一種低功耗驅動器及實現低功耗驅動器的方法
2023-09-23 00:19:55 2
專利名稱：一種低功耗驅動器及實現低功耗驅動器的方法
技術領域：
本發明涉及一種低功耗驅動器，尤指一種具有動態調節驅動能力的低功耗驅動器。
背景技術：
驅動器實現增強弱驅動信號的驅動能力，以驅動帶有負載的外部器件，常以驅動能力為其技術指標，驅動能力的定義為驅動器能夠提供的最大輸出電流，設計驅動器時必須以最大負載為指導。 而在現有的驅動器中，其驅動器的最大電流恆定，不受輸入信號大小的影響，即驅動能力不隨輸入信號的大小改變，這樣會導致驅動器在任何情況下都輸出同樣的驅動電流，從而增大了驅動器的功耗，因此，有必要提供一種可以動態調節驅動能力的低功耗驅動器。
發明內容
鑑於以上內容，有必要提供一種可以動態調節驅動能力的低功耗驅動器及實現低功耗驅動器的方法。—種低功耗驅動器,包括一第一輸入端，一第二輸入端，一輸出端，一電源端，一接地端，一與所述第一輸入端、所述第二輸入端、所述輸出端、所述電源端及所述接地端相連的驅動電路，一與所述驅動電路、所述電源端及所述接地端相連的調節電路和一與所述驅動電路、所述調節電路、所述電源端及所述接地端相連的偏置電路，所述驅動電路包括一與所述第一輸入端相連的第一場效應管、一與所述第二輸入端相連的第二場效應管、一與所述第一場效應管及所述第二場效應管相連的第三場效應管、一與所述第一場效應管相連的第四場效應管、一與所述第二場效應管相連的第五場效應管、一與所述第四場效應管相連的第六場效應管、一與所述第五場效應管相連的第七場效應管、一與所述第六場效應管相連的第八場效應管、一與所述第七場效應管相連的第九場效應管，所述調節電路包括一與所述第六場效應管相連的第十場效應管、一與所述第十場效應管相連的第十一場效應管、一與所述第十場效應管相連的第十二場效應管、一與所述第十場效應管相連的第一電流源、一與所述第十一場效應管相連的第十三場效應管、一與所述第十一場效應管相連的第二電流源，所述偏置電路包括一與所述第十二場效應管和所述第十三場效應管相連的第十四場效應管、一與所述第十四場效應管相連的第十五場效應管、一與所述第十四場效應管相連的第三電流源。—種實現低功耗驅動器的方法,包括一第一輸入端，一第二輸入端，一輸出端，一電源端，一接地端，一與所述第一輸入端、所述第二輸入端及所述輸出端相連的驅動電路，一與所述驅動電路相連的調節電路，一與所述驅動電路及所述調節電路相連的偏置電路，所述驅動電路將所述第一輸入端、所述第二輸入端的差分信號進行放大後傳送至所述輸出端，所述調節電路根據所述第一輸入端、所述第二輸入端的差分信號的差值大小來調節所述驅動電路的驅動電流，所述偏置電路對所述驅動電路進行直流偏置。所述第一輸入端、所述第二輸入端輸入一對差分信號至所述驅動電路，所述調節電路根據所述差分信號的差值大小動態調節所述驅動電路的驅動電流，具體為當所述差分信號的差值變大時，所述調節電路增大所述驅動電路的驅動電流；當所述差分信號的差值變小時，所述調節電路減小所述驅動電路的驅 動電流，所述驅動電路根據所述調節電路提供的驅動電流將所述差分信號進行放大並傳送至所述輸出端。綜上所述，本發明低功耗驅動器實現了根據所述第一輸入端和所述第二輸入端的差分信號的差值大小來動態調節低功耗驅動器的驅動能力，對電流使用較經濟，達到了低功耗的目的。
圖I為本發明系統框圖。圖2為本發明電路圖。
具體實施例方式請參閱圖1，本發明低功耗驅動器較佳實施方式包括一第一輸入端INN、一第二輸入端INP、一輸出端V0UT、一電源端VCC、一接地端GND、一用於將所述第一輸入端INN及所述第二輸入端INP輸入的差分信號放大的驅動電路、一與所述驅動電路相連用於調節所述驅動電路驅動電流的調節電路及一與所述驅動電路相連用於提供合適的工作電流的偏置電路。所述第一輸入端INN、所述第二輸入端INP輸入一對差分信號至所述驅動電路，所述調節電路根據所述差分信號的差值大小動態調節所述驅動電路的驅動電流，當所述差分信號的差值變大時，所述調節電路增大所述驅動電路的驅動電流；當所述差分信號的差值變小時，所述調節電路減小所述驅動電路的驅動電流，所述驅動電路根據所述調節電路提供的驅動電流將所述差分信號進行放大並傳送至所述輸出端V0UT。請同時參閱圖2，圖2為本發明低功耗驅動器較佳實施方式的電路結構圖。其中，所述驅動電路包括一第一場效應管Ml、一第二場效應管M2、一第三場效應管M3、一第四場效應管M4、一第五場效應管M5、一第六場效應管M6、一第七場效應管M7、一第八場效應管M8及一第九場效應管M9，所述調節電路包括一第十場效應管M10、一第十一場效應管Mil、一第十二場效應管M12、一第十三場效應管M13、一第一電流源Iup及一第二電流源Idn,所述偏置電路包括一第十四場效應管M14、一第十五場效應管M15、一第三電流源Iref。本發明低功耗驅動器較佳實施方式的連接關係如下所述第一場效應管Ml的柵極與所述第一輸入端INN相連，所述第二場效應管M2的柵極與所述第二輸入端INP相連，所述第一場效應管Ml的源極、所述第二場效應管M2的源極、所述第三場效應管M3的漏極共同連接，所述第一場效應管Ml的漏極、所述第四場效應管M4的柵極及漏極、所述第六場效應管M6的柵極共同相連，所述第二場效應管M2的漏極、所述第五場效應管M5的柵極及漏極、所述第七場效應管M7的柵極共同相連，所述第六場效應管M6的漏極、所述第八場效應管M8的柵極及漏極、所述第九場效應管M9的柵極、所述第十場效應管MlO的柵極、所述第十一場效應管Mll的柵極、所述第十二場效應管M12的柵極、所述第十三場效應管M13的柵極共同相連，所述第七場效應管M7的漏極、所述第九場效應管M9的漏極與所述輸出端VOUT相連，所述第三場效應管M3的柵極、所述第十五場效應管M15的柵極、所述第十四場效應管M14的柵極和漏極與所述第三電流源Iref的一端相連，所述第十五場效應管M15的漏極、所述第十四場效應管M14的源極、所述第十二場效應管M12的源極、所述第十三場效應管M13的漏極共同相連，所述第十二場效應管M12的漏極、所述第十場效應管MlO的源極與所述第一電流源Iup的一端相連，所述第十三場效應管M13的源極、所述第十一場效應管Mll的漏極與所述第二電流源 Idn的一端相連，所述第三場效應管M3的源極、所述第八場效應管M8的源極、所述第九場效應管M9的源極、所述第十五場效應管M15的源極、所述第一電流源Iup的另一端、所述第二電流源Idn的另一端共同連接電源端VCC，所述第四場效應管M4的源極、所述第五場效應管M5的源極、所述第六場效應管M6的源極、所述第七場效應管M7的源極、所述第十一場效應管Mll的源極、所述第十場效應管MlO的漏極、所述第三電流源Iref的另一端共同連接接地端GND。本發明低功耗驅動器的工作原理如下所述所述第一輸入端INN和第二輸入端INP共同輸入一對差分信號至所述驅動電路並由驅動電路將所述差分信號放大輸出至所述輸出端V0UT，所述調節電路通過檢測所述第一輸入端INN和所述第二輸入端INP的差分信號的差值大小來動態調節所述第三場效應管M3的電流，從而達到改變所述輸出端VOUT的驅動能力的目的。首先設置所述第一輸入端INN的電壓值和第二輸入端INP的電壓值相等，設定此時所述第一電流源Iup的電流全部流過所述第十場效應管M10，設定此時所述第二電流源Idn的電流全部流過所述第十一場效應管Mll，即所述第十二場效應管M12和所述第十三場效應管M13無電流流過，此時流過所述第三場效應管M3的電流為第三電流源Iref的電流，此時整個低功耗驅動器的驅動能力最小，且功耗也最低。當所述第一輸入端INN和第二輸入端INP存在差異時，分以下兩種情況討論
當所述第一輸入端INN的電壓值大於第二輸入端INP的電壓值時，可得所述第八場效應管M8的柵極電壓VB升高，導致所述第十二場效應管M12關斷，所述第十三場效應管M13保持開啟，此時流過所述第十一場效應管MlI的電流急劇增加，由於第二電流源Idn無法提供多餘的電流，則導致流過所述第十五場效應管M15的電流急劇增加，等效於流過所述第三場效應管M3的電流急劇增加，從而使得所述驅動電路的驅動電流增加，進而增加了整個低功耗驅動器的驅動能力。由於此時所述輸出端VOUT處於下降沿，S卩加強了驅動下降沿的能力。當所述第一輸入端INN的電壓值小於第二輸入端INP的電壓值時，可得所述第八場效應管M8的柵極電壓VB降低，導致所述第十三場效應管M13關斷，所述第十二場效應管M12保持開啟，此時流過所述第十場效應管MlO的電流急劇增加，由於第一電流源Iup無法提供多餘的電流，則導致流過所述第十五場效應管M15的電流急劇增加，等效於流過所述第三場效應管M3的電流急劇增加，從而使得所述驅動電路的驅動電流增加，進而增加了整個低功耗驅動器的驅動能力。由於此時所述輸出端VOUT處於上升沿，S卩加強了驅動上升沿的能力。經過以上原理分析，可知本發明低功耗驅動器實現了根據所述第一輸入端INN和第二輸入端INP的差分信號的差值大小來動態調節驅動器的驅動能力，對電流使用較經濟，達到了低 功耗的目的。
權利要求
1.一種低功耗驅動器,其特徵在於所述低功耗驅動器包括一第一輸入端，一第二輸入端，一輸出端，一電源端，一接地端，一與所述第一輸入端、所述第二輸入端、所述輸出端、所述電源端及所述接地端相連的驅動電路，一與所述驅動電路、所述電源端及所述接地端相連的調節電路和一與所述驅動電路、所述調節電路、所述電源端及所述接地端相連的偏置電路。
2.如權利要求I所述的低功耗驅動器，其特徵在於所述驅動電路包括一與所述第一輸入端相連的第一場效應管、一與所述第二輸入端相連的第二場效應管、一與所述第一場效應管及所述第二場效應管相連的第三場效應管、一與所述第一場效應管相連的第四場效應管、一與所述第二場效應管相連的第五場效應管、一與所述第四場效應管相連的第六場效應管、一與所述第五場效應管相連的第七場效應管、一與所述第六場效應管相連的第八場效應管、一與所述第七場效應管相連的第九場效應管，所述調節電路包括一與所述第六場效應管相連的第十場效應管、一與所述第十場效應管相連的第十一場效應管、一與所述第十場效應管相連的第十二場效應管、一與所述第十場效應管相連的第一電流源、一與所述第十一場效應管相連的第十三場效應管、一與所述第十一場效應管相連的第二電流源，所述偏置電路包括一與所述第十二場效應管和所述第十三場效應管相連的第十四場效應 管、一與所述第十四場效應管相連的第十五場效應管、一與所述第十四場效應管相連的第二電流源。
3.如權利要求2所述的低功耗驅動器，其特徵在於所述第一場效應管的柵極與所述第一輸入端相連，所述第二場效應管的柵極與所述第二輸入端相連，所述第一場效應管的源極、所述第二場效應管的源極、所述第三場效應管的漏極共同連接，所述第一場效應管的漏極、所述第四場效應管的柵極及漏極、所述第六場效應管的柵極共同相連，所述第二場效應管的漏極、所述第五場效應管的柵極及漏極、所述第七場效應管的柵極共同相連，所述第六場效應管的漏極、所述第八場效應管的柵極及漏極、所述第九場效應管的柵極共同相連，所述第七場效應管的漏極、所述第九場效應管的漏極、所述輸出端共同相連，所述第三場效應管的源極、所述第八場效應管的源極、所述第九場效應管的源極共同連接電源端，所述第四場效應管的源極、所述第五場效應管的源極、所述第六場效應管的源極、所述第七場效應管的源極共同連接所述接地端。
4.如權利要求2所述的低功耗驅動器，其特徵在於所述第十場效應管的柵極、所述第十一場效應管的柵極、所述第十二場效應管的柵極、所述第十三場效應管的柵極共同連接，所述第十二場效應管的漏極、所述第十場效應管的源極、所述第一電流源的一端共同相連，所述第十三場效應管的源極、所述第十一場效應管的漏極、所述第二電流源的一端共同相連，所述第一電流源的另一端、所述第二電流源的另一端共同連接所述電源端，所述第十場效應管的漏極、所述第十一場效應管的源極連接所述接地端。
5.如權利要求2所述的低功耗驅動器，其特徵在於所述第三場效應管的柵極、所述第十五場效應管的柵極、所述第十四場效應管的柵極和漏極、第三電流源的一端共同相連，所述第十五場效應管的漏極、所述第十四場效應管的源極、所述第十二場效應管的源極、所述第十三場效應管的漏極共同相連，所述第十五場效應管的源極連接所述電源端，所述第三電流源的另一端連接所述接地端。
6.一種實現低功耗驅動器的方法，其特徵在於所述低功耗驅動器包括一第一輸入端，一第二輸入端，一輸出端，一電源端，一接地端，一與所述第一輸入端、所述第二輸入端、所述輸出端、所述電源端及所述接地端相連的驅動電路，一與所述驅動電路、所述電源端及所述接地端相連的調節電路和一與所述驅動電路、所述調節電路、所述電源端及所述接地端相連的偏置電路。
7.如權利要求6所述的實現低功耗驅動器的方法，其特徵在於所述第一輸入端、所述第二輸入端輸入一對差分信號至所述驅動電路，所述驅動電路將所述第一輸入端、所述第二輸入端輸入的差分信號進行放大後傳送至所述輸出端，所述調節電路根據所述第一輸入端、所述第二輸入端輸入的差分信號的差值大小來調節所述驅動電路的驅動電流，所述偏置電路對所述驅動電路進行直流偏置。
8.如權利要求7所述的實現低功耗驅動器的方法，其特徵在於當所述第一輸入端的電壓值和第二輸入端的電壓值相等，則所述第一電流源的電流全部流過所述第十場效應管，所述第二電流源的電流全部流過所述第十一場效應管，所述第十二場效應管和所述第十三場效應管無電流流過，此時流過所述第三場效應管的電流為所述第三電流源的電流， 則所述第三電流源的電流為所述驅動電路的驅動電流，所述驅動電路根據所述調節電路提供的驅動電流將所述差分信號進行放大並驅動至所述輸出端。
9.如權利要求7所述的實現低功耗驅動器的方法，其特徵在於當所述第一輸入端的電壓值大於第二輸入端的電壓值時，所述第八場效應管的柵極電壓升高，使得所述第十二場效應管關斷，所述第十三場效應管保持開啟，流過所述第十一場效應管的電流急劇增加，由於第二電流源無法提供多餘的電流，則使得流過所述第十五場效應管的電流急劇增加，即流過所述第三場效應管的電流急劇增加，從而使得所述驅動電路的驅動電流增加，所述驅動電路根據所述調節電路提供的驅動電流將所述差分信號進行放大並驅動至所述輸出端。
10.如權利要求7所述的實現低功耗驅動器的方法，其特徵在於當所述第一輸入端的電壓值小於第二輸入端的電壓值時，所述第八場效應管的柵極電壓降低，使得所述第十三場效應管關斷，所述第十二場效應管保持開啟，流過所述第十場效應管的電流急劇增力口，由於第一電流源無法提供多餘的電流，則使得流過所述第十五場效應管的電流急劇增力口，即流過所述第三場效應管的電流急劇增加，從而使得所述驅動電路的驅動電流增加，所述驅動電路根據所述調節電路提供的驅動電流將所述差分信號進行放大並驅動至所述輸出端。
全文摘要
一種低功耗驅動器，包括一第一輸入端、一第二輸入端、一輸出端、一電源端、一接地端、一驅動電路、一與驅動電路相連的調節電路及一與驅動電路及調節電路相連的偏置電路。本發明還公開了一種實現低功耗驅動器的方法，所述方法可根據輸入差分信號的差值大小來動態調節驅動器的驅動電流，從而達到了低功耗的目的。
文檔編號H03K19/094GK102857211SQ201210335829
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月12日 優先權日2012年9月12日
發明者範方平 申請人:四川和芯微電子股份有限公司