專利名稱：多模以太網線路驅動器的制作方法
技術領域：
本公開通常涉及線路驅動器電路，尤其是涉及作為多模以太網線路驅動器可應用 的線路驅動器電路。
背景技術：
網絡是交換信息的互連節點的集合。網絡可被配置為局域網(“LAN”)或廣域網， 例如以太網。每個網絡節點可為計算機或被配置為與網絡上的其它節點進行通信的另一個 設備。通常，網絡節點通過根據預定網絡通信協議或者定義信息如何在網絡節點之間被交 換的幾組規則交換信息來彼此通信。以太網是在LAN中使用的公共網絡通信協議。在公開可利用的電氣與電子工程師 協會(“IEEE”)標準802. 3中提出了以太網協議的一個實例，該標準題目為“Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection(CSMA/CD)Access Method and Physical Layer Specifications”。IEEE標準802. 3除了其它東西以外還包括用于以太網數據分組 格式化的規則、用于不同基帶數據率的規則和用于物理傳輸介質的規則，它們被用于在網 絡節點之間傳輸以太網數據分組。如本文所使用的，“以太網模式”被定義為基帶數據率(即，無調制)和物理傳 輸介質的特定組合。IEEE標準802. 3描述了各種以太網模式，包括10BASE T(以太網)、 100BASE-TX (快速以太網)和1000BASE T (千兆位以太網)。10BASE T支持在雙絞線電纜 上高達每秒10兆位(Mbps)的基帶以太網數據傳輸；100BASE-TX支持在雙絞線電纜上高達 100Mbps的基帶傳輸；而1000BASE-TX支持在雙絞線電纜上高達每秒1千兆位(1000Mbps) 的基帶傳輸。雖然10BASE T、100BASE-TX和1000BASE T是現代LAN架構中的普及的以太 網模式，但是很明顯其它以太網模式可被利用。因此，在本文中，10BASE T、100BASE-TX和 1000BASE T以太網模式作為例子被討論，而并不以任何方式被規定為限制性的。實際上，10BASE T和100BASE-TX LAN連接通常被部署在傳統的5類電纜(“CAT5”) 上，該5類電纜具有四對非屏蔽的絞合銅線。然而，1000BASE T連接通常使用增強的5類電 纜或“5e類”電纜。5類電纜和k類電纜通常都具有100歐姆的阻抗并且因此需要100歐 姆的終端以防止信號反射。如本文所使用的，“5類電纜”和“CAT5電纜”通常指展示傳統5 類電纜或5e類電纜的電特性的任何電纜。網絡節點通常包括適合于發送和/或接收數據的網絡接口卡(NIC)。NIC可包括 用于使用所選擇的以太網模式來發送信號的硬件和軟件驅動器。為此，NIC可利用線路驅 動器電路在諸如5類電纜的物理傳輸介質上發送和/或接收以太網數據。圖1示出了示例性的以太網連接(“鏈接”)100的示意性方框圖，該以太網連接 具有經由5類電纜130互連的發射機端110和接收機端140。發射機端110包括被配置為 通過電纜130將以太網數據發送至接收機端140(例如，在第二 NIC中，它可包括接收機端 140)的線路驅動器電路(例如，在第一 NIC中，它可包括發射機端110和變壓器120)。發 射機端110經由具有一比一的匝數比(1 1)的變壓器120被耦合于電纜130和接收機端140。從發射機端110發射的信號通過變壓器120被耦合并且被發送至接收機端140。發射 機端110的線路驅動器電路還包括一對50 Ω的電阻器Rl和R2，它們與5類電纜130所展 示的有效的50 Ω電阻R3和R4是阻抗匹配的。圖1所示的示例性的線路驅動器電路發送以太網數據作為具有正輸出電壓txp和 負輸出電壓txn的差分輸出信號。因此，由此產生的以太網信號是正輸出電壓txp與負輸 出電壓txn之間的差(即txp-txn)。在1OBASET以太網模式中，正輸出電壓txp通常約為 2. 2V峰峰值(Vpp)，并且由此產生的差分輸出信號(即txp-txn)因此通常大于4. 4Vpp。然而，100BASE-TX和1000BASE T模式通常使用較低的振幅差分輸出信號。特別 是，100BASE-TX和1000BASE T模式具有約IVpp的正輸出電壓txp和負輸出電壓txn，導致 約2Vpp的差分輸出信號。雖然100BASE-TX和1000BASE T輸出信號通常具有相似的峰峰 電壓擺動，但是IEEE標準802. 3規定，與100BASE-TX信號不同，1000BASE T輸出信號利用 五級脈沖振幅調制被編碼以實現更好的帶寬利用。因為不同的網絡可利用不同的以太網模式，同時依賴于用于數據傳輸的相同電 纜，因此可能期望NIC與多個以太網模式兼容。例如，設備可最初通過10BASE T以太網鏈 路被連接，但是可隨后被連接于更快的100BASE-TX鏈路。在這種情況下，NIC中的線路驅 動器電路必須能夠發送10BASE T和100BASE-TX以太網信號。圖2示出了對10BASE T和100BASE-TX/1000BASE T操作配置的傳統多模以太網 線路驅動器電路200。以太網線路驅動器電路200包括電壓源210和220，其分別輸出電壓 Vl和V2以產生差分100BASE-TX和/或1000BASE T數據信號。以太網線路驅動器電路200 還包括第二組電壓源230和M0，其分別輸出電壓V3和V4以產生差分10BASE T以太網信 號。以太網線路驅動器電路200進一步包括一對開關250和260 (例如，η溝道FET)和被 連接于變壓器120的中心抽頭觀0的電壓調節器270。電壓調節器270在中心抽頭280處 提供了共模電壓VCM。在10BASE T模式中操作期間，開關250和260被接通并且本質上用作接地的短路 電路(即，低阻抗)。電壓源210和220被關斷并且用作開路(S卩，高阻抗)。電壓源230和 240被接通并且提供約4. 4V峰峰值的10BASE T以太網信號。電壓調節器270在中心抽頭 280處設置約2. 5V的共模電壓νΜ。DC電流經由電阻器Rl和R2從電壓調節器270流到地 (即，從中心抽頭280至地)，引起電阻器Rl和R2兩端的電壓降。作為電壓降的結果，電壓 源230和240的共模電壓被減小，并且來自于電壓源230和240的10BASE T以太網信號被 防止削波。電壓降還導致在共模電壓VCM(2. 5V)處約2. 2Vpp的正差分輸出電壓txp和負 差分輸出電壓txn。因此，具有約4.4Vpp的振幅且在共模電壓VCJ2.5V)處的差分輸出信 號(即，txp-txn)被生成。在100BASE-TX和1000BASE T模式中操作期間，開關250和260被關斷并且本質 上用作電氣開路。電壓源230和240也被關斷并且用作電氣開路。電壓調節器270在中 心抽頭280處設置約1. 25V的共模電壓VCM。電壓源210和220被接通并且提供約2Vpp的 100BASE-TX或1000BASE T以太網信號。由于由關斷的開關250和260以及關斷的電壓源 230和240產生的電氣開路，因此沒有DC電流可從電壓調節器270流到地。相應地，由電 壓源210和220提供的100BASE-TX或1000BASE T以太網信號中心在共模電壓VCM(1. 25V) 處。電阻器Rl和R2兩端的電壓降導致在共模電壓Vcm(IJSV)處約IVpp的正差分輸出電
5壓txp和負差分輸出電壓txn。因此，具有約2Vpp的振幅并且中心在共模電壓VeM(l. 25V) 處的差分輸出信號(即，txp-txn)被生成。雖然以太網線路驅動器電路200與多個以太網模式兼容，它在某些應用中可能有 一些缺點。例如，分別用于10BASE T模式以及100BASE-TX和1000BASE T模式的兩個分離 且獨立的驅動器電路可能增加以太網線路驅動器電路200的成本和復雜度。在所示的實例 中，以太網線路驅動器電路200本質上包括兩個輸出終端電路，其中每個輸出終端電路包 含兩個終端電阻器。此外，因為當在10BASE-T模式中操作時DC電流可向下流到地，因此以 太網線路驅動器電路200可能是低效的，如上所述。因此，在10BASE-T模式中操作期間，額 外的功率可能被電阻器Rl和R2消耗。因此，可能期望有在某些應用中可克服上述缺點中的一個或多個的線路驅動器電 路。
發明內容
一個方面目的在于多模線路驅動器電路。線路驅動器電路可包括被連接于第一電 源電壓的輸出第一差分信號的第一電壓驅動器和被連接于第二電源電壓的輸出第二差分 信號的第二電壓驅動器。線路驅動器電路可進一步包括變壓器，該變壓器被耦合以接收作 為輸入的第一差分信號和第二差分信號，并且基于第一差分信號和第二差分信號輸出差分 線路電壓信號。第一電源電壓可大于第二電源電壓。另一個方面目的在于第二多模線路驅動器電路。該線路驅動器電路可包括輸出第 一差分信號的第一電壓驅動器和輸出第二差分信號的第二電壓驅動器。線路驅動器電路可 進一步包括變壓器，該變壓器被耦合于第一電壓驅動器以形成第一匝數比，并且被耦合于 第二電壓驅動器以形成第二匝數比。變壓器可接收作為輸入的第一差分信號和第二差分信 號，并且基于第一差分信號和第二差分信號輸出差分線路電壓信號。又一個方面目的在于第三多模線路驅動器電路。線路驅動器電路可包括具有第一 電壓的第一電源和具有小于第一電壓的第二電壓的第二電源。線路驅動器電路可進一步包 括被連接于第一電源的輸出第一差分信號的第一電壓驅動器和被連接于第二電源的輸出 第二差分信號的第二電壓驅動器。線路驅動器電路可更進一步包括變壓器和模式控制器， 變壓器可接收作為輸入的第一差分信號和第二差分信號并且基于第一差分信號和第二差 分信號輸出差分線路電壓信號，模式控制器被配置為在第一模式中將第一電壓驅動器耦合 于變壓器并且在第二模式中將第二電壓驅動器耦合于變壓器。
圖1示出了現有技術的以太網連接的示意性方框圖；圖2示出了現有技術中的示例性多模以太網線路驅動器電路；圖3示出了用于具有多個電源電壓的系統的示例性多模以太網線路驅動器電路； 以及圖4示出了用于具有單個電源電壓的系統的示例性多模以太網線路驅動器電路。
具體實施例方式現在將詳細地參照本公開的實施方式，其實施例在附圖中被示出。只要有可能，相 同的參考數字就將在所有附圖中用以表示相同或相似的部件。用于具有多個電源電壓的系統的以太網線路驅動器結構圖3示出了根據所公開的實施方式的用于具有多個電源電壓的系統的多模以太 網線路驅動電路300。如下所述，以太網線路驅動電路300可利用具有多個可利用的片上 電源電壓的系統以簡化電路設計并且減少所需的組件的數量。因此，功耗可被減少。例如， 以太網線路驅動器電路300可被合并在具有高壓電源VccH(例如5V或3. 3V)和低壓電源 VccL(例如2. 5V、1.8V或1.2V)的網絡接口卡(NIC)的發射機端電路中。如圖3所示，以太網線路驅動器電路300可包括電壓驅動器部分302、輸出終端部 分304、變壓器306和以太網模式控制器308。以太網線路驅動器電路300可被配置為經由 變壓器306連接于電纜310以與以太網接收機312進行通信。根據一些實施方式，電纜310 可為5類電纜。電壓驅動器部分302可被耦合于輸出終端部分304，并且可包括用于分別在 10BASE-T和100BASE-TX/1000BASE-T以太網模式中操作的10BASE-T模式電壓驅動器314 和100BASE-TX/1000BASE-T模式電壓驅動器316。10BASE-T模式電壓驅動器314可通過開 關^icib和、1(1B被耦合于高壓電源VccH和輸出終端部分304。開關^jicib和、1(1B可包括晶體 管開關(例如，場效應晶體管，雙極結晶體管等)或者任何其它合適的電氣的、機械的或機 電的開關或電路。10BASE-T模式電壓驅動器314可進一步包括10BASE-T以太網電壓源V1(1B，其被配 置為產生正的異相電壓信號和負的異相電壓信號以給10BASE-T以太網通信提供AC差分電 壓信號tx1QB。10BASE-T以太網電壓源Viqb可包括一個或多個運算放大器或適合于電壓源的 任何其它組件。在10BASE-T以太網模式操作期間，10BASE-T模式電壓驅動器314可經由開 關和將AC差分電壓信號tx1(IB作為輸入提供給輸出終端部分304。100BASE-TX/1000BASE-T 模式電壓驅動器 316 可通過開關 &1(1(1/1(1(1(1Β 和、1QQ/1QQQB 被 耦合于高壓電源VccH、低壓電源VccL和輸出終端部分304。開關和、1(1(1/1_Β可包 括晶體管開關(例如，場效應晶體管，雙極結晶體管等)或者任何其它合適的電氣的、機械 的或機電的開關或電路。100BASE-TX/1000BASE-T 模式電壓驅動器 316 可包括 100BASE-TX/1000BASE-T 以太網電壓源ν1(ΚΙ/1_Β，其被配置為產生正的異相電壓信號和負的異相電壓信 號以給100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信提供AC差分電壓信號tXl(1Q/1(1(1(1B。 100BASE-TX/1 OOOBASE-T以太網電壓源ν1(Κ1/1_Β可包括一個或多個運算放大器或適 合于電壓源的任何其它組件。在100BASE-TX/1000BASE-T以太網模式操作期間， 100BASE-TX/1000BASE-T模式電壓驅動器316可經由開關、1(1(1/1(1(1(1Β和、1QQ/1QQQB將AC差分電 壓信號tXl(l(l/1(l(l(IB作為輸入提供給輸出終端部分304。輸出終端部分304可包括終端電阻器和Rsn。如圖3所示，終端電阻器和 RSn的第一末端可被耦合以接收來自于電壓驅動器部分302的AC差分電壓信號tx1(IB和 tx100/1000BO終端電阻器和的第二末端可被耦合以將差分輸出電壓Vq提供給變壓器 306。終端電阻器！？知和！？知的值可被選擇成與電纜310阻抗匹配(例如，如果電纜310為
75類電纜，那么終端電阻器和的值可被選擇為50 Ω )。因此，在有5類電纜310的情 況下，終端電阻器和可用作50/50分壓器。變壓器306可被耦合以接收來自于終端電阻器和的差分輸出電壓Vq作為 輸入。變壓器306可給差分輸出電壓Vtj提供電壓階躍(向上或向下)以產生在5類電纜 310上輸出的適合于以太網通信的差分線路電壓Vline。根據所公開的實施方式，基于高壓電 源VccH的值(例如，5V或3. 3V)、低壓電源VccL的值(例如，2. 5V、1. 8V或1. 2V)和/或差 分電壓信號tx1(1B和tXl(1(1/1(1(1(1B，變壓器306的匝數比1 N可被選擇成提供適合于10BASE-T 和100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信的差分線路電壓Vline。也就是說，變壓器306的匝 數比1 N可被選擇成給10BASE-T以太網通信提供至少約4. 4Vpp的差分線路電壓Vline, 并且給100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信提供約2Vpp的差分線路電壓Vline。變壓器306 的匝數比1N可被選擇的方式將在下面被進一步詳細地討論。以太網模式控制器308可包括被配置為使以太網線路驅動器電路300在10BASE-T 和100BASE-TX/1000BASE-T以太網模式之間切換的任何硬件和/或軟件組件。以太網模式 控制器308可與開關、QB、Sniob, Spioo7iooob和、1(1(1/1_Β以及電壓驅動器306和310耦合或以 另外方式進行通信。以太網模式控制器308還可包括電壓調節器電路(未示出)或者以另 外方式與電壓調節器電路進行通信，該電壓調節器電路被配置為在變壓器306的中心抽頭 318處設置適合于10BASE-T和100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信的DC共模電壓VCM。例 如，以太網模式控制器308可在10BASE-T模式操作期間將DC共模電壓設置為約2. 5VDC并 且在100BASE-TX/1000BASE-T模式操作期間將DC共模電壓設置為約1. 25VDC。在10BASE-T以太網模式操作期間，以太網模式控制器308可關閉開關、■和 Sniob并且可打開開關、QQ/1_B和此夕卜，以太網模式控制器308可給10BASE-T模 式電壓驅動器314供電并且可以可選地使100BASE-TX/1000BASE-T模式電壓驅動器316 斷電。相反地，在100BASE-TX/1000BASE-T模式操作期間，以太網模式控制器308可打開 開關^icib和、1(1B并且可關閉開關^^ολ。·和、1(1。Λ_β。此外，以太網模式控制器308可給 100BASE-TX/1000BASE-T模式電壓驅動器316供電并且可以可選地使10BASE-T模式電壓驅 動器314斷電。選擇匝數比1 N，其中VccH = 5V并且VccL = 2. 5V現在將描述根據公開的實施方式在高壓電源VccH = 5V和低壓電源VccL = 2. 5V 的情況下選擇變壓器306的匝數比1 N的實施例。在10BASE-T以太網模式操作期間， 10BASE-T以太網電壓源Viqb可提取來自于高壓電源VccH(5V)的功率并且可被設置成輸出 約8. SVpp的AC差分電壓信號tx1(IB (例如，基于兩個異相信號，每個為約4. 4Vpp)。由終端電 阻器Rsp和與5類電纜310之間的50/50分壓器弓|起的在終端電阻器Rsp和Rsn兩端的電 壓降可導致約4. 4Vpp的差分輸出電壓信號V^例如，基于兩個異相信號，每個約2. 2Vpp)。如上所示，4. 4Vpp信號可適合于10BASE-T以太網通信。因此，變壓器306可能不需 要提供電壓階躍以將差分輸出電壓信號Vq轉換為適合于5類電纜310上的10BASE-T以太網 通信的差分線路電壓信號Vline。因此，N可被選擇為1以給變壓器306提供1 1的匝數比。此外，變壓器306的所選擇的匝數比1 1也可適合于100BASE-TX/1000BASE-T以 太網通信。例如,在100BASE-TX/1000BASE-T以太網模式操作期間，100BASE-TX/1000BASE-T 以太網電壓源Viciciacicicib可提取來自于低壓電源VccL(2. 5V)的功率并且可被設置成輸出約4Vpp的AC差分電壓信號tXl__(例如，基于兩個異相信號，每個約2Vpp)。由終端電阻器 Rsp和與5類電纜310之間的50/50分壓器引起的在終端電阻器Rsp和兩端的電壓 降可導致約2Vpp的差分輸出電壓信號V^例如，基于兩個異相信號，每個約lVpp)。如上所示，2Vpp信號可適合于100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信。因此，如在 10BASE-T以太網通信的情況中的，變壓器306可能無需提供電壓階躍以將差分輸出電壓Vo 轉換為適合于5類電纜310上的100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信的差分線路電壓信號 Vline。因此，如在10BASE-T以太網通信的情況中的，變壓器306的匝數比1 1可能是適合 的。選擇匝數比1 N，其中 VccH = 3. 3V 并且 VccL = 1. 8V現在將描述根據所公開的實施方式在高壓電源VccH = 3. 3V和低壓電源VccL = 1.8V的情況下選擇變壓器306的匝數比1 N的實施例。在10BASE-T以太網模式操作期 間，10BASE-T以太網電壓源Viqb可提取來自于高壓電源VccH (3. 3V)的功率并且可被設置成 輸出約5. 5Vpp的AC差分電壓信號tx1(1B(例如，基于兩個異相信號，每個約2. 75Vpp)。由終端電阻器和與5類電纜310之間的50/50分壓器引起的在終端電阻 Rsp和1 %兩端的電壓降可導致約2. 75Vpp的差分輸出電壓Vo (例如，基于兩個異相信號， 每個約 1. 375Vpp)。如上所示，4. 4Vpp信號可適合于10BASE-T以太網通信。因此，變壓器306可能需 要提供約1. 6 (4. 4/2. 75)倍的電壓階躍以將差分輸出電壓信號N0轉換為適合于5類電纜 310上的10BASE-T以太網通信的差分線路電壓信號Vline。因此，N可被選擇為1. 6以給變 壓器306提供1 1.6的匝數比。此外，變壓器306的所選擇的匝數比1 1. 6也可適合于100BASE-TX/1000BASE-T 以太網通信。例如，在100BASE-TX/1000BASE-T以太網模式操作期間， 100BASE-TX/1000BASE-T以太網電壓源Viqqaq■可提取來自于低壓電源VccL (1. 8V)的功率 并且可被設置成輸出約2. 5Vpp的AC差分電壓信號tXlcl(1/lcl(1(1B(例如，基于兩個異相信號，每 個約1. 25Vpp)。由終端電阻器和與5類電纜310之間的50/50分壓器引起的在終 端電阻和1 %兩端的電壓降可導致約1. 25Vpp的差分輸出電壓信號Vo (例如，基于兩 個異相信號，每個約0. 625Vpp)。如上所示，2Vpp信號可適合于100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信。因此，變壓 器306可能需要提供約1. 6(2. 0/1. 25)倍的電壓階躍以將差分輸出電壓信號Vo轉換為適 合于5類電纜310上的100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信的差分線路電壓信號Vline。因 此，變壓器306的所選擇的匝數比1 1. 6也可適合于100BASE-TX/1000BASE-T以太網通
fn °選擇匝數比1 N，其中 VccH = 3. 3V 并且 VccL = 1. 2V現在將描述根據所公開的實施方式在高壓電源VccH = 3. 3V和低壓電源VccL = 1.2V的情況下選擇變壓器306的匝數比1 N的實施例。在10BASE-T以太網模式操作期 間，10BASE-T以太網電壓源Viqb可提取來自于高壓電源VccH (3. 3V)的功率并且可被設置成 輸出約3. 5Vpp的AC差分電壓信號tx1(1B(例如基于兩個異相信號，每個約1.76Vpp)。由終端電阻器和與5類電纜310之間的50/50分壓器引起的在終端電阻 器Rsp和兩端的電壓降可導致約1. 76Vpp的差分輸出電壓Vq (例如，基于兩個異相信號，其中每個具有約0. 88Vpp)。如上所示，4. 4Vpp信號可適合于10BASE-T以太網通信。因此，變壓器306可能需 要提供約2. 5 (4. 4/1. 76)倍的電壓階躍以將差分輸出電壓信號N0轉換為適合于5類電纜 310上的10BASE-T以太網通信的差分線路電壓信號Vline。因此，N可被選擇為2. 5以給變 壓器306提供1 2. 5的匝數比。此外，變壓器306的所選擇的匝數比1 2. 5也可適合于100BASE-TX/1000BASE-T 以太網通信。例如，在100BASE-TX/1000BASE-T以太網模式操作期間， 100BASE-TX/1000BASE-T以太網電壓源Viqqaq可提取來自于低壓電源VccL (1. 8V)的功率 并且可被設置成輸出約1. 6Vpp的AC差分電壓信號tXl。。/1(l。。B(例如，基于兩個異相信號，每 個約0. 8Vpp)。由終端電阻器和與5類電纜310之間的50/50分壓器引起的在終 端電阻器和兩端的電壓降可導致約0. SVpp的差分輸出電壓信號Vo (例如，基于兩 個異相信號，每個約0. 4Vpp)。如上所示，2Vpp信號可適合于100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信。因此，變壓器 306可能需要提供約2. 5 (2. 0/0. 8)倍的電壓階躍以將差分輸出電壓信號Vo轉換為適合于 5類電纜310上的100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信的差分線路電壓信號Vline。因此，變 壓器306的所選擇的匝數比1 2. 7也可適合于100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信。以這種方式，所公開的結構可允許以太網線路驅動器300的所需組件的數量被減 少，因為10BASE-T模式電壓驅動器314和100BASE-TX/1000BASE-T模式電壓驅動器316都 可共用公共輸出終端部分304和變壓器306。對這兩個以太網模式公共的變壓器306的匝 數比1 N可基于可利用的電源電壓被選擇，以提供對于在5類電纜310上輸出合適的差 分線路電壓信號Vlim信號所必需的電壓階躍。用于具有單個電源電壓的系統的以太網線路驅動器結構圖4示出了根據所公開的實施方式的用于具有單個電源電壓Vcc(例如，5V或 3.3V)的系統的多模以太網線路驅動器電路400。以太網線路驅動器電路400可被合并在 網絡接口卡(NIC)的發射機端電路中。如圖4所示，以太網線路驅動器電路400可包括電 壓驅動器部分402、輸出終端部分404、變壓器406和以太網模式控制器408。以太網線路驅 動器電路400可被配置為經由變壓器406連接于諸如5類電纜的電纜410以與以太網接收 機412進行通信。電壓驅動器部分402可被耦合于電源電壓Vcc，并且可包括10BASE-T以太網 模式電壓源Vicib,其被配置為產生正的異相電壓信號和負的異相電壓信號以提供適合于 10BASE-T以太網通信的AC差分電壓信號tx1QB。10BASE-T以太網模式電壓源Viqb可通過開關 Spiob和、1QB被耦合于輸出終端部分。電壓驅動器部分402也可包括100BASE-TX/000BASE-T 以太網模式電壓源V1(I(I/1_B，其被配置為產生正的異相電壓信號和負的異相電壓信號 以提供適合于100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信的AC差分電壓信號tXl(1Q/1(1(1(1B。 100BASE-TX/1000BASE-T 以太網模式電壓源 V1(1(1/1(1(1(1B 可通過開關 &1(1(1/1(1(1(1Β 和、1QQ/1QQQB 被耦合 于輸出終端部分。電壓源Vicib和νιω/1(ι_可包括一個或多個運算放大器或適合于電壓源的 其它組件。開關S1(1B、Sniob, Spioo7iooob和、1(1(1/1_可包括晶體管開關(例如，場效應晶體管， 雙極結晶體管等)或者任何其它合適的電氣的、機械的或機電的開關或電路。輸出終端部分404可包括終端電阻器RSni(1b、R qb、 RsPIOO/IOOOB 和 RsNIOO/iooobo
如圖4所示，終端電阻器RSniqb和R%1QB的第一末端可被耦合以經由開關Siqb和、1QB接收來自于電 壓源Viqb的AC差分電壓信號tx1QB。終端電阻器RSnicib和的第二末端可被耦合以將差 分輸出電壓Voicib提供給變壓器406。此外，如圖4所示，終端電阻器Rs_和R%1(IB的第二 末端可在與1 M匝數比對應的位置處被耦合于變壓器406。類似地，終端電阻器Rsniqqaqqqb和I^pic1Wcib的第一末端可被耦合以經由開關 SP100/1000B和接收來自于電壓源的AC差分電壓信號tXl__B。終端電阻器 RSN100/1000B 和 RSP100/1000B 的第二末端可被耦合以將差分輸出電壓ν0 (ΚΙ/1_Β提供給變壓器406。 此外，如圖4所示，終端電阻器Ι^_λ_β和RsP1__B的第二末端可在與1 N匝數比對應 的位置處被耦合于變壓器406。終端電阻器Rsniqb JSpic^Rsnicic1Z1qqqb和RSpiqqZ1qqqb的值可被選擇成與5類電纜410阻 抗匹配(例如，50Ω)。因此，在有5類電纜410的情況下，終端電阻器fc_、RsP1(1B、fc_/1Q(1(1B
/PH JAbp10o/ioOOB
可用作50/50分壓器。變壓器406可被耦合以接收來自于終端電阻器Rspiqb和RSniqb的差分輸出電壓VOiqb 作為輸入，并且接收來自于終端電阻器RSnic^icicicib和 xvbPlOOAOOOB 的差分輸出電壓VOiwacicicib作 為輸入。根據兩個不同的匝數比1 M和1 N，變壓器406可給差分輸出電壓Voicib和 VOiciciacicicib提供兩個不同的電壓階躍(向上或向下)以產生在5類電纜410上輸出的適合于 以太網通信的差分線路電壓Vline。根據所公開的實施方式，變壓器406的匝數比1 M可被選擇成提供適合于 10BASE-T以太網通信的差分線路電壓Vline。也就是說，變壓器406的匝數比1 M可被選擇 成給10BASE-T以太網通信提供至少約4. 4Vpp的差分線路電壓Vline。類似地，變壓器406的 匝數比1 N可被選擇成提供適合于100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信的差分線路電壓 Vline0也就是說，變壓器406的匝數比1 N可被選擇成給10BASE-T100BASE-TX/1000BASE-T 以太網通信提供約2Vpp的差分線路電壓Vline。變壓器406的匝數比1 M和1 N可被 選擇的方式將在下面被進一步詳細地討論。以太網模式控制器408可包括被配置為使以太網線路驅動器電路400在10BASE-T 和100BASE-TX/1000BASE-T以太網模式之間切換的任何硬件和/或軟件組件。以太網模式 控制器408可與開關和^。。λ。。。β以及電壓源Viqb和ν (ι(ιΛ_耦合或以另 外方式進行通信。以太網模式控制器308還可包括電壓調節器電路(未示出)或者與以 另外方式電壓調節器電路進行通信，該電壓調節器電路被配置為在變壓器306的中心抽頭 318處設置適合于10BASE-T和100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信的DC共模電壓VCM。例 如，以太網模式控制器308可在10BASE-T模式操作期間將DC共模電壓設置為約2. 5VDC并 且在100BASE-TX/1000BASE-T模式操作期間將DC共模電壓設置為約1. 25VDC。在10BASE-T以太網模式操作期間，以太網模式控制器408可關閉開關和、1(ΙΒ 并且可打開開關S1QQ/1QQQB和、1QQ/1_B。此外，以太網模式控制器408可給10BASE-T電壓 源Vicib供電并且可以可選地使100BASE-TX/1000BASE-T電壓源V1(1(1/1(1■斷電。相反地，在 100BASE-TX/1000BASE-T模式操作期間，以太網模式控制器408可打開開關Siqb和、1QB并且 可關閉開關、。咖-和、_。■。此夕卜，以太網模式控制器408可給100BASE-TX/1000BASE-T 電壓源Vic^icicicib供電并且可以可選地使10BASE-T電壓源Vicib斷電。選擇匝數比1 M禾口1 N
現在將描述根據公開的實施方式的在電源Vcc = 5V的情況下選擇變壓器406的 匝數比1 M和1 N的實施例。在10BASE-T以太網模式操作期間，10BASE-T以太網電壓 源Vicib可提取來自于電源Vcc (5V)的功率并且可被設置成輸出約4. 4Vpp的AC差分電壓信 號tx1(1B(例如，基于兩個異相信號，每個約2. 2Vpp)。由終端電阻器和R%1QB與5類電纜410之間的50/50分壓器引起的在終端 電阻器Rspicib和Rsnicib兩端的電壓降可導致約2. 2Vpp的差分輸出電壓Voicib (例如，基于兩個 異相信號，每個約1. IVpp)。如上所示，4. 4Vpp信號可適合于10BASE-T以太網通信。因此，變壓器406可能需 要提供約2. 0(4. 4/2. 2Vpp)倍的電壓階躍以將差分輸出電壓信號Voicib轉換為適合于5類 電纜410上的10BASE-T以太網通信的差分線路電壓信號Vline。因此，M可被選擇為2以給 變壓器406提供1 2的第一匝數比1 M。在100BASE-TX/1000BASE-T 以太網模式操作期間，100BASE-TX/1000BASE-T 以太 網電壓源νιω/1(1(1(1Β可提取來自于電源Vcc (5V)的功率并且可被設置成輸出約4Vpp的AC差 分電壓信號tx1(IB(例如，基于兩個異相信號，每個約2Vpp)。由終端電阻器rspiqqaqqqb和ι^_λ_β與5類電纜410之間的50/50分壓器引
起的在終端電阻器 RSP100/1000B 和 RSN100/1000B
兩端的電壓降可導致約2vpp的差分輸出電壓 V(J100/1000B (例如，基于兩個異相信號，每個約IVpp)。如上所示，2Vpp信號可適合于100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信。因此，變壓器 406可能不需要提供任何電壓階躍以將差分輸出電壓信號Voiciciawcib轉換為適合于5類電纜 410上的100BASE-TX/1000BASE-T以太網通信的差分線路電壓信號Vline(即，電壓階躍因子 為1)。因此，N可被選擇為1以給變壓器406提供1 2的第二匝數比1 N。以這種方式，所公開的結構可允許以太網線路驅動器400的所需組件的數量 被減少，因為10BASE-T電壓源Viqb和100BASE-TX/1000BASE-T電壓源ν (1(1/1_Β都可共用 公共輸出終端部分404和變壓器406。此外，將輸出終端部分404的10BASE-T部分耦 合于與第一匝數比1 M對應的第一位置處的變壓器406并且將輸出終端部分404的 100BASE-TX/1000BASE-T部分耦合于與第二匝數比1 N對應的第二位置處的變壓器406， M和N可被選擇成給利用這兩種以太網模式的通信提供合適的電壓階躍。前面所述的內容包括示例性的實施方式的描述。從對本文公開的發明的說明書和 實踐的考慮中，其它可能的實施方式對本領域的技術人員將明顯。例如，盡管所公開的實施 方式參照以太網模式的多模線路驅動器電路被描述，但是本領域的技術人員將認識到，所 公開的電路結構可被使用和/或被適當地修改以在網絡通信協議而非以太網中傳輸多個 模式。此外，雖然本公開主要討論了 10base τ、100base-tx和1000base t以太網模式，但 顯然可根據所公開的實施方式利用例如在ieee標準802. 3或其它通信協議中提出的以太 網模式的組合。此外，上面所述的各個電源電壓的值(例如，VCCH、VCCL和Vcc)、峰峰電壓信號、輸 出信號等被規定為示例性的并且僅用于說明的目的。這些值可根據特定的實現而改變，并 且變壓器306和406的匝數比可相應地被選擇成給任何通信方案提供合適的輸出電壓。因 此，可設想，所公開的實施方式可被應用于具有任何特定的電源電壓、峰峰電壓信號、輸出 信號要求等的線路驅動器。
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此外，所公開的實施方式中的各種電路組件可由它們的功能等價物替代。例如，所 公開的實施方式的各個電路元件被廣泛地理解為包括任何硬件電路或軟件與適當編程的 軟件的組合。此外，其它類型的物理傳輸介質可由示例性的5類電纜替代。因此，典型的50 歐姆終端電阻器和輸入電阻器的電阻值可根據所選的特定物理介質的阻抗被調節。盡管所公開的實施方式主要被公開為在硬件中實現，但是可明確地設想，本公開 的至少一部分可通過軟件實現。例如，計算機可讀存儲介質可存儲程序指令，當這些指令由 計算設備執行時，它們可使計算設備執行所公開的過程。本領域的技術人員將理解，計算機 可讀介質可包括例如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、光學或磁存儲設備(例如， ⑶-R0M、DVD-R0M、硬盤驅動器、固態存儲驅動器等)和/或本領域中已知的任何其它類型的 計算機可讀存儲設備。本領域的技術人員還將理解，本公開的至少一部分可通過執行軟件、 硬件、固件或其組合的計算設備實現。因此，意圖是本說明書及其所公開的實施方式被認為 僅僅是示例性的，本發明的真實范圍和精神由下面的權利要求指示。
權利要求
1.一種多模線路驅動器電路，包括第一電壓驅動器，其被連接于第一電源電壓并且輸出第一差分信號； 第二電壓驅動器，其被連接于第二電源電壓并且輸出第二差分信號；以及 變壓器，其被耦合以接收作為輸入的所述第一差分信號和所述第二差分信號，并且基 于所述第一差分信號和所述第二差分信號輸出差分線路電壓信號； 其中所述第一電源電壓大于所述第二電源電壓。
2.根據權利要求1所述的多模線路驅動器電路，還包括模式控制器，所述模式控制器 被配置為在第一通信模式中將所述第一電壓驅動器耦合于所述變壓器，并且在第二通信模 式中將第二電壓驅動器耦合于所述變壓器。
3.根據權利要求2所述的多模線路驅動器電路，還包括第一開關，其用于將所述第一電壓驅動器耦合于所述變壓器；以及 第二開關，其用于將所述第二電壓驅動器耦合于所述變壓器，其中所述模式控制器通過關閉所述第一開關將所述第一電壓驅動器耦合于所述變壓 器，并且通過關閉所述第二開關將所述第二電壓驅動器耦合于所述變壓器。
4.根據權利要求2所述的多模線路驅動器電路，其中所述變壓器具有至少基于對所述 第一通信模式的所述差分線路電壓信號的期望峰峰電壓和對所述第二通信模式的所述差 分線路電壓信號的期望峰峰電壓來選擇的匝數比。
5.根據權利要求2所述的多模線路驅動器電路，其中所述第一模式是10BASE-T以太網 并且所述第二模式是100BASE-TX以太網或
6.根據權利要求1所述的多模線路驅動器電路，還包括用于將所述差分線路電壓信號 耦合于電纜的輸出接口。
7.根據權利要求6所述的多模線路驅動器電路，還包括輸出終端部分，所述輸出終端 部分包括將所述第一電壓驅動器和所述第二電壓驅動器耦合于所述變壓器的至少一個終 端電阻器。
8.根據權利要求6所述的多模線路驅動器電路，其中所述電纜是以太網電纜。
9.一種多模線路驅動器電路，包括 第一電壓驅動器，其輸出第一差分信號； 第二電壓驅動器，其輸出第二差分信號；以及變壓器，其被耦合于所述第一電壓驅動器以形成第一匝數比(1 M)并且被耦合于所 述第二電壓驅動器以形成第二匝數比(1 N)，所述變壓器接收作為輸入的所述第一差分 信號和所述第二差分信號，并且基于所述第一差分信號和所述第二差分信號輸出差分線路 電壓信號。
10.根據權利要求9所述的多模線路驅動器電路，還包括模式控制器，所述模式控制器 被配置為在第一通信模式中將所述第一電壓驅動器耦合于所述變壓器，并且在第二通信模 式中將第二電壓驅動器耦合于所述變壓器。
11.根據權利要求10所述的多模線路驅動器電路，還包括第一開關，其用于將所述第一電壓驅動器耦合于所述變壓器；以及 第二開關，其用于將所述第二電壓驅動器耦合于所述變壓器，其中所述模式控制器通過關閉所述第一開關將所述第一電壓驅動器耦合于所述變壓器，并且通過關閉所述第二開關將所述第二電壓驅動器耦合于所述變壓器。
12.根據權利要求10所述的多模線路驅動器電路，其中所述第一匝數比是至少基于對 所述第一通信模式的所述差分線路電壓信號的期望峰峰電壓被選擇的，并且所述第二匝數 比是基于對所述第二通信模式的所述差分線路電壓信號的期望峰峰電壓被選擇的。
13.根據權利要求10所述的多模線路驅動器電路，其中所述第一模式是10BASE-T以太 網并且所述第二模式是100BASE-TX以太網或1000BASE-T以太網。
14.根據權利要求13所述的多模線路驅動器電路，其中M大于N。
15.根據權利要求9所述的多模線路驅動器電路，還包括用于將所述差分線路電壓信 號耦合于電纜的輸出接口。
16.根據權利要求15所述的多模線路驅動器電路，還包括輸出終端部分，所述輸出終 端部分包括將所述第一電壓驅動器和所述第二電壓驅動器耦合于所述變壓器的至少一個 終端電阻器。
17.根據權利要求15所述的多模線路驅動器電路，其中所述電纜是以太網電纜。
18.根據權利要求9所述的多模線路驅動器電路，其中所述第一電壓驅動器和所述第 二電壓驅動器被連接于相同的電源電壓。
19.一種多模線路驅動器電路，包括第一電源，其具有第一電壓；第二電源，其具有小于所述第一電壓的第二電壓；第一電壓驅動器，其被連接于所述第一電源電壓并且輸出第一差分信號；第二電壓驅動器，其被連接于所述第二電源電壓并且輸出第二差分信號；變壓器，其被耦合以接收作為輸入的所述第一差分信號和所述第二差分信號，并且基 于所述第一差分信號和所述第二差分信號輸出差分線路電壓信號；模式控制器，其被配置為在第一模式中將所述第一電壓驅動器耦合于所述變壓器，并 且將所述第二電壓驅動器耦合于所述變壓器。
20.根據權利要求19所述的多模線路驅動器電路，還包括第一開關，其用于將所述第一電壓驅動器耦合于所述變壓器；以及第二開關，其用于將所述第二電壓驅動器耦合于所述變壓器，其中所述模式控制器通過關閉所述第一開關將所述第一電壓驅動器耦合于所述變壓 器，并且通過關閉所述第二開關將所述第二電壓驅動器耦合于所述變壓器。
全文摘要
提供了一種多模線路驅動器電路。該多模線路驅動器電路具有用于接收第一差分輸入信號并且發送第一差分輸出信號的第一驅動器電路和用于接收第二差分輸入信號并且發送第二差分輸出信號的第二驅動器電路。多模線路驅動器電路具有將第一驅動器電路耦合于第一電源的第一開關和將第二驅動器電路耦合于第二電源的第二開關。多模線路驅動器電路還具有被耦合于輸出接口以用于轉換第一差分輸出和第二差分輸出的變壓器和被配置為在第一模式中關閉第一開關并且在第二模式中關閉第二開關的模式控制器。
文檔編號H04L25/02GK102075462SQ201010296790
公開日2011年5月25日 申請日期2010年9月27日 優先權日2009年9月29日
發明者李信賢, 林慶鈞, 謝宗賢, 黃子龍 申請人:雷凌科技股份有限公司