[实用新型]一种高功率的边缘控制输出缓冲器

说明书

技术领域：

本发明涉及输出缓冲电路。特别是，它涉及到输出缓冲电路的电流源和电流吸收边缘速率控制。更具体地说，它涉及带有边缘控制的缓冲器，其足以显著地提高数据的传输速度，对于缓冲器的电流源逻辑/吸收的节点，其适用于广范围的传输线（总线）阻抗。特别地，本发明产生一个高电流容量且边沿速率控制的输出缓冲器，它将边沿速率保持在一个狭窄的时间范围之内且与总线负载无关。此外，本发明完成了边沿控制以及很少或没有增加输出电容或负载的依赖性，且在功耗、串扰和电磁干扰上与可比的电流容量且缺乏边缘速率控制的输出缓冲电路相比较有了明显的减少。最特别的是，本发明涉及的TTL兼容的输出缓冲电路借助于电流容量能够驱动总线至逻辑高和逻辑低电平，从而在广范围的总线阻抗上确保有“入射波交换”且具有非常良好的输出电容、功耗和噪声。

背景技术：

现有技术包括缺乏边缘速率控制的TTL兼容的输出缓冲器。缺乏这种控制的缓冲器在他们的电流源逻辑/吸收输出节点处可以影响H到L和L到H转换，与确定缓冲器输入和缓冲器输出之间整个传播时间的其他因素相比，其是很短的。事实上，在这个意义上，这些转换太快就会给高效的数据传输带来各种不利效果，影响包括电磁干扰（EMI）、电路之间的“串扰”以及输出振铃。由于非常短暂的转换时间的这些后果，越来越窄的规格和形成的标准设置范围狭窄的“窗口”，其中缓冲器的输出边缘速率上升和下降必须在总线阻抗的指定范围内下降。此外，这些边缘速率规格必须满足在整个工作温度范围内——通常，-55℃至+125℃——面对电源波动必须稳定。

问题的解决方案涉及转换时间的一个简单延长，例如，在输出节点上引入更多的电容，其被排除，因为这样做使得在某些常用的负载条件的存在下容易出现超长转换缓冲器。事实上，一旦电路被引入到延长的转换时间，之前所显示的对输出负载的依赖性，边缘率将不显示。因此，对于实现控制的边缘速率，任何设计的变更还必须解决负载依赖的问题。换句话说，输出节点处的一个延长的过渡时间的任何实现必须在这些延长的时间处提供一个高电流容量，特别是对于H到L移位。可以通过简单的安装较大的无法工作的输出晶体管来解决这方面的设计问题。MOS下拉晶体管，确保高电流容量达到规定的温度范围的最大值，其需要非常大的晶体管以及非常大的电容。各个输出节点的大电容连接到总线装置上，其需要一个更高的下拉电流等等。双极下拉晶体管，另一方面，下拉电路必须在室温下提供一个非常高的电流容量，在温度范围的最低值处，满足电流容量的需求，其中双极型晶体管的电流容量明显下降。由于双极型晶体管上的功耗与电流成比例，满足更严格的边缘速率规格且双极下拉晶体管需要一个与设计的越来越密集封装的集成电路不一致的功耗。

因此，我们需要的是一个TTL兼容的输出缓冲器，采用肯定的边缘速率控制，从而使转换波形在狭窄的范围内进行，越过很宽的负载阻抗范围，特别是减缓过渡时间同时保持足够的负载独立的控制。也需要这样的缓冲满足这些条件：从-55℃到+125℃很宽的温度范围，这样做使缓冲器的输出电容或功率损耗没有增加。同样是面对电源电压波动确保边缘速率恒定。最后，所需要的是一个缓冲器的设计来确保这些特性的维持与正常的制造过程中的变化无关。

发明内容：

本发明通过将输出电压变化率耦合为另一个速率，其中，内部产生的固定电流为一个固定电容充电，从而实现输出的边沿速率的减慢。通过在下拉电路中使用MOS和双极型晶体管，本发明能够确保高的电流容量——独立的负载——同时最大限度地减少输出电容和电源消耗。除了控制其输出信号的主边缘率，本发明的缓冲器引入电流源的顺序转换和接收器，从而使转换的开始和结束中另外的陡峭的变化变得圆滑。

本发明的技术解决方案：

由于本发明涉及在其有源模式中缓冲器是如何影响输出转换响应输入转换，在描述本发明时，发现在三态输出缓冲器的使能电路分配是可能且可取的。在本章节中，双态缓冲器适用于说明目的，其可以被看作“已启用”三态缓冲器电路。该讨论将分别处理到上拉和下拉级，以便进一步阐明电路。当然应该理解，在实践中分开的上拉和下拉级将和一个单一的输入和单一的输出连接在一起。

边缘控制上拉级

主要边缘速率控制的负担满足减缓上拉级。不管输入转换的速度，在输出到总线的L到H转变必须以测得的速率顺利开始和继续，独立于总线的特性。否则，可能在耦合到总线上的其他电路的工作中会出现不利的振铃。