专利名称：驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动电路，该驱动电路具有一驱动控制部分和一第一和第二驱动晶体管，其中驱动控制部分的第一输出端与第一驱动晶体管的控制端口连接，以及驱动控制部分的第二输出端与第二驱动晶体管的控制端口连接，并且在第一电源电压与驱动电路输出端之间接有第一驱动晶体管的负载线段，并且在第二电源电压与驱动电路输出端之间接有第二驱动晶体管的负载线段。本发明另外还涉及一种驱动电路，该驱动电路具有一第一和第二驱动晶体管，其中驱动控制部分的第一输出端与第一驱动晶体管的控制端口连接，以及驱动控制部分的第二输出端与第二驱动晶体管的控制端口连接，并且在第一电源电压与驱动电路输出端之间接有第一驱动晶体管的负载线段，并且在第二电源电压与驱动电路输出端之间接有第二驱动晶体管的负载线段。
在集成电路中，驱动电路用于对器件端口(针脚)进行驱动。依据有待驱动的负载，驱动电路必须满足诸如高电流驱动能力或精确的限流等各种要求。尤其是对ISDN-SO-接口存在有两个对专用的驱动电路的要求。一方面必须将有待驱动的电流精确地限制在最大值，并且另一方面在断开ISDN-SO-接口器件的电源电压时在针脚上加有电压的情况下使驱动电路是高阻的。
在P．吉林厄姆、D．基尔希、J．厄尔库等著的“具有模拟定时恢复的ISDN-S-接口收发信机”，ISSCC 88,IEEE国际固体电路会议，108-109页和317页(“An ISDN-S-Interface Transceiver with analog TimingRecovery”,P.Gillingham,D.Kirkey,J.Errku,ISSCC 88,IEEE InternationalSolid-State Circuit Conference,S.108-109 und S.317)中，由两个大型的驱动晶体管实现驱动电路。流经驱动晶体管的电流被电流镜反射到驱动晶体管内，其中由一温度补偿的、经在器件上的熔断保险器调整的电流对电流镜进行馈送。采用此种方案的不足之处在于，在经熔断保险器调整后电流被固定在固定预给定的不能再变化的值上。
在由F．范．西玛伊斯、J．亚当斯、D．拉巴伊斯著的“用于公共和专用数字回路的ISDN-S-接口收发信机”，233-236页，欧洲固体电路会议’88(“An ISDN-S-Interface Transceiver for Public and Private DigitalLoops”,F.Van Simaeys,J.Adams,D.Rabaey,S.233-236,ESSCIRC’88)中披露了一种ISDN-SO-接口电路，其中驱动电路具有一个限压的电源，该电源具有大型的驱动晶体管。当电流为7.5mA时驱动晶体管饱和并随之对电流进行限制。采用此种方案的不足之处在于，限流取决于驱动晶体管的饱和电流，因而限流不太精确。
故本发明的目的在于提出一种驱动电路，该驱动电路具有一精确的限流功能并且在断开电源时电路进入高阻状态。
该目的的实现方案是，一种驱动电路具有一驱动控制部分和一第一和第二驱动晶体管，其中驱动控制部分的第一输出端与第一驱动晶体管的控制端口连接，并且驱动控制部分的第二输出端与第二驱动晶体管的控制端口连接，并且在第一电源电压与驱动电路输出端之间接有第一驱动晶体管的负载线段，并且在第二电源电压与驱动电路输出端之间接有第二驱动晶体管的负载线段，其特征在于，两个驱动晶体管中的一个是场效应晶体管，而另一个驱动晶体管是双极晶体管；一种驱动电路具有一第一和第二驱动晶体管，其中驱动控制部分的第一输出端与第一驱动晶体管的控制端口连接，并且驱动控制部分的第二输出端与第二驱动晶体管的控制端口连接，并且在第一电源电压与驱动电路输出端之间接有第一驱动晶体管的负载线段，并且在第二电源电压与驱动电路输出端之间接有第二驱动晶体管的负载线段，其特征在于，驱动电路具有一个限流机构，其中限流机构通过一双向控制端口与第一驱动晶体管的控制端口连接，并且为了实现限流对第一驱动晶体管的控制端口上的电压进行调整，并且限流机构的调节输入端通过一反馈线路与驱动电路输出端连接。
本发明的实施方式涉及一种驱动电路，该驱动电路具有一第一和第二驱动晶体管。在第一电源电压与驱动电路输出端之间接有第一驱动晶体管的负载线段。在第二电源电压与驱动电路输出端之间接有第二驱动晶体管的负载线段。两个驱动晶体管中的一个是场效应晶体管，而另一个驱动晶体管是双极晶体管。因此可以有益地避免在驱动电路的电源断开时双极晶体管的基极-发射极-二极管，或者场效应晶体管的寄生二极管导通并且始终有一电流流过驱动电路。
在一优选实施方式中，第一晶体管是p-沟道-MOS场效应晶体管或p-沟道-阻挡层场效应晶体管并且第二晶体管是pnp双极晶体管。该电路的优点在于，当在驱动电路输出端上加有一个负压并且驱动电路的电源电压断开时，则与驱动电路输出端连接的由p-沟道-MOS场效应晶体管的漏极端口上的PN结或由p-沟道-阻挡层场效应晶体管的漏极-栅极-PN-结和pnp双极晶体管的发射极-基极-PN-结形成的二极管截止。从而避免了当负压加在驱动电路的输出端并且电源电压断开时电流流入驱动电路。
在驱动电路的另一实施方式中，第一驱动晶体管是npn-双极晶体管并且第二驱动晶体管是n-沟道-MOS场效应晶体管或n-沟道-阻挡层场效应晶体管。其中当驱动电路输出端上加有正电压时，由n-沟道-MOS场效应晶体管的N’P结或由n-沟道-阻挡层场效应晶体管的漏极-栅极-NP-结和npn-双极晶体管的NP-结构成的二极管截止。
特别优选的是将本发明的用于控制ISDN-SO-接口的两个驱动电路组合在一起。由于通过传送电路对双线电路进行控制时两个驱动电路中总是有一个是高阻的，所以总是有一个驱动电路中的两个驱动晶体管是截止的，并且在电源断开时ISDN-SO-接口消耗很少的电流，因而满足高阻条件。
本发明的另一实施例涉及一种驱动电路，该驱动电路具有两个驱动晶体管和一个限流机构。限流机构将流经驱动晶体管的电流精确地限制在调整的值上。限流机构宜具有一个大大高于驱动控制部分的动作速度，从而实现尤其对电感和电容负载的补偿。
在一优选实施方式中，限流机构的调节输入端与驱动电路的输出端连接，从而通过此反馈对低阻负载较快地并对正常的或高阻负载稍迟地实现限流。其中可以更为精确地调整ISDN-SO-接口允许的脉冲包络。
在另一实施方式中，限流机构的调节输入端被调整到预先给定的电位上，从而对所有负载都可以相同地实现限流。
限流机构的优选实施方式是具有一个晶体管和一与晶体管串联的电源。作为反射晶体管的晶体管用于两个驱动晶体管中的一个，从而使由电源决定的电流被反射进入驱动晶体管中。
在一特别优选的实施方式中，限流机构具有一个源-耦合微分级，其中微分级的第一输入端与反射晶体管的端口，以及第二输入端与调节输入端连接。微分级的负载由一第一和一第二作为二极管连接的负载晶体管构成，其中第一负载晶体管的控制端口与控制晶体管的控制端口连接。控制晶体管对在驱动晶体管和反射晶体管的控制端口上的电压进行调整，从而实现对流过驱动晶体管的电流的限制。
下面将对照实施例并结合附图对本发明的进一步的优点、特征和应用加以说明。图中示出
图1为本发明驱动电路的第一实施例；图2为限流机构的实施例；图3A为本发明驱动电路的第二实施例；图3B为本发明驱动电路的第三实施例，和图4为ISDN-SO-接口的驱动电路的实施例。
如图1所示，驱动控制部分2具有一输入端IN和一第一输出端11和一第二输出端12。第一输出端11与p沟道-MOS-驱动晶体管TPMOS连接。第二输出端12与pnp-双极-驱动晶体管TPN-P的控制端口连接。第一驱动晶体管TPMOS的负载线段接在第一电源电压VDD与驱动电路输出端13之间。第二驱动晶体管TPNP的负载线段接在第二电源电压VSS与驱动电路输出端13之间。可以采用MOS技术或双极技术实现两个驱动晶体管。一般在数字电路中，第一电源电压VDD为5V并且第二电源电压VSS为0V，但也可以选用其它的电源电压，例如在采用3V技术时选用第一电源电压3.3V。
限流机构1的第一端口7为实现供电与第一电源电压VDD连接。通过第二端口9，限流机构1与第二电源电压VSS连接。限流机构1的双向控制端口8通过一条控制线路5与p-沟道-MOS晶体管TPMOS的控制端口连接。通过调整驱动晶体管的控制电压，实现限流机构对流过驱动晶体管的电流的限制。在其它的实施例中，限流机构1的双向控制端口8为实现限流还与pnp-双极晶体管TPNP进行连接。限流机构1的调节输入端10起着反馈的作用并且通过一条线路(图1中用虚线示出)与驱动电路输出端13连接。通过反馈可实现取决于负载的限流。调节输入端10也可以与固定电压连接，因此不再产生反馈。
在驱动电路工作时，限流机构对流过第一晶体管TPMOS的电流进行调节，从而通过对驱动晶体管的控制电压的调整将流过晶体管的电流限制在最大值上。
在图2中示出应用MOS技术的限流机构的实施例。限流机构通过第一端口7与驱动电路的第一电源电压VDD连接，并且通过第二端口9与驱动电路的第二电源电压VSS连接。作为p-沟道-MOS场效应晶体管的反射晶体管TP3与基准电流源IREF串联。反射晶体管与p-沟道-MOS驱动晶体管等效。基准电流源IREF对流过反射晶体管TP3的最大电流进行预给定。该电流IREF被反射入p-沟道-MOS-驱动晶体管TPMOS内。当反射比为1∶20时，由1mA的基准电流将导致流过p-沟道-MOS-驱动晶体管的最大电流为20mA。在节点14上具有基准电流IREF的情况下，将受到自动调整的电压传输给微分放大级的第一n-沟道-MOS-场效应晶体管TN1的控制端口上，并通过微分放大级与电位加以比较，所述电位通过调节输入端10加在微分放大级的第二n-沟道-MOS场效应晶体管TN2的控制端口上。微分放大级的输出通过控制晶体管TP4被反馈到反射晶体管TP3的控制端口上。第一p-沟道-MOS-场效应晶体管TP1和第二p-沟道-MOS-场效应晶体管TP2分别作为二极管连接，并构成微分放大级的第一n-沟道-MOS场效应晶体管TN1和第二n-沟道-MOS-场效应晶体管TN2的负载器件。由负载线段接在第一电源电压VDD和控制端口8之间的控制晶体管TP4对加在反射晶体管TP3控制端口上的电压和通过控制端口8对p-沟道-MOS-场效应晶体管TPMOS的控制电压进行控制。
当要有一个较大的电流流过p-沟道-MOS-驱动晶体管TPMOS时，则在驱动晶体管的控制端口上的电压降低。同时在反射晶体管TP3的控制端口上的控制电压降低，并且节点14上的电位升高。当节点14上的电位高于调节输入端10上的电位时，则微分放大级的输出电压和控制晶体管TP4控制端口上的控制电压升高。控制晶体管TP4随之降低反射晶体管TP3和p-沟道-MOS驱动晶体管TPMOS的控制电压，从而使流经驱动晶体管的电流受到限制。
调节输入端10这时可以与诸如(VDD+VSS)/2的一个固定电压连接，从而不受负载的影响限流的作用总是相同的。当调节输入端10与驱动电路输出端13连接时，则实现反馈。其中在低阻负载的情况下限流动作较快，并且在正常的或高阻负载的情况下限流动作稍迟。从而使限流更为精确。
图3A示出集成驱动电路的实施例，该集成驱动电路具有一个驱动控制部分100、一个p-沟道-MOS场效应晶体管TPMOS和一个pnp-双极晶体管TPNP。P-沟道-MOS-场效应晶体管的栅极端口与驱动控制部分的第一输出端104，并且pnp-双极晶体管TPNP的基极与驱动控制部分的第二输出端105连接。P-沟道-MOS-场效应晶体管MOSFET的负载线段接在第一电源电压VDD与驱动电路输出端103之间。pnp双极晶体管TPNP的负载线段接在第二电源电压VSS与驱动电路输出端103之间。通常第一电源电压与数字电路的电源电压相同，约为5V，但视应用的技术可以采用大于0V的不同的值，也可以取负值。
在图3A中给出基于晶体管结构形成的二极管。在p-沟道-MOS场效应晶体管的漏极-和整体端口之间的P’N结形成第一二极管101，并且一旦在驱动电路输出端103的电位高于在整体-端口上的电位时，第一二极管101导通。在pnp双极二极管TPNP的发射极和基极之间的PN结上形成第二二极管，并且当驱动电路输出端103上的电位高出基极上的电位一个二极管导通电压时，第二二极管导通。在第一电源电压VDD断开时，n-沟道-MOS-场效应晶体管的n池以及pnp双极晶体管的n基极在第二电源电压VSS上，从而当电位高于加在驱动电路输出端103上的二极管截止电压时，第一二极管101和第二二极管102导通，并且当电位低于二极管导通电压时截止，并且没有电流经过二极管流入电路。
图3B示出一个实施例，其中驱动控制部分106的第一输出端110与npn双极晶体管TNP的基极连接并且其第二输出端111与n沟道-MOS-场效应晶体管的栅极端口连接。npn双极晶体管TNPN的负载线段接在第二电源电压VSS与驱动电路输出端109之间。与在上述实施例中相同，在双极晶体管的发射极和基极及MOS-场效应晶体管的漏极-和整体-端口之间形成第一二极管107和第二二极管108。当驱动电路输出端上的电位低于在基极及整体端口上的电位一个二极管导通电压时，两个二极管导通。当电源电压断开时，p池和p基极在第二电源电压VSS上，从而当电压小于在驱动电路输出端上的负的二极管导通电压时二极管导通，并且当电压大于负的二极管导通电压时二极管截止，并且没有电流由驱动电路流出。
在图4中应用了两个驱动电路201和202，所述驱动电路通过一诸如在ISDN-SO-接口中的传送电路对双线线路进行控制。不管在传送器线路端上电压VOUT具有什麽极性，一个驱动电路的二极管总是截止的。为了节省电流，在正好不使用电路时，在许多电子电路中将电源电压调整到较小的值或完全断开。当用户终端机不工作或被断开时，在ISDN-SO-接口中电源电压VDD被断开。在这种情况下，当在传送器线路端的电压VOUT到约1.2V时，二极管截止并且没有电流流入驱动电路。当电压VOUT高于1.2V时，则视电压VOUT的极性至少两个驱动电路中的一个截止，并且对流入两个驱动电路中的一个驱动电路的电流进行限制。
权利要求
1．一种驱动电路，该驱动电路具有一驱动控制部分(100、106)和一第一驱动晶体管(TPMOS、TNPN)和一第二驱动晶体管(TPNP、TNMOS)，其中驱动控制部分的第一输出端(104)与第一驱动晶体管的控制端口连接，并且驱动控制部分的第二输出端(105)与第二驱动晶体管的的控制端口连接，并且在第一电源电压(VDD)与驱动电路输出端之间接有第一驱动晶体管的负载线段，并且在第二电源电压(VSS)与驱动电路输出端之间接有第二驱动晶体管的负载线段，其特征在于，两个驱动晶体管中的一个是场效应晶体管，而另一个驱动晶体管是双极晶体管。
2．按照权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，第一晶体管是p-沟道-MOS场效应晶体管或p-沟道-阻挡层-场效应晶体管，并且第二晶体管是pnp-双极晶体管。
3．按照权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，第一驱动晶体管是npn-双极晶体管，并且第二驱动晶体管是n-沟道-MOS场效应晶体管或n-沟道-阻挡层-场效应晶体管。
4．一种驱动电路，该驱动电路具有一第一(TPMOS)和一第二(TPNP)驱动晶体管，其中驱动控制部分的第一输出端(11)与第一驱动晶体管的控制端口连接，并且驱动控制部分的第二输出端(12)与第二驱动晶体管的的控制端口连接，并且在第一电源电压(VDD)与驱动电路输出端(13)之间接有第一驱动晶体管的负载线段，并且在第二电源电压(VSS)与驱动电路输出端之间接有第二驱动晶体管的负载线段，其特征在于，-驱动电路具有一个限流机构(1)，其中限流机构通过一双向控制端口(8)与第一驱动晶体管的控制端口连接，并且为实现限流对第一驱动晶体管(TPMOS)的控制端口上的电压进行调整，和-限流机构的调节输入端通过一反馈线路(6)与驱动电路输出端连接。
5．按照权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，限流机构的调节输入端与一预给定的电位((VDD+VSS)/2)连接。
6．按照权利要求4或5所述的驱动电路，其特征在于，限流机构具有一个反射晶体管(TP3)和一个第一电源(IREF)，两者具有一个共同的节点(14)。
7．按照权利要求4、5或6所述的驱动电路，其特征在于，限流机构具有一个源-耦合微分级(TN1、TN2、I)、一第一(TP1)和一第二(TP2)作为二极管连接的负载晶体管，以及一控制晶体管(TP4)，其中微分级的第一输入端与连接点(14)以及微分级的第二输入端与调节输入端(10)连接，并且微分级的输出(15)通过控制晶体管(TP4)被反馈到反射晶体管(TP3)的双向控制端口(8)和控制端口上。
全文摘要
本发明涉及一种驱动电路,该驱动电路具有一个驱动控制部分、一个第一和第二驱动晶体管和一个限流机构。为实现对流经第一驱动晶体管的电流的限制,限流机构对在第一驱动晶体管的控制端口上的电压进行控制。通过限流机构的调节输入端,限流机构的工作点通过反馈与有待驱动的负载进行适配。本发明的另一实施方式涉及一种驱动电路,其中一个驱动晶体管是MOS场效应晶体管并且另一驱动晶体管是双极晶体管,从而使两个驱动晶体管的二极管在电源电压断开时,根据加在驱动电路输出端上的电压截止或导通。
文档编号H03K19/0944GK1315079SQ99809557
公开日2001年9月26日 申请日期1999年8月2日 优先权日1998年8月18日
发明者马丁·格勒普尔, 迪尔克·基拉特, 奥德温·哈泽, 海因茨·韦克尔 申请人:印芬龙科技股份有限公司