一种基于直流耦合的LVDS数据传输的链路故障监测电路及方法技术

本发明专利技术提供一种基于直流耦合的LVDS技术数据传输的链路故障监测电路，包括：共模调整电路(2)，其用于将所述共模调整电路(2)的LVDS输入信号的共模电压调整到与幅度电压阈值信号中间电位相匹配的电压值；参考产生电路(3)，其用于提供幅度电压阈值信号的信号幅度电平；幅度差分比较电路(4)，其用于逐位地比较输入数据，所述幅度差分比较电路(4)的输入端分别连接所述共模调整电路(2)以及参考产生电路(3)的输出端，以及所述幅度差分比较电路(4)的输出端连接到逻辑电平判决电路(5)的输入端；逻辑电平判决电路(5)，其用于在所述被监测链路出现故障时输出故障指示信号。本文的故障检测技术在可靠性、判决速度和应用广泛性方面，具有突出的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种基于直流耦合的LVDS数据传输的链路故障监测电路及方法
本专利技术涉及半导体领域，尤其是芯片设计相关，具体地涉及基于低电压差分信号(LVDS)技术的高速数据传输系统能够对于基于直流耦合的LVDS技术数据传输的链路故障监测技术，尤其是适用于在显示模组中的芯片信号传输互连，计算机外设元器件的互连、汽车电子系统中高速信号的传输互连等系统中开展的基于直流耦合的LVDS技术数据传输的链路故障监测装置以及对应的控制方法。
技术介绍
随着数据传输率的不断提高，采用低电压差分信号(LVDS)技术的高速数据传输在消费电子、高速计算机外设和电信/网络和汽车电子等系统中得到了越来越广泛的应用。LVDS技术是一种小摆幅差分信号技术，具有速度高、功耗低、噪声低、EMI小、成本低等优点，因此在非常广泛的应用领域里解决了高速数据传输的速度性、能等瓶颈问题。在技术产业的发展过程中，目前形成了两个LVDS技术规范的标准[1,2]：一个是由美国国家半导体公司(NationalSemiconductorCorp.)主导推出的TIA/EIA(电讯工业联盟/电子工业联盟)的ANSI/TIA/EIA-644标准；另一个是IEEE1596.3标准。在典型的基于LVDS技术的数据传输系统中，LVDS技术规范定义了故障检测机制，以保障系统工作的稳定性和可靠性。但这些故障机制基本上是基于信号的直流特性的，比如开路、悬空或者短路。为了避免噪声信号，LVDS技术标准也定义了LVDS信号的幅度阈值为±100mV。同时基于LVDS技术，多种应用接口技术也应运而生，比如显示模组中的mini-LVDS接口、MIPI接口等等。针对新的系统应用要求，开发具有高可靠性的LVDS数据传输系统的信号链路故障监测电路有着重要意义。尤其对于高达Gbps的数据传输率，如何快速准确的监测到链路故障，排除系统的信号质量恶化产生的故障，需要深入地研究。基于LVDS技术的数据传输系统中，为了保证数据传输系统的可靠性和稳定性，LVDS接收器需要内部或外部的故障检测电路，来监测系统是否处于某些特殊的链路状况或链路故障状态。一旦故障检测电路监测到异常链路状态，接收器将产生故障状态控制信号，直接控制LVDS接收电路的输出信号，保证系统输出的数据处于可控的逻辑状态，通常为逻辑高电平，避免系统错误操作。LVDS技术规范的标准定义下面三种链路故障状态:输入开路、输入悬浮、输入短路。针对以上故障链路状态，在过去的应用过程中，出现了三种故障防护电路类型：外部偏置电路，路径中电路和并行电路。1外部偏置故障防护电路外部偏置故障防护电路由三个外部连接到接收器输入管脚的电阻组成，如图1所示。在这种设计中，当线路未被驱动时，在两个输入管脚之间设置一个正的偏置电压，以便让接收器的输出处于逻辑高电平状态。这种故障防护电路结构简单，广泛用于早期的LVDS接收器中。但这种方法存在较多缺陷，如电阻的阻值设计选择变得复杂、增加系统元器件数量、增加接收误码率(BER)、对接收器的灵敏度要求更高，并且对于输入短路故障来说是无效的。2信号路径中故障防护电路信号路径中故障防护设计类似于外部偏置故障防护方法，但是这里的R1和R2被集成到了LVDS接收器中，因此VID上的偏置现已是一个内置的电压源。该电路广泛应用在某些LVDS接收器中，图2给出了一个等效电路。采用路径中电路设计，选择R1和R2的电阻值使内部VID偏置电压值处于30mV到50mV之间。即使当输入短路也插入正的VID偏置，这使输出都处于高电平。这种路径中设计克服了外部偏置方法的某些缺点，比如取消了外部电阻、当输入短路时工作等等。但是路径中故障防护方法同时存在以下局限性：①对于比较宽的工作电压范围内，不具有设置偏置电压的灵活性；②导致不均衡的接收器门限，劣化占空比性能，并增加抖动；③“路径中”噪声余量的较低；④由于外界的短接电阻和片上电阻的匹配性差，会导致接收器在批量生产时的良率降低。3并行故障防护电路并行故障防护电路应用于美信(Maxim)公司的LVDS产品，它克服了前面两种故障防护电路的主要缺点，如图3所示。并行故障防护方法相比于前两种的方法，具有以下优点：①对于共模和差模，它提供了非常高的噪声余量；②其配置是对称的，对占空比和输入差分信号的抖动没有影响。在图3中，比较器监测电压输入端的电压电平，并与VCC-0.3V的参考电压比较。如果输入电压高于参考电压，其输出就处于逻辑高电平。输出的逻辑高电平通过或门阻止接收器的输出，故障防护功能被激活，使得输出处于逻辑高电平。这种配置可以在前面所列的这三种需要故障防护功能的情况下将LVDS输出拉到逻辑高电平：开路、浮置和短路。只要共模电压低于基准电压VCC-0.3V，这种功能设计就能正确地实现。尽管并行故障防护电路具有很多优点，但并行故障防护方法也具有以下局限性：①对于多点或Gbps数据率的点对点应用，会增大发送器的共模负载电容，并增加故障防护功能增加激活延时；②由于受制造工艺、温度、电源电压范围和电源噪声等因素的影响，VCC-0.3V的比较参考电压难以精确地产生；③为了实现输入信号的噪声抑制，还需要在接收比较电路中增加迟滞电路。迟滞电路会增加信号路径上的码间干扰(Inter-SymbolInterface,ISI)，从而增加接收端误码率。为了解决上述故障检测电路在存在的问题，本文提出一种基于信号幅度检测的故障检测电路。LVDS技术规范的标准定义的开路、浮置和短路这三种链路故障情况在接收端看到情况是差分信号幅度为0，同时噪声容限条件是差分信号幅度大于100mV。因此，通过精确地检测信号幅度，就可以实现故障检测和噪声抑制的功能；同时由于是逐位的数据幅度监测，可以实现快速的故障监测功能。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种基于直流耦合的LVDS技术数据传输的链路故障监测电路，其特征在于，包括：共模调整电路2，其用于将所述共模调整电路2的LVDS输入信号的共模电压调整到与幅度电压阈值信号中间电位相匹配的电压值；参考产生电路3，其用于提供幅度电压阈值信号的信号幅度电平；幅度差分比较电路4，其用于逐位地比较输入数据，所述幅度差分比较电路4的输入端分别连接所述共模调整电路2以及参考产生电路3的输出端，以及所述幅度差分比较电路4的输出端连接到逻辑电平判决电路5的输入端；逻辑电平判决电路5，其用于在所述被监测链路出现故障时输出故障指示信号，其输入端连接所述幅度差分比较电路4的输出端。优选地，所述共模调整电路2至少包括输入信号共模电压提取电路、共模电压偏离值提取电路和共模电压调整电路。优选地，所述共模电压调整电路至少包括反馈环路，所述反馈环路用于使得所述共模调整电路2输出的电压与所述参考电压相匹配。优选地，所述反馈环路至少包括参考输出电压产生电路、参考输出电压偏离提取电路和反馈调整电路。优选地，所述参考产生电路包括保持参考输出电压跟随参考基准电压的电压跟随电路。优选地，所述幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于直流耦合的LVDS技术数据传输的链路故障监测电路，其特征在于，包括：/n共模调整电路(2)，其用于将所述共模调整电路(2)的LVDS输入信号的共模电压调整到与幅度电压阈值信号中间电位相匹配的电压值；/n参考产生电路(3)，其用于提供幅度电压阈值信号的信号幅度电平；/n幅度差分比较电路(4)，其用于逐位地比较输入数据，所述幅度差分比较电路(4)的输入端分别连接所述共模调整电路(2)以及参考产生电路(3)的输出端，以及所述幅度差分比较电路(4)的输出端连接到逻辑电平判决电路(5)的输入端；/n逻辑电平判决电路(5)，其用于在所述被监测链路出现故障时输出故障指示信号，其输入端连接所述幅度差分比较电路(4)的输出端。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于直流耦合的LVDS技术数据传输的链路故障监测电路，其特征在于，包括：
共模调整电路(2)，其用于将所述共模调整电路(2)的LVDS输入信号的共模电压调整到与幅度电压阈值信号中间电位相匹配的电压值；
参考产生电路(3)，其用于提供幅度电压阈值信号的信号幅度电平；
幅度差分比较电路(4)，其用于逐位地比较输入数据，所述幅度差分比较电路(4)的输入端分别连接所述共模调整电路(2)以及参考产生电路(3)的输出端，以及所述幅度差分比较电路(4)的输出端连接到逻辑电平判决电路(5)的输入端；
逻辑电平判决电路(5)，其用于在所述被监测链路出现故障时输出故障指示信号，其输入端连接所述幅度差分比较电路(4)的输出端。


2.根据权利要求1所述的监测电路，其特征在于，所述共模调整电路(2)至少包括输入信号共模电压提取电路、共模电压偏离值提取电路和共模电压调整电路。


3.根据权利要求2所述的监测电路，其特征在于，所述共模电压调整电路至少包括反馈环路，所述反馈环路用于使得所述共模调整电路(2)输出的电压与所述参考电压相匹配。


4.根据权利要求3所述的监测电路，其特征在于，所述反馈环路至少包括参考输出电压产生电路、参考输出电压偏离提取电路和反馈调整电路。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的监测电路，其特征在于，所述参考产生电路包括保持参考输出电压跟随参考基准电压的电压跟随电路。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的监测电路，其特征在于，所述幅度差分比较电路(4)至少包括信号幅度阈值产生电路以及差分信号比较电路。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的监测电路，其特征在于，所述逻辑电平判决电路(5)至少包括比较器电路、低通滤波电路以及施米特反相器电路。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的监测电路，其特征在于，还包括信号幅度放大电路(1)，其用于将输入数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃正才，肖宏，周剑，
申请(专利权)人：新相微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31