一种高速多模式多通道LVCMOS接口电路的制作方法

一种高速多模式多通道lvcmos接口电路
技术领域
1.本实用新型属于集成电路架构领域，尤其涉及一种高速多模式lvcmos接口。


背景技术：

2.lvcmos电路应用非常广泛，尤其是在时钟电路，锁相环路中。它的具体应用主要体现在以下两个方面：
3.第一：高速的数据转换器需要高速的接口芯片输出数据。随着通信电子产品的工作频率不断提高，对接口速度与质量的要求也越来越高。同时伴随着数字信号处理技术的不断突破，利用高速高精度的模数转换器将模拟信号转换成数字信号进行处理已经得到广泛应用。高速的adc与dac需要高速的数据接口传输高质量信号，因此设计高速接口电路显得尤其重要。
4.第二：在大规模高速数字系统中，需要多种丰富的数据输出格式与逻辑电压去实现复杂的功能。多模式的接口必然带来更多的寄生电容，对速率与信号质量提出了严峻的挑战。因此设计一款兼容多模式的lvcmos接口电路具有重要的意义。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的旨在提出一种兼容多种接口形式的复杂接口电路，提高工作效率。
6.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：
7.一种高速多模式多通道lvcmos接口电路，包括电流源控制电路、电平控制电路和共模反馈电路；
8.电流源控制电路，用于控制共模反馈电路的电流源大小；
9.共模反馈电路，用于通过切换负载自动调整输出电流的值；
10.电平控制电路，用于控制输出至共模反馈电路电平值的大小。
11.其中，共模反馈电路的电路结构为：第一电流源的电流输入端连接3.3v电压，控制输入端连接电流源控制电路，电流输出端连接第一开关；电阻r3的一端连接3.3v电压，另一端连接第二开关；第一开关与第二开关相连，形成公共端a，且公共端a分别与m1和m3的漏极相连；m1的栅极连接clk，源极连接m2的漏极并对外输出，m1的源极与m2的漏极形成公共端b；m3的栅极连接nclk，源极与m4的漏极相连并对外输出,m3的源极与m4的漏极形成公共端c；m2的栅极连接clk信号,m4的栅极连接nclk信号，m2的源极连接m4的源极,形成公共端d；电阻r1的一端连接公共端b，电阻r2的一端连接公共端c，电阻r1的另一端与电阻r2的另一端相连，且公共输出端vcm连接共模反馈放大器opa的同相输入端；通道串扰抑制电容c连接在m3的漏极；第三开关和第四开关的一端相连且分别连接在公共端d，第三开关的另一端连接第二电流源的电流输入端，第二电流源的控制输入端连接共模反馈放大器opa的输出端，第二电流源的电流输出端接地；共模反馈放大器opa的同相输入端连接vcm，反相输入端连接电平控制电路；第四开关的另一端与电阻r4的一端相连，电阻r4的另一端接地。
12.其中，在第一电流源的电流输入端与3.3v电压连接之间还设有电源线下分布式耦合电容，电容分布在电源线下方，间隔分布。
13.其中，通道串扰抑制电容c用于稳定m3漏极电流急剧变化时，电压的稳定性。
14.其中，将晶体管的栅极与漏极进行加宽，直接具有esd保护功能。
15.与现有技术相比，本实用新型的优点及显著效果为：
16.1)本实用新型没有输出接口对电源地的esd环路，如图3所示，通过将工艺晶体管sd拉开，加强静电保护同时，增加电路工作速率(工业界默认esd电路是用来增强静电保护，但是会引入寄生电容，恶化速率，输出采用本实用新型方法，可以不用esd电路，但是依然有静电保护作用，同时变相提高工作速率)。
17.2)本实用新型通过电源双键合降低电感，同时增加电源，电流源漏极电容去降低通过串扰。
18.3)本实用新型采用丰富的逻辑控制电路，使得电路可以多模式输出。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例共模反馈电路的电路结构；
20.图2是本实用新型实施例电源线下分布式耦合电容；
21.图3是本实用新型实施例sd拉宽的抗静态击穿晶体管版图；
22.图4是本实用新型实施例没有电源地esd环路的输出接口版图。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
24.本实用新型提出一种兼容3.5ma/7ma lvds接口，8ma lvpecl接口,8ma/16ma hstl接口的复杂接口电路，工作速率达到1ghz。
25.如图1所示，本实用新型提出的高速多模式多通道lvcmos接口电路，包括电流源控制电路、电平控制电路和共模反馈电路；
26.电流源控制电路，用于控制共模反馈电路的电流源大小；
27.共模反馈电路，用于通过切换负载自动调整输出电流的值；
28.电平控制电路，用于控制输出至共模反馈电路电平值的大小。
29.其中，共模反馈电路的电路结构为：第一电流源的电流输入端连接3.3v电压，控制输入端连接电流源控制电路，电流输出端连接第一开关；电阻r3的一端连接3.3v电压，另一端连接第二开关；第一开关与第二开关相连，形成公共端a，且公共端a分别与m1和m3的漏极相连；m1的栅极连接clk，源极连接m2的漏极并对外输出，m1的源极与m2的漏极形成公共端b；m3的栅极连接nclk，源极与m4的漏极相连并对外输出,m3的源极与m4的漏极形成公共端c；m2的栅极连接clk信号,m4的栅极连接nclk信号，m2的源极连接m4的源极,形成公共端d；电阻r1的一端连接公共端b，电阻r2的一端连接公共端c，电阻r1的另一端与电阻r2的另一端相连，且公共输出端vcm连接共模反馈放大器opa的同相输入端；通道串扰抑制电容c连接在m3的漏极；第三开关和第四开关的一端相连且分别连接在公共端d，第三开关的另一端连接第二电流源的电流输入端，第二电流源的控制输入端连接共模反馈放大器opa的输出端，第二电流源的电流输出端接地；共模反馈放大器opa的同相输入端连接vcm，反相输入端连
接电平控制电路；第四开关的另一端与电阻r4的一端相连，电阻r4的另一端接地。
30.如图1所示在电流源漏极增加电容，降低该节点的电压变化。如图2所示，电容分布在电源线下方，间隔分布，电容不得小于300pf，进一步滤除电源线上串扰噪声。u＝q/c可知，电容增加可以降低电压变化。
31.如图3所示，将输出接口晶体管sd拉宽到5um，增加过电流能力。输出接口顶层版图如图4所示，无专门esd保护电路，减少输出寄生，增加电路工作速率。
32.工作原理为：
33.通过电流源控制电路，将电流源值切换为3.5/7ma/8ma，通过共模反馈电路，自动调整下电流源的值，同时闭合switch1，以此实现lvds，lvpecl接口功能；打开switch1，闭合switch2，切换50ohm负载，实现16ma hstl功能；打开switch1，闭合switch2，切换100ohm负载，实现8ma hstl功能，多模式功能得以实现。
34.芯片上电后，多通道同时工作时，接口开关在上升下降期间会通过电源线对其他通过形成串扰，可以通过对电源线与电流源接口放置电容解决。同时通过打双bounding线减小电源电感，减少串扰。
35.多模式接口必然带来接口晶体管寄生问题，同时降低电路工作速率。通过将接口晶体管sd拉宽，增加输出直接抗静电击穿能力，同时舍弃输出接口电源地esd保护环，增加接口电路的工作速率。