針對宇航超大面陣（15k×15k）CMOS圖像傳感器中讀出鏈路后級對串行數(shù)據(jù)接口高速、高精度、低功耗以及驅(qū)動大容性負載的需求,提出了一種基于溝道長度分割的方法和預(yù)加重技術(shù)相結(jié)合的低壓差分信號（low voltage differential signal,LVDS）驅(qū)動器設(shè)計方案。與常見設(shè)計方案相比,該方案采用溝道長度分割補償方法在兼顧運放增益的同時,有效提高單位增益帶寬;其次采用預(yù)加重技術(shù)對LVDS驅(qū)動器進行高頻分量補償,提高大容性負載驅(qū)動能力和高速信號完整性。仿真結(jié)果表明:基于溝道長度分割補償法有效提高了共模反饋電壓信號的精度,仿真驗證了實際共模電壓信號變化小于15 mV;采用預(yù)加重技術(shù)對高速傳輸過程中損失的高頻分量進行幅度增強,有效改善了高速數(shù)據(jù)傳輸過程中信號眼圖質(zhì)量,同時傳輸速率和驅(qū)動負載能力均提升2倍以上（1.2 Gb/s@12 pF）,靜態(tài)電流消耗僅為4.6 mA@12 pF,所提出的LVDS驅(qū)動器設(shè)計方案采用典型0.18μm CMOS工藝設(shè)計實現(xiàn)。 

【文章來源】：西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2020,38(02)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

LVDS發(fā)送器器整體結(jié)構(gòu)

LVDS驅(qū)動器整體結(jié)構(gòu)由圖1中3個模塊組成,其中模塊A為單端轉(zhuǎn)差分電路(single to differential,S2D)、模塊B為預(yù)加重功能電路(PRE_EMPHASIS)、模塊C為LVDS主驅(qū)動器電路。文中提出的高速高精度低功耗LVDS驅(qū)動器晶體管級電路如圖2所示。圖2中,DVDD-1V8表示1.8 V數(shù)字電源電壓,DVSS-1V8表示1.8 V對應(yīng)的數(shù)字地。VCM表示LVDS驅(qū)動器的共模反饋電壓,Vref表示參考電壓,IBIAS2表示電流漏I2的偏置電壓,I1和I2分別為PMOS電流源和NMOS電流漏,I3和I4分別為預(yù)加重時的電流源和電流漏,切換開關(guān)S1和S2的控制時序由預(yù)加重邏輯電路產(chǎn)生。左側(cè)電路為高增益寬帶運算放大器電路,右側(cè)電路為典型橋型開關(guān)電流源的改進結(jié)構(gòu)電路,增加了預(yù)加重功能。

單端轉(zhuǎn)差分信號電路實現(xiàn)將高速單端數(shù)字邏輯信號轉(zhuǎn)換成2路相位相差180°的差分信號。首先需要將待傳輸?shù)母咚贁?shù)字信號經(jīng)過由2個反相器組成的buffer電路緩沖后,一路經(jīng)過由2個反相器組成的緩沖器電路,另一路經(jīng)過一個反相器實現(xiàn)相位翻轉(zhuǎn)180°,從而得到一路與輸入信號同相另一路與輸入信號反相的差分信號,接著再經(jīng)過一對由反相器交叉耦合對組成的邊沿對齊電路,實現(xiàn)差分信號邊沿對齊的功能,最后再分別經(jīng)過一個buffer驅(qū)動電路后得到差分信號LVDS-DIFF-P和LVDS-DIFF-N,圖3為所設(shè)計的單端轉(zhuǎn)差分信號電路。2.2 主驅(qū)動器電路設(shè)計


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