專利名稱：按需使數(shù)字用戶線放大器電源升壓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在放大器輸出電壓電平超過(guò)現(xiàn)有范圍時(shí)給放大器接口提供附加電壓 以擴(kuò)展放大器范圍的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字用戶環(huán)路或線(xDSL)技術(shù)已使諸如網(wǎng)頁(yè)和計(jì)算機(jī)文件之類的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)能在 用于本地電話業(yè)務(wù)的電話線上高速傳送。xDSL系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)典型地通過(guò)電壓信號(hào)起伏在這 些電話線上傳送。在大多數(shù)情況下，所用的電壓起伏在一個(gè)固定范圍內(nèi)，但是偶爾數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)超過(guò) 這個(gè)固定范圍的電壓起伏傳送。由于xDSL系統(tǒng)用放大器將電壓信號(hào)提升后再予以傳送，因 而出現(xiàn)與用來(lái)給處理這些信號(hào)的放大器供電的電源電壓大小有關(guān)的問(wèn)題。例如，具有足以 將電壓信號(hào)提升或放大成只包括在固定范圍內(nèi)的電壓起伏的電源電壓的放大器在大多數(shù) 情況下將準(zhǔn)確地傳送數(shù)據(jù)。然而，在電壓起伏超過(guò)固定范圍的偶然情況下，由于電壓起伏超 過(guò)了放大器的放大能力，放大器就不能準(zhǔn)確地再現(xiàn)電壓信號(hào)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)損失(“限幅”)。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，將選擇電源電壓以適當(dāng)?shù)亟o放大器供電，使得它在包括電壓 起伏超過(guò)固定范圍的偶然情況的所有情況下都將準(zhǔn)確地放大xDSL電壓信號(hào)。雖然這種放 大器會(huì)在所有的情況下準(zhǔn)確地傳送數(shù)據(jù)，但是整個(gè)系統(tǒng)是低效率的，浪費(fèi)了功率，這是因?yàn)?在大多數(shù)情況下電壓起伏將處在固定范圍內(nèi)而不是在系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成準(zhǔn)確放大的偶然電壓 起伏范圍內(nèi)。許多xDSL系統(tǒng)現(xiàn)在使用這種低效率的放大器系統(tǒng)。在與本申請(qǐng)共同由Analog Devices, Inc.擁有的美國(guó)專利No. 6，636，103中描述 了一種在這些情況下改善放大器的效率的技術(shù)。美國(guó)專利No. 6，636，103的內(nèi)容通過(guò)引用 被插入在這里。該專利公開(kāi)了一種用于單個(gè)輸入通道的放大器系統(tǒng)，這種放大器系統(tǒng)在電 壓起伏超過(guò)固定范圍的偶然情況下用充電泵將給放大器施加的電壓提高到超過(guò)固定范圍。 然而，用在該專利中所公開(kāi)的系統(tǒng)來(lái)放大多通道xDSL系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)也會(huì)導(dǎo)致效率低，這是 因?yàn)槊總€(gè)輸入通道可能具有獨(dú)立放大每個(gè)通道上的電壓信號(hào)的各自放大器和充電泵。這種 系統(tǒng)也只適合單xDSL應(yīng)用。因此，需要有一種支持響應(yīng)于起伏的輸入信號(hào)的瞬時(shí)放大器電源需求的高效率多 通道xDSL信號(hào)放大系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種包括單個(gè)充電泵的將多個(gè)輸入通道連接到一個(gè)公用 放大器接口上的放大器系統(tǒng)。可以比較各個(gè)輸入通道上的電壓電平，并且可以將最高的電 壓電平用于在每個(gè)輸入通道上的信號(hào)放大。在最高的放大器輸出電壓電平超過(guò)使用現(xiàn)有電 源電壓的系統(tǒng)的范圍時(shí)，充電泵可以給放大器接口提供附加電壓，以將放大器的范圍擴(kuò)展 到適應(yīng)這最高的電壓電平。在最高的放大器輸出電壓電平?jīng)]有超過(guò)放大器的范圍時(shí)，就可 以不需要附加功率，充電泵可以不給放大器提供附加功率。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種多通道放大器系統(tǒng)可以包括多個(gè)各具有一個(gè)用于相應(yīng)輸 入通道的輸入端和具有一個(gè)電源輸入端的放大器；一個(gè)與這些放大器的電源輸入端耦合的 充電泵系統(tǒng)；以及一個(gè)用于充電泵系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，包括從所有輸入通道中標(biāo)識(shí)最大信號(hào) 值和將最大信號(hào)值傳送給充電泵系統(tǒng)作為控制信號(hào)的邏輯。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種系統(tǒng)可以包括在xDSL信號(hào)輸入的每個(gè)差動(dòng)信號(hào)對(duì)內(nèi)用 于每條線的輸入通道，每個(gè)差動(dòng)信號(hào)對(duì)包括互補(bǔ)的輸入通道；用于每個(gè)輸入通道的放大器， 每個(gè)放大器包括一個(gè)電源輸入端和一個(gè)放大器信號(hào)輸入端，該放大器信號(hào)輸入端與相應(yīng)輸 入通道耦合；一個(gè)與放大器的電源輸入端耦合的充電泵系統(tǒng)；以及一個(gè)用于充電泵系統(tǒng)的 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括標(biāo)識(shí)具有最高累加信號(hào)值的一對(duì)受限互補(bǔ)輸入通道和在所標(biāo) 識(shí)的最高累加信號(hào)值超過(guò)門限時(shí)將所標(biāo)識(shí)的最高累加信號(hào)值傳送給充電泵系統(tǒng)作為對(duì)各 個(gè)放大器的控制信號(hào)的邏輯。在其他一些實(shí)施例中，可以用控制邏輯來(lái)改變放大系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)置，使得能夠?qū)⒎?大系統(tǒng)重新配置成適應(yīng)信號(hào)改變。例如，可以用一個(gè)操作真值表來(lái)選擇諸如充電電流、放大 器偏置、充電泵使用之類的設(shè)置。 在一個(gè)實(shí)施例中，一種方法可以包括將多通道xDSL輸入信號(hào)內(nèi)的每個(gè)輸入通道 發(fā)送給不同放大器的輸入端；標(biāo)識(shí)具有最高絕對(duì)電壓幅度的輸入通道；確定所標(biāo)識(shí)的輸入 通道的電壓是否超過(guò)門限；在該電壓超過(guò)門限時(shí)，給每個(gè)放大器提供一個(gè)超過(guò)默認(rèn)電源的 電源；否則，給每個(gè)放大器提供默認(rèn)電源。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種方法可以包括將多通道xDSL輸入信號(hào)的每個(gè)差動(dòng)信號(hào) 對(duì)內(nèi)的每個(gè)輸入通道發(fā)送給不同放大器的輸入端；將每個(gè)輸入通道與它的互補(bǔ)的不同信號(hào) 通道相加；標(biāo)識(shí)具有最高的最大信號(hào)值的累加輸入通道；確定所標(biāo)識(shí)的累加輸入通道的電 壓是否超過(guò)門限；在該電壓超過(guò)門限時(shí)，給每個(gè)放大器提供一個(gè)超過(guò)默認(rèn)電源的電源；否 則，給每個(gè)放大器提供默認(rèn)電源。


圖1示出了多通道按需電源升壓的xDSL放大器系統(tǒng)的實(shí)施例。圖2示出了本發(fā)明的實(shí)施例中的控制器所用的操作真值表。圖3示出了可在實(shí)施例中使用的非軌到軌(rail-to-rail)放大器。圖4示出了用于差動(dòng)信號(hào)對(duì)中的差動(dòng)信號(hào)之一的按需電源系統(tǒng)的實(shí)施例。圖5示出了用于一個(gè)互補(bǔ)差動(dòng)信號(hào)對(duì)的按需電源系統(tǒng)的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1示出了多通道按需電源升壓的xDSL放大器系統(tǒng)100的實(shí)施例。放大器系統(tǒng) 100可以具有多個(gè)輸入通道105、一個(gè)共享泵110、一個(gè)控制器114和一個(gè)放大器接口 120。 N個(gè)輸入通道105中的每個(gè)輸入通道可以具有一個(gè)差動(dòng)輸入信號(hào)對(duì)，例如INPx和INNx。放 大器系統(tǒng)100還可以包括絕對(duì)值電路111以輸出在多個(gè)輸入通道105中每個(gè)輸入通道上的 差動(dòng)電壓的絕對(duì)值。來(lái)自每個(gè)互補(bǔ)信號(hào)對(duì)的絕對(duì)值輸出可以發(fā)送給共享充電泵110。充電 泵110可以根據(jù)來(lái)自通道105的這些輸入而調(diào)整傳送給放大器120的電源電壓。在一些實(shí)施例中，絕對(duì)值輸出可以包括AC(交流)增益。不同的實(shí)施例可以使用不同類型的絕對(duì)值電路，諸如一個(gè)或多個(gè)整流電路，ABSl至ABSN。在一個(gè)實(shí)施例中，共享泵110可以具有最大輸出塊113、增益塊115和充電泵117。 最大輸出塊113可以包括接收來(lái)自絕對(duì)值電路111的絕對(duì)值輸出并選擇最大值的邏輯，諸 如數(shù)字或模擬的OR(或)門。來(lái)自每個(gè)互補(bǔ)對(duì)的最高絕對(duì)電壓輸出然后可被輸入到增益塊 115。增益塊115可以對(duì)從最大輸出塊113接收到的信號(hào)施加AC和/或DC (直流)增 益，并將最高絕對(duì)電壓互補(bǔ)對(duì)輸出發(fā)送給充電泵117。第一輸出可以發(fā)送給正放大器電源 VCCP，而第二輸出可以發(fā)送給負(fù)放大器電源VEEP。增益塊115還可以施加如由控制器114 確定的附加AC和/或DC增益。當(dāng)來(lái)自增益塊115的信號(hào)電平超過(guò)現(xiàn)有放大器電源電壓所支持的電壓時(shí)，充電泵 117可以為放大器產(chǎn)生升高的放大器電源電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，充電泵117可以接收來(lái)自 增益塊115的經(jīng)放大的信號(hào)，還可以接收可能是正的放大器電源電壓VCC和/或可能是負(fù) 的放大器電源電壓VEE。在有些實(shí)施例中，放大器電源電壓VCC和/或VEE可以是用于放大器接口 120內(nèi) 的放大器的標(biāo)稱電源電壓，諸如+/-6V或者是+12V和地。在一個(gè)實(shí)施例中，充電泵117可 以工作在8MHz左右。這個(gè)實(shí)施例可以用來(lái)提供VDSL功能。在一個(gè)實(shí)施例中，可以給放大器接口 120提供附加功率的充電泵117的輸出端可 以接在諸如二極管Dl或D2(或FET (場(chǎng)效應(yīng)管)器件)之類的隔離器件與諸如電容器Cl或 C2之類的電荷存儲(chǔ)器件之間。在一個(gè)實(shí)施例中，二極管Dl的陽(yáng)極可以接到VCC上，而二極 管Dl的陰極可以接到電容器Cl的一個(gè)端子上。充電泵117的正電壓供電輸出端VCCP可 以接在二極管Dl與電容器Cl之間。電容器Cl的另一個(gè)端子可以接到充電泵117上。在一個(gè)實(shí)施例中，二極管D2的陰極可以接到諸如VEE的電源上或接地，而二極管 D2的陽(yáng)極可以接到電容器C2的一個(gè)端子上。充電泵117的負(fù)電壓供電輸出端VEEP可以連 接在二極管D2與電容器C2之間。電容器C2的另一個(gè)端子可以接到充電泵117上?？刂破?14可以控制信號(hào)放大系統(tǒng)的針對(duì)不同性能能力的不同設(shè)置。例如，取決 于可以用放大器120來(lái)實(shí)現(xiàn)的xDSL功能標(biāo)準(zhǔn)，可以有不同的xDSL功率要求。不同的xDSL 技術(shù),諸如 ADSL、ADSL2、PDSL、RADSL、SDSL、SHDSL, UDSL、VDSL 和 VDSL2 之類，通常具有不 同的功能標(biāo)準(zhǔn)。例如，VDSL2具有提供不同的通信能力的功能標(biāo)準(zhǔn)P8b、P17和P30?？刂破?114可以管理放大系統(tǒng)內(nèi)的不同設(shè)置以允許這些不同的功能標(biāo)準(zhǔn)和通信能力。在一個(gè)實(shí)施 例中，控制器114可以接收默認(rèn)或用戶所選的xDSL功能標(biāo)準(zhǔn)，并且可以通過(guò)連接到共享泵 110、放大器接口 120、絕對(duì)值電路111、最大輸出塊113、增益塊115和/或充電泵117上的 輸出端將配置指令發(fā)送給這些部件，以適應(yīng)所選的xDSL通信功能標(biāo)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中， 絕對(duì)值電路111可以包括一些分開(kāi)的放大器或增益塊，以給不同的通道提供取決于所用的 xDSL功能標(biāo)準(zhǔn)的不同的增益。在一個(gè)實(shí)施例中，這些分開(kāi)的放大器或增益塊可以按需要由 控制器114調(diào)整。放大器接口 120可以接收多個(gè)輸入通道105中每個(gè)輸入通道的輸入信號(hào)對(duì)和來(lái)自 充電泵117的正和/或負(fù)的放大器電源電壓VCCP/VEEP。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于每個(gè)輸入通 道105，可以有一對(duì)放大器。在一個(gè)實(shí)施例中，這些與放大器接口 120對(duì)接的放大器還可以 具有從控制器114接收到的可以按照在用的xDSL功能標(biāo)準(zhǔn)改變的偏置信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，放大器可以是非軌到軌結(jié)構(gòu)的。在有些情況下，非軌到軌放大器可以改善響應(yīng)速度， 以使輸入信號(hào)加到放大器上的時(shí)間與放大器電源電壓升高的時(shí)間之間的延遲最小。在一個(gè)實(shí)施例中，在操作期間，N(變量)個(gè)輸入信號(hào)可以通過(guò)N個(gè)不同對(duì)的輸入 通道105發(fā)送給絕對(duì)值電路111。N個(gè)輸入通道對(duì)中的每個(gè)輸入信號(hào)都可以發(fā)送給絕對(duì)值 電路111和放大器接口 120。每個(gè)差動(dòng)對(duì)內(nèi)的電壓的絕對(duì)值可以通過(guò)絕對(duì)值電路111內(nèi)的 模塊ABS-I至ABS-N計(jì)算，并且可以由絕對(duì)值電路111將一個(gè)增益施加于每個(gè)電壓信號(hào)的 絕對(duì)值的幅度。包括由絕對(duì)值電路111施加的任何增益的絕對(duì)電壓然后可以發(fā)送給最大輸 出塊113?？梢杂肙R門實(shí)現(xiàn)的最大輸出塊113可以比較相應(yīng)差動(dòng)對(duì)內(nèi)的絕對(duì)電壓，并且將每 個(gè)相應(yīng)差動(dòng)對(duì)內(nèi)的最高電壓信號(hào)輸出給增益塊115。增益塊115可以將從最大輸出塊113 輸出的最高電壓信號(hào)放大到使充電泵117能夠產(chǎn)生能提升最高電壓信號(hào)而沒(méi)有任何信號(hào) 損失的電源電壓的電平。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器114還可以按照xDSL功能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范調(diào)整 在增益塊115的放大。在其他一些實(shí)施例中，控制器114可以將一些配置信號(hào)發(fā)送給充電泵117，以便在 不需要附加電源電壓時(shí)關(guān)閉共享泵。在其他一些實(shí)施例中，控制器114可以將一些配置設(shè) 置發(fā)送給共享泵110，以便按照需要從共享泵110得到附加功率的通道的數(shù)目而在共享泵 110內(nèi)提供高的或中等的(即，中等電平)的充電電流。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器114可 以規(guī)定需要附加電源電壓的通道，并且可以發(fā)送配置設(shè)置以允許或禁止在這些通道上升高 的電源電壓。在另一個(gè)實(shí)施例中，充電泵117的輸出可以提高用于放大器接口 120內(nèi)所有 放大器的電源電壓，諸如VCCP和VEEP。在一個(gè)實(shí)施例中，充電泵117可以包括二極管Dl和D2以及電容器Cl和C2，如圖 1所示。電容器Cl可以通過(guò)二極管Dl充電，而電容器C2可以通過(guò)二極管D2充電。隨著輸 入信號(hào)105的起伏，分別從電容器Cl和C2得到的電源升壓VCCP和/或VEEP可以提供給 放大器接口 120，以保證有足夠的電源電壓適應(yīng)需要超過(guò)VCC或VEE/地的電源電壓的峰值 信號(hào)。例如，在充電泵117不活動(dòng)并且VCC也可施加于放大器120的電源電壓時(shí)，Cl的頂 板可以包含與VCC相應(yīng)的電荷。在充電泵成為活動(dòng)時(shí)(例如，底板上的信號(hào)移動(dòng)了+5V)， Cl的頂板就變成VCC+5V。這種配置還可以在信號(hào)在它的正常范圍內(nèi)工作時(shí)保持較低的電 源電壓，諸如VCC。取決于通過(guò)放大器接口 120發(fā)送給放大器的電源電壓的提高，放大器可能能夠?qū)?輸入信號(hào)放大到近似為電源電壓的兩倍并輸出，諸如對(duì)于+/-6V的電源為+/-12V。在不同 的實(shí)施例中，控制器114可以調(diào)整傳送給輸出放大器的電源電壓VCCP和VEEP的幅度以及 放大器接口 120內(nèi)的偏置電流。圖2示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的控制器114可以使用的操作真值表?？刂破?114可以使用這個(gè)真值表以按照xDSL信號(hào)概況來(lái)標(biāo)識(shí)針對(duì)放大系統(tǒng)內(nèi)不同部件的設(shè)置。在 圖2所示的示例性真值表中，每個(gè)通道示為有兩個(gè)設(shè)置PDO和PDl。可以用所示的每個(gè)通道 設(shè)置組合來(lái)標(biāo)識(shí)由這兩個(gè)通道支持的xDSL功能標(biāo)準(zhǔn)。雖然只示出了兩個(gè)通道設(shè)置PDO和 PD1，但可以增加許多另外的設(shè)置PDx以便提高通道選擇性。例如，在加框的行201內(nèi)，通道1的PD0、通道1的PDl和通道2的PDO都被置為 High (高)，而通道2的PDl被置為L(zhǎng)ow (低)。在這個(gè)環(huán)境中，通道1關(guān)閉，而通道2被配置成滿足P8b功能標(biāo)準(zhǔn)，在這種情況下充電泵被置為On (開(kāi)啟)；充電電流Ichrg被置為1倍 (Ix)常態(tài)充電電流；通道1的放大器的偏置Amp#lBiaS被置為Off (關(guān)閉)；而通道2的放 大器的偏置Amp#2BiaS被置為High。類似地，在加框的行202內(nèi)，兩個(gè)通道的PDO都被置為L(zhǎng)ow，而兩個(gè)通道的PDl都被 置為High。在這種情況下，通道1和通道2都配置成滿足xDSL功能標(biāo)準(zhǔn)ADSL2+，在這種情 況下充電泵被置為On;充電電流Ichrg被置為2倍(2X)常態(tài)充電電流；而通道放大器偏置 Amp#_l和#—2偏置都被置為L(zhǎng)ow。這些或其他一些設(shè)置在不同的實(shí)施例中可以通過(guò)來(lái)自所連接的器件、母板或開(kāi)關(guān) 設(shè)置的信號(hào)輸入控制器114。也可以將各種設(shè)置在控制器114內(nèi)硬編碼。在有些實(shí)施例中， 用戶可以通過(guò)諸如雙列直插式封裝(DIP)開(kāi)關(guān)、印刷電路板(PCB)連接或者裝有控制器114 的可編程寄存器動(dòng)態(tài)地改變這些設(shè)置，從而可以使同樣的放大系統(tǒng)能用于多個(gè)xDSL系統(tǒng)。 在一個(gè)實(shí)施例中采用這些可改變的設(shè)置還可以更為高效率地運(yùn)用放大系統(tǒng)，因?yàn)橐恍┎槐?要的部件可以在不需要時(shí)被關(guān)閉或者減到最少。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，充電泵117可以在 不用時(shí)被關(guān)閉，以節(jié)省功率。在一個(gè)實(shí)施例中，這些設(shè)置也可以被動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。例如，對(duì)于默認(rèn)操作，可以選擇充 電泵可以被開(kāi)啟的設(shè)置，諸如ADSL2?？梢栽诳刂破?未示出)檢測(cè)到需要超過(guò)輸出放大器 在默認(rèn)設(shè)置下的能力的輸出的“達(dá)到峰頂事件”后從控制器接收到一個(gè)信號(hào)。這個(gè)所接收 到的信號(hào)可以引發(fā)提高發(fā)送給放大器的電源電壓，以便適應(yīng)提高放大器的輸出的要求。一 旦不再需要提高電源電壓，在“到達(dá)頂峰事件”終止時(shí)，電源電壓可以恢復(fù)到默認(rèn)設(shè)置。當(dāng) 然，可以從所介紹的這個(gè)應(yīng)用得出其他一些例子。圖3示出了可在一個(gè)實(shí)施例中使用的非軌到軌放大器。在這個(gè)實(shí)施例中，可以使 用多個(gè)晶體管、電阻器和電源與示為改善軌到軌放大器的響應(yīng)時(shí)間的這種配置中的電容器 配合。在諸如圖3所示的使用非軌到軌放大器的實(shí)施例中，經(jīng)改善的響應(yīng)時(shí)間允許VSDL的 8MHz的數(shù)據(jù)率。這些非軌到軌放大器可以用于增益塊115，作為與放大器接口 120對(duì)接的 輸出放大器，以允許VDSL的8MHz數(shù)據(jù)率。代替圖3所示，也可以類似地使用其他結(jié)構(gòu)的電 流反饋非軌到軌放大器。在圖3中，要放大的差動(dòng)信號(hào)對(duì)的高信號(hào)可以耦合到兩個(gè)晶體管Ql和Q2的基極。 晶體管Ql的發(fā)射極可以與晶體管Q4的基極和電流源CSl耦合。類似地，晶體管Q2的發(fā)射 極可以與晶體管Q3的基極和電流源CS2耦合。互補(bǔ)的低信號(hào)可以耦合到晶體管Q3和Q4 的發(fā)射極。晶體管Q3的集電極可以與晶體管Q5的集電極和晶體管Q5和Q6的基極耦合， 而晶體管Q4的集電極可以與晶體管Q8的集電極和晶體管Q8和Q9的基極耦合。晶體管Q6和Q9的集電極可以與電容器Cl和晶體管Qll和Q12的基極耦合。晶 體管Qll的發(fā)射極可以與電流源CS4和晶體管Q18的基極耦合，而晶體管Q12的發(fā)射極可 以與電流源CS3和晶體管Q17的基極耦合。晶體管Q17和Q18的發(fā)射極可以與放大器的輸 出端耦合，以提供經(jīng)放大的信號(hào)。電阻器Rl至R4可以耦合在晶體管Q5至Q8的發(fā)射極與其他電壓源(諸如VCC或 VSS)或地之間，而剩下的元件(諸如晶體管Q1、Q2、Q11、Q12、Q17和Q18的集電極)以及電 流源CSl至CS4和電容器Cl的未耦合的連接端可以與電壓源或地耦合。圖4示出了用于差動(dòng)信號(hào)對(duì)INP中的差動(dòng)信號(hào)之一的按需電源系統(tǒng)的實(shí)施例。圖中未示出相應(yīng)的差動(dòng)信號(hào)INN，但是原理是相同的。在這個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)輸入信號(hào)可以發(fā) 送給多個(gè)第一通道限幅器。例如，輸入信號(hào)INPl可以發(fā)送給第一通道限幅器411a和b，輸 入信號(hào)INP2可以發(fā)送給第二通道限幅器411c和d(未示出)，而輸入信號(hào)INPN可以發(fā)送給 通道限幅器411x和y。限幅器41 la、c和χ可以將輸入電壓INPl、2和N限幅到輸入門限。限幅器411b、 d和y可以將輸入電壓INPl、2和N限幅到第二輸入電壓。限幅器411a、c和χ輸出的限幅 電壓然后可以分別發(fā)送給加法器412a、c和χ。來(lái)自圖中未示出的相應(yīng)差動(dòng)信號(hào)INN的限 幅輸入電壓411η也可以分別發(fā)送給各個(gè)加法器412a、c和χ。每個(gè)加法器412的輸出然后可以發(fā)送給最大輸出塊113，由它將最大值信號(hào)發(fā)送 給增益塊115，如上面所述。增益塊115然后可以將這信號(hào)放大后再發(fā)送給充電泵117，也 如上面所述。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器114可以將配置信號(hào)發(fā)送給增益塊115和/或充電 泵117，以設(shè)置與xDSL功能標(biāo)準(zhǔn)(例如功能標(biāo)準(zhǔn)P8b和P17)相應(yīng)的具體設(shè)置，從而可以滿 足正確的放大器電源要求。在一個(gè)實(shí)施例中，增益塊115可以向充電泵117輸出一個(gè)信號(hào)，使充電泵117在輸 入信號(hào)之和近似大于2倍的第一輸入門限電壓時(shí)在電容器Cboost處產(chǎn)生大于Vp的電壓。 在節(jié)點(diǎn)421處的充電泵的輸出電壓VCCP在輸入電壓INP不超過(guò)現(xiàn)有放大器電源電壓VCC 所支持的電壓時(shí)可以略小于VCC。在一個(gè)實(shí)施例中，在VCC與節(jié)點(diǎn)421之間有一個(gè)可以是屬 于充電泵的電流限制器，諸如二極管422之類，用來(lái)阻止流向VCC的反向電流。放大器425 也可以屬于充電泵117，用來(lái)提升電荷存儲(chǔ)器Cboost處的電壓，正如在有些實(shí)施例中電荷 存儲(chǔ)器Cboost也可以屬于充電泵117。在輸入電壓INPl至INPN開(kāi)始起伏并上升到超過(guò)現(xiàn)有放大器電源電壓VCC所支持 的門限電壓時(shí)，電壓VCCP也可以上升到超過(guò)電源電壓VCC。電壓VCCP可以向與放大器接 口 120對(duì)接的放大器供電。于是，同樣的放大器可以通過(guò)與放大器接口 120的連接對(duì)輸入 信號(hào)INPl至N進(jìn)行放大。圖4中未示出的相應(yīng)差動(dòng)信號(hào)INNl至INNN可以按上面這些有關(guān)差動(dòng)信號(hào)INPl 至INPN的段落內(nèi)所說(shuō)明的和在圖4中所示出的類似方式處理。圖5示出了用于一個(gè)互補(bǔ)差動(dòng)信號(hào)對(duì)的按需電源系統(tǒng)的實(shí)施例。xDSL信號(hào)輸入 515可以具有多個(gè)互補(bǔ)差動(dòng)信號(hào)對(duì)520。這些互補(bǔ)信號(hào)對(duì)520各可以承載兩個(gè)互補(bǔ)信號(hào)類 型，第一信號(hào)類型521或第二信號(hào)類型522，中的一個(gè)類型。在一個(gè)實(shí)施例中，第一信號(hào)類型 521的每個(gè)信號(hào)可以接到一個(gè)不同的第一放大器511、不同的第一限幅器501和不同的第三 限幅器503上。在一個(gè)實(shí)施例中，第二信號(hào)類型502的每個(gè)信號(hào)可以接到一個(gè)不同的第二 放大器512、一個(gè)不同的第二限幅器502和一個(gè)不同的第四限幅器504上。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)不同的第一限幅器501和相應(yīng)的互補(bǔ)信號(hào)522的相應(yīng)第四 限幅器504可以接到相應(yīng)的第一加法器505上。每個(gè)不同的第二限幅器502和相應(yīng)的互補(bǔ) 信號(hào)521的相應(yīng)第三限幅器503可以接到相應(yīng)的第二加法器506上。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)互補(bǔ)信號(hào)對(duì)520中從每個(gè)第一加法器505得到的結(jié)果可以 發(fā)送給第一最大輸出塊507，由第一最大輸出塊507選擇具有最高組合電壓的信號(hào)對(duì)520。 類似地，每個(gè)互補(bǔ)信號(hào)對(duì)520中從每個(gè)第二加法器506得到的結(jié)果可以發(fā)送給第二最大輸 出塊508，由第二最大輸出塊508選擇具有最高組合電壓的信號(hào)對(duì)520。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一最大輸出塊507可以還接到第一充電泵509上，而第一充電 泵509可以再接到每個(gè)不同的第一放大器511的電源電壓上。類似地，第二最大輸出塊508 可以還接到第二充電泵510上，而第二充電泵510可以再接到每個(gè)不同的第二放大器512 的電源電壓上。在一個(gè)實(shí)施例中，還可以將一個(gè)諸如增益塊115之類的增益塊插在圖5所示系統(tǒng) 的上述一些單元之間或者作為一個(gè)部件包括在這些單元內(nèi)。例如，可以在第一最大輸出塊 507與第一充電泵509之間插入一個(gè)增益塊115，以放大輸入到第一充電泵509的信號(hào)。類 似地，可以在第二最大輸出塊508與第二充電泵510之間插入一個(gè)增益塊115，以放大輸入 到第二充電泵510的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，還可以將控制器114接到最大輸出塊507/508、增益塊115、第一 或第二充電泵509/510、和/或xDSL信號(hào)515的信號(hào)中的任一個(gè)或全部上。根據(jù)應(yīng)用的要求，在一個(gè)或多個(gè)xDSL通信設(shè)備內(nèi)可以使用不同的實(shí)施例?？梢院?有本發(fā)明的實(shí)施例的xDSL通信裝置的例子包括但不局限于調(diào)制解調(diào)器、接入復(fù)用器、路由 器、網(wǎng)關(guān)或終端適配器。以上所給出的描述是用于例示和說(shuō)明的。它不是詳盡的，并不是要將本發(fā)明的實(shí) 施例限制為所揭示的確切形式。多種修改和變型可以根據(jù)以上教導(dǎo)而得到，或者可以從按 照本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)踐中獲得。例如，所描述的實(shí)施例中有些可能涉及二極管或電容器， 但是也可以使用其他的電流限制或充電存儲(chǔ)器件來(lái)代替。
權(quán)利要求
一種多通道放大器系統(tǒng)，包括多個(gè)放大器，每個(gè)放大器都具有一個(gè)用于相應(yīng)輸入通道的輸入端和具有一個(gè)電源輸入端；一個(gè)與這些放大器的電源輸入端耦合的充電泵系統(tǒng)；以及一個(gè)用于該充電泵系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括用來(lái)執(zhí)行以下操作的邏輯標(biāo)識(shí)一個(gè)輸入通道子集中具有最高絕對(duì)電壓幅度的輸入通道，以及當(dāng)在每個(gè)子集中所標(biāo)識(shí)的輸入通道的信號(hào)值超過(guò)門限時(shí)，將所標(biāo)識(shí)的輸入通道的信號(hào)值傳送給所述充電泵系統(tǒng)作為對(duì)各個(gè)放大器的控制信號(hào)。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述邏輯包括一個(gè)絕對(duì)值電路和一個(gè)最大輸出塊。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述子集包括每個(gè)輸入通道。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括兩個(gè)輸入通道子集，第一子集包括在每個(gè)差動(dòng) 信號(hào)對(duì)中的第一組信號(hào)，而第二子集包括在每個(gè)差動(dòng)信號(hào)對(duì)中的互補(bǔ)信號(hào)。
5.權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中，第一組信號(hào)是在每個(gè)差動(dòng)信號(hào)對(duì)中的高信號(hào)組，而第二組 信號(hào)是在每個(gè)差動(dòng)信號(hào)對(duì)中的互補(bǔ)低信號(hào)組。
6.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)還包括一個(gè)增益塊，用來(lái)放大所標(biāo)識(shí)的至少 一個(gè)子集的最大信號(hào)值。
7.權(quán)利要求6的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括一個(gè)連接到所述控制系統(tǒng)上的控制器。
8.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中，所述控制器還連接到每個(gè)差動(dòng)信號(hào)輸入端上。
9.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中，所述控制器還包括一個(gè)連接到至少一個(gè)配置端口上的配 置設(shè)置輸入端。
10.權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，所述配置設(shè)置輸入端為硬布線輸入端、雙列直插式封裝 開(kāi)關(guān)和印刷電路板連接中的至少一個(gè)。
11.權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，所述配置設(shè)置輸入端為可編程寄存器。
12.權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中，所述增益塊包括非軌到軌放大器。
13.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)放大器是非軌到軌放大器。
14.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括一個(gè)放大器接口，所述放大器接口包括一個(gè)接 口，用來(lái)將每個(gè)輸入信號(hào)耦合到相應(yīng)的放大器輸入通道；以及將每個(gè)最高絕對(duì)電壓幅度耦合到各個(gè)放大器的電源輸入端。
15.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括一個(gè)通信裝置，所述通信裝置包括所述多個(gè)放 大器、充電泵系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
16.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述通信裝置為xDSL調(diào)制解調(diào)器、xDSL接入復(fù)用器、 xDSL路由器、xDSL網(wǎng)關(guān)和xDSL終端適配器中的至少一個(gè)。
17.一種方法，包括將多通道xDSL輸入信號(hào)中的每個(gè)輸入通道發(fā)送給不同放大器的輸入端；標(biāo)識(shí)具有最高絕對(duì)電壓幅度的輸入通道；確定所標(biāo)識(shí)的輸入通道的電壓是否超過(guò)門限；在所述電壓超過(guò)門限時(shí)，給每個(gè)放大器提供一個(gè)超過(guò)默認(rèn)電源的電源；以及否則，給每個(gè)放大器提供默認(rèn)電源。
18.權(quán)利要求17的方法，所述方法還包括 標(biāo)識(shí)一個(gè)輸入通道子集；標(biāo)識(shí)在所述子集中具有最高絕對(duì)電壓幅度的輸入通道；當(dāng)在所述子集中所標(biāo)識(shí)的輸入通道的電壓超過(guò)所述門限時(shí)，給所述子集中的每個(gè)放大 器提供所述超過(guò)默認(rèn)電源的電源；以及否則，給所述子集中的每個(gè)放大器提供默認(rèn)電源。
19.權(quán)利要求18的方法，所述方法還包括兩個(gè)輸入通道子集，第一子集包括在每個(gè)差 動(dòng)信號(hào)對(duì)中的第一組信號(hào)，而第二子集包括在每個(gè)差動(dòng)信號(hào)對(duì)中的互補(bǔ)信號(hào)。
20.權(quán)利要求17的方法，所述方法還包括給所標(biāo)識(shí)的輸入通道的電壓加增益。
21.權(quán)利要求20的方法，其中，所述門限為默認(rèn)電源，而所述超過(guò)默認(rèn)電源的電源為所 標(biāo)識(shí)的輸入通道的包括所加的增益的電壓。
22.權(quán)利要求17的方法，所述方法還包括用一個(gè)控制器調(diào)整所述輸入通道和電源中的 至少一個(gè)。
23.權(quán)利要求17的方法，其中，所述控制器通過(guò)印刷電路板連接和可編程寄存器中的 至少一個(gè)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整所述輸入通道和電源中的至少一個(gè)。
24.權(quán)利要求18的方法，其中，至少一個(gè)輸入通道被用非軌到軌放大器放大。
25.—種系統(tǒng)，包括在一個(gè)xDSL信號(hào)輸入的每個(gè)差動(dòng)信號(hào)對(duì)中的用于每條線的輸入通道，每個(gè)差動(dòng)信號(hào) 對(duì)包括互補(bǔ)的輸入通道；用于每個(gè)輸入通道的放大器，每個(gè)放大器包括電源輸入端和放大器信號(hào)輸入端，所述 放大器信號(hào)輸入端與相應(yīng)輸入通道耦合；一個(gè)與所述放大器的電源輸入端耦合的充電泵系統(tǒng)；以及一個(gè)用于該充電泵系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括用來(lái)執(zhí)行以下操作的邏輯標(biāo) 識(shí)具有最高累加信號(hào)值的一對(duì)受限互補(bǔ)輸入通道，以及當(dāng)所標(biāo)識(shí)的最高累加信號(hào)值超過(guò)門 限時(shí)，將所標(biāo)識(shí)的最高累加信號(hào)值傳送給所述充電泵系統(tǒng)作為對(duì)各個(gè)放大器的控制信號(hào)。
26.權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中，所述邏輯還包括各與第一信號(hào)類型的公用輸入通道耦合的第一和第三限幅器電路； 各與第二信號(hào)類型的公用輸入通道耦合的第二和第四限幅器電路，第二信號(hào)類型是與 第一信號(hào)類型互補(bǔ)的；與第一限幅器電路和第四限幅器電路耦合的第一加法器電路，用來(lái)輸出第一和第四限 幅器電路之和；與第二限幅器電路和第三限幅器電路耦合的第二加法器電路，用來(lái)輸出第二和第三限 幅器電路之和；與每個(gè)第一加法器電路的輸出端耦合的第一最大輸出塊； 與每個(gè)第二加法器電路的輸出端耦合的第二最大輸出塊；第一充電泵，與第一最大輸出塊以及每個(gè)與第一信號(hào)類型的輸入通道耦合的放大器的 電源輸入端耦合；以及第二充電泵，與第二最大輸出塊以及每個(gè)與第二信號(hào)類型的輸入通道耦合的放大器的 電源輸入端耦合。
27.權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中，所述第一和第三限幅器電路是公用限幅器電路。
28.權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中，所述第二和第四限幅器電路是公用限幅器電路。
29.權(quán)利要求26的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括耦合在第一最大輸出塊與第一充電泵之間的 第一增益塊、以及耦合在第二最大輸出塊與第二充電泵之間的第二增益塊。
30.權(quán)利要求29的系統(tǒng)，其中，所述第一和第二增益塊是公用增益塊。
31.權(quán)利要求30的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括與第一和第二增益塊以及第一和第二充電泵 中的至少一個(gè)耦合的控制器。
32.權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中，第一和第二加法器電路、第一和第二最大輸出塊以及第 一和第二充電泵這三組中至少一組是相同的電路、塊或泵。
33.權(quán)利要求25的系統(tǒng)，還包括一個(gè)通信裝置，所述通信裝置包括所述用于每條線的 輸入通道、用于每個(gè)輸入通道的放大器、充電泵和控制系統(tǒng)。
34.權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中，所述通信裝置為xDSL調(diào)制解調(diào)器、xDSL接入復(fù)用器、 xDSL路由器、xDSL網(wǎng)關(guān)和xDSL終端適配器中的至少一個(gè)。
35.一種方法，包括將多通道xDSL輸入信號(hào)的每個(gè)差動(dòng)信號(hào)對(duì)中的每個(gè)輸入通道發(fā)送給不同放大器的輸 入端；將每個(gè)輸入通道與它的互補(bǔ)的不同信號(hào)通道相加；標(biāo)識(shí)具有最高的最大信號(hào)值的累加輸入通道；確定所標(biāo)識(shí)的累加輸入通道的電壓是否超過(guò)門限；在所述電壓超過(guò)門限時(shí)，給每個(gè)放大器提供一個(gè)超過(guò)默認(rèn)電源的電源；以及否則，給每個(gè)放大器提供默認(rèn)電源。
36.權(quán)利要求35的方法，所述方法還包括在相加前對(duì)每個(gè)輸入通道進(jìn)行限幅。
37.權(quán)利要求36的方法，所述方法還包括 標(biāo)識(shí)一個(gè)輸入通道子集；將該子集中的每個(gè)輸入通道與它的互補(bǔ)的不同信號(hào)通道相加；以及 標(biāo)識(shí)該子集中具有最高的最大信號(hào)值的累加輸入通道。
38.權(quán)利要求37的方法，其中，所述子集包括每個(gè)輸入通道。
39.權(quán)利要求37的方法，所述方法還包括兩個(gè)輸入通道子集，第一子集包括在每個(gè)差 動(dòng)信號(hào)對(duì)中的第一組信號(hào)，而第二子集包括在每個(gè)差動(dòng)信號(hào)對(duì)中的互補(bǔ)信號(hào)。
40.權(quán)利要求36的方法，所述方法還包括給具有最高的最大信號(hào)值的累加輸入通道加增益ο
41.權(quán)利要求36的方法，還包括用一個(gè)控制器調(diào)整所述輸入通道和電源中的至少一
全文摘要
本發(fā)明涉及按需使數(shù)字用戶線(xDSL)放大器電源升壓，提供了針對(duì)多個(gè)xDSL信號(hào)按需提高放大器電源的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，可以用電路來(lái)檢測(cè)具有最高電壓的信號(hào)。在不同的實(shí)施例中，可以將具有最高絕對(duì)電壓或互補(bǔ)信號(hào)對(duì)之間的最高組合電壓的信號(hào)與諸如現(xiàn)有放大器電源電壓之類的門限電壓相比較。在不同的實(shí)施例中，在這些最高電壓超過(guò)門限電壓時(shí)，可以提高相應(yīng)放大器電源電壓，以滿足提高的放大需求。在有些實(shí)施例中，在這些最高電壓沒(méi)有超過(guò)門限電壓時(shí)，可以不提高放大器電源電壓而可以用現(xiàn)有放大器電源電壓來(lái)放大xDSL信號(hào)。
文檔編號(hào)H03F3/45GK101882917SQ20101016940
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者J·皮爾多曼科 申請(qǐng)人:阿納洛格裝置公司