串擾降低電路及其方法
2023-12-02 09:37:56 3
專利名稱：串擾降低電路及其方法
技術領域：
本發明通常涉及電子技術，尤其是涉及用於形成半導體器件和結構的方法。
因此，我們希望有這樣一種方法，該方法可降低具有共享電晶體的電路中的串擾並且可降低輸出信號中的抖動。
圖1示意性的給出了根據本發明的用於降低串擾的電路的一部分的實施例；圖2示意性的給出了根據本發明的用於降低串擾的另一電路的實施例的一部分；以及圖3給出了根據本發明的包含有圖1中電路的半尋體器件的放大平面圖。
為了簡單且清楚的說明，附圖中的元件不必是按比例的，並且不同附圖中的相同參考數字表示相同元件。另外，為了簡單說明起見省略了對眾所周知的步驟和元件的說明與詳述。作為在這裡所使用的，載流電極是指這樣的器件元件，該元件可載流通過諸如MOS電晶體的源極或漏極、雙極性電晶體的發射極或集電極或者二極體的陰極或陽極這樣的器件和經由諸如MOS電晶體的柵極或者雙極性電晶體的基極這樣的器件對電流進行控制的控制電極。雖然在這裡將該器件解釋為某些NPN型電晶體，但是對於本領域普通技術人員來說可以理解的是根據本發明還可以是互補的器件。
具體實施例方式
圖1示意性的給出了被構造成用於降低Mux 10的輸出信號中的串擾及抖動的ECL多路復用電路或Mux 10的一部分的實施例。Mux 10包括在放大器20和21的輸出端耦合在一起的第一差分放大器電路或放大器20以及第二差分放大器電路或放大器21。Mux 10還包括其在Mux 10操作期間用於有選擇地使放大器20或放大器21禁止(disable)的第一選擇開關和第二選擇開關。第一選擇開關是由第一開關電晶體42來表示的並且第二選擇開關是由第二開關電晶體44來表示的。電流源電晶體46和電流源電阻器47形成了一電源，該電源對流過放大器20和21中啟動(enabled)的放大器的電流量進行控制。通常在輸入端48上接收偏壓信號以便設置流過電晶體46的電流值。
Mux 10連接在電壓輸入端50與電壓返回端51之間以便接收操作功率。放大器20包括一差分對，該差分對包括用於分別在輸入端11和12上差分地接收第一輸入信號和第二輸入信號的第一輸入電晶體13和第二輸入電晶體14。電晶體14的集電極與放大器20的輸出端33相連並且電晶體13的集電極與放大器20的輸出端34相連。放大器20還包括第一饋通電晶體16和第二饋通電晶體17。類似地，放大器21包括一差分對，該差分對包括被構造成分別在輸入端24和23上差分地接收第三輸入信號和第四輸入信號的第三輸入電晶體28和第四輸入電晶體27。電晶體27的集電極與放大器21的輸出端39相連並且電晶體28的集電極與放大器20的輸出端40相連。放大器21還包括第三饋通電晶體31和第四饋通電晶體32。
在操作中，將差分信號施加在選擇輸入端41與43之間以便可使放大器20與21之一啟動並使另一放大器禁止。例如，如果輸入端41接收到大於輸入端43的一電壓，那麼電晶體42可使電流通過放大器20而至電晶體46，從而使放大器20啟動並且使放大器21禁止。如果施加在輸入端11和12之間的信號改變了，那麼Mux 10的輸出端36與38之間的輸出信號值也改變了。因為放大器21是禁止的，因此施加在輸入端23與24之間的信號值的變化將不會影響輸出信號。然而，如果施加在輸入端23與24之間的信號改變引起輸入端23與24之間的電壓在放大器21禁止的某時翻轉(toggle)，那麼接收較大信號的放大器21的電晶體的集電極-基極電容使相應寄生電壓耦合到放大器21的相應輸出端以及Mux 10的相應輸出端上。為了使電壓的寄生變化的影響最小化，還接收輸入電壓變化的饋通電晶體使下述第一信號耦合到放大器21的相對輸出端以及Mux 10的相對輸出端上，所述第一信號表示施加到輸入端23和24上的輸入電壓的變化值。例如，如果放大器20是啟動的並且輸入端23的輸入信號隨著增至大於輸入端24的一值翻轉，那麼電晶體27的集電極-基極電容使寄生信號耦合到放大器21的相應輸出端39以及輸出端36上。同樣，電晶體32接收輸入信號並且使表示輸入信號的一信號耦合到放大器21的相對輸出端40以及Mux 10的相對輸出端38上，從而基本上抵消了耦合到輸出端39上的信號。來自電晶體32的信號可使輸出端36和38接收類似信號，從而可使輸出端36與38之間的差分信號的變化最小化。類似地，如果通過使其變化而使輸入電壓的值再次翻轉引起輸入端24在放大器21被禁止的某一時間接收比輸入端23更高的電壓，那麼電晶體28使寄生信號耦合到放大器21的相應輸出端40以及Mux10的輸出端38上。電晶體31還接收輸入信號並且使表示輸入信號值的第二信號耦合到放大器21的相對輸出端39以及Mux 10的相對輸出端36上以便使輸出端36與38之間的差分信號的變化最小化。可以了解的是，如果使輸入端41與43之間的選擇信號反相以便使放大器21啟動並使放大器20禁止，那麼電晶體13和16的功能與所說明的電晶體28和31相類似。電晶體13使寄生信號耦合到放大器20的相應輸出端34以及輸出端38上，並且電晶體16使表示輸入信號值的第三信號耦合到放大器20的相對輸出端33以及Mux 10的相對輸出端36上以便使輸出端36與38之間的差分電壓的變化最小化。電晶體14和17的功能與所說明的電晶體28和31相類似。電晶體14使寄生信號耦合到放大器20的相應輸出端33以及輸出端36上，並且電晶體17使表示輸入信號值的第四信號耦合到放大器21的相對輸出端40以及相對輸出端38上以便使輸出端36與38之間的差分電壓的變化最小化。使輸出端36與38之間的差分電壓變化最小化可使串擾最小化並且可降低輸出信號中的抖動。
在一個示例性實施例中，放大器21被禁止並且通過變化大約兩百(200)毫伏而使輸入端23與24之間的輸入電壓翻轉。電晶體32使第一信號耦合到輸出端38上並且基本上抵消了耦合到輸出端39上的信號，因此輸出端36與38之間的差分輸出電壓值僅變化大約一(1)毫伏。本領域普通技術人員可以認識到由於處理所造成的增益和電容的微小變化及其他變化通常可防止完全消除這兩個信號並且在這兩個信號值之間發生了高達百分之十至二十的變化(10％-20％)。在不具有電晶體32、31、16和17的類似實施例中，輸出端36與38之間的差分輸出電壓變化了十五(15)毫伏引起了Mux 10的輸入端與輸出端之間的串擾並且導致了在輸出端36與38之間的輸出信號中的抖動。因此，饋通電晶體32、31、16和17可使Mux 10的輸出信號中的串擾及抖動最小化。
為了實現Mux 10的功能，輸入端50與一個上拉電阻35的第一終端相連，所述上拉電阻具有與輸出端38相連的第二終端。上拉電阻37的第一終端與輸入端50相連並且第二終端與輸出端36相連。電晶體13的基極與輸入端11以及電晶體16的基極相連。電晶體13的發射極通常與電晶體14的發射極以及電晶體42的集電極相連。電晶體13的集電極通常與放大器20的輸出端34、Mux10的輸出端38、電晶體28的集電極、電晶體32的集電極以及電晶體17的集電極相連。電晶體17的基極與電晶體14的基極以及輸入端12相連。電晶體17的發射極浮置且未被連接。電晶體14的集電極通常與放大器20的輸出端33、電晶體16的集電極、電晶體31的集電極、電晶體27的集電極和輸出端36相連。電晶體16的發射極未被連接。電晶體42的發射極與電晶體46的集電極以及電晶體44的發射極相連。電晶體42的基極與輸入端41相連並且電晶體44的基極與輸入端43相連。電晶體44的集電極通常與電晶體27的發射極以及電晶體28的發射極相連。電晶體31的基極通常與電晶體28的基極以及輸入端24相連。電晶體32的基極與電晶體27的基極以及輸入端23相連。電晶體46的基極與輸入端48相連並且發射極與電阻器47的第一終端相連。電阻器47的第二終端與返回端51相連。
圖2示意性地給出了可使觸發器53的輸出信號中的串擾及抖動最小化的一D型ECL觸發器53的實施例的一部分。觸發器53具有一主部件85，該主部件在輸出端87和88上形成了輸出信號；以及一從部件86，該從部件接收輸出端87和88上的信號並且在輸出端76和77上形成了觸發器53的Q輸出。主部件85包括第一差分放大器20和第二差分放大器54。放大器54被耦合以接收來自放大器20的輸出端33和34的輸出信號以作為放大器54的輸入信號。從部件86包括第三差分放大器64和第四差分放大器69。
因為該觸發器配置，將放大器20的輸入端11和12構造成起D輸入端的作用並且接收施加到觸發器53上的數據輸入信號。同樣，輸入端41和43的功能是接收施加到觸發器53上的時鐘信號並且對輸入端11和12上的信號值進行響應地計時以送至觸發器53之中。信號輸出端76和77與放大器64和69的輸出端相耦合以便形成觸發器53的Q輸出。
放大器54包括構成差分對的第三輸入電晶體55和第四輸入電晶體57。放大器54還包括與圖1所示各自電晶體31和32相類似的第三和第四饋通電晶體56和58。如果放大器54是禁止的並且放大器20的輸入端變化以造成放大器20的輸出端33和34上的輸出信號翻轉從而迫使電晶體57的基極高於電晶體55的基極，那麼電晶體57的集電極-基極電容使一寄生信號耦合到放大器54的相應輸出端73以及部件85的輸出端88上。同樣，電晶體58接收輸入信號並且使表示輸入信號的一信號耦合到放大器54的相對輸出端72以及部件85的相對輸出端87上。來自電晶體58的信號可使輸出端87和88接收類似信號，從而可使輸出端87與88之間的差分信號的變化最小化。類似地，如果輸入電壓值再次翻轉以迫使電晶體55的基極高於電晶體57的基極，那麼電晶體55的集電極-基極電容使一寄生信號耦合到放大器54的相應輸出端72以及部件85的輸出端87上。電晶體56還接收輸入信號並且使表示輸入信號值的第二信號耦合到相對輸出端73以及相對輸出端88上以便使輸出端87與88之間的差分信號的變化最小化。
放大器64和69的功能與放大器20和54的功能類似，其中放大器64用於接收來自部件85的輸出端87和88的輸入信號，並且放大器69用於接收來自放大器64的輸出端82和83的輸入信號。放大器64具有輸出端82和83並且包括構成差分對的第五輸入電晶體60和第六輸入電晶體63。放大器64還包括與各自電晶體16和17相類似的第五和第六饋通電晶體61和62。放大器69具有輸出端76和77並且包括其構成了差分對的第七輸入電晶體65和第八輸入電晶體68。放大器69還包括與電晶體56和58相類似的第七和第八饋通電晶體66和67。
如果放大器64是禁止的，並且在輸出端87和88上的輸出信號翻轉以迫使電晶體60的基極高於電晶體63的基極，那麼電晶體60的集電極-基極電容使一寄生信號耦合到放大器64的相應輸出端83以及觸發器53的輸出端77上。同樣，電晶體61接收輸入信號並且使表示輸入信號的一信號耦合到放大器64的相對輸出端82以及觸發器53的輸出端76上。來自電晶體61的信號可使輸出端82和83接收類似信號，從而可使輸出端82與83之間的差分信號的變化最小化。類似地，如果輸出端82和83上的輸出信號值翻轉以迫使電晶體63的基極高於電晶體60的基極，那麼電晶體63的集電極-基極電容可使一寄生信號耦合到放大器64的相應輸出端82以及輸出端76上。電晶體62還接收輸入信號並且使表示輸入信號值的第二信號耦合到相對輸出端83以及輸出端77上以便使輸出端82與83之間的差分信號的變化最小化。
如果放大器69是禁止的並且輸出端82和83上的輸出信號翻轉以迫使電晶體68的基極高於電晶體65的基極，那麼電晶體68的集電極-基極電容使一寄生信號耦合到相應輸出端77上。同樣，電晶體67接收輸入信號並且使表示輸入信號的一信號耦合到相對輸出端76上。來自電晶體67的信號可使輸出端76和77接收類似信號，從而可使輸出端76與77之間的差分信號的變化最小化。類似地，如果輸出端82和83上的輸出信號值翻轉迫使電晶體65的基極高於電晶體68的基極，那麼電晶體65的集電極-基極電容使一寄生信號耦合到相應輸出端76上。電晶體66還接收輸入信號並且使表示輸入信號值的第二信號耦合到相對輸出端77上以便使輸出端76與77之間的差分信號的變化最小化。
為了實現觸發器53的該功能，輸入端11與電晶體13和16的基極相連。電晶體13的集電極通常與電晶體17的集電極、放大器20的輸出端34、電阻器35的第二終端、電晶體55的基極、電晶體57的集電極、電晶體56的集電極和電晶體63的基極相連。電晶體14的集電極通常與放大器20的輸出端33、電阻器37的第二終端、電晶體55的集電極、電晶體58的集電極、電晶體57的基極和電晶體60的基極相連。電晶體13的發射極通常與電晶體14的發射極以及電晶體42的集電極相連。電晶體55的發射極通常與電晶體57的發射極以及電晶體44的集電極相連。電晶體44的基極與電晶體70的基極以及輸入端43相連。輸入端41與電晶體42的基極以及電晶體71的基極相連。電晶體42的發射極與電晶體44的發射極以及電晶體46的集電極相連。電晶體60的集電極通常與電阻器74的第一終端、電晶體62的集電極、電晶體65的基極、輸出端77、電晶體68的集電極和電晶體66的集電極相連。電阻器74的第二終端與輸入端50相連。電晶體63的集電極通常與電晶體61的集電極、電阻器75的第一終端、輸出端76、電晶體65的集電極和電晶體67的集電極相連。電阻器75的第二終端與輸入端50相連。電晶體60的發射極通常與電晶體63的發射極以及電晶體70的集電極相連。電晶體65的發射極通常與電晶體68的發射極以及電晶體71的集電極相連。電晶體78的集電極通常與電晶體70的發射極以及電晶體71的發射極相連。電晶體78的發射極與電阻器79的第一終端相連，該電阻器79具有與返回端51相連的第二終端。電晶體78的基極與輸入端48相連。
圖3示意性地給出了形成於半導體單元片92之上的半導體器件91的實施例的一部分的放大平面圖。Mux 10形成於單元片92之上。單元片92還包括為了附圖簡單起見而在圖3中未示出的其他電路。Mux10和器件91經由為本領域普通技術人員所熟知的半導體製造技術而形成於單元片92之上。
鑑於以上全部，顯然地公開了一種新穎的器件及方法。在其他特徵當中所包含的是形成可被選擇地禁止的一差分放大器、接收輸入信號和使表示性的信號耦合到差分放大器的相對輸出端上。
雖然使用特定優選實施例對本發明進行了描述，但是很顯然地，對於半導體領域的普通技術人員來說可做出許多替換和變化是顯而易見的。更準確地說是已對特定NPN結構的方法和結構進行了描述，雖然它們可直接的適用於其他雙極性電晶體、MOS、BiCMOS、金屬半導體FETs(MESFETs)、HFETs和他電晶體結構。另外，為了更清楚的說明而一直使用詞「連接(connected)」，然而它是指諸如「耦合(coupled)」這樣的詞具有相同意思。因此，應將「連接」解釋為包括直接連接或者間接連接。
權利要求
1.一種串擾降低電路，包括第一差分對，該第一差分對具有與第二電晶體相耦合的第一電晶體；第二差分對，該第二差分對具有與第四電晶體相耦合的第三電晶體；第一饋通電晶體，該第一饋通電晶體被配置為接收施加到第一電晶體上的第一輸入信號並且使表示性第一信號響應地耦合到第四電晶體上；以及第二饋通電晶體，該第二饋通電晶體被配置為接收施加到第二電晶體上的第二輸入信號並且使表示性第二信號響應地耦合到第三電晶體上。
2.根據權利要求1的串擾降低電路，其中第一電晶體的第一載流電極與第二饋通電晶體的第一載流電極以及第三電晶體的第一載流電極相耦合。
3.根據權利要求2的串擾降低電路，其中第二電晶體的第一載流電極與第一饋通電晶體的第一載流電極以及第四電晶體的第一載流電極相耦合。
4.一種用於形成串擾降低電路的方法，包括對第一差分對進行配置以使其可選擇地被禁止；使第二差分對的輸出端與第一差分對的輸出端相耦合；以及對第一差分對進行配置以接收第一輸入信號並且使表示性第一信號耦合到第二差分對的輸出端。
5.根據權利要求4的方法，其中使第二差分對的輸出端與第一差分對的輸出端相耦合包括使第一差分對的第一輸出端與第二差分對的第一輸出端相耦合併且使第一差分對的第二輸出端與第二差分對的第二輸出端相耦合。
6.根據權利要求4的方法，其中對第一差分對進行配置以接收第一輸入信號並且使表示性第一信號耦合到第二差分對的輸出端包括耦合第一饋通電晶體以接收第一輸入信號並且使表示性第一信號響應地耦合到第二差分對的第一輸出端。
7.根據權利要求6的方法，進一步包括耦合第一差分對的第二饋通電晶體以接收第二輸入信號並且使表示性第二信號響應地耦合到第二差分對的第二輸出端。
8.根據權利要求4的方法，其中對第一差分對進行配置以接收第一輸入信號並且使表示性的第一信號耦合到第二差分對的輸出端包括當第一差分對被禁止時，對第一差分對進行配置以使表示性第一信號耦合到第二差分對的相對輸出端。
9.一種用於降低串擾的方法，包括使第一差分對的輸出端與第二差分對的輸出端相耦合；將第一差分對配置成是禁止的；以及對第一差分對進行配置以接收第一輸入信號並且在第一差分對被禁止的至少一部分時間期間使第一表示性信號響應地耦合到第二差分對的輸出端。
10.根據權利要求9的方法，其中對第一差分對進行配置以接收第一輸入信號並且在第一差分對被禁止的至少一部分時間期間使第一表示性信號響應地耦合到第二差分對的輸出端包括使第一差分對的第一輸出端與第二差分對的第一輸出端相耦合；使第一差分對的第二輸出端與第二差分對的第二輸出端相耦合；接收第一輸入信號並且使第一表示性信號響應地耦合到第二差分對的第二輸出端。
全文摘要
在一個實施例中，一對差分放大器具有耦合在一起的輸出端。在一個輸入端上所接收到信號引起了耦合到該輸出端上的信號在該輸出端上基本上彼此抵消。
文檔編號H03F1/26GK1829080SQ20051012175
公開日2006年9月6日 申請日期2005年12月27日 優先權日2005年1月28日
發明者艾拉·E.·巴斯科特 申請人:半導體元件工業有限責任公司