TW201242279A - Current mode line driver - Google Patents

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201242279 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係指m模式傳輸線驅動器（linedriver)，尤指一 種可適用於可變負載的電流模式傳輸線驅動器。 【先前技術】 -般來說’現今軌系統麵訊偷人傳齡前，會先透過傳 輸線驅動器（lmedrivei·)加強訊號強度，以提升傳輸品質，其中， 傳輸線驅動ϋ可分為電麵式傳輸_動電流模式傳輪線驅動 器。由於電力線傳齡統巾電力線賴連接貞載多寡，其阻抗值可 於數歐姆至數萬歐姆間變化（即具有可變貞載），因此目前電力線傳 輸系統中多_可產生敎輸出電壓擺_t顧式傳輪線 器。 舉例來說’請參考第1A圖，第1ASI為習知一電力線系統^ 之不思圖。電力線系、统1〇包含有一數位類比轉換器 一以⑽、一傳輸滤波器104及一傳 數位類比轉換器1〇2將數位訊號轉為類比訊號後，經過傳輪據波器 ⑽渡波後傳輸至傳輸線驅動器應，傳輸線驅動器1〇6再據二於二 正輸出端OUTP與-貞輸出端〇圆輸出反向絲訊號至電力線 上，例如操作於0V與7V間時，可以3 5v為中心輸出 中 壓擺幅7V的反向差動訊號。 、有輪出電 4 201242279 在此情況下’請參考第1B圖與第1C圖，第iB圖與第ic圖 分別為可實現第1A圖中傳輪線驅動器1〇6之電壓模式傳輸線驅動 器108、110之示意圖。如第1B圖與第lc圖所示，電壓模式傳輸 線驅動器108、11〇主要包含有運算放大器（啊沾—聊·， P)及口授電路，因此藉由所形成的閉迴路ι〇〇ρ)架構， 可於具有可變負載之f力線上產生穩定輸出電壓擺幅，而具有較佳 線性度。 然而，由於現今電力線系統傳輸頻率範圍提升（至1〇〇MHz之 類比頻寬）’因此於高頻傳輸時會達到電壓模式傳輸線驅動器1〇8、 〇中運算放大器之單位增盈頻寬（unitgain即高頻傳 輸時運异放大器已無增益。在此情況下，需提高靜態電流（叫 current)維持回授穩定度以戦振盈，因而需以較高的功耗來維持 線性度。 另一方面，請參考第1D «，第1D圖為可實現第1A圖中傳輸 線驅動益106之-電流模式傳輸線驅動器112之示意圖。如第出 圖所示，電流模式傳輸線驅動器112係一開迴路（。卿’）架構， 因此輸出速度較快，所以可啸低的暫㈣流進行高頻傳輸，而具 功耗。然而，由於電流模式傳滅驅純112係由類比訊號 工’組電解7L輸出電流至具有可變負載之電力線上產生差動 號，因此其輸出電壓擺幅會因負載變化而有劇烈變化，而可能超出 201242279 理想操作範圍。此外，由於電流模式傳輸線驅動器ιΐ2係開迴路架 構，因此線性度較差。 〃 f鑑於此，習知技術實有改善之必要，以提供適用於電力線系 統中高頻傳輸應用的傳輸線驅動器。 【發明内容】 因此，本發明之主要目的即在於提供一種可適用於可變負載的 電流模式傳輸線驅動器。 本發明揭露-種電流模式傳輸線驅動器，用於具有—可變負載 之-通訊魏巾。該f雜辆輸_動 負輸出端;複數個電流單元，用來產生複數個二=傭 個開關’分職接於該複數個電流單元與該正輸出端及該負輸出端 之間，用來根據該可變負載之阻抗值，㈣賴數個電流單元與該 正輸出端及該負輸出端連接之數量，以加總產生—加總輸出電流， 使得一輸出電壓擺幅維持於一特定範圍内。 【實施方式】 _。月參考第2A圖’第2A圖為本發明實施例一電力線系統2〇之 不意圖。電力線系統20包含有一數位類比轉換器（出测t〇咖㈣ :―DAC) 202、一傳輪據波器2〇4、一電流模式傳輸線驅動 益（lmednVer)206以及一自動增益控制電路(仙_流_c_⑷ 6 201242279 數位類比轉換$ 2〇2及傳輸據波器綱與數位類比轉換器搬 與傳輸滤、波器104之作帛彳目彳&，γ Α ° 用相似可參考上述說明。電流模式傳輪後 驅動器206可根據雷力綠卜可J ^ = Λ上了變負载之阻抗值調整一加總輸出電流 似之最大值，因此可維持一輸出電壓擺巾畐（ν麵讀哗 一特定範圍内。 寸 詳細纽，請參考第2B圖，第2B圖為第2a圖中電流模式傳 輸線驅動器206之示意圖。電流模式傳輸線驅動器2〇6包含有一正 輸出端_’、一負輸出端0咖’、電流單元Cl〜Cn及開關 SWP,-SWPn > SWN.^swnt h 1 SWNn°如第圖所示，電流單元Ci〜c 可分別產生輸出電流101〜I0n，開關swpl〜swpn、s觀1〜咖 分別柄接於電流單元Cl〜與正輸出端0聰，及負輸出端OU™ 之間，其中’電流單元Ci〜Cn中各電流單元具有輕接於正輸出端 OUTP，與祕於繼端0UTN，之部分。在此架構下，嶋哪 〜遞n、SWNHWK可根據電力線上可變負載之阻抗值，控制 電流單元(：!〜&與正輸出端㈤τρ’及貞輸，連接之數 量’以加總產生加總輸出電流I0s，使得輸出電壓擺幅維持於特定 範圍内。 換言之’於可變負載之阻抗值較高時，電流模式傳輸線驅動器 206中電流皁7CCl〜Cn與正輸出端〇υτρ’及負輸出端〇耐連 接數量較少使知加總輪出電流I〇s最大健小，而於可變負載之阻 抗值較低時’電流模式傳輸線驅動器2〇6中電流單元q〜C與正輸 201242279 出端OUTP及負輸出端〇UTN，連接數量較多使得加總輪出電流 1〇\最大值較大，以將輸出電壓擺幅維持於特定範圍内。如此一來， 電机模式傳輸線驅動器206可維持輸出電壓擺幅維持於特定範圍 内，而不會因負載變化而有劇烈變化，且其係一開迴路（open loop) 架構而可具有較低功耗。 /具體而言’當電力線系統2G欲傳輸訊號時，會先打出測試訊號 進行電壓偵測（如偵測輸出電壓擺幅）以判斷電力線上可變負載之 阻抗值’其中’由於傳輸訊號期間時間短暫（約ms等級），因此可 假設所偵測之可變負載之阻抗值於傳輸訊號期間維持不變（即電力 線於偵測時與傳輸訊號期間連接負載量固定）。接著，自動增益控制 電路208可根據此時可變負載之阻抗值產生一增益控制訊號c⑽予 電流模式傳輸線驅動器2〇6，使得開關SWPi〜SWPn、SWNi〜swN。 可根據增益控制訊號C〇n控制電流單元Ci〜Cn與正輸出端〇υτρ 及負輸出端OUTN’連接之數量，而以此數量之電流單元進行傳 輸。如此一來，電流模式傳輸線驅動器206可根據傳輸訊號前所量 測的可變負載之阻抗值，改變傳輸訊號時電流單元Ci〜Cn與正輸出 端ουτρ，及負輪出端〇UTN，之連接數量，以維持輸出電壓擺幅 維持於特定範圍内。 須注意，自動增益控制電路208可以耦接於電力線系統2〇之一 偵測迴路之一數位類比轉換器（anal〇g t0 digital converter，ADC ) 後’以數位形式控制開關SWP丨〜SWPn、SWN丨〜SWNn ;或者，自 8 201242279 動增益控制電路208亦可耦接於正輸出端〇υτρ，及負輸出端 OUTN ，直接進行偵測後以類比形式控制開關SWPi〜SWPn、 SWN1〜SWNn，而不限於任何實施方式。 除此之外，電流單元Ci〜c^各電流單元係包含至少一串接 (cascaded) N 型金氧半（Metal〇xidesemic〇nd_r，M〇s)電晶 體或p型金氧半電晶體。在此情況下，於電力線系，统2〇傳輸訊號期 ，’電模iU專輸線驅動器206電流單元Ci〜Cn與正輸出端〇υτρ 及負輸出端OUTN之連接數量係固定的，而數位類比轉換器2〇2 會先將數位Λ號轉為類比形式之輸出訊號偏壓^予電流單元A〜 cn中與正輸出端ουτρ’及負輸_wtn，連接之電流單元，使 其至）-串接N型金氧半電晶體或p型金氧半電晶體卜者之問極 可接收輪㈣號驗、，轉财輪出錢之大小。如此-來，於 電流模式傳輸線驅動器施固定傳輸訊號時電流單私〜匕與正輸 出端omr及負輸出端OUTN，之連接數量後，數位類比轉換器 202可藉由輸出訊號偏壓、調整輸出電流ι〇ι〜叹中加總產生加總 輸出電流I〇s部分之大小，以產生適當的差動訊號。 另方面’電力線系統20可另包含一電壓模式傳輸線驅動器 21〇耦接於正輸出端OUTP，及負輪出端〇utn，，直且有一閉迴 路（咖祕叩）架構，實施方式可參考第m圖與第ic圖之電壓 =傳輸線驅動請、削。其中，糖_輸_動器21〇較 佳為驅動能力較電流單元Cl〜Cn中各電流單樣。換句賴，電力 201242279 線系統2G主要係由電流模式傳輪線驅動器進行驅動，以利用其 開、路架構而可具有較低雜，同時加上驅減力較小的電麵式 ，輸線驅鮮210 (具有低雜）進行驅動，制迴路架構進 行回授以賴細微織的功能，而可具有較佳線性度。

再者’如第2A圖所示，電力線系統2〇可另包含一預先橋正單 疋―rtion) 212_於數位類比轉換㈣2，以補償電流單 疋Cl〜Cn之雜度。鮮來說，财㈣雜大時會具餘差的線 性度，此咖先征單元212謂縣數健號進行贱矯正後再 傳橋正數位訊號予數位類比轉換器加進行補償，使數位類比轉換 益202能產生適當類比訊號。舉例來說，電力線系統2〇若於傳輸訊 號前偵測到在功率較大時輸出會較預期小，則預先橋正單元212於 續正時會加大數位峨巾功輪大部細進行嫣。如此一來，預 先矯正單元2丨2可齡預絲正縣紐域，再輸崎正數位訊 號予數位類比轉換器2〇2，使得數位類比轉換器2〇2以繞正數位訊 號產生類比訊號（如輸出訊號_Vg等），以補償電流單元CM 值得注意的是’本發明之主要精神在於電流模式傳輸線驅朗 2〇6係由多個電流單元Cl〜u組成，且可根據可變負載之阻抗值 調整用來加總產生加總輸出電流I〇s之電流單元之數量，因 此可將輸出糕·__定範_。本佩魏^知識者當可 依此進行修飾或變化，而不限於此。舉例來說，上述實施例中:以 201242279 電力線系統進行說明，實際上本發明可_於任何具有可變負載之 通訊系統中；此外’上述電壓模式傳輸線驅動器2⑴與預先綠正 元2Π皆侧來提升線性度，其可分贼合併實施其侧功效 不限於任何實施方式；再者’第2A圖中每—電流單元於正輸出端 OUTP，及負輸出端OUTN，都分別以兩個串接金氧半電晶體實現 (不限於N型或P型）’以提升線性度，實際上亦可以—個金 電晶體實現；f流單元亦靴独錄半電晶體，只要能受數 比轉換器202產生之類比形式之控制訊號（如輸出訊號偏· 控制即可。 g 在習知技術中，電壓模式傳輸線驅動器於高頻傳輸時需以姑 的功耗來維持線性度，電流模式傳輸線驅動器因僅且一么且電治 源’因此應用於具有可變負載之電力線上時，其輸出電壓擺幅= 負載變化而有劇烈變化’而可能超出理想操作範圍。相較之下

發明之電流模式傳輸線驅動器凝係由多個電流單元Cl〜C 成’且可根據可變負載之阻抗值調整用來加總產生加總輪出電⑽ ^電流早TO CM之數量’因此可將輪出電壓擺幅維持於特定範圍 ，且因開迴路架構而可具有較低雜。更進—步地，杯 供驅動能力較小的電壓模式傳輸線驅動器加（具有低功⑹，利用 ^迴路=前_何具錄錄时，域供預鱗正單元 12補償電流單元（^〜(^η之線性度。 特 综上所述，本發明之電力齡統具有低雜及㈣線性度， 201242279 別有利於中高頻傳輸應用。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍 所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1A圖為習知一電力線系統之示意圖。 圖中一傳輪線驅動器之 第1B圖與第ic圖分別為可實現第1A 電壓模式傳輸線驅動器之示意圖。 器之一電流模式傳輪 第1D圖為可實現第1A圖中一傳輸線驅動 線驅動器之示意圖。 第2A圖為本發明實施例一電力線系統之示意圖。 第2B圖為第2A圖中一電流模式傳輸線驅動器之示魚圖 【主要元件符號說明】 10、20 102'202 104、204 106 108、110、21〇 112 > 206 208 212 電力線系統 數位類比轉換器 傳輸濾波器 傳輪線驅動器 電壓模式傳輸線驅動器 電模式傳輸線驅動器 自動增益控制電路 預先矯正單元 12 201242279 OUTP、OUTP’ 正輸出端 OUTN、OUTN’ 負輸出端 電流單元 SWP1〜S\VPn、SWNi-SWNn 開關

Con 增益控制訊號

Vg 輸出訊號偏壓 13

Claims (1)

1. 201242279 七、申請專利範圍： i -種電流模式傳輪線驅動器(li 之一通訊系統中，包含有： ）用於具有一可變負載 一正輸出端； 一負輸出端； =個電流單元’用來產生複數個輸峨：以及 稷固=關，分別麵接於該複數個電流單元與該正輸出端及^ 負輸出端之間，用來根據該可變負載之阻抗值，_ 〇 數個雷沒留_ t 艾月戟又阻抗值，控制該複 電机早7〇與該正輸出端及該負輸出端連接之數量，以 加總產生-加總輸出電流’使得一輸出電 swing)維持於—特定範_。 ltagC 2. 如凊求項1所述之紐料傳齡鶴^，其巾麵訊 士包含:自騎益㈣（aut_tiegai_⑽魏，用來根據 柄變負載之阻抗值產生—增紐制訊號，_複數個開關根 據該增益㈣m餘_複數個歧單元與該正輸出端或該負 輪出端連接之數量。 如請求項1所述之電流模式傳輸線驅動器，其中該複數個電流 單元中各電流单元包含至少一串接（cascaded) N型金氧半 (Metal oxide semiconductor，MOS )電晶體或p型金氧半電晶 14 201242279 4_如凊求項3所述之電流模式傳輪線驅動器，其中該複數個電流 單元中與該正輸出端及該負輪出端連接之電流單元之至少1 接\型金氧半電晶體或？型金氧半電晶體中-者之閘極接收一 輸出訊號偏壓，以控制其輸出電流之大小。 5. 如請求項1所述之電流模式傳輸線驅動器，其中該通訊系統另 另包含-電壓模式傳輸線驅動器，耦接於該正輸出端及該負輸 出端’具有一閉迴路（closed loop)架構。 6. 如請求項1所述之電流模式傳輸線驅動器，其中該通訊系統另 包含一預先矯正（pre-distortion)單元，用來補償該複數個電流 單元之線性度。 7. 如請求項1所述之電流模式傳輸線驅動器，其中該通訊系統係 一電力線通訊系統。 八、圓式： 15