[发明专利]快速低偏置电压的双向缓冲器

说明书

公开了一种双向缓冲器，包括接收输入电压信号的输入端，提供输出电压信号的输出端，其中输出电压信号跟随输入电压信号。该双向缓冲器还包括第一运算放大器和第二运算放大器，其中第一运算放大器接收输入电压信号以及输出电压信号，并控制输出电压信号和输入电压信号两者的电压差为第一偏置电压。第二运算放大器，接收输入电压信号以及输出电压信号，并控制输出电压信号和输入电压信号两者的电压差为第二偏置电压，第二偏置电压小于第一偏置电压。其中，当输出电压信号和输入电压信号两者的电压差减小到第一偏置电压时，第一运算放大器停止工作。

技术领域

本发明涉及缓冲器，尤其涉及双向缓冲器，即数字信号可以从缓冲器的输入端传输到输出端，也可以从输出端传输到输入端。

背景技术

双向缓冲器广泛的应用于采用I2C协议的总线系统，PMBUS协议的总线系统以及SMBUS协议的总线系统中用于传输时钟信号以及数字信号，无论是I2C总线系统，PMBUS总线系统还是SMBUS总线系统对信号的传输都有协议标准，缓冲器的设计要满足这些协议标准。随着多级缓冲器的串联应用越来越多，对于缓冲器来说，既要求输出电压信号能快速的跟随输入电压信号，即缓冲器具有快的响应速度，又要求输出电压信号和输入电压信号两者之间为防止锁死而设置的偏置电压越小越好。

因此，需要一种输出电压信号能快速跟随输入电压信号的变化且输出电压信号和输入电压信号之间的偏置电压较小的缓冲器。

发明内容

本发明一实施例提出了一种双向缓冲器，包括：输入端，接收输入电压信号；输出端，输出输出电压信号，其中输出电压信号跟随输入电压信号；第一驱动开关，具有第一端，第二端和驱动端，其中第一端耦接于输出端；第二驱动开关，具有第一端，第二端和驱动端，其中第一端耦接于输出端；第一开关，具有第一端和第二端，其中第一开关的第一端耦接于第一驱动开关的第二端以及第二驱动开关的第二端，第一开关的第二端耦接于参考地；第一比较器，将输入电压信号和第一电压阈值和第二电压阈值进行比较，从而控制第一开关的导通和断开，其中当输入电压信号上升到第一电压阈值时，第一开关断开，当输入电压信号下降到第二电压阈值时，第一开关导通；第一运算放大器，接收输入电压信号以及输出电压信号，并生成第一控制信号到第一驱动开关的驱动端以控制输出电压信号和输入电压信号两者的电压差为第一偏置电压；以及第二运算放大器，接收输入电压信号以及输出电压信号，并生成第二控制信号到第二驱动开关的驱动端以控制输出电压信号和输入电压信号两者的电压差为第二偏置电压，其中第二偏置电压小于第一偏置电压。

根据本发明提供的双向缓冲器，一方面输出电压信号在低电位时的电压值和输入电压信号在低电位时的电压值两者之间的电压差很小，即缓冲器的串联能力更强，另一方面，输出电压信号可以快速的跟随输入电压信号，即缓冲器的高频特性好。

附图说明

为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明的实施例进行描述，这些附图仅用于示例。附图通常仅示出实施例中的部分特征，并且附图不一定是按比例绘制的。

图1给出了双向缓冲器的串并联连接的示意图。

图2给出了理想情况下采用图1所示的两级串联缓冲器结构在输入电压信号INPUT从逻辑高电位跳变成逻辑低时一阶输出电压信号OUTPUT1以及二阶输出电压信号OUTPUT2的波形图。

图3给出了现有的两级串联缓冲器电路的输入电压信号INPUT，一阶输出电压信号OUTPUT1以及二阶输出电压信号OUTPUT2。

图4给出了现有缓冲器在输入电压信号INPUT从逻辑低电位跳变成逻辑高时输出电压信号OUTPUT波形图。

图5给出了根据本发明一实施例的缓冲器500的电路图。

图6给出了图5所示的缓冲器500中第一传输电路51的电路示意图。