终端匹配电路的制作方法

本公开涉及具有多个阻抗选择的可切换的终端。

背景技术：

为了提供良好的功率传输并使传输线和接收器之间的信号反射最小化，接收器的输入阻抗优选地与传输线的阻抗相匹配。在预先知道传输阻抗的情况下，接收器可以被设计为使其阻抗匹配传输线的阻抗。然而，在传输线阻抗未知的情况下，或者在接收器要与具有不同阻抗的传输线一起使用的情况下，接收器不能被设计为使其输入阻抗匹配传输线的阻抗。

因此需要具有可调阻抗的终端匹配电路，该阻抗可以根据特定应用的需要进行可调节设置。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供终端匹配电路。

本文描述的电路和方法提供了一种新颖且有效的方式，以将多个终端阻抗值并入可切换终端电路中以适应多个传输线路特性。

依照本实用新型的一方面，终端匹配电路包括：第一和第二节点；耦合在所述第一和第二节点之间的第一开关装置和第一阻抗元件的第一串联互连；耦合在所述第一和第二节点之间的第二开关装置和第二阻抗元件的第二串联互连。第一和第二控制电路分别与所述第一开关装置的控制端子和所述第二开关装置的控制端子耦合。通过所述第一和第二控制电路有选择地激活所述第一和第二开关装置，在所述终端匹配电路的第一和第二节点之间设置可选择的阻抗。

优选地，通过在第一和第二开关装置之间有选择地只激活第一开关装置，在终端匹配电路的第一和第二节点之间设置第一可选择的阻抗值，并且通过激活第一和第二开关装置，在终端匹配电路的第一和第二节点之间设置小于所述第一可选择的阻抗值的第二可选择的阻抗值。

优选地，终端匹配电路还包括分别耦合到第一和第二节点的第一和第二静电放电(ESD)电路。

优选地，终端匹配电路，还包括耦合在第一和第二节点之间的第三静电放电(ESD)电路。

优选地，第一和第二控制电路中的每一个都包括电荷泵电路、电平移位器电路或隔离器电路。

优选地，所述终端匹配电路通过由第一和第二控制电路选择性地激活第一和第二开关装置中的至少一个，在第一和第二节点之间选择性地设置大约100欧姆的阻抗，并且通过由第一和第二控制电路选择性地激活第一和第二开关装置中的至少一个，在第一和第二节点之间设置大约120欧姆的阻抗。

优选地，第一串联互连的第一阻抗元件的值约为120欧姆，并且第二串联互连的第二阻抗元件的值约为600欧姆。

优选地，终端匹配电路还包括：各个开关装置和相应阻抗元件的n个串联互连耦合在第一和第二节点之间，其中n是正整数；和n个控制电路，均耦合到n个串联互连中的相应一个的开关装置的控制端子，其中通过由第一、第二和第n个控制电路选择性地激活第一、第二和第n个串联互连的开关装置，在终端匹配电路的第一和第二节点之间设置可选择的阻抗。

依照本实用新型的另一方面，终端匹配电路包括：第一、第二和第三节点；耦合在第一和第二节点之间的开关装置和第一阻抗元件的串联互连；和第二阻抗元件，耦合在第二和第三节点之间。控制电路耦合到开关装置的控制端子，并且通过由控制电路激活开关装置，在终端匹配电路的节点处设置可选择的阻抗。

优选地，通过激活开关装置，在终端匹配电路的第一和第二节点之间设置第一可选择的阻抗值，并且通过激活开关装置，在终端匹配电路的第一和第三节点之间设置高于第一可选择的阻抗值的第二可选择的阻抗值。

优选地，终端匹配电路还包括：n个节点，其中n是正整数；和在n个节点中的每个和第三节点之间彼此串联连接的n个阻抗元件，其中n个节点的其他节点中的每个耦合到n个阻抗元件的串联连接的相应节点，其中通过激活开关装置，在终端匹配电路的第一和n个节点之间设置高于第一和第二可选择的阻抗值中每个的n个可选择的阻抗值。

优选地，通过激活开关装置并将第二节点短路到第三节点，在终端匹配电路的第一和第二节点之间设置第一可选择的阻抗值，并且当第二和第三节点彼此不短路时，通过激活开关装置，在终端匹配电路的第一和第三节点之间设置高于第一可选择的阻抗值的第二可选择的阻抗值。

优选地，终端匹配电路还包括分别耦合到第一和第三节点的第一和第二静电放电(ESD)电路。

优选地，终端匹配电路还包括耦合在第一和第三节点之间的第三静电放电(ESD)电路。

优选地，终端匹配电路还包括分别耦合到第一、第二和第三节点的第一、第二和第三静电放电(ESD)电路。

优选地，第二ESD电路耦合在第二和第三节点之间。

优选地，终端匹配电路还包括耦合在第一和第三节点之间的第四ESD电路。

优选地，所述控制电路包括驱动开关装置的电荷泵电路、电平移位器电路或隔离器电路。

优选地，所述终端匹配电路在第一和第二节点之间选择性地设置大约100欧姆的阻抗，并且在第一和第三节点之间设置大约120欧姆的阻抗。

优选地，耦合在第二和第三节点之间的第二阻抗元件具有大约20欧姆的值

附加的优点和新颖的特征将在下面的描述中部分阐述，并且对于本领域技术人员在研究以下和附图时将部分地变得显而易见，或者可以通过示例的生产或操作来了解。本教导的优点可以通过实践或使用下面讨论的详细示例中阐述的方法、手段和组合的各个方面来实现和获得。

一个实施例已经解决了技术问题中的至少一个并且实现了本实用新型的相应的有利效果。

附图说明

附图仅通过举例而非限制的方式描绘了根据本教导的一个或多个实施方式。在附图中，相同的附图标记指代相同或相似的元件。

图1A-1C是示出通过传输线连接并且可选地包括提供多个终端阻抗值的可切换终端电路的发射器和接收器的功能框图。

图2-9是提供多个终端阻抗值的示例性可切换终端电路的功能性电路图，如可在图1A-1C的示例性互连中使用的。

具体实施方式

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年4月22日提交的美国临时申请No.62/326,634的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

在以下详细描述中，通过示例阐述了许多具体细节，以便提供对相关教导的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些细节的情况下实践本教导。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本教导的方面，已经在相对较高的级别上没有详细地描述了众所周知的方法、过程、组件和/或电路。

本文公开的各种电路和方法涉及用于改善与传输线的阻抗匹配的终端匹配电路，例如接收器或收发器与传输线之间的阻抗匹配。

终端匹配电路可用于在通信系统中使用的集成电路接收器和收发器中提供集成的可切换终端。使用可切换的终端，可以选择性地应用终端匹配和/或可以选择性地调整终端匹配的值以匹配连接的传输线路特性阻抗。本文呈现的电路和方法提供了一种新颖且有效的方式来在该特征中并入多个终端电阻值以适应多个传输线路特性。

现在详细参考在附图中示出并在下面讨论的示例。

图1A示出了通过传输线105(或传输电缆)的发射器101和接收器103的通用互连。在图1A的示例中，接收器103可以具有与接收器端处的传输线105的阻抗(或电阻)不匹配的终端阻抗(或终端电阻)。例如，接收器和传输线阻抗之间的这种失配可能导致接收器处的信号反射。

为了改善传输线105和接收器103的阻抗(或电阻)之间的匹配，并且由此减少或最小化传播线105传播到接收器103的信号的反射，可以使用终端匹配电路107，如图1B所示。诸如图1B中所示的“可切换终端”的终端匹配电路107可以与接收器103并联地跨传输线105的终端耦合。终端匹配电路107可以在其终端(或节点)上具有阻抗(或电阻)，这改善了传输线105的阻抗和接收器103与终端匹配电路107的组合的终端阻抗之间的匹配。注意，接收器103可以更一般地是被配置为通过传输线105接收或发送信号的收发器或其他设备。在其他示例中，终端匹配电路107可以不与接收器103一起使用；在这样的示例中，终端匹配电路107可以减少传输线105的开放端处的信号反射。

如图1B所示，终端匹配电路107可以是独立于接收器103的独立组件。或者，终端匹配电路107可以与接收器103完全集成，并且因此可以在接收器103内与接收器的终端或节点并联地耦合，如图1C所示。注意，术语节点和终端在本公开中被同义地使用。

图2示出了提供120欧姆终端阻抗的可切换终端匹配电路207的一个示例性装置架构。在图2的设备体系结构中，使用终止使能(TE)输入来选择性地激活或去激活终端匹配电路。当TE输入为高(H)时，控制电路打开FET器件，在节点/端子A和B之间提供120欧姆(＝60欧姆+60欧姆)终端阻抗。控制电路可以包括电荷泵电路、电平移位器电路或隔离器电路，例如，使FET器件能够以超过电源电压的电压来驱动。另外，为了向终端匹配电路提供静电放电保护，静电放电(ESD)电路连接在每个节点/端子(A、B)和地之间。ESD保护电路或装置保护电子装置内的电路免受静电放电或其他能量浪涌，以防止电子装置及其电路的故障或损坏。ESD电路通常包括一个电压钳位器件，用于阻断其正在保护的电路或器件的不安全操作条件。

取决于应用、所使用的传输线105或电缆的类型、接收器103的特性等，可能需要不同的终端阻抗值来优化由终端匹配电路107提供的阻抗匹配。例如，差分终端的典型应用包括通常具有120欧姆终端的RS485或TIA/EIA-485-A标准，或通常具有100欧姆终端的RS422或TIA/EIA-422-B标准。

为了提供能够为不同应用提供适当终端匹配的终端匹配电路107，可能需要具有可调终端阻抗(或电阻)的终端匹配电路107。图1B和图1C的可切换终端电路提供这样的可调端接阻抗，并且其说明性实施例将在下面进一步详细描述。

图3示出了可切换终端匹配电路307的一个示例。图3的电路包括两个终端使能(TE)输入：TE1和TE2。当TE1为低且TE2为高时，控制电路1(控制1)在控制电路2(控制2)打开时断开，并且在节点或端子A与B之间提供120欧姆终端阻抗。但是，当TE1和TE2均为高时，控制电路1和2均导通，并且在节点或端子A和B之间提供100欧姆终端阻抗(对应于120欧姆与600欧姆并联)。图3的电路因此可以有利地在个节点或终端A和B之间提供两个不同的可选择的阻抗匹配值。

如在图2的情况下那样，图3的电路包括耦合到每个节点或终端(A、B)的ESD电路。

上面的讨论描述了可以由图3的电路提供的两个不同的终端阻抗值。更一般地，可以获得其他阻抗值。例如，通过分别将TE1和TE2设置为高值和低值，控制电路1(控制1)在控制电路2(控制2)关闭的同时导通，并且在节点/终端A和B之间提供600欧姆终端阻抗。此外，通过将TE1和TE2设置为低值，控制电路1和2均关闭，并提供开路终端阻抗。这样，图3的双输入终端匹配电路可以在个节点/终端A和B之间提供两个或更多(例如四个)不同的选择的阻抗匹配值。更一般地，图3的电路可以被扩展以包括n个终端使能输入(TE1…TEn)，每个终端使能输入连接到相应的控制电路(例如，n个控制电路中的相应一个)、FET(例如，n个FET中的相应一个)以及一个或多个电阻器或阻抗(例如，n组电阻器或阻抗中的相应一个)。在这样一个通用的例子中，电路可以提供高达2ⁿ个不同的阻抗终端值。

图3中示出的示例包括在第一控制电路的控制下的600欧姆的总阻抗和在第二控制电路的控制下的120欧姆的总阻抗，并且可以提供100欧姆、120欧姆、600欧姆的终端阻抗值，并且开路。其他阻抗值可以使用。例如，通过在第一控制电路的控制下提供大约100欧姆的总阻抗，并且在第二控制电路的控制下提供大约120欧姆的总阻抗，终端匹配电路可以提供大约54.5欧姆、100欧姆、120欧姆的终端阻抗值，并且开路。注意，尽管为了说明的目的在此讨论了特定的阻抗值(例如，100欧姆、120欧姆)，但也可以使用其他阻抗值。例如，可以使用大约100欧姆或120欧姆的阻抗值(例如，100欧姆+/-5％、120欧姆+/-5％)以及其他阻抗值(例如20欧姆、80欧姆、1000欧姆，...)。

尽管图3的电路有利地提供了可切换/可选择的阻抗端接，但该电路需要多个端接使能输入/信号、多个控制电路(每个TE输入一个)、多个FET器件(每个控制电路一个)以及多组电阻器。由于在图3的电路中使用了大量的部件，所以该电路的实现可能相对昂贵。另外，如果电路要被扩展以包括额外的终端值(例如，第三和/或第四不同的终端阻抗值)，则需要第三(和/或第四)控制电路、FET和电阻组。例如，对于提供n个终端阻抗值(n为正整数)的电路，该电路可以包括耦合在节点/终端A和B之间的n组电阻器、n个开关装置与相应的n组电阻器和n个控制电路，n个控制电路控制n个开关装置中的相应一个。

图4提供了另一可切换阻抗终端电路407，其需要比图3的电路更少的组件。

在图4的电路中，单个终端使能(TE)输入、单个控制电路和单个FET提供多个不同的阻抗匹配值。控制电路可以类似于图2和图3的控制电路，并且可以包括电荷泵、电平移位器电路或隔离器电路以驱动FET器件的栅极以激活器件。更一般地，图2、3和4的控制电路可以根据所使用的开关的类型(N型FET、P型FET、或其他开关类型)。升压电路或负电压产生电路可各自包括电荷泵、电平移位器电路或隔离器电路或其他适当的电路用于产生控制电压以施加到开关的控制端子(例如，FET器件的栅极)。

在使用中，通过调整阻抗匹配电路407的多个输出节点或端子的连接性来选择图4的电路的阻抗匹配值。为了提供120欧姆端接，使用输出节点/端子A和B120在输出节点/终端之间提供120欧姆(＝60欧姆+40欧姆+20欧姆)终端阻抗。或者，如果需要100欧姆终端，则使用输出节点/终端A和B100在输出节点/终端之间提供100欧姆(＝60欧姆+40欧姆)终端阻抗。在整个公开中讨论的阻抗值(例如，60欧姆、40欧姆、20欧姆，...)用于说明目的，并且可以使用其他阻抗值。例如，可以使用约60欧姆、40欧姆或20欧姆的阻抗值(例如60欧姆+/5％，...)以及其他阻抗值(例如5欧姆、500欧姆、1000欧姆，...)。

如图4所示，可切换终端电路407在每个节点/终端A、B100和B120包括ESD电路。

为了避免节点/端子B100上需要ESD电路，当需要100欧姆的输出阻抗时，输出节点/端子B100和B120可以一起短路。输出节点/端子B100和B120的短路有效地使20欧姆电阻短路。在节点/终端B100和B120彼此短路的情况下，在输出节点/终端A和B100/B120之间再次提供100欧姆(＝60欧姆+40欧姆)终端阻抗。此外，由于节点/终端B100和B120之间的短路，节点/终端B100可能不需要ESD电路。因此，在节点/终端B100和B120之间使用短路的示例中，仅需要连接到每个节点/终端A和B120的两个ESD电路。然而，仍然可以可选地在节点/端子B100处提供第三ESD电路，以便在节点/端子B100未与节点/端子B120短路时，例如组装期间，提供对节点/端子B100的静电放电保护。第三ESD电路(连接到节点/终端B100)可以具有与节点或终端A和B120处不同的尺寸或容量(例如，更小的尺寸或容量)，或者可以与节点或终端A和B120处的尺寸相同。

在前面的例子中，ESD电路被示为设置在节点/端子(例如，A、B、B100、B120)和地之间。可选地或附加地，可以在个节点/端子A和B(或A和B120)之间提供ESD电路，以提供对FETD-S电压的保护。此外，节点/端子B100处的ESD电路可以连接在节点/端子和地之间，如图4所示，或者节点/端子B100和节点/端子B120之间。此外，这些电路中使用的FET器件可以是N型或P型，或者可以使用其他类型的开关装置。通常，FET电阻不为零，并且可以在由可切换终端阻抗电路提供的终端阻抗的计算中考虑到。

前述示例集中于在其节点或终端处提供两个可选择的阻抗值(例如，100欧姆和120欧姆)的电路。更一般地，电路可以被设计为提供不同的阻抗值(例如，80欧姆、140欧姆，...)和/或提供另外的不同阻抗值(例如，n个不同的阻抗可选值，其中n是正整数)。例如，根据这里给出的教导，图4的电路可以被扩展为包括附加的节点/终端和额外的阻抗终止值。在一个特定的例子中，图4的电路可以被修改为包括第四节点/端子B140和耦合在节点/端子B120和B140之间的附加阻抗元件(例如，20欧姆电阻器)，以便在节点/终端A和B140之间提供140欧姆的第三可选择的阻抗值。在这个附加示例中，可以在节点/端子B140处提供全尺寸ESD电路，并且可以在节点/端子B120处不提供ESD电路或者提供更小尺寸的ESD电路。其他节点或终端(例如，B150、B160、...)和另外的电阻器(例如，分别连接在个节点/终端B140和B150之间、连接在个节点/终端B150和B160之间......)可以用于提供进一步的可选择的阻抗值。

图5-9中提供了用于可切换终端匹配电路的设备体系结构的进一步示例。在图5的示例中，提供了可切换的终端匹配电路507，其大致类似于图3中所示的体系结构：开关装置FET1保持与个节点/端子A和B之间的电阻器R1串联，而开关装置FET2保持与个节点/端子A和B之间的电阻器R2串联。然而，在电路507中，提供至少一个附加电阻器(R3)，使得在FET器件和节点/端子B之间提供电阻器网络。由电路507提供的终端阻抗因此将由电阻器网络的等效电阻提供，其中电阻器网络的等效电阻基于哪个FET器件导通来确定。具体而言，如果FET1单独导通，则提供与R2+R3并联的R1的终端阻抗；如果仅FET2导通，则提供与R1+R3并联的R2的终端阻抗；并且如果FET1和FET2都导通，则提供与R2并联的R1的终端阻抗。结果，可以提供多个不同的终端阻抗值。

在图6和图7的例子中，提供了可切换的终端匹配电路607和707，它们是图3和4的结构的组合。在电路607和707中，提供了多个开关/FET器件，并且提供三个或更多个输出节点/端子(例如，A、B1和B2)。结果，可以通过多个开关/FET器件的选择性激活以及通过节点/端子A+B1或A+B2的选择性使用来提供多个不同的终端阻抗值。特别地，由电路607和707提供的终端阻抗将由电阻器网络的等效电阻提供，其中电阻器网络的等效电阻基于哪个FET器件导通以及哪个终端(A+B1或A+B2)正在使用中。

最后，在图8和图9的例子中，提供了可切换的终端匹配电路807和907，它们大致类似于图4所示的结构：单个开关/FET器件和单个控制电路提供多个不同的阻抗匹配值。然而，在电路807和907中，在开关/FET器件和各个输出端子B1、B2和B3之间提供电阻网络。由电路807和907提供的终端阻抗因此将由电阻网络的等效电阻提供，其中基于使用哪个输出节点/端子B1、B2和B3来确定电阻器网络的等效电阻(和/或短路)。结果，可以提供多个不同的终端阻抗值。

如上所述，每个可切换的终端匹配电路中的控制电路用于选择性地启用/打开或禁用/关闭相应的开关装置(例如FET器件)。在一些示例中，控制电路可以包括诸如非易失性存储器或锁存器之类的存储器元件，使得每个控制电路即使在TE输入处没有收到控制输入时也能够保持其状态(例如，启用/打开或禁用/关闭对应的开关装置)。在这样的示例中，可以通过将每个存储器元件设置为期望的值来编程可切换的终端匹配电路，并且一旦被编程，就可以使用可切换的终端匹配电路而无需在操作期间输入TE信号。这样，一旦被编程，即使在不向终端匹配电路提供TE信号的设备中，也可以使用可切换的终端匹配电路。

尽管图中未示出，但是这里示出和描述的各种可切换终端匹配电路通常接收用于操作的外部电力。为此目的，每个可切换的终端匹配电路可以包括接收功率的电源(例如，Vdd)端子和接地端子。当控制电路提供这种电路时，来自电源端子的电源用于驱动控制电路的操作，包括电荷泵、电平移位器或隔离器电路的供电。在这种情况下，电荷泵、电平移位器或隔离器电路可以使用从电源端子接收的功率来驱动FET器件的栅极至高于电源端子电压的电压(或者在一些示例中，低于较低的电源端电压或接地电压)。在替代示例中，控制电路可以从可切换阻抗端接电路的TE输入端获得功率，并且这样的示例中的可切换阻抗端接电路因此可以不需要单独的电源端子。在进一步的示例中，控制电路可以从连接到可切换阻抗终端电路的传输线路获得功率，并且这样的示例中的可切换阻抗终端电路因此可以不需要单独的电源终端。

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尽管前文已经描述了被认为是最佳模式和/或其他示例的内容，但是应该理解，可以在其中进行各种修改，并且该教导可以应用于许多应用中，这里仅描述了其中的一些。所附权利要求旨在要求落入本教导的真实范围内的任何和所有应用、修改和变化。