CN1294730C - 具有低功率消耗的数字接口 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种接口电路，该接口电路具有非常低的功率消耗并在无线电芯片的敏感波段产生非常低的干扰噪声。在电信设备，例如在DECT或GSM电话中它被有利地用于将微处理器与基带无线电处理器接口。本发明的接口是电流驱动的。它包括一个电流驱动器，该驱动器取决于待传输数据在传输线中传输电流。它同样包括一个电流接收器。该电流接收器具有经电流反射镜电路相互连接的一个输入节点和一个输出节点，使得在所述输入节点上的电压接近于地线电压，所述输出节点处的电压随被传输的数据变化。

Description

具有低功率消耗的数字接口

本发明涉及一种数字输入/输出接口，以及一种使用这种接口的电信设备。

本发明有利地用于数字数据传送。例如，它可用于数字移动通信设备中将数字数据从基带处理器传送至模拟无线电收发信机。

这样一种数字输入/输出接口由US专利5,811,984已知。在该文献中说明的数字输入/输出接口包括由传输线连接的一个电流驱动器和一个电流接收器。电流驱动器这样配置，当数字信号施加给电流驱动器时它从电流接收器获得电流。电流接收器包括在输入节点经输入阻抗Z_in与传输线连接的一个电流转换元件，以及一个有源终端元件，该终端元件这样配置使调节该输入阻抗Z_in与传输线的特征阻抗相匹配。

该数字接口的缺点在于它是消耗功率的。因此，它可能在射频芯片的敏感波段产生高的干扰噪声。当它们工作时，这将使数字数据不可能传送至这种芯片。

本发明的一个目的在于提出一种数字输入/输出接口，该接口具有非常低的功率消耗并因此在射频芯片的敏感波段产生低的干扰噪声。

本发明的另一目的在于提出一种用于数字移动通信设备中的有效输入输出接口。

借助如权利要求1所述的输入/输出接口实现该目的。按照本发明，在电流接收器节点处的电压是小的并近似保持恒定。结果，如果接口以低电流工作，功率消耗非常低。在本发明的接口中，传输线的阻抗没有任何补偿。但考虑以在预期的应用中使用的数据速率，这并不是关键的(每秒几兆样本)。

在一个有利的实施例中，提出的接口具有一个差分结构。在这种差分结构中，取决于待传送的数据，在两个分支的一个中产生同样的电流。这导致较低的干扰噪声。

在另一个有利的实施例中，电流接收器包括一个电流源和一个被安排偏置所述电流反射镜电路的电流添加元件。这允许增加接口的速度。当接口具有差分结构时这特别有用，因为在这种情况下被断开的电流接收器的分支失去其偏置。

下面参照附图，借助说明性实施例更为详细地解释本发明，其中：

图1为示出在接口具有一个单结构时，本发明的接口的工作原理的简图，

图2为示出在接口具有对称结构时，本发明的接口的工作原理的简图，

图3为示出在接口具有差分结构时，本发明一个优选实施例的简图。

图1给出本发明接口的原理的示意性表示。该接口包括由传输线3连接的一个电流驱动器1和一个电流接收器2。电流驱动器1包括数据输入D-IN，一个用于发送恒定电流I1的电流源S1，一个用于在恒定电流I1上调制输入数据D-IN并用于在传输线3中产生调制电流IM的数据调制器MOD。电流接收器2包括一个电流-电压比较器COMP-S，该电流-电压比较器将输入电流IM与由恒定电流源S1’产生的并近似等于电流I1的参考电流I1’比较。

图2给出当该接口具有对称结构时，本发明接口的原理的另一示意性表示。在这种情况下，电流驱动器1具有两个分支B1和B2。分支B1直接与数据输入D-IN连接并包括一个数据调制器MOD1。分支B2经一个倒相器INV与数据输入端连接。它包括一个第二数据调制器MOD2。存在于数据调制器MOD1的输入端的数据D1相对于存在于电流调制器MOD2的输入端的数据D2倒相。数据D1和D2在由电流源S2和S3提供的恒定电流I2上调制。传输线3包括两条导线3-1和3-2。数据调制器MOD1的输出端与导线3-2连接。数据调制器MOD2的输出端与导线3-1连接。在接收机一侧，两个输入电流被传输至电流-电压比较器COMP-D。比较的结果给出所接收的数据。

图3给出当接口具有一种差分结构时的本发明优选实施例的一个实例。在该实施例中电流源S2包括一个电流源IREFT和一个电流反射镜M1。该电流反射镜M1包括两个P-MOS晶体管MP1和MP2。每个数据调制器MOD1和MOD2分别包括一个P-MOS晶体管MP3和MP4。这些晶体管的漏极与晶体管MP2的源极连接。晶体管MP3的源极经电阻器R 3与导线3-1连接，晶体管MP4的源极经电阻器R4与导线3-2连接。数据输入端D-IN经3个数据倒相器INV1，INV2和INV3，以及电阻器R5与晶体管MP3的栅极连接。它同样经两个倒相器INV1和INV4，以及电阻器R6与晶体管MP4的栅极连接。倒相器INV1，INV2，INV3和INV4同样具有放大功能。晶体管MP3和MP4同样经电容器C1彼此相互连接。电阻器R5和R6和电容器C1具有滤波功能。

电阻器R3和R4连同导线的寄生电容具有低通滤波器的功能。通过将电阻器R3和R4之间的附加电容器位于集成电路的外部，该低通滤波器的截止频率可得以降低。

电流接收器具有两个输入节点IN1和IN2，以及一个输出节点OUT。输入节点IN1与导线3-1连接。输入节点IN2与导线3-2连接。输入节点IN1和IN2经电流反射镜电路MIR与输出节点OUT连接。

电流反射镜电路MIR包括3个电流反射镜M2，M3和M4。电流反射镜M2包括两个N-MOS晶体管MN1和MN2。电流反射镜M3包括两个N-MOS晶体管MN3和MN4。同时电流反射镜M3包括两个P-MOS晶体管MP5和MP6。

晶体管MN1和MN2的栅极与输入节点IN1连接。晶体管MN3和MN4的栅极与输入节点IN2连接。晶体管MN4和MP6的漏极与输出节点OUT连接。晶体管MN3的漏极与输入节点IN2连接。晶体管MN2的漏极与输入节点IN1连接。晶体管MN1的漏极与晶体管MP5的漏极连接。晶体管MN1，MN2，MN3和MN4的源极与地线GRD连接。晶体管MP5和MP6的源极与公共电压VVC连接。晶体管MP5和MP6的栅极与晶体管MP5的漏极连接。

电流接收器同样具有一个电流源IREFR和一个电流添加元件ADD，布置该电流添加元件用于偏置电流反射镜电路MIR。该电流添加元件是一个包括三个晶体管MP7，MP8和MP9的电流反射镜。晶体管MP7使其源极与公共电压VCC连接并使其漏极与输入节点IN1连接。晶体管MP8使其源极与公共电压VCC连接并使其漏极与输入节点IN2连接。晶体管MP9将电流IREFR复制在晶体管MP7和MP8中。该电流添加单元的功能在于连续地偏置电流接收器的两个分支。断开的电流接收器的分支仍被偏置并由此快速调谐至其工作点。结果，接口的速度得以提高。

晶体管MP6和MN4具有电流-电压比较器的功能。电流反射镜M3用于将在导线3-2中流动的电流复制在晶体管MN4中。电流反射镜M2和M4用于将在导线3-1中流动的电流复制在晶体管MP6中。当晶体管MP6导电时，晶体管MN4阻塞，反之亦然。

结果，当存在于数据输入端D-IN上的数据高时，晶体管MP4是导电的，使得电流流经导线3-2。在接收机一侧电流反射镜M3将该电流复制在晶体管MN4。于是输出节点OUT上的电压高。当存在于数据输入端D-IN上的数据低时，晶体管MP3导电，使得电流流经导线3-1。在接收机一侧电流反射镜M2和M4将该电流复制在晶体管MP6中。于是输出节点OUT上的电压低。

在该实施例中输入节点IN1和IN2经一个N型金属氧化物半导体的栅源结与地线连接。于是两个输入节点上的电压近似保持恒定并非常低。结果功耗和干扰噪声也同样非常低。

本发明并不受限于上述的优选实施例。特别地，本发明的接口可具有一个单结构而不是一个差分结构。

在上述说明中，使用金属氧化物半导体。这不是限定性的。例如，同样可以使用双极性半导体。

Claims (4)

1.一种数字输入/输出接口，该接口包括由传输线(3)连接的一个驱动器和一个接收器，其特征在于：

该驱动器为电流驱动器(1)，且该接收器为电流接收器(2)，所述电流驱动器配置成接收数字信号并根据所述数字信号在传输线中产生电流，所述电流接收器包括至少一个输入装置(IN1，IN2)，用于从所述传输线接收所述电流，还包括一个输出装置(OUT)，用于输出一个输出电压，所述至少一个输入装置经一个电流-电压比较器(COMP-S，COMP-D)与所述输出装置连接，所述电流-电压比较器用于根据输入电流产生高值或低值输出电压，

所使用的半导体是金属氧化物类型的，使得所述至少一个输入装置处的电压接近于一个晶体管的门限电压，并保持小。

2.如权利要求1所述的数字输入/输出接口，其中所述电流驱动器和所述电流接收器为差分电路，并且所述传输线为二线传输线(3-1，3-2)，且所述电流接收器包括两个输入装置(IN1，IN2)，所述电流接收器包括两个晶体管支路，每个支路与所述输入装置之一关联，用于传递所述电流流过所述二线中的一线，这些晶体管中的一部分根据电流流过的其中一条线而导通，这些晶体管的另一部分根据电流流过另一条线而导通，所述晶体管部分被安排为当它们导通或不导通时分别在所述输出装置(OUT)上产生高或低电压，所述电流的总量对于所述数字信号的任意值来说都是相同的。

3.如权利要求2所述的数字输入/输出接口，包括用于连续偏置所述电流接收器的两个支路的装置(ADD，IREFR)。

4.一种包括一个如权利要求1至3之一所述的数字输入/输出接口的电信设备。

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