CN102857211B - 一种低功耗驱动器及实现低功耗驱动器的方法 - Google Patents

Abstract

一种低功耗驱动器，包括一第一输入端、一第二输入端、一输出端、一电源端、一接地端、一驱动电路、一与驱动电路相连的调节电路及一与驱动电路及调节电路相连的偏置电路。本发明还公开了一种实现低功耗驱动器的方法，所述方法可根据输入差分信号的差值大小来动态调节驱动器的驱动电流，从而达到了低功耗的目的。

Description

一种低功耗驱动器及实现低功耗驱动器的方法

技术领域

本发明涉及一种低功耗驱动器，尤指一种具有动态调节驱动能力的低功耗驱动器。

背景技术

驱动器实现增强弱驱动信号的驱动能力，以驱动带有负载的外部器件，常以驱动能力为其技术指标，驱动能力的定义为驱动器能够提供的最大输出电流，设计驱动器时必须以最大负载为指导。

而在现有的驱动器中，其驱动器的最大电流恒定，不受输入信号大小的影响，即驱动能力不随输入信号的大小改变，这样会导致驱动器在任何情况下都输出同样的驱动电流，从而增大了驱动器的功耗，因此，有必要提供一种可以动态调节驱动能力的低功耗驱动器。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种可以动态调节驱动能力的低功耗驱动器及实现低功耗驱动器的方法。

一种低功耗驱动器，包括一第一输入端，一第二输入端，一输出端，一电源端，一接地端，一与所述第一输入端、所述第二输入端、所述输出端、所述电源端及所述接地端相连的驱动电路，一与所述驱动电路、所述电源端及所述接地端相连的调节电路和一与所述驱动电路、所述调节电路、所述电源端及所述接地端相连的偏置电路，所述驱动电路包括一与所述第一输入端相连的第一场效应管、一与所述第二输入端相连的第二场效应管、一与所述第一场效应管及所述第二场效应管相连的第三场效应管、一与所述第一场效应管相连的第四场效应管、一与所述第二场效应管相连的第五场效应管、一与所述第四场效应管相连的第六场效应管、一与所述第五场效应管相连的第七场效应管、一与所述第六场效应管相连的第八场效应管、一与所述第七场效应管相连的第九场效应管，所述调节电路包括一与所述第六场效应管相连的第十场效应管、一与所述第十场效应管相连的第十一场效应管、一与所述第十场效应管相连的第十二场效应管、一与所述第十场效应管相连的第一电流源、一与所述第十一场效应管相连的第十三场效应管、一与所述第十一场效应管相连的第二电流源，所述偏置电路包括一与所述第十二场效应管和所述第十三场效应管相连的第十四场效应管、一与所述第十四场效应管相连的第十五场效应管、一与所述第十四场效应管相连的第三电流源。

一种实现低功耗驱动器的方法，包括一第一输入端，一第二输入端，一输出端，一电源端，一接地端，一与所述第一输入端、所述第二输入端及所述输出端相连的驱动电路，一与所述驱动电路相连的调节电路，一与所述驱动电路及所述调节电路相连的偏置电路，所述驱动电路将所述第一输入端、所述第二输入端的差分信号进行放大后传送至所述输出端，所述调节电路根据所述第一输入端、所述第二输入端的差分信号的差值大小来调节所述驱动电路的驱动电流，所述偏置电路对所述驱动电路进行直流偏置。所述第一输入端、所述第二输入端输入一对差分信号至所述驱动电路，所述调节电路根据所述差分信号的差值大小动态调节所述驱动电路的驱动电流，具体为当所述差分信号的差值变大时，所述调节电路增大所述驱动电路的驱动电流；当所述差分信号的差值变小时，所述调节电路减小所述驱动电路的驱动电流，所述驱动电路根据所述调节电路提供的驱动电流将所述差分信号进行放大并传送至所述输出端。

综上所述，本发明低功耗驱动器实现了根据所述第一输入端和所述第二输入端的差分信号的差值大小来动态调节低功耗驱动器的驱动能力，对电流使用较经济，达到了低功耗的目的。

附图说明

图1为本发明系统框图。

图2为本发明电路图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明低功耗驱动器较佳实施方式包括一第一输入端INN、一第二输入端INP、一输出端VOUT、一电源端VCC、一接地端GND、一用于将所述第一输入端INN及所述第二输入端INP输入的差分信号放大的驱动电路、一与所述驱动电路相连用于调节所述驱动电路驱动电流的调节电路及一与所述驱动电路相连用于提供合适的工作电流的偏置电路。

所述第一输入端INN、所述第二输入端INP输入一对差分信号至所述驱动电路，所述调节电路根据所述差分信号的差值大小动态调节所述驱动电路的驱动电流，当所述差分信号的差值变大时，所述调节电路增大所述驱动电路的驱动电流；当所述差分信号的差值变小时，所述调节电路减小所述驱动电路的驱动电流，所述驱动电路根据所述调节电路提供的驱动电流将所述差分信号进行放大并传送至所述输出端VOUT。

请同时参阅图2，图2为本发明低功耗驱动器较佳实施方式的电路结构图。其中，所述驱动电路包括一第一场效应管M1、一第二场效应管M2、一第三场效应管M3、一第四场效应管M4、一第五场效应管M5、一第六场效应管M6、一第七场效应管M7、一第八场效应管M8及一第九场效应管M9，所述调节电路包括一第十场效应管M10、一第十一场效应管M11、一第十二场效应管M12、一第十三场效应管M13、一第一电流源Iup及一第二电流源Idn，所述偏置电路包括一第十四场效应管M14、一第十五场效应管M15、一第三电流源Iref。

本发明低功耗驱动器较佳实施方式的连接关系如下：所述第一场效应管M1的栅极与所述第一输入端INN相连，所述第二场效应管M2的栅极与所述第二输入端INP相连，所述第一场效应管M1的源极、所述第二场效应管M2的源极、所述第三场效应管M3的漏极共同连接，所述第一场效应管M1的漏极、所述第四场效应管M4的栅极及漏极、所述第六场效应管M6的栅极共同相连，所述第二场效应管M2的漏极、所述第五场效应管M5的栅极及漏极、所述第七场效应管M7的栅极共同相连，所述第六场效应管M6的漏极、所述第八场效应管M8的栅极及漏极、所述第九场效应管M9的栅极、所述第十场效应管M10的栅极、所述第十一场效应管M11的栅极、所述第十二场效应管M12的栅极、所述第十三场效应管M13的栅极共同相连，所述第七场效应管M7的漏极、所述第九场效应管M9的漏极与所述输出端VOUT相连，所述第三场效应管M3的栅极、所述第十五场效应管M15的栅极、所述第十四场效应管M14的栅极和漏极与所述第三电流源Iref的一端相连，所述第十五场效应管M15的漏极、所述第十四场效应管M14的源极、所述第十二场效应管M12的源极、所述第十三场效应管M13的漏极共同相连，所述第十二场效应管M12的漏极、所述第十场效应管M10的源极与所述第一电流源Iup的一端相连，所述第十三场效应管M13的源极、所述第十一场效应管M11的漏极与所述第二电流源Idn的一端相连，所述第三场效应管M3的源极、所述第八场效应管M8的源极、所述第九场效应管M9的源极、所述第十五场效应管M15的源极、所述第一电流源Iup的另一端、所述第二电流源Idn的另一端共同连接电源端VCC，所述第四场效应管M4的源极、所述第五场效应管M5的源极、所述第六场效应管M6的源极、所述第七场效应管M7的源极、所述第十一场效应管M11的源极、所述第十场效应管M10的漏极、所述第三电流源Iref的另一端共同连接接地端GND。

本发明低功耗驱动器的工作原理如下所述：所述第一输入端INN和第二输入端INP共同输入一对差分信号至所述驱动电路并由驱动电路将所述差分信号放大输出至所述输出端VOUT，所述调节电路通过检测所述第一输入端INN和所述第二输入端INP的差分信号的差值大小来动态调节所述第三场效应管M3的电流，从而达到改变所述输出端VOUT的驱动能力的目的。

首先设置所述第一输入端INN的电压值和第二输入端INP的电压值相等，设定此时所述第一电流源Iup的电流全部流过所述第十场效应管M10，设定此时所述第二电流源Idn的电流全部流过所述第十一场效应管M11，即所述第十二场效应管M12和所述第十三场效应管M13无电流流过，此时流过所述第三场效应管M3的电流为第三电流源Iref的电流，此时整个低功耗驱动器的驱动能力最小，且功耗也最低。当所述第一输入端INN和第二输入端INP存在差异时，分以下两种情况讨论:

当所述第一输入端INN的电压值大于第二输入端INP的电压值时，可得所述第八场效应管M8的栅极电压VB升高，导致所述第十二场效应管M12关断，所述第十三场效应管M13保持开启，此时流过所述第十一场效应管M11的电流急剧增加，由于第二电流源Idn无法提供多余的电流，则导致流过所述第十五场效应管M15的电流急剧增加，等效于流过所述第三场效应管M3的电流急剧增加，从而使得所述驱动电路的驱动电流增加，进而增加了整个低功耗驱动器的驱动能力。由于此时所述输出端VOUT处于下降沿，即加强了驱动下降沿的能力。

当所述第一输入端INN的电压值小于第二输入端INP的电压值时，可得所述第八场效应管M8的栅极电压VB降低，导致所述第十三场效应管M13关断，所述第十二场效应管M12保持开启，此时流过所述第十场效应管M10的电流急剧增加，由于第一电流源Iup无法提供多余的电流，则导致流过所述第十五场效应管M15的电流急剧增加，等效于流过所述第三场效应管M3的电流急剧增加，从而使得所述驱动电路的驱动电流增加，进而增加了整个低功耗驱动器的驱动能力。由于此时所述输出端VOUT处于上升沿，即加强了驱动上升沿的能力。

经过以上原理分析，可知本发明低功耗驱动器实现了根据所述第一输入端INN和第二输入端INP的差分信号的差值大小来动态调节驱动器的驱动能力，对电流使用较经济，达到了低功耗的目的。

Claims (5)

1.一种低功耗驱动器，其特征在于：所述低功耗驱动器包括一第一输入端，一第二输入端，一输出端，一电源端，一接地端，一与所述第一输入端、所述第二输入端、所述输出端、所述电源端及所述接地端相连的驱动电路，一与所述驱动电路、所述电源端及所述接地端相连的调节电路和一与所述驱动电路、所述调节电路、所述电源端及所述接地端相连的偏置电路；所述驱动电路包括一与所述第一输入端相连的第一场效应管、一与所述第二输入端相连的第二场效应管、一与所述第一场效应管及所述第二场效应管相连的第三场效应管、一与所述第一场效应管相连的第四场效应管、一与所述第二场效应管相连的第五场效应管、一与所述第四场效应管相连的第六场效应管、一与所述第五场效应管相连的第七场效应管、一与所述第六场效应管相连的第八场效应管、一与所述第七场效应管相连的第九场效应管，所述调节电路包括一与所述第六场效应管相连的第十场效应管、一与所述第十场效应管相连的第十一场效应管、一与所述第十场效应管相连的第十二场效应管、一与所述第十场效应管相连的第一电流源、一与所述第十一场效应管相连的第十三场效应管、一与所述第十一场效应管相连的第二电流源，所述偏置电路包括一与所述第十二场效应管和所述第十三场效应管相连的第十四场效应管、一与所述第十四场效应管相连的第十五场效应管、一与所述第十四场效应管相连的第三电流源。

2.如权利要求1所述的低功耗驱动器，其特征在于:所述第一场效应管的栅极与所述第一输入端相连，所述第二场效应管的栅极与所述第二输入端相连，所述第一场效应管的源极、所述第二场效应管的源极、所述第三场效应管的漏极共同连接，所述第一场效应管的漏极、所述第四场效应管的栅极及漏极、所述第六场效应管的栅极共同相连，所述第二场效应管的漏极、所述第五场效应管的栅极及漏极、所述第七场效应管的栅极共同相连，所述第六场效应管的漏极、所述第八场效应管的栅极及漏极、所述第九场效应管的栅极共同相连，所述第七场效应管的漏极、所述第九场效应管的漏极、所述输出端共同相连，所述第三场效应管的源极、所述第八场效应管的源极、所述第九场效应管的源极共同连接电源端，所述第四场效应管的源极、所述第五场效应管的源极、所述第六场效应管的源极、所述第七场效应管的源极共同连接所述接地端。

3.如权利要求2所述的低功耗驱动器，其特征在于：所述第十场效应管的栅极、所述第十一场效应管的栅极、所述第十二场效应管的栅极、所述第十三场效应管的栅极共同连接，所述第十二场效应管的漏极、所述第十场效应管的源极、所述第一电流源的一端共同相连，所述第十三场效应管的源极、所述第十一场效应管的漏极、所述第二电流源的一端共同相连，所述第一电流源的另一端、所述第二电流源的另一端共同连接所述电源端，所述第十场效应管的漏极、所述第十一场效应管的源极连接所述接地端。

4.如权利要求3所述的低功耗驱动器，其特征在于：所述第三场效应管的栅极、所述第十五场效应管的栅极、所述第十四场效应管的栅极和漏极、第三电流源的一端共同相连，所述第十五场效应管的漏极、所述第十四场效应管的源极、所述第十二场效应管的源极、所述第十三场效应管的漏极共同相连，所述第十五场效应管的源极连接所述电源端，所述第三电流源的另一端连接所述接地端。

5.一种实现如权利要求1所述的低功耗驱动器的方法，其特征在于：所述低功耗驱动器包括一第一输入端，一第二输入端，一输出端，一电源端，一接地端，一与所述第一输入端、所述第二输入端、所述输出端、所述电源端及所述接地端相连的驱动电路，一与所述驱动电路、所述电源端及所述接地端相连的调节电路和一与所述驱动电路、所述调节电路、所述电源端及所述接地端相连的偏置电路；所述第一输入端、所述第二输入端输入一对差分信号至所述驱动电路，所述驱动电路将所述第一输入端、所述第二输入端输入的差分信号进行放大后传送至所述输出端，所述调节电路根据所述第一输入端、所述第二输入端输入的差分信号的差值大小来调节所述驱动电路的驱动电流，所述偏置电路对所述驱动电路进行直流偏置；当所述第一输入端的电压值和第二输入端的电压值相等，则所述第一电流源的电流全部流过所述第十场效应管，所述第二电流源的电流全部流过所述第十一场效应管，所述第十二场效应管和所述第十三场效应管无电流流过，此时流过所述第三场效应管的电流为所述第三电流源的电流，则所述第三电流源的电流为所述驱动电路的驱动电流，所述驱动电路根据所述调节电路提供的驱动电流将所述差分信号进行放大并驱动至所述输出端；当所述第一输入端的电压值大于第二输入端的电压值时，所述第八场效应管的栅极电压升高，使得所述第十二场效应管关断，所述第十三场效应管保持开启，流过所述第十一场效应管的电流急剧增加，由于第二电流源无法提供多余的电流，则使得流过所述第十五场效应管的电流急剧增加，即流过所述第三场效应管的电流急剧增加，从而使得所述驱动电路的驱动电流增加，所述驱动电路根据所述调节电路提供的驱动电流将所述差分信号进行放大并驱动至所述输出端；当所述第一输入端的电压值小于第二输入端的电压值时，所述第八场效应管的栅极电压降低，使得所述第十三场效应管关断，所述第十二场效应管保持开启，流过所述第十场效应管的电流急剧增加，由于第一电流源无法提供多余的电流，则使得流过所述第十五场效应管的电流急剧增加，即流过所述第三场效应管的电流急剧增加，从而使得所述驱动电路的驱动电流增加，所述驱动电路根据所述调节电路提供的驱动电流将所述差分信号进行放大并驱动至所述输出端。