[发明专利]具高输出电压的低电压传输装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种传输装置(transmitter)，且特别是有关于一种具高输出电压的低电压传输装置。

背景技术

众所周知，利用高速串行介面(Hi-speed serial interface)的传接器(Transceiver)可提高数据的传输速率，例如，高解析度多媒体介面(HighDefinition Interface，简称HDMI)、显示端介面(Display Port interface)、或者通用串行总线(USB)介面。

以HDMI的规格书(specification)为例，传输装置(transmitter)需要在接收装置的终端电阻(termination resistor)上产生小电压摆幅信号(small voltage swing signal)。此小电压摆幅信号在高电压3.3V以及低电压2.8V之间变化。

一般来说，为了能够快速地处理数据，传输装置内的控制电路皆由低电压源(例如1.2V)所供应，并且在低电压之下操作。而为了要在传输装置的输出端产生高输出电压(例如3.3V)，一般都会提供一电位切换器(level shifter)，先将低电压的数字信号转换为高电压的数字信号。之后，利用高电压的数字信号来使传输装置产生高输出电压。

请参照图1，其所绘示了为已知传输装置与接收装置的连接示意图。电阻Rt1、Rt2为传输装置100内的终端电阻，而电阻Rr1、Rr2为接收装置160内的终端电阻，而此架构即为高速串行介面的双终端结构。

传输装置100包括：N至1串行器(N to 1serializer)110、预驱电路(Pre-driver)120、电流开关(current switch)130、电流源(current source)Is、与终端电阻Rt1、Rt2。电流开关130包括第一晶体管M1与第二晶体管M2，且第一晶体管M1与第二晶体管M2为n型场效应晶体管(FET)。

终端电阻Rt1、Rt2的一端连接至高电压源(Vdd1)，例如3.3V，终端电阻Rt1、Rt2的另一端的节点d1、d2可视为传输装置100的差动对(differential pair)输出端。再者，第一晶体管M1与第二晶体管M2的漏极分别连接至节点d1、d2；第一晶体管M1与第二晶体管M2的源极连接至电流源Is的一端；而电流源Is的另一端连接至接地端。电流源Is可提供电流开关130适当的偏压使得差动对输出端d1、d2上的小电压摆幅信号符合规格书的规范。

N至1串行器110可接受并行(parallel)的N个位元并转换成为串行信号。预驱电路120接收串行信号后产生第一控制信号与第二控制信号至第一晶体管M1与第二晶体管M2的栅极。

接收装置160包括：终端电阻Rr1、Rr2。终端电阻Rr1、Rr2的一端连接至高电压源(Vdd1)，例如3.3V，终端电阻Rr1、Rr2的另一端的节点d3、d4可视为接收装置160的差动对输入端。再者，传输装置100的差动对输出端d1、d2与接收装置160的差动对输入端d3、d4之间连接传输线(transmission lines)150。

当传输装置100动作时，N至1串行器110可接受N个位元并转换成为串行信号。预驱电路120接收串行信号后产生第一控制信号与第二控制信号，并控制第一晶体管M1与第二晶体管M2。因此，差动对输出端d1、d2会产生输出电流流经传输线150以及接收装置160的终端电阻Rr1、Rr2，使得差动对输入端d3、d4上产生电压差(voltage difference)信号。而根据差动对输入端d3、d4上的电压差信号，接收装置160即可取得原始的串行信号。

由于传输装置100必须输出3.3V的高电压，因此电流开关130、与电流源Is所需的电子元件必须为高电压元件(High voltage device，HV device)。例如，第一晶体管M1与第二晶体管M2必须为高电压元件。当第一晶体管M1与第二晶体管M2属于高电压元件时，其栅极氧化层(gate oxide)会较厚。然而，高电压元件的运作速度不够快，使得已知技术的传输装置100的数据传输率(bit rate)低于1GHz。