具有匹配输出阻抗的低电压和低功耗差分驱动器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于驱动差分信号的系统和方法，包括：差分数据输入；多个开关，同电流源耦合，用于根据所述差分数据输入导引电流第一差分输出和第二差分输出，由耦合在多个开关中至少两个开关之间的电阻器形成；以及第一源极跟随器和第二源极跟随器，同所述第一差分输出和第二差分输出耦合，用于控制输出阻抗。所述结构可以防止从驱动器反射回来的共模噪声变为差分信号，并且在低于１．６２Ｖ以前始终符合ＬＶＤＳ和ＳｕｂＬＶＤＳ标准的要求。此外，所述结构能够工作于Ｇｂｐｓ范围内，这使其成为了具有极低功耗的高速差分驱动器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及适用于高速数据通信应用的输出驱动电路。更具体地，本专利技术涉及在要求片间、板间、和片外(off-chip)通信的传输速率达到Gbps的电信、视频、以及其它集成电路领域中应用低电压差分信号(LVDS)驱动器。
技术介绍
LVDS标准的开发是为了提供其它高速输入/输出(I/O)接口的低功耗和低电压的替代品。LVDS标准正日益成为点对点通信的流行标准。工作于Gbps范围的差分驱动器，如LVDS，基于电流导引结构，电流导引结构使3.5mA的电流流经连接在接收机端差分对间的100ohms的端电阻器上，从而产生350mV的差分摆幅。反相和同相输出的单端DC输出阻抗规格被指定为40-140ohms的范围以内，并且反相和同相输出应当尽量匹配。以下解释了在反相和同相输出端需要匹配阻抗的原因。驱动器输出阻抗和信号通路阻抗的差异将导致到达驱动器输出的入射边从传输介质被反射回来。这些扰乱信号方向的波有两个来源，即耦合在连接处的反射信号和共模噪声。为防止从驱动器输出反射回来的共模噪声变为差分信号，反相和同相输出的输出阻抗应当尽量匹配。PhilipsTM的CMOS090LVDS SPM库给出了差分驱动器的设计，这种设计符合针对于3.3V的典型VDDE的IEEE LVDS标准的全部要求。这种设计提供1.37V-1.03V的高输出电压-低输出电压(VOH-VOL)，并且还提供40-140ohms范围内的单端DC输出阻抗。所述差分驱动器可以工作于SubLVDS标准的2.5V的VDDE下，SubLVDS标准在CMOS090工艺中具有0.96V-0.8V的VOH-VOL。但是如果低于2.5V的VDDE，差分驱动器就无法提供40-140ohms范围内的DC输出阻抗了。-->在Ning Li等人的题为“Voltage mode differential driver and method”的US专利No.6867618号中公开了一种差分驱动器。该专利中公开的差分驱动器在工作于1.8V的供电电压以下时，无法提供在40-140ohms范围内的DC输出阻抗。此外，反相和同相输出阻抗不匹配，并且无法不受工艺和温度的影响。其它有关差分驱动器的公开包括：Andrea Boni等人的“LVDS I/O Interface of Gb/s-per-Pin Operation in 0.35um CMOS”；IEEEJournal of Solid-State Circuits，Vol.36，No.4，Apr.2001；pp.706-711。图1示出了一种现有的LVDS驱动器。图1示出了基于源极跟随电路的差分驱动器的一支(single-leg)。差分驱动器包括：N-型晶体管N1101、P-型晶体管P1 102、以及端电阻器103。端电阻器103构成了差分驱动器的输出节点。LVDS的DC输出阻抗规格要求差分驱动器采用源极跟随器配置。该设计将提供几乎恒定的电流，但是起电压式驱动器的作用，并在反相和同相输出提供低输出阻抗。该结构需要的最小VDDE是：VDDE(min)＝VOH+Vgs(N1)(＝Vtn+overdrive)对于90nm工艺中的2.5V设备而言，最坏情况下VT(慢工艺和低温)约为0.75。当以250mV过压驱动时，VDDE(min)＝VOH+1.0V。此外，NMOS晶体管N1101受严重的体效应(body effect)的影响，因而提高了自身的VT。在三阱工艺中通过将源极和衬底连接在一起可以将NMOS晶体管N1101的VT值降低100mV-200mV。但是将源级和衬底连接在一起将使该设计依赖于工艺，并且上述VDDE的限制仍然有效。该电路的另一缺陷在于，输出阻抗在驱动高电平时取决于NMOS特性，在驱动低电平时取决于PMOS特性。因此，在不同的工艺拐点(skewprocess corner)(慢NMOS和快PMOS或反之)，输出阻抗不匹配。图2是示出了另一种现有的LVDS驱动器。图2示出了试图克服反相和同相输出阻抗不匹配这一问题的另一种结构。该结构包括：NMOS源极跟随器，即位于输出两端的N1 201、N2 202；以及PMOS开关203。附加的源极跟随器N2 202(示于椭圆内)同差分缓冲器中的两个输出耦合，然而，当同驱动低电平的输出相耦合的源极跟随器导通时，另一NMOS源极跟随器截止。该结构同样具有VDDE的限制。-->目前的差分信号驱动方法在低于LVDS标准的2.5V的VDDE以及低于SubLVDS标准的1.8V的VDDE时，将产生不匹配的输出阻抗。因此需要在LVDS的2.5V VDDE以及SubLVDS标准的1.8V以下驱动差分信号，同时匹配反相和同相输出的阻抗。
技术实现思路
在本专利技术的一示例实施例中，提供了一种差分驱动器。所述差分驱动器包括：差分数据输入；多个开关，同电流源耦合，用于根据差分数据输入导引电流；第一差分输出和第二差分输出；以及第一源极跟随器和第二源极跟随器，同第一差分输出和第二差分输出耦合，用于控制输出阻抗。在本专利技术的另一示例实施例中，提供了一种驱动信号的方法。所述方法包括以下步骤：向差分驱动器提供差分数据输入；提供多个同电流源耦合、用于根据差分数据输入导引电流的开关；以及提供同第一差分输出和第二差分输出耦合、用于控制阻抗的第一源极跟随器和第二源极跟随器。在本专利技术的另一示例实施例中，提供了一种差分驱动器。所述差分驱动器包括：差分数据输入；多个开关，同电流源耦合，用于根据差分数据输入导引电流；偏置电路，用于为差分驱动器产生合适的偏置电压输入；第一差分输出和第二差分输出；以及第一源极跟随器和第二源极跟随器，同第一差分输出和第二差分输出耦合，用于控制输出阻抗。本专利技术的上述概要本意并不在于描述本专利技术的各公开实施例或每个方案。以下附图和详细说明中提供了其它方案和示例实施例。附图说明考虑以下结合附图对本专利技术各实施例进行的详细说明，本专利技术可以得到更加全面的理解，附图中：图1示出了一种现有的LVDS驱动器。图2示出了另一种现有的LVDS驱动器。图3示出了依照本专利技术一实施例的LVDS驱动器的一支。图4示出了依照本专利技术一实施例的差分驱动器结构。图5示出了依照本专利技术的用于驱动信号的方法。图6是依照本专利技术的另一实施例的带有偏置电路的差分驱动器的概念-->图。图7是一张表格，示出了subLVDS标准的DC规范。图8是一张表格，示出了依照本专利技术的方法经仿真后得到的输出阻抗。具体实施方式反相同相反相同相反相同相反相同相虽然本专利技术可以有不同的修改方案和可替换形式，但在附图中以示例的方式示出了其特定方案，并将对其予以详细说明。然而，应当理解的是，本专利技术不局限于所描述的特定实施例。相反，本专利技术应涵盖属于由所附权利要求限定的专利技术的精神和范围内的全部修改方案，等价方案，以及候选方案。图3示出了依照本专利技术一实施例的LVDS驱动器的一支。该电路包括：一对以电压控制电压源模式耦合的、用于控制VOH和VOL电平的PMOS晶体管P1301和P2302、以及电流源303。位于输出两端的PMOS源极跟随器P1301和P2302提供低输出阻抗。两输出位置的低阻抗使差分驱动器能够高速运行。位于反相和同相输出的阻抗由PMOS晶体管P1301和P2302决定，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种差分驱动器，包括：　差分数据输入；　多个开关，同电流源耦合，用于根据所述差分数据输入导引电流；　第一差分输出和第二差分输出，其中，耦合在所述多个开关中至少两个开关之间的电阻器形成了所述第一差分输出和所述第二差分输出；以 及　第一源极跟随器和第二源极跟随器，同所述第一差分输出和第二差分输出耦合，用于控制输出阻抗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-3-27 60/786,4521.一种差分驱动器，包括：差分数据输入；多个开关，同电流源耦合，用于根据所述差分数据输入导引电流；第一差分输出和第二差分输出，其中，耦合在所述多个开关中至少两个开关之间的电阻器形成了所述第一差分输出和所述第二差分输出；以及第一源极跟随器和第二源极跟随器，同所述第一差分输出和第二差分输出耦合，用于控制输出阻抗。2.如权利要求1所述的差分驱动器，还包括：偏置电路，用于向所述第一源极跟随器和所述第二源极跟随器以及所述电流源提供偏置输入电压。3.如权利要求1所述的差分驱动器，其中，所述多个开关还包括：第一对和第二对晶体管，其中，所述第一对晶体管的第一晶体管的栅极同所述第二对晶体管的第一晶体管的栅极耦合；所述第一对晶体管的第二晶体管的栅极同所述第二对晶体管的第二晶体管的栅极耦合。4.如权利要求1所述的差分驱动器，其中，所述第一源极跟随器包含第一对晶体管，所述第二源极跟随器包含第二对晶体管。5.如权利要求4所述的差分驱动器，其中，第一源极跟随器的所述第一对晶体管和第二源极跟随器的所述第二对晶体管属于同一类型，并且所述第一对晶体管中至少一个晶体管导通而另一晶体管截止，所述第二对晶体管中至少一个晶体管导通而另一晶体管截止。6.如权利要求1所述的差分驱动器，还包括：多个保护晶体管，其中，所述多个保护晶体管的源极同所述第一源极跟随器的第一对晶体管耦合，所述多个保护晶体管的漏极同所述第二源极跟随器的第二对晶体管耦合，所述保护晶体管用于防止源极跟随器在输出端过电压。7.如权利要求1所述的差分驱动器，其中，所述差分数据输入包括：用于将单端信号转换为差分信号的单端至差分转换器的输出。8.如权利要求3所述的差分驱动器，所述第一对晶体管包含一个P型晶体管，所述第二对晶体管包含一个N型晶体管。9.如权利要求3所述的差分驱动器，所述第一源极跟随器的第一对晶体管和所述第二源极跟随器的第二对晶体管包含P型晶体管。10.一种驱动信号的方法，包括以下步骤：向差分驱动器提供差分数据输入；提供多个同电流源耦合、用于根据所述差分数据输入导引电流的开关；提供耦合在所述多个开关中至少两个开关之间的电阻装置，形成第一差分输出和第二差分输出；提供同所述第一差分输出和所述第二差分输出耦合、用于控制阻抗的第一源极跟随器和第二源极跟随器。11.如权利要求10所述的方法，还包括步骤：提供偏置电路，用于向所述第一源极跟随器和所述第二源极跟随器以及所述电流源提供偏置输入电压。12.如权利要求10所述的方法，其中，所述提供多个开关还包括步骤：提供第一对和第二对晶体管，其中，所述第一对晶体管的第一晶体管的栅极同所述第二对晶体管的第一晶体管的栅极耦合；所述第一对晶体管的第二晶体管的栅极同所述第二对晶体管的第二晶体管的栅极耦合。13.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一源极跟随器还包含第一对晶体管；所述第二源极跟随器还包含第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：马杜本吉舍尔，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]