RU2543939C2 - Pseudodifferential cascade output buffer - Google Patents
Pseudodifferential cascade output buffer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2543939C2 RU2543939C2 RU2013127588/08A RU2013127588A RU2543939C2 RU 2543939 C2 RU2543939 C2 RU 2543939C2 RU 2013127588/08 A RU2013127588/08 A RU 2013127588/08A RU 2013127588 A RU2013127588 A RU 2013127588A RU 2543939 C2 RU2543939 C2 RU 2543939C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- auxiliary
- main
- transistor
- pair
- current source
- Prior art date
Links
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
- Dc Digital Transmission (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области коммутационных сред для вычислительных систем и может быть использовано как выходной буферный каскад передатчика в высокоскоростных мультиканальных интерфейсах.The invention relates to the field of switching environments for computing systems and can be used as an output buffer stage of the transmitter in high-speed multi-channel interfaces.
Известен выходной буфер, включающий в себя общий источник тока, дифференциальную пару ключей, терминирующие резисторы (US, Заявка №007446576 В2, кл. Н01Н 73/36, опублик. 2008).Known output buffer, which includes a common current source, a differential key pair, terminating resistors (US, Application No. 007446576 B2, CL HN 73/36, published. 2008).
Недостаток описанного буфера связан с эффектом уменьшения размаха дифференциального напряжения выходного сигнала и увеличения потерь на отражение от величины высокого уровня входного сигнала.The disadvantage of the described buffer is associated with the effect of decreasing the magnitude of the differential voltage of the output signal and increasing the reflection loss from the magnitude of the high level of the input signal.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является псевдодифференциальный каскодный выходной буфер, состоящий из основного управляемого источника стабильного тока, формирователя основного опорного напряжения, пары основных источников тока, пары основных ключей, дублера основного ключа, пары терминирующих резисторов и пары дифференциальных катушек (US, Патент №2013/0002311, кл. Н01Н 73/36, опублик. 2013).The closest in technical essence and the achieved result is a pseudo-differential cascode output buffer, consisting of a main controlled source of stable current, a driver of the main reference voltage, a pair of main current sources, a pair of main keys, a backup of the main switch, a pair of termination resistors and a pair of differential coils (US, Patent No. 2013/0002311, CL H01H 73/36, published 2013).
Недостатками описанного буфера являются: во-первых, он провоцирует дополнительное дрожание выходного сигнала, вызванное увеличением частотно-зависимого характера и деградацией таких параметров, как время разбежки между прямым и инверсным сигналом, дисбаланс фронта и среза, во-вторых, буфер неспособен формировать выходное напряжение с большим дифференциальным размахом.The disadvantages of the described buffer are: firstly, it provokes additional jitter of the output signal caused by an increase in the frequency-dependent nature and degradation of parameters such as the separation time between the direct and inverse signals, imbalance of the front and the cutoff, and secondly, the buffer is unable to form the output voltage with a large differential scope.
Задачей данного изобретения является обеспечение работы устройства для передачи высокоскоростного потока данных.The objective of the invention is to provide a device for transmitting a high-speed data stream.
Указанная задача решается тем, что псевдодифференциальный каскодный выходной буфер, состоящий из основного управляемого источника стабильного тока, формирователя основного опорного напряжения, пары основных источников тока, пары основных ключей, дублера основного ключа, пары терминирующих резисторов и пары дифференциальных катушек, согласно изобретению дополнительно снабжен вспомогательным источником тока и парой вспомогательных ключей, связанных с парой основных источников тока и парой основных ключей, и содержит дублер вспомогательного источника тока и дублер вспомогательного ключа, связанные с формирователем основного опорного напряжения и дублером основного ключа, при этом каскодный выходной буфер содержит вспомогательный управляемый источник стабильного тока и формирователь вспомогательного опорного напряжения, связанные с вспомогательным источником тока и дублером вспомогательного источника тока.This problem is solved by the fact that the pseudo-differential cascode output buffer, consisting of a main controlled source of stable current, a driver of the main reference voltage, a pair of main current sources, a pair of main keys, a backup of the main key, a pair of termination resistors and a pair of differential coils, according to the invention is additionally equipped with auxiliary a current source and a pair of auxiliary keys associated with a pair of primary current sources and a pair of primary keys, and contains an auxiliary backup Yelnia current source and doubler auxiliary key associated with the main reference voltage generator and a backup master key, the cascode output buffer comprises a controllable auxiliary source of constant current generator and the auxiliary reference voltage associated with the auxiliary power source and a backup of the auxiliary current source.
Технический результат от использования данного изобретения состоит в уменьшении дрожания выходного сигнала и увеличении диапазона дифференциального размаха выходного напряжения путем обеспечения возможности передачи высокоскоростного потока данных.The technical result from the use of this invention is to reduce jitter of the output signal and increase the range of the differential amplitude of the output voltage by enabling the transmission of a high-speed data stream.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена принципиальная схема псевдодифференциального каскодного выходного буфера.The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a schematic diagram of a pseudo-differential cascode output buffer.
Буфер состоит из формирователя основного опорного напряжения на транзисторе 1, основного источника тока на транзисторе 2, основного источника тока на транзисторе 3, дублера основного ключа на транзисторе 4, дублера вспомогательного ключа на транзисторе 5, основного ключа на транзисторе 6, вспомогательного ключа на транзисторе 7, вспомогательного ключа на транзисторе 8, основного ключа на транзисторе 9, формирователя вспомогательного опорного напряжения на транзисторе 10, дублера вспомогательного источника тока на транзисторе 11, вспомогательного источника тока на транзисторе 12, терминирующего резистора с переменным сопротивлением 13, терминирующего резистора с переменным сопротивлением 14, дифференциальной катушки 15, дифференциальной катушки 16, основного управляемого источника стабильного тока 17, вспомогательного управляемого источника стабильного тока 18, источника питания 19, источника питания 20.The buffer consists of a driver of the main reference voltage on the transistor 1, the main current source on the transistor 2, the main current source on the transistor 3, the primary key backup on the transistor 4, the auxiliary key backup on the transistor 5, the primary key on the transistor 6, the auxiliary key on the transistor 7 , the auxiliary key on the transistor 8, the main key on the transistor 9, the driver of the auxiliary reference voltage on the transistor 10, the backup of the auxiliary current source on the transistor 11, the auxiliary current source on the transistor 12, a terminating resistor with a variable resistance 13, a terminating resistor with a variable resistance 14, a differential coil 15, a differential coil 16, a main controlled source of stable current 17, an auxiliary controlled source of stable current 18, a power source 19, a power source 20 .
Выходной буфер работает следующим образом. Основной управляемый источник стабильного тока 17 подключен к источнику питания 19, формируя стабильный опорный ток. Формирователь основного опорного напряжения 1 преобразует стабильный опорный ток в основное опорное напряжение Uсм1. Напряжение Uсм1 подается на затворы основного источника тока на транзисторе 2 и основного источника тока на транзисторе 3, формируя основной ток, величина которого в обоих плечах буфера одинакова. Исток основного источника тока на транзисторе 2 последовательно соединен с основным ключом на транзисторе 6, формируя каскод. Исток основного источника тока на транзисторе 3 последовательно соединен с основным ключом на транзисторе 9, формируя каскод. Основной ключ на транзисторе 9 работает инверсно относительно основного ключа на транзисторе 6. Если входной сигнал Uвхп открывает основной ключ на транзисторе 6, ток основного источника тока на транзисторе 2 формирует падение напряжения на терминирующем резисторе с переменным сопротивлением 13, уменьшая потенциал на выходе Uвыхм. В то же самое время входной сигнал Uвхм закрывает основной ключ на транзисторе 9, ток основного источника тока на транзисторе 3 отсутствует, падения напряжения на терминирующем резисторе с переменным сопротивлением 14 нет, потенциал на UВЫХП подтягивается к источнику питания 19.The output buffer works as follows. The main controlled source of stable current 17 is connected to a power source 19, forming a stable reference current. The generator of the main reference voltage 1 converts the stable reference current into the main reference voltage Ucm1. The voltage Ucm1 is supplied to the gates of the main current source on transistor 2 and the main current source on transistor 3, forming the main current, the value of which is the same in both shoulders of the buffer. The source of the main current source on the transistor 2 is connected in series with the main key on the transistor 6, forming a cascode. The source of the main current source on the transistor 3 is connected in series with the main key on the transistor 9, forming a cascode. The main switch on transistor 9 operates inversely with respect to the main switch on transistor 6. If the input signal Uin opens the main switch on transistor 6, the current of the main current source on transistor 2 generates a voltage drop across the terminating resistor with variable resistance 13, decreasing the potential at the output of Uout. At the same time, the input signal Uinm closes the main switch on the transistor 9, there is no current of the main current source on the transistor 3, there is no voltage drop across the terminating resistor with a variable resistance of 14, the potential on the U EXT is pulled to the power source 19.
В процессе ухода в отсечку основного ключа на транзисторе 6 или основного ключа на транзисторе 9, в узле U2 или U3, формируется остаточный заряд. Порция этого заряда, оставшаяся к моменту открытия основного ключа на транзисторе 6 или основного ключа на транзисторе 9, зависит от времени отсечки, что увеличивает частотно-зависимый характер работы выходного буфера. Для устранения этого эффекта потенциалы в узле U2 или U3 контролируются вспомогательным источником тока на транзисторе 12. Выбор плеча, в которое будет подаваться вспомогательный ток, осуществляется вспомогательным ключом на транзисторе 7 и вспомогательным ключом на транзисторе 8. Вспомогательный ключ на транзисторе 8 работает инверсно относительно вспомогательного ключа на транзисторе 7.In the process of leaving the primary key on the transistor 6 or the main key on the transistor 9, in the node U2 or U3, a residual charge is formed. A portion of this charge remaining at the time of opening the main key on transistor 6 or the main key on transistor 9 depends on the cutoff time, which increases the frequency-dependent nature of the output buffer. To eliminate this effect, the potentials in the node U2 or U3 are controlled by an auxiliary current source on the transistor 12. The shoulder to which the auxiliary current will be supplied is selected by the auxiliary key on the transistor 7 and the auxiliary key on the transistor 8. The auxiliary key on the transistor 8 is inverted relative to the auxiliary the key on the transistor 7.
Таким образом, основной ключ на транзисторе 6 и вспомогательный ключ на транзисторе 7 работают в противофазе основному ключу на транзисторе 9 и вспомогательному ключу на транзисторе 8. Когда на вход Uвхп подается логический ноль, на входе Uвмм логическая единица, основной ключ на транзисторе 6 в отсечке, вспомогательный ключ на транзисторе 8 находится в насыщении, пропуская ток вспомогательного источника тока на транзисторе 12, формируя определенный потенциал в узле U1. Одновременно вспомогательный ключ на транзисторе 7 находится в отсечке, а основной ключ на транзисторе 9 в насыщении, пропуская ток основного источника тока на транзисторе 3. Если входной сигнал Uвхп/Uвмм инвертируется на противоположный, работа осуществляется с точностью до наоборот.Thus, the main key on the transistor 6 and the auxiliary key on the transistor 7 work in antiphase to the main key on the transistor 9 and the auxiliary key on the transistor 8. When a logical zero is supplied to the input Uinput, the logical unit is at the input Uinmm, the main key on the transistor 6 is in the cutoff , the auxiliary key on the transistor 8 is saturated, passing the current of the auxiliary current source on the transistor 12, forming a certain potential in the node U1. At the same time, the auxiliary key on the transistor 7 is in the cutoff, and the main key on the transistor 9 is saturated, passing the current of the main current source on the transistor 3. If the input signal Uinp / Umm is inverted to the opposite, the operation is performed exactly the opposite.
Для того чтобы ток вспомогательного источника тока на транзисторе 12 не приводил к уменьшению дифференциального размаха выходного напряжения, его величина должна быть, по крайней мере, на два порядка меньше, чем величина тока основного источника тока на транзисторе 2 или основного источника тока на транзисторе 3.In order for the current of the auxiliary current source on the transistor 12 not to reduce the differential amplitude of the output voltage, its value should be at least two orders of magnitude less than the current value of the main current source on transistor 2 or the main current source on transistor 3.
Контроль потенциалов в узлах U2 или U3 дает возможность увеличить напряжение источника питания 19, увеличив толстый окисел затворов формирователя основного опорного напряжения на транзисторе 1, основного источника тока на транзисторе 2 и основного источника тока на транзисторе 3, что приведет к увеличению диапазона дифференциального размаха выходного напряжения.Monitoring potentials at nodes U2 or U3 makes it possible to increase the voltage of power supply 19 by increasing the thick oxide of the gates of the driver of the main reference voltage at transistor 1, the main current source at transistor 2, and the main current source at transistor 3, which will increase the range of the differential output voltage range .
Для формирования вспомогательного источника тока на транзисторе 12 используется вспомогательный управляемый источник стабильного тока 18, подключенный к источнику питания 20. Формирователь вспомогательного опорного напряжения на транзисторе 10 преобразует ток вспомогательного управляемого источника стабильного тока 18 в опорное напряжение Ucм2, которое подается на затвор вспомогательного источника тока на транзисторе 12.To form an auxiliary current source on the transistor 12, an auxiliary controlled constant current source 18 is used, connected to the power source 20. The auxiliary reference voltage generator on the transistor 10 converts the current of the auxiliary controlled constant current source 18 into a reference voltage Ucm2, which is supplied to the gate of the auxiliary current source on transistor 12.
Необходимо уменьшить погрешность отражения тока в токовом зеркале, состоящем из формирователя основного опорного напряжения на транзисторе 1 и основного источника тока на транзисторе 2, выровняв потенциал узла U1 с потенциалом узла U2. А также необходимо уменьшить погрешность отражения тока в токовом зеркале, состоящем из формирователя основного опорного напряжения на транзисторе 1 и основного источника тока на транзисторе 3, выровняв потенциал узла U1 с потенциалом узла U3. Для этого в цепь истока формирователя основного опорного напряжения на транзисторе 1 подключен дублер основного ключа на транзисторе 4 и последовательно соединенный дублер вспомогательного ключа на транзисторе 5 и дублер вспомогательного источника тока на транзисторе 11. Дублер основного ключа на транзисторе 4 эмитирует основной ключ на транзисторе 6 или основной ключ на транзисторе 9. Дублер вспомогательного ключа на транзисторе 5 эмитирует вспомогательный ключ на транзисторе 7 или вспомогательный ключ на транзисторе 8. Дублер вспомогательного источника тока на транзисторе 11 эмитирует вспомогательный источник тока на транзисторе 12. Затворы дублера основного ключа на транзисторе 4 и дублера вспомогательного ключа на транзисторе 5 подключены к источнику питания 20, держа их постоянно в открытом состоянии.It is necessary to reduce the error of current reflection in the current mirror, which consists of the driver of the main reference voltage on the transistor 1 and the main current source on the transistor 2, aligning the potential of the node U1 with the potential of the node U2. It is also necessary to reduce the error in the reflection of the current in the current mirror, which consists of the driver of the main reference voltage on the transistor 1 and the main current source on the transistor 3, aligning the potential of node U1 with the potential of node U3. To do this, in the source circuit of the generator of the main reference voltage on the transistor 1 is connected to the alternator of the main key on the transistor 4 and a series-connected alternator of the auxiliary key on the transistor 5 and the alternator of the auxiliary current source on the transistor 11. The alternator of the primary key on the transistor 4 emits the main key on the transistor 6 or the main key on the transistor 9. The backup key on the transistor 5 emits an auxiliary key on the transistor 7 or an auxiliary key on the transistor 8. The backup ceiling elements on the transistor current source 11 emits an auxiliary current source transistor 12. The gates of the doubler main switch transistor 4 and the auxiliary backup key on the transistor 5 is connected to a power source 20, keeping them constantly in an open state.
Дифференциальная катушка 15 и дифференциальная катушка 16 необходимы для изоляции выходной емкости стоков основного источника тока на транзисторе 2 и основного источника тока на транзисторе 3, уменьшая потери на отражение.A differential coil 15 and a differential coil 16 are needed to isolate the output capacitance of the drains of the main current source on transistor 2 and the main current source on transistor 3, reducing reflection losses.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет уменьшить дрожание выходного сигнала за счет уменьшения своего собственного вклада в ухудшение таких характеристик, как время разбежки между прямым и инверсным сигналом, дисбаланс фронта и среза. Также в предложенном изобретении увеличен диапазон дифференциального размаха выходного напряжения.Thus, the proposed invention allows to reduce the jitter of the output signal by reducing its own contribution to the deterioration of such characteristics as the time span between the direct and inverse signals, the imbalance of the front and cut. Also in the proposed invention increased the range of the differential amplitude of the output voltage.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013127588/08A RU2543939C2 (en) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | Pseudodifferential cascade output buffer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013127588/08A RU2543939C2 (en) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | Pseudodifferential cascade output buffer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013127588A RU2013127588A (en) | 2014-12-27 |
RU2543939C2 true RU2543939C2 (en) | 2015-03-10 |
Family
ID=53278341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013127588/08A RU2543939C2 (en) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | Pseudodifferential cascade output buffer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2543939C2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1507180A1 (en) * | 1987-10-26 | 1994-12-30 | Ю.А. Базов | Buffer device |
US7061279B1 (en) * | 2004-12-30 | 2006-06-13 | Broadcom Corporation | System and method for high frequency, high output swing buffers |
-
2013
- 2013-06-18 RU RU2013127588/08A patent/RU2543939C2/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1507180A1 (en) * | 1987-10-26 | 1994-12-30 | Ю.А. Базов | Buffer device |
US7061279B1 (en) * | 2004-12-30 | 2006-06-13 | Broadcom Corporation | System and method for high frequency, high output swing buffers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013127588A (en) | 2014-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10298238B2 (en) | Differential driver with pull up and pull down boosters | |
US10254353B2 (en) | Brown out detector having sequential control function | |
US20090033365A1 (en) | Transmitting apparatus | |
US8710900B2 (en) | Methods and apparatus for voltage selection for a MOSFET switch device | |
KR101736020B1 (en) | Systems and methods for common mode level shifting | |
US9270273B2 (en) | Level shifter | |
KR102112199B1 (en) | System for equalizing data transmission channel and display device including the same | |
CN104142702B (en) | Output circuit and voltage signal output intent | |
KR102444465B1 (en) | Continuously charged isolated supply network for secure logic applications | |
CN102999074A (en) | Low dropout regulator | |
US10097190B2 (en) | Wide capture range reference-less frequency detector | |
CN104571239B (en) | A kind of apparatus and method for generating direct current biasing | |
RU2543939C2 (en) | Pseudodifferential cascade output buffer | |
US8854097B2 (en) | Load switch | |
US20130120046A1 (en) | Analog rail-to-rail comparator with hysteresis | |
US20160118899A1 (en) | Magnetization balancing method | |
JP6106045B2 (en) | Light receiving circuit | |
US8593217B1 (en) | Finite input response filter in a voltage-mode driver | |
US20110227608A1 (en) | Voltage Comparators | |
US20030117197A1 (en) | Controlled rise time output driver | |
US20180034464A1 (en) | Level shifter | |
WO2012168051A1 (en) | Regulated current source and method for providing a regulated output current | |
Tanwani et al. | On detectability of switched linear differential-algebraic equations | |
US20060181313A1 (en) | Transistor logic circuit | |
CN104038186A (en) | Retardation comparator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160808 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20180813 |