-
Die vorliegende Offenbarung betrifft Differential-Datenübertragungssysteme und insbesondere einen Gleichtakt-Unterdrücker, der ihnen zugeordnet ist, und ein Verfahren zum Unterdrücken von Gleichtakt-Rauschen.
-
In den vergangenen Jahren gab es in Verbindung mit der Diversifikation elektronischer Geräte eine verstärkte Nachfrage nach der Übertragung von Hochfrequenzsignalen. Differential-Übertragung/Signalisierung ist das bevorzugte Verfahren für viele Hochfrequenzgeräte. Differential-Signalisierung ist ein Verfahren zur elektrischen Übertragung von Informationen mit zwei komplementären Signalen, die beispielsweise auf zwei gepaarten Drähten, die ein Differential-Paar genannt werden, gesendet werden. Differential-Signalisierung ist auch die erste Wahl für eine Radiofrequenz-Verbindung mit niedriger Leistung, weil sie eine überlegene Immunität gegenüber Rauschen schafft, indem sie für eine gegebene Versorgungsspannung die zweifache Signalschwingung anbietet. Wenn Differential-Übertragung für die Übertragung von Hochfrequenzsignalen verwendet wird, können elektromagnetische Interferenzen reduziert werden, die auf externe elektronische Geräte einwirken. Ferner kann Differential-Übertragung die Wirkung elektromagnetischer Interferenz von externen elektronischen Geräten reduzieren. Allerdings kann die Integrität des Signals von Differential-Datenübertragungsleitungen/-bussen durch Gleichtakt-Rauschen verschlechtert werden. Gleichtakt-Rauschen kann durch das System selbst oder durch angekoppelte Strahlung erzeugt werden.
-
Die unabhängigen Ansprüche definieren die Erfindung in verschiedenen Gesichtspunkten. Die abhängigen Ansprüche benennen Ausführungsformen gemäß der Erfindung unter den verschiedenen Gesichtspunkten. In dem Folgenden wird die Offenbarung anhand spezieller beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die enthaltenen Zeichnungen weiter erklärt und beschrieben.
-
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Beispiels eines Differential-Datenübertragungssystems mit einem Gleichtakt-Unterdrücker;
-
2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Differential-Datenübertragungssystems mit einem Gleichtakt-Unterdrücker und Schutz vor elektrostatischen Entladungen (ESD);
-
3 zeigt das schematische Diagramm eines Gleichtakt-Unterdrückers, der eine lange gewickelte Differential-Übertragungsleitung umfasst, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
-
4A zeigt das Layout eines Gleichtakt-Unterdrückers, der eine lange gewickelte Differential-Übertragungsleitung aufweist, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. 4B zeigt die Explosionsansicht der Differential-Übertragungsleitung von 4A.
-
5A–5B zeigt eine schematische Darstellung eines Gleichtakt-Unterdrückers auf einem Halbleitersubstrat.
-
6A–6D zeigt die Simulationsergebnisse für Differentialmodus und Gleichtakt eines Gleichtakt-Unterdrückers, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
-
7A zeigt das schematische Diagramm eines Gleichtakt-Unterdrückers mit einem ESD-Schutzschaltkreis gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
-
7B zeigt das Layout eines Gleichtakt-Unterdrückers mit einem ESD-Schutzschaltkreis gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
-
8A–8C zeigt für den Differentialmodus die Simulationsergebnisse eines Gleichtakt-Unterdrückers mit dem ESD-Schutz gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
-
8D–8F zeigt für den Gleichtakt die Simulationsergebnisse eines Gleichtakt-Unterdrückers mit ESD-Schutz gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
-
9A und 9B zeigt die Zeitbereichsanalyse für ein 5 GB/s Signal und ein 10 GB/s Signal gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
-
10 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Unterdrücken von Gleichtakt-Rauschen in einem Differential-Datenübertragungssystem darstellt gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
-
11 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Abstimmen eines Gleichtakt-Unterdrückers gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung darstellt, der eine Differential-Übertragungsleitung umfasst, um so eine Unterdrückung von Gleichtakt-Rauschen zu erreichen.
-
Die vorliegende Offenbarung wird nun unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen dazu verwendet werden, durchgängig gleiche Elemente zu bezeichnen, und wobei die dargestellten Strukturen und Geräte nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet werden.
-
Diese Offenbarung ist auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Unterdrücken von Gleichtakt-Rauschen in Differential-Datenübertragungssystemen gerichtet. Differential-Datenübertragungssysteme verwenden Differential-Signalisieren, wobei Informationen elektrisch mit zwei Komplementärsignalen übertragen werden, die auf zwei gepaarten Drähten gesendet werden, die ein Differential-Paar genannt werden. Abgesehen von dem Differentialsignal, das nützliche Informationen überträgt, ist das Differential-Paar Gleichtakt-Rauschen unterworfen. Gleichtakt-Rauschen wird auf beiden Drähten in dieselbe Richtung geleitet und ist das unerwünschte Signal, weil es keine Informationen überträgt. Gleichtakt-Rauschen spielt eine wichtige Rolle bei der Erzeugung von Radiofrequenz-Interferenz (RFI) in Kommunikationssystemen, die Differential-Übertragung verwenden, so dass das Beseitigen von Gleichtakt-Rauschen wichtig ist. Ferner ist das Differential-Datenübertragungssystem auch ESD(elektrostatischen Entladungs-)Schlägen ausgesetzt, was vermieden werden muss.
-
In einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst ein Differential-Datenübertragungssystem eine Quelle, die dazu konfiguriert ist, ein Differentialsignal zu übertragen, das Daten enthält, und eine Last, die dazu konfiguriert ist, das Differentialsignal zu empfangen. Das System umfasst ferner einen Gleichtakt-Unterdrücker, der eine lange gewickelte Differential-Übertragungsleitung umfasst, die dazu konfiguriert ist, das Differentialsignal von der Quelle an die Last zu übertragen.
-
In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung umfasst ein Gleichtakt-Unterdrücker zum Beseitigen von Gleichtakt-Rauschen in Hochfrequenz Differential-Datenübertragungssystemen eine lange Differential-Datenübertragungsleitung, die dazu konfiguriert ist, Daten zwischen einer Quelle und einer Ladung zu übertragen. Die Differential-Übertragungsleitung ist für Differentialsignale angepasst und für Gleichtakt-Rauschen fehlangepasst. Ferner ist die Differential-Übertragungsleitung gewickelt. Eine Differential-Übertragungsleitung ist angepasst, falls sie geringe Signalreflexionen zeigt, d. h., niedrigen Verlust an ihrem Eingang und Ausgang. Gutes Anpassen bedeutet üblicherweise einen Rückgabeverlust von wenigstens –20 dB bis –30 dB.
-
In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung ist ein Verfahren zum Unterdrücken von Gleichtakt-Rauschen in einem Differential-Datenübertragungssystem offenbart. Das Verfahren wird in Verbindung mit einem Gleichtakt-Unterdrücker innerhalb des Differential-Datenübertragungssystems betrieben, der Gleichtakt-Unterdrücker umfasst eine lange gewickelte Differential-Übertragungsleitung, die dazu konfiguriert ist, ein Signal von einer Quelle an eine Last zu übertragen. Die Differential-Übertragungsleitung umfasst ferner einen ersten leitenden Draht und einen zweiten leitenden Draht, die gekoppelt sind und die lateral aufeinander ausgerichtet oder vertikal zueinander ausgerichtet sind. Das Verfahren umfasst Anpassen der Differential-Übertragungsleitung des Gleichtakt-Unterdrückers für Differentialsignale, während das Anpassen der Differential-Übertragungsleitung für Differentialsignale ein Abstimmen der Differentialimpedanz der Differential-Übertragungsleitung umfasst, um die Last und die Quellimpedanz anzupassen. Das Verfahren umfasst ferner haben Fehlanpassen der Differential-Übertragungsleitung des Gleichtakt-Unterdrückers für Gleichtakt-Rauschen, wobei das Fehlanpassen der Differential-Übertragungsleitung für Gleichtakt-Rauschen umfasst, die Induktivitäten der Differential-Übertragungsleitung für Gleichtaktsignale zu erhöhen.
-
Das Beseitigen von Gleichtakt-Rauschen in Differential-Datenübertragungssystem wird durch einen Gleichtakt-Unterdrücker erreicht, wobei der Gleichtakt-Unterdrücker ein Gerät ist, das dazu konfiguriert ist, eine niedrige Impedanz für Differentialmodus-Signale und eine hohe Impedanz für Gleichtakt-Rauschen zu schaffen. In herkömmlichen Systemen wurde der Gleichtakt-Unterdrücker auf der Grundlage eines Gleichtakt-Drosselkonzepts implementiert. Die Gleichtakt-Drossel besteht aus einem Paar gekoppelter Induktoren, das eine niedrige Induktion für Differentialmodus-Signale und eine hohe Impedanz für Gleichtaktsignale bereitstellt. Der Schlüsselfaktor für eine Gleichtaktdrossel ist die magnetische Kopplung zwischen den zwei Induktoren. Je höher die magnetische Kopplung ist, desto besser sind die Gleichtakt-Zurückweisung und das Abstimmen der Impedanz für den Differentialmodus.
-
In einer Implementierung umfasst die Gleichtaktdrossel einen magnetischen Kern, der zwei leitende Drähte aufweist, die mit derselben Anzahl von Wicklungen darauf aufgewickelt sind. In dem Fall eines Gleichtaktsignals kompensiert der Strom, der durch die zwei leitenden Drähte fließt, sich gegenseitig mit entgegengesetzten Phasen, wodurch somit kein magnetischer Fluss erzeugt wird und die Impedanz der zwei leitenden Drähte niedrig gehalten werden kann. Daher können die Differentialsignale leicht hindurch gehen. In dem Fall des Gleichtaktsignals fließt der Strom durch die zwei leitenden Drähte mit derselben Phase, wodurch magnetischer Fluss in dem magnetischen Körper erzeugt wird, und die Impedanz der zwei leitenden Drähte groß wird, was es schwierig macht, die Gleichtaktsignale hindurchzubekommen. Daher wird das Gleichtaktsignal gedämpft. Die Gleichtaktdrossel verlangt jedoch die Verwendung von Materialien mit ferromagnetischen Charakteristika (beispielsweise Magnetkörper, Ferritkerne) was sie großvolumig und für Hochfrequenzanwendungen ungeeignet macht. Ferner zeigen gewisse Gleichtaktdrossel-Topologien eine große Dispersion (nicht konstante Gruppenverzögerung) auf, die das Verhalten im Zeitbereich verschlechtert, was sie für Hochgeschwindigkeitsschnittstellen-Anwendungen wie USB, HDMI etc. ungeeignet macht. Zusätzlich wurde in herkömmlichen Systemen der ESD-Schutz auf Nicht-Siliziumlösungen wie Varistoren oder Funkenstrecken gegründet, die eine Klemmspannung haben, die für empfindsame Systeme zu hoch ist.
-
Um einen Gleichtakt-Unterdrücker zu schaffen, der für Hochfrequenzanwendungen geeignet ist, wird in die vorliegende Offenbarung ein Gleichtakt-Unterdrücker eingeführt, der eine lange gewickelte Übertragungsleitung umfasst. In einigen Implementierungen ersetzt diese lange gewickelte Übertragungsleitung die Gleichtaktdrossel, die in herkömmlichen Differential-Datenübertragungssystemen verwendet wird. In der vorliegenden Offenbarung wird ein konzentriertes System, das die Gleichtaktdrossel mit gekoppelten Induktoren umfasst, durch ein verteiltes System ersetzt, dass die lange gewickelte Übertragungsleitung umfasst. Das Modell mit konzentrierten Elementen ist nur zutreffend, wenn LC << λ, wobei LC die physikalische Länge der Schaltung und λ die Betriebswellenlänge der Schaltung bezeichnen. Bei hohen Frequenzen werden Wellenlängen der Signale in dem Schaltkreis vergleichbar mit den physikalischen Abmessungen der Schaltkreiselemente, was das konzentrierte Modell unzutreffend macht. Daher wird anstelle der gekoppelten Induktoren in der vorliegenden Offenbarung die Übertragungsleitung verwendet, um den Gleichtakt-Unterdrücker für Hochfrequenzanwendungen geeignet zu machen. Damit das verteilte Modell anwendbar ist, sollte für das verteilte Modell die Länge der Übertragungsleitung wenigstens größer sein als ein Zehntel der Wellenlänge λ der Signale, die durch die Schaltung in einem vorgegebenen Frequenzbereich des Differentialsignals übertragen werden. Der vorbestimmte Frequenzbereich umfasst Frequenzen, bei denen die Wellenlängen der Signale durch die Schaltung mit den physikalischen Abmessungen der Schaltelemente vergleichbar werden. In einem Beispiel, unter der Annahme einer effektiven relativen dielektrischen Konstante von Material zwischen den gekoppelten Indikatoren von wenigstens 3, so dass die Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen, wenn sie mit Vakuum verglichen würden, um einen Faktor 1 geteilt durch ungefähr Quadratwurzel von 3 verkürzt werden, beträgt die Länge der Differential-Übertragungsleitung 7 mm, was etwa λ/10 bei ungefähr 2,5 GHz entspricht. Unten genügt diese Frequenz-konzentriertes-Element-Beschreibung, und wir können unsere Differential-Übertragungsleitung als ein Paar einfacher gekoppelter Induktoren behandeln. Unser Unterdrücker wird bei Frequenzen bis zu 10 GHz arbeiten, wobei die physikalische Länge von 7 mm 0,4 λ (> λ/10) entspricht. Somit verwenden wir verteilte Elementbeschreibung, und wir verwenden die Lehre von den Übertragungsleitungen, um unseren Unterdrücker für den Frequenzbereich oberhalb 2,5 GHz zutreffend zu modellieren. Daher kann in diesem Beispiel für den vorbestimmten Frequenzbereich 2,5 GHz–10 GHz die Differential-Übertragungsleitung mit einer Länge von 7 mm unseren Gleichtakt-Unterdrücker zutreffend modellieren. Ferner beseitigt bei dieser Ausführungsform das Ersetzen der Gleichtaktdrossel durch eine lange gewickelte Übertragungsleitung die Verwendung von ferromagnetischen Materialien.
-
1 bildet ein Differential-Datenübertragungssystem 100 ab, das einen Quellschaltkreis 101, einen Lastschaltkreis 103 und einen Gleichtakt-Unterdrücker 102 beinhaltet, der zwischen dem Quellschaltkreis und 101 und dem Lastschaltkreis 103 verbunden ist. Der Quellschaltkreis 101 ist konfiguriert, um Information differentiell unter Verwendung zweier gekoppelter Drähte zu senden, und der Lastschaltkreis 103 ist konfiguriert, um das Differentialsignal, das von dem Quellschaltkreis 101 gesendet wurde, zu empfangen. In einer Ausführungsform umfasst der Gleichtakt-Unterdrücker 102 eine lange gewickelte Differential-Übertragungsleitung. Der Gleichtakt-Unterdrücker 102 ist dazu konfiguriert, das Gleichtakt-Rauschen auf der Differential-Übertragungsleitung zu unterdrücken. Das Differential-Datenübertragungssystem 100 kann ein Teil jeglicher Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikationssysteme sein wie HDMI, USB etc.
-
Abgesehen von Gleichtakt-Rauschen sind Differential-Datenübertragungssysteme ESD-Schlägen ausgesetzt. 2 bildet ein Differential-Datenübertragungssystem 200 mit einem ESD-Schutzschaltkreis ab. Das System 200 umfasst einen Quellschaltkreis 201, einen Lastschaltkreis 204 und einen Gleichtakt-Unterdrücker 203. Ferner umfasst das System 200 einen ESD-Schutzschaltkreis 202, der mit den Eingangspins des Gleichtakt-Unterdrückers 203 verbunden ist und der dazu konfiguriert ist, das Differential-Datenübertragungssystem 200 vor ESD-Schlägen zu schützen.
-
3 zeigt eine besondere Ausführungsform, bei der ein Gleichtakt-Unterdrücker 300 eine lange gewickelte Differential-Übertragungsleitung umfasst. Die Differential-Übertragungsleitung umfasst einen ersten leitenden Draht 301 und einen zweiten leitenden Draht 302 umfasst, die beide sowohl induktiv als auch kapazitiv miteinander gekoppelt sind und die vertikal zueinander ausgerichtet sind. Die Leitungen sind absichtlich gekoppelt, sowohl induktiv als auch kapazitives, um eine gewünschte Differentialimpedanz Z0diff = √ L/C zu erhalten. Die Kopplung wird erreicht, indem das Layout der Übertragungsleitungen so justiert wird, dass die Kapazität C zwischen ihnen und ihre Induktivitäten L die gewünschte Impedanz Z0diff = √ L/C ergibt. In sonstigen Ausführungsformen können der erste leitende Draht 301 und der zweite leitende Draht 302 lateral in Bezug aufeinander ausgerichtet angeordnet sein. Ferner umfasst die Differential-Übertragungsleitung einen ersten Eingangspin 303 und einen zweiten Eingangspin 304 an der Eingangsseite des ersten leitenden Drahtes 301 bzw. des zweiten leitenden Drahtes 302. In einigen Ausführungsformen sind die Eingangspins 303 und 304 an einen ESD-Schutzschaltkreis angeschlossen und in sonstigen Ausführungsformen sind die Eingangspins 303 und 304 direkt mit einem Quellschaltkreis verbunden. Ferner umfasst die Differential-Übertragungsleitung einen ersten Ausgangspin 305 und einen zweiten Ausgangspin 306 an einer Ausgangsseite des ersten leitenden Drahtes 301 bzw. des zweiten leitenden Drahtes 302. Die Ausgangspins 305 und 306 sind mit einem Lastschaltkreis verbunden.
-
In einer Ausführungsform zeigt 4 das Layout eines Gleichtakt-Unterdrückers 400, der einen ersten leitenden Draht 401 und einen zweiten leitenden Draht 402 umfasst, die induktiv miteinander gekoppelt sind und die lateral aufeinander ausgerichtet angeordnet sind. Ferner umfasst der erste leitende Draht 401 einen ersten Eingangspin 403 und einen ersten Ausgangspin 405, und der zweite leitende Draht 402 umfasst einen zweiten Eingangspin 404 und einen zweiten Ausgangspunkt 406. Der Gleichtakt-Unterdrücker 400 ist dazu konfiguriert, eine niedrige Impedanz für Gleichtaktsignale und eine hohe Impedanz für Gleichtakt-Rauschen bereitzustellen. Insbesondere bei dieser Ausführungsform ist der Gleichtakt-Unterdrücker 400 in einer Weise konfiguriert, dass der erste leitende Draht 401 und zweite leitende Draht 402 für Differentialsignale angepasst sind und für Gleichtaktsignale fehlangepasst sind. Um Impedanzanpassung in dem Differentialmodus bereitzustellen, wird die Differentialimpedanz der Differential-Übertragungsleitung abgestimmt, um der Last- und Quellimpedanz zu entsprechen, so dass die Differentialsignale keinen Impedanzsprung sehen. Das Signal am Eingang/Ausgang des Geräts muss dieselbe Impedanz sehen, wie die der Übertragungsleitung, auf der es fortschreitet, d. h. keinen Impedanzsprung. Die Lastimpedanz und die Quellenimpedanz sind üblicherweise gleich, so dass sie als Systemimpedanz in Bezug genommen werden können. In einer Ausführungsform wird die Differentialimpedanz so abgestimmt, dass sie gleich 100 Ohm ist, bei anderen Ausführungsformen könnte sie jedoch anders sein, und sie ist eine Funktion der Last- und der Quellimpedanz (d. h. der Systemimpedanz). In einer Ausführungsform wird die Abstimmung der Differentialimpedanz unter Variation des Querschnitts des ersten leitenden Drahtes 401 und des zweiten leitenden Drahtes 402 erreicht und/oder unter Variation des Abstands zwischen dem ersten leitenden Draht 401 und dem zweiten leitenden Draht 402.
-
Nachdem das Differential-Anpassen erreicht ist, müssen die Übertragungsleitungen für Gleichtakt-Rauschen fehlangepasst werden. Fehlanpassen der Differential-Übertragungsleitungen im Gleichtakt wird erreicht, indem die Impedanz der Differential-Übertragungsleitung für die Gleichtaktsignale erhöht wird. Insbesondere bei dieser Ausführungsform wird die Induktivität der Differential-Übertragungsleitung erhöht, um die Impedanz für Gleichtaktsignale zu erhöhen. Das Erhöhen der Induktivität der Differential-Übertragungsleitung für die Gleichtaktsignale umfasst das Vergrößern der Länge der Differential-Übertragungsleitung, die den ersten leitenden Draht 401 und den zweiten leitenden Draht 402 umfasst. Jedoch erhöht das einfache Vergrößern der Länge der Differential-Übertragungsleitung auch ihren Widerstand für Differentialsignale, was nicht erwünscht ist. Um die Induktivität der Differential-Übertragungsleitung zu erhöhen, ohne den Widerstand wesentlich zu erhöhen, wird die Differential-Übertragungsleitung gewickelt, wodurch sie eine Spule bildet und wodurch die Differential-Übertragungsleitung mehrere Wicklungen aufweist. Das Wickeln der Übertragungsleitung erhöht insgesamt die Induktivität, und daher arbeitet die Übertragungsleitung gegenüber den Gleichtaktsignalen wie eine große Induktivität. Die Induktivität erhöht sich mit der Anzahl der Wicklungen in der Spule.
-
4B zeigt eine Explosionsansicht des Gleichtakt-Unterdrückers von 4A, der eine lange gewickelte Differential-Übertragungsleitung aufweist. Das Wickeln der Differential-Übertragungsleitung wirkt nicht auf die Differentialsignale, solange die Kopplung zwischen den verschiedenen Abschnitten der Differential-Übertragungsleitung vernachlässigbar ist. Andererseits muss die Kopplung zwischen benachbarten Wicklungen in der Spule sehr groß sein, um für Gleichtakt-Rauschen eine hohe Impedanz zu schaffen. Beispielsweise haben die leitenden Drähte 401 und 402 in 4A eine Wicklung. 4B zeigt zwei benachbarte Wicklungen, Wicklung 1 und Wicklung 2 des Gleichtakt-Unterdrückers 400 von 4A. Der Abstand 409 repräsentiert den Abstand von Wicklung 1 zu Wicklung 2. Wicklung 1 umfasst einen ersten Abschnitt 401a des ersten leitenden Drahtes 401 und einen ersten Abschnitt 402a des zweiten leitenden Drahtes 402 des Gleichtakt-Unterdrückers 400. Auf ähnliche Weise umfasst Wicklung 2 einen zweiten Abschnitt 401b des ersten leitenden Drahtes 401 und einen zweiten Abschnitt 402b des zweiten leitenden Drahtes 402 des Gleichtakt-Unterdrückers 400. Um für Gleichtaktsignale eine hohe Impedanz zu schaffen, ohne die Differentialsignale zu beeinflussen, ist in einer Ausführungsform der Abstand 409 zwischen Wicklungen 1 und 2 im Vergleich zu dem Abstand 407 und 408 zwischen den zwei leitenden Drähten von Wicklung 1 bzw. Wicklung 2 verhältnismäßig größer gemacht. Indem der Abstand zwischen den Wicklungen 409 verringert wird, erhöhen wir die Gleichtakt-Impedanz und machen die Struktur kleiner (positive Wirkung), aber wir erhöhen die Kopplung zwischen den beiden gewickelten Differential-Leitungen (negative Wirkung). Das elektromagnetische (EM) Feld im Gleichtakt ist auf den Bereich zwischen zwei Leitern einer Wicklung beschränkt. Falls 407 im Verhältnis zu 409 klein ist, wird keine EM Wechselwirkung zwischen Wicklungen im Differentialmodus auftreten, wenn dies erwünscht ist. Wenn wir andererseits 409 zu groß machen, verringern wir die Gleichtakt-Impedanz und wir erhöhen die Größe der Struktur, was auch nicht erwünscht ist. Es gibt einen Trade-Off zwischen 407 und 409, der gefunden werden kann, indem das Layout unter Verwendung beispielsweise eines EM-Simulators optimiert wird.
-
5A und 5B zeigen einen Gleichtakt-Unterdrücker 500, der eine lange gewickelte Differential-Übertragungsleitung auf einem Halbleitersubstrat umfasst. 5A zeigt eine Ausführungsform, bei der der Gleichtakt-Unterdrücker 500 einen ersten leitenden Draht 502 und einen zweiten leitenden Draht 504 umfasst, die induktiv und kapazitiv gekoppelt sind und die vertikal zueinander ausgerichtet sind, entsprechend der 3. 502a und 502b sind zwei verschiedene Abschnitte des ersten leitenden Drahtes 502, und 504a und 504b sind zwei verschiedene Abschnitte des zweiten leitenden Drahtes 504. Ferner zeigt 5A zwei benachbarte Wicklungen, Wicklung 1 und Wicklung 2, wobei Wicklung 1 einen ersten Abschnitt 502a des ersten leitenden Drahtes 502 und einen ersten Abschnitt 504a des zweiten leitenden Drahtes 504 umfasst und Wicklung 2 einen zweiten Abschnitt 502b des ersten leitenden Drahtes 502 und einen zweiten Abschnitt 504b des zweiten leitenden Drahtes 504 umfasst. Der erste leitende Draht 502 ist in der nichtleitenden Schicht 3 und der zweite leitende Draht 504 in der nichtleitenden Schicht 2 gebildet. Um die gewünschte Zurückweisung von Gleichtakt zu erreichen, ohne die Differentialsignale zu beeinflussen, ist der Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen 506 relativ größer als der Abstand 508 zwischen dem ersten leitenden Draht 502 und dem zweiten leitenden Draht 504.
-
5B zeigt eine andere Ausführungsform, bei der der Gleichtakt-Unterdrücker 500 einen ersten leitenden Draht 522 und einen zweiten leitenden Draht 524 umfasst, die induktiv und kapazitiv gekoppelt sind und die lateral aufeinander ausgerichtet sind, entsprechend 4A. 522a und 522b sind zwei verschiedene Abschnitte des ersten leitenden Drahtes 522 und 524a und 524b sind zwei verschiedene Abschnitte des zweiten leitenden Drahtes 524. Ferner zeigt 5B zwei benachbarte Wicklungen, Wicklung 1 und Wicklung 2, wobei Wicklung 1 einen ersten Abschnitt 522a des ersten leitenden Drahtes 522 und einen ersten Abschnitt 524a des zweiten leitenden Drahtes 524 umfasst, und Wicklung 2 einen zweiten Abschnitt 522b des ersten leitenden Drahtes 522 und einen zweiten Abschnitt 524b des zweiten leitenden Drahtes 524 umfasst. Der erste leitende Draht 522 und der zweite leitende Draht 524 sind in derselben nichtleitenden Schicht 2 gebildet. Um die gewünschte Zurückweisung von Gleichtakt zu erreichen, ohne die Differentialsignale zu beeinflussen, ist der Abstand zwischen den benachbarten Bindungen 526 verhältnismäßig größer als der Abstand 528 zwischen dem ersten leitenden Draht 522 und dem zweiten leitenden Draht 524.
-
6A–6D zeigen die Simulationsergebnisse für den Differentialmodus und den Gleichtakt eines Gleichtakt-Unterdrückers mit der Differentialimpedanz der Differential-Übertragungsleitung, wobei die Differentialimpedanz der Differential-Übertragungsleitung entworfen ist, um zu einer Systemimpedanz von 100 Ohm zu passen. Jede Grafik zeigt die Variation der S-Parameterkoeffizienten in dem Frequenzbereich von 0–25 GHz. Streuparameter oder S-Parameter beschreiben das elektrische Verhalten von linearen elektrischen Netzwerken, wenn sie verschiedenen konstanten Zustandsstimuli durch elektrische Signale unterworfen sind. Insbesondere geben S-Parameter das Verhältnis zwischen der einfallendem Leistung und der reflektierten Leistung an. Für ein Gerät mit zwei Anschlüssen gibt es vier S-Parameter S11, S21, S12 und S22, S11 und S22 sind die Koeffizienten für Vorwärtsrichtung und rückwärtige Reflexion und S12 und S21 repräsentieren den Vorwärtsübertragungskoeffizienten und den Rückwärtsübertragungskoeffizienten. Anhand von 6A und 6D kann man sehen, dass für Frequenzen zwischen 0 GHz und 15 GHz der Vorwärtsreflexionskoeffizient S11 für Gleichtaktsignale 601 und der Rückwärtsreflexionskoeffizient S22 für das Gleichtaktsignal 607 0 dB ist (das heißt volle Reflexion), was anzeigt, dass es eine sehr hohe Reflexion für Gleichtaktsignale gibt, und dass der Vorwärtsreflexionskoeffizient S11 für das Differentialmodus-Signal 602 und der Rückwärtsreflexionskoeffizient S22 für das Gleichtaktsignal 608 etwa –20 dB beträgt, was anzeigt, dass es eine sehr geringe Reflexion für Differentialsignale gibt. Ferner kann man anhand der 6B und 6C sehen, dass für den Frequenzbereich 0–15 GHz der Vorwärtsübertragungskoeffizient S12 für das Differentialsignal 603 und der Rückwärtsübertragungskoeffizient S21 für das Differentialsignal 605 beinahe 0 dB ist (d. h. volle Übertragung), was anzeigt, dass es eine sehr gute Übertragung von Differentialsignalen gibt; und der Vorwärtsübertragungskoeffizient S12 für das Gleichtaktsignal 604 und der Rückwärtsübertragungskoeffizient S21 für das Gleichtaktsignal 606 ist sehr viel geringer als 0 dB, insbesondere ungefähr –35 dB für den Frequenzbereich von 10–15 GHz, was anzeigt, dass es eine sehr schwache Übertragung von Gleichtaktsignalen durch das System gibt.
-
ESD-Schutzschaltkreis 202 vor dem Gleichtakt-Unterdrücker 203 in 2 schwächt die Charakteristika des Gleichtakt-Unterdrückers 203 aufgrund parasitärer Kapazitäten der ESD-Dioden innerhalb von 202 ab. Daher müssen wir diese Kapazitäten kompensieren. 7A stellt einen möglichen PI-Schaltkreis dar, der verwendet wird, um ESD-Schutz zu schaffen und die unerwünschte Kapazität der ESD-Dioden zu kompensieren. ESD-Geräte ESD1–ESD4 in 7A werden verwendet, um ESD-Dioden zu modellieren. In einer Ausführungsform bildet 7A einen ESD-Schutzschaltkreis 701 ab, der einem Gleichtakt-Unterdrücker 702 zugeordnet ist und der mit der Eingangsseite des Gleichtakt-Unterdrückers 702 durch die Eingangspins 703 und 704 verbunden ist. Der ESD-Schutzschaltkreis 701 ist dazu konfiguriert, ein Differential-Datenübertragungssystem vor ESD-Schlägen zu schützen. Insbesondere sind ein erstes ESD-Gerät 707, das zwischen einen ersten Eingangspin 703 des Gleichtakt-Unterdrückers 702 und einer Erde verbunden ist, und ein zweites ESD-Gerät 708, das zwischen einem zweiten Eingangspin 704 des Gleichtakt-Unterdrückers 702 und einer Erde verbunden ist, dazu konfiguriert, ESD-Schutz zu schaffen. In einigen Ausführungsformen umfasst der ESD-Schutzschaltkreis 701 ferner ein drittes ESD-Gerät 709, das zwischen den ersten Eingangspin 703 und der Erde verbunden ist, und ein Anschlussende des ersten ESD-Gerätes 707 und des dritten ESD-Geräts 709 gegenüber der Erde weisen eine dazwischen verbundene Induktivität 711. Das dritte ESD-Gerät 709 und die Induktivität 711 schaffen eine Kompensation für die parasitäre Kapazität des ersten ESD-Geräts 707. Der ESD-Schutzschaltkreis 701 umfasst auch ein viertes ESD-Gerät 710, das zwischen den zweiten Eingangspin 704 und der Erde verbunden ist, und ein Anschlussende des zweiten ESD-Geräts 708 und des vierten ESD-Geräts 710 gegenüber der Erde weisen eine dazwischen verbundene Induktivität 712 auf. Das vierte ESD-Gerät 710 und die Induktivität 712 schaffen eine Kompensation für die parasitäre Kapazität des zweiten ESD-Gerätes 708. In 7A schaffen die ESD-Geräte 707 und 708 ESD-Schutz, in sonstigen Ausführungsformen können jedoch ESD-Geräte 709 und 710 dazu konfiguriert sein, ESD-Schutz zu schaffen. In beiden Ausführungsformen müssen die ESD-Geräte, die ESD-Schutz schaffen, ESD-Dioden sein. In einigen Ausführungsformen ist das dritte ESD-Gerät 709, das dazu konfiguriert ist, Kompensation für die parasitäre Kapazität des ersten ESD-Geräts 707 zu schaffen, als eine Kapazität mit einem Kapazitätswert gleich der parasitären Kapazität des ersten ESD-Geräts 707 modelliert. Auf ähnliche Weise ist die vierte ESD-Gerät, das dazu konfiguriert ist, Kompensation für die parasitäre Kapazität des zweiten ESD-Geräts 708 zu schaffen, als eine Kapazität mit einem Kapazitätswert modelliert, der gleich der parasitären Kapazität des zweiten ESD-Geräts 707 ist. 7B zeigt das Layout des Gleichtakt-Unterdrückers mit dem ESD-Schutzschaltkreis 700 von 7A.
-
8A, 8B und 8C zeigen die Simulationsergebnisse für den Differentialmodus eines Gleichtakt-Unterdrückers mit ESD-Schutz, wobei die Differentialimpedanz der Differential-Übertragungsleitung entworfen ist, um zu einer Systemimpedanz von 100 Ohm zu passen. Jeder Graph zeigt die Variation von S-Parameterkoeffizienten in dem Frequenzbereich von 0–25 GHz. Die Analyse der Graphen kann auf eine ähnliche Weise durchgeführt werden wie die von 6A–6D. Anhand von 8A, 8B und 8C, insbesondere anhand von 8B, die die Variation der Vorwärtsübertragungsleistung S12 von Differentialsignalen über einen Frequenzbereich zeigt, ist klar, dass die Differentialsignale durch das System mit sehr viel geringerer Reflexion für den Frequenzbereich 1–15 GHz übertragen werden. Das Verhalten ist jedoch im Vergleich zu den Simulationsergebnissen des Gleichtakt-Unterdrückers ohne ESD-Schutz in 6A bis 6D verschlechtert, und das liegt an den Parasiten der ESD-Dioden. Auf ähnliche Weise zeigen 8D, 8E und 8F die Simulationsergebnisse für Gleichtakt eines Gleichtakt-Unterdrückers mit ESD-Schutz, wobei die Differentialimpedanz der Differential-Übertragungsleitung entworfen ist, um zu einer Systemimpedanz von 100 Ohm zu passen. Jeder Graph zeigt die Variation von S-Parameterkoeffizienten in dem Frequenzbereich von 0–25 GHz. Anhand von 8D, 8E und 8F, insbesondere anhand von 8E, die die Variation des Vorwärtsübertragungsparameters S12 der Gleichtaktsignale über einen Frequenzbereich zeigt, ist klar, dass es eine sehr gute Gleichtakt-Zurückweisung über den Frequenzbereich von 0–15 GHz gibt, und dass sehr wenig Gleichtakt-Rauschen in das System gelangt.
-
9A zeigt die Zeitbereichsanalyse für ein 5 GB/s Signal, entsprechend einer Ausführungsform der Offenbarung. Der Graph zeigt die Zeitbereichsdarstellung eines Eingangssignals 950 und eines Ausgangssignals 952 in einem USB. Das Ausgangssignal weist eindeutig nicht viel Verzerrung gegenüber dem Eingangssignal auf, und das zeigt, dass das System ein sehr gutes Zeitbereichsverhalten aufweist. In ähnlicher Weise zeigt 9B die Zeitbereichsanalyse für ein 10 GB/s Signal, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Der Graph zeigt die Zeitbereichsdarstellung eines Eingangssignals 960 und eines Ausgangssignals 962 in einem USB. Das Ausgangssignal weist eindeutig keine große Verzerrung gegenüber dem Eingangssignal auf, und das zeigt, dass das System ein sehr gutes Zeitbereichsverhalten aufweist.
-
10 stellt ein Verfahren 1000 zum Unterdrücken von Gleichtakt-Rauschen in einem Differential-Datenübertragungssystem dar. Bei Block 1002, wird eine erste Übertragungsleitung bereitgestellt, um einen ersten Abschnitt eines Differentialsignals von einer Quelle zu einer Last zu übertragen, wobei eine Länge des ersten leitenden Drahtes größer ist als ein Zehntel der Wellenlänge des Differentialsignals, das durch den ersten leitenden Draht übertragen wird. Bei Block 1004 wird ein zweiter leitender Draht bereitgestellt, um einen zweiten Abschnitt des Differentialsignals von der Quelle an die Last zu übertragen, wobei eine Länge des zweiten leitenden Drahtes größer ist als ein Zehntel der Wellenlänge des Differentialsignals, das durch die zweite Übertragungsleitung übertragen wird. Bei Block 1006 werden der erste leitende Draht und der zweite leitende Draht gewickelt, um eine gewickelte Differential-Übertragungsleitung zu bilden, die mehrere Wicklungen aufweist, so dass ein Abstand zwischen benachbarten Wicklungen der gewickelten Differential-Übertragungsleitung größer ist als ein Abstand zwischen dem ersten leitenden Draht und dem zweiten leitenden Draht.
-
11 stellt ein eine beispielhafte Implementierung eines Verfahrens zum Abstimmen einer Differential-Übertragungsleitung dar, um so eine Unterdrückung von Gleichtakt-Rauschen zu erreichen. Das Verfahren 1100 wird hierin unter Bezugnahme auf den Gleichtakt-Unterdrücker 300 von 3 beschrieben.
-
Bei Block 1101 wird die Differentialimpedanz einer Differential-Übertragungsleitung abgestimmt, um zu der Systemimpedanz zu passen. D. h. der Querschnitt des ersten leitenden Drahtes 301 und des zweiten leitenden Drahtes 302 wird variiert und/oder der Abstand zwischen dem ersten leitenden Draht 301 und dem zweiten leitenden Draht 302 wird variiert. Bei Block 1102 wird die Differentialimpedanz der Differential-Übertragungsleitung mit der Systemimpedanz verglichen. Falls die Differentialimpedanz mit der Systemimpedanz zusammenpasst (JA bei 1102), geht das Verfahren zu Block 1103 voran, ansonsten (NEIN bei 1102) geht das Verfahren zurück zu Block 1101, wobei die Differentialimpedanz der Differential-Übertragungsleitung erneut abgestimmt wird. Bei Block 1103 wird die Induktivität der Differential-Übertragungsleitung für Gleichtaktsignale erhöht. D. h. die Länge der Differential-Übertragungsleitung, die den ersten leitenden Draht 301 und den zweiten leitenden Draht 302 umfasst, wird erhöht, und dann wird die Differential-Übertragungsleitung gewickelt. Bei Block 1104 wird die Impedanz der Differential-Übertragungsleitung für Gleichtaktsignale überprüft. Falls die Impedanz hoch ist (JA bei 1104), geht das Verfahren zu 1105 voran, wo das Verfahren endet. Ansonsten (NEIN bei 1104) geht das Verfahren zurück zu Block 1103, wobei die Induktivität der Differential-Übertragungsleitung für Gleichtaktsignale weiter erhöht wird.
-
Während die Verfahren unten als eine Reihe von Handlungen oder Ereignissen dargestellt und beschrieben werden, wird man verstehen, dass die dargestellte Reihenfolge solcher Handlungen oder Ereignisse nicht in einem beschränkenden Sinne ausgelegt werden darf. Beispielsweise können einige Handlungen in anderen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit sonstigen Handlungen oder Ereignissen auftreten, unabhängig von solchen, die hierin dargestellt und/oder beschrieben sind. Außerdem müssen nicht sämtliche dargestellte Handlungen erforderlich sein, um einen oder mehrere Gesichtspunkte oder Ausführungsformen der Offenbarung hierin zu implementieren. Auch können eine oder mehrere Handlungen, die hierin abgebildet sind, in einer oder mehreren getrennten Handlungen und/oder Phasen ausgeführt werden.
-
Wie oben betont wurde, unterscheidet sich der Gleichtakt-Unterdrücker, der auf Differential-Übertragungsleitungen beruht, im Vergleich vorteilhaft von den herkömmlichen Gleichtakt-Unterdrückern, die auf dem Gleichtakt-Drosselkonzept beruhen. Der Gleichtakt-Unterdrücker, der auf Differential-Übertragungsleitungen beruht, beseitigt die Verwendung magnetischen Materials, weil das neue Konzept keine große magnetische Kopplung erfordert. Ferner schafft der Unterdrücker auf der Grundlage des neuen Konzepts ein sehr gutes Zeitbereichsverhalten, das für Anwendungen in Hochgeschwindigkeitsschnittstellen (beispielsweise USB, HDMI) geeignet ist, und schafft auch eine sehr breitbandige Gleichtakt-Dämpfung oberhalb von 6 GHz. Zusätzlich kann der Gleichtakt-Unterdrücker auf der Grundlage von Differential-Übertragungsleitungen unter Verwendung verfügbarer Technologien realisiert werden.
-
In einer ersten Hinsicht umfasst die Erfindung ein Differential-Datenübertragungssystem. Das Differential-Datenübertragungssystem umfasst eine Quelle, die dazu konfiguriert ist, ein Differentialsignal zu übertragen, das Daten enthält, eine Last, die dazu konfiguriert ist, das Differentialsignal zu empfangen, und einen Gleichtakt-Unterdrücker. Der Gleichtakt-Unterdrücker umfasst eine lange, gewickelte Differential-Übertragungsleitung, die dazu konfiguriert ist, das Differentialsignal von der Quelle an die Last zu übertragen. In einigen Ausführungsformen ist eine Länge der Differential-Übertragungsleitung wenigstens größer als ein Zehntel der Wellenlänge des Differentialsignals ist, das in einem vorbestimmten Betriebsfrequenzbereich des Differentialsignals durch die Differential-Übertragungsleitungen übertragen wird.
-
In einigen Ausführungsformen umfasst die Differential-Übertragungsleitung einen ersten leitenden Draht und einen zweiten leitenden Draht, die induktiv und kapazitiv miteinander gekoppelt sind. In einigen Ausführungsformen sind der erste leitende Draht und der zweite leitende Draht vertikal aufeinander ausgerichtet angeordnet. In einigen Ausführungsformen sind erste leitende Draht und der zweite leitende Draht lateral aufeinander ausgerichtet angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist ein Abstand zwischen benachbarten Wicklungen der gewickelten Differential-Übertragungsleitung größer als ein Abstand zwischen dem ersten leitenden Draht und dem zweiten leitenden Draht der Differential-Übertragungsleitung.
-
Einige Ausführungsformen des Übertragungssystems gemäß der Erfindung in der ersten Hinsicht umfassen ferner einen Schutzschaltkreis gegen elektrostatische Entladungen (ESD), der an erste und zweite Eingangspins des Gleichtakt-Unterdrückers angeschlossen ist und der dazu konfiguriert ist, Schutz vor Schlägen elektrostatischer Entladung zu verschaffen. In einigen Ausführungsformen umfasst der ESD-Schutzschaltkreis ein erstes ESD-Gerät, das zwischen dem ersten Eingangspin des Gleichtakt-Unterdrückers und einer Erde verbunden ist, und ein zweites ESD-Gerät, das zwischen dem zweiten Eingangspin des Gleichtakt-Unterdrückers und einer Erde verbunden ist, wobei das erste ESD-Gerät und das zweite ESD-Gerät denselben Wert aufweisen.
-
Einige Ausführungsformen des Übertragungssystem gemäß der Erfindung in der ersten Hinsicht umfassen ein drittes ESD-Gerät, das zwischen dem ersten Eingangspin und der Erde verbunden ist, wobei ein Anschlussende des ersten und des dritten ESD-Geräts gegenüber Erde eine dazwischen verbundene Induktivität aufweisen, um eine parasitäre Kapazität des ersten ESD-Geräts zu kompensieren. Einige Ausführungsformen des Übertragungssystem gemäß der Erfindung in der ersten Hinsicht umfassen ferner ein viertes ESD-Gerät, das zwischen dem zweiten Eingangspin und der Erde verbunden ist, wobei ein Anschlussende des zweiten und des vierten ESD-Geräts gegenüber Erde eine dazwischen verbundene Induktivität aufweisen, um eine parasitäre Kapazität des zweiten ESD-Geräts zu kompensieren, und wobei das dritte ESD-Gerät und das vierte ESD-Gerät denselben Wert aufweisen.
-
In einer zweiten Hinsicht umfasst die Erfindung einen Gleichtakt-Unterdrücker zum Beseitigen von Gleichtakt-Rauschen in Differential-Hochfrequenzdatenübertragungssystemen. Der Gleichtakt-Unterdrücker umfasst eine lange gewickelte Differential-Übertragungsleitung, die dazu konfiguriert ist, Daten zwischen einer Quelle und einer Last zu übertragen. Einige Ausführungsformen des Gleichtakt-Unterdrückers gemäß der Erfindung in der zweiten Hinsicht umfassen, dass ein oder mehrere Querschnitte eines ersten leitenden Drahtes und eines zweiten leitenden Drahtes der Differential-Übertragungsleitung und ein Abstand zwischen dem ersten leitenden Draht und dem zweiten leitenden Draht der Differential-Übertragungsleitung dazu konfiguriert sind, eine Differentialimpedanz der Differential-Übertragungsleitung zu ergeben, die zu einer Systemimpedanz passt.
-
Eine Länge und eine gewickelte Anordnung der Differential-Übertragungsleitung ist dazu konfiguriert, zu ergeben, dass die Differential-Übertragungsleitung hinsichtlich des Gleichtakt-Rauschens fehlangepasst ist. Die Länge der Differential-Übertragungsleitungen ist wenigstens größer als ein Zehntel der Wellenlänge eines Signals, das in einem vorbestimmten Betriebsfrequenzbereich des Signals durch die Differential-Übertragungsleitungen übertragen wird.
-
In einigen Ausführungsformen sind der erste Draht und der zweite Draht induktiv und kapazitiv miteinander gekoppelt. In einigen Ausführungsformen der erste leitende Draht und zweite leitende Draht vertikal aufeinander ausgerichtet angeordnet. In einigen Ausführungsformen sind der erste leitende Draht und zweite leitende Draht lateral zueinander ausgerichtet angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist ein Abstand zwischen benachbarten Wicklungen der gewickelten Differential-Übertragungsleitung größer als ein Abstand zwischen dem ersten leitenden Draht und dem zweiten leitenden Draht der Differential-Übertragungsleitung.
-
Einige Ausführungsformen des Gleichtakt-Unterdrückers gemäß der Erfindung in der zweiten Hinsicht umfasst ferner einen Schaltkreis zum Schutz gegen elektrostatische Entladung (ESD), der an erste und zweite Eingangspins des Gleichtakt-Unterdrückers angeschlossen ist und der dazu konfiguriert ist, Schutz vor ESD-Schlägen zu schaffen. Einige Ausführungsformen des Gleichtakt-Unterdrückers gemäß der Erfindung in der zweiten Hinsicht weisen ferner ein erstes ESD-Gerät auf, das zwischen dem ersten Eingangspin des Gleichtakt-Unterdrückers und einer Erde verbunden ist, und ein zweites ESD-Gerät, das zwischen dem zweiten Eingangspin des Gleichtakt-Unterdrückers und der Erde verbunden ist, wobei das erste ESD-Gerät und das zweite ESD-Gerät denselben Wert aufweisen.
-
Einige Ausführungsformen des Gleichtakt-Unterdrückers gemäß der Erfindung in der zweiten Hinsicht umfassen ferner ein drittes ESD-Gerät, das zwischen dem ersten Eingangspin und der Erde verbunden ist, wobei ein Anschlussende des ersten und des dritten ESD-Geräts gegenüber der Erde durch eine Induktivität verbunden sind, um eine parasitäre Kapazität des ersten ESD-Geräts zu kompensieren. Einige Ausführungsformen des Gleichtakt-Unterdrückers gemäß der Erfindung in der zweiten Hinsicht weisen ferner ein viertes ESD-Gerät auf, dass zwischen dem zweiten Eingangspin und der Erde verbunden ist, wobei ein Anschlussende des zweiten und des vierten ESD-Geräts gegenüber der Erde eine dazwischen verbundene Induktivität aufweist, um eine parasitäre Kapazität des zweiten ESD-Geräts zu kompensieren, und wobei das dritte ESD-Gerät und das vierte ESD-Gerät denselben Wert aufweisen.
-
In einer dritten Hinsicht umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Unterdrücken von Gleichtakt-Rauschen in einem Differential-Übertragungssystem. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines ersten leitenden Drahtes, um einen ersten Abschnitt eines Differentialsignals von einer Quelle an eine Last zu übertragen, und ein Bereitstellen eines zweiten leitenden Drahtes, um einen zweiten Abschnitt des Differentialsignals von der Quelle an die Last zu übertragen. Ferner umfasst das Verfahren ein Wickeln des ersten leitenden Drahtes und des zweiten leitenden Drahtes. Der erste und der zweite gewickelte leitende Draht bilden zusammen eine gewickelte Differential-Übertragungsleitung, die mehrere Wicklungen aufweist. In einigen Implementierungen ist der Abstand zwischen benachbarten Wicklungen der gewickelten Übertragungsleitung größer ist als der Abstand zwischen dem ersten leitenden Draht und dem zweiten leitenden Draht. In einigen Implementierungen ist eine Länge der gewickelten Differential-Übertragungsleitung größer ist als ein Zehntel der Wellenlänge eines Differentialsignals, das in einem vorbestimmten Betriebsfrequenzbereich des Differentialsignals durch die gewickelte Differential-Übertragungsleitung übertragen wird.
-
In einigen Ausführungsformen sind der erste leitende Draht und der zweite leitende Draht induktiv und kapazitiv miteinander gekoppelt.
-
In einigen Ausführungsformen weisen der erste leitende Draht und der zweite leitende Draht eine Querschnittsfläche auf, die ihnen zugeordnet ist, und dabei sind ein Abstand von dem ersten leitenden Draht zu dem zweiten leitenden Draht und die Querschnittsfläche des ersten leitenden Drahtes und des zweiten leitenden Drahtes so konfiguriert sind, dass eine Differentialimpedanz des ersten leitenden Drahtes und des zweiten leitenden Drahtes auf eine Systemimpedanz angepasst ist.
-
In einigen Ausführungsformen sind die Anzahl von Wicklungen der gewickelten Differential-Übertragungsleitung und die Länge der gewickelten Differential-Übertragungsleitung so konfiguriert, dass die gewickelte Differential-Übertragungsleitung für Gleichtakt-Rauschen fehlangepasst ist.
-
Während die Erfindung im Hinblick auf eine oder mehrere Implementierungen dargestellt und beschrieben wurde, können an den dargestellten Beispiel Änderungen und/oder Modifikationen vorgenommen werden, ohne von dem Geist und Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Insbesondere hinsichtlich der verschiedenen Funktionen, die von den oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Anordnungen, Geräte, Schaltkreise, Systeme etc.) durchgeführt werden, sollen die Begriffe (einschließlich einer Bezugnahme auf ein ”Mittel”), die dazu verwendet sind, solche Komponenten zu beschreiben, jeglicher Komponente oder Struktur entsprechen, sofern nicht anderweitig angezeigt ist, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente durchführt (beispielsweise die funktional äquivalent ist), auch wenn sie nicht strukturell der offenbarten Struktur äquivalent ist, die die Funktion in der hierin dargestellten beispielhaften Implementierung der Erfindung durchführt.
