專利名稱：具有可控制的回轉(zhuǎn)率的芯片外驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)及其相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于芯片外驅(qū)動(dòng)器(Off-Chip driver，0CD)，尤指一種可補(bǔ)償制程、溫度 以及供應(yīng)電壓的變化的芯片外驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
芯片外驅(qū)動(dòng)器在電子信息產(chǎn)業(yè)中為一種熟知的電路，而典型的芯片外驅(qū)動(dòng)器包含 有至少一前置驅(qū)動(dòng)器(Pre-Driver)以及一終端驅(qū)動(dòng)器(Final Driver)，兩者皆由一供應(yīng) 電壓來(lái)控制。該前置驅(qū)動(dòng)器的功能為控制該終端驅(qū)動(dòng)級(jí)何時(shí)及如何導(dǎo)通或關(guān)閉，而該終端 驅(qū)動(dòng)器的導(dǎo)通及關(guān)閉速率可決定輸出信號(hào)的回轉(zhuǎn)率(Slew Rate)。輸出信號(hào)的回轉(zhuǎn)率(單 位時(shí)間內(nèi)電壓的變化(V/ns))為芯片外驅(qū)動(dòng)器之質(zhì)量的一項(xiàng)重要指針?；剞D(zhuǎn)率往往需要在 各種狀況下保持在一定的范圍內(nèi)，然而，由于制程、溫度或供應(yīng)電壓的變動(dòng)會(huì)導(dǎo)致回轉(zhuǎn)率的 變化，因而許多控制回轉(zhuǎn)率的方法便應(yīng)運(yùn)而生。下面為三種常見(jiàn)用來(lái)控制芯片外驅(qū)動(dòng)器的回轉(zhuǎn)率的方法時(shí)域、定電流鏡以及定 電壓方法。該時(shí)域方法使用延遲級(jí)，而終端驅(qū)動(dòng)器系劃分為多個(gè)分支，每一分支皆由一個(gè)別 的前置驅(qū)動(dòng)器所控制，為了控制該終端驅(qū)動(dòng)器中每一分支的導(dǎo)通及關(guān)閉速率，每一前置驅(qū) 動(dòng)器中皆設(shè)置有延遲級(jí)，如此一來(lái)，便可減少回轉(zhuǎn)率的變動(dòng)。第二種方法使用電流鏡來(lái)輸入 定電流到前置驅(qū)動(dòng)器中，因此前置驅(qū)動(dòng)器的回轉(zhuǎn)率以及其所輸出信號(hào)的回轉(zhuǎn)率皆具有較少 的變動(dòng)量。另一常用的方法是利用電壓調(diào)整器(voltage regulator)來(lái)穩(wěn)定地提供一個(gè)定 電壓至芯片外驅(qū)動(dòng)器中前置驅(qū)動(dòng)器的柵極，如此便可忽略由供應(yīng)電壓所造成的變動(dòng)。定電流以及定電壓方法的問(wèn)題在于沒(méi)有辦法補(bǔ)償由制程、溫度或供應(yīng)電壓所造成 的變動(dòng)；對(duì)于時(shí)間延遲的方法而言，由于在不同的制程、溫度或供應(yīng)電壓下對(duì)于延遲會(huì)產(chǎn)生 極大變動(dòng)，回轉(zhuǎn)率便會(huì)因?yàn)檫@些延遲的變化而產(chǎn)生大幅度的變動(dòng)。因此，亟需一種可補(bǔ)償由制程、溫度或供應(yīng)電壓的變動(dòng)的回轉(zhuǎn)率控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的之一在于提供一種可準(zhǔn)確控制的芯片外驅(qū)動(dòng)器的回轉(zhuǎn)率 的裝置及方法，即使于存在制程、溫度或供應(yīng)電壓的變動(dòng)的情況下，亦可準(zhǔn)確控制該芯片外 驅(qū)動(dòng)器的回轉(zhuǎn)率。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，其揭露一種芯片外驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)。該芯片外驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)包 含有一芯片外驅(qū)動(dòng)器與一偏壓電路。該芯片外驅(qū)動(dòng)器包含有一邏輯電路，用以提供一邏輯 信號(hào)；一前置驅(qū)動(dòng)級(jí)，耦接于該邏輯電路，用以依據(jù)該邏輯信號(hào)來(lái)提供一電壓；以及一終端 驅(qū)動(dòng)級(jí)，耦接于該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)，用來(lái)依據(jù)該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)所產(chǎn)生之該電壓來(lái)提供一輸出電壓。 該偏壓電路，耦接于該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)，用以提供至少一偏壓至該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)，其中該偏壓系設(shè) 計(jì)來(lái)補(bǔ)償制程、溫度以及供應(yīng)電壓的變動(dòng)。該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)以及該終端驅(qū)動(dòng)級(jí)皆劃分成多個(gè) 分支。該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)中每一分支皆與該終端驅(qū)動(dòng)級(jí)的其中之一相關(guān)聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，其揭露一種用以控制一芯片外驅(qū)動(dòng)器的回轉(zhuǎn)率的方法，其中該芯片外驅(qū)動(dòng)器包含有一邏輯電路、一前置驅(qū)動(dòng)級(jí)以及一終端驅(qū)動(dòng)級(jí)。該方法包 含利用該邏輯電路來(lái)提供一邏輯信號(hào)至該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)；依據(jù)該邏輯信號(hào)來(lái)產(chǎn)生一電壓至 該終端驅(qū)動(dòng)級(jí)；依據(jù)該前置驅(qū)動(dòng)器所產(chǎn)生的該電壓來(lái)產(chǎn)生一輸出電壓；以及提供一偏壓至 該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)，其中為了使該芯片外驅(qū)動(dòng)器的回轉(zhuǎn)率的變動(dòng)能達(dá)最小化，該偏壓設(shè)計(jì)來(lái)補(bǔ) 償制程、溫度以及供應(yīng)電壓的變動(dòng)。該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)以及該終端驅(qū)動(dòng)級(jí)皆劃分成多個(gè)分支。該 前置驅(qū)動(dòng)級(jí)中每一分支皆與該終端驅(qū)動(dòng)級(jí)的其中之一相關(guān)聯(lián)。該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)的一分支以及 該終端驅(qū)動(dòng)級(jí)中相關(guān)聯(lián)的一分支之間的比率造成該終端驅(qū)動(dòng)器中每?jī)煞种еg的一時(shí)間 延遲，而這些延遲時(shí)間可用以控制芯片外驅(qū)動(dòng)器之回轉(zhuǎn)率的變化。


圖1為具有偏壓補(bǔ)償功能的芯片外驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的示意圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明10 邏輯電路20 前置驅(qū)動(dòng)級(jí)24、28前置驅(qū)動(dòng)器30終端驅(qū)動(dòng)級(jí)50偏壓電路100 芯片外驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)102 芯片外驅(qū)動(dòng)器
具體實(shí)施例方式在說(shuō)明書(shū)及后續(xù)的權(quán)利要求書(shū)當(dāng)中使用了某些詞匯來(lái)指稱特定的組件。所屬領(lǐng)域 中具有通常知識(shí)者應(yīng)可理解，硬件制造商可能會(huì)用不同的名詞來(lái)稱呼同樣的組件。本說(shuō)明 書(shū)及后續(xù)的權(quán)利要求書(shū)并不以名稱的差異來(lái)作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的 差異來(lái)作為區(qū)分的準(zhǔn)則。在通篇說(shuō)明書(shū)及后續(xù)的權(quán)利要求書(shū)當(dāng)中所提及的“包含”為一開(kāi) 放式的用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接 的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表該第一裝置可直接電 氣連接于該第二裝置，或透過(guò)其它裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。本發(fā)明提供一種裝置及相關(guān)方法，即使是于存在制程、溫度或供應(yīng)電壓之變動(dòng)的 情況下，亦可達(dá)到控制一芯片外驅(qū)動(dòng)器之回轉(zhuǎn)率的目的。本發(fā)明的概念是利用輸入至前置驅(qū)動(dòng)級(jí)中的多個(gè)偏壓，該多個(gè)偏壓皆由一外部電 路來(lái)控制以補(bǔ)償制程、溫度或供應(yīng)電壓的變動(dòng)，這使得驅(qū)動(dòng)級(jí)中每一個(gè)晶體管皆在不同的 制程、溫度或供應(yīng)電壓范圍下能維持在類似的操作模式。同樣地，選擇該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)的每一 分支以及該終端驅(qū)動(dòng)級(jí)中相關(guān)聯(lián)的一分支之間的不同比率會(huì)造成該終端驅(qū)動(dòng)器中每?jī)煞?支之間的一個(gè)時(shí)間延遲，而這些延遲時(shí)間可用以在不同制程、溫度或供應(yīng)電壓的情況下控 制芯片外驅(qū)動(dòng)器之回轉(zhuǎn)率的變化。請(qǐng)參考圖1，圖1為具有上述偏壓補(bǔ) 功能之一芯片外驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)100的示意圖。 芯片外驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)100包含有一芯片外驅(qū)動(dòng)器102與一偏壓電路50，該芯片外驅(qū)動(dòng)器102 包含有一邏輯電路10、一前置驅(qū)動(dòng)級(jí)20(其包含多個(gè)前置驅(qū)動(dòng)器24、28)以及一終端驅(qū)動(dòng)級(jí)30。由圖1中可看出，芯片外驅(qū)動(dòng)器102也結(jié)合了時(shí)間延遲方法，其中終端驅(qū)動(dòng)級(jí)30劃分 為多個(gè)分支，以及每一分支皆由一個(gè)不同的前置驅(qū)動(dòng)器24、28所控制。輸入到前置驅(qū)動(dòng)級(jí) 20中的多個(gè)偏壓得以確保前置驅(qū)動(dòng)器24、28能維持在一特定的操作范圍中。當(dāng)前置驅(qū)動(dòng)器 24,28的第一分支從邏輯電路10接收到邏輯信號(hào)時(shí)，前置驅(qū)動(dòng)器24、28是處于可操作的狀 態(tài)，每當(dāng)前置驅(qū)動(dòng)器24、28中的第一分支所提供的電壓到達(dá)一定位準(zhǔn)時(shí)，前置驅(qū)動(dòng)器24、28 便開(kāi)始驅(qū)動(dòng)終端驅(qū)動(dòng)級(jí)30中的第一分支；同理，前置驅(qū)動(dòng)級(jí)20的其它分支在接收到邏輯信 號(hào)時(shí)亦會(huì)變成可操作的狀態(tài)，并驅(qū)動(dòng)終端驅(qū)動(dòng)級(jí)30中相對(duì)應(yīng)的分支。由于前置驅(qū)動(dòng)器24、28被偏壓所驅(qū)動(dòng)，故前置驅(qū)動(dòng)器中p型信道晶體管及n型信 道晶體管的VGS可被控制，因此，終端驅(qū)動(dòng)級(jí)的導(dǎo)通及關(guān)閉速率在存有制程、溫度或供應(yīng)電 壓之變動(dòng)的情況下便會(huì)具有最小的變化，如此一來(lái)，芯片外驅(qū)動(dòng)器102的回轉(zhuǎn)率便可被加 以控制。如同圖1中所示，前置驅(qū)動(dòng)級(jí)20包含有一下降(falling)前置驅(qū)動(dòng)器28以及一 上升(rising)前置驅(qū)動(dòng)器24，此兩者皆具有一 n型信道電壓vbias_n以及一 p型信道電 壓Vbias_p作為其輸入。請(qǐng)注意，雖然圖中只有顯示兩個(gè)偏壓輸入，然而，提供額外的偏壓 亦屬本發(fā)明的范疇。此外，由圖中所示，該多個(gè)偏壓由一外部電路(例如偏壓電路50)所提 供，但任何提供前置驅(qū)動(dòng)級(jí)20偏壓的裝置亦均屬本發(fā)明之范疇。綜上所述，本發(fā)明提供一種用來(lái)控制回轉(zhuǎn)率的裝置及相關(guān)方法，該裝置及方法藉 由提供偏壓至前置驅(qū)動(dòng)器24、28來(lái)補(bǔ)償制程、溫度或供應(yīng)電壓之變動(dòng)所產(chǎn)生的影響。對(duì)于 前置驅(qū)動(dòng)級(jí)20進(jìn)行偏壓可確保前置驅(qū)動(dòng)器中p型信道晶體管及n型信道晶體管的VGS在 不同制程、溫度或供應(yīng)電壓的情況下可被控制，因此終端驅(qū)動(dòng)器的導(dǎo)通及關(guān)閉速率亦處于 受控制的狀態(tài)之下。此外，控制驅(qū)動(dòng)級(jí)之中每?jī)蓚€(gè)分支之間的時(shí)間延遲亦有助于在各種制 程、溫度或供應(yīng)電壓下控制輸出信號(hào)的回轉(zhuǎn)率。以上所述僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所做的均等變化與修 飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種具有可控制的回轉(zhuǎn)率的芯片外驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，包含有芯片外驅(qū)動(dòng)器，包含有邏輯電路，用以提供一邏輯信號(hào)；前置驅(qū)動(dòng)級(jí)，耦接于該邏輯電路，用以響應(yīng)于該邏輯信號(hào)而提供一電壓；以及終端驅(qū)動(dòng)級(jí)，耦接于該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)，用來(lái)響應(yīng)于該前置驅(qū)動(dòng)器所產(chǎn)生之該電壓來(lái)提供一輸出電壓；以及偏壓電路，耦接于該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)，用以提供多個(gè)偏壓至該前置驅(qū)動(dòng)器，其中該多個(gè)偏壓維持該前置驅(qū)動(dòng)器操作于一工作范圍內(nèi)，以補(bǔ)償制程、溫度以及供應(yīng)電壓的變動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的芯片外驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其特征在于，由一外部電路所控制的該多 個(gè)偏壓輸入至該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)以補(bǔ)償制程、溫度或供應(yīng)電壓的變動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的芯片外驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其特征在于，該多個(gè)偏壓包含有一P型通道 晶體管偏壓以及一 η型通道晶體管偏壓。
4.如權(quán)利要求1所述的芯片外驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其特征在于，該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)劃分成多個(gè)分 支，該終端驅(qū)動(dòng)級(jí)亦劃分為分別對(duì)應(yīng)該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)的該多個(gè)分支的多個(gè)分支，以及該偏壓 電路提供該多個(gè)偏壓至該前置驅(qū)動(dòng)器的該多個(gè)分支。
5.如權(quán)利要求1所述的芯片外驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其特征在于，該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)的每一分支以 及該終端驅(qū)動(dòng)級(jí)中相關(guān)聯(lián)的一分支之間的不同比率會(huì)造成該終端驅(qū)動(dòng)級(jí)中每?jī)煞种еg 的一時(shí)間延遲。
6.如權(quán)利要求1所述的芯片外驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其特征在于，該偏壓電路位于該芯片外驅(qū) 動(dòng)器的外部。
7.—種用以控制芯片外驅(qū)動(dòng)器的回轉(zhuǎn)率的方法，該芯片外驅(qū)動(dòng)器包含有邏輯電路、前 置驅(qū)動(dòng)級(jí)以及終端驅(qū)動(dòng)級(jí)，該方法包含利用該邏輯電路來(lái)提供一邏輯信號(hào)至該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)；依據(jù)該邏輯信號(hào)來(lái)產(chǎn)生一電壓至該終端驅(qū)動(dòng)級(jí)；依據(jù)該前置驅(qū)動(dòng)器所產(chǎn)生之該電壓來(lái)產(chǎn)生一輸出電壓；以及提供多個(gè)偏壓至該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)，其中該多個(gè)偏壓維持該前置驅(qū)動(dòng)器操作于一工作范圍 內(nèi)，以補(bǔ)償制程、溫度以及供應(yīng)電壓的變動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，由一外部電路所控制的該多個(gè)偏壓輸入至 該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)以補(bǔ)償制程、溫度或供應(yīng)電壓的變動(dòng)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該多個(gè)偏壓包含有一ρ型通道晶體管偏壓以 及一η型通道晶體管偏壓。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)劃分成多個(gè)分支，該終端驅(qū) 動(dòng)級(jí)亦劃分成分別對(duì)應(yīng)該前置驅(qū)動(dòng)器的該多個(gè)分支的多個(gè)分支，以及提供該多個(gè)偏壓至該 前置驅(qū)動(dòng)級(jí)的步驟包含提供該多個(gè)偏壓至該前置驅(qū)動(dòng)器的該多個(gè)分支。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)的每一分支以及該終端驅(qū)動(dòng) 級(jí)中相關(guān)聯(lián)的一分支之間的不同比率會(huì)造成該終端驅(qū)動(dòng)級(jí)中每?jī)煞种еg的一時(shí)間延遲， 其有助于在制程、溫度以及供應(yīng)電壓的變動(dòng)下控制該芯片外驅(qū)動(dòng)器的回轉(zhuǎn)率。
全文摘要
一種芯片外驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，包含有芯片外驅(qū)動(dòng)器與偏壓電路，其中該芯片外驅(qū)動(dòng)器包含有邏輯電路，用以提供邏輯信號(hào)；前置驅(qū)動(dòng)級(jí)，耦接于該邏輯電路，用以依據(jù)該邏輯信號(hào)來(lái)提供電壓；終端驅(qū)動(dòng)級(jí)，耦接于該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)，用以依據(jù)該電壓來(lái)提供輸出電壓。該偏壓電路耦接于該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)，用以提供至少固定偏壓至該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)，其中該固定偏壓維持該前置驅(qū)動(dòng)級(jí)操作于工作范圍內(nèi)，以補(bǔ)償制程、溫度以及供應(yīng)電壓的變動(dòng)。
文檔編號(hào)H03K19/0175GK101854167SQ20091013859
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
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