传输线驱动器

摘要

本发明公开一种传输线驱动器，用来依据一输入电压信号来产生一输出电压信号以驱动一传输线，该传输线驱动器包含有一电压增益电路与一跨导电路。该电压增益电路依据该输入电压信号产生第一电压信号，并通过一负载以该第一电压信号驱动该传输线。该跨导电路连接到该电压增益电路与该传输线，依据该第一电压信号，产生第二电流信号以驱动该传输线。其中，该传输线驱动器使用该第一电压信号和/或该第一电流信号来决定该输出电压信号的幅值。

权利要求

1.一种传输线驱动器，用来依据一输入电压信号来产生一输出电压信号以驱动一传输线，该传输线驱动器包含有：一电压增益电路，依据该输入电压信号，产生第一电压信号，并且在一电压模式下该电压增益电路通过一负载以该第一电压信号单独驱动该传输线；以及一跨导电路，连接到该电压增益电路与该传输线，依据该第一电压信号，产生第一电流信号，并且在一电流模式下该电压增益电路以及该跨导电路以该第一电压信号以及该第一电流信号共同驱动该传输线；

其中，该传输线驱动器使用该第一电压信号和/或该第一电流信号来决定该输出电压信号的幅值。

2.如权利要求1所述的传输线驱动器，其中该电压增益电路包含有：一第一阻抗，连接到该输入电压信号；

一放大器，其一输入端连接到该第一阻抗，用来接收该输入电压信号，其一输出端连接到该跨导电路，用来输出该第一电压信号；以及一第二阻抗，连接到该输出端与该输入端之间。

3.如权利要求1所述的传输线驱动器，其中该电压模式为一100/1000兆位/秒模式，该电流模式为一10兆位/秒模式。

4.一种传输线驱动器，用来依据一输入电压信号来产生一输出电压信号以驱动一传输线，该传输线驱动器包含有：一电压增益电路，依据该输入电压信号，产生第一电压信号，并且在一电压模式下该电压增益电路通过一负载以该第一电压信号单独驱动该传输线；以及一跨导电路，连接到该传输线，依据该输入电压信号，产生第一电流信号，并且在一电流模式下该电压增益电路以及该跨导电路以该第一电压信号以及该第一电流信号共同驱动该传输线；

其中，该传输线驱动器使用该第一电压信号和/或该第一电流信号来决定该输出电压信号的幅值。

5.如权利要求4所述的传输线驱动器，其中该电压增益电路包含有：一第一阻抗，连接到该输入电压信号；

一放大器，其一输入端连接到该第一阻抗，用来接收该输入电压信号，其一输出端连接到该跨导电路，用来输出该第一电压信号；以及一第二阻抗，连接到该输出端与该输入端之间。

6.如权利要求4所述的传输线驱动器，其中该电压模式为一100/1000兆位/秒模式，该电流模式为一10兆位/秒模式。

7.一种传输线驱动器，用来驱动一传输线，包含有：一电压增益电路，接受一输入信号，在一电压模式下，依据该输入信号以产生第一电压信号，并以该第一电压信号通过一负载驱动该传输线；以及一跨导电路，在一电流模式下，依据该第一电压信号产生第一电流信号以驱动该传输线；

其中，在该电流模式下，该电压增益电路与该跨导电路共同驱动该传输线。

8.如权利要求7所述的传输线驱动器，其中该电流模式为一10兆位/秒模式，该电压模式为一100/1000兆位/秒模式。

9.一种传输线驱动器，用来驱动一传输线，包含有：一电压增益电路，接收一输入信号，在一电压模式，依据该输入信号以产生第一电压信号，并以该第一电压信号通过一负载驱动该传输线；以及一跨导电路，在一电流模式下，依据该输入信号产生第一电流信号以驱动该传输线；

其中，在该电流模式下，该电压增益电路与该跨导电路共同驱动该传输线。

10.如权利要求9所述的传输线驱动器，其中该电流模式为一10兆位/秒模式，该电压模式为一100/1000兆位/秒模式。

11.如权利要求9所述的传输线驱动器，其中该跨导电路包含有：一运算放大器，其一输出端连接到一晶体管，其一输入端接收该输入信号。

说明书

技术领域

本发明相关于传输线驱动器，特别指一种包含有一跨导电路(transconductance circuit)，用来驱动一传输线的传输线驱动器。

背景技术

随着科技的进步，网络的应用越来越广泛，已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。而由于各种网络应用(例如线上多媒体的应用)对频宽的要求越来越严格，故网络装置的速度也渐渐地由10/100Mbs(兆位/秒)提升为1000Mbs(亦即1Gbs)以上。
在不同的速度下，网络装置在驱动传输线(transmission line)时，传输线上的信号会有不同的幅值。一般而言，在较低的速度下(例如10Mbs)，需以较大的幅值来传送信号，此时网络装置可以以“电流模式”(currentmode)来驱动传输线；至于在较高的速度下(例如100/1000Mbs)，仅需以较小的幅值来传送信号即可，此时网络装置则可以以“电压模式”(voltagemode)来驱动传输线。
请参阅图1，图1为常规技术中一具有电流模式与电压模式的传输线驱动器(transmission line driver)的示意图。传输线驱动器100可通过变压器(transformer)50来驱动一传输线(本图以一阻抗RL来代表该传输线的等效阻抗)。在10Mbs的传输速率下，传输线驱动器100会处于电流模式，一电流驱动器(current driver)110会产生电流信号TXIP与TXIN来驱动该传输线；至于在100/1000Mbs的传输速率下，传输线驱动器100则会处于电压模式，一电压驱动器(voltage driver)130会产生电压信号TXVP与TXVN来驱动该传输线。在图1所示的常规技术中，电流模式与电压模式是两个互斥(exclusive)的模式，亦即两个模式不会同时被启动。至于电流驱动器110与电压驱动器130两者间则是相互独立地进行工作。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种传输线驱动器，包含有一跨导电路，用以驱动一传输线。
根据以下的一实施例，本发明公开一种传输线驱动器，用来依据一输入电压信号来产生一输出电压信号以驱动一传输线，该传输线驱动器包含有：一电压增益电路，依据该输入电压信号，产生第一电压信号，并且在电压模式下该电压增益电路通过一负载以该第一电压信号单独驱动该传输线；以及一跨导电路，连接到该电压增益电路与该传输线，依据该第一电压信号，产生一第一电流信号，并且该在电流模式下电压增益电路以及该跨导电路以该第一电压信号以及该第一电流信号共同驱动该传输线。其中，该传输线驱动器使用该第一电压信号和/或该第一电流信号来决定该输出电压信号的幅值。
另外，根据以下的另一实施例，本发明所公开的传输线驱动器，用来依据一输入电压信号来产生一输出电压信号以驱动一传输线，该传输线驱动器包含有：一电压增益电路，依据该输入电压信号，产生第一电压信号，并且该在电压模式下电压增益电路通过一负载以该第一电压信号单独驱动该传输线；以及一跨导电路，连接到该传输线，依据该输入电压信号，产生第一电流信号，并且在电流模式下该电压增益电路以及该跨导电路以该第一电压信号以及该第一电流信号共同驱动该传输线。其中，该传输线驱动器使用该第一电压信号和/或该第一电流信号来决定该输出电压信号的幅值。

附图说明

图1为常规技术中一传输线驱动器的示意图。
图2为本发明的传输线驱动器的第一实施例示意图。
图3为本发明的传输线驱动器的第二实施例示意图。
图4为使用单端闭路的跨导电路来作为图2的跨导电路时的电路结构示意图。
图5则为具有开路差动模式的跨导电路的一实施例示意图。
附图符号说明
20                                电容
50、503                           变压器
100、200、300、500                传输线驱动器
110                               电流驱动器
130                                  电压驱动器
220、320、501                        电压增益电路
230、330、452                        放大器
240、340                             驱动电路
250、350、502                        跨导电路
454、510、520、530、540、550、560    晶体管

具体实施方式

请参阅图2，图2为本发明的传输线驱动器的第一实施例示意图。图2所示的传输线驱动器200用来依据一输入电压信号Vi来产生一输出电压信号V0以驱动一传输线(图2中以RL来表示传输线驱动器200看至该传输线的等效阻抗)。在较高的速度下(100/1000Mbs)，该输出电压信号V0的幅值较小；在较低的速度下(10Mbs)，该输出电压信号V0的幅值较大。
本实施例中的传输线驱动器200包含有一电压增益电路220以及一驱动电路240。电压增益电路220连接到输入电压信号Vi，用来放大输入电压信号Vi以产生一第一电压信号V1，其包含有一第一阻抗R1、一放大器230、以及一第二阻抗R2，各元件间的连接方式如图2所示。
至于驱动电路240则连接到电压增益电路220与该传输线，用来驱动该传输线，其包含有一跨导电路(transconductance circuit)250与一匹配阻抗Rm。在一较佳实施例中，由于在较高的速度下(100/1000Mbs)该传输线上的信号所需的幅值较小，故传输线驱动器200可以只使用电压增益电路220来驱动该传输线，而停止使用跨导电路250；至于在较低的速度下(10Mbs)，由于该传输线上的信号所需的幅值较大，故该传输线驱动器200可以同时使用电压增益电路220以及跨导电路250来驱动该传输线。
图2中的跨导电路250连接到电压增益电路220与该传输线，在使用中(in-use)的状态下，跨导电路250用来将第一电压信号V1转换成一第一电流信号I1。此时驱动电路240可依据其所接收到的第一电压信号V1以及跨导电路250所产生的第一电流信号I1来产生用以驱动该传输线的输出电压信号V0。
如前段所述，跨导电路250具有将电压信号转换成电流信号的功用，其所产生的第一电流信号I1等于V1×gm1，其中gm1为跨导电路250的跨导值(transconductance)。若Rm与RL实质上具有相同的值R(举例来说，R＝100Ω)，则经由计算后可得出第一电压信号V1与输出电压信号V0的关系会如以下方程式所示：
$V_0=\frac{1+{\mathrm{gm}}_1\times R}{2}\times V_1$
假设gm1的值等于1/R，则输出电压信号V0会趋近于第一电压信号V1，在10M的传输速度下，第一电流信号I1的幅值会大约等于25mA。而于10M的传输速度下，若以常规技术的传输线驱动器100中的电流驱动器110来驱动传输线，则电流驱动器110所输出的电流信号的幅值就必须要在50mA左右，故本实施例的电路结构约可以比常规技术省下一半的电流。
请参阅图3，图3为本发明的传输线驱动器的第二实施例示意图。相似于图2的传输线驱动器200，图3所示的传输线驱动器300用来依据一输入电压信号Vi来产生一输出电压信号V0以驱动一传输线(图3中亦使用RL来表示传输线驱动器300看至该传输线的等效阻抗)。不同之处在于图2中的跨导电路250以电压增益电路220所产生的第一电压信号V1作为其输入信号，并依据第一电压信号V1来产生第一电流信号I1(这种结构下跨导电路250的输入范围将会较大)；至于在图3所示的传输线驱动器300中，跨导电路350则直接以输入电压信号Vi作为其输入信号，并依据输入电压信号Vi来产生第一电流信号I1。此时，只要让图3的跨导电路350的跨导值gm2等于图2的跨导电路250的跨导值gm1的(-R2/R1)倍，图2与图3的传输线驱动器200、300即可具有相同的工作功效。
请注意，如前文所述，跨导电路250(或350)用来将电压信号转换成电流信号，并不限于特定的形式，只要是可将电压信号转换成电流信号的电路结构，皆可用来作为本发明的跨导电路。举例来说，本发明所使用到的跨导电路可以是“单端结构”(single-ended mode)、“差动结构”(differentialmode)、“开路结构”(open loop)、“闭路结构”(close loop)四个种类的任意组合。
请参阅图4，图4为使用一单端闭路的跨导电路来作为图2的跨导电路250时的电路结构示意图。在此种结构下，输出电流信号V0反馈到放大器452的一输入端，晶体管454则可依据放大器452所输出的信号来产生第一电流信号I1。电路工作原理为常规技术者能轻易了解的，故在此不多作赘述。
请参阅图5，图5则为具有开路差动模式的跨导电路的一实施例示意图。此跨导电路502以VIP与VIN作为差动的输入电压信号，以输出差动的电流信号ION与IOP由于电路工作原理亦为常规技术者能轻易了解的，故在此不多作赘述。在此实施例，该跨导电路500的跨导值大约会等于1/R。在另一实施例，则可省略该电阻R。
当然，在上述各实施例中，还可包括一控制逻辑(未示于图上)，用以控制各传输线驱动器在较高的速度下(100/1000Mbs)或是在较低的速度下(10Mbs)操作，经由控制该电压增益电路或/与跨导电路来控制输出电压信号V0的幅值。
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进行的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。