DE60106541T2

DE60106541T2 - LVDS Schaltungen, die für die Stromversorgung in Serie geschaltet sind

Info

Publication number: DE60106541T2
Application number: DE2001606541
Authority: DE
Inventors: Thaddeus John Murray Hill Gabara
Original assignee: Agere Systems Guardian Corp
Current assignee: Agere Systems LLC
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2021-08-24
Also published as: EP1184986A1; JP4019168B2; JP2002111478A; EP1184986B1; DE60106541D1; US6552581B1

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Schaltungen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stromrecycling für Schaltungen.
Allgemeiner Stand der Technik
Die Stromsteuerung erhält als Vehikel für die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung hohe Sichtbarkeit. Die konstante Notwendigkeit zur schnelleren Übertragung von mehr Informationen, begleitet durch Zunahmen bei der Datenverarbeitungskapazität, hat eine Expansion auf Datenübertragungsraten erforderlich gemacht, die erheblich höher sind als das, was bisher möglich war. Ein Datenübertragungsverfahren, das zum Erzielen dieser höheren Raten verwendet wird, ist die differentielle Datenübertragung, bei der die Differenz bei den Spannungspegeln zwischen zwei Signalleitungen das übertragene Signal bildet. Die differentielle Datenübertragung wird üblicherweise für Datenübertragungsraten von über 100 Mbps und über große Entfernungen verwendet. Rauschsignale in der differentiellen Übertragung verschieben die Basisspannung und erscheinen als gleichphasige Spannungen. Die nachteiligen Effekte des Rauschens werden somit erheblich reduziert.
Ein Beispiel für eine herkömmliche LVDS-(low voltage differential swing)-Treiberschaltung 800, die für die differenzielle Datenübertragung verwendet wird, ist in 10 gezeigt. Die Differenz bei der Spannung zwischen den Ausgangssignalen OUT+, OUT– an den Ausgangsanschlüssen 803, 805 bildet ein Paar von Differenzsignalen. Ein Paar Differenzsignale bedeutet zwei Signale, deren Stromwellenformen zueinander außer Phase sind. Die einzelnen Signale eines Paars von Differenzsignalen werden durch Referenzsymbole bezeichnet, die jeweils mit der Notation „+" und „–" enden (z. B. S+ und S–).
Die zusammengesetzte Notation „+/–" wird dazu verwendet, um anzuzeigen, daß beide Differenzsignale ein einzelnes Referenzsymbol verwenden, zum Beispiel S+/–.
Die LVDS-Treiberschaltung 800 enthält eine Gleichstrom-(DC)-Konstantstromquelle I1, die an eine Spannungsversorgung VDD gekoppelt ist, vier n-Kanal-Metalloxidhalbleiter-(NMOS)-Schalter M11–M14 und einen Widerstand R1, der zwischen den gemeinsamen Knoten COM und die Spannungsversorgung VSS gekoppelt ist. Die vier Transistorschalter M11–M14 werden durch Eingangsspannungssignale VIN1, VIN2 und der Gleichstrom durch den Lastwiderstand Rt wie durch die Pfeile A und B angedeutet gesteuert. Die Eingangsspannungssignale VIN1, VIN2 sind in der Regel Spannungshübe zwischen den Sammelleitungen. Die Gateelektroden der NMOS-Schalter M11 und M14 sind zusammengekoppelt, um das Eingangsspannungssignal VIN1 zu erhalten. Analog sind die Gateelektroden der NMOS-Schalter M12 und M13 zusammengekoppelt, um das Eingangsspannungssignal VIN2 zu erhalten.
Die Funktionsweise der LVDS-Treiberschaltung 800 wird wie folgt erläutert. Zwei der vier NMOS-Schalter M11–M14 schalten zu einem Zeitpunkt durch, um Strom von der Stromquelle I1 zu steuern, um eine Spannung an der Widerstandslast Rt zu erzeugen. Um Strom durch die Widerstandslast Rt in der durch Pfeil B angedeuteten Richtung zu steuern, geht das Eingangssignal VIN2 auf H, wodurch die NMOS-Schalter M12 und M13 durchgeschaltet werden. Wenn das Eingangssignal VIN2 auf H geht, geht das Eingangssignal VIN1 auf L, um die NMOS-Schalter M11 und M14 während der Zeit gesperrt zu halten, während der die NMOS-Schalter M12 und M13 durchgeschaltet sind. Um hingegen Strom in der durch den Pfeil A gezeigten Richtung durch die Widerstandslast Rt zu steuern, geht das Eingangssignal VIN1 auf H und wird an die Transistorschalter M11 und M14 angelegt, um sie leitend zu machen. Das Eingangssignal VIN2 geht auf L, um die NMOS-Schalter M12 und M13 während dieser Zeit gesperrt zu halten. Dadurch kann eine volle Ausgangsspannungshubdifferenz erzielt werden.
Mit anderen Worten bezieht die differentielle LVDS-Treiberschaltung 800 des Stands der Technik den Strom von VDD und leitet diesen Strom nach VSS ab. Dazwischen lenkt ein von einem Booleschen System gesteuertes Schaltarray den Quellenstrom durch die Zwischenverbindung zu einer externen Widerstandslast. Der Rückstrom wird zurück zu dem Array geführt und nach Vss abgeleitet. Die Polarität des Spannungsabfalls am Widerstand trägt den digitalen Wert. Eine Änderung der Polarität des Arrays bewirkt, daß der Strom durch die Zwischenverbindung und den Widerstand in der entgegengesetzten Richtung gelenkt und auf den anderen Digitalwert übertragen wird.
Zusätzlich zu der Anforderung zur Übertragung von Daten mit größeren Geschwindigkeiten besteht ein anhaltender Druck dahingehend, die von integrierten Schaltungen verbrauchte Leistungsmenge zu reduzieren. Der differentielle LVDS bietet im Vergleich zu anderen Treibern einen reduzierten Leistungsverbrauch. Der Nachteil liegt in der Notwendigkeit, einen Satz von Zwischenverbindungen für jedes Signal zu haben, da ein differentieller LVDS-Treiber für jede der Zwischenverbindungen vorgesehen ist. Diese Notwendigkeit ist es, einen Satz von Zwischenverbindungen für jedes Signal zu haben, die die Leistung einer integrierten Schaltung antreibt, die differentielle LVDS-Treiberschaltungen verwendet. Es wäre somit wünschenswert, ein Mittel zum Implementieren der differentiellen LVDS-Treiberschaltungen mit geringer Leistung bereitzustellen.
Kurze Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Prozeß und Schaltungen zum Ziehen von Strom von einer Stromquelle, um eine erste Operation zu produzieren, wie etwa eine Boolesche Operation, und den Strom zum Erzeugen einer weiteren Operation wiederzuverwenden. Mit anderen Worten kann der Strom von der ersten Operation verwendet werden, eine zweite oder nachfolgende Operation durchzuführen, anstatt den Strom nach Masse oder zu einer anderen Stromquelle abzuführen. Dieser Prozeß wird hier allgemein als Stromrecycling bezeichnet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung kann man am besten anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung verstehen. Es wird betont, daß gemäß der üblichen Praxis in der Halbleiterindustrie die verschiedenen Merkmale der Zeichnungen nicht maßstabsgetreu sind. Andererseits sind die Abmessungen der verschiedenen Merkmale der Übersichtlichkeit halber willkürlich vergrößert oder verkleinert. Die Zeichnung enthält die folgenden Figuren:
1 ist ein Blockdiagramm eines Leitungstreibers gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm eines Leitungstreibers gemäß einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein veranschaulichendes Schaltungsdiagramm eines Schaltarrays, das sich zur Verwendung in den in den 1 und 2 gezeigten Leitungstreibern eignet;
4 ist ein veranschaulichendes Schaltungsdiagramm eines anderen Schaltarrays, das sich zur Verwendung in den in den 1 und 2 gezeigten Leitungstreibern eignet;
5 ist ein Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen Leitungstreibers;
6 ist ein Schaltungsdiagramm einer NOR-Schaltung gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein Blockdiagramm der in 6 gezeigten Schaltungen;
8 ist ein Boolescher rauscharmer Logikblock, der Stromrecycling gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
9 ist ein Blockdiagramm eines Leitungstreibers gemäß einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
10 ist eine LVDS-(low voltage differential swing)-Treiberschaltung.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Kurz gesagt liefert die vorliegende Erfindung einen Prozeß zum Ziehen von Strom aus einer Stromquelle zum Produzieren einer ersten Operation wie etwa einer Booleschen Operation und Wiederverwendung des Stroms zum Erzeugen weiterer Operationen. Mit anderen Worten kann der Strom von der ersten Operation verwendet werden, um eine zweite oder nachfolgende Operation durchzuführen.
1 ist ein Blockdiagramm eines Leitungstreibers 5, der sich dafür eignet, eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen. Der Leitungstreiber 5 enthält einen stromrecycelnden Ausgangspuffer 10, der mindestens ein erstes Schaltarray 15 und ein zweites Schaltarray 20 aufweist. Der stromrecycelnde Puffer 10 ist elektrisch an einen Zwischenverbindungsabschnitt 25 gekoppelt, der wiederum elektrisch an eine Last gekoppelt ist, die einen Abschlußwiderstand 30 bildet.
Die Schaltarrays 15, 20 sind so ausgelegt, daß der von der Versorgung Vdd zugeführte Strom I1 an das erste Schaltarray 15 angelegt wird. Das erste Schaltarray 15 lenkt den Strom zu dem Abschlußwiderstand und zurück unter Übertragung einer V_S1 gezeigten ersten Booleschen Operation über die Last R1. Der Strom I2 wird an das zweite Schaltarray 20 angelegt, so daß das zweite Schaltarray 20 eine als V_S2 gezeigte zweite Boolesche Operation über die Last R2 ausführen kann. Der Strom I3 wird zur Masse Gnd zurückgeführt. Die Ströme I1, I2 und I3 sind die gleichen oder im wesentlichen die gleichen.
Der Vorteil dieser Technik besteht darin, daß der von Vdd gezogene gleiche Strom wiederholt verwendet oder recycelt wird, um mehrere Operationen auszuführen (z. B. Boolesche Operationen). Beispielsweise ist für den herkömmlichen LVDS-Puffer, wie er in 10 gezeigt ist, die Verlustleistung pro Boolescher Übertragung in Gleichung (1) gezeigt. P = IV (1)
Für die in 1 gezeigte Leitungstreiberschaltung 5 und gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch teilen sich N Boolesche Übertragungen die Verlustleistung P, wobei N beispielsweise die Anzahl der Schaltarrays ist. Somit wird die Verlustleistung für jede Boolesche Übertragung P_B in Gleichung (2) definiert. PB = IV/N (2)
Somit ist die Leistungseinsparung umgekehrt proportional zu der Anzahl der Schaltarrays, die zwischen die Stromquelle Vdd und Masse Gnd gekoppelt sind. Mit anderen Worten kann der Stromverbrauch um einen Faktor von N reduziert werden.
Zusätzlich zu den Stromeinsparungen, die realisiert werden können, kann die Übertragungsleitung als eine Stromquelle verwendet werden, da Übertragungsleitungen eine gleichförmige Energiemenge speichern/freigeben können. Die Freigabe dieser gespeicherten Energie erfolgt üblicherweise in Form einer sich ausbreitenden Welle. Die Charakteristiken dieser Welle sind ein konstanter Strom von V_s/Z_O, wobei Z_O die charakteristische Impedanz der Leitung ist. Die Stromquelle I1 in 1 wird dazu verwendet, die Übertragungsleitungen gleichförmig zu laden/zu entladen. Dies bewirkt, daß sich die Übertragungsleitung als eine Stromquelle verhält. Somit regulieren die Übertragungsleitungen auch den Stromfluß. Im Grunde verhalten sie sich wie eine ver teilte Stromquelle.
Eine herkömmliche LVDS erzeugt einen Spannungshub mit einem konstanten gleichphasigen Spannungswert von beispielsweise 1,2 V. Dies erleichtert die Extrahierung des Signals am Empfänger, da die gleichphasige Spannung des Eingangssignals eine Konstante ist. Bei dem in der veranschaulichenden Ausführungsform gezeigten Stromrecyclingverfahren weisen die gleichphasigen Spannungen der Signale in 1 jedoch die in (3) gezeigte Beziehung auf. AVG (Vs1) > AVG (Vs2) (3)
Der dieses Signal extrahierende Empfänger wirkt dahingehend, das Signal unabhängig von der gleichphasigen Spannung zu extrahieren. Mit anderen Worten extrahiert der Empfänger das Signal über einen großen Bereich gleichphasiger Spannungen. Schaltungen zur Ausführung dieser Funktion existieren und sind beispielsweise in dem am 13. Januar 1998 erteilten US-Patent Nr. 5,708,389 mit dem Titel INTEGRATED CIRCUIT EMPLOYING QUANTIZED FEEDBACK gezeigt. Dieses Patent ist durch Bezugnahme in seiner Gänze hier aufgenommen.
2 ist ein Blockdiagramm eines Leitungstreibers gemäß einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Leitungstreiber 205 enthält einen stromrecycelnden Ausgangspuffer 210, der mindestens ein erstes Schaltarray 215, ein zweites Schaltarray 220 und ein drittes Schaltarray 225 aufweist. Der stromrecycelnde Puffer 210 ist über Zwischenverbindungen 235 elektrisch an eine Last gekoppelt, die einen Abschlußwiderstand 230 bildet.
Die Schaltarrays 215, 220, 225 sind so ausgelegt, daß der von der Versorgung Vdd gelieferte Strom I₀ an das erste Schaltarray 215 angelegt wird. Das erste Schaltarray 215 lenkt den Strom I₁₁ an die Last 240 und zurück unter Übertragung einer als V_s11 gezeigten ersten Booleschen Operation über die Last 240. Mit anderen Worten wird als Reaktion darauf, daß der Strom I₁₁ durch die Last 240 fließt, eine Spannung V_s11 erzeugt. Der Strom wird an das zweite Schaltarray 220 über die Leitung 217 angelegt, so daß das zweite Schaltarray 220 eine als Spannung V_s22 dargestellte zweite Boolesche Operation ausführen kann. Der umgelenkte Strom von diesem Prozeß wird über die Leitung 222 an das dritte Schaltarray 225 geliefert, um eine durch die Spannung V_s33 dargestellte dritte Boolesche Operation zu erzeugen. Der Strom wird dann über die Leitung 227 zu Masse Gnd zurückgeführt. Mit anderen Worten arbeitet die Schaltung von 2 dahingehend, den Strom von Stufe zu Stufe weiterzugeben, so daß der Strom von einer vorausgegangenen Stufe eine nachfolgende Stufe bestromt.
Um die potentiellen Stromeinsparungen darzustellen, sei 5 betrachtet, die einen herkömmlichen differentiellen LVDS-Treiber darstellt, bei dem der typische Hub von V_S 300 mV und Vdd 2,5 V beträgt. Somit beträgt der Spannungshub etwa ¹/₈ der Stromversorgung. Mit anderen Worten kommt es zu einer Booleschen Operation, die ¹/₈ des Versorgungsspannungsabfalls verwendet. Die restlichen ⁷/₈ der Versorgung fallen in der den Puffer umfassenden aktiven Schaltung ab. Diese enthält die Einrichtungen in dem Schaltarray und die Stromquellen. Der Spannungsabfallverlust von ⁷/₈ Vdd ist effektiv ein Energieverlust, der die integrierte Schaltung erwärmt. Die zur Verfügung stehende Energie, die gegenwärtig verwendet wird, kann unter Verwendung der vorliegenden Erfindung effektiver verwendet werden. Die zugrunde liegende Prämisse lautet, zusätzliche Funktionalität wie etwa zusätzliche Boolesche Funktionen aus Energie zu erhalten, die ansonsten verschwendet würde.
Beispielsweise erzeugt die in 2 gezeigte veranschaulichende Ausführungsform drei Boolesche Operationen (zusätzlich zwei Operationen), wobei sie die gleiche Leistung verwendet wie die bisherigen Systeme verwenden, um eine Boolesche Operation durchzuführen. Die Anzahl der Booleschen Operationen, die durchgeführt werden können, hängt von dem jeweiligen Schaltungsdesign ab. Der Erfinder hat jedoch erkannt, daß die verbleibende Energie von einer Operation zum Erzeugen nachfolgender Operationen verwendet werden kann.
Die Schaltarrays 15, 20, 215, 220 und 225 können in einer Reihe von Formen implementiert werden. 3 veranschaulicht eine Ausführungsform zum Implementieren eines Schaltarrays. Das Schaltarray von 3 enthält n-Kanal-Transistoren 305, 310, 315, 320. Bei Betrieb werden die Transistoren 310 und 315 freigegeben, wenn das Datensignal DATA auf H ist. Der Transistor 310 lenkt Strom von der oberen Leitung 345 zu der Leitung 335, während der Transistor 315 Strom auf der unteren Leitung 350 so lenkt, daß er das Schaltarray 300 verläßt. Der über die Leitung 335 gelieferte Strom wird an Masse oder an ein nachfolgendes Schaltarray geliefert. Der Stromfluß wird umgekehrt, wenn das Datensignal auf L ist. Leitung 335 kann den Leitungen 217, 222 oder 227 in 2 entsprechen. Außerdem entsprechen die Datenleitungen DATA und DATA kollektiv den Datenleitungen DATA1, DATA2 oder DATA3. Strom wird über die Leitung 340 von der Versorgung oder einem vorausgegangenen Schaltarray oder einer vorausgegangenen Stufe an das Schaltarray geliefert.
Für diese Schaltung liefern die Datensignale eine ausreichende Gate-Source-Spannung, um sicherzustellen, daß sich die Einrichtungen wie Schalter verhalten. Somit sollte die Sourcespannung der Transistoren 305, 310, 315, 320 unter der Gatespannung liegen. Dies kann eine Begrenzung hinsichtlich des zulässigen Spannungsbereichs verursachen, der an dem Lastwiderstand entsteht. Es wird beispielsweise angenommen, daß die Eingangsdaten DATA1, DATA2 und DATA3 zwischen der Spannung Vdd und der Spannung Vss pendeln. Da der Mittelwert jeder der Spannungen V_s11, V_s22 und V_s33 die Beziehung Avg (V_s11) > Avg (V_s22) > Avg (V_s33) aufweist, würde das Schaltarray 215 eine kleinere Spannung an die Transistoren angelegt haben, die das Array bilden, wobei angenommen wird, daß die Arrays unter Verwendung N-Kanal-Einrichtungen ausgebildet werden. Unter Bezugnahme auf 3 sehen wir, daß an die Transistoren 310 und 315 dann eine kleinere Gate-Source-Spannung angelegt werden würde.
4 veranschaulicht ein alternatives Schaltarray, das dieses Problem adressiert. In 4 werden Übertragungsgates 405, 407, 409, 411, 413, 415, 417 und 419 verwendet. Nun kann das Schaltarray 400 unabhängig von dem Spannungsbereich freigegeben werden, der am Lastwiderstand entsteht. Dazu kommt es, da parallele N- und P-Kanal-Transistoren verwendet werden, die den Leitungsweg des Schaltarrays freigeben. Wenn eine Einrichtung des parallelen Paars nicht gut durchgeschaltet wird, kann die andere Einrichtung des parallelen Paars möglicherweise mehr freigegeben sein. Wenn die Polarität des Datensignals umgekehrt wird, wird das Schaltarray umkonfiguriert, um eine Umkehrung des Stromflusses durch die Last zu gestatten. Strom wird über Leitung 440 an das Array geliefert, und Strom wird von dem Schaltarray über Leitung 435 geliefert.
Die in den 3 und 4 gezeigten Schaltungen sind veranschaulichende stromsteuernde Schaltarrays. Es können alternative schaltende Schaltungsanordnungen verwendet werden. In diesem Fall jedoch wird die Schaltung modifiziert, um Stromrecycling zu verwenden. Zudem sind die Schaltung und die Funktionsweise der in den 3 und 4 gezeigten Schaltung herkömmlicher Art, abgesehen von der Erkenntnis, daß der Strom von einer vorausgegangenen Stufe erhalten werden oder an eine nachfolgende Stufe geliefert werden kann. Mit anderen Worten liefert eine eine erste Funktionalität ausführende erste Schaltung Strom, um eine zweite Schaltung freizugeben, um eine zweite Funktion oder eine zweite Operation durchzuführen. Die erste Schaltung und die zweite Schaltung können die gleiche Funktion ausführen wie die in den 2 und 3 gezeigten Leitungstreiber oder andere Funktionen ausführen, wie unten beschrieben ist.
Eine weitere veranschaulichende Ausführungsform ist in 9 gezeigt. Strom von dem oberen Array 1005 wird. aufgeteilt und an N Arrays 1010 und 1015 angelegt, die jeweils eine Funktion durchführen wie etwa das Ansteuern einer Leitung, wie oben hinsichtlich der 1 und 2 beschrieben. Obwohl nur zwei der N Schaltarrays gezeigt sind, können mehr als zwei Schaltarrays vorliegen. Der recycelte Strom I/N von allen N Arrays wird dann verknüpft und an das Array 1020 angelegt. Diese Ausführungsform kann bis zu N × h Operationen pro Stromweg gestatten, wobei N die Anzahl der horizontalen Unterteilungen (z. B. die Arrays 1010 und 1015) und h die Anzahl der vertikalen Unterteilungen ist. Bei dieser Ausführungsform besteht ein Nachteil darin, daß der Spannungshub V_s2-1 und V_s2-N abnimmt, was eine Verschlechterung der Rauschunempfindlichkeit bewirkt. Diese Ausführungsform arbeitet nach und verwendet die gleichen stromrecycelnden Prinzipien, die oben bezüglich der anderen Ausführungsformen beschrieben sind wie etwa die in den 1 und 2 gezeigten. Zudem können die Schaltarrays Schaltarrays sein, wie sie hier beschrieben sind.
Zusätzlich zu den in den 1 und 2 gezeigten Stromsteuerschaltungen kann eine komplexere Logik in das Schaltarray eingebettet werden, ohne daß die sich signifikant auf die Leistungsbedürfnisse des Schaltarrays auswirkt. Dies wird durch Stromrecycling erreicht. 6 veranschaulicht ein NOR-Schaltarray 600, das ein Stromrecycling gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet. Die entsprechende Blockdarstellung des Arrays ist in 7 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform kann von einer Schaltung, wie sie in den 3 und 4 gezeigt ist, oder einem anderen NOR-Schaltarray oder einer Stromquelle bereitge stellter Strom Is1 dazu verwendet werden, die gewünschten Ausgänge C und C als Reaktion auf die Eingänge A, A, B oder B anzusteuern.
In 8 ist eine Implementierung gezeigt, die das NOR-Schaltarray mit Stromrecycling verwendet. 8 ist ein Blockschaltbild, das einen rauscharmen Logikblock mit Stromrecycling darstellt. Der rauscharme Logikblock ist eine Boolesche Schaltung auf drei Ebenen. Signale von der gleichen Ebene können zu einem beliebigen Logikgatter in der gleichen Ebene geschickt werden. Eine nicht gezeigte Impedanz wird am Ausgang jedes Gatters angeordnet, um eine kontinuierliche Schaltung sicherzustellen. Zwischen Ebenen gesendete Signale können hinsichtlich des Pegels verschoben sein, um eine Spannungsverschiebung zwischen Arrays zu berücksichtigen. Das NAND-Array 925, das NOR-Array 905 und das AOI-Array 940 erhalten einen Strom I von einer Stromquelle oder Strom von einer vorausgegangenen Schaltungsstufe wie etwa einem Leitungstreiber. Der umgelenkte Strom I_reroutedx mit jedem Array 905, 930, 925, 915, 940, 920 wird an ein jeweiliges nachfolgendes Array geliefert. Der umgelenkte Strom I_rerouted7 von den Arrays 910, 935, 945 wird an eine andere Schaltung oder an Masse geschickt.
Die NOR-Arrays 905, 910, 915 und 920 können unter Verwendung der in 6 gezeigten Schaltung ausgebildet werden. Die in 6 gezeigte Schaltung kann auch zum Ausbilden eines NAND-Arrays 925 verwendet werden. In diesem Fall ist eine Schaltung vorgesehen, um die Polarität der Eingangssignale zu dem NOR-Array umzukehren, damit die Schaltung wie ein NAND-Gatter funktioniert. Die übrigen Komponenten einschließlich der Exclusive-OR-(EXOR)-Arrays 930 und 935, dem AND-OR-INVERT-(AOI)-Array 940 und dem OR-AND-INVERT-(OAI)-Array 945 können jeweils unter Verwendung herkömmlicher Schaltungen ausgebildet werden, außer daß die Schaltungen modifiziert sind, um Strom von einer anderen Schaltung zu erhalten oder Strom an eine andere Schaltung gemäß der vorlie genden Erfindung zu liefern. Die Eingangssignale A–L stellen digitale Eingangssignale in das NOR-Schaltarray dar.
Indem Stromrecycling verwendet wird, können zusätzliche Schaltungen beispielsweise zu den Leitungstreibern hinzugefügt werden, ohne den Stromverbrauch des Treibers zu erhöhen oder signifikant zu erhöhen. Auf diese Weise können komplexe Funktionen in die Leitungstreiber aufgenommen werden. Weiterhin kann dies potentiell die Laufzeit der Zelle verringern.
Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise zeigen die veranschaulichenden Ausführungsformen zwar 2 und 3 Schaltarrays, doch können mehr als 3 Schaltarrays vorliegen. Außerdem können verschiedenen Kombinationen von Schaltungen unter Verwendung der vorliegenden Erfindung miteinander kombiniert werden.
Beispielsweise kann ein Ausgangspuffer einen Leitungstreiber und gewisse andere Schaltungen zum Ausführen einer gewissen Funktion enthalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung würden der Leitungstreiber und die anderen Schaltungen miteinander verbunden werden, so daß Strom vom Leitungstreiber an andere Schaltungen geliefert werden kann, oder der Strom vom den anderen Schaltungen an den Leitungstreiber geliefert werden kann. In jedem Fall liefert die vorliegende Erfindung eine Schaltung, die eine Operation durchführt und Strom zu einer anderen Schaltung weitergibt, so daß er eine andere Operation durchführen kann. Deshalb sollte die Erfindung nicht auf die hier gezeigten spezifischen Schaltungen beschränkt sein.

Claims

Schaltung, die folgendes umfaßt: eine erste Stromsteuerstufe (15); mindestens eine zweite Stromsteuerstufe (20); wobei die erste Stromsteuerstufe, die eine LVDS-Schaltung (low voltage differential swing) (800) umfaßt, mit einem ersten Strom einen ersten Ausgang als Reaktion auf einen ersten Eingang ansteuert; und wobei die zweite Stromsteuerstufe, die einen zweiten Strom von der ersten Stromsteuerstufe verwendet, so konfiguriert ist, daß sie einen zweiten Ausgang als Reaktion auf einen zweiten Eingang ansteuert, wodurch ein Knotenpunkt zwischen der ersten Stromsteuerstufe und der zweiten Stromsteuerstufe nicht mit einem Potentialstabilisierungsmittel verbunden wird.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei die zweite Stromsteuerstufe eine weitere LVDS-Schaltung (800) umfaßt.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei die erste Stromsteuerstufe mit einer ersten Gleichtaktspannung arbeitet und die zweite Stromsteuerstufe mit einer von der ersten Gleichtaktspannung verschiedenen zweiten Gleichtaktspannung arbeitet.
Schaltung nach Anspruch 3, wobei die erste Gleichtaktspannung größer ist als die zweite Gleichtaktspannung.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei die zweite Stromsteuerstufe mindestens zwei Stromsteuerstufen umfaßt, die jeweils einen Teil des zweiten Stroms empfangen.
Schaltung, die folgendes umfaßt: eine erste Schaltung, die eine erste Stromsteuerstufe mit einer LVDS-Schaltung (800) umfaßt und die dafür ausgelegt ist, einen ersten Versorgungsstrom zu empfangen; und eine zweite Schaltung, die dafür ausgelegt ist, einen zweiten Versorgungsstrom nur von der ersten Schaltung zu erhalten; wobei ein erste Schaltung ausgelegt ist, einen ersten Ausgang als Reaktion auf einen ersten Eingang zu erzeugen, und die zweite Schaltung ausgelegt ist, einen zweiten Ausgang als Reaktion auf eine zweiten Eingang zu erzeugen, wodurch ein Knotenpunkt zwischen der ersten und der zweiten Schaltung nicht durch ein Potentialstabilisierungsmittel stabilisiert wird.
Schaltung nach Anspruch 6, wobei die zweite Schaltung dafür ausgelegt ist, einen Teil des ersten Versorgungsstroms zu empfangen.
Schaltung nach Anspruch 7, wobei die erste Schaltung ein erster Leitungstreiber (5) ist.
Schaltung nach Anspruch 8, wobei die zweite Schaltung ein zweiter Leitungstreiber ist.
Schaltung nach Anspruch 8, wobei die zweite Schaltung etwas anderes als ein Leitungstreiber ist.
Schaltung nach Anspruch 6, wobei die zweite Schaltung ein Leitungstreiber ist.
Schaltung nach Anspruch 6, wobei die zweite Schaltung mindestens zwei getrennte Schaltungen umfaßt, die jeweils einen Teil des zweiten Versorgungsstroms empfangen.
Prozeß zum Betreiben von Schaltungen, umfassend: (a) Liefern eines Stroms an eine erste Schaltung, die eine erste Stromsteuerstufe, die eine LVDS-Schaltung (800) umfaßt, enthält; (b) Verwenden des Stroms durch die erste Schaltung, um einen ersten Ausgang als Reaktion auf einen ersten Eingang bereitzustellen; (c) Liefern des Stroms an eine von der ersten Schaltung verschiedene zweite Schaltung und (d) Verwenden des Stroms durch die zweite Schaltung, um einen zweiten Ausgang als Reaktion auf einen zweiten Eingang bereitzustellen, wodurch ein Knotenpunkt zwischen der ersten und der zweiten Schaltung nicht durch ein Potentialstabilisierungsmittel stabilisiert wird.
Prozeß nach Anspruch 13, wobei Schritt (b) vor Schritt (d) ausgeführt wird.
Prozeß nach Anspruch 14, wobei die erste Schaltung ein Leitungstreiber (5) ist.
Prozeß nach Anspruch 15, wobei die zweite Schaltung ein weiterer Leitungstreiber ist.
Prozeß nach Anspruch 15, wobei die zweite Schaltung eine Boolesche Operation ausführt.
Prozeß nach Anspruch 13, wobei die zweite Schaltung ein zweiter Leitungstreiber ist.
Prozeß nach Anspruch 13, wobei die zweite Schaltung mindestens zwei getrennte Schaltungen umfaßt, wobei Schritt (d) weiterhin folgendes umfaßt: Verwenden eines Teils des Stroms durch die mindestens zwei getrennten Schaltungen.