CN1707969A

CN1707969A - 传输线驱动器

Info

Publication number: CN1707969A
Application number: CN 200410049325
Authority: CN
Inventors: 黄勤文; 黄祯治; 叶明郁
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2024-06-11
Also published as: CN1707969B

Abstract

本发明公开一种传输线驱动器，用来依据一输入电压信号来产生一输出电压信号以驱动一传输线，该传输线驱动器包含有一电压增益电路与一跨导电路。该电压增益电路依据该输入电压信号产生一第一电压信号，并通过一负载以该第一电压信号驱动该传输线。该跨导电路连接到该电压增益电路与该传输线，依据该第一电压信号，产生一第二电流信号以驱动该传输线。其中，该传输线驱动器使用该第一电压信号和/或该第一电流信号来决定该输出电压信号的幅值。

Description

传输线驱动器

技术领域

本发明相关于传输线驱动器，特别指一种包含有一跨导电路(transconductance circuit)，用来驱动一传输线的传输线驱动器。

背景技术

随着科技的进步，网络的应用越来越广泛，已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。而由于各种网络应用(例如线上多媒体的应用)对频宽的要求越来越严格，故网络装置的速度也渐渐地由10/100Mbs(兆位/秒)提升为1000Mbs(亦即1Gbs)以上。

在不同的速度下，网络装置在驱动传输线(transmission line)时，传输线上的信号会有不同的幅值。一般而言，在较低的速度下(例如10Mbs)，需以较大的幅值来传送信号，此时网络装置可以以“电流模式”(currentmode)来驱动传输线；至于在较高的速度下(例如100/1000Mbs)，仅需以较小的幅值来传送信号即可，此时网络装置则可以以“电压模式”(voltagemode)来驱动传输线。

请参阅图1，图1为常规技术中一具有电流模式与电压模式的传输线驱动器(transmission line driver)的示意图。传输线驱动器100可通过变压器(transformer)50来驱动一传输线(本图以一阻抗R_L来代表该传输线的等效阻抗)。在10Mbs的传输速率下，传输线驱动器100会处于电流模式，一电流驱动器(current driver)110会产生电流信号TXIP与TXIN来驱动该传输线；至于在100/1000Mbs的传输速率下，传输线驱动器100则会处于电压模式，一电压驱动器(voltage driver)130会产生电压信号TXVP与TXVN来驱动该传输线。在图1所示的常规技术中，电流模式与电压模式是两个互斥(exclusive)的模式，亦即两个模式不会同时被启动。至于电流驱动器110与电压驱动器130两者间则是相互独立地进行工作。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种传输线驱动器，包含有一跨导电路，用以驱动一传输线。

根据以下的一实施例，本发明公开一种传输线驱动器，用来依据一输入电压信号来产生一输出电压信号以驱动一传输线，该传输线驱动器包含有：一电压增益电路与一跨导电路。该电压增益电路依据该输入电压信号，产生一第一电压信号，并通过一负载以该第一电压信号驱动该传输线。该跨导电路连接到该电压增益电路与该传输线，依据该第一电压信号，产生一第一电流信号以驱动该传输线。其中，该传输线驱动器使用该第一电压信号和/或该第一电流信号来决定该输出电压信号的幅值。

另外，根据以下的另一实施例，本发明所公开的传输线驱动器，用来依据一输入电压信号来产生一输出电压信号以驱动一传输线，该传输线驱动器包含有：一电压增益电路与一跨导电路。该电压增益电路依据该输入电压信号，产生一第一电压信号，并通过一负载以该第一电压信号驱动该传输线。该跨导电路连接到该传输线，依据该输入电压信号，产生一第一电流信号以驱动该传输线。其中，该传输线驱动器使用该第一电压信号和/或该第一电流信号来决定该输出电压信号的幅值。

附图说明

图1为常规技术中一传输线驱动器的示意图。

图2为本发明的传输线驱动器的第一实施例示意图。

图3为本发明的传输线驱动器的第二实施例示意图。

图4为使用单端闭路的跨导电路来作为图2的跨导电路时的电路结构示意图。

图5则为具有开路差动模式的跨导电路的一实施例示意图。

附图符号说明

20 电容

50、503 变压器

100、200、300、500 传输线驱动器

110 电流驱动器

130 电压驱动器

220、320、501 电压增益电路

230、330、452 放大器

240、340 驱动电路

250、350、502 跨导电路

454、510、520、530、540、550、560 晶体管

具体实施方式

请参阅图2，图2为本发明的传输线驱动器的第一实施例示意图。图2所示的传输线驱动器200用来依据一输入电压信号V_i来产生一输出电压信号V_O以驱动一传输线(图2中以R_L来表示传输线驱动器200看至该传输线的等效阻抗)。在较高的速度下(100/1000Mbs)，该输出电压信号V_O的幅值较小；在较低的速度下(10Mbs)，该输出电压信号V_O的幅值较大。

本实施例中的传输线驱动器200包含有一电压增益电路220以及一驱动电路240。电压增益电路220连接到输入电压信号V_i，用来放大输入电压信号V_i以产生一第一电压信号V_i，其包含有一第一阻抗R₁、一放大器230、以及一第二阻抗R₂，各元件间的连接方式如图2所示。

至于驱动电路240则连接到电压增益电路220与该传输线，用来驱动该传输线，其包含有一跨导电路(transconductance circuit)250与一匹配阻抗R_m。在一较佳实施例中，由于在较高的速度下(100/1000Mbs)该传输线上的信号所需的幅值较小，故传输线驱动器200可以只使用电压增益电路220来驱动该传输线，而停止使用跨导电路250；至于在较低的速度下(10Mbs)，由于该传输线上的信号所需的幅值较大，故该传输线驱动器200可以同时使用电压增益电路220以及跨导电路250来驱动该传输线。

图2中的跨导电路250连接到电压增益电路220与该传输线，在使用中(in-use)的状态下，跨导电路250用来将第一电压信号V₁转换成一第一电流信号I₁。此时驱动电路240可依据其所接收到的第一电压信号V₁以及跨导电路250所产生的第一电流信号I₁来产生用以驱动该传输线的输出电压信号V_O。

如前段所述，跨导电路250具有将电压信号转换成电流信号的功用，其所产生的第一电流信号I₁等于V₁×gm₁，其中gm₁为跨导电路250的跨导值(transconductance)。若R_m与R_L实质上具有相同的值R(举例来说，R＝100Ω)，则经由计算后可得出第一电压信号V₁与输出电压信号V_O的关系会如以下方程式所示：

V_{0} = \frac{1 + {gm}_{1} \times R}{2} \times V_{1}

假设gm₁的值等于1/R，则输出电压信号V_O会趋近于第一电压信号V₁，在10M的传输速度下，第一电流信号I₁的幅值会大约等于25mA。而于10M的传输速度下，若以常规技术的传输线驱动器100中的电流驱动器110来驱动传输线，则电流驱动器110所输出的电流信号的幅值就必须要在50mA左右，故本实施例的电路结构约可以比常规技术省下一半的电流。

请参阅图3，图3为本发明的传输线驱动器的第二实施例示意图。相似于图2的传输线驱动器200，图3所示的传输线驱动器300用来依据一输入电压信号V_i来产生一输出电压信号V_O以驱动一传输线(图3中亦使用R_L来表示传输线驱动器300看至该传输线的等效阻抗)。不同之处在于图2中的跨导电路250以电压增益电路220所产生的第一电压信号V₁作为其输入信号，并依据第一电压信号V₁来产生第一电流信号I₁(这种结构下跨导电路250的输入范围将会较大)；至于在图3所示的传输线驱动器300中，跨导电路350则直接以输入电压信号V_i作为其输入信号，并依据输入电压信号V_i来产生第一电流信号I₁。此时，只要让图3的跨导电路350的跨导值gm₂等于图2的跨导电路250的跨导值gm₁的(-R₂/R₁)倍，图2与图3的传输线驱动器200、300即可具有相同的工作功效。

请注意，如前文所述，跨导电路250(或350)用来将电压信号转换成电流信号，并不限于特定的形式，只要是可将电压信号转换成电流信号的电路结构，皆可用来作为本发明的跨导电路。举例来说，本发明所使用到的跨导电路可以是“单端结构”(single-ended mode)、“差动结构”(differentialmode)、“开路结构”(open loop)、“闭路结构”(close loop)四个种类的任意组合。

请参阅图4，图4为使用一单端闭路的跨导电路来作为图2的跨导电路250时的电路结构示意图。在此种结构下，输出电流信号V_O反馈到放大器452的一输入端，晶体管454则可依据放大器452所输出的信号来产生第一电流信号I₁。电路工作原理为常规技术者能轻易了解的，故在此不多作赘述。

请参阅图5，图5则为具有开路差动模式的跨导电路的一实施例示意图。此跨导电路502以V_IP与V_IN作为差动的输入电压信号，以输出差动的电流信号I_ON与I_OP，由于电路工作原理亦为常规技术者能轻易了解的，故在此不多作赘述。在此实施例，该跨导电路500的跨导值大约会等于1/R。在另一实施例，则可省略该电阻R。

当然，在上述各实施例中，还可包括一控制逻辑(未示于图上)，用以控制各传输线驱动器在较高的速度下(100/1000Mbs)或是在较低的速度下(10Mbs)操作，经由控制该电压增益电路或/与跨导电路来控制输出电压信号V_O的幅值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所进行的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种传输线驱动器，用来依据一输入电压信号来产生一输出电压信号以驱动一传输线，该传输线驱动器包含有：

一电压增益电路，依据该输入电压信号，产生一第一电压信号，并通过一负载以该第一电压信号驱动该传输线；以及

一跨导电路，连接到该电压增益电路与该传输线，依据该第一电压信号，产生一第一电流信号，并以该第一电流信号驱动该传输线；

其中，该传输线驱动器使用该第一电压信号和/或该第一电流信号来决定该输出电压信号的幅值。

2.如权利要求1所述的传输线驱动器，其中该电压增益电路包含有：

一第一阻抗，连接到该输入电压信号；

一放大器，其一输入端连接到该第一阻抗，用来接收该输入电压信号，其一输出端连接到该跨导电路，用来输出该第一电压信号；以及

一第二阻抗，连接到该输出端与该输入端的间。

3.如权利要求1所述的传输线驱动器，其中，在一第一模式下，该电压增益电路单独驱动该传输线，在一第二模式下，该电压增益电路以及该跨导电路共同驱动该传输线。

4.如权利要求3所述的传输线驱动器，其中该第一模式为一100/1000兆位/秒模式，该第二模式为一10兆位/秒模式。

5.一种传输线驱动器，用来依据一输入电压信号来产生一输出电压信号以驱动一传输线，该传输线驱动器包含有：

一跨导电路，连接到该传输线，依据该输入电压信号，产生一第一电流信号，并以该第一电流信号驱动该传输线；

6.一种传输线驱动器，用来驱动一传输线，包含有：

一电压增益电路，接受一输入信号，在一第一模式与一第二模式下，依据该输入信号以产生一第一电压信号，并以该第一电压信号通过一负载驱动该传输线；以及

一跨导电路，在该第二模式下，依据该第一电压信号产生一第一电流信号以驱动该传输线；

其中，在该第二模式下，该电压增益电路与该跨导电路共同驱动该传输线。

7.如权利要求6所述的传输线驱动器，其中该第二模式为一10兆位/秒模式，该第一模式为一100/1000兆位/秒模式。

8.一种传输线驱动器，用来驱动一传输线，包含有：

一跨导电路，在该第二模式下，依据该输入信号产生一第一电流信号以驱动该传输线；

9.如权利要求8所述的传输线驱动器，其中该第二模式为一10兆位/秒模式，该第一模式为一100/1000兆位/秒模式。

10.如权利要求8所述的传输线驱动器，其中该跨导电路包含有：

一运算放大器，其一输出端连接到该晶体管，其一输入端接受该输入信号。