一種差分輸出數(shù)字緩沖器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字緩沖器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種差分輸出數(shù)字緩沖器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊?，為了抑制共模干擾信號，會采用差分線來傳輸全差分電壓信號，而差分線之間會存在著寄生電容，驅(qū)動此寄生電容會消耗能量，隨著對功耗要求越來越高，這部分消耗的電能需要考慮回收。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有差分輸出數(shù)字緩沖器內(nèi)的寄生電容消耗能量較多，功耗較大的技術(shù)問題，提供了一種能夠降低功耗的差分輸出數(shù)字緩沖器及其控制方法。
[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
本發(fā)明的一種差分輸出數(shù)字緩沖器，包括控制器、電感L、電容CL、開關(guān)管SW1、開關(guān)管SW2、開關(guān)管SW3、開關(guān)管SW4和開關(guān)管SW5，所述控制器用于檢測電感L中通過的電流以及控制開關(guān)管SW1、開關(guān)管SW2、開關(guān)管SW3、開關(guān)管SW4和開關(guān)管SW5的通斷，所述開關(guān)管SW3的第一導(dǎo)通端與開關(guān)管SW4的第一導(dǎo)通端、開關(guān)管SW5的第一導(dǎo)通端和電容CL的第一端電連接，開關(guān)管SW3的第二導(dǎo)通端與電感L 一端電連接，電感L另一端與開關(guān)管SWl的第一導(dǎo)通端、開關(guān)管SW2的第一導(dǎo)通端和電容CL的第二端電連接，開關(guān)管SW4的第二導(dǎo)通端和開關(guān)管SWl的第二導(dǎo)通端都與電源VDD電連接，開關(guān)管SW5的第二導(dǎo)通端和開關(guān)管SW2的第二導(dǎo)通端都接地，開關(guān)管SWl的控制端、開關(guān)管SW2的控制端、開關(guān)管SW3的控制端、開關(guān)管SW4的控制端和開關(guān)管SW5的控制端分別與控制器電連接，所述電容CL的第一端和第二端為差分輸出數(shù)字緩沖器的兩個輸出端。
[0005]在本技術(shù)方案中，輸入信號Din從控制器的輸入端輸入。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，差分輸出數(shù)字緩沖器工作分為Tl、T2、T3和T4四個階段，控制器控制開關(guān)管SWl、開關(guān)管SW2、開關(guān)管SW3、開關(guān)管SW4、開關(guān)管SW5工作。電容CL的第一端為差分輸出數(shù)字緩沖器的口，電容CL的第二端為差分輸出數(shù)字緩沖器的Dwtp輸出口?？刂破鞯膬蓚€檢測端分別與開關(guān)管SW3的第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端電連接，通過檢測開關(guān)管SW3第一導(dǎo)通端的電壓和第二導(dǎo)通端的電壓來間接探測各個階段電感L中的電流。
[0006]當輸入信號Din從低電平跳變到高電平時，進入Tl區(qū)間，開關(guān)管SW3導(dǎo)通，開關(guān)管SW1、開關(guān)管SW2、開關(guān)管SW4、開關(guān)管SW5斷開，電容CL中儲存的反向電荷經(jīng)由開關(guān)管SW3提供給電感L，由于電感L與電容CL組成串聯(lián)共振電路，電感L中的電流從O開始往正向增大，到達峰值時，電容CL兩極板間電荷為0，然后電感L中電流開始減小，電容CL兩極板間正向電荷增大，當電感L中電流又回到O時，電容CL兩極板間正向電荷達到最大值，電容CL第一端的電壓達到最小值，電容CL第二端的電壓達到最大值。
[0007]接著進入T2區(qū)間，電感L中的電流回到O點是Tl區(qū)間的結(jié)束點，同時使T2區(qū)間的開始點。開關(guān)管SWl、開關(guān)管SW5導(dǎo)通，開關(guān)管SW2、開關(guān)管SW3、開關(guān)管SW4斷開，電容CL第一端的電壓經(jīng)由開關(guān)管SW5加強到0，電容CL第二端的電壓經(jīng)由開關(guān)管SWl加強到VDD，差分輸出數(shù)字緩沖器的Dtjuw輸出口輸出低電平，差分輸出數(shù)字緩沖器的D wtP輸出口輸出高電平。
[0008]當輸入信號Din從高電平跳變到低電平時，進入T3區(qū)間，開關(guān)管SW3導(dǎo)通，開關(guān)管SW1、開關(guān)管SW2、開關(guān)管SW4、開關(guān)管SW5斷開，電容CL上的正電荷經(jīng)由電感L、開關(guān)管SW3被LC自由振蕩到達反向最大電荷，這一過程中，電感CL中的電流從O開始反向增大到最大點，然后又回到0，當電感L中電流又回到O時，電容CL兩極板間反向電荷達到最大值，電容CL第二端的電壓達到最小值，電容CL第一端的電壓達到最大值。
[0009]接著進入T4區(qū)間，電感L中的電流回到O點，是T3區(qū)間的結(jié)束點，同時是T4區(qū)間的開始點。開關(guān)管SW2、開關(guān)管SW4導(dǎo)通，開關(guān)管SWl、開關(guān)管SW3、開關(guān)管SW5斷開，電容CL第二端的電壓經(jīng)由開關(guān)管SW2加強到0，電容CL第一端的電壓經(jīng)由開關(guān)管SW4加強到VDD，差分輸出數(shù)字緩沖器的Dtjuw輸出口輸出高電平，差分輸出數(shù)字緩沖器的D wtP輸出口輸出低電平。
[0010]本技術(shù)方案利用LC振蕩，無損地驅(qū)動差分信號，降低了差分輸出數(shù)字緩沖器的功耗，達到高效傳輸有線差分電壓信號的目的。
[0011]作為優(yōu)選，所述控制器包括電流探測器和微處理器，開關(guān)管SWl的控制端、開關(guān)管SW2的控制端、開關(guān)管SW3的控制端、開關(guān)管SW4的控制端和開關(guān)管SW5的控制端分別與微處理器電連接，電流探測器的兩個檢測端分別與開關(guān)管SW3的第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端電連接，電流探測器的數(shù)據(jù)輸出端與微處理器的第二輸入端電連接，微處理器的第一輸入端為差分輸出數(shù)字緩沖器的信號輸入端。電流探測器通過檢測開關(guān)管SW3第一導(dǎo)通端的電壓和第二導(dǎo)通端的電壓來間接探測各個階段電感L中的電流，微處理器根據(jù)讀取的輸入信號Din和電流探測器發(fā)送的檢測數(shù)據(jù)控制開關(guān)管SW1、開關(guān)管SW2、開關(guān)管SW3、開關(guān)管SW4和開關(guān)管SW5的通斷。
[0012]作為優(yōu)選，所述一種差分輸出數(shù)字緩沖器還包括電容CN和電容CP，所述電容CN —端與電容CL的第一端電連接，電容CN另一端接地，所述電容CP—端與電容CL的第二端電連接，電容CP另一端接地。
[0013]本發(fā)明的一種差分輸出數(shù)字緩沖器控制方法，包括以下步驟:
51:控制器讀取輸入信號Din，同時檢測電感L中的電流，當輸入信號Din由低電平跳變至高電平時，則執(zhí)行步驟S2，當輸入信號Din由高電平跳變至低電平時，則執(zhí)行步驟S4 ;
52:控制器控制開關(guān)管SW3導(dǎo)通，控制開關(guān)管SW1、開關(guān)管SW2、開關(guān)管SW4、開關(guān)管SW5斷開，電容CL第一端的電壓逐漸減小，電容CL第二端的電壓逐漸增大，電感L中的電流先達到正向最大值，然后回到O ;
53:當電感L中的電流變?yōu)镺時，控制器控制開關(guān)管SWl、開關(guān)管SW5導(dǎo)通，控制開關(guān)管SW2、開關(guān)管SW3、開關(guān)管SW4斷開，電容CL第一端的電壓被加強到0，電容CL第二端的電壓被加強到VDD，接著跳轉(zhuǎn)至步驟SI ；
54:控制器控制開關(guān)管SW3導(dǎo)通，控制開關(guān)管SW1、開關(guān)管SW2、開關(guān)管SW4、開關(guān)管SW5斷開，電容CL第二端的電壓逐漸減小，電容CL第一端的電壓逐漸增大，電感L中的電流先達到反向最大值，然后回到O ;
S5:當電感L中的電流變?yōu)镺時，控制器控制開關(guān)管SW2、開關(guān)管SW4導(dǎo)通，控制開關(guān)管SWl、開關(guān)管SW3、開關(guān)管SW5斷開，電容CL第二端的電壓被加強到O，電容CL第一端的電壓被加強到VDD，接著跳轉(zhuǎn)至步驟SI。
[0014]作為優(yōu)選，控制器包括電流探測器和微處理器，電流探測器檢測電感L中的電流，微處理器根據(jù)讀取的輸入信號Din和電流探測器發(fā)送的檢測數(shù)據(jù)控制開關(guān)管SW1、開關(guān)管SW2、開關(guān)管SW3、開關(guān)管SW4和開關(guān)管SW5的通斷。
[0015]本發(fā)明的實質(zhì)性效果是:利用LC振蕩，無損地驅(qū)動差分信號，降低了差分輸出數(shù)字緩沖器的功耗，達到高效傳輸有線差分電壓信號的目的。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的一種電路原理連接框圖；
圖2是本發(fā)明的一個工作周期的控制信號時序圖。
[0017]圖中:1、電流探測器，2、微處理器。
【具體實施方式】
[0018]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
[0019]實施例:本實施例的一種差分輸出數(shù)字緩沖器，如圖1所示，包括控制器、電感L、電容CL、電容CN、電容CP、開關(guān)管SWl、開關(guān)管SW2、開關(guān)管SW3、開關(guān)管SW4和開關(guān)管SW5，控制器包括電流探測器I和微處理器2，開關(guān)管SW3的第一導(dǎo)通端與開關(guān)管SW4的第一導(dǎo)通端、開關(guān)管SW5的第一導(dǎo)通端、電容CN—端和電容CL的第一端電連接，電容CN另一端接地，開關(guān)管SW3的第二導(dǎo)通端與電感L 一端電連接，電感L另一端與開關(guān)管SWl的第一導(dǎo)通端、開關(guān)管SW2的第一導(dǎo)通端、電容CP —端和電容CL的第二端電連接，電容CP另一端接地，開關(guān)管SW4的第二導(dǎo)通端和開關(guān)管SWl的第二導(dǎo)通端都與電源VDD電連接，開關(guān)管SW5的第二導(dǎo)通端和開關(guān)管SW2的第二導(dǎo)通端都接地，開關(guān)管SWl的控制端、開關(guān)管SW2的控制端、開關(guān)管SW3的控制端、開關(guān)管SW4的控制端和開關(guān)管SW5的控制端分別與微處理器2電連接，電流探測器I的兩個檢測端分別與開關(guān)管SW3的第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端電連接，電流探測器I的數(shù)據(jù)輸出端與微處理器2的第二輸入端電連接，微處理器2的第一輸入端為差分