开关电流源LVDS驱动器的研究与设计

摘要

当今,配备数字RGB接口的TFT液晶显示屏以其图像清晰、接口简单和亮度高等特点在电脑笔记本等设备中得到广泛应用,但是由于驱动显示屏的视频信号频率较高而无法直接进行较远距离传输。为此,在时序控制芯片到LCD之间的平板显示链路中采用低压差分技术(Low Voltage Differential Signaling,LVDS)技术克服这一问题。数据接收速率、抗干扰能力和功耗是LVDS接口电路的设计重点。 本课题的主要工作是设计一种用于时序控制芯片的差分信号数据驱动器,满足点对点差分信号传输(Point-to-Point Differential Signaling,PPDS)接口协议规范要求,数据发送速率达到1Gbps。同时,要求驱动器具有一定的抗干扰能力,且能在各种规定条件下稳定地工作。 本文设计采用特许半导体0.25μm CMOS工艺。首先,为了给手算过程提供精确的参数,本文改进了用HSPICE从BSIM3v3模型提取关键参数的方法。结果表明,该方法提取关键参数的手算结果比其他方法更接近仿真结果。本文将这些参数将用于带隙和LVDS电路设计的手算过程中,提高了设计结果的预见性。 其次,本文设计了一种采用电流模式的低压带隙基准电路,可以工作在2V的电压下,温度系数为10ppm/℃,10KHz的PSRR为50dB为INDS电路提供了一个可靠的参考源。 最后针对PPDS接口的要求,以之前设计的带隙基准电路作为偏置,设计了一个低压的开关电流源LVDS电路,并具体分析了这个电路的各个模块和实现方法。并在基本的开关电流源LVDS电路上作出了改进,实现了预加重功能。在考虑了EDS电路模型和传输线模型的影响后,有预加重功能的开关电流源电路仍能达到1Gbps,并对高频分量进行了补偿,从眼图分析可以看出其误码率有所降低,达到了设计目标。 本文所讨论的驱动器电路不但可以用于TCON驱动芯片数据发送,还可以作为其它差分接口设计的参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的背景和意义

1.2课题的重点和主要内容

1.3论文的组织框架

第二章LVDS驱动器的设计要求分析

2.1TFT-LCD显示系统的基本工作原理

2.2点对点差分信号(PPDS)技术

2.3各种LVDS电路结构比较

2.3.1传统的LVDS结构

2.3.2双电流源驱动LVDS驱动

2.3.3开关电流源LVDS驱动

2.4本章小结

第三章BSIM3v3关键参数提取

3.1传统的参数提取方法

3.2关键参数提取方法

3.3参数提取的比较

3.4设计实例的比较

3.5本章小结

第四章低压带隙基准电路

4.1带隙基准原理

4.1.1原理简介

4.1.2晶体管发射结电压VBE

4.1.3正温度系数(PTAT)电压

4.1.4带隙电压的产生

4.2本文采用的带隙基准电路

4.2.1电路总体结构

4.2.2带隙核心电路

4.2.3偏置电路

4.2.4运算放大电路

4.2.5启动电路

4.3带隙基准电路仿真结果

4.3.1.电源电压特性

4.3.2.温度特性

4.4本章小结

第五章开关电流源LVDS的设计

5.1总体结构

5.2预驱动电路

5.3上拉下拉电路

5.4开关电流源控制模块

5.5核心电路和共模反馈电路

5.6传输线模型和ESD保护电路

5.7预加重电路的设计

5.8本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢