×
10.09.2014
216.012.f0d8

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ПЕРЕДАТЧИК И ПРИЕМНИК СИГНАЛОВ В ПРОВОДНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ С УСТРОЙСТВОМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ РЕЖИМОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области интегральной электроники и, в частности, к передаче импульсных сигналов в цифровых микросхемах с высокой степенью интеграции. Задачей настоящего изобретения является передача импульсных сигналов в микросхеме с наименьшими затратами энергии для заданной частоты этих сигналов за счет использования универсальных блоков приемника и передатчика с переключаемыми режимами работы. Техническим результатом, позволяющим выполнить поставленную задачу, является уменьшение числа элементов в схеме, снижение потребляемой мощности и уменьшение площади блока на кристалле микросхемы. Отличительные признаки технического решения состоят в том, что передача импульсных сигналов в проводной линии связи импульсами тока или импульсами напряжения осуществляется одними и теми же усилительными узлами. А изменения параметров сигналов, выходного сопротивления передатчика и входного сопротивления приемника достигаются только за счет коммутации резисторов с использованием аналоговых ключей. 2 ил.
Основные результаты: Энергоэффективные передатчик и приемник сигналов в проводной линии связи с устройством переключения режимов, включающие блок передатчика и блок приемника, содержащий усилители-ограничители импульсов тока и напряжения, переключаемые устройством переключения режимов, причем выход передатчика и вход приемника соединены проводником, отличающиеся тем, что в состав передатчика включен только один формирователь импульсов напряжения и первое устройство переключения режимов, в котором первые резистор и аналоговый ключ включены параллельно между выходами формирователя импульсов напряжения и передатчика, а в состав приемника включены два последовательно соединенных инвертирующих усилителя-ограничителя, а также второе устройство переключения режимов, состоящее из последовательно соединенных вторых резистора и аналогового ключа, включенное между входом и выходом первого усилителя-ограничителя и образующее цепь управляемой отрицательной обратной связи.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники

Изобретение относится к области интегральной электроники и, в частности, к передаче импульсных сигналов в цифровых микросхемах с высокой степенью интеграции.

Уровень техники

Известны технические решения для передатчиков и приемников импульсных сигналов в проводных линиях связи, в которых принцип передачи информации изменяется при изменении частоты передаваемых сигналов, например, линии связи по спецификации USB 2.0 [1,2] ([1] Патент US 2007/0279096 USB 2.0 Transmitter Using Only 2.5B CMOS Devices, 31.05.2006., [2] Патент US 8166222 USB transceiver circuitry including 5 volt tolerance protection 31.03.2008 / 24.04.2012.). В известных технических решениях для энергоэффективной проводной линии связи с устройством переключения режимов (фиг.1) блок передатчика (1) объединяет формирователи импульсов тока (2) и напряжения (3), подключаемые поочередно к входу и выходу блока первым устройством переключения режимов (4); блок приемника (5) объединяет преобразователи импульсов тока (6) и напряжения (7) в типовой сигнал логических устройств, подключаемые поочередно к входу и выходу блока вторым устройством переключения режимов (8), причем передатчика (1) и вход приемника (5) соединены проводником (9).

Для низкой частоты импульсных сигналов наименьшие энергетические затраты обеспечивает передача информации импульсами напряжения при низком выходном сопротивлении передатчика и высоком входном сопротивлении приемника. Для высокой частоты наименьшее энергопотребление достигается при передаче информации импульсами тока, высоком выходном сопротивлении передатчика и низком входном сопротивлении приемника. В аппаратуре для кабелей связи используются отдельные блоки для передачи и приема информации импульсами тока и напряжения. В интегральной схемотехнике переключение режимов не используется из-за сложности технической реализации при увеличении числа элементов и площади кристалла микросхемы. В случае необходимости меняется канал связи, включая и проводники.

Задачей настоящего изобретения является передача импульсных сигналов в микросхеме с наименьшими затратами энергии для заданной частоты этих сигналов за счет использования универсальных блоков приемника и передатчика с переключаемыми режимами работы. Техническим результатом, позволяющим выполнить поставленную задачу, является уменьшение числа элементов в схеме, снижение потребляемой мощности и уменьшение площади блока на кристалле микросхемы.

Согласно изобретению этот технический результат достигается за счет того, что в энергоэффективных передатчике и приемнике сигналов в проводной линии связи с устройством переключения режимов (фиг.2) универсальные передатчик (1) и приемник (2) соединены одним проводником (3), причем в блоке передатчика (1) объединены только формирователь импульсов напряжения (4) и первое устройство переключения режимов (5), а в блоке приемника (2) объединены два инвертирующих усилителя-ограничителя (6 и 7) и второе устройство переключения режимов (8).

Первое устройство переключения режимов (5) включено между выходами формирователя импульсов напряжения (4) и передатчика (1). Это устройство включает параллельно соединенные ограничительный резистор (9) и аналоговый ключ (10). В случае если аналоговый ключ (10) замкнут, на выходе передатчика (1) формируется импульс напряжения, аналогичный импульсу на выходе формирователя (4). В случае если аналоговый ключ (10) разомкнут, резистор (9) ограничивает величину выходного тока и в проводнике (3) формируется импульс тока.

Второе устройство переключения режимов (8) включено между входом и выходом первого усилителя-ограничителя (6) и образует управляемую цепь отрицательной обратной связи. Устройство переключения режимов (8) включает последовательно соединенные резистор (11) и аналоговый ключ (12). Если ключ (12) разомкнут, то отрицательная обратная связь не влияет на параметры усилителя-ограничителя (6) и импульсы напряжения на входе усиливаются и формируются в соответствии с требованиями к приемнику импульсов напряжения. Если ключ (12) замкнут, то усилитель-ограничитель (6) превращается в трансимпедансный усилитель с низким входным сопротивлением, а перепад напряжения на его выходе определяется величиной входного тока и сопротивлением резистора (11). Формирование выходного импульса напряжения происходит на выходе второго усилителя-ограничителя (7). При правильной работе устройств переключения режимами (5 и 8) аналоговые ключи (10 и 12) должны переключаться одновременно, но в противофазе.

На фиг.1 представлена схема известных технических решений для передатчиков и приемников импульсных сигналов в проводных линиях связи.

На фиг.2 представлена схема энергоэффективных передатчика и приемника сигналов в проводной линии связи с устройством переключения режимов, демонстрирующая суть настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Предлагаемое техническое решение энергоэффективных передатчика и приемника сигналов в проводной линии связи с устройством переключения режимов (фиг.2) отличается тем, что в состав передатчика (1) включен только один формирователь импульсов напряжения (4) и первое устройство переключения режимов (5), в котором первый резистор (9) и аналоговый ключ (10) включены параллельно между выходами формирователя импульсов напряжения (4) и передатчика (1). При замкнутом ключе (10) на выходе передатчика (1) формируется импульс напряжения, аналогичный импульсу на выходе формирователя (4). При разомкнутом ключе (10) резистор (9) ограничивает величину выходного тока на расчетном уровне, а на выходе передатчика (1) формируется импульс тока.

А в состав приемника (2) включены два последовательно соединенных инвертирующих усилителя-ограничителя (6, 7), а также второе устройство переключения режимов (8), состоящее из последовательно соединенных второго резистора (11) и аналогового ключа (12), включенное между входом и выходом первого усилителя-ограничителя (6) и образующее цепь управляемой отрицательной обратной связи. Если ключ (12) разомкнут, то отрицательная обратная связь не влияет на параметры усилителя-ограничителя (6) и импульсы напряжения на входе усиливаются и формируются в соответствии с требованиями к приемнику импульсов напряжения. Если ключ (12) замкнут, то усилитель-ограничитель (6) превращается в трансимпедансный усилитель с низким входным сопротивлением, а перепад напряжения на его выходе определяется величиной входного тока и сопротивлением резистора (11). Формирование выходного импульса напряжения происходит на выходе второго усилителя-ограничителя (7).

В предлагаемом техническом решении переключение режима работы линии связи осуществляется за счет управления выходным сопротивлением передатчика (1) и выходным сопротивлением приемника (2) импульсных сигналов. В режиме передачи импульсов напряжения аналоговый ключ (10) замкнут, а аналоговый ключ (12) разомкнут. Передатчик (1) имеет низкое выходное сопротивление, а приемник (2) - высокое выходное сопротивление. Емкость связующего проводника перезаряжается на величину полной амплитуды логического сигнала. Энергосбережение достигается за счет отсутствия входного тока приемника (2) и низкой частоты перезарядки емкости проводника.

В режиме передачи импульсов тока аналоговый ключ (10) разомкнут, а аналоговый ключ (12) замкнут. Передатчик (1) имеет высокое выходное сопротивление, определяемое резистором (9), а приемник (2) - низкое входное сопротивление, определяемое резистором (11) и коэффициентом усиления усилителя-ограничителя (6). Логический перепад напряжения в линии связи уменьшается в 10-20 раз, соответственно уменьшается ток на перезарядку емкости проводника. Энергосбережение достигается за счет снижения тока на перезарядку емкости проводника. Частота сигнала, на которой происходит переключение режима передачи, определяется емкостью проводника.

Технический результат, представляющий собой уменьшение числа элементов в приемнике и передатчике сигналов и соответствующее уменьшение площади блоков на кристалле микросхемы, достигается за счет использования одних и тех же функциональных узлов в разных режимах работы. А изменение параметров сигналов, выходного сопротивления передатчика и входного сопротивления приемника достигается только за счет пассивных цепей в первом и втором устройствах переключения режимов.

Отличительные признаки технического решения состоят в том, что передача импульсных сигналов в проводной линии связи импульсами тока или импульсами напряжения осуществляется одними и теми же усилительными узлами. А изменения параметров сигналов, выходного сопротивления передатчика и входного сопротивления приемника достигаются только за счет коммутации резисторов с использованием аналоговых ключей.

Энергоэффективные передатчик и приемник сигналов в проводной линии связи с устройством переключения режимов, включающие блок передатчика и блок приемника, содержащий усилители-ограничители импульсов тока и напряжения, переключаемые устройством переключения режимов, причем выход передатчика и вход приемника соединены проводником, отличающиеся тем, что в состав передатчика включен только один формирователь импульсов напряжения и первое устройство переключения режимов, в котором первые резистор и аналоговый ключ включены параллельно между выходами формирователя импульсов напряжения и передатчика, а в состав приемника включены два последовательно соединенных инвертирующих усилителя-ограничителя, а также второе устройство переключения режимов, состоящее из последовательно соединенных вторых резистора и аналогового ключа, включенное между входом и выходом первого усилителя-ограничителя и образующее цепь управляемой отрицательной обратной связи.
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ПЕРЕДАТЧИК И ПРИЕМНИК СИГНАЛОВ В ПРОВОДНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ С УСТРОЙСТВОМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ РЕЖИМОВ
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ПЕРЕДАТЧИК И ПРИЕМНИК СИГНАЛОВ В ПРОВОДНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ С УСТРОЙСТВОМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ РЕЖИМОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 11.
27.05.2013
№216.012.4526

Безгироскопная инерциальная навигационная система

Изобретение относится к области приборостроения инерциальных навигационных систем и может использоваться для определения текущих координат объекта и его угловой ориентации. Технический результат - повышение точности определения угловой ориентации объекта и его координат. Для достижения данного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483279
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.45c4

Формирователь импульсов напряжения с устройством защиты от отрицательных выбросов при подключении индуктивной нагрузки

Изобретение относится к области микроэлектроники и, в частности, к сенсорным и микромощным микросхемам. Технический результат заключается в повышении эффективности обработки сигналов за счет исключения влияния паразитной инжекции электронов в подложку при подключении индуктивной нагрузки и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483437
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.10.2013
№216.012.7b79

Высокочастотный усилитель с устройством стабилизации тока коллектора гетероструктурного биполярного транзистора

Изобретение относится к области радиотехники и электроники. В частности к интегральным микросхемам на основе совмещенной гетероструктурной биполярной и КМОП (БиКМОП) технологии. Технический результат состоит в уменьшении вариаций коллекторного тока выходного транзистора при изменении рабочей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497271
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.03.2014
№216.012.aaac

Высокочастотный усилитель с устройством стабилизации тока коллектора

Изобретение относится к области радиотехники и электроники, в частности к интегральным микросхемам на основе совмещенной биполярной и КМОП (БиКМОП) технологии. Технический результат заключается в стабильности коэффициента усиления и защите выходного транзистора усилителя от перегрева. Согласно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509407
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.02.2015
№216.013.2490

Выходной формирователь импульсных сигналов с устройством защиты от электростатических разрядов для кмоп микросхем

Изобретение относится к области формирования выходных сигналов высокочастотных КМОП микросхем и защиты выходов от электростатических разрядов. Техническим результатом является повышение быстродействия формирователя импульсов. Формирователь содержит выходной каскад на основе комплементарных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540813
Дата охранного документа: 10.02.2015
20.03.2015
№216.013.33f9

Низковольтное кмоп токовое зеркало

Изобретение относится к области радиотехники и электроники, в частности к аналоговым микросхемам различного назначения, и может быть использовано в качестве функционального узла в операционных усилителях, компараторах и других блоках. Технический результат заключается в повышении выходного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544780
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.08.2015
№216.013.7244

Выходной каскад для кмоп микросхем с устройством защиты от электростатических разрядов

Изобретение относится к полупроводниковой промышленности, в частности к интегральным микросхемам, и может быть использовано для защиты выходов высокочастотных металлооксидных полупроводниковых (МОП) микросхем от электростатических разрядов. Техническим результатом является повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560822
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.10.2015
№216.013.81bd

Линейный микроакселерометр с оптической системой

Изобретение относится к области измерительной техники и касается линейного микроакселерометра с оптической системой. Микроакселерометр включает в себя корпус, две инерционные массы на упругих подвесах, два датчика положения, два компенсационных преобразователя. Датчики положения выполнены в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564810
Дата охранного документа: 10.10.2015
25.08.2017
№217.015.a802

Энергоэффективный низковольтный кмоп-триггер

Изобретение относится к области микроэлектроники. Технический результат заключается в расширении диапазона допустимых значений напряжений питания, повышении быстродействия и снижении энергопотребления синхронных триггеров. Для этого предложен энергоэффективный низковольтный КМОП-триггер,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611236
Дата охранного документа: 21.02.2017
10.04.2019
№219.017.0104

Кмоп-фотоприемная ячейка с обработкой сигналов

Использование: для создания фоточувствительных цифровых и аналоговых устройств. Технический результат изобретения: реализация в КМОП-фотоприемной ячейке функции выделения контуров на изображении. Сущность: в КМОП-фотоприемную ячейку с обработкой сигнала, состоящую из четырех элементов, каждый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002252466
Дата охранного документа: 20.05.2005
Показаны записи 1-9 из 9.
27.05.2013
№216.012.4526

Безгироскопная инерциальная навигационная система

Изобретение относится к области приборостроения инерциальных навигационных систем и может использоваться для определения текущих координат объекта и его угловой ориентации. Технический результат - повышение точности определения угловой ориентации объекта и его координат. Для достижения данного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483279
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.45c4

Формирователь импульсов напряжения с устройством защиты от отрицательных выбросов при подключении индуктивной нагрузки

Изобретение относится к области микроэлектроники и, в частности, к сенсорным и микромощным микросхемам. Технический результат заключается в повышении эффективности обработки сигналов за счет исключения влияния паразитной инжекции электронов в подложку при подключении индуктивной нагрузки и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483437
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.03.2014
№216.012.aaac

Высокочастотный усилитель с устройством стабилизации тока коллектора

Изобретение относится к области радиотехники и электроники, в частности к интегральным микросхемам на основе совмещенной биполярной и КМОП (БиКМОП) технологии. Технический результат заключается в стабильности коэффициента усиления и защите выходного транзистора усилителя от перегрева. Согласно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509407
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.02.2015
№216.013.2490

Выходной формирователь импульсных сигналов с устройством защиты от электростатических разрядов для кмоп микросхем

Изобретение относится к области формирования выходных сигналов высокочастотных КМОП микросхем и защиты выходов от электростатических разрядов. Техническим результатом является повышение быстродействия формирователя импульсов. Формирователь содержит выходной каскад на основе комплементарных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540813
Дата охранного документа: 10.02.2015
20.03.2015
№216.013.33f9

Низковольтное кмоп токовое зеркало

Изобретение относится к области радиотехники и электроники, в частности к аналоговым микросхемам различного назначения, и может быть использовано в качестве функционального узла в операционных усилителях, компараторах и других блоках. Технический результат заключается в повышении выходного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544780
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.08.2015
№216.013.7244

Выходной каскад для кмоп микросхем с устройством защиты от электростатических разрядов

Изобретение относится к полупроводниковой промышленности, в частности к интегральным микросхемам, и может быть использовано для защиты выходов высокочастотных металлооксидных полупроводниковых (МОП) микросхем от электростатических разрядов. Техническим результатом является повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560822
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.10.2015
№216.013.81bd

Линейный микроакселерометр с оптической системой

Изобретение относится к области измерительной техники и касается линейного микроакселерометра с оптической системой. Микроакселерометр включает в себя корпус, две инерционные массы на упругих подвесах, два датчика положения, два компенсационных преобразователя. Датчики положения выполнены в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564810
Дата охранного документа: 10.10.2015
25.08.2017
№217.015.a802

Энергоэффективный низковольтный кмоп-триггер

Изобретение относится к области микроэлектроники. Технический результат заключается в расширении диапазона допустимых значений напряжений питания, повышении быстродействия и снижении энергопотребления синхронных триггеров. Для этого предложен энергоэффективный низковольтный КМОП-триггер,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611236
Дата охранного документа: 21.02.2017
18.05.2019
№219.017.5b57

Широкополосный дифференциальный усилитель с устройством коррекции электротермической связи в биполярных транзисторах

Изобретение относится к радиотехнике и электронике. Техническим результатом является снижение искажений выходного сигнала широкополосного дифференциального усилителя. В широкополосном дифференциальном усилителе к входам каскада активной нагрузки подключены входы устройства коррекции, фильтр...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002462813
Дата охранного документа: 27.09.2012
+ добавить свой РИД