專利名稱：可選擇工作在電壓或電流模式的發(fā)射機的制作方法
背景技術：
本發(fā)明通常涉及一種雙模發(fā)射機，例如用于串行總線的發(fā)射機。
有至少兩種信號技術可用來通過串行總線交換數(shù)據(jù)比特。參見

圖1，一種稱為單端電壓模式信號的技術利用了串行總線電壓的變化來表示數(shù)據(jù)比特。作為這類信號的一個例子，串行總線上的電壓信號10可以在表示邏輯″1″比特的高壓電平(稱為VMAX)和表示邏輯″0″比特的低電壓電平(稱為VMIN)之間擺動。由于與電壓模式信號有關的電路的簡單性，這類信號通常用于不足大約50光比特/秒(Mb/s)的比特率。
對于更高的比特率(比特率大于大約50Mb/s)，可以使用一種稱為差動電流模式信號的信號技術。通常，差動電流模式信號與最好的信號完整性、較低的開關噪聲和較低的功率耗散有關。參見圖2，根據(jù)差動電流模式信號，(在兩個不同串行總線上出現(xiàn)的)兩個電流信號14和16在最大電流電平(稱為IMAX)和最小電流電平(稱為IMIN)之間變化，以表示數(shù)據(jù)位。如此，當電流信號16具有IMAX電流電平和電流信號14具有IMIN電流電平時，電流信號14和16表示邏輯″1″比特。當電流信號14具有IMAX電流電平和電流信號16具有IMIN電流電平時，電流信號14和16表示邏輯″0″比特。
串行總線裝置通常包括發(fā)射機和接收機，它們利用例如單端電壓模式或差動電流模式信號技術與每個串行總線數(shù)據(jù)線通信。舉個例子，通用串行總線(USB)標準使用單端電壓模式信號技術，USB 2.0標準使用差動電流模式信號技術。USB標準在1996年1月發(fā)行的通用串行總線規(guī)范修訂版1.0中描述。USB 2.0標準在互聯(lián)網(wǎng)的www.usb.org/developers/index.html上描述。為了容納兩個不同串行總線標準，串行總線裝置可以包括兩個發(fā)射機一個發(fā)射機用于單端的電壓模式信號，另一個發(fā)射機用于差動電流模式信號。不幸地是，用于每個串行總線數(shù)據(jù)線的兩個發(fā)射機(而不是一個發(fā)射機)會顯著地增加串行總線裝置的制造面積。此外，高速傳輸?shù)男阅芤矔艿接绊?，因為存在兩個發(fā)射機在串行總線裝置的輸出端口存在額外的電容。
因此，繼續(xù)需要一種解決上述一個或多個問題的電路。
發(fā)明概述在本發(fā)明的一個實施例中，一種方法包括選擇電流信號模式或電壓信號模式以便與串行總線通信。當選擇電流信號模式時，輸出級處于電流信號模式，當選擇電壓信號模式時，輸出級處于電壓信號模式。
本發(fā)明的優(yōu)點及其他特征將從下文的說明書、附圖、和權利要求書中變得更加明顯。
附圖簡述圖1說明現(xiàn)有技術的單端電壓信號技術。
圖2說明現(xiàn)有技術的差動電流模式信號技術。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的發(fā)射機的示意圖。
圖4，5，6，7，8，9和10是圖3中繼器的波形。
圖11是根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖3發(fā)射機的更詳細的示意圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的一實施例當發(fā)射機工作在電壓信號模式時發(fā)射機輸出級的示意圖。
圖13是當發(fā)射機工作在差動電流信號模式時發(fā)射機的輸出級操作的示意圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明一實施例的計算機系統(tǒng)的示意圖。
發(fā)明詳述參見圖3，根據(jù)本發(fā)明的雙模串行總線發(fā)射機的實施例30具有兩種模式電流模式，其中發(fā)射機30可以利用差動電流模式信號與串行總線數(shù)據(jù)線通信，和電壓模式信號模式，其中發(fā)射機30可以利用單端電壓模式信號與串行總線數(shù)據(jù)線通信。為了實現(xiàn)這兩種模式，發(fā)射機30包括輸出級32，輸出級32包括兩個輸出端150和152。當發(fā)射機30處于電流模式時，輸出端150和152供給電流信號(稱為IXO和IXOB(參見圖4))，以區(qū)別表示數(shù)字信號的比特。當發(fā)射機30處于電壓模式時，輸出端150接地，終端152供給電壓信號(稱為TXO(參見圖5))，表示數(shù)字信號比特。
更特別是，在某些實施例中，發(fā)射機30包括控制電路34，如下所述控制電路34配置輸出級32以供給IXO和IXOB電流信號(在電流模式)或TXOB電壓信號(在電壓模式)。除控制電路34和輸出級32之外，發(fā)射機30包括N電平移動電路36和P電平移動電路38、接收信號(稱為DIN和DINB)的信號，區(qū)別的表示通過串行總線通信的比特的邏輯電平并產(chǎn)生信號來驅動輸出級32。如此，響應收到的DIN和DINB信號，P電平移動電路38產(chǎn)生稱為PI(參見圖7)和PIB(參見圖8)的信號。P電平移動電路38通過反轉和電平移動DiN信號形成PI信號，因此PI信號具有大致在稱為VPB的電源電壓和地之間的偏壓。類似的，P電平移動電路38通過反轉和電平移動DINB信號形成PIB信號，以形成與PI信號相同的偏壓。由于此電路，P電平移動電路38貢獻偏壓(給PIB和PI信號)，它適于驅動輸出級32的PMOSFET，如下所述。舉例來說，VPB電壓電平可以大致是3.3伏。如下所述，PI和PIB信號用于驅動兩個匹配的p通道金屬氧化物半導體場效應晶體管(PMOSFETs)，它們位于形成輸出級32的差動放大器的不同側。
N電平移動電路36產(chǎn)生稱為NI和NIB的信號。在電壓模式期間，N電平移動電路36通過反轉和電平移動DIN信號形成NI信號(參見圖9)，因此NI信號具有大致在電源電壓(稱為VCCC)和地之間的偏壓。同樣，在電壓模式期間，N電平移動電路36通過反轉和電平移動DINB信號形成NIB信號(參見圖10)形成與NIB信號相同的偏壓。如下所述，NI和NIB信號用于驅動兩個匹配的N溝道金氧半導體場效應晶體管(nMOSFET)，它們位于形成輸出級32的差動放大器的不同側。舉例來說，Vccc電壓可以是大致1.8伏，以便為NI和NIB信號的每一個建立大致0.9伏的偏壓。
對于電流模式，NI和NIB信號不是DIN和DINB信號的反轉表示。而是，控制電路34使N電平移動電路36在電流模式期間確定NI和NIB信號，一種使輸出級32配置成差動電流信號發(fā)射機的行為，如下所述。
參見圖11，輸出級32包括可以充當跨導放大器(在電流模式)或電壓放大器(在電壓模式)的差動放大器。輸出級32包括PMOSFET137，PMOSFET 137充當電壓模式中差動放大器的線性負載和電流模式中差動放大器的恒流源。PMOSFET 137的源極端連接到正電源電壓(稱為VCCP)，PMOSFET 137的漏極端連接到節(jié)點139，節(jié)點139接收來自PMOSFET漏極端的電流并將電流供給差動放大器的兩側。
差動放大器的一側包括在柵極端接收PI信號的PMOSFET 130和在柵極端接收NI信號的NMOSFET 132。PMOSFET 130的源極端連接到節(jié)點139，PMOSFET 130的漏極端連接到NMOSFET 132的漏極端。NMOSFET 132的源極端連接到一有源負載，該有源負載可以例如由兩個NMOSFETS 134和135形成，NMOSFETS 134和135的漏源路徑在NMOSFET 132和負電源電壓(稱為VSS)之間并行連接。NMOSFET134的柵極和漏極端連接在一起，NMOSFET 135的柵極端接收稱為VB的偏壓。
差動放大器的另一側包括PMOSFET 136和NMOSFET 138，在某些實施例中PMOSFET 136和NMOSFET 138分別具有與PMOSFET130和NMOSFET 132相同的寬高比。PMOSFET 136在其柵極端接收PIB信號，NMOSFET 138在其柵極端接收NIB信號。PMOSFET 136的源極端連接到節(jié)點139，PMOSFET 136的漏極端連接到NMOSFET 138的漏極端。NMOSFET 138的源極端連接到一有源負載，該有源負載可以例如由兩個NMOSFETS 140和141形成，NMOSFETS 140和141的漏源路徑在NMOSFET 138和負電源電壓(稱為VSS)之間并行連接。NMOSFET 140的柵極和漏極端連接在一起，NMOSFET 141的柵極端接收VB偏壓。輸出端150和152分別由PMOSFET 130和136的漏極端形成。
參見圖12，在電壓模式，輸出級32工作在下列模式。由于在電壓模式期間的PMOSFET 137的柵極到源極電壓(參見圖11)，PMOSFET137工作在線性電阻區(qū)域并有效地充當電阻器160(參見圖12)。由NMOSFETs 134和135形成的有源負載也可以用電阻器162表示，由NMOSFETs 134和135形成的有源負載可以由電阻器164表示。因此，由于此電路，輸出端150供給在分別表示邏輯″1″與邏輯″0″的VCCP和VSS電壓電平之間擺動，如圖5所示。
在電流模式，NI和NIB信號是使NMOSFETs 132和138工作在線性電阻區(qū)域，即NMOSFETs 132和138的漏源電壓大致是零伏的區(qū)域。因此，參見圖13，在電流模式，NMOSFETS 132可以有效地由導電短路表示，因此PMOSFETs 130和136的漏極端有效地連接到表示NMOSFET有源負載的電阻器162和164。因為NMOSFETs 132和138在電流模式期間處于線性電阻區(qū)域，PMOSFET 137的漏極端(參見圖11)的電壓低于電壓模式期間漏極端的電壓。由于較低的電壓，PMOSFET 137不工作在電流模式的線性電阻區(qū)域，而是PMOSFET 137工作在電流模式期間的飽和區(qū)。由于此結構的結果，PMOSFET 137在電流模式期間有效的是一恒流源170(參見圖170)。
如此，響應PI和PIB信號，電流源170供給幾乎恒定的電流(稱為I1)，該電流選擇路由到輸出端150(IXO電流信號脈強)或輸出端152(IXOB電流信號脈強)。PI和PIB信號彼此互補，因此兩個IXO和IXOB信號的其中一個總是相對于另一個信號脈強，以形成差動電流信號。
在發(fā)射機30的其他特征之中，P電平移動電路36可以包括由PMOSFET 110和NMOSFET 112形成的互補金屬氧化物半導體(CMOS)反相器。如此，PMOSFET 110和NMOSFET 112的柵極端接收DIN信號，PMOSFET 110和NMOSFET 112和漏極端供給NI信號。P電平移動電路36也包括另一個由PMOSFET 114和NMOSFET 116形成的CMOS反相器。PMOSFET 114和NMOSFET 116的柵極端接收DINB信號，NMOSFET 116和PMOSFET 114的漏極端供給NIB信號。上述的CMOS反相器經(jīng)NMOSFET 118和PMOSFET 108有選擇的啟動。如此，NMOSFET 118的漏源路徑在NMOSFETS 112和116的源極端和地之間連接。
PMOSFET 108的源漏路徑在電源電壓輸送線101(供給VCCC電源電壓)和PMOSFETs 110和114的源極端之間連接。當發(fā)射機30由ENBN信號(由PMOSFET 108的柵極端收到)加電和NMOSFET 118的柵極端收到LS信號時，啟動P電平移動電路38。ENBN信號在發(fā)射機30加電以后確定，LS信號用于控制發(fā)射機的模式，將進一步在下文描述。N電平移動電路38包括由PMOSFET 120和NMOSFET 122形成的CMOS反相器，PMOSFET 120和NMOSFET 122在柵極端接收DIN信號。PMOSFET 120和NMOSFET 122的漏極端供給PI信號。N電平移動電路38也包括由PMOSFET 124和NMOSFET 126形成的CMOS反相器，PMOSFET 124和NMOSFET 126在柵極端接收DINB信號。PMOSFET 124和NMOSFET 126的漏極端供給PIB信號。N電平移動電路36的CMOS反相器經(jīng)NMOSFET 128啟動，其漏源路徑在NMOSFETs122和126的源極端和地之間連接。NMOSFET 128的柵極端接收ENP信號，ENP信號在加電以啟動P電平移動電路38之后確定。
發(fā)射機30的模式受到LS信號的控制。如此，當LS信號不被確定時，N電平移動電路36被禁止，控制電路34將NI和NIB信號拉高以使輸出級32處于電壓信號傳輸模式。為了實現(xiàn)這種模式，控制電路34包括漏源路徑與PMOSFET 100源漏路徑串聯(lián)的NMOSFET 104。NMOSFET 104的源極端接地，PMOSFET 100的源極端連接到VCCC電壓輸送線101。NMOSFET 104的漏極端連接到NMOSFET 112的漏極端?？刂齐娐?4也包括漏源路徑與PMOSFET 102的源漏路徑串聯(lián)的NMOSFET 106。PMOSFET 102的源極端連接到VCCC電壓輸送線101，NMOSFET 106的源極端接地。
NMOSFETs 104和106的柵極端接收ENBN信號，PMOSFETs 100和102的柵極端接收LS信號。由于此電路，在電壓信號模式期間，LS和ENBN信號高，該電路關閉控制電路34所有的晶體管。但是，當LS信號變高，ENBN信號變低(表示發(fā)射機30被加電)時，PMOSFETs 100和102將NMOSFETs 112和116的漏極端拉高，將NI和NIB信號拉高并使輸出級32處于電流模式。人們注意到在發(fā)射機30加電之前，ENBN信號在邏輯″1″電平，因此使NI和NIB信號接近地電平以禁止輸出級32。
在某些實施例中，發(fā)射機30可以是計算機系統(tǒng)200的一部分。如此，計算機系統(tǒng)200可以包括連接到本地總線204的處理器202(例如微處理器)。還連接到本地總線204的是北橋或存儲器hub 206，將本地總線204接入連接到系統(tǒng)存儲器210的存儲器總線208。存儲器hub 206還提供到加速圖形端口(AGP)總線212和hub鏈路218的接口。圖形加速器214連接到AGP總線212并驅動顯示器216。AGP在加利福尼亞州SantaClara的Intel公司1996年7月31日出版的加速圖形端口接口規(guī)范，修訂版1.0中詳細描寫了。
hub鏈路218建立了存儲器hub 206和充當南橋的輸入/輸出(I/O)hub 220之間的通信。如此，I/O hub 220可以提供I/O擴展總線222和外圍組件互聯(lián)(PCI)總線224的接口。PCI規(guī)范可從俄勒岡州波特蘭97214的PCI專業(yè)組得到。I/O hub 220還包括串行總線接口230以建立與串行總線240的通信。如此，串行接口230包括一個或多個與串行總線240的各種線路通信的發(fā)射機30。因此，處理器202可以利用串行總線接口230經(jīng)串行總線240交換數(shù)據(jù)。
其他的實施例在下列權利要求的范圍之內。例如，兩個CMOS反相器的N級36和P級38移位電路可以彼此連接以形成鎖存器。如此，NMOSFET 116和PMOSFET 114的漏極端可以連接到NMOSFET 112和PMOSFET 110的柵極端。同樣，NMOSFET 126和PMOSFET 124的漏極端可以連接到NMOSFET 122和PMOSFET 120的柵極端。其他的安排也是可能的。
雖然已經(jīng)關于有限的實施例公開了本發(fā)明，本領域技術人員根據(jù)此說明書的啟發(fā)可以從中得到很多改變和變化。希望所附的權利要求書覆蓋落入本發(fā)明真正精神和范圍的所有這種改變和變化。
權利要求
1.一種串行總線發(fā)射機，包括輸出級；和連接到輸出級的電路，以使輸出級處于電流信號傳輸模式或電壓信號傳輸模式。
2.權利要求1的串行總線發(fā)射機，其中輸出級供給表示數(shù)字信號比特的輸出信號，該輸出信號包括當輸出級處于電流信號傳輸模式時的電流信號。
3.權利要求2的串行總線發(fā)射機，其中該電流信號包括表示不同邏輯狀態(tài)的兩個不同的電流電平。
4.權利要求2的串行總線發(fā)射機，其中該輸出信號包括當輸出級處于電壓信號傳輸模式時的電壓信號。
5.權利要求4的串行總線發(fā)射機，其中該電壓信號包括表示不同邏輯狀態(tài)的兩個不同的電壓電平。
6.權利要求1的串行總線發(fā)射機，其中該輸出級包括第一級，用于在電流信號傳輸模式供給接近恒定的電流和在電壓信號傳輸模式建立電阻負荷；和互補交換級，其連接到第一級，利用電流信號傳輸模式中接近恒定的電流，產(chǎn)生表示數(shù)字信號比特的電流信號，利用電壓信號傳輸模式中的電阻負荷，產(chǎn)生表示比特的電壓信號。
7.權利要求6的串行總線發(fā)射機，其中互補開關電路包括第一晶體管，其在電流信號傳輸模式，響應邏輯比特狀態(tài)，向輸出級的第一輸出端供給所述接近恒定的電流；和第二晶體管，其在電流信號傳輸模式，響應另一個不同的邏輯比特狀態(tài)，向輸出級的第二輸出端供給所述接近恒定的電流；
8.權利要求6的串行總線發(fā)射機，其中互補開關電路包括互補安排的晶體管，它們彼此連接以在電壓信號傳輸模式中在輸出信號的輸出端產(chǎn)生表示比特的電壓信號。
9.權利要求1的串行總線發(fā)射機，進一步包括電平移動裝置，其接收表示數(shù)字信號比特的第一信號，產(chǎn)生表示第二信號來驅動輸出級的第二信號，第二信號具有不同于第一信號的偏壓分量。
10.一種計算機系統(tǒng)，包括串行總線；處理器，其用于分理經(jīng)串行總線交換的數(shù)據(jù)；和連接到串行總線和處理器的串行總線接口，串行總線接口包括一輸出級，在輸出級的第一模式，利用電流信號與串行總線進行通信，在輸出級的第二模式，利用電壓信號與串行總線進行通信。
11.權利要求10的計算機系統(tǒng)，其中與串行總線的通信包括表示該數(shù)據(jù)的至少一個信號的傳輸。
12.權利要求10的計算機系統(tǒng)，其中輸出級供給表示數(shù)字信號比特的輸出信號，該輸出信號包括當輸出級處于電流信號傳輸模式時的電流信號。
13.權利要求12的計算機系統(tǒng)，其中電流信號包括表示不同邏輯狀態(tài)的兩個不同的電流電平。
14.權利要求10的計算機系統(tǒng)，其中輸出信號包括當輸出級處于電壓信號傳輸模式時的電壓信號。
15.權利要求14的計算機系統(tǒng)，其中電壓信號包括表示兩個不同邏輯狀態(tài)的兩個不同的電壓電平。
16.權利要求10的計算機系統(tǒng)，其中輸出級包括第一級，其用于在電流信號傳輸模式供給接近恒定的電流和在電壓信號傳輸模式建立電阻負荷；和互補交換級，其連接到第一級以利用電流信號傳輸模式中接近恒定的電流，產(chǎn)生表示數(shù)字信號比特的電流信號，利用電壓信號傳輸模式中的有源負載，產(chǎn)生表示比特的電壓信號。
17.權利要求16的計算機系統(tǒng)，其中互補開關電路包括第一個晶體管，其在電流信號傳輸模式，響應一個邏輯比特狀態(tài)，向輸出級的第一個輸出端供給所述接近恒定的電流；和第二晶體管，其在電流信號傳輸模式，響應不同于所述一個邏輯比特狀態(tài)的另一個不同的邏輯比特狀態(tài)，向輸出級的第二輸出端供給所述接近恒定的電流；
18.權利要求16的計算機系統(tǒng)，其中互補開關電路包括互補安排的晶體管，其彼此連接以在電壓信號傳輸模式中在輸出信號的輸出端產(chǎn)生表示比特的電壓信號。
19.一種方法，包括選擇電流信號模式或電壓信號模式與串行總線通信；當選擇電流信號模式時，輸出級處于電流信號模式；和當選擇電壓信號模式時，輸出級處于電壓信號模式。
20.權利要求19的方法，其中輸出級處于電流信號模式包括使輸出級的電路停止充當電阻負荷，開始充當電流源。
全文摘要
提供一種發(fā)射機，其中選擇電流信號或電壓信號模式用于與串行總線通信。根據(jù)選擇的模式，輸出驅動級(32)的晶體管(137、160、170)也配置成線性負載(160)或恒流源(170)。
文檔編號H04L25/02GK1415153SQ00818026
公開日2003年4月30日 申請日期2000年12月4日 優(yōu)先權日1999年12月28日
發(fā)明者H·宋 申請人:英特爾公司