基于电流感测设计的差分电路的故障保险制造技术

本发明专利技术描述了用于在电流模式电路中接收差分电流的系统和方法。当出现接收器输入是浮动的、未驱动的、被短接在一起或者一个或两个输入被短接到地的情况时，系统的输出保持稳定。二极管连接的ＭＯＳ晶体管接收不相等的电流，并且电流镜像放大所接收的电流。那些放大后的镜像电流被差分地放大，并且被转换成适于典型计算机和逻辑系统的电压信号。本发明专利技术的电流模式差分特性提供了高共模电流和电压噪声抗扰性。不相等电流的阈值帮助提供高差分电流和电压噪声抗扰性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及逻辑差分逻辑/缓冲电路，尤其涉及具有故障保险(fail-safe)电路的电流转移逻辑电路。
技术介绍
当在输入端出现不确定或无效的输入信号时，故障保险差分放大器或接收器提供已知的输出。当输入端是浮动的或三态的、或被短接时，通常出现无效的输入信号。但是，部分短接或开路可能导致无效的输入信号。面对这种无效的输入信号，接收器通常会振荡、接入噪声或者处于不确定状态。先前的解决方案具有基于寻址电压和基于低电压的电路。这些解决方案在差分接收器的输入端提供偏置电阻器，以便通过在输入端提供直流偏移而将输入偏置到已知状态。但是，这种偏移可能使返回电流失衡，使输出以及可能的负载失真，并且减少输入信号幅度。其它解决方案通过逻辑电路将接收器的输入偏置到Vcc，以便将接收器的输出驱动到某种已知的状态。基于低压电路的另一解决方案在Texas Instruments公司的零件号为no.SN65LVDT32B的差分接收器，以及几个其它类似装置中找到。这种装置的电路提供两个有源电路高阻抗比较器，该比较器共享接收器的输入。这些比较器提供窗口，其中一个比较器提供+80毫伏的阈值，另一比较器提供-80毫伏的阈值。将故障保险计时器与比较器的输出“相与”，并且如果在计时器周期结束处，差分输入在+/-80毫伏的窗口内，则输出被驱动到已知的故障保险高状态。这种电路的一个局限性在于，必须接通故障保险计时器，以便开始计时器周期。如果到接收器的输入是有效的，比方说大于+80毫伏差分，但是然后回复到无效状态，比方说+10毫伏差分，则计时器可能不被启动，因为不能接通接收器的输出。低压电路的又一故障保险装置是由Maxim生产的，零件号为no.MAX9153/4。该装置虽然被标记为中继器，但是实际上是差分放大器或接收器电路。该电路具有二极管尖脉冲(spike)抑制器，并且当通过短接的传输线，或通过低电平(100毫伏以下)衰减差分信号加电时可能不操作。还可能恶化高频操作。本专利技术的一个目的是提供一种有源故障保险接收器电路，其在以下任何情形为真的情况下使接收器的输出为稳定的已知状态。接收器输入是浮动的并且未被端接。接收器输入被端接并且未被驱动，因为驱动器是无动力的，禁用的和/或被断开。输入缆线被断开。接收器输入被短接在一起，比方说由于驱动器输出被短接，或者一个或两个接收器输入被短接到地，因为驱动器输出被短接到地或者在缆线中存在短接。上面这些情形中没有一个会从本专利技术产生不确定的输出。从速度(带宽)和/或抖动/噪声的观点来看，在正常操作下，故障保险偏置不会影响接收器的性能。本专利技术的另一目的是提供一种故障保险电流模式接收器，其在功率和芯片领域是有竞争力的。本领域技术人员应当理解，虽然下面的详细描述是参照说明性的实施例、附图和使用方法进行的，但是不应当将本专利技术限于这些实施例和使用方法。相反，本专利技术具有较宽的范围，并且仅被限定为如所附权利要求书中所述。
技术实现思路
鉴于前面的讨论，本专利技术提供一种故障保险差分电流逻辑接收器和方法，该接收器包括至少两个输入端。故障条件包括不被驱动的浮动接收器输入、被短接在一起的输入、或者输入中的一个或两个被短接到地。在这种条件下，本专利技术提供到第一输入端的电流的第一驱动器，和到第二输入端的不同值电流的第二驱动器。感测这些不相等的电流，并且提供与所接收的不相等电流相对应的差分电流。当存在任何定义的故障保险条件时，感测装置的差分输出电流保持稳定。在一个优选实施例中，在两个输入端之间连接电阻器，并且建立阈值差分电流，其中该阈值差分电流需要被达到以建立变化后的逻辑状态。差分电流被放大并且被转换成适于逻辑系统的输出电压信号。提供第一和第二电流接收电路。一个位于第一输入端和电流返回路径之间，第二个位于第二输入端和电流返回路径之间。第一和第二电流接收电路优选地是二极管连接的MOS晶体管，将其每个偏置，以在输入端之间呈现出给定的阻抗。电流镜像电路被用于每个不相等的接收电流，电流电压转换提供与所接收的不相等电流之间的差异成比例的电压输出。不相等的电流允许正电流被从每个接收器输入端分流，并且当不相等的电流由于逻辑变化而反向时，不相等电流之间的差异也将被反向，以允许检测。如果通过两个二极管连接的CMOS晶体管所接收的正电流相等，则将它们反向就不会提供输出。本领域的技术人员应当理解，虽然下面的详细描述是通过参照说明性的实施例、附图和使用方法进行的，但是不应当将本专利技术限于这些实施例和使用方法。相反，本专利技术具有较宽的范围，并且仅被限定到如所附权利要求书中所述。附图说明以下的专利技术介绍参照附图，其中附图1A是表示本专利技术的电流模式电路；附图1B是具有方程式的方块图，其表示本专利技术实施例的设计方案；附图2是详细的电路示意图，其包括适于与本专利技术一起使用的电流驱动器； 附图3是表示电流感测的电路；附图4是本专利技术的接收器电路的组合示意图。具体实施例方式附图1A是表示本专利技术一个优选实施例的简图。输入信号Vin控制和选择输出电流信号Ip和Im，其中输出电流信号Ip和Im被驱动10到传输线12中。驱动器10是具有高输出阻抗的电流驱动器。在实践中，可以存在单个双绞线或两条传输线，但是如下所述，由于Ip和Im不相等，因此存在返回电流，其中当使用双绞线时该返回电流被电流感测放大器吸收，或者如果存在屏蔽则穿过屏蔽。传输线对本专利技术的实际使用不是基本的，但是如果不使用，则必须为返回电流Is提供某种有利于噪声的通路。在一个逻辑状态中，Ip是进入第一传输线50的输出正电流，Im是来自第二传输线52的输入负电流。在相反的逻辑状态中，Ip是来自第一传输线50的负电流，Im是进入第二传输线52的正电流。在另一优选实施例中，可以具有仅驱动到一个传输线中的电流。如果使用两条传输线，其中每条传输线具有50欧姆的特性阻抗，则100欧姆的Rt被放置横跨信号导线的末端，并且用于端接这两条线。此外，Ip和Im彼此不相等，使得存在穿过屏蔽的返回电流Is。而且，在这个优选实施例中，由于Rt横跨两条传输线的末端，因而Rt的两端被偏置在某个正电压。优选地，在一个逻辑状态中，Ip是+1.0ma，Im是-0.5ma，因此存在返回电流Is，在0.5ma的屏蔽中。在相反的逻辑状态中，仍然存在0.5ma通过屏蔽返回。附图1A表示接收不相等电流的电流感测电路54，其中该不相等电流形成本专利技术的故障保险基础。当不相等电流的驱动器断电时，出现在差分数据线上的外部噪声电流将在相同方向上流动。其表现为由差分电流感测电路54抑制(reject)的共模电流噪声信号源，如下面更详细地论述。在驱动器输出端被短接在一起的情况下，净0.5ma信号(Ip小于Im)将沿着通路向下流向Rt的两端，并且因此差分感测电路54辨别出这种故障模式。如下所述，由差分电流造成的抖动较低，这是由于切换期间的有效输入电流远大于故障保险偏置电流。抖动也比电压型电路中低，这是由于电流感测的电压增益低。使用电流感测电路几乎消除了高增益电压接收放大器电容倍增(capacitance multiplication)的负面效应。在这个优选实施例中，电流感测被配置为与Rt平行，并且在下面更详细地描述。电流放大电路56接收感测到的电流，并且，最后，电流电压(I/V)转换器58提供与标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于差分电流逻辑接收器电路的故障保险系统，其中故障保险条件包括接收器输入是浮动的、未驱动的、被短接在一起，或者一个或两个接收器输入被短接到地，所述故障保险系统包括：限定第一端和第二输入端的电流模式差分接收器，进入所述第一 输入端的电流的第一驱动器和进入所述第二输入端的电流的第二驱动器，其中在正常操作下，所述第一和第二电流彼此不相等，用于感测所述不相等的电流并且输出对应于所述接收的不相等电流的差分电流的装置，其中在任何规定的故障保险条件下，所述感测装置 的差分电流输出保持稳定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-11-24 10/720,5681.一种用于差分电流逻辑接收器电路的故障保险系统，其中故障保险条件包括接收器输入是浮动的、未驱动的、被短接在一起，或者一个或两个接收器输入被短接到地，所述故障保险系统包括限定第一端和第二输入端的电流模式差分接收器，进入所述第一输入端的电流的第一驱动器和进入所述第二输入端的电流的第二驱动器，其中在正常操作下，所述第一和第二电流彼此不相等，用于感测所述不相等的电流并且输出对应于所述接收的不相等电流的差分电流的装置，其中在任何规定的故障保险条件下，所述感测装置的差分电流输出保持稳定。2.根据权利要求1所述的故障保险系统，其中所述感测装置包括用于建立差分电流阈值的装置，其中当达到所述阈值时，所述感测装置输出变化后的逻辑状态。3.根据权利要求1所述的故障保险系统，进一步包括差分电流放大器，用于接受所述感测装置的差分电流输出，并且提供放大后的电流，以及电流电压转换器，所述电流电压转换器接受所述放大后的电流，并且输出与逻辑系统一致的电压信号。4.根据权利要求1所述的故障保险系统，进一步包括连接在所述第一和第二输入端之间的电阻器。5.根据权利要求1所述的故障保险系统，其中所述感测装置包括第一电流接收电路，所述第一电流接收电路被连接在所述第一输入端和返回到所述电流驱动器的电流返回路径之间，第二电流接收电路，所述第二电流接收电路被连接在所述第二输入端和返回到所述电流驱动器的电流返回路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：普拉瓦斯普雷德汉，周建宏，
申请(专利权)人：快捷半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]