KR100300211B1 - 듀얼레이트이서네트로컬에어리어네트워크와같은응용시다른데이터전송레이트로데이터를송신하기위해전류대전압변환을사용하는장치 - Google Patents

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Abstract

둘이상의 다른 데이터 레이트로 데이터를 송신할 수 있는 전자 장치는 송신회로와, 케이블 접속 매커니즘 및, 1차 권선과 2차 권선을 가진 절연 변압기를 포함한다. 송신 회로는 송신 회로가 제 1 데이터 레이트로 1차 권선에 송신하는 디지털 데이터를 로우패스 필터링한다. 송신 회로는 또한 제 1 데이터 레이트와 다르며, 일반적으로 더 큰 제 2 데이터 레이트로 디지털 데이터를 1차 권선에 송신한다. 케이블 접속 매커니즘은 2차 권선으로부터 통신 케이블에 출력 데이터를 제공한다. 중요하게는, 송신 회로는 두 데이터 레이트로 전류 소오스 데이터 신호를 발생시켜 전류 소오스 신호를 출력 데이터를 구성하는 임피던스 생성 전압 신호로 변환시키도록 동작가능하다. 전류 소오스 증폭회로는 정상적으로 전류 소오스신호를 발생시킨다. 임피던스 회로는 그후에 전류 소오스 신호를 출력 데이터로 변환시킨다.

Description

듀얼 레이트 이서네트 로컬 에어리어 네트워크와 같은 응용시 다른 데이터 전송 레이트로 데이터를 송신하기 위해 전류-대-전압 변환을 사용하는 장치
본 발명은 통신 케이블로 데이터를 송신하고 통신 케이블로부터 데이터를 수신하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다중 데이터 전송 레이트로 로컬 에어리어 네트워크를 통해 디지털 데이터를 송신하기에 적합한 장치에 관한 것이다.
로컬 에어리어 네트워크("LAN")는 컴퓨터, 워크 스테이션, 파일 서버, 중계기, 데이터 단말 장치("DTE")및, 사무소, 빌딩 또는, 빌딩군등의 제한된 지리적 영역내에 위치된 다른 이러한 정보 처리 장치가 정보를 상호간에 전기적으로 송신하는 것을 가능하게 하는 통신 시스템이다. LAN내의 각각의 정보 처리 장치는네트워크 동작을 정의하는 고정된 프로토콜(또는 표준)을 따름으로써 LAN 내의 다른 정보 처리 장치와 통신한다. 그러므로 다른 공급자에의해 만들어진 정보 처리 장치는 LAN 으로 쉽게 통합될 수 있다.
ISO 개방형 시스템 상호접속 베이직 기준 모델(Open Systems Interconnection Basic Reference Model)은 LAN에서 데이터 통신을 위한 7 층 모델을 정의한다. 모델의 최저층은(a)네트워크 노드들을 상호접속하고 데이터가 전기적으로 송신되는 실제 미디어와,(b)네트워크 노드들이 물리 송신 미디어와 인터페이스로 접속하는 방식과,(c)물리 미디어를 통해 데이터를 송신하기 위한 프로세스, 및(d)데이터 스트림의 프로토콜을 지정하는 모듈을 구성하는 물리층이다.
IEEE 표준 802.3, Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection(CSMA/CD)Access Method and Physical Layer Specification 이 물리층에 가장 널리 사용되는 표준중의 하나이다. 이서네트(Ethernet)로 보통 언급되는 IEEE 표준 802.3 은 트위스트 쌍 케이블보다 통상적으로 더 비싼 트위스트 쌍 케이블 또는 동축 케이블을 통해 데이터 송신을 처리한다. IEEE 표준 802.3의 10 베이스-T 프로토콜은 트위스트쌍 케이블로 데이터를 송신하기 위한 10 메가비트/초("Mbps")의 레이트를 규정한다.
도면을 참조로, 도 1 은 종래의 10베이스-T 미디어 액세스 장치("MAU")가 출력 트위스트 쌍 구리 케이블 10T 및 입력 트위스트 쌍 구리 케이블 10R 과 인터페이스로 접속하는 방법의 대표적인 예를 도시한다. 도 1의 10베이스-T는 개인용 컴퓨터, 워크 스테이션, 파일 서버, 브리지, 중계기 또는, DTE의 일부이다.
MAU는 인터페이스 제어기(12)와, 10베이스-T 트랜시버(14)와, 두 개의 세트의 트랜지스터(16T 및 16R)과, 로우패스 필터(18T 및 18R)과, 두 개의 절연 변압기(20T 및 20R)과, 두 개의 공통모드 쵸크(22T 및 22R)및, RJ-45 케이블 커넥터(24)로 이루어져 있으며, 이들 모두는 이서네트 어댑터 카드(미도시)위에 놓여 있다. 트위스트 쌍 케이블(10T 및 10R)은 어댑터 카드의 에지를 따라 RJ-45커넥터(24)에 끼우는 플러그(미도시)를 가진 더 큰 케이블의 부분이다.
인터페이스 제어기(12)는 케이블(1CT)로의 출력 데이터의 송신과, 케이블(10R)로부터의 입력 데이터의 수신을 제어한다. 10베이스-T 트랜시버(14)제어기(12)로부터의 비차동 출력 데이터를 신호 TXO+ 와 TXO- 로 표시되는 차동 형태로 변환시킨다. 차동 출력 데이터는 저항(16T)과, 필터(18T)와, 변압기(20T)및, 쵸크(22T)를 지나 이동하고, 여기서, 신호 TX+ 및 TX- 로 표시되는 수정된 차동 형태에서, 출력 데이터는 RJ-45 커넥터(24)를 통해 10Mbps의 10베이스-T 레이트로 이동하는 데이터 스트림으로서 출력 케이블(10T)에 공급된다.
출력 구리 케이블(10T)에 공급되기 전에, 출력 데이터는 전자기 간섭("EMI")을 감소시키기 위해 맨체스터 인코딩된다. 맨체스터 인코딩은 다른 부분이 5MHz의 펄스를 발생시키는 동안 데이터 스트림의 어떤 부분이 10MHz에서 펄스를 발생시키도록 한다. 출력 데이터를 로우패스 필터링할 때, 필터(18T)는 거의 15-20MHz 이상의 주파수 성분을 통상적으로 제거한다. 이는 FCC(Federal Communications Commission)가의도하지 않은 방사기로부터 전자기 방사를 제어하는 상기의 30MHz 주파수 이하이다.
입력 구리 케이블(10R)의 차동 입력 데이터는 신호 RX+ 및 RX- 로서 커넥터(24)를 통해 공급된다. 입력 데이터는 쵸크(22R)와, 변압기(20R)와, 필터(18R)및, 저항(16R)을 통해 지나가고, 신호 RXI+ 및 RXI- 로 표시되는 수정된 차동 형태에서, 입력 데이터는 비차동 형태로의 변환과 제어기(12)로의 송신을 위해 트랜시버(14)에 공급된다.
데이터 처리 능력의 증가와 함께, 더 많은 정보를 더 빠르게 송신해야 할 필요성은 10베이스-T 프로토클에의해 규정된 10-Mbps 보다 훨씬 높은 데이터 전송레이트로 확대하는 것을 필요로 한다. 결론적으로, 기존의 형태의 트위스트쌍 케이블을 통해 100Mbps의 효과적인 전송 레이트로 이동하는 데이터를 수용하기 위해 IEEE 표준 802.3를 확장한 100베이스-TX 프로트클이 설정되었다.
100베이스-TX 프로토콜에서, 어떤 제어 비트는 트위스트쌍 케이블위에 놓여지기 전에 데이터로 통합된다. 그 결과는 데이터와 제어 신호들이 트위스트 쌍케이블을 통해 125 Mbps에서 이동하는 것이다. 125-Mbps 케이블 레이트는 62.5MHz의 최대 펄스 주파수에 해당한다. 이것이 FCC 가 EMI 가 제어되도록 요구하는 것이상의 30-MHz 주파수를 초과하기 때문에, 100 베이스-TX 프로토콜은 트위스트 쌍 케이블로 들어가기 전에, 데이터가 스크램블되고 3의 MLT-3(다중 레벨 송신/3레벨)코딩이 제공되는 것을 지정한다.
IEEE 표준 802.3를 100베이스-TX 로 확장함에 있어서, 물리 송신 미디어는 때때로 트위스트 쌍 케이블을 통해 100베이스-TX 레이트와 낮은 10베이스-T 레이트사이에서 송신되는 데이터를 조정할 필요가 있다. 따라서, 두 개의 레이트로 데이터를 송신할 수 있는 사용자에게 편리한 장치가 요구된다.
특히, 10베이스-T 레이트 또는 100베이스-TX 레이트중의 하나로 트위스트쌍 케이블을 통해 이동하는 데이터를 조종할 수 있는 정보 처리 장치를 사용하는 사람은 데이터 전송 레이트가 10베이스-T에서 100베이스-TX 로 또는 그 역으로 바뀔때, 스위치를 움직이거나, 어떤 다른 이러한 물리적인 조종을 행할 필요가 없다.
또한, 트위스트 쌍 케이블을 데이터 송신 장치에 접속할 때, 사용자는 케이블이 10베이스-T 레이트로, 100베이스-TX 레이트로 또는, 두 개의 레이트로 이동하는 데이터를 조종할 수 있는 장치로부터 유래한 것인지에 따라 수용하지 않아야 한다.
가격을 낮추기 위해서, 비교적 값비싼, 절연 변압기와, 두개의 레이트로 데이터를 송신할 때의 케이블 커넥터와 같은 소자는 적게 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 10베이스-T 와 100베이스-TX 레이트로 절연 변압기에 데이터를 제공하고 절연 변압기로부터 데이터를 수신하는 정보 처리 회로 소자는 단일 집적 회로로서 쉽게 제조가능해야 한다.
도 1 은 종래 기술의 트위스트 쌍 MAU 의 블록도.
도 2a,2b 및 2c(합해서 "도 2")모두는 트위스트 쌍 케이블에 대해서 10베이스-T 와 100베이스-TX 통신 프로토콜에 부합하는 인터페이스 트랜시버 장치의 블록도.
도 3 은 도 2의 인터페이스 장치에서 10베이스-T 송신기의 파형성 필터링을 도시한 파형도.
도 4는 도 2의 인터페이스 장치에 대한 차동 데이터 송신 경로의 부분의 실시예의 블록/회로도.
도 5는 도 2의 인터페이스 장치에 대한 차동 데이터 수신 경로의 부분의 실시예의 블록/회로도.
도 6 및 7 은 본 발명에 따른 10베이스-T 와 100베이스-TX 프로토콜에 부합하는 인터페이스 송신 장치의 블록/회로도.
도 6 및 7 각각의 송신 장치는 도 2 및 도 4의 차등 데이터 송신 경로의 변경이다.
도 8 은 도 6 또는 7의 차동 인터페이스 송신장치에서 쌍으로 된 전압 제어전류 소오스의 각각을 구현한 회로도.
도 9는 본 발명에 따라서 도 6 또는 7의 데이터 송신 경로 회로에의해 수정된 도 2의 인터페이스 트랜시버 장치가 사용가능한 광학 트랜시버 장치의 블록도.
도 10 및 11 은 도 6 및 7의 각각의 차동 인터페이스 송신 장치의 비차동(단일단부)변화의 블록/회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 인터페이스 제어기 14 : 트랜시버
16R,16T : 종단 저항 18R,18T,45R : 로우패스 필터
24 : 커넥터 30 : 집적회로
32R : 10베이스-T 수신기 32T : 10베이스-T 송신기
42R : 100베이스-TX 수신기 42T : 100베이스-TX 송신기
38 : 링크 네고시에이터 40 : 멀티플렉서
42 : 물리층 IC 44R : 수신 절연 변압기
44T : 송신 절연 변압기 52 : 출력 제어
56R,56T : 트위스트 쌍 케이블 57 : 플러그
84,100 : 디지털 파형성 필터 86,102 : 광대역 증폭기
92M: 전압 제어 전류 소오스 부분 94 : RJ-45 커넥터
96 : 광학 트랜시버
본 발명은 전술한 목적에 부합할 수 있는 전자 장치를 제공한다. 본 발명의 장치는 (a)두 개의 실질적으로 다른 데이터 전송 레이트중의 하나로 데이터를 송신할 수 있는 전자 장치와, (b)다른 장소로 또는 다른 장소로부터 데이터를 전달하는 트위스트 쌍 케이블과 같은 하나이상의 통신 케이블사이의 인터페이스로서의 기능을 한다. 본 장치는 통상적으로 LAN의 물리층에 사용된다.
본 인터페이스 장치는 두 개의 레이트로 데이터를 송신하기 위해 단일 쌍의 절연 변압기만이 필요하며, 그들 변압기중의 하나는 두 개의 레이트로 데이터를 송신하는 데에 사용되고, 다른 하나는 두 개의 레이트로 데이터를 수신하는 데에 사용된다. 그러므로, 본 발명은 개별적인 절연 변압기가 송신시 각각의 데이터 레이트에 대해 사용되고, 수신시 각각의 데이터 레이트에 대해 사용될때 필요한 절연변압기의 개수의 절반만을 정상적으로 사용한다. 이는 비용을 상당히 감소시킨다.
RJ-45 케이블 커넥터와 같은 하나의 케이블 접속 메커니즘이 하나의 레이트로 데이터를 송신할 때 사용되고, 또다른 케이블 접속 메커니즘이 다른 레이트로 데이터를 송신할 때 사용되는 덜 븍잡한 듀얼 레이트 데이터 전송 장치와는 다르게, 본 발명의 인터페이스 장치는 단일 케이블 접속 메커니즘만이 필요하다. 본발명은 그러므로 하나의 케이블 접속 매커니즘이상을 사용하는 것으로부터 발생하는 수동 케이블 커넥터 스위칭을 피한다. 결과적으로, EMI 가 감소된다.
현재의 인터페이스 장치로부터 케이블을 빼내어 다른 레이트로 이동하는 데이터를 전달할 수 있는 또다른 케이블내에 끼울 때, 사용자는 두 개의 케이블중 어느것이 케이블을 수신하는 것인지를 기억하거나 계산할 필요가 없다. 접속 불량의 가능성은 반드시 0 이다. 또한, 데이터 전송 레이트가 하나의 전송 레이트로 다른 전송 레이트로 바꿜 때, 본 발명의 인터페이스 장치는 전송 레이트의 변화를 자동으로 조정한다. 사용자는 변화를 실행시키는 것을 돕기 위한 동작을 취할 필요가 없다. 간단히 말해서, 본 발명은 사용자에게 매우 편리하다.
본 발명의 기본 구성으로 돌아가서, 하나의 태양에서, 데이터를 송신하기 위한 전자 장치는 송신 회로와, 송신 절연 변압기 및, 케이블 접속 매커니즘을 포함한다. 절연 변압기는 1차 권선과 2차 권선을 갖는다. 송신 회로는 출력 데이터를 1차 권선에 제공한다. 케이블 접속 매커니즘은 출력 데이터를 2차 권선으로부터 통신 케이블에 제공한다. 변압기는 송신 회로와 관련 전자 장비를 그밖의 케이블에 연결된 다른 전자 장비와 분리시킨다.
송신 회로는 둘이상의 다른 데이터 전송 레이트로 데이터를 송신할 수 있다. 특히, 송신 회로는 제 1 데이터 레이트로 1차 권선으로 송신되는 출력 데이터를 발생시키기 위해 디지털 데이터를 로우패스 필터링한다. 로우패스 필터링은 송신기 회로로 통합되는 디지털 파형성기의 보조로 양호하게 성취된다. 부가적으로, 송신 회로는 제 1 데이터 전송 레이트와 다르며 일반적으로 그보다 더 큰, 제 2 데이터 전송 레이트로 제 2 출력 데이터를 1차 권선에 송신한다.
중요하게는, 송신 회로는 두 개의 데이터 레이트로 전류 소오스 데이터 신호를 발생시킬 수 있고, 전류 소오스 신호를 출력 데이터를 형성하는 임피던스 생성된 전압 신호로 변환시킬 수 있다. 이 기능은 통상적으로 상기 언급된 디지털 파 형성기에 더하여, 증폭기, 복합 전류-소오스 증폭회로 및, 임피던스 회로를 송신회로에 제공함으로써 성춰된다. 디지털 파형성기는 하나이상의 제 1 중간 데이터신호를 공급한다. 증폭기는 하나이상의 제 2 중간 데이터 신호를 공급한다.
전류 소오스 증폭 회로는 제 1 및 제 2 중간 신호를 각각 제 1 및 제 2 전류소오스 신호로 변환시킨다. 바람직하게는, 전류 소오스 증폭 회로는 중간 신호의 전압을 전류 소오스 신호로 변환시키는 트랜스컨덕턴스(또는 트랜스어드미턴스)증폭 회로로 구현된다. 임피던스 회로는 그후에 제 1 및 제 2 전류 소오스 신호를 각각 제 1 및 제 2 출력 데이터로 변환시킨다.
상술한 방식으로 송신 회로를 구성함으로써, 임피던스 회로는 전술한 회로, 즉, 전류 소오스 증폭 회로와 간단한 방식으로 인터페이스 접속한다. 이는 송신회로를 단일 모놀리딕 집적 회로로서 설계하는 것을 용이하게 한다. 그러므로, 본 발명은 실질적인 기술적 진보를 제공한다.
복합 전류 소오스 증폭 회로는 설계 목적에 따라 여러 방식으로 구현될 수있다. 하나의 구현에서, 전류 소오스 증폭 회로는 제 1 및 제 2 전류 소오스 회로를 포함한다. 각각의 제 1 중간 신호에 응답하여, 제 1 전류 소오스 회로는 제 1 전류 소오스 신호를 임피던스 회로에 제공한다. 각각의 제 2 중간 신호에 응답하여, 제 2 전류 소오스 회로는 유사하게 제 2 전류 소오스 신호를 임피던스 회로에 제공한다.
제 1 및 제 2 전류 소오스 회로는 또다른 구현에서 단일 멀티플렉스 전류 소오스 회로로 병합된다. 특히, 복합 전류 소오스 회로는 멀티플렉서와 전류 소오스 회로로 형성된다. 멀티플렉서는 각각의 제 1 중간 데이터 신호 또는 각각의 제 2 중간 데이터 신호중의 하나를 구성하는 하나이상의 또다른 중간 데이터 신호를 선택적으로 제공한다. 각각의 또다른 중간 데이터 신호에 응답하여, 전류 소오스 회로는 각각의 제 1 전류 소오스 신호 또는 각각의 제 2 전류 소오스 신호중의 하나를 임피던스 회로에 제공한다. 멀티플렉스 전류 소오스 회로는 두 개의 데이터 레이트로 송신된 데이터에 대한 공통 드라이버를 형성한다.
모든 출력 데이터는 차동 방식으로 바람직하게 송신된다. 이 경우, 각각의 상기 언급된 전류 소오스 회로는 한쌍의 전류 소오스로 형성된다. 각각의 전류 소오스는 바람직하게는 보통 트랜스컨덕턴스(또는 트랜스어드미턴스) 증폭기로 언급되는, 전압 제어 전류 소오스이다. 또한, 통신 케이블은 통상적으로 출력 데이터를 차동적으로 송신하기 위한 트위스트 쌍 케이블이다.
본 발명의 또다른 태양에서, 본 장치는 각각의 제 1 및 제 2 데이터 레이트로 입력 데이터를 수신하기 위한 희로를 포함한다. 송신 회로는 확장되어 데이터 수신부를 포함하는 트랜시버 회로가 된다. 통신 케이블, 통상적으로 또다른 트위스트 쌍 케이블로부터의 입력 데이터는 수신 변압기를 통해 트랜시버 회로의 데이터 수신부에 공급된다.
트위스트 쌍 타입의 케이블이외의 통신 케이블이 본 발명에서 사용될 수 었다. 하나의 실시예가 광학 케이블인 이러한 케이블은 트위스트 쌍 케이블과 결합하여 사용될 수 있다. 적당한 회로가 이러한 일반적인 데이터 송신 케이블을 송신 및 수신 변압기에 인터페이스 접속한다.
통상적으로, 본 장치는 10베이스-T 프로토콜에 따라 더 낮은 레이트로 데이터를 전송한다. 데이터는 100베이스-TX 프로토콜에 따라 더 높은 레이트로 송신된다. 본 발명의 장치는 그러므로 10베이스-T 및 100베이스-TX 네이터 전송 모두에 대해 IEEE 표준 802.3 에 부합한다.
하기의 설명에서, 한쌍의 차동 신호는 전압 또는 전류 파형이 대체로 서로 상보적인(또는 역인)두 개의 신호를 의미한다. 한쌍의 차동 신호의 개별적인 신호는 "+" 및 "-" 기호--예를 들면, S+ 및 S- 로 각각 끝나는 참조 기호로 표시된다. 복합 기호 "±"는 단일 참조 기호--예를 들면, S±를 사용하여 두 개의 차동 신호들을 표시하는 데에 사용된다. 차동 신호가 통과하는 쌍소자에 상기와 같은 기호를 사용한다.
도 6 을 참조로 하기에 일반적으로 설명되겠지만, 본 발명은 본 발명의 기술에 따라 실제로 다른 두 개의 데이터 전송 레이트중의 하나로 트위스트 쌍 케이블상에서 이동하는 데이터를 처리하기 위해 한쌍의 분리 자성체와 단일 케이블 커넥터를 사용하는 인터페이스 트랜시버 장치를 공급한다. 특히, 본 인터페이스 트랜시버 장치는 10 Mbps의 10베이스-T 케이블 데이터 레이트와 125 Mbps, 효과적으로는 100Mbps의 100베이스-TX 케이블 데이터 레이트사이에서 스위칭시 IEEE 표준 802.3의 10베이스-T 와 100베이스-TX 프로토콜에 부합한다. 본 발명의 구별되는 특징은 출력 데이터가 각각의 데이터 레이트로 전류 소오스 차동 데이터를 발생시키고 전류 소오스 신호를 출력 데이터를 구성하는 임피던스 생성 차동 전압 신호로 변환시킴으로써 제공된다는 것이다.
본 발명자의의 또다른 발명인 미국 특허 제 5,541,957 호는 100베이스-TX 데이터 레이트의 출력 데이터만이 전류 소오스 데이터 신호를 임피던스 생성 출력 전압 데이터로 변환시킴으로써 발생되는 것을 제외하면 본 발명의 장치와 유사한 10베이스-T/100베이스-TX 인터페이스 트랜시버 장치를 개시한다. 이러한 형태의 전류-대-전압 변환은 미국 특허 5,541,957 호에서 출력 10베이스-T 데이터를 발생시키는 데에 사용되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 도 6 에 참조된 새로운 장치를 고려하기전에, 여기 업데이트된 것처럼, 미국 특허 제 5,541,957 호의 10베이스-T/100베이스-TX 트랜시버 장치를 먼저 검토함으로써 본 발명을 이해하는 것이 용이해질 수 있다.
도 2는 미국 특허 제 5,541,957 호의 인터페이스 트랜시버 장치를 도시한다. 도 2의 인터페이스 장치는 개인용 컴퓨터, 워크 스테이션, 파일 서버, 브리지, 중계기 또는, LAN 에서의 DTE 와 같은 정보 처리 장치에 통합된다. 인터페이스 장치는 적당한 미디어-액세스 제어기에 따라 통상적으로 이서네트 어댑터 카드(또는 보드)위에 놓인다. 그러나, 이 장치는 다른 곳에 위치된 미디어-액세스제어기에 연결하는 독립형 장치일 수 있다.
도 2의 인터페이스 장치는 (a)장치가 놓이거나 장치가 직접 연결되는, 이후에 "홈 장비"로 언급되는 정보 처리 장치와, (b)다른 어떤 정보 처리 장비에 그의 원거리 단부에서 연결되어 있으며, 이후에 "원거리 장비" 로 언급되는 한쌍의 트위스트 쌍 케이블사이에서 데이터를 전송, 즉 송신하고 수신한다. 데이터 송신은 데이터가 홈 장비로부터 인터페이스 장치와 트위스트 쌍 케이블들중의 하나를통해 원거리 장비로 보내질 때 발생한다. 데이터 수신은 데이터가 원거리 장비로부터 다른 트위스트 쌍 케이블과 인터페이스 장치를 통해 홈 장비로 보내질 때 발생한다.
도 2의 장치의 구성요소들중의 하나는 10베이스-T 필터링 트랜시버(32)와, 10베이스-T 상태 장치(34)와, 100베이스-TX 상태 장치(36)와, 링크 네고시에이터(38) 및, 미디어 독립 인터페이스 멀티플렉서(40)로 이루어진 신호-처리/10베이스-T 트랜시버 물리층 집적 회로("IC")(30)이다. 트랜시버(32)와 상태 장치(34)는 함께 10베이스-T 프로토콜에 따라 데이터를 송신하고, 수신하고 처리한다. 트랜시버(32)는 10베이스-T 송신기(32T)와 10베이스-T 수신기(32R)로 분리된다. 상태 장치(34)는 10베이스-T 송신 상태 장치(34T)와 10베이스-T 수신 상태 장치(34R)로 형성된다.
상태 장치(36)와 개별적인 100베이스-TX 트랜시버 물리층 IC(42)은 함께 100베이스-TX 프로토콜에 따라 데이터를 송신하고, 수신하고, 처리한다. 상태 장치(36)는 100베이스-TX 송신 상태 장치(36T)와 100베이스-TX 수신 상태 장치(36R)로 형성된다. 트랜시버 IC(42)는 100베이스-TX 송신기(42T)와 100베이스-TX 수신기(42R)로 분리된다. 도 2의 인터페이스 장치는 또한 송신 절연 변압기(44T)와, 수신 절연 변압기(44R)와, 송신 로우패스 필터(45T)와, 수신로우패스 필터(45R)와, 송신 공통모드 쵸크(46T)와, 수신 공통모드 쵸크(46R)와, RJ-45 잭 커넥터(48)와; 인버터(50)와, 출력 제어(52)와, 스위치(54+ 및 54-)및, 여러 저항과 캐패시터(하기에 더 설명될것임)를 더 포함하며, 이들 모두는 IC(30 및 42)와 함께 이서네트 카드(미도시)상에 설치되어 있다. 이서네트 카드는 바람직하게는 다층 인쇄 회로 보드로서 사용된다.
도 2의 인터페이스 장치로부터의 출력 데이터는 한쌍의 트위스트 전기선으로 이루어진 출력 트위스트 쌍 케이블(56T)의 원거리 장비로 송신된다. 유사하게, 인터페이스 장치는 한쌍의 트위스트 전기선으로 이루어진 입력 트위스트 쌍 케이블(56R)의 원거리 장비로부터의 입력 데이터를 수신한다. 케이블(56T,56R)은 구리선으로 형성된다. 케이블(56T 및 56R)의 각각은 거의 100 옴(ohm)의 특성 임피던스를 갖는다.
트위스트 쌍 케이블(56T 및 56R)은 케이블(56T 및 56R)을 인터페이스 장치에 접속하기 위해 RJ-45 커넥터(48)내에 삽입가능한 플러그(57)를 가진 더 큰 케이블(미도시)의 외장으로 일반적으로 둘러싸여진다. 더 큰 케이블은 통상적으로 5 카테고리 비차폐 트위스트 쌍 케이블 또는 1 타입 차폐 트위스트 쌍 케이블이다. 5 카테고리 비차폐의 경우, 더 큰 케이블은 통상적으로 두 케이블이 케이블 56T 와 56R 을 구성하는 4개의 구리 트위스트쌍 케이블을 포함한다.
도 2의 인터페이스 장치는 각각의 전압 소오스/전류 소오스로부터 제공된 낮은 인가 전압 VLL과 높은 인가 전압 VHH(도 2 에 미도시)사이에서 동작한다. VLL과 VHH는 바람직하게는 0 볼트(그라운드)와 5 볼트이므로, 전원 전압 VLL- VHH은 5 볼트이다.
링크 네고시에이터(38)는 홈 장비의 데이터 처리 기능--즉, 홈 장비가 10베이스-T 모드 또는 100베이스-TX 모드에서 동작하거나 둘중의 한 모드에서 동작할수 있는지와; 홈 장비가 데이터를 동시에 송신하고 수신(전 2중)할 수 있거나 송신과 수신중의 어느 하나만을 한번에 행할 수 있는지(반 2중)--를 식별하는 정보를 전달하는 링크 펄스의 버스트를 주기적으로 발생시킨다. 링크 펄스의 각각의버스트는 출력 케이블(56T)을 따라 원거리 장비에 송신된다. 특히, 링크 펄스는 선(미도시)을 따라 10베이스-T 송신기(32T)에 도달하며, 여기서 상기 펄스들은 다른 형태로 변환되고 하기에 설명될 10베이스-T 데이터 경로를 따라 출력 케이블(56T)에 공급된다.
원거리 장비등내의 링크 네고시에이터는 이와 같이 원거리 장비의 데이터 처리 능력을 식별하는 정보를 전달하는 링크 펄스의 버스트를 주기적으로 발생시킨다. 이러한 링크 펄스는 입력 케이블(56R)을 따라 도 2의 장치에 차동적으로 송신된다. 원거리 장비로부터의 차동 링크 펄스는 그후에 하기에 설명될 입력 데이터 경로를 따라 10베이스-T 수신기(32R)에 제공되고 선(미도시)을 따라 일단부 형태로 링크 네고시에이터(38)에 공급된다. 링크 네고시에이터들은 둘다 그 내용이 여기에 참조로 통합되어 있는, 1995년 10월 26 일 발행된 IEEE Std 802.3u-1995, Clause 28,221-269 쪽의 Supplement to Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection(CSMA/CD)Access Method and Physical Layer Specification: IEEE Standards for Local and Metropolitan Area Networks "MediaAccess Control(MAC) Parameters, Physical Layer, Medium Attachment Units, and Repeater for 100Mb/s Operation, Type 100Base-T(Clauses21-30)" 에 규정된 포맷을 따른다.
링크 네고시에이터(38)는 데이터가 10베이스-T 레이트로 전송되어야 할 때데이터 레이트 신호 DR를 하이레벨로 공급한다. 레이트 신호 DR는 데이터가 100베이스-TX 레이트로 송신되어야 할 때 로우값으로 공급된다.
데이터 송신동안, 홈 장비는 출력 케이블(56T)로 전송하기 위해 차동 형태로 변환되어야 하는 2진 NRZ(non-return-to-zero)데이터 신호 TXI를 발생시킨다.
데이터 신호 TXI 와 레이트 신호 DR는 멀티플렉서(40)에 공급된다. 멀티플렉서(40)는 신호 TXI 에 사용가능한 4 개의 선을 갖는다. 10베이스-T 송신동안, 신호 TXI는 10 Mbps의 축적 레이트를 발생시키기 위해 각각의 4 개의 선상에서 2.5 Mbps로 들어오는 니블(nibble)-즉, 평행한 4 비트-또는, 4 비트 니블의 최하위비트("LSB")를 전달하는 선상에서 10 Mbps 로 들어오는 1 비트 신호중의 하나이다. 100베이스-TX 송신동안, 신호 TXI는 100 Mbps의 축적 레이트를 발생시키기 위해 각각의 4 개의 선상에 25 Mbps로 들어오는 4 비트 니블이다.
레이트 신호 DR 가 10베이스-T 데이터 전송 레이트의 선택을 지시하는 하이이면, 멀티플렉서(40)는 데이터 신호 TXI가 NRZ 데이터 신호 TXJ1의 형태로 10베이스-T 송신 상태 장치(34T)로 통과하게 한다. 신호 TXI의 상태에 따라, 데이터 신호 TXJ1는 니블 또는 1비트 신호중의 하나이다. 신호 DR 가 100베이스-TX 데이터 전송 레이트의 선택을 지시하는 로우이면, 멀티플렉서(40)는 신호 TXI를 NRZ 니블 데이터 신호 TXJ2의 형태로 100베이스-TX 송신 상태 장치(36T)에 공급한다.
10베이스-T 데이터 송신에 대해서, 10베이스-T 상태 장치(34T)는 데이터신호 TXJ1를 맨체스터 코딩하여 10 Mbps로 이동하는 1비트 맨체스터 코딩된 출력데이터 스트림 TXK1을 형성한다. 이는 4 비트 니블일 때 신호 TXJ1을 직렬화하는것을 포함한다.
데이터 스트림 TXK1 은 10베이스-T 송신기(32T)에 공급된다. 맨체스터코딩으로 인하여, TXK1 데이터 스트림은 5MHz 에서 일반적으로 100-ns의 사각 펄스와 10MHz에서 일반적으로 50-ns의 사각 펄스로 이루어져 있다. 10 MHz가 TXK1 데이터 스트림에서 가장 높은 펄스 주파수이기 때문에, 출력 케이블(56T)에 간헐적으로 공급되는 10베이스-T 데이터는 10 MHz의 특성 데이터 레이트 주파수를 갖는다.
송신기(32T)는 10 MHz 와 20 MHz 사이--즉, 특성 데이터 레이트 주파수와 특성 데이터 레이트 주파수의 제 2 고조파사이의 차단 주파수이상의 주파수 성분을 감쇠시키기 위해 TXK1 데이터 스트림을 필터링하는 디지털 로우패스 파형성 필터(도 2 에 별도로 도시되지 않음)를 포함한다. 이렇게 함으로써, 사각 TXK1 펄스파형은 10베이스-T 프로토콜에 의해 지정된 전압 템플릿에 적합한 둥근 형태로 변환된다. 디지털 필터의 차단 주파수는 통상적으로 15 MHz 이다.
50ns 펄스로 형성된 맨체스터 코딩된 TXK1 데이터 스트림의 부분을 위한 파형이 크게 10 MHz 사인파로서 대체로 형성되도록 필터링이 행해진다. 100 ns 펄스로 구성된 TXK1 데이터 스트림의 부분에 대한 파형의 상승 및 하강 에지는 50 ns펄스와 같은 사인파 형태로 실질적으로 제공된다. 100-ns TXK1 펄스에 프리엠퍼시스(Preemphasis)가 적용되어 부호간 지터를 감소시킨다. 송신기(32T)는 또한 TXK1 데이터 스트림을 거의 5볼트 차동 피크-대-피크 진폭을 가진 차동 전압소오스 포맷으로 변환시킨다.
송신기(32T)는 TXO1+ 와 TX01- 단자로 언급되는, 한쌍의 3 상태가능 데이터 출력단자를 가지며, 이들 출력단자로부터 송신기는 각각 차동 출력 데이터 신호 TXO1+ 및 TXO1-를 제공한다. 데이터 레이트 신호 DR 가 10베이스-T 동작이 선택되도록 하이일 때, 데이터 신호 TXO1±는 상기 설명된 맨체스터 코딩된 TXK1 데이터 스트림의 필터링된 버전을 구성한다. 즉, 프리엠퍼시스와 TXO1±단자 양단의 5볼트 피크-대-피크 진폭을 갖는 TXO1±데이터 스트림은 10 Mbps로 이동된다. 각각의 신호 TXO1±는 2.5 볼트의 개별적인 피크-대-피크 진폭을 갖는다. 도 3 은 시간에 맞게 단순화되는 파형을 나타내고 DR이 하이인 경우에 대해 TXK1 데이터 스트림을 차동 신호 TXO1±로 전환시킬 때 송신기(32T)에의해 수행되는 필터링을 나타낸다.
송신기(32T)의 TXO1+ 와 TXO1- 단자는 같은 값의 소오스 종단 저항 RA+와 RA-를 통해 출력 전기 컨덕터 58+ 및 58- 에 각각 연결된다. 컨덕터 58±는 흔히 길이가 1cm 이하로 짧으므로, EMI 에 대한 안테나(방사)효과는 작다. 저항 RA+ 은 신호 TXO1±의 5볼트 차동 피크-대-피크 진폭을 약 50% 만큼 감쇠시킨다.
TXO1±단자는 레이트 신호 DR 가 로우일 때 하이 임피던스 상태가 된다. 이는 저항 RA±을 전기적으로 분리시키고, 결과적으로, 100베이스-TX 동작동안 컨덕터(58±)는 송신기(32T)로부터 분리된다.
100베이스-TX 데이터 송신동안, 100베이스-TX 상태 장치(36T)는 100 Mbps의 축적 데이터 레이트로 들어오는 4 비트 NRZ 니블 데이터 TXJ2 에 대한 4B/5B 부호 변환을 수행한다. 4B/5B 변환은 제어신호를 TXJ2 데이터로 통합하여 125 Mbps의 축적 데이터 레이트로 이동하는 5 비트 부호를 생성한다. 제어 신호는 송신의 시작과, 송신의 종료, 및 유휴를 나타낸다.
상태 장치(36T)는 적당한 난수 함수를 사용하여 5비트 NRZ 부호 데이터를스크램블한다. 그후에 상태 장치(36T)는 스크램블된 5비트 부호 데이터의 NRZ코딩을 NRZI(non-return-to-zero, invert-on-one)코딩으로 변환하고 스크램블된 5 비트 NRZI 부호 데이터를 직렬화하여 125 Mbps로 이동하는 1비트 2진 NRZI 데이터 스트림을 발생시킨다. 이는 62.5MHz의 최대 펄스 주파수에 대응한다. 마지막으로, 상태 장치(36T)는 스크램블된 순차 NRZI 데이터를 차동 포맷으로 변환하여 125Mbps로 이동하는 차동 데이터 신호 TXK2+ 및 TXK2-를 발생시킨다.
100베이스-TX 송신기(42T)는 2진 NRZI 데이터 신호 TXK2±를 MLT-3 코딩하여 125Mbps로 이동하는 한쌍의 3진 차동 데이터 신호를 발생시킨다. 스크램블된 NRZI MLT-3 데이터내의 절반 높이 펄스가 62.5 MHz의 주파수에 대응하는 최소 펄스폭을 가질 수 있기 때문에, 출력 케이블(56T)에 간헐적으로 공급되는 100베이스-TX 데이터는 62.5MHz의 특성 데이터 레이트 주파수를 갖는다. 그럼에도 불구하고, MLT-3 코딩의 네트(net)효과는 전체 높이 신호 변화의 최대 기본 주파수를 31.25 MHz 로 자르는 것이다. 스크램블링과 MLT-3 코딩의 결합은 주파수 스펙트럼을 평탄화하며 스펙트럼 에너지를 아래로(즉, 로우 주파수로)쉬프트시켜 30MHz 이상의 주파수, 특히, 62.5MHz에서 방사된 전력 스펙트럼에서 의도하지 않은 방사기로부터 전자기 방사를 위한 FCC에 의해 규정된 표준에 부합하도록 한다.
송신기(42T)는 그후에 스크램블된 차동 NRZI MLT-3 데이터를 한쌍의 차동전류 소오스 데이터 신호 IXO2+ 및 IXO2-로 변환시킨다. 송신기(42T)는 TXO2+와 TXO2- 단으로 언급되는 한쌍의 3 상태가능 데이터 출력단자를 가지며, 이들 단자로부터 송신기는 각각 차동 출력 전류 IXO2+ 와 IXO2-를 공급한다. TXO2+와 TXO2- 단자는 각각 노드 B+ 와 B-를 통해 출력 전기 컨덕터 60+ 와 60- 에 연결된다. 컨덕터 58±와 마찬가지로, 컨덕터 60±는 보통 1cm 이하로 짧아 EMI 에서의 안테나 효과가 작다. 차동 출력 데이터 신호 TXO2+ 와 TXO2-는 컨덕터 60+와 60-에 공급된다.
인버터(5O)는 레이트 신호 DR 를 반전하여 반전된 데이터 레이트 신호
Figure kpo00001
를 발생시킨다. 신호
Figure kpo00002
에 응답하여 동작하는 출력 제어(52)는 제어 신호 CO를 송신기(42T)에 공급한다. 한쌍의 동일값 저항 RB+ 및 RB-는 각각 컨덕터 60+ 및 60-의 끝을 이룬다. 저항 RB±는 100베이스-TX 동작동안 출력 케이블(56T)의 100 옴 특성 임피던스와 매칭하는 저항값을 제공한다. 마찬가지로, 저항 RB-은 노드 B-와 VLL전원사이의 스위치(54±)와 직렬로 연결된다. 스위치 54±는 둘다 신호
Figure kpo00003
에 응답한다.
100베이스-TX 동작등안, 신호 DR의 로우값은 신호
Figure kpo00004
가 하이가 되도록 한다. 그러므로, 스위치(54±)는 종단 저항 RB±에 의해 TXO2±단자를 VLL전원에 연결하도록 닫힌다. 제어 신호 CO는 전류 IX02±가 지정된 하이 전류 레벨로 공급되도록 한다. 전류 IXO2±에 의해 저항 RB±를 양단에 걸리는 결과적인 전압은 출력 데이터 신호 TOX2±가 컨덕터 60±양단의 거의 2 볼트 피크-대-피크진폭으로 발생되도록 한다. 신호 TXO2±는 스크램블된 NRZI 와 MLT-3 코딩으로 125 Mbps으로 이동된다.
IXO2±전류 소오스 신호는 레이트 신호 DR 이 하이일 때 10베이스-T 동작동안 실질적으로 0으로 감소된다. 이는 송신기(42T)를 컨덕터(60±)와 전기 분리시킨다. 부가적으로, 스위치(54±)는 저항 RB±에 의해 제공된 전기 종단을 제거하기 위하여 개방되어 저항 RA±이 입력 케이블(56R)의 특성 임피던스를 매칭하기 위해 필요한 임피던스를 제공한다.
송신 변압기(44T)는 출력 케이블(56T)을 신호 TXO1±와 TXO2±를 발생시키는 회로로부터 분리시킨다. 변압기(44T)는 1차 권선(44TP)과 2차 권선(44TS)을 갖는다. 컨덕터(58+ 및 60+)는 노드 A를 통해 1차 권선(44TP)의 양의(점이 찍힌 부분)단부에 연결된다. 컨덕터(58- 및 60-)는 각각 중심탭과 권선(44TP)의 음의(점이 없는 부분)단부에 연결된다. 권선(44TP)의 양의 단부와, 중심 탭 및, 음의 단부에서의 데이터 신호는 도 2에서 신호 TXP+, TXPC 및 TXP- 로 각각 나타난다.
2차 권선(44TS)의 음 및 양의 단부는 각각 차동 출력 데이터 신호 TXQ+ 및 TXQ-를 공급한다. 권선(44TS)의 중심 탭은 저항(RU)과, 노드(C) 및 공통캐패시터(CV)를 통해 VLL전원에 연결된다. 저항(RU)은 공통 모드 종단을 제공한다. 캐패시터(CV)는 사용자를 고전압으로부터 보호하기 위해 홈 장비와 원거리 장비사이의 전압 절연은 물론 가상 그라운드 기준을 제공한다. 이런 목적으로, 캐패시터(CV)는 통상적으로 2 kV 이상의 브레이크다운 전압을 갖는다. 캐패시터(CV)는 개별적인 소자 또는 회로 성분을 갖는 다층 이서네트 카드의 내장부분으로서 구현될 수 있다.
10베이스-T 데이터 송신동안, 컨덕터 60±는 효과적으로 개방된다. 그러므로 신호 TXO1±는 저항 RA±을 통해 컨덕터 58±를 통과해서 10Mbps로 이동하는 출력 신호 TXQ±로 각각 변환되는 신호 TXP+ 와 TXPC 가 된다. 컨덕터(58-)는 1차 권선(44TP)의 중심 탭에 연결되기 때문에, 변압기(44T)는 신호 TXP+ 및 TXPC의 거의 2.5 볼트의 차동 피크-대-피크 진폭을 신호 TXQ±에 대한 거의 5 볼트의 차동 피크-대-피크 진폭으로 변환시키는 1:2 승압 장치로 사용한다.
100베이스-TX 데이터 송신동안, 컨덕터 58±는 효과적으로 개방된다. 신호 TXO2±는 컨덕터 60±를 따라 지나가서 신호 TXO2±의 거의 2.0-볼트의 차등 피크-대-피크 진폭으로 125 Mbps로 이동하는 출력 신호 TXQ±로 각각 변환된 출력 신호 TXP±가 된다.
기생 캐패시턴스 CA+ 와 CA-는 송신기(32T)의 TXO1+ 와 TXO1- 출력단자와 각각 관련된다. 저항 RC 와(실제)캐패시터 CC는 권선(44TP)의 음의 단부에서 VLL전원과 컨덕터 60- 사이에 삽입된다. 저항 RA+과 캐패시컨스 CA+ 와 같은값을 갖도록 저항 RC 과 캐패시터 CC를 선택함으로써, 장치는 100베이스-TX 데이터송신동안 평형된다. 이는 불필요한 공통-모드-대-차동 변환 이득을 감소시킨다.
송신 로우패스 필터(45T)는 신호 TXQ+ 와 TXQ-를 필터링하여 차동 출력 데이터 신호 TXS+ 와 TXS-를 각각 생성시킨다. 특히, 필터(45T)는 125 MHz 근처의 차단 주파수이상의 주파수 성분을 감쇠시킨다. 이는 출력 케이블(56T)에 공급된 100베이스-TX 데이터의 62.5 MHz 특성 데이터 레이트 주파수이상이다. 100베이스-TX 송신동안 신호 TXO2±(또는 IXO2±)를 신호 TXS±로 변환할 때, 로우패스 필터(45T)는 거의 125 MHz 이상의 주파수 성분을 감쇠시킨다.
로우패스 필터(45T)는 신호 TXO1±에 대한 데이터 경로내에 있다. 그러나, 10베이스-T 송신기(32T)로부터 송신기(32T)내에 포함된 디지털 파형성기의 로우패스 필터링으로 인하여 미리 감쇠된 20MHz 이상의 주파수 성분, 통상적으로 15 MHz 이상의 주파수 성분의 신호 TXO1±가 공급된다. 필터(45T)의 차단 주파수가 디지털 파형성기의 주파수보다 상당히 높기 때문에, 필터(45T)의 로우패스 필터링 동작은 신호 TXO1±를 신호 TXS±로 변환시키는 것에 큰 영향을 주지 않는다.
도 2의 장치는 100베이스-TX 데이터 경로가 송신기(32T)내의 디지털 파형성 필터를 통해 지나가지 않도록 설계된다. 따라서, 송신기(32T)가 필터(45T)보다 상당히 작은 대역폭을 가진다는 사실은 100베이스-TX 송신에 중요하지 않다.
이는 데이터 송신 경로에서 핫 신호 스위칭을 사용하지 않고, 단일 송신 절연 변압기로 성취된다는 점에서 중요하다.
송신 공통 모드 쵸크(46T)는 신호 TXS+ 와 TXS-를 각각 출력 차동 데이터신호 TX+ 와 TX- 로 변환한다. 쵸크(46T)는 공통-모드-대-차동 변환 이득을 감쇠시킨다. 신호 TX±는 RJ-45 커넥터(48)와 플러그(57)를 통해 지나가고 이신호들은 원거리 장비로 송신하기 위해 케이블(56T)의 두 개의 트위스트 선으로공급된다.
도 4는 도 2의 장치에서 데이터 송신 경로의 부분의 바람직한 실시예를 나타낸다. 특히, 도 4는 송신기(32T 와 42T)로부터 출력 케이블(56T)로 연장되어 있는 차동 송신 경로부분에 대한 세부사항을 나타낸다.
인버터(50)로부터 시작하여, 이는 바람직하게는 NPN 트랜지스터 QD 와, 입력 저항 RI 과, 출력 저항 RH 과, 별도의 저항 RL 및, 캐패시터 CD 로 이루어져 있다. 출력 제어(52)는 NPN 트랜지스터 QR 와, 입력 저항 RP 및, 기준 저항 RRH로 형성된다. 스위치 54+는 NPN 트랜지스터 QS+ 와 입력 저항 RS+ 로 이루어져 있다. 스위치 54-는 유사하게 NPN 트랜지스터 QS- 와 입력 저항 RS- 으로 형성된다.
10베이스-T 송신기(32T)는 디지털 파형성 필터(62)와 3 상태가능 출력버퍼(64)로 이루어져 있다. 파형성 필터(62)는 상기 언급된 방식으로 TXK1데이터 스트림을 필터링하여 프리엠퍼시스와 거의 5 볼트의 차동 피크-대-피크 진폭을 가진 필터링된 차동 데이터 신호 TXL1+ 와 TXL1-를 발생시킨다. TXL1±파형은 10베이스-T 프로토콜의 프리엠퍼시스된 파형성 명세서에 부합한다. 출력 버퍼(64)는 데이터 레이트 신호 DR 에의해 제어된다.
송신 경로는 바람직하게는 3 개의 동일값 극점-영점 취소 캐패시터 CG+, CG-및, CH(도 2 에 미도시)를 포함한다. 캐패시터 CG+는 소오스 종단 저항 RA+ 과병렬로 연결된다. 캐패시터 CG-는 유사하게 소오스 종단 저항 RA- 과 병렬로 연결된다. 캐패시터 CH는 저항 RC와 병렬로 연결되어 송신 변압기(44T)의 1차권선(44TP)의 구동되지 않은 절반에 대한 부하(또는 시간 상수)의 평형을 맞춘다. 캐패시터 CG+와 CH는 극점-영점 취소를 제공하여 트위스트 쌍 케이블(56T)의 특성 임피던스(100 옴)와 매칭하며 10베이스-T 복귀 손실을 감소시키는상수로 송신 소오스 임피던스를 유지시킨다.
100베이스-TX 송신기(42T)는 입력 버퍼(66)와, 인코더(67)및, 프로그램가능한 출력 전류 드라이버(68)를 포함한다. 입력 버퍼(66)는 NRZI 신호TXK2±를 증폭시켜 2진 차동 데이터 신호 TXL2+ 와 TXL2-를 발생시킨다. 인코더(67)는 MLT-3 코딩을 네이터 신호 TXL2±에 적용시킴으로써 3진 차동 데이터 신호들 TXM2+ 와 TXM2-를 발생시킨다. 출력 전류 드라이버(68)는 차동 신호들 TXM2±를 전류 소오스 신호 IXO2±로 변환시키고 전류 IXO2±를 TXO2±단자에 공급한다.
다음에 데이터 수신에 대해 설명한다. 도 2 로 돌아가서, 수신 절연 절연변압기(44R)는 1차 권선(44RP)와 2차 권선(44RS)를 갖는다. 차동 데이터 신호 RX+와 RX-는 입력 케이블(56R)의 두개의 트위스트선으로부터 10Mbps의 10베이스-T 데이터 레이트 또는 125 Mbps의 100베이스-X 케이블 데이터 레이트중의 하나에서 1차 권선(44RP)의 단부에 공급된다. 권선(44RP)의 중심 탭은 저항 RW과, 노드 C 및, 캐패시터 CV를 통해서 VLL전원에 연결된다. 저항 RU 로서, 저항 RW 은 공통 모드 종단을 제공한다.
변압기(44R)는 차동 입력 데이터 신호 RX+ 와 RX-를 각각 신호 RX±의 전압 진폭과 실질적으로 같은 전압 진폭으로 2차 권선(44RS)의 단부에 공급된 차동데이터 신호 RXF+와 RXF-로 변환시킨다. 이렇게 함으로써, 변압기(44R)는 입력 케이블(56R)을 신호 RXF±를 처리하는 데이터 수신 회로로부터 분리시킨다. 수신 로우패스 필터(45R)는 각각의 필터링 데이터 신호 RXF+ 와 RXF-에의해 차동 데이터 신호 RXG+ 와 RXG-를 생성시켜 125MHz 근처의 차단 주파수이상의 주파수성분을 감쇠시킨다.
2차 권선(44RS)의 단부는 필터(45R)와 수신 공통-모드 쵸크(46R)를 통해 전기 컨덕터(70+ 및 70-)에 각각 전기접속된다. 쵸크(46R)는 신호 RXG+와 RXG-를 컨덕터 70+ 와 70- 상에 공급된 차동 입력 데이터 신호 RXG+ 와 RXG-로 변환시킨다. 이렇게 함으로써, 쵸크(46R)는 공통-모드-대-차동 변환 이득을 감쇠시킨다. 컨덕터(70±)는 100 옴--즉, 케이블(56R)의 임피던스와 같은 임피던스--의 차동 특성 임피던스를 갖는다.
10베이스-T 수신기(32R)과 100베이스-TX 수신기(42R)는 차동 DC 입력 바이어스 레벨을 갖는다.
수신기 32R과 42R 사이의 DC입력 불일치를 피하기 위해, 입력 신호 RXHt는 수신기(32R)에 AC 접속된다.
특히, 컨덕터 70+ 와 70-는 노드 D+ 와 D-에서 분기되고, 이들은 수신기(32R)의, RXI1+ 와 RXI1- 단자로 언급되는, 한쌍의 데이터 입력 단자에 같은 값 DC 블록킹 캐패시터 CR+ 및 CR-를 통해 연결된다. 캐패시터 CR+ 와 CR-는 각각 신호 RXH+와 RXH-에서 존재하는 어떤 DC 성분을 각각 블록킹하여 RXI1+ 와 RXI1- 단자에서 차동 입력 데이터 신호RXI1+ 와 RXI1-를 발생시킨다. 신호 RXI1±는 그러므로 신호 RXI1± 와 실질적으로 같은 AC 전압 진폭을 갖는다. 안테나 효과를 낮게 유지하기 위해, 캐패시터 CR±를 RXI1±와 연결하는 전기선 71+ 와 71-는 길이가 1cm 이하이다.
신호 RX±와 신호 RXI1±는 10베이스-T 데이터 수신동안 맨체스터 코딩된다. 수신기(32R)는 신호 RXI1±를 10 Mbps로 이동하는 단일 맨체스터 코딩된 데이터 스트림 RXM1 으로 변환시킨다. 10베이스-T 수신 상태 장치(34R)는 RXM1 데이터 스트림을 디코딩하여 이를 NRZ 데이터 신호 RXN1 로 변환시킨다. 요구되는 포맷에 따라서, 상태 장치(34R)는 4 개의 선상의 니블로서 또는, 반면에 4비니블의 LSB를 전달하는 선상의 1 비트 신호로서 신호 RXN1을 발생시킨다.
컨덕터 70±는 또한 데이지 체인(daisy chain)--즉, 인터럽트불가능한-- 방식으로 수신기(42R)에 연결된다. 특히, 컨덕터 70+ 와 70-는 각각 한쌍의 분압기를 통해 수신기(42R)의, RXI2+ 와 RXI2- 로 언급되는 한쌍의 데이터 입력 단자에 연결된다. 100베이스-X 수신동안, 신호 RXH+의 전압 진폭은 수신기(42R)에 대해 약간 높다. 분압기는 신호 RXH+ 와 RXH-를 감쇠시켜, RXI2+ 및 RXI2- 단자에 적응력이 양호한 등화를 제공하는 전압 진폭의 차동 데이터 신호 RXI2+ 와 RXI2-를 각각 제공한다.
분압기는 동일값 저항 RD+ 와 RD- 와 신호 RXI2+ 와 RXI2- 가 수신기 42R 에 공급되는 분주기 노드 E+ 와 E- 에의해 저항 RD+ 와 RD- 에 접속된 동일값 종단저항 RE+ 와 RE- 로 각각 형성된다. 저항 RD±은 컨덕터(70±)에 연결된다. 노드 E±를 RXI2±단에 연결하는 전기선 72+ 와 72-는 안테나 효과를 로우로 유지시키기 위해 길이가 1cm 이하이다. 저항 RE±은 노드 F에서 함께 연결된다. 조합에 있어서, 저항 RD±와 RE±은 케이블(56R)의 특성 100 옴 임피던스를 매칭하기 위해 거의 100 옴 임피던스를 가진 선 70±으로 끝나는 네트워크를 형성한다.
DC 블록킹 캐패시터 CF는 노드 F 와 VLL전원사이에 연결된다. 캐패시터 CF는 공통-모드 기준은 물론 DC 분리를 제공한다. 추가 저항 RF 은 캐패시터 CF와 직렬로 연결될 수 있다.
신호 RX±와 신호 RXI2±는 100베이스-TX 데이터 수신동안 스크램블된 NRZI 와 MLT-3 코딩으로 인코딩된다. 100베이스-TX 수신기(42R)는 신호 RXI2±가 어떤 최소 입력 스퀄치(squelch)전압 한계에 부합하는지를 결정하고, 부합하면, 신호 RXI2±를 적당하게 증폭시킨다. 또한, 수신기(42R)는 증폭된 MLT-3데이터를 디코딩하여 125 Mbps로 이동하는 한쌍의 2진 NRZI 차동 데이터 신호 RXM2±와 RXM2-를 발생시킨다.
100베이스-TX 수신 상태 장치(36R)는 스크램블된 차동 데이터 신호 RXM2±의 NRZI 코딩을 단일 단부 형태의 NRZ코딩으로 변환시긴다. 상태 장치(36R)는 그후에 단일 단부로 된 NRZ데이터 스트림을 역직렬화하여 125 Mbps의 축적 데이터 레이트로 이동하는 5비트 부호를 발생시킨다.
마지막으로, 상태 장치(36R)는 디스크램블된 NRZ 5 비트 부호 데이터에서 5B/4B 부호 번환을 수행하여 4비트 니블 데이터 신호 RXN2를 발생시킨다. 5B/4B변환은 트위스트쌍 케이블 변환에 대해 RX±데이터 스트림에 삽입된 제어 신호를 제거하여 원거리 장비로부터 송신된 원래 정보를 회복시킨다. 5B/4B 변환동안, 축적 데이터 레이트는 100 Mbps 로 감소된다. 니블 RXN2의 각각의 비트는 25 Mbps로 이동한다.
멀티플렉서(40)는 홈 장비에 공급하기 위한 NRZ 데이터 신호 RX0를 발생시긴다. 멀티플렉서(40)는 신호 RXO 에 대해 사용가능한 4 개의 선을 갖는다. 레이트 검출 신호 DR 가 10베이스-T 데이터 레이트의 선택을 지시하는 하이이면, 신호 DXN1는 멀티플렉서(40)를 통해 지나가 선당 2.5 Mbps에서 니블로서 모든 4개의 선에 대해, 또는 10Mbps에서 1비트 신호로서 1 개의 선에 대해 신호 RXO가 된다. 신호 DR 이 100베이스-TX 데이터 레이트의 선택을 지시하는 로우이면, 신호 RXN2는 멸티플렉서(40)를 통해 지나가서 선당 25Mbps에서 4 개의 선에 대해 니블로서 신호 RX0 가 된다.
컨덕터 70±와, 캐패시터 CR±및, 분압기로 이루어진 데이지 체인에 의해 수신된 데이터를 수신기(32R 및 42R)에 공급함으로써, 컨덕터 70±의 특성 임피던스는 정상적인 장치 동작동안 대체로 일정하다. 핫 스위칭 소자가 도 2의 장치의 데이터 수신 경로에 배치될 필요가 없다. 데이터 수신 경로에서 핫 스위칭 소자가 없으면, 컨덕터 70±의 특성 임피던스의 불연속을 피할수 있으므로, 이러한 불연속에 기인한 EMI 와 반사를 피할 수 있다.
종단 저항(RD±및 RE±)으로 구현되는 분압기는 입력 신호 TXI2±가 100베이스-TX 동작동안 최적의 적응 등가 전압 레벨에서 제공되는 것을 가능하게 한다. 데이터 송신 경로에서, 단지 하나의 절연 변압기가 데이터 수신 경로에서 사용될 필요가 있다.
도 5는 도 2의 장치에서 데이터 수신 경로의 부분의 바람직한 실시예를 나타낸다. 특히, 도 5는 입력 케이블(56R)로부터 수신기(32R 및 42R)까지 연장하는 차동 수신 경로 부분에 대한 상세한 부분을 도시한다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 10베이스-T 수신기(32R)에는 입력 버퍼(73)와, 비교기(74) 및 출력 버퍼(76)가 바람직하게 형성되어 있다. 입력 버퍼(73)는 높은 입력 임피던스를 제공하고 입력 신호 RXI1±를 증폭시켜 차동 데이터 신호 RXJ+ 및 RXJ1-를 생성시긴다. 비교기(74)는 데이터 신호 RXJ1±가 필요한 최소 전압 요구에 부합하는 지를 결정하여 해당하는 차동 데이터 신호 RXK1+와 RXK1-를 제공한다. 출력 버퍼(76)는 신호 RXK1±를 증폭시켜 10베이스-T 프로토콜에 따라서 또다른 신호 처리를 위한 데이터 신호 RXM1±를 생성시킨다.
100베이스-TX 수신기(42R)에는 입력 버퍼(78)와, 비교기(80)와, 디코더(81)및 출력 버퍼(82)가 형성되어 있다. 입력 버퍼(78)는 하이 임피던스를 제공하고, NRZI 와 MLT-3 코딩된 입력 신호들 RXI2±를 증폭시켜, 차동 데이터 신호 RXJ2+ 및 RXJ2-를 생성시킨다. 비교기(80)는 신호 RXJ2±를 양자화함으로써 차동 데이터 신호 RXK2+ 와 RXK2-를 발생시킨다. 디코더(81)는 3진 NRZI MLT-3 신호 RXK2±를 디코딩하여 2진 NRZI 차동 데이터 신호 RXL2+ 와 RXL2-를 생성한다. 버퍼(82)는 신호 RXL2±를 증폭하여 100베이스-TX 프로토콜에 따라 또 다른 신호 처리를 위한 신호 RXM2±를 발생시킨다.
도 2,4 및 5의 인터페이스 트랜시버 장치에서 사용되는 저항 및 캐페시터는 하기의 표에 주어진 값을 갖는 것이 바람직하다.
수신기(32R 및 42R)의 입력 바이어스 레벨은 각각 3.75 및 2.75 볼트이다. 컨덕터 70±는 마이크로스트립선이다.
트랜시버 IC(42)는 내셔널 세미컨덕터에서 제조된 DP83223 트위스터 IC인 것이 바람직하다. 그의 내용이 여기에 참조로 통합되어 있는 1993년 6 월의 National Semiconductor의 예비 데이터 시이트 1-10쪽의 "DP83223 TWISTER Twisted Pair FDDI Transceiver Device"를 보아라. 송신 변압기(44T)와, 송신 필터(45T)및, 쵸크(46T)는 PT4171 10/100베이스-TX 와 ATM 변압기 모듈 제품과 같은 단일 장치로 구현될 수 있다, 동일물이 수신 변압기(44R)와, 수신 필터(45R) 및, 쵸크(46R)에 적용된다.
도 6 으로 돌아가서, 본 발명의 이론에 따라, 데이터를 출력 트위스트쌍 케이블(56T)에 송신할 때 10베이스-T 와 100베이스-TX 프로토콜에 부합하는 듀얼레이트 인터페이스 송신 장치가 도시된다. 도 6의 데이터 송신 장치는 10베이스-T 레이트와 더높은 100베이스-TX 레이트로 출력 데이터를 발생시키기 위해 본 발명의 전류-대-전압 변환 기술을 사용한다. 도 6의 장치는 도 2 와 4의 차동데이터 송신 경로의 다양화를 제공한다. 도 6의 차동 데이터 송신 경로를 구현하는 회로는 도 2 와 4의 해당하는 데이터 송신 회로를 대신하여 10베이스-T 와 100베이스-TX 프로토콜에 따라서 데이터를 조정하기 위한 수정된 듀얼 레이트 인터페이스 트랜시버 장치를 성취할 수 있다.
도 6의 데이터 송신 경로에서, 차동 송신 장치는 10베이스-T 송신기(32T)와, 100베이스-TX 송신기(42T)와, 종단 저항 RB±과, 송신 변압기(44T)와, 송신 로우패스 필터(45T)와, 송신 공통 모드 쵸크(46T)및, 플러그(57)를 포함한 RJ-45 커넥터(48)로 이루어져 있다. 도 6의 송신 장치에서 소자(42T,44T,45T,46T 및 48)는 상호 접속되고, 변압기(44T)의 2차 권선(44TS)이 1차권선(44TP)과 다른 회전수를 갖는다는 것을 제외하면, 도 2 및 4의 송신 장치와 동일한 방식으로 동작가능하다. 이는 하기에 다시 설명된 바와 같이 저항 RB±의 값에 영향을 준다
도 6의 데이터 송신 경로와 도 2 및 4의 데이터 송신 경로사이의 주요 차이는 10베이스-T 송신기(32T)와 저항 RB±의 관련 접속에서 나타난다. TXO1±출력 단자로부터 전압 소오스 출력 데이터 신호를 제공하는 대신에, 도 6의 송신기(32T)는 TXO1±단자로부터 한쌍의 전류 소오스 차동 출력 데이터 신호 IXO1+ 및 IXO1-을 공급한다 10베이스-T 동작동안, 출력 전류 소오스 신호 IXO1±는 프리엠퍼시스를 포함하여 디지털 필터링을 맨체스터 인코딩된 데이터 스트림 TXK1 에 제공함으로써 차동 전류 소오스 포맷에서 발생된다. 이런 목적을 위해, 10베이스-T 송신기(32T)는 한쌍의 동일값 전압-제어 전류 소오스 I1+ 와 I1- 가 형성되어있는 전류 소오스 트랜스컨덕턴스 증폭 회로와 디지털 파형성 필터(84)로 구성되어 있다.
데이터 레이트 신호 DR가 하이일 때 10베이스-T 동작동안, 파형성 필터(84)는 TXK1 데이터 스트림을 디지털식으로 필터링하여 10Mbps의 한쌍의 다른 중간 전압 소오스 데이터 신호 TZM1+ 및 TXM1-를 발생시킨다. 디지털 파형성기는 10MHz와 20MHz사이의 차단 주파수 이상의 주파수 성분을 감쇠시킨다. 디지털 파형성기(86)의 차단 주파수는 통상적으로 15MHz이며, 도 2와 4의 파형성 필터(62)에서도 동일하다. 각각의 필터링되고 맨체스터 인코딩된 중간 신호 TXM1±는 전류 소오스 I1±의 트랜스컨덕턴스 이득에 의해 결정된 전압 진폭을 갖는다.
디지털 파형성기(62)에서, 파형성 필터(84)는 맨체스터 인코딩된 TXK1 데이터 스트림을 10베이스-T 동작동안 10베이스-T 전압 템플릿에 적합한 둥근 형태로 변환시킨다. 특히, TXK1 데이터 스트림에서 50 ns 펄스에 대응하는 중간 맨체스터 인코딩된 전압 데이터 신호 TXM1±의 부분은 10 MH2의 사인파로 형성된다. 100 ns TXK1 펄스에 대응하는 출력 데이터 신호 TXM1±의 부분은 상승 및 하강 신호 에지에서 실제로 같은 사인파 형태를 가지며, 부호간 지터를 감소시키도록 프리엠퍼시스가 적용된다. 일반적으로, 중간 데이터 신호 TXM1±의 형태는 도 3에 도시된 출력 데이터 신호 TXO1±의 형태와 유사하다.
디지털 파형성기(84)는 프리엠퍼시스를 포함한 디지털 파형성을 TXK1 펄스에 공급하여 TXK1 데이터 스트림을 필터링한다. 파형성기(84)는 그 내용이 여기 에 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제 5,410,188 호에 개시되어 있는 것처럼 실시된다.
디지털 파형성기(84)는 데이터 레이트 신호에 응답하여 중간 데이터 신호 TXM1±의 발생을 제어한다. 레이트 신호 DR 가 10베이스-T 데이터 송신이 수행되도록 하이일 때, 출력 버퍼는 파형성기(84)로부터 중간 데이터 신호 TZM1±을 제공하고 상기 설명된 10베이스-T 전압 템플릿을 갖는다. 신호 DR 이 로우인 100베이스-TX 동작동안, 파형성기(84)는 중간 신호 TXM1±가 동일한 전압으로 설정되도록 디스에이블된다. 신호 TXM1±사이의 전압차는 O 이다. 결과적으로, 전류 IXO1±도 0 이다.
중간 데이터 신호 TXM1+의 전압에 의해 트랜스컨덕턴스 증폭기로서 동작하는 전류 소오스 I1+는 출력 컨덕터(58+)와 VLL전원사이에 연결된다. 유사하게, 중간 데이터 신호 TXM1-의 전압에의해 제어되는 트랜스컨덕턴스 증폭기로서 동작하는 전류 소오스 I1- 은 출력 컨덕터(58-)와 VLL전원사이에 연결된다.
전압 제어 전류 소오스 I1±는 각각 중간 데이터 신호 TXM1±의 전압을 전류 소오스 출력 데이터 신호 IXO1±로 변환시킨다. GM1을 각각의(같은 크기의)전압 제어된 전류 소오스 I1±이라고 가정하면, 전류 소오스 출력 신호 IX0+는 트랜스컨덕턴스 Gw1과 TXM1±전압의 곱이다.
전류 소오스 출력 데이터 신호 IX01±는 전기 컨덕터 85+ 와 85-를 통해 송신 변압기(44T)의 1차 권선(44TP)의 양 및 음의 단부에 각각 접속된 출력 컨덕터 58+ 와 58- 에 공급된다. 100베이스-TX 송신기(42T)의 TXO2±출력 단자로부터 연장된 컨덕터 60±로 각각 끝나는 저항 RB±은 또한 도 6의 장치에서 컨덕터 58±로 각각 끝난다. 컨덕터 58±와 컨덕터 60±가 모두 저항 RB±로 끝나기 때문에, 도 2 및 4의 종단 장치에서 사용되는 스위치 54±가 필요없다. 저항 RB+ 은 VLL전원과, 컨덕터 60+의 한쪽 단부에 있는 노드 B+ 사이에 연결된다. 저항 RB- 은 유사하게 VLL전원과, 컨덕터 60-의 한쪽 단부에 있는 노드 B-사이에 연결된다.
10베이스-T 동작동안, 100베이스-TX 송신기 42T 에 대한 컨턱터 60±에 공급된 전류 IX02±는 선택되지 않았으므로 거의 0 이다. 전류 소오스 출력 데이터신호 IXO±는 맨체스터 인코딩된 TXK1 데이터 스트림에 따라 변화한다. 10베이스-T 송신기(32T)에 대한 출력 데이터 신호 TXO1±는 전류 IXO1±가 저항 RB±을 지나 발생되는 전압의 결과로서 노드 B±에서 임피던스 생성 전압 신호로서 발생된다. 10Mbps로 이동하는 데이터를 포함하는 임피던스 생성 전압 신호 TXO1±는 파형성 필터(84)에 의해 공급되는 프리엠퍼시스를 포함한 디지털 필터링을 갖는다. 1차 권선(44TP)에 공급된 데이터 신호 TXO1±는 그후에 각각 임피던스 생성된 출력 전압 데이터 신호 TXO1±와 각각 같다.
도 6의 송신 장치에서 100베이스-TX 송신기(42T)는 한쌍의 같은 크기의 전압 제어 전류 소오스 I2+ 와 I2- 로 형성된 전류 소오스 트랜스컨덕턴스 증폭 회로와 광대역 증폭기(86)로 이루어져 있다. 100베이스-TX 동작동안, 광대역 증폭기(86)는 증폭과 MLT-3 코딩을 스크램블된 2진 NRZI 데이터 신호 TXK2±에 공급하여 125Mbps의 3진 중간 NRZI 전압 데이터 신호 TXM2±를 발생시킨다. 광대역증폭기(86)는 중간 데이터 신호 TXM2±가 10베이스-T 동작동안 같은 전압으로 설정되도록 디스에이블된다. 결과적으로, 전류 IX02±는 0이다. 증폭기(86)는 도 4의 송신기(42T)의 인코더(67)및 버퍼(66)와 동일한 방식으로 동작하는 인코더와 입력 버퍼가 각각 내부에 형성되어 있다. 인코더는 일반적으로 증폭기(86)의 버퍼에 선행한다.
전류 소오스(I2±)은 중간 데이터 신호 TXM2±의 전압에의해 각각 제어되는 트랜스컨덕턴스 증폭기로서 동각한다. 전압 제어된 전류 소오스 I2+ 은 출력컨덕터 60+ 와 VLL전원사이에 연결된다. 전압 제어된 전류 소오스 I2- 도 유사하게 출력 컨덕터(60-)와 VLL전원사이에 연결된다.
도 4에서 출력 전류 드라이버(68)에 해당하는 전류 소오스 I2±는 중간스크램블된 NRZI MLT-3 코딩 데이터 신호 TXM2±의 전압을 선 60±에 공급된 전류 소오스 출력 데이터 신호 TXM2±로 각각 변환한다. GM2를 각각의(같은 크기의)전류 소오스 I2±로 하면, 전류 소오스 출력 데이터 신호 IX02+는 GM2와 TXM2+의 곱이다. 전류 소오스 출력 데이터 신호 IXO2-는 유사하게 GM2와 TXM2-전압의 곱이다.
데이터 레이트 신호 DR 가 로우인 100베이스-TX 동작동안, 10베이스-TX 송신기(32T)로부터의 전류 IXO1±는 선택되지 않으므로 0 이 된다. 전류 소오스 데이터 신호 IXO2±는 스크램블된 NRZI MLT-3 데이터 신호 TXK2±에 따라 변화한다. 전류 IXO2±가 저항 RB±을 지나 생성되는 전압은 출력 임피던스 생성 전압데이터 신호 TX02±가 각각 100베이스-TX 송신기(42T)에 대한 컨덕터(60±)에공급되도록 한다. 2볼트 피크-대-피크 진폭에서 스크램블된 NRZI 와 MLT-3 코딩된 데이터 신호 TXO2±는 125 Mbps로 이동된다. 그래서 1차 권선(44TP)로의 입력 신호 TXP±는 각각 임피던스 생성 출력 전압 데이터 신호 TX02±와 같다.
종단 저항 RB±은 10베이스-T 와 100베이스-TX 동작동안 출력 트위스트쌍케이블(56T)의 임피던스와 매칭하는 저항값을 제공한다. 저항 RB±의 값은 출력 데이터 신호 TXO1±와 출력 데이터 신호 TXO2±모두의 임피던스 생성 전압진폭에 영향을 주므로 신호 TXP±의 전압 진폭에 영향을 준다. 2차 권선 44TS대 1차 권선(44TP)의 권수비를 N 으로 나타낸다. 각각의 저항 TXO±은 그후에 하기와 같이 주어진 저항값 RB을 갖는다.
RB= ZT/2N2···(1)
여기서, ZT는 출력 케이블(56T)의 거의 100옴의 임피던스이다. N 이 1인 통상적인 경우에, 저항 RB는 거의 50Ω이다.
10베이스-T 송신기(32T)를 전류 소오스 출력 데이터 신호 IXO1±에 공급하도록 구성하고 그후에 종단 저항 RB±을 사용하여 전류 소오스 신호 IXO1±를 임피던스 생성 전압 신호 TXO1±로 변환시킴으로써, 도 6의 송신 데이터 경로는 도 2 및 4의 송신 데이터 경로보다 단순해 진다. 컨덕터 58±와 컨덕터 60±모두는 같은 임피던스 소자로 끝나서, 스위치 54±와, 평형 저항 RC 와, 평형 캐패시터 CC 및, 극점-영점 취소 캐패시터 CG±및 CH(도 4 에만 도시됨)에 따라 도 2의 장치에서 소오스 종단 저항 RA±를 제거한다.
도 7 은 10베이스-T 와 100베이스-TX 프로토콜에 따라서 케이블(56T)에 출력 데이터를 송신할 때 본 발명의 전류-대-전압 변환 기술을 적용하는 또다른 듀얼레이트 인터페이스 송신 장치를 나타낸다. 도 7의 송신 장치는 본 발명의 전류-대-전압 동작을 수행하기 위해 필요한 회로를 축소시키는데에 멀티플렉싱이 사용되는 것을 제외하면 도 6의 장치와 유사하게 구성된다.
도 6의 송신 장치와 마찬가지로, 도 7의 송신 장치는 도 2 와 4의 차동데이터 송신 경로의 변화를 제공한다. 이와 같이, 도 7의 데이터 송신 경로를 구현하는 회로는 도 2 와 4의 해당하는 데이터 송신 회로에 대신하여 도 2 및 4에서 해당하는 데이터 송신 회로가 10베이스-T 와 100베이스-TX 프로토콜에 따라 데이터를 조정하기 위해 변경된 듀얼 레이트 인터페이스 트랜시버 장치를 성취한다.
도 7에서, 송신 장치는 링크 네고시에이터(38)와, 디지털 파형성 필터(84)와, 광대역 증폭기(86)와, 저항 RB±과, 변압기(44T)와, 로우패스 필터(45T)와, 쵸크(46T)및, 플러그(57)를 포함한 RJ-45 커넥터(48)를 포함한다. 소자 44T,45T,46T 및, 48는 상호접속되고 상기 설명된 것처럼 동작가능하다. 디지털 파형성기(84)는 도 6의 장치에 대해 상기 설명된 방식으로 TXK1 맨체스터 인코딩된 데이터 스트림에 응답하여 중간 전압 데이터 신호 TXM1±를 발생시킨다. 스크램블된 NRZI 신호 TXK2±에 응답하여, 광대역 증폭기(86)는 이와 같이도 6의 장치에 대해 상기 설명된 바와 같이 중간 데이터 신호 TXM2±를 발생시킨다.
도 7의 송신 장치는 또한 멀티플렉서(88)와 한쌍의 동일값 전압 제어 전류 소오스 I0+ 및 I0- 가 형성된 전류 소오스 트랜스컨덕턴스 증폭 회로와 멀티플렉서(88)를 추가로 포함한다. 멀티플렉서(88)는 중간 데이터 신호 TXM1±또는 중간 데이터 신호 TXM2±중의 하나를 선택하고 한쌍의 다른 중간 전압 소오스 데이터 신호 TXM+ 와 TXM-를 선택된 쌍의 데이터 신호로서 제공한다. 데이터 레이트 신호 DR 가 하이일 때, 다른 중간 데이터 신호 TXM±는 각각 10베이스-T 동작동안 신호 TXM41±를 구성한다. 데이터 레이트 신호 DR 가 로우일 때, 중간 데이터 신호 TXM±는 각각 100베이스-TX 동작동안 신호 TXM2±를 구성한다.
도 7 에 도시된 바와 같이, 전압 제어 전류 소오스 I0±는 도 6에서 전압제어 전류 소오스 I1±와 같은 방식으로 정렬된다. 전류 소오스 I0±는 각각 중간 데이터 신호 TXM±를 한쌍의 출력 전류 소오스 신호 IXO+ 및 IXO- 로 변환시킨다. GMO를 각각의(동일 크기의)전류 소오스 IO±의 트랜스컨덕턴스로 하면, 전류 소오스 출력 데이터 신호 IXO+는 GMO와 TXM+ 전압의 곱이다. 마찬가지로, 전류 소오스 출력 데이터 신호 IXO- 도 GMO와 TXM- 전압의 곱이다.
전류 IXO±는 전기 컨덕터 91+ 과 91-를 통해 1차 권선 44TP의 양 및 음의단부에 각각 접속된 한쌍의 출력 전기 컨덕터 90+ 및 90- 에 제공된다. 컨덕터 90±와 91±는 VLL전원에 직접 접속된 저항 RB±로 각각 끝난다. 도 7에서, 저항 RB±은 출력 케이블(56T)의 100옴 특성 임피던스와 같은 저항값을 제공한다. 각각의 저항 RB±의 저항값 RB은 등식 1 에의해 다시 결정되며, 여기서 N 은 송신 변압기 44T의 2차-대-1차 권수비이다.
전류 소오스 출력 신호 IXO±는 데이터 레이트 신호 DR의 값에 따라 중간신호 TXM1±와 함께 변화하거나 또는 중간 신호 TXM2±와 함께 변화한다. 전류 IXO±는 저항 RB±에 걸리는 전압을 생성하여, 노드 B±에서 임피던스 생성된 출력 전압 데이터 신호 TXP±를 각각 발생시킨다. 데이터 레이트 신호 DR 가 하이일 때 10베이스-T 동작동안, 신호 TXP±는 10Mbps 로 이동하는 디지털식으로 필터링되고 맨체스터 인코딩된 신호이다. 신호 TXP±는 레이트 신호 DR가 로우일때 100베이스-TX 동작동안 125Mbps 로 이동하는 스크램블된 NRZI MLT-3 코딩된 신호이다.
도 6의 장치와 마찬가지로, 임피던스 회로(RB±)와 선행하는 회로사이의 인터페이스는 도 7의 장치에서 매우 단순하다. 도 2 및 4의 장치에서 소스 종단 저항 RA±는 스위치 54±와, 평형 저항 RC과, 평형 캐패시터 CC 및 극점-영점취소 캐패시터 CG±와 CH(도 4 에만 도시됨)와 함께, 다시 제거된다. 또한, 쌍으로 된 전압 제어 전류 소오스는 통상적으로 멀티플렉서(88)보다 넓은 IC 칩영역을 차지한다. 결과적으로, 도 7의 장치에서 송신기 회로는 도 6 에서보다 더작은 칩영역을 차지한다. 도 7의 송신기 회로가 설계 요구에 따른 하나이상의 집적회로로서 구현될 수 있는 반면, 도 7의 장치는 특히 단일 원칩 집적 회로로 서제조되는 데에 특히 적합하다.
도 8 은 전압 제어 전류 소오스 쌍 I0±, I1±및, I2±각각에 대한 통상적인 실시를 나타낸다. 각각의 쌍의 전압 제어 전류 소오스 I0±, I1±또는 I2±전압 제어 전류 소오스 부분 921내에 포함된 회로의 M 중복 921, 922,...92M으로 이루어져 있다. M 은 통상적으로 32 이다. 전압 제어 전류 소오스 부분 921-92M은 병렬로 접속된다.
전압 제어 전류 소오스 부분(921)은 도 8 에 도시된 바와 같이 배열된 4개의 입력 인버터 IYl, IY2, IY3 및, IY4 와, 6 개의 N 채널 인핸스먼트 모드 절연게이트 필드 효과 트랜지스터 QY1, QY2, QY3, QY4, QY5 및, QY6과, 캐패시터 CY와, 저항 RY 및, 정전류 소오스 IK 로 형성되어 있다. 출력 전류 신호 IY+ 와 IY-는 입력 인버터 IY1-IY4 에 제공된 입력 전압 신호 TYM+ 및 TYM- 에 응답하여 출력 트랜지스터 QY5 및 QY6 로부터 제공된다. 전압 제어 전류 소오스 부분(921)은 전류 IY+ 와 IY-의 합이 전류 소오스 IK 에 의해 제공된 정전류와 같도록 차동방식으로 동작한다. 전류 소오스 부분(921)의 동작에 대한 다른 정보는 그 내용이 여기에 참조로 포함되어 있는, 미국 특허 5,444,410 호에 개시되어 있다.
공통으로 공급된 입력 전압 TYM±에 응답하여, 전압 제어 전류 소오스 부분(921-92M)은 복합 출력 전류 신호 IYO+와 IYO-를 제공한다. 출력 전류 IYO+는 M 제공 전류 IY+의 합이다. 출력 전류 IY0-는 유사하게 M 제공 전류 IY-의 합이다. 도 8의 입력 전압 TYM±은 도 6 또는 도 7에서 중간 전압 신호 TXM1±,TXM2±또는 TXM±에 대응한다. 마찬가지로, 출력 전류 IYO±는 도 6 또는 도 7의 전류 소오스 출력 신호 IX01±,IX02±, 또는 IX0±에 대응한다.
도 2,5 및 6 또는 7의 인터페이스 장치는 FDDI(화이버 분산 데이터 인터페이스)로 흔히 언급되는 ANSI X3T12 표준에 따라 화이버 광케이블을 통해 송신가능한 데이터를 조절하는 기능을 포함한다. FDDI 표준은 100Mbps의 데이터 전송 레이트를 규정한다. 그러나, 어떤 제어 신호는 광학 케이블에 제공되기 전에 FDDI 데이터 스트림으로 통합된다. 결과적으로, FDDI 케이블 데이터 전송 레이트는 125Mbps 이다. 사실상, FDDI 데이터 스트림 명세서는 100베이스-TX 프로토콜로 통합된다.
FDDI 데이터는 도 2,5, 및 6 또는 7의 장치에서 100베이스-TX 송신 및 수신 데이터 경로를 사용한다. 그러나, FDDI 처리는 정상적인 100베이스-TX 트위스트쌍 처리와 약간 다르다. NRZI 코딩이 EMI를 감소시키기 위해 MLT-3 코딩대신에 사용된다. 또한, 데이터 스크램블링은 FDDI 로 사용되지 않는다.
도 9는 도 2,5, 및 6 또는 7의 인터페이스 장치가 FDDI 기능을 사용하기 위해 어떻게 확대되는 지의 예를 도시한다. 도 2,5 및 6 또는 7의 장치에서 트위스트 쌍 구리 케이블(56T 및 56R)의 원거리 단부는 트랜스레이터 보드(미도시)의 단부에 위치된 RJ-45 커넥터(94)에 삽입가능한 플러그(93)를 갖는다. RJ-45 커넥터는 트랜TM레이터 보드위에 위치된 광학 트랜시버(96)에 접속된다. 광학 트랜시버(96)는 또한 출력 광학 케이블(98T)와 입력 광학 케이블(98R)에 또한 접속된다.
광학 트랜시버(96)는 광학 송신부(개별적으로 도시하지 않음)와 광학 수신부(또한 개별적으로 도시하지 않음)를 포함한다. 데이터 송신동안, 광학 송신부는 차동 신호 TX±를 케이블(56T)로부터 출력 광학 케이블(98T)을 통해 원거리 장비로 송신되는 광학 신호로 변환시킨다. 데이터 수신동안에는 반대의 동작이 발생한다. 광학 수신부는 입력 광학 케이블(98R)의 원거리 장비로부터 수신된 광학 신호를 케이블에 공급되는 차동 신호 RX±로 변환시킨다.
선행하는 방식에서, 도 2,5,9 및,6 또는 7의 복합 인터페이스 장치는 125Mbps의 100베이스-TX 케이블 레이트로 광학 케이블 98T 와 98R을 따라 이동하는 FDDI 데이터를 송신하고 수신한다. 복합 인터페이스 장치는 또한 10베이스-T프로토콜에 따라서 10 Mbps로 이동하는 데이터를 조정할 수 있다.
상보 데이터 신호의 발생은 각각의 도 6 및 7의 송신 데이터 경로에서와 또한 도 2 및 4의 송신 데이터 경로에서 송신 변압기(44T)까지 단일 단부 신호 발생으로 변환된다. 예를 들면, "-"(마이너스)부호로 표시되는 성분들과 데이터신호는 변압기(44T)까지 삭제될 수 있다. "+"(플러스)부호로 표시되는 데이터신호들만이 변압기(44T)까지 결과적인 송신 데이터 경로에서 사용될 수 있다. 대체적으로, "-" 부호로 표시되는 신호를 전달하는 컨덕터는 그라운드 또는 정전압의 또다른 로우 임피던스 소오스에 연결될 수 있다.
도 10 및 11 은 이러한 상보-대-단일 단부 변화가 수행되는 도 6 및 7의 인터페이스 송신 장치의 변형을 각각 도시한다. 각각의 도 10 및 11의 송신 장치는 링크 네고시에이터(38)와, 디지털 파형성 필터(100)와, 광대역 증폭기(102)와, 단자 저항(RB)과, 변압기(44T)및, 플러그(57)를 포함한 RJ-45 커넥터(48)를 포함한다. 도 10의 장치는 전압 제어 전류 소오스 I1 및 I2 로 이루어진 전류 소오스 트랜스컨덕턴스 증폭 회로를 추가로 포함한다. 도 11의 장치는 단일 전압 제어 전류 소오스 I0 로 형성된 전류 소오스 트랜스컨덕턴스 증폭 회로와 멀티플렉서(104)를 추가로 포함한다.
도 10의 장치에서 소자 38, 100, 102, I1, I2 및 RB는 "-"부호로 표시되는 관련된 신호를 삭제하고, "+" 부호로 표시되는 관련된 신호와 선들에서 "+" 부호를 생략한, 도 6의 장치에서 소자 38, 84, 86, I1+, I2+ 및 RB+ 와 같은 방식으로 접속되고 동작가능하다. 도11의 장치에서 소자 38, 100, 102, 104, IO 및 RB는 "-"부호로 표시되는 관련 신호를 삭제하고 "+"부호로 표시되는 관련된 신호와 선에서 "+" 부호를 삭제한, 도 7의 장치에서 소자 38, 84, 86, 88, I0+ 및 RB 와 같은 방식으로 유사하게 상호접속하고 동작가능하다. 도 6 과 7의 노드 B+는 도10 및 11에서 노드 B 가 된다. 도 10 및 11의 장치에서 소자 44T, 45T, 46T 및, 48은 변압기(44T)의 음의 단부가 VLL전원에 접속되는 것을 제외하면, 도 6 및 7의 장치와 같은 방식으로 상호 접속되고 동작가능하다.
도 10의 장치에서 전압 제어 전류 소오스 I1 및 I2는 출력 데이터 신호 TX±가 요구되는 것을 가능하게 하는 특성을 가지며, 통상적으로 차동인, 전압 진폭이 10베이스-T 및 100베이스-TX 동작동안 전류-대-전압 변환을 위해 단지 종단 저항 RB을 사용한다. 어떤 경우에, 이는 전압 제어 전류 소오스 I1 및 I2 가 이러한 특성을 갖도록 배치하는 것을 어렵게 한다. 그렇다면, 도 10의 장치에는 도10 에 점선으로 표시된 것처럼 별도의 종단 저항 RG 과 2-위치 스위치(106)가 제공될 수 있다. 데이터 레이트 신호(DR)는 스위치(106)을 제어한다.
레이트 신호 DR 가 하이인 10-베이스 T 동작동안, 스위치(106)는 저항 RB을 VLL 전원에 접속하여 저항 RG을 디스에이블한다. 저항 RB 은 그후에 컨덕터(58 및 85)로 끝나고 데이터 신호 TXP 에 대한 전압 진폭과 데이터 신호 TX±에 대한 10베이스-T 전압 진폭을 설정한다. 신호 DR 가 로우일 때의 100베이스-TX동작동안, 스위치(106)는 저항 RG을 VLL전원에 접속하고 저항 RB을 디스에이블한다. 그후에 저항 RG 은 컨덕터(60 및 85)를 끝내므로, 데이터 신호 TX±에 대한 100베이스-TX 전압 진폭을 설정한다.
컨덕터(58 및 60)는 도 10의 장치에서 변압기(44T)의 1차 권선(44TP)위의 다른 점들에서 분기될 수 있다. TP 권수비는 10베이스-T 와 100베이스-TX동작사이의 스위칭에서의 변화하기 때문에, 레지스터 RG는 통상적으로 회전율 차이를 계산하기 위해 적당한 종단을 제공할 필요가 있다. 노드 B는 그후에, 저항 RG에 대해 하나의 노드와 저항 RG 에 대해 다른 하나의 노드의 두 개의 노드로 분리된다. 1차 권선(44TP)에는 컨덕터(58 또는 60)가 접속되는 중심탭이 제공된다.
전술한 두 단락에서 설명된 것과 유사한 특성의 변경이 도 11의 장치에서행해질 수 있다. 이와 같이, 유사한 변경이 도 6 및 7의 차동 장치에 수행될 수있다. 변압기(44T)의 1차 권선(44TP)에는 예를 들면, 컨덕터(58±)와 컨덕터(60±)에 각각 접속하기 위한 한쌍의 대칭적 위치의 중간 탭이 제공된다. 이러한 변경이 회로의 복잡성과 양을 약간 증가시키더라도, 이들은 적응력을 증가시킨다. 이러한 변경이 채용되면, 도 10 및 11 은 물론 도 6 과 7의 장치에서 데이터 송신 회로는 단일 집적 회로로서 쉽게 제조될 수 있다.
본 발명이 특정 실시예를 참조로 설명되었지만, 이러한 설명은 예시의 목적만을 위한 것이며, 하기에 청구된 본 발명의 범위를 제한하려는 의도는 아니다.
예를 들면, 두 개의 데이터 전송 레이트중의 적어도 하나는 10베이스-T 와 100베이스-TX 데이터 전송 레이트와 다를 수 있다. 본 인터페이스 장치는 3이상의 차동데이터 전송 레이트와 프로토콜중의 어느것으로 이동하는 데이터를 조정하는 더 큰 인터페이스 장치의 부분일 수 있다.
더 낮은(더 높은 것보다)데이터 레이트로 수신된 데이터를 나타내는 입력신호가 감쇠가 필요하면, 데이터 수신 경로는 수신 변압기(44R)에서 100베이스-TX수신기(42)로 이어지고 그후에 인터럽트불가능한 데이지 체인 방식으로 10베이스-T 수신기(32)로 이어진다. 블록킹 캐패시터 CR±는 100베이스-TX 수신기(42R)로 아래로 이동된다. 수신기(32R 와 42R)내의 DC 입력 바이어스 네트워크의 적당한 재배치에서, 10베이스-T 수신 경로내의 캐패시터 CR±는 심지어 삭제될수 있다.
링크 네고시에이터(38)는 10 또는 100 Mbps에서 데이더가 송신되는지를 단순히 검출하고 해당하는 값에서 데이터 레이트 신호를 발생시키는 회로와 교체될수 있다. 송신 변압기(44T)의 2차 권선에 위치된 로우패스 필터(45T)로 100베이스-TX 데이터를 필터링하는 대신에, 100베이스-TX 케이블 데이터의 62.5-MHz특성 데이터 레이트 주파수 이상의 주파수 성분은 100베이스-TX 데이터 경로에서 외부에 위치된 적당한 로우패스 필터로 감쇠될 수 있다.
전류 소오스 I1±와 I2±는, 도 6 과 7의 차동 송신 장치에서 트랜스컨덕턴스 증폭기로 설명된 반면, 전압-대-전류 변환이 저항값보다는 복소수 임피던스에 의해 결정될 때 특히 트랜스어드미턴스 증폭기로 언급된다. 도 10 및 11의 단일 단부 송신 장치에서 전류 소오스 I1,I2 및 I0 에도 동일하게 적용된다.
도 6 및 7의 차동 장치에서 중간 데이터 신호 TXM1±와 TXM2±의 전압에 의해 제어되는 것 대신에, 전류 소오스 I1±와 I2±는 신호 TXM1±와 TXM2의 전류에 의해 제어될 수 있다. 이와 같이, 도 10과 11의 단일 단부 장치에서 전류 소오스 I1, I2 및 I0 은 중간 데이터 신호 TXM1 및 TXM2의 전류에 의해 제어되는 전류 증폭기이다. 침부된 청구항으로 제한된 본 발명의 실제 범위와 이론에서 벗어나지 않은 여러 변형 및 적용이 관련 기술분야의 당업자들에 의해 실행될 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 10베이스-T 레이트 또는 100베이스-TX 레이트중의 하나에서 트위스트 쌍 케이블을 통해 이동하는 데이터를 조종할 수 있는 정보 처리 장치를 사용할때 데이터 전송 레이트가 10베이스-T에서 100베이스-TX 로 또는 그역으로 바꿜 때, 스위치를 움직이거나, 어떤 다른 물리적인 조종을 행할 필요가 없다. 또한, 트위스트 쌍 케이블을 데이터 송신 장치에 접속할 때, 사용자는 케이블이 10베이스-T 레이트로, 100베이스-TX 레이트로 또는, 두 개의 레이트로 이동하는 데이터를 조종할 수 있는 장치로부터 유래한 것인지에 따라 조정해야할 필요가 없다.

Claims (44)

1차 권선과 2차 권선을 가진 절연 변압기;
(a)제 1 데이터 전송 레이트로 주로 1차 권선에 송신하는 제 1 출력 데이터를 발생시키기 위해 디지털 데이터를 로우패스 필터링하고,
(b)제 1 데이터 레이트와 다른 제 2 데이터 전송 레이트로 주로 1차 권선에 제 2 출력 데이터를 송신하며, 두 데이터 레이트로 전류 소오스 데이터 신호를 발생시키고, 상기 전류 소오스 신호를 상기 출력 데이터를 포함한 임피던스 생성 전압 신호로 변환시키도록 동작가능한 송신 회로; 및 상기 제 2 권선으로부터 통신 케이블로 출력 데이터를 제공하기 위한 케이블접속 매커니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 데이터 레이트는 상기 제 1 데이터 레이트보다 더 큰 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 송신 회로는 상기 제 1 출력 데이터의 로우패스 필터링을 적어도 부분적으로 제공하는 디지털 파형성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제 1 출력 데이터가 송신 회로에서 로우패스 필터링되는 주파수 대역폭보다 큰 주파수 대역폭에서 상기 제 2 출력 데이터를 로우패스필터링하는 송신 필터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 변압기는 송신 필터를 통해서 케이블 접속 매커니즘에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 송신 회로는, 하나이상의 제 1 중간 데이터 신호를 제공하며, 상기 제 1 출력 데이터의 로우패스 필터링을 적어도 부분적으로 제공하는 디지털 파형성기; 하나이상의 제 2 중간 데이터 신호를 제공하는 증폭기; 상기 제 1 및 제 2 중간 신호를 전류 소오스 신호의 제 1 및 제 2 전류 소오스 신호로 각각 변환하기 위한 복합 전류 소오스 증폭 회로; 및 제 1 및 제 2 전류 소오스 신호를 제 1 및 제 2 출력 데이터로 각각 변환하기 위한 임피던스 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 복합 전류 소오스 증폭 회로는 제 1 및 제 2 중간신호를 제 1 및 제 2 전류 소오스 신호로 각각 변환시키는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 복합 전류 소오스 증폭 회로는 각각의 제 1 전류 소오스 신호를 임피던스 회로에 제공하기 위해 각각의 제 1 중간 신호에 응답하는 제 1 전류 소오스 수단; 및 각각의 제 2 전류 소오스 신호를 임피던스 회로에 제공하기 위해 각각의 제 2 중간 신호에 응답하는 제 2 전류 소오스 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 복합 전류 소오스 증폭 회로는, 각각의 제 1 중간 데이터 신호 또는 각각의 제 2 중간 데이터 신호중의 하나를 포함하는 하나이상의 다른 중간 데이터 신호를 선택적으로 제공하기 위한 멀티플렉서; 및 각각의 제 1 전류 소오스 신호 또는 각각의 제 2 전류 소오스 신호를 임피던스회로에 제공하기 위해 각각의 다른 중간 데이터 신호에 응답하는 전류 소오스 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 복합 전류 소오스 증폭 회로는 상기 제 1 및 제 2중간 신호의 전류를 제 1 및 제 2 전류 소오스 신호로 각각 변환시키는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
1차 권선과 2차 권선을 가진 송신 절연 변압기; 1차 권선과 2차 권선을 가진 수신 절연 변압기;
(a)상기 송신 변압기의 2차 권선으로부터 케이블 수단으로 출력 데이터를제공하고, (b)상기 케이블 장치로부터 수신 변압기의 1차 권선으로 입력 데이터를 제공하는 케이블 접속 매커니즘; 및 (a)제 1 데이터 전송 레이트로 주로 송신 변압기의 1차 권선에 송신하는 제1 출력 데이터를 발생시키도록 디지털 데이터를 로우패스 필터링하고, (b)상기 제1 데이터 레이트와 다른 제 2 데이터 전송 레이트로 주로 송신 변압기의 1차 권선에 제 2 출력 데이터를 송신하며, (c)각각의 데이터 레이트로 주로 수신 변압기의 2차 권선으로부터 입력 데이터를 수신하며, 두 데이터 레이트로 전류 소오스 데이터 신호를 발생시키고 전류 소오스 신호를 출력 데이터를 포함하는 임피던스 생성전압 신호로 변환시키도록 동작가능한 트랜시버 회로를 포함하며, 상기 수신 변압기의 2차 권선으로부터의 입력 데이터는 수신 변압기의 2차권선으로부터 연장하는 데이터 전송 경로를 따라 제공되며, 상기 트랜시버 회로는 실제 프로세싱동안 상기 데이터 레이트들중의 하나로 입력 데이터를 실제로 수신하고, 상기 트랜시버 회로는 실제 프로세싱동안 다른 데이터 레이트로 입력 데이터를 실제로 수신하며, 상기 데이터 전송 경로는 정상적인 장치 동작동안 대체로 일정한 특성 임피던스를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 제 2 데이터 레이트는 상기 제 1 데이터 레이트보다 더 큰 것을 특징으로 하는 전자 장치.
1차 권선과 2차 권선을 가진 절연 변압기; 상기 2차 권선에 전기적으로 접속되고 트위스트 쌍 케이블을 2차 권선에 전기적으로 연결하기 위해 트위스트 쌍 케이블의 한쌍의 선들에 접속가능한 케이블 접속 매커니즘; 및 (a)제 1 데이터 전송 레이트로 주로 1차 권선에 차동적으로 송신하는 제 1 출력 데이터를 생성시키기 위해 디지털 데이터를 로우패스 필터링하고, (b)제 1 데이터 레이트와 다른 제 2 데이터 건송 레이트로 주로 제 2 출력 데이터를 1차 권선에 차동적으로 송신하며, 각각의 데이터 레이트로 전류 소오스 데이터 신호를 발생시키고 출력 데이터를 포함하는 임피던스 생성 전압 신호로 전류 소오스 신호를 변환시키도록 동작가능한 송신 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 제 2 데이터 레이트는 상기 제 1 데이터 레이트보다 더 큰 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 송신 회로는 상기 제 1 출력 데이터의 로우패스 필터링을 적어도 부분적으로 제공하는 디지털 파형성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 제 1 출력 데이터가 송신기 회로에서 로우패스 필터링되는 주파수 대역폭보다 더 큰 주파수 대역폭에서 제 2 출력 데이터를 로우패스 필터링하는 송신 필터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 변압기는 송신 필터를 통해 케이블 접속 매커니즘에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 송신 회로는, 제 1 중간 데이터 신호를 제공하며, 제 1 출력 네이터의 로우패스 필터링을 적어도 부분적으로 제공하는 디지털 파형성기; 제 2 중간 데이터 신호를 공급하는 증폭기; 상기 제 1 및 제 2 중간 신호를 전류 소오스 신호로 각각 변환시키기 위한 복합 전류 소오스 증폭 회로; 및 상기 제 1 및 제 2 전류 소오스 신호를 제 1 및 제 2 의 제 1및 제 2 전류 출력 데이터로 각각 변환시키기 위한 임피던스 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 복합 전류 소오스 증폭 회로는 상기 제 1 및 제 2 중간 신호의 전압을 상기 제 1 및 제 2 전류 소오스 신호로 각각 변환하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 복합 전류 소오스 증폭 회로는, 상기 제 1 전류 소오스 신호를 임피던스 회로에 제공하기 위해 제 1 중간 신호에 응답하는 제 1 전류 소오스 수단; 및 상기 제 2 전류 소오스 신호를 임피던스 회로에 제공하기 위해 제 2 중간 신호에 응답하는 제 2 전류 소오스 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 20 항에 있어서, 각각의 전류 소오스 장치는 한쌍의 전류 소오스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 21 항에 있어서, 각각의 전류 소오스는 전압 제어되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 21 항에 있어서, 각각의 전류 소오스는 전류 제어되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 복합 전류 소오스 회로는, 제 1 중간 데이터 신호 또는 제 2 중간 데이터 신호중의 하나를 포함하는 다른 중간 데이터 신호를 선택적으로 제공하는 멀티플렉서와, 제 1 전류 소오스 신호 또는 제 2 전류 소오스 신호를 임피던스 회로에 제공하기 위하여 다른 중간 데이터 신호에 응답하는 전류 소오스 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 24 항에 있어서, 상기 전류 소오스 수단은 한쌍의 전류 소오스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 25 항에 있어서, 각각의 전류 소오스는 전압 제어되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 25 항에 있어서, 각각의 전류 소오스는 전류 제어되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
(정정)제 18 항에 있어서, 상기 임피던스 회로는 한쌍의 임피던스 소자와, 복합 전류 소오스 회로로부터 1차 권선으로 연장하는 한쌍의 전기 컨덕터를 포함하며, 각각의 임피던스 소자는 공통 기준 전압의 소오스와 전기 컨덕터의 해당하는 하나의 전기 컨덕더 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 28 항에 있어서, 각각의 임피던스 소자는 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 복합 전류 소오스 증폭 회로는 상기 제 1 및 제 2 중간 신호를 상기 제 1 및 제 2 전류 소오스 신호로 각각 변환시키는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 제 1 출력 데이터는 제 1 특성 데이터 레이트 주파수를 가지며, 상기 제 2 출력 데이터 레이트는 제 1 특성 데이터 레이트 주파수보다 더 큰 제 2 특성 데이터 레이트 주파수를 가진 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 31항에 있어서, 상기 제 1출력 데이터의 로우패스 필터링은 특성 데이터 레이트 주파수들사이에 연장하는 범위내의 로우패스 차단 주파수에서 수행되며, 상기 장치는 상기 제 2 특성 데이터 레이트 주파수와 같거나 그보다 큰 로우패스 차단 주파수에서 제 2 출력 데이터를 로우패스 필터링하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 14 항에 있어서, 출력 데이터가 상기 제 1 데이터 레이트 또는 상기 제 2 데이터 레이트로 송신되는 지를 결정하여 대응하는 데이터 레이트 신호를 발생시키는 레이트 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 제 1 데이터 레이트로 송신 회로에 공급되는 데이터를 생성하기 위해 디지털 데이터에 대해 상태 기능을 수행하는 제 1 송신 상태 장치; 상기 제 2 데이터 레이트로 송신 회로에 공급되는 데이터를 생성시키기 위해 디지털 데이터에 대해 상태 기능을 수행하는 제 2 송신 상태 장치; 및 상기 제 1 상태 장치 또는 상기 제 2 상태 장치중의 하나에 디지털 데이터가 선택적으로 통과하도록 하는 선택 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 출력 데이터는 10베이스-T 와 100베이스-TX 프로토콜에 따라서 각각 송신되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 14 항에 있어서, 또다른 1차 권선과 또다른 2차 권선을 가지며, 접속 장치가 또다른 1차 권선에 전기 접속되며 또다른 트위스트 쌍 케이블을 또다른 1차 권선에 전기적으로 연결하기 위해 또다른 트위스트 쌍 케이블의 한쌍의 선에 접속가능한 또다른 절연 변압기와, 각각의 데이터 레이트로 주로 차동 2차 권선으로부터의 입력 데이터를 차동적으로 수신하기 위한 수신 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
1차 권선과 2차 권선을 가진 송신 절연 변압기; 1차 권선과 2차 권선을 가진 수신 절연 변압기;
(a)송신 변압기의 2차 권선에 전기적으로 접속되며 출력 케이블을 송신 변압기에 전기적으로 연결시키기 위해 출력 트위스트 쌍 케이블의 한쌍의 선에 접속가능하고, (b)수신 변압기의 1차 권선에 전기접속되며 입력 케이블을 상기 수신변압기에 전기 접속하기 위해 입력 트위스트 쌍 케이블의 한쌍의 선에 접속가능한 케이블 접속 매커니즘;및 (a)상기 트랜시버 회로가 송신 변압기의 1차 권선에 제 1 데이터 전송 레이트로 주로 송신하는 제 1 출력 데이터를 생성하기 위해 디지털 데이터를 로우패스 필터링하고, (b)제 2 출력 데이터를 제 1 데이터 전송 레이트와 다른 제 2 데이터 전송 레이트로 주로 송신 변압기의 1차 권선에 차동적으로 송신하며, 각각의 데이터 레이트로 전류 소오스 회로를 발생시키고 전류 소오스 신호를 출력 데이터를 포함하는 임피던스 생성 전압 신호로 변환시키도록 동작가능하며, (c)각각의 데이터 레이트로 주로 수신 변압기의 2차 권선으로부터의 입력 데이터를 차동적으로 수신하는 트랜시버 회로를 포함하며, 수신 변압기의 2차 권선으로부터의 입력 데이터는 수신 변압기의 2차 권선으로부터 연장하는 데이터 전송 경로를 따라 제공되며, 상기 트랜시버 회로는 실제 프로세싱동안 데이터 레이트들중 하나로 입력 데이터를 실제로 수신하며, 트랜시버 회로는 실제 프로세싱동안 다른 데이터 레이트로 입력 데이터를 실제로 수신하는 트랜시버 회로를 포함하며, 수신 변압기의 2차 권선으로부터의 입력 데이터는 수신 변압기의 2차 권선으로부터 연장하는 데이터 전송 경로를 따라 제공되며, 상기 트랜시버 회로는 실제 프로세싱동안 데이터 레이트들중 하나로 입력 데이터를 실제로 수신하며, 트랜시버회로는 실제 프로세싱동안 다른 데이터 레이트로 입력 데이터를 실제로 수신하며, 데이터 전송 경로는 정상적인 장치 동작동안 대체로 일정한 특성 임피던스를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 37 항에 있어서, 상기 제 2 데이터 레이트는 상기 제 1 데이터 레이트보다 더 큰 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 38 항에 있어서, 상기 제 1 출력 데이터가 상기 트랜시버 회로에서 로우패스 필터링되는 주파수 대역폭보다 더 큰 주파수 대역폭에서 제 2 출력 데이터를 로우패스 필터링하는 송신 필터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 39 항에 있어서, 상기 송신 변압기는 상기 필터를 통해 상기 케이블 접속 매커니즘에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 38 항에 있어서, 출력 데이터 또는 입력 데이터가 제 1 데이터 레이트 또는 제 2 데이터 레이트로 송신되는 지를 결정하여 대응하는 데이터 레이트 신호를 발생시키는 레이트 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 38 항에 있어서, 상기 수신 변압기의 2차 권선으로부터의 입력 데이터는 상기 트랜시버 회로와 수신변압기의 2차 권선에 인터럽트불가능하게 연결된 한쌍의 제 2 전기 컨덕터에 대한 정상적인 장치 동작동안 차동적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 38 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 출력 데이터는 10베이스-T 및 100베이스-TX 프로토콜에 따라 각각 송신되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 38 항에 있어서, 트위스트 쌍 케이블과 하나이상의 광케이블에 연결된 광학 트랜시버를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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