專利名稱：并行終端傳輸?shù)碾娫慈ヱ詈涎b置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及用于高頻互連電路的電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的電子系統(tǒng)包括許多運(yùn)行在很高時(shí)鐘頻率的復(fù)雜集成電路?，F(xiàn)在，在芯片到芯片互連上的數(shù)據(jù)率已經(jīng)超過了300Mb/s。在未來的幾年內(nèi)這些數(shù)據(jù)率有望達(dá)到1Gb/s。在這些數(shù)據(jù)率中，芯片至芯片的互連類似射頻傳輸線的操作。這樣，合適的終端是必需的。對(duì)于較長(zhǎng)距離的互連，則經(jīng)常使用并行終端。一些熟悉的例子包括CPU至北橋芯片互連，北橋芯片至DDR(雙倍數(shù)據(jù)率SDRAM)存儲(chǔ)器互連以及圖像處理器至DDR存儲(chǔ)器的互連。
當(dāng)互連寬度變得更寬時(shí)，需要運(yùn)行這些傳輸線的電源數(shù)量可能成為系統(tǒng)的最大電能用戶之一。例如，現(xiàn)在的高級(jí)圖像處理器可使用256字節(jié)寬互連至DDR存儲(chǔ)器。流過終端電阻的電流量是如此之大，以至于經(jīng)常使用DC/DC轉(zhuǎn)換器以提供終端電壓。
傳統(tǒng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器通常不能對(duì)終端電流的變化需求提供足夠快的響應(yīng)。即使對(duì)于以300Mb/s數(shù)據(jù)率運(yùn)行的接口，當(dāng)所有數(shù)據(jù)位從0到1并回到0轉(zhuǎn)換時(shí)，電流負(fù)荷在很短的時(shí)鐘周期從幾乎零到全電流并回到零變化。終端電壓的DC/DC電源面臨的問題也同樣發(fā)生在驅(qū)動(dòng)傳輸線的驅(qū)動(dòng)電路的DC/DC電源中。
圖1傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器電源系統(tǒng)10，包括為高速線驅(qū)動(dòng)器14(圖中示出了許多個(gè)中的一個(gè))提供能量的驅(qū)動(dòng)器電源12，VDDQ，和電容13，以及為終端裝置18提供能量的終端電源16，VTT，和電容15。
在工作中，驅(qū)動(dòng)器16隨數(shù)據(jù)線19狀態(tài)的變化而從驅(qū)動(dòng)器電源12汲取電流。當(dāng)所有或大部分?jǐn)?shù)據(jù)線處于低電平狀態(tài)時(shí)，流過小電流。當(dāng)大部分?jǐn)?shù)據(jù)線處于高電平時(shí)，流過大的直流負(fù)荷電流。在高負(fù)荷電流模式期間，電流從VDDQ電源12流經(jīng)終端電阻18，進(jìn)入到吸收該電流的終端電源16。從VDDQ電源12流進(jìn)VTT電源16電流為負(fù)的，并且為從VDDQ電源12流出電流量的大約一半。
當(dāng)數(shù)據(jù)線19轉(zhuǎn)換到低電平時(shí)，從VDDQ電源12到終端電阻18的電流幾乎立即降低到零。這導(dǎo)致VDDQ電源12的電壓的輸出生成向上的尖峰脈沖，從而使VDDQ電源轉(zhuǎn)換到應(yīng)急暫態(tài)恢復(fù)模式，以避免電源輸出增加超過電壓規(guī)定值。幾乎同時(shí)，流經(jīng)VTT電源16的電流反向，導(dǎo)致VTT電源16的電壓形成向下的尖峰脈沖，從而使VTT電源16進(jìn)入應(yīng)急暫態(tài)恢復(fù)模式以防止VTT電源電壓下降低于電壓規(guī)定值。VTT應(yīng)急暫態(tài)恢復(fù)運(yùn)行又可能形成巨大的暫態(tài)電流流回VDDQ電源12，從而進(jìn)一步加劇VDDQ電源12輸出的電壓尖峰脈沖。通過使用用于VTT和VDDQ電源16及12的高速DC/DC轉(zhuǎn)換器，可減少暫態(tài)負(fù)荷變化期間的電源波動(dòng)值。然而，電源的波動(dòng)值仍然很大，并且高速DC/DC轉(zhuǎn)換器通常價(jià)格非常高。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于通信數(shù)據(jù)的互連電路。該互連電路包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器以接收和傳送數(shù)據(jù)。至少一個(gè)終端裝置與每一驅(qū)動(dòng)器通信。具有輸出端的第一電源，為驅(qū)動(dòng)器提供能量。具有輸出端的第二電源，為終端裝置提供能量。第一去耦合電容與第一電源輸出端和第二電源輸出端相連。


本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施方式
的具體內(nèi)容通過附圖和下面的說明可顯現(xiàn)出來。從說明書和附圖以及權(quán)利要求書，將可以得出本發(fā)明的其它特征、目的以及優(yōu)點(diǎn)。
圖1為傳統(tǒng)高頻互連電路的框圖；
圖2為高頻互連電路一個(gè)方面的框圖；圖3示出了與高頻互連電路一個(gè)方面有關(guān)的波形；圖4為安裝在印刷電路板(PCB)上的高頻互連電路一個(gè)方面的二維視圖。
具體實(shí)施例方式
圖2示出了為一個(gè)或者多個(gè)高速驅(qū)動(dòng)器24提供電能的電源系統(tǒng)20的一實(shí)施例。驅(qū)動(dòng)器24可用于互連系統(tǒng)中，該互連系統(tǒng)以相當(dāng)于傳輸線的互連數(shù)據(jù)率運(yùn)行。帶有濾波電容32的驅(qū)動(dòng)器電源22可為高速驅(qū)動(dòng)器24提供電能。帶有濾波電容34的終端電源26可為終端裝置28提供電能。
本發(fā)明認(rèn)識(shí)到通過在VTT電源26和VDDQ電源22之間連接一去耦電容30，C1，可大大改善電源系統(tǒng)20的暫態(tài)響應(yīng)。此外，可大大減少或消除接地和電源22及26之間的濾波電容32的尺寸。去耦電容30的電容可等于或大大超過濾波電容34的電容。這似乎將加重電源輸出電壓的低頻干擾(glitch)問題。然而，設(shè)置去耦電容30實(shí)際上可大大降低使用非常高速DC/DC轉(zhuǎn)換器的需求并大大減小濾波電容32和34的尺寸。事實(shí)上，設(shè)置去耦電容30可同時(shí)解決VDDQ和VTT電源22和26需要注意的電源調(diào)節(jié)問題(regulation problem)。去耦電容30可為任意種類的高頻電容裝置，如陶瓷電容，硅基電容，等等。
圖3表示與電源系統(tǒng)20的一個(gè)方面工作有關(guān)的波形。第一波形50表示流入驅(qū)動(dòng)器24的電流。第二波形52表示VDDQ電源22的輸出電壓。第三波形54表示流經(jīng)去耦電容30，C1的電流。
在工作中，當(dāng)數(shù)據(jù)線29上的數(shù)據(jù)全部或者大部分為直流電流時(shí)，一大的直流電流I1，從VDDQ電源22流到驅(qū)動(dòng)器24，并且經(jīng)過終端電阻28流到VTT電源26。大約一半直流電流從VTT電源26流回到VDDQ電源22。
當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到全部和大部分為零時(shí)，流入驅(qū)動(dòng)器24的電流幾乎立即降低到零。然而，流自VDDQ電源22的電流由于電源22的限制，如寄生電感和有限暫態(tài)負(fù)載響應(yīng)，不會(huì)立即減少到零。去耦電容30為流自VDDQ電源22的電流提供暫態(tài)電流路徑I0。電流自VDDQ電源22流出，經(jīng)過去耦電容30，經(jīng)過終端電阻28，并且最終流過驅(qū)動(dòng)器24。當(dāng)VDDQ電源22的輸出電壓由于去耦電容30的限值，開始向上漂移(drift)時(shí)，VTT電源26開始響應(yīng)。由于去耦電容30提供另一電流路徑，VTT電源26不必那么快的響應(yīng)負(fù)載電流變化以防止輸出電壓尖峰脈沖。并且，由于VTT電源26對(duì)負(fù)載變化的響應(yīng)能夠比不設(shè)置去耦電容30的電源系統(tǒng)的更慢，因此，VDDQ電源22也不必對(duì)負(fù)載變化響應(yīng)那么快。
優(yōu)選地，該電源系統(tǒng)20在如圖4所示的印制電路板(PCB)的組件40上實(shí)現(xiàn)。組件40可包括VTT電源平面42以及VDDQ電源平面44，以分配分別來自VTT和VDDQ電源26及22的電能。優(yōu)選地，VTT電源平面42放置在VDDQ電源平面44的下一層。絕緣層48可隔開電源平面42和44。將VTT電源平面42布置在VDDQ電源平面44的下一層可有利地增加VTT和VDDQ之間的分布電容，還加入與去耦電容30并聯(lián)的電容。
在傳統(tǒng)的電源系統(tǒng)中，VTT電源平面通常指導(dǎo)致VTT電源平面與接地平面之間分布電容增加的接地平面，但在VTT電源平面和VDDQ電源之間的分布電容幾乎沒有增加。
PCB40上的數(shù)據(jù)線46也可布線成與VTT電源平面42相鄰，以間接增加有效去耦電容30。數(shù)據(jù)線46可形成在與VTT電源平面42相鄰的信號(hào)層上。數(shù)據(jù)線46也可形成作為VTT電源平面42的一部分。
上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到可有各種修改而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，其它實(shí)施例在所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通信數(shù)據(jù)的互連電路，包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器(24)，以接收和傳送數(shù)據(jù)；至少一個(gè)與各驅(qū)動(dòng)器通信的終端裝置(28)；第一電源(22)，具有輸出端用于為所述驅(qū)動(dòng)器(24)提供電能；第二電源(26)，具有一輸出端用于為所述終端裝置(28)提供電能；第一去耦電容(30)，與所述第一電源輸出端和所述第二電源輸出端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的互連電路，其特征在于所述第一電源輸出端以大地為參考電位；以及進(jìn)一步包括連接在第一電源輸出端和大地之間的第一濾波電容(32)。
3.如權(quán)利要求1所述的互連電路，其特征在于所述電路組裝在印制電路板(40)上。
4.如權(quán)利要求3所述的互連電路，其特征在于所述印制電路板(40)包括第一電源層(44)，包括第一電源導(dǎo)體以分布來自所述第一電源(22)的電能；以及第二電源層(42)，包括第二電源導(dǎo)體以分布來自所述第二電源(26)的電能，所述第二電源導(dǎo)體與所述第一電源導(dǎo)體相對(duì)布置。
5.如權(quán)利要求4所述的互連電路，其特征在于所述印制電路板(40)包括數(shù)據(jù)線(46)以將信號(hào)傳送至所述驅(qū)動(dòng)器(24)，所述數(shù)據(jù)線(46)布置在與所述第二電源層(42)相對(duì)布置的信號(hào)層上。
6.如權(quán)利要求1所述的互連電路，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)器(24)包括電源輸入端，信號(hào)輸入端，以及信號(hào)輸出端；所述第一電源輸出端與所述驅(qū)動(dòng)器(24)的電源輸入端相連；以及所述終端裝置(28)，連接在所述第二電源(26)的輸出端與所述驅(qū)動(dòng)器(24)的信號(hào)輸入端或所述信號(hào)輸出端之一的之間。
7.如權(quán)利要求1所述的互連電路，其特征在于還包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(24)；以及所述終端(28)響應(yīng)于多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(24)的每一個(gè)。
8.如權(quán)利要求1所述的互連電路，其特征在于所述第二電源輸出端以大地為參考電位；進(jìn)一步包括具有一電容值的第一濾波電容(34)，其連接在所述第二電源輸出端和大地之間；以及所述第一去耦電容(32)，具有與所述第二濾波電容的電容值至少相等的電容值。
9.如權(quán)利要求8所述的互連電路，其特征在于所述第一去耦電容(32)的電容至少大于所述第二濾波電容(34)電容10倍。
10.一種用于在傳輸線上通信數(shù)據(jù)的方法，包括提供驅(qū)動(dòng)器(24)以緩沖所述數(shù)據(jù)，所述驅(qū)動(dòng)器(24)具有電源輸入端；提供終端裝置(26)以與所述驅(qū)動(dòng)器(24)阻抗匹配；提供電能至所述驅(qū)動(dòng)器(24)的電源輸入端；提供電能至終端裝置(26)；以及在所述驅(qū)動(dòng)器(24)的電源輸入端和所述終端裝置(26)之間形成高頻電流路徑(30)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括為供給到所述驅(qū)動(dòng)器(24)和所述終端裝置(26)的電能濾波。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括提供印制電路板(40)以容納所述互連電路。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于通過第一電源導(dǎo)體(44)將電能分布到所述驅(qū)動(dòng)器(24)上的電源輸入端；將電能通過第二電源導(dǎo)體(42)分布到所述終端裝置；以及將所述第一電源導(dǎo)體(44)布置成與所述第二電源導(dǎo)體(42)相對(duì)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括在所述印制電路板(40)上形成數(shù)據(jù)線(46)，以將信號(hào)傳送到所述驅(qū)動(dòng)器(24)；以及將所述數(shù)據(jù)線(46)布置成與所述第二電源導(dǎo)體(42)相對(duì)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于布置所述數(shù)據(jù)線(46)步驟包括在信號(hào)層形成所述數(shù)據(jù)線(46)。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述第一電源導(dǎo)體(44)包括在第一層，且第二電源導(dǎo)體(46)包括在第二層。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于將供給到所述終端裝置(24)的電能濾波步驟包括提供具有一電容值的濾波電容(34)；其中形成高頻電流路徑步驟包括提供具有一電容值的去耦電容(30)；以及選擇所述去耦電容(30)的電容值以至少與所述濾波電容(34)的電容值相等。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所述去耦電容(30)的電容至少大于所述濾波電容(34)的電容的10倍。
全文摘要
一種通信數(shù)據(jù)互連電路。該互連電路包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器以接收和傳送數(shù)據(jù)。至少一個(gè)與每一驅(qū)動(dòng)器通信的終端裝置。具有輸出端的第一電源為驅(qū)動(dòng)器提供電源。具有輸出端的第二電源為終端裝置提供電源。第一去耦合電容與第一電源的輸出端以及第二電源的輸出通信。
文檔編號(hào)G05F1/10GK1497825SQ03156990
公開日2004年5月19日 申請(qǐng)日期2003年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月25日
發(fā)明者S·蘇塔迪加, S 蘇塔迪加 申請(qǐng)人:馬維爾國(guó)際貿(mào)易有限公司