[发明专利]用于IO接口的高速低功耗自调节前馈电容补偿LVDS驱动电路

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种用于IO接口的高速低功耗自调节前馈电容补偿LVDS驱动电路。

背景技术

随着集成电路CMOS工艺尺寸不断减小，系统处理器的速度越来越快，对高速IO接口需求日益增加。驱动电路是高速IO接口重要组成部分，可以由很多种结构实现，比如发射极耦合逻辑（ECL）、电流模式逻辑（CML）以及低电压差分信号（LVDS）等结构。相比ECL和CML结构，LVDS是一种低功耗的应用于点对点通信的高速数据传输技术。LVDS输出信号为差分信号，提高了抵抗噪声和信号电磁干扰（EMI）的能力；LVDS输出信号为低电压摆幅，有助于低功耗的实现。多通道系统通常集成了许多芯片，所以高速IO接口的优势更加明显，可以极大减小封装管脚数量，节约封装成本。

用于IO接口的驱动电路由预驱动电路（Pre_driver）和输出驱动电路（Out_driver）构成（见图1），接收电路（Receiver）的差分接收端接100欧姆电阻（阻抗匹配）。下文如果没有特别说明，驱动电路指的是输出驱动电路。图2为传统LVDS驱动电路，由晶体管M1-M6和共模反馈电路（CMFB）构成。V_BS为偏置电压，提供驱动电路尾电流I_BS；V_P和V_N为满幅差分输入信号；TX_P和TX_N为LVDS差分输出信号；R_F为反馈电阻；输出共模电压通过CMFB达到稳定。在LVDS驱动电路负载不变情况下（比如3pF），随着传输数据速率的提高，数据单位时间间隔T_UI减小，从而数据上升或下降时间与数据单位时间间隔比值T_rise/T_UI增大。为保持比值T_rise/T_UI不变，传统LVDS驱动电路需要增大尾电流I_BS，所以输出驱动电路的功耗增加了；晶体管M2-M5尺寸也相应变大，导致输出驱动电路的输入寄生电容C_OD变大，从而需要提高预驱动电路的驱动能力，所以预驱动电路的功耗也增加了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于IO接口的高速低功耗自调节前馈电容补偿LVDS驱动电路。

本发明提供的用于IO接口的高速低功耗自调节前馈电容补偿LVDS驱动电路，采用自调节前馈电容补偿结构，将满幅差分输入信号转换成LVDS差分输出信号。其由移位寄存器、时钟控制电路、前馈电容网络、共模反馈和LVDS驱动电路构成；其中，移位寄存器采用6个D型上升沿触发器和6个2:1选择器实现；时钟控制电路采用三个比较器以及与门、或门、或非门和异或门实现；前馈电容网络采用电容和开关实现；共模反馈采用晶体管M1-M8、电阻R_F和密勒补偿电容C_C实现；LVDS驱动电路采用晶体管M9-M14实现。参见图7所示。时钟CK和输出信号TX_P经过时钟控制电路得到时钟输出CK_C和CK_S，该时钟经过移位寄存器得到输出编码S₀~S₅，该编码经过前馈电容网络控制前馈电容的数目，从而实现LVDS驱动电路的输出信号摆幅的自调节，共模反馈为LVDS驱动电路提供稳定的输出共模电压。