本發(fā)明涉及數(shù)字輸出緩沖器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種快速啟動數(shù)字輸出緩沖器及其控制方法。

背景技術(shù)：
隨著傳感器的興起，傳感器與主機(jī)間有線信號傳輸情況越來越復(fù)雜。在一些超低功耗應(yīng)用場合，傳感器大部分時間都是處于待機(jī)狀態(tài)，只在極短時間內(nèi)完成一次傳感及數(shù)據(jù)輸出。傳感器通過數(shù)字輸出緩沖器將數(shù)據(jù)輸出，隨著數(shù)字信號頻率的上升，數(shù)字輸出緩沖器對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出緩沖時需要消耗大量功率。因此，有必要設(shè)計一種降低功耗的數(shù)字輸出緩沖器。中國專利公開號CN103269217，公開日2013年8月28日，發(fā)明的名稱為輸出緩沖器，該申請案公開了一種輸出緩沖器，它包括第一與第二晶體管及自偏壓電路，第一晶體管具有控制電極、耦接輸出端的輸入電極及輸出電極，第二晶體管具有控制電極、耦接第一晶體管的輸出電極的輸入電極及耦接參考電壓的輸出電極，自偏壓電路耦接輸出端及第一晶體管的控制電極。其不足之處是，該輸出緩沖器的功耗較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有數(shù)字輸出緩沖器功耗較大的技術(shù)問題，提供了一種能夠降低功耗的快速啟動數(shù)字輸出緩沖器及其控制方法。為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明的一種快速啟動數(shù)字輸出緩沖器，包括時序產(chǎn)生器、電容失配探測器、電容陣列控制器、開關(guān)電容陣列、電流探測器、電感L、負(fù)載電容CL、第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第三開關(guān)管SW3、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5，所述開關(guān)電容陣列的第一導(dǎo)通端與第三開關(guān)管SW3的第一導(dǎo)通端、第四開關(guān)管SW4的第一導(dǎo)通端和第五開關(guān)管SW5的第一導(dǎo)通端電連接，第四開關(guān)管SW4的第二導(dǎo)通端與電源VDD電連接，第五開關(guān)管SW5的第二導(dǎo)通端與開關(guān)電容陣列的第二導(dǎo)通端都接地，第三開關(guān)管SW3的第二導(dǎo)通端與電感L一端電連接，電感L另一端與負(fù)載電容CL的上極板、第一開關(guān)管SW1的第一導(dǎo)通端、第二開關(guān)管SW2的第一導(dǎo)通端和電容失配探測器的檢測端電連接，所述負(fù)載電容CL的下極板和第二開關(guān)管SW2的第二導(dǎo)通端都接地，所述第一開關(guān)管SW1的第二導(dǎo)通端與電源VDD電連接，電容失配探測器的輸出端與電容陣列控制器的輸入端電連接，電容陣列控制器還與開關(guān)電容陣列的控制端電連接，所述第一開關(guān)管SW1的控制端、第二開關(guān)管SW2的控制端、第三開關(guān)管SW3的控制端、第四開關(guān)管SW4的控制端、第五開關(guān)管SW5的控制端、電容失配探測器和電流探測器分別與時序產(chǎn)生器電連接，所述電流探測器的兩個檢測端分別與第三開關(guān)管SW3的第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端電連接，所述時序產(chǎn)生器的輸入端為數(shù)字輸出緩沖器的信號輸入端，所述負(fù)載電容CL的上極板為數(shù)字輸出緩沖器的信號輸出端。在本技術(shù)方案中，時序產(chǎn)生器、開關(guān)電容陣列、電感L、負(fù)載電容CL、第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第三開關(guān)管SW3、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5組成了快速啟動數(shù)字輸出緩沖器的主體電路，其功能是通過控制第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第三開關(guān)管SW3、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5來控制LC振蕩把開關(guān)電容陣列上的電荷按照輸入信號Din無損地搬到負(fù)載電容CL上，并把負(fù)載電容CL的上極板加強(qiáng)到電源VDD的電壓，或者是把CL上的電荷按照輸入信號Din無損地搬到開關(guān)電容陣列上，并把負(fù)載電容CL的上極板加強(qiáng)到地，這樣在輸出口Dout可以實(shí)現(xiàn)從低電平到高電平的轉(zhuǎn)換并加強(qiáng)及從高電平到低電平的轉(zhuǎn)換并加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了從Din到Dout的數(shù)據(jù)無損緩沖驅(qū)動。第一開關(guān)管SW1及第二開關(guān)管SW2實(shí)現(xiàn)對數(shù)字輸出口Dout的電平的加強(qiáng)，把Dout維持在低阻的高電平或低阻的低電平上。第四開關(guān)管SW4及第五開關(guān)管SW5實(shí)現(xiàn)對開關(guān)電容陣列的第一導(dǎo)通端的電平的加強(qiáng)，把開關(guān)電容陣列的第一導(dǎo)通端維持在低阻的高電平或低阻的低電平上。在輸入信號Din從低電平跳變到高電平，再由高電平跳變到低電平的過程中，快速啟動數(shù)字輸出緩沖器工作分為T1、T2、T3和T4四個階段，時序產(chǎn)生器控制第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第三開關(guān)管SW3、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5工作。當(dāng)輸入信號Din從低電平跳變到高電平時，進(jìn)入T1區(qū)間，第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通，第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5斷開，開關(guān)電容陣列中儲存的電荷經(jīng)由第三開關(guān)管SW3提供給電感L，由于電感L與負(fù)載電容CL組成串聯(lián)共振電路，負(fù)載電容CL由于共振而充入電壓，其上極板的電壓可以自由振蕩到VDD。在T1區(qū)間，電感L中的電流從0開始往正向增大，到達(dá)峰值后，在負(fù)載電容CL上極板的電壓振蕩到最高點(diǎn)，電感L中電流又回到0。接著進(jìn)入T2區(qū)間，電感L中的電流回到0點(diǎn)，是T1區(qū)間的結(jié)束點(diǎn)，同時是T2區(qū)間的開始點(diǎn)。第一開關(guān)管SW1、第五開關(guān)管SW5導(dǎo)通，第二開關(guān)管SW2、第三開關(guān)管SW3和第四開關(guān)管SW4斷開，負(fù)載電容CL的上極板經(jīng)由第一開關(guān)管SW1加強(qiáng)到VDD，負(fù)載電容CL的上極板的電壓達(dá)到VDD，輸出口Dout輸出高電平，開關(guān)電容陣列的第一導(dǎo)通端經(jīng)由第五開關(guān)管SW5加強(qiáng)到GND，開關(guān)電容陣列的第一導(dǎo)通端維持在低電平。當(dāng)輸入信號Din從高電平跳變到低電平時，進(jìn)入T3區(qū)間，第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通，第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5斷開。負(fù)載電容CL上的電荷經(jīng)由電感L，第三開關(guān)管SW3被開關(guān)電容陣列回收。這一過程，負(fù)載電容CL上的電壓從VDD自由振蕩到0，電感L中的電流從0開始反向增大到最大點(diǎn)，然后又回到0。接著進(jìn)入T4區(qū)間，電感L中的電流回到0點(diǎn)，是T3區(qū)間的結(jié)束點(diǎn)，同時是T4區(qū)間的開始點(diǎn)。第二開關(guān)管SW2和第四開關(guān)管SW4導(dǎo)通，第一開關(guān)管SW1、第三開關(guān)管SW3和第五開關(guān)管SW5斷開。負(fù)載電容CL上極板經(jīng)由第二開關(guān)管SW2加強(qiáng)到GND，輸出口Dout輸出低電平，開關(guān)電容陣列的第一導(dǎo)通端經(jīng)由第四開關(guān)管SW4加強(qiáng)到VDD，開關(guān)電容陣列的第一導(dǎo)通端維持在高電平。電流探測器給主體電路提供負(fù)反饋，由于T1階段和T3階段需要在電感L中的電流恰好變?yōu)?時結(jié)束，從而降低功耗，同時避免電感L中殘余電流高頻振蕩產(chǎn)生電路噪聲。因此時序產(chǎn)生器控制T1階段和T3階段的持續(xù)時間很重要。T1階段和T3階段的持續(xù)時間相同，都為時間T。時序產(chǎn)生器內(nèi)預(yù)先設(shè)有時間T的初始數(shù)值，當(dāng)時序產(chǎn)生器控制第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通T時間結(jié)束，即第三開關(guān)管SW3斷開時，電流探測器探測到電感L中的殘余電流，輸出Dcmp值到時序產(chǎn)生器，Dcmp值反應(yīng)殘余電流的方向，或者Dcmp值反應(yīng)殘余電流的方向及大小，時序產(chǎn)生器根據(jù)接收到的Dcmp值調(diào)整時間T的數(shù)值。第三開關(guān)管SW3斷開時，如果電流探測器檢測到有殘余電流從電感L流向負(fù)載電容CL，則時間T值增大，如果電流探測器檢測到有殘余電流從負(fù)載電容CL流向電感L，則時間T值減小。電容失配探測器和電容陣列控制器組成了快速啟動開關(guān)電容陣列的輔助控制電路。在T2區(qū)間，當(dāng)時序產(chǎn)生器控制第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通T時間結(jié)束，即第三開關(guān)管SW3斷開時，同時在第一開關(guān)管SW1、第五開關(guān)管SW5導(dǎo)通前，電容失配探測器檢測負(fù)載電容CL上極板的電壓V，比較電壓V與電源VDD電壓的大小，并將比較結(jié)果發(fā)送到電容陣列控制器，電容陣列控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的導(dǎo)通和關(guān)斷。如果電壓V等于電源VDD電壓，則開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)不變；如果電壓V小于電源VDD電壓，則調(diào)整開關(guān)電容陣列內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，使得開關(guān)電容陣列的有效電容量Ca增大；如果電壓V大于電源VDD電壓，則調(diào)整開關(guān)電容陣列內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，使得開關(guān)電容陣列的有效電容量Ca減小。在T4區(qū)間，當(dāng)時序產(chǎn)生器控制第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通T時間結(jié)束，即第三開關(guān)管SW3斷開時，同時在第二開關(guān)管SW2、第四開關(guān)管SW4導(dǎo)通前，電容失配探測器檢測負(fù)載電容CL上極板的電壓V，比較電壓V與0的大小，并將比較結(jié)果發(fā)送到電容陣列控制器，電容陣列控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的導(dǎo)通和關(guān)斷。如果電壓V等于0，則開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)不變；如果電壓V小于0，則調(diào)整開關(guān)電容陣列內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，使得開關(guān)電容陣列的有效電容量Ca減?。蝗绻妷篤大于0，則調(diào)整開關(guān)電容陣列內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，使得開關(guān)電容陣列的有效電容量Ca增大。通過實(shí)時調(diào)整各個開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)使開關(guān)電容陣列的有效電容量Ca與負(fù)載電容CL的電容量匹配，從而不需要使用巨大的儲能電容，不用為了電路建立而對巨大的儲能電容進(jìn)行長時間充電，節(jié)省了功耗，同時由于對開關(guān)電容陣列的充電時間較少使得數(shù)字輸出緩沖器能夠快速啟動。作為優(yōu)選，所述電容失配探測器包括數(shù)據(jù)處理模塊和電壓檢測模塊，所述電壓檢測模塊的檢測端與負(fù)載電容CL的上極板電連接，所述電壓檢測模塊的數(shù)據(jù)輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端電連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊還分別與時序產(chǎn)生器和電容陣列控制器電連接。電壓檢測模塊檢測負(fù)載電容CL上極板的電壓，數(shù)據(jù)處理模塊對電壓檢測模塊檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且與時序產(chǎn)生器和電容陣列控制器進(jìn)行信息交換。作為優(yōu)選，所述開關(guān)電容陣列包括若干個并聯(lián)的開關(guān)電容電路，所述開關(guān)電容電路包括電容器以及受電容陣列控制器控制的開關(guān)模塊，所述電容器和開關(guān)模塊串聯(lián)，所述開關(guān)模塊的控制端與電容陣列控制器電連接。電容陣列控制器通過每個開關(guān)電容電路中的開關(guān)模塊來控制該開關(guān)電容電路的通斷，通過控制各個開關(guān)電容電路的導(dǎo)通和關(guān)斷來調(diào)整開關(guān)電容陣列的有效電容量Ca。本發(fā)明的一種快速啟動數(shù)字輸出緩沖器的控制方法，包括以下步驟：S1：時序產(chǎn)生器讀取輸入信號Din，當(dāng)輸入信號Din由低電平跳變至高電平時，則執(zhí)行步驟S2，當(dāng)輸入信號Din由高電平跳變至低電平時，則執(zhí)行步驟S4；S2：時序產(chǎn)生器控制第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通T時間，控制第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5斷開T時間；S3：T時間結(jié)束時，時序產(chǎn)生器控制第二開關(guān)管SW2、第三開關(guān)管SW3和第四開關(guān)管SW4斷開，控制電容失配探測器檢測負(fù)載電容CL上極板在第三開關(guān)管SW3斷開時的電壓V，檢測完成后，時序產(chǎn)生器控制第一開關(guān)管SW1和第五開關(guān)管SW5導(dǎo)通，電容失配探測器比較電壓V與電源VDD電壓的大小，并將比較結(jié)果發(fā)送到電容陣列控制器，電容陣列控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的導(dǎo)通和關(guān)斷，使開關(guān)電容陣列的有效電容量Ca與負(fù)載電容CL的電容量匹配；S4：時序產(chǎn)生器控制第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通T時間，控制第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5斷開T時間；S5：T時間結(jié)束時，時序控制器控制第一開關(guān)管SW1、第三開關(guān)管SW3和第五開關(guān)管SW5斷開，控制第二開關(guān)管SW2和第四開關(guān)管SW4導(dǎo)通；時序產(chǎn)生器內(nèi)預(yù)先設(shè)有時間T的初始數(shù)值，當(dāng)時序產(chǎn)生器控制第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通T時間結(jié)束，即第三開關(guān)管SW3斷開時，電流探測器探測到電感L中的殘余電流，輸出Dcmp值到時序產(chǎn)生器，Dcmp值反應(yīng)殘余電流的方向，或者Dcmp值反應(yīng)殘余電流的方向及大小，時序產(chǎn)生器根據(jù)接收到的Dcmp值調(diào)整時間T的數(shù)值。作為優(yōu)選，所述時序產(chǎn)生器根據(jù)接收到的Dcmp值調(diào)整時間T的數(shù)值的方法包括以下步驟：時序產(chǎn)生器設(shè)有一個與時間值對應(yīng)的Dsgm值，Dsgm值的初始值對應(yīng)的時間值為時間T的初始數(shù)值，時序產(chǎn)生器對Dsgm值和接收到的Dcmp值進(jìn)行積分，得到最新的Dsgm值，將該最新的Dsgm值對應(yīng)的時間值作為時間T的最新數(shù)值。作為優(yōu)選，所述步驟S3中電容陣列控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的導(dǎo)通和關(guān)斷的方法包括以下步驟：如果電壓V等于電源VDD電壓，則開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)不變；如果電壓V小于電源VDD電壓，則調(diào)整開關(guān)電容陣列內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，使得開關(guān)電容陣列的有效電容量Ca增大；如果電壓V大于電源VDD電壓，則調(diào)整開關(guān)電容陣列內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，使得開關(guān)電容陣列的有效電容量Ca減小。作為優(yōu)選，所述步驟S5包括以下步驟：T時間結(jié)束時，時序控制器控制第一開關(guān)管SW1、第三開關(guān)管SW3和第五開關(guān)管SW5斷開，電容失配探測器檢測負(fù)載電容CL上極板在第三開關(guān)管SW3斷開時的電壓V，檢測完成后，時序產(chǎn)生器控制第二開關(guān)管SW2和第四開關(guān)管SW4導(dǎo)通，電容失配探測器比較電壓V與0的大小，并將比較結(jié)果發(fā)送到電容陣列控制器，電容陣列控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的導(dǎo)通和關(guān)斷，使開關(guān)電容陣列的有效電容量Ca與負(fù)載電容CL的電容量匹配。作為優(yōu)選，所述步驟S5中電容陣列控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的導(dǎo)通和關(guān)斷的方法包括以下步驟：如果電壓V等于0，則開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)不變；如果電壓V小于0，則調(diào)整開關(guān)電容陣列內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，使得開關(guān)電容陣列的有效電容量Ca減??；如果電壓V大于0，則調(diào)整開關(guān)電容陣列內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，使得開關(guān)電容陣列的有效電容量Ca增大。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性效果是：(1)有效降低了數(shù)字輸出緩沖器的功耗。(2)啟動快速，即刻建立起穩(wěn)定傳輸路徑，同時對于負(fù)載電容的變化具有極快的響應(yīng)能力。(3)避免電感L中殘余電流高頻振蕩產(chǎn)生電路噪聲。(4)采用了電容匹配技術(shù)，從傳輸?shù)牡谝粋€數(shù)據(jù)開始就是有效的，而采用大電容的話，在建立過程中，數(shù)據(jù)的完整性會得到破壞，要一個很長的時間數(shù)據(jù)才會有效。(5)由于開關(guān)電容陣列內(nèi)的電容都是小電容，因此可以很方便把開關(guān)電容陣列集成到芯片內(nèi)部。附圖說明圖1是本發(fā)明的一種電路原理連接框圖；圖2是電容失配探測器的電路原理連接框圖；圖3是本發(fā)明的一個工作周期的控制信號時序圖；圖4是本發(fā)明的電容匹配時序圖。圖中：1、時序產(chǎn)生器，2、電容失配探測器，3、電容陣列控制器，4、開關(guān)電容陣列，5、電流探測器，6、數(shù)據(jù)處理模塊，7、電壓檢測模塊，8、電容器，9、開關(guān)模塊。具體實(shí)施方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例：本發(fā)明的一種快速啟動數(shù)字輸出緩沖器，如圖1所示，包括時序產(chǎn)生器1、電容失配探測器2、電容陣列控制器3、開關(guān)電容陣列4、電流探測器5、電感L、負(fù)載電容CL、第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第三開關(guān)管SW3、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5，開關(guān)電容陣列4的第一導(dǎo)通端與第三開關(guān)管SW3的第一導(dǎo)通端、第四開關(guān)管SW4的第一導(dǎo)通端和第五開關(guān)管SW5的第一導(dǎo)通端電連接，第四開關(guān)管SW4的第二導(dǎo)通端與電源VDD電連接，第五開關(guān)管SW5的第二導(dǎo)通端與開關(guān)電容陣列4的第二導(dǎo)通端都接地，第三開關(guān)管SW3的第二導(dǎo)通端與電感L一端電連接，電感L另一端與負(fù)載電容CL的上極板、第一開關(guān)管SW1的第一導(dǎo)通端、第二開關(guān)管SW2的第一導(dǎo)通端和電容失配探測器2的檢測端電連接，負(fù)載電容CL的下極板和第二開關(guān)管SW2的第二導(dǎo)通端都接地，第一開關(guān)管SW1的第二導(dǎo)通端與電源VDD電連接，電容失配探測器2的輸出端與電容陣列控制器3的輸入端電連接，電容陣列控制器3還與開關(guān)電容陣列4的控制端電連接，第一開關(guān)管SW1的控制端、第二開關(guān)管SW2的控制端、第三開關(guān)管SW3的控制端、第四開關(guān)管SW4的控制端、第五開關(guān)管SW5的控制端、電容失配探測器2和電流探測器5分別與時序產(chǎn)生器1電連接，電流探測器5的兩個檢測端分別與第三開關(guān)管SW3的第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端電連接，時序產(chǎn)生器1的輸入端為數(shù)字輸出緩沖器的信號輸入端，負(fù)載電容CL的上極板為數(shù)字輸出緩沖器的信號輸出端。如圖2所示，電容失配探測器2包括數(shù)據(jù)處理模塊6和電壓檢測模塊7，電壓檢測模塊7的檢測端與負(fù)載電容CL的上極板電連接，電壓檢測模塊7的數(shù)據(jù)輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊6的輸入端電連接，數(shù)據(jù)處理模塊6還分別與時序產(chǎn)生器1和電容陣列控制器3電連接。數(shù)據(jù)處理模塊6為雙向積分器，受時序產(chǎn)生器1控制，電壓檢測模塊7檢測負(fù)載電容CL上極板的電壓，數(shù)據(jù)處理模塊6對電壓檢測模塊7檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果發(fā)送到電容陣列控制器3。開關(guān)電容陣列4包括若干個并聯(lián)的開關(guān)電容電路，開關(guān)電容電路包括電容器8以及受電容陣列控制器3控制的開關(guān)模塊9，電容器8和開關(guān)模塊9串聯(lián)，開關(guān)模塊9的控制端與電容陣列控制器3電連接。電容陣列控制器3通過每個開關(guān)電容電路中的開關(guān)模塊9來控制該開關(guān)電容電路的通斷，通過控制各個開關(guān)電容電路的導(dǎo)通和關(guān)斷來調(diào)整開關(guān)電容陣列4的有效電容量Ca。時序產(chǎn)生器1、開關(guān)電容陣列4、電感L、負(fù)載電容CL、第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第三開關(guān)管SW3、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5組成了快速啟動數(shù)字輸出緩沖器的主體電路，其功能是通過控制第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第三開關(guān)管SW3、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5來控制LC振蕩把開關(guān)電容陣列4上的電荷按照輸入信號Din無損地搬到負(fù)載電容CL上，并把負(fù)載電容CL的上極板加強(qiáng)到電源VDD的電壓，或者是把CL上的電荷按照輸入信號Din無損地搬到開關(guān)電容陣列4上，并把負(fù)載電容CL的上極板加強(qiáng)到地，這樣在輸出口Dout可以實(shí)現(xiàn)從低電平到高電平的轉(zhuǎn)換并加強(qiáng)及從高電平到低電平的轉(zhuǎn)換并加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了從Din到Dout的數(shù)據(jù)無損緩沖驅(qū)動。第一開關(guān)管SW1及第二開關(guān)管SW2實(shí)現(xiàn)對數(shù)字輸出口Dout的電平的加強(qiáng)，把Dout維持在低阻的高電平或低阻的低電平上。第四開關(guān)管SW4及第五開關(guān)管SW5實(shí)現(xiàn)對開關(guān)電容陣列4的第一導(dǎo)通端的電平的加強(qiáng)，把開關(guān)電容陣列4的第一導(dǎo)通端維持在低阻的高電平或低阻的低電平上。如圖3所示，在輸入信號Din從低電平跳變到高電平，再由高電平跳變到低電平的過程中，快速啟動數(shù)字輸出緩沖器工作分為T1、T2、T3和T4四個階段，時序產(chǎn)生器1控制第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第三開關(guān)管SW3、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5工作。當(dāng)輸入信號Din從低電平跳變到高電平時，進(jìn)入T1區(qū)間，第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通，第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5斷開，開關(guān)電容陣列4中儲存的電荷經(jīng)由第三開關(guān)管SW3提供給電感L，由于電感L與負(fù)載電容CL組成串聯(lián)共振電路，負(fù)載電容CL由于共振而充入電壓，其上極板的電壓可以自由振蕩到VDD。在T1區(qū)間，電感L中的電流從0開始往正向增大，到達(dá)峰值后，在負(fù)載電容CL上極板的電壓振蕩到最高點(diǎn)，電感L中電流又回到0。接著進(jìn)入T2區(qū)間，電感L中的電流回到0點(diǎn)，是T1區(qū)間的結(jié)束點(diǎn)，同時是T2區(qū)間的開始點(diǎn)。第一開關(guān)管SW1、第五開關(guān)管SW5導(dǎo)通，第二開關(guān)管SW2、第三開關(guān)管SW3和第四開關(guān)管SW4斷開，負(fù)載電容CL的上極板經(jīng)由第一開關(guān)管SW1加強(qiáng)到VDD，負(fù)載電容CL的上極板的電壓達(dá)到VDD，輸出口Dout輸出高電平，開關(guān)電容陣列4的第一導(dǎo)通端經(jīng)由第五開關(guān)管SW5加強(qiáng)到GND，開關(guān)電容陣列4的第一導(dǎo)通端維持在低電平。當(dāng)輸入信號Din從高電平跳變到低電平時，進(jìn)入T3區(qū)間，第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通，第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5斷開。負(fù)載電容CL上的電荷經(jīng)由電感L，第三開關(guān)管SW3被開關(guān)電容陣列4回收。這一過程，負(fù)載電容CL上的電壓從VDD自由振蕩到0，電感L中的電流從0開始反向增大到最大點(diǎn)，然后又回到0。接著進(jìn)入T4區(qū)間，電感L中的電流回到0點(diǎn)，是T3區(qū)間的結(jié)束點(diǎn)，同時是T4區(qū)間的開始點(diǎn)。第二開關(guān)管SW2和第四開關(guān)管SW4導(dǎo)通，第一開關(guān)管SW1、第三開關(guān)管SW3和第五開關(guān)管SW5斷開。負(fù)載電容CL上極板經(jīng)由第二開關(guān)管SW2加強(qiáng)到GND，輸出口Dout輸出低電平，開關(guān)電容陣列4的第一導(dǎo)通端經(jīng)由第四開關(guān)管SW4加強(qiáng)到VDD，開關(guān)電容陣列4的第一導(dǎo)通端維持在高電平。電流探測器5給主體電路提供負(fù)反饋，由于T1階段和T3階段需要在電感L中的電流恰好變?yōu)?時結(jié)束，從而降低功耗，同時避免電感L中殘余電流高頻振蕩產(chǎn)生電路噪聲。因此時序產(chǎn)生器1控制T1階段和T3階段的持續(xù)時間很重要。T1階段和T3階段的持續(xù)時間相同，都為時間T。時序產(chǎn)生器1內(nèi)預(yù)先設(shè)有時間T的初始數(shù)值，當(dāng)時序產(chǎn)生器控制第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通T時間結(jié)束，即第三開關(guān)管SW3斷開時，電流探測器5探測到電感L中的殘余電流，輸出Dcmp值到時序產(chǎn)生器，Dcmp值反應(yīng)殘余電流的方向，或者Dcmp值反應(yīng)殘余電流的方向及大小，時序產(chǎn)生器1根據(jù)接收到的Dcmp值調(diào)整時間T的數(shù)值。第三開關(guān)管SW3斷開時，如果電流探測器5檢測到有殘余電流從電感L流向負(fù)載電容CL，則時間T值增大，如果電流探測器5檢測到有殘余電流從負(fù)載電容CL流向電感L，則時間T值減小。電容失配探測器2和電容陣列控制器3組成了快速啟動開關(guān)電容陣列4的輔助控制電路。開關(guān)電容陣列4包括電容器C1、C2……Cn，電容器Cn的電容量Cn＝A×2n-1，n＝1，2，3……，A為常數(shù)。如圖4所示，在T2區(qū)間，當(dāng)時序產(chǎn)生器1控制第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通T時間結(jié)束，即第三開關(guān)管SW3斷開時，同時在第一開關(guān)管SW1、第五開關(guān)管SW5導(dǎo)通前，電壓檢測模塊7檢測負(fù)載電容CL上極板的電壓V，數(shù)據(jù)處理模塊6比較電壓V與電源VDD電壓的大小，并將比較結(jié)果發(fā)送到電容陣列控制器3，電容陣列控制器3根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制開關(guān)電容陣列4內(nèi)各個開關(guān)電容電路的導(dǎo)通和關(guān)斷。如果電壓V等于電源VDD電壓，數(shù)據(jù)處理模塊6輸出到電容陣列控制器3的數(shù)值Ctrl保持不變，則開關(guān)電容陣列4內(nèi)各個開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)不變，有效電容量Ca保持不變；如果電壓V小于電源VDD電壓，數(shù)據(jù)處理模塊6輸出到電容陣列控制器3的數(shù)值Ctrl增大，則調(diào)整開關(guān)電容陣列4內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，有效電容量Ca增大；如果電壓V大于電源VDD電壓，數(shù)據(jù)處理模塊6輸出到電容陣列控制器3的數(shù)值Ctrl減小，則調(diào)整開關(guān)電容陣列4內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，有效電容量Ca減小。當(dāng)時序產(chǎn)生器1控制第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通T時間結(jié)束，即第三開關(guān)管SW3斷開時，同時在第二開關(guān)管SW2、第四開關(guān)管SW4導(dǎo)通前，電壓檢測模塊7檢測負(fù)載電容CL上極板的電壓V，數(shù)據(jù)處理模塊6比較電壓V與0的大小，并將比較結(jié)果發(fā)送到電容陣列控制器3，電容陣列控制器3根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制開關(guān)電容陣列4內(nèi)各個開關(guān)電容電路的導(dǎo)通和關(guān)斷。如果電壓V等于0，數(shù)據(jù)處理模塊6輸出到電容陣列控制器3的數(shù)值Ctrl保持不變，則開關(guān)電容陣列4內(nèi)各個開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)不變，有效電容量Ca保持不變；如果電壓V小于0，數(shù)據(jù)處理模塊6輸出到電容陣列控制器3的數(shù)值Ctrl減小，則調(diào)整開關(guān)電容陣列4內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，有效電容量Ca減??；如果電壓V大于0，數(shù)據(jù)處理模塊6輸出到電容陣列控制器3的數(shù)值Ctrl增大，則調(diào)整開關(guān)電容陣列4內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，有效電容量Ca增大。通過實(shí)時調(diào)整各個開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)使開關(guān)電容陣列4的有效電容量Ca與負(fù)載電容CL的電容量匹配，從而不需要使用巨大的儲能電容，不用為了電路建立而對巨大的儲能電容進(jìn)行長時間充電，節(jié)省了功耗，同時由于對開關(guān)電容陣列4的充電時間較少使得數(shù)字輸出緩沖器能夠快速啟動。本發(fā)明的一種快速啟動數(shù)字輸出緩沖器的控制方法，適用于上述的一種快速啟動數(shù)字輸出緩沖器，包括以下步驟：S1：時序產(chǎn)生器讀取輸入信號Din，當(dāng)輸入信號Din由低電平跳變至高電平時，則執(zhí)行步驟S2，當(dāng)輸入信號Din由高電平跳變至低電平時，則執(zhí)行步驟S4；S2：時序產(chǎn)生器控制第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通T時間，控制第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5斷開T時間；開關(guān)電容陣列中儲存的電荷經(jīng)由第三開關(guān)管SW3提供給電感L，由于電感L與負(fù)載電容CL組成串聯(lián)共振電路，負(fù)載電容CL由于共振而充入電壓，其上極板的電壓可以自由振蕩到VDD。這一過程，電感L中的電流從0開始往正向增大，到達(dá)峰值后，在負(fù)載電容CL上極板的電壓振蕩到最高點(diǎn)，電感L中電流又回到0。S3：T時間結(jié)束時，時序產(chǎn)生器控制第二開關(guān)管SW2、第三開關(guān)管SW3和第四開關(guān)管SW4斷開，控制電容失配探測器檢測負(fù)載電容CL上極板在第三開關(guān)管SW3斷開時的電壓V，檢測完成后，時序產(chǎn)生器控制第一開關(guān)管SW1和第五開關(guān)管SW5導(dǎo)通，電容失配探測器比較電壓V與電源VDD電壓的大小，并將比較結(jié)果發(fā)送到電容陣列控制器，電容陣列控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的導(dǎo)通和關(guān)斷，使開關(guān)電容陣列的有效電容量Ca與負(fù)載電容CL的電容量匹配；負(fù)載電容CL的上極板經(jīng)由第一開關(guān)管SW1加強(qiáng)到VDD，負(fù)載電容CL的上極板的電壓達(dá)到VDD，輸出口Dout輸出高電平，開關(guān)電容陣列的第一導(dǎo)通端經(jīng)由第五開關(guān)管SW5加強(qiáng)到GND，開關(guān)電容陣列的第一導(dǎo)通端維持在低電平。S4：時序產(chǎn)生器控制第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通T時間，控制第一開關(guān)管SW1、第二開關(guān)管SW2、第四開關(guān)管SW4和第五開關(guān)管SW5斷開T時間；負(fù)載電容CL上的電荷經(jīng)由電感L，第三開關(guān)管SW3被開關(guān)電容陣列4回收。這一過程，負(fù)載電容CL上的電壓從VDD自由振蕩到0，電感L中的電流從0開始反向增大到最大點(diǎn)，然后又回到0。S5：T時間結(jié)束時，時序控制器控制第一開關(guān)管SW1、第三開關(guān)管SW3和第五開關(guān)管SW5斷開，電容失配探測器檢測負(fù)載電容CL上極板在第三開關(guān)管SW3斷開時的電壓V，檢測完成后，時序產(chǎn)生器控制第二開關(guān)管SW2和第四開關(guān)管SW4導(dǎo)通，電容失配探測器比較電壓V與0的大小，并將比較結(jié)果發(fā)送到電容陣列控制器，電容陣列控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的導(dǎo)通和關(guān)斷，使開關(guān)電容陣列的有效電容量Ca與負(fù)載電容CL的電容量匹配；負(fù)載電容CL上極板經(jīng)由第二開關(guān)管SW2加強(qiáng)到GND，輸出口Dout輸出低電平，開關(guān)電容陣列的第一導(dǎo)通端經(jīng)由第四開關(guān)管SW4加強(qiáng)到VDD，開關(guān)電容陣列的第一導(dǎo)通端維持在高電平。時序產(chǎn)生器內(nèi)預(yù)先設(shè)有時間T的初始數(shù)值，當(dāng)時序產(chǎn)生器控制第三開關(guān)管SW3導(dǎo)通T時間結(jié)束，即第三開關(guān)管SW3斷開時，電流探測器探測到電感L中的殘余電流，輸出Dcmp值到時序產(chǎn)生器，Dcmp值反應(yīng)殘余電流的方向，或者Dcmp值反應(yīng)殘余電流的方向及大小，時序產(chǎn)生器根據(jù)接收到的Dcmp值調(diào)整時間T的數(shù)值。第三開關(guān)管SW3斷開時，如果電流探測器檢測到有殘余電流從電感L流向負(fù)載電容CL，則時間T值增大，如果電流探測器檢測到有殘余電流從負(fù)載電容CL流向電感L，則時間T值減小。時序產(chǎn)生器根據(jù)接收到的Dcmp值調(diào)整時間T的數(shù)值包括以下步驟：時序產(chǎn)生器設(shè)有一個與時間值對應(yīng)的Dsgm值，Dsgm值的初始值對應(yīng)的時間值為時間T的初始數(shù)值，時序產(chǎn)生器對Dsgm值和接收到的Dcmp值進(jìn)行積分，得到最新的Dsgm值，將該最新的Dsgm值對應(yīng)的時間值作為時間T的最新數(shù)值。步驟S3中電容陣列控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的導(dǎo)通和關(guān)斷的方法包括以下步驟：如果電壓V等于電源VDD電壓，則開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)不變；如果電壓V小于電源VDD電壓，則調(diào)整開關(guān)電容陣列內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，使得開關(guān)電容陣列的有效電容增大；如果電壓V大于電源VDD電壓，則調(diào)整開關(guān)電容陣列內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，使得開關(guān)電容陣列的有效電容減小。步驟S5中電容陣列控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的導(dǎo)通和關(guān)斷的方法包括以下步驟：如果電壓V等于0，則開關(guān)電容陣列內(nèi)各個開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)不變；如果電壓V小于0，則調(diào)整開關(guān)電容陣列內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，使得開關(guān)電容陣列的有效電容減小；如果電壓V大于0，則調(diào)整開關(guān)電容陣列內(nèi)相應(yīng)開關(guān)電容電路的通斷狀態(tài)，使得開關(guān)電容陣列的有效電容增大。