一种高速LVDS接口电路及芯片

技术领域

本发明属于模拟集成电路技术领域，尤其涉及一种高速LVDS接口电路及芯片。

背景技术

LVDS(Low-Voltage Differential Signaling，低电压差分信号)接口电路在时钟电路、高速数字信号系统中应用非常广泛。它的具体应用主要体现在以下两个方面：

第一，高速的模数据转换器需要高速接口芯片输出数据。随着通信系统的工作频率不断提高，带宽不断增加，对接口芯片速度要求也越来越高。同时伴随着数字信号处理技术的不断突破，高速数字系统应运而生。因此设计高速接口电路显得尤其重要。

第二，在大规模高速数字系统中，需要多种丰富的逻辑电压去实现复杂的功能。寄生电容必然对高速率与高信号质量的接口电路提出了严峻的课题。因此设计一款高速、高质量LVDS接口电路具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种高速LVDS接口电路及芯片，其利用电荷泵技术与高频补偿技术，可提高接口电路的工作速率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高速LVDS接口电路，包括第一电荷泵电路、第二电荷泵电路、四象开关电路和共模反馈电路；所述四象开关电路包括第一至第四晶体管M

第一电流源I

一种高速LVDS接口芯片，其包括如上所述的高速LVDS接口电路以及封装结构，所述封装结构外设有对应于正向电压输出端口VOUTP的正向电压端口以及对应于反向电压输出端口VOUTN的反向电压端口，正向电压输出端口、正向电压端口之间以及反向电压输出端口、反向电压端口之间均设有调节电感Ind_tune，正向电压端口和反向电压端口外均设有调节电容Ctune，调节电感和调节电容用于对由封装结构所产生的寄生电路进行高频谐振补偿。

与现有技术相比，本发明的优点为：

1)传统的预加重技术需要额外一直工作电流源注入电流，来提高接口速率。本发明采用电荷泵技术，只对电容充放电，节约功耗。

2)传统接口电路采用miller补偿技术，在电流源路径存在电容(实际因为电路共模带宽较低，电流源是一个交流路径)。本发明芯片具有补偿结构，该补偿结构在信号/电流源不存在寄生电容，可提高接口速率。

3)本发明的补偿结构为Q值补偿电路，可消减高频芯片寄生的影响，保证接口高频性能。

4)在SMIC180nm工艺下，本发明芯片的工作速率可以提高到2.2GHz。

附图说明

图1是本发明接口电路的电路原理图。

图2是LVDS接口寄生电路的电路原理图。

图3是本发明芯片中补偿结构的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，一种高速LVDS接口电路，包括第一电荷泵电路、第二电荷泵电路、四象开关电路和共模反馈电路；所述四象开关电路包括第一至第四晶体管M

第一电流源I

该电路采用电荷泵技术。当CLK为低电平时，电流通过晶体管M

具体来说，当电路开始工作时，从电阻的V

当CLK为低电平时，NCLK为高电平，M

Q

该正电荷流过电阻R

M

C

因此在CLK低电平到CLK跳变为高电平期间吸收电荷为αQ

ΔT＝C

I为流入节点VOUTP的电流，当不存在电荷泵电路时，I一般为I

I＝0.35+2αQ

上式中T为时钟的周期。从该式中可以明显看出，采用电荷泵技术，流入负载电容的电流增加，因此，从公式(3)可以得到输出时钟上升/下降ΔT降低。

此外，本电路中的共模反馈电路采用单级电容补偿技术，只将主极点向左推，这种补偿方式可降低电流源路径上的负载电容，从而提高工作速率。

一种高速LVDS接口芯片，其包括如上所述的高速LVDS接口电路以及封装结构，所述封装结构外设有对应于正向电压输出端口VOUTP的正向电压端口以及对应于反向电压输出端口VOUTN的反向电压端口。

一般芯片需要通过bonding线连接PAD与芯片引脚，bonding线相当于电感，芯片引脚与pad相当于电容。如图2所示，信号从VOUTP接口流出，C

为此，可在正向电压输出端口、正向电压端口之间以及反向电压输出端口、反向电压端口之间均设置调节电感Ind_tune，并在正向电压端口和反向电压端口外均设置调节电容Ctune，利用调节电感和调节电容对由封装结构所产生的寄生电路进行高频谐振补偿。

如图3所示，采用上述补偿结构后，Ind_tune的电感值L＝C

C＝C

从VOUTP看，输出等效负载为：

上式中L

当R比较小时，上式等效为：

谐振频率与Q值满足满足下式：

当时域信号通过公式(7)表示的阻抗时，有：

上式中T＝1/(W

通常取Q值0.5，这时信号过冲与上升/下降时间得到很好的折衷。因此Q＝1/(W

Ctune的容值满足下面公式：

该电路可以获得很好的高频性能。