传输电路的制作方法

专利名称：传输电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传输电路，特别是涉及一种能以等效的电感效应补偿并强化讯号传输品质的传输电路。
背景技术：
在现代化的信息社会中，各种资料、数据、文件、影音文件等都已经能数字化为电子讯号，如何快速正确地传输电子讯号以使信息流通更有效率，也成为现代信息厂商研发的重点。举例来说，在电子系统或网络系统中，具有不同功能的电路/装置/终端就要经由总线或网络传输线来交换数据以协调运作，才能实现电子系统/网络系统的整体功能。因此，提升电路间讯号传输的效能、维持讯号传输的品质、降低讯号传输所需消耗的功率，将有助于提升系统的整体效率及性能。
一般来说，当系统中一传输端电路要经由联机(像是总线或网络传输线)而将讯号传输至一接收端电路时，传输端电路会将此待传输讯号输入至传送器(transmitter)，由传送器将该待传输数据(亦即输入讯号)驱动为输出讯号，并实际地向该联机发送该输出讯号并将输出讯号发射至接收端电路。不过，如本领域技术人员所知，联机本身的特性(像是联机长短及其对传输端电路所形成的等效输出阻抗与负载等等)以及讯号本身的特性(像是频率、时钟的高低)都会影响讯号传播的品质，使接收端电路收到的讯号失真。譬如说，传输端电路要将一方波波形的讯号传输至接收端电路，但接收端电路实际接收到的方波的上升缘与下降缘都会在传播过程中变得平缓，使原本的方波波形变形而衰减为锯齿形波形，因此影响接收端电路对此讯号的判读。
在已知技术中，为了改善此种不良的传输特性，可在传输端电路中利用两个传送器搭配一时钟延迟电路来预先强化输出讯号的波形，以在输出讯号加强上升缘与下降缘上讯号转变的幅度，减轻传播过程中波形变形的情形。不过，此种已知技术也有缺点。首先，已知技术要用两个传送器才能合成出一个强化后的输出讯号，这会增加功率消耗，并占用较多的布局面积。其次，已知技术要搭配一时钟延迟电路才能适当地合成出强化后的讯号，此时钟延迟电路需要一额外的时钟来触发其运作。
另外，已知技术中也有一种称为电流模式逻辑(CML，current-mode logic)的传送器，此种传送器采用n型金属氧化物半导体晶体管搭配被动的负载电阻，并在负载电阻上串连电感以强化输出讯号的波形。不过，此已知技术欲实现电感中的线圈结构需要占用大量的布局面积，并且电感在使用上较不具有弹性。

发明内容
本发明提供一种传输电路，其可接收至少一输入讯号并根据每一输入讯号提供一对应的输出讯号，该传输电路包含有一边缘检测器及一传送器，其中边缘检测器检测各输入讯号电平转变的上升缘与下降缘，并提供一对应的检测讯号，传送器包含有至少一驱动电路，至少一负载单元及一开关电路。各驱动电路对应于一输入讯号及一输出节点，每一驱动电路可根据对应输入讯号的电平而于该对应输出节点上分别提供不同方向的电流。各负载单元对应于该输出节点之一，其可匹配对应输出节点的输出阻抗。开关电路与各负载单元串连于各输出节点，该开关电路接收该检测讯号，并根据该检测讯号控制各负载单元由各输出节点汲取电流。


图1为一电子系统中将数据由一传输端电路发送至一接收端电路的示意图。
图2是在图1电子系统中运用预强化技术的示意图。
图3为一传统差动传送器的电路结构。
图4为传统技术以两传送器实现预强化技术的示意图。
图5为另一种传统差动传送器的电路示意图。
图6为本发明传送器的电路示意图。
图7是图6中传送器的运作情形。
图8是本发明传送器与传输电路的另一实施例。
图9是图8中传送器与传输电路的运作情形。
图10是图6中传送器的其它实施状态。
图11是图8中传送器的其它实施状态。
图12是本发明传送器又一实施例的电路结构。
附图符号说明10、10a、10b、20、30、40、60 传送器12、112、32、42、122 转换电路14 触发器14a-14b、26、36a-36b、46a-46b 电流源38、48 开关电路50、110 传输电路52 边缘检测器54 延迟器100 电子系统102 传输端电路104 接收端电路106 总线108 输出电路XOR 异或门5A-5B、7A-7B、9A-9B 附图D、Vi+、Vi-、Vo+、Vo-、VoF+、VoF-、ViN、ViP、VoN、VoP、Ve 讯号R0、R0a-R0b、Rn-Rp、R 电阻Io、I 电流L0a-L0b、Lp-Ln、L 电感T1-T4、Ta-Tb、M1-M4、Qn-Qp、Q、Qn’-Qp’ 晶体管Nn0-Np0、Nn-Np、Nc 节点V、G 直流电压C 电容td 时间具体实施方式
请参考图1，其所示意的是在一电子系统100中将数据由一传输端电路102发送至一接收端电路104的情形。如本领域技术人员所知，以差动讯号传输数据可以较佳地抵抗传输过程中的噪声干扰并减少数据传输对其他电路的影响。因此，在图1及后续的讨论中，皆以差动讯号传输来讨论本发明的相关技术。在电子系统100中，为了要将数据以电子讯号的形式传输至接收端电路104，传输端电路102中设有一输出电路108，其包含一转换电路112与一传输电路110。待传输的数据可视为一输入讯号D，此输入讯号D由转换电路112转换为差动形式的两差动输入讯号Vi+及Vi-，而传输电路110就可依据这两差动讯号Vi+、Vi-对应地输出差动讯号Vo+、Vo-。差动输出讯号Vo+、Vo-经由总线106传播，并在接收端电路104处分别形成远程讯号VoF+与VoF-再被接收端电路104接收。
在理想的状况下，传输电路110能够依据讯号Vi+、Vi-而在总线106上驱动出相同波形的讯号Vo+、Vo-。而讯号Vo+、Vo-在总线106上传播而形成的远程讯号VoF+、VoF-也会和讯号Vo+、Vo-的波形相同。然而，在实际上，如本领域技术人员所知，当讯号Vo+、Vo-在总线106上传输时，总线106会因本身特性(像是联机长短及其对传输端电路102所形成的等效负载等等)以及讯号Vo+、Vo-本身的特性(像是频率、时钟的高低)而引发传输线效应，进而影响讯号传播的品质，使接收端电路104收到的远程讯号VoF+、VoF-失真。如图1中的波形所示，讯号Vo+、Vo-在传输端电路102的方波波形在传输过程中会逐渐衰减、变形，等传播到接收端104而形成远程讯号VoF+、VoF-时，此两远程讯号VoF+、VoF-的波形都已失真而使接收端电路104难以判读远程讯号VoF+、VoF-中的信息。
为了克服图1中波形失真，可采行一种称为预强化(pre-emphasis)的技术。延续图1中的例子，请继续参考图2，其为电子系统100以预强化技术进行讯号传输的示意图。在图2中的传输电路110可利用高强度的峰波来强化讯号Vo+、Vo-的上升缘/下降缘，以便抵抗总线106上的传输线效应。如图2中的波形所示，传输电路110可以在讯号Vo+、Vo-的上升缘额外加上一个拉高的强化峰波，使讯号Vo+、Vo-的上升缘有更高、更强的波形差异，而此强化的上升缘就会更强力地驱动远程讯号VoF+、VoF-，使远程讯号VoF+、VoF-的上升缘斜率更陡，更趋近于理想的上升缘。同理，传输电路110也会在讯号Vo+、Vo-的下降缘加上一个拉低的强化峰波，以加强驱动远程讯号VoF+、VoF-的电平转变，使远程讯号VoF+、VoF-的下降缘更陡，更趋近于理想方波的下降缘。
请参考图3及图4，其中图3显示的为一传统差动传送器10的电路结构，而图4示意的则是传统技术中以两传送器实现预强化技术的电路结构。首先，如图3中所示，传统差动传送器10(以下简称传送器10)可用来实现图1中的传输电路110，其接收两个差动输入讯号Vi+、Vi-并输出两对应的差动输出讯号Vo+、Vo-。传送器10偏压于直流电压V与G之间(譬如说是一正电压与地端电压)，其可设有两匹配的p型金属氧化物半导体晶体管T1、T2及两个匹配的n型金属氧化物半导体晶体管T3、T4。晶体管T1、T4形成一互补金属氧化物半导体晶体管对，其栅极接收讯号Vi-，而晶体管T1、T4相连的漏极则于节点Np0输出讯号Vo+。晶体管T2、T3则形成另一互补金属氧化物半导体晶体管对，其栅极接收讯号Vi+，而晶体管T2、T3相连的漏极则于节点Nn0输出讯号Vo-。由于节点Np0、Nn0为传送器10的输出节点而连接于总线上(未图示)，连接于节点Np0、Nn0间的电阻R0就可用来匹配节点Nn0、Np0上因总线传输线效应所形成的等效外部输出阻抗。另外，两匹配的两直流定电流源14a、14b则用来向电阻R0提供负载电流。
传送器10的运作情形可描述如下。当输入讯号Vi+为高电平且输入讯号Vi-为低电平时，晶体管T1、T3导通而晶体管T2、T4截止(不导通)，故定电流源14a提供的电流可经由晶体管T1、T3的导通而由节点Np0流至节点Nn0，使节点Np0的电压高于节点Nn0的电压，等效上也就可建立一高电平输出讯号Vo+及一低电平的输出讯号Vo-。相反地，若输入讯号Vi+为低电平且输入讯号Vi-为高电平时，晶体管T2、T4导通而晶体管T1、T3截止(不导通)，故定电流源14a提供的电流是经由晶体管T2、T4的导通由节点Nn0流至节点Np0，使节点Nn0的电压高于节点Np0的电压，等效上也就可建立一低电平输出讯号Vo+及一高电平的输出讯号Vo-。由以上描述可知，差动输出讯号Vo+、Vo-间的电压差取决于电阻R0的阻值与电流源14a、14b所提供的电流值。在电阻R0不变的情形下(为了阻抗匹配而不宜改变其值)，若要改变传送器10的增益，可改用不同电流值的电流源14a、14b。譬如说，假设当电流源14a、14b提供的电流为Io时传送器10的增益(Gain)为1，若要使传送器10的增益为N时，电流源14a、14b所提供的电流就应该是N*Io。
图3中的传送器10可直接用来实现图1中的传输电路110。不过，以单一一个传统差动传送器10无法实现出图2中的预强化技术。要实现图2中的预强化技术，传统上是要以两个不同增益的传送器并配合一触发器来搭配运作，就如图4所示。在图4的传统技术中，图2中的输出电路108可用一转换电路12、一触发器14及两个传送器10a、10b来实现，其中转换电路12的功能与图1、2中转换电路112相同。触发器14则做为一时钟延迟电路，其可接受一辅助时钟的触发而使其输出延迟于其输入。为了实现预强化技术的强化峰波，传送器10a的增益可为传送器10b的2倍，且传送器10a、10b在输出端是反相连接的。也就是说，传送器10a的正输出端连接于传送器10b的负输出端以输出讯号VoP，传送器10a的负输出端连接于传送器10b的正输出端以输出讯号VoN。
在图4的传统技术中，待传输数据(亦即输入讯号D)会经由转换电路12转换为两差动讯号ViN与ViP，此两差动讯号输入至传送器10a，也经由触发器14而输入至另一传送器10b中。以讯号ViP为例来说明就如图4中的波形图所显示的，传送器10a在讯号VoP中提供两倍正增益的讯号，传送器10b则因触发器14的延迟作用而在讯号VoP中提供一倍负增益的延迟讯号(因为传送器10a、10b在输出端是反相连接的)。两传送器10a、10b的作用迭加起来，就会在讯号VoP中形成预强化的峰波，实现图2中的预强化技术。
不过，图4中的传统技术也有缺点。首先，此传统技术要用两个不同增益的传送器10a、10b才能合成出强化后的欲传输讯号，这样的电路会增加功率消耗，并占用较多的布局面积。其次，图4中的传统技术要搭配一触发器14来做为时钟延迟电路，才能适当地合成出强化后的讯号，此时钟延迟电路需要一额外的时钟来触发其运作。
另外，在图4中的传统技术中，除了其电路配置所导致的缺点之外，传统技术中的传送器本身也会受电荷注入及时钟穿馈等不理想因素干扰，即使以两个传送器搭配一个时钟延迟电路来合成强化讯号，但在合成过程中传送器本身的不理想因素将会影响强化讯号的合成，使传统技术无法合成出理想的强化讯号。由于互补金属氧化物半导体晶体管对基本上可视为一反相器，其输入讯号/输出讯号间会有相反的变化趋势，而此反相变化趋势就会导致电荷注入及时钟穿馈等不理想的现象并干扰输出讯号的瞬时波形。举例来说，当输入讯号要由低电平转变为高电平时，输出讯号应该要由高电平转变为低电平，但因电荷注入及时钟穿馈的影响，输入讯号的电平转变会在输出讯号中耦合一瞬时，此一瞬时会反相于输出讯号应有的电平转变，使输出讯号会先由高电平提高至另一更高的电平，然后才会由该更高的电平下降至低电平。换句话说，电荷注入及时钟穿馈等不理想因素会在输出讯号的下降缘形成一上升的峰波(peak)，干扰输出讯号的正常电平转变。同理，上述不理想因素也会在输出讯号的上升缘形成一下降的峰波。此种情形将会影响图4中预强化技术的实现，使图4中的传统结构无法顺利合成出较佳的预强化峰波。
请参考图5，其显示了另一种传统差动传送器20(以下简称传送器20)的电路示意图。此种传送器20即为电流模式逻辑的传送器，其可用来实现图2中的传输电路110，以根据输入讯号Vi+、Vi-而发出对应的输出讯号Vo+、Vo-。传送器20偏压于直流电压V与G之间，其内分别设有两匹配的n型金属氧化物半导体晶体管Ta、Tb、两匹配的电阻R0a、R0b及两匹配的电感L0a、L0b，并设有一直流电流源26用来提供一直流负载电流Io。当传送器20运作时，若输入讯号Vi+为高电平而讯号Vi-为低电平，则晶体管Ta导通而晶体管Tb截止，而导通的晶体管Ta就会导引电流Io在电阻R0a上建立压降，在节点Nn0上形成一低电平的输出讯号Vo-。另一方面，截止的晶体管Tb则会使电阻R0b上没有压降，使节点Np0上的输出讯号Vo+为高电平。同理，当输入讯号Vi+转变为低电平而讯号Vi-转变为高电平时，晶体管Ta就会截止而晶体管Tb则会导通，以分别在节点Np0、Nn0上建立低电平的输出讯号Vo+与高电平的输出讯号Vo-。
当输入讯号Vi+、Vi-的电平转变而输出讯号Vo+、Vo-的电平要随的转变时，传送器20中的电感L0a、L0b就会发挥短暂开路的功能，协助以强化输出讯号Vo+、Vo-。由于传送器20是基于模拟差动放大器所设计的，故当输出入讯号电平转变时，可利用小讯号模型来解释其瞬时响应的情形。以晶体管Ta-电阻R0a-电感L0a这一侧为例来说明，当讯号Vi+由低电平转变为高电平时，晶体管Ta应该要导通而将节点Nn0放电，并开始在电阻R0a上导通，以使节点Nn0上的输出讯号Vo-由高电平转变为低电平。不过，如图5中的附图5A所示，当电平转变发生时，电感La0会暂时无法响应快速的电流变换而短暂地呈现开路(open)，这样就会切断电阻R0a与节点Nn0间的导通，使电阻R0a上暂时不会有电流流通。因此，晶体管Ta导通的电流就会完全用来对节点Nn0放电，使节点Nn0的电压能够很快地下降。稍后，当电平转变的瞬时逐渐平缓而趋近稳态时，电感L0a就会趋近于短路(short)，使晶体管Ta导通的电流正常地流经电阻R0a，以利用电阻R0a的压降而在节点Nn0建立正常的低电平输出讯号Vo-，如图5中的附图5B所示。就像图5中的波形所显示的，在瞬时时开路的电感L0a可使晶体管Ta快速地对节点Nn0放电，故可在输出讯号Vo-中形成一大幅降低的下降缘峰波；等到稳态时，短路的电感L0a可使电阻R0a正常地发挥功能，建立稳态的低电平输出讯号Vo-。换句话说，藉由电感的作用，传送器20就能在讯号Vo-的下降缘建立一预强化峰波。根据相同的作用原理，传送器20就能在输出讯号Vo+、Vo-的上升缘/下降缘建立预强化峰波，实现预强化技术。
不过，图5中的传统差动传送器20也有缺点。该传送器20的电路结构尚无法适用于互补金属氧化物半导体晶体管对的传送器。其次，电感需要用绕线布局才能实现，会占用相当大的布局面积，在实际应用上并不经济。
为了克服前述传统传输电路结构的各项缺点，本发明提出较佳结构的传送器与传输电路。请先参考图6，其系为本发明传送器30的电路示意图。传送器30可用来实现图2中的传输电路110，其中待传输数据(即输入讯号D)可由一转换电路32转换为差动输入讯号Vi+、Vi-，而传送器30就可根据差动输入讯号Vi+、Vi-而将对应的差动输出讯号Vo+、Vo-发送至总线，以将讯号传输至远程的接收端电路(未绘出，请参照图2)。
本发明传送器30偏压于直流电压V与G之间，可设有两个匹配的p型金属氧化物半导体晶体管M1、M2及两匹配的n型金属氧化物半导体晶体管M3、M4。其中晶体管M1、M4可形成一互补金属氧化物半导体晶体管对，晶体管M2、M3则形成另一互补金属氧化物半导体晶体管对。而这两个互补金属氧化物半导体晶体管对就可形成两个匹配的驱动电路，各驱动电路对应于一输入讯号及一输出节点。每一驱动电路可根据对应输入讯号的电平高/低而于该对应输出节点上分别提供不同方向的电流。譬如说，p型金属氧化物半导体晶体管M2及n型金属氧化物半导体晶体管M3形成一驱动电路，这两个互补晶体管M2、M3分别做为一驱动单元，其栅极用来接收输入讯号Vi+，两晶体管相连的漏极则形成输出节点Nn，用来向总线发出输出讯号Vo-。同理，p型金属氧化物半导体晶体管M1与n型金属氧化物半导体晶体管M4则分别做为一驱动单元而组合出另一驱动电路，此两晶体管的栅极受控于输入讯号Vi-，并可于输出节点Np向总线发出输出讯号Vo+。另外，传送器30中还设有两个匹配的定电流源36a、36b，各电流源可提供一定值直流负载电流I。而在两输出节点Np、Nn上，还分别连接有两个匹配的负载电阻Rp、Rn以做为两负载单元，此两个电阻Rp与Rn可用来匹配总线与接收端电路所形成的等效外部输出阻抗。
为了在传送器30中实现本发明，传送器30中还在两电阻Rp、Rn间串连了一个开关电路38，开关电路38控制各负载单元(电阻Rp、Rn)是否能由各输出节点Np、Nn汲取电流。在图6的实施例中，开关电路38内可设有两匹配电感Lp、Ln以做为两开关单元，电感Lp、Ln的一端分别连接于电阻Rp、Rn，两电感Lp、Ln的另一端则共同连接于共模节点Nc。由图6可看出，传送器30的电路结构是以共模节点Nc为中心而呈现左右对称的，故节点Nc上的电压可视为差动输出讯号Vo+、Vo-的共模电压。差动输出讯号Vo+、Vo-就是以此共模电压为基准而互为反相。因此，本发明也可在此共模节点Nc上连接一电容C(如图6所示)，以稳定此共模节点Nc上的电压。
在传送器30的各驱动电路中，两互补驱动单元可依据对应输入讯号的电平高低而互补地导通或不导通，也就是说，当其中一驱动单元导通时另一驱动单元则不导通。而相异驱动单元在导通后可分别在对应输出节点上导通不同方向的电流，使各驱动电路可根据对应输入讯号的电平高/低而于该对应输出节点上分别提供不同方向的电流。举例来说，在以晶体管M2、M3所形成的驱动电路中，当输入讯号Vi+为高电平时，晶体管M3导通而晶体管M2不导通，而导通的晶体管M3就可依据电流源36b所提供的负载电流I而向节点Nn汲取电流。当输入讯号Vi+为低电平时，晶体管M2导通而晶体管M3截止(不导通)，导通的晶体管M2就可依据电流源36a所提供的负载电流I而向节点Nn注入电流。同理，在以晶体管M1、M4形成的驱动电路中，当输入讯号Vi-分别为高/低电平时，此一驱动电路就能分别向节点Np汲取/注入电流。
了解各驱动电路的动作原理后，就能进一步讨论本发明传送器30的运作情形。延续图6的例子，请参考图7，其所示意的就是本发明传送器30的运作情形。如图7A所示，当输入讯号Vi+要由高电平转变为低电平而输入讯号Vi-要反相地由低电平转变为高电平时，晶体管M1、M3会由截止转变为导通而晶体管M2、M4会由导通转变为截止。此时，在开关电路38中，电感Ln、Lp会迟滞电流改变而呈现开路，并使两输出节点Np-Nn间的内部阻抗串连结构断路，而内部阻抗串连结构中的电阻Rp、Rn就因断路而停止流通电流，使晶体管M3、M1所导通的电流不会在节点Nn、Np上被电阻Rn、Rp分流。因此，晶体管M3所导通的电流就能全力为节点Nn上的外部输出阻抗(也就是总线与接收端电路所形成的输出阻抗)放电，使节点Nn上的输出讯号Vo-能快速地大幅降低。而晶体管M1所导通的电流就能全力为节点Np上的外部输出阻抗充电，使节点Np上的输出讯号Vo+能快速地大幅升高。
当输出入讯号的电平转变瞬时渐趋平缓而趋近稳态时，开关电路38中的电感Ln、Lp就会呈现稳态的短路，使内部阻抗串连结构导通。如图7B所示，当短路的电感Lp、Ln使内部阻抗串连结构导通时，导通的晶体管M1、M3就可引导电流循着节点Np至Nn的方向而流过此内部阻抗串连结构，并在电阻Rp、Rn上建立高电平的输出讯号Vo+与低电平的输出讯号Vo-。
如图7中的波形所示，当输出入讯号电平转变时(附图7A)，由于开关电路38的断路控制，可使传送器30优先为各输出节点上的外部输出阻抗充放电，并在输出讯号Vo+、Vo-的上升缘/下降缘上形成相同趋势的加强峰波，而此峰波就可做为预强化峰波而实现图2中的预强化技术。另一方面，当输出入讯号渐趋稳定时(图7B)，开关电路38的短路控制则可使传送器30的内部阻抗正常流通电流，以正常地依据负载电流I与电阻Rp、Rn而建立输出讯号Vo+、Vo-。另外，在开关电路38的断路控制下，由于导通的驱动单元可在讯号电平转变时快速地优先为外部输出阻抗充放电，因此也能补偿各驱动单元的时钟穿馈与电荷注入等不理想因素。
除了以电感来实现本发明开关电路对内部阻抗的断路控制外，本发明也可使用开关晶体管配合边缘检测器来模拟电感效应。关于此种实施例，请参考图8，其显示了本发明传送器与传输电路另一实施例的电路示意图。图8的传输电路50可用来实现图2中的传输电路110，待传输数据可视为此传输电路的输入讯号D，转换电路42可将此输入讯号转换为两互为反相的差动输入讯号Vi+、Vi-，而传输电路50中的传送器40就可根据输入讯号Vi+、Vi-而在输出节点Np、Nn上建立输出讯号Vo+、Vo-，并将讯号Vo+、Vo-经由总线发送至接收端电路(未图标)。
类似于图6中的传送器30，图8中的传送器40偏压于直流电压V与G之间，亦设有两匹配的p型金属氧化物半导体晶体管M1、M2及两匹配的n型金属氧化物半导体晶体管M3、M4做为四个驱动单元。晶体管M1、M4以互补金属氧化物半导体晶体管对的配置形成一驱动电路，以根据输入讯号Vi-而在输出节点Np上建立输出讯号Vo+。晶体管M2、M3则形成另一互补金属氧化物半导体晶体管对的驱动电路，以接收输入讯号Vi+并在另一输出节点Nn上建立输出讯号Vo-。另外，传送器40中也设有两匹配电流源46a、46b以提供直流负载电流I。两输出节点Np、Nn上亦分别连接有两匹配负载电阻Rp、Rn，用来实现负载单元以匹配传送器40的外部输出阻抗。
为了实现本发明的技术，本发明传送器40亦在两输出节点Np、Nn间串连一开关电路48，其利用两开关晶体管Qn、Qp(其可为两匹配的n型金属氧化物半导体晶体管)来做为两开关单元，以配合一边缘检测器52来控制内部阻抗(电阻Rp、Rn)是否能在节点Np、Nn间流通电流。其中边缘检测器52可用来检测输入讯号D(或讯号Vi+、Vi-)的上升缘/下降缘并产生一对应的检测讯号Ve。而在开关电路48中，两开关晶体管Qn、Qp就于栅极受控于此一检测讯号Ve，而各晶体管Qp、Qn的漏极分别连接于电阻Rp、Rn，其源极则共同连接于共模节点Nc。类似于图6中的配置，图8中的传送器40也在此共模节点Nc设有一电容C来稳定此节点Nc的电压。当开关晶体管Qp、Qn受控于检测讯号Ve而导通或截止(不导通)时，内部阻抗串连结构就会受控而导通或断路。
如图8所示，本发明的边缘检测电路52可利用一延迟器54延迟输入讯号D，并以一异或门将延迟后的输入讯号D与未延迟的输入讯号D作异或运算。异或运算的结果将会凸显输入讯号D中的上升缘/下降缘。根据此异或运算结果，边缘检测电路52就能产生对应的检测讯号Ve来反映输入讯号D中的上升缘/下降缘。而此检测讯号Ve就能在输入讯号D的上升缘/下降缘适当地使开关晶体管Qp、Qn截止，以在讯号转换时强化输出讯号Vo+、Vo-的上升缘/下降缘。关于本发明传输电路50的运作情形，请继续参考图9。延续图8中的实施例，图9示意的即为本发明传送器40与传输电路50的运作情形。
首先，如图9中以波形示意的边缘检测情形，当输入讯号D发生电平转变时，延迟了时间td的输入讯号D会在经过时间td后才会随之转变电平，故在此段时间td之内，输入讯号D与延迟的输入讯号D会有相异的电平。若对这两个讯号作异或运算，运算所得的结果就会在输入讯号D的上升缘/下降缘形成长度td的脉冲，而检测讯号Ve就是以此脉冲来反映输入讯号D的上升缘/下降缘。
如图9A所示，当输入讯号Vi+由低电平转变为高电平而输入讯号Vi-要由高电平转变为低电平时，晶体管M1、M3开始导通而晶体管M2、M4会截止。在此同时，检测讯号Ve也会以脉冲来反映输入讯号的电平转变，而此脉冲就会使开关电路48中的开关晶体管Qp、Qn截止不导通，使内部阻抗串连结构断路，而电阻Rp、Rn也就无法流通电流。由于内部阻抗串连结构的断路，晶体管M1、M3所导通的电流就能全力对节点Np、Nn上的外部输出阻抗(也就是总线与接收端电路的阻抗)充放电，使输出节点Np、Nn上的输出讯号Vo+、Vo-能快速、大幅度地改变其电平。
稍后，等检测讯号Ve中的脉冲结束，开关电路48中的开关晶体管Qp、Qn就会导通，使整个内部阻抗串连结构能流通电流。如图9B所示，当开关晶体管Qp、Qn导通时，导通的晶体管M1、M3会引导电流在节点Np到Nn之间流过电阻Rp、Rn，以建立正常振幅的输出讯号Vo+、Vo-。
由上述讨论可知，本发明传送器40是以开关电路48的断路来模拟电感的开路，故亦可在输出入讯号电平转变的初先使内部阻抗断路，使内部阻抗不会由各输出节点上汲取电流，以便使传送器40能全力驱动外部输出阻抗上的电平转变；稍后，传送器40才会恢复内部阻抗的导通，建立正常振幅的输出讯号Vo+、Vo-。由于电平转变时的加强驱动，故传送器40能在输出讯号Vo+、Vo-的上升缘/下降缘上形成强化的峰波，这也就能实现图2中的预强化技术。特别的是，本发明于图8、图9的实施例还可进一步控制此一强化峰波的特性，像是此强化峰波的延续时间。由图9的波形图可看出，输出讯号Vo+、Vo-中的强化峰波延续时间会受控于开关晶体管Qp/Qn的截止(off)时间，开关晶体管Qp/Qn的截止时间会受控于检测讯号Ve中的脉冲宽度，检测讯号Ve中的脉冲宽度则受控于延迟器54(请见图8)所引入的延迟时间。因此，只要以参数控制来调整检测讯号Ve中用来指示上升缘/下降缘的脉冲宽度(譬如说是改变延迟器54的延迟时间)，就能调整开关晶体管Qp/Qn的截止时间，并进一步改变输出讯号Vo+、Vo-中预强化峰波的延续时间。
在此要强调的是，图8、图9中所示意的边缘检测器52构造及原理仅为一示意性的实施例。任何可以检测输入讯号上升缘/下降缘的电路与技术都能用来实现图8、图9中的边缘检测，以辅助本发明技术精神的实现。
相较于本发明在图8、图9中的实施例，图3、图4中的传统技术需要使用两个传送器搭配才能实现预强化技术，故其占用的布局面积甚广，又要耗用大量的功率。图5中的传统技术虽能用一传送器来实现预强化技术，但该传统技术需使用实际的电感，其布局面积也无法有效缩减。相较之下，本发明于图8、图9中的传送器40与传输电路50能在单一传送器中产生预强化波形，又不需使用电感，故能以更低的功率消耗与布局面积来实现预强化技术。此外，传输电路50还能调整预强化波形的特性(像是延续时间)以适应不同应用环境，更增加本发明的应用优势。
请参考图10，其所显示的是本发明传送器30的其它实施状态。譬如说，在图10的实施例a中，开关电路38中的电感Lp、Ln与电阻Rp、Rn的串连结构可以对调。在实施例b中，开关电路38中的电容C可以取消。在实施例c中，开关电路38可以仅配置单一电感L。在实施例d中，输出节点Nn、Np间可以仅设有单一电阻R来做为负载单元，而开关电路38的两个匹配电感Ln、Lp串连于电阻R的两侧。在实施例e中，开关电路38系以单一电感L搭配单一电阻R来形成两输出节点间的内部阻抗串连结构。
请继续参考图11，其举例说明了本发明传送器40的其它实施状态。在图11的实施例a中，将各开关晶体管Qn、Qp与各电阻Rp、Rn的位置调换。在实施例b中，则取消了电容C。在实施例c中，则是改用传输栅来实现开关电路中的开关单元；其中一传输栅由n型金属氧化物半导体晶体管Qp与p型金属氧化物半导体晶体管Qp’形成，另一传输栅由n型金属氧化物半导体晶体管Qn与p型金属氧化物半导体晶体管Qn’形成。当然，为了配合传输栅的开关单元，边缘检测器52(请见图8)要能提供对应的差动检测讯号Ve与Ve’来触发此两传输栅的运作。另外，在实施例d中，开关电路48可以仅设有一晶体管Q来做为开关单元。在实施例e中，输出节点Np、Nn间可以仅设有单一电阻R做为负载单元，而开关电路48中的两匹配开关晶体管Qn、Qp则可对称地配置于电阻R的两侧。在实施例f中，则是以单一开关晶体管Q搭配单一电阻R来形成两输出节点间的内部阻抗串连结构。事实上，在本发明于图8、图9及图11的各个实施例中，是在开关电路48中以开关单元搭配边缘检测器52来模拟电感的效应(尤其是在讯号电平转变时的开路效应)，而这些开关单元可以等效地用n型金属氧化物半导体晶体管、p型金属氧化物半导体晶体管或是传输栅等电路来实现。像是在图8、图9中的实施例就是以n型金属氧化物半导体晶体管来实现开关单元的功能。由于n型金属氧化物半导体晶体管的特性较佳(譬如说是载子移动率较大)，故能快速地在导通与截止间切换。另外，如图11中的实施例c则采用了互补金属氧化物半导体晶体管对所形成的传输栅来实现开关单元，传输栅式的开关组件能在导通时尽量减少其两端间的电压差(也就是源极-漏极间的电压差)。
请继续参考图12，其所示意的是本发明传送器60另一实施例的电路结构。在此传输器60中，是以两匹配的n型金属氧化物半导体晶体管M1、M2来取代图8中原本的p型金属氧化物半导体晶体管。在传输器60中，同样地是以晶体管M2、M3形成一驱动电路，以晶体管M1、M4形成另一驱动电路。晶体管M2、M3所形成的驱动电路是用来依据输入讯号Vi+而提供输出讯号Vo-。为了互补地控制此一驱动电路中的两个n型金属氧化物半导体晶体管M2、M3，晶体管M2是改以反相输入讯号Vi-来控制的。同理，晶体管M1、M4所形成的驱动电路可依据讯号Vi-而提供输出讯号Vo+，而晶体管M1就要改以反相输入讯号Vi+来控制。至于开关电路48与边缘检测器52的运作情形则和图8中实施例是相同的，故于此不再赘述。当然，传送器60的驱动电路结构同样也可应用于图6中的实施例。
总结来说，相较于已知的各种传送器与传输电路，本发明传送器与传输电路可在输出入讯号电平转变时使传送器优先驱动外部输出阻抗的电平变化以强化输出讯号的上升缘/下降缘，故可利用单一传送器来实现预强化技术，以较低的功率消耗与布局面积来增进讯号传输的品质。另外，本发明也可利用开关电路搭配边缘检测器来仿真电感于讯号电平转变时的效应，还可进一步减省电感的配置，以进一步缩减本发明传送器所需的布局面积，同时也能方便地控制预强化峰波的特性。本发明可广泛地运用于USB(universalserial bus)、IEEE 1394及SATA(serial ATA)等总线规格下，以实现这些规格下所需要的传送器与传输电路。另外，本发明也可运用于低电压差动讯号传输器(LVDS transmitter，LVDS为Low-Voltage Differential Signals)中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种传输电路，其可接收至少一输入讯号并根据每一输入讯号提供一对应的输出讯号，该传输电路包含有一边缘检测器，其可检测各输入讯号电平转变的上升缘与下降缘，并提供一对应的检测讯号；一传送器，包含有至少一驱动电路，各驱动电路对应于一输入讯号及一输出节点，每一驱动电路可根据对应输入讯号的电平而于该对应输出节点上分别提供不同方向的电流；至少一负载单元，各负载单元对应于该输出节点之一，其可匹配对应输出节点的输出阻抗；以及一开关电路，与各负载单元串连于各输出节点，该开关电路可接收该检测讯号，并可根据该检测讯号控制各负载单元由各输出节点汲取电流；其中各负载单元为一电阻。
2.如权利要求1所述的传输电路，其中该传送器包含有两个驱动电路，分别用来接收两差动输入讯号并于两个输出节点提供电流；两个负载单元，每一负载单元的一端分别连接于该两输出节点，另一端则连接于该开关电路，使该开关电路可在两负载单元之间控制两输出节点间的电流。
3.如权利要求2所述的传输电路，其中该开关电路中包含有两个开关单元，每一开关单元的一端分别连接于该两负载单元，另一端则与另一开关单元共同连接于一共模节点。
4.如权利要求3所述的传输电路，其中该开关电路中还包含一连接于该共模节点的电容，以稳定该共模节点的电压。
5.如权利要求3所述的传输电路，其中各开关单元为一电感。
6.如权利要求1所述的传输电路，其中该传送器包含有两个驱动电路分别用来接收两差动输入讯号并于两个输出节点提供电流，而各负载单元与该开关电路串连于该两输出节点之间。
7.如权利要求1所述的传输电路，其中该边缘检测器可将各输入讯号的上升缘与下降缘转变为检测讯号中的脉冲，并控制该脉冲延续的时间。
8.如权利要求7所述的传输电路，其中当该开关电路接收该检测讯号中的脉冲时，各负载单元停止由各输出节点汲取电流。
9.如权利要求1所述的传输电路，其中各驱动电路中包含有两互补运作的驱动单元，两驱动单元均连接于该驱动电路对应的输出节点，各驱动单元可依据该输入讯号的电平而分别导通或不导通，使得当其中一驱动单元导通时另一驱动单元则不导通，而各驱动单元在导通后可分别在对应输出节点上导通不同方向的电流。
10.如权利要求1所述的传输电路，其中该开关电路中包含有一电感。
全文摘要
本发明提供一种传输电路。在实现差动传输电路时，本发明可在两互补金属氧化物半导体晶体管对之间串连负载电阻及一开关电路。此一开关电路可包括两电感。当两互补金属氧化物半导体晶体管对要导通电流而驱动各输出节点上的电平转变时，电感就会暂时开路而使负载电阻暂停流通电流，以强化电平转变的上升缘/下降缘。另外，开关电路中也可设置开关晶体管，其系受控于一检测输入讯号上升缘/下降缘的边缘检测器，使开关电路能在输入讯号电平转变时暂时停止使各负载电阻流通电流，亦能强化输出讯号的上升缘/下降缘，进而改善讯号传输特性。
文档编号H04L25/03GK1787505SQ20051002292
公开日2006年6月14日 申请日期2005年12月22日 优先权日2005年12月22日
发明者刘智民 申请人:威盛电子股份有限公司