[发明专利]一种基于直流耦合的LVDS数据传输的链路故障监测电路及方法

说明书

本发明提供一种基于直流耦合的LVDS技术数据传输的链路故障监测电路，包括：共模调整电路(2)，其用于将所述共模调整电路(2)的LVDS输入信号的共模电压调整到与幅度电压阈值信号中间电位相匹配的电压值；参考产生电路(3)，其用于提供幅度电压阈值信号的信号幅度电平；幅度差分比较电路(4)，其用于逐位地比较输入数据，所述幅度差分比较电路(4)的输入端分别连接所述共模调整电路(2)以及参考产生电路(3)的输出端，以及所述幅度差分比较电路(4)的输出端连接到逻辑电平判决电路(5)的输入端；逻辑电平判决电路(5)，其用于在所述被监测链路出现故障时输出故障指示信号。本文的故障检测技术在可靠性、判决速度和应用广泛性方面，具有突出的优势。

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其是芯片设计相关，具体地涉及基于低电压差分信号(LVDS)技术的高速数据传输系统能够对于基于直流耦合的LVDS技术数据传输的链路故障监测技术，尤其是适用于在显示模组中的芯片信号传输互连，计算机外设元器件的互连、汽车电子系统中高速信号的传输互连等系统中开展的基于直流耦合的LVDS技术数据传输的链路故障监测装置以及对应的控制方法。

背景技术

随着数据传输率的不断提高，采用低电压差分信号(LVDS)技术的高速数据传输在消费电子、高速计算机外设和电信/网络和汽车电子等系统中得到了越来越广泛的应用。LVDS技术是一种小摆幅差分信号技术，具有速度高、功耗低、噪声低、EMI小、成本低等优点，因此在非常广泛的应用领域里解决了高速数据传输的速度性、能等瓶颈问题。在技术产业的发展过程中，目前形成了两个LVDS技术规范的标准[1,2]：一个是由美国国家半导体公司(National Semiconductor Corp.)主导推出的TIA/EIA(电讯工业联盟/电子工业联盟)的ANSI/TIA/EIA-644标准；另一个是IEEE1596.3标准。

在典型的基于LVDS技术的数据传输系统中，LVDS技术规范定义了故障检测机制，以保障系统工作的稳定性和可靠性。但这些故障机制基本上是基于信号的直流特性的，比如开路、悬空或者短路。为了避免噪声信号，LVDS技术标准也定义了LVDS信号的幅度阈值为± 100mV。同时基于LVDS技术，多种应用接口技术也应运而生，比如显示模组中的mini-LVDS接口、MIPI接口等等。针对新的系统应用要求，开发具有高可靠性的LVDS数据传输系统的信号链路故障监测电路有着重要意义。尤其对于高达Gbps的数据传输率，如何快速准确的监测到链路故障，排除系统的信号质量恶化产生的故障，需要深入地研究。

基于LVDS技术的数据传输系统中，为了保证数据传输系统的可靠性和稳定性，LVDS接收器需要内部或外部的故障检测电路，来监测系统是否处于某些特殊的链路状况或链路故障状态。一旦故障检测电路监测到异常链路状态，接收器将产生故障状态控制信号，直接控制 LVDS接收电路的输出信号，保证系统输出的数据处于可控的逻辑状态，通常为逻辑高电平，避免系统错误操作。

LVDS技术规范的标准定义下面三种链路故障状态:输入开路、输入悬浮、输入短路。针对以上故障链路状态，在过去的应用过程中，出现了三种故障防护电路类型：外部偏置电路，路径中电路和并行电路。

1外部偏置故障防护电路

外部偏置故障防护电路由三个外部连接到接收器输入管脚的电阻组成，如图1所示。

在这种设计中，当线路未被驱动时，在两个输入管脚之间设置一个正的偏置电压，以便让接收器的输出处于逻辑高电平状态。这种故障防护电路结构简单，广泛用于早期的LVDS接收器中。但这种方法存在较多缺陷，如电阻的阻值设计选择变得复杂、增加系统元器件数量、增加接收误码率(BER)、对接收器的灵敏度要求更高，并且对于输入短路故障来说是无效的。

2信号路径中故障防护电路