一种差分总线驱动器的制作方法

本公开涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种差分总线驱动器。

背景技术：

在工业控制和车载网络中，常常使用一对差分总线来传输信号，具有很高的可靠性和通用性。在长距离传输时，由于线缆上较大的寄生电感或者其他的感性负载，会对总线造成较大的干扰，要求总线能够承受+/-70v的高压而不损坏。同时，传输数据时候，总线的上升沿和下降沿要求摆率可控且对称性要高，以降低电磁辐射，干扰其他器件的正常通信。而目前现有技术中是通过开关控制电流来驱动总线，存在总线端摆率不可控，输出对称性不好的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开实施例提供一种差分总线驱动器，该差分总线驱动器可以用于车载或者工业数据通信，比如can总线和rs485总线，总线端可以承受较高的正压和负压(+/-70v)，同时，可以控制总线信号的摆率，总线驱动摆率可调，以降低信号传输时的电磁辐射。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种差分总线驱动器，包括：

依次连接在高侧总线端的高侧第一级驱动电路和高侧第二级驱动电路；

依次连接在低侧总线端的低侧第一级驱动电路和低侧第二级驱动电路；

所述高侧第一级驱动电路和低侧第一级驱动电路被配置为隔离总线端的负高压，所述高侧第二级驱动电路和低侧第二级驱动电路被配置为隔离总线端的正高压。

进一步地，还包括，连接在所述高侧第二级驱动电路输出端的高侧第三级驱动电路，以及连接在所述低侧第二级驱动电路输出端的低侧第三级驱动电路，所述高侧第三级驱动电路和低侧第三级驱动电路被配置为控制差分总线的上升沿和下降沿摆率。

进一步地，所述高侧第一级驱动电路和低侧第一级驱动电路采用高压pmos管隔离总线端的负高压。

进一步地，所述高侧第一级驱动电路和低侧第一级驱动电路还包括齐纳二极管，所述齐纳二极管用于维持所述高压pmos管的栅源极压差在低压范围内。

进一步地，所述高侧第二级驱动电路和低侧第二级驱动电路采用高压nmos管隔离总线端的正高压。

进一步地，所述低侧第三级驱动电路包括第一低压nmos管、第二低压nmos管和第一电容；所述第一低压nmos管的漏极连接所述低侧第二级驱动电路的输出，所述第一电容连接所述第一低压nmos管和第二低压nmos管的栅极，以及第一低压nmos管的漏极，还包括连接在所述第二低压nmos管漏极的第一电流源和第一电阻，用于对所述第一低压nmos管和第二低压nmos管进行充放电。

进一步地，还包括，连接在所述第二低压nmos管与第一电流源和第一电阻之间的第一开关和第二开关。

进一步地，所述高侧第三级驱动电路包括第一低压pmos管、第二低压pmos管和第二电容；所述第一低压pmos管的漏极连接所述高侧第二级驱动电路的输出，所述第二电容连接所述第一低压pmos管和第二低压pmos管的栅极，以及第一低压pmos管的漏极，还包括连接在所述第二低压pmos管漏极的第二电流源和第二电阻，用于对所述第一低压pmos管和第二低压pmos管进行充放电。

进一步地，还包括，连接在所述第二低压pmos管与第二电流源和第二电阻之间的第三开关和第四开关。

进一步地，所述第一低压nmos管和第二低压nmos管，以及所述第一低压pmos管和第二低压pmos管均以电流镜形式驱动总线。

本发明的一种差分总线驱动器，其有益效果在于，本发明提出了一种新的差分总线驱动器架构，该架构既可以承受总线侧很高的正压及负压，又可以在传输时，控制总线信号的摆率，对称性好，降低了电磁辐射。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为传统的差分总线驱动器结构；

图2为差分总线(can)的典型通信波形；

图3为本发明提出的摆率可调的差分总线驱动架构；

图4为本发明中第一级和第二级的架构实现方式；

图5为本发明中低侧总线第三级摆率驱动实现方式；

图6为本发明中高侧总线第三级摆率驱动实现方式。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

参考图1，附图1中示出了常规差分总线驱动器结构。pmos管10和二极管11连接电源和高侧总线，nmos管13和二极管12连接地和低侧总线。pmos管10和nmos管13直接由开关或者电流源控制，缺少摆率控制。为了承受正负高压，pmos管10和nmos管13必须为高压管，由于高压管的匹配性差，总线驱动的对称性会比较差。

参考图2，附图2中示出了差分总线(can)通信典型波形。在隐性状态下(输入逻辑1)，高侧总线和低侧总线电压均为vcc/2；在显性状态下(输入逻辑0)，高侧总线被拉高，低侧总线被拉低。由于驱动能力和寄生电容的影响，差分总线常常不能对称的拉高或拉低，这样其共模点电位((高侧总线+低侧总线)/2)会有抖动，产生电磁辐射，影响其他器件通信。

接下来，参考附图3-6，说明本发明的摆率可调的差分总线驱动器。

参考图3，附图3中示出了本发明新颖的差分总线驱动器架构。包括：依次连接在高侧总线端的高侧第一级驱动电路、高侧第三级驱动电路和高侧第二级驱动电路；依次连接在低侧总线端的低侧第一级驱动电路、低侧第二级驱动电路和低侧第三级驱动电路；所述高侧第一级驱动电路和低侧第一级驱动电路被配置为隔离总线端的负高压，所述高侧第二级驱动电路和低侧第二级驱动电路被配置为隔离总线端的正高压；所述高侧第三级驱动电路和低侧第三级驱动电路被配置为控制差分总线的上升沿和下降沿摆率。

高侧总线分别通过第一级，第二级和第三级连接到电源，低侧总线同样通过第一级，第二级和第三级连接到地。双侧总线都采用对称的三级架构，其中第一级用于承受负高压，而正高压会穿过它，第二级用于承受正高压，这样，正负高压都不会进入第三级。第三级为低压摆率驱动级，用来控制总线的上升沿和下降沿斜率，需要较高的一致性和对称性。

参考图4，附图4中示出了高侧和低侧的第一级和第二级的具体实现图。高侧和低侧总线分别通过第一级中的高压pmos管40进入到第二级中的高压nmos管41，nmos管41的输出(源极)连接到第三级。第一级采用高压pmos管40来隔离总线侧的负压，其高压侧连接总线。当总线为负压时候，高压pmos管40的源极和栅极可以维持在正常低压范围内不被拉低，当总线为正压时候，正电压会贯穿高压pmos管40流入第二级。齐纳二极管42用于维持高压pmos管40的栅源极压差在低压范围内，保证其栅氧不被击穿。第二级采用高压nmos管41来隔离正高压，其高压侧连接第一级的输出，其源级连接第三级。这样，不管总线侧为正高压还是负高压，第三级看到的都是低压域。

参考图5，附图5中示出了低侧总线第三级驱动电路的具体实现。第一低压nmos管50和第二低压nmos管51为电流镜形式来驱动总线，第一低压nmos管50的漏级连接到图4中第二级的输出，第一电流源和第一电阻52用于对电流镜第一低压nmos管50和第二低压nmos管51进行充放电。在总线为显性驱动时候，第一开关54闭合，第二开关53打开，偏置电流55(第一电流源)给电流镜(第一低压nmos管50、第二低压nmos管51)充电，米勒电容(第一电容56)连接第一低压nmos管50和第二低压nmos管51的栅极，以及第一低压nmos管50的漏极(第三级输入)。由于米勒电容效应，第一低压nmos管50的漏极下降斜率等于ibias/cc，ibias为偏置电流55的电流值，cc为第一电容56的容值。调节电容和偏置电流即可调节总线下降沿摆率。在隐性驱动时候，第一开关54打开，第二开关53闭合，电流镜的栅极通过第一电阻52对地放电。同样，由于米勒电容效应，第一低压nmos管50的漏极上升斜率等于vth/(r*cc)，r为第一电阻52的阻值，vth为电流镜的阈值电压。调节第一电阻52即可调节总线上升沿摆率。

参考图6，附图6中示出了高侧总线第三级的具体实现。第一低压pmos管60和第二低压pmos管61为电流镜形式来驱动总线，第一低压pmos管60的漏级连接到图4中第二级的输出，第二电流源和第二电阻62用于对电流镜第一低压pmos管60和第二低压pmos管61进行充放电。在显性驱动时候，第三开关64闭合，第四开关63打开，偏置电流65(第二电流源)给电流镜(第一低压pmos管60、第二低压pmos管61)充电，米勒电容(第二电容66)连接第一低压pmos管60和第二低压pmos管61的栅极，以及第一低压pmos管60的漏极(第三级输入)。由于米勒电容效应，第一低压pmos管60的漏极上升斜率等于ibias/cc，ibias为偏置电流65的电流值，cc为第二电容66的容值。调节电容和偏置电流即可调节总线上升沿摆率。在隐性驱动时候，第三开关64打开，第四开关63闭合，电流镜的栅极通过第二电阻62对地放电。同样，由于米勒电容效应，第一低压pmos管60的漏极下降斜率等于vth/(r*cc)，r为第二电阻62的阻值，vth为电流镜的阈值电压。调节第二电阻62即可调节总线下降沿摆率。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。