一種輸出可調(diào)驅(qū)動器電路的制作方法

本發(fā)明涉及一種輸出可調(diào)驅(qū)動器電路，即一種高速大電流限幅驅(qū)動電路，屬于驅(qū)動電路的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

數(shù)據(jù)通信總線驅(qū)動器電路的作用為將經(jīng)數(shù)據(jù)編碼器編碼的信號轉(zhuǎn)換為符合總線傳輸特性要求的數(shù)據(jù)通信總線信號。在集成電路中，普通結(jié)構(gòu)的驅(qū)動電路一般采用常規(guī)功率放大實現(xiàn)一定驅(qū)動能力的輸出驅(qū)動，而且參數(shù)指標(biāo)極大依賴于工藝條件，很難滿足數(shù)據(jù)通信總線傳輸中要求的驅(qū)動速度，驅(qū)動能力，輸出對稱性，過零穩(wěn)定性，輸出過沖和振鈴參數(shù)指標(biāo)要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決問題為：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種輸出可調(diào)驅(qū)動器電路，即一種新的主要用于適合數(shù)據(jù)通信總線傳輸特型指標(biāo)要求的高速大電流限幅驅(qū)動電路，可以克服工藝容差實現(xiàn)滿足數(shù)據(jù)通信協(xié)議電參數(shù)參數(shù)指標(biāo)要求。主要電參數(shù)指標(biāo)滿足最大輸出驅(qū)動電流800mA，信號速率1M的總線驅(qū)動特征，輸出幅度18V至27V(變壓器耦合模式)，上升速率100ns至300ns，過零穩(wěn)定性小于25ns。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：一種輸出可調(diào)驅(qū)動器電路，包括：差分運放111A、差分運放112A、電阻120A、電阻121A、PMOS管123A、NMOS管115A、NMOS管124A、差分反饋運放113A、差分反饋運放114A、反饋電阻122A、反饋電阻116A、限幅二極管D32、基準(zhǔn)源118、輸出參數(shù)調(diào)整電路117、緩沖運算放大器119、差分運放111B、差分運放112B、電阻120B、電阻121B、PMOS管123B、NMOS管115B、NMOS管124B、差分反饋運放113B、差分反饋運放114B、反饋電阻122B、反饋電阻116B、偏置二極管D32、基準(zhǔn)源118、緩沖運算放大器119；

外部差分信號輸入正端IN+連接差分運放111A的正端，外部差分信號輸入負端IN-連接差分運放111A的負端；

差分運放111A輸出正端連接電阻120A的一端和差分運放112A的正輸入端，接地電阻120A的另一端接地GND；

差分運放111A輸出負端連接電阻121A的一端和差分運放112A的負輸入端，接地電阻121A的另一端接地GND；

差分運放112A的輸出端連接PMOS管123A的柵極，PMOS管123A的源極連接電源VDD；，PMOS管123A的漏極連接NMOS管115A柵極和NMOS管124A的漏極；NMOS管115A源極接地；漏級接外部輸出TXOUT-和反饋電阻122A的一端，122A的另一端連接限幅二極管D32的正極和反饋電阻116A的一端；反饋電阻116A的另一端連接差分運放114A的正輸入端，差分運放114A的負輸入端連接輸出參數(shù)調(diào)整電路117的輸出；差分反饋運放114A的正輸出連接差分反饋運放113A的負輸入端，差分反饋運放114A的負輸出端連接差分反饋運放113A的正輸入端；差分反饋運放113A的輸出連接NMOS管124A的柵極，NMOS管124A的源極接地；

外部差分信號輸入正端IN+連接差分運放112B的負端，外部差分信號輸入負端IN-連接差分運放112B的正端；

差分運放112B輸出正端連接電阻120B的一端和差分運放111B的正輸入端，接地電阻120B的另一端接地GND；

差分運放112B輸出負端連接電阻121B的一端和差分運放111B的負輸入端，接地電阻121B的另一端接地GND；

差分運放111B的輸出端連接PMOS管123B的柵極，PMOS管123B的源極連接電源VDD；PMOS管123B的漏極連接NMOS管115B柵極和NMOS管124B的漏極；NMOS管115B源極接地；漏級接外部輸出TXOUT+和反饋電阻122B的一端，122B的另一端連接限幅二極管D32的正極和反饋電阻116B的一端；反饋電阻116B的另一端連接差分運放114B的正輸入端，差分運放114B的負輸入端連接輸出參數(shù)調(diào)整電路117的輸出；差分反饋運放114B的正輸出連接差分反饋運放113B的負輸入端，差分反饋運放114B的負輸出端連接差分反饋運放113B的正輸入端；差分反饋運放113B的輸出連接NMOS管124B的柵極，NMOS管124B的源極接地；

基準(zhǔn)源118的輸出1.25V的參考電壓連接緩沖運算放大器119的正輸入端，緩沖運算放大器119的負輸入端連接緩沖運算放大器119的輸出和偏置二極管D32的負極。

輸出參數(shù)調(diào)整電路，包括：讀寫開關(guān)K1、讀出電流源I32、齊納反熔絲二極管D0、D1、……、DN、……、D31，N為大于1且小于31的整數(shù)、對地電流源I0，I1、……、IN、……、I31、開關(guān)S<0>、S<1>、……、S<N>、……、S<31>；

讀寫輸入電源信號輸入到讀寫開關(guān)K1的一端，讀寫開關(guān)K1的另一端連接并聯(lián)連接的齊納反熔絲二極管D0、D1、……、DN、……、D31的負極，讀出電流源I32電流流入端連接工作電源，讀出電流源I32電流流出端接接齊納反熔絲二極管序列D0，D1……DN……D31的負極并與讀寫開關(guān)K1的另一端連接為讀出序列D<0,31>提供偏置。

齊納反熔絲二極管D0、D1、……、DN、……、D31的正極連接對地電流源I0、I1、……、IN、……、I31的電流流入端分別和開關(guān)S<0>、S<1>、……、S<N>、……、S<31>的一端,對地電流源I0，I1、……、IN、……、I31的電流流出端連接開關(guān)S<0>、S<1>、……、S<N>、……、S<31>的另一端并接地；

齊納反熔絲二極管D0、D1、……、DN、……、D31的正極作為輸出參數(shù)調(diào)整電路的輸出配置位送給差分反饋運放114A和114B的負輸入端來調(diào)整負端輸入偏置實現(xiàn)對輸出驅(qū)動電參數(shù)的調(diào)整；開關(guān)S<0>、S<1>、……、S<N>、……、S<31>的開關(guān)鍵分別連接脈沖序列信號S<0,31>，脈沖序列信號S<0,31>作為開關(guān)S<0>、S<1>、……、S<N>、……、S<31>的輸入信號，脈沖序列信號控制S<0>，S<1>、……、S<N>、……、S<31>在K1閉合導(dǎo)通時僅有其中一個導(dǎo)通，對需要編程寫入數(shù)據(jù)的對應(yīng)的反熔絲齊納二極管D0、D1、……、DN、……、D31熱擊穿形成低阻通路，這樣需要電路工作時經(jīng)過編程數(shù)據(jù)寫入的反熔絲齊納二極管對應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出位就輸出高電平，而沒有經(jīng)過編程數(shù)據(jù)寫入的反熔絲齊納二極管輸出位輸出低電平，通過這種方式實現(xiàn)了驅(qū)動參數(shù)配置。

本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明提供一種應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信總線驅(qū)動傳輸?shù)碾娐?，它采用一種高速大電流限幅輸出結(jié)構(gòu)、輸出驅(qū)動電參數(shù)(幅度，沿時間，對稱性)后調(diào)整結(jié)構(gòu)、內(nèi)置基準(zhǔn)電流源和電壓源、增益幅度以及速度調(diào)整電路。

(2)幅度調(diào)整放大器用于提供幅度的階梯性大動態(tài)范圍的調(diào)整，引入了高速限幅反饋運算放大器，既實現(xiàn)了反饋環(huán)路的限幅要求，又能保證高速大電流輸出驅(qū)動信號滿足穩(wěn)定性要求，降低過沖和振鈴，通過差異不對稱補償使得輸出差分信號對稱性滿足指標(biāo)要求，通過電流源輸出IV轉(zhuǎn)換調(diào)整限幅反饋參考電平。

(3)可以進行電路在線測試后調(diào)整，使得由于芯片工藝離散，封裝引入誤差，以及管殼阻抗誤差等因素導(dǎo)致電參數(shù)指標(biāo)不滿足要求的問題，大大提高封裝后成測成品率，克服了高速大電流驅(qū)動的穩(wěn)定性問題和對稱性問題，使得驅(qū)動器在較高的頻率下輸出滿足數(shù)據(jù)通信總線傳輸電參數(shù)指標(biāo)要求。

(4)本發(fā)明電路滿足以下數(shù)據(jù)通信總線驅(qū)動輸出電參數(shù)指標(biāo)：具有最大輸出驅(qū)動電流800mA，信號速率1M的總線驅(qū)動特征，輸出幅度18V至27V(變壓器耦合模式)，上升速率100ns至300ns，過零穩(wěn)定性小于25ns。滿足數(shù)據(jù)通信總線電參數(shù)指標(biāo)要求的總線驅(qū)動器電路應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明高速大電流限幅驅(qū)動電路的總體結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明高速大電流限幅驅(qū)動電路中的輸出幅度參數(shù)調(diào)整電路；

圖3為限幅輸出可調(diào)驅(qū)動電路驅(qū)動輸出外部應(yīng)用連接圖。

具體實施方式

本發(fā)明的基本思路為：提供一種輸出可調(diào)驅(qū)動器電路，它具有反熔絲后調(diào)整數(shù)字校正網(wǎng)絡(luò)電路，可調(diào)整輸出電壓幅度，輸出電流，上升速率，輸出對稱性。限幅輸出放大器用于提供符合總線傳輸要求的驅(qū)動信號。反熔絲后調(diào)整數(shù)字校正網(wǎng)絡(luò)電路可以實現(xiàn)反熔絲調(diào)整位的寫入和讀出，輸出電壓幅度調(diào)整可以實現(xiàn)對輸出幅度的寬范圍高精度調(diào)整，上升速率調(diào)整可以調(diào)整驅(qū)動器輸出的驅(qū)動速度，輸出對稱性調(diào)整通過調(diào)整正負端輸出限幅電路的限幅幅度來調(diào)整由于芯片驅(qū)動輸出不對稱，芯片正負端PAD引線鍵合，電路管殼布線，以及外接變壓器等芯片外圍輸出阻抗差異引起的輸出對稱性問題。通過對高速大電流輸出驅(qū)動總線信號的在線測試后調(diào)整，檢測調(diào)整峰值幅度，限幅輸出運放用于對輸出驅(qū)動總線信號進行限幅輸出，提高信號參數(shù)性能。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明為一種輸出可調(diào)驅(qū)動器電路，如圖1所示，為本發(fā)明的總體電路圖，即本發(fā)明的基本形式，它由反饋控制電流源電阻網(wǎng)絡(luò)組成的反饋電路，包括反饋運算放大器113A，113B，114A，114B，緩沖運算放大器117，反饋電阻116A，116B、功率MOS管115A，115B、基準(zhǔn)電流源和電壓源118、輸出幅度控制電流、輸出對稱性輸出速度調(diào)整部分117組成。

其線路連接如圖1所示,線路元件尾綴A,B代表差分信號鏡像結(jié)構(gòu)部分。線路圖中，外部差分信號輸入正端IN+連接差分運放111A正端，外部差分信號輸入正端IN-連接差分運放111A負端,差分運放111A輸出端正端，負端分別連接接地電阻120A，121A，通過IV轉(zhuǎn)換驅(qū)動差分運放112A，差分運放111A輸出端正端，負端分別連接差分運放112A的正輸入端和負輸入端。112A的輸出控制源極接電源的PMOS管123A為輸出功率NMOS管115A柵極提供充電電流,輸出功率NMOS管115A源極接地，漏級接外部隔離變壓器和反饋電阻122A。122A另一端連接限幅二極管D32和反饋電阻116A。反饋電阻116A的另一端連接差分運放114A的正輸入端，差分運放114A的負輸入端連接輸出參數(shù)調(diào)整電路117的輸出，差分反饋運放114A的正輸出連接差分反饋運放113A的負輸入端，差分反饋運放的負輸入端連接差分反饋運放113A的正輸入端，差分反饋運放113A的輸出連接源極接地NMOS管124A的柵極，漏極連接輸出功率NMOS管115A柵極，為柵極提供對地放電電流通路。線路圖中，外部差分信號輸入正端IN+連接差分運放111B負端，外部差分信號輸入正端IN-連接差分運放111B負端,差分運放111B輸出端正端，負端分別連接接地電阻120B，121B，通過IV轉(zhuǎn)換驅(qū)動差分運放112B，差分運放111B輸出端正端，負端分別連接差分運放112B的正輸入端和負輸入端。112B的輸出控制源極接電源的PMOS管123B為輸出功率NMOS管115B柵極提供充電電流,輸出功率NMOS管115B源極接地，漏級接外部隔離變壓器和反饋電阻122B。122B另一端連接限幅二極管D32和反饋電阻116B。反饋電阻116B的另一端連接差分運放114B的正輸入端，差分運放114B的負輸入端連接輸出參數(shù)調(diào)整電路117的輸出，差分反饋運放114A的正輸出連接差分反饋運放113B的負輸入端，差分反饋運放的負輸入端連接差分反饋運放113B的正輸入端，差分反饋運放113B的輸出連接源極接地NMOS管124B的柵極，漏極連接輸出功率NMOS管115B柵極，為柵極提供對地放電電流通路?；鶞?zhǔn)源118產(chǎn)生輸出參考電壓作為緩沖運算放大器119的輸入，緩沖運放輸出連接偏置二極管D32的負極，為取樣反饋提供共模偏置。

經(jīng)過差分負反饋輸出的電壓信號控制功率MOS管(115A，115B)柵驅(qū)動電流源進行功率驅(qū)動，該電壓信號經(jīng)過驅(qū)動預(yù)放大器(111A，112A，111B，112B)進行相應(yīng)增益帶寬控制后，其輸出控制MOS管柵驅(qū)動電流源，從而控制驅(qū)動輸出速度，起到了決定輸出驅(qū)動速度的作用，經(jīng)過轉(zhuǎn)換的預(yù)放大信號通過控制驅(qū)動功率MOS管柵電流源的大小來控制輸出速度，負反饋放大器第一級差分運放114A，114B輸出信號幅度可調(diào)，所以功率MOS管輸出速度可調(diào)。

幅度調(diào)整電路和輸出對稱性調(diào)整整電路控制差分運放114A，114B中的負輸入端的3類各6檔共32位可調(diào)偏置電流源，通過電流源的電流電壓轉(zhuǎn)換幅度控制輸出幅度，114A，114B中負輸入端的偏置電流源來自于基準(zhǔn)電流源由輸出參數(shù)調(diào)整電路輸出的32位數(shù)字控制信號控制通斷，電流鏡優(yōu)選比例關(guān)系為1：2：4：4：8：16，保證參數(shù)可寬范圍高精度調(diào)整，用來消除由于工藝離散，鍵合封裝帶來的驅(qū)動器輸出參數(shù)漂移問題。

作為輸出參數(shù)調(diào)整部分結(jié)構(gòu)具體實現(xiàn)如圖2所示。輸出驅(qū)動參數(shù)后調(diào)整電路(包括幅度控制，對稱性控制，驅(qū)動速度控制)，通過32位數(shù)據(jù)位(分別對應(yīng)10位幅度控制，10位對稱性控制和12位驅(qū)動速度控制)調(diào)整運放負輸入端的偏置電流源實現(xiàn)IV轉(zhuǎn)換，等效于調(diào)節(jié)負反饋差分運放負輸入端信號的方式來滿足數(shù)據(jù)通信電路對輸出驅(qū)動電參數(shù)指標(biāo)要求：優(yōu)選輸出對稱性失調(diào)參數(shù)指標(biāo)小于250mV，驅(qū)動速度優(yōu)選在100ns至300ns之間，驅(qū)動幅度優(yōu)選在18V至27V之間，過零穩(wěn)定性小于25ns。

如圖1所示的高速大電流限幅輸出驅(qū)動電路，通過對輸出電壓采樣在預(yù)設(shè)置限幅反饋閾值進行幅度限制，使得輸出差分電壓幅度滿足指標(biāo)要求，通過調(diào)整運放輸出電流能力的方式改變輸出驅(qū)動管柵極電壓驅(qū)動電流源的電流能力來改變驅(qū)動管電壓變化速度從而改變驅(qū)動管導(dǎo)通電阻來控制輸出驅(qū)動能力。

如圖3所示，為限幅輸出可調(diào)驅(qū)動電路驅(qū)動輸出外部應(yīng)用連接圖，TXOUT+、TXOUT-、VCC能夠通過隔離變壓器和耦合網(wǎng)絡(luò)連接至數(shù)據(jù)總線。

輸出參數(shù)調(diào)整電路，即反熔絲后調(diào)整電路，齊納反熔絲二極管D0、D1、……、DN、……、D31的正極作為輸出參數(shù)調(diào)整電路的輸出配置位送給差分反饋運放114A和114B的負輸入端來調(diào)整負端輸入偏置實現(xiàn)對輸出驅(qū)動電參數(shù)的調(diào)整；開關(guān)S<0>、S<1>、……、S<N>、……、S<31>的開關(guān)鍵分別連接脈沖序列信號S<0,31>，脈沖序列信號S<0,31>作為開關(guān)S<0>、S<1>、……、S<N>、……、S<31>的輸入信號，脈沖序列信號控制S<0>，S<1>、……、S<N>、……、S<31>在K1閉合導(dǎo)通時僅有其中一個導(dǎo)通，對需要編程寫入數(shù)據(jù)的對應(yīng)的反熔絲齊納二極管D0、D1、……、DN、……、D31熱擊穿形成低阻通路，這樣需要電路工作時經(jīng)過編程數(shù)據(jù)寫入的反熔絲齊納二極管對應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出位就輸出高電平，而沒有經(jīng)過編程數(shù)據(jù)寫入的反熔絲齊納二極管輸出位輸出低電平。作為參數(shù)配置位實現(xiàn)靈活的輸出參數(shù)調(diào)整配置。該結(jié)構(gòu)中采用反向擊穿齊納管反熔絲結(jié)構(gòu)，利用齊納管高壓大電流反向擊穿后形成的低阻特性實現(xiàn)反熔絲數(shù)據(jù)編程寫入，輸出參數(shù)調(diào)整電路由擊穿控制開關(guān)管和相應(yīng)邏輯電路組成，編程完成后，數(shù)據(jù)從相應(yīng)的齊納管讀出，由于讀出電流源的存在，在高壓大電流反向擊穿后的齊納管位置輸出為高電平，未經(jīng)高壓大電流反向擊穿處的齊納管位置輸出為低電平。這樣就可以實現(xiàn)輸出參數(shù)調(diào)整電路的32位控制數(shù)據(jù)編程。

由于常規(guī)的反饋電路采用幅度采樣電路無法精確控制采樣信號的混疊信號噪聲，從而影響相位裕度和輸出幅度精度，無法滿足輸出信號過沖和振鈴信號幅度指標(biāo)要求，穩(wěn)定性差。本發(fā)明采用的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計了一種先進的幅度反饋放大器，通過控制由輸出幅度采樣反饋電路(116A，116B)，基準(zhǔn)源緩沖放大器(119)、輸出限幅參考電壓調(diào)整部分、對稱性調(diào)整部分(117)等電路實現(xiàn)。輸出幅度采樣電路將輸出結(jié)果與預(yù)設(shè)置的輸出幅度控制閾值進行限幅，限幅結(jié)果反饋到功率MOS管(115A，115B)輸出端?？朔松鲜鰡栴}，驅(qū)動器的限幅輸出幅度和振鈴過沖都能符合數(shù)據(jù)通信總線傳輸電參數(shù)特性指標(biāo)要求。該輸出可調(diào)驅(qū)動器可以進行電路在線測試后調(diào)整，通過對第一級差分輸入運放偏置電流源差異不對稱補償使得輸出差分信號對稱性滿足指標(biāo)要求，通過電流源輸出IV轉(zhuǎn)換調(diào)整限幅反饋參考電平。使得由于芯片工藝離散，封裝引入誤差，以及管殼阻抗誤差等因素導(dǎo)致的低成品率問題明顯改善，大大提高封裝后成測成品率。