CN104104626B - 驱动装置与相关的传输系统 - Google Patents

Abstract

一种用于传输系统的驱动装置，包含一第一转换模块，包含一电流源单元，用来根据输入信号中一电流指示信号，产生一第一电流及一第二电流；及一控制单元，用来根据输入信号的一电平信号，产生一控制信号；及一第二转换模块，包含一正电流产生单元，用来根据控制信号及该第一电流，在第一时间区间内于正传送端在产生正驱动电流；及一负电流产生单元，用来根据控制信号及第二电流，在第二时间区间内产生负驱动电流；其中第一时间区间与第二时间区间之间不相互重迭。

Description

驱动装置与相关的传输系统

技术领域

本发明相关于一种用于传输系统的驱动装置，尤指一种能够降低传输系统中平均驱动电流的驱动装置。

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摆幅。一般而言，依据驱动方式的差异，网络装置中的传输装置的驱动方法可以分为电流模式(currentmode)及电压模式(voltage mode)。

当网络装置中的传输装置以电流模式实现时，传输装置需要使用大量驱动电流来驱动一变压器(transformer)，以达到驱动传输线的目的。然而，无论传输装置是否需要改变传输线上的信号，传统技术中的传输装置会将驱动变压器的电流总量常态性地维持在一可观的定值。换言之，当网络装置的输入端没有信号馈入而传输装置不需要调变传输线上的信号时，传输装置仍会持续产生大量的电流，从而浪费了显著的功率消耗。由此可知，传统技术实有改进之必要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种能够降低传输系统中平均驱动电流的驱动装置。

本发明揭露一种驱动装置，应用在一传输系统中，该驱动装置包含有一第一转换模块，包含有一电流源单元，用来根据一输入信号中一电流指示信号，产生一第一电流及一第二电流；以及一控制单元，用来根据该输入信号的一电平信号，产生一控制信号；以及一第二转换模块，包含有一正电流产生单元，耦接于该电流源单元、该控制单元以及该传输系统中一正传送端，用来根据该控制信号及该第一电流，在一第一时间区间内产生一正驱动电流予该正传送端；以及一负电流产生单元，耦接于该电流源单元、该控制单元以及该传输系统中一负传送端，用来根据该控制信号及该第二电流，在一第二时间区间内产生一负驱动电流予该负传送端；其中该第一时间区间与该第二时间区间之间不相互重迭。

本发明另揭露一种传输系统中，包含有一变压器，耦接于该传输系统的一正传送端与一负传送端之间；一电阻单元，耦接于该正传送端与该负传送端之间；以及一驱动装置，包含有一第一转换模块，包含有一电流源单元，用来根据一输入信号中一电流指示信号，产生一第一电流以及一第二电流；以及一控制单元，用来根据该输入信号的一电平信号，产生一控制信号；以及一第二转换模块，包含有一正电流产生单元，耦接于该电流源单元、该控制单元以及该传输系统中一正传送端，用来根据该控制信号及该第一电流，在一第一时间区间内产生一正驱动电流予该正传送端；以及一负电流产生单元，耦接于该电流源单元、该控制单元以及该传输系统中一负传送端，用来根据该控制信号及该第二电流，于一第二时间区间内产生一负驱动电流予该负传送端；其中该第一时间区间与该第二时间区间之间不互相重迭。

本发明另揭露一种用于一传输系统中的电流驱动方法，包含有在一第一时间区间内产生一正驱动电流于该传输系统中一正传送端；以及在一第二时间区间内产生一负驱动电流于该传输系统中一负传送端；其中该第一时间区间与该第二时间区间之间不相互重迭。

附图说明

图1为本发明实施例一传输系统的示意图。

图2为图1所示的传输系统一实现方式的示意图。

图3为图2所示的传输系统运作时相关信号的示意图。

图4为图1所示的传输系统另一实现方式的示意图。

图5为图4所示的传输系统运作时相关信号的示意图。

图6为本发明实施例一电流驱动方法的示意图。

10 传输系统

100 变压器

102 电阻单元

104 驱动装置

106 第一转换模块

108 第二转换模块

110 电流源单元

112 控制单元

114 正电流产生单元

116 负电流产生单元

60 电流驱动方法

600～606 步骤

B[n:0] 比特

CIS 电流指示信号

CON 控制信号

CTXN、CTXP 信号

DAC 模拟数字转换器

DIN 输入信号

GND 地端

ITX1～ITX4 电流

ITXN 负驱动电流

ITXP 正驱动电流

LD1、LD2 线驱动器

MN1、MN2 N型金氧半场效晶体管

RL 阻抗

SW1～SW6 开关

TXN 负传送端

TXP 正传送端

VIS 电平信号

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例一传输系统10的示意图。传输系统10用来根据一输入信号DIN，驱动一传输线(本图是以一阻抗RL来代表传输线的等效阻抗)。如图1所示，传输系统10包含有一变压器(Transformer)100、一电阻单元102以及一驱动装置104。变压器100的两端分别耦接于正传送端TXP及负传送端TXN，用来根据正驱动电流ITXP及负驱动电流ITXN，驱动传输线。电阻单元102耦接于正传送端TXP及负传送端TXN，用来匹配传输线的阻抗RL。驱动装置104包含有一第一转换模块106以及一第二转换模块108，用来根据一输入信号DIN，动态调整正驱动电流ITXP及负驱动电流ITXN。值得注意的是，根据输入信号DIN，驱动装置104不会同时产生正驱动电流ITXP及负驱动电流ITXN。据此，当输入信号DIN指示传输系统10不需要调变传输线上的信号时，第二转换模块108输出的正驱动电流ITXP及负驱动电流ITXN会同时为零，从而大幅降低传输系统10的平均电流与功率消耗。

详细来说，第一转换模块106包含有一电流源单元110以及一控制单元112。电流源单元110用来根据输入信号DIN中一电流指示信号CIS，产生电流ITX1、ITX2。控制单元112用来根据输入信号DIN中一电平信号VIS，产生一控制信号CON。第二转换模块108包含有正电流产生单元114及负电流产生单元116。正电流产生单元114耦接于电流源单元110、控制单元112及正传送端TXP，用来根据控制信号CON及电流ITX1，产生正驱动电流ITXP。相似地，负电流产生单元116耦接于电流源单元110、控制单元112及负传送端TXN，用来根据控制信号CON及电流ITX2，产生负驱动电流ITXN。

当输入信号DIN中电平指示信号VIS指示提升传输线的电压电平时，控制单元112通过调整控制信号CON，使负电流产生单元116停止运作，并使正电流产生单元114根据电流ITX1产生正驱动电流ITXP。相对地，当输入信号DIN中电平指示信号VIS指示降低传输线的电压电平时，控制单元112通过调整控制信号CON，使正电流产生单元114停止运作，并使负电流产生单元116根据电流ITX2产生负驱动电流ITXN。此外，当输入信号DIN中电平指示信号VIS指示不改变传输线的电压电平时，控制单元112通过调整控制信号CON，使正电流产生单元114及负电流产生单元116同时停止运作。据此，根据控制信号CON，驱动装置104可动态调整正驱动电流ITXP及负驱动电流ITXN。值得注意的是，由于当输入信号DIN中电平指示信号VIS指示不改变传输线的电压电平时(例如输入信号DIN中无资料需要传送时)，正驱动电流ITXP及负驱动电流ITXN同时为零，因此驱动装置104的平均电流及功率消耗皆可有效下降。

请参考图2，图2为图1所示的传输系统10一实施方式的示意图。如图2所示，电流源单元110是以一数字模拟转换器DAC所实现，正电流产生单元114包含有开关SW1、SW2以及线驱动器(Line Driver)LD1，而负电流产生单元116则由开关SW3、SW4以及线驱动器LD2所组成。在此实施例中，输入信号DIN为n比特信号，包含有比特B[n:0]，电平信号VIS是输入信号DIN的最高有效比特(MSB)(即比特B[n])，而电流指示信号CIS则为输入信号DIN中最高有效比特以外的比特(即比特B[n-1:0])。此外，在此实施例中，比特B[n]可直接作为控制信号CON。

关于图2所示的传输系统10的详细操作，举例说明如下。数字模拟转换器DAC会根据B[n-1:0](即电流指示信号CIS)，产生电流ITX1、ITX2，并分别输出至正电流产生单元114及负电流产生单元116。当比特B[n](即电平信号VIS、控制信号CON)为高逻辑电平时，开关SW1、SW3会断开且开关SW2、SW4会导通。原先流至负电流产生单元116的电流ITX2会被导向地端GND，而正电流产生单元114中的线驱动器LD1则会根据电流ITX1，产生正驱动电流ITXP。举例来说，线驱动器LD1可将电流ITX1放大一特定倍数，作为正驱动电流ITXP，以驱动变压器100。相似地，当比特B[n]为低逻辑电平时，开关SW1、SW3会导通且开关SW2、SW4会断开。原先流至正电流产生单元114的电流ITX1会被导向地端GND，而负电流产生单元116中的线驱动器LD2则会根据电流ITX2，产生负驱动电流ITXN。据此，正电流产生单元114与负电流产生单元116不会同时运作，进而使驱动装置104的平均电流及功率消耗有效下降。

此外，在传统技术中，若输入信号DIN为n比特信号，用来产生电流的数字模拟转换器也必须为n比特数字模拟转换器。相较之下，由于上述实施例中输入信号DIN的最高有效比特被当作指示传输线电压电平的电平信号VIS，数字模拟转换器将可以用(n-1)比特数字模拟转换器实现，从而降低实现数字模拟转换器的复杂度及成本花费。换言之，通过将输入信号DIN分为指示产生正驱动电流ITXP或是产生负驱动电流ITXN的电平信号VIS以及指示电流大小的电流指示信号CIS，不仅可以减少驱动装置104的平均电流及功率消耗，还可降低实现驱动装置104的复杂度及成本花费。

请参考图3，图3为图2所示的传输系统10运作时相关信号的示意图。在时间点T1到时间点T2，比特B[n](即电平信号VIS、控制信号CON)为高逻辑电平以指示开关SW1、SW3断开、开关SW2、SW4导通。负电流产生单元116不运作，负驱动电流ITXN为零。正电流产生单元114根据电流ITX1，产生正驱动电流ITXP。此时，电流源单元110根据比特B[n-1:0]逐渐增加电流ITX1，线驱动器LD1产生的正驱动电流ITXP会随着电流ITX1逐渐上升。相似地，在时间点T2到时间点T3，比特B[n]仍为高逻辑电平，负电流产生单元116不运作，负驱动电流ITXN为零。电流源单元110根据比特B[n-1:0]逐渐减少电流ITX1，因此线驱动器LD1产生的正驱动电流ITXP会随着电流ITX1逐渐下降。

相对地，在时间点T3到时间点T4，比特B[n](即电平信号VIS、控制信号CON)为低逻辑电平以指示开关SW1、SW3导通、开关SW2、SW4断开。正电流产生单元114不运作，正驱动电流ITXP为零。负电流产生单元116根据电流ITX2，产生负驱动电流ITXN。此时，电流源单元110根据比特B[n-1:0]逐渐增加电流ITX2，线驱动器LD2产生的负驱动电流ITXN会随着电流ITX2逐渐上升。相似地，在时间点T4到时间点T5，比特B[n]仍为低逻辑电平，正电流产生单元114不运作，正驱动电流ITXP为零。电流源单元110根据比特B[n-1:0]逐渐减少电流ITX2，因此线驱动器LD2产生的负驱动电流ITXN会随着电流ITX2逐渐下降。以此类推。需注意的是，于时间点T3，正电流产生单元114与负电流产生单元116皆不运作，正驱动电流ITXP与负驱动电流ITXN皆为零。换言之，驱动装置104于不需调变传输线上信号时(如时间点T3)的驱动电流为零，驱动装置104的平均电流及功率消耗可被大幅降低。

值得注意的是，上述实施例的精神在于根据输入信号，使传输系统中驱动装置在不同时间区间内产生正驱动电流ITXP及负驱动电流ITXN，从而大幅降低据传输系统的平均电流及功率消耗。根据不同应用，本领域具通常知识者应该据以实施合适的更动及修改。举例来说，请参考图4，图4为图1所示的传输系统10另一实现方式的示意图。如图4所示，电流源单元110以电流源CS1、CS2所实现，控制单元112根据输入信号DIN中电平信号VIS，产生信号CTXP、CTXN作为控制信号CON。正电流产生单元114及负电流产生单元116分别由开关单元SWU1、SWU2所组成。开关单元SWU1与开关单元SWU2分别包含N型金氧半场效晶体管(NMOS)MN1、MN2以及开关SW5、SW6。开关单元SWU1与开关单元SWU2的运作原理应为本领域具通常知识者所熟知，为求简洁，在此不赘述。根据不同应用，开关单元SWU1与开关单元SWU2可据以修改，而不限于图4所示的实现方式。

关于图4所示的传输系统10，举例说明如下。请共同参考图5，图5为图4所示的传输系统10运作时相关信号的示意图。于时间点T1至时间点T2，信号CTXN为低逻辑电平，以使开关模块SWU2断开负传送端TXN与电流源CS2间的连接，因此负驱动电流ITXN为零。另一方面，信号CTXP为高逻辑电平，以使开关模块SWU1导通正传送端TXP与电流源CS1间的连接，从而使电流源CS1输出的电流ITX3成为正驱动电流ITXP。电流源CS1根据输入信号DIN中电流指示信号CIS，循序递增正驱动电流ITXP。相似地，于时间点T2至时间点T3，信号CTXP为高逻辑电平且信号CTXN为低逻辑电平，开关模块SWU1导通正传送端TXP与电流源CS1间的连接且开关模块SWU2断开负传送端TXN与电流源CS2间的连接。电流源CS1输出的电流ITX3成为正驱动电流ITXP，且电流源CS1根据输入信号DIN中电流指示信号CIS，循序递减正驱动电流ITXP。

于时间点T3至时间点T4，信号CTXP为低逻辑电平，以使开关模块SWU1断开正传送端TXP与电流源CS1间的连接，因此正驱动电流ITXP为零。另一方面，信号CTXN为高逻辑电平，以使开关模块SWU2导通负传送端TXN与电流源CS2间的连接，从而使电流源CS2输出的电流ITX4成为负驱动电流ITXN。电流源CS2根据输入信号DIN中电流指示信号CIS，循序递增负驱动电流ITXN。相似地，于时间点T4至时间点T5，信号CTXN为高逻辑电平且信号CTXP为低逻辑电平，开关模块SWU1断开正传送端TXP与电流源CS1间的连接且开关模块SWU2导通负传送端TXN与电流源CS2间的连接。电流源CS2输出的电流ITX4成为负驱动电流ITXN，且电流源CS2根据输入信号DIN中电流指示信号CIS，循序递减负驱动电流ITXN，以此类推。需注意的是，于时间点T3，正驱动电流ITXP与负驱动电流ITXN皆为零。换言之，驱动装置104于不需调变传输线上信号时(如时间点T3)的驱动电流为零，驱动装置104的平均电流及功率消耗可被大幅降低。

关于驱动装置104动态调整正驱动电流ITXP与负驱动电流ITXN的方式，可进一步归纳出一电流驱动方法60。请参考图6，需注意的是，若是有实质上相同的结果，则电流驱动方法60并不以图6所示流程图的顺序为限。电流驱动方法60可用于一传输系统，且包含有以下步骤：

步骤600：开始。

步骤602：在一第一时间区间内产生一正驱动电流于传输系统中一正传送端。

步骤604：在一第二时间区间内产生一负驱动电流于传输系统中一负传送端，其中该第一时间区间与该第二时间区间之间不相互重迭。

步骤606：结束。

根据电流驱动方法60，传输系统中的驱动装置可动态调整用来驱动传输线的正驱动电流与负驱动电流，以使驱动装置于不同时间区间内分别产生正驱动电流与负驱动电流。据此，传输系统的平均电流及功率消耗可被有效降低。电流驱动方法60的详细操作过程可参考上述，为求简洁，在此不赘述。

综上所述，上述实施例所提出的驱动装置、传输系统及电流驱动方法可动态调整用来驱动传输线的正驱动电流与负驱动电流，以使驱动装置于传输线上的信号不需调变时不会产生正驱动电流与负驱动电流。据此，传输系统的平均电流及功率消耗可被有效降低。

Claims (16)

1.一种驱动装置，应用在一传输系统中，该驱动装置包含有：

一第一转换模块，包含有：

一电流源单元，用来根据一输入信号中一电流指示信号，产生一第一电流及一第二电流；以及

一控制单元，用来根据该输入信号的一电平信号，产生一控制信号；以及

一第二转换模块，包含有：

一正电流产生单元，耦接于该电流源单元、该控制单元以及该传输系统中一正传送端，用来根据该控制信号及该第一电流，在一第一时间区间内产生一正驱动电流予该正传送端；以及

一负电流产生单元，耦接于该电流源单元、该控制单元以及该传输系统中一负传送端，用来根据该控制信号及该第二电流，在一第二时间区间内产生一负驱动电流予该负传送端；

其中该第一时间区间与该第二时间区间之间不相互重迭。

2.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，该正电流产生单元包含有：

一线驱动器，耦接于该正传送端；

一第一开关，耦接于该电流源单元与地端之间，用来根据该控制信号控制该电流源单元与地端间的连结；以及

一第二开关，耦接于该电流源单元与该线驱动器之间，用来根据该控制信号控制该电流源单元与该线驱动器间的连结，以使该线驱动器根据该第一电流产生该正驱动电流至该正传送端。

3.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，该电平信号是该输入信号的一最高有效比特。

4.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，该电流指示信号是该输入信号中一最高有效比特以外的至少一剩余比特。

5.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，该正电流产生单元包含有：

一开关单元，耦接于该电流源单元与该正传送端之间，用来根据该控制信号，输出该电流作为该正驱动电流。

6.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，当该电平信号指示提升电压电平时，该控制单元输出适当的控制信号，以使该正电流产生单元产生该正驱动电流至该正传送端。

7.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，当该电平信号指示降低电压电平时，该控制单元输出适当的控制信号，以使该负电流产生单元产生该负驱动电流至该负传送端。

8.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，当该电平信号指示一零电压电平时，该控制单元输出适当的控制信号，以使该正电流产生单元及该负电流产生单元停止运作。

9.一种传输系统，包含有：

一变压器，耦接于该传输系统的一正传送端与一负传送端之间；

一电阻单元，耦接于该正传送端与该负传送端之间；以及

一驱动装置，包含有：

一第一转换模块，包含有：

一电流源单元，用来根据一输入信号中一电流指示信号，产生一第一电流及一第二电流；以及

一控制单元，用来根据该输入信号的一电平信号，产生一控制信号；以及

一第二转换模块，包含有：

一正电流产生单元，耦接于该电流源单元、该控制单元以及该传输系统中一正传送端，用来根据该控制信号及该第一电流，于一第一时间区间内产生一正驱动电流予该正传送端；以及

一负电流产生单元，耦接于该电流源单元、该控制单元以及该传输系统中一负传送端，用来根据该控制信号及该第二电流，于一第二时间区间内产生一负驱动电流予该负传送端；

其中该第一时间区间与该第二时间区间之间不相互重迭。

10.如权利要求9所述的传输系统，其特征在于，该正电流产生单元包含有：

一线驱动器，耦接于该正传送端；

一第一开关，耦接于该电流源单元与地端之间，用来根据该控制信号控制该电流源单元与地端间的连结；以及

一第二开关，耦接于该电流源单元与该线驱动器之间，用来根据该控制信号控制该电流源单元与该线驱动器间的连结，以使该线驱动器根据该第一电流产生该正驱动电流至该正传送端。

11.如权利要求10所述的传输系统，其特征在于，该电平信号是该输入信号的一最高有效比特。

12.如权利要求10所述的传输系统，其特征在于，该电流指示信号是该输入信号中一最高有效比特以外的至少一剩余比特。

13.如权利要求9所述的传输系统，其特征在于，该正电流产生单元包含有：

一开关单元，耦接于该电流源单元与该正传送端之间，用来根据该控制信号，输出该电流作为该正驱动电流。

14.如权利要求9所述的传输系统，其特征在于，当该电平信号指示提升电压电平时，该控制单元输出适当的控制信号，以使该正电流产生单元产生该正驱动电流至该正传送端。

15.如权利要求9所述的传输系统，其特征在于，当该电平信号指示降低电压电平时，该控制单元输出适当的控制信号，以使该负电流产生单元产生该负驱动电流至该负传送端。

16.如权利要求9所述的传输系统，其特征在于，当该电平信号指示一零电压电平时，该控制单元输出适当的控制信号，以使该正电流产生单元及该负电流产生单元停止运作。