基于28 nm CMOS工艺的LVDS串行接口发送端设计.pdf

摘要

目前我国新能源汽车产业已经进入一个全面市场化的拓展期，并且逐步向全环节数字化、

智能化等目标迈进。数据传输接口芯片的主要功能是实现不同IC模块之间的数据传输，其在

汽车仪表盘、抬头显示以及图像传感器等汽车配件中被广泛使用，因此研究一款性能优异的

LVDS接口芯片对中国新能源汽车的数字化以及智能化极其重要。

本文介绍了低压差分信号（Low-VoltageDifferentialSignaling，LVDS）技术的发展以及研

究现状，阐述了LVDS技术的原理以及目前广泛使用的TIA/EIA-644-A标准下的LVDS接口

驱动器标准规范。在此基础上设计了一种可用于车载仪表盘、抬头显示等的LVDS串行接口

发送端电路，主要包括锁相环、并转串电路、LVDS驱动器、基准源等功能子模块。锁相环中

的电荷泵采用了全差分结构，并提出一种改进的三管开关结构来减小时钟馈通效应等非理想

效应，从而有效抑制了锁相环产生的多相时钟的抖动。并转串模块使用了多相时钟结构，使

得并转串的工作频率即为并行数据信号的频率，有效降低了整体电路的功耗。LVDS驱动器

模块中通过带共模反馈的双电流源模式驱动器使得流经终端电阻上的电流和输出LVDS信号

更加稳定。基准源电路使用了低压带隙基准结构以达到在低电源电压下工作的目的。

本文采用28nmCMOS工艺完成了LVDS发送端的电路原理图和版图的设计，并进行了

仿真验证与分析。仿真实验结果表明，在不同PVT下本文设计的LVDS串行接口发送端均可

正常工作。在并行输入数据频率为25MHz~152MHz的情况下，可输出频率为175MHz~1064

MHz的符合LVDS标准的串行输出信号。在输出频率为1064MHz，负载电容为10pF时，输

出共模电压能够稳定在1.25V左右，输出差模电压范围为277mV~398mV，输出信号的上升

与下降时延均小于0.3个UI。

关键词：车载芯片，LVDS发送端，全差分电荷泵锁相环，并转串电路，LVDS驱动器

Abstract

Atpresent,Chinasindustryofnewenergyautomobilehasenteredtheexpansionperiodof

comprehensivemarket-oriented,andisgraduallymovingtowardsthegoaloffull-linkdigitalization

andintelligence.Themainfunctionofthedatatransmitterinterfacechipsistorealizethedata

transmissionbetweendifferentICmodules,datatransmitterinterfacechipsarewidelyusedinauto

partssuchasautomotivedashboards,head-updisplaysandimagesensors,Therefore,studyinga

LVDSinterfacechipwithhighperformanceisextremelyimportantforthedigitalizationand

intelligenceofChinasnewenergyautomobile.

Thedevelopmentandresearchoflowvoltagedifferentialsignal(LVDS)technologyisintroduced

bythisthesis,andtheprinciplesofLVDStechnologyandLVDSinterfacedriversstandard

specificationsofTIA/EIA-644-Astandardwhichiswidelyus