专利名称：差分信号传输装置及方法和相关的输入和输出驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及差分信号传输，更具体而言，本发明涉及用于传输差分信号的输入驱动电路和输出驱动电路，以及相关的差分信号传输装置及方法。
本申请要求2006年8月10日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请NO.10-2006-0073459的优先权，其所公开的内容以参考的方式完全引入于此。
背景技术：
差分信号传输方法的特征在于采用两条物理信号线来传输数据的一位。这两条信号线带有相对于彼此反向的相应信号以表示位信息，例如，一条信号线可以带有负(-)信号，而另一条信号线可以带有正(+)信号。同具有单一信号线的单端信令方法相比，差分信号传输方法在电磁干扰/电磁兼容性(EMI/EMC)相关方面操作更方便。而且差分信号传输的远场噪声消除使得这种方法更能抵抗外部噪声(例如串扰)。因此，差分信号传输方法被广泛应用在各种数字显示装置，例如等离子显示面板(PDP)驱动电路、液晶显示器(LCD)驱动电路，存储应用中的数据接口，动态随机存取存储器(DRAM)中的多位数据总线，移动设备中的模块接口，等等。
图1是现有的差分信号传输装置的框图，该装置包括输出驱动电路10、输入驱动电路20以及设置于输出驱动电路10和输入驱动电路20之间的若干信号线30。
参考图1，该输出驱动电路10接收R个信道信号CH1至CHR，并在N条信号线30上产生R对差分信号(N＝2R)，而输入驱动电路20接收R对差分信号，并产生R个信道信号CH1’至CHR’。图中，所述N条信号线被以附图标记P_1至P_N标识。此外，所述R对信号线以附图标记31至3r标识，而组成各对的信号线则以附图标号31a/31b至3ra/3rb标识。信号线30的数量取决于待传输的信道的数量。具体而言，现有的差分信号传输装置需要2R条信号线30来差分地传输R个信道信号。
图2是用于解释图1所示现有输出驱动电路的操作的视图。图2示出了当四个信道信号通过八条信号线30来传送时的情况。
参考图2，第一输出缓存器11将第一信道信号CH1转换为第一对差分信号(CH1(+)，CH1(-))，它们通过第一信号线对31的相应信号线31a、31b来传送，而第二输出缓存器12将第二信道信号CH2转换为第二对差分信号(CH2(+)，CH2(-))，它们通过第二信号线对32的的相应信号线32a、32b来传送。第三输出缓存器13将第三信道信号CH3转换为第三对差分信号(CH3(+)，CH3(-))，它们通过第三信号线对33的相应信号线33a、33b来传送。最后，第四输出缓存器14将第四信道信号CH4转换为第四对差分信号(CH4(+)，CH4(-))，它们通过第四信号线对34的相应信号线34a、34b来传送。在此实施例中，(+)表示每对具有相反相位的差分信号中的正差分信号，而(-)表示每对具有相反相位的差分信号中的负差分信号。
图3(a)示出了与现有差分传输方法有关的矩阵变换公式。在此，“SM”表示包含变换系数的信号矩阵，Vp-1，VP-2，...，Vp-N-1，Vp-N表示通过信号线对31至3r的信号线(31a，31b)，...，(3ra，3rb)传送的差分信号的信号电平(+1或-1)，VL-1，VL-2，...，VL-R-1，VL-R表示提供到各信道CH1至CHR的信道信号的信号电平(0或1)。
图3(b)、图3(c)和图3(d)示出了在信号线数量N分别为4，8和16时的扩展信号矩阵SM。然而参考图3(a)的矩阵公式，由于输入信道的数量R是N的一半(R＝1/2N)，因而图3(b)、图3(c)和图3(d)所示的扩展信号矩阵SM的系数仅有一半可以用于差分信号变换。例如，当N＝4时，只有系数1-100和001-1可被使用。
现有差分信号传输方法通过以单独的信号线传输相位相反的信号而提供了降低噪声的优点。然而，为了保持数据总线的带宽以及每条信道的数据速度，就需要为每条输入信道提供两条差分信号线。可以证明，在可用空间资源有限的应用中这是困难的。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种差分信号传输方法，该方法包括将2M-1个原始信号转换为2M-1个差分信号对，其中M为2以上的整数，并且其中每个差分信号对包括具有相反相位的第一差分信号和第二差分信号；以及将该2M-1个差分信号对传输到2M条信号线，以使得2M条信号线中的每一条都包括该2M-1个差分信号对的第一差分信号和第二差分信号中的叠加差分信号。
根据本发明的另一个方面，提供一种差分信号传输方法，该方法包括接收通过2M条信号线传输的多个差分信号，其中M为2以上的整数，并从该差分信号中还原2M-1个原始信号，该2M-1个原始信号被分成M组原始信号，其中第m组(m＝1至M)原始信号各包括2M-m个原始信号，第m组的该2M-m个原始信号中的每一个通过叠加所述信号线中的2m条的差分信号而被还原。
根据本发明的另一方面，提供一种差分信号传输方法，该方法包括将2M-1个原始信号转换为2M-1个差分信号对，其中M为2以上的整数，其中每个差分信号对包括具有相反相位的第一差分信号和第二差分信号；以及叠加该2M-1个差分信号对的第一差分信号和第二差分信号的M个差分信号并产生2M个叠加差分信号。该方法还包括将该2M个叠加差分信号分别传输到2M条信号线，并叠加被传输到该2M条信号线的该2M个叠加差分信号以还原该2M-1个原始信号。
根据本发明的另一方面，提供一种差分传输方法，该方法包括将2M-1个原始信号转换为2M/2个伪差分信号对，其中，M为2以上的整数，并且每个伪差分信号对包括具有相反相位的第一伪差分信号和第二伪差分信号；以及在相应的2M条信号线上传输该2M/2个伪差分信号对。
根据本发明的另一方面，提供一种输出驱动电路，该输出驱动电路包括多条分别提供2M-1个原始二进制值信号的信道；信号转换器，该信号转换器将该2M-1个原始信号转换为2M-1个差分信号对，每个差分信号对包括具有相反相位的第一差分信号和第二差分信号；以及一个信号叠加单元，该信号叠加单元将该2M-1个差分信号对叠加到2M条信号线上，使得该2M条信号线的每一条包括该2M-1个差分信号对的第一差分信号和第二差分信号中的叠加差分信号。
根据本发明的另一方面，还提供一种输入驱动电路，该输入驱动电路电路包括多条信号线，其提供2M个伪差分信号；以及多个加法器，这些加法器从2M个伪差分信号中还原2M-1个原始信号。
根据本发明的另一方面，提供一种差分信号传输装置，该装置包括多条信道，所述信道提供2M-1个原始二进制信号，其中M为2以上的整数；第一驱动电路，该电路将由所述信道提供的2M-1个原始信号转换为2M-1个差分信号对，其中每个差分信号对包括具有相反相位的第一差分信号和第二差分信号，并且，该电路叠加该2M-1个差分信号对的第一差分信号和第二差分信号的M个差分信号，以输出2M个叠加信号。该装置还包括第二驱动电路，该电路将2M个叠加信号转换为2M-1个原始二进制信号；以及一个互连单元，其包括2M条信号线，它们用于分别将由第一驱动电路提供的2M个叠加信号传输给第二驱动电路。
根据本发明的另一方面，提供一种半导体集成电路，其包括多条信道，所述信道提供2M-1个原始二进制信号，其中M为2以上的整数；第一驱动电路，该电路将由所述信道提供的该2M-1个原始信号转换为2M-1个差分信号对，其中每个差分信号对包括具有相反相位的第一差分信号和第二差分信号，并且，该电路叠加该2M-1个差分信号对的第一差分信号和第二差分信号的M个差分信号，以输出2M个叠加信号；以及第二驱动电路，该电路将2M个叠加信号转换为2M-1个原始二进制信号。
本发明的以上和其它特征与优点通过下面的详细描述并参考附图而变得非常显而易见，在附图中图1示出了现有差分信号传输装置；图2示出了现有差分信号传输装置中信道信号转换成差分信号的方式；图3(a)-(d)示出了用于描述该现有差分信号传输装置的操作的矩阵；图4示出了根据本发明一个实施例的用于传输差分信号的输出驱动电路；图5以曲线图的形式示出了根据本发明的一个实施例的差分信号传输方法和现有差分信号传输方法的信号线的数量与可传输的信道信号的数量之间的关系；图6是用于解释根据本发明一个实施例的多个信道信号向多个差分信号的转换的框图；
图7(a)-(e)示出了根据本发明一个实施例的用于差分信号转换方法的矩阵；图8示出了根据本发明一个实施例的输出驱动电路的电路框图；图9示出了根据本发明一个实施例的、包含在图8所示的输出驱动电路中的加法器的电路框图；图10示出了根据本发明一个实施例的输入驱动电路；图11是用于描述根据本发明一个实施例的从由多条信号线提供的信号向多个信道信号的还原的框图；图12(a)-(d)示出了根据本发明一个实施例的用于从差分信号中还原原始信道信号的方法的矩阵；图13示出了根据本发明一个实施例的输入驱动电路的电路框图；图14示出了根据本发明一个实施例的、包含在图13所示的输入驱动电路中的加法器的电路框图；图15示出了根据本发明一个实施例的差分信号传输装置的框图；和图16示出了根据本发明一个实施例的差分信号传输装置的电路框图。
具体实施例方式
下面将参考附图更完全地描述本发明，在附图中示出了本发明的示意性实施例。然而，本发明也能以多种方式来实现，而不应当解释为将本发明限制于这里所阐述的实施例。
下面将参考
本发明的实施例。
首先参考图4，输出驱动电路100接收R个二进制(0和1)输入信道信号CH1至CH2M-1(这里R＝2M-1)，并在N条信号线301至30N(N＝2M＝R+1)上输出对应的差分信号。信号线301至30N在此整体上被记作互连单元300。而且，在图中，输入信道线以附图标记L_1至L_2M-1表示，而差分信号线以附图标记P_1至P_N表示。
输出驱动电路100将信道信号CH1至CH2M-1转换为多个差分信号对。每个差分信号对包括具有相反相位的第一差分信号和第二差分信号。如要更详细解释的是，使M个不同的任意信道的第一和第二差分信号相叠加并提供给所述互连单元300。这些叠加信号被提供给相应的信号线301至30N并通过这些信号线传输。
图5是一个示出了根据本发明一个实施例的差分信号传输方法和现有差分信号传输方法的信号线的数量(N)与可传输的信道信号的数量(R)之间的关系的曲线图。在图5中，曲线A是对应于现有差分信号传输方法的可传输信道信号的数量相对于互连单元的差分信号线数量的曲线图。曲线B是对应于本发明一个实施例的差分信号传输方法的可传输信道信号的数量相对于互连单元的差分信号线数量的曲线图。
参考图5，如果现有互连单元包括N条信号线，那么就能传输N/2个信道信号。另一方面，如果此实施例的互连单元包括N条信号线，那么就能够传输N-1个信道信号。也就是说，根据此实施例，能够通过2M条信号线来传输2M-1个信道信号。例如，在提供了十六条差分信号线的情况下，现有方法允许传输八个信道信号，而此实施例允许传输十五个信道信号。同现有方法相比，由此实施例实现的信号线数量的减少随信道数量的增加而增加。
图6是一个视图，用于解释根据本发明一个实施例的将来自多个信道的M个不同的任意信道的差分信号叠加并将叠加结果传输到差分信号传输装置中的每条信号线的方法。
该差分信号传输方法使用N条信号线传输N-1个信道的差分信号，这里N＝2M，并且M是一个任意自然数，优选地是大于2的自然数。图6示出了当M为3时的实例，并因此可以通过八条信号线来传输七个信道的差分信号。
参考图6，用于第一信道CH1的差分信号对包括具有相反相位的第一差分信号CH1(+)和第二差分信号CH1(-)。类似地，用于第二信道CH2至第七信道CH7的差分信号对分别包括第一和第二差分信号(CH2(+)，CH2(-))至(CH7(+)，CH7(-))，其中每一对包括具有相反相位的第一和第二差分信号。
2M-1个信道信号中的第一组2M-1个信道信号的第一和第二差分信号被分别提供给2M条信号线。在这个实施例的例子中，因为M为3，所以2M-1为4。因此，第一至第四信道CH1至CH4的差分信号对被分别提供给第一至第八信号线301至308，如图6所示。也就是说，第一信道CH1的第一和第二差分信号CH1(+)和CH1(-)被分别提供给相邻的第一和第二信号线301和302。第二信道CH2的第一和第二差分信号CH2(+)和CH2(-)被分别提供给相邻的第三和第四信号线303和304。第三信道CH3的第一和第二差分信号CH3(+)和CH3(-)被分别提供给相邻的第五和第六信号线305和306。最后，第四信道CH4的第一和第二差分信号CH4(+)和CH4(-)被分别提供到相邻的第七和第八信号线307和308。尽管第一至第四信道CH1至CH4的第一和第二差分信号(CH1(+)，CH(-))至(CH4(+)，CH4(-))顺序地提供给第一至第八信号线301至308，然而，本发明并不限制于这种顺序布置。
还是参考图6，余下的2M-1-1个信道信号中的第二组2M-2个差分信号对的第一和第二差分信号各自被提供到2M条信号线中的不同的信号线对上。在该例中，因为M为3，所以2M-2为2。因此，余下的差分信号CH5、CH6和CH7中的两个被应用到信号线301至308。在一个具体的例子中，差分信号CH5(+)应用到由信号线301和302组成的信号线对300a。差分信号CH5(-)应用到由信号线303和304组成的信号线对300b。差分信号CH6(+)应用到由信号线305和306组成的信号线对300c。差分信号CH6(-)应用到由信号线307和308组成的信号线对300d。再次说明，本发明并不局限于图6的例子中所示的顺序布置。
最后，余下一组2M-3个信道信号的第一和第二差分信号被各自提供到2M条信号线中的不同的两对信号线上。在该实施例中，因为M是3，所以2M-3是1。在此例中，所述的一个余下的信道信号是CH7信道信号。假设第一至第七信道CH1至CH7中除第一至第四信道CH1至CH4以外的第五至第七信道CH5至CH7中的一个是CH7。也就是说，由于第七信道CH7的第一差分信号CH7(+)同时提供到四个信号线对300a至300d中的相邻的信号线对300a和300b上，因而，第七信道CH7的第一差分信号CH7(+)同时提供到第一至第四信号线301至304上。由于第七信道CH7的第二差分信号CH7(-)同时提供到相邻的信号线对300c和300d上，因而第七信道CH7的第二差分信号CH7(-)同时提供到第五至第八信号线305至308。再次说明，本发明并不局限于图6的例子中所示的顺序布置。
根据本发明，将2M-1个信道信号分成M个不同的组的信道信号。第m组(其中m为1至M)各包括2M-m个信道信号。而且第m组信道信号的第一差分信号和第二差分信号中的每一个被应用到2M条信号线中的2m-1条。而且，2M条信号线中的每条包括2M-1个信道信号中的M个叠加的第一或第二差分信号。
在图6的例子中，信道信号CH1至CH7被分成三组(M＝3)。CH1至CH4组成的第一组(m＝1)包括四个信道信号，因为2M-m＝4；CH5和CH6组成的第二组(m＝2)包括两个信道信号，因为2M-m＝2；CH7组成的第三组(m＝3)包括一个信道信号，因为2M-m＝1。再次说明，应注意到，各组中的信道信号并不需要是顺序布置的。
由CH1至CH4组成的第一组的差分信号CH1(+)和CH1(-)各自连接至信号线301至308中的一条(2m-1＝1)，如图6所示。CH5和CH6组成的第二组的差分信号CH1(+)和CH1(-)各自连接至信号线301至308中的两条(2m-1＝2)，如图6所示。CH7组成的第三组的差分信号CH1(+)和CH1(-)各自连接至信号线301至308中的四条(2m-1＝4)，如图6所示。
如上所述，每条信号线包括M个叠加的差分信号。这些叠加的差分信号可以被称作伪差分信号。在图6所示的例子中，信号线301至308中的每一个包括三个叠加的差分信号，它们同时施加于其上。更具体而言，第一信号线301上应用有第一差分信号CH1(+)、CH5(+)和CH7(+)；第二信号线302上应用有第二差分信号CH1(-)和第一差分信号CH5(+)和CH7(+)；第三信号线303上应用有第一差分信号CH2(+)和CH7(+)和第二差分信号CH5(-)；第四信号线304上应用有第二差分信号CH2(-)和CH5(-)以及第一差分信号CH7(+)；第五信号线305上应用有第一差分信号CH3(+)和CH6(+)以及第二差分信号CH7(-)；第六信号线306上应用有第二差分信号CH3(-)和CH7(-)以及第一差分信号CH6(+)；第七信号线307上应用有第一差分信号CH4(+)以及第二差分信号CH6(-)和CH7(-)；第八信号线308上应用有第二差分信号CH4(-)、CH6(-)和CH7(-)。
图7示出了根据本发明一个实施例的用于差分信号转换方法的矩阵。参考图4至图7，图7(a)示出了从信道提供到信号线的信号以矩阵来表示的实例，其中VP_1，VP_2，...，VP_N-1，VP_N表示提供到各信号线301至30N的信号的电平，而VL_1，VL_2，...，VL_2M-1是提供到各信道CH1至CH2M-1的信号的电平。图7(c)示出了当N＝4时相应的矩阵SM-1。图7(d)和图7(e)分别示出了当N＝8时相应的矩阵SM-1以及当N＝16时相应的矩阵SM-1。参考图7，当信号线数量N为4时(N＝4)，3个差分信号，除了1/2，1/2，1/2和1/2之外都可被传输，当N＝8时，7个差分信号，除了1/8，1/8，...，1/8，1/8之外都可被传输，以及当N＝16时，15个差分信号，除了1/16，1/16，1/16，...，1/16，1/16，1/16之外都可被传输。
这里，来自差分信号之中的，当N＝4时的1/4，1/4，-1/4和-1/4，当N＝8时的1/8，1/8，1/8，1/8，-1/8，-1/8，-1/8，-1/8，以及当N＝16时的1/16，1/16，...，1/16，1/16，-1/16，-1/16，...，-1/16，-1/16，从一对相邻信号线上看并不是差分信号，但是从远场端看被认为是差分信号1和-1，这样就抵抗了电磁干扰(EMI)。这些信号被叫做伪差分信号。参考图6和图7，当通过八条信号线传输七个信道信号时，四个信道信号CH1至CH4以差分信号1-1的格式来传输，两个信道信号CH5和CH6以伪差分信号11-1-1的格式来传输，而余下的信道信号CH7以伪差分信号1111-1-1-1-1的格式来传输。因此，当通过2M条信号线来传输2M-1个信道信号时，2M-1个信道信号作为差分信号来传输，而余下的2M-1-1个信道信号作为伪差分信号来传输。
图8示出了根据本发明上述实施例的用于实现差分信号传输方法的输出驱动电路100的例子。该输出驱动电路100用于通过2M(＝N)条信号线传输2M-1个信道CH1至CH2M-1的差分信号。图8示出了当M＝3时的实例。
参考图8，输出驱动电路100包括信号转换器110，其用于将信道信号CH1至CH7分别转换为差分信号对(CH1(+)，CH1(-))至(CH7(+)，CH7(-))；以及信号叠加单元120，其用于接收所述差分信号对(CH1(+)，CH1(-))至(CH7(+)，CH7(-))并产生多个叠加信号S1至S8。
信号转换器110包括2M-1个输出缓存器111至117。每个输出缓存器111至117接收信道信号CH1至CH7中的一个并产生具有相反相位的对应的差分信号对CH1(+)和CH1(-)。
信号叠加单元120包括2M个加法器121至128，它们各自接收不同的输出缓存器111至117所提供的三个差分信号并相加。在此处应当注意，图8所示的结构对应于前面所述的图6。例如，在图6中，第八信号线308上应用有第二差分信号CH4(-)、CH6(-)和CH7(-)。类似地，在图8中，第二差分信号CH4(-)、CH6(-)和CH7(-)提供给其输出与信号线308相连的加法器128。
2M-1个输出缓存器被分成M组，其中第m组(m＝1至M)的输出缓存器具有2-m的增益X。在图8所示的例子中，第一至第四输出缓存器111至114构成第一组(m＝1)，其中，其相应的增益是Xa＝Xb＝Xc＝Xd＝1/2。第五和第六输出缓存器115和116构成第二组(m＝2)，其中，其相应的增益是Xe＝Xf＝1/4。第七输出缓存器117构成第三组(m＝3)，其中，其增益是Xg＝1/8。
第一加法器121将第一信道CH1的第一差分信号CH1(+)、第五信道CH5的第一差分信号CH5(+)和第七信道CH7的第一差分信号CH7(+)相加，产生叠加信号S1，并将该叠加信号S1作为伪差分信号提供到互连单元300的第一信号线301上。第二加法器122将第一信道CH1的第二差分信号CH1(-)、第五信道CH5的第一差分信号CH5(+)和第七信道CH7的第一差分信号CH7(+)相加，产生叠加信号S2，并将该叠加信号S2作为伪差分信号提供到第二信号线302上。第三加法器123将第二信道CH2的第一差分信号CH2(+)、第五信道CH5的第二差分信号CH5(-)和第七信道CH7的第一差分信号CH7(+)相加，产生叠加信号S3，并将该叠加信号S3作为伪差分信号提供到第三信号线303上。第四加法器124将第二信道CH2的第二差分信号CH2(-)、第五信道CH5的第二差分信号CH5(-)和第七信道CH7的第一差分信号CH7(+)相加，产生叠加信号S4，并将该叠加信号S4作为伪差分信号提供到第四信号线304上。
第五加法器125将第三信道CH3的第一差分信号CH3(+)、第六信道CH6的第一差分信号CH6(+)和第七信道CH7的第二差分信号CH7(-)相加，产生叠加信号S5，并将该叠加信号S5作为伪差分信号提供到第五信号线305上。第六加法器126将第三信道CH3的第二差分信号CH3(-)、第六信道CH6的第一差分信号CH6(+)和第七信道CH7的第二差分信号CH7(-)相加，产生叠加信号S6，并将该叠加信号S6作为伪差分信号提供到第六信号线306上。第七加法器127将第四信道CH4的第一差分信号CH4(+)、第六信道CH6的第二差分信号CH6(-)和第七信道CH7的第二差分信号CH7(-)相加，产生叠加信号S7，并将该叠加信号S7作为伪差分信号提供到第七信号线307上。第八加法器128将第四信道CH4的第二差分信号CH4(-)、第六信道CH6的第二差分信号CH6(-)和第七信道CH7的第二差分信号CH7(-)相加，产生叠加信号S8，并将该叠加信号S8作为伪差分信号提供到第八信号线308上。
图9示出了包括在图8所示的输出驱动电路100中的加法器121至128中一个的例子的电路图。类似于前面的例子，图9的加法器示出了M＝3的例子。
参考图9，加法器包括用于六个(2M)输入信号I1至I6的输入端，运算放大器OP1和电阻R11至R18。如下面要解释的是，尽管示出了六个输入信号，但是仅有三个(M)输入信号实际应用到加法器121至128中的每一个上(见图8)。也就是说，由各输出缓存器111至117所提供的信号中的第二(-)差分信号(如果有的话)被应用为输入信号I4至I6，而由各输出缓存器111至117所提供的信号中的第一(+)差分信号(如果有的话)被应用为输入信号I1至I3。输入信号I4至I6通过相互并联的电阻R11至R13提供到运算放大器OP1的反向端(-)。输入信号I1至I3通过相互并联的电阻R14至R16提供到运算放大器OP1的非反向端(+)。
如果电阻R11至R18具有相同的电阻值，那么提供给信号线301至308中的每一个的加法器121至128的输出信号OUT1满足OUT1＝I1+I2+I3-I4-I5-I6。例如，对于加法器121来说，由于差分信号CH1(+)、CH5(+)和CH7(+)作为输入信号I1、I2和I3提供，因此输出信号OUT1满足OUT1＝CH1(+)+CH5(+)+CH7(+)，如表1所示。对于加法器122来说，由于差分信号CH5(+)、CH7(+)和CH1(-)作为输入信号I1、I2和I4提供，所以输出信号OUT1就满足OUT1＝I1+I2+I4＝CH5(+)+CH7(+)+CH1(-)。余下的加法器123至128的输出信号OUT1如表1所示。如图8所示，如果非反向输出和反向输出都作为信道CH1至CH7的输出而产生，那么加法器121至128只用于求和，然而，如果信道CH1至CH7的输出以非反向输出或反向输出的一个符号产生，那么加法器121至128就必须使用求和与减法来产生输出信号。
表1
图10示出了根据本发明一个实施例的用于传输差分信号的输入驱动电路200。
参考图10，输入驱动电路200分别从N条信号线301至30N中接收N(＝2M)个伪差分信号，并还原2M-1个输出信道信号CH1’至CH2M-1’。如下面会更详细地解释的是，这2M-1个输出信道信号被分成M组信道信号，其中信道信号的第m组(m＝1至M)各包括2M-m个信道信号。为了还原第m组的2M-m个信道信号，输入驱动电路200叠加信号线301至30N中2m条的伪差分信号。
图11示出了一个M＝3的例子，并且相应地，输出信道信号CH1’至CH7’被分成三组。也就是说，第一组(m＝1)包括四个信道信号CH1’至CH4’，第二组(m＝2)包括两个信道信号CH5’至CH6’，而第三组(m＝3)包括一个信道信号CH7’。然而应当注意到，这些信道信号并不必顺序地布置在各组内。
第一组(m＝1)信道信号CH1’至CH4’的输出信道信号通过叠加来自信号线301至30N中的两条(2m＝2)的差分信号而被还原。在此例中，叠加的伪差分信号从图11所示信号线的相邻的信号对300a至300d获得。具体而言，输出信道CH1’通过叠加来自信号线301和302的伪差分信号而被还原；输出信道CH3’通过叠加来自信号线305至306的伪差分信号而被还原；输出信道CH4’通过叠加来自信号线307至308的伪差分信号而被还原。
第二组(m＝2)信道信号CH5’和CH6’的输出信道信号通过叠加来自信号线301至30N中的四条(2m＝2)的差分信号而被还原。在此例中，叠加的伪差分信号从图11所示的信号线301至308中的四条的相邻组获得。具体而言，输出信道CH5’通过叠加来自信号线301和304的伪差分信号而被还原；输出信道CH6’通过叠加来自信号线305至306的伪差分信号而被还原。
第三组(m＝3)信道信号CH8’的输出信道信号通过叠加来自信号线301至30N中的八条(2m＝8)的差分信号而被还原。在此例中，叠加的伪差分信号从所有图11所示信号线301至30N获得。
图12示出了根据本发明一个实施例的用于叠加由2M(＝N)条信号线301至30N所提供的信号并从差分信号中还原2M-1个信道信号CH1至CH2M-1的方法的矩阵。图12(a)示出了用于说明还原信道信号的理论的一个矩阵。图12(b)、图12(c)和图12(d)分别示出了当M＝2时SM的值，当M＝3时SM的值以及当M＝4时SM的值。如在图12(b)，图12(c)和图12(d)中所能看出的，除了以1111和11..11表示的公共模式的之外，2M-1个差分信号都通过2M条信号线来传输。参考图11和图12，当使用通过8条信号线301至308所提供的叠加信号来还原原始信道信号CH1’至CH7’时，通过以差分信号的格式叠加各信号线对300a、300b、300c和300d的叠加信号，来还原四个信道信号CH1’至CH4’。通过以伪差分信号的格式来叠加两个相邻的信号线对(300a，300b)和(300c，300d)的叠加信号，来还原两个信道信号CH5’和CH6’。余下的信道信号CH7’是通过以伪差分信号的格式叠加四个相邻的信号线对300a至300d的叠加信号来还原的。因此，当通过2M条信号线传输的差分信号被还原为2M-1个信道信号时，叠加2M-1个信道信号并以差分信号的格式来还原，叠加余下的2M-1-1个信道信号并以伪差分信号的格式来还原。
图13示出了根据本发明一个实施例的输入驱动电路200的一个例子的电路图。
参考图13，输入驱动电路200包括2M-1个加法器211至217。该2M-1个加法器被分成M组加法器，其中每组加法器包括2M-m个加法器(m＝1至M)。在图13所示的例子中，M＝3，并且相应地加法器211至217被分成3组。也就是说，第一组(m＝1)包括四个(2M-m＝4)加法器211至214，第二组(m＝2)包括两个(2M-m＝2)加法器215至216，第三组(m＝3)包括一个(2M-m＝1)加法器217。然而应当注意到，这些加法器并不必顺序地布置在各组内。
第一组(m＝1)的加法器211至214叠加来自信号线301至30N中的两条(2m＝2)的差分信号。在此例子中，从图13所示的信号线的相邻对300a至300d获得所述叠加信号。具体而言，输出信道CH1’由叠加来自信号线301和302的差分信号的加法器211还原；输出信道CH2’由叠加来自信号线303和304的差分信号的加法器212还原；输出信道CH3’由叠加来自信号线305和306的差分信号的加法器213还原；输出信道CH4’由叠加来自信号线307和308的差分信号的加法器214还原。
第二组(m＝2)的加法器215和216叠加来自信号线301至30N中的四条(2m＝4)的差分信号。在此例子中，从图13所示的信号线301至308中的相邻四条组成的组获得所述叠加信号。具体而言，输出信道CH5’由叠加来自信号线301至304的伪差分信号的加法器215还原；输出信道CH6’由叠加来自信号线305至306的伪差分信号的加法器216还原。
第三组(m＝3)的加法器217叠加来自信号线301至30N中的八条(2m＝8)的差分信号。在此例子中，从图13所示的信号线301至308中的全部信号线获得所述叠加伪差分信号。
图14示出了根据本发明一个实施例的包含在图13所示的输入驱动电路200中的加法器211至217中的一个的例子的电路图。
参考图14，加法器包括对应八个(2M)输入信号I1至I8的输入端、运算放大器OP2和电阻R21至R30。如下面将要解释的是，尽管示出了八个输入端，但是仅有两个(2m)输入信号实际上应用到由加法器211至214组成的第一组(m＝1)的每一个，仅有四个(2m)输入信号实际上应用到由加法器215至216组成的第二组(m＝1)的每一个，而所有的八个(2m)输入信号实际上都应用到包含加法器217的第三组(m＝3)。来自由信号线301至308提供的伪差分信号的第二(-)差分信号(如果有的话)被应用为输入信号I5至I8，而来自由相应信号线301至308提供的伪差分信号的第一(+)差分信号(如果有的话)被应用为输入信号I1至I4。输入信号I5至I8被通过相互并联连接的电阻R21至R24提供到运算放大器OP2的反向端(-)。输入信号I1至I4被通过相互并联连接的电阻R25至R28提供到运算放大器OP2的非反向端(+)。
在这个实施例中，如果电阻R21至R30具有相同的电阻值，那么加法器211至217中的每一个的输出信号OUT2就相应地满足OUT2＝I1+I2+I3+I4-I5-I6-I7-I8。
例如，对于加法器211来说，第一信号线301所提供的信号被应用到输入端I1并且第二信号线302所提供的信号被应用到输入端I5上。如上所述，输出驱动电路100的输出缓存器111至117的相应增益(X)是a＝b＝c＝d＝1/2，e＝f＝1/4，以及g＝1/8，如图8所示。因此，应用到第一信号线301的叠加伪差分信号实际上为{1/2CH1(+)+1/4CH5(+)+1/8CH7(+)}，而应用到第二信号线302的叠加伪差分信号实际上为{1/2CH1(-)+1/4CH5(+)+1/8CH7(+)}。因此，加法器211的输出信号OUT2满足下面的等式。
OUT2＝I1-I5＝{1/2CH1(+)+1/4CH5(+)+1/8CH7(+)}-{1/2CH1(-)+1/4CH5(+)+1/8CH7(+)}＝1/2CH1(+)-{1/2CH1(-)}由于第一信道CH1的第一差分信号CH1(+)和第二差分信号CH1(-)是具有相反相位的差分信号，所以加法器211的输出信号OUT2就变为CH1。因此，通过第一加法器211来叠加信号线对300a的相邻的信号线301和302的信号，来还原第一信道信号CH1’。
余下的加法器212至217也有效地还原原始信道信号。例如，对于第七加法器217来说，由于第一至第四信号线301至304所提供的叠加伪差分信号被应用到运算放大器OP2的反向端(-)并且第五至第八信号线305至308所提供的叠加伪差分信号被应用到运算放大器OP2的非反向端(+)上，因此第七加法器217的输出信号OUT2满足下面的等式。
OUT2＝I1+I2+I3+I4-I5-I6-I7-I8＝{1/2CH1(+)+1/4CH5(+)+1/8CH7(+)}+{-1/2CH1(-)+1/4CH5(+)+1/8CH7(+)}+{1/2CH2(+)-1/4CH5(-)+1/8CH7(+)}+{(-1/2CH2(-))-1/4CH5(-)+1/8CH7(+)}-{1/2CH3(+)+1/4CH6(+)-1/8CH7(-)}-{-1/2CH3(-)+1/4CH6(+)-1/8CH7(-)}-{1/2CH4(+)-1/4CH6(-)-/18CH7(-)}-{-1/2CH4(-)-1/4CH6(-)-1/8CH7(-)}＝1/4{2CH5(+)}+1/8{2CH7(+)}-1/4{2CH5(-)}+1/8{2CH7(+)}-1/4{2CH6(+)}-1/8{-2CH7(-)}-1/4{-2CH6(-)}-1/8{-2CH7(-)}＝1/8{4CH7(+)}-1/8{-4CH7(-)}因此，由于第七信道信号CH7的第一差分信号CH7(+)和第二差分信号CH7(-)是具有相反相位的一对差分信号，因而第七加法器217的输出信号OUT2为CH7。因此，通过第七加法器217来叠加四个相邻的信号线对300a至300d的相邻的信号线(301，302)至(307，308)的信号，来还原第七信道信号CH7’。像这样，输入驱动电路200使用上面所描述的方法来还原信号线301至30N传送的信号，从而还原第一至第七信道信号CH1’至CH7’，如表2所示。
表2
图15示出了根据本发明一个实施例的差分信号传输装置的结构图。参考图15，差分信号传输装置包括输出驱动电路100、输入驱动电路200和互连单元300。由于输出驱动电路100具有如图4以及图6至图9所示的结构，而输入驱动电路200具有如图10至图14所示的结构，因此省略对它的描述。互连单元300包括多条信号线301至30N。输出驱动电路100将多个信道所提供的信道信号CH1至CH2M-1转换为差分信号，叠加不同信道的差分信号，并通过2M(＝N)条信号线301至30N来传输叠加信号。互连单元300将输出驱动电路100所提供的信号通过信号线301至30N提供到输入驱动电路200。输入驱动电路200通过信号线301至30N接收输入信号，并还原多个信道信号CH1’至CH2M-1’。
在图15中示出了差分信号传输装置，其中信号从输出驱动电路100传输到输入驱动电路200。然而，双向数据传输也是可能的。在双向数据传输中，输出驱动电路100可以双重地起到输入驱动电路200和/或输入驱动电路200可以双重地起到输出驱动电路100的作用。
图16示出了根据本发明的一个实施例的差分信号传输装置的电路图，其中M＝3。该图基本上组合了前述的图13和图16的电路图，因此，省略了对图16的详细说明以避免赘述。然而应当再次注意的是，本发明并不局限于顺序地选择信道、缓存器、加法器和信号线来限定差分信号的叠加。例如信号延迟和/或线圈电阻的因子可以导致其它任意的叠加结构。
例如，差分信号传输装置可以装有一块或多块半导体芯片。例如，输入驱动电路、输出驱动电路和互连单元可以集成到单一芯片中。可选的是，输入驱动电路、输出驱动电路和互连单元可以分别提供在两块或多块芯片上。
如上所述，在根据本发明的实施例的差分信号传输方法及装置中，通过向信号线叠加和传输不同信道的差分信号，通过2M条信号线传输2M-1个信道信号是可能的。因此，可由根据本发明的实施例的差分信号传输方法和装置传输的差分信道信号的数量明显大于由现有差分信号传输方法传输的差分信道信号的数量。而且，同现有方法相比，由这些实施例实现的信号线数量的减少随着信道数量的增加而增加。
虽然已经具体地示出本发明并参考示意性实施例来描述了本发明，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在不背离如下列权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下在形式上和细节上作出各种改变。
权利要求
1.一种差分信号传输方法，其包括将2M-1个原始信号转换为2M-1个差分信号对，其中M为2以上的整数，并且其中每个差分信号对包括具有相反相位的第一差分信号和第二差分信号；以及将该2M-1个差分信号对传输到2M条信号线，以使得2M条信号线中的每一条都包括该2M-1个差分信号对的第一差分信号和第二差分信号中的叠加差分信号。
2.根据权利要求1所述的差分信号传输方法，其中，该2M条信号线中的每一条的叠加差分信号包括不同差分信号对的至少一个第一差分信号和至少一个第二差分信号。
3.根据权利要求1所述的差分信号传输方法，其中，该2M条信号线中的每一个包括M个叠加差分信号，其中2M-1个原始信号被分成M个不同的组的原始信号，其中第m组(这里m为1至M)各包括2M-m个原始信号，其中第m组原始信号的第一差分信号和第二差分信号的每一个被应用到2M条信号线中的m条上。
4.一种差分信号传输方法，包括接收多个通过2M条信号线传输的差分信号，其中M为2以上的整数；以及从所述差分信号还原2M-1个原始信号，其中该2M-1个原始信号被分成M组原始信号，其中第m组(m为1至M)原始信号各包括2M-m个原始信号，而其中第m组的2M-m个原始信号中的每一个通过叠加来自2m条信号线的差分信号而被还原。
5.根据权利要求4所述的差分信号传输方法，其中，所述2m条信号线中的至少两条包含不同原始信号的差分信号。
6.一种差分信号传输方法，其包括将2M-1个原始信号转换为2M-1个差分信号对，其中M为2以上的整数，并且其中每个差分信号对包括具有相反相位的第一差分信号和第二差分信号；叠加该2M-1个差分信号对的第一差分信号和第二差分信号的M个差分信号，并产生2M个叠加差分信号；将该2M个叠加差分信号对分别传输到2M条信号线；以及叠加所传输到该2M条信号线的所述2M个叠加差分信号，以还原2M-1个原始信号。
7.根据权利要求6所述的差分信号传输方法，其中，2M条信号线中的每一条包括M个叠加差分信号，其中2M-1个原始信号被分成M个不同的组的原始信号，其中第m组(这里m为1到M)各包括2M-m个原始信号，其中第m组原始信号的第一和第二差分信号中的每一个应用到该2M条信号线中的m条上。
8.根据权利要求6所述的差分信号传输方法，其中，2M条信号线中的每一条的叠加差分信号包括不同的差分信号对的至少一个第一差分信号和至少一个第二差分信号。
9.一种差分信号传输方法，其包括将2M-1个原始信号转换为2M/2个伪差分信号对，其中M为2以上的整数，并且每个伪差分信号对包括具有相反相位的第一伪差分信号和第二伪差分信号；在相应的2M条信号线上传输该2M/2个伪差分信号对。
10.根据权利要求9所述的差分信号传输方法，其中，将2M-1个原始信号转换为2M/2个伪差分信号对的步骤包括将2M-1个原始信号转换为2M-1个差分信号对，其中每对包括具有相反相位的第一差分信号和第二差分信号；将不同差分信号对的至少一个第一差分信号和至少一个第二差分信号相加，以获得每个伪差分信号对的第一和第二伪差分信号中的每一个。
11.根据权利要求10所述的差分信号传输方法，其中，2M-1个原始信号被分成M个不同的组的原始信号，其中第m组各包括2M-m个原始信号，这里m为1至M，其中第m组的原始信号的第一和第二差分信号中的每一个被应用到2M条信号线中的m条。
12.根据权利要求9所述的差分信号传输方法，还包括将在相应的2M条信号线上传输的2M/2个伪差分信号对转换为2M-1个原始信号。
13.根据权利要求12所述的差分信号传输方法，还包括从相应的2M条信号线接收2M/2个伪差分信号对；以及从所述伪差分信号还原2M-1个原始信号，其中该2M-1个原始信号被分成M组原始信号，其中第m组原始信号各包括2M-m个原始信号，其中m为1至M，而其中第m组的该2M-m个原始信号中的每一个通过将来自2m条信号线的伪差分信号相加而被还原。
14.一种输出驱动电路，其包括多个信道，它们分别提供2M-1个原始二进制信号；信号转换器，该信号转换器将该2M-1个原始信号转换为2M-1个差分信号对，每个差分信号对包括具有相反相位的第一差分信号和第二差分信号；以及信号叠加单元，该信号叠加单元将该2M-1个差分信号对叠加到2M条信号线上，使得该2M条信号线的每一个包括来自2M-1个差分信号对的第一差分信号和第二差分信号中的叠加差分信号。
15.一种输入驱动电路，其包括多个信号线，它们提供2M个伪差分信号；以及多个加法器，它们从2M个伪差分信号还原2M-1个原始信号。
16.根据权利要求15所述的输入驱动电路，其中，2M-1个原始信号被分成M组原始信号，其中第m组原始信号各包括2M-m个原始信号，这里m为1至M，并且第m组的2M-m个原始信号中的每一个通过将来自2m条信号线的差分信号相加而被还原。
17.一种差分信号传输装置，其包括多个信道，它们提供2M-1个原始二进制信号，其中M为2以上的整数；第一驱动电路，该电路将所述信道提供的2M-1个原始信号转换为2M-1个差分信号对，其中每个差分信号对包括具有相反相位的第一差分信号和第二差分信号，并且，该电路叠加该2M-1个差分信号对的第一差分信号和第二差分信号的M个差分信号，以输出2M个叠加信号；第二驱动电路，该电路将2M个叠加信号转换为2M-1个原始二进制信号；以及互连单元，该互连单元包括2M条信号线，这些信号线用于分别将由第一驱动电路提供的2M个叠加信号传输到第二驱动电路。
18.根据权利要求17所述的差分信号传输装置，其中，第一驱动电路包括信号转换器，该信号转换器将由所述信道提供的2M-1个原始信号转换为2M-1个差分信号对；以及信号叠加单元，该信号叠加单元叠加来自由信号转换器转换而来的2M-1个差分信号对的M个差分信号并产生2M个叠加信号。
19.根据权利要求18所述的差分信号传输装置，其中，信号转换器包括2M-1个输出缓存器，这些输出缓存器中的至少两个具有不同的增益。
20.根据权利要求19所述的差分信号传输装置，其中，2M-1个输出缓存器被分成M个不同的组的输出缓存器，其中第m组各包括2M-m个输出缓存器，这里m为1至M，其中第m组的每个输出缓存器的增益为2-m。
21.根据权利要求17所述的差分信号传输装置，其中，信号叠加单元包括2M个加法器，它们每个将来自2M-1个差分信号对的M个差分信号相加，并分别产生2M个叠加信号。
22.根据权利要求21所述的差分信号传输装置，其中，输入到2M个加法器中的每一个的M个差分信号都来自不同的差分信号对。
23.根据权利要求17所述的差分信号传输装置，其中，第二驱动电路包括2M-1个加法器，它们将由2M条信号线提供的2M个叠加信号相加并产生2M-1个原始信号。
24.根据权利要求23所述的差分信号传输装置，其中，2M-1个加法器被分成M组加法器，其中每组加法器包括2M-m个加法器，这里m＝1至M，并且第m组的加法器将2m个差分信号相加。
25.根据权利要求17所述的差分信号传输装置，其中，第一驱动电路和第二驱动电路集成在单个芯片内。
26.根据权利要求17所述的差分信号传输装置，其中，互连单元设置为单独的装置或者与第一驱动电路和第二驱动电路一起集成到单个芯片内。
27.一种半导体集成电路，其包括多个信道，它们提供2M-1个原始二进制信号，其中M为2以上的整数；第一驱动电路，该电路将所述信道提供的2M-1个原始信号转换为2M-1个差分信号对，其中每个差分信号对包括具有相反相位的第一差分信号和第二差分信号，并且，该电路叠加2M-1个差分信号对的第一差分信号和第二差分信号的M个差分信号，以输出2M个叠加信号；第二驱动电路，该电路将2M个叠加信号转换为2M-1个原始二进制信号。
28.根据权利要求27所述的半导体集成电路，还包括互连单元，该互连单元包括2M条信号线，这些信号线用于分别将由第一驱动电路提供的2M个叠加信号传输到第二驱动电路。
29.根据权利要求27所述的半导体集成电路，其中，第一驱动电路包括2M-1个输出缓存器，这些输出缓存器将由所述信道提供的2M-1个原始二进制信号转换为2M-1个差分信号对；以及2M个加法器，它们每个叠加由2M-1个输出缓存器转换而来的2M-1个差分信号对的M个差分信号，并分别产生2M个叠加信号。
30.根据权利要求29所述的半导体集成电路，其中，2M-1个输出缓存器被分成M个不同的组的输出缓存器，其中第m组各包括2M-m个输出缓存器，这里m为1至M，并且第m组的每个输出缓存器的增益为2-m。
31.根据权利要求29所述的半导体集成电路，其中，输入到2M个加法器中的M个差分信号来自不同的差分信号对。
32.根据权利要求27所述的半导体集成电路，其中，第二驱动电路还包括2M-1个加法器，它们将由2M条信号线提供的2M个叠加信号相加并产生2M-1个原始信号。
33.根据权利要求32所述的半导体集成电路，其中，2M-1个加法器被分成M组加法器，其中每组加法器包括2M-m个加法器，这里m为1至M，并且第m组的加法器将2m个差分信号相加。
全文摘要
一方面，提供一种差分信号传输方法，该方法包括将文档编号H03K5/22GK1972256SQ20061014382
公开日2007年5月30日 申请日期2006年8月10日 优先权日2005年8月10日
发明者李希裼, 闵盛焕 申请人:三星电子株式会社