一種混合模式的多協(xié)議串行接口驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】一種混合模式的多協(xié)議串行接口驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器可工作于電流模式、電壓模式，或同時(shí)工作于這兩種模式下，它包括一個(gè)用來(lái)使輸出信號(hào)符合一系列可選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)之一的的電路，這些標(biāo)準(zhǔn)包括，CCITT/EIA標(biāo)準(zhǔn)V.35，V.11/RS-422，V.28/RS-232，和V.10/RS-423。當(dāng)模式選擇輸入信號(hào)選擇一個(gè)特定的標(biāo)準(zhǔn)，電路中適當(dāng)?shù)牟糠謫⒂庙憫?yīng)。部分電路不能被置于高阻抗?fàn)顟B(tài)，防止其干擾啟用響應(yīng)的電路。
【專利說(shuō)明】一種混合模式的多協(xié)議串行接口驅(qū)動(dòng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備之間的串行通信。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種混合模式的多協(xié)議串行接口驅(qū)動(dòng)器。
【背景技術(shù)】:
[0002]電子設(shè)備之間的通信，例如，計(jì)算機(jī)處理器，調(diào)制解調(diào)器，網(wǎng)絡(luò)控制器，硬盤驅(qū)動(dòng)器和打印機(jī)，都是通過(guò)串行或并行發(fā)送信息(如，數(shù)據(jù)和控制信號(hào))來(lái)實(shí)現(xiàn)的。串行通信是通過(guò)單導(dǎo)線順序傳輸數(shù)據(jù)的，而并行通信則是通過(guò)并行導(dǎo)線同時(shí)傳輸多條數(shù)據(jù)的。盡管并行通信比串行通信速度快，并行電纜相比串行電纜明顯高得多的成本限制了近距離器件之間并行通信的實(shí)現(xiàn)，例如，計(jì)算機(jī)和一個(gè)附近的打印機(jī)。因此，大多數(shù)電子通信都是串行的。
[0003]信息通常以二進(jìn)制編碼的形式傳輸(S卩，邏輯I和邏輯O)。要想準(zhǔn)確地反映這些信息，通信設(shè)備必須能夠用邏輯O或邏輯I來(lái)表示其特有的電平。因此，需要用通信設(shè)備之間的兼容性來(lái)確保每個(gè)設(shè)備能正確接收所發(fā)送的信息。否則，如果一個(gè)器件將電壓值為+/-2V分別用邏輯I和邏輯O表示來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，接收裝置預(yù)定邏輯I和邏輯O分別表示+/-SVjP么所發(fā)送的信息將會(huì)丟失。
[0004]為了防止這類困難的發(fā)生，電氣接口標(biāo)準(zhǔn)得以發(fā)展。這些標(biāo)準(zhǔn)提供電氣規(guī)格，稱為協(xié)議，用來(lái)規(guī)范通信設(shè)備之間傳送的信號(hào)的格式(如，電平)。因此，如果每個(gè)設(shè)備都遵守相同的標(biāo)準(zhǔn)，這些設(shè)備就可交換信息。這些接口標(biāo)準(zhǔn)已被大多數(shù)電子數(shù)據(jù)傳輸和商業(yè)設(shè)備制造商普遍接受。在一個(gè)設(shè)備需要與另一個(gè)設(shè)備交流的情況中，要么遵守不同的接口標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于一般不兼容的電氣信號(hào)參數(shù)，可以通過(guò)接口驅(qū)動(dòng)器允許設(shè)備通信。
[0005]如果一個(gè)設(shè)備與多個(gè)其他設(shè)備進(jìn)行通信，兩個(gè)或兩個(gè)以上的設(shè)備堅(jiān)持不同的接口標(biāo)準(zhǔn)，多接口驅(qū)動(dòng)器是必須的。然而，這樣的多接口驅(qū)動(dòng)器即不需要手動(dòng)切換電纜以連接到正確的驅(qū)動(dòng)器上，也不需要繁瑣的、昂貴的、乏味的實(shí)現(xiàn)能夠自動(dòng)選擇合適的接口驅(qū)動(dòng)器的開(kāi)關(guān)繼電電路。此外，雖然一些多協(xié)議接口驅(qū)動(dòng)器通常已經(jīng)能夠使選擇的信號(hào)符合超過(guò)一種接口標(biāo)準(zhǔn)，然而，這些多協(xié)議接口驅(qū)動(dòng)器很難使輸出信號(hào)準(zhǔn)確地符合每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，特別是V.35標(biāo)準(zhǔn)。
[0006]當(dāng)接口驅(qū)動(dòng)器工作于電流模式時(shí)，能夠準(zhǔn)確地符合V.35標(biāo)準(zhǔn)。電流模式操作是指驅(qū)動(dòng)器的輸出電流基本上獨(dú)立于輸出電壓。已知的多協(xié)議接口驅(qū)動(dòng)器通常工作于電壓模式，電壓模式指的是驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓獨(dú)立于輸出電流。
[0007]電壓模式多協(xié)議驅(qū)動(dòng)器旨在遵循V.35標(biāo)準(zhǔn)，這通常很難做到，因?yàn)樗鼈儾荒芄?yīng)一個(gè)恒定的電流以滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的通過(guò)指定負(fù)載的電壓。相反，電流模式驅(qū)動(dòng)器旨在提供一個(gè)恒定電流。因此，維持通過(guò)指定負(fù)載的特定電壓更容易實(shí)現(xiàn)。
[0008]此外，電壓模式驅(qū)動(dòng)器不能提供標(biāo)準(zhǔn)的指定輸出阻抗，因?yàn)殡妷耗Ｊ津?qū)動(dòng)器本身具有低輸出阻抗(100歐姆或更低)。這樣的低輸出阻抗會(huì)對(duì)終端電阻提供的阻抗產(chǎn)生不利影響。終端電阻用來(lái)阻斷被驅(qū)動(dòng)的輸出線。此外，在制造過(guò)程中的變化(如，氧化層厚度)、操作溫度、和電源電壓會(huì)使驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗發(fā)生變化，進(jìn)一步提高了選擇適當(dāng)值終端電阻的難度，終端電阻會(huì)產(chǎn)生符合規(guī)格的等效電阻。
[0009]相反，電流模式驅(qū)動(dòng)器通常具有很高的輸出阻抗，這對(duì)由終端電阻提供的輸出阻抗沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的影響。因此，終端電阻可以單獨(dú)用來(lái)提供標(biāo)準(zhǔn)的輸出阻抗。
[0010]多協(xié)議串行接口驅(qū)動(dòng)器也要求嚴(yán)格遵循V.35標(biāo)準(zhǔn)。但是，混合模式(S卩，電流模式和電壓模式同時(shí)實(shí)現(xiàn)的模式)的多協(xié)議接口驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出了一些困難。
[0011 ] 特別的，由于這樣的驅(qū)動(dòng)器的輸出在不同的驅(qū)動(dòng)電路之間是共享的，所以不同電路之間的互相干擾是很難避免的。例如，當(dāng)輸出電壓超過(guò)電源電壓時(shí)，要阻止目前不在使用中的驅(qū)動(dòng)電路被動(dòng)打開(kāi)是非常困難的。
[0012]當(dāng)一個(gè)連接多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的輸出線可使一個(gè)輸出信號(hào)符合具有高電壓擺幅的接口標(biāo)準(zhǔn)，如，RS-232標(biāo)準(zhǔn)，通常有+/-8V的擺幅，而其他驅(qū)動(dòng)器的電源電壓通常為+5V，這時(shí)，輸出電壓可以超過(guò)電源電壓。接地電壓和測(cè)試設(shè)備使用的電壓的變化也會(huì)導(dǎo)致輸出電壓超過(guò)電源電壓。
[0013]這樣大的輸出電壓能使電路中晶體二極管的內(nèi)在襯底變的導(dǎo)電，從而迫使這些晶體管導(dǎo)通。因此，需要另外置一條電路以維持驅(qū)動(dòng)電路目前沒(méi)有在高阻抗?fàn)顟B(tài)下使用。
[0014]綜上所述，需要提供一種混合模式的多協(xié)議接口驅(qū)動(dòng)器來(lái)使輸出信號(hào)滿足一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。
[0015]還需要提供一種混合模式多協(xié)議接口驅(qū)動(dòng)器，可以在電流模式下工作，可以在電壓模式下工作，或同時(shí)工作于這兩種模式下。
[0016]進(jìn)一步需要提供一種混合模式的多協(xié)議接口驅(qū)動(dòng)器，它可以將電路保持在高阻抗?fàn)顟B(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0017]本發(fā)明的目的是提供一個(gè)混合模式的多協(xié)議接口驅(qū)動(dòng)器，它可以使輸出信號(hào)符合一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。
[0018]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種混合模式多協(xié)議接口驅(qū)動(dòng)器，它能工作于電流模式，能工作于電壓模式，或同時(shí)工作于這兩種模式。
[0019]本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種混合模式多協(xié)議接口驅(qū)動(dòng)器，它可使部分電路保持高阻抗?fàn)顟B(tài)。
[0020]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
[0021]本發(fā)明提供了 一種混合模式多協(xié)議接口驅(qū)動(dòng)器，它包含一個(gè)輸入端，一個(gè)模式選擇輸入端，第一和第二個(gè)輸出端，和使輸出信號(hào)能符合一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)的電路，其中接口驅(qū)動(dòng)器工作于電流模式，以使輸出信號(hào)符合至少一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。
[0022]本發(fā)明提供了一種混合模式多協(xié)議接口驅(qū)動(dòng)器，該電路中的第一和第二個(gè)電流源串聯(lián)耦合在一起，因此在其間形成第一和第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，上述第一和第二個(gè)輸出端分別耦合到第一和第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中:當(dāng)使輸出端至少符合其中一個(gè)可選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，該電路工作于電流模式；當(dāng)電路工作于電流模式時(shí)，它提供了 一個(gè)通過(guò)第一和第二個(gè)輸出端的差分輸出信號(hào)；當(dāng)使輸出信號(hào)至少符合其中一個(gè)可選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，該電路工作于電壓模式；當(dāng)電路工作于電壓模式時(shí)，該電路提供了 一個(gè)通過(guò)第一個(gè)輸出端的單端輸出信號(hào)。[0023]進(jìn)一步，當(dāng)使輸出端至少符合一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，電路可同時(shí)工作于電流模式和電壓模式；當(dāng)電路同時(shí)工作于電流模式和電壓模式時(shí)，該電路會(huì)提供一個(gè)通過(guò)第一和第二個(gè)輸出端的差分輸出信號(hào)；該電路還包含單端驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)與所選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)一致的電路部分，由所選擇的標(biāo)準(zhǔn)決定單端輸出信號(hào)；該電路集成封裝在一個(gè)單一的電子模塊中；上述電路可通過(guò)CMOS器件實(shí)現(xiàn)；其中一個(gè)上述可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是V.10/RS-423電氣接口標(biāo)準(zhǔn)；模式選擇信號(hào)顯示了其中一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)，部分電路能夠響應(yīng)模式選擇信號(hào)，該部分電路可使輸出信號(hào)符合所選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。
[0024]進(jìn)一步，未用于使輸出端符合所選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)的電路部分被置于高阻抗?fàn)顟B(tài)，以響應(yīng)模式選擇信號(hào)；當(dāng)輸出電壓超過(guò)電源電壓時(shí)，上述未用于使輸出端符合所選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)的電路部分保持高阻抗?fàn)顟B(tài)；當(dāng)電路的電源被切斷時(shí)，上述未用于使輸出端符合所選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)的電路部分保持高阻抗?fàn)顟B(tài)；電路中的二極管用來(lái)保持未被使用的電路部分的高阻抗?fàn)顟B(tài)；上述二極管是肖特基二極管。
[0025]進(jìn)一步，其中一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是V.35電氣接口標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)使一個(gè)輸出信號(hào)符合V.35電氣接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，電路工作于電流模式；其中一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是V.11/RS-422電氣接口標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)使輸出信號(hào)符合V.11/RS-422電氣接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，電路可同時(shí)工作于電流模式和電壓模式；其中一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是V.10/RS-423電氣接口標(biāo)準(zhǔn)；其中一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是V.28/RS-232電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。
[0026]進(jìn)一步，其中一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是V.11/RS-422電氣接口標(biāo)準(zhǔn)；另外一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是V.28/RS-232電氣接口標(biāo)準(zhǔn)；部分電路由電荷泵驅(qū)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)器和電荷泵制作在同一個(gè)芯片上。
[0027]對(duì)比專利文獻(xiàn):CN201830502U LED驅(qū)動(dòng)器遠(yuǎn)程控制接口 201020296275.1，CN203136047U 一種高清數(shù)字串行接口信號(hào)中繼器201320118487.4
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0028]附圖將對(duì)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步的描述，部分器件的參考字符已在圖中標(biāo)明。
[0029]圖1是混合模式的多協(xié)議串行接口驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)具有代表性的圖塊。
[0030]圖2是圖1中接口驅(qū)動(dòng)器的電路示意框圖。
[0031]圖3是圖2中電路的部分原理圖，可用于使輸出信號(hào)符合V3.5電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。
[0032]圖4是圖2中電路的部分原理圖，它可以用來(lái)使輸出信號(hào)符合V.11/RS-422電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。
[0033]圖5是圖2中電路的另一部分原理圖，它可以用來(lái)使輸出信號(hào)符合V.28/RS-232電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。
[0034]圖6也是圖2中電路的部分原理圖，它可用來(lái)使輸出信號(hào)符合V.10/RS-423電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。
[0035]圖7描述了圖2中接口驅(qū)動(dòng)電路中的單端驅(qū)動(dòng)電路部分。
【具體實(shí)施方式】:
[0036]本發(fā)明提供了一種混合模式的多協(xié)議串行接口驅(qū)動(dòng)器，其作用是使輸出信號(hào)符合一個(gè)可選的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。圖1描述了一個(gè)串行接口驅(qū)動(dòng)器框圖。輸出信號(hào)可以選擇如下的 CCITT/EIA 標(biāo)準(zhǔn):V.35, V.ll/RS-422, V.28/RS-232，和 V.10/RS-423。接口驅(qū)動(dòng)電路 100包括可作于電壓模式、電流模式，或同時(shí)工作于這兩種模式的電路，還包含輸出端102,模式選擇輸出端104，輸出端106和108，電源端子110、112、114和116。
[0037]在終端102接受輸入信號(hào)后，輸出端106和108分別提供反相的或同相的輸出信號(hào)。因此，可為那些需要這樣的輸出信號(hào)的接口標(biāo)準(zhǔn)提供差分的，或?qū)ΨQ的輸出。一個(gè)差分輸出信號(hào)的邏輯值是由兩個(gè)輸出信號(hào)的電壓差決定的。例如，要輸出邏輯0，輸出端106的電壓必須大于輸出端108的電壓。這時(shí)通常由輸出端106輸出邏輯I,由輸出端108輸出邏輯O。相反，要輸出邏輯1，輸出端108的電壓值必須大于輸出端106的電壓值。同樣，這時(shí)通常由輸出端106輸出邏輯0，由輸出端108輸出邏輯I。為了把電壓看成邏輯I和邏輯0，各種接口標(biāo)準(zhǔn)指定的兩個(gè)輸出電壓必須不同?？乖肼暿沁@樣輸出的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)；出現(xiàn)在一個(gè)或兩個(gè)輸出線路上的任何噪聲很可能也出現(xiàn)在其他地方，因此取消了兩個(gè)輸出信號(hào)之間的電壓差。平衡線路驅(qū)動(dòng)器包含滿足V.35、V.11/RS-422標(biāo)準(zhǔn)的輸出端口。
[0038]一些接口標(biāo)準(zhǔn)指定單端輸出，如端口 106單獨(dú)使用V.10/RS-423或V.28/RS-232。
[0039]模式選擇輸入端104將模式選擇信號(hào)耦合到接口驅(qū)動(dòng)器上。模式選擇信號(hào)指出了輸出信號(hào)遵循的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。這些模式選擇信號(hào)通過(guò)模式選擇總線(未顯示)耦合到驅(qū)動(dòng)器100上。另外，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器100包含產(chǎn)生多路復(fù)用并驅(qū)動(dòng)模式選擇信號(hào)的多路復(fù)用電路(工藝上已知的，未顯示)時(shí)，會(huì)提供一條串行模式選擇線路。因此，輸入端104能容納多條平行線路，但也可以容納一條單一的模式選擇線路。在驅(qū)動(dòng)器100內(nèi)，模式選擇輸入端104耦合到模式選擇電路上。
[0040]為了響應(yīng)特定的模式選擇信號(hào)，部分被使用的驅(qū)動(dòng)電路100和其他未被使用的部分都被置于高阻抗?fàn)顟B(tài)，以防止被使用的部分電路產(chǎn)生干擾(例如，不必要的負(fù)載)。只有那些能夠使輸出信號(hào)符合特定電氣接口標(biāo)準(zhǔn)的部分電路能夠在任何一個(gè)時(shí)間被使用。
[0041]電源供應(yīng)端口 110，112，114和116耦合到驅(qū)動(dòng)電路100上分別提供電壓VDD，Vcc,Vee和接地。這些電壓為驅(qū)動(dòng)器提供電源并使驅(qū)動(dòng)器提供合適的輸出電壓值以滿足選定的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。VDD，Vcc, Vee的電壓值通常分別約為+8伏特，+5伏特，和-5伏特到-8伏特(根據(jù)標(biāo)準(zhǔn))。由電荷泵(已知的工藝，未顯示)提供Vdd和VEE。此外，電荷泵根據(jù)模式選擇信號(hào)在-5伏特和-8伏特之間調(diào)節(jié)Vee，并由V。。和地面供電。根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，其他實(shí)例可能包含其他的電源電壓，其他的電源電壓可能會(huì)由外部電源或電荷泵提供。
[0042]圖2顯示了驅(qū)動(dòng)電路的原理框圖。電路200是作為一個(gè)集成電路制作在一個(gè)單一的電子芯片上的，并封裝在一個(gè)單一的電子模塊上。電荷泵(未顯示)，如果被提供，就是制作在和電路200 —樣的芯片上的。另外，電路200可以在離散的部位(如，多個(gè)芯片)制作，在最后封裝的時(shí)候共用輸入和輸出線路，這就可以由多個(gè)芯片組成一個(gè)模塊，印刷電路板包含多個(gè)組件或其他一些已知的電子封裝或裝配。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電路200的不同部分可以共享輸入和輸出線路。
[0043]電路200是通過(guò)CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)技術(shù)實(shí)施的，但是可以用其他的電路技術(shù)代替，如，雙極型工藝。CMOS電路包含兩種類型的晶體管，PMOS和NMOS。PMOS晶體管的門應(yīng)用邏輯O而使其導(dǎo)通(即，打開(kāi))，NMOS晶體管的門應(yīng)用邏輯I而導(dǎo)通。相反，PMOS的門應(yīng)用邏輯I使其截止(即，關(guān)閉)，而NMOS的門應(yīng)用邏輯O使其截止。
[0044]電路200工作于電流模式，電壓模式，或同時(shí)工作于這兩個(gè)模式以使輸出信號(hào)符合一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。電流模式操作是指驅(qū)動(dòng)器的輸出電流基本上獨(dú)立于輸出電壓，電壓模式操作是指驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓基本上獨(dú)立于輸出電流。在本例中，電路200工作于電流模式以使輸出電壓符合V3.5標(biāo)準(zhǔn)，工作于電壓模式可以使輸出電壓符合V.28/RS-232和V.10/RS-423標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)工作于這兩種模式可以使輸出電壓符合V.11/RS-422標(biāo)準(zhǔn)。通常，V.11/RS-422標(biāo)準(zhǔn)只有電壓模式才能滿足；然而，同步電壓模式和電壓模式對(duì)于減小一些晶體管設(shè)備的尺寸是有利的。
[0045]本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，電流模式操作可以使輸出信號(hào)遵循V.35標(biāo)準(zhǔn)。V.35標(biāo)準(zhǔn)要求連接在輸出端106和108之間的100歐姆測(cè)試負(fù)載電阻上有一個(gè)具有20%公差的0.55伏特的差分電壓。電壓模式驅(qū)動(dòng)器要滿足那些標(biāo)準(zhǔn)是有困難的，因?yàn)?，不同的電壓源?huì)使通過(guò)負(fù)載電阻的電流的變換足以讓差分電壓超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的可接受的公差。在制造過(guò)程中的變化(例如，氧化層厚度)和操作溫度的變化也會(huì)導(dǎo)致同樣的結(jié)果。然而，通過(guò)提供一個(gè)電流模式的接口驅(qū)動(dòng)器，電壓源、制造過(guò)程、和溫度的變化對(duì)于輸出電流都幾乎沒(méi)有影響，因?yàn)榫w管都工作于飽和模式。通過(guò)負(fù)載電阻的電流基本上是恒定的，因此，差分電壓也基本上是恒定的。此外，精確的電流源和負(fù)載電阻可以利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)制造技術(shù)使差分電壓的變化在20%以下。因此，V.35標(biāo)準(zhǔn)由接口驅(qū)動(dòng)器滿足就很有利了。
[0046]電路200在輸入端102接受輸入信號(hào)并將該信號(hào)提供給差分驅(qū)動(dòng)電路201。驅(qū)動(dòng)電路201輸出反相和同相信號(hào)。這些信號(hào)都被應(yīng)用到模式選擇電路上，連同終端104上所接受的模式選擇信號(hào)，使電路200中的特定部分能夠使輸出信號(hào)符合一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。此外，模式選擇電路將未用部分的電路置于高阻抗?fàn)顟B(tài)。
[0047]模式選擇電路包含與非門202，204，209，235和238 ;或非門211，216，230和243 ；和反相驅(qū)動(dòng)器203，205，208，212，215，231，236，239和244。這些器件都是由負(fù)電壓源提供Vee，從而使晶體管的閾值電壓近似與地面相等。
[0048]作為電流模式對(duì)稱傳輸接口驅(qū)動(dòng)器使輸出信號(hào)符合V.35標(biāo)準(zhǔn)，電路200通過(guò)模式選擇輸入端104(未在圖2中顯示)接受模式選擇信號(hào)VD35ENB并將該信號(hào)提供給與非門202。與非門202的輸出信號(hào)被提供給與非門204和209以及反相驅(qū)動(dòng)器203。驅(qū)動(dòng)器203的輸出被提供給或非門211和216?；蚍情T216和與非門204也從驅(qū)動(dòng)器201處接受反相輸入信號(hào)，同時(shí)，與非門209和或非門211也從驅(qū)動(dòng)器201接受到反相輸入信號(hào)。與非門204和209的輸出信號(hào)分別被提供給反相器205和208，這兩個(gè)反相器分別用來(lái)驅(qū)動(dòng)(即控制開(kāi)啟和關(guān)閉)NM0S晶體管206和207?；蚍情T211和216的輸出信號(hào)分別被提供給反相器212和215，這兩個(gè)反相器分別用來(lái)驅(qū)動(dòng)PMOS晶體管213和214。
[0049]這部分電路200還包括PMOS晶體管217/218，它們形成了第一個(gè)電流源，和NMOS晶體管，該晶體管形成了第二個(gè)電流源。電壓源Vrc由端口 112提供給PMOS晶體管217/218，電壓源Vee由端口 114提供給NMOS晶體管210。將會(huì)在下文進(jìn)一步討論的二極管219，220，221和222，通過(guò)信號(hào)VD35ENB的激活，完成了電路200的電流模式部分。輸出端106和108提供了平衡線路輸出信號(hào)，所有其他晶體管都被置于高阻抗?fàn)顟B(tài)(即關(guān)閉)。
[0050]為清楚起見(jiàn)，在圖3中重新描繪了電路200中電流模式部分的輸出級(jí)。如果輸入信號(hào)是邏輯0，那么當(dāng)輸出端108的電壓是低電平(即邏輯O)時(shí)，輸出端106的電壓為高電平(即邏輯I)。因此，PMOS晶體管213和NMOS晶體管206都是打開(kāi)的(即導(dǎo)通)，而PMOS晶體管214和NMOS晶體管207都是關(guān)閉的。恒定電流通過(guò)PMOS電流源晶體管217/218被提供給負(fù)載的終端106，通過(guò)NMOS電流源晶體管210提供到端口 108。
[0051]相反，如果輸入信號(hào)為0，那么當(dāng)輸出端108是高電平時(shí)，輸出端106的電壓為低電平。因此，PMOS晶體管213和NMOS晶體管206是關(guān)閉的，而PMOS晶體管214和NMOS晶體管207是打開(kāi)的。恒定電流通過(guò)PMOS電流源晶體管217/218被提供給負(fù)載的終端108，通過(guò)NMOS電流源晶體管210提供到端口 106。
[0052]V.35定義了輸出電壓的標(biāo)準(zhǔn)為+/-2伏特，正如前面所討論的，連接在輸出端106和108之間的100歐姆測(cè)試負(fù)載電阻上有一個(gè)具有20%公差的0.55伏特的差分電壓。此夕卜，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定驅(qū)動(dòng)器的差分輸出阻抗應(yīng)當(dāng)為100歐姆，且共模阻抗應(yīng)當(dāng)為150歐姆。
[0053]這些規(guī)范是由設(shè)計(jì)的電流源晶體管210和217/218各自產(chǎn)生約IlmA的電流，并通過(guò)選擇終端電阻302，304和308分別約為50歐姆，50歐姆和125歐姆來(lái)實(shí)現(xiàn)的。終端電阻被用于兩個(gè)通信設(shè)備之間以適當(dāng)?shù)淖鳛榻K止線路(如，防止不必要的信號(hào)反射)。
[0054]負(fù)載電阻是終止電阻302和304結(jié)合起來(lái)并聯(lián)100歐姆的測(cè)試負(fù)載電阻306的等效電阻:(50+50) Il 100 = 50 歐姆。
[0055]該等效電阻的電壓降是:50歐姆*1 ImA = 0.55伏特。
[0056]輸出電壓的變化可以通過(guò)采用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)技術(shù)制造出精確地電流源和終端電阻控制在20%的公差范圍內(nèi)。
[0057]因?yàn)殡娏髟淳w管210和217/218具有非常高的輸出阻抗，驅(qū)動(dòng)器輸出阻抗(差模和共模)完全由電阻決定。因此，差分阻抗是由電阻302和304求和計(jì)算得來(lái)的:50+50=100歐姆。
[0058]共模阻抗是通過(guò)將端口 106和108之間短路然后對(duì)地測(cè)量等效阻抗得來(lái)的。因此，并聯(lián)電阻302和304相結(jié)合并與電阻308相加從而得到:(50 Il 50)+125 = 25+125 = 150歐姆。
[0059]因此，這部分工作于電流模式的電路200，滿足了 V.35電氣接口標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格。
[0060]當(dāng)電流模式電路被置于高阻抗?fàn)顟B(tài)(即，電流型晶體管是關(guān)閉的)，電路200的其他部分將被激活，二極管219，220，221和222，這些最好的肖特基二極管將會(huì)阻止電流模式晶體管的關(guān)閉，如果輸出電壓被迫超過(guò)電源電壓，這可以通過(guò)防止那些晶體管發(fā)生正向偏置從而導(dǎo)通來(lái)實(shí)現(xiàn)。輸出電壓可以超過(guò)電源電壓，例如，當(dāng)其他驅(qū)動(dòng)器的電壓擺幅大于所使用的電源電壓時(shí)；其他原因包括地面電壓和所使用的測(cè)試設(shè)備。肖特基二極管也允許保持高阻抗?fàn)顟B(tài)，當(dāng)電源從電路200中去除時(shí)。因此，這些高阻抗特性允許電路200的各部分分享輸出線路且互不干擾。
[0061]為讓同時(shí)工作于電流模式和電壓模式兩種平衡模式下的驅(qū)動(dòng)器使輸出信號(hào)符合V.11/RS-422標(biāo)準(zhǔn)，電路200通過(guò)模式選擇輸入端104(未在圖2中顯示)接受模式選擇信號(hào)422ENB并將其應(yīng)用到或非門230和243?；蚍情T230和243分別從驅(qū)動(dòng)器201處接受同相輸入信號(hào)和反相輸入信號(hào)?；蚍情T230和243的輸出分別被提供給反相驅(qū)動(dòng)器231和244，這兩個(gè)反相驅(qū)動(dòng)器分別用來(lái)驅(qū)動(dòng)PMOS晶體管232和245。
[0062]模式選擇信號(hào)422ENB也被提供給反相驅(qū)動(dòng)器234，234給與非門235和238提供了反相模式選擇信號(hào)。與非門235和238也分別從驅(qū)動(dòng)器201處接受了同相輸入信號(hào)和反相輸入信號(hào)。與非門235和238的輸出信號(hào)分別被提供給反相驅(qū)動(dòng)器236和239,它們分別用來(lái)驅(qū)動(dòng)NMOS晶體管237和240。[0063]模式選擇信號(hào)422ENB進(jìn)一步被提供給與非門202，使如前所述的模式選擇信號(hào)VD35ENB 一樣驅(qū)動(dòng)相同的電流模式電路。同時(shí)工作于電流模式和電壓模式允許更小的晶體管被用于電壓模式電路，從而有利地減少了電路200中需要集成的部分。
[0064]同樣包括在這部分電路200里的還有NMOS晶體管241和242，它們限制了提供給輸出端106和108的電流。二極管233，246，221和222都是最好的肖特基二極管，用來(lái)防止晶體管232，245，237和240被不必要的打開(kāi)(從而防止晶體管打開(kāi))，當(dāng)這部分電路200處于高阻抗?fàn)顟B(tài)并且輸出電壓超過(guò)電源電壓。電壓源\c由終端112提供并連通到PMOS晶體管232和245，接地由終端116提供并連通到NMOS晶體管237和240。所有在電路200中的其他的晶體管都被置于高阻抗?fàn)顟B(tài)。
[0065]為了清楚起見(jiàn)，圖4顯示了電路200中電壓模式電路的輸出級(jí)。如果輸入信號(hào)是邏輯0，那么輸出端口 106的電壓為高電平且輸出端口 108的電壓為低電平。因此，PMOS晶體管232和NMOS晶體管240都是打開(kāi)的，PMOS晶體管245和NMOS晶體管237都是關(guān)閉的。相反，如果輸出信號(hào)是邏輯1，那么輸出端口 108的電壓為高電平且輸出端口 106的電壓為低電平。因此，PMOS晶體管245和NMOS晶體管237都是打開(kāi)的，PMOS晶體管232和NMOS晶體管240都是關(guān)閉的。
[0066]V.11/RS-422標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定通過(guò)連接在輸出端口 106和108之間的100歐姆負(fù)載(測(cè)試負(fù)載電阻306)的電壓至少必須為2.0伏特。由于Vcc約為+5伏特且每對(duì)二極管-晶體管(如，二極管233和晶體管232)的電壓差通常小于I伏特，通過(guò)電阻306的電壓約為3伏特，從而明確的滿足這一標(biāo)準(zhǔn)。
[0067]作為電壓模式的單端驅(qū)動(dòng)器應(yīng)當(dāng)使輸出信號(hào)符合V.28/RS-432標(biāo)準(zhǔn)，電路200通過(guò)模式選擇輸入端104 (未在圖中顯示)接受模式選擇信號(hào)232ENB并將該信號(hào)提供給電平轉(zhuǎn)換電路250，該電路能將Vee的邏輯值轉(zhuǎn)換為Vdd的邏輯值。這樣的電平轉(zhuǎn)換電路在工藝中是已知的，并未進(jìn)一步描述。電平轉(zhuǎn)換電路250的輸出信號(hào)被提供給SE(單端)驅(qū)動(dòng)電路252，如圖7所示，并描述如下。驅(qū)動(dòng)器201中的同相輸入信號(hào)同樣被提供給單端驅(qū)動(dòng)電路252，由此產(chǎn)生信號(hào)232P驅(qū)動(dòng)和N驅(qū)動(dòng)以分別驅(qū)動(dòng)PMOS晶體管254和NMOS晶體管256。
[0068]電源由終端110的Vdd和終端114的Vee提供。對(duì)這部分電路200，Vee約為_(kāi)8伏特。二極管255和221，這些最好的肖特基二極管，當(dāng)輸出電壓被迫大于電源電壓Vrc或Vee時(shí)阻止了 PMOS晶體管254和NMOS晶體管256內(nèi)的襯底二極管打開(kāi)。因?yàn)檫@部分電路被配置為單端驅(qū)動(dòng)器，所以只使用輸出端口 106。電路200中所有其他的晶體管都被置為高阻抗?fàn)顟B(tài)。
[0069]為清楚起見(jiàn)，圖5顯示了符合V.28/RS-232標(biāo)準(zhǔn)的單端電路的輸出級(jí)。如果輸入信號(hào)為邏輯0，那么輸出端口 106的電壓為高電平。因此，PMOS晶體管254由232P驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)打開(kāi)，NMOS晶體管由N驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)輸入信號(hào)為邏輯I時(shí)，輸出端口 106的電壓為低電平。因此，PMOS晶體管254由232P驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)關(guān)閉，NMOS晶體管由N驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)打開(kāi)。
[0070]為了遵循V.28/RS-232標(biāo)準(zhǔn)，輸出電壓的最小電壓必須為+/-5伏特且最小負(fù)載為3k歐姆，由圖5中的測(cè)試負(fù)載電阻506顯示出來(lái)。Vdd約為+8伏特，Vee約為-8伏特，每對(duì)二極管-晶體管對(duì)(如，二極管255和PMOS晶體管254)的電壓通常小于I伏特，當(dāng)輸出信號(hào)為邏輯I時(shí)，輸出端口 106的電壓約為+5伏特或更大，當(dāng)輸出信號(hào)為邏輯O時(shí)，輸出端口106的電壓約為-5伏特或更小。因此，該電路滿足V.28/RS-232的規(guī)格。
[0071]再次作為電壓模式單端驅(qū)動(dòng)器工作，這次使輸出信號(hào)符合V.10/RS-423標(biāo)準(zhǔn)，電路200通過(guò)模式選擇輸出端104 (未在圖2中顯示)接受模式選擇信號(hào)423ENB并將該信號(hào)提供給單端驅(qū)動(dòng)電路252。與驅(qū)動(dòng)器201的同相輸出信號(hào)相比，單端驅(qū)動(dòng)電路252產(chǎn)生輸出信號(hào)423P驅(qū)動(dòng)和N驅(qū)動(dòng)，這兩個(gè)信號(hào)分別用來(lái)驅(qū)動(dòng)PMOS晶體管260和NMOS晶體管256。
[0072]電源由終端112的Vcc和終端114的Vee提供。對(duì)于這部分電路200，Vee約為_(kāi)5伏特，由電荷泵設(shè)定以響應(yīng)模式選擇信號(hào)423ENB。二極管233和221，當(dāng)輸出電壓被迫大于電源電壓\c或Vee時(shí)，這些最好的肖特基二極管用來(lái)阻止PMOS晶體管260和NMOS晶體管256被不必要的打開(kāi)。再次申明，只有輸出端106被用于單端操作。在電路200中的所有其他的晶體管被置于高阻抗?fàn)顟B(tài)。
[0073]為清楚起見(jiàn)，圖6描繪出了符合V.10/RS-423標(biāo)準(zhǔn)的單端電路的輸出級(jí)。當(dāng)輸入信號(hào)為邏輯O時(shí)，輸出端106的電壓為高電平。因此，PMOS晶體管260被423P驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)打開(kāi)且NMOS晶體管256被N驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)關(guān)閉。相反，當(dāng)輸入信號(hào)為邏輯I時(shí)，輸出端106的電壓為低電平。因此。PMOS晶體管260被423P驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)關(guān)閉且NMOS晶體管256被N驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)打開(kāi)。
[0074]為了滿足V.10/RS-423標(biāo)準(zhǔn)，輸出電壓的最小值必須為+/-3.6伏特且負(fù)載電阻為450歐姆，由圖6中的測(cè)試負(fù)載電阻顯示了出來(lái)。Vcc約為+5伏特，Vee約為-5伏特，每對(duì)二極管-晶體管對(duì)(如，二極管233和PMOS晶體管260)的電壓通常小于I伏特，當(dāng)輸出信號(hào)為邏輯I時(shí)，輸出端口 106的電壓約為+4伏特或更大，當(dāng)輸出信號(hào)為邏輯O時(shí)，輸出端口106的電壓約為-4伏特或更小。因此，該電路滿足V.10/RS-423的規(guī)格。
[0075]電路200還包括了分別耦合到輸出端106和108的靜電放電電路270和272。這種放大電路在工藝上是已知的，不作進(jìn)一步的討論。此外，PMOS晶體管275是一個(gè)偏置晶體管，使通過(guò)晶體管217/218的電流鏡像對(duì)稱，NMOS晶體管276-282提供了模式控制信號(hào)，NMOS晶體管283和284形成了一個(gè)共源共柵電流源裝置，用來(lái)增加輸出阻抗。另外，信號(hào)偏置和423偏置為順應(yīng)V.35和V.10/RS-423標(biāo)準(zhǔn)提供了參考電流。
[0076]圖7顯示了依據(jù)本發(fā)明的單端驅(qū)動(dòng)電路252。電路700提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)控制電路200的單端輸出級(jí)，使其符合諸如V.28/RS-232和V.10/RS-423的標(biāo)準(zhǔn)。
[0077]電路700最好是一個(gè)包含PMOS晶體管701-720，NMOS晶體管725-740，反相驅(qū)動(dòng)器745和746以及或非門750的COMS電路。電路700的輸入信號(hào)包括423ENB，232EN, 232偏置，423偏置，和驅(qū)動(dòng)器201的同相輸入信號(hào)。電路700的輸出信號(hào)包括423P驅(qū)動(dòng)，232P驅(qū)動(dòng)，N驅(qū)動(dòng)和反饋。反饋信號(hào)FB幫助V.28/RS-232操作模式設(shè)定轉(zhuǎn)換率。電路700由VDD，Vee和地面供電，如圖7所示。
[0078]本發(fā)明的其他實(shí)施案例可以選擇性的排除，例如，V.10/RS-423驅(qū)動(dòng)電路部分，或是V.28/RS-232和V.11/RS-422驅(qū)動(dòng)電路部分。此外，本發(fā)明的原則已在上文結(jié)合電氣接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行說(shuō)明，其他與本發(fā)明相關(guān)的實(shí)施案例可以包含其他的或與上述相反的至少有一個(gè)對(duì)電流模式操作有利的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。
[0079]由此可以看出，混合模式的多協(xié)議串行接口驅(qū)動(dòng)器可以通過(guò)運(yùn)行于電流模式平衡線路、電壓和電流模式平衡線路以及單端電壓模式的模式選擇輸入信號(hào)配置，以使輸出信號(hào)符合一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明可根據(jù)其描述實(shí)行，為了說(shuō)明起見(jiàn)，本發(fā)明的目的不受限制，本發(fā)明的權(quán)利受權(quán)力要求說(shuō)明書的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種混合模式的多協(xié)議串行接口驅(qū)動(dòng)器,其特征是:具有一個(gè)輸入端；一個(gè)模式選擇輸入端；第一和第二個(gè)輸出端；一條電路稱合到上述的輸入端，模式選擇輸入端和第一、第二個(gè)輸出端，上述電路可用于使輸出信號(hào)符合任何一個(gè)可選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)，該電路中的第一和第二個(gè)電流源串聯(lián)耦合在一起，因此在其間形成第一和第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，上述第一和第二個(gè)輸出端分別耦合到第一和第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中:當(dāng)使輸出端至少符合其中一個(gè)可選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，該電路工作于電流模式；當(dāng)電路工作于電流模式時(shí)，它提供了一個(gè)通過(guò)第一和第二個(gè)輸出端的差分輸出信號(hào)；當(dāng)使輸出信號(hào)至少符合其中一個(gè)可選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，該電路工作于電壓模式；當(dāng)電路工作于電壓模式時(shí)，該電路提供了 一個(gè)通過(guò)第一個(gè)輸出端的單端輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合模式的多協(xié)議串行接口驅(qū)動(dòng)器，其特征是:當(dāng)使輸出端至少符合一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，電路可同時(shí)工作于電流模式和電壓模式；當(dāng)電路同時(shí)工作于電流模式和電壓模式時(shí)，該電路會(huì)提供一個(gè)通過(guò)第一和第二個(gè)輸出端的差分輸出信號(hào)；該電路還包含單端驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)與所選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)一致的電路部分，由所選擇的標(biāo)準(zhǔn)決定單端輸出信號(hào)；該電路集成封裝在一個(gè)單一的電子模塊中；上述電路可通過(guò)CMOS器件實(shí)現(xiàn)；其中一個(gè)上述可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是V.10/RS-423電氣接口標(biāo)準(zhǔn)；模式選擇信號(hào)顯不了其中一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)，部分電路能夠響應(yīng)模式選擇信號(hào)，該部分電路可使輸出信號(hào)符合所選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混合模式的多協(xié)議串行接口驅(qū)動(dòng)器，其特征是:未用于使輸出端符合所選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)的電路部分被置于高阻抗?fàn)顟B(tài)，以響應(yīng)模式選擇信號(hào)；當(dāng)輸出電壓超過(guò)電源電壓時(shí)，上述未用于使輸出端符合所選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)的電路部分保持高阻抗?fàn)顟B(tài)；當(dāng)電路的電源被切斷時(shí)，上述未用于使輸出端符合所選擇的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)的電路部分保持高阻抗?fàn)顟B(tài)；電路中的二極管用來(lái)保持未被使用的電路部分的高阻抗?fàn)顟B(tài)；上述二極管是肖特基二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合模式的多協(xié)議串行接口驅(qū)動(dòng)器，其特征是:其中一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是V.35電氣接口標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)使一個(gè)輸出信號(hào)符合V.35電氣接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，電路工作于電流模式；其中一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是V.11/RS-422電氣接口標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)使輸出信號(hào)符合V.11/RS-422電氣接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，電路可同時(shí)工作于電流模式和電壓模式；其中一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是V.10/RS-423電氣接口標(biāo)準(zhǔn)；其中一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是V.28/RS-232電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合模式的多協(xié)議串行接口驅(qū)動(dòng)器，其特征是:其中一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是V.11/RS-422電氣接口標(biāo)準(zhǔn)；另外一個(gè)可選電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是V.28/RS-232電氣接口標(biāo)準(zhǔn)；部分電路由電荷泵驅(qū)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)器和電荷泵制作在同一個(gè)芯片上。
【文檔編號(hào)】H03K19/0175GK203813757SQ201320763866
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】李志鵬 申請(qǐng)人:蘇州貝克微電子有限公司