产生用于信号隔离器的通/断键控载波信号的方法和结构的制作方法_2

文档序号:9670444阅读:来源:国知局
向。只要INPUT信号保持在导通状态,发送器200就可W在操作期间振荡,伴随着晶体管 对210、225和215、220W交替方式变为导通和不导通。发送器电路200可W将振荡信号驱 动到电感器230上,运可W驱动信号到隔离器240的第二绕组250。只要INPUT信号保持在 导通状态,运种操作就可W持续。
[0027] 图2的电路设计有利地利用隔离器装置的感应特性产生能传输穿过开关键控系 统中的隔离阻挡的振荡信号。与可能提供和隔离器分离的电感器一电容器化C)振荡器的 其它设计相比,图2的发送器200实现的开关键控系统具有更少的器件数量和减小的面积。 当LC电路作为集成电路制造时,电感器和变压器线圈时常是最占用面积的电路。因此,图 2的实施例可W在运种器件中实现大的面积节约。
[002引响应于INPUT信号的转换,图2中说明的振荡电感器利用振荡信号的瞬时产生和 瞬时终止代表发送器200的理想化响应。然而,实际上,运种电路需要时间将电感器信号建 立到全摆幅信号.此外,运些电路也需要时间从全摆幅振荡向无效状态转换。因此,当发送 器200在集成电路中制造时,电感器信号很可能将偏离图2中所显示的仿真。
[0029] 图3 (a)显示了根据本发明实施例的发送器300。发送器300包括第一对交又禪合 的晶体管310, 315,第二对交又禪合的晶体管320, 325,电感器330和电容器335。电感器 330被提供作为变压器340的第一绕组330,变压器形成系统的隔离器120 (图1)。发送器 300也包括用于输入信号INPUT的第五晶体管345和"启动"电路350。
[0030] 两个晶体管310和320在第一节点Nl处连接在一起.其它两个晶体管315, 325在 第二节点N2处连接一起。晶体管310、320的栅极与第二节点连接,晶体管315, 325的栅极 与第一节点连接.晶体管310、315可W具有与晶体管320, 325相反的渗杂类型;因此在图 3的示例中,晶体管310、315显示为PMOS晶体管,晶体管320, 325显示为NMOS晶体管。晶 体管的交叉连接的输入使得晶体管310-325W交替的组呈现导通和非导通。具体地,当节 点Nl处的电压使得晶体管315导通时,该电压将使得晶体管325不导通,同时,节点N2处 的电压将使得晶体管320导通,W及使得晶体管310不导通。同样地,当节点N2处的电压 使得晶体管310导通,该电压将使得晶体管320不导通,同时,节点Nl处的电压将使得晶体 管315不导通,W及使得晶体管325导通。电容器335,电感器330和晶体管310-325形成 振荡器。
[0031] 在一个实施例中,电容器335不必被提供为发送器300的分立部件。相反,发送器 300可W依靠通过交又禪合的晶体管310、315、320和325形成节点Nl和N2之间的寄生电 容。在上述实施例中,与由变压器绕组330提供的电感禪合的运些节点之间的寄生电容可 W限定发送器220的振荡速率。
[0032] 选择性地,发送器300包括连接在电源电压V孤和两个晶体管310, 315之间的限 流晶体管360。限流晶体管360与预先确定的偏置电压连接,显示为图3的示例中的地。如 它的名字蕴涵的意思一样,当限流晶体管360有效时,其能限制提供到振荡器的电流量。通 过限制提供振荡器的电流,限流晶体管能改善隔离器系统的共模瞬时抗扰性。
[0033] 启动电路350包括由一对晶体管351,352构成的电流镜,一对控制晶体管353、354 和电流源355。控制晶体管中的一个353禪接到发送器300的第一节点NI,第二控制晶体 管354禪接到发送器300的另一节点N2。电流源355禪接到电流镜中的第一晶体管351, 电流镜中的第二晶体管352禪接到控制晶体管中的一个353。
[0034] 控制晶体管353, 354由"kick"拉制信号控制,由图3化)中的kick和kickbar 表示。图解显示晶体管353为PMOS晶体管,当在启动信号为低时晶体管353变为导通。图 解显示晶体管354为NMOS晶体管,当kickbar信号为高时晶体管354变为导通。INPUT信 号从OFF状态到导通状态转换期间,kicklkickbar控制信号可W变为有效。因此在从OFF 状态到导通状态的转换期间,启动电路350可W给振荡器供应电流。
[0035] 考虑操作期间的发送器300,相对于振荡器的LC时间常数,当振荡器已经处于OFF 状态一段延长的时间。在运期间,电容器335和电感器330很可能没有存储能量。在没有 启动电路的贡献的情况下,当INPUT信号从OFF状态到导通状态转换时,电容器335和电感 器330都将被通过晶体管或者315提供的电压电源VDD充电。充电电容器335和/或电感 器330花费时间将增大信号传输穿过隔离器边界的延迟,降低系统的处理能力。
[0036] 然而,在图3的实施例中,在INPUT信号转换时启动电路350可W变成有效的。因 此,启动电路350可W通过"启动路径"给振荡器供应电流,"启动路径"从控制晶体管353 延伸,穿过电感器330和电容器335到第二控制晶体管354.如它的名字隐含的意思一样, 由启动电路提供的电流可W启动振荡器的操作。其可W给振荡器提供电流脉冲加速振荡器 启动时的充电速率.W运样的方式,振荡器可W比其它发送器系统更快速地建立到全摆幅 操作,其总体上减少了发送器的延迟并加速了系统的操作。
[0037] 在一个实施例中,电流镜晶体管351. 352可W是失配的晶体管。也就是说,第二电 流镜晶体管352的尺寸,给发送器300的其它组件馈送电流的那一个,可W大于第一晶体管 351 (显示为N倍于晶体管351)。因此,由电流源355驱动的电流量和晶体管351和352的 尺寸比例可W确定启动电路350供给发送器300的其它部件的电流量。电路设计者可W通 过调节电流源355,调节晶体管351和352的比例,调节启动信号到各自的应用需要持续期 间,来调节启动时递送给振荡器的电流量。
[0038] 图4(a)说明了根据本发明实施例的发送器400。发送器400包括第一对交又禪 合的晶体管410、415,第二对交又禪合的晶体管420、425,电感器430和电容器435。电感 器430被提供作为变压器440的第一绕组,变压器440形成系统的隔离器120 (图1)。发 送器400也包括用于输入信号INPUT的第五晶体管445和第六晶体管450,称为"短接 (quenching)"晶体管。
[0039] 两个晶体管410和420在第一节点Nl处连接在一起。其它两个晶体管415, 425 在第二节点N2处连接一起.晶体管410. 420的栅极与第二节点连接,晶体管415, 425的栅 极与第一节点连接。晶体管410, 415具有与晶体管420, 425相反的渗杂类型;因此在图4 中的示例中晶体管410, 415显示为PMOS晶体管,晶体管420, 425显示为NMOS晶体管.晶 体管的交又连接的输入使得晶体管410-425W交替的组呈现导通和非导通。具体地,当节 点Nl处的电压使得晶体管415导通,该电压将使得晶体管425不导通,同时,节点N2处的 电压将使得晶体管420导通,W及使得晶体管410不导通。同样地,当节点N2处的电压使 得晶体管410导通,该电压将使得晶体管420不导通,同时,节点Nl处的电压将使得晶体管 415不导通,W及使得晶体管425导通。电容器435、电感器430和晶体管410-425形成振 荡器。
[0040] 电感器430,电容器435和短接晶体管450在节点Nl和N2之间并联连接。当短接 晶体管450是导通的,其使节点Nl和N2短接在一起。当短接晶体管450是非导通的,其允 许晶体管410-425,电容器435,电感器430如上述实施例中所讨论地振荡。具体来说,晶体 管410和425可W是导通的,形成从晶体管410到节点Nl的有源路径,进一步通过电感器 430和电容器435到节点N2W及到晶体管425。并且,在振荡的另一个部分,晶体管415和 420形成从晶体管41 5到节点Nl的另一有源路径,进一步通过电感器430和电容器435到 节点化W及到晶体管420。
[0041] 如指出的一样,当短接晶体管变得导通时,可W使节点Nl和N2短接在一起。因此, 通过提供消耗可W存储在电感器430和/或电容器435中能量的低阻抗通路,短接晶体管 450可W促进从导通状态到OFF状态转换.增大从导通状态到OFF状态的转换速度可W减 少它们传递穿过隔离阻
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