[发明专利]用于设置H桥输出级的可稳定的工作点和EMI控制的方法和装置

说明书

用于建立具有中心分流开关的H桥的可稳定的工作点的装置和方法。可稳定的工作点使连接到H桥输出的电路能够在更理想的条件下工作。因此，具有可稳定的工作点的H桥将产生更高的性能和/或节能。由于共模是最大的电磁干扰源之一，H桥中的可稳定的工作点也抑制EMI。

相关申请的交叉引用

本申请与2019年9月24日提交的美国临时专利申请第62/905375号《美国法典》第35章第119(e)款相关，并要求优先权，其标题为“设置H桥输出级的可稳定的工作点和EMI控制”，现通过引用将其全部并入本申请。

技术领域

本发明涉及差分H桥电路。更具体地说，本发明描述了用于控制共模并在H桥电路中设置可稳定的工作点的mid-开关。

背景技术

差分信号是一种使用两个互补信号以电方式传输信息的方法。该技术发送与差分信号对相同的电信号，每一对信号都在其自身的导体中。这对导体可以是电线(通常绞合在一起)或电路板上的迹线。接收电路响应两个信号之间的电气差异，而不是单线和接地之间的差异。相反的技术被称为单端信号。差分对通常出现在印刷电路板、双绞线和带状电缆以及连接器中。

差分信号是通过差分传输线(例如，通过一对导线(例如铜线))将差分信号从发射机传输到接收机的一种方式。差分信号驱动电路根据驱动信号驱动电流通过传输线。传输线中的电流在本文中称为信号电流。例如，驱动器信号可以由电压、电流或任何其他合适的物理量提供。

差分信号接收器电路可以包括跨传输线的差分输出连接的电阻桥，即，在传输线末端的传输线的两个导体之间。因此，差分信号驱动电路注入传输线的电流转化为传输线末端电阻桥上的电压。该电压可由差分信号接收器电路或连接到差分信号接收器电路的电路进一步处理或分析。

驱动信号通常是双电平信号，即二进制信号。然而，差分信号驱动电路原则上可以能够将驱动信号的任何种类的波形转换为信号电流的相应波形。换句话说，差分信令驱动电路可适用于连续(即模拟)和离散(即数字)驱动信号。

当低电压幅度的差分信号叠加在共模DC电压上时，可以以低电压方式执行差分信号。例如，最大振幅为0.5V或更小(例如350mV)的差分信号可施加在1.5V或更小(例如1.2V或更小)的共模电压上，例如0.9V或更小(例如0.4V)。这通常被称为低压差分信号。

低压差分信号(LVDS)是一种技术标准，规定了差分串行信号标准的电气特性，但它不是协议。LVDS使用廉价的双绞线铜缆以低功耗运行，并能以极高的速度运行。LVDS只是一个物理层规范；许多数据通信标准和应用程序使用它，并在其上添加OSI模型中定义的数据链路层。

如上所述，LVDS是一种差分信号系统，意味着它以一对导线上的电压差的形式传输信息；在接收器处比较两条线的电压。在LVDS中，差分信号从发送端发送，两条信号线通过接收端的电阻器相互终止。“0”或“1”的二进制数据通过改变差分信号的电流方向来生成和传输。在接收端，差分放大器通过感测电阻器的高电压侧来确定信号值。

LVDS的优点之一是减少了电磁辐射。这是因为电流以相反方向流过用于传输信号的成对导线，而二进制数据“0”和“1”仅在电流方向上不同，并且在电流量上相等。此外，虽然信号线的高侧根据信号值“0”或“1”而变化，但导线端部电阻器产生的电压不会改变。这也会降低电磁辐射量。

然而，只有当对导线上的差分信号基本上处于理想状态时，电磁发射量才会减少。实际上，在切换差分信号时，信号的电压可能会发生不均匀的变化，或者流经导线的电流方向不会平稳变化。它们主要由用于产生差分信号的多个晶体管中的开/关定时差引起。

根据印刷电路制造精度的变化和材料的变化，两条传输线之间会出现延迟时间差。当比特率较低时，两条传输线之间的延迟时间差没有那么大问题。比特率越高，传输信号的波形失真越严重。