专利名称：具有降低反馈噪声的h型驱动器及其集成电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种驱动器(driver)，特别是关于数字交换模式(digitalswitch mode)的具有降低反馈噪声的H型驱动器。
背景技术：
驱动器是一种电子电路，用来推动负载运转。由于集成电路及数字技术的进步，不少困难被克服，不过仍有许多衍生的问题依然存在，无法被解决。例如常见电子电路中的噪声，可能导致未曾预见的结果，或者干扰其他装置的运作，因此，减少或消除噪声的影响往往也是电路设计者的重要工作，并且是深感头痛的课题。
图1是一H型驱动器(Htype driver)，使用脉宽调制控制模式(Pulse WidthModulation control mode)推动一电感负载的电路图。在此电路中，电感负载L连接在驱动器的二输出端点N1及N2之间，受其中的晶体管电路所驱动；另外，被通称为飞轮二极管的D1及D2分别连接二输出端点N1、N2与晶体管电路中的电源节点(power node)，在脉宽调制(PWM)控制输出的切换中，二极管D1及D2分别提供二不同方向的反馈路径(feed back path)。电感负载L例如马达，其两端的电压波形如图2所示，脉波高度为电源电压Vcc，但切换瞬间的电压值则为电源电压Vcc与二极管导通电压Vd的总和，即Vcc+Vd，其中二极管的导通电压Vd约为0.7伏特。
上述电路虽可有效地运用并释放储存于电感负载L中的能量，却具有反馈噪声过大的缺点。如图1中箭头A1及A2所示，反馈电流全部流经晶体管电路中的电源节点，因此，在电感负载L处产生的所有噪声全部被反馈至晶体管电路中的电源节点，因而造成过大的电源噪声(power noise)，尤其是此驱动器若与其他装置共用同一电源，则其中的噪声将通过电源线传递至其他装置，进而影响其他装置的运作。
上述反馈噪声产生的困扰一直无法获得有效地解决，因此有必要寻求具有降低反馈噪声的驱动器，以避免习知技艺的缺失。
发明内容
本实用新型的一目的在于提供一种可降低反馈噪声的具有降低反馈噪声的驱动器，该驱动器是一种脉宽调制控制模式的驱动器。
实现本实用新型上述目的技术方案如下一种具有降低反馈噪声的H型驱动器，包括晶体管电路和反馈电路；该晶体管电路具有二输出端点，以便提供连接负载；其特征是该反馈电路具有三端点，其中一端点连接上述晶体管电路的电源节点，其他二端点则分别连接上述二输出端点，在输出切换时，从所述一输出端点流入该反馈电路的电流中，仅有少部分电流从所述连接该晶体管电路的该反馈电路的端点流出，大部分电流则从所述该反馈电路的另一端点流出至其连接的所述另一输出端点。
所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器，其特征是所述反馈电路是一PNP晶体管，其基极连接所述晶体管电路的电源节点，集电极与发射极则分别连接所述二输出端点。
所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器，其特征是所述PNP晶体管是双向对称的PNP晶体管。
本实用新型还提供一种具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，包括晶体管电路和反馈电路；该晶体管电路具有二输出端点，以便提供连接负载；其特征是该反馈电路，具有三端点，其中一端点连接上述晶体管电路的电源节点，其他二端点则分别连接上述二输出端点，在输出切换时，从所述一输出端点流入该反馈电路的电流中，仅有少部分电流从所述连接该晶体管电路的该反馈电路的连接电源节点的端点流出，大部分电流则从所述该反馈电路的另一端点流出至其连接的所述另一输出端点。
所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，其特征是所述反馈电路是一PNP晶体管，其基极连接所述晶体管电路的电源节点，集电极与发射极则分别连接所述二输出端点。
所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，其特征是所述PNP晶体管是双向对称的。
所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，其特征是所述PNP晶体管的集电极与发射极是交指式布局配置的。
所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，其特征是所述PNP晶体管的基极布局是并列在所述集电极与发射极的最外两侧。
所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，其特征是所述PNP晶体管的基极布局是配置在垂直于所述集电极与发射极的排列方向的侧边。
所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，其特征是所述PNP晶体管的基极布局是配置在所述集电极与发射极交错排列的中间。
所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，其特征是所述PNP晶体管的集电极与发射极布局是对称地配置在基极周围的互补位置。
根据本实用新型，一驱动器包括晶体管电路及反馈电路，该反馈电路是三端点装置，其中一端点连接该晶体管电路，其他二端点则分别连接该驱动器的二输出端点，在输出切换时，从一输出端点流入该反馈电路的电流中，仅有少部分电流从连接该晶体管电路的该反馈电路的端点流出，大部分电流则从该反馈电路的另一端点流出至其连接的另一输出端点。由于流入晶体管电路的反馈电流被大幅降低，因而有效地减少反馈噪声。
上述反馈电路较佳者是一双向对称的PNP晶体管，其基极连接上述晶体管电路，其他射、集两极则分别连接上述二输出端点。在输出切换时，流入晶体管电路的反馈电流为驱动器输出端点流入PNP晶体管电流的1/β，此处β为PNP晶体管的电流增益(current gain)，因此反馈噪声便被降低至1/β。
本实用新型的目的亦在提供一种具有双向对称PNP晶体管的驱动器。为达成此目的，利用交指式(cross fingers Configuration)及互补式(complementary configuration)的集成电路布局以获得双向对称的PNP晶体管亦被揭露。
本实用新型的优点在于本实用新型所提供的驱动器，由于流入晶体管电路的反馈电流被大幅降低，因而有效地减少反馈噪声。
藉由底下的实施例配合附图加以说明，当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点及功效。
图1是一习知H型驱动器使用脉宽调制控制模式推动一电感负载的电路图。
图2是图1电路的电感负载两端的电压波形的示意图。
图3是本实用新型较佳实施例的电路图。
图4是图3电路的电感负载两端的电压波形的示意图。
图5是习知PNP晶体管布局的示意图。
图6是本实用新型PNP晶体管布局的一实施例的示意图图7是本实用新型PNP晶体管布局的另一实施例的示意图。
图8是本实用新型PNP晶体管布局的又一实施例的示意图。
图9是本实用新型PNP晶体管布局的再一实施例的示意图。
具体实施方式
本实用新型的主要特点在于减少流入晶体管电路中的反馈电流，因而降低反馈噪声。根据本实用新型，一驱动器包括晶体管电路及反馈电路，该反馈电路是三端点装置，其中一端点连接该晶体管电路，其他二端点则分别连接该驱动器的二输出端点，在输出切换时，从一输出端点流入该反馈电路的电流中，仅有少部分电流从该连接该晶体管电路的该反馈电路的端点流出，大部分电流则从该反馈电路的另一端点流出至其连接的另一输出端点。由于流入晶体管电路的反馈电流被大幅降低，因而有效地减少反馈噪声。
较佳者，上述反馈电路是一PNP晶体管，图3为一实施例的电路图。在此电路中，飞轮晶体管Qf是一PNP晶体管，其基极连接晶体管电路中的电源节点，其他两极则分别连接二输出端点N1及N2，二输出端点N1及N2之间仍连接电感负载L。
在不同时刻的输出切换时，流入反馈电路即晶体管Qf的电流有二种不同的方向，如图3中箭头A3及A4所示，一为从输出端点N1流入晶体管Qf的电流，另一为从输出端点N2流入晶体管Qf的电流。为获得对称的驱动器输出特性，晶体管Qf使用双向对称的PNP晶体管。当电流从输出端点N1流入晶体管Qf时，晶体管Qf连接输出端点N1的端点为发射极，而连接另一输出端点N2的另一端点为集电极。反之，当电流从输出端点N2流入晶体管Qf时，晶体管Qf连接输出端点N2的端点为发射极，而连接另一输出端点N1的另一端点为集电极。
假设PNP晶体管的电流增益为β，在输出切换时，从晶体管Qf的基极流出的电流为输出端点N1或N2流入晶体管Qf电流的1/β，换言之，流入晶体管电路中的电源节点的反馈电流为驱动器输出端点流入晶体管Qf电流的1/β，其他大部分从输出端点流入晶体管Qf的电流是经过晶体管Qf，再流出至另一输出端点。由于从发射极流入晶体管Qf的电流大部分从集电极流出，仅有1/β的电流从基极流出，因此反馈噪声便被降低至1/β。一般而言，晶体管的典型β值约为20，此时反馈噪声可以被降低至5％。
熟习电子电路技艺的人士当知，使用多级的晶体管电路或其他适当的安排作为反馈电路，可以再降低或调整反馈噪声的大小。
图3电路中的电感负载两端的电压波形如图4所示，脉波高度仍为电源电压Vcc，而切换瞬间的电压则为电源电压Vcc与晶体管Qf导通时的基极与发射极之间电位差Vbe的总和，即Vcc+Vbe。一般而言，晶体管导通时的基极与发射极之间的电位差Vbe约为0.7伏特，因此，图4的波形几乎与图2的波形相同。
将上述驱动器制成集成电路仍面临另一项难题，习知晶体管的集成电路布局如图5所示，发射极E与集电极C为p型重掺杂(p+)，二者之间为n型轻掺杂(n-)，基极B则为n型重掺杂(n+)。一般而言，在发射极E外围为集电极C，二者的电性不相同，并且二者对基极B之间还存在有寄生二极管的差异，换言之，此一晶体管并非双向对称，令其发射极与集电极互换将导致不同特性的晶体管，这无法满足上述飞轮晶体管Qf的双向对称性要求。
为达到飞轮晶体管Qf的双向对称性要求，必须改变形成晶体管的布局。图6是形成晶体管Qf布局的一个实施例，其中晶体管的发射极E与集电极C是以交指式布局形成，二者以相同数量且相同特性的小区块交错排列，基极B则以相同的二区块并列在最外侧。这种配置可以获得特性完全相同的发射极与集电极，亦即，其形成的晶体管是双向对称的。
图7是另一个晶体管布局的实施例，其中晶体管的发射极E与集电极C仍是以交指式布局形成，二者以相同数量且相同特性的小区块交错排列，但基极B则为单一区块位在垂直于排列方向的侧边上，这种配置仍然可以获得双向对称的晶体管。在图7的基极B的相对侧边上增加另一作为基极B的区块仍然可以维持双向对称的晶体管。
交指式布局的特点在于，发射极E与集电极C是以分散式交错排列的小区块形成，再配合适当位置安排的基极B。
图8是另一个晶体管布局的实施例，此种配置兼具交指式及互补式的布局。晶体管的发射极E与集电极C仍是以交指式布局形成，二者以相同数量且相同特性的小区块交错排列，但基极B则为单一区块位在交指式发射极E与集电极C的中间。这种排列方式亦具有互补式的特性，在基极B的左侧形成有发射极小区块的位置，其在基极B的右侧的对称位置便形成有集电极小区块，反之亦然。这种布局亦可获得双向对称的晶体管。
图9是形成双向对称晶体管的另一个互补式布局，在基极B的左右两侧各有完全对称的空间配置，不过左右两侧对称位置上，一为发射极E，一为集电极C。这种配置方式的特点在于，发射极E与集电极C在基极B的一侧所形成的差异，将由基极B的另一例互换发射极E与集电极C的位置来补偿，因此仍然可以获得双向对称的晶体管。
熟习电子电路及集成电路技艺的人士当知，上述各实施例中的反馈电路及晶体管布局可以导致各种不同的修改，而仍不违背本实用新型所揭示的精神。换言之，以上所述是藉由实施例说明本实用新型的特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，当不能以此限定本实用新型的专利范围，即大凡依本实用新型所揭示的精神所做的均等变化或修饰，仍应涵盖在本实用新型的专利范围内。
权利要求1.一种具有降低反馈噪声的H型驱动器，包括晶体管电路和反馈电路；该晶体管电路具有二输出端点，以便提供连接负载；其特征是该反馈电路具有三端点，其中一端点连接上述晶体管电路的电源节点，其他二端点则分别连接上述二输出端点。
2.根据权利要求1所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器，其特征是所述反馈电路是一PNP晶体管，其基极连接所述晶体管电路的电源节点，集电极与发射极则分别连接所述二输出端点。
3.根据权利要求1所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器，其特征是所述PNP晶体管是双向对称的PNP晶体管。
4.一种具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，包括晶体管电路和反馈电路；该晶体管电路具有二输出端点，以便提供连接负载；其特征是该反馈电路，具有三端点，其中一端点连接上述晶体管电路的电源节点，其他二端点则分别连接上述二输出端点。
5.根据权利要求4所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，其特征是所述反馈电路是一PNP晶体管，其基极连接所述晶体管电路的电源节点，集电极与发射极则分别连接所述二输出端点。
6.根据权利要求4所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，其特征是所述PNP晶体管是双向对称的。
7.根据权利要求6所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，其特征是所述PNP晶体管的集电极与发射极是交指式布局配置的。
8.根据权利要求7所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，其特征是所述PNP晶体管的基极布局是并列在所述集电极与发射极的最外两侧。
9.根据权利要求7所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，其特征是所述PNP晶体管的基极布局是配置在垂直于所述集电极与发射极的排列方向的侧边。
10.根据权利要求7所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，其特征是所述PNP晶体管的基极布局是配置在所述集电极与发射极交错排列的中间。
11.根据权利要求6所述的具有降低反馈噪声的H型驱动器集成电路，其特征是所述PNP晶体管的集电极与发射极布局是对称地配置在基极周围的互补位置。
专利摘要一种驱动器，特别是一种数字交换模式的具有降低反馈噪声的H型驱动器，包括晶体管电路及反馈电路，该反馈电路是三端点装置，其中一端点连接该晶体管电路，其他二端点则分别连接该驱动器的二输出端点，在输出切换时，从一输出端点流入该反馈电路的电流中，仅有少部分电流从连接该晶体管电路的该反馈电路的端点流出，大部分电流则从该反馈电路的另一端点流出至其连接的另一输出端点。在上述驱动器中，由于流入晶体管电路的反馈电流被大幅降低，因而有效地减少反馈噪声。该反馈电路较佳者是一双向对称的PNP晶体管。利用交指式及互补式的集成电路布局获得双向对称的PNP晶体管亦被揭露。
文档编号H03K5/1252GK2696128SQ200420005309
公开日2005年4月27日 申请日期2004年3月3日 优先权日2004年3月3日
发明者林逸彬, 林登财 申请人:易亨电子股份有限公司