TWI833595B - 傳輸裝置 - Google Patents

Abstract

本揭露提供一種傳輸裝置。傳輸裝置包括電壓產生器、轉換器、電壓緩衝器以及傳輸元件。電壓產生器依據第一電流產生第一電壓信號。轉換器使用與溫度成正比的源電流產生第二電流，依據第一電壓信號產生第三電流，並且將第二電流與第三電流的總和轉換成第二電壓信號。電壓緩衝器依據第二電壓信號產生與溫度成正比的驅動電壓。傳輸元件基於驅動電壓而進行操作。

Description

傳輸裝置

本發明是有關於一種傳輸裝置，且特別是有關於一種在不同溫度下具有不同電路特性的傳輸裝置。

一般來說，傳輸裝置用以接收資料且傳輸資料。傳輸裝置的功率消耗與驅動功率相關聯。當傳輸裝置的驅動功率具有高驅動功率時，傳輸裝置具有高功率消耗。當傳輸裝置的驅動功率具有低驅動功率時，傳輸裝置具有低功率消耗。

在較低溫度下，傳輸裝置具有較高傳輸品質。應注意，驅動功率是恒定的。功率消耗是恒定的。在較低溫度下，功率消耗不能降低。在較高溫度下，傳輸裝置的傳輸品質會降低。此較低傳輸品質可致使傳輸裝置具有高誤位元速率。因此，會增加資料損失。

本揭露提供一種傳輸裝置，所述傳輸裝置在較高溫度下具有高傳輸能力並且在較低溫度下具有低功率消耗。

本揭露的傳輸裝置包括電壓產生器、轉換器、電壓緩衝器以及傳輸元件。電壓產生器依據第一電流產生第一電壓信號。轉換器耦接到電壓產生器。轉換器使用與溫度成正比的源電流產生第二電流，依據第一電壓信號產生第三電流，並將第二電流與第三電流的總和轉換成第二電壓信號。電壓緩衝器耦接到轉換器。電壓緩衝器依據第二電壓信號產生驅動電壓。傳輸元件耦接到電壓緩衝器。傳輸元件基於驅動電壓操作。驅動電壓與溫度成正比。

基於上文，轉換器使用與溫度成正比的源電流產生第二電流並產生第三電流。轉換器將第二電流與第三電流的總和轉換成第二電壓信號。因此，第二電壓信號與溫度成正比。電壓緩衝器依據第二電壓信號產生驅動電壓。驅動電壓與溫度成正比。因此，傳輸裝置在較高溫度下具有高傳輸能力並且在較低溫度下具有低功率消耗。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、200、300:傳輸裝置

110、210:電壓產生器

120、220、320:轉換器

121、221、321:電流源

130、230:電壓緩衝器

140:傳輸元件

222、322、323:電流鏡

AMP1、AMP2:運算放大器

DT:數據

I1:第一電流

I2:第二電流

I3:第三電流

I4:第四電流

ISR:源電流

N1、N2、P1、P2、P3、P4、P5、P6:電晶體

ND1:第一節點

ND2:第二節點

RA、RB:電阻器

TD:預設溫度

TEMP:溫度

V1:第一電壓信號

V2:第二電壓信號

VFB:回饋電壓

VPP:參考高電壓

VREF:參考電壓

VRT:驅動電壓

VSS:參考低電壓

包括附圖以提供對本揭露的進一步理解，且附圖併入本說明書中且構成本說明書的一部分。圖式示出本揭露的示範性實施例，且與實施方式一起用來解釋本揭露的原理。

圖1示出依據本揭露第一實施例所繪示的傳輸裝置的示意 圖。

圖2示出依據本揭露第二實施例所繪示的傳輸裝置的示意圖。

圖3示出依據本揭露第二實施例所繪示的傳輸裝置的電路圖。

圖4示出依據本揭露第三實施例所繪示的傳輸裝置的電路圖。

可通過參考結合如下文所描述的圖式進行的以下詳細描述來理解本揭露。應注意，出於清楚說明和易於讀者理解的目的，本揭露的各種圖式繪示電子裝置的一部分，且各種圖式中的某些元件可不按比例繪製。另外，圖式中繪示的每一裝置的數量和尺寸僅是說明性的且並不旨在限制本揭露的範圍。

在整個描述和所附權利要求書中，某些術語用以指代特定元件。如本領域的技術人員將理解，電子設備製造商可以用不同名稱來指代元件。本文檔並非意圖區分開在名稱而非功能上不同的元件。在以下描述和權利要求書中，術語“包括”、“包括”以及“具有”以開放式方式使用，且因此應解釋為意指“包括但不限於......”。因此，當在本揭露的描述中使用術語“包括”、“包含”和/或“具有”時，將表明存在對應特徵、區域、步驟、操作和/或元件，但不限於存在一個或多個對應特徵、區域、步驟、 操作和/或元件。

應理解，當元件稱為“耦接到”、“連接到”或“傳導到”另一元件時，所述元件可直接連接到另一元件且建立直接電連接，或在這些元件之間可存在中間元件以用於中繼電連接(間接電連接)。相比之下，當元件稱為“直接耦接到”、“直接傳導到”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。

儘管例如第一、第二、第三等術語可用於描述不同構成元件，但此類構成元件不受這些術語限制。術語僅用於區分說明書中的構成元件與其它構成元件。權利要求書可不使用相同術語，而是可相對於元件所要求的順序使用術語第一、第二、第三等。因此，在以下描述中，第一構成元件可為權利要求書中的第二構成元件。

請參考圖1，圖1示出依據本揭露第一實施例所繪示的傳輸裝置的示意圖。在本實施例中，傳輸裝置100包括電壓產生器110、轉換器120、電壓緩衝器130以及傳輸元件140。電壓產生器110依據第一電流I1來產生第一電壓信號V1。轉換器120耦接到電壓產生器110。電壓產生器110可由電壓調節器或低壓差(low-dropout；LDO)電路來實施。

在本實施例中，轉換器120使用與溫度TEMP成正比的源電流ISR產生第二電流I2。舉例而言，源電流ISR為與絕對溫度成正比(proportional to absolute temperature；PTAT)的電流，但本揭露不限於此。轉換器120從電壓產生器110接收第一電壓 信號V1。轉換器依據第一電壓信號V1來產生第三電流I3。轉換器120將第二電流I2與第三電流I3的總和轉換成第二電壓信號V2。在本實施例中，轉換器120可為電流至電壓轉換器。

在本實施例中，電壓緩衝器130耦接到轉換器120。電壓緩衝器130依據來自轉換器120的第二電壓信號V2來產生驅動電壓VRT。驅動電壓與溫度TEMP成正比。電壓緩衝器130可將第二電壓信號V2設定為驅動電壓VRT和/或增加扇出(fan-out)電流。因此，電壓緩衝器130提高驅動電壓VRT的扇出能力。傳輸元件140耦接到電壓緩衝器130。傳輸元件140基於驅動電壓VRT來進行操作。在本實施例中，傳輸元件140可為用於接收資料DT及傳輸資料DT的介面(interface)電路。

在此值得一提的是，轉換器120使用與溫度TEMP成正比的源電流ISR來產生第二電流I2，並產生第三電流I3。第二電流I2與溫度TEMP成正比。轉換器120將第二電流I2與第三電流I3的總和轉換成第二電壓信號V2。因此，第二電壓信號V2也與溫度TEMP成正比。電壓緩衝器130依據第二電壓信號V2來產生驅動電壓VRT。驅動電壓VRT與溫度TEMP成正比。因此，傳輸裝置100在較高溫度下基於驅動電壓VRT具有高傳輸能力。此外，傳輸裝置100在較低溫度下基於驅動電壓VRT具有低功率耗。因此，傳輸裝置100在較低溫度下具有低功率消耗和高傳輸能力。換句話說，傳輸裝置100可回應於溫度TEMP而自動調整驅動電壓VRT。

在本實施例中，轉換器120包括電流源121。電流源121回應於溫度TEMP而提供源電流ISR。

在本實施例中，第三電流I3與第一電流I1成正比，並且低於第一電流I1。舉例來說，第三電流I3的電流值是第一電流I1的電流值的0.5倍到0.8倍，但本揭露不限於此。

在本實施例中，當溫度TEMP為預設溫度TD時，第二電流I2與第三電流I3的總和設計成等於第一電流I1。第二電流I2與溫度TEMP成正比。因此，當溫度TEMP高於預設溫度TD時，第二電流I2與第三電流I3的總和高於第一電流I1。此外，當溫度TEMP低於預設溫度TD時，第二電流I2與第三電流I3的總和低於第一電流I1。

基於實際要求，預設溫度TD可以被決定。舉例來說，預設溫度TD可被決定為室溫，但本揭露不限於此。當溫度TEMP為室溫時，第二電流I2與第三電流I3的總和被設計成等於第一電流I1。當溫度TEMP高於室溫時，第二電流I2與第三電流I3的總和高於第一電流I1。因此，在較高溫度下的驅動電壓VRT高於在室溫下的驅動電壓VRT。此外，當溫度TEMP低於室溫時，第二電流I2與第三電流I3的總和低於第一電流I1。因此，在較低溫度下的驅動電壓VRT低於在室溫下的驅動電壓VRT。

請參考圖2，圖2示出依據本揭露第二實施例所繪示的傳輸裝置的示意圖。在本實施例中，傳輸裝置200包括電壓產生器210、轉換器220、電壓緩衝器230以及傳輸元件140。電壓產生 器210包括運算放大器AMP1、電阻器RA以及電晶體P1。在本實施例中，運算放大器AMP1的第一輸入端接收參考電壓VREF。運算放大器AMP1的輸出端輸出第一電壓信號V1。電阻器RA耦接在運算放大器AMP1的第二輸入端與參考低電壓VSS之間。電晶體P1的第一端耦接到參考高電壓VPP。電晶體P1的第二端耦接到運算放大器AMP1的第二輸入端。電晶體P1的控制端耦接到運算放大器AMP1的輸出端。在本實施例中，電晶體P1為p型電晶體(例如，p型MOSFET)，但本揭露不限於此。因此，運算放大器AMP1的第一輸入端是反相輸入端。運算放大器AMP1的第二輸入端是非反相輸入端。

在本實施例中，電壓產生器210依據電阻器RA的電阻值和流經電阻器RA的第一電流I1的電流值來產生回饋電壓VFB，並依據參考電壓VREF和回饋電壓VFB來產生第一電壓信號V1。

在本實施例中，轉換器220包括電流源221、電阻器RB、電流鏡222以及電晶體P2。電流源221耦接到第一節點ND1。電流源221提供與溫度成正比的源電流ISR。電阻器RB在第二節點ND2與參考低電壓VSS之間耦接。電流鏡222耦接到第一節點ND1和第二節點ND2。電流鏡222鏡像(或稱，鏡射或映射)源電流ISR以產生流經第二節點ND2的第二電流I2。電晶體P2的第一端耦接到參考高電壓VPP。電晶體P2的第二端耦接到第二節點ND2。電晶體P2的控制端耦接到運算放大器AMP1的輸出端。電晶體P2的控制端接收第一電壓信號V1。電晶體P1和電晶體P2 由第一電壓信號V1控制。因此，第三電流I3與第一電流I1成正比。

在本實施例中，轉換器220依據電阻器RB的電阻值和第二電流I2與第三電流I3的總和的電流值來產生第二電壓信號V2。

在本實施例中，電壓緩衝器230包括運算放大器AMP2。運算放大器AMP2的非反相輸入端從轉換器220接收第二電壓信號V2。運算放大器AMP2的反相輸入端耦接到運算放大器AMP2的輸出端。運算放大器AMP2的輸出端用以輸出驅動電壓VRT。傳輸元件140接收驅動電壓VRT，並基於驅動電壓VRT來進行操作。

舉例來說，預設溫度(即，圖1的預設溫度TD)可被決定為室溫，但本揭露不限於此。當溫度TEMP接近于室溫時，第二電流I2與第三電流I3的總和近似等於第一電流I1。因此，驅動電壓VRT近似為參考電壓VREF。當溫度TEMP高於室溫時，第二電流I2與第三電流I3的總和高於第一電流I1。因此，在較高溫度下的驅動電壓VRT高於參考電壓VREF。也因此，傳輸裝置200在較高溫度下具有高傳輸能力。此外，當溫度TEMP低於室溫時，第二電流I2與第三電流I3的總和低於第一電流I1。因此，在較低溫度下的驅動電壓VRT低於參考電壓VREF。也因此，傳輸裝置200在較低溫度下具有低功率消耗以及高傳輸能力。

詳細來說明，請參考圖3，圖3繪示依據本揭露第二實施例所繪示的傳輸裝置的電路圖。在本實施例中，轉換器220包括 電流源221、電阻器RB、電流鏡(current mirror)222以及電晶體P2。電流鏡222包括電晶體P3、電晶體P4、電晶體P5以及電晶體P6。電晶體P3的第一端耦接到參考高電壓VPP。電晶體P4的第一端耦接到電晶體P3的第二端以及電晶體P3的控制端。電晶體P4的第二端以及電晶體P4的控制端耦接到第一節點ND1。電晶體P5的第一端耦接到參考高電壓VPP。電晶體P5的控制端耦接到電晶體P3的控制端。電晶體P6的第一端耦接到電晶體P5的第二端。電晶體P6的第二端耦接到第二節點ND2。電晶體P6的控制端耦接到電晶體P4的控制端。

在本實施例中，電晶體P3以及電晶體P5形成電流鏡電路。電晶體P4以及電晶體P6形成另一電流鏡電路。電流鏡222為級聯(cascode)式電流鏡電路。因此，電流鏡222可精確地鏡像源電流ISR以產生流經第二節點ND2的第二電流I2。

在本實施例中，電晶體P2到電晶體P6為p型電晶體(例如，p型MOSFET)，但本揭露不限於此。

請參考圖4，圖4示出依據本揭露第三實施例所繪示的傳輸裝置的電路圖。在本實施例中，傳輸裝置300包括電壓產生器210、轉換器320、電壓緩衝器230以及傳輸元件140。在圖2以及圖3的實施例中已清楚地解釋電壓產生器210、電壓緩衝器230以及傳輸元件140的實施細節，故不在此重述。在本實施例中，轉換器320包括電流源321、電流鏡322以及電流鏡323、電阻器RB以及電晶體P2。電流源321提供與溫度成正比的源電流ISR。 電流鏡322耦接到第一節點ND1以及電流源321。電流鏡322鏡像源電流ISR以產生流經第一節點ND1的第四電流I4。第二電阻器耦接在第二節點ND2與參考低電壓VSS之間。電流鏡323耦接到第一節點ND1以及第二節點ND2。電流鏡323精確地鏡像第四電流I4以產生流經第二節點ND2的第二電流I2。電晶體P2的第一端耦接到參考高電壓VPP。電晶體P2的第二端耦接到第二節點ND2。電晶體P2的控制端耦接到運算放大器AMP1的輸出端。電晶體P2的控制端接收第一電壓信號V1。電晶體P1以及電晶體P2由第一電壓信號V1控制。因此，第三電流I3與第一電流I1成正比。

電流鏡322包括電晶體N1以及電晶體N2。電晶體N1的第一端以及電晶體N1的控制端耦接到電流源321。電晶體N2的第二端耦接到參考低電壓VSS。電晶體N2的第一端耦接到第一節點ND1。電晶體N2的第二端耦接到參考低電壓VSS。電晶體N2的控制端耦接到電晶體N1的控制端。

電流鏡323包括電晶體P3、電晶體P4、電晶體P5以及電晶體P6。電晶體P3、電晶體P4、電晶體P5以及電晶體P6的電路配置類似於圖3中的電晶體P3、電晶體P4、電晶體P5以及電晶體P6的電路配置，故不在此重述。

在本實施例中，電晶體P2到電晶體P6為p型電晶體(例如，p型MOSFET)，但本揭露不限於此。電晶體N1以及電晶體N2為n型電晶體(例如，n型MOSFET)，但本揭露不限於此。

綜上所述，轉換器使用與溫度成正比的源電流產生第二電流，並產生第三電流。第二電流與溫度成正比。轉換器將第二電流與第三電流的總和轉換成第二電壓信號。因此，第二電壓信號也與溫度成正比。電壓緩衝器依據第二電壓信號來產生驅動電壓。驅動電壓與溫度成正比。因此，傳輸裝置在較高溫度下基於驅動電壓具有高傳輸能力，並且在較高溫度下基於驅動電壓具有低功率消耗。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:傳輸裝置

110:電壓產生器

120:轉換器

121:電流源

130:電壓緩衝器

140:傳輸元件

DT:數據

I1:第一電流

I2:第二電流

I3:第三電流

ISR:源電流

TD:預設溫度

TEMP:溫度

V1:第一電壓信號

V2:第二電壓信號

VRT:驅動電壓

Claims (9)

1. 一種傳輸裝置，包括：電壓產生器，經配置以依據第一電流產生第一電壓信號；轉換器，耦接到所述電壓產生器，經配置以使用與溫度成正比的源電流產生第二電流，依據所述第一電壓信號產生第三電流，且將所述第二電流與所述第三電流的總和轉換成第二電壓信號；電壓緩衝器，耦接到所述轉換器，經配置以依據所述第二電壓信號產生驅動電壓；以及傳輸元件，耦接到所述電壓緩衝器，經配置以基於所述驅動電壓操作，其中所述驅動電壓與所述溫度成正比，並且其中當所述溫度為預設溫度時，所述第二電流與所述第三電流的所述總和等於所述第一電流。
2. 如請求項1所述的傳輸裝置，其中所述第三電流與所述第一電流成正比且低於所述第一電流。
3. 如請求項1所述的傳輸裝置，其中：當所述溫度高於所述預設溫度時，所述第二電流與所述第三電流的所述總和高於所述第一電流，並且當所述溫度低於所述預設溫度時，所述第二電流與所述第三電流的所述總和低於所述第一電流。
4. 如請求項1所述的傳輸裝置，其中所述電壓產生器包括：運算放大器，其中所述運算放大器的第一輸入端接收參考電壓，其中所述運算放大器的輸出端輸出所述第一電壓信號；第一電阻器，耦接在所述運算放大器的第二輸入端與參考低電壓之間；以及第一電晶體，其中所述第一電晶體的第一端耦接到參考高電壓，其中所述第一電晶體的第二端耦接到所述運算放大器的所述第二輸入端，其中所述第一電晶體的控制端耦接到所述運算放大器的所述輸出端。
5. 如請求項4所述的傳輸裝置，其中所述電壓產生器依據所述第一電阻器的電阻值和流經所述第一電阻器的所述第一電流的電流值產生回饋電壓，且依據所述參考電壓和所述回饋電壓產生所述第一電壓信號。
6. 如請求項4所述的傳輸裝置，其中所述轉換器包括：電流源，耦接到第一節點，經配置以提供所述源電流；第二電阻器，耦接在第二節點與所述參考低電壓之間；電流鏡，耦接到所述第一節點和所述第二節點，經配置以鏡像所述源電流以產生流經所述第二節點的所述第二電流；以及第二電晶體，其中所述第二電晶體的第一端耦接到所述參考高電壓，其中所述第二電晶體的第二端耦接到所述第二節點，其中所述第二電晶體的控制端耦接到所述運算放大器的所述輸出 端，其中所述第二電晶體的所述控制端接收所述第一電壓信號。
7. 如請求項6所述的傳輸裝置，其中所述轉換器依據所述第二電阻器的電阻值和所述第二電流與所述第三電流的所述總和的電流值產生所述第二電壓信號。
8. 如請求項6所述的傳輸裝置，其中所述電流鏡包括：第三電晶體，其中所述第三電晶體的第一端耦接到所述參考高電壓；第四電晶體，其中所述第四電晶體的第一端耦接到所述第三電晶體的第二端和所述第三電晶體的控制端，其中所述第四電晶體的第二端和所述第四電晶體的控制端耦接到所述第一節點；第五電晶體，其中所述第五電晶體的第一端耦接到所述參考高電壓，其中所述第五電晶體的控制端耦接到所述第三電晶體的所述控制端；以及第六電晶體，其中所述第六電晶體的第一端耦接到所述第五電晶體的第二端，其中所述第六電晶體的第二端耦接到所述第二節點，其中所述第六電晶體的控制端耦接到所述第四電晶體的所述控制端。
9. 如請求項4所述的傳輸裝置，其中所述轉換器包括：電流源，經配置以提供所述源電流；第一電流鏡，耦接到第一節點和所述電流源，經配置以鏡像所述源電流以產生流經所述第一節點的第四電流；第二電阻器，耦接在第二節點與所述參考低電壓之間； 第二電流鏡，耦接到所述第一節點和所述第二節點，經配置以鏡像所述第四電流以產生流經所述第二節點的所述第二電流；以及第二電晶體，其中所述第二電晶體的第一端耦接到所述參考高電壓，其中所述第二電晶體的第二端耦接到所述第二節點，其中所述第二電晶體的控制端耦接到所述運算放大器的所述輸出端，其中所述第二電晶體的所述控制端接收所述第一電壓信號。

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