專利名稱：負(fù)載開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體而言系關(guān)于電力系統(tǒng)，且特定言系關(guān)于維持極小輸入輸出差分電壓同時(shí)提供濾波的負(fù)載開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
電力消耗已變成任何電子系統(tǒng)內(nèi)(尤其是，依靠電池運(yùn)作的攜帶型裝置中)的主要關(guān)注問(wèn)題。此等裝置可包括常常經(jīng)由開(kāi)關(guān)組件而連接或斷開(kāi)以節(jié)省電力的眾多子系統(tǒng)。 現(xiàn)今，且在大多數(shù)系統(tǒng)中，電子裝置使用模擬開(kāi)關(guān)或低壓差調(diào)節(jié)器(LDO)?？山?jīng)由此等開(kāi)關(guān)組件將該等子系統(tǒng)連接至DC/DC轉(zhuǎn)換器。常常，此等DC/DC轉(zhuǎn)換器包括負(fù)載線及試圖使電池壽命最大化的可變輸出電壓。然而，藉由將該等開(kāi)關(guān)組件連接至DC/DC轉(zhuǎn)換器可將噪聲引入負(fù)載，從而可能干擾下游組件(包括RF組件)。對(duì)于模擬開(kāi)關(guān)，許多系統(tǒng)已利用LC濾波器來(lái)使此噪聲衰減。 若使用LDO而非模擬開(kāi)關(guān)且LDO濾波響應(yīng)不足夠，則除LDO外的許多系統(tǒng)亦利用被動(dòng)式濾波器組件用于濾波。使用模擬開(kāi)關(guān)并非理想，此系由于必須添加被動(dòng)式濾波器組件，從而占據(jù)板空間且提高系統(tǒng)的總成本。另外，使用LDO作為濾波組件(具有或不具有外部組件)并非理想，此系由于LDO大體上具有并不追蹤輸入的恒定輸出電壓。典型地，此情形產(chǎn)生較大電壓降且本質(zhì)上，產(chǎn)生比理想情形低的效率直至緊接在壓降之前。此外，歸因于組件增加 (proliferation)及大體上由LDO提供的單階響應(yīng)，禁止利用上述解決方案中任一者提供多階寬帶濾波器響應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
提供此
發(fā)明內(nèi)容以便以簡(jiǎn)化形式引入下文在實(shí)施方式中進(jìn)一步描述的概念的選擇。此
發(fā)明內(nèi)容既不意欲識(shí)別所主張的標(biāo)的物的關(guān)鍵特征，亦不意欲用作判定所主張的標(biāo)的物的范疇的輔助。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置可包括一耦接至一輸入端子及一輸出端子的導(dǎo)通組件，其中該導(dǎo)通組件包括一控制端子，該控制端子控制該導(dǎo)通組件的一增益響應(yīng)。另外，該半導(dǎo)體裝置可包括一耦接至該控制端子的第一回路，該第一回路經(jīng)組態(tài)以控制該輸入端子與該輸出端子之間的一電壓降，同時(shí)藉由該導(dǎo)通組件維持高阻抗。該半導(dǎo)體裝置亦可包括一耦接至該控制端子的第二回路，該第二回路經(jīng)組態(tài)以提供來(lái)自該輸入端子的一定義響應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種電路，該電路具有一輸入端子及一輸出端子。 該電路可包括一晶體管，該晶體管具有一間極、源極及汲極，該晶體管的汲極耦接至該輸入端子且該源極耦接至該輸出端子。另外，該電路可包括一具有一定義AC及DC響應(yīng)的增益組件，該增益組件具有一反相輸入端、一非反相輸入端及一輸出端，其中該增益組件的輸出端耦接至該晶體管的間極。該電路亦可包括一最佳化壓降參考產(chǎn)生電路，該最佳化壓降參考產(chǎn)生電路具有針對(duì)該晶體管按比例調(diào)整大小的兩個(gè)復(fù)制晶體管，其中所有三個(gè)組件連接至該間極及該源極，且該參考電壓經(jīng)由該增益組件將該晶體管維持剛好處于飽和內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例提供一種具有一可程序化阻頻帶或通頻帶的低通AC及 DC負(fù)載開(kāi)關(guān)，該低通AC及DC負(fù)載開(kāi)關(guān)接收一輸入電壓且提供一輸出電壓。該開(kāi)關(guān)可包括一回路回應(yīng)，該回路響應(yīng)將該輸出電壓調(diào)節(jié)至一低于該輸入電壓的電壓，以便維持飽和或高阻抗操作。另外，該開(kāi)關(guān)可包括一用于提供一阻頻帶或通頻帶AC濾波器回應(yīng)的回路濾波器，其中該回路濾波器具有基于該可程序化阻頻帶或通頻帶的系數(shù)。


成信為本發(fā)明的特性的新穎特征將闡述于附加申請(qǐng)專利范圍中。在以下描述中， 貫穿本說(shuō)明書及圖式分別藉由相同數(shù)字標(biāo)記相似部分。諸圖式圖未必按比例繪制且為了清晰及簡(jiǎn)明的目的，某些圖可能以夸示或廣義形式來(lái)展示。然而，本發(fā)明自身以及本發(fā)明的較佳使用模式、其它目標(biāo)及優(yōu)點(diǎn)將參考以下說(shuō)明性實(shí)施例的詳細(xì)描述結(jié)合隨附圖式閱讀而得到最佳理解，其中圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的可使用例示性負(fù)載開(kāi)關(guān)的典型應(yīng)用；圖2提供說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的負(fù)載開(kāi)關(guān)內(nèi)的組件的例示性電路；圖3展示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的濾波器的經(jīng)濾波響應(yīng)「屏蔽」及轉(zhuǎn)移特性的說(shuō)明性波德圖；圖4說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的添加至負(fù)載開(kāi)關(guān)的現(xiàn)有離散組件所共同的LC 濾波器響應(yīng)；圖5為提供根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的例示性負(fù)載開(kāi)關(guān)的量值及相位響應(yīng)的曲線圖；圖6為展示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的例示性負(fù)載開(kāi)關(guān)的典型插腳組態(tài)的圖；圖7描繪根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的用于維持汲極至源極電壓降的說(shuō)明性飽和估計(jì)器電路；及圖8展示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的說(shuō)明性飽和估計(jì)器電路的Vds/Ids特性。
具體實(shí)施例方式下文結(jié)合附加圖式所闡述的描述意欲作為對(duì)本發(fā)明的當(dāng)前較佳具體實(shí)例的描述， 且并不意欲表示可建構(gòu)及/或利用本發(fā)明的僅有形式。該描述結(jié)合所說(shuō)明的具體實(shí)例闡述用于建構(gòu)及操作本發(fā)明的功能及步驟序列。然而，應(yīng)理解，可藉由不同具體實(shí)例來(lái)實(shí)現(xiàn)相同或等效功能及序列，該等不同具體實(shí)例亦意欲涵蓋于本發(fā)明的精神及范疇內(nèi)。大體上描述而言，本發(fā)明系關(guān)于一種電力系統(tǒng)，且更特定言系關(guān)于一種具有離散濾波器替換能力的負(fù)載開(kāi)關(guān)，該負(fù)載開(kāi)關(guān)可具有維持階數(shù)比被替換的被動(dòng)式濾波器組件還高的特性的添加益處。在一說(shuō)明性具體實(shí)例中，該負(fù)載開(kāi)關(guān)可包括一耦接至一輸入端子及一輸出端子的導(dǎo)通組件。該導(dǎo)通組件可包括一控制端子，其中該控制端子控制該導(dǎo)通組件的一增益響應(yīng)。該負(fù)載開(kāi)關(guān)可進(jìn)一步包括一耦接至該控制端子的第一回路，該第一回路經(jīng)組態(tài)以控制該輸入端子與該輸出端子之間的一電壓降同時(shí)藉由該導(dǎo)通組件維持高阻抗。當(dāng)使用一共同源極MOSFET組態(tài)時(shí)，該回路可維持飽和。另外，該負(fù)載開(kāi)關(guān)可包括一耦接至該控制端子的第二回路，該第二回路經(jīng)組態(tài)以提供來(lái)自該輸入端子的一定義響應(yīng)。該定義回應(yīng)可提供一低通回應(yīng)、高通回應(yīng)，或一帶通回應(yīng)。該響應(yīng)的通頻帶及/或阻頻帶可經(jīng)程序化。對(duì)于超出該控制端子的頻寬的頻率，在一具體實(shí)例中，可將一外部電容器耦接至該輸出端子?？砂匆恢C振頻率來(lái)選擇該外部電容器，以使得藉由跨越該主要導(dǎo)通組件及該外部電容器的寄生效應(yīng)而形成的電容分壓器提供被動(dòng)式衰減。在另一說(shuō)明性具體實(shí)例中，可將該導(dǎo)通組件分裂成兩個(gè)并聯(lián)組件，其中一較低頻寬控制回路使處置負(fù)載的主體的較大裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)換，且一較高頻率控制回路抑制DC/DC噪聲漣波以用于使由驅(qū)動(dòng)器汲取的電流最小化。在此具體實(shí)例中，可以并聯(lián)隨耦器或者具有較小反相導(dǎo)通組件之大隨耦器的形式提供該等導(dǎo)通組件。典型地，此較小組件可允許使用較低電壓半導(dǎo)體裝置，此系由于常常不需要如隨耦器組態(tài)般將較低電壓半導(dǎo)體裝置的控制節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)至高于輸入電壓。在又一說(shuō)明性具體實(shí)例中，一飽和偵測(cè)電路可用作一控制回路的部分，以判定用以維持該輸入端子與該輸出端子之間的一電壓降所需的輸出參考電壓，該輸出參考電壓藉由該導(dǎo)通組件維持高阻抗。該電路可維持除三極體至飽和Vds/Ids特性的拋物線拐點(diǎn)以外的點(diǎn)處的汲極至源極電壓降以確保高阻抗，或可經(jīng)設(shè)定為剛好在飽和外側(cè)(其限制條件為 該電路提升回路的增益以補(bǔ)償拋物線拐點(diǎn)上的增益損失)。貫穿先前說(shuō)明，上文將一組件描述為能夠判定半導(dǎo)體導(dǎo)通組件上用以保持飽和且因此提供高阻抗所需的最小壓降。該組件亦可將一輸出電壓參考提供至一控制回路，該輸出電壓參考將反映用以維持該飽和，且藉此提供輸入電壓追蹤功能性所需的最小輸入至輸出電壓降。該組件可提供啟用功能性(亦即，開(kāi)關(guān)能力)，及單階至多階濾波器回應(yīng)。該組件可進(jìn)一步包括用于程序化阻頻帶或通頻帶的某些數(shù)字或模擬組件。如將展示，負(fù)載開(kāi)關(guān)可在將電力提供至子系統(tǒng)的同時(shí)移除高頻漣波、噪聲及尖峰。 另外，移除或最小化常常與開(kāi)關(guān)技術(shù)相關(guān)聯(lián)的失真。經(jīng)由下文所提供的設(shè)計(jì)考慮，將電力損失最小化以使效率最大化且延長(zhǎng)電池壽命(對(duì)于終端使用者而言)，同時(shí)移除占大體積的部件。熟習(xí)相關(guān)技術(shù)者將了解，下文更全面地描述由負(fù)載開(kāi)關(guān)提供的優(yōu)點(diǎn)。雖然本文中描述為一負(fù)載開(kāi)關(guān)，但本發(fā)明亦可關(guān)于線性調(diào)節(jié)器或電壓調(diào)節(jié)器(諸如，低壓差調(diào)節(jié)器(LDO))。負(fù)載開(kāi)關(guān)的應(yīng)用可包括(但不限于)蜂巢式電話收發(fā)器電力系統(tǒng)、射頻(RF)電力系統(tǒng)，及全球定位系統(tǒng)。現(xiàn)參看圖1，展示負(fù)載開(kāi)關(guān)100的典型應(yīng)用102。在具體實(shí)例中，負(fù)載開(kāi)關(guān)100可耦接至一 DC/DC轉(zhuǎn)換器電力輸入端104。負(fù)載開(kāi)關(guān)100大體上含有用于通常置放于先前電路中的離散梯式濾波器的替換組件以減小占據(jù)面積。在應(yīng)用102中，負(fù)載開(kāi)關(guān)100可接收輸入電壓Vin 104且將輸出電壓V。ut提供至負(fù)載106。諸如Cl 108及C2 110的電容器提供高頻電流路徑且亦可用以補(bǔ)償該負(fù)載開(kāi)關(guān)100。在上文所提供的說(shuō)明性具體實(shí)例中，可將輸出電壓V。ut 106提供至供電電路。接地參考112可耦接至輸入電壓Vin 104、輸出電壓V。ut 106、負(fù)載開(kāi)關(guān)100、供電電路以及電容器C1 108及C2 110。雖然在此應(yīng)用102的情況下描述若干組件，但眾多其它類型的應(yīng)用 102可使用負(fù)載開(kāi)關(guān)100。雖然上文揭示一個(gè)應(yīng)用102，但熟習(xí)相關(guān)技術(shù)者將了解，許多應(yīng)用可使用本文中所描述的負(fù)載開(kāi)關(guān)100。此外，上文所提供的彼等設(shè)計(jì)特性系意欲提供負(fù)載開(kāi)關(guān)100的一個(gè)實(shí)例，且不將本發(fā)明限于本文中所描述的電路。圖2提供說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的典型負(fù)載開(kāi)關(guān)100內(nèi)的組件的例示性電路。開(kāi)關(guān)100可維持輸入電壓Vin 104至輸出電壓V。ut 106的極小差分，同時(shí)提供一濾波器響應(yīng)。例示性負(fù)載開(kāi)關(guān)100的主要組件為(但不限于)具有AC及DC響應(yīng)的增益組件206、 連接至該AC及DC增益組件206的非反相端子的參考電壓，及導(dǎo)通組件208。下文將進(jìn)一步詳細(xì)描述此等組件中的每一者。接下來(lái)，此后將描述彼等組件的操作。因?yàn)閱为?dú)的負(fù)載開(kāi)關(guān)100并不提供濾波能力，所以將先前負(fù)載開(kāi)關(guān)100與被動(dòng)式梯式濾波器網(wǎng)絡(luò)組合。然而，此等被動(dòng)式梯式濾波器占據(jù)額外空間且并非成本有效的。AC 及DC增益組件206可使來(lái)自輸入104的漣波及噪聲衰減。如將展示，AC及DC增益組件206 可提供一固定響應(yīng)或可經(jīng)程序化。大體而言，AC及DC增益組件206可包括數(shù)字濾波器或模擬濾波器。一種類型的數(shù)字濾波器為無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器且另一類型的數(shù)字濾波器為有限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器。熟習(xí)相關(guān)技術(shù)者已知，存在用于處理信號(hào)的眾多類型的濾波器且該等濾波器被并入本文中。先前描述而言提供了 AC及DC增益組件206的實(shí)例。如將變得顯而易見(jiàn)，AC及DC 增益組件206可以許多形式出現(xiàn)，且不意欲限于上文所描述的彼等形式。AC及DC增益組件 206自身可提供一低通回應(yīng)、高通回應(yīng)或一帶通回應(yīng)。低通響應(yīng)可使低頻信號(hào)通過(guò)，但使頻率高于截止頻率的信號(hào)衰減。高通響應(yīng)可使高頻通過(guò)，但使低于截止頻率的頻率衰減。帶通響應(yīng)可使在某一范圍內(nèi)的頻率通過(guò)，且抑制在此范圍之外的頻率。根據(jù)本發(fā)明，可程序化通頻帶及阻頻帶。在一實(shí)施例中，可依照連接至濾波器的程序化端子的電阻器或電容器的量值來(lái)程序化回路轉(zhuǎn)移函數(shù)的阻頻帶或通頻帶的邊緣頻率。 在另一實(shí)施例中，可依照二進(jìn)制緩存器(binary register)的量值來(lái)程序化回路轉(zhuǎn)移函數(shù)的阻頻帶或通頻帶的邊緣頻率?？山逵蓴?shù)字接口來(lái)程序化二進(jìn)制緩存器。系數(shù)可選自一最小階濾波器轉(zhuǎn)移函數(shù)及阻頻帶及通頻帶中之一最大平坦或等幅漣波要求。典型地，AC及DC增益組件206可耦接至一控制器。該控制器可基于阻頻帶及通頻帶選擇而計(jì)算回路濾波器系數(shù)。除通頻帶及阻頻帶中的最大平坦或等幅漣波要求(直接地或經(jīng)由使用查詢表)之外，該控制器亦可基于前述選擇而選擇最小階濾波器轉(zhuǎn)移函數(shù)。如圖2中所展示，導(dǎo)通組件或晶體管208耦接至AC及DC增益組件206 (且詳言之， AC增益組件206的輸出端)。在一具體實(shí)例中，晶體管208可為具有共同源極組態(tài)的η通道 MOSFET0晶體管208可包括一閘極、源極及汲極。MOSFET的閘極可為控制端子。MOSFET的汲極可耦接至輸入電壓Vin104且MOSFET的源極可耦接至輸出電壓V。ut 106。雖然MOSFET可提供眾多特征及功能性，但可調(diào)變MOSFET的閘極以便維持Vds > Vgs-Vt,藉此Vds表示MOSFET 的汲極與源極之間的電壓，Vgs表示MOSFET的閘極與源極之間的電壓，且Vt表示臨限值。在一具體實(shí)例中，可利用飽和偵測(cè)器電路來(lái)確保MOSFET維持在飽和區(qū)域中的操作。雖然提供負(fù)載開(kāi)關(guān)100內(nèi)的典型組件，但熟習(xí)相關(guān)技術(shù)者將了解，在開(kāi)關(guān)100內(nèi)可存在更少或更多個(gè)組件。此外，輸入電壓Vin 104可包括AC分量。如先前所描述，負(fù)載開(kāi)關(guān)100可維持輸入電壓Vin 104與輸出電壓V。ut 106之間的恒定電壓。此情形可依賴于AC增益組件206的非反相輸入端處所提供的參考電壓，及負(fù)回饋組態(tài)中所饋入AC及DC增益組件206的反相輸入端的輸出電壓或按比例調(diào)整的V。ut 106。增益組件206可控制晶體管208的電壓降，以將輸出電壓V。ut 106維持在所要參考電壓。提供至AC及DC增益組件206的回饋可監(jiān)視輸出電壓V。ut 106，輸出電壓V。ut 106又耦接至可為高阻抗、電阻性或其它類型的負(fù)載的負(fù)載。經(jīng)由AC及DC增益組件206，提供負(fù)載開(kāi)關(guān)100用以維持輸入電壓Vin 104與輸出電壓V。ut 106的極小差分，同時(shí)提供可程序化阻頻帶及通頻帶的多個(gè)操作。AC增益組件206 可充當(dāng)誤差放大器。如所展示，可將輸出饋入晶體管208的閘極中以調(diào)變晶體管208。圖3展示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的負(fù)載開(kāi)關(guān)100的經(jīng)濾波響應(yīng)「屏蔽」及轉(zhuǎn)移特性的說(shuō)明性波德(bode)圖。如圖4中所描繪，展示添加至負(fù)載開(kāi)關(guān)100的現(xiàn)有離散組件所共同的LC濾波器響應(yīng)。此外，且如圖5中所展示，呈現(xiàn)提供例示性負(fù)載開(kāi)關(guān)100的量值及相位響應(yīng)的曲線圖?，F(xiàn)參看圖6，展示用于例示性負(fù)載開(kāi)關(guān)100的典型插腳組態(tài)。相對(duì)而言，在此具體實(shí)例內(nèi)，負(fù)載開(kāi)關(guān)100上的插腳數(shù)目較小，從而使得負(fù)載開(kāi)關(guān)100理想地適合于現(xiàn)今許多應(yīng)用。插腳1表示「阻止」，插腳2表示「接地」，插腳3表示「輸入」，插腳4表示「輸出」，插腳 5表示「SCL」，且插腳6表示「SDA」，該等插腳為用于程序化通頻帶及阻頻帶的雙線數(shù)字總線的端子。一最小例示性負(fù)載開(kāi)關(guān)100可僅包括插腳2、插腳3及插腳4。如圖7中所展示，可使用一飽和量測(cè)電路來(lái)判定AC增益組件206用以在其汲極至源極端子上起作用的輸出電壓參考。此電路可用以藉由判定維持飽和所需的最小壓降而確保導(dǎo)通組件208保持飽和。該壓降可接著用作參考輸出電壓以追蹤最小壓降。復(fù)制 (replica)導(dǎo)通組件及飽和估計(jì)器電路可用以確定一輸出端子參考電壓。該參考電壓可經(jīng)由控制回路來(lái)確定，該控制回路可針對(duì)所需負(fù)載電流維持剛好處于飽和內(nèi)之點(diǎn)處的汲極至源極電壓降。以實(shí)例說(shuō)明但非限制，飽和量測(cè)電路可包括藉由主要導(dǎo)通組件208按比例調(diào)整的兩個(gè)復(fù)制晶體管M3及M2,其中所有三個(gè)組件的源極連接至相同電位％。復(fù)制晶體管M3及M2 的汲極可連接至高于導(dǎo)通組件206的汲極輸入電壓V。。的電壓￥。__-。藉由在電流I = VtlAiR下的第一復(fù)制裝置M2及在稍微較低的電流I-Δ I下的第二復(fù)制裝置M3來(lái)驅(qū)動(dòng)電流鏡，其中I = VtlAiR中的η為主要導(dǎo)通組件與復(fù)制裝置之間的按比例調(diào)整因子。對(duì)于復(fù)制晶體管M3,與I- Δ I電流源及M3串聯(lián)插入小電壓Δ Vtl (對(duì)應(yīng)于自I至I- Δ I的Vds的改變，如圖8中所展示)。放大器A (其中端子連接至AVtl電壓降組件的正側(cè)及M2的汲極)接著迫使進(jìn)行類似于圖8中針對(duì)給定Vtl所展示的操作的操作，其中M2剛好在飽和內(nèi)且M2及M3跨騎在三極體與飽和之間的拋物線拐點(diǎn)上，或者M(jìn)3在拋物線拐點(diǎn)上操作。第三回路(例如， 反復(fù)回路)可接著使Vtl遞增，且又將電流源連接至Vctogepump，直至放大器A失去合適操作點(diǎn)的鎖定或V1達(dá)到Vrc為止。若滿足此等條件中的任一者，則回路可將Vtl遞減至最后已知點(diǎn)， 從而提供鎖定或在達(dá)到之前的V1操作。圖8展示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的說(shuō)明性飽和估計(jì)器電路的Vds/Ids特性。除如所展示的操作之外，飽和量測(cè)電路亦可維持該導(dǎo)通組件206在三極體至飽和Vds/Ids特性的拋物線拐點(diǎn)上的點(diǎn)處的汲極至源極電壓降，其中輸出阻抗低于飽和但高于三極體。由拐點(diǎn)上的操作產(chǎn)生的總增益的損失可由飽和估計(jì)器電路來(lái)判定，飽和估計(jì)器電路又(例如)藉由增加放大器尾電流而提高控制回路增益，以補(bǔ)償總回路增益的損失。如所提供，曲線展示當(dāng) Vds增加時(shí)自三極體至飽和的恒定Vgs特性轉(zhuǎn)變。三極體特性可包括低電阻特性，后繼為M3與M2之間的拋物線特性。曲線的右側(cè)上的平坦部分表示飽和。在操作中，當(dāng)將相同閘極至源極電壓施加至相同的兩個(gè)M0SFET，且一個(gè)MOSFET在 M2的汲極至源極電壓下操作且第二 MOSFET在M3的汲極至源極電壓下操作時(shí)，該等MOSFET 之間的電流差可為Δ I，如圖8的左側(cè)上所指示。若禮操作(其中M2當(dāng)前存在且M2在曲線上部更遠(yuǎn)處)，則典型將不存在與Δ I中一樣多的壓降。圖7中所提供的電路迫使兩個(gè)裝置
中的電流對(duì)應(yīng)于一預(yù)定差，該預(yù)定差針對(duì)每一曲線以對(duì)應(yīng)Vds電壓差Δ Vtl，使得該兩個(gè)復(fù)制裝置具有曲線上的M2及曲線上的M3(如圖8中所展示)。當(dāng)加上AVtl時(shí)，M3W Vds典型地與M2 WVds相同。電路A(其可采用運(yùn)算放大器的形式)將M3WVds加上八％及禮WVds保持在相同電壓。飽和估計(jì)器電路可為遞增Vtl的反復(fù)回路且又為電流鏡。隨著每一次遞增，所描述的回路可鎖定新的「拐點(diǎn)」。最后，可判定一輸出電壓參考電壓以考慮到剛好處于飽和內(nèi)(表示最小壓降)的操作，同時(shí)保持MOSFET 206達(dá)成高回路增益所需的高阻抗操作?？砂幢壤{(diào)整該兩個(gè)復(fù)制裝置M3及M2,以使得該兩個(gè)復(fù)制裝置M3及M2比主要導(dǎo)通組件208小得多且利用比主要導(dǎo)通組件208還少得多的電流。在圖7的所展示具體實(shí)例中，復(fù)制裝置M3及M2為主要導(dǎo)通組件的1/η。另外，可根據(jù)λ進(jìn)一步按比例調(diào)整M3及M2, 以使得在飽和中，具有一小窗口的一對(duì)偵測(cè)器可容易地判定M3及M2上升至飽和區(qū)域中亦或處于三極體區(qū)域中。在此狀況下，復(fù)制裝置M3及M2考慮飽和中的有限輸出阻抗(諸如，針對(duì)Vds的電流差)。圖7中的電路可在主要導(dǎo)通組件206上產(chǎn)生一最佳化壓降，以確保主要導(dǎo)通組件處于飽和中或接近飽和。雖然展示一個(gè)飽和偵測(cè)器，但本發(fā)明不限于此情形。熟習(xí)相關(guān)技術(shù)者將了解，可能存在眾多類型的其它飽和偵測(cè)器，且本發(fā)明不限于上文所描述的單一具體實(shí)例。上文所描述的實(shí)施方案所遭遇的主要限制中一者為難以建立一驅(qū)動(dòng)器電路，該驅(qū)動(dòng)器電路能夠在高頻下使一電容性半導(dǎo)體控制組件轉(zhuǎn)換，此系由于對(duì)于能夠處置合理負(fù)載電流的裝置而言，裝置電容大體上較大。另外，隨耦器組態(tài)可能需要高于輸入電壓的操作，從而被迫使用高于最小輸入電壓的電壓程序，且要求偏壓輸入或電荷泵。為使由驅(qū)動(dòng)器汲取的電流最小化，可將導(dǎo)通組件208分裂成兩個(gè)并聯(lián)組件，其中一較低頻寬控制回路使處置負(fù)載的主體的較大裝置轉(zhuǎn)換，且一較高頻率控制回路抑制DC/ DC噪聲漣波。導(dǎo)通組件可為并聯(lián)隨耦器或具有較小反相導(dǎo)通組件的大隨耦器。典型地，上述可允許使用較低電壓裝置，此系由于不需如隨耦器組態(tài)般將較低電壓裝置的控制節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)至高于輸入電壓。第一導(dǎo)通組件可提供一用于驅(qū)動(dòng)DC分量的緩慢回路及較緩慢驅(qū)動(dòng)器。 第二導(dǎo)通組件可較小且耦接至較高頻寬控制回路。較小導(dǎo)通組件可允許處置較高頻回應(yīng)且較大導(dǎo)通組件可允許處置較低頻回應(yīng)。提供前述描述以使任何熟習(xí)相關(guān)技術(shù)者能夠?qū)嵺`本文中所描述的各種具體實(shí)例。 熟習(xí)相關(guān)技術(shù)者將容易顯而易見(jiàn)對(duì)此等具體實(shí)例的各種修改，且可將本文中所定義的一般原理應(yīng)用于其它具體實(shí)例。因此，申請(qǐng)專利范圍并不意欲限于本文中所展示及描述的具體實(shí)例，而應(yīng)符合與申請(qǐng)專利范圍語(yǔ)言一致的全范疇，其中以單數(shù)形式參考一組件并不意欲意謂「一個(gè)且僅一個(gè)」，除非特定地如此陳述，否則意謂「一或多個(gè)」。一般熟習(xí)相關(guān)技術(shù)者已知或稍后將已知的貫穿本發(fā)明而描述的各種具體實(shí)例的組件的所有結(jié)構(gòu)及功能等效者皆以引用的方式明確地并入本文中且意欲藉由申請(qǐng)專利范圍來(lái)涵蓋。此外，本文中所揭示的任何內(nèi)容皆不意欲專用于公眾，而不管該揭示內(nèi)容是否明確地?cái)⑹鲇谏暾?qǐng)專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包含一導(dǎo)通組件，其耦接至一輸入端子及一輸出端子，其中該導(dǎo)通組件包括一控制端子，該控制端子控制該導(dǎo)通組件的一增益響應(yīng)；一第一回路，其耦接至該控制端子，該第一回路經(jīng)組態(tài)以控制該輸入端子與該輸出端子之間的一電壓降，同時(shí)藉由該導(dǎo)通組件維持高阻抗；及一第二回路，其耦接至該控制端子，該第二回路經(jīng)組態(tài)以提供來(lái)自該輸入端子的一定義響應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該定義響應(yīng)為一可程序化響應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該定義響應(yīng)為一低通回應(yīng)、高通回應(yīng)、或帶通回應(yīng)。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該響應(yīng)包含一包括一邊緣頻率的通頻帶或阻頻帶，該邊緣頻率系藉由一電阻器或電容器而程序化。
5.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該響應(yīng)包含一包括一邊緣頻率的通頻帶或阻頻帶，該邊緣頻率系藉由一二進(jìn)制緩存器而程序化。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該二進(jìn)制緩存器系藉由一數(shù)字接口而程序化。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該導(dǎo)通組件為一金氧半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管M0SFET，其中該MOSFET包括一閘極、源極及汲極，該閘極連接至該控制端子，該汲極連接至該輸入端子，且該源極連接至該輸出端子。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該導(dǎo)通組件為一M0SFET，其中該 MOSFET包括一閘極、源極及汲極，該閘極連接至該控制端子，該汲極連接至該輸出端子，且該源極連接至該輸入端子。
9.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該MOSFET經(jīng)調(diào)變以在一飽和區(qū)域中操作且維持高輸出阻抗。
10.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，一或多個(gè)復(fù)制MOSFET及飽和估計(jì)器電路設(shè)定一用于該第一回路的輸出參考，以便針對(duì)一所需負(fù)載電流來(lái)控制剛好處于飽和內(nèi)的一點(diǎn)處的一汲極至源極電壓降。
11.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，一飽和估計(jì)器電路確定一用于該第一回路的輸出端子參考電壓，以維持在接近一三極體至飽和Vds/Ids特性的一拋物線至線性轉(zhuǎn)變點(diǎn)的一拋物線特性內(nèi)的一點(diǎn)處的一汲極至源極電壓降，其中由該點(diǎn)處的操作產(chǎn)生的總增益的損失由該飽和估計(jì)器電路判定以提高控制回路增益來(lái)補(bǔ)償總增益的損失。
12.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該可程序化響應(yīng)系由一數(shù)字濾波器來(lái)提供。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該數(shù)字濾波器為一無(wú)限脈沖響應(yīng) IIR濾波器或一有限脈沖回應(yīng)FIR濾波器。
14.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該可程序化響應(yīng)系由一模擬濾波器來(lái)提供。
15.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該導(dǎo)通組件包含并聯(lián)的兩個(gè)組件， 其中該兩個(gè)組件的輸入端及輸出端耦接一起且該兩個(gè)組件的控制端子連接至個(gè)別回路。
16.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，一第一組件處置較低頻響應(yīng)且一第二組件處置高頻響應(yīng)。
17.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該第一組件及該第二組件為以一隨耦器組態(tài)而組態(tài)的MOSFET。
18.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該導(dǎo)通組件包含與一第二組件并聯(lián)的一第一組件，其中該第一組件與該第二組件兩者為M0SFET，該第一組件以一隨耦器組態(tài)而組態(tài)且該第二組件以一反相組態(tài)而組態(tài)。
19.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該輸入端子連接至一第一插腳，該輸出端子連接至一第二插腳，且一接地端子連接至一第三插腳。
20.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，進(jìn)一步包含一用于啟用內(nèi)部電路的第四插腳。
21.一種具有一輸入端子及一輸出端子的電路，其特征在于，包含一晶體管，其具有一間極、源極及汲極，該晶體管的該汲極耦接至該輸入端子且該源極耦接至該輸出端子；具有一定義AC及DC響應(yīng)的一增益組件，其具有一反相輸入端、一非反相輸入端及一輸出端，其中該增益組件的輸出端耦接至該晶體管的閘極；及一最佳化壓降的參考產(chǎn)生電路，其具有針對(duì)該晶體管按比例調(diào)整大小的兩個(gè)復(fù)制晶體管，其中所有三個(gè)組件連接至該間極及該源極，該參考產(chǎn)生電路維持該導(dǎo)通組件剛好處于飽和內(nèi)。
22.如權(quán)利要求21所述的電路，其特征在于，該等復(fù)制晶體管的汲極連接至兩個(gè)個(gè)別電流鏡，該兩個(gè)個(gè)別電流鏡系結(jié)至一高于該等導(dǎo)通組件汲極的一輸入電壓的電壓，其中該等電流鏡系以與一負(fù)載相反的方式且依照以下操作的一電流/電壓降特性來(lái)建立一第一復(fù)制裝置在該負(fù)載下處于飽和中的操作及一第二復(fù)制裝置處于三極體中或位于一拋物線拐點(diǎn)上的操作，其中一回路調(diào)整該等晶體管源極處的輸出電壓，直至該導(dǎo)通組件上的一壓降得以最佳化或在該第一復(fù)制裝置的一汲極上的一電壓達(dá)到該輸入電壓為止，其中該最佳化壓降經(jīng)辨識(shí)為剛好在該兩個(gè)復(fù)制裝置不能再維持該最佳化壓降的一操作點(diǎn)以前的一點(diǎn)。
23.如權(quán)利要求22所述的電路，其特征在于，高于該等導(dǎo)通組件汲極的輸入電壓的電壓系使用一電荷泵電路而形成。
24.一種具有一可程序化阻頻帶或通頻帶以收一輸入電壓且提供一輸出電壓的低通 AC及DC負(fù)載開(kāi)關(guān)，其特征在于，包含一回路響應(yīng)，其將該輸出電壓調(diào)節(jié)至一低于該輸入電壓的電壓以便維持飽和；及一回路濾波器，其用于提供一阻頻帶或通頻帶濾波器回應(yīng)，其中該回路濾波器具有基于該可程序化阻頻帶或通頻帶的系數(shù)。
全文摘要
一種用于維持一小輸入輸出差分電壓且提供一定義響應(yīng)的半導(dǎo)體裝置、電路及AC及DC負(fù)載開(kāi)關(guān)。該負(fù)載開(kāi)關(guān)可包括一耦接至一輸入端子及一輸出端子的導(dǎo)通組件。該導(dǎo)通組件可包括一控制端子，其中該控制端子控制該導(dǎo)通組件的一響應(yīng)。該負(fù)載開(kāi)關(guān)可包括一耦接至該控制端子的第一回路，該第一回路經(jīng)組態(tài)以控制該輸入端子與該輸出端子之間的一電壓降同時(shí)藉由該導(dǎo)通組件維持高阻抗。該負(fù)載開(kāi)關(guān)可包括一耦接至該控制端子的第二回路，該第二回路經(jīng)組態(tài)以提供來(lái)自該輸入端子的一定義的濾波器響應(yīng)。該定義回應(yīng)可為一低通回應(yīng)、高通回應(yīng)，或一帶通回應(yīng)。該響應(yīng)的通頻帶及/或阻頻帶可經(jīng)程序化。
文檔編號(hào)H03K17/567GK102394615SQ201110174360
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者大衛(wèi)·徐 申請(qǐng)人:邁瑞公司