[发明专利]USB自调节驱动方法及电路

说明书

技术领域

本发明是用于USB接口芯片的自调节驱动方法及电路，主要应用于USB接口芯片，以及带USB接口的芯片设备，以改善驱动信号质量和性能。

背景技术

USB(Universal Serial Bus)指通用串行总线，是应用在PC领域的接口技术。目前PC主板中主要是采用USB1.1和USB2.0，各USB版本间能很好的兼容。USB用一个4针插头作为标准插头。USB具有传输速度快(full speed是12Mbps，high speed是480Mbps)、使用方便、支持热插拔、连接灵活、独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、MP3、手机、数码相机、移动硬盘、外置光软驱、USB网卡、ADSL Modem、Cable Modem等几乎所有的外部设备。

USB连接用的4针插头为4根信号线，即数据线DP、数据线DM、电源线(VCC)、地线(GND)。DP和DM用于传输差分数据信号，电源线用于USB设备(device)从主机(host)提取电源，地线将USB设备的地和主机的地连接起来。

USB设备驱动主机时，可以将驱动负载等效为电阻、电感和电容负载，其中电阻和电感负载部分通常很小，主要是电容负载。电容负载包括线缆的集散电容、导体的接触电容、封装引入的电容、主机负载电容等。

USB协议规定了设备驱动主机时的驱动信号的性能，主要是上升时间和下降时间。对于full speed，上升和下降时间要求在4～20ns范围内；对于low speed，上升和下降时间要求在75～300ns范围内；对于high speed，上升和下降时间要求在500ps左右。

对于full speed，USB设备需要具有驱动负载电容范围在50～600pF的能力；对于low speed，USB设备需要具有驱动负载电容范围在50～125pF的能力；对于high speed，USB设备需要具有驱动负载电容范围在50～125pF的能力。

无论是USB1.1，还是USB2.0，由于驱动负载的范围比较大，如果采用固定的驱动电路，那么在负载变化情况下，驱动信号的上升时间和下降时间变化会较大，可能在一定程度上影响系统的兼容性。本发明通过采用检测驱动负载来改变驱动电路的方法可以改进驱动信号的性能和质量。

发明内容

针对USB设备的驱动电路，本发明提出了一种用于USB接口或者带USB接口的芯片内部的自调节驱动方法及电路，也就是通过在USB使用时的上电期间，检测驱动负载，并锁存输出信号，根据负载与驱动电路之间的关系确定驱动电路，从而针对不同的驱动负载采用不同的驱动电路参数来达到调节驱动信号性能的目的。

本发明的USB自调节驱动电路1由控制及驱动电路2、检测及调节电路3构成。通过检测数据线DP(或者DM)的负载电容4(对地5的电容)来调节驱动电路。控制及驱动电路2由驱动控制电路6和驱动电路7两部分构成。检测及调节电路3由参考电压与控制信号产生电路8、负载检测电路9、调节电路10三部分构成。在电源上电后参考电压与控制信号产生电路产生参考电压和控制信号，对负载检测电路提供参考电压和控制信号，负载检测电路检测到USB数据线的负载电容后，并转换成数字信号，将数字信号锁存后通过调节电路输出控制信号，控制及驱动电路根据控制信号来控制或选择驱动电路的参数，选择n组驱动电路中的哪些电路工作，以此控制或选择控制及驱动电路的参数来调节驱动信号性能。