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1lvds電路接I/O電路設計

1.1基本原理LVDS驅動線路可以有多種結構，常見的包括單電源模式、雙電流電源和電壓模式。單電流源模式需要較大的電阻，如果采用傳輸邏輯實現電壓驅動，需要復雜的電路對電壓進行修正。因此在設計中可以選擇雙電流源模式進行驅動。電路如圖：雙電流源模式的電阻需求較小，可以方便的提供恒定電流，相對穩定。雙電流源模式，對PMOS管以及NMOS管進行分別設置，形成兩個電流鏡（M1、M2、M3、M4）。通過適當的調節可以保證電流輸出穩定在3.5mA。M2和M4、R組成偏置電路產生偏置電流，然后通過電流鏡映射到M1和M3端，為驅動電路提供電流。如果in1是高電平則M5、M8導通，M6、M7阻斷。電流從M5通過，從out1輸出，經過電阻控制后再從out2輸入，進入M8后經過M3，形成一個回路。這樣驅動電路輸出端out1和out2上的電流相反，形成一個差分信號。

1.2電路模型構建和分析按照前面的分析，M2和M4提供偏置電流，如果要保證電流經過電阻R的電流與偏置電流一致，并控制其參數，根據電流鏡的原理，只需要對M1的寬度進行調整，設置為M2的3.5倍。如果此時Ir=1則驅動電路工作電流為3.5mA。同時設定電阻R=200Ω，并確定M2和M4寬長比一致，設定二者漏極電流就可獲得其相對應的電壓。為了獲得穩定的工作電流3.5mA，設計要求M1和M3的漏極電流為3.5mA。根據電流鏡的工作原理，可以得到各個關鍵位置的基本參數。獲得相關的M2和M4的比值。在電路輸出后，為了保證反轉時性能的穩定，M5-M8管應保持參數一致。所以計算其中一個即可獲得其他的參數。在電流導通的時候M5是非飽和狀態，因此在輸出時LVDS的高電壓為1.25V，同時電流源的電流為3.5mA，所以MOS開關啟動的時候，漏流為3.5mA，而Vds則很小，為100mA。經過計算可以得到M5的寬長比。實際中往往取值較大，因為這樣可以減少溝道電阻，加快電平的轉換速度。通過仿真可以對LVDS的驅動器進行修正，最終獲得各個MOS管的尺寸、電阻和電容等，提高電路的性能。

2LVDS接受設計

在設計中電路的核心部分是接受電路，電路圖如下，in1和in2為LVDS輸入信號，經過運算和放大后，經由反向器輸出。按照電流鏡的基本原理其中M3和M4的參數一致。此時Id3為主導，Id4隨其發生改變，且二者相等。如果in1和in2相同，此時Id1=Id2；Id3=Id4.從而Id4=Id1=Id2，Iout為零。如果輸入的差分信號為共模則電流為零。如果輸入信號中in1大于in2則PMOS將發揮作用，此時電流只能從out端流出，而Iout大于零。相反則出現Iout小于零的情況，輸入的LVDS信號直接會導致Iout的改變。按照差分放大器的各種性能要求，利用相關公式即可獲得相關技術參數，各個點位的電壓和電流，如圖2中所示。

3結束語

按照上述分析，對電路進行仿真，從仿真結果來看，電路的設計達到了預期的要求。

作者：余羅單位：電子科技大學