信號接收器及其相關電壓補償方法

2023-04-23 14:26:26

專利名稱：信號接收器及其相關電壓補償方法
技術領域：
本發明涉及一種信號接收器及其相關電壓補償方法，尤其涉及一種利用一電流補 償電路(例如電流鏡)來提供補償電流至該信號接收器的第二級電路的第一輸入端以穩定 其電壓值的裝置與方法。
背景技術：
半導體存儲器可分為動態隨機存取存儲器(DRAM)以及非易失性存儲器 (Non-Volatile Memory)兩大類別，兩者差別在於當外界電力消失時，所存儲的數據是否會 被長時間保留下來，存儲於動態隨機存取存儲器中的數據會消失，但存儲於非易失性存儲 器中的數據則會保存。請參考圖1，圖1為先前技術中一存儲器模塊的信號接收器的參考電壓漂移所造 成的問題的示意圖。如圖1所示，Vkef代表該的存儲器模塊的信號接收器的參考電壓，而漂 移參考電壓VKEF』、VKEF」則分別代表參考電壓Vkef的漂移(offset) ；Vin代表信號接收器的輸 入信號，Vout代表輸入信號Vin經過信號接收器後的輸出信號。當參考電壓Vkef沒有漂移發 生時，輸入信號Vin經過信號接收器後會產生輸出信號Vtm ；而當參考電壓Vkef發生漂移時 (例如漂移參考電壓Vke/或Vkef」)，則輸入信號Vin經過信號接收器後會產生輸出信號Vot/ 或VOT」。由圖1可得知，當參考電壓Vkef發生漂移時，會造成輸出信號VOTT』或VOT」的上升 邊沿(rising edge)與下降邊沿(falling edge)的延遲時間不同，影響到存儲器模塊的數 據存取的正確性。因此，如何克服存儲器模塊的信號接收器因為參考電壓漂移所造成的問題，實為 本設計領域的重要課題之一
發明內容
本發明的目的之一在於提供一種信號接收器及其相關電壓補償方法，以解決先前 技術中的問題。本發明的實施例公開了一種信號接收器。信號接收器包含第一級電路、第二級電 路、電流補償電路以及偏壓電路。第一級電路具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第一輸 出端以及一第二輸出端，第一輸入端接收一參考電壓，而第二輸入端接收一輸入信號。第二 級電路具有一第一輸入端、一第二輸入端以及至少一輸出端，第二級電路的第一輸入端耦 接於第一級電路的第一輸出端，以及第二級電路的第二輸入端耦接於第一級電路的第二輸 出端。電流補償電路耦接於第二級電路的第一輸入端，用來依據一偏壓而動態地提供一補 償電流至第二級電路的第一輸入端，以穩定第二級電路的第一輸入端的一電壓值。偏壓電 路耦接於第一級電路與電流補償電路，用來依據參考電壓以偏壓第一級電路與電流補償電 路，並設定電流補償電路的該偏壓。電流補償電路為一電流鏡電路。而信號接收器設置於 一存儲器模塊內。本發明的實施例公開了一種應用於一信號接收器的電壓補償方法。該信號接收器包含第一級電路、第二級電路以及偏壓電路，第二級電路的第一輸入端耦接於第一級電路 的第一輸出端，以及第二級電路的第二輸入端耦接於第一級電路的第二輸出端。該方法包 含有利用第一級電路的一第一輸入端來接收一參考電壓；利用該第一級電路的一第二輸 入端來接收一輸入信號；以及依據參考電壓，偏壓第一級電路並動態地提供一補償電流至 第二級電路的第一輸入端以穩定第二級電路的該第一輸入端的一電壓值。


圖1為先前技術中一存儲器模塊的信號接收器的參考電壓漂移所造成的問題的 示意圖。圖2為本發明一信號接收器的方塊圖。圖3為圖2所示的信號接收器的詳細電路圖。圖4為本發明應用於一信號接收器的電壓補償方法的一操作範例的流程圖。主要元件符號說明VKEF，、Vkef」漂移參考電壓V。UT、V。UT』、V。UT 」輸出信號200信號接收器210第一級電路220第二級電路230電流補償電路240偏壓電路211、221、381第一輸入端212、222、382第二輸入端213第一輸出端214第二輸出端223、383輸出端Veef參考電壓Vin輸入信號Vmas偏壓I1補償電流I2電流值Va電壓值Ql Q7電晶體311 371控制端312 372第一端313 373第二端380比較器Vl第一供應電壓V2第二供應電壓Vcom共模電壓
Rl第一負載R2第二負載402 430步驟
具體實施例方式請參考圖2，圖2為本發明一信號接收器200的方塊圖。如圖2所示，信號接收器200包含一第一級電路210、一第二級電路220、一電流補償電路230以及一偏壓電路240。 第一級電路210具有一第一輸入端211、一第二輸入端212、一第一輸出端213以及一第二 輸出端214，第一輸入端212接收一參考電壓VKEF，而第二輸入端212接收一輸入信號Vin，且 第一輸入端211、第二輸入端212互為一差動信號對(differential signal pair)。第二 級電路220具有一第一輸入端221、一第二輸入端222以及至少一輸出端223，第二級電路 220的第一輸入端221耦接於第一級電路210的第一輸出端213，以及第二級電路220的第 二輸入端222耦接於第一級電路210的第二輸出端214，且第二級電路220的第一輸入端 221、第二輸入端222互為一差動信號對。電流補償電路230耦接於第二級電路220的第一 輸入端221，用來依據一偏壓VBias而動態地提供一補償電流I1至第二級電路220的第一輸 入端221，以穩定第二級電路220的第一輸入端221的一電壓值\。偏壓電路240耦接於 第一級電路210與電流補償電路230，用來依據參考電壓Vkef來偏壓第一級電路210與電流 補償電路230，並設定電流補償電路230的偏壓VBias。在本實施例中，第一級電路210所採用的偏壓與電流補償電路230的偏壓VBias相 同，但本發明並不局限於此，在其他的實施例中，第一級電路210以及電流補償電路230也 可採用不同的偏壓。請參考圖3，圖3為圖2所示的信號接收器200的詳細電路圖。第一級電路210與 第二級電路220各包含多個電晶體，其耦接方式如圖3所示。在本實施例中，電流補償電路 230由一電流鏡(current mirror)電路所實施，其包含第一電晶體Q1、第二電晶體Q2以及 第三電晶體Q3。其中，第一電晶體Ql具有一控制端311、一第一端312以及一第二端313， 控制端311耦接於第一級電路210以及偏壓電路230，第一端312耦接於一第一供應電壓 VI。第二電晶體Q2具有一控制端321、一第一端322以及一第二端323，控制端321以及第 二端323耦接於第一電晶體Ql的第二端313，第一端322耦接於一第二供應電壓V2。第三 電晶體Q3具有一控制端331、一第一端332以及一第二端333，控制端331耦接於第二晶體 管Q2的控制端321，第一端332耦接於第二供應電壓V2，第二端333耦接於第二級電路220 的第一輸入端221。請繼續參考圖3，偏壓電路240包含一第四電晶體Q4、一第五電晶體Q5、一第六晶 體管Q6以及一比較器380。其中，第四電晶體Q4具有一控制端341、一第一端342以及一 第二端343，控制端341耦接於第一電晶體Ql的控制端311以及第一級電路210，第一端 342耦接於第一供應電壓VI。第五電晶體Q5具有一控制端351、一第一端352以及一第二 端353，控制端351接收參考電壓Vkef，第一端352系經由一第一負載Rl耦接於第二供應電 壓V2，第二端353耦接於第四電晶體Q4的第二端343。第六電晶體Q6具有一控制端361、 一第一端362以及一第二端363，控制端361接收參考電壓Vkef，第一端362經由一第二負載 R2耦接於第二供應電壓V2，第二端363耦接於第四電晶體Q4的第二端343。比較器380具有一第一輸入端381、一第二輸入端382以及一輸出端383，第一輸入端381接收一共模電 壓(common voltage) Vot，第二輸入端382耦接於第六電晶體Q6的第一端362，輸出端383 耦接於第一級電路210以及電流鏡電路230的第一電晶體Q1，比較器380系比較第一輸入 端381、第二輸入端382所接收的信號以產生偏壓VBias。在一實施例中，偏壓電路240產生 同一偏壓至第一級電路210以及電流鏡電路230，但此並非本發明的限制條件。請注意，在本實施例中，第一電晶體Ql為一 N型電晶體，以及第二電晶體Q2、第三 電晶體Q3各為一 P型電晶體，但本發明並不局限於此。此外，上述的電流補償電路230僅 為用來說明本發明的例子，而非本發明的限制條件。本領域技術人員應可了解，在不違背本 發明的精神下，關於電流補償電路230的實施方式的各種變化皆是可行的。請再注意，上述的信號接收器200可設置於一存儲器模塊內，而輸入信號Vin為該 存儲器模塊的數據信號(DQ signal)。接下來，舉幾個例子來詳細描述電流補償電路230如何提供補償電流I1至第二級 電路220的第一輸入端221以穩定其電壓值VA。在第一個例子中，當參考電壓Vkef上升時， 會造成第二級電路220的第一輸入端221的電壓值Va下降。此時偏壓電路240的比較器 380的第二輸入端382的電壓系小於第一輸入端381的共模電壓Vot，則比較器380會增加 電流補償電路230的偏壓VBias。由於電流補償電路230的偏壓VBias上升，則電流補償電路 230會增加補償電流I1,以增加流經第二級電路220的第一輸入端221的電流值I2來補償 並穩定第二級電路220的第一輸入端221的電壓值\。在第二個例子中，當參考電壓Vkef下 降時，會造成第二級電路220的第一輸入端221的電壓值￥4上升。此時偏壓電路240的比 較器380的第二輸入端382的電壓大於第一輸入端381的共模電壓Vot，則比較器380會降 低電流補償電路230的偏壓VBias。由於電流補償電路230的偏壓VBias降低，則電流補償電 路230會減少補償電流I1,以減少流經第二級電路220的第一輸入端221的電流值I2來補 償並穩定第二級電路220的第一輸入端221的電壓值VA。如此一來，第二級電路220的第 一輸入端221的電壓值Va並不會受到參考電壓Vkef漂移所造成的影響。由上可知，本發明所公開的信號接收器200及電壓補償機制可通過電流補償電路 230來穩定第二級電路220的第一輸入端221的電壓值VA，即使參考電壓Vkef發生漂移，也 不會造成輸出信號Vtm的上升邊沿與下降邊沿的延遲時間不同，以確保存儲器模塊的數據 存取的正確性。請參考圖4，圖4為本發明應用於一信號接收器的電壓補償方法之一操作範例的 流程圖，其包含(但不局限於)以下的步驟(請注意，假若可獲得實質上相同的結果，則這 些步驟並不一定要遵照圖4所示的執行次序來執行)步驟402:開始。步驟404 利用第一級電路的第一輸入端來接收參考電壓。步驟406 利用第一級電路的第二輸入端來接收輸入信號。
步驟408 依據參考電壓，偏壓第一級電路。步驟410 動態地提供一補償電流至第二級電路的第一輸入端以穩定第二級電路 的第一輸入端的電壓值。步驟420 當參考電壓上升時，增加流經第二級電路的第一輸入端的電流值。步驟430 當參考電壓下降時，減少流經第二級電路的第一輸入端的電流值。
請搭配圖4所示的各步驟以及圖2與圖3所示的各元件即可各元件如何運作，為 簡潔起見，故在此不再贅述。其中，步驟410 430由電流補償電路230所執行。上述流程的步驟僅為本發明所舉可行的實施例，並非限制本發明的限制條件，且 在不違背本發明的精神的情況下，此方法可還包含其他的中間步驟或者可將幾個步驟合併 成單一步驟，以做適當的變化。 以上所述的實施例僅用來說明本發明的技術特徵，並非用來局限本發明的範圍。 由上可知，本發明提供一種信號接收器及其相關電壓補償方法。通過利用一電流補償電路 (例如電流鏡)來提供補償電流至該信號接收器的第二級電路220的第一輸入端221，當參 考電壓Vkef上升時，增加補償電流I1以增加流經第二級電路220的第一輸入端221的電流 值I2 ；而當參考電壓Vkef下降時，減少補償電流I1以減少流經第二級電路220的第一輸入 端221的電流值12。如此一來，第二級電路220的第一輸入端221的電壓值Va並不會受到 參考電壓Vkef漂移所造成的影響。即使參考電壓Vkef發生漂移，也不會造成輸出信號Vtm的 上升邊沿與下降邊沿的延遲時間不同，以確保存儲器模塊的數據存取的正確性。以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求書所做的均等變化與修 飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
一種信號接收器，包含有一第一級電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第一輸出端以及一第二輸出端，該第一輸入端接收一參考電壓，而該第二輸入端接收一輸入信號；一第二級電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端以及至少一輸出端，該第二級電路的該第一輸入端耦接於該第一級電路的該第一輸出端，以及該第二級電路的該第二輸入端耦接於該第一級電路的該第二輸出端；一電流補償電路，耦接於該第二級電路的該第一輸入端，用來依據一第一偏壓而動態地提供一補償電流至該第二級電路的該第一輸入端，以穩定該第二級電路的該第一輸入端的一電壓值；以及一偏壓電路，耦接於該第一級電路與該電流補償電路，用來依據該參考電壓以偏壓該第一級電路與該電流補償電路，並設定該電流補償電路的該第一偏壓。
2.如權利要求1所述的信號接收器，其特徵在於該電流補償電路為一電流鏡電路，該 電流鏡電路包含一第一電晶體，具有一控制端、一第一端以及一第二端，該控制端耦接於該第一級電路 以及該偏壓電路，該第一端耦接於一第一供應電壓；一第二電晶體，具有一控制端、一第一端以及一第二端，該控制端以及該第二端耦接於 該第一電晶體的該第二端，該第一端耦接於一第二供應電壓；以及一第三電晶體，具有一控制端、一第一端以及一第二端，該控制端耦接於該第二電晶體 的該控制端，該第一端耦接於該第二供應電壓，該第二端耦接於該第二級電路的該第一輸 入端。
3.如權利要求2所述的信號接收器，其特徵在於該電流鏡電路的該第一電晶體為一N 型電晶體，以及該第二、第三電晶體各為一 P型電晶體。
4.如權利要求2所述的信號接收器，其特徵在於該偏壓電路產生一第二偏壓至該第一 級電路，且該第二偏壓與該電流鏡電路的該第一偏壓相同。
5.如權利要求1所述的信號接收器，其特徵在於當該參考電壓上升時，該電流補償電路增加流經該第二級電路的該第一輸入端的一電 流值；以及當該參考電壓下降時，該電流補償電路減少流經該第二級電路的該第一輸入端的該電流值。
6.如權利要求1所述的信號接收器，其設置於一存儲器模塊內。
7.如權利要求6所述的信號接收器，其特徵在於該輸入信號為該存儲器模塊的數據信號。
8.一種應用於一信號接收器的電壓補償方法，該信號接收器包含一第一級電路、一第 二級電路以及一偏壓電路，該第二級電路的一第一輸入端耦接於該第一級電路的一第一輸 出端，以及該第二級電路的一第二輸入端耦接於該第一級電路的一第二輸出端，該方法包 含有利用該第一級電路的一第一輸入端來接收一參考電壓； 利用該第一級電路的一第二輸入端來接收一輸入信號；以及依據該參考電壓，偏壓該第一級電路並動態地提供一補償電流至該第二級電路的該第一輸入端以穩定該第二級電路的該第一輸入端的一電壓值。
9.如權利要求8所述的電壓補償方法，其特徵在於動態地提供該補償電流至該第二級 電路的該第一輸入端以穩定該第二級電路的該第一輸入端的該電壓值的步驟包含當該參考電壓上升時，增加流經該第二級電路的該第一輸入端的一電流值；以及 當該參考電壓下降時，減少流經該第二級電路的該第一輸入端的該電流值。
10.如權利要求8所述的電壓補償方法，其特徵在於該輸入信號為一存儲器模塊的數 據信號。
全文摘要
信號接收器及其相關電壓補償方法。該信號接收器包含第一級電路、第二級電路、電流補償電路以及偏壓電路。第一級電路的第一輸入端接收參考電壓，而第二輸入端接收輸入信號。第二級電路的第一、第二輸入端分別耦接於第一級電路的第一、第二輸出端。電流補償電路耦接於第二級電路的第一輸入端，用來依據一偏壓而動態地提供補償電流至第二級電路的第一輸入端，以穩定其電壓值。偏壓電路依據參考電壓來偏壓第一級電路與電流補償電路，並設定電流補償電路的偏壓。
文檔編號G05F3/26GK101840724SQ20091012820
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月18日 優先權日2009年3月18日
發明者鄭文昌 申請人:南亞科技股份有限公司