能夠減少幹擾的線路驅動器的製作方法

2023-10-20 19:40:52

專利名稱：能夠減少幹擾的線路驅動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及經由一對對稱導線進行的數據通信、經由這樣一對導線進行通信的通信總線系統、以及用在通信總線系統中的傳輸設備。
背景技術：
PCT專利申請No.WO 02/37780描述了一個總線系統的線路驅動器，該總線系統使用了一對「電線」來進行數據通信。該線路驅動器對這對「電線」進行差分驅動。差分驅動的優點是，當電線承載時間恆定(time constant)共模信號時，電線上的信號僅引起很少的電磁幹擾。
WO 02/37780提到，即使這些電線被平均對稱地驅動，因瞬時不匹配，驅動器以相反方向驅動不同電線的速度上的不同也會導致幹擾。WO 02/37780提供了一條由一串反相器組成的延遲線路。電阻將反相器的抽頭(tap)連接到電線上。連續的反相器的輸出端被交替地連接到交替的每條電線上。這樣，電線上的信號變化由一系列尺寸上匹配的小階躍組成。結果是，實現了電線上的變化的更好匹配。
WO 02/37780的線路驅動器的問題是，它仍會產生幹擾，這是因為在電線的共模中的變化，雖然通過使用延遲線路而獲減少，但在反相器的輸出阻抗與電阻的阻抗相比不能被忽略時，仍會由於驅動器的驅動強度不同而發生變化。然而，若使反相器強到其輸出阻抗與電阻的阻抗相比可被忽略，將使得反相器不合實際地變大。此外，這也會影響延遲電路的延遲。
美國專利No.6154061類似地涉及到通信總線中一對電線的驅動器。這裡，在電線上信號之間存在差異的問題，通過提供向各條電線供應相反極性的相等大小的電流的兩個電流源來處理。這兩個電流源通過一種電流鏡(Current Mirror)技術來控制，也就是，每個電流源的控制輸入也連接到參考電流源的控制輸入，且參考電流源的輸出又回連到控制輸入。要傳輸的數據被用於控制設置電流，這樣來自兩個參考電流源的電流被反饋電路所調節。
結果是，由於供應到兩條電線的電流動態地跟蹤同一個設置電流，所以它們一般是相等的。但是，該反饋機制不能確保在對幹擾最為重要的最高頻率下的電流匹配。

發明內容
其中，本發明的目的是從一對通信導線中減少電磁幹擾。
根據權利要求1，本發明提出一種系統。流到電線對中的電流被使用連續的受控電流源對來逐級接通，所述連續的受控電流源對受到控制以提供相匹配的電流。電流源對為各個電流通信導線提供相反極性的電流。這樣，電流就不會依賴於電阻器上的電壓降，所述電阻器把電流傳導到電線上，正如WO 02/37780中的情況。
原則上，可以使用任何控制電流的方法。在一個實施例中，電流鏡電路被用於確保電流匹配，其中相同的參考電流被提供給不同極性的各個電流鏡輸入電路，並且其中電流鏡輸入電路通過在不同的受控電流源中的電流源電晶體來控制電流。
在該實施例中，切換電流接通或斷開的機制可以是電流鏡反饋環的一部分，正如美國專利No.6154061中的情況。但是在另一個實施例中，一個可開關的驅動器電路連接在電流鏡輸入電路(可以包含一個反饋環，其不受開關切換的影響)的輸出端和電流源電晶體之間。這樣，電流鏡輸入電路的反饋機制就很難被開關切換所影響，並且動態電流匹配也由多級來確保。
在另一個實施例中，在一側的多個電流源電晶體的輸出端和另一側的總線通信導線之間包括公共的共射共基電晶體(cascodetransistor)。這減少了寄生效應(parasitic effect)。
在另一個實施例中，在單個的電流源電晶體和總線通信導線之間，分別使用了共射共基電晶體。該共射共基電晶體的控制電極受到控制，以實現連續的級。


這些和其他目的，以及本發明的其他優點通過使用下面的圖來進行描述圖1示出了一個總線通信系統；圖2示出了一個電線對的線路驅動器的實施例；圖3示出了一個電線對的線路驅動器的另一個實施例。
具體實施例方式
圖1示出了一個總線通信系統，其包括數據源10、驅動器12、通信導線14a、b、以及接收電路16。數據源10連接到驅動器12的輸入端。驅動器12的輸出端經由通信導線，連接到接收電路16的輸入端。例如，數據源10和接收器電路16可以被用於在一個CAN總線系統中工作，這本身是已知的。
驅動器12包括由一系列反相器120a-f組成的延遲電路、第一和第二驅動器線路127a、b、連接到第一驅動器線路127a的第一組電流源級124a-c、連接到第二驅動器線路127b的第二組電流源級126a-c。延遲電路的連續抽頭，每次都從一對連續的反相器120a-f之後引出，連接到電流源級124a-c、126a-c的開關輸入端上。驅動器線路127a、b每個經由共射共基電晶體128a、b和二極體129a、b，連接到通信導線14a、b上。
所有的電流源級124a-c、126a-c都具有相似的結構。因此，僅詳細示出了第一組中的一個電流源級124a以及第二組中的一個電流源級126b，僅為這些電流源級之一的124a提供了參考說明。該電流源級包括電流源電晶體136和開關級，該開關級具有反相器130、上拉電晶體132和下拉電晶體134。上拉電晶體132和下拉電晶體134的主電流通道被串行連接在供電導線Vdd和參考導線123a之間。上拉電晶體132和下拉電晶體134的控制電極受延遲電路的抽頭來驅動，分別是經由反相器130被驅動或直接被驅動的。電流源電晶體136具有一個主電流通道，其連接在供電導線Vdd和第二驅動器線路127a之間。電流源電晶體136具有一個控制電極，其連接到上拉電晶體132和下拉電晶體134的主電流通道中間的節點上。
參考電路包括參考電流源121和鏡像輸入電晶體122a、b。鏡像輸入電晶體122a、b的主電流通道串聯地與參考電流源121相連。參考導線123a、b連接到鏡像輸入電晶體的主電流通道和參考電流源121之間的各自的節點上。鏡像電晶體122a、b的控制電極連接到參考導線123a、b上。
在操作中，數據源10為反相器120a-f供應在兩個邏輯電平之間進行切換的信號。這些信號也被複製給電流源級124a-c、126a-c的開關輸入端，以使信號中的變化以逐漸增加的延遲到達連續的各級。當供給一個電流源級的信號為邏輯低時，電流源電晶體136的控制電極連接到參考導線123a上。結果是，電流源電晶體136得到受控於參考導線123a上的電壓的電流。該電流是從驅動器線路127a得到的。
參考導線136a上的電壓由參考電流源121和鏡像輸入電晶體122a來控制，從而電流源電路124a得到的電流與參考電流源121所供電流成預定比例。當信號為邏輯高時，電流源電路124a不得到任何電流。
從相同的延遲線抽頭接收開關信號的成對的電流源電路(124a、126a)、(124b、126b)、(124c、126c)被調整，從而每一對中的兩個電流源電路都從驅動器線路127a、b得到實質上相等的電流。結果是，從不同的驅動器線路127a、b得到的電流被在連續的級中對稱地接通或切斷。這就避免了對於驅動器線路127a、b的共模電流的改變。
雖然圖1示出了三對電流源電路124a-c、126a-c，但是應當明白的是，在實際中可以使用兩對，或者比三對更大的數目，如四對等或者甚至二十對或更多，同時在延遲電路中有對應的更大數目的反相器10a-f，從而每一對都會以不同的延遲接通。電流源級數越多，動態電流間的不匹配就越少。例如，若使用二十級和最小的延遲，可以在通信導線14a、b上實現二十納秒的總體開關時間。
共射共基電晶體128a在驅動器線路127a、b(127？)和通信導線14a、b之間傳遞電流。共射共基電晶體128a、b對於驅動器線路137a、b表現為低阻抗，減少了由於驅動器電路12中的寄生效應而導致的不對稱性，並對通信導線14a、b表現為高阻抗。提供二極體129a、b與共射共基電晶體128a、b的主電流通道相串聯，連接到通信導線14a、b，以防止總線鉗位(clamping)。
圖2示出了驅動器電路12的一個替換實施例。在該實施例中，共射共基電晶體29被包括在電流源級20a-c、22a-c之中，同時其主電流通道與電流源電晶體28的主電流通道相串聯。電流源級20a-c、22a-c中的反相器電路24、26驅動了電晶體29的控制電極。該反相器電路包含互補電晶體的主電流通道的串行連接，所述互補電晶體連接在一個節點和供電連接Vss之間，所述節點在共射共基電晶體29和電流源電晶體28的主電流通道中間。反相器中的電晶體的控制電極連接到延遲電路的抽頭，交替的抽頭連接到驅動通信導線14a、b中交替的一個的電流源級。在該實施例中，電路的驅動強度已經被調整為彼此相關，從而源20a、22b實質上被同時接通，源20b、22b等也是一樣。
在操作中，連續的級20a-c、22a-c的共射共基電晶體29在反相器120a-f的控制下相繼地接通或斷開。通過使用單獨的共射共基電晶體，可以節省面積，特別是當共射共基電晶體29不得不被做得很大以適應大的電壓降的時候。
雖然已經用獨具優勢的兩類電流源級來說明了本發明，但是要明白的是，也可以使用其他類型的可開關控制的電流源來代替這些級。類似地，雖然已經用一串反相器來實現延遲電路，但是要明白的是，也可以使用不同類型的延遲電路來代替。
圖3示出了一個驅動器電路，該驅動器電路用兩個不同極性中的任一個來驅動每個通信導線14a、b。該驅動器電路包括延遲電路120、公共電流源121、正和負電流控制電路38a、b、多個第一極性的第一電流源級30、多個第一極性的第二電流源級32，多個第二極性的第三電流源級34、多個第二極性的第四電流源級36。公共電流源121連接到正和負電流控制電路38a、b，該正和負電流控制電路38a、b具有分別連接到第一和第二電流源級以及第三和第四電流源級的輸出端。
第一電流源級30和第三電流源級34具有連接到第一通信導線14a的輸出端。第二電流源級32和第四電流源級36具有連接到第二通信導線14b的輸出端。第一電流源級30上的連續的各級被延遲電路120相繼地接通和斷開。這同樣適用於第二、第三和第四電流源級。電路被安排從而第一和第三電流源級30、34以實質上互補的方式來接通和斷開。例如，這可以通過使用帶有合適的信號極性的延遲電路120的輸出來實現。這同樣適用於第二和第四電流源級32、36。圖3的電流源級30、32、34、36可以如圖1和2所示來實現，使用公共電流鏡輸入電路作為電流控制電路38a、b。作為選擇，分離的控制電路對可以分別用於第一和第三電流源級30、34，以及第二和第四電流源級32、36。在一個實施例中，可以在互補電流源之間提供微小的相對延遲，這足以來避免對於同一個通信導線的相反極性電流供應的時間重疊，該相反極性電流供應來自於在相同的延遲線抽頭的控制下接通的電流源對。
雖然已經根據特定實施例描述了本發明，但是要明白的是，本發明並不局限於這些實施例。例如，代替用一對公共電流鏡輸入電路來控制所有電流源電晶體的控制電極的是，對於實質上同時接通的單獨的電流源對，或者對於多組電流源對，當然可以使用分離的電流鏡輸入電路對，或者使用事實上其他類型的電路來確保匹配的電流。
另一個例子是，代替在電流鏡輸入電路和電流源電晶體之間切換、或者在電流源電晶體和通信導線(如圖中所示)之間切換的是，在這樣單獨的電流鏡輸入電路中切換可以用來實現數據依賴。
權利要求
1.一種總線通信系統，包括一對通信導線(14a、b)；驅動器(12)，包括延遲線路(120a-f)，多對受控電流源電路(124a-c、126a-c)，每一對包括相反極性的第一和第二電流源電路(124a-c、126a-c、20a-c、22a-c)，以及用於匹配由每一對中的所述電流源電路(124a-c，126a-c，20a-c，22a-c)得到的電流的控制電路(121，122a、b)，所述延遲線路(120a-f)具有連接到所述多對中所述第一和第二極性的電流源電路(124a-c、126a-c、20a-c、22a-c)的控制輸入端的抽頭，從而所述電流源電路(124a-c、126a-c、20a-c、22a-c)被以由所述延遲線路(120a-f)確定的連續對之間的相互延遲來接通，所述第一極性的電流源電路(124a-c、20a-c)具有連接到所述通信導線中的第一個(14a)的輸出端，所述第二極性的電流源電路(126a-c、22a-c)具有連接到所述通信導線中的第二個(14b)的輸出端。
2.根據權利要求1所述的總線通信系統，其中，所述控制電路(121、122a、b)包括第一和第二電流鏡輸入電路(122a、b)，所述第一和第二電流鏡輸入電路(122a、b)的輸入端連接以接收相同的電流，並且其輸出端分別連接到所述第一和第二極性的電流源電路(124a-c、126a-c、20a-c、22a-c)的電流控制輸入端，所述電流源電路(124a-c、126a-c)包括電流源電晶體(136、28)，所述電流源電晶體(136、28)的主電流通道連接到所述通信導線(14a、b)，並且控制電極分別連接到電流鏡輸入電路(122a、b)的所述第一和第二輸出端。
3.根據權利要求2所述的總線通信系統，其中，每個所述第一極性的電流源電路(124a-c)包括驅動電路(130、132、134)，所述驅動電路(130、132、134)連接在所述第一電流鏡輸入電路(122a)的輸出端和所述電流源電晶體(136)的控制電極之間，所述驅動電路(130、132、134)具有連接到所述延遲線路(120a-f)的使能輸入端。
4.根據權利要求2所述的總線通信系統，包括共射共基電晶體(128a)，所述共射共基電晶體(128a)的主電流通道連接在一個公共連接和所述通信導線中的第一個(14a)之間，所述公共連接在所述第一組的電流源電路(124a-c)的電流源電晶體(136)的主電流通道中間。
5.根據權利要求2所述的總線通信系統，其中，每個所述第一極性的電流源電路(14a-c)包括各自的共射共基電晶體(29)，所述共射共基電晶體(29)的主電流通道連接在所述電流源電晶體(28)的主電流通道和所述通信導線中的第一個(14a)之間，並且控制電極連接到所述延遲電路(120a-f)。
6.根據權利要求5所述的總線通信系統，其中，所述第一組的電流源電路(20a-c)每個包括驅動級(24、26)，所述驅動級(24、26)在所述延遲電路(120a-f)和所述共射共基電晶體(29)的控制電極之間，每個驅動級(24、26)具有連接在供電連接(Vdd)和一個節點之間的供電輸入端，所述節點在所述電流源電晶體(28)和所述共射共基電晶體(29)的主電流通道中間。
7.根據權利要求1所述的總線通信系統，其中，所述驅動器包括所述第一和第二極性的另外多對受控電流源電路(32、34)，在每一個另外的對中的所述第一和第二極性的受控電流源電路(32、34)分別連接到所述第二和第一通信導線(14a、b)，所述控制電路(121、122a、b)使由每一個另外的對中的所述另外的電流源電路(32、34)得到的電流，與由對應的一個所述對中的所述電流源(30、36)得到的所述電流相匹配，在所述另外的對中的每一個另外的受控電流源電路(32、34)被所述延遲線路(120a-f)以一個相位激活，該相位實質上與連接到相同的一個所述通信導線(14a、b)的所述對應的一對中的所述受控電流源電路(30、36)的相位相反。
8.如上述權利要求之任一所述的總線通信系統的總線傳輸電路，包含如那些權利要求之任一所述的驅動器。
全文摘要
一種總線通信系統，包括一對通信導線和一個驅動器。該驅動器包括，多對受控電流源電路，每一對包括相反極性的第一和第二電流源電路，以及用於匹配由每一對中的電流源電路得到的電流的控制電路。第一極性的電流源電路具有連接到通信導線中的第一個的輸出端，第二極性的電流源電路具有連接到通信導線中的第二個的輸出端。提供了延遲線路，其抽頭連接到第一和第二極性的電流源的控制輸入端，從而各對被以連續對之間的相互延遲來相繼接通，如由延遲線路所確定的。
文檔編號H04L25/02GK1792070SQ200480013244
公開日2006年6月21日 申請日期2004年5月12日 優先權日2003年5月16日
發明者魯爾德·A·菲瑟, 塞西莉厄斯·G·誇肯內特, 科內利斯·K·沃德恩伯格 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司