接口电路及电子装置的制作方法

本发明涉及集成电路领域，特别是涉及一种接口电路及电子装置，其应用于传输信号，特别适用于高速传输数据的电路。

背景技术：

随着信息技术的迅速发展，需要对越来越多的数据进行采集和处理，因此对数据的传输也提出了新的要求，需要在各种模块之间实现高速、低功耗的数据传输。然而，传统的接口电路不能完全满足信号传输过程中的需求，存在以下三个方面的不足：

(1)输出共模反馈电路与输出驱动器相连，增加了输出驱动电路的负载，导致传输速率低；

(2)每个输出驱动电路搭配一个共模反馈环路，每个反馈环路中的运算放大器都会消耗功耗，导致功耗比较大；

(3)输出信号的共模电压、信号幅度等特征不可配置，使用灵活度较小。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种接口电路及电子装置，用于解决现有接口电路上述任一缺陷的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第一方面提供了一种接口电路，包括：

可编程电流阵列，用于根据输入编码产生送往共模差模产生电路的第一电流、第二电流，以及根据所述输入编码产生送往驱动偏置产生电路的第三电流、第四电流；

所述共模差模产生电路，连接所述可编程电流阵列的输出端，用于根据所述第一电流产生共模电压，以及根据所述第二电流与共模电压产生高电平电压与低电平电压，其中，所述高电平电压与低电平电压之差为差模电压；

所述驱动偏置产生电路，分别连接所述可编程电流阵列与共模差模产生电路的输出端，用于根据所述第三电流与第四电流模拟负载，结合所述负载、高电平电压与低电平电压产生偏置电压；

输出驱动电路，连接所述驱动偏置产生电路的偏置电压，将输入信号转换成共模电压和差模幅度都可配置的差分信号。

本发明的第二方面提供了一种在模数转换器电路中使用的输出电路，该输出电路包括本发明上述第一方面的接口电路。

本发明的第三方面提供了一种模数转换器电路，其包括本发明上述第三方面的输出电路。

本发明的第四方面提供了一种集成电路，包括：本发明第一方面的接口电路；或者本发明第二方面的输出电路；或者本发明第三方面的模数转换器电路。

如上所述，本发明的接口电路及电子装置，具有以下有益效果：

通过可编程电流阵列与共模差模产生电路两者之间的配合，产生共模电压、高电平电压与低电平电压，其中，利用调节所述可编程电流阵列的电流控制信号来选通所述共模差模产生电路和差模产生电路使得输出的共模电压的大小与差模电压的幅度都可配置，满足了高性能集成电路的设计需求。

附图说明

图1显示为本发明一实施例提供的一种接口电路的结构示意图；

图2显示为本发明一实施例提供的一种接口电路的完整结构图；

图3显示为本发明一实施例提供的一种可编程电流阵列的电路图；

图4显示为本发明另一实施例提供的一种可编程电流阵列的电路图；

图5显示为本发明一实施例提供的一种共模差模产生电路的电路图；

图6显示为本发明另一实施例提供的一种高低电平产生电路的电路图；

图7显示为本发明一实施例提供的一种可编程电阻串的电路图；

图8显示为本发明一实施例提供的一种驱动偏置产生电路的电路图；

图9显示为本发明一实施例提供的一种输出驱动电路的电路图；

图10显示为本发明一实施例提供的一种电子装置的电路图。

元件标号说明：

1可编程电流阵列

2共模差模产生电路

3驱动偏置产生电路

4输出驱动电路

5电子装置

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，为本发明一实施例提供的一种接口电路的结构示意图，包括：

可编程电流阵列1，用于根据输入编码产生送往共模差模产生电路的第一电流、第二电流，以及根据所述输入编码产生送往驱动偏置产生电路的第三电流、第四电流；

所述共模差模产生电路2，连接所述可编程电流阵列的输出端，用于根据所述第一电流产生共模电压，以及根据所述第二电流与共模电压产生高电平电压与低电平电压，其中，所述高电平电压与低电平电压之差为差模电压；

所述驱动偏置产生电路3，分别连接所述可编程电流阵列与共模差模产生电路的输出端，用于根据所述第三电流与第四电流模拟负载，结合所述负载、高电平电压与低电平电压产生偏置电压；

输出驱动电路4，连接所述驱动偏置产生电路的偏置电压，将输入信号转换成共模电压和差模幅度都可配置的差分信号。

在本实施例中，通过可编程电流阵列与共模差模产生电路两者之间的配合，产生共模电压、高电平电压与低电平电压，其中，利用调节所述可编程电流阵列的电流控制信号来配置流入所述共模差模产生电路的电流以及产生电压的电阻使得输出的共模电压的大小与差模电压的幅度都可配置，满足了高性能集成电路的设计需求。

详见图2，驱动偏置产生电路3自带模拟负载的功能，能够产生偏置电压，在偏置电压的供电情形下，输出驱动电路将输入信号转换成共模电压和差模幅度都可配置的差分信号。

需要说明的是，输出驱动电路包括多个输出驱动模块，所述驱动偏置产生电路与输出驱动电路之间采用镜像结构，结合所述偏置电压使得所述驱动偏置产生电路与输出驱动电路的工作状态相同，生成共模电压和差模电压幅度都可配置的差分信号，其中，利用所述驱动偏置产生电路中的运算放大器的反馈回路与镜像结构确定所有所述输出驱动模块的共模电压。

在本实施例中，通过镜像结构消除输出共模反馈电路与输出驱动电路的直接连接，减少了寄生电容，提升接口速度；无需每个输出驱动电路搭配一个共模反馈环路，只需设计公共运放，通过镜像即可确定每个输出驱动电路的输出共模电压，极大的减小了运放的数量，节省了面积和功耗。

在另一个实施例中，所述可编程电流阵列由电流源阵列构成，输出由开关控制电流大小的第一电流ic、第二电流id、第三电流ip和第四电流in。

其中，需要说明的是，第一电流ic、第二电流id、第三电流ip和第四电流in以相同方式产生，请参阅图3，具体的连接关系：n个电流源的并联，且n个电流源的正端(正极)并联连接电源，每个电流源的负端对应连接一个开关，该开关受控制信号导通或断开，其中，控制信号由输入编码决定，根据控制信号控制电流源阵列输出的电流大小。例如，信号kc1[1]控制电流源ic[1]对应的开关，当kc1[1]为逻辑高电平1时，开关导通，电流ic[1]流出作为第一电流ic的一部分，当kc1[1]为逻辑低电平0时，开关关断。

在另一些实施例中，请参阅图4，例如，第一电流ic受信号kc1[1]控制电流源ic[1]对应的开关，当kc1[1]为逻辑高电平1时，开关导通，电流ic[1]流出作为第一电流ic的一部分，当kc1[1]为逻辑低电平0时，开关关断。

在本实施例中，通过输入编码控制电流源阵列开关，即，电流源根据不同的开关控制信号产生大小可控的电流，如，第一电流ic、第二电流id、第三电流ip和第四电流in，满足用户各种不同应用需求，提高了输出电流的控制精度，又能扩展输出电流的范围。

请参阅图5，为本发明一实施例提供的一种共模差模产生电路的电路图，详述如下：

使用可编程电流阵列送来的第一电流ic产生共模电压vcm，使用可编程电流阵列送来的第二电流id以及共模电压vcm产生高电平电压vh和低电平电压vl。详见图5，包括共模电平产生电路和高低电平产生电路。

所述共模电平产生电路，包括电流源ic(即第一电流ic)和第一可编程电阻串，其中，电流源ic的正端接电源，电流源ic的负端连接第一可编程电阻串的第一输入端vin1，该第一可编程电阻串的控制端受控制信号kc2[1:j]控制，第一可编程电阻串的第二输入端vin2接地，所述第一可编程电阻串输出端输出共模电压vcm。

在本实施例中，第一电流ic流过第一可编程电阻串产生共模电压vcm送往高低电平产生模块。该共模电压vcm可以通过调节第一电流ic的控制信号kc1[1:n]和电平选通控制信号kc2[1:j]来实现，因此，通过可编程电流源阵列和可编程电阻串的配合，实现输出信号“共模电压”的灵活配置，可配置的步长个数为n*j，实现输出共模电压vcm的精细化调节。

所述高低电平产生电路，包括电流源id(即第二电流id)、第二可编程电阻串、第三可编程电阻串、第一运算放大器amp1以及mos管m0，所述电流源id的正端接电源，电流源id的负端接第二可编程电阻串第一输入端vin1，第二可编程电阻串的第二输入端vin2与第三可编程电阻串的第二输入端vin2串联连接，该第二可编程电阻串的控制端受控制信号kd2[1:j]控制，该第三可编程电阻串的控制端受控制信号kd2[1:j]控制，所述第一运算放大器amp1的负端连接第二可编程电阻串与第三可编程电阻串之间，所述第一运算放大器amp1的输出端连接mos管m0的栅极，mos管m0源极接地，mos管m0的漏极连接第三可编程电阻串的第一输入端vin1，第二可编程电阻串的输出端输出高电平电压vh，第三可编程电阻串的输出端输出高电平电压vl。

在本实例中，第二电流id流过可编程电阻串2和可编程电容阵列3和晶体管m0，在运算放大器amp1及其反馈环路的作用下，得到高电平电压vh和低电平电压vl。其中，高电平电压vh和低电平电压vl的共模电压由运放环路反馈确定，即vcm。差模电压幅度(vh-vl)可以通过调节id控制信号kd1[1:n]和电平选通控制信号kd2[1:j]来实现，因此，可调节的步长数量为n*j，可以实现输出共模电压(vh-vl)的精细化调节。

请参阅图6，为本发明另一实施例提供的一种高低电平产生电路的电路图，通过其他方式实现的所述高低电平产生电路，详述如下：

第一种实施方式，与上述实施相比，不同点在于，该mos管m0由nmos管变为了pmos管，其中，pmos管的源极连接第三可编程电阻串的第一输入端vin1，pmos管的漏极接地。

第二种实施方式，与上述实施相比，不同点在于，电流源id与mos管m0的连接位置相互替换，例如，mos管m0的漏极连接电源，mos管m0的源极连接第二可编程电阻串第一输入端vin1，第三可编程电阻串的的第一输入端vin1连接电流源id的正端，电流源id的负端接地。

第三种实施方式，与第二种实施方式相比，该mos管m0由nmos管变为了pmos管，其中，pmos管的漏极连接第二可编程电阻串的第一输入端vin1，pmos管的源极连接电源。

在本实施例中，通过可编程电流源阵列和可编程电阻串多种实施方式产生高电平电压vh和低电平电压vl，其中，高电平电压vh和低电平电压vl，的共模电压由运放环路反馈确定为vcm，差模电压幅度(vh-vl)可以通过调节id控制信号kd1[1:n]和电平选通控制信号kd2[1:j]来实现，因此，利用可编程电流源阵列和可编程电阻串的配合，实现输出信号“差模电压”的灵活配置，可配置的步长个数为n*j，实现输出共模电压(vh-vl)的精细化调节。

请参阅图7，为本发明一实施例提供的一种可编程电阻串的电路图，其中，第一可编程电阻串、第二可编程电阻串和第三可编程电阻串的结构相同，例如，任意一个可编程电阻串包括第一电阻r1、第二电阻r2、…、第j电阻rj，控制开关k[1:j],第一输入端口vin1、第二输入端vin2和输出端vout，其中，j大于等于1。

需要说明的是，第一输入端口vin1分别连接第j电阻rj的一端与第j控制开关k[j]的一端，从第j电阻rj至第一电阻r1之间依次串联，第一电阻r1的另一端连接第二输入端vin2；第j-1控制开关k[j-1]连接在第j电阻rj和第j-1电阻rj-1之间直至第1控制开关k[1]连接在第2电阻r2和第1电阻r1之间，第1控制开关k[1]至第j控制开关k[j]的另一端连接输出端vout。

在本实施例中，满足用户各种不同应用需求，提高了电阻的编程精度，又能扩展电阻的编程范围。

请参阅图8，为本发明一实施例提供的一种驱动偏置产生电路的电路图，包括：

驱动偏置产生电路3，使用可编程电容阵列送来的第三电流ip和第四电流in模拟负载，根据负载结合共模差模产生电路产生的高电平电压vh和低电平电压vl生成第一偏置电压vb1和第二偏置电压vb2，并送往输出驱动电路。

其中，需要说明的是，驱动偏置产生电路3包括第二运算放大器amp2，第三运算放大器amp3，晶体管m1-m6(其中，第一晶体管m1、第三晶体管m3与第五晶体管m5为pmos晶体管，第二晶体管m2、第四晶体管m4与第六晶体管m6为nmos晶体管)，电流源ip(即，第三电流ip)和电流源in(即，第四电流in)。第二运算放大器amp2的正端连接共模差模产生电路2的输出的高电平电压vh，第二运算放大器amp2的负端连接第五晶体管m5和第六晶体管m6的漏极以及电流源in(第四电流)，第二运算放大器amp2的负相输出端连接第一晶体管m1的栅极(第一偏置电vb1)。第三运算放大器amp3的正端连接共模差模产生电路2的输出的低电平电压vl，第三运算放大器amp3的负端连接第三晶体管m3和第四晶体管m4的漏极以及电流源ip(第三电流)，第三运算放大器amp3的正相输出端连接第二晶体管m2的栅极(第二偏置电vb2)。第三晶体管m3和第四晶体管m4的栅极连接逻辑高电平1，第四晶体管m4和第六晶体管m6的栅极接逻辑低电平0。输出的第一偏置电压vb1由第二运算放大器amp2反馈环路决定，输出的第二偏置电vb2由第三运算放大器amp3反馈环路决定。

在本实施例中，电流源ip和电流源in用于模拟输出带实际负载时的电流情况，当带实际负载电阻时，由于第三晶体管m3和第四晶体管m4的栅极接逻辑高电平1，因此，第三晶体管m3断开，第四晶体管m4导通，电流从负载经过第四晶体管m4和第二晶体管m2流入到地，第三电流ip用于模拟从负载流入第四晶体管m4的电流；由于第五晶体管m5和第六晶体管m6的栅极接逻辑高电平0，因此，第五晶体管m5导通，第六晶体管m6断开，电流从第一晶体管m1和第五晶体管m5经过负载流入到地，第四电流in用于模拟从第五晶体管m5流入负载的电流。

需要说明的是，本申请中的晶体管优选为场效应晶体管，还可替换为双极晶体管，在此不再赘述。

由于第二运算放大器amp2的反馈作用，使得vh＝vdh；由于第三运算放大器amp3的反馈作用，使得vl＝vdl；因此，驱动偏置产生电路3的输出信号幅度(vdh-vdl)＝(vh-vl),也就是说，调节(vh-vl)就实现了对(vdh-vdl)的调节。

由于第三电流ip和第四电流in用于模拟负载电流，因此电流源ip等于电流源in,并且由于调节信号幅度(vh-vl)时，由于负载阻抗不变，流过负载的电流随输出信号幅度的变化而等比例的变化，因此调节输出信号幅度(vh-vl)时，应等比例的调节ip和in，从而实现对负载电流的精确模拟。

请参阅图9，为本发明一实施例提供的一种输出驱动电路的电路图，包括：

输出驱动电路，详见图2，包括输出驱动电路(输出驱动模块)41，输出驱动电路42，…，输出驱动电路4m。输出驱动电路41，将cmos输入信号d1+和d1-，转换成可配置共模电压和差模幅度的差分对信号dout1+和dout1-输出；输出驱动电路42，将cmos输入信号d2+和d2-，转换成可配置共模电压和差模幅度的差分对信号dout2+和dout2-输出；…；输出驱动电路4m，将cmos输入信号dm+和dm-，转换成可配置共模电压和差模幅度的差分对信号doutm+和doutm-输出。

其中，输出驱动模块41，输出驱动模块42，…，输出驱动模块4m结构相同，如图9所示，包含晶体管m7-m12，其中，第七晶体管m7、第九晶体管m9与第十一晶体管m11为pmos晶体管，第八晶体管m8、第十晶体管m10与第十二晶体管m12为nmos晶体管。

第七晶体管m7的栅极连接第一偏置电压vb1，第八晶体管m8的栅极连接第二偏置电压vb2，第七晶体管m7的源极连接电源，第八晶体管m8的源极接地；第九晶体管m9和第十晶体管m10的栅极连接数字输入逻辑电平d+，第十一晶体管m11和第十二晶体管m12的栅极连接数字输入逻辑电平d-，其中，第七晶体管m7的漏极分别连接第九晶体管m9和第十一晶体管m11的源极，第八晶体管m8的漏极分别连接第十晶体管m10和第十二晶体管m12的源极，第一输出端dout+与第十一晶体管m11和第十二晶体管m12的漏极相接，第二输出端dout-与第九晶体管m9和第十晶体管m10的漏极相接。晶体管m7-m12的器件尺寸与驱动偏置产生电路3中的晶体管m1-m6的尺寸和电流密度成比例，且第一偏置电压vb1和第二偏置电压vb2也由驱动偏置产生电路3在配置了模拟负载的前提下产生，因此输出驱动电路的工作状态与驱动偏置产生电路3的工作状态完全一致，因此，输出信号幅度：

[(dout+)-(dout-)]＝(vdh-vdl)＝(vh-vl)

式中，vh为高电平电压，vl为低电平电压，(vdh-vdl)为驱动偏置产生电路输出信号幅度。

在本实施例中，驱动偏置产生电路3和输出驱动电路4之间采用镜像结构结合偏置电压vb1和vb2的方式实现完全相同的工作状态，从而确定输出驱动电路4的输出共模电压以及差模幅度。因此，输出驱动电路4中，不再需要使用运算放大器来确定其输出共模电压，对于m个输出驱动模块，只需要在带模拟负载的驱动偏置产生电路3中使用运算放大器，就可以实现通过反馈和镜像确定所有输出驱动模块的输出共模电平和差模电压；而传统结构中，需要每个输出驱动模块配一个运算放大器，也就是需要m个运算放大器。因此，本发明极大的减少运算放大器的使用数量，节省面积和功耗。输出驱动电路不与共模反馈环路直接连接，降低了输出节点的寄生电容，提升了输出驱动电路的速度。

参阅图10，为本发明一实施例提供的一种使用接口电路的电子设备，例如：lcd、led、oled等显示面板580的电视机或手机或平板或计算机等电子设备的构成例。

来自主机550的串行数据或时钟信号通过lvds的差动信号线(串行总线)发送给集成电路装置500，且接口电路510(lvds接收电路)接收。并且，接口电路510将从主机550输送的时钟信号(或者将该时钟信号依次加倍的时钟信号)提供给存储控制器520。并且，将从主机550输送的接收串行数据、即图像数据供给图像处理部530。

图像处理部530对从主机550接收的图像数据进行例如伽马校正等各种图像处理。并且，为了处理该图像，使用存储器560(广义上是根据通过接口电路接收的数据或者时钟信号进行动作的装置)，将图像处理前或图像处理后的图像数据写入存储器560、或者从存储器560读出。作为该存储器560，例如可以使用sdram或ddrsdram等高速存储器。通过存储控制器520(sdram)的控制来实现向这样的存储器560写入数据或者从存储器560读出数据。

存储控制器520的时钟信号生成电路521根据例如来自接口电路510的时钟信号，生成用于对来自存储器560的读出数据进行采样的时钟信号。或者也可以生成向存储器560写入数据所需要的时钟信号。

通过图像处理部530进行了图像处理后的图像数据通过发送电路540发送到显示驱动器570(根据接口电路接收的数据或者时钟信号进行动作的装置)。并且，显示驱动器570根据接收的图像数据，驱动显示面板580，并进行用于显示对应于图像数据的图像的控制。

此外，适用本实施方式的接口电路的电子设备的结构并不仅限于图10所示的结构，只要是至少包括根据通过接口电路接收的数据或时钟信号进行动作的装置(例如，存储器、显示驱动器、显示面板等)的设备都可以。具体而言，作为可适用本实施方式的电子设备，可以考虑有信息处理装置、便携式信息终端、av设备、便携式av设备、游戏装置或者便携式游戏装置等各种设备。

如上所述，体现本发明的接口电路或差分接口电路还可以用于模数转换电路。

在另一些实施例中，本发明的电路可以实现为集成电路，例如，诸如倒装芯片的ic芯片上的集成电路。本发明扩展到如上所述的集成电路和ic芯片、包括这样的ic芯片的电路板以及包括这种电路板的通信网络(例如，互联网光纤网络和无线网络)和这样的网络的网络设备。

综上所述，本发明通过可编程电流阵列与共模差模产生电路两者之间的配合，产生共模电压、高电平电压与低电平电压，其中，利用调节所述可编程电流阵列的电流控制信号来选通所述共模差模产生电路和差模产生电路使得输出的共模电压的大小与差模电压的幅度都可配置，满足了高性能集成电路的设计需求。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。