DE102014115833A1

DE102014115833A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausbilden einer Schnittstelle zwischen integrierten Schaltkreisen (ICs), die auf verschiedenen Versorgungsspannungen arbeiten

Info

Publication number: DE102014115833A1
Application number: DE201410115833
Authority: DE
Inventors: Georgios Asmanis; Faouzi Chaahoub
Original assignee: Avago Technologies General IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2015-04-30
Also published as: US20150116005A1; US9106212B2

Abstract

Ein Tx-IC und ein Rx-IC, die unterschiedliche Versorgungsspannungen verwenden, sind auf einer Platine montiert und über Spuren auf der Platine als Schnittstelle miteinander verbunden. Die Konfiguration des Tx-IC ist derart, dass eine Gleichstromentkopplung zwischen den ICs bereitgestellt ist, wobei auch ein unbeabsichtigtes Einschalten von ESD-Dioden des Rx-IC verhindert wird. Diese Merkmale machen es möglich, eine Gleichstromentkopplung bereitzustellen zwischen hochleistungsfähigen Tx-ICs, die relativ hohe Versorgungsspannungen verwenden, und Rx-ICs, die relativ niedrige Versorgungsspannungen verwenden, ohne das Erfordernis von Wechselstromkoppelkondensatoren und wobei auch verhindert wird, dass ein ESD-Schutz des Rx-IC herabgesetzt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf das Ausbilden einer Schnittstelle zwischen integrierten Schaltkreisen (ICs), die auf verschiedenen Versorgungsspannungen arbeiten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In Platinen (CB, circuit board), wie etwa gedruckte Leiterplatten (PCBs, printed circuit boards) werden elektrisch leitfähige Spuren verwendet, um elektrische Kontakte von ICs (integrated circuit, intergrierter Schaltkreis) mit elektrischen Kontakten von anderen ICs als Schnittstelle zu verwenden, um es den ICs zu ermöglichen, elektrische Signale untereinander zu übertragen. In derartigen Umgebungen gibt es mindestens einen übertragenden oder sendenden(Tx, transmitting)-IC und mindestens einen empfangenden(Rx, receiving)-IC. Der Tx-IC umfasst mindestens einen Tx-Treiber-Schaltkreis, der eine entsprechende Spur treibt, um ein elektrisches Signal über die Spur zu übertragen. Der Rx-IC umfasst mindestens einen Empfängerschaltkreis, der das über die Spur übertragene elektrische Signal empfängt. Typischerweise umfasst der Übertrager-Treiber-Schaltkreis ein differentielles Transistorpaar, das ein differentielles Signal erzeugt, das über zwei Seite-an-Seite Spuren der PCB übertragen wird. Der Rx-Schaltkreis umfasst einen Dekodierungsschaltkreis, der das übertragene, differentielle Signal in eine logische 1 oder eine logische 0 dekodiert.
Es ist für den Tx- und Rx-IC nicht ungewöhnlich, auf unterschiedlichen Versorgungsspannungen zu arbeiten. Beispielsweise arbeiten ICs mit hoher Leistungsfähigkeit und hoher Signalintegrität typischerweise auf 2,5 Volt (V) und sind mit einer Strommoduslogik (CML, current mode logic) entwickelt, die über Silizium-Germanium(SiGe)-Prozesse erzeugt worden ist, um an der Empfängerseite eine bessere Eingangsempfindlichkeit, an der Übertragerseite einen höheren Ausgabehub des differentiellen Signals und in Retimer-Schaltkreisen einen niedrigeren Jitter zu erzielen. Andererseits sind die Rx-ICs häufig anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs, application specific integrated circuits) oder digitale Signalprozessor(DSP)-ICs, die in komplementären Metalloxid-Halbleiter(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)-Prozessen entwickelt worden sind, um verkleinerte Geometrien aufzuweisen, die Vorteile hinsichtlich der Leistung und Flächeneinsparungen bereitstellen. Häufig werden Tief-Submikron-CMOS-Prozesse verwendet, um diese ICs herzustellen, und die resultierenden ICs arbeiten auf Versorgungsspannungsniveaus von 1,0 V oder weniger.
Wechselstrom(AC, alternating current)-Koppelkondensatoren werden typischerweise zwischen dem Übertrager-IC und dem Empfänger-IC angeordnet und mit den Spuren verbunden. Die Wechselstrom-Kopplungskondensatoren entkoppeln die Gleichstrom(DC, direct current)-Komponenten der beiden ICs.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Tx-IC 2 und eines Rx-IC 3, die auf einem PCB 20 montiert sind und über zwei PCB-Spuren 4 und 5, die entsprechende, in-line in den entsprechenden Spuren 4 und 5 verbundene Wechselstrom-Koppelkondensatoren 6 und 7 aufweisen, als Schnittstellen miteinander verbunden. Der Tx-IC 2 umfasst einen Tx-Treiber-Schaltkreis 8, der einen Tx analogen Front-End(AFE)-Abschnitt 9, ein differentielles Transistorpaar 11, eine Stromquelle 12, zwei Widerstände 13 und 14, eine 2,5 V Spannungsversorgung 15 und zwei Ausgabeanschlüsse 16 und 17 umfasst. Der AFE-Abschnitt 9 umfasst analoge Schaltkreise (nicht gezeigt), die die Basen von zwei Bipolartransistoren (BJT, bipolar junction transistors) 21 und 22 des differentiellen Transistorpaares 11 treiben. Die Emitter der BJT 21 und 22 sind miteinander und mit der Stromquelle 12, die mit Masse verbunden ist, verbunden. Die Kollektoren der BJT 21 und 22 sind mit den Ausgangsanschlüssen 16 und 17, respektive, und mit den ersten Anschlüssen der Widerstände 13 und 14, respektive, verbunden. Zweite Anschlüsse der Widerstände 13 und 14 sind mit der 2,5 V Spannungsversorgung 15 verbunden. Die Ausgangsanschlüsse 16 und 17 des Tx-Treiber-Schaltkreises 8 sind an ersten Enden mit Kontakten 31 und 32 der PCB 20, auf der der Tx- und der Rx-IC 2 und 3 montiert sind, verbunden und sind an zweiten Enden mit den ersten Anschlüssen der Widerstände 13 und 14, respektive, verbunden. Die Kontakte 31 und 32 der PCB 20 sind mit ersten Enden der Spuren 4 und 5, respektive, verbunden.
Der Rx-IC 3 umfasst einen Empfängerschaltkreis 33, der einen Rx-AFE-Abschnitt 34, einen ersten und einen zweiten Widerstand 35 und 36, eine erste und eine zweite ESD-Diode 37 und 38, eine erste Spannungsversorgung 41, eine zweite Spannungsversorgung 42, einen ersten Eingangsanschluss 43 und einen zweiten Eingangsanschluss 44 umfasst. Die Spannungsversorgungen 41 und 42 stellen typischerweise Versorgungsspannungen bereit, die gleich oder ein wenig kleiner als 1,0 V sind. Die Eingangsanschlüsse 43 und 44 sind an ersten Enden mit dem Rx-AFE-Abschnitt 34 und an zweiten Enden mit Kontakten 46 und 47, respektive, der PCB 20 verbunden. Die Kontakte 46 und 47 der PCB 20 sind mit zweiten Enden der Spuren 4 und 5, respektive, verbunden. Die Anoden der ESD-Dioden 37 und 38 sind mit den Eingangsanschlüssen 43 und 44, respektive, verbunden. Die Kathoden der ESD-Dioden 37 und 38 sind mit der Spannungsversorgung 41 verbunden. Die ersten Anschlüsse der Widerstände 35 und 36 sind mit den Eingangsanschlüssen 43 und 44, respektive, verbunden, und die zweiten Anschlüsse der Widerstände 35 und 36 sind mit der Spannungsversorgung 42 verbunden.
Die Wechselstrom-Kopplungskondensatoren 6 und 7 sind in-line entlang der Spuren 4 und 5, respektive, verbunden, so dass der Kondensator 6 zwischen den PCB-Kontakten 31 und 46 angeordnet ist und so dass der Kondensator 7 zwischen den PCB-Kontakten 32 und 47 angeordnet ist. Die Widerstände 13, 14, 35 und 36 sind jeweils typischerweise 50 Ohm. In Betrieb treibt der Tx-AFE-Abschnitt 9 das differentielle Transistorpaar 11, um zu bewirken, dass das differentielle Transistorpaar 11 ein differentielles Spannungssignal über den Ausgabeanschlüssen 16 und 17 des Tx-Treiber-Schaltkreises 8 erzeugt. Die Wechselstrom-Kopplungskondensatoren 6 und 7 entkoppeln die Gleichstromkomponenten der Tx- und Rx-ICs 2 und 3, respektive, und koppeln das differentielle Spannungssignal an den Rx-IC 3. Der Rx-IC 3 empfängt das differentielle Signal und der AFE-Abschnitt 34 dekodiert das differentielle Signal.
Obwohl die Anordnung der Wechselstrom-Kopplungskondensatoren 6 und 7 in-line entlang der Spuren 4 und 5 eine adäquate (oder angemessene) Gleichstromentkopplung der ICs 2 und 3 bereitstellt in Fällen, wo die ICs 2 und 3 die gleiche oder unterschiedliche Spannungsversorgungen verwenden, vergrößert der Einfluss der Wechselstrom-Kopplungskondensatoren 6 und 7 auf der PCB 20 die Systemkosten und verkompliziert den Aufbau von PCB-Spuren mit hoher Leistungsfähigkeit, insbesondere wenn in Betracht gezogen wird, dass es typischerweise viele derartige Tx- und Rx-Schaltkreise auf einer PCB gibt.
Die Wechselstrom-Kopplungskondensatoren sind manchmal in dem Rx-IC 3 aufgenommen. 2 zeigt ein Blockdiagramm des Tx-IC 2, das über die PCB-Spuren 4 und 5 als Schnittstelle mit dem Rx-IC 3 verbunden ist, wobei die Wechselstrom-Kopplungskondensatoren 6 und 7 in das Innere des Rx-IC 3 verschoben worden sind und in Reihe zwischen den Eingangsanschlüssen 43 und 44 des Rx-IC 3 und entsprechenden Eingängen des Rx-AFE-Abschnitts 34 verbunden sind. Die Aufnahme der Kondensatoren 6 und 7 in den Empfänger-IC stellt keine Gleichstromentkopplung dar in Fällen, wo der Tx-IC 2 und der Rx-IC 3 auf unterschiedlichen Spannungsversorgungen arbeiten, so wie in den 1 und 2. Zusätzlich können die ESD-Dioden 37 und 38 sich in unbeabsichtigter Weise einschalten, wenn die differentielle Versorgungsspannung zwischen dem Tx-IC 2 und dem Rx-IC 3 die Einschaltschwellwertspannung der Dioden-Kette übersteigt. Dieses letztere Problem kann vermieden werden, indem ESD-Dioden gestapelt werden, um die Einschaltschwellwertspannung der Dioden-Kette zu erhöhen, jedoch verschlechtert das Stapeln von ESD-Dioden auf diese Weise auch die ESD-Performance des Rx-IC.
Folglich besteht ein Erfordernis für eine Art und Weise, integrierte Schaltkreise, die auf unterschiedlichen Versorgungsspannungen arbeiten, als Schnittstelle zu verbinden, während eine Gleichstromentkopplung der ICs bereitgestellt wird und während ein unbeabsichtigtes Einschalten der ESD-Dioden vermieden oder verhindert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt einen Tx-IC und ein System zum Verbinden eines Tx-IC, der auf einer Versorgungsspannung arbeitet, mit einem Rx-IC, der auf einer anderen Versorgungsspannung arbeitet, über eine Schnittstelle, wobei eine Gleichstromentkopplung bereitgestellt wird, ohne das Erfordernis zur Verwendung von Wechselstrom-Kopplungskondensatoren und wobei verhindert wird, dass die ESD-Performanz des Rx-IC verschlechtert wird. Der Tx-IC umfasst einen AFE-Abschnitt und einen Tx-Treiber-Schaltkreis. Der AFE-Abschnitt hat einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluss, über die ein Paar von Ausgangssignalen von dem AFE-Abschnitt ausgegeben wird. Der Tx-Treiber-Schaltkreis umfasst ein differentielles Transistorpaar, ein (ohmsches oder) Widerstands-Teilernetzwerk, eine Spannungsversorgung, eine Stromquelle und einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluss. Das differentielle Transistorpaar umfasst einen ersten und einen zweiten Transistor, die jeweils einen ersten, einen zweiten und einen dritten Anschluss aufweisen. Die ersten Anschlüsse des ersten und des zweiten Transistors sind mit dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss, respektive, des Tx-AFE-Abschnitts elektrisch gekoppelt, um das Paar der von dem AFE-Abschnitt ausgegebenen Ausgabesignale zu empfangen. Die zweiten Anschlüsse des ersten und des zweiten Transistors sind miteinander verbunden und sind mit einem ersten Anschluss der Stromquelle elektrisch gekoppelt. Der zweite Anschluss der Stromquelle ist mit Masse elektrisch gekoppelt. Die dritten Anschlüsse des ersten und des zweiten Transistors sind mit dem ersten und zweiten Eingangsanschluss, respektive, des Widerstandsteilernetzwerks elektrisch gekoppelt.
Das Widerstandsteilernetzwerk hat einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluss, die mit dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss, respektive, des Tx-Treiber-Schaltkreises elektrisch gekoppelt sind. Der erste und der zweite Ausgangsanschluss des Tx-Treiber-Schaltkreises ist mit ersten Enden der ersten und der zweiten elektrisch leitenden Spur verbindbar, um zu ermöglichen, dass der Tx-Treiber-Schaltkreis die erste und die zweite elektrisch leitfähige Spur treibt. Das Widerstandsteilernetzwerk ist an einem ersten Knoten des Widerstandsteilernetzwerks mit der Spannungsversorgung und an einem zweiten Knoten des Widerstandsteilernetzwerks mit Masse elektrisch gekoppelt. Der Tx-Treiber-Schaltkreis stellt eine Tx-Ausgangs-Gleichtaktspannung (common mode voltage), V_TXCM, an den Ausgangsanschlüssen des Tx-Treiber-Schaltkreises bereit und stellt an den Eingangsanschlüssen des Widerstandsteilernetzwerks eine Tx-interne Gleichtaktspannung, V_{TXCM_INT}, bereit. Das Widerstandsteilernetzwerk ist dazu ausgebildet, ein Niveau der Tx-Ausgabe-Gleichtaktspannung, V_TXCM, von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau, das mit einer Spannungsversorgung eines Rx-IC, der an den entgegengesetzten Enden der Spuren angeschlossen ist, kompatibel ist.
Das System umfasst eine Platine (CB, circuit board), die mindestens ein erstes Paar von darauf angeordneten, elektrisch leitfähigen Spuren, einen Tx-IC, der auf der CB montiert ist und mit ersten Enden der Spuren elektrisch gekoppelt ist, und einen Rx-IC, der auf der CB montiert ist und mit zweiten Enden der Spuren elektrisch gekoppelt ist, umfasst. Der Tx-IC umfasst mindestens einen Tx-AFE-Abschnitt und einen Tx-Treiber-Schaltkreis. Der Tx-Treiber-Schaltkreis ist mit einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluss des Tx-AFE-Abschnitts elektrisch gekoppelt und hat einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluss, die mit ersten Enden der Spuren elektrisch gekoppelt sind. Der Tx-Treiber-Schaltkreis umfasst ein Widerstandsteilernetzwerk, das an einem ersten Knoten des Netzwerks an eine Tx-Spannungsversorgung elektrisch gekoppelt ist, und das an einem zweiten Knoten des Netzwerks mit Masse elektrisch gekoppelt ist. Die Tx-Spannungsversorgung führt dem Netzwerk eine erste Versorgungsspannung zu. Das Netzwerk ist dazu ausgebildet, ein Niveau einer Tx-Ausgabe-Gleichtaktspannung, V_TXCM, die an dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss des Tx-Treiber-Schaltkreises ausgegeben wird, von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau zu verschieben.
Der Rx-IC umfasst eine Rx-Spannungsversorgung, einen ersten und einen zweiten Lastwiderstand, eine erste und eine zweite Diode, einen Rx-AFE-Abschnitt sowie einen ersten und einen zweiten Rx-Eingabeanschluss. Die Rx-Spannungsversorgung versorgt die Dioden mit einer zweiten Versorgungsspannung, die von der ersten Versorgungsspannung verschieden ist. Die ersten Enden des ersten und des zweiten Eingangsanschlusses des Rx-IC sind mit dem Rx-AFE elektrisch gekoppelt, und zweite Enden des ersten und des zweiten Eingangsanschlusses des Rx-IC sind mit zweiten Enden der Spuren elektrisch gekoppelt. Der erste Anschluss der ersten und der zweiten Diode sind mit der Rx-Spannungsversorgung elektrisch gekoppelt, und zweite Anschlüsse der ersten und der zweiten Diode sind mit dem ersten und dem zweiten Rx-Eingangsanschluss elektrisch gekoppelt. Das zweite Niveau, auf das V_TXCM verschoben wird, ist mit der zweiten Versorgungsspannung, die von der Rx-Spannungsversorgung zugeführt wird, kompatibel.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und Patentansprüchen offensichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockdiagramm einer bekannten Konfiguration eines Tx-IC und eines Rx-IC, die auf einer PCB montiert sind und über zwei PCB-Spuren mit entsprechenden Wechselstrom-Kopplungskondensatoren, die in Reihe mit den entsprechenden Spuren zwischen den ICs verbunden sind, als Schnittstelle verbunden sind.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer bekannten Konfiguration des Tx-IC und des Rx-IC, die auf der PCB montiert sind, wie in der 1 gezeigt, und über die PCB-Spuren als Schnittstelle verbunden sind, wobei jedoch die in der 1 gezeigten Wechselstrom-Kopplungskondensatoren in das Innere des Rx-ICs verschoben worden ist.
3 zeigt ein Blockdiagramm eines Tx-ICs gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform, die als Schnittstelle mit einem Rx-IC über zwei PCB-Spuren einer PCB, auf der der Tx-IC und der Rx-IC montiert sind, verbunden ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORM
Gemäß hierin beschriebener Ausführungsformen werden ein Tx-IC und ein Rx-IC, die unterschiedliche Versorgungsspannungen verwenden, über eine Schnittstelle miteinander verbunden, und die Konfiguration des Tx-IC ist so, dass eine Gleichstromentkopplung zwischen den ICs bereitgestellt ist, während auch ein unbeabsichtigtes Einschalten der ESD-Dioden des Rx-ICs verhindert. Diese Merkmale machen es möglich, eine Gleichstromentkopplung zwischen Tx-ICs mit hoher Performanz, die relativ hohe Versorgungsspannungen verwenden, und Rx-ICs, die relativ niedrige Versorgungsspannungen verwenden, bereitzustellen, ohne einen ESD-Schutz des Rx-ICs zu verschlechtern. Die Vorteile dieser Merkmale umfassen niedrigere Systemkosten und verringerte Bauartkomplexität.
Gemäß einer veranschaulichenden, oder beispielhaften, Ausführungsform ist der Tx-IC mit einem ohmschen oder (Widerstands)-Teilernetzwerk ausgestattet, das die Ausgangsgleichtaktspannung des Tx-IC auf ein Niveau verschiebt, das mit dem Versorgungsspannungsniveau des Rx-IC kompatibel ist. Durch Verschieben des Niveaus der Ausgangsgleichtaktspannung des Tx-IC auf diese Weise, wird eine Gleichstromentkopplung zwischen den ICs bereitgestellt, wobei auch ein unbeabsichtigtes Einschalten der ESD-Dioden vehindert wird. Die Verschiebung im Niveau der Ausgangsgleichtaktspannung des Tx-ICs ist dazu ausgelegt, sicherzustellen, dass die innere Gleichtaktspannung des Tx-ICs die hohe Performanz des differentiellen Transistorpaares des Tx-ICs, der die Hochperformancespuren der PCB treibt, nicht nachteilig beeinflusst. Zusätzlich wird das Erfordernis für Wechselstrom-Koppelkondensatoren auf der PCB oder in dem Rx-IC beseitigt. Veranschaulichende Ausführungsformen werden nun mit Verweis auf die 3 beschrieben. Gleiche Bezugszeichen in den 1 bis 3 stellen gleiche Merkmale, Elemente oder Komponenten dar.
3 zeigt ein Blockdiagramm eines Tx-ICs 100, der mit einem Rx-IC 3 über zwei PCB-Spuren 101 und 102 einer PCB 130, auf der der Tx-IC 100 und der Rx-IC 3 montiert sind, gekoppelt ist. Der Rx-IC 3 kann identisch zu dem in der 1 gezeigten Rx-IC 3 sein. Der Tx-IC 100 umfasst einen Tx-Treiber-Schaltkreis 110, der einen Tx-AFE-Abschnitt 111, ein differentielles Transistorpaar 112, eine Stromquelle 113, acht Widerstände 114–121, eine 2,5 V Spannungsversorgung 122 und zwei Ausgangsanschlüsse 124 und 125 umfasst. Der AFE-Abschnitt 111 umfasst analoge Schaltkreise (nicht gezeigt), die ein Paar von Signalen erzeugen, die die Basen von zwei BJTs 127 und 128 des differentiellen Transistorpaares 112 treibt. Die Emitter der BJT 127 und 128 sind miteinander und mit der Stromquelle 113, die mit Masse verbunden ist, verbunden. Die Kollektoren der BJT 127 und 128 sind mit einem ersten und einen zweiten Eingangsanschluss 131 und 132, respektive, des aus den Widerständen 114 bis 121 aufgebauten Widerstandsteilernetzwerks verbunden. Es sollte angemerkt werden, dass obwohl das differentielle Transistorpaar gemäß dieser veranschaulichenden Ausführungsform aus BJT aufgebaut ist, eine Vielzahl von anderen Arten von Transistoren für diesen Zweck verwendet werden kann, wie etwa, beispielsweise, verschiedene Arten von Feldeffekttransistoren (FET, field effect transistors), so wie das von Fachleuten im Hinblick auf die hierin bereitgestellte Beschreibung verstanden werden wird.
Erste Anschlüsse der Widerstände 114 und 115 sind mit dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluss 131 und 132, respektive, des Widerstandsteilernetzwerks und mit zweiten Anschlüssen der Widerstände 116 und 117, respektive, verbunden. Zweite Anschlüsse der Widerstände 114 und 115 sind mit der 2,5 V Versorgungsspannung 122 verbunden. Erste Anschlüsse der Widerstände 116 und 117 sind mit zweiten Anschlüssen der Widerstände 118 und 119, respektive, und mit zweiten Anschlüssen der Widerstände 120 und 121, respektive, verbunden. Erste Anschlüsse der Widerstände 118 und 119 sind mit Masse verbunden. Erste Anschlüsse der Widerstände 120 und 121 sind mit den Ausgangsanschlüssen 124 und 125, respektive, des Tx-IC 100 verbunden. Die Ausgangsanschlüsse 124 und 125 des Tx-IC 100 sind mit Kontakten 133 und 134, respektive, der PCB 130, auf der der Tx- und der Rx-IC 100 und 3 montiert sind, verbunden. Die Kontakte 133 und 134 der PCB 130 sind mit ersten Enden der Spuren 101 und 102, respektive, verbunden. Zweite Enden der Spuren 101 und 102 sind mit Kontakten 135 und 136, respektive, der PCB 130 verbunden. Die Kontakte 135 und 136 sind mit den Eingangsanschlüssen 44 und 43, respektive, des Rx-IC 3 verbunden.
Gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform sind die Widerstandswerte der Widerstände 114–121 ausgewählt, um zu bewirken, dass das Niveau der Ausgangsgleichtaktspannung des Tx-ICs 110 verschoben wird auf ein Niveau, das mit der 1,0 V Spannungsversorgung 41 des Rx-IC 3 kompatibel ist. Typischerweise liefern die Spannungsversorgungen 41 und 42 gleiche Spannungen, in welchem Fall die Ausgangsgleichtaktspannung des Tx-IC 100 auf ein Niveau verschoben wird, das kompatibel ist mit beiden der Spannungsversorgungen 41 und 42. Wenn die Spannungsversorgung 41 signifikant größer als die Spannungsversorgung 42 ist, dann werden die Widerstandswerte der Widerstände 114 bis 121 typischerweise ausgewählt, um zu bewirken, dass das Niveau der Ausgangsgleichtaktspannung des Tx-IC 100 auf ein Niveau verschoben wird, das mit der Spannungsversorgung 42 kompatibel ist. Wenn die Spannungsversorgung 42 signifikant größer als die Spannungsversorgung 41 ist, dann werden die Widerstandswerte der Widerstände 114–121 typischerweise ausgewählt, um zu bewirken, dass das Niveau der Ausgangsgleichtaktspannung des Tx-ICs 100 auf ein Niveau verschoben wird, das mit der Spannungsversorgung 41 kompatibel ist.
Die Ausgangs-Gleichtaktspannung des Tx-ICs 100 ist definiert als: V_TXCM = (V_TXP + V_TXN)/2, wobei V_TXCM die Ausgangsgleichtaktspannung des Tx-ICs 100 ist und V_TXP und V_TXN die Spannungsniveaus zwischen den Kontakten 133 und 134 und Masse, respektive, sind. Typische Werte für die Widerstände 114–121 für eine 2,5 V Versorgungsspannung des Tx-ICs und eine 1,0 V-Versorgungsspannung des Rx-ICs, der 50 Ohm Widerstandswerte für die Widerstände 35 und 36 hat, wie in der 3 gezeigt, sind wie folgt: die Widerstände 114 und 115 sind 50 Ohm Widerstände, die Widerstände 116 und 117 sind 75 Ohm Widerstände, die Widerstände 118 und 119 sind 83 Ohm Widerstände, und die Widerstände 120 und 121 sind 0 Ohm Widerstände. Die Widerstände 120 und 121 sind aufgenommen, um zu ermöglichen, dass inkrementelle Einstellungen an V_TXCM ausgeführt werden können, jedoch können sie oder können auch nicht in dem Widerstandsteilernetzwerk enthalten sein.
Eine innere Gleichtaktspannung des Tx-IC 100 ist definiert als: V_{TXCM_INT} = (V_{TXP_INT} + V_{TXN_INT})/2, wobei V_{TXCM_INT} die innere Gleichtaktspannung des Tx-IC 100 ist und V_{TXP_INT} und V_{TXN_INT} die Spannungsniveaus zwischen den Anschlüssen 131 und 132 und Masse, respektive, sind. Wenn das Niveau der Ausgangsgleichtaktspannung des Tx-IC 100, V_TXCM, niedriger verschoben wird, so dass er mit der Spannungsversorgung 41 des Rx-IC 3 kompatibel ist, so dass die ESD-Dioden 37 und 38 sich nicht einschalten, wobei jedoch die Widerstandswerte der Widerstände 114–121 sicherstellen, dass die innere Gleichtaktspannung V_{TXCM_INT} nicht so niedrig verschoben wird, dass sie die hohe Performanz des differentiellen Transistorpaares 112 nachteilig beeinflusst. Mit anderen Worten ist V_{TXCM_INT} auf einem ausreichend hohen Niveau, so dass sie den Kopfraum (headroom) des von dem differentiellen Transistorpaares 112 erzeugten differentiellen Signals um einen nicht-akzeptablen oder nicht-gewünschten Wert nicht drückt, so dass der Tx-Treiber-Schaltkreis 110 die 50 Ohm Treiberimpedanz aufrechterhält, die erforderlich ist, um die Hochgeschwindigkeitsspuren 101 und 102 der PCB 130 zu treiben.
Es sollte angemerkt werden, dass die Widerstände 114–121 eine Vielzahl von Formen aufweisen können. Beispielsweise können die Widerstände 114–121 Transistoren sein, die als Widerstände arbeiten, in welchem Fall der Widerstand des Transistors im Wesentlichen durch seine Größe bestimmt ist. Alternativ können die Widerstände 114–121 tatsächlich als Widerstände hergestellt sein, die verschiedene dielektrische Schichten des IC 100 verwenden. So wie das von Fachleuten in dem technischen Gebiet verstanden werden wird, haben nahezu alle Elemente, selbst Kondensatoren, einen gewissen Widerstand. Somit ist die Erfindung hinsichtlich der Art und Weise, in der die Widerstände 114–121 ausgebildet sind, oder hinsichtlich der Komponenten, Elemente oder Merkmale des IC 110, die verwendet werden, um die gewünschten Widerstände an den gewünschten Orten oder Positionen bereitzustellen, nicht beschränkt.
Es sollte angemerkt werden, dass die Erfindung zu dem Zweck, die Prinzipien und Konzepte der Erfindung zu beschreiben, im Hinblick auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben worden ist. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Während beispielsweise die Erfindung mit Verweis auf die Verwendung eines bestimmten Widerstandsteilernetzwerks in dem Tx-IC 100 beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf diese bestimmte Konfiguration beschränkt, so wie das von Fachleuten in dem technischen Gebiet im Hinblick auf die hierin bereitgestellte Beschreibung verstanden werden wird. Mit den hierin beschriebenen Zielen der Erfindung werden Fachleute in dem technischen Gebiet in der Lage sein, andere Entwürfe, die dieselben oder ähnliche Ziele erzielen, bereitzustellen. Wenn beispielsweise die ESD-Dioden 37 und 38 nicht in dem Rx-IC 3 enthalten sind, und/oder wenn die Widerstandswerte der Widerstände 35 und 36 von 50 Ohm verschieden sind, dann kann es erforderlich sein, dass das Widerstandsteilernetzwerk von der in der 3 gezeigten Konfiguration verschieden und/oder mit verschiedenen Widerstandswerten ausgebildet werden muss. Des Weiteren, während der in der 3 gezeigte Entwurf das Erfordernis für Wechselstrom-Koppelkondensatoren überflüssig macht, schließt die Erfindung das Einbeziehen von Wechselstrom-Kopplungskondensatoren in Fällen, wo deren Einbeziehung wünschenswert oder erforderlich erscheint, nicht aus. So wie das von Fachleuten in dem technischen Gebiet im Hinblick auf die hierin bereitgestellte Beschreibung verstanden werden wird, können diese und viele andere Modifikationen an den oben beschriebenen, veranschaulichenden Ausführungsformen ausgeführt werden, um die Ziele der Erfindung zu erreichen, und alle derartigen Modifikationen sind innerhalb des Umfangs der Erfindung.

Claims

Ein integrierter Schaltkreis (IC), der als ein Transmitter(Tx)-IC zum Treiben von mindestens einem ersten Paar von elektrisch leitfähigen Spuren einer Platine (CB, circuit board) arbeitet, wobei der IC folgendes aufweist: einen analogen Front-End-(AFE)-Abschnitt, der erste und zweite Ausgangsanschlüsse aufweist, wobei der AFE-Abschnitt ein Paar von Ausgangssignalen aus dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss ausgibt, und einen Tx-Treiber-Schaltkreis, wobei der Tx-Treiber-Schaltkreis ein differentielles Transistorpaar, ein Widerstandsteilernetzwerk, eine Spannungsversorgung, eine Stromquelle sowie einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluss umfasst, wobei das differentielle Transistorpaar einen ersten und einen zweiten Transistor umfasst, wobei jeder Transistor mindestens einen ersten, einen zweiten und einen dritten Anschluss aufweist, wobei die ersten Anschlüsse des ersten und zweiten Transistors mit dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss, respektive, des Tx-AFE-Abschnitts elektrisch gekoppelt sind zum Empfangen von entsprechenden Ausgabesignalen des Paares der aus dem AFE-Abschnitt ausgegebenen Ausgangssignale, wobei die zweiten Anschlüsse des ersten und des zweiten Transistors miteinander verbunden sind und mit einem ersten Anschluss der Stromquelle elektrisch gekoppelt sind, wobei der zweite Anschluss der Stromquelle mit Masse elektrisch gekoppelt ist, wobei die dritten Anschlüsse des ersten und des zweiten Transistors mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss, respektive, des Widerstandsteilernetzwerks elektrisch gekoppelt sind, wobei das Widerstandsteilernetzwerk einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluss aufweist, die mit dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss, respektive, des Tx-Treiber-Schaltkreises elektrisch gekoppelt sind, wobei der erste und zweite Ausgangsanschluss des Tx-Treiber-Schaltkreises mit ersten Enden der ersten und der zweiten elektrisch-leitfähigen Spur verbindbar sind, um zu ermöglichen, dass der Tx-Treiber-Schaltkreis die erste und die zweite elektrisch leitfähige Spur betreibt, wobei das Widerstandsteilernetzwerk an einem ersten Knoten des Widerstandsteilernetzwerks mit der Spannungsversorgung und an einem zweiten Knoten des Widerstandsteilernetzwerks mit Masse elektrisch gekoppelt ist, wobei der Tx-Treiber-Schaltkreis eine Tx-Ausgangsgleichtaktspannung, V_TXCM, an den Ausgangsanschlüssen des Tx-Treiber-Schaltkreises bereitstellt, und wobei das Widerstandsteilernetzwerk dazu ausgelegt ist, ein Niveau von V_TXCM von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau, das mit einer Spannungsversorgung eines Rx-IC kompatibel ist, zu verschieben.
Der IC gemäß Anspruch 1, wobei das Widerstandsteilernetzwerk einen ersten, einen zweiten, einen dritten, einen vierten, einen fünften und einen sechsten Widerstand umfasst, wobei der erste und der zweite Widerstand erste Anschlüsse aufweisen, die mit dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluss, respektive, des Widerstandsteilernetzwerks elektrisch gekoppelt sind, wobei der erste und der zweite Widerstand zweite Anschlüsse aufweisen, die mit der Spannungsversorgung elektrisch gekoppelt sind, wobei der dritte und der vierte Widerstand erste Anschlüsse aufweisen, die mit dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss, respektive, des Widerstandsteilernetzwerks elektrisch gekoppelt sind, wobei der dritte und der vierte Widerstand zweite Anschlüsse aufweisen, die mit dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluss, respektive, des Widerstandsteilernetzwerks elektrisch gekoppelt sind, wobei der fünfte und der sechste Widerstand erste Anschlüsse aufweisen, die mit Masse elektrisch gekoppelt sind, wobei der fünfte und der sechste Widerstand zweite Anschlüsse aufweisen, die mit dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss, respektive, des Widerstandsteilernetzwerks elektrisch gekoppelt sind.
Der IC gemäß Anspruch 2, wobei das Widerstandsteilernetzwerk ferner einen siebten und einen achten Widerstand umfasst, die erste Anschlüsse aufweisen, die mit dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss, respektive, des Tx-Treiberschaltkreises elektrisch gekoppelt sind, wobei der siebte und der achte Widerstand zweite Anschlüsse aufweisen, die mit dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss, respektive, des Widerstandsteilernetzwerks elektrisch gekoppelt sind.
Das IC gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Spannungsversorgung des IC für den Tx-Treiber-Schaltkreis eine Versorgungsspannung von etwa 2,5 Volt (V) bereitstellt.
Der IC gemäß Anspruch 4, wobei der Tx-Treiber-Schaltkreis eine Treiberimpedanz von etwa 50 Ohm an dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss des Tx-Treiber-Schaltkreises bereitstellt.
Der IC gemäß Anspruch 5, wobei der erste und der zweite Widerstand jeweils einen Widerstandswert von etwa 50 Ohm aufweist.
Der IC gemäß Anspruch 6, wobei der dritte und der vierte Widerstand jeweils einen Widerstandswert von etwa 75 Ohm aufweist.
Der IC gemäß Anspruch 7, wobei der fünfte und der sechste Widerstand jeweils einen Widerstandswert von etwa 83 Ohm aufweist.
Der IC gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste und der zweite Transistor ein erster und ein zweiter Bipolartransistor (BJT, bipolar junction transistor) sind, wobei die ersten Anschlüsse der BJT den Basen der BIT entsprechen, wobei die zweiten Anschlüsse der BJT den Emittern der BIT entsprechen, und wobei die dritten Anschlüsse der BIT den Kollektoren der BIT entsprechen.
Ein System zum Ausbilden einer Schnittstelle zwischen einem Transmitter(Tx)-integrierten Schaltkreis (IC), der auf einer ersten Versorgungsspannung arbeitet, und einem Empfänger(Rx)-IC, der auf einer zweiten Versorgungsspannung arbeitet, die von der ersten Versorgungsspannung verschieden ist, wobei das System folgendes aufweist: eine Platine (CB, circuit board), die mindestens ein erstes Paar von elektrisch leitfähigen, darauf angeordneten Spuren aufweist, einen Tx-IC, der auf der CB montiert ist, wobei der Tx-IC mindestens einen Tx-analogen Front-End(AFE)-Abschnitt und einen Tx-Treiber-Schaltkreis umfasst, wobei der Tx-Treiber-Schaltkreis mit einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluss des Tx-AFE-Abschnitts elektrisch gekoppelt ist, wobei der Tx-Treiber-Schaltkreis einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluss aufweist, die mit ersten Enden der Spuren elektrisch gekoppelt sind, wobei der Tx-Treiber-Schaltkreis ein Widerstandsteilernetzwerk umfasst, das an einem ersten Knoten des Netzwerks mit einer Tx-Spannungsversorgung elektrisch gekoppelt ist und das an einem zweiten Knoten des Netzwerks mit Masse elektrisch gekoppelt ist, wobei die Tx-Spannungsversorgung die erste Versorgungsspannung dem Netzwerk zuführt, wobei das Netzwerk dazu ausgelegt ist, ein Niveau einer Tx-Ausgangsgleichtaktspannung, V_TXCM, die an dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss des Tx-Treiber-Schaltkreises ausgegeben wird, von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveaus zu verschieben, und einen Rx-IC, der auf der CB montiert ist, wobei der Rx-IC eine Rx-Spannungsversorgung, einen ersten und einen zweiten Lastwiderstand, eine erste und eine zweite Diode, einen Rx-AFE-Abschnitt sowie einen ersten und einen zweiten Rx-Eingangsanschluss umfasst, wobei die Rx-Spannungsversorgung die Dioden mit der zweiten Versorgungsspannung versorgt, wobei erste Enden des ersten und des zweiten Eingangsanschlusses des Rx-IC mit dem Rx-AFE elektrisch gekoppelt sind und wobei zweite Enden des ersten und des zweiten Eingangsanschlusses des Rx-IC mit zweiten Enden der Spuren elektrisch gekoppelt sind, und wobei erste Anschlüsse der ersten und der zweiten Diode mit der Rx-Versorgungsspannung elektrisch gekoppelt sind und wobei zweite Anschlüsse der ersten und zweiten Diode mit dem ersten und zweiten Rx-Eingangsanschluss elektrisch verbunden sind, und wobei das zweite Niveau, auf das V_TXCM verschoben wird, kompatibel mit der zweiten Versorgungsspannung ist, die von der Rx-Spannungsversorgung bereitgestellt wird.
Das System gemäß Anspruch 10, wobei der Tx-Treiber-Schaltkreis ferner folgendes aufweist: ein differentielles Transistorpaar und eine Stromquelle, wobei der Tx-AFE-Abschnitt ein Paar von Ausgangssignalen an dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss des Tx-AFE-Abschnitts ausgibt, wobei das differentielle Transistorpaar das Paar der von dem Tx-AFE-Abschnitt ausgegebenen Ausgangssignale empfängt und ein Gleichtaktdifferentialsignal erzeugt, das dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluss des Widerstandsteilernetzwerks beaufschlagt wird, wobei das Widerstandsteilernetzwerk einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluss aufweist, die mit dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss, respektive, des Tx-Treiber-Schaltkreises elektrisch gekoppelt sind.
Das System gemäß Anspruch 11, wobei die Verschiebung von V_TXCM auf das zweite Niveau sicherstellt, dass die erste und die zweite Diode durch V_TXCM, die auf den Spuren geführt wird, nicht unbeabsichtigt eingeschaltet werden.
Das System gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei das Widerstandsteilernetzwerk einen ersten, einen zweiten, einen dritten, einen vierten, einen fünften und einen sechsten Widerstand umfasst, wobei der erste und der zweite Widerstand erste Anschlüsse aufweisen, die mit dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluss, respektive, des Widerstandsteilernetzwerks elektrisch gekoppelt sind, wobei der erste und der zweite Widerstand zweite Anschlüsse aufweisen, die mit der Tx-Spannungsversorgung elektrisch gekoppelt sind, wobei der dritte und der vierte Widerstand erste Anschlüsse aufweisen, die mit dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss, respektive, des Widerstandsteilernetzwerks elektrisch gekoppelt sind, wobei der dritte und der vierte Widerstand zweite Anschlüsse aufweisen, die mit dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluss, respektive, des Widerstandsteilernetzwerks elektrisch gekoppelt sind, wobei der fünfte und der sechste Widerstand erste Anschlüsse aufweisen, die mit Masse elektrisch gekoppelt sind, wobei der fünfte und der sechste Widerstand zweite Anschlüsse aufweisen, die mit dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss, respektive, des Widerstandsteilernetzwerks elektrisch gekoppelt sind.
Das System gemäß Anspruch 13, wobei das Widerstandsteilernetzwerk ferner einen siebten und einen achten Widerstand umfasst, die erste Anschlüsse aufweisen, die mit dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss, respektive, des Tx-Treiber-Schaltkreises elektrisch gekoppelt sind, wobei der siebte und der achte Widerstand zweite Anschlüsse aufweisen, die mit dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss, respektive, des Widerstandsteilernetzwerks elektrisch gekoppelt sind.
Das System gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei die Tx-Spannungsversorgung an dem ersten Knoten des Widerstandsteilernetzwerks eine Versorgungsspannung von etwa 2,5 Volt (V) bereitstellt.
Das System gemäß Anspruch 15, wobei die Rx-Spannungsversorgung für die Dioden eine Versorgungsspannung von etwa 1,0 V bereitstellt.
Das System gemäß Anspruch 16, wobei der Tx-Treiber-Schaltkreis eine Treiberimpedanz von etwa 50 Ohm an dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss des Tx-Treiber-Schaltkreises bereitstellt.
Das System gemäß Anspruch 16, wobei der erste und der zweite Widerstand jeweils einen Widerstandswert von etwa 50 Ohm aufweist.
Das System gemäß Anspruch 18, wobei der dritte und der vierte Widerstand jeweils einen Widerstandswert von etwa 75 Ohm aufweist.
Das System gemäß Anspruch 19, wobei der fünfte und der sechste Widerstand jeweils einen Widerstandswert von etwa 83 Ohm aufweit.
Das System gemäß einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei der erste und der zweite Transistor ein erster und ein zweiter Bipolartransistor (BJT, bipolar junction transistor) sind, wobei die ersten Anschlüsse der BJT den Basen der BJT entsprechen, wobei die zweiten Anschlüsse der BJT den Emittern der BJT entsprechen, und wobei die dritten Anschlüsse der BJT den Kollektoren der BJT entsprechen.