数据收发器、收发器系统及数据收发器的控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种数据收发器，包括：上拉电阻上拉电路，包括电源和上拉电阻；还包括通过具有寄生电容的数据线与上拉电阻连接的控制模块，控制模块包括电容充电电路、电容放电电路、电感电流保持电路、对地加强电路、包括多个开关的开关阵列和控制单元，多个开关设置在电容充电电路、电容放电电路、电感电流保持电路和对地加强电路中，控制单元包括时序发生器和数据建立状态探测器，时序发生器控制开关的通断，使得上拉电阻上拉电路、电容充电电路、电容放电电路、电感电流保持电路、对地加强电路通断。本发明专利技术利用电感快速、高效地驱高、驱低带上拉电阻的数据线，可以节约传统数据传输的寄生电容驱动耗散功率，降低上拉电阻上的能量消耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据收发领域，尤其是一种数据收发器、收发器系统及数据收发器的控制方法。
技术介绍
在很多数据传输场合需要用到上拉电阻，比如说I2C协议的时钟及数据线都用到上拉电阻。再比如一些单线供电及传输数据场合，典型的为耳麦接口的线控应用，硬件上也需要上拉电阻。传统的带上拉电阻的数据收发器中，利用上拉电阻驱高数据线的寄生电容，利用开漏的管子驱低数据线的寄生电容。由此数据的上升速率与上拉电阻的阻值及寄生电容的乘积成反比。如此，为了驱动较大的寄生电容就需要较小的上拉电阻，而较小的上拉电阻阻值会在数据线拉低时消耗较大的能量。另外，通过电阻及下拉管对数据线驱动到高电平及驱动到低电平，会在驱动寄生电容的过程中，消耗能量。假设数据逻辑高电平值为VH，寄生电容值为Cp，传输数据的频率为Fd，那么消耗在驱动过程中的功率为P＝Cp*VH*VH*Fd。综上，由于上拉电阻的存在，会降低数据传输的速率。同时，系统直接通过电阻及下拉管对数据线驱动到高电平及驱动到低电平，会在驱动寄生电容的过程中，消耗能量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种数据收发器、收发器系统及数据收发器的控制方法，以解决带上拉电阻数据收发送器在发送数据时速度慢、耗能多的问题。且消除数据传输速率与R、C乘积的相关性。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种数据收发器，包括：上拉电阻上拉电路，包括电源和上拉电阻，所述电源与上拉电阻的一端连接，所述电源具有接地端；还包括通过数据线与上拉电阻另一端连接的控制模块，该数据线具有寄生电容，所述控制模块包括：电容充电电路，包括第一充电电路和第二充电电路，通过所述第一充电电路或第二充电电路为寄生电容充电，所述第一充电电路中设置有能量储存器、所述电感和寄生电容，该能量储存器具有接地端，所述第二充电电路中设置有所述电感和寄生电容；电容放电电路，包括第一放电电路和第二放电电路，通过所述第一放电电路或第二放电电路为寄生电容放电，所述第一放电电路中设置有所述能量储存器、电感和寄生电容，所述第二放电电路中设置有所述电感和寄生电容；电感电流保持电路，用于保持电感中的电流；对地加强电路，用于将所述寄生电容接地；开关阵列，包括多个开关，多个所述开关设置在所述第一充电电路、第二充电电路、第一放电电路、第二放电电路、电感电流保持电路和对地加强电路中；控制单元，包括时序发生器和用于探测所述寄生电容电压的数据建立状态探测器，所述时序发生器基于数据收发器的输入信号的电平跳变状态产生控制所述开关的通断，使得所述电容充电电路或电容放电电路导通或断开，所述时序发生器还在寄生电容充电至设定的第一电压时通过所述上拉电阻上拉电路维持工作寄生电容的电压，且使得电感电流保持电路工作，在寄生电容放电至设定的第二电压时控制开关以使对地加强电路工作，且使得电感电流保持电路工作。进一步地，所述控制单元还包括用于探测电感电流的电流探测器，所述电流探测器分别与电感及时序发生器连接。进一步地，所述控制模块还包括电感电流补充电路，所述电感电流补充电路包括能量储存器和电感，通过时序发生器控制电感电流补充电路中的开关导通以为电感补充电流。进一步地，所述控制模块还包括用于给能量储存器充电的电源充电电路，所述电源充电电路包括电源和能量储存器，通过时序发生器控制电源充电电路中的开关导通以为能量储存器充电。进一步地，所述控制模块还包括用于将电感中能量回收至能量储存器的电感能量回收电路，所述电感能量回收电路包括电感和能量储存器，通过时序发生器控制电感能量回收电路中的开关导通以将电感中能量回收至能量储存器中。进一步地，所述时序发生器根据输入信号中的上跳沿产生对寄生电容充电的控制信号，所述时序发生器根据输入信号中的下跳沿产生对寄生电容放电的控制信号。进一步地，所述能量储存器包括储能电容，所述储能电容通过所述开关阵列、电感与寄生电容连接，所述储能电容具有接地端。进一步地，所述时序发生器还在寄生电容充电至设定的第一电压时，断开所述电感与寄生电容之间的所有开关，通过所述数据收发器的上拉电阻上拉电路维持工作寄生电容的电压。进一步地，所述开关阵列包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关，所述第一充电电路上设置有第一开关和第六开关，所述能量储存器经第一开关、电感、第六开关与寄生电容连接，所述第一放电电路上设置有第三开关和第五开关，所述能量储存器还经第三开关、电感、第五开关与寄生电容连接，所述电感具有第一端和第二端，所述第二充电电路上设置有第二开关和第六开关，所述电感的第一端分别与第一开关、第五开关连接，该第一端还经第二开关接地，所述第二放电电路上设置有第五开关和第四开关，所述电感的第二端分别与第三开关、第六开关连接，该第二端还经第四开关接地。本专利技术还提供了一种数据收发器的控制方法，用于控制所述的数据收发器，包括：步骤1、所述控制单元还包括用于探测电感电流的电流探测器，所述电流探测器分别与电感及时序发生器连接，所述收据收发器包括电感电流补充电路，所述电感电流补充电路包括能量储存器和电感，通过时序发生器控制电感电流补充电路中的开关导通以为电感预充电，并充至第一电流Imax；步骤2、当数据收发器的所述输入信号为上跳沿时，所述时序发生器控制开关阵列使得电容充电电路工作，直到寄生电容充到设定的第一电压为止，在数据建立状态探测器测到寄生电容上电压达到第一电压时，所述时序发生器控制开关阵列使得电感电流保持电路工作，同时使得上拉电阻上拉电路工作；步骤3、当数据收发器的所述输入信号为下跳沿时，所述时序发生器控制开关阵列使得电容放电电路工作，直到寄生电容放到设定的第二电压为止，在数据建立状态探测器测到寄生电容上电压达到第二电压时，所述时序发生器控制开关阵列使得电感电流保持电路工作，同时使得对地加强电路工作。进一步地，在数据建立状态探测器探测到寄生电容上电压达到设定的第一电压时，还控制所述开关阵列使得电源充电电路工作。进一步地，在步骤2中，具体包括：步骤2.1、当数据收发器的所述输入信号为上跳沿时，所述时序发生器控制开关阵列使得电容充电电路工作，直到寄生电容充到设定的第一电压为止；步骤2.2、在数据收发器的所述输入信号为下跳沿前，通过电流探测器探测电感电流，如果电感中电流小于第二电流Imin,则通过时序发生器控制开关使得电感电流补充电路工作以补充电感电流，若在输入信号的下跳沿来临前，无法将所述电感中电流补充至第一电流Imax,则对所述电感一直补充至下跳沿来临为止，若在输入信号的下跳沿来临前，能够将所述电感中电流充至第一电流Imax,则将所述电感中电流充至Imax,然后通过所述时序发生器控制开关使得所述电感电流保持电路工作。进一步地，在步骤3中，具体包括：步骤3.1、当数据收发器的所述输入信号为下跳沿时，所述时序发生器控制开关阵列使得电容放电电路工作，直到寄生电容放到设定的第二电压为止；步骤3.2、在数据收发器的所述输入信号的下一个上跳沿来临前，通过电流探测器探测电感电流，如果电感中电流小于第二电流Imin,则通过时序发生器控制开关使得电感电流补充电路工作以补充电感电流，若在输入信号的上跳沿来临前，无法将所述电感中电流补充至第一电流Imax,则对所述电感一直补本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据收发器，其特征在于，包括：上拉电阻上拉电路，包括电源和上拉电阻，所述电源与上拉电阻的一端连接，所述电源具有接地端；还包括通过数据线与上拉电阻另一端连接的控制模块，该数据线具有寄生电容，所述控制模块包括：电容充电电路，包括第一充电电路和第二充电电路，通过所述第一充电电路或第二充电电路为寄生电容充电，所述第一充电电路中设置有能量储存器、所述电感和寄生电容，该能量储存器具有接地端，所述第二充电电路中设置有所述电感和寄生电容；电容放电电路，包括第一放电电路和第二放电电路，通过所述第一放电电路或第二放电电路为寄生电容放电，所述第一放电电路中设置有所述能量储存器、电感和寄生电容，所述第二放电电路中设置有所述电感和寄生电容；电感电流保持电路，用于保持电感中的电流；对地加强电路，用于将所述寄生电容接地；开关阵列，包括多个开关，多个所述开关设置在所述第一充电电路、第二充电电路、第一放电电路、第二放电电路、电感电流保持电路和对地加强电路中；控制单元，包括时序发生器和用于探测所述寄生电容电压的数据建立状态探测器，所述时序发生器基于数据收发器的输入信号的电平跳变状态产生控制所述开关的通断，使得所述电容充电电路或电容放电电路导通或断开，所述时序发生器还在寄生电容充电至设定的第一电压时通过所述上拉电阻上拉电路维持寄生电容的电压，且使得电感电流保持电路工作，在寄生电容放电至设定的第二电压时控制开关以使对地加强电路工作，且使得电感电流保持电路工作。...

【技术特征摘要】
1.一种数据收发器，其特征在于，包括：上拉电阻上拉电路，包括电源和上拉电阻，所述电源与上拉电阻的一端连接，所述电源具有接地端；还包括通过数据线与上拉电阻另一端连接的控制模块，该数据线具有寄生电容，所述控制模块包括：电容充电电路，包括第一充电电路和第二充电电路，通过所述第一充电电路或第二充电电路为寄生电容充电，所述第一充电电路中设置有能量储存器、所述电感和寄生电容，该能量储存器具有接地端，所述第二充电电路中设置有所述电感和寄生电容；电容放电电路，包括第一放电电路和第二放电电路，通过所述第一放电电路或第二放电电路为寄生电容放电，所述第一放电电路中设置有所述能量储存器、电感和寄生电容，所述第二放电电路中设置有所述电感和寄生电容；电感电流保持电路，用于保持电感中的电流；对地加强电路，用于将所述寄生电容接地；开关阵列，包括多个开关，多个所述开关设置在所述第一充电电路、第二充电电路、第一放电电路、第二放电电路、电感电流保持电路和对地加强电路中；控制单元，包括时序发生器和用于探测所述寄生电容电压的数据建立状态探测器，所述时序发生器基于数据收发器的输入信号的电平跳变状态产生控制所述开关的通断，使得所述电容充电电路或电容放电电路导通或断开，所述时序发生器还在寄生电容充电至设定的第一电压时通过所述上拉电阻上拉电路维持寄生电容的电压，且使得电感电流保持电路工作，在寄生电容放电至设定的第二电压时控制开关以使对地加强电路工作，且使得电感电流保持电路工作。2.如权利要求1所述数据收发器，其特征在于，所述控制单元还包括用于探测电感电流的电流探测器，所述电流探测器分别与电感及时序发生器连接。3.如权利要求2所述的数据收发器，其特征在于，所述控制模块还包括电
\t感电流补充电路，所述电感电流补充电路包括能量储存器和电感，通过时序发生器控制电感电流补充电路中的开关导通以为电感补充电流。4.如权利要求1所述的数据收发器，其特征在于，所述控制模块还包括用于给能量储存器充电的电源充电电路，所述电源充电电路包括电源和能量储存器，通过时序发生器控制电源充电电路中的开关导通以为能量储存器充电。5.如权利要求1所述的数据收发器，其特征在于，所述控制模块还包括用于将电感中能量回收至能量储存器的电感能量回收电路，所述电感能量回收电路包括电感和能量储存器，通过时序发生器控制电感能量回收电路中的开关导通以将电感中能量回收至能量储存器中。6.如权利要求1所述的数据收发器，其特征在于，所述时序发生器根据输入信号中的上跳沿产生对寄生电容充电的控制信号，所述时序发生器根据输入信号中的下跳沿产生对寄生电容放电的控制信号。7.如权利要求1所述的数据收发器，其特征在于，所述能量储存器包括储能电容，所述储能电容通过所述开关阵列、电感与寄生电容连接，所述储能电容具有接地端。8.如权利要求1所述的数据收发器，其特征在于，所述时序发生器还在寄生电容充电至设定的第一电压时，断开所述电感与寄生电容之间的所有开关，通过所述数据收发器的上拉电阻上拉电路维持工作寄生电容的电压。9.如权利要求1-8中任一项所述的数据收发器，其特征在于，所述开关阵列包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关，所述第一充电电路上设置有第一开关和第六开关，所述能量储存器经第一开关、电感、第六开关与寄生电容连接，所述第一放电电路上设置有第三开关和第五开关，所述能量储存器还经第三开关、电感、第五开关与寄生电容连接，所述电感具有第一端和第二端，所述第二充电电路上设置有第二开关和第六开关，所述电感的第一端分别与第一开关、第五开关连接，该第一端还经第二开关接地，所述第二放电电路上设置有第五开关和第四开关，所述电感的第二端分别
\t与第三开关、第六开关连接，该第二端还经第四开关接地。10.一种数据收发器的控制方法，用于控制如权利要求1-9中任一项所述的数据收发器，其特征在于，包括：步骤1、所述控制单元还包括用于探测电感电流的电流探测器，所述电流探测器分别与电感及时序发生器连接，所述收据收发器包括电感电流补充电路，所述电感电流补充电路包括能量储存器和电感，通过时序发生器控制电感电流补充电路中的开关导通以为电感预充电，并充至第一电流Imax；步骤2、当数据收发器的所述输入信号为上跳沿时，所述时序发生器控制开关阵列使得电容充电电路工作，直到寄生电容充到设定的第一电压为止，在数据建立状态探测器测到寄生电容上电压达到第一电压时，所述时序发生器控制开关阵列使得电感电流保持电路工作，同时使得上拉电阻上拉电路工作；步骤3、当数据收发器的所述输入信号为下跳沿时，所述时序发生器控制开关阵列使得电容放电电路工作，直到寄生电容放到设定的第二电压为止，在数据建立状态探测器测到寄生电容上电压达到第二电压时，所述时序发生器控制开关阵列使得电感电流保持电路工作，同时使得对地加强电路工作。11.如权利要求10所述的数据收发器的控制方法，其特征在于，在数据建立状态探测器探测到寄生电容上电压达到设定的第一电压时，还控制所述开关阵列使...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锋，
申请(专利权)人：杭州硅星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33