MP0~MP3为源端与衬底相连的低电压薄栅氧PMOS器件，该器件与前级并串转换电路输出缓冲器直接对接，无需电平移位电路。

电压钳位电路采用图4所示厚栅氧高电压器件MN0，MN1，其栅端电压VBN由VDDH（3.3V）电压域偏置电路产生，使得MP0~MP3的源端电压在信号切换时不会超过器件承压能力（VDD低电压域，1.0V左右），保证MP0~MP3的工作可靠性。

输出节点OUT，OUTB与MN0，MN1之间由电阻R5，R6连接，用于隔离输出节点与内部MOS器件，提高静电防护能力，MN0，MN1为漏端结面积缩小的厚栅氧高电压MOS器件，漏端版图不再遵守大结面积静电防护规则，MN0，MN1与电阻R5，R6的具体实现包含单个或多个叉指相连方式，叉指电阻阻值在150~200欧姆左右，如图5所示。

输出差分驱动器尾电流源采用共源共栅结构，提高足够精准的电流和高输出阻抗，图2显示MN2，MN3为主驱动差分对尾电流源，M8，M9为预加重差分对尾电流源，M4，M5，M6，M7提供两路微小电流源，电流值在100微安以下，使得器件MN0，MN1始终处于弱导通状态，提高其在信号切换时的开启速度。

并串转换电路输出缓冲级由CMOS反相器链构成，反相器链可以由1个或者多个低电压薄栅氧MOS器件构成的反相器组成，信号强度逐级放大，电压摆幅为全摆幅0~VDD，VDD为1.0V左右，全摆幅信号直接驱动输出级差分对管，图6显示，采用D触发器将串行数据延迟一个周期的方式实现预加重路径信号。

预加重差分对管MP2，MP3与主差分对管MP0，MP1采用反向极性漏端加和，分别与MN0，MN1管的源端连接，共享MN0，MN1隔离钳位器件。

 

附图说明

图 1 背景技术串行数据发送器结构图

图 2 背景技术串行数据信号驱动器示意图

图 3 本发明TMDS串行数据驱动器结构图

图 4 本发明TMDS信号驱动器电路示意图

图 5 本发明信号驱动器隔离管MN0，MN1和电阻R5，R6实现方式示意图