專利名稱：將信號從第一參考電平移動到第二參考電平的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明涉及電平移動電路，尤其是涉及用于將傳送信息的數(shù)據(jù)信號從第一參考電平移動到第二參考電平的電平移動電路。最普通地，本發(fā)明的電平移動電路用于將數(shù)據(jù)信號從高于地電位的參考電平移動到地電位參考電平。
背景技術(shù)：
0002在數(shù)據(jù)通信中，對于信號裝置制造商而言，規(guī)定輸出信號要相對于一個高于地電位的參考電平出現(xiàn)并不罕見，然而下游裝置，尤其是數(shù)據(jù)傳輸裝置，需要信號相對于地電位出現(xiàn)以便適當(dāng)運行。因此，在數(shù)據(jù)源信號發(fā)生器與諸如數(shù)據(jù)傳輸裝置之類的下游通信裝置之間需要電平移動裝置。隨著數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)通信速度(也指操作速度)的提高，要使用于電平移動操作的電路的速度跟上通信速度是有困難的。因此，電平移動裝置一直是通信系統(tǒng)中的瓶頸，已使整個系統(tǒng)的速度變慢。
0003現(xiàn)有技術(shù)的電平移動電路的精度不能令人滿意，因為它們不能適應(yīng)電源電壓的變化，從而使得它們對輸出信號的控制很差?，F(xiàn)有技術(shù)的電平移動電路的精度不能令人滿意的另一原因在于，在它們的制造過程中，溫度和工藝的變化導(dǎo)致輸出信號的控制很差。
0004需要一種電平移動電路，其能適應(yīng)電源電壓的變化而無需犧牲輸出信號的精度。需要一種電平移動電路，其能適應(yīng)高速操作而無需犧牲輸出信號的精度。需要一種即使在溫度和工藝制造條件變化的情況下，也能產(chǎn)生可控輸出信號的電平移動電路。

發(fā)明內(nèi)容
0005本文描述的實施方式涉及一種將參照第一參考電平的接收信號移動到參照第二參考電平的輸出信號的裝置和方法，所述接收信號包括信息指示信號值。
0006所描述的裝置包括(a)用于接收所述接收信號的輸入點；(b)用于引出所述輸出信號的輸出點；(c)第一信號處理電路，其與所述輸入點和所述輸出點耦合，且在所述輸出點設(shè)置所述第二參考電平；和(d)第二信號處理電路，其與所述輸入點和所述第一信號處理電路耦合；所述第一信號處理電路和所述第二信號處理電路共同將信息指示信號值從所述輸入點傳送至所述輸出點。
0007所描述的方法包括步驟(a)無特定順序地，(1)提供輸入點，以便接收所述接收信號；(2)提供輸出點，以便引出所述輸出信號；(3)提供與所述輸入點和所述輸出點耦合的第一信號處理電路；和(4)提供與所述輸入點和所述第一信號處理電路耦合的第二信號處理電路；(b)操作所述第一信號處理電路，以在所述輸出點設(shè)置所述第二參考電平；和(c)共同操作所述第一信號處理電路和所述第二信號處理電路，以將所述信息指示信號值從所述輸入點傳送到所述輸出點。
0008本發(fā)明提供的裝置和方法在不犧牲輸出信號精度的情況下能夠適應(yīng)電源電壓的變化。本發(fā)明提供的裝置和方法在不犧牲輸出信號精度的情況下能夠適應(yīng)高速操作。本發(fā)明提供的裝置和方法，即使在溫度和工藝制造條件變化的情況下，也能產(chǎn)生可控的輸出信號。


0009圖1是說明通信系統(tǒng)中使用電平移動裝置的示意圖。
0010圖2是說明一個代表性的現(xiàn)有技術(shù)的電平移動裝置的電氣原理圖。
0011圖3是按照本發(fā)明配置的電平移動裝置的電氣原理圖。
0012圖4是本發(fā)明的電平移動裝置的優(yōu)選實施方式的電氣原理圖。
0013圖5是說明本發(fā)明所述方法的流程圖。
具體實施例方式
0014圖1是說明通信系統(tǒng)中使用電平移動裝置的原理圖。在圖1中，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)10包括數(shù)據(jù)源12，數(shù)據(jù)信號從數(shù)據(jù)源12傳輸出。數(shù)據(jù)源12向電平移動裝置16的輸入部分14提供以參考電平VCC為參照的數(shù)據(jù)信號VOUT1。參考電平VCC高于地電位。輸出信號VOUT1被圖示為單端信號。然而，為了減少噪聲對于通信系統(tǒng)的影響，通信信號一般用全差分信號實現(xiàn)。本發(fā)明可用于單端通信信號，同樣也可用于全差分通信信號。
0015電平移動裝置16在輸出點18產(chǎn)生參照地20的數(shù)據(jù)信號VOUT2。輸出信號VOUT2被示為單端信號。然而，輸出信號VOUT2也可能是全差分通信信號，因為如前所述，通信信號一般由全差分信號實現(xiàn)。本發(fā)明可用于單端通信信號，同樣也可用于全差分通信信號。輸出信號VOUT2被傳送到數(shù)據(jù)傳輸裝置22，以便在系統(tǒng)10(圖1未詳細(xì)示出)中進(jìn)一步處理。輸出信號VOUT1和VOUT2中的任何一個或兩個可為電流信號。關(guān)鍵在于從數(shù)據(jù)源12產(chǎn)生的信號參照高于地電位的參考電平VCC，而從電平移動裝置16產(chǎn)生的信號參照地電位。
0016圖2是說明現(xiàn)有技術(shù)的電平移動裝置的電氣原理圖。在圖2中，電平移動裝置30包括輸入部分32，電平移動部分34和輸出部分36。出現(xiàn)在輸出點38的信號以地為參考。輸出部分36可包含與通信系統(tǒng)下游部分相連的任何適當(dāng)?shù)慕涌诮Y(jié)構(gòu)。圖2代表性地對輸出部分36進(jìn)行了說明，這僅是示例性的而非限制性的，輸出部分36包括NPN雙極型晶體管Q3，其基極42與輸出點38耦合，發(fā)射極44通過低軌(lower rail)40與地41耦合，集電極46與輸出接口端48耦合，輸出接口端48用于與通信系統(tǒng)(未在圖2中示出)的下游部分相連。
0017輸入部分32在輸入端50，52處從上游數(shù)據(jù)源(圖2未示出；如圖1的數(shù)據(jù)源12)接收全差分信號的輸入信號。輸入端50與NPN雙極型晶體管Q1的基極54耦合。晶體管Q1具有發(fā)射極56和集電極58。輸入端52與NPN雙極型晶體管Q2的基極64耦合。晶體管Q2具有發(fā)射極66和集電極68。集電極58通過電阻R1與高軌(upper rail)70耦合。集電極68通過電阻R2與高軌70耦合。高軌70與電源點72耦合以提供電源電壓VCC。發(fā)射極56，66通過電流源IT和低軌40與地41耦合。輸入部分32的輸出信號在輸出引線74，76處引出。
0018為了簡化圖2，所示裝置30被配置為用于單端信號，使得裝置30僅包括一側(cè)的信號結(jié)構(gòu)。也就是說，電平移動部分34和輸出部分36僅與輸出引線76相聯(lián)。一個類似于電平移動部分34和輸出部分36的結(jié)構(gòu)也可與輸出引線74耦合，從而利用裝置30實現(xiàn)全差分信號。與輸出引線74(圖2未示出)相聯(lián)系的輸出部分和電平移動部分的操作基本上與所示的與輸出引線76相聯(lián)系的輸出部分36和電平移動部分34的操作相同，這將在后文描述。
0019電平移動部分34包括與輸出引線76耦合的電阻RLS和與電阻RLS并聯(lián)的電容CLS。電流源ILS與電阻RLS耦合，也與輸出點38耦合。電流源ILS使電流流過電阻RLS以在電阻RLS上產(chǎn)生壓降，該壓降適于在輸出點38產(chǎn)生期望電壓(參考地)。
0020出現(xiàn)在輸出引線76的信號是以高于地電位的參考電平為參照的(例如，圖1中的參考電平VCC)。輸出引線76處接收到的信號的信號變化(包括指示信號變化的信息)，通過電阻RLS和電容CLS傳送到輸出點38。選擇電流ILS使其在電阻RLS上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲航狄栽谳敵鳇c38產(chǎn)生期望電勢，該電勢是以地41為參照的。相應(yīng)地，指示信號變化的信息被包括在輸出點38的輸出信號中，該信號優(yōu)選以地為參考。
0021現(xiàn)有技術(shù)的電平移動裝置30存在兩個問題。除非愿意用昂貴的精密元件來制造裝置30，否則在裝置30工作過程中，控制輸出點38的電勢不能達(dá)到使人滿意的精度。即使使用了精密元件，控制輸出點38的電勢仍然是個問題。這是由于實際原因造成的，因為裝置30在運行過程中一般會經(jīng)歷幾個變化，包括電源電壓VCC的變化，通過晶體管Q3的基極42的基極電流的變化，以及在裝置30制造過程中單元間的溫度和工藝的變化。
0022由于客戶常常指定提供在輸入端50，52的輸入信號小于VCC(如電阻R1，R2所指示的)，制造具有足夠操作精度的裝置30會面臨進(jìn)一步的挑戰(zhàn)。為了使電阻RLS上產(chǎn)生足夠的壓降，以在輸出點38獲得期望的電勢，電流ILS必須達(dá)到一定水平，從而使得裝置30需要的功率太大而不能用在當(dāng)今的低壓小功率產(chǎn)品上。可以增加電阻RLS的值以減小所需的電流ILS的值。然而，電阻RLS必須增加到足夠的值以彌補(bǔ)電流ILS的功率貢獻(xiàn)效果，這又會使電阻RLS變得太大而不能接受。電容CLS的目的是為電阻RLS提供AC(交流)信號旁路路徑，從而將良好的驅(qū)動信號輸入到晶體管Q3。驅(qū)動雙極型晶體管(例如晶體管Q3)包括驅(qū)動相當(dāng)大的電容值(電容器內(nèi)固有的)且電容值限制了裝置的速度。將電阻RLS做得足夠大以減小所需的電流ILS值存在的問題是，流到晶體管Q3的輸入直流電流的很小變化會引起晶體管Q3的直流輸出電平很大的變化。直流輸出電平相對較大的變化擾亂了晶體管Q3的工作點。
0023圖3是根據(jù)本發(fā)明配置的電平移動裝置的電氣原理圖。在圖3中，電平移動裝置80包括輸入部分82，電平移動部分84和輸出部分86。出現(xiàn)在輸出點88的信號以地為參考，且可被精確控制。輸出部分86可包含任何適當(dāng)?shù)呐c通信系統(tǒng)的下游部分相連的接口結(jié)構(gòu)。圖3代表性地對輸出部分86進(jìn)行了說明，這僅是示例性的而非限制性的，輸出部分86包括NPN雙極型晶體管Q3，其基極92與輸出點88耦合，發(fā)射極94通過低軌90與地91耦合，且集電極96與輸出接口端98耦合，輸出接口端98與通信系統(tǒng)(圖3未示出)中的下游部分相連。
0024輸入部分82在輸入端100，102從上游數(shù)據(jù)源(圖3中未示出；例如圖1中的數(shù)據(jù)源12)接收差分信號輸入信號。輸入端100與NPN雙極型晶體管Q1的基極104耦合。晶體管Q1具有發(fā)射極106和集電極108。輸入端102與NPN雙極型晶體管Q2的基極114耦合。晶體管Q2具有發(fā)射極116和集電極118。集電極108通過電阻R1與高軌120耦合。集電極118通過電阻R2與高軌120耦合。高軌120與提供電源電壓VCC的電源點122相連。發(fā)射極104，114通過電流源IT和低軌90與地91耦合。輸入部分82在輸出引線124，126上引出輸出信號。
0025為了簡化圖3，所示裝置80被配置為用于單端信號，使得裝置80僅包括一側(cè)的信號結(jié)構(gòu)。也就是說，電平移動部分84和輸出部分86僅與輸出引線126相聯(lián)。一個類似于電平移動部分84和輸出部分86的結(jié)構(gòu)也可與輸出引線124耦合，從而利用裝置80實現(xiàn)全差分信號。與輸出引線124(圖3中未示出)相聯(lián)系的輸出部分和電平移動部分的操作基本上與所示的與輸出引線126相聯(lián)系的輸出部分86和電平移動部分84的操作相同，這將在后文描述。
0026電平移動部分84包括低速網(wǎng)絡(luò)130和高速網(wǎng)絡(luò)140。網(wǎng)絡(luò)130，140基本上并聯(lián)于輸出引線126和輸出點88之間。
0027低速網(wǎng)絡(luò)130包括電阻RLS，晶體管Q4和電流源ILS，I4。晶體管Q4具有基極132，發(fā)射極134和集電極136?；鶚O132與電阻RLS耦合。集電極136與高軌120耦合。發(fā)射極134與電流源I4和輸出點88耦合。電流源I4耦合在輸出點88和低軌90之間。
0028高速網(wǎng)絡(luò)140包括晶體管Q5，電流源I5和電容CLSB，CLSE。晶體管Q5具有基極142，發(fā)射極144和集電極146。基極142與輸出引線126耦合。集電極146與高軌120耦合。發(fā)射極144通過電流源I5與低軌耦合。
0029電流源ILS耦合在低軌90和晶體管Q4的基極132之間。電容CLSB將晶體管Q5的發(fā)射極144與晶體管Q4的基極132耦合。電容CLSE將發(fā)射極144與輸出點88耦合。
0030低速網(wǎng)絡(luò)130作為電平設(shè)置信號路徑將輸出點88的DC(直流)電平設(shè)置到期望電平。晶體管Q4的發(fā)射極134在輸出點88處設(shè)置直流偏置電平。電平移動裝置80與裝置30(圖2)相比一個重要的區(qū)別在于，低速網(wǎng)絡(luò)130包括有源元件Q4。術(shù)語“有源元件”用在這一上下文中是表示用作放大裝置的元件，其包括具有單位增益的放大器。裝置30僅靠電阻RLS來設(shè)置輸出點38(圖2)的直流輸出阻抗。相反，電平移動裝置80(圖3)采用有源元件來設(shè)置輸出點80處的輸出直流阻抗。在圖3所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，電平移動電路80采用配置成射極跟隨器的有源元件晶體管Q4，在輸出點88處形成直流輸出阻抗，該直流輸出阻抗低于單獨采用電阻RLS(如圖2的現(xiàn)有技術(shù)的裝置30)形成的直流輸出阻抗。晶體管Q4在低速網(wǎng)絡(luò)130中用作緩沖器，在輸出點88處確保產(chǎn)生較低的直流輸出阻抗。在輸出點88處形成這樣的低直流輸出阻抗是有優(yōu)勢的，因為輸出點88處直流漏電流的變化(例如，當(dāng)晶體管Q3的β隨工藝或溫度漂移時)在輸出點88處的直流輸出電平中產(chǎn)生最小的漂移。
0031高速網(wǎng)絡(luò)140的作用是作為信號轉(zhuǎn)換路徑，以加速輸出點88的信號轉(zhuǎn)換(例如，經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換的信息)。通過驅(qū)動無串聯(lián)電阻的晶體管Q5的基極142，可以避免驅(qū)動串聯(lián)有電容(晶體管輸入端的電容)的電阻通常會產(chǎn)生的低通濾波器(LPF)效應(yīng)，且高速網(wǎng)絡(luò)140無需特別大的功率就可以獲得較快的操作速度。
0032晶體管Q4低速運行，以設(shè)置輸出點88的直流偏置。晶體管Q4低速運行的原因是受與晶體管Q4的電容串聯(lián)的電阻RLS產(chǎn)生的低通濾波器(LPF)效應(yīng)的影響。發(fā)射極144和基極132之間耦合電容CLSB使基極132與發(fā)射極144保持同步。電容CLSB對基極132預(yù)充電(基本同時)直到當(dāng)導(dǎo)線126上輸出的信號變化時，基極132最終達(dá)到某一電平。如果長間隔的相同信號電平(諸如，一長串的“1”)施加到基極132上，在基極132上會積累電荷。電容CLSB重復(fù)地設(shè)置基極132的電平，使其達(dá)到一定值后會阻止基極132上電荷的積累。
0033發(fā)射極144還通過電容CLSE與發(fā)射極134耦合，因此與發(fā)射極144同步。結(jié)果是電容CLSB，CLSE共同作用以使基極132與晶體管Q4的發(fā)射極134保持同步。這種同步帶來的一個重要結(jié)果是晶體管Q4的VBE(基極-發(fā)射極電壓)不變，使流過晶體管Q4的電流為恒定值。高速網(wǎng)絡(luò)140和電容CLSB，CLSE確保晶體管Q4的基極132和發(fā)射極134跟蹤在一起，以確保晶體管Q4的VBE為恒定值，這又確保流過晶體管Q4的電流為恒定值。
0034電流源ILS與電阻RLS耦合。電流源ILS使電流流過電阻RLS以影響電阻RLS上的壓降以及晶體管Q4上的壓降VBE(基極-發(fā)射極電壓)，壓降VBE適于在輸出點88產(chǎn)生期望電壓(參考地91)。重要的是要適當(dāng)和精確地保持電流ILS，以在電阻RLS上產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)膲航?。例如，如果電源電壓VCC變化，必須使電流ILS變化以改變電阻RLS上的壓降，使電阻RLS上的壓降加上晶體管Q4的VBE的總壓降仍能在輸出點88產(chǎn)生合適的直流偏置電平。
(0035本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，如圖4所示，隨著電平移動裝置中各種條件的變化，該裝置能自動產(chǎn)生合適的電流ILS。
0036圖4是本發(fā)明的電平移動裝置的優(yōu)選實施方式的電氣原理圖。在圖4中，電平移動裝置81包括輸入部分82，電平移動部分85和輸出部分86。裝置81的許多結(jié)構(gòu)特征基本與裝置80(圖3)的類似特征相同。為了避免混淆，用同一參考數(shù)字來表示裝置81中與裝置80(圖3)的元件基本相同的元件。
0037出現(xiàn)在輸出點88的信號是以地為參考的，且可被精確控制。輸出部分86可包含與通信系統(tǒng)的下游部分相連的任何合適的接口結(jié)構(gòu)。圖4代表性地對輸出部分86進(jìn)行了說明，這僅是示例性的而非限制性的，輸出部分86包括NPN雙極型晶體管Q3，其基極92與輸出點88耦合，發(fā)射極94通過低軌90與地91耦合，且集電極96與輸出接口端98耦合，輸出接口端98用來與耦合通信系統(tǒng)(圖4未示出)的下游部分相連。
0038輸入部分82在輸入端100，102處從上游數(shù)據(jù)源(圖4中未示出；如圖1中的數(shù)據(jù)源12)接收差分信號輸入信號。輸入端100與NPN雙極型晶體管Q1的基極104耦合。晶體管Q1具有發(fā)射極106和集電極108。輸入端102與NPN雙極晶體管Q2的基極114耦合。晶體管Q1具有發(fā)射極116和集電極118。集電極108通過電阻R1與高軌120耦合。集電極118通過電阻R2與高軌120耦合。高軌120與提供電源電壓VCC的電源電壓點122耦合。發(fā)射極104，114通過電流源IT和低軌90與地91耦合。輸入部分82在輸出引線124，126處引出輸出信號。
0039為了簡化圖4，所示裝置81被配置為用于單端信號，使得裝置81僅包括一側(cè)的信號結(jié)構(gòu)。也就是說，電平移動部分85和輸出部分86僅與輸出引線126相聯(lián)。一個類似于電平移動部分85和輸出部分86也可與輸出引線124耦合，從而利用裝置81實現(xiàn)全差分信號。與輸出引線124(圖4中未示出)相聯(lián)系的輸出部分和電平移動部分的操作基本上與所示的與輸出引線126相聯(lián)系的輸出部分86和電平移動部分85的操作相同，這將在后文描述。
0040電平移動部分85包括低速網(wǎng)絡(luò)130和高速網(wǎng)絡(luò)140。網(wǎng)絡(luò)130，140基本上并聯(lián)于輸出引線126和輸出點88之間。
0041低速網(wǎng)絡(luò)130包括電阻RLS，晶體管Q4和電流源ILS，I4。晶體管Q4具有基極132，發(fā)射極134和集電極136?；鶚O132與電阻RLS耦合。集電極136與高軌120耦合。發(fā)射極134與電流源I4和輸出點88耦合。電流源I4耦合在輸出點88和低軌90之間。
0042高速網(wǎng)絡(luò)140包括晶體管Q5，電流源I5和電容CLSB，CLSE。晶體管Q5具有基極142，發(fā)射極144和集電極146?；鶚O142與輸出引線126耦合。集電極146與高軌120耦合。發(fā)射極144通過電流源I5與低軌90耦合。
0043電容CLSB將晶體管Q5的發(fā)射極144耦合到晶體管Q4的基極132。電容CLSE將發(fā)射極144耦合到輸出點88。
0044低速網(wǎng)絡(luò)130作為電平設(shè)置信號路徑以將輸出點88的DC(直流)電平設(shè)置到期望電平。晶體管Q4的發(fā)射極134在輸出點88處設(shè)置直流偏置電平。高速網(wǎng)絡(luò)140作為信號轉(zhuǎn)換路徑以加速將信號(例如經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換的信息)轉(zhuǎn)換到輸出點88。通過驅(qū)動無串聯(lián)電阻的晶體管Q5的基極142，可以避免驅(qū)動串聯(lián)有電容(晶體管輸入端的電容)的電阻通常會產(chǎn)生的低通濾波器(LPF)效應(yīng)，且高速網(wǎng)絡(luò)140可以獲得較快的操作速度。
0045晶體管Q4低速運行，以設(shè)置輸出點88的直流偏置。晶體管Q4低速運行的原因是受與晶體管Q4的電容串聯(lián)的電阻RLS產(chǎn)生的低通濾波器(LPF)效應(yīng)的影響。在發(fā)射極144和基極132之間耦合電容CLSB使基極132與發(fā)射極144同步。電容CLSB對基極132(基本同時)預(yù)充電直到當(dāng)導(dǎo)線126輸出的信號變化時，基極132最終達(dá)到某一電平。如果長間隔的相同信號電平(諸如，一長串的“1”)加到基極132上，在基極132上會積累電荷。電容CLSB重復(fù)地設(shè)置基極132的電平，使其達(dá)到一定值后會阻止基極132上電荷的積累。
0046發(fā)射極144還通過電容CLSE與發(fā)射極134耦合，因此與發(fā)射極144同步。結(jié)果是電容CLSB，CLSE共同作用以使基極132與晶體管Q4的發(fā)射極134保持同步。這種同步帶來的一個重要結(jié)果是晶體管Q4的VBE(基極-發(fā)射極電壓)不變，使流過晶體管Q4的電流為恒定值。高速網(wǎng)絡(luò)140和電容CLSB，CLSE確保晶體管Q4的基極132和發(fā)射極134跟蹤在一起，以確保晶體管Q4的VBE為恒定值，這又確保了流過晶體管Q4的電流為恒定值。
0047電平移動部分85還包括復(fù)制或模擬網(wǎng)絡(luò)150。模擬網(wǎng)絡(luò)150復(fù)制或模擬低速網(wǎng)絡(luò)130。模擬網(wǎng)絡(luò)150可被配置成與低速網(wǎng)絡(luò)130具有相似的尺寸，以用大致1∶1的比例復(fù)制低速電路。優(yōu)選的模擬網(wǎng)絡(luò)150被配置成低速網(wǎng)絡(luò)130的尺度非常小的模型版本以節(jié)約功率。模擬網(wǎng)絡(luò)150包括電阻R8，電阻R8與高軌120和低軌90之間的晶體管Q7，Q8串聯(lián)耦合。模擬網(wǎng)絡(luò)150還包括晶體管Q6，其被耦合在體管Q4的基極132和低軌90之間。晶體管Q6，Q7連接在一起以形成電流鏡，使穿過晶體管Q7的電流ILS被鏡像在晶體管Q6上。在圖4所示的優(yōu)選實施方式中，電阻R8復(fù)制或模擬電阻RLS，晶體管Q8復(fù)制或模擬晶體管Q4，晶體管Q7復(fù)制或模擬輸出點88和低軌90(諸如，地91)之間期望的壓降。電流ILS從晶體管Q7鏡像到晶體管Q6上，且由晶體管Q6施加到晶體管Q4的基極132上。當(dāng)裝置81運行時，電流ILS可由網(wǎng)絡(luò)150精確、動態(tài)地控制。
0048晶體管Q7，Q8上各自的壓降通常保持基本不變。當(dāng)電源電壓VCC變化時，高軌120和低軌90之間的壓降(軌對軌壓降)也變化。軌對軌壓降的變化由電阻R8上壓降的變化來調(diào)節(jié)。電阻R8的壓降變化是由電流ILS的變化產(chǎn)生的。也就是說，網(wǎng)絡(luò)150上的軌對軌壓降是基本固定的。除了電阻R8上的壓降之外，某些個別元件(如，晶體管Q7，Q8)上的壓降也是基本固定的。
0049例如，如果電源電壓VCC向較小值變化，則軌對軌電壓減小。然而，晶體管Q7，Q8的壓降基本不變，所以減小的軌對軌壓降可通過減小電流ILS，從而在電阻R8上產(chǎn)生較低的壓降來實現(xiàn)。由于在電阻R8上產(chǎn)生了較低的壓降，所以總的軌對軌壓降減小。例如，如果電源電壓朝著較大值變化，那么軌對軌電壓增加。然而，晶體管Q7，Q8的壓降基本不變，所以較大的軌對軌電壓可以通過增加電流ILS，從而在電阻R8上產(chǎn)生較大的壓降來實現(xiàn)。由于在電阻R8上產(chǎn)生較大的壓降，所以總的軌對軌壓降增大。因此，電流ILS的這種自動調(diào)整使輸出點88處產(chǎn)生的以地91為參考的電壓基本不變。
0050本專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人員都知道，電源電壓VCC的變化常常會在輸出信號中產(chǎn)生確定性抖動。本發(fā)明能夠動態(tài)地適應(yīng)電源電壓VCC的變化，對避免輸出點88的輸出信號中的確定性抖動特別有用。
0051由于裝置81的所有元件都是在單個襯底上一起加工的，因此工藝變化將以同樣方式影響裝置81中所有的類似元件，這樣就可基本避免網(wǎng)絡(luò)130，150之間的工藝差異。類似地，溫度的變化會類似地影響到裝置81中所有類似的元件，這是因為裝置81中的所有元件是一起放置在單個外殼或盒中的單個襯底上的。換種方式說，因為網(wǎng)絡(luò)130，150是在單個襯底上一起制造的，且共處于單個外殼或盒中，網(wǎng)絡(luò)130，150將跟蹤在一起，從而使網(wǎng)絡(luò)130，150因工藝或溫度變化產(chǎn)生的差異減至最小。這種跟蹤在一起還基本適應(yīng)于VBE的任何變化，這些變化在某些條件下可能出現(xiàn)于任何給定晶體管和其復(fù)制或模擬晶體管之間(即，晶體管Q4，Q8之間，或者晶體管Q3，Q7之間——如果晶體管Q3用于輸出部分86中)。
0052圖5是說明本發(fā)明方法的流程圖。在圖5中，方法200用于將處于第一參考電平的接收信號移動到處于第二參考電平的輸出信號；所述接收信號包括信息指示信號值；其開始于開始點202。方法200繼續(xù)進(jìn)行以下步驟(a)無特定順序地(1)提供輸入點，以便接收所述接收信號，如塊204所示；(2)提供輸出點，以便引出所述輸出信號，如塊206所示；(3)提供與所述輸入點和所述輸出點耦合的第一信號處理電路，如塊208所示；和(4)提供與所述輸入點和所述第一信號處理電路耦合的第二信號處理電路，如塊210所示。
0053方法200繼續(xù)進(jìn)行以下步驟(b)無特定順序地(1)操作所述第一信號處理電路，以設(shè)置所述輸出點處的第二參考電平，如塊212所示；和(2)共同操作所述第一信號處理電路和所述第二信號處理電路，以將信息指示信號值從所述輸入點傳送到所述輸出點，如塊214所示。方法200終止于結(jié)束點216。
權(quán)利要求
1.一種用于將處于第一參考電平的接收信號移動到處于第二參考電平的輸出信號的裝置；所述接收信號包括信息指示信號值；所述裝置包括a)用于接收所述接收信號的輸入點；b)用于引出所述輸出信號的輸出點；c)第一信號處理電路，其與所述輸入點和所述輸出點耦合；所述第一信號處理電路設(shè)置所述輸出點處的所述第二參考電平；和d)第二信號處理電路，其與所述輸入點和所述第一信號處理電路耦合；所述第一信號處理電路和所述第二信號處理電路共同作用將所述信息指示信號值從所述輸入點傳送到所述輸出點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于將處于第一參考電平的接收信號移動到處于第二參考電平的輸出信號的裝置，其中，所述第一信號處理電路包括第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)；所述第一網(wǎng)絡(luò)耦合在所述輸入點和所述輸出點之間，且工作于一工作電流；所述第二網(wǎng)絡(luò)耦合在一個電源電壓點和所述第二參考電平之間；所述第二網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生所述工作電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于將處于第一參考電平的接收信號移動到處于第二參考電平的輸出信號的裝置，其中，所述第二網(wǎng)絡(luò)基本上模擬了所述第一網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于將處于第一參考電平的接收信號移動到處于第二參考電平的輸出信號的裝置，其中，所述第二網(wǎng)絡(luò)以基本上1∶1的比例模擬了所述第一網(wǎng)絡(luò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于將處于第一參考電平的接收信號移動到處于第二參考電平的輸出信號的裝置，其中，所述第二網(wǎng)絡(luò)基本上小于所述第一網(wǎng)絡(luò)。
6.根據(jù)權(quán)利2所述的用于將處于第一參考電平的接收信號移動到處于第二參考電平的輸出信號的裝置，其中，所述第一信號處理電路的操作速度比所述第二信號處理電路的低。
7.一種用于將處于第一參考電平的接收數(shù)據(jù)信號移動到處于第二參考電平的輸出數(shù)據(jù)信號的裝置；所述輸出數(shù)據(jù)信號基本上復(fù)制了所述接收數(shù)據(jù)信號傳送的信息；所述裝置包括a)用于接收所述接收數(shù)據(jù)信號的輸入點；b)用于引出所述輸出數(shù)據(jù)信號的輸出點；c)低速信號處理電路，其與所述輸入點和所述輸出點耦合；所述低速信號處理電路傳送包含在所述接收數(shù)據(jù)信號中的信息，且設(shè)置所述輸出點處的所述第二參考電平；和d)高速信號處理電路，其與所述輸入點和所述低速信號處理電路耦合；所述低速信號處理電路和所述高速信號處理電路共同作用以將所述信息指示信號值從所述輸入點傳送到所述輸出點的速度提高到大于所述低速信號處理電路單獨傳送的速度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于將處于第一參考電平的接收數(shù)據(jù)信號移動到處于第二參考電平的輸出數(shù)據(jù)信號的裝置，其中，所述低速信號處理電路包括第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)；所述第一網(wǎng)絡(luò)耦合于所述輸入點和所述輸出點之間，且工作于一工作電流；所述第二網(wǎng)絡(luò)耦合于一個電源電壓點和所述第二參考電平之間；所述第二網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生所述工作電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于將處于第一參考電平的接收數(shù)據(jù)信號移動到處于第二參考電平的輸出數(shù)據(jù)信號的裝置，其中，所述第二網(wǎng)絡(luò)基本上模擬了所述第一網(wǎng)絡(luò)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于將處于第一參考電平的接收數(shù)據(jù)信號移動到處于第二參考電平的輸出數(shù)據(jù)信號的裝置，其中，所述第二網(wǎng)絡(luò)以基本上1∶1的比例模擬了所述第一網(wǎng)絡(luò)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于將處于第一參考電平的接收數(shù)據(jù)信號移動到處于第二參考電平的輸出數(shù)據(jù)信號的裝置，其中，所述第二網(wǎng)絡(luò)基本上小于所述第一網(wǎng)絡(luò)。
12.一種用于將處于第一參考電平的接收信號移動到處于第二參考電平的輸出信號的方法；所述接收信號包括信息指示信號值；所述方法包括以下步驟a)無特定順序地1)提供輸入點，以便接收所述接收信號；2)提供輸出點，以便引出所述輸出信號；3)提供與所述輸入點和所述輸出點耦合的第一信號處理電路；和4)提供與所述輸入點和所述第一信號處理電路耦合的第二信號處理電路；和b)無特定順序地1)操作所述第一信號處理電路，以設(shè)置所述輸出點處的所述第二參考電平；和2)共同操作所述第一信號處理電路和所述第二信號處理電路，以將所述信息指示信號值從所述輸入點傳送到所述輸出點。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于將處于第一參考電平的接收信號移動到處于第二參考電平的輸出信號的方法，其中，所述第一信號處理電路包括第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)；所述第一網(wǎng)絡(luò)耦合在所述輸入點和所述輸出點之間，且工作于一工作電流；所述第二網(wǎng)絡(luò)耦合在一個電源電壓點和所述第二參考電平之間；所述第二網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生所述工作電流。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于將處于第一參考電平的接收信號移動到處于第二參考電平的輸出信號的方法，其中，所述第二網(wǎng)絡(luò)基本上模擬了所述第一網(wǎng)絡(luò)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于將處于第一參考電平的接收信號移動到處于第二參考電平的輸出信號的方法，其中，所述第二網(wǎng)絡(luò)以基本上1∶1的比例模擬了所述第一網(wǎng)絡(luò)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于將處于第一參考電平的接收信號移動到處于第二參考電平的輸出信號的方法，其中，所述第二網(wǎng)絡(luò)基本上小于所述第一網(wǎng)絡(luò)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于將處于第一參考電平的接收信號移動到處于第二參考電平的輸出信號的方法，其中，所述第一信號處理電路的操作速度比所述第二信號處理電路的低。
18.一種電平移動裝置，其將將參照第一參考電平的接收數(shù)據(jù)信號移動到參照第二參考電平的輸出數(shù)據(jù)信號；所述輸出數(shù)據(jù)信號基本復(fù)制了所述接收數(shù)據(jù)信號傳送的信息；所述電平移動裝置包括輸入部分，其包括兩個具有共射極連接的NPN雙極型晶體管，其基極用于接收所述接收數(shù)據(jù)信號的差分輸入，集電極作為輸出；以及兩個電平移動部分，分別被連接成從所述輸入部分的晶體管的集電極輸出接收輸入，并在各自的輸出提供輸出；每個電平移動部分包括第一子電路和第二子電路；所述第一電路被配置成和適于在所述電平移動部分的輸出設(shè)置直流電平，且其包括一個電阻，該電阻具有連接到各自的輸入部分的晶體管的集電極輸出的一端以及另一端，和一個NPN雙極型晶體管，其基極與所述電阻的另一端相連，而發(fā)射極連接到各自的所述電平移動部分的輸出端；所述第二電路被配置成且適于提供比所述第一子電路轉(zhuǎn)換速度更快的信號轉(zhuǎn)換路徑，且包括另一個NPN雙極型晶體管，其具有一個直接連接到各自的所述輸入部分的晶體管的集電極的基極和一個發(fā)射極，以及一個電容，其連接在所述第二子電路的另一個晶體管的所述發(fā)射極和各自的所述電平移動部分的輸出之間。
全文摘要
一種電平移動裝置(80)，其包括輸入部分(82)，電平移動部分(84)和輸出部分(86)。輸入部分(82)的輸入端(100，102)從上游數(shù)據(jù)源接收差分信號輸入信號，其分別耦合于共射極NPN雙極型晶體管(Q1，Q2)的基極，并分別從集電極輸出(124，126)引出給電平移動部分(84)。每個電平移動部分(84)包括一個低速網(wǎng)絡(luò)(130)和一個高速網(wǎng)絡(luò)(140)，其基本上并聯(lián)在各自的輸出(124，126)和輸出點(88)之間。低速網(wǎng)絡(luò)(130)作為電平設(shè)定信號路徑將輸出點(88)的直流電平設(shè)定到期望電平。低速網(wǎng)絡(luò)(130)采用有源放大器元件來設(shè)置輸出直流阻抗。在一個實施方式中，該有源元件是一個配置為射極跟隨器的NPN雙極型晶體管(Q4)，其基極通過電阻RLS連接到輸出(124，126)。高速網(wǎng)絡(luò)(140)作為信號轉(zhuǎn)換路徑以提高信號轉(zhuǎn)換(例如，帶有信號轉(zhuǎn)換的信息)到輸出點(88)的速度。在一個實施方式中，一個NPN雙極型晶體管(Q5)的基極(142)被驅(qū)動而無附加的串聯(lián)阻抗，以避免延時和不希望的濾波。輸出部分(86)將輸出點(88)處出現(xiàn)的信號與通信系統(tǒng)的下游部分相連。
文檔編號H03K19/013GK1951012SQ200580013717
公開日2007年4月18日 申請日期2005年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)明者J·W·發(fā)塔汝索, B·J·希翰 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司