单端信号转差分信号的电路和高速集成电路传输系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种单端信号转差分信号的电路和高速集成电路传输系统，其中电路包括：第一信号线路、第二信号线路和延时调整线路；第一信号线路包括n个串联的反相器，其输入端接收单端信号，并经n个串联的反相器后输出第一信号，n为大于或等于1的整数；第二信号线路包括m个串联的反相器，其输入端接收单端信号，并经m个串联的反相器后输出中间信号，m为大于或等于0的整数，m小于n，且n与m之间的差值为奇数；延时调整线路包括差值个串联的反相器，接收第一信号，并将第一信号经差值个串联的反相器后与中间信号合并输出第二信号。本实用新型提供的单端信号转差分信号的电路，能够消除差分信号中两个信号输出端延时之间的差异。
【专利说明】单端信号转差分信号的电路和高速集成电路传输系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电路技术，尤其涉及一种单端信号转差分信号的电路和高速集成 电路传输系统。
【背景技术】
[0002] 单端信号是通过一根导线来传递电信号，单端信号的电压是相对于地而确定的， 容易受到电源地噪声的干扰。而差分信号是通过两根导线来传递信号，差分信号的电压是 两根导线之间的电压差，当外界有电源地干扰信号时，两根导线上的电压分别受到干扰信 号影响而发生变化，但两根导线上的电压差则会抵消各自的变化量，不受干扰信号的影响。
[0003] 高速集成电路传输系统是一种用于实现高速传输数据的电路结构，其中存在大量 的并行传输的高速总线，通常采用多级驱动电路来确保信号传输的速度和质量，导致了大 量的电流消耗，引起电源地噪声。鉴于差分信号具有较强的抗干扰能力，差分信号相比于单 端信号更适合于应用在高速集成电路传输系统中，因此，需要一种将单端信号转换为差分 信号的电路。
[0004] 现有的一种单端信号转差分信号的电路结构可参照图1，图1为现有的一种单端 信号转差分信号的电路结构示意图。该电路包括2η-1 (η > 1)个反相器，单端信号分为第一 输出信号和第二输出信号，其中，第一输出信号经过η个反相器后作为第一差分信号输出， 第二输出信号经过η-1个反相器后作为第二差分信号输出，实现了将单端信号转换为差分 信号。但由于反相器的内部电路结构对传输信号具有一定的延时作用，则经过η个反相器 后输出的第一差分信号的延时和经过η-1个反相器后输出的第二差分信号的延时之间存 在差异。对于高速集成电路传输系统而言，差分信号中两个信号输出端延时的差异会出现 误码率提高，甚至造成信号传输混乱等严重的问题。 实用新型内容
[0005] 本实用新型提供一种单端信号转差分信号的电路和高速集成电路传输系统，以消 除差分信号中两个信号输出端延时之间的差异。
[0006] 本实用新型实施例提供一种单端信号转差分信号的电路，包括：第一信号线路、第 二信号线路和延时调整线路；
[0007] 所述第一信号线路包括η个串联的反相器；所述第一信号线路的输入端接收单端 信号，所述单端信号经所述η个串联的反相器后，作为差分信号中的第一信号输出，所述η 为大于或等于1的整数；
[0008] 所述第二信号线路包括m个串联的反相器；所述第二信号线路的输入端接收所述 单端信号，所述单端信号经所述m个串联的反相器后，输出中间信号，所述m为大于或等于 0的整数，m小于η,且η与m之间的差值为奇数；
[0009] 所述延时调整线路包括所述差值个串联的反相器；所述延时调整线路分别与所述 第一信号线路和所述第二信号线路相连，用于接收所述第一信号，并将所述第一信号经所 述差值个串联的反相器后与所述中间信号合并作为差分信号中的第二信号输出。
[0010] 如上所述的单端信号转差分信号的电路，所述η与m之间的差值为1。
[0011] 如上所述的单端信号转差分信号的电路，所述η为大于或等于2的偶数。
[0012] 如上所述的单端信号转差分信号的电路，所述反相器包括第一场效应管和第二场 效应管，所述第一场效应管为Ρ沟道场效应管，所述第二场效应管为η沟道场效应管；
[0013] 所述第一场效应管的源极接高电平，漏极与所述第二场效应管的漏极连接，所述 第二场效应管的源极接地；
[0014] 所述第一场效应管的栅极与所述第二场效应管的栅极连接，且作为所述反相器的 输入端；所述第一场效应管的漏极还作为所述反相器的输出端。
[0015] 本实用新型另一实施例提供一种高速集成电路传输系统，包括如上所述的单端信 号转差分信号的电路。
[0016] 本实施例提供的技术方案通过采用设置延时调整线路连接在第一信号线路和第 二信号线路的输出端，以将单端信号经过第一信号线路后得到的第一信号再经过延时调整 线路进行延时，并与单端信号经过第二信号线路后得到的中间信号进行合并，得到第二信 号，缩小了第二信号与第一信号延时之间的差距，其中，第二信号线路包括的反相器的数量 小于第一信号线路，延时调整线路包括的反相器的数量等于第一信号线路包括的反相器的 数量与第二信号线路包括的反相器的数量的差值。上述技术方案能够缩小第二信号与第 一信号延时之间的差距，将上述电路应用于高速集成电路传输系统，能够避免由于差分信 号中的第一信号和第二信号的延时差距太大，而导致信号错误跳转以致信号传输混乱的现 象，降低了误码率，提高了信号传输的准确率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为现有的一种单端信号转差分信号的电路结构示意图；
[0018] 图2为本实用新型实施例一提供的单端信号转差分信号的电路结构示意图；
[0019] 图3为本实用新型实施例二提供的单端信号转差分信号的电路结构示意图；
[0020] 图4为图3中延时调整线路输出信号、中间信号以及差分信号中的第二信号的波 形图；
[0021] 图5为本实用新型实施例二提供的单端信号转差分信号的另一电路结构示意图；
[0022] 图6为本实用新型实施例二提供的单端信号转差分信号的电路的部分信号波形 图；
[0023] 图7为本实用新型实施例三提供的单端信号转差分信号的电路中反相器的结构 示意图。
【具体实施方式】
[0024] 实施例一
[0025] 图2为本实用新型实施例一提供的单端信号转差分信号的电路结构示意图。鉴于 现有的单端信号转差分信号的电路输出的差分信号之间的延时有差异的问题，本实施例提 出了一种新的单端信号转差分信号的电路，如图2所示，该电路可以包括：第一信号线路1、 第二信号线路2和延时调整线路3。
[0026] 其中，第一信号线路1包括η个串联的反相器，第一信号线路1的输入端接收单端 信号，该单端信号经过η个串联的反相器后，作为差分信号中的第一信号输出，η为大于或 等于1的整数。
[0027] 第二信号线路2包括m个串联的反相器，第二信号线路2的输入端接收上述单端 信号，然后经过m个串联的反相器后输出中间信号。m为大于或等于0的整数，m小于n，且 η与m的差值为奇数。
[0028] 延时调整线路3包括上述差值个串联的反相器，也即：延时调整线路3包括至少 一个反相器，反相器的数量与上述差值（n-m)相等。延时调整线路3分别与第一信号线路 1和第二信号线路2连接，用于接收第一信号，并将该第一信号经过差值个反相器后与中间 信号合并，作为差分信号的第二信号输出。
[0029] 上述技术方案通过采用设置延时调整线路连接在第一信号线路和第二信号线路 的输出端，以将单端信号经过第一信号线路后得到的第一信号再经过延时调整线路进行延 时，并与单端信号经过第二信号线路后得到的中间信号进行合并，得到第二信号，其中，第 二信号线路包括的反相器的数量m小于第一信号线路包括的反相器的数量n，且η与m之间 的差值为奇数，延时调整线路包括的反相器的数量等于第一信号线路包括的反相器的数量 η与第二信号线路包括的反相器的数量m的差值。上述技术方案能够缩小第二信号与第一 信号延时之间的差距，则将上述电路应用于高速集成电路传输系统，能够避免由于差分信 号中的第一信号和第二信号的延时差距太大，而导致信号错误跳转以致信号传输混乱的现 象，降低了误码率，提高了信号传输的准确率。
[0030] 为了满足差分信号的各种需要，上述电路中两个信号线路之间包括的反相器的差 值可以有不同种情况，本实施例仅以差值为1的情况来对实施例提供的技术方案进行详细 说明，本领域技术人员可以根据本实施例提供的技术方案设计实现其它的实现方式。
[0031] 上述第一信号线路1包括η个串联的反相器，第二信号线路2包括m个串联的反 相器，且η与m的差值为1，S卩：延时调整线路3包括一个反相器。其中，η为大于或等于2 的正整数。
[0032] 第一信号线路1的输入端接收单端信号ΙΝ，该单端信号IN经η个（η为大于或等 于2的正整数）串联的反相器后，作为差分信号中的第一信号ΙΝΡ输出（当η为偶数时，该 第一信号为ΙΝΡ，与单端信号相位相同；当η为奇数时，该第一信号为ΙΝΝ，与单端信号相位 相反，本实施例以第一信号为ΙΝΡ为例）。第二信号线路2的输入端接收与第一信号线路 1相同的单端信号ΙΝ，该单端信号IN经m(m = η-1)个串联的反相器后，输出中间信号Α0。 延时调整线路3的输入端接收第一信号线路1输出的第一信号ΙΝΡ，该第一信号ΙΝΡ经一 个反相器后与第二信号线路2输出的中间信号Α0合并作为差分信号中的第二信号INN输 出（当η为偶数时，该第二信号为INN，与单端信号相位相反；当η为奇数时，该第二信号为 ΙΝΡ，与单端信号相位相同，本实施例以第二信号为INN为例），以使第一信号ΙΝΡ和第二信 号INN形成差分信号。
[0033] 单端信号IN每经过一个反相器，其信号反相跳变一次。第一信号线路1上设置有 η个串联的反相器，而第二信号线路2上设置有η-1个串联的反相器，则单端信号IN在第一 信号线路1和第二信号线路2上分别经过各自串联的反相器后，得到的信号互为反相，即上 述差分信号中的第一信号INP和中间信号A0互为反相。
[0034] 延时调整线路3的输入端与第一信号线路1中最后一个反相器的输出端连接，接 收第一信号线路1输出的第一信号INP。延时调整线路3的输出端与第二信号线路2中最 后一个反相器的输出端连接，接收第二信号线路2输出的中间信号A0。第一信号INP经过 延时调整线路3上设置的反相器后，发生反相跳转，得到信号A1，则信号A1和中间信号A0 的跳变规律是相同的，但信号A1滞后于中间信号A0两个反相器的延时时间。信号A1和中 间信号A0合并形成差分信号的第二信号INN。
[0035] 从时序上看，当中间信号A0发生跳变时，第二信号INN也随之发生跳变，但由于信 号A1相同的跳变沿还没到来，则第二信号INN变化的趋势与中间信号A0相同，但变化速度 较慢。当信号A1相同的跳变沿到来时，带动第二信号INN快速变化，则第二信号INN完成 跳变的时刻是在中间信号A0和信号A1之间，实现了将第二信号线路2输出的信号进行延 时，缩短了与第一信号线路1输出信号延时之间的差距。
[0036] 本实施例提供的技术方案通过采用设置有一个反相器的延时调整线路连接在第 一信号线路和第二信号线路的输出端，以将单端信号经过η个串联的反相器后得到的第一 信号再经过一个反相器的延时，并与单端信号经过m(m = η-1)个反相器后得到的中间信 号进行合并，得到第二信号，缩小了第二信号与第一信号延时之间的差距，将上述电路应用 于高速集成电路传输系统，能够避免由于差分信号中的第一信号和第二信号的延时差距太 大，而导致信号错误跳转以致信号传输混乱的现象，降低了误码率，提高了信号传输的准确 率。
[0037] 实施例二
[0038] 图3为本实用新型实施例二提供的单端信号转差分信号的电路结构示意图。在上 述实施例的基础上，本实施例提供另一种单端信号转差分信号的电路的实现方式，将上述 第一信号线路1中反相器的数量η设置为大于或等于2的偶数，也即η可以为2,或η可以 为4、6、8等偶数，则第二信号线路2中反相器的数量m(m = η-1)必然为奇数，可以为1，或 可以为3、5、7等奇数。
[0039] 如图3所示，第一信号线路1中设置有2χ(χ为正整数，2χ = η)个串联的反相器， 第二信号线路2中设置有（2χ-1)个串联的反相器。单端信号IN经过第一信号线路1中2χ 个串联的反相器后输出的第一信号ΙΝΡ，单端信号IN经过第二信号线路2中2χ-1个串联的 反相器后输出的中间信号Α0。这样设置的结果在于，第一信号ΙΝΡ与单端信号IN的跳变趋 势是相同的，而中间信号A0与单端信号IN的跳变趋势是相反的。
[0040] 延时调整线路3的输入端接收第一信号线路1输出的第一信号INP，该第一信号 INP经一个反相器后与第二信号线路2输出的中间信号A0合并作为差分信号中的第二信号 INN输出，以使第一信号INP和第二信号INN形成差分信号。
[0041] 延时调整线路3的输入端与第一信号线路1中最后一个反相器的输出端连接，接 收第一信号线路1输出的第一信号INP。延时调整线路3的输出端与第二信号线路2中最 后一个反相器的输出端连接，接收第二信号线路2输出的中间信号A0。第一信号INP经过 延时调整线路3上设置的反相器后，发生反相跳转，得到信号A1，则信号A1和中间信号A0 的跳变规律是相同的，但信号A1滞后于中间信号A0两个反相器的延时时间。信号A1和中 间信号A0合并形成差分信号的第二信号INN。
[0042] 图4为图3中延时调整线路输出信号、中间信号以及差分信号中的第二信号的波 形图，图4中用直线段表示信号的变化趋势，而在电路的实际工作过程中，信号应当为曲 线。如图4所示：
[0043] 在低电平上跳至高电平的过程中，当中间信号A0的上升沿时刻到来时，第二信号 INN随之向上跳变，但由于信号A1的上升沿还没到来，则第二信号INN变化的速度较慢，相 当于斜率的绝对值较小。当信号A1的上升沿到来时，带动第二信号INN快速变化，斜率的 绝对值增大，则第二信号INN完成上升跳变的时刻是在中间信号A0和信号A1之间，实现了 将第二信号线路2输出的信号进行延时，缩短了与第一信号线路1输出信号延时之间的差 距。
[0044] 在高电平下跳至低电平的过程中，当中间信号A0的下降沿到来时，第二信号INN 随之向下跳变，但由于信号A1的下降沿还没到来，则第二信号INN变化的速度较慢，相当于 斜率的绝对值较小。当信号A1的下降沿到来时，带动第二信号INN快速变化，斜率的绝对 值增大，则第二信号INN完成下降跳变的时刻是在中间信号A0和信号A1之间，实现了将第 二信号线路2输出的信号进行延时，缩短了与第一信号线路1输出信号延时之间的差距。
[0045] 本领域技术人员可根据上述技术方案设定反相器的数量，最简单的一种方式为在 第一信号线路1中设置两个反相器，第二信号线路2中设置一个反相器，形成的电路可参照 图5,图5为本实用新型实施例二提供的单端信号转差分信号的另一电路结构示意图。
[0046] 图6为本实用新型实施例二提供的单端信号转差分信号的电路的部分信号波形 图，图6为信号波形的简化示意图，仅用于突出各信号的跳变时刻之间的关系。如图6所示， 上述技术方案提供的电路中，各信号跳变的时序关系为：
[0047] 在初始阶段，单端信号IN为低电平，第一信号INP也为低电平，而中间信号A0、信 号A1和第二信号INN为高电平。
[0048] 当单端信号IN的上升沿时刻到来，延时一个反相器的延时时间后，中间信号A0由 高电平跳变为低电平。延时两个反相器的延时时间后，第一信号INP由低电平跳变为高电 平。延时三个反相器的延时时间后，信号A1由高电平跳变至低电平。在中间信号A0和信 号A1的相互牵制作用下，第二信号INN的跳变时刻发生在中间信号A0和信号A1之间，与 第一信号INP近似在同一时刻发生跳变。
[0049] 因此，本实施例提供的技术方案通过采用设置有一个反相器的延时调整线路连接 在第一信号线路和第二信号线路的输出端，以将单端信号经过偶数η个串联的反相器后得 到的第一信号再经过一个反相器的延时，并与单端信号经过η-1个反相器后得到的中间信 号进行合并，得到第二信号，缩小了第二信号与第一信号延时之间的差距，将上述电路应用 于高速集成电路传输系统，能够避免由于差分信号中的第一信号和第二信号的延时差距太 大，而导致信号错误跳转以致信号传输混乱的现象，降低了误码率，提高了信号传输的准确 率。
[0050] 实施例三
[0051] 图7为本实用新型实施例三提供的单端信号转差分信号的电路中反相器的结构 示意图。在上述各实施例的基础上，各线路中设置的反相器可采用现有技术中常见的反相 器结构来实现，或者也可以由本领域技术人员设计其它形式的电路结构来实现将信号反相 跳转的作用。本实施例提供一种可实现的方式：
[0052] 如图7所示，反相器可以包括第一场效应管Ρ1和第二场效应管Ν1，第一场效应管 P1为P沟道场效应管，第二场效应管N1为η沟道场效应管。其中,第一场效应管P1的源极 接高电平，漏极与第二场效应管N1的漏极连接，第二场效应管N1的源极接地。第一场效应 管P1的栅极与第二场效应管N1的栅极连接，且作为反相器的输入端。第一场效应管P1的 漏极还作为反相器的输出端。
[0053] 在上述实施例的基础上，本实施例提供的技术方案通过采用设置有一个反相器的 延时调整线路连接在第一信号线路和第二信号线路的输出端，以将单端信号经过η个串联 的反相器后得到的第一信号再经过一个反相器的延时，并与单端信号经过m(m = η-1)个反 相器后得到的中间信号进行合并，得到第二信号，缩小了第二信号与第一信号延时之间的 差距，将上述电路应用于高速集成电路传输系统，能够避免由于差分信号中的第一信号和 第二信号的延时差距太大，而导致信号错误跳转的现象，降低了误码率，提高了信号传输的 准确率。
[0054] 本实施例还提供一种高速集成电路传输系统，包括上述任意实施例提供的单端信 号转差分信号的电路。将该电路应用于在集成电路的传输系统中，用于高速传输信号，能够 避免由于差分信号中的第一信号和第二信号的延时差距太大，而导致信号错误跳转以致信 号传输混乱的现象，降低了误码率，提高了信号传输的准确率。
[0055] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限 制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当 理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部 技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新 型各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1. 一种单端信号转差分信号的电路，其特征在于，包括：第一信号线路、第二信号线路 和延时调整线路； 所述第一信号线路包括η个串联的反相器；所述第一信号线路的输入端接收单端信 号，所述单端信号经所述η个串联的反相器后，作为差分信号中的第一信号输出，所述η为 大于或等于1的整数； 所述第二信号线路包括m个串联的反相器；所述第二信号线路的输入端接收所述单端 信号，所述单端信号经所述m个串联的反相器后，输出中间信号，所述m为大于或等于0的 整数，m小于η,且η与m之间的差值为奇数； 所述延时调整线路包括所述差值个串联的反相器；所述延时调整线路分别与所述第一 信号线路和所述第二信号线路相连，用于接收所述第一信号，并将所述第一信号经所述差 值个串联的反相器后与所述中间信号合并作为差分信号中的第二信号输出。
2. 根据权利要求1所述的单端信号转差分信号的电路，其特征在于，所述η与m之间的 差值为1。
3. 根据权利要求2所述的单端信号转差分信号的电路，其特征在于，所述η为大于或等 于2的偶数。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的单端信号转差分信号的电路，其特征在于，所述反 相器包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管为Ρ沟道场效应管，所述第二 场效应管为η沟道场效应管； 所述第一场效应管的源极接高电平，漏极与所述第二场效应管的漏极连接，所述第二 场效应管的源极接地； 所述第一场效应管的栅极与所述第二场效应管的栅极连接，且作为所述反相器的输入 端；所述第一场效应管的漏极还作为所述反相器的输出端。
5. -种高速集成电路传输系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的单端 信号转差分信号的电路。
【文档编号】H03K5/01GK203872144SQ201420261507
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】杨宗仁, 王岳, 荆华 申请人:龙芯中科技术有限公司