JPH08125457A - 電圧信号線ドライバ - Google Patents
電圧信号線ドライバInfo
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- JPH08125457A JPH08125457A JP7275118A JP27511895A JPH08125457A JP H08125457 A JPH08125457 A JP H08125457A JP 7275118 A JP7275118 A JP 7275118A JP 27511895 A JP27511895 A JP 27511895A JP H08125457 A JPH08125457 A JP H08125457A
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- H04L25/0264—Arrangements for coupling to transmission lines
- H04L25/028—Arrangements specific to the transmitter end
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- H04L25/0264—Arrangements for coupling to transmission lines
- H04L25/028—Arrangements specific to the transmitter end
- H04L25/0282—Provision for current-mode coupling
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- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0264—Arrangements for coupling to transmission lines
- H04L25/028—Arrangements specific to the transmitter end
- H04L25/0286—Provision of wave shaping within the driver
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- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電圧信号線ドライバによって生成される出力
電圧信号の振幅の変動を小さく抑える。 【解決手段】 電圧信号線ドライバ900は、負荷11
5に結合されるプッシュプルブリッジ増幅器を有し、こ
の増幅器は電気信号により駆動される。ブリッジ回路は
さらに、負荷での電圧信号振幅変動を低減するように、
電気信号に依存してブリッジ回路内の信号路に結合され
る電子回路要素300を含む。また、他の態様では、集
積回路は、2個の負荷115に結合されるプッシュプル
ブリッジ増幅器をもつ。その増幅器回路は、2個の増幅
器構造405、505と2個のトランジスタ600、7
00から形成される。各増幅器構造は電気信号によって
駆動される。この集積回路では、トランジスタによる負
荷での信号振幅変動をオフセットするように結合された
電子回路要素300がブリッジ回路に含まれている。
電圧信号の振幅の変動を小さく抑える。 【解決手段】 電圧信号線ドライバ900は、負荷11
5に結合されるプッシュプルブリッジ増幅器を有し、こ
の増幅器は電気信号により駆動される。ブリッジ回路は
さらに、負荷での電圧信号振幅変動を低減するように、
電気信号に依存してブリッジ回路内の信号路に結合され
る電子回路要素300を含む。また、他の態様では、集
積回路は、2個の負荷115に結合されるプッシュプル
ブリッジ増幅器をもつ。その増幅器回路は、2個の増幅
器構造405、505と2個のトランジスタ600、7
00から形成される。各増幅器構造は電気信号によって
駆動される。この集積回路では、トランジスタによる負
荷での信号振幅変動をオフセットするように結合された
電子回路要素300がブリッジ回路に含まれている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電圧信号線ドラ
イバに関し、特に、たとえば通信に利用できる電圧信号
線ドライバすなわち電圧線ドライバに関する。
イバに関し、特に、たとえば通信に利用できる電圧信号
線ドライバすなわち電圧線ドライバに関する。
【0002】
【従来の技術】通信において電圧信号線ドライバを使用
することはよく知られている。たとえば、1989 IEEE In
ternational Solid State Circuits Conferenceで出版
されたJ.P.Hein and R.J.Starke著 "A Single-Chip Dig
ital Signaling Interface forthe DS1 Intraoffice En
vironment" という記事には、デジタルシグナリングイ
ンタフェースの一部として電圧信号線ドライバが記載さ
れている。その他の記事としては、the IEEE Journal o
f Solid-State Circuits, Vol.25,No.3, 1990年6月発行
のH.Herrmann and R.Koch著 "A 1.544-Mb/s CMOS Line
Driver for a 22.8-Ohm Load" および、1987 IEEE Inte
rnational Solid-State Circuits Conferenceで出版さ
れたK.J.Stern,N.S.Sooch,D.J.Knapp,and M.A.Nix著"A
MonolithicLine Interface Circuit For T1 Terminals"
に記載がある。
することはよく知られている。たとえば、1989 IEEE In
ternational Solid State Circuits Conferenceで出版
されたJ.P.Hein and R.J.Starke著 "A Single-Chip Dig
ital Signaling Interface forthe DS1 Intraoffice En
vironment" という記事には、デジタルシグナリングイ
ンタフェースの一部として電圧信号線ドライバが記載さ
れている。その他の記事としては、the IEEE Journal o
f Solid-State Circuits, Vol.25,No.3, 1990年6月発行
のH.Herrmann and R.Koch著 "A 1.544-Mb/s CMOS Line
Driver for a 22.8-Ohm Load" および、1987 IEEE Inte
rnational Solid-State Circuits Conferenceで出版さ
れたK.J.Stern,N.S.Sooch,D.J.Knapp,and M.A.Nix著"A
MonolithicLine Interface Circuit For T1 Terminals"
に記載がある。
【0003】通信への応用においては、北アメリカDS
1標準のような信号標準が、あらかじめ定められた出力
電圧パルステンプレートにほぼ沿って、複数の電圧レベ
ルまたは複数の振幅を有する出力電圧パルスを提供す
る。たとえば、AT&T-Microelectronics March 1992 Dat
asheet for the T7290 DS1/T1/CEPT Line Interfaceに
記載がある。
1標準のような信号標準が、あらかじめ定められた出力
電圧パルステンプレートにほぼ沿って、複数の電圧レベ
ルまたは複数の振幅を有する出力電圧パルスを提供す
る。たとえば、AT&T-Microelectronics March 1992 Dat
asheet for the T7290 DS1/T1/CEPT Line Interfaceに
記載がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】低電圧環境下では、上
記のようなテンプレートを得るのは困難である。それは
一つには、出力電圧信号の振幅の望ましくない変動によ
る。本発明の目的は、特に低電圧環境下で、電圧信号線
ドライバによって生成された出力電圧信号の出力電圧信
号振幅の変動が小さい電圧信号線ドライバを提供するこ
とにある。
記のようなテンプレートを得るのは困難である。それは
一つには、出力電圧信号の振幅の望ましくない変動によ
る。本発明の目的は、特に低電圧環境下で、電圧信号線
ドライバによって生成された出力電圧信号の出力電圧信
号振幅の変動が小さい電圧信号線ドライバを提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電圧信号線ドライバ(900)の一つの態
様は、負荷(115)に結合されるプッシュプルブリッ
ジ増幅器を有する。このプッシュプル増幅器は電気信号
により駆動される。この電圧信号線ドライバ(900)
の特徴は、ブリッジ回路がさらに、負荷(115)での
望ましくない電圧信号振幅変動を低減するように、前記
電気信号に依存してブリッジ回路内の信号路に結合され
る電子回路要素(300)を含むことである。
に、本発明の電圧信号線ドライバ(900)の一つの態
様は、負荷(115)に結合されるプッシュプルブリッ
ジ増幅器を有する。このプッシュプル増幅器は電気信号
により駆動される。この電圧信号線ドライバ(900)
の特徴は、ブリッジ回路がさらに、負荷(115)での
望ましくない電圧信号振幅変動を低減するように、前記
電気信号に依存してブリッジ回路内の信号路に結合され
る電子回路要素(300)を含むことである。
【0006】本発明の他の態様は、それぞれ第1および
第2の端子(110、120)を有する2個の負荷(1
15)に結合されるプッシュプルブリッジ増幅器をもつ
集積回路である。そのプッシュプルブリッジ増幅器回路
は、2個の増幅器構造(405、505)と2個のトラ
ンジスタ(600、700)を結合して形成される。各
増幅器構造(405、505)は電気信号によって駆動
され、負荷(115)の端子(110、120)のうち
の一つと結合される信号接続を有する。各トランジスタ
(600、700)は負荷(115)の端子(110、
120)のうちの一つを電圧源等の電源に結合する。こ
の集積回路の特徴は、2個のトランジスタ(600、7
00)のうちの少なくとも1個による負荷(115)で
の望ましくない信号振幅変動を少なくとも部分的にオフ
セットするように結合された電子回路要素(300)
が、ブリッジ回路に含まれていることである。
第2の端子(110、120)を有する2個の負荷(1
15)に結合されるプッシュプルブリッジ増幅器をもつ
集積回路である。そのプッシュプルブリッジ増幅器回路
は、2個の増幅器構造(405、505)と2個のトラ
ンジスタ(600、700)を結合して形成される。各
増幅器構造(405、505)は電気信号によって駆動
され、負荷(115)の端子(110、120)のうち
の一つと結合される信号接続を有する。各トランジスタ
(600、700)は負荷(115)の端子(110、
120)のうちの一つを電圧源等の電源に結合する。こ
の集積回路の特徴は、2個のトランジスタ(600、7
00)のうちの少なくとも1個による負荷(115)で
の望ましくない信号振幅変動を少なくとも部分的にオフ
セットするように結合された電子回路要素(300)
が、ブリッジ回路に含まれていることである。
【0007】本発明のさらに他の形態は、電圧信号線ド
ライバ(900)の出力信号の振幅の望ましくない変動
を低減する方法であって、電圧信号線ドライバ(90
0)は、プッシュプルブリッジ増幅器回路を形成するよ
うに結合された2個の増幅器構造(405、505)と
2個のトランジスタ(600、700)とを含む。その
方法は、2個のトランジスタ(600、700)のうち
の少なくとも1個が、入力信号に依存する電圧降下を有
するように、入力信号および電気制御信号をブリッジ回
路に与えるステップと、2個のトランジスタ(600、
700)のうちの少なくとも1個での電圧降下による出
力信号の一部分をオフセットするように、ある大きさと
極性をもつブリッジ回路での電圧降下を生成するステッ
プと、を有することを特徴とする方法である。
ライバ(900)の出力信号の振幅の望ましくない変動
を低減する方法であって、電圧信号線ドライバ(90
0)は、プッシュプルブリッジ増幅器回路を形成するよ
うに結合された2個の増幅器構造(405、505)と
2個のトランジスタ(600、700)とを含む。その
方法は、2個のトランジスタ(600、700)のうち
の少なくとも1個が、入力信号に依存する電圧降下を有
するように、入力信号および電気制御信号をブリッジ回
路に与えるステップと、2個のトランジスタ(600、
700)のうちの少なくとも1個での電圧降下による出
力信号の一部分をオフセットするように、ある大きさと
極性をもつブリッジ回路での電圧降下を生成するステッ
プと、を有することを特徴とする方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】送信しようとする電圧信号または
電圧信号パルスを通信の目的で通信線に提供するため
に、電圧信号線ドライバが使用される。そのような場
合、提供される電圧信号パルスは、銅製のねじりペア線
等の通信線上を送信される。もちろん、本発明はそのよ
うな場合に限定されない。他の通信線のタイプ、たとえ
ば同軸ケーブル等も、電圧信号線ドライバとともに使用
することができる。
電圧信号パルスを通信の目的で通信線に提供するため
に、電圧信号線ドライバが使用される。そのような場
合、提供される電圧信号パルスは、銅製のねじりペア線
等の通信線上を送信される。もちろん、本発明はそのよ
うな場合に限定されない。他の通信線のタイプ、たとえ
ば同軸ケーブル等も、電圧信号線ドライバとともに使用
することができる。
【0009】一つの典型的な電気通信環境において、米
国標準局(ANSI)は、デジタル信号標準として、図
2に示すようなDS1パルス形状テンプレートを規定し
た。この点でも、本発明はこの例に限定されない。たと
えば、CEPTパルス形テンプレートまたはその他のパ
ルステンプレートを採用してもよい。たとえば、ANS
I勧告T1.102およびCCITT(国際電信電話諮問委員
会)勧告G.703を参照されたい。
国標準局(ANSI)は、デジタル信号標準として、図
2に示すようなDS1パルス形状テンプレートを規定し
た。この点でも、本発明はこの例に限定されない。たと
えば、CEPTパルス形テンプレートまたはその他のパ
ルステンプレートを採用してもよい。たとえば、ANS
I勧告T1.102およびCCITT(国際電信電話諮問委員
会)勧告G.703を参照されたい。
【0010】図2に示すプロットでは、横軸は、ナノ秒
で測定した時間であり、縦軸は、電圧信号パルスの規格
化した電圧レベルまたは規格化した振幅である。たとえ
ば3ボルト直流(DC)電源によるような、低電圧環境
下では、図2に示すような電圧テンプレート内の電圧信
号パルスに常に合わせるかまたはそのような電圧信号パ
ルスを供給することは困難である。その理由はいくつか
あるが、一つには、たとえば製造プロセスの統計的特質
や回路の動作中に起こる接続点温度の変動等による集積
回路の処理工程での許容誤差がある。
で測定した時間であり、縦軸は、電圧信号パルスの規格
化した電圧レベルまたは規格化した振幅である。たとえ
ば3ボルト直流(DC)電源によるような、低電圧環境
下では、図2に示すような電圧テンプレート内の電圧信
号パルスに常に合わせるかまたはそのような電圧信号パ
ルスを供給することは困難である。その理由はいくつか
あるが、一つには、たとえば製造プロセスの統計的特質
や回路の動作中に起こる接続点温度の変動等による集積
回路の処理工程での許容誤差がある。
【0011】電圧信号線ドライバによって生成されるこ
れらの出力電圧信号は、低電圧環境において特にはっき
りと現れる。低電圧環境では、有効な通信を行うのに満
足な回路動作を実現するために、そのような電圧変動ま
たは異常に対して余裕が小さい。ただし、本発明は低電
圧環境に限定されるものではない。たとえば、低電圧電
源が使用されていないときでも、このような出力電圧信
号変動を低減することは望ましい。
れらの出力電圧信号は、低電圧環境において特にはっき
りと現れる。低電圧環境では、有効な通信を行うのに満
足な回路動作を実現するために、そのような電圧変動ま
たは異常に対して余裕が小さい。ただし、本発明は低電
圧環境に限定されるものではない。たとえば、低電圧電
源が使用されていないときでも、このような出力電圧信
号変動を低減することは望ましい。
【0012】図1に、本発明による電圧信号線ドライバ
900の例を示す。図1では、電圧信号線ドライバが集
積回路(IC)チップ内に作り込まれている。ただし、
本発明はこれに限定されるものではない。図1の例で
は、電圧信号線ドライバ900は、プッシュプルブリッ
ジ増幅器回路が第1の端子110および第2の端子12
0を有する負荷115に電気的に接続される。負荷11
5は、たとえば変圧器コイルからなる。
900の例を示す。図1では、電圧信号線ドライバが集
積回路(IC)チップ内に作り込まれている。ただし、
本発明はこれに限定されるものではない。図1の例で
は、電圧信号線ドライバ900は、プッシュプルブリッ
ジ増幅器回路が第1の端子110および第2の端子12
0を有する負荷115に電気的に接続される。負荷11
5は、たとえば変圧器コイルからなる。
【0013】プッシュプルブリッジ増幅器回路はよく知
られており、たとえば、Harcourt Brace Jovanovich Co
llege Publishers発行のA.S.Sedra and K.C.Smith著"Mi
croelectronics Circuits"第3版第9章に記述されてい
る。同様に、プッシュプル増幅器回路は、McGraw-Hill,
Inc.(1979)発行のJ.Millman著"Microelectronics"第1
8章に記述されている。ここで、「プッシュプル」増幅
器とは、負荷への大きな電力出力を得るために、その回
路内の2以上の方向の電流を利用する増幅器回路であ
る。この回路はしたがって、「プッシュプル」効果を達
成するために、典型的には2個の増幅器または2個の増
幅器構造を有する。
られており、たとえば、Harcourt Brace Jovanovich Co
llege Publishers発行のA.S.Sedra and K.C.Smith著"Mi
croelectronics Circuits"第3版第9章に記述されてい
る。同様に、プッシュプル増幅器回路は、McGraw-Hill,
Inc.(1979)発行のJ.Millman著"Microelectronics"第1
8章に記述されている。ここで、「プッシュプル」増幅
器とは、負荷への大きな電力出力を得るために、その回
路内の2以上の方向の電流を利用する増幅器回路であ
る。この回路はしたがって、「プッシュプル」効果を達
成するために、典型的には2個の増幅器または2個の増
幅器構造を有する。
【0014】同様に「ブリッジ」とは、回路内で、2個
の増幅器または増幅器構造の対応する信号ポートすなわ
ち接続点の間のブリッジとして負荷を使用することをい
う。その結果、一つの端子がグラウンドに接続された一
つの負荷を有する従来型増幅器回路に比べて、生成され
る出力信号の電圧振れ幅が実質的に2倍になる。
の増幅器または増幅器構造の対応する信号ポートすなわ
ち接続点の間のブリッジとして負荷を使用することをい
う。その結果、一つの端子がグラウンドに接続された一
つの負荷を有する従来型増幅器回路に比べて、生成され
る出力信号の電圧振れ幅が実質的に2倍になる。
【0015】図示されているように、電圧信号線ドライ
バ900は、電源、この例では直流(DC)電圧電源V
DDに接続され、図1で電圧信号(V1−VBUS)として示
されている電気信号により駆動される。典型的な適用例
では、伝送される電圧パルスは、限られた帯域の媒体ま
たはチャネルの上の伝送により、図2のパルステンプレ
ートに示すようなシンボル間の(intersymbol)干渉を最
小限にするために、あらかじめ等価にしておく。ただ
し、本発明はこれに限定されるものではない。前述のA
NSI標準を満足するためには、長さ660フィートの
ねじりペア銅線を通過した後の伝送パルスが図2に示す
テンプレートに適合しなければならない。
バ900は、電源、この例では直流(DC)電圧電源V
DDに接続され、図1で電圧信号(V1−VBUS)として示
されている電気信号により駆動される。典型的な適用例
では、伝送される電圧パルスは、限られた帯域の媒体ま
たはチャネルの上の伝送により、図2のパルステンプレ
ートに示すようなシンボル間の(intersymbol)干渉を最
小限にするために、あらかじめ等価にしておく。ただ
し、本発明はこれに限定されるものではない。前述のA
NSI標準を満足するためには、長さ660フィートの
ねじりペア銅線を通過した後の伝送パルスが図2に示す
テンプレートに適合しなければならない。
【0016】電圧信号線ドライバ900の動作を、図3
に示すタイミング図を参照して説明する。もちろん、図
における相対的電圧レベルおよび時間間隔は厳密な縮尺
になってはいない。たとえば負荷115に電圧パルスを
生成する回路動作のシーケンスは次のようにする。この
実施例では、電圧信号線ドライバ900が図3で時刻t
0から時刻t1として示す期間のようにほぼゼロボルト出
力を生成しているとき、プリドライバ増幅器100、2
00は低電流状態にバイアスされている。したがって、
図3の時刻t0と時刻t1の間のようにデジタル制御信号
CLAMPPおよびCLAMPNがともに「低」の時、
トランジスタ500、400により、端子120、11
0はVDDに向けて「プル」され(引かれ)る。
に示すタイミング図を参照して説明する。もちろん、図
における相対的電圧レベルおよび時間間隔は厳密な縮尺
になってはいない。たとえば負荷115に電圧パルスを
生成する回路動作のシーケンスは次のようにする。この
実施例では、電圧信号線ドライバ900が図3で時刻t
0から時刻t1として示す期間のようにほぼゼロボルト出
力を生成しているとき、プリドライバ増幅器100、2
00は低電流状態にバイアスされている。したがって、
図3の時刻t0と時刻t1の間のようにデジタル制御信号
CLAMPPおよびCLAMPNがともに「低」の時、
トランジスタ500、400により、端子120、11
0はVDDに向けて「プル」され(引かれ)る。
【0017】パルスの正部分を生成するために、増幅器
100は初めに高電流モードにバイアスさせておく。も
ちろん、このような高電圧モードと低電圧モードの動作
は、本発明による満足な回路動作を達成するために必須
のものではない。たとえば、ほぼあらかじめ定められた
一つのバイアスでの一つのモードの動作を有する増幅器
を用いてもよい。
100は初めに高電流モードにバイアスさせておく。も
ちろん、このような高電圧モードと低電圧モードの動作
は、本発明による満足な回路動作を達成するために必須
のものではない。たとえば、ほぼあらかじめ定められた
一つのバイアスでの一つのモードの動作を有する増幅器
を用いてもよい。
【0018】次に、図3に示す時刻t1で、デジタル制
御信号CLAMPPが「高」電圧信号を出し、これによ
り、図1のスイッチ425を電気的に駆動して増幅器1
00の入力端子をVBUSに電気的に接続する。したがっ
て、図1に示すように、デジタル制御信号CLAMPP
が、トランジスタ400の動作により「開」回路を生成
するが、スイッチ425の動作により「短絡」回路を生
成する。同様に、スイッチ325が、デジタル制御信号
CLAMPPの逆の動作により駆動される。これらのス
イッチは、たとえばCMOS伝送ゲート等種々の方法で
実現できる。
御信号CLAMPPが「高」電圧信号を出し、これによ
り、図1のスイッチ425を電気的に駆動して増幅器1
00の入力端子をVBUSに電気的に接続する。したがっ
て、図1に示すように、デジタル制御信号CLAMPP
が、トランジスタ400の動作により「開」回路を生成
するが、スイッチ425の動作により「短絡」回路を生
成する。同様に、スイッチ325が、デジタル制御信号
CLAMPPの逆の動作により駆動される。これらのス
イッチは、たとえばCMOS伝送ゲート等種々の方法で
実現できる。
【0019】さらに、この例のCLAMPP信号は、ト
ランジスタ600を「開」回路に動作させる。したがっ
て電流は、VDDから、トランジスタ500(この実施例
ではCMOS pチャネルトランジスタすなわち半導体
デバイス)を通り、負荷115を通り、そしてトランジ
スタ700(この実施例ではCMOS nチャネルトラ
ンジスタすなわち半導体デバイス)を通って、グラウン
ドへ流れる。この期間の回路動作では、増幅器構造40
5は線形増幅器として動作している。
ランジスタ600を「開」回路に動作させる。したがっ
て電流は、VDDから、トランジスタ500(この実施例
ではCMOS pチャネルトランジスタすなわち半導体
デバイス)を通り、負荷115を通り、そしてトランジ
スタ700(この実施例ではCMOS nチャネルトラ
ンジスタすなわち半導体デバイス)を通って、グラウン
ドへ流れる。この期間の回路動作では、増幅器構造40
5は線形増幅器として動作している。
【0020】図3に示すように、時刻t2に達すると、
電圧信号線ドライバは出力電圧パルスの正部分を完了す
る。時刻t2に、増幅器100は電圧信号VBUSを供給す
るバスから切り離され、信号CLAMPPにより提供さ
れるデジタル信号制御のもとに端子110がVDDに向け
て「プル」される。
電圧信号線ドライバは出力電圧パルスの正部分を完了す
る。時刻t2に、増幅器100は電圧信号VBUSを供給す
るバスから切り離され、信号CLAMPPにより提供さ
れるデジタル信号制御のもとに端子110がVDDに向け
て「プル」される。
【0021】次に、図示されているように、時刻t2と
時刻t3の間に、出力電圧パルスの負部分が、上述の正
部分の場合と同様に生成される。この期間中は、前述の
場合に増幅器構造405がそうであったように、今度は
増幅器構造505が線形増幅器として動作する。
時刻t3の間に、出力電圧パルスの負部分が、上述の正
部分の場合と同様に生成される。この期間中は、前述の
場合に増幅器構造405がそうであったように、今度は
増幅器構造505が線形増幅器として動作する。
【0022】この実施例では、増幅器構造405および
505等は、一つの折り曲げカスコード(folded-cascod
e)増幅器100または200等と一対のCMOS nチ
ャネル半導体デバイス700と800または600と8
50を有する。この実施例では、CMOS nチャネル
半導体デバイスは、各増幅器構造の出力ドライバとして
組み込まれている。ただし、本発明はこれに限定される
ものではない。この実施例では、トランジスタ600お
よび700のゲートキャパシタンスは、それぞれ増幅器
構造505および405の周波数補償をする。同様に、
出力ドライバトランジスタ600および700の電流許
容値は、低電圧環境では、図2に示すテンプレートに適
合するために比較的大きい。
505等は、一つの折り曲げカスコード(folded-cascod
e)増幅器100または200等と一対のCMOS nチ
ャネル半導体デバイス700と800または600と8
50を有する。この実施例では、CMOS nチャネル
半導体デバイスは、各増幅器構造の出力ドライバとして
組み込まれている。ただし、本発明はこれに限定される
ものではない。この実施例では、トランジスタ600お
よび700のゲートキャパシタンスは、それぞれ増幅器
構造505および405の周波数補償をする。同様に、
出力ドライバトランジスタ600および700の電流許
容値は、低電圧環境では、図2に示すテンプレートに適
合するために比較的大きい。
【0023】図1に示す本発明の電圧信号線ドライバの
実施例では、出力ドライバトランジスタはCMOS n
チャネル半導体デバイスによって達成される。CMOS
nチャネル半導体デバイスは、通常、CMOS pチ
ャネル半導体デバイスに比べて、スピードが速く、許容
電流が大きい。これは、ホールに比べて電子の方が動き
やすいというのが少なくとも一つの理由である。その結
果として、pチャネルデバイスを使用するよりもnチャ
ネルデバイスを使用する方が閉ループ帯域幅が大きくな
る。この許容電流が大きいことは、低電圧環境において
有用である。その理由は、少なくとも一つには、大きな
信号変化を起こさせるための大きな電圧が得られないか
らである。
実施例では、出力ドライバトランジスタはCMOS n
チャネル半導体デバイスによって達成される。CMOS
nチャネル半導体デバイスは、通常、CMOS pチ
ャネル半導体デバイスに比べて、スピードが速く、許容
電流が大きい。これは、ホールに比べて電子の方が動き
やすいというのが少なくとも一つの理由である。その結
果として、pチャネルデバイスを使用するよりもnチャ
ネルデバイスを使用する方が閉ループ帯域幅が大きくな
る。この許容電流が大きいことは、低電圧環境において
有用である。その理由は、少なくとも一つには、大きな
信号変化を起こさせるための大きな電圧が得られないか
らである。
【0024】図1に示す実施例では、デジタル信号制御
のもとに動作する電流源またはスイッチとしてCMOS
pチャネル半導体デバイスが使用されている。
のもとに動作する電流源またはスイッチとしてCMOS
pチャネル半導体デバイスが使用されている。
【0025】nチャネルとpチャネルのCMOS半導体
デバイスを配置することにより、電圧信号線ドライバが
負荷をドライブしていないときに半導体デバイス60
0、700をそれらのしきい値電圧にあらかじめバイア
スしておくことによって電圧信号線ドライバの速度を改
善するという必要がなくなる。それに対して、そのよう
なあらかじめバイアスをかけておくというやり方は、た
とえば、前述のHein andStarkeの記事に記載されている
電圧信号線ドライバにおいて利用されている。したがっ
て、本発明の方法によれば、あらかじめバイアスをかけ
る方法に比べて電力効率が改善される。
デバイスを配置することにより、電圧信号線ドライバが
負荷をドライブしていないときに半導体デバイス60
0、700をそれらのしきい値電圧にあらかじめバイア
スしておくことによって電圧信号線ドライバの速度を改
善するという必要がなくなる。それに対して、そのよう
なあらかじめバイアスをかけておくというやり方は、た
とえば、前述のHein andStarkeの記事に記載されている
電圧信号線ドライバにおいて利用されている。したがっ
て、本発明の方法によれば、あらかじめバイアスをかけ
る方法に比べて電力効率が改善される。
【0026】さらに、CMOS nチャネル半導体デバ
イスは常に飽和領域で動作し、トリオード(triode)動作
領域にはいらない。したがって、そのドライバに比較的
高い開ループゲインが得られ、その結果、十分な余裕を
もってテンプレート内のパルス出力が得られる。本発明
の電圧信号線ドライバでは、前述のように、線形ドライ
ブ機能を実現するために、CMOS pチャネル半導体
デバイスの代わりにCMOS nチャネル半導体デバイ
スを採用してもよい。これを実現するために、図3に示
すように、プッシュプルブリッジ増幅器回路の出力電圧
信号は、グラウンドに対してでなくてVDDに対して対比
される。
イスは常に飽和領域で動作し、トリオード(triode)動作
領域にはいらない。したがって、そのドライバに比較的
高い開ループゲインが得られ、その結果、十分な余裕を
もってテンプレート内のパルス出力が得られる。本発明
の電圧信号線ドライバでは、前述のように、線形ドライ
ブ機能を実現するために、CMOS pチャネル半導体
デバイスの代わりにCMOS nチャネル半導体デバイ
スを採用してもよい。これを実現するために、図3に示
すように、プッシュプルブリッジ増幅器回路の出力電圧
信号は、グラウンドに対してでなくてVDDに対して対比
される。
【0027】本発明の電圧信号線ドライバの他の特徴
は、CMOS半導体デバイス400、500での電圧降
下に関係する。通常、この電圧降下の変動は、回路の動
作中に起きる接続点温度の変動およびシリコンすなわち
ICの製造工程での許容誤差に強く関係する。この電圧
降下は信号にも依存する。これは、CMOSデバイスを
流れる電流が増幅器100および200に供給される入
力信号に比例するからである。
は、CMOS半導体デバイス400、500での電圧降
下に関係する。通常、この電圧降下の変動は、回路の動
作中に起きる接続点温度の変動およびシリコンすなわち
ICの製造工程での許容誤差に強く関係する。この電圧
降下は信号にも依存する。これは、CMOSデバイスを
流れる電流が増幅器100および200に供給される入
力信号に比例するからである。
【0028】図2に示す北アメリカのDS1標準のよう
に出力電圧パルスが複数の電圧レベルを有する用途にお
いては、CMOS半導体デバイス400または500で
の電圧降下の変動は、少なくともパルステンプレートに
関しては不満足な電圧出力信号をもたらす。この電圧降
下がCMOS pチャネル半導体デバイスで起こるこ
と、低電圧環境にしては回路電流レベルが比較的高いこ
と、およびその他の理由から、半導体デバイス400ま
たは500での電圧降下による電圧出力信号の変動を減
らすこと、できればなくすことが望ましい。
に出力電圧パルスが複数の電圧レベルを有する用途にお
いては、CMOS半導体デバイス400または500で
の電圧降下の変動は、少なくともパルステンプレートに
関しては不満足な電圧出力信号をもたらす。この電圧降
下がCMOS pチャネル半導体デバイスで起こるこ
と、低電圧環境にしては回路電流レベルが比較的高いこ
と、およびその他の理由から、半導体デバイス400ま
たは500での電圧降下による電圧出力信号の変動を減
らすこと、できればなくすことが望ましい。
【0029】これを実現するための一つの方法は、入力
信号路内または入力信号に依存する信号路内に電子回路
素子、たとえばトランジスタ(この実施例ではCMOS
pチャネル半導体デバイス)、を結合する方法であ
る。前述のように、デバイス400および500での電
圧降下は信号に依存する。図1のプッシュプルブリッジ
増幅器回路400または500のCMOS pチャネル
半導体デバイス内の電流密度を半導体デバイス300内
の電流密度に合わせることにより、半導体デバイス40
0または500での電圧降下に寄与する電圧出力信号振
幅の変動を低減することができる。この方法により、半
導体デバイス300にオフセット電圧降下が与えられ
る。その結果、出力電圧パルスレベル同士すなわち振幅
同士の整合性が得られる。
信号路内または入力信号に依存する信号路内に電子回路
素子、たとえばトランジスタ(この実施例ではCMOS
pチャネル半導体デバイス)、を結合する方法であ
る。前述のように、デバイス400および500での電
圧降下は信号に依存する。図1のプッシュプルブリッジ
増幅器回路400または500のCMOS pチャネル
半導体デバイス内の電流密度を半導体デバイス300内
の電流密度に合わせることにより、半導体デバイス40
0または500での電圧降下に寄与する電圧出力信号振
幅の変動を低減することができる。この方法により、半
導体デバイス300にオフセット電圧降下が与えられ
る。その結果、出力電圧パルスレベル同士すなわち振幅
同士の整合性が得られる。
【0030】図1に示す実施例で、増幅器100および
200に与えられる入力信号は、図1の抵抗器350を
通る電流として与えられ、その結果、その抵抗器両端の
電圧である。その電流は、デジタル・アナログ変換器
(DAC)により供給される。ただし、本発明はこれに
限定されるものではない。この電流信号は図1および図
3でIDACとして示されている。図示されていないが、
ICが電圧信号線ドライバを組み込む場合は、その同じ
IC上にDACその他の電流源を組み込んでもよい。
200に与えられる入力信号は、図1の抵抗器350を
通る電流として与えられ、その結果、その抵抗器両端の
電圧である。その電流は、デジタル・アナログ変換器
(DAC)により供給される。ただし、本発明はこれに
限定されるものではない。この電流信号は図1および図
3でIDACとして示されている。図示されていないが、
ICが電圧信号線ドライバを組み込む場合は、その同じ
IC上にDACその他の電流源を組み込んでもよい。
【0031】図1に示すようにプッシュプルブリッジ増
幅器回路内に半導体デバイス300を採用することによ
る前述の利点は、デジタル制御信号CLAMPPが高
で、デジタル制御信号CLAMPNが低の場合の回路動
作を考えるとよく理解できる。その場合の回路動作は次
の式で表される。
幅器回路内に半導体デバイス300を採用することによ
る前述の利点は、デジタル制御信号CLAMPPが高
で、デジタル制御信号CLAMPNが低の場合の回路動
作を考えるとよく理解できる。その場合の回路動作は次
の式で表される。
【数1】 ただしR2/R1は、この実施例では、抵抗器250と抵
抗器150の抵抗値の比、または抵抗器450と抵抗器
550の抵抗値の比である。
抗器150の抵抗値の比、または抵抗器450と抵抗器
550の抵抗値の比である。
【0032】この式は、端子110での電圧信号を表
す。式(1)は、代数的に変形して、端子110での電
圧信号を与える次の式になる。
す。式(1)は、代数的に変形して、端子110での電
圧信号を与える次の式になる。
【数2】 ただし、Vin=V1−VBUS である。
【0033】同様に、端子120での電圧信号は次の式
により与えられる。
により与えられる。
【数3】 ただし、V1Bは、この実施例では、半導体デバイス50
0がトリオード(triode)動作領域にあるときのその半導
体デバイス500での電圧降下である。式(3)を式
(2)と組み合わせることにより、負荷115での電圧
降下を表す次の式が得られる。
0がトリオード(triode)動作領域にあるときのその半導
体デバイス500での電圧降下である。式(3)を式
(2)と組み合わせることにより、負荷115での電圧
降下を表す次の式が得られる。
【数4】 この式によれば、この実施例の場合、半導体デバイス3
00および半導体デバイス500内の電流密度を合わせ
ることにより、この式の電圧のV1B−V1に帰する部分
をほとんどゼロにできることがわかる。このようにすれ
ば、Vinは、抵抗値の比で表されるスケールファクタが
かかった形での負荷115の電圧となる。
00および半導体デバイス500内の電流密度を合わせ
ることにより、この式の電圧のV1B−V1に帰する部分
をほとんどゼロにできることがわかる。このようにすれ
ば、Vinは、抵抗値の比で表されるスケールファクタが
かかった形での負荷115の電圧となる。
【0034】この実施例では、半導体デバイス300
は、半導体デバイス500に帰すべき電圧降下に少なく
とも一部のオフセットを与える。半導体デバイス300
はまた、回路動作中に、たとえば、この実施例で電圧振
幅レベルを変えることによって、デジタル制御信号CL
AMPPおよびCLAMPNの状態が変わったときに、
半導体デバイス400に少なくとも部分的なオフセット
を与える。
は、半導体デバイス500に帰すべき電圧降下に少なく
とも一部のオフセットを与える。半導体デバイス300
はまた、回路動作中に、たとえば、この実施例で電圧振
幅レベルを変えることによって、デジタル制御信号CL
AMPPおよびCLAMPNの状態が変わったときに、
半導体デバイス400に少なくとも部分的なオフセット
を与える。
【0035】ただし、本発明はこの実施例の信号CLA
MPPおよびCLAMPNについての規約のような特定
の信号規約に限定されるものではない。前述のように、
半導体デバイス400または半導体デバイス500での
電圧降下の変動はIC処理工程の許容誤差と温度変動に
帰するものであるので、出力電圧信号に生じうる変動の
電圧振幅を低減する効果がある。本発明による電圧信号
線ドライバの利点は、プッシュプルブリッジ増幅器回路
のトランジスタまたは半導体デバイスがトリオード動作
領域にないときであっても生じる。
MPPおよびCLAMPNについての規約のような特定
の信号規約に限定されるものではない。前述のように、
半導体デバイス400または半導体デバイス500での
電圧降下の変動はIC処理工程の許容誤差と温度変動に
帰するものであるので、出力電圧信号に生じうる変動の
電圧振幅を低減する効果がある。本発明による電圧信号
線ドライバの利点は、プッシュプルブリッジ増幅器回路
のトランジスタまたは半導体デバイスがトリオード動作
領域にないときであっても生じる。
【0036】したがって、電圧信号線ドライバの負荷に
現れる出力電圧信号の振幅の望ましくない変動は、次に
述べる方法により低減できる。前に述べ、また図1に示
すように、本発明による電圧信号線ドライバは、2個の
増幅器構造(たとえば405および505)と、2個の
トランジスタ(たとえばCMOS pチャネル半導体デ
バイス400および500)を有し、プッシュプルブリ
ッジ増幅器回路を形成するように結合されている。図示
されているように、増幅器構造は、負荷115のそれぞ
れの端子に電気的に接続された信号ポートすなわち接合
部を有する。
現れる出力電圧信号の振幅の望ましくない変動は、次に
述べる方法により低減できる。前に述べ、また図1に示
すように、本発明による電圧信号線ドライバは、2個の
増幅器構造(たとえば405および505)と、2個の
トランジスタ(たとえばCMOS pチャネル半導体デ
バイス400および500)を有し、プッシュプルブリ
ッジ増幅器回路を形成するように結合されている。図示
されているように、増幅器構造は、負荷115のそれぞ
れの端子に電気的に接続された信号ポートすなわち接合
部を有する。
【0037】前述のように、回路の動作中2個の半導体
デバイス(たとえば400と500)のうちの1個が常
に入力信号に依存する電圧降下を有するように、V1−
VBUS等の入力信号とCLAMPNやCLAMPP等の
デジタル制御信号が、ブリッジ回路に与えられる。図1
に示す実施例では、特定のデバイスがそのトリオード領
域での動作による電圧降下を有する。したがって、少な
くともこの一つのトランジスタまたはデバイスは、電圧
信号線ドライバの出力電圧信号に影響する電圧降下をも
つ。その電圧または電圧降下が電圧信号線ドライバの出
力電圧信号に影響を与える2個の半導体デバイスのうち
の1個に帰すべき電圧を少なくとも部分的にオフセット
するように電圧信号が生成される。
デバイス(たとえば400と500)のうちの1個が常
に入力信号に依存する電圧降下を有するように、V1−
VBUS等の入力信号とCLAMPNやCLAMPP等の
デジタル制御信号が、ブリッジ回路に与えられる。図1
に示す実施例では、特定のデバイスがそのトリオード領
域での動作による電圧降下を有する。したがって、少な
くともこの一つのトランジスタまたはデバイスは、電圧
信号線ドライバの出力電圧信号に影響する電圧降下をも
つ。その電圧または電圧降下が電圧信号線ドライバの出
力電圧信号に影響を与える2個の半導体デバイスのうち
の1個に帰すべき電圧を少なくとも部分的にオフセット
するように電圧信号が生成される。
【0038】前述のように、この少なくとも部分的にオ
フセットする電圧信号は、入力信号路内または入力信号
に依存する信号路内に結合されたたとえばCMOS p
チャネル半導体デバイス(図1に示す例では、半導体デ
バイス300)等のトランジスタにより、与えられる。
フセットする電圧信号は、入力信号路内または入力信号
に依存する信号路内に結合されたたとえばCMOS p
チャネル半導体デバイス(図1に示す例では、半導体デ
バイス300)等のトランジスタにより、与えられる。
【0039】たとえば図1で、回路動作中、半導体デバ
イス300の電流密度と、半導体デバイス400または
500のどちらかの電流密度とをほぼ一致させる。した
がって、半導体デバイス400または500のどちらか
が半導体デバイス300での電圧降下分だけ少なくとも
部分的にオフセットしているので、電圧信号線ドライバ
の出力電圧信号振幅の望ましくない変動が低減される。
このような望ましくない変動には、たとえば、この実施
例でトリオード領域の動作中に、半導体デバイス400
または500での電圧降下に影響する接合部温度変動ま
たはIC処理の許容誤差に帰すべき望ましくない変動が
含まれている。
イス300の電流密度と、半導体デバイス400または
500のどちらかの電流密度とをほぼ一致させる。した
がって、半導体デバイス400または500のどちらか
が半導体デバイス300での電圧降下分だけ少なくとも
部分的にオフセットしているので、電圧信号線ドライバ
の出力電圧信号振幅の望ましくない変動が低減される。
このような望ましくない変動には、たとえば、この実施
例でトリオード領域の動作中に、半導体デバイス400
または500での電圧降下に影響する接合部温度変動ま
たはIC処理の許容誤差に帰すべき望ましくない変動が
含まれている。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、電圧信号線ドライバに
よって生成される出力電圧信号の出力電圧信号振幅の変
動を小さく抑えることができる。
よって生成される出力電圧信号の出力電圧信号振幅の変
動を小さく抑えることができる。
【図1】本発明に係る電圧信号線ドライバの一実施例の
回路図である。
回路図である。
【図2】本発明による電圧信号線ドライバの一実施例に
よって生成される電圧信号パルスに適合するDS1パル
ス形テンプレートを示す図である。
よって生成される電圧信号パルスに適合するDS1パル
ス形テンプレートを示す図である。
【図3】図1に示す本発明による電圧信号線ドライバの
実施例に係る電気信号を示すタイミング図である。
実施例に係る電気信号を示すタイミング図である。
100、200 プリドライバ増幅器 110、120 端子 115 負荷 300、400、500、600、700、800、8
50 トランジスタ 325、425 スイッチ 350 抵抗器 405、505 増幅器構造 900 電圧信号線ドライバ
50 トランジスタ 325、425 スイッチ 350 抵抗器 405、505 増幅器構造 900 電圧信号線ドライバ
Claims (10)
- 【請求項1】 電気信号によって駆動されるプッシュプ
ル増幅器ブリッジ回路を有し、負荷(115)に結合さ
れる電圧信号線ドライバ(900)において、 前記ブリッジ回路は、当該ブリッジ回路の動作中に前記
負荷で生じる望ましくない出力電圧信号振幅変動を減ら
すように、前記電気信号に従って、当該ブリッジ回路内
の信号路に結合される電子回路要素(300)を有する
ことを特徴とする電圧信号線ドライバ。 - 【請求項2】 前記ブリッジ回路は電源に結合されるよ
うに構成されており、 前記電子回路要素は、前記ブリッジ回路内で前記電源と
前記電気信号との間に結合されるように構成されている
ことを特徴とする請求項1の電圧信号線ドライバ。 - 【請求項3】 前記ブリッジ回路は、プッシュプル増幅
器ブリッジ回路を形成するように、2個の増幅器構造
(405、505)と2個のトランジスタ(700、6
00)とを結合していることを特徴とする請求項1の電
圧信号線ドライバ。 - 【請求項4】 前記電子回路要素(300)はトランジ
スタを含むことを特徴とする請求項3の電圧信号線ドラ
イバ。 - 【請求項5】 前記電源は3ボルト直流(DC)電源で
あることを特徴とする請求項2の電圧信号線ドライバ。 - 【請求項6】 第1の端子(110)および第2の端子
(120)を有する負荷(115)に結合されるように
構成されたプッシュプル増幅器ブリッジ回路と、 前記ブリッジ回路を形成するように結合された2個の増
幅器構造(405、505)および2個のトランジスタ
(600、700)とを有し、 前記増幅器構造のそれぞれは電気信号によって駆動され
るものであり、前記増幅器構造のそれぞれは前記負荷の
それぞれの一つの端子(110、120)に結合された
信号接続点を有し、 前記トランジスタのそれぞれは前記負荷のそれぞれの一
つの端子を電源に結合するように構成されており、 前記ブリッジ回路は、前記トランジスタのうちの少なく
とも一つによる、負荷の出力信号振幅の望ましくない変
動を少なくとも部分的にオフセットするように結合され
た電子回路要素(300)を有することを特徴とする集
積回路。 - 【請求項7】 電圧信号線ドライバ(900)の出力信
号の振幅の望ましくない変動を低減する方法において、 前記電圧信号線ドライバは、プッシュプル増幅器ブリッ
ジ回路を形成するように結合された2個の増幅器構造
(405、505)と2個のトランジスタ(600、7
00)とを含み、 前記方法は、 前記2個のトランジスタのうちの少なくとも1個が、入
力信号に依存する電圧降下を有するように、入力信号お
よび電気制御信号を前記ブリッジ回路に与えるステップ
と、 前記2個のトランジスタのうちの少なくとも1個での電
圧降下による出力信号の一部分をオフセットするよう
に、ある大きさと極性をもつ前記ブリッジ回路での電圧
降下を生成するステップとを有することを特徴とする、
電圧信号線ドライバの出力信号の振幅の望ましくない変
動を低減する方法。 - 【請求項8】 前記トランジスタそれぞれは電流密度を
もち、 前記ブリッジ回路での電圧降下を生成するステップは、
前記2個のトランジスタのうちの少なくとも1個内の電
流密度を前記電圧信号線ドライバの入力信号に依存する
信号路に結合されたトランジスタ(300)内の電流密
度にほぼ合わせるステップを有することを特徴とする請
求項7の方法。 - 【請求項9】 前記2個のトランジスタ(600、70
0)それぞれはCMOS pチャネル半導体デバイスで
あり、 入力信号および電気制御信号を前記ブリッジ回路に与え
るステップは、前記2個のCMOS pチャネル半導体
デバイス(600、700)のうちの少なくとも1個で
の電圧降下が前記入力信号に依存するように、入力信号
と電気制御信号とを前記ブリッジ回路に与えるものであ
ることを特徴とする請求項8の方法。 - 【請求項10】 前記入力信号に依存する信号路に結合
された前記トランジスタがCMOS pチャネル半導体
デバイスであることを特徴とする請求項9の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US31572394A | 1994-09-30 | 1994-09-30 | |
US315723 | 1994-09-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08125457A true JPH08125457A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=23225763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7275118A Pending JPH08125457A (ja) | 1994-09-30 | 1995-09-29 | 電圧信号線ドライバ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5631595A (ja) |
JP (1) | JPH08125457A (ja) |
KR (1) | KR960012859A (ja) |
CN (1) | CN1142710A (ja) |
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JP2000268309A (ja) * | 1999-03-19 | 2000-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | 書き込み電流駆動回路 |
US6400190B1 (en) * | 1999-05-07 | 2002-06-04 | Texas Instruments Incorporated | Controlled current undershoot circuit |
US6275078B1 (en) * | 2000-02-04 | 2001-08-14 | Stmicroelectronics, Inc. | Self-adjustable impendance line driver |
US6229396B1 (en) * | 2000-02-04 | 2001-05-08 | Stmicroelectronics, Inc. | Controlled impedance transformer line driver |
US6323733B1 (en) | 2000-03-30 | 2001-11-27 | Nortel Networks Limited | High efficiency dual supply power amplifier |
US6784702B1 (en) * | 2003-05-05 | 2004-08-31 | Winbond Electronics Corporation | Driver circuit with dynamically adjusting output current and input current-limiting function |
CN1306703C (zh) * | 2004-04-30 | 2007-03-21 | 华为技术有限公司 | 线驱动器及其控制输出信号的方法 |
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US7635998B1 (en) * | 2008-07-10 | 2009-12-22 | Freescale Semiconductor, Inc. | Pre-driver for bridge circuit |
DE102014226719B3 (de) * | 2014-12-19 | 2016-03-31 | Dialog Semiconductor (Uk) Limited | Leistungsumsetzer mit Fähigkeit für negativen Strom und niedrigem Ruhestromverbrauch |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4403198A (en) * | 1981-03-27 | 1983-09-06 | General Electric Company | Biasing circuit for MOSFET power amplifiers |
US4569011A (en) * | 1983-11-14 | 1986-02-04 | Tandem Computers Incorporated | Constant current drive for switching power supply |
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1996
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Also Published As
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