一种多路扇出电路以及时钟驱动器的制作方法

1.本技术涉及时钟技术领域，特别涉及一种多路扇出电路以及时钟驱动器。


背景技术：

2.时钟驱动器广泛应用于无线通信、数据网络等领域，其基本功能是增强时钟信号的驱动能力，从而可以实现通信网定时同步、时钟产生、时钟恢复以及时钟分发等功能。通常时钟信号是整个系统跳变频率最高的信号，会干扰周围电路的正常工作状态，而且时钟信号的幅度越大、频率越高，对周围电路的干扰越强。另外由于时钟驱动器所在的电路板上的寄生电容的存在，输入的幅值较大的时钟信号需要更多时间来充放电，这限制了时钟信号的传播速度，因此在多时钟的高速电路系统中需要合理的时钟驱动器作为缓冲，提高驱动能力，实现多路时钟信号的传输。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种多路扇出电路以及时钟驱动器，用于实现将单路差分输入信号转换为多路输出信号。
4.所述技术方案如下：
5.第一方面，提供了一种多路扇出电路，所述电路包括：放大电路、偏置电路以及多个lvpecl输出电路，所述偏置电路分别与所述放大电路以及每个所述lvpecl输出电路连接，所述偏置电路用于提供电流偏置和开关信号；
6.每个所述lvpecl输出电路包括镜像对称的两个转换电路；
7.所述放大电路与每个所述lvpecl输出电路包括的两个所述转换电路连接，用于将接收到的一组差分输入信号进行放大处理得到电位相反的第一电平标准信号和第二电平标准信号；
8.所述lvpecl输出电路用于利用两个所述转换电路中的一个所述转换电路将所述第一电平标准信号转换为第一输出信号，以及用于利用两个所述转换电路中的另一个所述转换电路将所述第二电平标准信号转换为第二输出信号，所述第二输出信号和所述第一输出信号的电位相反。
9.本技术实施例提供了一种多路扇出电路，输入至该放大电路的一组差分输入信号经过放大电路进行放大后得到第一电平标准信号和第二电平标准信号提供给多个lvpecl输出电路。由于放大电路连接有多个lvpecl输出电路，因此每个lvpecl输出电路均可以将第一电平标准信号和第二电平标准信号作为输入信号进行转换得到两个输出信号，即第一输出信号和第二输出信号，因此该方案可以实现将一组差分输入信号转换为多路高速数据输出的功能，且由于两个转换电路镜像对称设置，因此，两个转换电路布局的电路信号线寄生电容一致，因此可以使得每个转换电路输出的输出信号作为时钟信号时到达器件时出现低偏斜。
10.可选的，所述第一电平标准信号的电位与所述第一输出信号的电位相反，所述第
二电平标准信号的电位与所述第二输出信号的电位相反。
11.可选的，所述转换电路包括射极跟随电路、差分放大电路以及射极耦合电路，所述射极跟随电路用于接收电平标准信号，所述射极跟随电路连接所述差分放大电路；所述电平标准信号为所述第一电平标准信号或所述第二电平标准信号；
12.所述差分放大电路用于接收所述射极跟随电路输出的信号，以及用于放大所述射极跟随电路输出的信号，所述差分放大电路连接所述射极耦合电路；
13.所述射极耦合电路用于接收所述差分放大电路输出的信号，以及用于使所述射极耦合电路输出的输出信号的电位与所述电平标准信号的电位相反。
14.可选的，所述射极跟随电路包括第一三极管，所述第一三极管的基极用于接收所述电平标准信号；
15.所述差分放大电路包括第二三极管和第一电阻，所述第二三极管的基极连接所述第一三极管的发射极，所述第二三极管的集电极连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端用于接收外部电源提供的电压；
16.所述射极耦合电路包括第三三极管，所述第三三极管的基极连接所述第二三极管的集电极，所述第三三极管的发射极用于输出所述输出信号。
17.可选的，所述lvpecl输出电路还包括第一偏置电流源和第二偏置电流源，所述第一偏置电流源连接两个所述转换电路中的第一转换电路中的射极跟随电路，所述第二偏置电流源连接所述第一转换电路中的差分放大电路。
18.可选的，两个所述转换电路中的一个所述转换电路由两个所述转换电路中的另一个所述转换电路复制得到。
19.可选的，所述一组差分输入信号包括振幅相等且相位相反的第一信号和第二信号，所述放大电路包括输入电路和中间放大电路，
20.所述输入电路的第一输入端用于接收所述第一信号，所述输入电路的第二输入端用于接收所述第二信号，所述输入电路的第一输出端连接所述中间放大电路的第一输入端，所述输入电路的第二输出端连接所述中间放大电路的第二输入端，所述输入电路用于将所述第一信号进行预放大处理得到一级放大信号，以及用于将所述第二信号进行预放大处理得到二级放大信号；
21.所述中间放大电路的输出端连接每个所述lvpecl输出电路，用于将所述一级放大信号进行放大得到所述第一电平标准信号，以及用于将所述二级放大信号进行放大得到所述第二电平标准信号。
22.可选的，所述输入电路包括第一差分放大器，所述中间放大电路包括第二差分放大器，所述第一差分放大器的第一输入端用于接收所述第一信号，所述第一差分放大器的第二输入端用于接收所述第二信号；
23.所述第二差分放大器的第一输入端用于接收所述一级放大信号，所述第二差分放大器的第二输入端用于接收所述二级放大信号，所述第二差分放大器的输出端连接每个所述lvpecl输出电路的第一输入端和第二输入端，所述lvpecl输出电路的第一输入端用于接收所述第一电平标准信号，所述lvpecl输出电路的第二输入端用于接收所述第二电平标准信号。
24.可选的，所述第一差分放大器和所述第二差分放大器中的至少一个包括如下结
构：第四三极管、第五三极管、第三电阻、第四电阻以及第三偏置电流源；
25.所述第四三极管的基极用于接收所述第一信号，所述第五三极管的基极用于接收所述第二信号，
26.所述第四三极管的集电极连接所述第三电阻的第一端，所述第五三极管的集电极连接所述第四电阻的第一端，
27.所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端用于接收外部电源提供的电压，
28.所述第四三极管的发射极和所述第五三极管的发射极连接所述第三偏置电流源。
29.第二方面，提供了一种时钟驱动器，所述时钟驱动器采用如上述的多路扇出电路。可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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技术的一些实施例，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他的附图。
31.图1是本技术实施例提供的一种多路扇出电路的结构示意图；
32.图2是本技术实施例提供的一种转换电路的结构示意图；
33.图3是本技术实施例提供的一种lvpecl输出电路的电路结构图；
34.图4是本技术实施例提供的一种放大电路的结构示意图；
35.图5是本技术实施例提供的一种差分放大器的电路结构图；
36.图6是本技术实施例提供的一种1：16扇出电路的结构示意图；
37.图7是本技术实施例提供的一种lvpecl输出电路的示意图。
具体实施方式
38.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
39.应当理解的是，本技术提及的“多个”是指两个或两个以上。在本技术的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，比如，a/b可以表示a或b；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，比如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，为了便于清楚描述本技术的技术方案，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
40.在对本技术实施例进行详细地解释说明之前，先对本技术实施例的应用场景予以说明。
41.振荡器发出一组差分输入信号，需要多路使用相同的差分输入信号，因此需要时钟驱动器来对一组差分输入信号进行多路扇出。
42.下面对本技术实施例提供的多路扇出电路以及时钟驱动器进行详细地解释说明。
43.图1为本技术实施例提供的一种多路扇出电路，包括：放大电路101、偏置电路102以及多个lvpecl输出电路103。放大电路101连接多个lvpecl输出电路103，偏置电路102分别与放大电路101以及多个lvpecl输出电路103连接。偏置电路102用于为放大电路101以及多个电压正射极耦合逻辑(low voltage positive emitter coupled logic，lvpecl)输出电路103提供电流偏置和开关信号。每个lvpecl输出电路包括镜像对称的两个转换电路。放大电路101与每个lvpecl输出电路103包括的两个转换电路连接，用于将接收到的一组差分输入信号进行放大处理得到电位相反的第一电平标准信号和第二电平标准信号。lvpecl输出电路103用于利用两个转换电路中的一个转换电路将第一电平标准信号转换为第一输出信号，以及用于利用两个转换电路中的另一个转换电路将第二电平标准信号转换为第二输出信号，第二输出信号和第一输出信号的电位相反。
44.其中，放大电路101用于接收一组差分输入信号，即振幅相等且相位相反的第一信号和第二信号。例如vinp信号和vinn信号。放大电路101在接收到vinp信号和vinn信号后，放大电路101对两个信号进行放大处理，使放大信号最终输出的信号满足lvpecl输出电路103的标准条件。
45.在本技术的一个实施例中，多路扇出电路包括16个lvpecl输出电路，每个lvpecl输出电路接收的电平标准信号需要满足lvpecl标准，因此，放大电路101输出第一电平标准信号outp和第二电平标准信号outn符合lvpecl输出电路的条件。
46.本技术实施例提供了一种多路扇出电路，输入至该放大电路的一组差分输入信号经过放大电路进行放大后得到第一电平标准信号和第二电平标准信号提供给多个lvpecl输出电路。由于放大电路连接有多个lvpecl输出电路，因此每个lvpecl输出电路均可以将第一电平标准信号和第二电平标准信号作为输入信号进行转换得到两个输出信号，即第一输出信号和第二输出信号，因此该方案可以实现将一组差分输入信号转换为多路高速数据输出的功能，且由于两个转换电路镜像对称设置，因此，两个转换电路布局的电路信号线寄生电容一致，因此可以使得每个转换电路输出的输出信号作为时钟信号时到达器件时出现低偏斜。
47.在本技术的一个实施例中，第一电平标准信号的电位与第一输出信号的电位相反，第二电平标准信号的电位与第二输出信号的电位相反。
48.作为一种示例，当第一电平标准信号的电位为高电平信号时，第一输出信号为低电平信号，反之，当第一电平标准信号的电位为低电平信号时，第一输出信号为高电平信号。第二电平标准信号与第二输出信号也相同，再次不再赘述。
49.在本技术的一个实施例中，如图2所示，转换电路1031包括射极跟随电路201、差分放大电路202以及射极耦合电路203。射极跟随电路201用于接收第一电平标准信号，射极跟随电路201连接差分放大电路202。差分放大电路202用于接收射极跟随电路201输出的信号，差分放大电路202用于放大射极跟随电路201输出的信号，差分放大电路202连接射极耦合电路203。射极耦合电路203用于接收差分放大电路输出的信号，以及用于使射极耦合电路203输出的输出信号的电位与电平标准信号的电位相反。
50.作为一种示例，如图2和图3所示，射极跟随电路201包括三极管q1(即第一三极管)，三极管q1的基极用于接收第一电平标准信号。差分放大电202路包括三极管q2(即第二三极管)和电阻r0(即第一电阻)，三极管q2的基极连接三极管q1的发射极，三极管q2的集电
极连接电阻r0的第一端，电阻r0的第二端用于接收外部电源vdd提供的电压。射极耦合电路203包括三极管q3(即第三三极管)，三极管q3的基极连接三极管q2的集电极，三极管q3的发射极用于输出第一输出信号。在第一电平标准信号为高电位，且第二电平标准信号为低电位的情况下，由于射极耦合电路203，使第一电平标准信号和第一输出信号的电平匹配，以及第二电平标准信号和第二输出信号的电平匹配，即第一输出信号为低电位，第二输出信号为高电位。
51.在本技术的一个实施例中，lvpecl输出电路103还包括第一偏置电流源和第二偏置电流源。第一偏置电流源连接射极跟随电路，第二偏置电流源连接差分放大电路。
52.作为一种示例，如图3所示，偏置电流源ibias1(即第一偏置电流源)的正极连接三极管q1(即第一三极管)的发射极，偏置电流源ibias0(即第二偏置电流源)的正极连接二极管q2(即第二二极管)的发射极。
53.在本技术的一个实施例中，由于两个转换电路1031的结构相同，作为一种示例，参考图3，分为第一转换电路301和第二转换电路302。第二转换电路302包括三极管q4、三极管q5、三极管q6和电阻r1。三极管q4的基极用于接收第二电平标准信号。三极管q5的基极连接三极管q4的发射极，三极管q5的集电极连接电阻r1的第一端，电阻r1的第二端用于接收外部电源vdd提供的电压。三极管q6的基极连接三极管q5的集电极，三极管q6的发射极用于输出第二输出信号。
54.其中，与第一偏置电流源相同的偏置电流源ibias1的正极连接三极管q5的发射极，偏置电流源ibias0(即第二偏置电流源)的正极连接二极管q5的发射极。
55.在本技术的一个实施例中，参考图3，第一转换电路301和第二转换电路302中的一个由另一个复制得到。
56.作为一种示例，lvpecl输出电路103采用的版图布局技术为half cell技术。half cell技术包括：lvpecl输出电路103的电路版图在绘制时，先绘制第一转换电路301。第一转换电路301复用，生成第二转换电路302，第一转换电路301和第二转换电路302组成lvpecl输出电路的电路版图。
57.具体的，参考图2，在绘制lvpecl输出电路103时，首先绘制第一转换电路301，即图3中虚线1的左半边，再绘制完成后，将电路图复制并进行镜像操作，将三极管q2和三极管q5的发射极相连，则完成lvpecl输出电路103的电路图绘制。
58.在本技术的一个实施例中，一组差分输入信号包括振幅相等且相位相反的第一信号和第二信号。如图4所示，放大电路101包括输入电路401和中间放大电路402。输入电路401的输入端用于接收第一差分输入信号和第二差分输入信号，输入电路401的输出端连接中间放大电路的输入端。输入电路401用于将第一差分输入信号进行预放大处理得到一级放大信号，以及用于将第二差分输入信号进行预放大处理得到二级放大信号。中间放大电路402的输出端连接每个lvpecl输出电路103，用于将一级放大信号进行放大得到第一电平标准信号，以及用于将二级放大信号进行放大得到第二电平标准信号。在本技术的一个实施例中，输入电路401包括第一差分放大器，中间放大电路402包括第二差分放大器。第一差分放大器用于接收第一差分输入信号和第二差分输入信号，第二差分放大器用于接收输入电路输出的信号。第一差分放大器和第二差分放大器的电路结构相同。
59.作为一种示例，第一差分放大器的两个输入端用于接收第一差分输入信号vinp和
第二差分输入信号vinn，第一差分放大器将第一差分输入信号和第二差分输入信号进行预放大及整形后，输出两个输出信号outp和outn。第二差分放大器的输入端接收第一差分放大器输出的信号outp和outn，即第二差分放大器将信号outp和outn作为输入信号，第二差分放大器对信号outp和outn进行进一步放大处理，输出第一电平标准信号和第二电平标准信号。
60.在本技术的一个实施例中，如图5所示为第一差分放大器的电路结构图。第一差分放大器包括三极管q7(即第四三极管)、三极管q8(即第五三极管)、电阻r2(即第三电阻)、电阻r3(即第四电阻)以及偏置电流源ibias2(即第三偏置电流源)。三极管q7的基极用于接收第一差分输入信号，三极管q8的基极用于接收第二差分输入信号。三极管q7的集电极连接电阻r2的第一端，三极管q8的集电极连接电阻r3的第一端。电阻r2的第二端和电阻r3的第二端用于接收外部电源vdd提供的电压，三极管q7的发射极和三极管q8的发射极连接偏置电流源ibias2。
61.其中，中间放大电路402包括的第二差分放大器的结构与第一差分放大器的结构相同，如图5所示。三极管q7的基极和三极管q8的基极，用于接收第一差分放大器输出的两个输出信号。三极管q7的集电极和三极管q8的集电极分别用于输出第一电平标准信号和第二电平标准信号。
62.本技术实施例提供了一种时钟驱动器，时钟驱动器应用于多时钟的高速电路系统，时钟驱动器采用上述的多路扇出电路。多路扇出电路用于接收一组时钟输入信号(如，第一差分输入信号和第二差分输入信号)，并输出多组时钟输出信号(如，多组第一输出信号和第二输出信号)。
63.如图6所示为本技术实施例提供的一种时钟驱动器中的多路扇出电路。输入电路601为第一差分放大器，用于接收差分输入信号vinp和vinn。中间放大电路602为第二差分放大器，用于接收输入电路601处理后的差分输入信号，并将信号放大为第一电平标准信号和第二电平标准信号。偏置电路603连接输入电路601、中间放大电路602以及16个lvpecl输出电路604，用于提供偏置电流和关断信号。当输入电路601接收到第一差分输入信号vinp和第二差分输入信号vinn，经过第一差分放大器和第二差分放大器的处理，输出第一电平标准信号和第二电平标准信号至每个lvpecl输出电路604，每个lvpecl输出电路604将第一电平标准信号和第二电平标准信号进行放大处理，输出第一输出信号和第二输出信号，最终输出16组第一输出信号outn和第二输出信号outp。
64.作为另一种示例，如图7所示，lvpecl输出电路701结构如图。第一电平标准信号和第二电平标准信号为inp和inn，接入三极管q1和三极管q4的基极，由vb提供尾电流偏置。三极管q1与三极管q4尺寸相同，输出信号接三极管q2和三极管q5的基极，放大后的信号由三极管q3和三极管q6输出，其中三极管q2和三极管q5尺寸相同，三极管q3和三极管q6尺寸相同，由vb提供尾电流偏置。第一电平标准信号inp和第二电平标准信号inn经过射极跟随器，即三极管q1和三极管q4后，共模电压降低，确保差分放大器对管，即三极管q2和三极管q5处于放大区，由vb控制尾电流ib大小，输出摆幅为ib
·
r4。当inp为高电位时，经过三极管q1，三极管q2的基极电位为高，同理，此时三极管q5的基极电位为低，尾电流大部分流过三极管q2，三极管q3的基极电位为低电位，三极管q6的基极电位为高电位，输出outn为低电位，outp为高电位；反之同样成立，在此不再赘述。
65.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
66.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
67.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。