专利名称：多模以太网线路驱动器的制作方法
技术领域：
本公开通常涉及线路驱动器电路，尤其是涉及作为多模以太网线路驱动器可应用 的线路驱动器电路。
背景技术：
网络是交换信息的互连节点的集合。网络可被配置为局域网(“LAN”)或广域网， 例如以太网。每个网络节点可为计算机或被配置为与网络上的其它节点进行通信的另一个 设备。通常，网络节点通过根据预定网络通信协议或者定义信息如何在网络节点之间被交 换的几组规则交换信息来彼此通信。以太网是在LAN中使用的公共网络通信协议。在公开可利用的电气与电子工程师 协会(“IEEE”)标准802. 3中提出了以太网协议的一个实例，该标准题目为“Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection(CSMA/CD)Access Method and Physical Layer Specifications”。IEEE标准802. 3除了其它东西以外还包括用于以太网数据分组 格式化的规则、用于不同基带数据率的规则和用于物理传输介质的规则，它们被用于在网 络节点之间传输以太网数据分组。如本文所使用的，“以太网模式”被定义为基带数据率(即，无调制)和物理传 输介质的特定组合。IEEE标准802. 3描述了各种以太网模式，包括10BASE T(以太网)、 100BASE-TX (快速以太网)和1000BASE T (千兆位以太网)。10BASE T支持在双绞线电缆 上高达每秒10兆位(Mbps)的基带以太网数据传输；100BASE-TX支持在双绞线电缆上高达 100Mbps的基带传输；而1000BASE-TX支持在双绞线电缆上高达每秒1千兆位(1000Mbps) 的基带传输。虽然10BASE T、100BASE-TX和1000BASE T是现代LAN架构中的普及的以太 网模式，但是很明显其它以太网模式可被利用。因此，在本文中，10BASE T、100BASE-TX和 1000BASE T以太网模式作为例子被讨论，而并不以任何方式被规定为限制性的。实际上，10BASE T和100BASE-TX LAN连接通常被部署在传统的5类电缆(“CAT5”) 上，该5类电缆具有四对非屏蔽的绞合铜线。然而，1000BASE T连接通常使用增强的5类电 缆或“5e类”电缆。5类电缆和k类电缆通常都具有100欧姆的阻抗并且因此需要100欧 姆的终端以防止信号反射。如本文所使用的，“5类电缆”和“CAT5电缆”通常指展示传统5 类电缆或5e类电缆的电特性的任何电缆。网络节点通常包括适合于发送和/或接收数据的网络接口卡(NIC)。NIC可包括 用于使用所选择的以太网模式来发送信号的硬件和软件驱动器。为此，NIC可利用线路驱 动器电路在诸如5类电缆的物理传输介质上发送和/或接收以太网数据。图1示出了示例性的以太网连接(“链接”)100的示意性方框图，该以太网连接 具有经由5类电缆130互连的发射机端110和接收机端140。发射机端110包括被配置为 通过电缆130将以太网数据发送至接收机端140(例如，在第二 NIC中，它可包括接收机端 140)的线路驱动器电路(例如，在第一 NIC中，它可包括发射机端110和变压器120)。发 射机端110经由具有一比一的匝数比(1 1)的变压器120被耦合于电缆130和接收机端140。从发射机端110发射的信号通过变压器120被耦合并且被发送至接收机端140。发射 机端110的线路驱动器电路还包括一对50 Ω的电阻器Rl和R2，它们与5类电缆130所展 示的有效的50 Ω电阻R3和R4是阻抗匹配的。图1所示的示例性的线路驱动器电路发送以太网数据作为具有正输出电压txp和 负输出电压txn的差分输出信号。因此，由此产生的以太网信号是正输出电压txp与负输 出电压txn之间的差(即txp-txn)。在1OBASET以太网模式中，正输出电压txp通常约为 2. 2V峰峰值(Vpp)，并且由此产生的差分输出信号(即txp-txn)因此通常大于4. 4Vpp。然而，100BASE-TX和1000BASE T模式通常使用较低的振幅差分输出信号。特别 是，100BASE-TX和1000BASE T模式具有约IVpp的正输出电压txp和负输出电压txn，导致 约2Vpp的差分输出信号。虽然100BASE-TX和1000BASE T输出信号通常具有相似的峰峰 电压摆动，但是IEEE标准802. 3规定，与100BASE-TX信号不同，1000BASE T输出信号利用 五级脉冲振幅调制被编码以实现更好的带宽利用。因为不同的网络可利用不同的以太网模式，同时依赖于用于数据传输的相同电 缆，因此可能期望NIC与多个以太网模式兼容。例如，设备可最初通过10BASE T以太网链 路被连接，但是可随后被连接于更快的100BASE-TX链路。在这种情况下，NIC中的线路驱 动器电路必须能够发送10BASE T和100BASE-TX以太网信号。图2示出了对10BASE T和100BASE-TX/1000BASE T操作配置的传统多模以太网 线路驱动器电路200。以太网线路驱动器电路200包括电压源210和220，其分别输出电压 Vl和V2以产生差分100BASE-TX和/或1000BASE T数据信号。以太网线路驱动器电路200 还包括第二组电压源230和M0，其分别输出电压V3和V4以产生差分10BASE T以太网信 号。以太网线路驱动器电路200进一步包括一对开关250和260 (例如，η沟道FET)和被 连接于变压器120的中心抽头观0的电压调节器270。电压调节器270在中心抽头280处 提供了共模电压VCM。在10BASE T模式中操作期间，开关250和260被接通并且本质上用作接地的短路 电路(即，低阻抗)。电压源210和220被关断并且用作开路(S卩，高阻抗)。电压源230和 240被接通并且提供约4. 4V峰峰值的10BASE T以太网信号。电压调节器270在中心抽头 280处设置约2. 5V的共模电压νΜ。DC电流经由电阻器Rl和R2从电压调节器270流到地 (即，从中心抽头280至地)，引起电阻器Rl和R2两端的电压降。作为电压降的结果，电压 源230和240的共模电压被减小，并且来自于电压源230和240的10BASE T以太网信号被 防止削波。电压降还导致在共模电压VCM(2. 5V)处约2. 2Vpp的正差分输出电压txp和负 差分输出电压txn。因此，具有约4.4Vpp的振幅且在共模电压VCJ2.5V)处的差分输出信 号(即，txp-txn)被生成。在100BASE-TX和1000BASE T模式中操作期间，开关250和260被关断并且本质 上用作电气开路。电压源230和240也被关断并且用作电气开路。电压调节器270在中 心抽头280处设置约1. 25V的共模电压VCM。电压源210和220被接通并且提供约2Vpp的 100BASE-TX或1000BASE T以太网信号。由于由关断的开关250和260以及关断的电压源 230和240产生的电气开路，因此没有DC电流可从电压调节器270流到地。相应地，由电 压源210和220提供的100BASE-TX或1000BASE T以太网信号中心在共模电压VCM(1. 25V) 处。电阻器Rl和R2两端的电压降导致在共模电压Vcm(IJSV)处约IVpp的正差分输出电
5压txp和负差分输出电压txn。因此，具有约2Vpp的振幅并且中心在共模电压VeM(l. 25V) 处的差分输出信号(即，txp-txn)被生成。虽然以太网线路驱动器电路200与多个以太网模式兼容，它在某些应用中可能有 一些缺点。例如，分别用于10BASE T模式以及100BASE-TX和1000BASE T模式的两个分离 且独立的驱动器电路可能增加以太网线路驱动器电路200的成本和复杂度。在所示的实例 中，以太网线路驱动器电路200本质上包括两个输出终端电路，其中每个输出终端电路包 含两个终端电阻器。此外，因为当在10BASE-T模式中操作时DC电流可向下流到地，因此以 太网线路驱动器电路200可能是低效的，如上所述。因此，在10BASE-T模式中操作期间，额 外的功率可能被电阻器Rl和R2消耗。因此，可能期望有在某些应用中可克服上述缺点中的一个或多个的线路驱动器电 路。
发明内容
一个方面目的在于多模线路驱动器电路。线路驱动器电路可包括被连接于第一电 源电压的输出第一差分信号的第一电压驱动器和被连接于第二电源电压的输出第二差分 信号的第二电压驱动器。线路驱动器电路可进一步包括变压器，该变压器被耦合以接收作 为输入的第一差分信号和第二差分信号，并且基于第一差分信号和第二差分信号输出差分 线路电压信号。第一电源电压可大于第二电源电压。另一个方面目的在于第二多模线路驱动器电路。该线路驱动器电路可包括输出第 一差分信号的第一电压驱动器和输出第二差分信号的第二电压驱动器。线路驱动器电路可 进一步包括变压器，该变压器被耦合于第一电压驱动器以形成第一匝数比，并且被耦合于 第二电压驱动器以形成第二匝数比。变压器可接收作为输入的第一差分信号和第二差分信 号，并且基于第一差分信号和第二差分信号输出差分线路电压信号。又一个方面目的在于第三多模线路驱动器电路。线路驱动器电路可包括具有第一 电压的第一电源和具有小于第一电压的第二电压的第二电源。线路驱动器电路可进一步包 括被连接于第一电源的输出第一差分信号的第一电压驱动器和被连接于第二电源的输出 第二差分信号的第二电压驱动器。线路驱动器电路可更进一步包括变压器和模式控制器， 变压器可接收作为输入的第一差分信号和第二差分信号并且基于第一差分信号和第二差 分信号输出差分线路电压信号，模式控制器被配置为在第一模式中将第一电压驱动器耦合 于变压器并且在第二模式中将第二电压驱动器耦合于变压器。
图1示出了现有技术的以太网连接的示意性方框图；图2示出了现有技术中的示例性多模以太网线路驱动器电路；图3示出了用于具有多个电源电压的系统的示例性多模以太网线路驱动器电路； 以及图4示出了用于具有单个电源电压的系统的示例性多模以太网线路驱动器电路。
具体实施例方式现在将详细地参照本公开的实施方式，其实施例在附图中被示出。只要有可能，相 同的参考数字就将在所有附图中用以表示相同或相似的部件。用于具有多个电源电压的系统的以太网线路驱动器结构图3示出了根据所公开的实施方式的用于具有多个电源电压的系统的多模以太 网线路驱动电路300。如下所述，以太网线路驱动电路300可利用具有多个可利用的片上 电源电压的系统以简化电路设计并且减少所需的组件的数量。因此，功耗可被减少。例如， 以太网线路驱动器电路300可被合并在具有高压电源VccH(例如5V或3. 3V)和低压电源 VccL(例如2. 5V、1.8V或1.2V)的网络接口卡(NIC)的发射机端电路中。如图3所示，以太网线路驱动器电路300可包括电压驱动器部分302、输出终端部 分304、变压器306和以太网模式控制器308。以太网线路驱动器电路300可被配置为经由 变压器306连接于电缆310以与以太网接收机312进行通信。根据一些实施方式，电缆310 可为5类电缆。电压驱动器部分302可被耦合于输出终端部分304，并且可包括用于分别在 10BASE-T和100BASE-TX/1000BASE-T以太网模式中操作的10BASE-T模式电压驱动器314 和100BASE-TX/1000BASE-T模式电压驱动器316。10BASE-T模式电压驱动器314可通过开 关^icib和、1(1B被耦合于高压电源VccH和输出终端部分304。开关^jicib和、1(1B可包括晶体 管开关(例如，场效应晶体管，双极结晶体管等)或者任何其它合适的电气的、机械的或机 电的开关或电路。10BASE-T模式电压驱动器314可进一步包括10BASE-T以太网电压源V1(1B，其被配 置为产生正的异相电压信号和负的异相电压信号以给10BASE-T以太网通信提供AC差分电 压信号tx1QB。10BASE-T以太网电压源Viqb可包括一个或多个运算放大器或适合于电压源的 任何其它组件。在10BASE-T以太网模式操作期间，10BASE-T模式电压驱动器314可经由开 关和将AC差分电压信号tx1(IB作为输入提供给输出终端部分304。100BASE-TX/1000BASE-T 模式电压驱动器 316 可通过开关 &1(1(1/1(1(1(1Β 和、1QQ/1QQQB 被 耦合于高压电源VccH、低压电源VccL和输出终端部分304。开关和、1(1(1/1_Β可包 括晶体管开关(例如，场效应晶体管，双极结晶体管等)或者任何其它合适的电气的、机械 的或机电的开关或电路。100BASE-TX/1000BASE-T 模式电压驱动器 316 可包括 100BASE-TX/1000BASE-T 以太网电压源ν1(ΚΙ/1_Β，其被配置为产生正的异相电压信号和负的异相电压信 号以给100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信提供AC差分电压信号tXl(1Q/1(1(1(1B。 100BASE-TX/1 OOOBASE-T以太网电压源ν1(Κ1/1_Β可包括一个或多个运算放大器或适 合于电压源的任何其它组件。在100BASE-TX/1000BASE-T以太网模式操作期间， 100BASE-TX/1000BASE-T模式电压驱动器316可经由开关、1(1(1/1(1(1(1Β和、1QQ/1QQQB将AC差分电 压信号tXl(l(l/1(l(l(IB作为输入提供给输出终端部分304。输出终端部分304可包括终端电阻器和Rsn。如图3所示，终端电阻器和 RSn的第一末端可被耦合以接收来自于电压驱动器部分302的AC差分电压信号tx1(IB和 tx100/1000BO终端电阻器和的第二末端可被耦合以将差分输出电压Vq提供给变压器 306。终端电阻器！？知和！？知的值可被选择成与电缆310阻抗匹配(例如，如果电缆310为
75类电缆，那么终端电阻器和的值可被选择为50 Ω )。因此，在有5类电缆310的情 况下，终端电阻器和可用作50/50分压器。变压器306可被耦合以接收来自于终端电阻器和的差分输出电压Vq作为 输入。变压器306可给差分输出电压Vtj提供电压阶跃(向上或向下)以产生在5类电缆 310上输出的适合于以太网通信的差分线路电压Vline。根据所公开的实施方式，基于高压电 源VccH的值(例如，5V或3. 3V)、低压电源VccL的值(例如，2. 5V、1. 8V或1. 2V)和/或差 分电压信号tx1(1B和tXl(1(1/1(1(1(1B，变压器306的匝数比1 N可被选择成提供适合于10BASE-T 和100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信的差分线路电压Vline。也就是说，变压器306的匝 数比1 N可被选择成给10BASE-T以太网通信提供至少约4. 4Vpp的差分线路电压Vline, 并且给100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信提供约2Vpp的差分线路电压Vline。变压器306 的匝数比1N可被选择的方式将在下面被进一步详细地讨论。以太网模式控制器308可包括被配置为使以太网线路驱动器电路300在10BASE-T 和100BASE-TX/1000BASE-T以太网模式之间切换的任何硬件和/或软件组件。以太网模式 控制器308可与开关、QB、Sniob, Spioo7iooob和、1(1(1/1_Β以及电压驱动器306和310耦合或以 另外方式进行通信。以太网模式控制器308还可包括电压调节器电路(未示出)或者以另 外方式与电压调节器电路进行通信，该电压调节器电路被配置为在变压器306的中心抽头 318处设置适合于10BASE-T和100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信的DC共模电压VCM。例 如，以太网模式控制器308可在10BASE-T模式操作期间将DC共模电压设置为约2. 5VDC并 且在100BASE-TX/1000BASE-T模式操作期间将DC共模电压设置为约1. 25VDC。在10BASE-T以太网模式操作期间，以太网模式控制器308可关闭开关、■和 Sniob并且可打开开关、QQ/1_B和此夕卜，以太网模式控制器308可给10BASE-T模 式电压驱动器314供电并且可以可选地使100BASE-TX/1000BASE-T模式电压驱动器316 断电。相反地，在100BASE-TX/1000BASE-T模式操作期间，以太网模式控制器308可打开 开关^icib和、1(1B并且可关闭开关^^ολ。·和、1(1。Λ_β。此外，以太网模式控制器308可给 100BASE-TX/1000BASE-T模式电压驱动器316供电并且可以可选地使10BASE-T模式电压驱 动器314断电。选择匝数比1 N，其中VccH = 5V并且VccL = 2. 5V现在将描述根据公开的实施方式在高压电源VccH = 5V和低压电源VccL = 2. 5V 的情况下选择变压器306的匝数比1 N的实施例。在10BASE-T以太网模式操作期间， 10BASE-T以太网电压源Viqb可提取来自于高压电源VccH(5V)的功率并且可被设置成输出 约8. SVpp的AC差分电压信号tx1(IB (例如，基于两个异相信号，每个为约4. 4Vpp)。由终端电 阻器Rsp和与5类电缆310之间的50/50分压器弓|起的在终端电阻器Rsp和Rsn两端的电 压降可导致约4. 4Vpp的差分输出电压信号V^例如，基于两个异相信号，每个约2. 2Vpp)。如上所示，4. 4Vpp信号可适合于10BASE-T以太网通信。因此，变压器306可能不需 要提供电压阶跃以将差分输出电压信号Vq转换为适合于5类电缆310上的10BASE-T以太网 通信的差分线路电压信号Vline。因此，N可被选择为1以给变压器306提供1 1的匝数比。此外，变压器306的所选择的匝数比1 1也可适合于100BASE-TX/1000BASE-T以 太网通信。例如,在100BASE-TX/1000BASE-T以太网模式操作期间，100BASE-TX/1000BASE-T 以太网电压源Viciciacicicib可提取来自于低压电源VccL(2. 5V)的功率并且可被设置成输出约4Vpp的AC差分电压信号tXl__(例如，基于两个异相信号，每个约2Vpp)。由终端电阻器 Rsp和与5类电缆310之间的50/50分压器引起的在终端电阻器Rsp和两端的电压 降可导致约2Vpp的差分输出电压信号V^例如，基于两个异相信号，每个约lVpp)。如上所示，2Vpp信号可适合于100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信。因此，如在 10BASE-T以太网通信的情况中的，变压器306可能无需提供电压阶跃以将差分输出电压Vo 转换为适合于5类电缆310上的100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信的差分线路电压信号 Vline。因此，如在10BASE-T以太网通信的情况中的，变压器306的匝数比1 1可能是适合 的。选择匝数比1 N，其中 VccH = 3. 3V 并且 VccL = 1. 8V现在将描述根据所公开的实施方式在高压电源VccH = 3. 3V和低压电源VccL = 1.8V的情况下选择变压器306的匝数比1 N的实施例。在10BASE-T以太网模式操作期 间，10BASE-T以太网电压源Viqb可提取来自于高压电源VccH (3. 3V)的功率并且可被设置成 输出约5. 5Vpp的AC差分电压信号tx1(1B(例如，基于两个异相信号，每个约2. 75Vpp)。由终端电阻器和与5类电缆310之间的50/50分压器引起的在终端电阻 Rsp和1 %两端的电压降可导致约2. 75Vpp的差分输出电压Vo (例如，基于两个异相信号， 每个约 1. 375Vpp)。如上所示，4. 4Vpp信号可适合于10BASE-T以太网通信。因此，变压器306可能需 要提供约1. 6 (4. 4/2. 75)倍的电压阶跃以将差分输出电压信号N0转换为适合于5类电缆 310上的10BASE-T以太网通信的差分线路电压信号Vline。因此，N可被选择为1. 6以给变 压器306提供1 1.6的匝数比。此外，变压器306的所选择的匝数比1 1. 6也可适合于100BASE-TX/1000BASE-T 以太网通信。例如，在100BASE-TX/1000BASE-T以太网模式操作期间， 100BASE-TX/1000BASE-T以太网电压源Viqqaq■可提取来自于低压电源VccL (1. 8V)的功率 并且可被设置成输出约2. 5Vpp的AC差分电压信号tXlcl(1/lcl(1(1B(例如，基于两个异相信号，每 个约1. 25Vpp)。由终端电阻器和与5类电缆310之间的50/50分压器引起的在终 端电阻和1 %两端的电压降可导致约1. 25Vpp的差分输出电压信号Vo (例如，基于两 个异相信号，每个约0. 625Vpp)。如上所示，2Vpp信号可适合于100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信。因此，变压 器306可能需要提供约1. 6(2. 0/1. 25)倍的电压阶跃以将差分输出电压信号Vo转换为适 合于5类电缆310上的100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信的差分线路电压信号Vline。因 此，变压器306的所选择的匝数比1 1. 6也可适合于100BASE-TX/1000BASE-T以太网通
fn °选择匝数比1 N，其中 VccH = 3. 3V 并且 VccL = 1. 2V现在将描述根据所公开的实施方式在高压电源VccH = 3. 3V和低压电源VccL = 1.2V的情况下选择变压器306的匝数比1 N的实施例。在10BASE-T以太网模式操作期 间，10BASE-T以太网电压源Viqb可提取来自于高压电源VccH (3. 3V)的功率并且可被设置成 输出约3. 5Vpp的AC差分电压信号tx1(1B(例如基于两个异相信号，每个约1.76Vpp)。由终端电阻器和与5类电缆310之间的50/50分压器引起的在终端电阻 器Rsp和两端的电压降可导致约1. 76Vpp的差分输出电压Vq (例如，基于两个异相信号，其中每个具有约0. 88Vpp)。如上所示，4. 4Vpp信号可适合于10BASE-T以太网通信。因此，变压器306可能需 要提供约2. 5 (4. 4/1. 76)倍的电压阶跃以将差分输出电压信号N0转换为适合于5类电缆 310上的10BASE-T以太网通信的差分线路电压信号Vline。因此，N可被选择为2. 5以给变 压器306提供1 2. 5的匝数比。此外，变压器306的所选择的匝数比1 2. 5也可适合于100BASE-TX/1000BASE-T 以太网通信。例如，在100BASE-TX/1000BASE-T以太网模式操作期间， 100BASE-TX/1000BASE-T以太网电压源Viqqaq可提取来自于低压电源VccL (1. 8V)的功率 并且可被设置成输出约1. 6Vpp的AC差分电压信号tXl。。/1(l。。B(例如，基于两个异相信号，每 个约0. 8Vpp)。由终端电阻器和与5类电缆310之间的50/50分压器引起的在终 端电阻器和两端的电压降可导致约0. SVpp的差分输出电压信号Vo (例如，基于两 个异相信号，每个约0. 4Vpp)。如上所示，2Vpp信号可适合于100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信。因此，变压器 306可能需要提供约2. 5 (2. 0/0. 8)倍的电压阶跃以将差分输出电压信号Vo转换为适合于 5类电缆310上的100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信的差分线路电压信号Vline。因此，变 压器306的所选择的匝数比1 2. 7也可适合于100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信。以这种方式，所公开的结构可允许以太网线路驱动器300的所需组件的数量被减 少，因为10BASE-T模式电压驱动器314和100BASE-TX/1000BASE-T模式电压驱动器316都 可共用公共输出终端部分304和变压器306。对这两个以太网模式公共的变压器306的匝 数比1 N可基于可利用的电源电压被选择，以提供对于在5类电缆310上输出合适的差 分线路电压信号Vlim信号所必需的电压阶跃。用于具有单个电源电压的系统的以太网线路驱动器结构图4示出了根据所公开的实施方式的用于具有单个电源电压Vcc(例如，5V或 3.3V)的系统的多模以太网线路驱动器电路400。以太网线路驱动器电路400可被合并在 网络接口卡(NIC)的发射机端电路中。如图4所示，以太网线路驱动器电路400可包括电 压驱动器部分402、输出终端部分404、变压器406和以太网模式控制器408。以太网线路驱 动器电路400可被配置为经由变压器406连接于诸如5类电缆的电缆410以与以太网接收 机412进行通信。电压驱动器部分402可被耦合于电源电压Vcc，并且可包括10BASE-T以太网 模式电压源Vicib,其被配置为产生正的异相电压信号和负的异相电压信号以提供适合于 10BASE-T以太网通信的AC差分电压信号tx1QB。10BASE-T以太网模式电压源Viqb可通过开关 Spiob和、1QB被耦合于输出终端部分。电压驱动器部分402也可包括100BASE-TX/000BASE-T 以太网模式电压源V1(I(I/1_B，其被配置为产生正的异相电压信号和负的异相电压信号 以提供适合于100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信的AC差分电压信号tXl(1Q/1(1(1(1B。 100BASE-TX/1000BASE-T 以太网模式电压源 V1(1(1/1(1(1(1B 可通过开关 &1(1(1/1(1(1(1Β 和、1QQ/1QQQB 被耦合 于输出终端部分。电压源Vicib和νιω/1(ι_可包括一个或多个运算放大器或适合于电压源的 其它组件。开关S1(1B、Sniob, Spioo7iooob和、1(1(1/1_可包括晶体管开关(例如，场效应晶体管， 双极结晶体管等)或者任何其它合适的电气的、机械的或机电的开关或电路。输出终端部分404可包括终端电阻器RSni(1b、R qb、 RsPIOO/IOOOB 和 RsNIOO/iooobo
如图4所示，终端电阻器RSniqb和R%1QB的第一末端可被耦合以经由开关Siqb和、1QB接收来自于电 压源Viqb的AC差分电压信号tx1QB。终端电阻器RSnicib和的第二末端可被耦合以将差 分输出电压Voicib提供给变压器406。此外，如图4所示，终端电阻器Rs_和R%1(IB的第二 末端可在与1 M匝数比对应的位置处被耦合于变压器406。类似地，终端电阻器Rsniqqaqqqb和I^pic1Wcib的第一末端可被耦合以经由开关 SP100/1000B和接收来自于电压源的AC差分电压信号tXl__B。终端电阻器 RSN100/1000B 和 RSP100/1000B 的第二末端可被耦合以将差分输出电压ν0 (ΚΙ/1_Β提供给变压器406。 此外，如图4所示，终端电阻器Ι^_λ_β和RsP1__B的第二末端可在与1 N匝数比对应 的位置处被耦合于变压器406。终端电阻器Rsniqb JSpic^Rsnicic1Z1qqqb和RSpiqqZ1qqqb的值可被选择成与5类电缆410阻 抗匹配(例如，50Ω)。因此，在有5类电缆410的情况下，终端电阻器fc_、RsP1(1B、fc_/1Q(1(1B
/PH JAbp10o/ioOOB
可用作50/50分压器。变压器406可被耦合以接收来自于终端电阻器Rspiqb和RSniqb的差分输出电压VOiqb 作为输入，并且接收来自于终端电阻器RSnic^icicicib和 xvbPlOOAOOOB 的差分输出电压VOiwacicicib作 为输入。根据两个不同的匝数比1 M和1 N，变压器406可给差分输出电压Voicib和 VOiciciacicicib提供两个不同的电压阶跃(向上或向下)以产生在5类电缆410上输出的适合于 以太网通信的差分线路电压Vline。根据所公开的实施方式，变压器406的匝数比1 M可被选择成提供适合于 10BASE-T以太网通信的差分线路电压Vline。也就是说，变压器406的匝数比1 M可被选择 成给10BASE-T以太网通信提供至少约4. 4Vpp的差分线路电压Vline。类似地，变压器406的 匝数比1 N可被选择成提供适合于100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信的差分线路电压 Vline0也就是说，变压器406的匝数比1 N可被选择成给10BASE-T100BASE-TX/1000BASE-T 以太网通信提供约2Vpp的差分线路电压Vline。变压器406的匝数比1 M和1 N可被 选择的方式将在下面被进一步详细地讨论。以太网模式控制器408可包括被配置为使以太网线路驱动器电路400在10BASE-T 和100BASE-TX/1000BASE-T以太网模式之间切换的任何硬件和/或软件组件。以太网模式 控制器408可与开关和^。。λ。。。β以及电压源Viqb和ν (ι(ιΛ_耦合或以另 外方式进行通信。以太网模式控制器308还可包括电压调节器电路(未示出)或者与以 另外方式电压调节器电路进行通信，该电压调节器电路被配置为在变压器306的中心抽头 318处设置适合于10BASE-T和100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信的DC共模电压VCM。例 如，以太网模式控制器308可在10BASE-T模式操作期间将DC共模电压设置为约2. 5VDC并 且在100BASE-TX/1000BASE-T模式操作期间将DC共模电压设置为约1. 25VDC。在10BASE-T以太网模式操作期间，以太网模式控制器408可关闭开关和、1(ΙΒ 并且可打开开关S1QQ/1QQQB和、1QQ/1_B。此外，以太网模式控制器408可给10BASE-T电压 源Vicib供电并且可以可选地使100BASE-TX/1000BASE-T电压源V1(1(1/1(1■断电。相反地，在 100BASE-TX/1000BASE-T模式操作期间，以太网模式控制器408可打开开关Siqb和、1QB并且 可关闭开关、。咖-和、_。■。此夕卜，以太网模式控制器408可给100BASE-TX/1000BASE-T 电压源Vic^icicicib供电并且可以可选地使10BASE-T电压源Vicib断电。选择匝数比1 M禾口1 N
现在将描述根据公开的实施方式的在电源Vcc = 5V的情况下选择变压器406的 匝数比1 M和1 N的实施例。在10BASE-T以太网模式操作期间，10BASE-T以太网电压 源Vicib可提取来自于电源Vcc (5V)的功率并且可被设置成输出约4. 4Vpp的AC差分电压信 号tx1(1B(例如，基于两个异相信号，每个约2. 2Vpp)。由终端电阻器和R%1QB与5类电缆410之间的50/50分压器引起的在终端 电阻器Rspicib和Rsnicib两端的电压降可导致约2. 2Vpp的差分输出电压Voicib (例如，基于两个 异相信号，每个约1. IVpp)。如上所示，4. 4Vpp信号可适合于10BASE-T以太网通信。因此，变压器406可能需 要提供约2. 0(4. 4/2. 2Vpp)倍的电压阶跃以将差分输出电压信号Voicib转换为适合于5类 电缆410上的10BASE-T以太网通信的差分线路电压信号Vline。因此，M可被选择为2以给 变压器406提供1 2的第一匝数比1 M。在100BASE-TX/1000BASE-T 以太网模式操作期间，100BASE-TX/1000BASE-T 以太 网电压源νιω/1(1(1(1Β可提取来自于电源Vcc (5V)的功率并且可被设置成输出约4Vpp的AC差 分电压信号tx1(IB(例如，基于两个异相信号，每个约2Vpp)。由终端电阻器rspiqqaqqqb和ι^_λ_β与5类电缆410之间的50/50分压器引
起的在终端电阻器 RSP100/1000B 和 RSN100/1000B
两端的电压降可导致约2vpp的差分输出电压 V(J100/1000B (例如，基于两个异相信号，每个约IVpp)。如上所示，2Vpp信号可适合于100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信。因此，变压器 406可能不需要提供任何电压阶跃以将差分输出电压信号Voiciciawcib转换为适合于5类电缆 410上的100BASE-TX/1000BASE-T以太网通信的差分线路电压信号Vline(即，电压阶跃因子 为1)。因此，N可被选择为1以给变压器406提供1 2的第二匝数比1 N。以这种方式，所公开的结构可允许以太网线路驱动器400的所需组件的数量 被减少，因为10BASE-T电压源Viqb和100BASE-TX/1000BASE-T电压源ν (1(1/1_Β都可共用 公共输出终端部分404和变压器406。此外，将输出终端部分404的10BASE-T部分耦 合于与第一匝数比1 M对应的第一位置处的变压器406并且将输出终端部分404的 100BASE-TX/1000BASE-T部分耦合于与第二匝数比1 N对应的第二位置处的变压器406， M和N可被选择成给利用这两种以太网模式的通信提供合适的电压阶跃。前面所述的内容包括示例性的实施方式的描述。从对本文公开的发明的说明书和 实践的考虑中，其它可能的实施方式对本领域的技术人员将明显。例如，尽管所公开的实施 方式参照以太网模式的多模线路驱动器电路被描述，但是本领域的技术人员将认识到，所 公开的电路结构可被使用和/或被适当地修改以在网络通信协议而非以太网中传输多个 模式。此外，虽然本公开主要讨论了 10base τ、100base-tx和1000base t以太网模式，但 显然可根据所公开的实施方式利用例如在ieee标准802. 3或其它通信协议中提出的以太 网模式的组合。此外，上面所述的各个电源电压的值(例如，VCCH、VCCL和Vcc)、峰峰电压信号、输 出信号等被规定为示例性的并且仅用于说明的目的。这些值可根据特定的实现而改变，并 且变压器306和406的匝数比可相应地被选择成给任何通信方案提供合适的输出电压。因 此，可设想，所公开的实施方式可被应用于具有任何特定的电源电压、峰峰电压信号、输出 信号要求等的线路驱动器。
12
此外，所公开的实施方式中的各种电路组件可由它们的功能等价物替代。例如，所 公开的实施方式的各个电路元件被广泛地理解为包括任何硬件电路或软件与适当编程的 软件的组合。此外，其它类型的物理传输介质可由示例性的5类电缆替代。因此，典型的50 欧姆终端电阻器和输入电阻器的电阻值可根据所选的特定物理介质的阻抗被调节。尽管所公开的实施方式主要被公开为在硬件中实现，但是可明确地设想，本公开 的至少一部分可通过软件实现。例如，计算机可读存储介质可存储程序指令，当这些指令由 计算设备执行时，它们可使计算设备执行所公开的过程。本领域的技术人员将理解，计算机 可读介质可包括例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光学或磁存储设备(例如， ⑶-R0M、DVD-R0M、硬盘驱动器、固态存储驱动器等)和/或本领域中已知的任何其它类型的 计算机可读存储设备。本领域的技术人员还将理解，本公开的至少一部分可通过执行软件、 硬件、固件或其组合的计算设备实现。因此，意图是本说明书及其所公开的实施方式被认为 仅仅是示例性的，本发明的真实范围和精神由下面的权利要求指示。
权利要求
1.一种多模线路驱动器电路，包括第一电压驱动器，其被连接于第一电源电压并且输出第一差分信号； 第二电压驱动器，其被连接于第二电源电压并且输出第二差分信号；以及 变压器，其被耦合以接收作为输入的所述第一差分信号和所述第二差分信号，并且基 于所述第一差分信号和所述第二差分信号输出差分线路电压信号； 其中所述第一电源电压大于所述第二电源电压。
2.根据权利要求1所述的多模线路驱动器电路，还包括模式控制器，所述模式控制器 被配置为在第一通信模式中将所述第一电压驱动器耦合于所述变压器，并且在第二通信模 式中将第二电压驱动器耦合于所述变压器。
3.根据权利要求2所述的多模线路驱动器电路，还包括第一开关，其用于将所述第一电压驱动器耦合于所述变压器；以及 第二开关，其用于将所述第二电压驱动器耦合于所述变压器，其中所述模式控制器通过关闭所述第一开关将所述第一电压驱动器耦合于所述变压 器，并且通过关闭所述第二开关将所述第二电压驱动器耦合于所述变压器。
4.根据权利要求2所述的多模线路驱动器电路，其中所述变压器具有至少基于对所述 第一通信模式的所述差分线路电压信号的期望峰峰电压和对所述第二通信模式的所述差 分线路电压信号的期望峰峰电压来选择的匝数比。
5.根据权利要求2所述的多模线路驱动器电路，其中所述第一模式是10BASE-T以太网 并且所述第二模式是100BASE-TX以太网或
6.根据权利要求1所述的多模线路驱动器电路，还包括用于将所述差分线路电压信号 耦合于电缆的输出接口。
7.根据权利要求6所述的多模线路驱动器电路，还包括输出终端部分，所述输出终端 部分包括将所述第一电压驱动器和所述第二电压驱动器耦合于所述变压器的至少一个终 端电阻器。
8.根据权利要求6所述的多模线路驱动器电路，其中所述电缆是以太网电缆。
9.一种多模线路驱动器电路，包括 第一电压驱动器，其输出第一差分信号； 第二电压驱动器，其输出第二差分信号；以及变压器，其被耦合于所述第一电压驱动器以形成第一匝数比(1 M)并且被耦合于所 述第二电压驱动器以形成第二匝数比(1 N)，所述变压器接收作为输入的所述第一差分 信号和所述第二差分信号，并且基于所述第一差分信号和所述第二差分信号输出差分线路 电压信号。
10.根据权利要求9所述的多模线路驱动器电路，还包括模式控制器，所述模式控制器 被配置为在第一通信模式中将所述第一电压驱动器耦合于所述变压器，并且在第二通信模 式中将第二电压驱动器耦合于所述变压器。
11.根据权利要求10所述的多模线路驱动器电路，还包括第一开关，其用于将所述第一电压驱动器耦合于所述变压器；以及 第二开关，其用于将所述第二电压驱动器耦合于所述变压器，其中所述模式控制器通过关闭所述第一开关将所述第一电压驱动器耦合于所述变压器，并且通过关闭所述第二开关将所述第二电压驱动器耦合于所述变压器。
12.根据权利要求10所述的多模线路驱动器电路，其中所述第一匝数比是至少基于对 所述第一通信模式的所述差分线路电压信号的期望峰峰电压被选择的，并且所述第二匝数 比是基于对所述第二通信模式的所述差分线路电压信号的期望峰峰电压被选择的。
13.根据权利要求10所述的多模线路驱动器电路，其中所述第一模式是10BASE-T以太 网并且所述第二模式是100BASE-TX以太网或1000BASE-T以太网。
14.根据权利要求13所述的多模线路驱动器电路，其中M大于N。
15.根据权利要求9所述的多模线路驱动器电路，还包括用于将所述差分线路电压信 号耦合于电缆的输出接口。
16.根据权利要求15所述的多模线路驱动器电路，还包括输出终端部分，所述输出终 端部分包括将所述第一电压驱动器和所述第二电压驱动器耦合于所述变压器的至少一个 终端电阻器。
17.根据权利要求15所述的多模线路驱动器电路，其中所述电缆是以太网电缆。
18.根据权利要求9所述的多模线路驱动器电路，其中所述第一电压驱动器和所述第 二电压驱动器被连接于相同的电源电压。
19.一种多模线路驱动器电路，包括第一电源，其具有第一电压；第二电源，其具有小于所述第一电压的第二电压；第一电压驱动器，其被连接于所述第一电源电压并且输出第一差分信号；第二电压驱动器，其被连接于所述第二电源电压并且输出第二差分信号；变压器，其被耦合以接收作为输入的所述第一差分信号和所述第二差分信号，并且基 于所述第一差分信号和所述第二差分信号输出差分线路电压信号；模式控制器，其被配置为在第一模式中将所述第一电压驱动器耦合于所述变压器，并 且将所述第二电压驱动器耦合于所述变压器。
20.根据权利要求19所述的多模线路驱动器电路，还包括第一开关，其用于将所述第一电压驱动器耦合于所述变压器；以及第二开关，其用于将所述第二电压驱动器耦合于所述变压器，其中所述模式控制器通过关闭所述第一开关将所述第一电压驱动器耦合于所述变压 器，并且通过关闭所述第二开关将所述第二电压驱动器耦合于所述变压器。
全文摘要
提供了一种多模线路驱动器电路。该多模线路驱动器电路具有用于接收第一差分输入信号并且发送第一差分输出信号的第一驱动器电路和用于接收第二差分输入信号并且发送第二差分输出信号的第二驱动器电路。多模线路驱动器电路具有将第一驱动器电路耦合于第一电源的第一开关和将第二驱动器电路耦合于第二电源的第二开关。多模线路驱动器电路还具有被耦合于输出接口以用于转换第一差分输出和第二差分输出的变压器和被配置为在第一模式中关闭第一开关并且在第二模式中关闭第二开关的模式控制器。
文档编号H04L25/02GK102075462SQ201010296790
公开日2011年5月25日 申请日期2010年9月27日 优先权日2009年9月29日
发明者李信贤, 林庆钧, 谢宗贤, 黄子龙 申请人:雷凌科技股份有限公司