專利名稱：具有低功率消耗的數(shù)字接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字輸入/輸出接口，以及一種使用這種接口的電信設(shè)備。
本發(fā)明有利地用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送。例如，它可用于數(shù)字移動通信設(shè)備中將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從基帶處理器傳送至模擬無線電收發(fā)信機(jī)。
這樣一種數(shù)字輸入/輸出接口由US專利5,811,984已知。在該文獻(xiàn)中說明的數(shù)字輸入/輸出接口包括由傳輸線連接的一個電流驅(qū)動器和一個電流接收器。電流驅(qū)動器這樣配置，當(dāng)數(shù)字信號施加給電流驅(qū)動器時它從電流接收器獲得電流。電流接收器包括在輸入節(jié)點經(jīng)輸入阻抗Zin與傳輸線連接的一個電流轉(zhuǎn)換元件，以及一個有源終端元件，該終端元件這樣配置使調(diào)節(jié)該輸入阻抗Zin與傳輸線的特征阻抗相匹配。
該數(shù)字接口的缺點在于它是消耗功率的。因此，它可能在射頻芯片的敏感波段產(chǎn)生高的干擾噪聲。當(dāng)它們工作時，這將使數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)不可能傳送至這種芯片。
本發(fā)明的一個目的在于提出一種數(shù)字輸入/輸出接口，該接口具有非常低的功率消耗并因此在射頻芯片的敏感波段產(chǎn)生低的干擾噪聲。
本發(fā)明的另一目的在于提出一種用于數(shù)字移動通信設(shè)備中的有效輸入輸出接口。
借助如權(quán)利要求1所述的輸入/輸出接口實現(xiàn)該目的。按照本發(fā)明，在電流接收器節(jié)點處的電壓是小的并近似保持恒定。結(jié)果，如果接口以低電流工作，功率消耗非常低。在本發(fā)明的接口中，傳輸線的阻抗沒有任何補(bǔ)償。但考慮以在預(yù)期的應(yīng)用中使用的數(shù)據(jù)速率，這并不是關(guān)鍵的(每秒幾兆樣本)。
在一個有利的實施例中，提出的接口具有一個差分結(jié)構(gòu)。在這種差分結(jié)構(gòu)中，取決于待傳送的數(shù)據(jù)，在兩個分支的一個中產(chǎn)生同樣的電流。這導(dǎo)致較低的干擾噪聲。
在另一個有利的實施例中，電流接收器包括一個電流源和一個被安排偏置所述電流反射鏡電路的電流添加元件。這允許增加接口的速度。當(dāng)接口具有差分結(jié)構(gòu)時這特別有用，因為在這種情況下被斷開的電流接收器的分支失去其偏置。
下面參照附圖，借助說明性實施例更為詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中

圖1為示出在接口具有一個單結(jié)構(gòu)時，本發(fā)明的接口的工作原理的簡圖，圖2為示出在接口具有對稱結(jié)構(gòu)時，本發(fā)明的接口的工作原理的簡圖，圖3為示出在接口具有差分結(jié)構(gòu)時，本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的簡圖。
圖1給出本發(fā)明接口的原理的示意性表示。該接口包括由傳輸線3連接的一個電流驅(qū)動器1和一個電流接收器2。電流驅(qū)動器1包括數(shù)據(jù)輸入D-IN，一個用于發(fā)送恒定電流I1的電流源S1，一個用于在恒定電流I1上調(diào)制輸入數(shù)據(jù)D-IN并用于在傳輸線3中產(chǎn)生調(diào)制電流IM的數(shù)據(jù)調(diào)制器MOD。電流接收器2包括一個電流-電壓比較器COMP-S，該電流-電壓比較器將輸入電流IM與由恒定電流源S1’產(chǎn)生的并近似等于電流I1的參考電流I1’比較。
圖2給出當(dāng)該接口具有對稱結(jié)構(gòu)時，本發(fā)明接口的原理的另一示意性表示。在這種情況下，電流驅(qū)動器1具有兩個分支B1和B2。分支B1直接與數(shù)據(jù)輸入D-IN連接并包括一個數(shù)據(jù)調(diào)制器MOD1。分支B2經(jīng)一個倒相器INV與數(shù)據(jù)輸入端連接。它包括一個第二數(shù)據(jù)調(diào)制器MOD2。存在于數(shù)據(jù)調(diào)制器MOD1的輸入端的數(shù)據(jù)D1相對于存在于電流調(diào)制器MOD2的輸入端的數(shù)據(jù)D2倒相。數(shù)據(jù)D1和D2在由電流源S2和S3提供的恒定電流I2上調(diào)制。傳輸線3包括兩條導(dǎo)線3-1和3-2。數(shù)據(jù)調(diào)制器MOD1的輸出端與導(dǎo)線3-2連接。數(shù)據(jù)調(diào)制器MOD2的輸出端與導(dǎo)線3-1連接。在接收機(jī)一側(cè)，兩個輸入電流被傳輸至電流-電壓比較器COMP-D。比較的結(jié)果給出所接收的數(shù)據(jù)。
圖3給出當(dāng)接口具有一種差分結(jié)構(gòu)時的本發(fā)明優(yōu)選實施例的一個實例。在該實施例中電流源S2包括一個電流源IREFT和一個電流反射鏡M1。該電流反射鏡M1包括兩個P-MOS晶體管MP1和MP2。每個數(shù)據(jù)調(diào)制器MOD1和MOD2分別包括一個P-MOS晶體管MP3和MP4。這些晶體管的漏極與晶體管MP2的源極連接。晶體管MP3的源極經(jīng)電阻器R3與導(dǎo)線3-1連接，晶體管MP4的源極經(jīng)電阻器R4與導(dǎo)線3-2連接。數(shù)據(jù)輸入端D-IN經(jīng)3個數(shù)據(jù)倒相器INV1，INV2和INV3，以及電阻器R5與晶體管MP3的柵極連接。它同樣經(jīng)兩個倒相器INV1和INV4，以及電阻器R6與晶體管MP4的柵極連接。倒相器INV1，INV2，INV3和INV4同樣具有放大功能。晶體管MP3和MP4同樣經(jīng)電容器C1彼此相互連接。電阻器R5和R6和電容器C1具有濾波功能。
電阻器R3和R4連同導(dǎo)線的寄生電容具有低通濾波器的功能。通過將電阻器R3和R4之間的附加電容器位于集成電路的外部，該低通濾波器的截止頻率可得以降低。
電流接收器具有兩個輸入節(jié)點IN1和IN2，以及一個輸出節(jié)點OUT。輸入節(jié)點IN1與導(dǎo)線3-1連接。輸入節(jié)點IN2與導(dǎo)線3-2連接。輸入節(jié)點IN1和IN2經(jīng)電流反射鏡電路MIR與輸出節(jié)點OUT連接。
電流反射鏡電路MIR包括3個電流反射鏡M2，M3和M4。電流反射鏡M2包括兩個N-MOS晶體管MN1和MN2。電流反射鏡M3包括兩個N-MOS晶體管MN3和MN4。同時電流反射鏡M3包括兩個P-MOS晶體管MP5和MP6。
晶體管MN1和MN2的柵極與輸入節(jié)點IN1連接。晶體管MN3和MN4的柵極與輸入節(jié)點IN2連接。晶體管MN4和MP6的漏極與輸出節(jié)點OUT連接。晶體管MN3的漏極與輸入節(jié)點IN2連接。晶體管MN2的漏極與輸入節(jié)點IN1連接。晶體管MN1的漏極與晶體管MP5的漏極連接。晶體管MN1，MN2，MN3和MN4的源極與地線GRD連接。晶體管MP5和MP6的源極與公共電壓VVC連接。晶體管MP5和MP6的柵極與晶體管MP5的漏極連接。
電流接收器同樣具有一個電流源IREFR和一個電流添加元件ADD，布置該電流添加元件用于偏置電流反射鏡電路MIR。該電流添加元件是一個包括三個晶體管MP7，MP8和MP9的電流反射鏡。晶體管MP7使其源極與公共電壓VCC連接并使其漏極與輸入節(jié)點IN1連接。晶體管MP8使其源極與公共電壓VCC連接并使其漏極與輸入節(jié)點IN2連接。晶體管MP9將電流IREFR復(fù)制在晶體管MP7和MP8中。該電流添加單元的功能在于連續(xù)地偏置電流接收器的兩個分支。斷開的電流接收器的分支仍被偏置并由此快速調(diào)諧至其工作點。結(jié)果，接口的速度得以提高。
晶體管MP6和MN4具有電流-電壓比較器的功能。電流反射鏡M3用于將在導(dǎo)線3-2中流動的電流復(fù)制在晶體管MN4中。電流反射鏡M2和M4用于將在導(dǎo)線3-1中流動的電流復(fù)制在晶體管MP6中。當(dāng)晶體管MP6導(dǎo)電時，晶體管MN4阻塞，反之亦然。
結(jié)果，當(dāng)存在于數(shù)據(jù)輸入端D-IN上的數(shù)據(jù)高時，晶體管MP4是導(dǎo)電的，使得電流流經(jīng)導(dǎo)線3-2。在接收機(jī)一側(cè)電流反射鏡M3將該電流復(fù)制在晶體管MN4。于是輸出節(jié)點OUT上的電壓高。當(dāng)存在于數(shù)據(jù)輸入端D-IN上的數(shù)據(jù)低時，晶體管MP3導(dǎo)電，使得電流流經(jīng)導(dǎo)線3-1。在接收機(jī)一側(cè)電流反射鏡M2和M4將該電流復(fù)制在晶體管MP6中。于是輸出節(jié)點OUT上的電壓低。
在該實施例中輸入節(jié)點IN1和IN2經(jīng)一個N型金屬氧化物半導(dǎo)體的柵源結(jié)與地線連接。于是兩個輸入節(jié)點上的電壓近似保持恒定并非常低。結(jié)果功耗和干擾噪聲也同樣非常低。
本發(fā)明并不受限于上述的優(yōu)選實施例。特別地，本發(fā)明的接口可具有一個單結(jié)構(gòu)而不是一個差分結(jié)構(gòu)。
在上述說明中，使用金屬氧化物半導(dǎo)體。這不是限定性的。例如，同樣可以使用雙極性半導(dǎo)體。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字輸入/輸出接口，該接口包括由傳輸線連接的一個電流驅(qū)動器和一個電流接收器，該電流驅(qū)動器這樣配置，它接收數(shù)字信號并取決于所述數(shù)字信號在傳輸線中產(chǎn)生電流，該電流接收器包括一個輸入節(jié)點和一個輸出節(jié)點，所述輸入節(jié)點經(jīng)一個電流反射鏡電路與所述輸出節(jié)點連接，使得所述輸入節(jié)點處的電壓小并近似保持恒定，所述輸出節(jié)點處的電壓取決于在所述傳輸線中產(chǎn)生的電流。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字輸入/輸出接口，其中在所述輸入節(jié)點處的電壓接近于晶體管的閾電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字輸入/輸出接口，其中所述電流反射鏡電路包括至少一個電流反射鏡，該電路反射鏡用于將在所述傳輸線中產(chǎn)生的電流復(fù)制在一個晶體管中，用于將所述電流轉(zhuǎn)換成表示所述數(shù)字信號數(shù)值的電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字輸入/輸出接口，其中所述電流驅(qū)動器和所示電流接收器為差分電路，并且所述傳輸線包括兩條導(dǎo)線，配置所述電流驅(qū)動器使一次僅在所述兩條導(dǎo)線的一條中產(chǎn)生電流。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字輸入/輸出接口，其中該電流接收器包括一個電流源和一個電流添加元件，布置該電流添加元件偏置所述電流反射鏡電路。
6.一種包括一個如權(quán)利要求1至5之一所述的數(shù)字輸入/輸出接口的電信設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明提出一種接口電路,該接口電路具有非常低的功率消耗并在無線電芯片的敏感波段產(chǎn)生非常低的干擾噪聲。在電信設(shè)備,例如在DECT或GSM電話中它被有利地用于將微處理器與基帶無線電處理器接口。本發(fā)明的接口是電流驅(qū)動的。它包括一個電流驅(qū)動器,該驅(qū)動器取決于待傳輸數(shù)據(jù)在傳輸線中傳輸電流。它同樣包括一個電流接收器。該電流接收器具有經(jīng)電流反射鏡電路相互連接的一個輸入節(jié)點和一個輸出節(jié)點,使得在所述輸入節(jié)點上的電壓接近于地線電壓,所述輸出節(jié)點處的電壓隨被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)變化。
文檔編號H03K17/687GK1386348SQ01802064
公開日2002年12月18日 申請日期2001年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月18日
發(fā)明者T·沃爾夫, R·F·P·貝克爾 申請人:皇家菲利浦電子有限公司