專利名稱：傳輸電路及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是提供一種傳輸電路及相關(guān)方法，尤指一種能以電容效應(yīng)補償并強化信號傳輸特性的傳輸電路與相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代化的信息社會中，各種數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)、文件、影音檔案等都已經(jīng)能數(shù)字化為電子信號，如何快速正確地傳輸電子信號以使信息流通更有效率，也成為現(xiàn)代信息廠商研發(fā)的重點。舉例來說，在電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，具有不同功能的電路/裝置/終端就要經(jīng)由總線或網(wǎng)絡(luò)傳輸線來交換數(shù)據(jù)，才能相互協(xié)調(diào)運作并實現(xiàn)電子系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體功能。因此，提升電路間信號傳輸?shù)男?、維持信號傳播的品質(zhì)、降低信號傳輸所需消耗的功率，將有助于系統(tǒng)效率及性能的整體提升。
一般來說，當(dāng)系統(tǒng)中傳輸端電路要經(jīng)由聯(lián)機(jī)(像是總線或網(wǎng)絡(luò)傳輸線)而將數(shù)據(jù)傳輸至接收端電路時，傳輸端電路會將此待傳輸數(shù)據(jù)輸入至傳送器(transmitter)，由傳送器將該待傳輸數(shù)據(jù)(亦即輸入信號)驅(qū)動為輸出信號并發(fā)送至接收端電路。在現(xiàn)有技術(shù)中，傳送器是以互補金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對形成，此互補金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對會依據(jù)輸入信號(即待傳輸數(shù)據(jù))的電平高低而交互地導(dǎo)通，以在聯(lián)機(jī)上推/挽(push/pull)驅(qū)動出輸出信號。不過，此種電路配置也有缺點。由于互補金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對基本上可視為反相器，其輸入信號/輸出信號間會有相反的變化趨勢，而此反相變化趨勢就會導(dǎo)致電荷注入及時鐘穿饋等不理想的現(xiàn)象并干擾輸出信號的波形。舉例來說，當(dāng)輸入信號要由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖綍r，輸出信號應(yīng)該由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?，但因電荷注入及時鐘穿饋的影響，輸入信號的電平轉(zhuǎn)變會在輸出信號中耦合一瞬時，此一瞬時會反相于輸出信號應(yīng)有的電平轉(zhuǎn)變，使輸出信號會先由高電平提高至另一更高的電平，然后才會由該更高的電平下降至低電平。換句話說，電荷注入及時鐘穿饋等不理想因素會在輸出信號的降緣形成上升的峰波(peak)，干擾輸出信號的正常電平轉(zhuǎn)變。同理，上述不理想因素也會在輸出信號的升緣形成下降的峰波。
另外，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，當(dāng)傳輸端電路要經(jīng)由聯(lián)機(jī)而將待傳輸數(shù)據(jù)傳輸至接收端電路時，聯(lián)機(jī)本身的特性(像是聯(lián)機(jī)長短及其對傳輸端電路所形成的等效負(fù)載等等)以及信號本身的特性(像是頻率、時鐘的高低)都會影響信號傳播的品質(zhì)，使接收端電路收到的信號失真。譬如說，傳輸端電路要將方波波形的信號傳輸至接收端電路，但接收端電路實際接收到的方波的升緣與降緣都會在傳播過程中受破壞而變得平緩，使原本的方波波形變形而衰減為鋸齒形波形，因而影響接收端電路對此信號的判讀。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了改善此種不良的傳輸特性，可在傳輸端電路中利用兩個傳送器搭配時鐘延遲電路來預(yù)先強化傳輸端電路輸出信號波形中的升緣與降緣上的信號轉(zhuǎn)變幅度，以彌補傳播過程中波形變形的情形。不過，此種現(xiàn)有技術(shù)也有缺點。首先，現(xiàn)有技術(shù)要用兩個傳送器才能合成出一個強化后的輸出信號，這會增加功率消耗，并占用較多的布局面積。其次，現(xiàn)有技術(shù)要搭配時鐘延遲電路才能適當(dāng)?shù)睾铣沙鰪娀蟮男盘?，因此時鐘延遲電路需要額外的時鐘來觸發(fā)其操作。另外，就如前面討論過的，由于現(xiàn)有技術(shù)中傳送器本身所會受電荷注入及時鐘穿饋等不理想因素干擾，即使以兩個傳送器搭配一個時鐘延遲電路來合成強化信號，但在合成過程中傳送器本身的不理想因素將會干擾強化信號的合成，使現(xiàn)有技術(shù)無法合成出理想的強化信號。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明即是要提出一種具有較佳結(jié)構(gòu)的傳輸器及相關(guān)傳輸電路與方法，以利用電容效應(yīng)來補償傳輸器本身的電荷注入及時鐘穿饋等影響，還可延伸應(yīng)用而將信號強化功能整合于傳輸器中，以較佳的傳輸特性、精簡的電路配置、較低的功率消耗與布局面積來克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。
本發(fā)明是提供一種傳輸電路，其可接收輸入信號并于對應(yīng)的輸出節(jié)點發(fā)出對應(yīng)的輸出信號，而該傳輸電路包含有輔助電路以及傳送器，其中輔助電路是根據(jù)該輸入信號提供至少一對應(yīng)的輔助信號，而傳送器包含至少一驅(qū)動單元以及至少一電荷單元。各驅(qū)動單元可根據(jù)該輸入信號的電平高或低而于該輸出節(jié)點導(dǎo)通或不導(dǎo)通負(fù)載電流。各電荷單元連接于該輸出節(jié)點，每一電荷單元分別對應(yīng)于該輔助信號其中之一，其中當(dāng)每一電荷單元所對應(yīng)的輔助信號發(fā)生電平轉(zhuǎn)變時，每一電荷單元可根據(jù)該電平轉(zhuǎn)變的趨勢而于該輸出節(jié)點注入不同極性的電荷，并將該輔助信號的電平耦合至該輸出節(jié)點。
在本發(fā)明的一實施例中，本發(fā)明傳輸電路可為差動傳輸器，其可接收兩差動的輸入信號并于兩對應(yīng)的輸出節(jié)點發(fā)送兩差動的輸出信號。在此差動傳輸器中可設(shè)有兩對互補金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對，各金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對中具有p型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管與n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管分別作為兩個驅(qū)動單元，此兩個晶體管的柵極共同接收輸入信號，而p型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管與n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管相連的漏極則形成輸出節(jié)點，使金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對可在此輸出節(jié)點上建立輸出信號。由于柵極受控于輸入信號，故互補金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對中各個作為驅(qū)動單元的晶體管就可根據(jù)對應(yīng)輸入信號的電平高或低而交替地在輸出節(jié)點導(dǎo)通或不導(dǎo)通負(fù)載電流，以建立對應(yīng)的輸出信號電平。
對應(yīng)于上述互補金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對中作為驅(qū)動單元的各個晶體管，本發(fā)明可為每一驅(qū)動單元設(shè)置對應(yīng)的電荷單元，并搭配輔助電路來提供各輔助信號以控制各電荷單元的運作，其中各電荷單元可為電容形式連接的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管以提供等效電容。此電荷單元的一端連接于對應(yīng)驅(qū)動單元的輸出節(jié)點，另一端則受控于輔助信號。本發(fā)明輔助電路可利用一個反相于該輸入信號的輔助信號來控制該驅(qū)動單元所對應(yīng)的電荷單元，以補償該驅(qū)動單元因電荷注入與時鐘穿饋所導(dǎo)致的不理想效應(yīng)。
在另一種實施例中，本發(fā)明可針對每一驅(qū)動單元設(shè)置多個對應(yīng)的電荷單元，并根據(jù)該驅(qū)動單元對應(yīng)輸入信號在反相后經(jīng)不同時間延遲的結(jié)果來分別作為各電荷單元的輔助信號，以在輸出節(jié)點上合成出各種預(yù)強化波形，使接收端電路能接收到具有較佳波形的輸出信號。
本發(fā)明又提供一種信號傳輸?shù)姆椒?，其可接收至少一輸入信號，并針對每一輸入信號而于對?yīng)的輸出節(jié)點發(fā)出對應(yīng)的輸出信號，而該方法包含有為每一輸入信號提供至少一對應(yīng)的輔助信號；以及當(dāng)每一輸入信號所對應(yīng)的輔助信號發(fā)生電平轉(zhuǎn)變時，根據(jù)該電平轉(zhuǎn)變的趨勢而在每一輸入信號對應(yīng)的輸出節(jié)點上注入不同極性的電荷，并將所對應(yīng)的輔助信號的電平耦合至該輸出節(jié)點。


圖1是在電子系統(tǒng)中將數(shù)據(jù)由傳輸端電路發(fā)送至接收端電路的示意圖。
圖2是在圖1電子系統(tǒng)中運用預(yù)強化技術(shù)的示意圖。
圖3示意的是一傳統(tǒng)差動傳送器的電路結(jié)構(gòu)。
圖4示意的是傳統(tǒng)技術(shù)中以兩傳輸器實現(xiàn)預(yù)強化技術(shù)的電路結(jié)構(gòu)。
圖5示意的是圖3中傳送器在電荷注入及時鐘穿饋影響下的運作情形。
圖6為本發(fā)明傳送器與傳輸電路的電路示意圖。
圖7示意的是圖6中傳送器在輸出入信號發(fā)生電平轉(zhuǎn)換時的運作情形。
圖8示意的是以圖6中傳送器實現(xiàn)預(yù)強化技術(shù)的原理。
圖9示意的是本發(fā)明傳送器與傳輸電路的另一實施例。
圖10示意的是以圖9中傳送器合成預(yù)強化波形的情形。
圖11示意的是本發(fā)明傳輸電路的又一實施例。
10、10a、10b、20、40、60 傳送器12、22、42、62、112 轉(zhuǎn)換電路14 正反器26、46、66 輔助電路30、50、70 傳輸電路100 電子系統(tǒng)102 傳輸端電路104 接收端電路106 總線108 輸出電路110 傳輸電路Vi+、Vi-、Vo+、Vo-、VoF+、VoF-、ViN、ViP、VoN、VoP、VP、VN、VP(1)-VP(K)、VN(1)-VN(K)信號R0、R電阻Io、I電流14a-14b、24a-24b電流源T1-T4、M1-M4、Q1-Q4、Q1(1)-Q1(K)、Q2(1)-Q2(K)、Q3(1)-Q3(K)、Q4(1)-Q4(K)晶體管Nn0、Np0、Np、Nn節(jié)點V、G直流電壓P(1)-P(K)峰波
Cn(1)-Cn(J)、Cp(1)-Cp(J)電荷單元td(1)-td(K)時間Inv反相器具體實施方式
請參考圖1，其示意的是在電子系統(tǒng)100中將數(shù)據(jù)由傳輸端電路102發(fā)送至接收端電路104的情形。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，以差動信號傳輸數(shù)據(jù)可以較佳地抵抗傳輸過程中的噪聲干擾并減少數(shù)據(jù)傳輸對其他電路的影響，因此，在圖1及后續(xù)的討論中皆以差動信號傳輸來討論本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)。在電子系統(tǒng)100中，為了要將數(shù)據(jù)以電子信號的形式傳輸至接收端電路104，傳輸端電路102中設(shè)有輸出電路108，其包含轉(zhuǎn)換電路112與傳輸電路110。待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)會由轉(zhuǎn)換電路112轉(zhuǎn)換為差動形式的兩差動信號Vi+及Vi-，而傳輸電路110就可依據(jù)這兩差動信號Vi+、Vi-對應(yīng)地輸出差動信號Vo+、Vo-。此差動輸出信號Vo+、Vo-會在總線106上傳播而分別形成遠(yuǎn)程信號VoF+與VoF-再被接收端電路104接收。
在理想的狀況下，傳輸電路110能夠依據(jù)信號Vi+、Vi-而在總線106上驅(qū)動出相同波形的信號Vo+、Vo-。而信號Vo+、Vo-在總線106上傳播而形成的遠(yuǎn)程信號VoF+、VoF-也會和信號Vo+、Vo-的波形相同。然而，在實際上，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，當(dāng)信號Vo+、Vo-在總線106上傳輸時，總線106會因本身特性(像是聯(lián)機(jī)長短及其對傳輸端電路102所形成的等效負(fù)載等等)以及信號Vo+、Vo-本身的特性(像是頻率、時鐘的高低)而引發(fā)傳輸線效應(yīng)，進(jìn)而影響信號傳播的品質(zhì)，使接收端電路104收到的遠(yuǎn)程信號VoF+、VoF-失真。就如圖1中的波形所示，信號Vo+、Vo-在傳輸端電路102的方波波形在傳輸過程中會逐漸經(jīng)歷衰減、變形，等傳播到接收端電路104而形成遠(yuǎn)程信號VoF+、VoF-時，此兩遠(yuǎn)程信號VoF+、VoF-的波形都已失真而使接收端電路104難以判讀遠(yuǎn)程信號VoF+、VoF-中的信息。
為了克服圖1中的波形失真，可采行一種稱為預(yù)強化(pre-emphasis)的技術(shù)。延續(xù)圖1中的例子，請繼續(xù)參考圖2，其為電子系統(tǒng)100以預(yù)強化技術(shù)進(jìn)行信號傳輸?shù)氖疽鈭D。在圖2中的傳輸電路110可利用高強度的峰波來強化信號Vo+、Vo-的升緣、降緣，以便抵抗總線106上的傳輸線效應(yīng)。如圖2中的波形所示，傳輸電路110可以在信號Vo+、Vo-的升緣額外加上一個拉高的強化峰波，使信號Vo+、Vo-的升緣有更高、更強的波形差異。而此強化的升緣就會更強力地驅(qū)動遠(yuǎn)程信號VoF+、VoF-，使遠(yuǎn)程信號VoF+、VoF-的升緣斜率更陡，更趨近于理想的升緣。同理，傳輸電路110也會在信號Vo+、Vo-的降緣加上一個拉低的強化峰波，以加強驅(qū)動遠(yuǎn)程信號VoF+、VoF-的電平轉(zhuǎn)變，使遠(yuǎn)程信號VoF+、VoF-的降緣更陡，更趨近于理想方波的降緣。
請參考圖3及圖4，其中圖3顯示的為一傳統(tǒng)差動傳送器10的電路結(jié)構(gòu)，而圖4示意的是傳統(tǒng)技術(shù)中以兩傳輸器實現(xiàn)預(yù)強化技術(shù)的電路結(jié)構(gòu)。首先，如圖3中所示，傳統(tǒng)差動傳送器10(以下簡稱傳送器10)可用來實現(xiàn)圖1中的傳輸電路110，其接收兩個差動輸入信號Vi+、Vi-并輸出兩對應(yīng)的差動輸出信號Vo+、Vo-。傳送器10偏壓于直流電壓V與G之間(譬如說是正電壓與地端電壓)，其可設(shè)有兩匹配的p型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管T1、T2及兩個匹配的n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管T3、T4。晶體管T1、T4形成互補金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對，其柵極接收信號Vi-，而晶體管T1、T4相連的源極則于節(jié)點Np0輸出信號Vo+。晶體管T2、T3則形成另一互補金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對，其柵極接收信號Vi+，而晶體管T2、T3相連的源極則于節(jié)點Nn0輸出信號Vo-。由于節(jié)點Np0、Nn0為傳送器10的輸出節(jié)點而連接于總線上(未圖標(biāo))，而連接于節(jié)點Np0、Nn0間的電阻R就可用來匹配節(jié)點Nn0、Np0上因總線所產(chǎn)生的等效傳輸線阻抗。另外，匹配的兩直流定電流源14a、14b則用來向電阻R提供負(fù)載電流。
傳送器10的操作情形可描述如下。當(dāng)輸入信號Vi+為高電平且輸入信號Vi-為低電平時，晶體管T1、T3導(dǎo)通而晶體管T2、T4關(guān)閉(不導(dǎo)通)，故定電流源14a提供的電流可經(jīng)由晶體管T1、T3的導(dǎo)通而由節(jié)點Np0流至節(jié)點Nn0，使節(jié)點Np0的電壓高于節(jié)點Nn0的電壓，等效上也就可建立高電平輸出信號Vo+及低電平的輸出信號Vo-。相反地，當(dāng)輸入信號Vi+為低電平且輸入信號Vi-為高電平時，晶體管T2、T4導(dǎo)通而晶體管T1、T3關(guān)閉(不導(dǎo)通)，故定電流源14a提供的電流是經(jīng)由晶體管T2、T4的導(dǎo)通由節(jié)點Nn0流至節(jié)點Np0，使節(jié)點Nn0的電壓高于節(jié)點Np0的電壓，等效上也就可建立低電平輸出信號Vo+及高電平的輸出信號Vo-。由以上描述可知，差動輸出信號Vo+、Vo-間的電壓差系取決于電阻R的阻值與電流源14a、14b的所提供的電流值。在電阻R不變的情形下(為了阻抗匹配而不宜改變其值)，若要改變傳送器10的增益，可改用不同電流值的電流源14a、14b。譬如說，假設(shè)當(dāng)電流源14a、14b提供的電流為Io時傳送器10的增益為1，若要使傳送器10的增益為N時，電流源14a、14b所提供的電流就應(yīng)該是N*Io。
圖3中的傳送器10可直接用來實現(xiàn)圖1中的傳輸電路110。不過，以單一一個傳統(tǒng)差動傳送器10并不能實現(xiàn)出圖2中的預(yù)強化技術(shù)。要實現(xiàn)圖2中的預(yù)強化技術(shù)，傳統(tǒng)上是要以兩個不同增益的傳送器并配合正反器來搭配運作，就如圖4所示。在圖4的傳統(tǒng)技術(shù)中，圖2中的輸出電路108可用轉(zhuǎn)換電路12、正反器14及兩個傳送器10a、10b來實現(xiàn)。其中，轉(zhuǎn)換電路12的功能與圖1、2中轉(zhuǎn)換電路112相同。正反器14則做為時鐘延遲電路，其可接受輔助時鐘的觸發(fā)而使其輸出延遲于其輸入。為了實現(xiàn)預(yù)強化技術(shù)的強化峰波，傳送器10a的增益可為傳送器10b的2倍，且傳送器10a、10b在輸出端是反相連接的。也就是說，傳送器10a的正輸出端(圖式中標(biāo)示為「+」)連接于傳送器10b的負(fù)輸出端(標(biāo)示為「-」)以輸出信號VoP，傳送器10a的負(fù)輸出端(圖式中標(biāo)示為「-」)連接于傳送器10b的正輸出端(標(biāo)示為「+」)以輸出信號VoN。
在圖4的傳統(tǒng)技術(shù)中，待傳輸數(shù)據(jù)會經(jīng)由轉(zhuǎn)換電路12轉(zhuǎn)換為兩差動信號ViN與ViP，此兩差動信號會輸入至傳送器10a，也會經(jīng)由正反器14而輸入至另一傳送器10b中。以信號ViP為例來說明就如圖4中的波形圖所顯示的，傳送器10a會在信號VoP中提供兩倍正增益的信號，傳送器10b則會因正反器14的延遲作用而在信號VoP中提供一倍負(fù)增益的延遲信號(因為傳送器10a、10b在輸出端是反相連接的)；兩傳送器10a、10b的作用迭加起來，就會在信號VoP中形成預(yù)強化的峰波，以實現(xiàn)圖2中的預(yù)強化技術(shù)。
不過，圖4中的傳統(tǒng)技術(shù)也有缺點。首先，此傳統(tǒng)技術(shù)要用兩個不同增益的傳送器10a、10b才能合成出強化后的欲傳輸信號，這樣的電路會增加功率消耗，并占用較多的布局面積。其次，圖4中的傳統(tǒng)技術(shù)要搭配正反器14來做為時鐘延遲電路，才能適當(dāng)?shù)睾铣沙鰪娀蟮男盘枺藭r鐘延遲電路需要額外的時鐘來觸發(fā)其操作。
在圖4中的傳統(tǒng)技術(shù)中，除了其電路配置所導(dǎo)致的缺點之外，傳統(tǒng)技術(shù)中的傳送器本身也會受電荷注入及時鐘穿饋等不理想因素干擾，即使以兩個傳送器搭配一個時鐘延遲電路來合成強化信號，但在合成過程中傳送器本身的不理想因素將會影響強化信號的合成，使傳統(tǒng)技術(shù)無法合成出理想的強化信號。為了進(jìn)一步說明傳統(tǒng)傳送器本身的電路缺點，請繼續(xù)參考圖5。延續(xù)圖3的說明，圖5示意的是傳統(tǒng)差動傳送器10在電荷注入及時鐘穿饋影響下的運作情形。
在傳送器10中，當(dāng)輸入信號Vi+、Vi-轉(zhuǎn)換電平時，電荷注入及時鐘穿饋等不理想因素將干擾輸出信號Vo+、Vo-的電平轉(zhuǎn)變。如圖5中的圖左所示，當(dāng)輸入信號Vi+要由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖角倚盘朧i-要由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，原本關(guān)閉的晶體管T1、T3要轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通。因此，晶體管T1會在其源極-漏極吸收負(fù)電荷，等效上也就是從節(jié)點Nn0吸收負(fù)電荷，使正電荷累積于節(jié)點Nn0。同理，晶體管T3要轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通時則會由節(jié)點Np0吸收正電荷，相當(dāng)于向節(jié)點Np0注入負(fù)電荷。另一方面，當(dāng)輸入信號Vi+/Vi-要由低/高電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦?低電平時，原本導(dǎo)通的晶體管T2、T4要轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉。因此，晶體管T2會釋放其漏極/源極上原本用來導(dǎo)通電流的正電荷，同樣會使正電荷累積于節(jié)點Nn0。晶體管T4會釋放其源極/漏極上原本用來導(dǎo)通電流的負(fù)電荷，使負(fù)電荷累積于節(jié)點Np0。也就是說，當(dāng)晶體管T1、T3轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通而晶體管T2、T4轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉時，會在節(jié)點Nn0、Np0上分別導(dǎo)致正電荷與負(fù)電荷的瞬時累積。此電荷的累積將使節(jié)點Nn0的電壓升高(因為正電荷累積)，并使節(jié)點Np0的電壓降低(因為負(fù)電荷累積)。然而，由傳送器10的運作情形可知，當(dāng)輸入信號Vi+/Vi-要分別由低電平/高電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?低電平時，節(jié)點Np0上的輸出信號Vo+應(yīng)該由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，故在?jié)點Np0上累積的負(fù)電荷將妨礙信號Vo+的正常電平轉(zhuǎn)變，抵抗節(jié)點Np0上原本應(yīng)該上升的電壓。同理，節(jié)點Nn0上的輸出信號Vo-應(yīng)該由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?，故在?jié)點Nn0上累積的正電荷就會妨礙信號Vo-的正常電平轉(zhuǎn)變，抵抗節(jié)點Nn0上原本應(yīng)該下降的電壓，這也就是瞬時電荷注入對傳統(tǒng)差動傳送器10的影響。
此外，如圖5中的圖右所示，當(dāng)輸入信號Vi+要由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖角倚盘朧i-要由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖降妮斎胄盘朧i+將耦合至節(jié)點Nn0(經(jīng)由晶體管T2、T3柵極氧化層電容及/或其它雜散電容的耦合)，使節(jié)點Nn0的電壓會從輸入信號Vi+耦合到上升趨勢的瞬時。然而，節(jié)點Nn0上的輸出信號Vo-原本應(yīng)該是由高電平下降為低電平的，故信號Vi+對節(jié)點Nn0的耦合將會干擾信號Vo-正常的電平轉(zhuǎn)變，形成時鐘穿饋的干擾。同理，由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降男盘朧i-會將下降趨勢的瞬時耦合至節(jié)點Np0，影響輸出信號Vo+原本應(yīng)該由低電平上升為高電平的電平轉(zhuǎn)變。
就如圖5中的波形圖所示，由于電荷注入及時鐘穿饋的影響，傳統(tǒng)差動傳送器10會在輸出信號Vo+、Vo-的升緣與降緣處引發(fā)相反趨勢的瞬時峰波，干擾輸出信號Vo+、Vo-的正常電平轉(zhuǎn)變。也就是說，當(dāng)信號Vo+/Vo-要由低電平上升為高電平時，反而會先降低至更低電平才能正常升高至高電平。同理，當(dāng)信號Vo+/Vo-要由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，反而會先經(jīng)歷一瞬時峰波而升高至更高的電平，然后才能正常降低至低電平。這種不理想的瞬時不僅會影響正常的信號傳輸，更會在實現(xiàn)預(yù)強化技術(shù)時嚴(yán)重影響預(yù)強化峰波的波形。比較圖2可知，預(yù)強化技術(shù)應(yīng)該是在輸出信號Vo+/Vo-的升緣加強上升趨勢，在降緣加強下降趨勢。而圖5中的不理想瞬時會在輸出信號Vo+/Vo-的升緣下降并在降緣上升，與預(yù)強化峰波應(yīng)有的升降趨勢完全相反。因此，傳統(tǒng)差動傳送器10并不適合用來實現(xiàn)預(yù)強化技術(shù)。另外，也有一種先前技術(shù)是改以n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管來實現(xiàn)圖3中的p型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管T1與T2，并改以信號Vi-/Vi+來分別驅(qū)動晶體管T2/T1。不過，此種技術(shù)還是會因為各晶體管的基體效應(yīng)(body effect)而無法完全地避免各驅(qū)動單元所引發(fā)的電荷注入與時鐘穿饋。
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提出了具有較佳結(jié)構(gòu)的傳送器與傳輸電路，不僅能適當(dāng)?shù)匮a償傳送器中的電荷注入與時鐘穿饋，還能更進(jìn)一步地在單一傳送器中實現(xiàn)預(yù)強化技術(shù)，以更低的功率消耗、更精簡的電路配置來增進(jìn)系統(tǒng)中的信號傳播品質(zhì)。請參考圖6，其為本發(fā)明傳送器20與傳輸電路30的電路示意圖。圖6中的轉(zhuǎn)換電路22與傳輸電路30可設(shè)于傳輸端電路(請參考圖1、圖2中的結(jié)構(gòu))，以將待傳輸數(shù)據(jù)驅(qū)動為輸出信號Vo+、Vo-而傳輸至接收端電路。其中轉(zhuǎn)換電路22可將待傳輸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為差動的信號Vi+、Vi-，信號Vi+、Vi-輸入至傳輸電路30的傳送器20中，本發(fā)明傳送器20就可對應(yīng)地驅(qū)動產(chǎn)生輸出信號Vo+、Vo-。
本發(fā)明傳送器20偏壓于直流電壓V與G之間，其內(nèi)設(shè)有兩匹配的p型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管M1、M2及兩個相互匹配的n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管M3、M4，分別做為驅(qū)動單元。其中，晶體管M2、M3形成一互補金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對，其柵極皆接收輸入信號Vi+，其漏極則連接于輸出節(jié)點Nn以輸出信號Vo-。晶體管M1、M4則形成另一互補金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對，其柵極皆接收輸入信號Vi-，漏極則連接于輸出節(jié)點Np以輸出信號Vo+。另外，傳送器20中還設(shè)有兩個匹配的直流定電流源24a、24b，用來提供定值負(fù)載電流I。輸出節(jié)點Np、Nn之間則連接有電阻R，其接受負(fù)載電流I以建立輸出信號Vo+、Vo-，并可用來匹配輸出節(jié)點Np、Nn上的等效輸出阻抗。當(dāng)傳送器20運作時，各驅(qū)動單元可根據(jù)對應(yīng)輸入信號的電平高或低而于對應(yīng)輸出節(jié)點導(dǎo)通或不導(dǎo)通負(fù)載電流I，以在對應(yīng)輸出節(jié)點上驅(qū)動輸出信號Vo+或Vo-。舉例來說，當(dāng)輸入信號Vi+為高電平而輸入信號Vi-為低電平時，晶體管M1、M3導(dǎo)通而晶體管M2、M4不導(dǎo)通(關(guān)閉)，而導(dǎo)通的晶體管M1、M3就能引導(dǎo)負(fù)載電流I由節(jié)點Np流向節(jié)點Nn，等效上也就是在節(jié)點Np上建立高電平的輸出信號Vo+且在節(jié)點Nn上建立低電平的輸出信號Vo-。反之，當(dāng)輸入信號Vi+為低電平而輸入信號Vi-為高電平時，晶體管M2、M4導(dǎo)通而晶體管M1、M3關(guān)閉，導(dǎo)通的晶體管M2、M4就能導(dǎo)通負(fù)載電流I由節(jié)點Nn流向節(jié)點Np，等效上也就是在節(jié)點Np上建立低電平的輸出信號Vo+、在節(jié)點Nn上建立高電平的輸出信號Vo-。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的精神，除了各驅(qū)動單元外，本發(fā)明傳輸器20中還另外設(shè)有各個以電容形式連接的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管以做為電荷單元。在圖6的實施例中，本發(fā)明傳輸器20可針對四個驅(qū)動單元晶體管M1至M4而分別設(shè)置四個以同類型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管Q1至Q4形成的電荷單元。其中，p型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管Q2與n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管Q3對應(yīng)于節(jié)點Nn，故這兩個電容形式連接(也就是將源極-漏極連接為電容的一端，柵極則為另一端)的晶體管Q2、Q3會有一端連接于節(jié)點Nn，另一端則用來接收對應(yīng)輔助信號VN，以根據(jù)輔助信號VN的驅(qū)動而在輸出節(jié)點Nn上分別補償晶體管M2、M3的不理想效應(yīng)?；陬愃频呐渲?，p型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管Q1與n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管Q4則分別對應(yīng)于驅(qū)動單元晶體管M1、M4。這兩個電容形式連接的晶體管Q1、Q4有一端連接于節(jié)點Np，另一端則接受輔助信號VP的驅(qū)動，以在輸出節(jié)點Np上補償晶體管M1、M4的不理想效應(yīng)。至于輔助信號VP、VN，則是由輔助電路26所提供的。在圖6的實施例中，輔助電路26是直接將輸入信號Vi+引用為輔助信號VP，并以輸入信號Vi-做為輔助信號VN。由于信號Vi+、Vi-本身就是互為反相的兩個差動信號，故本發(fā)明輔助電路26等效上也就是根據(jù)信號Vi+的反相(也就是信號Vi-)來提供輔助信號VN，并根據(jù)信號Vi-的反相(也就是信號Vi+)來提供輔助信號VP。
在對應(yīng)輔助信號的驅(qū)動下，由于電荷單元中電容形式連接所提供的等效電容，故當(dāng)電荷單元所對應(yīng)的輔助信號發(fā)生電平轉(zhuǎn)變時，此電荷單元就可根據(jù)該電平轉(zhuǎn)變的趨勢而于對應(yīng)輸出節(jié)點注入不同極性的電荷，并將對應(yīng)輔助信號的電平轉(zhuǎn)變耦合至對應(yīng)輸出節(jié)點，以補償驅(qū)動單元運作時因電荷注入、時鐘穿饋所導(dǎo)致的不理想效應(yīng)。改變各電荷單元中等效電容的大小，還可進(jìn)一步控制本發(fā)明補償機(jī)制的補償程度。為更進(jìn)一步說明各電荷單元于本發(fā)明傳送器20中的運作情形，請繼續(xù)參考圖7。延續(xù)圖6中的實施例，假設(shè)各電荷單元Qx是和對應(yīng)驅(qū)動單元Mx(其中x＝1～4)是相互匹配的(也就是說，晶體管Qx與Mx不僅是類型相同晶體管，還具有相同布局構(gòu)造、通道長、寬與物理參數(shù)等等)，則各電荷單元與對應(yīng)驅(qū)動單元的運作情形就可用圖7來說明，其所示意的就是傳送器20在輸出入信號發(fā)生電平轉(zhuǎn)換時的運作情形。
如圖7的圖左所示，當(dāng)輸入信號Vi+由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖角逸斎胄盘朧i-由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，晶體管M3、M1要由關(guān)閉轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通。因此，晶體管M3會向節(jié)點Nn吸收負(fù)電荷，等效上就是向節(jié)點Nn注入正電荷。不過，在此同時，由于輔助信號VN會反相地由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?因為輔助信號VN就是信號Vi-)，故電荷單元Q3會開始向節(jié)點Nn吸收正電荷，這樣一來，晶體管Q3就能吸收晶體管M3向節(jié)點Nn注入的正電荷，以補償晶體管M3對節(jié)點Nn所造成的電荷注入。事實上，在圖7的實施例中，由于晶體管M3與Q3是互相匹配的，故晶體管M3在導(dǎo)通時向節(jié)點Nn注入的正電荷大致上會相當(dāng)于晶體管Q3所吸收的正電荷，使節(jié)點Nn上不會再因晶體管M3的正電荷注入而妨礙信號Vo-由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降恼ｋ娖睫D(zhuǎn)變。同理，當(dāng)晶體管M1因信號Vi-由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖蕉申P(guān)閉轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通時，晶體管M1會吸收正電荷而向節(jié)點Np注入負(fù)電荷，不過，晶體管Q1則會因輔助信號VP的反相驅(qū)動而開始向節(jié)點Np吸收負(fù)電荷，恰好可吸收晶體管M1要注入至節(jié)點Np的電荷，使節(jié)點Np不會因為晶體管M1的負(fù)電荷注入而影響輸出信號Vo+的正常電平轉(zhuǎn)變。
另一方面，在輸入信號Vi+由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖角逸斎胄盘朧i-由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，原本導(dǎo)通的晶體管M2、M4要轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉。要轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉的晶體管M2會向節(jié)點Nn釋放正電荷，但由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降妮o助信號VN會驅(qū)動晶體管Q2開始吸收正電荷，由于晶體管M2與晶體管Q2互相匹配，晶體管Q2可將晶體管M2釋出的正電荷幾乎完全吸收，使晶體管M2所釋放的正電荷不會在節(jié)點Nn影響信號Vo-的正常電平轉(zhuǎn)變。同理，由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降男盘朧i-在使晶體管M4由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉時，晶體管M4會向節(jié)點Np釋放負(fù)電荷，但受輔助信號VP反相驅(qū)動的晶體管Q4也會開始吸收負(fù)電荷，剛好可吸收晶體管M4釋放的負(fù)電荷，使晶體管M4釋放的負(fù)電荷不會在節(jié)點Np上妨礙信號Vo+的正常信號轉(zhuǎn)變。
換句話說，在本發(fā)明傳送器20中，當(dāng)驅(qū)動單元Mx(x＝1～4)隨著輸入信號而改變運作狀態(tài)時，由于各對應(yīng)電荷單元Qx會受對應(yīng)輔助信號的反相驅(qū)動，故可補償各驅(qū)動單元Mx對各輸出節(jié)點的電荷注入。除此之外，各電荷單元Qx也能補償各驅(qū)動單元Mx對各輸出節(jié)點所形成的時鐘穿饋。如圖7的圖右所示，當(dāng)輸入信號Vi+由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖角逸斎胄盘朧i-由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，晶體管M3與M2會將輸入信號Vi+的上升趨勢耦合至節(jié)點Nn。不過，在此同時，對應(yīng)晶體管Q3、Q2也會將反相輔助信號VN的下降趨勢耦合至節(jié)點Nn。由于晶體管M2、Q2與晶體管M3、Q3是互相匹配的，故晶體管M2、Q2通過柵極氧化層對節(jié)點Nn的耦合程度也應(yīng)該十分相近，而晶體管M2耦合至節(jié)點Nn的上升趨勢就可以和晶體管Q2耦合至節(jié)點Nn的下降趨勢相互抵消。同理，晶體管M3、Q3對節(jié)點Nn耦合的不同升降趨勢也會相互抵消，使晶體管M2、M3不會再因信號Vi+的耦合而在節(jié)點Nn上影響信號Vo-的正常電平轉(zhuǎn)變。
另一方面，當(dāng)輸入信號Vi+由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖角逸斎胄盘朧i-由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，晶體管M1與M4會將輸入信號Vi-的下降趨勢耦合至節(jié)點Np。不過，對應(yīng)晶體管Q1與Q4同樣也會將反相輔助信號VP的上升趨勢耦合至節(jié)點Np，使晶體管M1、M4不會再因信號Vi-的耦合而在節(jié)點Np上影響信號Vo+的正常電平轉(zhuǎn)變。
綜合以上討論可知，本發(fā)明可利用各個電荷單元Qx的反相驅(qū)動來補償、抵消各驅(qū)動單元Mx的電荷注入與時鐘穿饋，使本發(fā)明傳送器20所輸出的信號Vo+、Vo-不再會受這些不理想因素的影響。在圖7的例子中，由于各電荷單元Qx和對應(yīng)驅(qū)動單元Mx是互相匹配的，故幾乎能完全抵消各驅(qū)動單元所引發(fā)的不理想瞬時。就如圖7中的波形所示，本發(fā)明傳送器20所輸出的信號Vo+、Vo-會具有特性良好的升緣與降緣。相較之下，由于圖3與圖5中的傳統(tǒng)差動傳送器不具備本發(fā)明的電荷單元，就會使其信號Vo+、Vo-中出現(xiàn)不理想的瞬時了。
值得一提的是，在本發(fā)明中，電荷單元Qx對驅(qū)動單元Mx的補償將不會受制程變異與運作溫度的影響。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，半導(dǎo)體制程的制程參數(shù)變異會使晶體管的各項特性漂移，不會完全符合電路設(shè)計值。晶體管運作環(huán)境的溫度改變同樣也會改變晶體管的各項特性。然而，由于本發(fā)明是以相同類型晶體管來形成驅(qū)動單元Mx與對應(yīng)的電荷單元Qx，即使晶體管特性漂移，同類型晶體管的特性也會以同一趨勢漂移，使電荷單元Qx對驅(qū)動單元Mx的補償能力能相對地維持一定，不易受制程/溫度變異的影響。
另外，由本發(fā)明傳送器20的結(jié)構(gòu)可知，雖然本發(fā)明會在輸出節(jié)點Nn、Np上連接電容形式的電荷單元Q1至Q4，但本發(fā)明并不會增加輸出節(jié)點Nn、Np上的等效輸出負(fù)載。這是因為電荷單元的電容兩端會有相同的信號電平，故不會在輸出節(jié)點上增加輸出信號驅(qū)動的負(fù)擔(dān)。舉例來說，電荷單元Q2、Q3的一端連接于信號Vo-，另一端則連接于輔助信號VN。由于信號Vo-與VN是同相變化的信號，當(dāng)信號Vo-維持為高電平時信號VN也維持于高電平，當(dāng)信號Vo-維持低電平時信號VN也維持為低電平，因此，電荷單元Q2、Q3在其電容兩端并沒有穩(wěn)態(tài)的固定電壓差，也就不會增加傳送器20對節(jié)點Nn的驅(qū)動負(fù)擔(dān)。同理，電荷單元Q1、Q4也不會增加節(jié)點Np上的等效輸出負(fù)載。
除了補償驅(qū)動單元的不理想因素、消除輸出信號中的不理想瞬時之外，本發(fā)明于圖6中的傳送器20還能進(jìn)一步實現(xiàn)圖2中的預(yù)強化技術(shù)。延續(xù)圖6中的實施例，請參考圖8。在圖6的實施例中，若各電荷單元Qx的面積(即通道長度與寬度的乘積)大于對應(yīng)驅(qū)動單元Mx的面積，就能以單一傳送器20來實現(xiàn)預(yù)強化技術(shù)，而其實現(xiàn)的原理就可用圖8來說明。
首先，如圖8的圖左所示，當(dāng)輸入信號Vi+由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖角逸斎胄盘朧i-由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，晶體管M3、M1要由關(guān)閉轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通而晶體管M2、M4要由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉。因此，晶體管M3會因輸入信號Vi+的驅(qū)動而向節(jié)點Nn吸收負(fù)電荷，等效上就是向節(jié)點Nn注入正電荷。不過，受反相輔助信號VN所驅(qū)動的晶體管Q3也會開始吸收正電荷。由于晶體管Q3的面積大于晶體管M3，故晶體管Q3在其柵極氧化層所形成的等效電容值會大于晶體管M3的電容值，而晶體管Q3所吸收的正電荷也就會大于晶體管M3向節(jié)點Nn注入的正電荷。因此，晶體管Q3不僅能吸收晶體管M3原本要注入至節(jié)點Nn的正電荷，還能向節(jié)點Nn吸收額外的正電荷，等效上也就是向節(jié)點Nn注入負(fù)電荷。因此，節(jié)點Nn就會累積額外的負(fù)電荷，使節(jié)點Nn的電壓下降，剛好可以加強信號Vo-由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降南陆第厔?。同理，?dāng)輸入信號Vi-由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，晶體管M1要由關(guān)閉轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通，并向節(jié)點Np吸收正電荷，等效上就是向節(jié)點Np注入負(fù)電荷。不過，在此同時，晶體管Q1也會因為輔助信號VP由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖蕉_始向節(jié)點Np吸收負(fù)電荷。由于晶體管Q1的面積與等效電容都較大，故晶體管Q1不僅能將晶體管M1原本要注入至節(jié)點Np的負(fù)電荷完全吸收，還能向節(jié)點Np吸收額外的負(fù)電荷，等效上就是向節(jié)點Np注入額外的正電荷。而注入至節(jié)點Np的正電荷就能進(jìn)一步加強信號Vo+由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖降纳仙厔荨?br> 另一方面，當(dāng)輸入信號Vi+由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖角逸斎胄盘朧i-由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，晶體管M2、M4要由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉。關(guān)閉的晶體管M2會釋放正電荷，而晶體管Q2則會因輔助信號VN的驅(qū)動而開始吸收正電荷。由于晶體管Q2的面積(與等效電容)大于晶體管M2，晶體管Q2不僅能完全吸收晶體管M2所釋放的正電荷，還能向節(jié)點Nn進(jìn)一步吸收更多的正電荷，等效上也就是將負(fù)電荷注入至節(jié)點Nn，加強信號Vo-的下降趨勢。同理，受信號Vi+控制而關(guān)閉的晶體管M4會釋放負(fù)電荷，而晶體管Q4則會因反相輔助信號VP而開始吸收負(fù)電荷。由于晶體管Q4的面積大于晶體管M4的面積，晶體管Q4不僅能完全吸收晶體管M4釋放的負(fù)電荷，還能向節(jié)點Np吸收更多負(fù)電荷，使節(jié)點Np上可累積正電荷。而這些額外的正電荷就會加強輸出信號Vo+的上升趨勢。
另外，如圖8的圖右所示，當(dāng)輸入信號Vi+由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖角逸斎胄盘朧i-由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，晶體管M2、M3會將信號Vi+的上升趨勢耦合至節(jié)點Nn。不過，晶體管Q2、Q3也會將反相輔助信號VN的下降趨勢耦合至節(jié)點Nn，而且由于晶體管Q2、Q3的面積分別大于晶體管M2、M3的面積，故晶體管Q2、Q3會對節(jié)點Nn形成較強的耦合，不僅能抵消晶體管M2、M3的時鐘穿饋，還能加強節(jié)點Nn的電壓下降趨勢。同理，晶體管Q1、Q4不僅能抵消晶體管M1、M4的時鐘穿饋，還能進(jìn)一步加強節(jié)點Np的電壓上升趨勢。
就如圖8中的波形圖所示，由于較大面積的電荷單元配置，本發(fā)明不僅能在輸出信號Vo+、Vo-中抵消時鐘穿饋、電荷注入等不理想因素，還能因電荷單元的運作而進(jìn)一步地在輸出信號Vo+、Vo-的升緣/降緣上形成強化的峰波，而此峰波就能用來實現(xiàn)圖2中的預(yù)強化技術(shù)，以升緣/降緣上額外的上升/下降波形來改善輸出信號Vo+、Vo-的傳播特性。
由圖6至圖8的討論可知，在本發(fā)明的傳送器20中，只要調(diào)整各電荷單元Qx對對應(yīng)驅(qū)動單元Mx的補償程度，不僅能抵消各驅(qū)動單元引發(fā)的不理想效應(yīng)，還能進(jìn)一步以單一傳送器來實現(xiàn)預(yù)強化的技術(shù)。由圖8可看出，本發(fā)明不僅能在單一傳送器中以精簡的電路配置、較小的布局面積來實現(xiàn)預(yù)強化技術(shù)，還能大幅地降低預(yù)強化技術(shù)的功率消耗。由于本發(fā)明各電荷單元Qx都是由輔助信號來驅(qū)動控制的，除了在信號電平轉(zhuǎn)變時會短暫地消耗瞬時功率之外，當(dāng)信號維持穩(wěn)態(tài)電平時，并不會持續(xù)性地消耗直流功率。相較之下，圖4的傳統(tǒng)技術(shù)就會持續(xù)地消耗直流功率而不論其信號的電平是否轉(zhuǎn)變。因此，本發(fā)明在實現(xiàn)預(yù)強化技術(shù)時可大幅減少其功率消耗。在圖7與圖8中，本發(fā)明是以電荷單元的面積來改變電荷單元對驅(qū)動單元的補償程度，不過，本發(fā)明調(diào)整補償程度的方式不限于此。譬如說，在圖7的實施例中，即使各電荷單元Qx與驅(qū)動單元Mx為匹配的，本發(fā)明還是可用較大振幅的輔助信號來驅(qū)動各電荷單元增強其補償程度，以實現(xiàn)預(yù)強化技術(shù)。
在圖6至圖8的實施例中，本發(fā)明是針對每一驅(qū)動單元Mx設(shè)置對應(yīng)的電荷單元Qx。本發(fā)明也可為每一個驅(qū)動單元設(shè)置多個對應(yīng)的電荷單元，并以不同延遲的輔助信號來驅(qū)動這些電荷單元，以在輸出節(jié)點的輸出信號上迭加(合成)出預(yù)強化峰波。關(guān)于此種實施例，請參考圖9。圖9即為本發(fā)明傳送器與傳輸電路另一實施例的電路示意圖。在圖9中，本發(fā)明傳輸電路50中設(shè)有傳送器40及對應(yīng)的輔助電路46，而待傳輸數(shù)據(jù)可由轉(zhuǎn)換電路42轉(zhuǎn)換為差動信號Vi+、Vi-。將信號Vi+、Vi-輸入至傳送器40，傳送器40就能向遠(yuǎn)程發(fā)出對應(yīng)的輸出信號Vo+、Vo-。
類似于圖6的傳送器20，圖9的傳送器40中亦偏壓于直流電壓V與G(譬如說是正電壓與地端電壓)之間，設(shè)有兩匹配p型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管M1、M2及兩匹配n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管M3、M4以做為驅(qū)動單元而組合出兩個互補金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對，并設(shè)有兩匹配的直流電流源24a、24b以提供直流負(fù)載電流I。當(dāng)傳送器40運作時，晶體管M2/M3與M1/M4可分別根據(jù)輸入信號Vi+、Vi-的電平高低而導(dǎo)通或關(guān)閉，以引導(dǎo)負(fù)載電流I在電阻R上依不同方向流通，并據(jù)此在輸出節(jié)點Nn、Np上建立對應(yīng)的輸出信號Vo-、Vo+。
與圖6不同的是，在本發(fā)明于圖9的實施例中，本發(fā)明可為各個驅(qū)動單元Mx設(shè)置多個對應(yīng)的電荷單元Qx(1)、Qx(2)...Qx(K)(其中K為定值，x＝1～4)，各電荷單元Qx(k)(其中k＝1～K)可以用電容形式連接的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管來實現(xiàn)等效電容，而各電荷單元Qx(k)中的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管和驅(qū)動單元Mx中的晶體管可以是相同種類的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。就如圖9中所示，針對p型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管M1，本發(fā)明可設(shè)置K個以p型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管所形成的電荷單元Q1(1)至Q1(K)。同理，對p型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管M2，本發(fā)明亦可設(shè)置K個以p型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管所實現(xiàn)的Q2(1)至Q2(K)。對n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管M3、M4，本發(fā)明傳送器40中則對應(yīng)地設(shè)置了同樣以n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管所實現(xiàn)的電荷單元Q3(1)至Q3(K)與Q4(1)至Q4(K)。
為搭配上述這些電荷單元，本發(fā)明輔助電路46也可產(chǎn)生多個輔助信號VP(1)至VP(K)、VN(1)至VN(K)，以分別控制電荷單元Q1(1)/Q4(1)至Q1(K)/Q4(K)、Q2(1)/Q3(1)至Q2(K)/Q3(K)。在圖9的實施例中，輔助電路46可為相位產(chǎn)生器(phase generator)，其可在待傳輸數(shù)據(jù)中引入不同延遲而分別產(chǎn)生出各個對應(yīng)的差動輔助信號對VP/VN。也就是說，輔助電路46可依據(jù)待傳輸數(shù)據(jù)延遲時間td(k)(其中k＝1～K)而產(chǎn)生兩差動的輔助信號VP(k)、VN(k)，其中信號VP(k)與待傳輸數(shù)據(jù)同相位，兩者間僅有延遲時間td(k)的延遲差異，而信號VN(k)則反相于信號VP(k)。由于差動輸入信號Vi+、Vi-也是由待傳輸數(shù)據(jù)觸發(fā)而得的，因此，等效上各個輔助信號VP(k)/VN(k)其實也就是將信號Vi+/Vi-延遲所得的信號。等效上，對同一個給定的k值來說，信號VP(k)是信號Vi-反相后延遲的結(jié)果，信號VN(k)則是信號Vi+反相后經(jīng)相同延遲的結(jié)果。此外，要強調(diào)的是，圖9中輔助電路46的電路形式僅用來示意各信號VP(k)/VN(k)與待傳輸數(shù)據(jù)間的延遲關(guān)系。在實現(xiàn)輔助電路46時，可利用多個串連的差動反相器來提供各個輔助信號。
針對驅(qū)動單元M2/M3來說，由于此兩個驅(qū)動單元是根據(jù)輸入信號Vi+而在節(jié)點Nn上建立輸出信號Vo-，故其對應(yīng)的各個電荷單元Q2(k)/Q3(k)(其中k＝1～K)也就于一端連接于節(jié)點Nn，一端接受反相(反相于信號Vi+)輔助信號VN的控制。同理，針對驅(qū)動單元M1/M4來說，由于此兩個驅(qū)動單元是根據(jù)輸入信號Vi-而在節(jié)點Np上建立輸出信號Vo+，故其對應(yīng)的各個電荷單元Q1(k)/Q4(k)(其中k＝1～K)也就于一端連接于節(jié)點Np，另一端接受反相(反相于信號Vi-)輔助信號VP的控制。當(dāng)電荷單元所接收的輔助信號發(fā)生電平轉(zhuǎn)變時，此電荷單元就能在其所對應(yīng)的輸出節(jié)點上引發(fā)相同趨勢的峰波。因此，利用不同延遲的輔助信號在各輸出節(jié)點上觸發(fā)各電荷單元以分別產(chǎn)生具有不同延遲的峰波，就可在各輸出節(jié)點上組合/迭加出延續(xù)時間較長的預(yù)強化峰波。關(guān)于此情形，請繼續(xù)參考圖10。延續(xù)圖9的實施例，圖10示意了本發(fā)明傳送器40以不同電荷單元合成預(yù)強化峰波的情形。
如圖10的波形所示，假設(shè)輔助電路46(圖9)中引入的延遲時間具有以下關(guān)系0＜＝td(1)＜td(2)＜...＜td(k)＜...＜td(K)，則當(dāng)輸入信號Vi+由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖角逸斎胄盘朧i-由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，信號VP(1)中延遲了時間td(1)的升緣會先在輸出信號Vo+中觸發(fā)形成峰波P(1)，信號VP(2)中延遲了時間td(2)的升緣會在稍后形成另一個峰波P(2)，以此類推，信號VP(k)中延遲了時間td(k)的升緣會形成峰波P(k)，最后，信號VP(K)會在延遲時間td(K)后于輸出信號Vo+中形成峰波P(K)。由各信號VP(1)至VP(K)所觸發(fā)的峰波P(1)至P(K)會在輸出信號Vo+中迭加起來，因此也就會在信號Vo+的升緣形成一個預(yù)強化波形。同理，各輔助信號VN(1)至VN(K)也會在信號Vo-中觸發(fā)合成出預(yù)強化波形。換句話說，改變電荷單元的個數(shù)、各電荷單元的等效電容大小以及各延遲時間td(1)至td(K)的時間長短，本發(fā)明就可在輸出信號中組合實現(xiàn)出不同特性的預(yù)強化波形，以因應(yīng)不同的信號傳輸環(huán)境。也就是說，在以本發(fā)明傳送器40來實現(xiàn)預(yù)強化技術(shù)時，電路設(shè)計者可根據(jù)預(yù)強化峰波的波形、延續(xù)時間等需求來決定電荷單元的個數(shù)(也就是K)、各電荷單元的等效電容大小(可由電荷單元面積大小來控制)以及各延遲時間td(1)至td(K)的時間長短。
請參考圖11，其所示意的是本發(fā)明技術(shù)推廣運用的實施例。在圖11中，本發(fā)明傳輸電路70可設(shè)有傳送器60及輔助電路66。待傳輸數(shù)據(jù)會由轉(zhuǎn)換電路62轉(zhuǎn)換為差動信號Vi+、Vi-，而本發(fā)明傳送器60就能根據(jù)輸入信號Vi+、Vi-而將對應(yīng)的輸出信號Vo+、Vo-發(fā)送至遠(yuǎn)程。如圖11所示，類似于圖6與圖9的驅(qū)動單元配置，圖11中的傳送器60亦偏壓于直流電壓V與G之間，以直流電壓源24a、24b提供負(fù)載電流I，并設(shè)有四個晶體管M1至M4作為驅(qū)動單元，以依據(jù)信號Vi+、Vi-的電平高低而分別在輸出節(jié)點Nn、Np將不同方向的負(fù)載電流I導(dǎo)引至電阻R，以建立輸出信號Vo+、Vo-。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的精神，本發(fā)明傳送器60中還另設(shè)有J個電荷單元Cn(1)至Cn(J)、Cp(1)至Cp(J)，而輔助電路66則可提供各對應(yīng)輔助信號VN(1)至VN(J)、VP(1)至VP(J)至這些電荷單元，其中各個信號VP(j)與VN(j)是互為反相的；對某一給定的j值來說，信號VP(j)可以是信號Vi+延遲的結(jié)果，信號VN(j)則可以是信號Vi-延遲同一時間的結(jié)果。不同信號VP(j)/VN(j)與VP(j′)/VN(j′)則可有不同的延遲時間。換句話說，不同的信號VP(j)/VN(j)與VP(j′)/VN(j′)可具有相異的相位。另一方面，各個電荷單元Cn(j)與Cp(j)可以是相互匹配的(也就是說，具有相同布局結(jié)構(gòu)、相同構(gòu)造，并可提供相同的等效電容)。各個電荷單元Cn(j)及Cp(j)分別于其一端接收對應(yīng)的輔助信號VN(j)及VP(j)(其中j＝1～J)，各電荷單元Cn(j)及Cp(j)的另一端則分別連接于輸出節(jié)點Nn及Np，以根據(jù)各對應(yīng)輔助信號的驅(qū)動而向各對應(yīng)輸出節(jié)點注入電荷，并將各對應(yīng)輔助信號的電平變化趨勢耦合至各對應(yīng)節(jié)點，這樣就能實現(xiàn)本發(fā)明于圖7、圖8及圖10中所提及的各項技術(shù)。
就如圖11中所示，在本發(fā)明電荷單元的一實施例a中，各電荷單元Cn(j)/Cp(j)中可以包含電容形式連接的p型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管與電容形式連接的n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。事實上，此種實施例a就相當(dāng)于本發(fā)明圖6(J＝1)及圖9(J＝K)的實施例。另外，如圖11中的實施例b所示，本發(fā)明各電荷單元Cn(j)/Cp(j)也可以僅包含一個電容，此一電容可以是以電容形式連接的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，也可以是一個真正以金屬層(或?qū)щ妼?而在氧化層上所形成的電容。此電容的一端連接于對應(yīng)輸出節(jié)點，另一端則用來接收對應(yīng)輔助信號的觸發(fā)。甚至，本發(fā)明還可在同一傳送器60中混用不同種類電荷單元。譬如說，在J個電荷單元Cp/Cn中，電荷單元Cp(1)/Cn(1)可以用實施例a來實現(xiàn)，其對應(yīng)的輔助信號VP(1)/VN(1)是和信號Vi+/Vi-同步(即延遲時間為零)的，這樣就可實現(xiàn)圖7、圖8中的技術(shù)以補償各對應(yīng)驅(qū)動單元的不理想效應(yīng)；而其它電荷單元Cp(2)/Cn(2)至Cp(J)/Cn(J)則可以用實施例b來實現(xiàn)，并配合不同延遲時間的輔助信號，這樣就可以實現(xiàn)圖10中的峰波迭加，以在各輸出信號Vo+、Vo-上合成出適當(dāng)?shù)念A(yù)強化波形。
另外，圖11中也示意了本發(fā)明輔助電路66的一種實施例，其是以多個串連的差動反相器Inv來分別產(chǎn)生各個具有不同延遲時間的輔助信號VP(j)/VN(j)。
總結(jié)來說，本發(fā)明系以傳送器中的電荷單元來提供等效電容，并利用等效電容的電容效應(yīng)來將適當(dāng)?shù)碾娖礁淖冓厔菖c適當(dāng)極性的電荷提供給對應(yīng)的輸出節(jié)點，不僅能補償各驅(qū)動單元對各輸出節(jié)點的不理想效應(yīng)，還能進(jìn)一步地在各輸出節(jié)點的輸出信號上形成加強的預(yù)強化波形，以因應(yīng)輸出信號在傳輸路徑上的衰減與失真，并提供更佳的傳輸特性，將更理想的波形傳輸至遠(yuǎn)程的接收端電路，使接收端電路能正確判讀信號中的數(shù)據(jù)。相較于現(xiàn)有技術(shù)的傳送器結(jié)構(gòu)與預(yù)強化技術(shù)，本發(fā)明的電路配置不僅可在傳送器中改善各驅(qū)動單元的時鐘耦合/電荷注入，還能進(jìn)一步地在單一傳送器中以更經(jīng)濟(jì)的布局面積、更低的功率消耗來實現(xiàn)預(yù)強化技術(shù)，實現(xiàn)高品質(zhì)的信號傳輸。本發(fā)明技術(shù)可廣泛運用于USB(Universal Serial Bus)、IEEE 1394與SATA(serialATA)等等總線系統(tǒng)中，以在這些系統(tǒng)中實現(xiàn)出較佳的傳送器與傳輸電路。另外，雖然本發(fā)明于圖6至圖11的各實施例是以差動傳送器為例來說明本發(fā)明的實施情形，但本發(fā)明的技術(shù)精神當(dāng)然也可以推廣至單端輸入/輸出的傳送器或輸出電路。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種傳輸電路，其可接收輸入信號并于對應(yīng)的輸出節(jié)點發(fā)出對應(yīng)的輸出信號，而該傳輸電路包含有輔助電路，用來根據(jù)該輸入信號提供至少一對應(yīng)的輔助信號；以及傳送器，其包含有至少一驅(qū)動單元，各驅(qū)動單元可根據(jù)該輸入信號的電平高或低而于該輸出節(jié)點導(dǎo)通或不導(dǎo)通負(fù)載電流；以及至少一電荷單元，各電荷單元連接于該輸出節(jié)點，每一電荷單元分別對應(yīng)于該輔助信號其中之一；其中當(dāng)每一電荷單元所對應(yīng)的輔助信號發(fā)生電平轉(zhuǎn)變時，每一電荷單元可根據(jù)該電平轉(zhuǎn)變的趨勢而于該輸出節(jié)點注入不同極性的電荷，并將該輔助信號的電平耦合至該輸出節(jié)點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸電路，其中當(dāng)電荷單元所對應(yīng)的輔助信號發(fā)生由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降碾娖睫D(zhuǎn)變時，每一電荷單元可在電平轉(zhuǎn)變時吸收正電荷而于該輸出節(jié)點注入負(fù)電荷；當(dāng)每一電荷單元所對應(yīng)的輔助信號發(fā)生由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖降碾娖睫D(zhuǎn)變時，每一電荷單元可在電平轉(zhuǎn)變時吸收負(fù)電荷而于該輸出節(jié)點注入正電荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸電路，其中該輔助電路是根據(jù)該輸入信號的反相而提供該輔助信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸電路，其中該輔助電路是根據(jù)該輸入信號反相并延遲后的結(jié)果來提供該輔助信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸電路，其中該傳送器具有多個電荷單元，各電荷單元可對應(yīng)于同一輔助信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸電路，其中該輔助電路是根據(jù)該輸入信號反相并經(jīng)過不同時間延遲的結(jié)果來提供該多個輔助信號，而該傳送器中具有多個電荷單元，不同電荷單元可對應(yīng)于不同的輔助信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸電路，其中該傳送器中的各驅(qū)動單元分別為金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，而該傳送器中是針對每一驅(qū)動單元設(shè)置對應(yīng)的電荷單元，各電荷單元包含電容形式連接的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，且該電容形式連接的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管是與該對應(yīng)驅(qū)動單元的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管屬于同一類型。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳輸電路，其中各電荷單元中的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管是與對應(yīng)驅(qū)動單元中的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管相互匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳輸電路，其中各電荷單元中的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的面積是大于對應(yīng)驅(qū)動單元中金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的面積。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸電路，其中該傳送器具有兩個互補的第一與第四驅(qū)動單元，當(dāng)該輸入信號的電平為高電平時，該第一驅(qū)動單元會于該輸出節(jié)點導(dǎo)通該負(fù)載電流而該第四驅(qū)動單元會停止導(dǎo)通電流；當(dāng)該輸入信號的電平為低電平時，該第一驅(qū)動單元會停止導(dǎo)通，而該第四驅(qū)動單元會于該輸出節(jié)點導(dǎo)通反向的負(fù)載電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸電路，其中該傳送器可接收兩差動的第一及第二輸入信號并分別于兩對應(yīng)的第一及第二輸出節(jié)點分別發(fā)出兩對應(yīng)的輸出信號，該輔助電路可提供至少一第一輔助信號及至少一第二輔助信號，而該傳送器中至少有一第一及第二驅(qū)動單元，并包含有至少一第一電荷單元及一第二電荷單元，各第一驅(qū)動單元及第二驅(qū)動單元可分別根據(jù)該第一輸入信號及該第二輸入信號而分別于該第一輸出節(jié)點及該第二輸出節(jié)點導(dǎo)通或不導(dǎo)通該負(fù)載電流，而各第一及第二電荷單元分別連接于該第一及第二輸出節(jié)點，以分別依據(jù)各第一輔助信號及各第二輔助信號的電平轉(zhuǎn)變趨勢而分別于該第一及第二輸出節(jié)點注入不同極性的電荷，并分別將該第一及該第二輔助信號的電平耦合至該第一及該第二輸出節(jié)點。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳輸電路，其中該輔助電路是根據(jù)該第二輸入信號來提供該第一輔助信號，并依據(jù)該第一輸入信號來提供該第二輔助信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳輸電路，其中該輔助電路是根據(jù)該第二輸入信號的延遲結(jié)果來提供該第一輔助信號，并依據(jù)該第一輸入信號的延遲結(jié)果來提供該第二輔助信號。
14.一種信號傳輸?shù)姆椒?，其可接收至少一輸入信號，并針對每一輸入信號而于對?yīng)的輸出節(jié)點發(fā)出對應(yīng)的輸出信號，而該方法包含有為每一輸入信號提供至少一對應(yīng)的輔助信號；以及當(dāng)每一輸入信號所對應(yīng)的輔助信號發(fā)生電平轉(zhuǎn)變時，根據(jù)該電平轉(zhuǎn)變的趨勢而在每一輸入信號對應(yīng)的輸出節(jié)點上注入不同極性的電荷，并將所對應(yīng)的輔助信號的電平耦合至該輸出節(jié)點。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中當(dāng)為每一輸入信號提供對應(yīng)的輔助信號時，是根據(jù)每一輸入信號反相或反相延遲后的結(jié)果而作為對應(yīng)的輔助信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中當(dāng)每一輸入信號所對應(yīng)的輔助信號發(fā)生電平轉(zhuǎn)變而要根據(jù)該電平轉(zhuǎn)變的趨勢在每一輸入信號對應(yīng)的輸出節(jié)點上注入不同極性的電荷時，進(jìn)行以下步驟當(dāng)該輔助信號發(fā)生由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降碾娖睫D(zhuǎn)變時，于該輸出節(jié)點注入負(fù)電荷；以及當(dāng)該輔助信號發(fā)生由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖降碾娖睫D(zhuǎn)變時，于該輸出節(jié)點注入正電荷。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種傳輸電路及相關(guān)方法。本發(fā)明傳輸電路中的傳輸器具有互補的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管作為驅(qū)動單元，以根據(jù)輸入信號驅(qū)動輸出節(jié)點上的輸出信號，而各驅(qū)動單元可搭配一個以同類型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管做電容形式連接而成的電荷單元，各電荷單元可受控于一個反相于輸入信號的輔助信號。當(dāng)輸入信號電平轉(zhuǎn)變而觸發(fā)各驅(qū)動單元轉(zhuǎn)變其導(dǎo)通狀態(tài)時，各電荷單元就能反相地補償各驅(qū)動單元在輸出節(jié)點導(dǎo)致的電荷注入及時鐘穿饋，還能在輸出信號上形成預(yù)強化的波形，此傳輸電路具有精簡的電路設(shè)計及低功率消耗的傳輸特性。
文檔編號H03K5/125GK1790905SQ20051013173
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者劉智民 申請人:威盛電子股份有限公司