JP2022539928A - 一体型低電力双方向ポート - Google Patents
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Abstract
Description
さまざまな実施形態は、概して、低電圧コアデバイスへのインターフェイス回路に関する。
現代のネットワークは、データをやり取りするように動作可能なコンピューティングデバイス同士を相互接続する役割を果たす。データは、たとえば、コンピュータまたはサーバにおいて、共通の回路基板上の回路同士の間で、または共通のバックプレーンに沿って回路基板同士の間でやり取りされてもよい。いくつかの実装例においては、データは、長距離にわたって、たとえば、旅行代理店のコンピュータからクラウドネットワーク上の航空会社のサーバにまでやり取りされ得る。現代のネットワークは、物理ワイヤ、無線周波数(radio frequency:RF)チャネルまたは光ファイバを含む複数の媒体を採用し得る。コンピューティングデバイス間でやり取りされるデータは、複数のビットを含むデータパケットを含み得る。
方法および装置は、粗い出力抵抗インピーダンス整合のために選択的にイネーブルにされた複数のスライスで形成された電圧モード送信ドライバアーキテクチャを有する双方向差動インターフェイスに関する。具体的な例においては、送信ドライバは、送信動作のために出力抵抗をインピーダンス整合させるように微調整するためのプログラム可能な抵抗を含み得る。受信動作中、保護電圧は、たとえば、外部信号源によって印加される電圧ストレスを最小限にするために、駆動トランジスタのゲートに事前に印加されてもよい。いくつかの実装例は、たとえば、受信モード動作中に外部から駆動された信号電流のバックフィードを防ぐために、駆動トランジスタのソースを自動的に浮動させ得る。送信ドライバは、互換性を高めるために、たとえば、上限および/または下限に、プログラム可能な電圧スイングを有し得る。プログラム可能なコモンモード電圧ノードは、受信モード動作のために、たとえばコモンモード抵抗器を介して選択的に印加されてもよい。さまざまな実施形態では、高速双方向I/Oのためにピンカウントを低減させ得る。
例示的な実施形態の詳細な説明
理解を助けるために、本明細書は以下のように編成されている。最初に、例示的なプログラム可能な集積回路(IC)を図1を参照して簡潔に紹介する。第二に、図2を参照して例示的なアプリケーションの例を説明する。次に、図3を参照して、一体型I/O回路の主要な機能ブロックを含む例示的な実施形態を紹介する。次に、図4~図7を参照して、主要な機能ブロックの各々をさらに詳細に例示する。最後に、図8および図9は、双方向ポートの実施形態についての例示的な制御プロセスを示す。
VGS(Q4)=VS-VF1
VDS(Q4)=VIN-VF1
VGS(Q5)=VS-VF2
VDS(Q5)=VIN-VF2
さまざまな実施形態は、1つ以上の利点を達成し得る。たとえば、いくつかの実施形態は、さまざまなTXドライバ回路600Aの劣化および/またはストレスを実質的に回避または排除するために安全な動作仕様内でデバイス電圧ストレスを維持し得る差動電圧を生成し得る電圧を、さまざまなトランジスタ端子上で実現し得る。
VGS(Q4)=VS-VF1=0.9V-0.8V=0.1V
VDS(Q4)=VIN-VF1=1.4V-0.8V=0.6V
VGS(Q5)=VS-VF2=0.9V-0.8V=0.1V
VDS(Q5)=VIN-VF2=1.4V-0.8V=0.6V
さまざまなIC作製プロセスでは、印加される電圧に限界があり得る。たとえば、薄酸化物技術を用いて作製されるトランジスタは、1Vを超える電圧によってストレスを受ける可能性および/または損傷を受ける可能性がある。開示された例においては、トランジスタの両端にわたって印加される電圧の各々は1V未満である。いくつかの実施形態においては、トランジスタの両端にわたって印加される電圧は、送信ドライバ回路(325)における2つ以上のトランジスタの各々の制御端子に供給される予め定められた動作電圧であってもよく、これは、限定ではなく一例として、約0.6V~約1.0V、たとえば、約0.7V~約0.95V、または約0.75V~約0.85Vなどである。
Claims (15)
- 双方向インターフェイス装置であって、
差動回路に電気的に接続するように構成された1対の端子と、
1対の電気ノードとを備え、前記電気ノードの各々が前記1対の端子のうち対応する端子に電気的に結合されており、前記双方向インターフェイス装置はさらに、
前記1対の電気ノードを介して前記1対の端子の各々に結合された送信ドライバ回路を備え、前記送信ドライバ回路は複数のスライスを含み、前記複数のスライスにおける各スライスは、
(i)出力ドライバ回路と、
(ii)イネーブル信号に応答して同じスライスにおける前記出力ドライバ回路を選択的にイネーブルにするかまたはディスエーブルにするように結合されたプログラム可能なプリドライバ回路と含み、前記双方向インターフェイス装置はさらに、
前記1対の電気ノードを介して前記1対の端子の各々に結合された受信バッファ回路と、
前記送信ドライバ回路に結合された制御回路とを備え、前記制御回路は、前記送信ドライバ回路の出力抵抗の関数として選択的にイネーブルにするべき前記複数のスライスの数を決定するように構成される、双方向インターフェイス装置。 - 受信モードでは、前記プログラム可能なプリドライバ回路は、前記送信ドライバ回路における複数のトランジスタの各々の制御端子に予め定められた動作電圧を供給するように構成され、前記送信ドライバ回路における前記複数のトランジスタの各々は、前記1対の電気ノードに直接接続する、請求項1に記載の装置。
- 受信モードに応答して、スイッチが選択的に開かれて、前記1対の電気ノードのうちの少なくとも1つの電気ノードから基準電位への電流を遮断し、電流経路は前記送信ドライバ回路のうち少なくとも一部を通る、請求項1または2に記載の装置。
- 第1の可変抵抗制御信号に応答して前記出力ドライバ回路の出力抵抗を調節するように構成された第1の可変抵抗回路さらに備える、請求項1から3のいずれか1項に記載の装置。
- 調整済み上位電圧を前記第1の可変抵抗回路を介して供給するように構成されたハイサイド電圧レギュレータ回路をさらに含む、請求項4に記載の装置。
- 各スライスにおける前記出力ドライバ回路は、前記調整済み上位電圧によって定められる上限電圧スイングで、出力信号を差動出力信号として駆動するように構成される、請求項5に記載の装置。
- 前記送信ドライバ回路はさらに、前記送信ドライバ回路と回路基準電位との間に接続された第2の可変抵抗回路を備え、前記第2の可変抵抗回路は、第2の可変抵抗制御信号に応答して前記出力ドライバ回路の出力抵抗を調節するように構成される、請求項4から6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記1対の電気ノード間に接続された抵抗ターミネータネットワークをさらに備え、前記抵抗ターミネータネットワークは、受信モードに応答して第1のスイッチおよび第2のスイッチを閉じて、コモンモードノードから前記1対の電気ノードにおけるノードの各々までの電気的接続をもたらすように動作可能であり、前記接続の各々は、コモンモードインピーダンス特性に実質的に整合するような大きさの抵抗を介してもたらされ、前記抵抗ターミネータネットワークはさらに、送信モードに応答して、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチを開くように動作可能であり、前記コモンモードノードは、予め定められた調整済み電圧に駆動される、請求項1から7のいずれか1項に記載の装置。
- 前記出力ドライバが前記プログラム可能なプリドライバ回路によって選択的にイネーブルにされると、前記出力ドライバ回路は、データ信号に応答して差動出力信号を前記1対の電気ノード上に駆動するように動作可能である、請求項1から9のいずれか1項に記載の装置。
- 双方向インターフェイス装置を動作させる方法であって、
1対の端子を差動回路に電気的に接続するステップと、
1対の電気ノードを前記1対の端子のうち対応する端子に電気的に結合するステップと、
前記1対の電気ノードを介して送信ドライバ回路を前記1対の端子の各々に結合するステップとを備え、前記送信ドライバ回路は複数のスライスを含み、前記複数のスライスにおける各スライスは、
(i)出力ドライバ回路と、
(ii)プログラム可能なプリドライバ回路とを含み、前記プログラム可能なプリドライバ回路は、イネーブル信号に応答して同じスライスにおける前記出力ドライバ回路を選択的にイネーブルにするかまたはディスエーブルにするように結合されており、前記方法はさらに、
受信バッファ回路を、前記1対の電気ノードを介して前記1対の端子の各々に結合するステップと、
受信モードで、前記受信バッファ回路により、入来する差動信号を前記1対の電気ノードを介して受信するステップと、
前記制御回路により、前記送信ドライバ回路の出力抵抗の関数として、選択的にイネーブルにするべき前記複数のスライスの数を決定するステップとを備える、方法。 - 受信モードで、前記プログラム可能なプリドライバ回路により、前記送信ドライバ回路における複数のトランジスタの各々の制御端子に予め定められた動作電圧を供給するステップをさらに備え、前記送信ドライバ回路における前記複数のトランジスタの各々は、前記1対の電気ノードに直接接続している、請求項10に記載の方法。
- 前記受信モードに応答して、スイッチを選択的に開いて、前記1対の電気ノードのうち少なくとも1つの電気ノードから基準電位への電流を遮断し、電流経路は前記送信ドライバ回路のうち少なくとも一部を通る、請求項10または11に記載の方法。
- 第1の可変抵抗回路により、第1の可変抵抗制御信号に応答して前記出力ドライバ回路の出力抵抗を調節するステップをさらに含む、請求項10から12のいずれか1項に記載の方法。
- ハイサイド電圧レギュレータ回路により、調整済み上位電圧を前記第1の可変抵抗回路を介して供給するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記送信ドライバ回路と回路基準電位との間に接続された第2の可変抵抗回路により、第2の可変抵抗制御信号に応答して前記出力ドライバ回路の出力抵抗を調節するステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
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