TWI288529B - Universal output driver - Google Patents

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TWI288529B
TWI288529B TW092106988A TW92106988A TWI288529B TW I288529 B TWI288529 B TW I288529B TW 092106988 A TW092106988 A TW 092106988A TW 92106988 A TW92106988 A TW 92106988A TW I288529 B TWI288529 B TW I288529B
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June-Ying Chen
Men-Ping Chang
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Description

1288529 (1) 玖、發明說明 【發明所屬技術領域】 本發明關係於線路通訊，更明確地說，關係於一線路驅 動器，其能產生具有大於供給電壓之振幅的輸出驅動信號 〇 【先前技術】 傳統線路驅動器經常產生具有爲供給電壓所限定之振 幅的輸出信號。當積體電路及製程技術進步時，供給電壓 降低，有隨著輸出驅動信號振幅的降低。 用以增加輸出驅動信號振幅的某些已知設計利用了電 流驅動電路及變壓器繞組，以產生大於供給電壓之振幅的 輸出信號。然而，此等電流驅動電路經常消耗較電壓驅動 電路爲多之功率及電感性阻抗展現快速之導通/關閉操作 【發明內容】 春 依據本發明之一例示實施例，一中心抽頭變壓器及相 關驅動電路輸送輸出驅動信號具有大於供給電壓的振幅， 及相關驅動電路大量地簡化，以降低功率消耗及積集驅動 電路所涉及之製程。連接至高壓側電壓之Ρ-MOS電路被 '消除有利於變壓器由N-MOS低壓側供給電壓連接。變壓 器同時也將輸出驅動信號與地端隔離，用以加強連接至通 訊線路的多樣性。用於通用驅動器應用之輸出波形可以反 應、R多數之各種導電元件的作動，依據一選定邏輯順序加 -6 - (2) 1288529 以控制。 【實施方式】 參考第1圖，其中顯示一電路的示意圖，其包含一變壓 器9,其被選定有n:m匝數比，並用以形成描述本發明操作 之基礎。每一單端輸出包含N-MOS電晶體12、14控制供 給電壓Vdd的施加至中心抽頭一次繞組1 3、15的相關部 份。明確地說，於變壓器9之二次繞組11間之最大輸出電 壓V〇UT被決定。
Vout = V〇d I m χ (>2 j)2 RlR2 ^(Ki)2 Rl (公式1) 因此， V〇ut = 2 — V〇d n f \ rl / \ 2义 U nJ 2 Ri + Ri (公式2) 及 V〇ut = 2^ Vdd, 當凡一_>0 (公式 3)
Vout因此可以大於Vdd，若m>l/2n。 作爲於導通（ON)狀態中之NM〇S電晶體14之等效電 阻的R2係實質等於在導通狀態中之N-MOS電晶體12之 等效電阻R4。另外，雖然電路可以經由電晶體12或14加 以單端驅動或控制，但由於變壓器9上之繞組，輸出乂…係 不同的。 由公式3,應注意到電阻R2(或其等效IM之値必須小心 (3) 1288529 控制，以產生穩定振幅的輸出信號，其係無關於供給電壓 VDD，及無關於N-MOS電晶體12(及14)所產生之製程變化 。因此，由公式1，輸出電壓的穩定値可以被設定於VBC(即 傳統帶隙電壓）： V〇ut = V〇d ^ Rload Rload + 4R2 VCONSTAN丁 = <3 VB〇 (公式4)
其中，m = n及a爲任意比例。這是爲一穩定內電壓供 給所代表。因此： V DD =丄 + 2及2 aVbg Rload (公式 5) 及 及 r2
VDD
aVBG
V
BG
Rload ~2~ (公式6) VDD·
ClV BG
I EXT (公式7) 其中： (公式8) Ιεχτ =~Βσ, Rext 及Rext爲外部電阻，其作爲於類似於Rload。因此： -8- (4)1288529 R2
(公式9) 對於a被選擇爲2 °及外部電阻及負載電阻之溫度影 響實質被省去。 參考第2圖，其中顯示一用以實施等效電阻R2控制之 電路實施例的示意圖。明確地說，電流源1^105被連接至 一可變等效電阻R2100,及電流源120之値心巧-係連接
Ra 至電阻RbI 25呈橋式電路架構。運算放大器130具有一對 輸入140、145,其係如所示連接至個別電流源及等效電阻 之共同接點，以供給輸出135,以反應於共同接點之電壓差， 而調整R 21 1 0之値。 然後，參考第3圖，其中顯示本發明之驅動電路實施例 之示意圖，其包含第1及2圖之驅動電路及電阻控制電路 。明確地說，於第2圖電路之可變電阻係被顯示爲N-MOS 電晶體25,及至變壓器9之一次繞組13、15同時也被顯示 爲N-MOS電晶體或等效電阻27、29具有開關陣列31、33 、3 5，其被顯示爲連接其閘極，以接收來自放大器丨3 〇之控 制輸出信號1 3 5。此等開關可以傳統被實施爲邏輯閘，其係 被可控制地導通/關閉。開關31之導通/關閉可以作爲至 電路的輸入，及多數開關33、35也可以依一選定順序加以 導通/關閉，以設定輸出信號的上升及下降時間或其他波形 函數。選定變壓器比係傳統上爲1:1，以促成雙線繞法，以 降低大小及促成於繞組間之耦合效率。 -9 - (5) 1288529 現參考第4a圖，其中，顯示用以實施於第3圖之電路中 之電流源Ιεχτ 105之電路圖。明確地說，運算放大器150係 參考電壓供給Vbc並接收於外部電阻Re〃151間之電壓降， 以施加於N-MOS電晶體153之閘極之兩電壓間之放大差 . 。電晶體153係串聯連接至由P-MOS電晶體37 ' 39所形 成之電流鏡155的一分支，該分支係連接於VDD及REXt151 之間。電流鏡155之另一分支供給來自第3圖之電路之 VDD電壓供給之電流。 籲 ^ΕΧΤ 參考第4b圖，其中顯示於第3圖之電路中之電流源 121之値之電路實施例的示意圖。明確地說，運
Ra 算放大器123係參考電壓Vb。並連接以接收電阻Rcl 26之 間之電壓作爲電路中之電阻之一，該電路包含電阻Rcl 26 及N-MOS電晶體127及電阻Re 129連接於VDD及地端之間 。運算放大器131係連接以接收出現於電阻Re 126與N-MOS電晶體127組合間之電壓，並同時，連接以接收出現在 | 連接地端之電阻RA133間之電壓。這兩電壓間之放大差被 施加至N-MOS電晶體136的閘極，其導通電流經’電流鏡’ 電路138之一分支，因此，供給電流Ι=·[Ά·給第3圖之電
Ra 路，經由電流鏡138的另一分支。所有電晶體及運算放大 器及電阻可以使用傳統積體電路製程，以方便地製造於一 常見半導體基板上。 因此，本發明之線路驅動器能操作於低供給電壓，以產 生具有振幅大於供給電壓的輸出驅動信號，及具有穩定信 號振幅，其係實質無關於供給電壓的振幅上之變動，並具有 -10- (6) (6)1288529 在邏輯控制下之通用相容的波形。 【圖式簡單說明】 第1圖爲具有選定匝比及單端N-MOS驅動器電路的 線路驅動器電路的示意圖； 第2圖爲實施界定公式之電路實施例的示意圖； 第3圖爲包含第2圖之電路的驅動器電路及用以激勵 變壓器的一次繞組之電路的實施例示意圖；及 第4a、b圖爲產生於第3圖之電路中之必要電流供給 的電路示意圖。 [符號說明] 9 變壓器 11 繞組 12 電晶體 13 繞組 14 電晶體 15 繞組 100 105 電流源 110 電阻 120 電流源 125 電阻 130 運算放大器 (7) 輸出 輸入 輸入 電晶體 電阻 電阻 開關
開關 開關 電晶體 電晶體 外部電阻 電晶體 電流鏡 運算放大器
電阻 電晶體 電阻 運算放大器 電阻 電晶體 電流鏡 -12-

Claims (1)

  1. (1) (1)1288529 拾、申請專利範圍 1·—種驅動器電路，包含： 一變壓器，包含一中心抽頭一次繞組具有端點及包含 一二次繞組，具有一選定[M數比，第二繞組提供一電路輸出； 一第一電壓供給，連接至一次繞組之中心接頭及一控 制元件連接至一次繞組的一端點，用以控制來自第一電壓 供給流經其間之電流的導通；及 一控制電路，連接以供給控制信號給控制元件，用以於 電流流經一次繞組導通時，控制其導電性； 該控制電路包含一電流源串聯連接於與一可調導通元 件的第一接點處，及一第二電流源串聯連接於與一電阻性 元件的第二接點處，及包含一放大器，連接至第一及第二接 點，用以供給一控制信號至該導通元件，以反應於出現在第 一及第二接點之信號，而調整其導通。 2. 如申請專利範圍第1項所述之驅動器電路，其中第一 電流源成比例於第二電壓供給對一第一選定電阻値之比例 ，而供給電流，及該第二電流源成比例於第一及第二電壓供 給間之差對第二選定電阻値間之比例，而供給電流。 3. 如申請專利範圍第1項所述之驅動器電路，其中該變 壓器的一次繞組的端點均連接至一控制元件，其與控制電 路作通訊，以接收來自該處之控制信號，以控制流經其間之 電流的導通。 4. 一種驅動器電路，包含： 一變壓器，具有一中心抽頭一次繞組，具有端點及一二 -13 - (2) (2)1288529 次繞組，形成電路輸出； 一第一電壓源，連接至該一次繞組的中心抽頭； 第一及第二控制機構，連接至一次繞組的端點，用以反 應於所施加之控制信號，控制流經其間之電流的導通； 電路機構，包含第一及第二電流源，連接至個別之第一 及第二電阻機構，並包含一放大器連接以接收來自第一及 第二電阻機構的信號，用以由該處產生控制信號，其被施加 至第一及第二控制機構與第一電阻機構，用以控制其導電 性。 5. 如申請專利範圍第4項所述之驅動器電路，其中該第 一電流源成比例於由第二源至第一源的電壓對一選定電阻 値之比例，而供給一電流；及其中 該第二電流源成比例於由第一與第二源之電壓差對第 二電阻値之比例，而供給一電流；及 該控制信號係反應於一施加之輸入信號，而選擇地供 給至第一及第二控制機構的至少之一。 6. 如申請專利範圍第5項所述之驅動器電路，其中該第 二控制機構包含多數可變導通元件，及該控制信號係選擇 地供給至可變導通元件之至少之一，以控制於電路輸出所 產生之信號的參數。 7. 如申請專利範圍第6項所述之驅動器電路，其中多數 可變導通元件係以一選定順序加以作動，以改變產生於電 路輸出之信號的波形。 -14-
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