RU2515543C1 - High-speed differential link driver - Google Patents

High-speed differential link driver Download PDF

Info

Publication number
RU2515543C1
RU2515543C1 RU2013120169/08A RU2013120169A RU2515543C1 RU 2515543 C1 RU2515543 C1 RU 2515543C1 RU 2013120169/08 A RU2013120169/08 A RU 2013120169/08A RU 2013120169 A RU2013120169 A RU 2013120169A RU 2515543 C1 RU2515543 C1 RU 2515543C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
inverting
current
input
follower
Prior art date
Application number
RU2013120169/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Прокопенко
Николай Владимирович Бутырлагин
Илья Викторович Пахомов
Анна Витальевна Бугакова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС")
Priority to RU2013120169/08A priority Critical patent/RU2515543C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2515543C1 publication Critical patent/RU2515543C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: method is realised by a high-speed differential link driver, having first and second input anti-phase voltage sources connected to corresponding inputs of first and second output stages, first and second load capacitors connected to corresponding outputs of the first and second output stages, the output of the first output stage, the input of a first non-inverting voltage repeater, the current output of a first non-inverting current repeater, a first additional capacitor and a second additional capacitor.
EFFECT: faster operation of the driver when operating on a capacitive load owing to elimination of the effect of the first and second capacitors of the load circuit on the transient process.
5 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления и преобразования аналоговых сигналов, в структуре «систем на кристалле» и «систем в корпусе» различного функционального назначения (например, операционных усилителей, работающих на емкостную нагрузку).The invention relates to the field of radio engineering and communications and can be used as a device for amplifying and converting analog signals in the structure of “systems on a chip” and “systems in a housing” for various functional purposes (for example, operational amplifiers operating on a capacitive load).

Известны схемы драйверов линий связи, построенных на основе операционных усилителей с отрицательной обратной связью, которые стали основой многих серийных микросхем первого и второго поколения [1-7].Known driver circuitry for communication lines built on the basis of negative feedback operational amplifiers, which became the basis of many serial microcircuits of the first and second generation [1-7].

Ближайшим прототипом (фиг.1) заявляемого устройства является драйвер дифференциальной линии связи, описанный в патентной заявке US 2006/0202753, содержащий первый 1 и второй 2 источники входных противофазных напряжений, связанных с соответствующими входами первого 3 и второго 4 выходных каскадов, первый 5 и второй 6 конденсаторы нагрузки, подключенные к соответствующим выходам 7 и 8 первого 3 и второго 4 выходных каскадов. Конденсаторы 5 и 6 моделируют емкостную составляющую цепи нагрузки, например емкости дифференциальной линии связи.The closest prototype (figure 1) of the claimed device is a differential communication line driver described in patent application US 2006/0202753, containing the first 1 and second 2 sources of input antiphase voltages associated with the corresponding inputs of the first 3 and second 4 output stages, the first 5 and second 6 load capacitors connected to the corresponding outputs 7 and 8 of the first 3 and second 4 output stages. Capacitors 5 and 6 model the capacitive component of the load circuit, for example, the capacitance of a differential communication line.

Существенный недостаток известного драйвера состоит в том, что он характеризуется сравнительно низким быстродействием из-за влияния на переходный процесс первого 5 и второго 6 конденсаторов цепи нагрузки.A significant drawback of the known driver is that it is characterized by a relatively low speed due to the influence on the transient of the first 5 and second 6 capacitors of the load circuit.

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в повышении быстродействия драйвера при работе на емкостную нагрузку, расширении диапазона его рабочих частот.The main objective of the invention is to increase the speed of the driver when working on capacitive load, expanding the range of its operating frequencies.

Поставленная задача достигается тем, что в драйвере дифференциальной линии связи (фиг.1), содержащем первый 1 и второй 2 источники входных противофазных напряжений, связанных с соответствующими входами первого 3 и второго 4 выходных каскадов, первый 5 и второй 6 конденсаторы нагрузки, подключенные к соответствующим выходам 7 и 8 первого 3 и второго 4 выходных каскадов, предусмотрены новые элементы и связи - выход 7 первого 3 выходного каскада соединен с входом первого 9 неинвертирующего повторителя напряжения и токовым выходом первого 10 инвертирующего повторителя тока, выход 8 второго 4 выходного каскада соединен с входом второго 11 неинвертирующего повторителя напряжения и токовым выходом второго 12 инвертирующего повторителя тока, причем между выходом первого 9 неинвертирующего повторителя напряжения и входом второго 12 инвертирующего повторителя тока включен первый 13 дополнительный конденсатор, а между выходом второго 11 неинвертирующего повторителя напряжения и входом первого 10 инвертирующего повторителя тока включен второй 14 дополнительный конденсатор.The problem is achieved in that in the driver of the differential communication line (Fig. 1), containing the first 1 and second 2 sources of input antiphase voltages associated with the corresponding inputs of the first 3 and second 4 output stages, the first 5 and second 6 load capacitors connected to corresponding outputs 7 and 8 of the first 3 and second 4 output stages, new elements and connections are provided - output 7 of the first 3 output stage is connected to the input of the first 9 non-inverting voltage follower and the current output of the first 10 inverters the current repeater, the output 8 of the second 4 output stage is connected to the input of the second 11 non-inverting voltage follower and the current output of the second 12 inverting current follower, and between the output of the first 9 non-inverting voltage follower and the input of the second 12 inverting current follower, the first 13 additional capacitor is connected, and between the output of the second 11 non-inverting voltage follower and the input of the first 10 inverting current follower included the second 14 additional capacitor.

На фиг.1 приведена схема драйвера-прототипа.Figure 1 shows a diagram of the driver of the prototype.

На фиг.2 показана схема заявляемого устройства в соответствии с формулой изобретения.Figure 2 shows a diagram of the inventive device in accordance with the claims.

На фиг.3 представлена компьютерная модель схемы заявляемого устройства фиг.2 в среде PSpice, на которой, в соответствии со спецификой интерфейса PSpice, приняты следующие обозначения элементов, соответствующие фиг.2: R1=Rвых.3 (16), R2=Rвых.4 (18), Cп1=C5, Cп2=C6, Cк1=C13, Cк2=С14, F2 - усилитель тока 12, F3 - усилитель тока 10. Неинвертирующие повторители напряжения, обозначенные символом «1», соответствуют неинвертирующим повторителям 9 и 11 схемы фиг.2.Figure 3 presents a computer model of the circuit of the inventive device of figure 2 in the environment of PSpice, on which, in accordance with the specifics of the interface PSpice, the following notation of the elements corresponding to figure 2: R1 = R out.3 (16), R2 = R output 4 (18), C p1 = C5, C p2 = C6, C k1 = C13, C k2 = C14, F2 - current amplifier 12, F3 - current amplifier 10. Non-inverting voltage followers marked with the symbol “1” correspond to non-inverting repeaters 9 and 11 of the circuit of figure 2.

На фиг.4 приведена зависимость времени установления напряжения (tуст) на выходе 7 первого 3 выходного каскада драйвера от значения емкости дополнительных конденсаторов 13 и 14 (Cк1=C13, Cк2=C14).Figure 4 shows the dependence of the voltage settling time (t mouth ) at the output 7 of the first 3 output stage of the driver on the capacitance value of additional capacitors 13 and 14 (C k1 = C13, C k2 = C14).

На фиг.5 показана зависимость времени установления напряжения на выходе 8 второго 4 выходного каскада драйвера от значения емкости дополнительных конденсаторов 13 и 14 (Cк1=C13, Cк2=C14).Figure 5 shows the dependence of the time to establish the voltage at the output 8 of the second 4 output stage of the driver on the capacitance value of the additional capacitors 13 and 14 (C k1 = C13, C k2 = C14).

Из графиков фиг.4, фиг.5 видно, что при введении первого 13 и второго 14 дополнительных конденсаторов время установления выходных импульсов драйвера уменьшается более чем 20 раз. Чем ближе значение емкости Cк=C13=C14 к емкости Cн=C6=C5, тем меньше tуст.From the graphs of figure 4, figure 5 shows that with the introduction of the first 13 and second 14 additional capacitors, the time to establish the output pulses of the driver decreases more than 20 times. The closer the value of the capacitance C to = C13 = C14 to the capacitance C n = C6 = C5, the less t mouth .

Быстродействующий драйвер дифференциальной линии связи содержит первый 1 и второй 2 источники входных противофазных напряжений, связанных с соответствующими входами первого 3 и второго 4 выходных каскадов, первый 5 и второй 6 конденсаторы нагрузки, подключенные к соответствующим выходам 7 и 8 первого 3 и второго 4 выходных каскадов. Выход 7 первого 3 выходного каскада соединен с входом первого 9 неинвертирующего повторителя напряжения и токовым выходом первого 10 инвертирующего повторителя тока, выход 8 второго 4 выходного каскада соединен с входом второго 11 неинвертирующего повторителя напряжения и токовым выходом второго 12 инвертирующего повторителя тока, причем между выходом первого 9 неинвертирующего повторителя напряжения и входом второго 12 инвертирующего повторителя тока включен первый 13 дополнительный конденсатор, а между выходом второго 11 неинвертирующего повторителя напряжения и входом первого 10 инвертирующего повторителя тока включен второй 14 дополнительный конденсатор.The high-speed driver of the differential communication line contains the first 1 and second 2 sources of input antiphase voltages associated with the corresponding inputs of the first 3 and second 4 output stages, the first 5 and second 6 load capacitors connected to the corresponding outputs 7 and 8 of the first 3 and second 4 output stages . The output 7 of the first 3 output stage is connected to the input of the first 9 non-inverting voltage follower and the current output of the first 10 inverting current follower, the output 8 of the second 4 output stage is connected to the input of the second 11 non-inverting voltage follower and the current output of the second 12 inverting current follower, between the output of the first 9 non-inverting voltage follower and the input of the second 12 inverting current followers included the first 13 additional capacitor, and between the output of the second 11 non-inverting a voltage follower and the input of the first 10 inverting current followers included the second 14 additional capacitor.

Рассмотрим работу известного (фиг.1) и предлагаемого (фиг.2) устройств.Consider the work of the known (figure 1) and the proposed (figure 2) devices.

При скачкообразном положительном изменении входного напряжения на входе первого 3 выходного каскада фиг.1 и отрицательном изменении входного напряжения на входе второго 4 выходного каскада начинается процесс заряда первого 5 конденсатора цепи нагрузки (С5) и разряда второго 6 конденсатора цепи нагрузки (С6). При этом постоянные времени цепи заряда и разряда определяются выходными сопротивлениями первого 3 выходного каскада (Rвых.3) и емкостью первого 5 конденсатора нагрузки (C5), а также выходным сопротивлением второго 4 выходного каскада (Rвых.4) и емкостью второго 6 конденсатора нагрузки (С6). В конечном итоге эти постоянные времени оказывают отрицательное влияние на быстродействие драйвера-прототипа, у которого время установления переходного процесса для многих практических случаев оказывается недопустимо большим.When an abrupt positive change in the input voltage at the input of the first 3 output stage of Fig. 1 and a negative change in the input voltage at the input of the second 4 output stage begins the process of charging the first 5 capacitor of the load circuit (C5) and the discharge of the second 6 capacitor of the load circuit (C6). In this case, the time constants of the charge and discharge circuits are determined by the output resistances of the first 3 output stage (R o 3 ) and the capacity of the first 5 load capacitor (C5), as well as the output resistance of the second 4 output stage (R o 4 ) and the capacity of the second 6 capacitor load (C6). Ultimately, these time constants have a negative impact on the performance of the prototype driver, in which the transition time for many practical cases is unacceptably long.

В заявляемой схеме фиг.2 напряжение на первом 5 конденсаторе нагрузки С5 передается на выход неинвертирующего усилителя напряжения 9, что создает ток через первый 13 дополнительный конденсатор. В результате на выходе инвертирующего усилителя тока 12 формируется корректирующий импульс тока, способствующий более быстрому разряду конденсатора 6 (С6). Об этом свидетельствуют графики фиг.5, когда при Cк≈С13=19,9 пф время установления переходного процесса уменьшается с 30 нс до 1,3 нс, т.е. более чем в 20 раз.In the claimed circuit of FIG. 2, the voltage at the first 5 load capacitor C5 is transmitted to the output of a non-inverting voltage amplifier 9, which creates a current through the first 13 additional capacitor. As a result, a correcting current pulse is generated at the output of the inverting current amplifier 12, which contributes to a faster discharge of the capacitor 6 (C6). This is evidenced by the graphs of Fig. 5, when at C to ≈C13 = 19.9 pF the time of establishment of the transition process decreases from 30 ns to 1.3 ns, i.e. more than 20 times.

Аналогично, уменьшение напряжения на втором 6 конденсаторе нагрузки (C6) передается на выход неинвертирующего усилителя напряжения 11, что создает ток через второй 14 дополнительный конденсатор. В результате на выходе инвертирующего усилителя тока 10 формируется корректирующий импульс тока, способствующий более быстрому заряду конденсатора 5. Об этом свидетельствуют графики фиг.5, когда при Cк≈С13=19,9 пф время установления переходного процесса уменьшается с 30 нс до 1,3 нс, т.е. более чем в 20 раз.Similarly, the voltage reduction at the second 6 load capacitor (C6) is transmitted to the output of the non-inverting voltage amplifier 11, which creates a current through the second 14 additional capacitor. As a result, a correcting current pulse is generated at the output of the inverting current amplifier 10, which contributes to a faster charge of the capacitor 5. This is evidenced by the graphs of Fig. 5, when at C to ≈С13 = 19.9 pF the transition process settling time decreases from 30 ns to 1 3 ns, i.e. more than 20 times.

Таким образом, заявляемый драйвер обеспечивает при емкостной нагрузке более высокое быстродействие.Thus, the inventive driver provides with capacitive load higher speed.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHIC LIST

1. Патент US 3769605, fig.2.1. Patent US 3769605, fig. 2.

2. Патент US 7863977, fig.1.2. Patent US 7863977, fig. 1.

3. Патент US 5345471, fig.1B.3. Patent US 5345471, fig. 1B.

4. Патент US 7327189, fig.7.4. Patent US 7327189, fig. 7.

5. Патентная заявка US 2001/0050333, fig.3.5. Patent application US 2001/0050333, fig. 3.

6. Патентная заявка US 2003/0137345, fig.2.6. Patent application US 2003/0137345, fig.2.

7. Патент US 6222416.7. Patent US 6222416.

8. Патент US 5557238, fig.1.8. Patent US 5557238, fig. 1.

9. Патентная заявка US 2011/0158435, fig.1.9. Patent application US 2011/0158435, fig. 1.

10. Патентная заявка US 2010/0259323, fig.2.10. Patent application US 2010/0259323, fig. 2.

11. Патент US 6741132, fig.4.11. Patent US 6741132, fig. 4.

12. Патентная заявка US 2011/0227652, fig.2.12. Patent application US 2011/0227652, fig. 2.

13. Патентная заявка US 2009/0045876, fig.1a.13. Patent application US 2009/0045876, fig.1a.

Claims (1)

Быстродействующий драйвер дифференциальной линии связи, содержащий первый (1) и второй (2) источники входных противофазных напряжений, связанных с соответствующими входами первого (3) и второго (4) выходных каскадов, первый (5) и второй (6) конденсаторы нагрузки, подключенные к соответствующим выходам (7) и (8) первого (3) и второго (4) выходных каскадов, отличающийся тем, что выход (7) первого (3) выходного каскада соединен с входом первого (9) неинвертирующего повторителя напряжения и токовым выходом первого (10) инвертирующего повторителя тока, выход (8) второго (4) выходного каскада соединен с входом второго (11) неинвертирующего повторителя напряжения и токовым выходом второго (12) инвертирующего повторителя тока, причем между выходом первого (9) неинвертирующего повторителя напряжения и входом второго (12) инвертирующего повторителя тока включен первый (13) дополнительный конденсатор, а между выходом второго (11) неинвертирующего повторителя напряжения и входом первого (10) инвертирующего повторителя тока включен второй (14) дополнительный конденсатор. A high-speed differential line driver containing the first (1) and second (2) input phase-voltage sources associated with the corresponding inputs of the first (3) and second (4) output stages, the first (5) and second (6) load capacitors connected to the corresponding outputs (7) and (8) of the first (3) and second (4) output stages, characterized in that the output (7) of the first (3) output stage is connected to the input of the first (9) non-inverting voltage follower and the current output of the first (10) inverting current repeater output (8) the second (4) output stage is connected to the input of the second (11) non-inverting voltage follower and the current output of the second (12) inverting current follower, and between the output of the first (9) non-inverting voltage follower and the input of the second (12) inverting current follower ) an additional capacitor, and between the output of the second (11) non-inverting voltage follower and the input of the first (10) inverting current follower, a second (14) additional capacitor is connected.
RU2013120169/08A 2013-04-30 2013-04-30 High-speed differential link driver RU2515543C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013120169/08A RU2515543C1 (en) 2013-04-30 2013-04-30 High-speed differential link driver

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013120169/08A RU2515543C1 (en) 2013-04-30 2013-04-30 High-speed differential link driver

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2515543C1 true RU2515543C1 (en) 2014-05-10

Family

ID=50629885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013120169/08A RU2515543C1 (en) 2013-04-30 2013-04-30 High-speed differential link driver

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2515543C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1744788A1 (en) * 1990-01-05 1992-06-30 Нижегородский Научно-Исследовательский Приборостроительный Институт Driver
RU2156533C1 (en) * 1999-04-29 2000-09-20 Никифоров Виктор Евгеньевич Device for equalizing of voltage unbalance on connected cells of storage battery or batteries
RU2390910C1 (en) * 2009-03-24 2010-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") Quick-acting buffer amplifier
RU107419U1 (en) * 2011-02-24 2011-08-10 Открытое акционерное общество "Электровыпрямитель" IGBT DRIVER

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1744788A1 (en) * 1990-01-05 1992-06-30 Нижегородский Научно-Исследовательский Приборостроительный Институт Driver
RU2156533C1 (en) * 1999-04-29 2000-09-20 Никифоров Виктор Евгеньевич Device for equalizing of voltage unbalance on connected cells of storage battery or batteries
RU2390910C1 (en) * 2009-03-24 2010-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") Quick-acting buffer amplifier
RU107419U1 (en) * 2011-02-24 2011-08-10 Открытое акционерное общество "Электровыпрямитель" IGBT DRIVER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102412824B (en) Differential reference voltage buffer
CN103576731B (en) Voltage stabilizer
CN103760943B (en) A kind of slew rate enhancing circuit being applied to LDO
JP6167914B2 (en) Output circuit
RU2321157C1 (en) Input cascade of fast action operational amplifier with nonlinear current check connection
RU2515543C1 (en) High-speed differential link driver
CN110190835B (en) Zero offset comparator circuit
CN103117740A (en) Low-power-consumption level shift circuit
CN108880233B (en) Charge pump circuit
CN107294513B (en) Crystal oscillator circuit
US9755588B2 (en) Signal output circuit
CN103684420A (en) Buffer for raising voltage driving capability
CN104685789A (en) Method for controlling D/A converter, D/A converter, method for controlling A/D converter, and A/D converter
US9939835B2 (en) Reference potential generation circuit
CN102638258B (en) Output circuit, system including output circuit, and method of controlling output circuit
CN108702135B (en) Amplifier device and switched capacitor integrator
RU2538324C2 (en) High-speed capacitive load driver
CN109639135B (en) Charge pump circuit
CN103762985A (en) Sampling hold circuit
CN104753522A (en) Negative pressure conversion circuit and control method thereof
RU2522042C1 (en) High-speed capacitive load driver
CN103543781A (en) Low-dropout linear regulator
RU2674885C1 (en) Quick-acting buffer amplifier
CN102664629A (en) Clock generation circuit and analogue-to-digital converter (ADC) sampling circuit
Strak et al. Investigation of timing jitter in NAND and NOR gates induced by power-supply noise

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150501