DE102007056106A1 - Complementary MOS output stage, has inverters, NAND and NOR gates controlling transistors such that transistors conduct during rise time/fall time of digital output signal, which is emitted at output of stage - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine CMOS-Ausgangsstufe, umfassend einen Ausgangsbuffer, der mit einem Eingang mit dem Eingang der Ausgangsstufe und mit einem Ausgang mit dem Ausgang der Ausgangsstufe verbunden ist.The The present invention relates to a CMOS output stage comprising an output buffer connected to an input to the input of the output stage and connected to an output to the output of the output stage is.
In vielen Anwendungen, muss ein Ausgangsbuffer eine hohe kapazitive Last über einen Leiterzug einer Leiterplatine (PCB) ohne Widerstandsabschluss ansteuern. Ein PCB-Leiterzug, der nicht durch einen abgestimmten Abschlusswiderstand abgeschlossen ist, verursacht eine Signalreflexion und dadurch Probleme mit der Signalintegrität, da das Ausgangssignal ein so genanntes Unter- und Überschwingen aufweist. Auf Grund von Verlustleistungsbegrenzungen ist es nicht zweckmäßig, das Problem durch Verwendung eines abgestimmten Abschlusswiderstands zu lösen. Ein typischer Ansatz im Stand der Technik zur Verbesserung der Signalintegrität besteht in der Verwendung eines Seriendämpfungswiderstands an dem Ausgangsbuffer. Dieser Ansatz funktioniert gut zur Verbesserung der Signalintegrität, aber er erhöht die Anstiegs- und Abfallzeit auf Grund der RC-Zeitkonstante, die durch (RSerie + Ausgangsbufferimpedanz) × (CLeiterzug + CLast) berechnet wird. Bei Erhöhung der Anstiegs- und Abfallzeiten wird die Maximalfrequenz des Systems entsprechend verringert. Folglich wird ein Ausgangsbuffer mit einer besseren Signalintegrität und einer höheren Geschwindigkeit benötigt.In many applications, an output buffer needs a high capacitive Load over a Leiterzug a printed circuit board (PCB) without resistance drive. A PCB circuit that is not tuned by a Terminating resistor is completed, causing a signal reflection and thus signal integrity issues, since the output signal is on so-called undershoot and overshoot having. It is not due to power dissipation limitations appropriate, the problem by using a matched terminating resistor. One typical approach in the art for improving signal integrity in the use of a series damping resistor at the output buffer. This approach works well for improvement the signal integrity, but he raises the rise and fall times due to the RC time constant, the calculated by (RS series + output buffer impedance) × (CL derivative + CLast) becomes. When increasing The rise and fall times become the maximum frequency of the system reduced accordingly. Consequently, an output buffer with a better signal integrity and a higher one Speed needed.
Die vorliegende Erfindung stellt eine CMOS-Ausgangsstufe gemäß Anspruch 1 bereit, umfassend einen Hilfsausgangsbuffer, der an einem Ausgang mit dem Ausgang des Ausgangsbuffers und an einem Eingang mit dem Eingang der Ausgangsstufe verbunden ist. Die erfindungsgemäße CMOS-Ausgangsstufe umfasst ferner ein Steuermittel, das so konfiguriert ist, dass es den Hilfsausgangsbuffer so steuert, dass er lediglich während einer Anstiegs-/Abfallzeit eines digitalen Ausgangssignals, das an dem Ausgang der Ausgangsstufe ausgegeben wird, leitend ist. Durch Verwendung des Hilfsausgangsbuffers kann man einen kleineren Serienwiderstand verwenden, ohne das Über- und Unterschwingen nennenswert zu erhöhen. Ein kleinerer Reihenwiderstand verbessert die Geschwindigkeit der Ausgangsstufe. Der Wert des Serienwiderstands kann zum Beispiel bis zu 15 Ohm klein sein. Der Ausgangsbuffer und der Hilfsausgangsbuffer sind vorzugsweise CMOS-Buffer, die jeweils einen NMOS-Transistor und einen PMOS-Transistor umfassen. Der Serienwiderstand kann gemeinsam mit den CMOS-Buffern in einer integrierten Schaltung integriert sein oder es kann ein externer Serienwiderstand verwendet werden.The The present invention provides a CMOS output stage according to claim 1, comprising an auxiliary output buffer connected to an output with the output of the output buffer and at an input with the Input of the output stage is connected. The inventive CMOS output stage further comprises a control means configured to controls the auxiliary output buffer so that it only during a Rise / fall time of a digital output signal, which at the Output of the output stage is output, is conductive. By using of the auxiliary output buffer one can have a smaller series resistance use without the over- and undershoot significantly. A smaller series resistance improves the speed of the output stage. The value of the series resistance can for example, be as small as 15 ohms. The output buffer and the Auxiliary output buffers are preferably CMOS buffers, each having an NMOS transistor and a PMOS transistor. The series resistor can work together integrated with the CMOS buffers in an integrated circuit or an external series resistor can be used.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Steuermittel zwei Verzögerungsleitungen, ein NAND-Gatter und ein NOR-Gatter. Ein Ausgang des NAND-Gatters ist mit dem Gate des PMOS-Transistors des Hilfsausgangsbuffers verbunden, und ein Ausgang des NOR-Gatters ist mit dem Gate des NMOS-Transistors des Hilfsausgangsbuffers verbunden. Eine erste Leitung der beiden Verzögerungsleitungen ist zwischen den Eingang der Ausgangsstufe und einen Eingang des NAND-Gatters geschaltet. Eine zweite Leitung der beiden Verzögerungsleitungen ist zwischen den Eingang der Ausgangsstufe und einen Eingang des NOR-Gatters geschaltet. Ein zweiter Eingang des NAND-Gatters und ein zweiter Eingang des NOR-Gatters sind mit dem Eingang der Ausgangsstufe verbunden.In a preferred embodiment the control means comprises two delay lines, a NAND gate and a NOR gate. An output of the NAND gate is to the gate the PMOS transistor of the auxiliary output buffer connected, and an output of the NOR gate is connected to the gate of the NMOS transistor of the auxiliary output buffer connected. A first line of the two delay lines is between the input of the output stage and an input of the NAND gate connected. A second line of the two delay lines is between the input of the output stage and an input of the NOR gate switched. A second input of the NAND gate and a second input of the NOR gates are connected to the input of the output stage.
Diese logische Verknüpfung zwischen dem verzögerten Eingangssignal und dem Eingangssignal führt zu kurzen Spannungsimpulsen an den Gates der MOS-Transistoren des Hilfsausgangsbuffers derart, dass der PMOS-Transistor des Hilfsausgangsbuffers gleichzeitig mit dem PMOS-Transistor des Ausgangsbuffers durchschaltet und der NMOS-Transistor des Hilfsausgangsbuffers gleichzeitig mit dem NMOS-Transistor des Ausgangsbuffers durchschaltet. Vorzugsweise sind die Verzögerungsleitungen durch zwei Inverterketten realisiert und so konfiguriert, dass sie das Eingangssignal um eine Zeit verzögern, die ungefähr gleich zwei Drittel der Anstiegs-/Abfallzeit des Ausgangssignals ist. Somit haben die an den Gates der Transistoren des Hilfsausgangsbuffers angelegten Spannungsimpulse eine Dauer von ungefähr zwei Drittel der Anstiegs-/Abfallzeiten, und folglich sind die Transistoren des Hilfsausgangsbuffers lediglich während der Zeit leitend, in der die Kapazität der Last und die Kapazität des Leiterzugs geladen bzw. entladen werden. Da zwei Transistoren während zwei Drittel der Anstiegs-/Abfallzeiten parallel leitend sind, wird der Ein-Widerstand RON verringert, und ein höherer Strom kann die Kondensatoren schneller laden und entladen, was zu einer verringerten Laufzeitverzögerung durch die Ausgangsstufe führt.This logical connection between the delayed input signal and the input signal results in short voltage pulses at the gates of the MOS transistors of the auxiliary output buffer such that the PMOS transistor of the auxiliary output buffer simultaneously turns on with the PMOS transistor of the output buffer and the NMOS transistor of the auxiliary output buffer simultaneously the NMOS transistor of the output buffer turns on. Preferably, the delay lines are implemented by two inverter chains and configured to delay the input signal by a time approximately equal to two thirds of the rise / fall time of the output signal. Thus, the voltage pulses applied to the gates of the transistors of the auxiliary output buffer have a duration of approximately two-thirds of the rise / fall times, and hence the transistors of the auxiliary output buffer are only conductive during the time that the capacitance of the load and the capacitance of the circuit trace are charged . be discharged. Since two transistors are conducting in parallel during two-thirds of the rise / fall times, the on-resistance R ON is reduced, and a higher current can charge and discharge the capacitors faster, resulting in a reduced propagation delay through the output stage.
Die Verwendung von Invertern zur Bildung der Verzögerungsleitungen hat den Vorteil, dass die Einstellung der Verzögerungszeit nicht kritisch ist, da Schwankungen im CMOS-Prozess die Anstiegs-/Abfallzeit der Transistoren auf dieselbe Weise beeinflussen wie die Verzögerungszeit der Inverter, und somit gibt es eine Art Prozesskompensation.The Using inverters to form the delay lines has the advantage that the setting of the delay time is not critical, since variations in the CMOS process the rise / fall time of the transistors in the same way as the delay time the inverter, and thus there is a kind of process compensation.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der untenstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:Further Advantages and features of the invention will become apparent from the below Description of a preferred embodiment with reference to the attached Drawings visible. Show it:
Eine
durch Inverter
Die
Funktion der CMOS-Ausgangsstufe wird nun unter Bezugnahme auf die
Unter
Bezugnahme auf
Das
NOR-Gatter
Das
in Diagramm B gezeigte Signal wird an das Gate des PMOS-Transistors
Das
in Diagramm B dargestellte Signal wird an das Gate des NMOS-Transistors
Eine
Linie
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE200710056106 DE102007056106A1 (en) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | Complementary MOS output stage, has inverters, NAND and NOR gates controlling transistors such that transistors conduct during rise time/fall time of digital output signal, which is emitted at output of stage |
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| DE200710056106 DE102007056106A1 (en) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | Complementary MOS output stage, has inverters, NAND and NOR gates controlling transistors such that transistors conduct during rise time/fall time of digital output signal, which is emitted at output of stage |
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| DE102007056106A1 true DE102007056106A1 (en) | 2009-05-20 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE200710056106 Ceased DE102007056106A1 (en) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | Complementary MOS output stage, has inverters, NAND and NOR gates controlling transistors such that transistors conduct during rise time/fall time of digital output signal, which is emitted at output of stage |
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-
2007
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