信號接收器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種信號接收器，包含有一電流源、一輸入有源元件對、以及一電阻對。該電流源提供一電流，其具有一電流值。每一輸入有源元件具有一控制端、一第一傳導(dǎo)端以及一第二傳導(dǎo)端。該輸入有源元件對的二個控制端其中之一接收一輸入信號，二個第一傳導(dǎo)端連接在一起并接收該電流。二個第二傳導(dǎo)端其中之一作為一輸出端，該輸入有源元件對是依據(jù)該電流與該輸入信號輸出一輸出信號至一核心電路。每個電阻有一電阻值，分別連接于該二個第二傳導(dǎo)端其中之一與一電源線之間。該電阻值與該電流值決定一目標(biāo)電壓值，以使該輸出信號的電壓擺幅不大于該目標(biāo)電壓值，進(jìn)而使該核心電路的一操作電壓大約等于該目標(biāo)電壓值。
【專利說明】信號接收器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于信號接收器，尤是關(guān)于可耐受高電壓信號的信號接收器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路制程技術(shù)的演進(jìn)，集成電路中的操作電壓持續(xù)的降低。然而，新一代的集成電路，往往需要從印刷電路板上，去接收舊一代集成電路所傳送過來的外來信號，而外來信號的信號電壓可能高過新一代集成電路的操作電壓。
[0003]第三代雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機(jī)存取存儲器1111-6687110111~0110118 0711 &11110 ^811(10111 ^00688 1611107 一般稱為 000330狀1)，舉例來說，其操作電壓規(guī)定為1.〖V，而第1代與第2代雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(簡稱0081與00尺2)的操作電壓分別為2.57^1.87。而還沒有定案的最新的00財(第四代的00?，甚至規(guī)定操作電壓低到1.烈。所以舉例來說，一個可以同時符合0082/3/4的接收器，就必須能夠耐受并處理電壓的范圍可以從1.2\到1.8乂的輸入信號。
[0004]除了考慮耐受高電壓信號之外，001？接收器的設(shè)計也需要考慮輸出電壓轉(zhuǎn)換速率(0111:1)111:、011:叫6 816^以仏)、功率損耗(即冊!"(30118111111)1:1011)、信號傳遞延遲時間(81^1 (161?^)、電路硬件成本(晶圓面積)等等因素。唯有在眾多因素中取得最佳化，才是一個良好的電路設(shè)計。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種信號接收器，包含有一電流源、一輸入有源兀件對、以及一電阻對。該電流源提供一電流，其具有一電流值。每一輸入有源兀件具有一控制端、一第一傳導(dǎo)端以及一第二傳導(dǎo)端。該輸入有源元件對的這些控制端其中之一接收一輸入信號，這些第一傳導(dǎo)端連接在一起并接收該電流。這些第二傳導(dǎo)端其中之一作為一輸出端，該輸入有源兀件對依據(jù)該電流與該輸入信號輸出一輸出信號至一核心電路。每個電阻有一電阻值，分別連接于這些第二傳導(dǎo)端其中之一與一電源線之間。該電阻值與該電流值決定一目標(biāo)電壓值，以使該輸出信號的電壓擺幅不大于該目標(biāo)電壓值，進(jìn)而使該核心電路的一操作電壓大約等于該目標(biāo)電壓值。
[0006]本發(fā)明的還提出一種信號接收器，包含有一第一級放大器與一第二級放大器。該第一級放大器接收一輸入信號，并依據(jù)一第一電壓增益處理該輸入信號以提供一第一輸出信號，其中該第一級放大器被架構(gòu)來使該第一輸出信號的電壓擺幅不大于一預(yù)設(shè)值。該第二級放大器接收該第一輸出信號，并依據(jù)一第二電壓增益處理該第一輸出信號以產(chǎn)生一第二輸出信號給一核心電路，其中該第二級放大器被架構(gòu)來使該第二輸出信號的電壓擺幅不大于該預(yù)設(shè)值。該第二電壓增益大于該第一電壓增益，且該第一電壓增益大于1。該核心電路是以一高數(shù)字電路電源線與一低數(shù)字電路電源線供電，且該預(yù)設(shè)值大約等于該高數(shù)字電路電源線與該低數(shù)字電路電源線之間的電壓差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明，其中:
[0008]圖1顯示采用0083規(guī)格通訊的兩個集成電路101與102。
[0009]圖2顯示在本發(fā)明的一實(shí)施例中的二信號接收器尺」)嚦以及1^000，以及一些相關(guān)電路。
[0010]圖3顯示一信號接收器―，可作為圖2的信號接收器1^0嚦或1^000。
[0011]圖4顯示圖3中的電流源31與52的實(shí)施例。
[0012]圖中元件標(biāo)號說明:
[0013]100、200差動放大器
[0014]300緩沖級
[0015]0？1、0？2 觸發(fā)器
[0016]01延遲電路
[0017]000 ?1X17 接腳
[0018]008+, 008-接腳
[0019]101, 102 集成電路
[0020]11-6？定電流
[0021]1^1, 1^2 尾電流
[0022]0？運(yùn)算放大器
[0023]？虹^000接合墊
[0024]接合墊
[0025]？謂、？2隊？1？、？2？、？3?:、？30、？31、？32 ？108
[0026]1？68、1？謂、1？2隊1？2？、1？1？電阻
[0027]008? 000信號接收器
[0028]^信號接收器
[0029]81,82 電流源
[0030]700(1181^81高數(shù)字電路電源線
[0031]^1)3X1310^高模擬電路電源線
[0032]信號輸入端
[0033]^01+^01-^02+, ^02-差動輸出
[0034]信號輸出端
[0035]#6？固定參考電壓
[0036]788(1181^1低數(shù)字電路電源線
[0037]788^118108低模擬電路電源線

【具體實(shí)施方式】
[0038]盡管本發(fā)明的實(shí)施方式是以001？接收器作為例子，但是本發(fā)明并不限于此。舉例來說，本發(fā)明的實(shí)施例可能是任何的單端信號接收放大器或是差動信號接收放大器。
[0039]圖1顯示采用0083規(guī)格通訊的兩個集成電路101與102。接腳003+與0呢-用來傳送或接收以一差動信號所表示的數(shù)據(jù)選通信號003((1211:21 (1116116 81^0)36)、接腳1X10?007用來傳送或接收數(shù)據(jù)信號。如同0083所規(guī)范的，數(shù)據(jù)選通信號0呢的上升緣與下降緣都可以定義集成電路XI與102從接腳1X10?1X17所傳遞的一字節(jié)數(shù)據(jù)(0110的讀取或?qū)懭霑r間。
[0040]為了能兼顧耐受舊一代集成電路所傳送來的較高電壓信號與維持高度數(shù)據(jù)處理速度，依據(jù)本發(fā)明所實(shí)施的一集成電路中至少具備有兩種元件:核心元件(001^6 (16^106)以及耐高壓元件(卜1油^011:叫6-1:0161^)316 (16^106)。耐高壓元件有較高電壓耐受力，而核心元件的操作速度比較快。舉例來說，核心元件以及耐高壓元件都是103元件，而耐高壓元件的閘氧化層大于核心元件的閘氧化層。集成電路具有核心電路以及輸出入電路，大致分別采用核心元件以及耐高壓元件。核心電路并非要完全由核心元件所構(gòu)成，也可以視電路設(shè)計的需求，而采用一些耐高壓元件。類似的，輸出入電路也并非一定要由耐高壓元件所構(gòu)成，可以視電路設(shè)計上的需求，采用一些核心元件。作為集成電路的對外窗口，所以輸出入電路具有接合墊，舉例來說，接合墊上可以形成焊線，電性連接到集成電路的接腳。
[0041]核心電路大多是數(shù)字電路，其大致上由一高數(shù)字電路電源線700(1181^11以及一低數(shù)字電路電源線％%181仏1所供電；輸出入電路大多是模擬電路，其大致上由一高模擬電路電源線700211121108與一低模擬電路電源線所供電。以下并非用來限制本發(fā)明的實(shí)施例中，數(shù)字電路電源線700(1181^11以及與模擬電路電源線700^1的108與％義的108，其電壓值分別為1.數(shù)字電路電源線788(1181^1與模擬電路電源線％義的108都是價(接地)，因此在集成電路中，可以串聯(lián)或是并聯(lián)，或是相互取代。視設(shè)計上的需求，輸出入電路也可能有部分電路由數(shù)字電路電源線700(1181^81以及733(1181^11所供電。當(dāng)然如果有必要的話，核心電路中的部分電路也可以由模擬電路電源線乂00211121108與所供電。
[0042]圖2顯示在本發(fā)明的一實(shí)施例中的二信號接收器1^003以及1^000，以及一些相關(guān)電路，可以實(shí)施于圖1的集成電路101或是102。在圖2中，信號接收器1^0嚦與1^0卯具有一模一樣的電路架構(gòu)，每一個都有兩個信號輸入端^111+與7111-,以及兩個信號輸出端乂0110與^0此-。信號接收器1^0嚦以及1^000可以屬于輸出入電路，而延遲電路((161^17011-0111^)1)1與兩個觸發(fā)器0？1與0？2可以屬于核心電路。
[0043]信號接收器1^000的信號輸入端71=+連接到接合墊？八1^000，其電連接到接腳000(顯示于圖1)。而信號接收器1^000的信號輸入端連接到一固定參考電壓#社。舉例來說，這個參考電壓VI'社可以是0.75或是0.9伏特，視信號接收器1^000要適用于00尺3或是0082而定。信號接收器1^000的信號輸出端^01^-浮動，而信號輸出端^01^+連接到兩個0觸發(fā)器0？1與0？2的0輸入。信號接收器1^000在此做為一單一輸入的比較器，判別當(dāng)下從接腳000所輸入的信號的邏輯值，在信號輸出端70110產(chǎn)生結(jié)果。
[0044]信號接收器1^0嚦的信號輸入端7111+與7111-分別連接到接合墊？八與？八008-0接合墊？八1^0呢+與？八1^0呢-分別電連接到接腳003+與0呢-(顯示于圖1中)。信號接收器1^0嚦的信號輸出端連接到一延遲電路(如匕丫 011X11100匕其驅(qū)動兩個0觸發(fā)器江11？行叩)的時脈端。換言之，信號接收器1^0呢作為差動放大比較器，接收從接腳003+與003-來的數(shù)據(jù)選通信號0呢。在數(shù)據(jù)選通信號0呢的上升緣或是下降緣的一段延遲時間后，將信號接收器1^000所產(chǎn)生的結(jié)果，記錄在0觸發(fā)器0？1或0？2中。
[0045]盡管圖2顯示針對數(shù)據(jù)信號000的一個信號接收器1^000，對應(yīng)其他數(shù)據(jù)信號001?7的信號接收器的結(jié)構(gòu)以及實(shí)施方式也可以依據(jù)本說明書的教導(dǎo)而推知，故不累述。
[0046]圖3顯示一信號接收器―，可作為圖2的信號接收器1^0嚦或1^000。信號接收器-可以把接合墊上的模擬的001？信號，轉(zhuǎn)換成適合核心電路中的數(shù)字信號。
[0047]信號接收器—有輸入端7111+與7111-，以及輸出端70110與70此-。信號接收器^大致分成串接的三級:差動放大器100與200，以及緩沖級300。差動放大器100與200基本上的目的是把信號放大以及電位平移代丨叩)，所以差動放大器100與200的電壓信號增益都大于1。緩沖級300是增加扇輸出(化如此)，也就是使信號接收器—的推力增加。
[0048]差動放大器100以及200都是以高模擬電路電源線701^1^108與低模擬電路電源線電壓分別為1.87與價，請注意，依據(jù)本發(fā)明，高模擬電路電源線701^的108可以使用高于1.87的電壓，例如3.3”所供電。緩沖級300則是以數(shù)字電路電源線700(1181^81以及788(1181^1 (電壓分別為1.1V與0^)供電。
[0049]差動放大器100有兩個？103 ？1？與？謂、電流源31、兩個無源式電阻町？與電流源31從高模擬電路電源線^0021的108產(chǎn)生尾電流(1:211111:1，具有電流值III。？108 ？1？與？IX以共源級(⑶臟011 80111-06)的架構(gòu)，一起連接到電流源31。？103 ？1？與？1^的兩個柵端(職丨6)，也就是兩控制端，分別做為輸入端7111+與乂丨!!-。？108 ？1？與的漏端(辦七!!)，則分別連接到電阻町？與兩個電阻町？與I？…都連接到低模擬電路電源線電阻町？與町?的電阻值大約相等，為冊1。？108 ？1？與？IX的漏端也作為差動放大器100的差動輸出701+與701-。電流值III與電阻值冊1的乘積等于一個定值％011。在此實(shí)施例中，定值乂⑶]!等于數(shù)字電路電源線700(11811^1以及733(11811^1之間的電壓差，也就是核心電路的操作電壓。
[0050]除了信號放大的功能外，差動放大器100的另一個功能是電位平移(1^618111^)。不論差動放大器100的輸入信號為何，差動輸出乂01—與701-的輸出共同模式電壓(⑶臟011 1110(16就是數(shù)字電路電源線^00(11 仏1以及^33(11811:511的電壓的平均值。定值％011等于是差動輸出乂01—與701-的最大可能電壓，也是差動輸出乂01—與乂01-的最大可能電壓幅擺--011:叫6訓(xùn)丨叩)。差動輸出^01+與乂01-的變動范圍，已經(jīng)被限制在數(shù)字電路電源線700(1181^1以及％%181仏1的電壓差內(nèi)，可以作為核心電路的輸入。
[0051]差動放大器200的？103 ？2？與？2~的兩個柵端(職仏)分別連接到差動放大器100的差動輸出乂01—與701-。與差動放大器100類似的，差動放大器200中，電流源52的電流值112跟電阻82？或的電阻值冊2的乘積也大約等于定值乂⑶!!，但電阻值冊2不必要跟電阻值冊1相等。如圖3所示，差動放大器200的電路結(jié)構(gòu)與差動放大器100的電路結(jié)構(gòu)大致相同，可以依據(jù)先前的教導(dǎo)而得知其中的操作，故不再累述。
[0052]不同于差動放大器100中的？103 ？1？與？謂為耐高壓元件，差動放大器200中的？108 ？2？與？2~為核心元件。因此，？103 ？1？與？謂的元件符號跟？103 ？2？與？2~的元件符號不同。
[0053]緩沖級300具有兩個簡單的緩沖器，其輸入端分別連接到差動輸出^02+與乂02-，據(jù)以在信號輸出端與70此-上產(chǎn)生信號。舉例來說，每個緩沖器都是兩個串接的反向器所構(gòu)成，每個反向器都是以核心元件所構(gòu)成。
[0054]圖4顯示圖3中的電流源31與52的實(shí)施例。運(yùn)算放大器0？、？103 電阻尺68可以產(chǎn)生定電流1代？，其值約等于數(shù)字電路電源線700(1181^11的電壓值除以電阻1？68的電阻值。？103 ？30、？31、？32則構(gòu)成一電流鏡，將定電流分別鏡像為尾電流“1與“2。廣義來說，？103 ？31與？32可以視為電流源31與32。在此實(shí)施例中，？103？80? ？30、？81與？32都是耐高壓元件。
[0055]圖3的信號接收器—具有寬裕的輸入電壓范圍，可以接受符合0082的1.8乂的信號，也可以接受符合00財?shù)?.2\的信號。這是因?yàn)椴顒臃糯笃?00采用了可耐高壓的耐高壓元件以及無源式電阻。而且，差動放大器100可以限制其在差動輸出乂01—與乂01-上的電壓擺幅大小，因此，差動放大器200中所采用的核心元件不會受到損害。差動放大器200可以設(shè)計在差動輸出701—與70卜的輸出共同模式電壓時，享有高增益，提高差動放大器200的電壓轉(zhuǎn)換速率(816? 1-81:6)。
[0056]—般而言，高速001？的輸入信號擺幅洲丨叩)會隨著其所帶的信號樣板(81^1 不同而有相當(dāng)大的差異。為了降低不同信號擺幅而產(chǎn)生的信號傳遞延遲時間差異，高電壓轉(zhuǎn)換速率大致上是一個較佳的解決方案。差動放大器200采用了高增益的核心元件，并適切的限制其差動輸出如2+與如2-的電壓擺幅大小，來達(dá)到高電壓轉(zhuǎn)換速率以及產(chǎn)生全幅(血的輸出信號的目的。差動放大器200中采用核心元件以及無源的電阻，可以在增益、輸出電壓擺幅范圍、以及功率消耗之間，有效地得到一個平衡點(diǎn)。
[0057]舉例來說，因?yàn)椴捎玫驮鲆娴哪透邏涸?，差動放大?00的電壓增益可能只有
2；相對的，差動放大器200的電壓增益可能是10。此時，001？的輸入信號的信號擺幅只要有55-，那差動放大器200的輸出信號擺幅就可以有1.1V，成為核心電路中的全幅信號。
[0058]隨著半導(dǎo)體制程的飄移，信號傳遞延遲時間也會隨著不同；而這樣的差異，也會隨著放大器級數(shù)的數(shù)目增加而增大。信號接收器取中的放大器級數(shù)數(shù)目只有兩個，所以可以有效的限制因?yàn)橹瞥田h移所導(dǎo)致的信號傳遞延遲時間變異。
[0059]在圖3的例子中，信號接收器—中的差動放大器100與200，以及緩沖級300都屬于輸出入電路，但本發(fā)明不限于此。在另一個實(shí)施例中，只有差動放大器100與200是屬于輸出入電路，而緩沖級300屬于核心電路。在另一個實(shí)施例中，只有差動放大器100屬于輸出入電路，而差動放大器200與緩沖級300屬于核心電路。
[0060]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種信號接收器，包含有: 一電流源，提供一電流，具有一電流值； 一輸入有源元件對，每一輸入有源元件具有一控制端、一第一傳導(dǎo)端以及一第二傳導(dǎo)端，該輸入有源元件對的二個控制端其中之一接收一輸入信號，二個第一傳導(dǎo)端連接在一起并接收該電流，該二個第二傳導(dǎo)端其中之一作為一輸出端，該輸入有源元件對是依據(jù)該電流與該輸入信號輸出一輸出信號至一核心電路；以及 一電阻對，每個電阻有一電阻值，分別連接于該二個第二傳導(dǎo)端其中之一與一電源線之間； 其中，該電阻值與該電流值決定一目標(biāo)電壓值，以使該輸出信號的電壓擺幅不大于該目標(biāo)電壓值，進(jìn)而使該核心電路的一操作電壓大約等于該目標(biāo)電壓值。
2.如權(quán)利要求1的該信號接收器，其特征在于，該信號接收器形成于一集成電路中，該集成電路具有多個核心元件以及多個耐高壓元件，該多個耐高壓元件比該多個核心元件有較高電壓耐受力，該輸入有源元件對均為耐高壓元件。
3.如權(quán)利要求1的該信號接收器，其特征在于，該電流源、該輸入有源元件對以及該電阻對組成一第一級放大器，且該輸入有源兀件對的該二個第二傳導(dǎo)端為二第一級輸出端，該信號接收器還包含: 一第二級放大器，包含有: 另一電流源，提供另一電流； 另一輸入有源元件對，該另一輸入有源元件對中的每一輸入有源元件具有一控制端、一第一傳導(dǎo)端以及一第二傳導(dǎo)端，該另一輸入有源兀件對的二個第一傳導(dǎo)端連接在一起，該另一輸入有源元件對的二個控制端分別連接至該二個第一級輸出端；以及 另一電阻對，該另一電阻對中的每一電阻具有另一電阻值，分別連接于該另一輸入有源元件對的該二個第二傳導(dǎo)端其中之一與該電源線之間； 其中，該另一輸入有源元件對的該二個第二傳導(dǎo)端其中之一輸出另一輸出信號，該另一電阻值與該另一電流的乘積大約等于該操作電壓。
4.如權(quán)利要求3的該信號接收器，其特征在于，該信號接收器形成于一集成電路中，該集成電路具有多個核心元件以及多個耐高壓元件，該多個耐高壓元件較該多個核心元件有較高電壓耐受力，該輸入有源元件對為耐高壓元件，該另一輸入有源元件對為核心元件。
5.如權(quán)利要求3的該信號接收器，其特征在于，該第一與第二級放大器分別具有第一與第二電壓增益，該第二電壓增益大于該第一電壓增益，且該第一電壓增益大于1。
6.如權(quán)利要求1的該信號接收器，其特征在于，該電源線為一低模擬電路電源線，而該電流源連接于該輸入有源元件對與一高模擬電路電源線之間，其中，該高模擬電路電源線與該低模擬電路電源線之間的電壓差，高于該操作電壓。
7.如權(quán)利要求1的該信號接收器，其特征在于，該二個控制端其中之另一耦接至一參考電壓。
8.如權(quán)利要求1的該信號接收器，其特征在于，該二個控制端其中之另一接收另一輸入信號，該二輸入信號構(gòu)成一差動信號。
9.如權(quán)利要求1的該信號接收器，其特征在于，該電流源包含有一電流鏡，其包含有數(shù)個耐高壓元件。
10.一種信號接收器(81^1 1*6(36:1^610，包含有: 一第一級放大器，接收一輸入信號，并依據(jù)一第一電壓增益處理該輸入信號以提供一第一輸出信號，其中該第一級放大器被架構(gòu)來使該第一輸出信號的電壓擺幅不大于一預(yù)設(shè)值；以及 一第二級放大器，接收該第一輸出信號，并依據(jù)一第二電壓增益處理該第一輸出信號以產(chǎn)生一第二輸出信號給一核心電路，其中該第二級放大器被架構(gòu)來使該第二輸出信號的電壓擺幅不大于該預(yù)設(shè)值； 其中，該第二電壓增益大于該第一電壓增益，且該第一電壓增益大于1 ；以及 該核心電路是以一高數(shù)字電路電源線與一低數(shù)字電路電源線供電，且該預(yù)設(shè)值大約等于該高數(shù)字電路電源線與該低數(shù)字電路電源線之間的電壓差。
11.如權(quán)利要求10的該信號接收器，其特征在于，該第一級放大器接收另一輸入信號，該輸入信號與該另一輸入信號構(gòu)成一差動信號，且該第一級放大器的一共模輸出電壓(00^0^1-.110(16大約等于該高數(shù)字電路電源線與該低數(shù)字電路電源線的平均電壓。
12.如權(quán)利要求10的該信號接收器，其特征在于，每一該第一與該第二級放大器包含有: 一電流源，提供一電流； 一輸入有源元件對，每一輸入有源元件具有一控制端、一第一傳導(dǎo)端以及一第二傳導(dǎo)端，該輸入有源元件對的二個控制端作為二信號輸入端，二個第一傳導(dǎo)端連接在一起并接收該電流，該二個第二傳導(dǎo)端作為二信號輸出端；以及 一電阻對，每個電阻具有一電阻值，且分別連接于該二個第二傳導(dǎo)端其中之一與一模擬電路電源線之間； 其中，該電流的一電流值與該電阻值的乘積決定該預(yù)設(shè)值。
13.如權(quán)利要求12的該信號接收器，其特征在于，該信號接收器形成于一集成電路中，該集成電路具有多個核心元件以及多個耐高壓元件，該第一級放大器中的該多個輸入有源元件對為耐高壓元件，該第二級放大器中的該多個輸入有源元件對為核心元件。
【文檔編號】G11C7/10GK104347102SQ201310348238
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】田爾文, 洪煜杰, 許健豐, 陳昭安 申請人:晨星半導(dǎo)體股份有限公司