[發明專利]一種基于直流耦合的LVDS數據傳輸的鏈路故障監測電路及方法

在審

• 申請號: 202010215158.6
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111510342A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 覃正才;肖宏;周劍
• 申請（專利權）人: 新相微電子（上海）有限公司
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26;H04B17/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種基于直流耦合的LVDS技術數據傳輸的鏈路故障監測電路，包括：共模調整電路(2)，其用于將所述共模調整電路(2)的LVDS輸入信號的共模電壓調整到與幅度電壓閾值信號中間電位相匹配的電壓值；參考產生電路(3)，其用于提供幅度電壓閾值信號的信號幅度電平；幅度差分比較電路(4)，其用于逐位地比較輸入數據，所述幅度差分比較電路(4)的輸入端分別連接所述共模調整電路(2)以及參考產生電路(3)的輸出端，以及所述幅度差分比較電路(4)的輸出端連接到邏輯電平判決電路(5)的輸入端；邏輯電平判決電路(5)，其用于在所述被監測鏈路出現故障時輸出故障指示信號。本文的故障檢測技術在可靠性、判決速度和應用廣泛性方面，具有突出的優勢。

技術領域

本發明涉及半導體領域，尤其是芯片設計相關，具體地涉及基于低電壓差分信號(LVDS)技術的高速數據傳輸系統能夠對于基于直流耦合的LVDS技術數據傳輸的鏈路故障監測技術，尤其是適用于在顯示模組中的芯片信號傳輸互連，計算機外設元器件的互連、汽車電子系統中高速信號的傳輸互連等系統中開展的基于直流耦合的LVDS技術數據傳輸的鏈路故障監測裝置以及對應的控制方法。

背景技術

隨著數據傳輸率的不斷提高，采用低電壓差分信號(LVDS)技術的高速數據傳輸在消費電子、高速計算機外設和電信/網絡和汽車電子等系統中得到了越來越廣泛的應用。LVDS技術是一種小擺幅差分信號技術，具有速度高、功耗低、噪聲低、EMI小、成本低等優點，因此在非常廣泛的應用領域里解決了高速數據傳輸的速度性、能等瓶頸問題。在技術產業的發展過程中，目前形成了兩個LVDS技術規范的標準[1,2]：一個是由美國國家半導體公司(National Semiconductor Corp.)主導推出的TIA/EIA(電訊工業聯盟/電子工業聯盟)的ANSI/TIA/EIA-644標準；另一個是IEEE1596.3標準。

在典型的基于LVDS技術的數據傳輸系統中，LVDS技術規范定義了故障檢測機制，以保障系統工作的穩定性和可靠性。但這些故障機制基本上是基于信號的直流特性的，比如開路、懸空或者短路。為了避免噪聲信號，LVDS技術標準也定義了LVDS信號的幅度閾值為± 100mV。同時基于LVDS技術，多種應用接口技術也應運而生，比如顯示模組中的mini-LVDS接口、MIPI接口等等。針對新的系統應用要求，開發具有高可靠性的LVDS數據傳輸系統的信號鏈路故障監測電路有著重要意義。尤其對于高達Gbps的數據傳輸率，如何快速準確的監測到鏈路故障，排除系統的信號質量惡化產生的故障，需要深入地研究。

基于LVDS技術的數據傳輸系統中，為了保證數據傳輸系統的可靠性和穩定性，LVDS接收器需要內部或外部的故障檢測電路，來監測系統是否處于某些特殊的鏈路狀況或鏈路故障狀態。一旦故障檢測電路監測到異常鏈路狀態，接收器將產生故障狀態控制信號，直接控制 LVDS接收電路的輸出信號，保證系統輸出的數據處于可控的邏輯狀態，通常為邏輯高電平，避免系統錯誤操作。

LVDS技術規范的標準定義下面三種鏈路故障狀態:輸入開路、輸入懸浮、輸入短路。針對以上故障鏈路狀態，在過去的應用過程中，出現了三種故障防護電路類型：外部偏置電路，路徑中電路和并行電路。

1外部偏置故障防護電路

外部偏置故障防護電路由三個外部連接到接收器輸入管腳的電阻組成，如圖1所示。

在這種設計中，當線路未被驅動時，在兩個輸入管腳之間設置一個正的偏置電壓，以便讓接收器的輸出處于邏輯高電平狀態。這種故障防護電路結構簡單，廣泛用于早期的LVDS接收器中。但這種方法存在較多缺陷，如電阻的阻值設計選擇變得復雜、增加系統元器件數量、增加接收誤碼率(BER)、對接收器的靈敏度要求更高，并且對于輸入短路故障來說是無效的。

2信號路徑中故障防護電路