CN101854167A - 具有可控制的回转率的芯片外驱动器系统及其相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种芯片外驱动器系统，包含有芯片外驱动器与偏压电路，其中该芯片外驱动器包含有：逻辑电路，用以提供逻辑信号；前置驱动级，耦接于该逻辑电路，用以依据该逻辑信号来提供电压；终端驱动级，耦接于该前置驱动级，用以依据该电压来提供输出电压。该偏压电路耦接于该前置驱动级，用以提供至少固定偏压至该前置驱动级，其中该固定偏压维持该前置驱动级操作于工作范围内，以补偿制程、温度以及供应电压的变动。

Description

具有可控制的回转率的芯片外驱动器系统及其相关方法
技术领域
本发明有关于芯片外驱动器(Off-Chip driver，OCD)，尤指一种可补偿制程、温度以及供应电压的变化的芯片外驱动器。
背景技术
芯片外驱动器在电子信息产业中为一种熟知的电路，而典型的芯片外驱动器包含有至少一前置驱动器(Pre-Driver)以及一终端驱动器(Final Driver)，两者皆由一供应电压来控制。该前置驱动器的功能为控制该终端驱动级何时及如何导通或关闭，而该终端驱动器的导通及关闭速率可决定输出信号的回转率(Slew Rate)。输出信号的回转率(单位时间内电压的变化(V/ns))为芯片外驱动器之质量的一项重要指针。回转率往往需要在各种状况下保持在一定的范围内，然而，由于制程、温度或供应电压的变动会导致回转率的变化，因而许多控制回转率的方法便应运而生。
下面为三种常见用来控制芯片外驱动器的回转率的方法：时域、定电流镜以及定电压方法。该时域方法使用延迟级，而终端驱动器系划分为多个分支，每一分支皆由一个别的前置驱动器所控制，为了控制该终端驱动器中每一分支的导通及关闭速率，每一前置驱动器中皆设置有延迟级，如此一来，便可减少回转率的变动。第二种方法使用电流镜来输入定电流到前置驱动器中，因此前置驱动器的回转率以及其所输出信号的回转率皆具有较少的变动量。另一常用的方法是利用电压调整器(voltage regulator)来稳定地提供一个定电压至芯片外驱动器中前置驱动器的栅极，如此便可忽略由供应电压所造成的变动。
定电流以及定电压方法的问题在于没有办法补偿由制程、温度或供应电压所造成的变动；对于时间延迟的方法而言，由于在不同的制程、温度或供应电压下对于延迟会产生极大变动，回转率便会因为这些延迟的变化而产生大幅度的变动。
因此，亟需一种可补偿由制程、温度或供应电压的变动的回转率控制方法。
发明内容
因此，本发明的主要目的之一在于提供一种可准确控制的芯片外驱动器的回转率的装置及方法，即使于存在制程、温度或供应电压的变动的情况下，亦可准确控制该芯片外驱动器的回转率。
根据本发明的一实施例，其揭露一种芯片外驱动器系统。该芯片外驱动器系统包含有一芯片外驱动器与一偏压电路。该芯片外驱动器包含有：一逻辑电路，用以提供一逻辑信号；一前置驱动级，耦接于该逻辑电路，用以依据该逻辑信号来提供一电压；以及一终端驱动级，耦接于该前置驱动级，用来依据该前置驱动级所产生之该电压来提供一输出电压。该偏压电路，耦接于该前置驱动级，用以提供至少一偏压至该前置驱动级，其中该偏压系设计来补偿制程、温度以及供应电压的变动。该前置驱动级以及该终端驱动级皆划分成多个分支。该前置驱动级中每一分支皆与该终端驱动级的其中之一相关联。
根据本发明的另一实施例，其揭露一种用以控制一芯片外驱动器的回转率的方法，其中该芯片外驱动器包含有一逻辑电路、一前置驱动级以及一终端驱动级。该方法包含：利用该逻辑电路来提供一逻辑信号至该前置驱动级；依据该逻辑信号来产生一电压至该终端驱动级；依据该前置驱动器所产生的该电压来产生一输出电压；以及提供一偏压至该前置驱动级，其中为了使该芯片外驱动器的回转率的变动能达最小化，该偏压设计来补偿制程、温度以及供应电压的变动。该前置驱动级以及该终端驱动级皆划分成多个分支。该前置驱动级中每一分支皆与该终端驱动级的其中之一相关联。该前置驱动级的一分支以及该终端驱动级中相关联的一分支之间的比率造成该终端驱动器中每两分支之间的一时间延迟，而这些延迟时间可用以控制芯片外驱动器之回转率的变化。
附图说明
图1为具有偏压补偿功能的芯片外驱动器系统的示意图。
主要组件符号说明
10      逻辑电路
20      前置驱动级
24、28  前置驱动器
30      终端驱动级
50      偏压电路
100     芯片外驱动器系统
102     芯片外驱动器
具体实施方式
在说明书及后续的权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及后续的权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求书当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
本发明提供一种装置及相关方法，即使是于存在制程、温度或供应电压之变动的情况下，亦可达到控制一芯片外驱动器之回转率的目的。
本发明的概念是利用输入至前置驱动级中的多个偏压，该多个偏压皆由一外部电路来控制以补偿制程、温度或供应电压的变动，这使得驱动级中每一个晶体管皆在不同的制程、温度或供应电压范围下能维持在类似的操作模式。同样地，选择该前置驱动级的每一分支以及该终端驱动级中相关联的一分支之间的不同比率会造成该终端驱动器中每两分支之间的一个时间延迟，而这些延迟时间可用以在不同制程、温度或供应电压的情况下控制芯片外驱动器之回转率的变化。
请参考图1，图1为具有上述偏压补偿功能之一芯片外驱动器系统100的示意图。芯片外驱动器系统100包含有一芯片外驱动器102与一偏压电路50，该芯片外驱动器102包含有一逻辑电路10、一前置驱动级20(其包含多个前置驱动器24、28)以及一终端驱动级30。由图1中可看出，芯片外驱动器102也结合了时间延迟方法，其中终端驱动级30划分为多个分支，以及每一分支皆由一个不同的前置驱动器24、28所控制。输入到前置驱动级20中的多个偏压得以确保前置驱动器24、28能维持在一特定的操作范围中。当前置驱动器24、28的第一分支从逻辑电路10接收到逻辑信号时，前置驱动器24、28是处于可操作的状态，每当前置驱动器24、28中的第一分支所提供的电压到达一定位准时，前置驱动器24、28便开始驱动终端驱动级30中的第一分支；同理，前置驱动级20的其它分支在接收到逻辑信号时亦会变成可操作的状态，并驱动终端驱动级30中相对应的分支。
由于前置驱动器24、28被偏压所驱动，故前置驱动器中p型信道晶体管及n型信道晶体管的VGS可被控制，因此，终端驱动级的导通及关闭速率在存有制程、温度或供应电压之变动的情况下便会具有最小的变化，如此一来，芯片外驱动器102的回转率便可被加以控制。
如同图1中所示，前置驱动级20包含有一下降(falling)前置驱动器28以及一上升(rising)前置驱动器24，此两者皆具有一n型信道电压vbias_n以及一p型信道电压vbias_p作为其输入。请注意，虽然图中只有显示两个偏压输入，然而，提供额外的偏压亦属本发明的范畴。此外，由图中所示，该多个偏压由一外部电路(例如偏压电路50)所提供，但任何提供前置驱动级20偏压的装置亦均属本发明之范畴。
综上所述，本发明提供一种用来控制回转率的装置及相关方法，该装置及方法藉由提供偏压至前置驱动器24、28来补偿制程、温度或供应电压之变动所产生的影响。对于前置驱动级20进行偏压可确保前置驱动器中p型信道晶体管及n型信道晶体管的VGS在不同制程、温度或供应电压的情况下可被控制，因此终端驱动器的导通及关闭速率亦处于受控制的状态之下。此外，控制驱动级之中每两个分支之间的时间延迟亦有助于在各种制程、温度或供应电压下控制输出信号的回转率。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种具有可控制的回转率的芯片外驱动器系统，包含有：
芯片外驱动器，包含有：
逻辑电路，用以提供一逻辑信号；
前置驱动级，耦接于该逻辑电路，用以响应于该逻辑信号而提供一电压；以及
终端驱动级，耦接于该前置驱动级，用来响应于该前置驱动器所产生之该电压来提供一输出电压；以及
偏压电路，耦接于该前置驱动级，用以提供多个偏压至该前置驱动器，其中该多个偏压维持该前置驱动器操作于一工作范围内，以补偿制程、温度以及供应电压的变动。
2.如权利要求1所述的芯片外驱动器系统，其特征在于，由一外部电路所控制的该多个偏压输入至该前置驱动级以补偿制程、温度或供应电压的变动。
3.如权利要求1所述的芯片外驱动器系统，其特征在于，该多个偏压包含有一p型通道晶体管偏压以及一n型通道晶体管偏压。
4.如权利要求1所述的芯片外驱动器系统，其特征在于，该前置驱动级划分成多个分支，该终端驱动级亦划分为分别对应该前置驱动级的该多个分支的多个分支，以及该偏压电路提供该多个偏压至该前置驱动器的该多个分支。
5.如权利要求1所述的芯片外驱动器系统，其特征在于，该前置驱动级的每一分支以及该终端驱动级中相关联的一分支之间的不同比率会造成该终端驱动级中每两分支之间的一时间延迟。
6.如权利要求1所述的芯片外驱动器系统，其特征在于，该偏压电路位于该芯片外驱动器的外部。
7.一种用以控制芯片外驱动器的回转率的方法，该芯片外驱动器包含有逻辑电路、前置驱动级以及终端驱动级，该方法包含：
利用该逻辑电路来提供一逻辑信号至该前置驱动级；
依据该逻辑信号来产生一电压至该终端驱动级；
依据该前置驱动器所产生之该电压来产生一输出电压；以及
提供多个偏压至该前置驱动级，其中该多个偏压维持该前置驱动器操作于一工作范围内，以补偿制程、温度以及供应电压的变动。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，由一外部电路所控制的该多个偏压输入至该前置驱动级以补偿制程、温度或供应电压的变动。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该多个偏压包含有一p型通道晶体管偏压以及一n型通道晶体管偏压。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该前置驱动级划分成多个分支，该终端驱动级亦划分成分别对应该前置驱动器的该多个分支的多个分支，以及提供该多个偏压至该前置驱动级的步骤包含：
提供该多个偏压至该前置驱动器的该多个分支。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该前置驱动级的每一分支以及该终端驱动级中相关联的一分支之间的不同比率会造成该终端驱动级中每两分支之间的一时间延迟，其有助于在制程、温度以及供应电压的变动下控制该芯片外驱动器的回转率。
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