专利名称：使用差分信号传送二进制数据的电路配置的制作方法
技术领域：
本发明是关于在包括两个导体的总线上使用差分信号来传送二进制数据。
众所周知，如果仅当两个导体上电压之间的差在接收机中被求值时，使用差分信号传送数据是非常可靠的，因为耦合到两个导体上干扰信号以同样的感应在两个导体上变化电压，这样，差实质上保持恒定，在发射机和接收机之间的基准电压的有限的偏移也就受到两导体上电压差分求值加以补偿。
使用差分装置传送数据的进一步优点存在这样的事实，实质上可以避免电磁干扰，因为两导体之一的信号边缘实质上受到另一个导体相反相位信号边缘的补偿。然而，仅当两个边缘严格地同时发生时，这才发生。
为使用差分信号传送数据，已经建立了各种各样的标准，高极的ISO 11519-2实质上定义了在传送二进制数据的两值时在两导体上的信号电压。
图1示出了总线上两导体10和20的基本电路配置。导体10通过电阻12耦连到略微低于操作电压的电压14。通过电阻22，导体20耦连到略微高于基准电压却实质上低于电压14的第二电压24。大量的总线用户被连接到包括导体10和20的总线上，至少所说的部分用户包括发送器和接收器；图1的标号30表示一总线用户的发送器和接收器，接收机包括对两导体10和20之间的电压差进行求值和把该电压差提供给处理装置(未示出)的放大器8，发送机包括具有两个晶体管1和2的开关装置，当这两个晶体管被驱动时，晶体管1耦合导体10到基准电压3，而晶体管2耦合导体20到操作电压4。
图2示出了在传送数据时导体10和导体20上电压的变化，先于瞬间t1，两个晶体管1和2截止，导体10运载着较高的电压14和导体20运载着较低的电压24，在瞬间t1两晶体管1和2实质上同时导通。真实而言，两晶体管同时导通的实现是很困难的，两晶体管的导通延迟经常稍微不同。因此，导体10的电压在瞬间t1开始变低，而导体20的电压在给定的短暂延迟后开始变高。类似地，在瞬间t2导体10的电压开始再次变高，导体20的电压在短暂的延迟后开始再次变低。两个边缘之间的延迟在实际中很难避免。相对于包括两导体10和20的总线电磁辐射两边缘并不严格地加以补偿，所以干扰信号在两个导体10和20的每一边缘被发射。
本发明的目标是提供发送机的开关装置，从而包括两导体的总线的电磁辐射显著被减少。
依本发明该目标是如此完成的，使开关装置直接地连接在两个导体之间，使得两个导体的边缘被迫严格地响应。如果在两个导体之间连接的开关装置是开路的，即没有导通，两个导体实质上运载着它们所耦合的电压。如果开关装置闭合，即被开关到导通状态，两导体假定该电压是在近似为电压14和24之间的中间值，这就是说同时被强制。两线构成总线的电磁辐射在显著程度上被减少了。
注意的是，当依本发明的电路装置被使用时，总线上两导体的信号不再遵循ISO 11519-2标准。
在发明的实施例中，开关装置仅包括连接在两个导体之间的一个晶体管。最好，该晶体管是由其栅极通过电阻连接到两导体中之一的增强型MOS晶体管。在用NMOS晶体管实现的情况下，电阻连到当晶体管截止时运载低电压的导体，和在用PMOS晶体管的情况下，电阻连接到运截高电压的导体。为了更好地驱动该晶体管，使用控制晶体管，该控制晶体管耦合该晶体管的门电极到显著地超出两导体被耦合的两电压迫使的电压范围的电压，这样确保该晶体管的可靠导通。如果在一总线用户的接收机内的基准电压发生大的偏移和正在另一总线用户的接收机，例如一开关装置不能可靠地打开晶体管，在这种情况下，最好使用平行地连接在两个导体之间的不同导电类型的两个增强型MOS晶体管。这两个晶体管中的每一个和先前所述的对应导电类型的单个晶体管一样被连接，即，栅极被连接到两个导体中的一个，通过电阻，和通过控制晶体管到进一步的电压，两个晶体管的控制晶体管以相反相位被驱动，在这种情况下，相对另一个晶体管的一个晶体管的导通延时和两导体信号边缘的时间差一样将变得不明显；导通晚的各自的晶体管将实质上不影响导体的边缘。当两个晶体管以这样的方式并联使用时，然后，相对于两导体电压的发送机基准电压的实质较大偏移也能被处理。
本发明也涉及集成电路和至少包括依本发明电路装置的发送机。
本发明的实施例参照附图详细地在以后加以描述。
图3示出了依本发明的开关装置的基本结构；图4是两导体电压时间图；图5示出由NMOS晶体管的构成的驱动开关；图6示出由MOS晶体管构成的驱动开关；图7示出了使用两个不同导电类型的晶体管和它们的驱动。
图3示出了总线用户30的发送机和接收机的基本元件。发送机包括MOS晶体管32，它的主电极连接到总线上的两个导体10和20。通过它的栅极33该晶体管能被导通或截止。放大器31，作为接收机，能够对导体10和20之间的电压差再次进行求值。
图4示出了在发送数据期间这些电压的变化，只要晶体管32保持截止，导体10的电压为高值和导体20的电压为低值，这就是说分别实质上为电压14和24。当通过适当的驱动栅极33时晶体管32被导通，导体10和20的电压假设为电压14和24的一半，因为电阻12和22实质上具有相同的值，两电压信号的边缘被迫严格地同时发生，所以仅有少数电磁辐射发生。
图5示出了晶体管32是由增强型NMOS晶体管构成的配置，晶体管32的主电极连接到导线10和20。栅极33通过电阻34连接到导体20和通过控制晶体管35连到电压36。在本实施中控制晶体管35是由具有栅极37的增强型PMOS晶体管构成的。当高电压时，相当于操作电压36的控制电压加到栅极37，控制晶体管35截止和晶体管32的栅极33然后运载导体20的电位，使得它也截止。如果当低电压施加到控制晶体管35的栅极37时，晶体管32的栅极33接收电压36和由此该晶体管导通。如果电压14和24的基准点和电压36的基准点之间的偏移发生了，只要该偏移维持如此之小使得导体10和20上的电压的中值维持低于该量等于晶体管32的阀值电压36，该导通就维持着。
图6示出了相应的电路，其中连接至导体10和20之间的晶体管42是增强型PMOS晶体42，它的栅极43现在通过电阻44连接到导体10，通过控制晶体管45连到总线用户30的基准电位46。在本发明的实施例中，该控制晶体管45是由增强型NMOS晶体管构成的。当它的栅极47接收低电压时，控制晶体管45截止和同样晶体管42也截止。加到栅极47的高电压导通控制晶体管45，使得晶体管42也导通。只要电平14和24的基准点和基准电压46之间的偏移不变得如此之大，使得导体10和20的电压的中值低于其量等于晶体管42阀值的基准电压46以下，该导通就维持着。
在图7中，两个晶体管52和62用它们的主电极并联地连接在导体10和20之间。晶体管52是增强型PMOS晶体管，它的栅极53以图6所示的同样方式连接。晶体管62是NMOS晶体管，它的栅极63以图5所示同样方式连接。控制晶体管55和65的栅极57和67以相位相反方式被驱动，通过放大器60，耦合栅极53和63分别到基准电压56和操作电压66，在这个电路安排中，甚至在电压14和24的基准电压和操作电压56之间的几乎任意高的偏移中，两个晶体管52或62之一能够可靠地导通。例如，如果基准电压56在正向读出中相对于电压14和24的基准电压已经被偏移，例如使得导体20的电压更负于导体56的基准电压，晶体管62能在任何情况下被导通。
以此相反在基准电压反向移动的情况下，晶体管52能可靠地导通。在缺少由基准导体上的大电流或由干扰信号可能造成的这样偏移的情况下，晶体52和62两者能被导通。在这种情况下，在两个晶体管之间的导通延时并不影响在导体10和20上信号边缘的对称性，因为导通在后的晶体管将仅仅连接在导通的瞬间被已经导通的晶体已经耦合同样电压的导体10和20。
权利要求
1.通过使用在第一导体和第二导体上的差分信号从发送机向接收机传送二进制数据的电路配置，第一导体耦合第一电压和第二导体耦合到由此导出的第二电压，以指示二进数据的一值，在发射机内两导体连接到开关装置，以通过开关装置的控制进行连接，两导体到指示二进制数据的另一值的不同电压，其特征在于当驱动时，两导体(10，20)之间开关装置(32，42，52，62)如此配置，以耦合两导体(10，20)到实质相等的电压。
2.权利要求1的电路配置，其特征在于其中开关装置包括具有两个主电极和栅极(33，43)的晶体管(32，42)，每一个主电极连接到导体(10，20)的各自的一个。
3.权利要求2的电路配置，其特征在于晶体管(32，42)是一种导电类型的增强型MOS晶体管，和晶体管(32，42)的栅极(33，43)通过电阻(34，44)连接到导体(20，10)中的一个和通过控制晶体管(35，45)连接到超出第一和第二电压(14，24)给出范围的第三电压(36，46)。
4.权利要求1的电路配置，其特征在于开关装置包括不同导电类型的两个增强型MOS晶体管(52，62)，每一个晶体管包括两个主电极和栅极(53，63)，两个MOS晶体管(52，62)的主电极分别连到两个导体(10，20)的一个，一MOS晶体管(52)的栅极(53)通过第一控制晶体管(55)连接到第三电压(56)，而另一MOS晶体管(62)的栅极通过第二控制晶体管(65)连接到第四电压(66)，所说第三和第四电压(56，66)适合于由第一和第二电压(14，24)给出范围的外边的两侧，控制晶体管(55，56)是两个相反导电类型能以相位相反方式被驱动。
5.集成电路，至少包括权利要求1至4的其中之一所要求的电路配置。
6.为传送差分信号的两线总线发送机，至少包括权利要求1至4的任何一个所要求的电路配置。
全文摘要
在使用差分信号在两导体上传送数据时，两导体通过电阻耦合到代表数据二进制值的不同电压上，为了在已知的电路配置上传送另一值，两导体通过各自的开关连接到相反的电压上。因为各自的开关很难严格同时开关，两导体的边缘在时间上相互移动，使得它们产生电磁波信号，为了避免这样的干扰信号，依照本发明，两导体通过之间的开关晶体管相互联接。结果，两导体的信号边缘被迫同时地出现和实质上补偿了它们的电磁干扰的效果。
文档编号H04B1/04GK1162876SQ9710291
公开日1997年10月22日 申请日期1997年1月25日 优先权日1997年1月25日
发明者P·比尔林 申请人:菲利浦电子有限公司