TWI743755B

TWI743755B - 發射器裝置與校正方法

Info

Publication number: TWI743755B
Application number: TW109113669A
Authority: TW
Inventors: 雷良煥; 黃詩雄
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2021-10-21
Also published as: TW202141937A; US20210336709A1; US11546066B2

Abstract

發射器裝置包含發射器電路、電壓產生電路以及校正電路。發射器電路用以響應於第一控制訊號選擇性地操作在校正模式或正常模式，其中發射器電路具有第一輸出端與第二輸出端。電壓產生電路用以產生偏壓電壓，其中偏壓電壓在校正模式產生具有第一位準，並在正常模式具有第二位準，且第一位準不同於第二位準。校正電路用以在校正模式下根據偏壓電壓以及第二控制訊號啟動，以校正第一輸出端之位準與第二輸出端之位準。

Description

發射器裝置與校正方法

本案是關於發射器裝置，尤其是關於具有內部測試電路的發射器裝置與校正方法。

隨著製程進步，電晶體的臨界電壓越來越高，且電源電壓越來越低。先進製程的電晶體已不適用於操作於較高電壓的電路系統。若是將先進製程的電晶體應用於上述的電路系統，此電晶體可能會出現損壞而降低整體系統的可靠度。

於一些實施例中，發射器裝置包含發射器電路、電壓產生電路以及校正電路。發射器電路用以響應於第一控制訊號選擇性地操作在校正模式或正常模式，其中發射器電路具有第一輸出端與第二輸出端。電壓產生電路用以產生偏壓電壓，其中偏壓電壓在校正模式產生具有第一位準，並在正常模式具有第二位準，且第一位準不同於第二位準。校正電路用以在校正模式下根據偏壓電壓以及第二控制訊號啟動，以校正第一輸出端之位準與第二輸出端之位準。

於一些實施例中，校正方法用以校正發射器電路的第一輸出端之位準與第二輸出端之位準，其中發射器電路響應於第一控制訊號選擇性地操作在校正模式或正常模式，且校正方法包含下列操作：產生偏壓電壓，其中偏壓電壓在校正模式具有第一位準，並在正常模式具有第二位準，且第一位準不同於第二位準；以及在校正模式下根據偏壓電壓以及第二控制訊號校正第一輸出端之位準與第二輸出端之位準。

有關本案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

本文所使用的所有詞彙具有其通常的意涵。上述之詞彙在普遍常用之字典中之定義，在本案的內容中包含任一於此討論的詞彙之使用例子僅為示例，不應限制到本案之範圍與意涵。同樣地，本案亦不僅以於此說明書所示出的各種實施例為限。

關於本文中所使用之『約』或『大約』一般通常係指數值之誤差或範圍約百分之二十以內，較好地是約百分之十以內，而更佳地則是約百分五之以內。文中若無明確說明，其所提及的數值皆視作為近似值，即如『約』或『大約』所表示的誤差或範圍。

關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。如本文所用，用語『電路系統（circuitry）』可為由至少一電路（circuit）所形成的單一系統，且用語『電路』可為由至少一個電晶體與/或至少一個主被動元件按一定方式連接以處理訊號的裝置。

如本文所用，用語『與/或』包含了列出的關聯項目中的一個或多個的任何組合。在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述並辨別各個元件。因此，在本文中的第一元件也可被稱為第二元件，而不脫離本案的本意。為易於理解，於各圖式中的類似元件將被指定為相同標號。

圖1A為根據本案一些實施例繪製的一種發射器裝置100的示意圖。於一些實施例中，發射器裝置100可應用於乙太網路系統。例如，發射器裝置100可透過媒介相關介面（medium dependent interface, MDI）101與外部設備（未示出）連接。

於一些實施例中，發射器裝置100包含發射器電路110、電壓產生電路120、校正電路130以及控制邏輯電路140。發射器電路110具有輸出端O+與輸出端O-，其分別連接至媒介相關介面101中的電感性元件102（例如為變壓器）以傳輸訊號。發射器電路110可包含（但不限於）數位類比轉換器電路、混頻器電路與/或功率放大器電路等等。響應於控制訊號VC，發射器電路110可基於控制邏輯電路140之控制而選擇性地操作於校正模式或正常模式。例如，在發射器裝置100尚未連接至電感性元件102時，發射器電路110可操作於校正模式。於此條件下，可對發射器電路110的內部電路進行測試，以確認發射器電路110在實際應用環境（例如為連接至電感性元件102後）之操作是否正確。當發射器裝置100透過媒介相關介面101連接至外部設備時，發射器電路110操作於正常模式以進行訊號傳輸。於一些實施例中，校正模式是由製造發射器裝置100的廠商端執行，且正常模式是由使用發射器裝置100的客戶端執行，但本案並不以此為限。

於一些實施例中，控制邏輯電路140可為（但不限於）數位訊號處理器（digital signal processor, DSP）電路。電壓產生電路120用以根據電壓Vb以產生偏壓電壓VB。於一些實施例中，偏壓電壓VB在校正模式下具有位準V1並在正常模式下具有位準V2，且位準V1不同於位準V2。例如，位準V1可低於位準V2。於一些實施例中，電壓產生電路120根據控制訊號VC產生具有位準V1或位準V2的偏壓電壓VB。例如，電壓產生電路120可為（但不限於）低壓差（low dropout, LDO）穩壓電路。控制邏輯電路140可根據控制訊號VC切換對應的電壓Vb。控制邏輯電路140可根據控制訊號VC於校正模式下切換電壓Vb的位準為位準V1，並根據控制訊號VC於正常模式下切換電壓Vb的位準至位準V2。如此，電壓產生電路120可調節電壓Vb以產生具有對應位準的偏壓電壓VB。例如，當控制訊號VC具有高位準（例如為相同於供應電壓VDD之位準），發射器裝置100操作於正常模式。響應於此控制訊號VC，控制邏輯電路140可輸出具有位準V2的電壓Vb。或者，當控制訊號VC具有低位準（例如為0V），發射器裝置100操作於校正模式。響應於此控制訊號VC，控制邏輯電路140可輸出具有位準V1的電壓Vb。

校正電路130耦接至輸出端O+以及輸出端O-。在校正模式下，校正電路130用以根據偏壓電壓VB以及控制訊號VD啟動以校正輸出端O+之位準（例如為共模位準）以及輸出端O-之位準（例如為共模位準）。於一些實施例中，控制訊號VD相關於控制訊號VC。於一些實施例中，控制邏輯電路140可根據控制訊號VC直接產生控制訊號VD。或者，於一些實施例中，控制邏輯電路140可根據控制訊號VC控制至少一額外電路（未示出）產生控制訊號VD。於一些實施例中，控制訊號VD可被控制訊號VC替代（即電晶體P1與電晶體P2之閘極亦可改為接收控制訊號VC）。

於一些實施例中，校正電路130用以在校正模式下調整輸出端O+之位準至接近於輸出端O+於正常模式下之位準，並調整輸出端O-之位準至接近於輸出端O-於正常模式下之位準。換言之，校正電路130用以提供類似（或相同）於正常模式下的偏壓條件給操作於校正模式下的發射器電路110，以便於對發射器電路110進行測試。在正常模式下，校正電路130用以根據偏壓電壓VB以及控制訊號VD關閉。

圖1B為根據本案一些實施例示出圖1A中輸出端O+或輸出端O-上之訊號的波形圖。在實際應用環境中，輸出端O+與輸出端O-連接至電感性元件102，且發射器電路110操作於正常模式。於此條件下，輸出端O+（與/或輸出端O-）上的訊號之共模位準約為1.8伏特（V）。在出廠前的測試中，輸出端O+與輸出端O-尚未連接至電感性元件102，且發射器電路110操作於校正模式。若未使用校正電路130且輸出端O+與輸出端O-為差動輸出端，輸出端O+（與/或輸出端O-）上的訊號之共模位準VT1會低於正常模式下的共模位準（即圖1B中的1.8V）。

若共模位準VT1過低，代表發射器電路110於校正模式下具有的偏壓條件與操作於實際應用環境之偏壓條件差異過大。如此一來，發射器電路110在校正模式下產生的電壓（或電流）可能不同於其在正常模式下產生的電壓（或電流）。例如，輸出端O+與輸出端O-可為發射器電路110內的數位類比轉換器電路之輸出端。若共模位準VT1過低，可能導致數位類比轉換器電路中內部元件（例如為電流源或電晶體）的跨壓過低，使得內部元件產生之電流大小改變。藉由設置校正電路130，於校正模式下，輸出端O+（與/或輸出端O-）上的訊號之共模位準VT2可提高至接近於正常模式下的共模位準。如此一來，發射器電路110可於校正模式下具有接近於實際應用環境下之偏壓條件，以便於在廠商端進行更準確的測試或電路校正。

上述提及之相關位準的數值用於示例，但本案並不以此為限。於一些例子中，輸出端O+（與/或輸出端O-）之位準可約為1.8～3.3V。

繼續參照圖1A，於一些實施例中，校正電路130用以在校正模式下根據偏壓電壓VB以及控制訊號VD進行操作，並分別提供第一阻抗（即電阻R1）與第二阻抗（即電阻R2）至輸出端Ｏ+與輸出端O-。例如，校正電路130包含電晶體P1、電晶體P2、電阻R1以及電阻R2。電晶體P1與電晶體P2為P型電晶體。電晶體P1的第一端（例如為源極）接收供應電壓VDD，電晶體P1的第二端（例如為汲極）耦接至電阻R1的第一端，且電晶體P1的控制端（例如為閘極）接收控制訊號VD。電晶體P2的第一端接收供應電壓VDD，電晶體P2的第二端耦接至電阻R2的第一端，且電晶體P2的控制端接收控制訊號VD。電阻R1的第二端耦接至輸出端O+，且電阻R2的第二端耦接至輸出端O-。在校正模式下，控制訊號VD具有低位準（例如為0V）。響應於此控制訊號VD，電晶體P1與電晶體P2導通。如此，電阻R1可接收到供應電壓VDD以調整輸出端O+之位準，且電阻R2可接收到供應電壓VDD以調整輸出端O-之位準。在正常模式下，控制訊號VD具有高位準（例如為相同於供應電壓VDD之位準）。響應於此控制訊號VD，電晶體P1與電晶體P2關閉。如此，電阻R1與電阻R2不影響輸出端O+之位準與輸出端O-之位準。

再者，電晶體P1與電晶體P2中每一者的基極（bulk）接收偏壓電壓VB。在校正模式或正常模式下，偏壓電壓VB之位準可約相同於輸出端O+（與/或輸出端O-）之位準。例如，在正常模式下，輸出端O+（與/或輸出端O-）之位準約為1.8～3.3V，故偏壓電壓VB之位準V2可約為1.8～3.3V。如先前所述，在正常模式下，電晶體P1與電晶體P2被關閉。電晶體P1與電晶體P2中每一者的基極耦接至一N型井（未示出），且電晶體P1與電晶體P2中每一者的第二端耦接至一P型參雜區（未示出）。因此，藉由具有相近（或相同）於輸出端O+（與/或輸出端O-）之位準的偏壓電壓VB，可避免電晶體P1（與/或電晶體P2）內部的PN接面（未示出）被順偏壓而產生漏電流。換言之，於正常模式下，校正電路130可根據具有位準V2的偏壓電壓VB降低漏電流。

或者，在校正模式下，輸出端O+（與/或輸出端O-）之位準約為1.8V，故偏壓電壓VB之位準V1可約為1.8V，且電晶體P1與電晶體P2兩者之控制端接收具有約為0V的控制訊號VD。換言之，閘極-基極間的電壓差約為1.8V，其為目前先進製程（例如為22奈米、12奈米或更新製程）下之電晶體可承受的壓差。因此，藉由具有相近（或相同）於輸出端O+（與/或輸出端O-）之位準的偏壓電壓VB，可提升電晶體P1與電晶體P2的可靠度。於一些實施例中，電晶體P1與電晶體P2可為（但不限於）鰭式（fin）場效電晶體。

圖2為根據本案一些實施例繪製圖1A中的電壓產生電路120之示意圖。於此例中，電壓產生電路120操作為LDO穩壓器，其包含誤差放大器電路210、電晶體MN、電容C1、電容C2、電阻R3以及電阻R4。電容C1耦接於誤差放大器電路210的輸出端與地之間。電晶體MN的控制端（例如為閘極）耦接至電容C1以接收電壓Vp，電晶體MN的第一端（例如為汲極）用以接收供應電壓VDD，且電晶體MN的第二端（例如為源極）耦接至電阻R3的第一端並用以輸出偏壓電壓VB。電容C2耦接於電晶體MN的第二端與地之間。電阻R3的第二端耦接至電阻R4的第一端並用以輸出電壓Vf，且電阻R4的第二端耦接至地。誤差放大器電路210用以接收電壓Vb以及電壓Vf以產生電壓Vp。在校正模式下，電壓Vb被切換以具有位準V1。藉由調節電壓Vb，電壓產生電路120可產生具有位準V1的偏壓電壓VB。或者，在正常模式下，電壓Vb被切換以具有位準V2。電壓產生電路120可據此產生具有位準V2的偏壓電壓VB。

上述關於電壓產生電路120的設置方式用於示例，且本案並不以此為限。各種可在不同模式下產生對應電壓之設置方式皆為本案所涵蓋之範圍。

上述各個電晶體的導電類型（即P型或N型）用於示例，但本案並不以此為限。可實施類似操作的各種導電類型之電晶體與其相對應之設置方式皆為本案所涵蓋的範圍。

圖3為根據本案一些實施例繪製一種校正方法300的流程圖。於一些實施例中，校正方法300可由（但不限於）圖1A的發射器裝置100實施。於一些實施例中，校正方法300可用於在測試階段校正發射器裝置100的共模輸出位準，以模擬類似（或相同）實際應用環境的偏壓條件。

於操作S310，產生偏壓電壓，其中偏壓電壓在校正模式產生具有第一位準，並在正常模式具有第二位準，且第一位準不同於第二位準。於操作S320，在校正模式下根據偏壓電壓以及控制訊號校正第一輸出端之位準與第二輸出端之位準。

上述校正方法300的多個操作之說明可參考前述多個實施例，故於此不再贅述。上述多個操作僅為示例，並非限定需依照此示例中的順序執行。在不違背本案的各實施例的操作方式與範圍下，在校正方法300下的各種操作當可適當地增加、替換、省略或以不同順序執行。或者，在校正方法300下的一或多個操作可以是同時或部分同時執行。

綜上所述，本案一些實施例中之發射器裝置與校正方法可以避免測試用的校正電路產生漏電流並可提高內部元件的可靠度。如此一來，發射器裝置可適合由先進製程的電晶體實施。

雖然本案之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本案，本技術領域具有通常知識者可依據本案之明示或隱含之內容對本案之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本案所尋求之專利保護範疇，換言之，本案之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。

100:發射器裝置 101:媒介相關介面 102:電感性元件 110:發射器電路 120:電壓產生電路 130:校正電路 140:控制邏輯電路 O+,O-:輸出端 P1,P2:電晶體 R1,R2:電阻 Vb:電壓 VB:偏壓電壓 VC,VD:控制訊號 VDD:供應電壓 VT1,VT2:共模位準 210:誤差放大器 C1,C2:電容 MN:電晶體 R3,R4:電阻 Vf,Vp:電壓 300:校正方法 S310,S320:操作

［圖1A］為根據本案一些實施例繪製的一種發射器裝置的示意圖；［圖1B］為根據本案一些實施例示出圖1A中輸出端上之訊號的波形圖；［圖2］為根據本案一些實施例繪製圖1A中的電壓產生電路之示意圖；以及［圖3］為根據本案一些實施例繪製一種校正方法的流程圖。

100:發射器裝置

101:媒介相關介面

102:電感性元件

110:發射器電路

120:電壓產生電路

130:校正電路

140:控制邏輯電路

O+,O-:輸出端

P1,P2:電晶體

R1,R2:電阻

Vb:電壓

VB:偏壓電壓

VC,VD:控制訊號

VDD:供應電壓

Claims

一種發射器裝置，包含：一發射器電路，用以響應於一第一控制訊號選擇性地操作在一校正模式或一正常模式，其中該發射器電路具有一第一輸出端與一第二輸出端；一電壓產生電路，用以產生一偏壓電壓，其中該偏壓電壓在該校正模式具有一第一位準，並在該正常模式具有一第二位準，且該第一位準不同於該第二位準；以及一校正電路，用以在該校正模式下根據該偏壓電壓以及一第二控制訊號啟動，以校正該第一輸出端之位準與該第二輸出端之位準。
如請求項1之發射器裝置，其中該第一輸出端在該正常模式下具有一第三位準，該第二輸出端在該正常模式下具有一第四位準，該校正電路用以在該校正模式下調整該第一輸出端之位準至接近於該第三位準，並調整該第二輸出端之位準至接近於該第四位準。
如請求項1之發射器裝置，其中該校正電路更用以在該正常模式下根據該偏壓電壓以及該第二控制訊號關閉。
如請求項1之發射器裝置，其中該校正電路用以在該正常模式下根據具有該第二位準的該偏壓電壓降低該校正電路的一漏電流。
如請求項1之發射器裝置，其中該校正電路用以在該校正模式下根據該偏壓電壓以及該第二控制訊號分別提供一第一阻抗與一第二阻抗至該第一輸出端與該第二輸出端。
如請求項1之發射器裝置，其中該校正電路包含：一第一電晶體，用以在該校正模式下根據該第二控制訊號導通，並在該正常模式下根據該偏壓電壓以及該第二控制訊號關閉；一第一電阻，耦接於該第一電晶體與該第一輸出端之間；一第二電晶體，用以在該校正模式下根據該第二控制訊號導通，並在該正常模式下根據該偏壓電壓以及該第二控制訊號關閉；以及一第二電阻，耦接於該第二電晶體與該第二輸出端之間。
如請求項6之發射器裝置，其中該第一電晶體與該第二電晶體每一者的一基極用以接收該偏壓電壓。
一種校正方法，用以校正一發射器電路的一第一輸出端之位準與一第二輸出端之位準，其中該發射器電路響應於一第一控制訊號選擇性地操作在一校正模式或一正常模式，且該校正方法包含：產生一偏壓電壓，其中該偏壓電壓在該校正模式具有一第一位準，並在該正常模式具有一第二位準，且該第一位準不同於該第二位準；以及在該校正模式下根據該偏壓電壓以及一第二控制訊號校正該第一輸出端之位準與該第二輸出端之位準。
如請求項8之校正方法，其中該第一輸出端在該正常模式下具有一第三位準，該第二輸出端在該正常模式下具有一第四位準，且在該校正模式下根據該偏壓電壓以及該第二控制訊號校正該第一輸出端之位準與該第二輸出端之位準包含：在該校正模式下調整該第一輸出端之位準至接近於該第三位準，並調整該第二輸出端之位準至接近於該第四位準。
如請求項8之校正方法，其中在該校正模式下根據該偏壓電壓以及該第二控制訊號校正該第一輸出端之位準與該第二輸出端之位準包含：在該校正模式下根據該偏壓電壓以及該第二控制訊號分別提供一第一阻抗與一第二阻抗至該第一輸出端與該第二輸出端。