A novel high and low speed output buffer circuit is proposed for Universal Serial Bus (USB) interface applications. Operation principles of this novel buffer are developed based on slew rate control and delayed turn-on technique. The mechanism for slew rate control is process variation self compensating. So, both precise rise and fall times of the output signal have been obtained for low speed operation. Moreover, the pull-up and pull-down output drivers are divided into several sub-drivers in parallel with the delayed turn-on characteristics. Therefore, the change of rate of di/dt decreases. And the simultaneous switching noise, based on simulations, are reduced from maximum overshoot 3.47V to 3.36V and maximum undershoot from-0.427V to-0.068V, respectively. This proposed output buffer design is low cost due to its easy realization in a digital CMOS process. The disclosed output buffer has been integrated in a complete USB transceiver circuit. Based on measured silicon data, satisfactory functions of the whole USB application IC have been obtained

چکیده

یک مدار بافر خروجی جدید با سرعت کم و زیاد برای کاربردهای universal serial bus (USB) ارایه شده است. اساس کار این بافر جدید مبتنی بر کنترل slew rate و تکنیک روشن کردن با تاخیر است. مکانیسم کنترل slew rate با تغییرات فرایند خود جبران ساز است. ازاینرو، هردو زمان کاهش و افزایش سیگنال خروجی برای عملکرد در سرعت پایین بدست آمده است. بیش از این، محرک های خروجی بالا کشنده و پایین کشنده به چندین زیر-محرک موازی با مشخصات روشن شدن با تاخیر تقسیم شده اند. بنابراین، تغییر نرخ di/dt کاهش می یابد. و نویز سوییچینگ همزمان، بنابر شبیه سازی ها برای ماکزیمم اضافه جهش از 3.47V به 3.36V و ماکزیمم undershoot از 0.427V به -0.068V کاهش می یابد. این طرح ارایه شده برای بافر خروجی به خاطر سهولت ساخت در فرایند CMOS دیجیتال، هزینه کمی دارد. بافر خروجی ارایه شده، در یک مدار فرستنده و گیرنده USB تلفیق شده است. بنابر داده سیلیکونی اندازه گیری شده، عمکلرد کلی IC استفاده شده برای کاربرد USB رضایت بخش است.

1-مقدمه

محرک های خروجی برای تبدیل یک سیگنال ورودی که در هسته یک مدار مجتمع با قابلیت تحریک کم تولید شده است، به یک سیگنال خروجی با قابلیت تحریک بالا استفاده می شوند. از آنجاکه بار خازنی خارج تراشه زیاد است، قدرت یک بافر خروجی با افزایش سایز ترانزیستور زیاد می شود. هرچند، زمانی که محرک های خروجی سوییچ می کنند روی خطوط منبع تغذیه تراشه نویز تولید می کنند چرا که جریان زیادی را در فواصل زمانی بسیار کم می کشند یا پس می دهند. این نویز نامطلوب منبع تغذیه یا زمین معمولا با عنوان "پرش زمین" یاد می شود [1]و [2].اگر تعداد بافرهای خروجی بیشتری همزمان و با سرعت بیشتری سوییچ کنند، پرش زمین شدیدتر خواهد بود. برای بافرهای خروجی با تحریک بالا، این پرش زمین نامطلوب باید به خوبی کنترل شود. در متون مربوطه، کارهای زیادی برای کاهش این نویز انجام شده است...