TW544993B - Dynamic swing voltage adjustment - Google Patents

Description

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發明背景 本發明係關於動態輸出阻抗調整。 驅動σσ係用以持住一二位元值並與將其傳送至所連 接：其匕電路之數位電子電路。該二位元值係由-電壓位 準來代表。連接一驅動器至一資料匯流排以經由“驅動，，該 匯流排至一想要電壓位準來傳送該二位元值至一接收電路 2典型平行介面中，該電壓位準（高或低）其中之一係 …屯源執道甩壓’而另一電壓信號係一遠離該電源執道電 壓之杬動屯壓。也就是，一在匯流排線上之電壓高信號 及％壓低信號間之差異係稱為該“信號擺動，，。 ” f驅動器具有-固有輸出阻抗。當驅動該匯流排至一電 壓南位準時之驅動器輸出阻抗可能不同於當驅動該匯流排 至私壓低位準時之驅動器輸出阻抗。此外，該匯流排具 有一固有傳輸線或特徵阻抗，且一平行終端系統之接收端 具有一輸入阻抗，稱為該終端阻抗。為了在該匯流排上得 到一兩速率資料傳送，該特徵阻抗應緊緊匹配該終端阻抗。 圖式之簡單說明 圖la及lb係具有平行終端之傳送器_接收器系統圖； 圖2係一驅動器系統之方塊圖； 圖3係一驅動器系統之方塊圖； 圖4係一拉降驅動器元件之電路圖·， 圖5係一說明動態阻抗調整之流程圖； 圖6係一二收發器系統圖； 圖7係一說明在一二收發器系統中之動態阻抗調整之流 -4- 本紙張尺度itif]中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公 544993 A7 ____ B7 五、發明説明（2 ) 程圖； 圖8係一說明在一二收發器系統中之動態阻抗調整之流 程圖。 較佳具體實施例之詳細說明 圖la及lb係顯示典型平行介面圖。在圖u所示之平行介 面10中，一在一發送電路14中之驅動器12沿著一匯流排線 16來傳送資料至一在一接收電路2〇中之接收器18。驅動器 12驅動在匯流排線16上之電壓至一需求值。在匯流排線16 上之動悲電壓隨該驅動器1 2輸出阻抗對傳輸線阻抗之比值 乘以該接收電路20之拉升電壓24而定。 在圖la中，接收器18使用一連接至該正電壓供應器Vcc 24之拉升電阻器22因此而終端於vcc。一接收器也可終端 於如圖1 b所示之例如接地之相反電源執道。在圖丨b中，一 接收為26使用一連接至電路地線32之拉降電阻器3〇。拉升 及拉降電阻器22及30代表拉升及拉降終端阻抗，並不需要 實際的電阻器。 往下看匯流排線1 6，因該匯流排線1 6之特徵阻抗及該終 知阻抗’也就是，該拉升或拉降阻抗，驅動器12可見到阻 抗。該接收器之輸入阻抗典型地係非常高，且因該拉升或 拉降阻抗係平行於該接收器，該接收器的高阻抗係未見於 該驅動器。 該特徵阻抗及該終端阻抗影響在匯流排線丨6上之傳輸信 號。理想地，該特徵阻抗及該終端阻抗應儘可能緊密匹配 以極小化信號反射。若信號反射被極」、化，該擺動電壓可 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ 297公釐) -

裝 訂

線

發明説明 經由動態調整該驅動器之輸出阻抗而被安全地調整。 抑圖2顯示一驅動器系統5〇，其中驅動器52包含一前驅動 扣及邏輯54及驅動器元件56。驅動器元件56驅動一匯流排 線5 8上之電壓至一需求電壓。如下將述及的，該驅動器元 件56之阻抗係可程式化且可動態調整的。該驅動器元件％ 之阻抗係經由程式化來自一稱為該“RC〇Mp控制器，，之電 =補償控制器64之信號66及調整來自一調頻器72之信號7〇 來作调整。調頻器72感測一來自該匯流排線58之電壓回饋 k说60以調整該阻抗並藉此調整該擺動電壓。 圖3顯示用以架構於匯流排線5 8上傳輸資料至一如圖！ & 所示之接收為之具有拉升阻抗之接收器之驅動器系統5 〇。 驅動器糸統50也可被架構來傳輸至一具有拉降阻抗之接收 态，但為了簡化起見，將說明傳輸至一具有拉升阻抗之接 收器。 驅動為元件56包括一拉升驅動器元件8〇及一拉降驅動器 元件82。該拉升驅動器元件8〇之阻抗及該拉降驅動器”之 阻抗係可程式化的。因接收器18具有拉升阻抗22，拉降驅 動為元件8 2拉向終端’因此動態調整該拉降驅動器元件8 2 之阻抗將被說明。 為了協助該驅動器系統5 0之輸出阻抗之動態調整，該拉 升驅動态元件8 0之阻抗及該拉降驅動器元件§ 2之阻抗係可 電子式調整的。更特別地，該拉升驅動器元件8〇之阻抗係 由一拉升控制信號66來控制而該拉降驅動器元件82之阻抗 係由一拉降控制信號70來控制。各驅動器元件8〇及82之阻 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 544993 A7 B7 五、發明説明（4 ) 抗係由RCOMP控制器64來調整。此外，該拉降驅動器元 件82阻抗係由調頻器72來動態地調整。拉升控制信號66及 拉降控制信號70係數位信號且可於複數個資料線上傳送， 各線攜帶一單控制位元。從RCOMP控制器至調頻器66之 信號68也是數位信號且可在複數個資料線上傳送。 基於說明之目的，假設一在匯流排線5 8上之電壓高信號 係位在或靠近供應器Vcc 24，且一電壓低信號理想上係一 低於該供應器電壓之某擺動電壓。圖3中，該理想電壓低 位準係為供應器電壓Vcc 24之三分之一，並被標示為 “VSWING”。驅動器系統50係耦合至一設定至該幅度 VSWING之調整參考電壓，也就是設定成該供應器電壓之 三分之一。又假設，在匯流排線5 8上之電壓及該驅動器5 2 之輸出阻抗間之關係係為已知的。當該終端阻抗係緊緊匹 配於該特徵阻抗時，該關係係根據電壓分割而定。 當匯流排線5 8係由拉降驅動元件82驅動為低時，在匯流 排線58上所致之電壓應近於該值VSWING 84。然而，在匯 流排線58上之實際電壓可超過或低於VSWING 84。 RCOMP控制器04程式化該拉降驅動元件82之阻抗。一 電阻器86連接RCOMP控制器64至電路地線32，其於本例 中係為相反於接收器1 8所使用的那個之電源執道。一電壓 分割器係由電阻器86及一在RCOMP控制器64中耦合至 RCOMP線88之拉升驅動元件80之複製版65來組成。當該 拉升驅動元件65之阻抗係位在一需求值時，該電壓分割器 產生一等於VSWING電壓84之RCOMP輸入電壓88。該拉降 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 544993 A7 B7 五、發明説明 (5 ) 驅 動元件 82之目標阻抗係使用一驅動元件82之複製版（未 顯 示）及在RCOMP控制器64中之另一電壓 分割 器（未顯示） 之 相同方 式來作設定。 RCOMP控制器04初始設定拉降驅動元 件82 阻抗接 近 一 期 待產生 一等於VSWING 84之電壓低信號 之值 。當經 由 一 更 新時脈 輸入84觸發時，RCOMP進一步 定期 更新該 阻 抗 δΧ 定。在 匯流排線58上之流通在RCOMP 更新 時期會被 中 止 。然而 ，在實際傳輸上，該終端阻抗可 不同 於該期 待值 或該終端阻抗可因該接收器負載、熱或 其它 因素而 改 變 0 如驅動 器52所見阻抗改變，該擺動電壓 也改 變，且 該 電 壓低信號 不等於VSWING 84。為了補償該 擺動 電壓中 之 位 移 ，該拉 降驅動元件82之阻抗係動態調整 的。 動態補 償係由回饋在匯流排線58上傳輸 之電 壓60至 調 頻 器 72來完 成。調頻器72包含一接收該回饋 電壓 60作為 — m 入 及該調 整VSWING電壓84作為另一輸入 之比 較器90 〇 比 較 器90比 較該二輸入電壓60及84並決定這 二個 那一個 係較 而 的，並 產生一錯誤信號92。圖3所示之 比較 器90極性 係 任 意的， 但用於圖示目的，VSWING電壓 84係 施加無 反 轉 輸 入。結 果，當匯流排線58上傳輸之電壓 60係 為該二 電 壓 中 較高者 時，比較器90產生一電壓低錯誤 信號 ，而當 該 調 整 VSWING電壓84係較高時，比較器產生 一電 壓高錯 誤 信 號 92 ° 一調頻 控制器100接收錯誤信號92。調頻控制器100利 用 電 子式增 加或減少該拉降驅動器元件82之 阻抗 來補償 該 錯 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210x 297公釐) 544993

疾。調頻控制器1 Ο 0包含_ σ H ^ ^ 法态9 8以數位式增加或減少 數位拉降控制信號7〇，藉 9加或減少該拉降驅動器元件 82之阻抗。調頻控制器 ^ ^ 」扪用加法态大或小增來作調 堃。為了改進驅動器车祐s n雜+ _ . ”、’、〇釔疋度，調頻控制器100通常 不S增加超過草量，且又4 — /、 不允坪母一調整有某程度之阻抗不 匹配。利用重複性增加或減 尺成夕5亥阻抗，調頻器72 “歸位 於，，該拉降驅動器元件82之阻抗上以產生一儘可能接近 谓1NG 84之電壓低信號。對阻抗之調整係動態執行，也 就是，在驅動器52係執行著資料傳輸時期。 調頻控制器⑽包含記憶體96以料有關匯流排線58之 阻抗特徵曲線之資料。調頻控制器1⑻可進一步被架構來 忽略在匯流排線58上傳輸之電壓高信號，因這類信號無關 於拉降驅動裔凡件82之阻抗調整。調頻控制器i〇〇也會隨 搜尋策略作程式化以尋找該拉降驅動器元件82之最佳阻抗 。例如，調頻控制器100可先被程式化以產生實質調整， 當調頻器72歸位於該最佳電壓位準上時接著作較小的調整 。调頻控制器100也可被程式化以辨識其電壓低及 VSWING 84匹配係不可能之例子。 圖4係一標準可程式化拉降驅動器元件82之圖形。一組n 通道金屬氧化物半導體場效電晶體（M〇SFETs) 1〇6係排成 陣列平行於終端1 02及1 04之間。終端1 〇2係連接至輸出匯 流排線5 8，而終端1 04係連接至電路地線3 2。當拉降驅動 器元件100被致能時導通之MOSFET 106數量及數值決定終

端102及104間之阻抗。在一較佳具體實施例中，MOSFET -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 544993 A7 B7 五、發明説明（ 106係以一二位元級數來定尺寸以允許一大範圍阻抗程式 化（例如，介於25及100歐姆）且具有一足以得到夠小的微 粒（例如，約1.5歐姆）之量。MOSFET 106也可以其它方式 定尺寸，例如對數或線性。 每個MOSFET 106之閘極係由一組相關及閘1〇8其中之一 之輸出來驅動。每個及閘1 08之一輸入係耦合至一對應至 拉降控制信號70之多位元控制線1 1 2其中一線。每個控制 線112在高時致能它對應之MOSFET並在低時失能它對廡 之MOSFET。至每個及閘108之其它輸入係一攜帶匯流排 線5 8上傳輸之資料之早位元資料線1 1 〇。在單位元資料線 11 0上傳送之資料係由前驅動器54來供應。假設，一在單 位元資料線110上判定之高電壓對應驅動輸出匯流排線58 至它低電位。 若一 MOSFET 106控制線112係低的，]VI0SFET 106被關 閉。若一特定MOSFET控制線112係高的，那個MOSFET狀 態視單位元資料線110而定。如此，控制線Π 2上之值決定 那個MOSFET 106係導通的，並因此當單位元資料線11〇係 高的時來決定終端1 02及1 04間之阻抗。在一二位元級數中 定尺寸之MOSFET 106之說明例中，一二位元數係以對應、 至一阻抗之二位元數及對應至一位元該二位元數之每個控 制線11 2在控制線11 2上傳輸。相加或相減該二位元數增加 或減少該阻抗。 雖然上述該標準系統拉降並與一拉升接收器作用，一拉 升向著一拉降接收器之驅動器系統50結構係類似的。在那 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 544993

個例子中，拉升驅動器元件8〇可由調頻控制器72來控制。 孩可程式拉升驅動器元件結構係類似於該可程式拉降82結 構’除外該可程式拉升中之m〇sfet^S p通道裝置，該邏 輯閘係或閘而非及閘，且該控制線感測係相反於可程式拉 升元件80的那個。 圖5顯不一說明一系統5〇操作模式之流程圖。圖5中開始 之方法係可應用於匯流排線58上之資料係由驅動器52傳輸 至具有拉升阻抗之接收器1 8之例子。一可應用於一具有 拉降阻抗之接收器26之方法之重點提示流程圖係類似的。 RCOMP控制器64設定該驅動器56之阻抗以配合該終端阻 抗（120)之期待值。在操作時期，調頻器72感測匯流排線 58 (122)上之電壓。當匯流排線58上之電壓係太低時，調 頻态72調整該驅動器52之阻抗。如上述，調頻控制器} 〇〇 可上或下调整阻抗且可以大或小增加來作調整。調頻控制 器1 〇〇可被程式化，例如，調整該阻抗約某一量。例如， 當該匯流排5 8電壓用於二連續週期係太低時，調頻控制器 1 0 0可被程式化以調整該目前週期上之阻抗約相同於前一 週期之量。調頻控制器1 〇 〇也可被程式化以預作阻抗調整 。當調頻控制器100具有一近乎預先計算調整（i26)時，可 作（1 3 6)調整而不用進一步計算。否則，調頻控制器1⑽計 异一新調整（1 2 8)及作該調整（1 3 6)。當匯流排線5 8上之電 壓係太高時，該處理係類似的（130、132、134)。調頻控 制器100可被程式化以當例如回饋信號60指示匯流排線58 上之電壓係接近且稍超過VS WING 84時進行調整（130)。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

装 訂

線 544993 A7 B7 五、發明説明（9 ) 換言之，調頻控制器100可架構以辨識一小阻抗調整將使 該匯流排線5 8電壓太低的那些例子。 圖6顯示一二收發器奉蛴1 。^ ^ 队k σ…丁、'此1 ◦。分子一匯流排線i 52之電 路丨54及丨56分別包含收發器158及16〇。兩收發器158及16〇 包含拉升及拉降驅動器元件及終端元件，每個驅動器及終 端元件具有一可調整阻抗。在接收時，該拉升或拉降驅動 器元件可用來形成該終端元件，或另外，該終端元件可以 是一獨立於該驅動器元件之元件。為了簡化，假設，系統 1 50使用一電壓尚#號係在或靠近供應器電壓vcc 24及一 電壓低彳§號係一低於Vcc 24之擺動電壓之通訊協調。根據 本假設，該拉升驅動器元件可用在接收時作為該終端阻抗。 圖7係一顯示收發器158及160如何調整匯流排線152上之 擺動電壓之流程圖。在傳輸前，每個收發器丨5 8、1 6〇之 RCOMP控制器調整該收發器拉升阻抗以匹配該匯流排線 1 5 2 (17 0)之特徵阻抗。在收發器1 5 8及16 0通訊期間，一收 發器將於傳輸中而另一個將於接收中。一次一收發器，例 如收發器158控制匯流排線152上之電壓。在傳輸時，收發 器1 5 8動態調整它的拉降阻抗以調整匯流排線1 52 (1 72)上 之擺動電壓。當收發器160傳輸且收發器158接收時，收發 器160動態調整它的拉降阻抗以調整匯流排線152 (174)上 之擺動電壓。兩收發器動態地調整驅動器阻抗以調整匯流 排線1 5 2上之電壓。 一用於調整匯流排線1 52上之擺動電壓之另一技術係示 於圖8中。該收發器之RCOMP控制器設定該收發器拉升阻 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 544993 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 抗以匹配匯流排線1 52 (1 76)上之阻抗。該收發器接著設定 對抗它們自己拉升阻抗之它們自己的拉降阻抗，以調整該 拉降阻抗直到正確VS WING電壓值出現在匯流排線152 (1 78)。在一收發器正在傳輸中時，該傳輸中之收發器之 調頻器動態地調整它的拉降阻抗直到所要的VS WING電壓 出現在匯流排線152 (1 80)上。在接收時，另一收發器接著 調整它的終端阻抗直到該正確VS WING電壓值出現在匯流 排線1 52 (1 82)上。大致上，該終端阻抗調整係可允許匯流 排線對線終端為'阻抗不匹配。在圖8所述場景中，根據另 一元件中之阻抗來動態調整一元件阻抗係由一收發器來執 行。 本發明之一些具體實施例係已作說明。這些及其它具體 實施例係在下列申請專利範圍之範圍内。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. 544993 8 8 8 8 A B c D

   修β 正li 本4 有震 無日: 變ΐ 内 容 I) /S 予1 修々 正^ 〇 J ] f ί 第090124157號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年3月) 申請專利範圍 1. 一種包括一具有一輸出阻抗足驅動器之裝置，該驅動器 架構以傳輸一在一匯流排線上之信號，其中該驅動器係 架構以動態地調整該輸出阻抗，以使得匯流排線上之特 徵阻抗實質上與一接收端之輸入阻抗相匹配。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包括一架構以電 子式設定該驅動器之輸出阻抗之控制器。 3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該驅動器之輸出阻 抗係可數位式調整的。 4. 如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包括一耦合至該 驅動器之調頻器，該調頻器架構以調整該驅動器之輸出 阻抗。 5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中該調頻器包括記憶 體。 6. 如申請專利範圍第4項之裝置，進一步包括： 一耦合至該驅動器及該調頻器之匯流排線；及 一耦合至該調頻器之參考電壓源； 其中該調頻器係架構以比較該匯流排線上之電壓與該 參考電屢，並根據該比較來調整該驅動器之輸出阻抗。 7. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中該調頻器包括一架 構以接收該匯流排線上之電壓及該參考電壓之比較器。 8. —種動態輸出阻抗調整方法，包括： 設定一架構以在一匯流排線上傳播一信號通訊之驅動 器輸出阻抗； 感測一在該匯流排線上之電壓，其中該電壓係為該驅 本纸張尺度適用中國國家揉準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 544993 A B c D 六、申請專利範圍 動器輸出阻抗之函數；及 调整遠驅動器之輪出阻抗。 9.如申請專利範圍第8項之方法，進一步包括·· 提供一參考電壓； 比較該感測電壓與該參考電壓；及 根據該比較來調整該驅動器之輸出阻抗。 1 0 ·如申請專利範圍第8項之方法，進一步包括： 提供一參考電壓； 其中調整該驅動器之輸出阻抗包括移動該輸出阻抗以 使該匯流排線上之電壓較接近該參考電壓。 1 1 ·如申請專利範圍第8項之方法，進一步包括計算一至該 驅動器輸出阻抗之調整。 12.如申請專利範圍第8項之方法，其中調整該驅動器之輸 出阻抗包括調整一驅動器元件之阻抗。 1 3 ·如申請專利範圍第8項之方法，進一步包栝： 設定一架構以接收該匯流排線上信號之接收器之終 端阻抗；及 调整該接收器之輸出阻抗。 14.一種動態輸出阻抗調整裝置，包括： 一匯流排線； 一架構以傳輸一在該匯流排線上之信號之驅動器，該 驅動器具有可程式阻抗； 一架構以建立該驅動器之起始阻抗值之第一控制器； 一架構以比較該匯流排線上之電壓與一參考電壓之回 -2- 本紙張尺度適用中國國家揉準(CNS) A4規格(210X 297公爱)一 ' _ 544993

   A B c D 饋電路，其中該匯流排線上之電壓係為該阻抗之函數；及 一架構以根據該比較來動態調整該驅動器阻抗之第二 控制器。 1 3.如申清專利範圍第丨4項之裝置，其中該第二控制器係架 構來動態調整該驅動器阻抗以移動該匯流排線上之電壓 較接近該參考電壓。 16·如申請專利範圍第14項之裝置，其中該驅動器包括·· 一信號源； 複數個平行電晶體； 一搞合每個電晶體至該信號來源之資料線；及 一賴合母個電晶體至該第二控制器之控制線， 其中每個電晶體之狀態係為該資料線及該控制線上信 號之函數。 17·如申請專利範圍第16項之裝置，其中該裝置之輸出阻抗 係為該等電晶體狀態之函數。 1 8 · —種動態輸出阻抗調整方法，包括： 設定一架構以接收一匯流排線上信號之第一收發器之 終端阻抗； 設定一架構以在一匯流排線上傳播一信號之第二收發 器之輸出阻抗； 感測一在該匯流排線上之電壓，其中該電壓係為該第 二收發器輸出阻抗之函數；及 調整該第二收發器之輸出阻抗。 19.如申請專利範圍第18項之方法，進一步包括： ____ -3- 本紙張尺度適用中S 8家揉準(CNS) Α4规格(2lGX297公釐) ' 一 ' 544993 8 8 8 8 A B c D 六、申請專利範圍 設定一架構以接收一匯流排線上信號之第二收發器之 終端阻抗； 設定一架構以在一匯流排線上傳播一信號之第一收發 器之輸出阻抗；及 調整該第一收發器之輸出阻抗。 20. 如申請專利範圍第18項之方法，進一步包括： 提供一參考電壓； 比較該感測電壓與該參考電壓；及 根據該比較來調整該第二收發器之輸出阻抗。 21. 如申請專利範圍第18項之方法，進一步包括： 提供一參考電壓； 其中調整該第二收發器之輸出阻抗包括移動該輸出阻 抗以讓該匯流排線上電壓較接近該參考電壓。 22. 如申請專利範圍第18項之方法，進一步包括： 提供一參考電壓； 比較該感測電壓與該參考電壓；及 根據該比較來調整該第一收發器之終端阻抗。 -4- 本纸張尺度適用中國國家樣準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)