驅(qū)動(dòng)負(fù)載的線路驅(qū)動(dòng)器及其方法
【專利說明】驅(qū)動(dòng)負(fù)載的線路驅(qū)動(dòng)器及其方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明是關(guān)于有線線路通信系統(tǒng)(wire line communication system),特別是關(guān) 于，驅(qū)動(dòng)負(fù)載的線路驅(qū)動(dòng)器及其方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 于現(xiàn)有的有線線路通信系統(tǒng)中，發(fā)射器(transmitter)需要具有一定值的本地電 阻性終端(resistive termination)來可操作地匹配源阻抗（source impedance巧Ij信道特 性阻抗，W獲得最大的功率傳輸。當(dāng)發(fā)射器被控制W傳遞信號(hào)到后續(xù)的有線線路，源阻抗W 及負(fù)載阻抗將消耗相同的功率。其結(jié)果是，因?yàn)橐话氲碾娏鞅辉醋杩拐加?，所W所述發(fā)射器 的效率很低。
[0003] 圖1為現(xiàn)有的將電流模式數(shù)模轉(zhuǎn)換器(Digital to Analog ConverterJAC)作為 發(fā)射器的示意圖。源阻抗Rs W及負(fù)載阻抗化被布置為分流結(jié)構(gòu)（shunt conf igurat ion)。圖2 為現(xiàn)有的將電壓模式線路驅(qū)動(dòng)器作為發(fā)射器的示意圖。源阻抗RsW及負(fù)載阻抗化被布置為 串聯(lián)結(jié)構(gòu)（series configuration)。Vox的振幅為V日的幅度的兩倍。如圖IW及圖2所示的電 路，源阻抗RsW及負(fù)載阻抗化都消耗相同的功率。
[0004] -些備選的設(shè)計(jì)也被提出來，通過使用混合電壓模式W及電流模式驅(qū)動(dòng)器，W減 少源阻抗浪費(fèi)的功率。運(yùn)樣設(shè)計(jì)的明顯的缺點(diǎn)在于更高硬件成本W(wǎng)及更低的運(yùn)行速度。因 此，本領(lǐng)域需要一種新穎的設(shè)計(jì)來解決上述的技術(shù)問題。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種驅(qū)動(dòng)負(fù)載的線路驅(qū)動(dòng)器及其方法。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種驅(qū)動(dòng)負(fù)載的線路驅(qū)動(dòng)器，包括：電流放大器，具 有用于接收所述線路驅(qū)動(dòng)器的輸入電流的輸入節(jié)點(diǎn)，W及用于產(chǎn)生輸出電流的輸出節(jié)點(diǎn)； W及反饋網(wǎng)絡(luò)，禪接于所述電流放大器的所述輸入節(jié)點(diǎn)W及所述輸出節(jié)點(diǎn)之間，其中，所述 線路驅(qū)動(dòng)器的所述輸出電流的一部分被引導(dǎo)到所述反饋網(wǎng)絡(luò)，且從且從所述電流放大器的 所述輸出節(jié)點(diǎn)到所述反饋網(wǎng)絡(luò)上獲得的等效阻抗實(shí)質(zhì)上等于所述負(fù)載的阻抗。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種驅(qū)動(dòng)負(fù)載的方法，包括:使用電流放大器于輸入 節(jié)點(diǎn)接收輸入電流，并于輸出節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生輸出電流；W及將反饋網(wǎng)絡(luò)禪接到所述電流放大器 的所述輸入節(jié)點(diǎn)與所述輸出節(jié)點(diǎn)之間W引導(dǎo)產(chǎn)生于所述輸出節(jié)點(diǎn)的所述輸出電流的一部 分;其中，所述反饋網(wǎng)絡(luò)用于使從所述電流放大器的所述輸出節(jié)點(diǎn)到所述反饋網(wǎng)絡(luò)獲得的 等效阻抗實(shí)質(zhì)上等于所述負(fù)載的阻抗。
[000引本發(fā)明提供的驅(qū)動(dòng)負(fù)載的線路驅(qū)動(dòng)器及其方法，通過電流驅(qū)動(dòng)器本身具有的特性 將幾乎所有的輸出電流都注入負(fù)載阻抗，可W提高線路驅(qū)動(dòng)器的功效。 【【附圖說明】】
[0009]圖1為現(xiàn)有的將DAC作為發(fā)射器的示意圖。
[0010] 圖2為現(xiàn)有的將電壓模式線路驅(qū)動(dòng)器作為發(fā)射器的示意圖。
[0011] 圖3為電流模式DAC隨后是單端電流放大器與現(xiàn)有的源阻抗結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0012] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的電流模式DA隨后是具有主動(dòng)匹配的單端電流放大器的示意 圖。
[0013] 圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電流模式DAC隨后是具有主動(dòng)匹配的差分電流放大器 的示意圖。
[0014] 圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括另一電流放大器W及分壓器的具有反饋網(wǎng)絡(luò)的線 路驅(qū)動(dòng)器的示意圖。
[0015] 圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有第一類型電流放大器的線路驅(qū)動(dòng)器的示意圖。
[0016] 圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有第二類型電流放大器的線路驅(qū)動(dòng)器的示意圖。
[0017] 圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的由圖7所示的線路驅(qū)動(dòng)器修改后的線路驅(qū)動(dòng)器的示意 圖。
[0018] 圖10為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的由圖7所示的線路驅(qū)動(dòng)器修改后的差分線路驅(qū)動(dòng)器的 示意圖。
[0019] 圖11為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的由圖8所示的線路驅(qū)動(dòng)器修改后的差分線路驅(qū)動(dòng)器的 示意圖。
[0020] 圖12為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的概念性單端主動(dòng)匹配設(shè)計(jì)的示意圖。。
[0021] 圖13為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的概念性差分主動(dòng)匹配設(shè)計(jì)的示意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0022] 于接下來的描述和權(quán)利要求中，通篇使用了某些術(shù)語，運(yùn)些術(shù)語表示特定的組件。 因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，電子設(shè)備制造商可W用不同的名字來表示一個(gè)組件。本 文不是想要根據(jù)名稱的不同來區(qū)分組件，而是根據(jù)功能來區(qū)分組件。于接下來的描述和權(quán) 利要求中，術(shù)語"包括"是開放式的，且因此應(yīng)當(dāng)被解釋為"包括，但不限于..."。而且，術(shù)語 "禪接"是表示間接或直接的電連接。因此，如果一個(gè)裝置電連接到另一裝置，則該連接可W 是通過直接電連接，或經(jīng)由其它裝置W及連接的非直接電連接。另外，文中W及權(quán)利要求中 所用的術(shù)語"實(shí)質(zhì)上"是指在可接受的誤差范圍內(nèi)，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠在一定誤差范 圍內(nèi)解決所述技術(shù)問題，基本達(dá)到所述技術(shù)效果。舉例而言，"實(shí)質(zhì)上等于"是指在不影響結(jié) 果正確性時(shí)，技術(shù)人員能夠接受的與"完全相等"有一定誤差的數(shù)值范圍。
[0023] 本發(fā)明掲露了具有主動(dòng)匹配(active termination)的有線線路發(fā)射器驅(qū)動(dòng)器，其 中，發(fā)射器驅(qū)動(dòng)器屬于電流模式。相較于現(xiàn)有技術(shù)于傳送過程中源阻抗的功率浪費(fèi)，主動(dòng)匹 配被用于阻抗匹配且消耗較少的功率。換句話說，當(dāng)保持相同阻抗匹配條件時(shí)，電流驅(qū)動(dòng)器 (即，電流模式發(fā)射器驅(qū)動(dòng)器，W下簡稱為電流驅(qū)動(dòng)器)本身具有的特性是將幾乎所有的輸 出電流都注入負(fù)載阻抗，因此，相較于現(xiàn)有技術(shù)，可W達(dá)到高功效(power efficiency)。
[0024] 首先，請(qǐng)參考圖3,圖3為電流模式數(shù)模轉(zhuǎn)換器（Digital to Analog Converter, DAC)302后跟隨單端電流放大器（single-ended current amplifier)304與現(xiàn)有的源阻抗 結(jié)構(gòu)的示意圖。源阻抗結(jié)構(gòu)可W等效地描述為電流放大器304的輸出W及地電壓之間的電 阻化。電流模式DAC 302可被操作W發(fā)送輸入電流Ii到電流放大器304。接著，輸入電流Ii被 電流放大器304放大W變成輸出電流Io =-Ai*Ii，其中，Al是電流放大器304的電流增益。如 上所述，一半的輸出電流I。被浪費(fèi)在電阻化上，而不是被全部注入到由電阻化表示的負(fù)載。
[0025] 請(qǐng)參考圖4,圖4為本發(fā)明實(shí)施例的電流模式DAC 402后跟隨具有主動(dòng)匹配的單端 電流放大器404的示意圖。如圖4所示，電阻Rt禪接于電流放大器404的輸出節(jié)點(diǎn)Nout W及輸 入節(jié)點(diǎn)Nin之間。當(dāng)
[0026] Rt=化.（1+At) 等式（1)，
[0027] 電流放大器404的輸出阻抗將等于圖3所示的電阻Rs,其中，Al為電流放大器404的 電流增益。根據(jù)等式（1)，電流放大器404的電流增益Al可W被配置為一個(gè)大值，運(yùn)增大 (enlarge) 了所需要的電阻Rt。當(dāng)電阻Rt比電阻化表示的負(fù)載大很多時(shí)，幾乎所有的輸出電 流Io將流入負(fù)載電阻化。與等式(1)相關(guān)的具體推導(dǎo)將在下文中做更詳細(xì)的描述。
[0028] 當(dāng)于電流放大器404的輸出節(jié)點(diǎn)Nout上提供一個(gè)電壓(Vx)，電流放大器404的輸出 電流Ix可W被描述為：
[0030]因此，電流放大器404的輸出阻抗為：
[0032] 當(dāng)?shù)仁剑?)被滿足，電流放大器404的輸出阻抗明顯的被強(qiáng)制等于圖3所示的電阻 化，因此，可W實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。關(guān)于電流放大器404的輸入電流II、輸出電流1〇、W及輸出電壓 Vo, W及電阻化的等式的推導(dǎo)將會(huì)于接下來做描述。
[0033] 阻抗RtW及阻抗化被等效地布置為分流結(jié)構(gòu)（shunt configuration)，因此
[0034] V日=I日.（Rt/7化） 等式（4)。
[0035] 如上所述，
[0036] 化二化等式巧）
[0037] 等式(4) W及等式巧)用于阻抗匹配。此外，輸出電流Io包括原始輸入電流Ii部分W 及反饋電流部分。輸出電流Io可W被表示為：
[0039] 其中，括號(hào)中左側(cè)的值是流經(jīng)(passing t虹OUgh)阻抗Rt從電流放大器404的輸出 節(jié)點(diǎn)Nout到電流放大器404的輸入節(jié)點(diǎn)Nin的反饋電流。根據(jù)等式（1)、等式(4似及等式(5)， 可W推導(dǎo)出：
[0041]根據(jù)等式(I)W及等式(6)，可W推導(dǎo)出：
[0043]且
[0045]其中，Il是流經(jīng)負(fù)載阻抗化的電流。因此，
[0047]明顯的，當(dāng)電流放大器404的電流增益Al被指定為大值時(shí)，電流Il小于但是接近于 1〇。因此，通過使用具有大電流增益的電流驅(qū)動(dòng)器，功效可W被大大提高。
[004引現(xiàn)在，請(qǐng)參考圖5,圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電流模式DAC 502后跟隨具有主動(dòng)匹 配的差分電流放大器504的示意圖。如圖5所示，電流放大器504包括正輸入節(jié)點(diǎn)NinpW及負(fù) 輸入節(jié)點(diǎn)化順，W及正輸出節(jié)點(diǎn)Noutp W及負(fù)輸出節(jié)點(diǎn)Noutn。反饋網(wǎng)絡(luò)506包括第一反饋網(wǎng)絡(luò)電 路W及第二反饋網(wǎng)絡(luò)電路。第一反饋網(wǎng)絡(luò)電路包括禪接于電流放大器504的負(fù)輸出節(jié)點(diǎn) NoutnW及正輸入節(jié)點(diǎn)化NP之間的電阻Rt/2, W及第二反饋網(wǎng)絡(luò)電路包括禪接于電流放大器 504的正輸出節(jié)點(diǎn)N日utpW及負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)Ninn之間的另一電阻Rt/2。通過類似推導(dǎo)順序，相同的 等式可W被推導(dǎo)W用于圖5所示的全差分結(jié)構(gòu)，因此，細(xì)節(jié)在運(yùn)里不再寶述。
[0049] 雖然到目前為止，所有的實(shí)施例都使用純被動(dòng)元件(passive component)!；例如， 電阻）作為反饋網(wǎng)絡(luò)，主動(dòng)元件(active component)，例如電壓緩沖器，也可W被用來實(shí)現(xiàn) 反饋網(wǎng)絡(luò)。運(yùn)樣的備選設(shè)計(jì)如圖6至圖11所示。圖6至圖11所示的反饋網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)考慮也是 基于上述的概念。