[发明专利]一种快速启动数字输出缓冲器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字输出缓冲器技术领域，尤其涉及一种快速启动数字输出缓冲器及其控制方法。

背景技术

随着传感器的兴起，传感器与主机间有线信号传输情况越来越复杂。在一些超低功耗应用场合，传感器大部分时间都是处于待机状态，只在极短时间内完成一次传感及数据输出。传感器通过数字输出缓冲器将数据输出，随着数字信号频率的上升，数字输出缓冲器对数据进行输出缓冲时需要消耗大量功率。因此，有必要设计一种降低功耗的数字输出缓冲器。

中国专利公开号CN103269217，公开日2013年8月28日，发明的名称为输出缓冲器，该申请案公开了一种输出缓冲器，它包括第一与第二晶体管及自偏压电路，第一晶体管具有控制电极、耦接输出端的输入电极及输出电极，第二晶体管具有控制电极、耦接第一晶体管的输出电极的输入电极及耦接参考电压的输出电极，自偏压电路耦接输出端及第一晶体管的控制电极。其不足之处是，该输出缓冲器的功耗较大。

发明内容

本发明的目的是克服现有数字输出缓冲器功耗较大的技术问题，提供了一种能够降低功耗的快速启动数字输出缓冲器及其控制方法。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的一种快速启动数字输出缓冲器，包括时序产生器、电容失配探测器、电容阵列控制器、开关电容阵列、电流探测器、电感L、负载电容CL、第一开关管SW1、第二开关管SW2、第三开关管SW3、第四开关管SW4和第五开关管SW5，所述开关电容阵列的第一导通端与第三开关管SW3的第一导通端、第四开关管SW4的第一导通端和第五开关管SW5的第一导通端电连接，第四开关管SW4的第二导通端与电源VDD电连接，第五开关管SW5的第二导通端与开关电容阵列的第二导通端都接地，第三开关管SW3的第二导通端与电感L一端电连接，电感L另一端与负载电容CL的上极板、第一开关管SW1的第一导通端、第二开关管SW2的第一导通端和电容失配探测器的检测端电连接，所述负载电容CL的下极板和第二开关管SW2的第二导通端都接地，所述第一开关管SW1的第二导通端与电源VDD电连接，电容失配探测器的输出端与电容阵列控制器的输入端电连接，电容阵列控制器还与开关电容阵列的控制端电连接，所述第一开关管SW1的控制端、第二开关管SW2的控制端、第三开关管SW3的控制端、第四开关管SW4的控制端、第五开关管SW5的控制端、电容失配探测器和电流探测器分别与时序产生器电连接，所述电流探测器的两个检测端分别与第三开关管SW3的第一导通端和第二导通端电连接，所述时序产生器的输入端为数字输出缓冲器的信号输入端，所述负载电容CL的上极板为数字输出缓冲器的信号输出端。

在本技术方案中，时序产生器、开关电容阵列、电感L、负载电容CL、第一开关管SW1、第二开关管SW2、第三开关管SW3、第四开关管SW4和第五开关管SW5组成了快速启动数字输出缓冲器的主体电路，其功能是通过控制第一开关管SW1、第二开关管SW2、第三开关管SW3、第四开关管SW4和第五开关管SW5来控制LC振荡把开关电容阵列上的电荷按照输入信号Din无损地搬到负载电容CL上，并把负载电容CL的上极板加强到电源VDD的电压，或者是把CL上的电荷按照输入信号Din无损地搬到开关电容阵列上，并把负载电容CL的上极板加强到地，这样在输出口Dout可以实现从低电平到高电平的转换并加强及从高电平到低电平的转换并加强，实现了从Din到Dout的数据无损缓冲驱动。

第一开关管SW1及第二开关管SW2实现对数字输出口Dout的电平的加强，把Dout维持在低阻的高电平或低阻的低电平上。第四开关管SW4及第五开关管SW5实现对开关电容阵列的第一导通端的电平的加强，把开关电容阵列的第一导通端维持在低阻的高电平或低阻的低电平上。

在输入信号Din从低电平跳变到高电平，再由高电平跳变到低电平的过程中，快速启动数字输出缓冲器工作分为T1、T2、T3和T4四个阶段，时序产生器控制第一开关管SW1、第二开关管SW2、第三开关管SW3、第四开关管SW4和第五开关管SW5工作。