專利名稱：具有減小的閾值電流的緩沖器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及緩沖器系統(tǒng)，且更具體而言，涉及具有減小的閾值電流的緩沖器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
緩沖器電路被廣泛地用在很多數(shù)字系統(tǒng)中，且一般提供輸入信號(hào)和其他電路系統(tǒng)(例如與集成電路(IC)相關(guān)的其他電路系統(tǒng))之間的阻抗匹配和邊緣設(shè)置功能。在數(shù)字混合信號(hào)系統(tǒng)中，輸入緩沖器可以包括響應(yīng)于輸入信號(hào)而開關(guān)的一個(gè)或更多開關(guān)級(jí)。盡管切換緩沖器中的狀態(tài)實(shí)際所需的閾值電流可以相對(duì)低，當(dāng)發(fā)生IC和其他電路系統(tǒng)之間的通信時(shí)，輸入緩沖器中的阻抗可能導(dǎo)致大的持續(xù)的電流消耗(current draw)。例如,如果輸入緩沖器由比輸入信號(hào)的電壓大的電壓供電，則緩沖器電路可以在狀態(tài)之間切換時(shí)消耗大閾值電流，且在輸入聲明為高時(shí)具有連續(xù)的電流消耗。緩沖器中大閾值電流的存在可能不必要地增加IC的總功率消耗，這進(jìn)而可能限制了電池壽命且形成熱管理問題。用于降低閾值 電流的常規(guī)方法包括使用大電阻器和/或大面積晶體管來電流限制緩沖器或其一部分。然而，這些方法需要IC管芯面積的增加實(shí)現(xiàn)且可能不利地(且不可預(yù)知地)影響IC的緩沖器和/或電路系統(tǒng)的帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面涉及一種輸入緩沖器系統(tǒng)，包含
第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)，配置成反轉(zhuǎn)在狀態(tài)之間切換的輸入數(shù)字信號(hào)；以及第一電流源電路系統(tǒng)，包含耦合在電壓軌和第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)之間的第一電流源，該第一電流源配置成產(chǎn)生第一參考電流以向第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)供應(yīng)功率，該第一電流源電路系統(tǒng)還配置成基于第一參考電流限制第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)的閾值電流。本發(fā)明另一方面涉及一種用于減小緩沖器系統(tǒng)中的閾值電流的方法，包含 使用第一電流源限制緩沖器系統(tǒng)的第一級(jí)的閾值電流；
使用第二電流源延遲緩沖器系統(tǒng)的第二級(jí)的開關(guān)轉(zhuǎn)變。本發(fā)明再一方面涉及一種系統(tǒng)，包含
第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)，配置成反轉(zhuǎn)在狀態(tài)之間切換的輸入數(shù)字信號(hào)；
第一電流源電路系統(tǒng)，包含耦合在電壓軌和第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)之間的第一電流源，該第一電流源配置成產(chǎn)生第一參考電流以向第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)供應(yīng)功率，該第一電流源電路系統(tǒng)還配置成基于第一參考電流限制第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)的閾值電流；
第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)，與第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)串聯(lián)耦合在一起，該第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)配置成反轉(zhuǎn)第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)的輸出；
第二電流源電路系統(tǒng)，配置成產(chǎn)生第二參考電流以向第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)供應(yīng)功率，該第二參考電流還配置成限制第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)的閾值電流且在由第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)切換的輸入數(shù)字信號(hào)上引入延遲；以及
遲滯電路系統(tǒng)，耦合到第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)，配置成控制由第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)進(jìn)行的、輸入數(shù)字信號(hào)的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值，使得低向高的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值大于高向低的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值。


從符合所要求保護(hù)的主題的實(shí)施例的下面的詳細(xì)描述將顯見所要求保護(hù)的主題的特征和優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)參考附圖考慮其描述，其中
圖I說明符合本公開的各個(gè)實(shí)施例的輸入緩沖器系統(tǒng)；
圖2說明符合本公開的一個(gè)實(shí)施例的、與輸入緩沖器系統(tǒng)相關(guān)的閾值電流的信號(hào)圖；圖3說明符合本公開的一個(gè)實(shí)施例的輸入緩沖器系統(tǒng)的輸入和輸入信號(hào)之間的延遲時(shí)間的信號(hào) 圖4說明符合本公開的各個(gè)實(shí)施例的另一輸入緩沖器系統(tǒng)；以及 圖5說明根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的操作的流程圖?！けM管參考說明性實(shí)施例繼續(xù)下面的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯見其很多備選、修改和變型。
具體實(shí)施例方式一般而言，本公開提供緩沖器系統(tǒng)(和方法)以在減小操作期間緩沖器消耗的閾值電流(Icct)的同時(shí)緩沖數(shù)字輸入信號(hào)。閾值電流一般定義為在從低向高或從高向低的轉(zhuǎn)變閾值期間開關(guān)器件或開關(guān)器件的集合所消耗的電流。低功率電流源電路系統(tǒng)可以用于對(duì)緩沖器的所選級(jí)供電，使得緩沖器的最大閾值電流(Icct)至多是電流源的值，因而提供優(yōu)于使用較高功率電壓軌的閾值電流的顯著減小。另外，可以使用遲滯電路系統(tǒng)，使得緩沖器中的狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換較不受噪聲影響。有利地，本公開的緩沖器系統(tǒng)提供減小的Icct而無需大電阻器和/或大晶體管，因而增加了操作帶寬且減小了總管芯面積。圖I說明符合本公開的各個(gè)實(shí)施例的緩沖器系統(tǒng)100。圖I的緩沖器系統(tǒng)100包括一般表示為102、104、106和108的多級(jí)以緩沖輸入信號(hào)(IN)且產(chǎn)生緩沖的輸出信號(hào)(OUT)。圖I的緩沖器系統(tǒng)100包括配置成向第一級(jí)102供應(yīng)功率的第一電流限制電路系統(tǒng)110，且還包括配置成向第二級(jí)104供應(yīng)功率的第二電流限制電路系統(tǒng)112。圖I中示意的緩沖器系統(tǒng)100可以被包括在諸如半導(dǎo)體集成電路芯片、片上系統(tǒng)(SoC)之類的通用或定制集成電路(IC)中或形成其一部分。第一級(jí)102可以包括配置成接收輸入信號(hào)(IN)且在一些實(shí)施例中接收使能信號(hào)(en)的NAND門電路系統(tǒng)114。輸入信號(hào)(IN)可以是諸如數(shù)字脈沖列或數(shù)字串行數(shù)據(jù)流的數(shù)字信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，使能信號(hào)(en)可以固定在高值(邏輯或數(shù)字“ I ”)，使得NAND門114操作為IN的反相器。在其他實(shí)施例中，使能信號(hào)(en)例如可以從電源軌(Rail)(+)坡升時(shí)保持為低的復(fù)位信號(hào)上的功率得出或基于復(fù)位信號(hào)上的功率，且一旦軌(+)跨越所選閾值，使能信號(hào)(en)可以在高值固定為高。一旦使能信號(hào)(en)為高，NAND門電路系統(tǒng)114可以操作為輸入信號(hào)IN的反相器。在其他實(shí)施例中，類似于級(jí)104、106和/或108，第一級(jí)102可以包括配置成接收輸入信號(hào)IN的反相器電路系統(tǒng)。緩沖器系統(tǒng)100的第二級(jí)104、第三級(jí)106和第四級(jí)108可以包括相應(yīng)的反相器電路系統(tǒng)116、118和120。每一級(jí)102、104、106和108可以串聯(lián)耦合以提供高和低(邏輯或數(shù)字“0”)之間的數(shù)字狀態(tài)的連續(xù)切換。因而當(dāng)IN擺動(dòng)為高時(shí)，第一級(jí)102的輸出為低，第二極104的輸出為高，且第三級(jí)106的輸出為低，且第四級(jí)108的輸出為高(且當(dāng)然，當(dāng)IN擺動(dòng)為低時(shí)發(fā)生相反的操作)。反相器電路系統(tǒng)116可以包含一個(gè)或更多晶體管器件(例如，MOS和/或BJT器件)，該一個(gè)或更多晶體管器件可以具有連接到地(或參考)電勢(shì)的以虛線示為Cl的相關(guān)的固有輸入電容。類似地，反相器電路系統(tǒng)118和120可以具有分別以虛線示為C2和C3的相關(guān)的固有輸入電容。電源軌軌⑴和軌㈠可以用于向所選級(jí)提供功率和/或用作用于緩沖器系統(tǒng)100的所選級(jí)的參考電勢(shì)(如下面將要描述)。在一些實(shí)施例中，電源軌(+)/(_)可以從與IC相關(guān)的內(nèi)部參考電壓(例如，Vcc、Vdd等)得出。第一電流限制電路系統(tǒng)110可以包括電流源電路系統(tǒng)122和使能/失效開關(guān)電路系統(tǒng)124。第一電流限制電路系統(tǒng)110可以耦合在軌電壓軌⑴和第一級(jí)102之間。電流源電路系統(tǒng)122配置成產(chǎn)生足以向NAND門114提供功率的參考電流(Irefl)。Irefl的值例如可以基于例如IC中能夠產(chǎn)生的最低穩(wěn)定電流源，其典型地遠(yuǎn)小于作為軌(+)上一般可 用的電流(Icc)(例如，Irefl〈〈可用Icc，它們可以具有數(shù)量級(jí)的差異)。針對(duì)IrefI使用最低穩(wěn)定電流源可以確保最小功耗。然而，當(dāng)Irefl減小時(shí),在閾值電壓和傳播延遲方面存在不可預(yù)知的影響。一般地，電流源Irefl越小，從IN到Outl的傳播延遲越大(這可能限制帶寬)。因而，Irefl的值還可能基于穩(wěn)定性和/或帶寬考慮。一般地，電流源電路系統(tǒng)122操作為限制NAND門電路系統(tǒng)114可以消耗的閾值電流(Icct)。因而，不是從電壓源軌(+)/㈠消耗相對(duì)大的閾值電流，電流源電路系統(tǒng)100將NAND門114能夠消耗的電流量限制成最大值為Irefl。使能/失效開關(guān)電路系統(tǒng)124可以包括任意類型的開關(guān)器件(例如，MOS晶體管、BJT等)。開關(guān)電路系統(tǒng)124可以提供對(duì)到NAND門114的功率供應(yīng)的控制。當(dāng)開關(guān)124被控制為斷開時(shí)，電流源電路系統(tǒng)122向NAND門電路系統(tǒng)114提供功率，且當(dāng)控制為閉合時(shí)，電流源電路系統(tǒng)122被旁路且軌電壓軌(+)可以向NAND門電路系統(tǒng)114供應(yīng)功率。一般而言，電流源122供應(yīng)的電流量遠(yuǎn)小于從軌(軌⑴)可用的電流量。因而，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，對(duì)到NAND門電路系統(tǒng)114的功率供應(yīng)的選擇提供控制可能是有利的。例如，當(dāng)Irefl供應(yīng)功率且因而限制NAND門114能夠消耗的Icct時(shí)，這可能使得NAND門114的整體開關(guān)速度的稍微降低。如果需要開關(guān)速度的增力口，以Icct的增加為代價(jià)，可以旁路電流源電路系統(tǒng)122。緩沖器系統(tǒng)100的特征的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在圖2中示意。繼續(xù)參考圖1，圖2說明若Icc對(duì)比時(shí)間(t)時(shí)的信號(hào)圖200，且一般示意在從低向高或從高向低的開關(guān)轉(zhuǎn)變期間緩沖器系統(tǒng)100的閾值電流消耗。在操作中，當(dāng)電流源122向第一級(jí)102供應(yīng)功率時(shí)，閾值電流由信號(hào)202示意。在開關(guān)轉(zhuǎn)變的開始，閾值電流可以對(duì)電容器C2和C3充電，且這示意為信號(hào)202開始時(shí)的相對(duì)毛刺。能夠從第一級(jí)102消耗的最大電流量為Irefl。毛刺可以包括級(jí)104、106和108的轉(zhuǎn)換開始時(shí)的附加Iref2。此后，Icct的值下降到基于Irefl的值。對(duì)照地，如果電流源122 (例如經(jīng)由開關(guān)124)被旁路，使得第一級(jí)102通過軌電壓軌(+)供電，如信號(hào)204所示意(以虛線示出)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)更大的Icct電流被第一級(jí)102消耗。信號(hào)圖200未按比例繪制，且提供信號(hào)圖200是為了示意Icct之間的相對(duì)差異。因而，使用緩沖器系統(tǒng)100可以實(shí)現(xiàn)Icct的顯著減小。當(dāng)電流源電路系統(tǒng)122向NAND門114提供功率時(shí)，NAND門114的輸出Outl被反相為輸入信號(hào)IN (假設(shè)使能信號(hào)(en)固定在高)。Outl進(jìn)而用作反相器116的輸入，且用于驅(qū)動(dòng)反相器116的阻抗Cl。當(dāng)輸入信號(hào)(IN)從低向高轉(zhuǎn)變時(shí)，Outl從高向低轉(zhuǎn)變，且Cl對(duì)地放電。當(dāng)輸入信號(hào)(IN)從高向低轉(zhuǎn)變時(shí)，Outl從低向高轉(zhuǎn)變，且Cl充電。然而，因?yàn)殡娏髟措娐废到y(tǒng)122限制了 NAND門114的電流消耗(與耦合到軌電壓軌(+)相反)，Cl的充電時(shí)間可以大于Cl的放電時(shí)間，且因而與從高到低相比，當(dāng)通過NAND門114從低向高轉(zhuǎn)變時(shí)可能出現(xiàn)較大的延遲。因此，本實(shí)施例的緩沖器系統(tǒng)100還可以包括配置成向第二級(jí)104供應(yīng)功率并限制其閾值電流的第二電流限制電路系統(tǒng)112。類似于第一電流限制電路系統(tǒng)110，第二電流限制電路系統(tǒng)112可以包括配置成產(chǎn)生第二參考電流Iref2的電流源126，且還可以包括開關(guān)電路系統(tǒng)128。第二電流限制電路系統(tǒng)112可以耦合在軌電壓軌⑴和第二級(jí)104之間。電路系統(tǒng)112的操作類似于上述110的操作。也如上所述，Cl的充電可能導(dǎo)致輸入信號(hào)從高向低轉(zhuǎn)變(Outl從低切換為高)時(shí)的延遲，該延遲可能大于當(dāng)輸入信號(hào)從低向高轉(zhuǎn)變時(shí)的延遲(Outl從高向低切換)。為了防止轉(zhuǎn)變狀態(tài)之間的延遲的不均衡，第二電流源126可以在輸入信號(hào)從低向高轉(zhuǎn)變(0ut2從低向高切換)時(shí)引入延遲。這一概念在圖3中說明。簡(jiǎn)單地參考圖3，且繼續(xù)參考圖1，圖3說明輸入信號(hào)IN 302和輸出信號(hào)OUT 304的信號(hào)圖300?？梢酝ㄟ^在IN從高向低轉(zhuǎn)變(Out從低向高轉(zhuǎn)變且對(duì)Cl充電)時(shí)限制第一級(jí)102的 閾值電流導(dǎo)致延遲dtl?？梢酝ㄟ^當(dāng)IN從低向高轉(zhuǎn)變(0ut2從低向高轉(zhuǎn)變且對(duì)C2充電)時(shí)限制第二級(jí)104的閾值電流導(dǎo)致類似的延遲dt2。在一個(gè)實(shí)施例中，Irefl的值基本等于Iref2的值。然而，在其他實(shí)施例中，例如由于第一 102和第二級(jí)104之間的組件差異，Iref2的值可以不同于Irefl，且Irefl和/或Iref2可以選擇為使得第二級(jí)104的延遲基本等于第一級(jí)102的延遲。在任意實(shí)施例中，術(shù)語“基本等于”意味著處于所選范圍內(nèi)(例如10%內(nèi))，和/或在拓?fù)渲欣玫钠骷慕M件容差內(nèi)。在另一實(shí)施例中，不是在軌電壓軌(+)和第二級(jí)104之間耦合第二電流限制電路系統(tǒng)112,電路系統(tǒng)112可以稱合在軌電壓軌(_)和第一級(jí)102之間。在這種實(shí)施例中，電路系統(tǒng)112可以在Outl從高向低轉(zhuǎn)變(即當(dāng)Cl放電)時(shí)提供受限電流源，這進(jìn)而形成與Cl充電時(shí)的延遲類似的延遲。然而，在軌(+)和軌(_)直接供電的標(biāo)準(zhǔn)反相器中，閾值電壓并不完美地設(shè)置在軌(+)/2 (它而是處于軌(+)和軌(_)之間的某處)。因此，與從高向低相t匕，當(dāng)從低向高轉(zhuǎn)換時(shí)，引入傳播延遲中的差異。使用電流源122可以倍增當(dāng)IN從高向低轉(zhuǎn)換時(shí)傳播延遲的量。類似地，從102向軌㈠增加電流源126可以操作為在IN從低向高轉(zhuǎn)換時(shí)倍增傳播延遲。然而，因?yàn)閭鞑パ舆t(不使用電流源)可能不相等，所得的傳播延遲(假設(shè)從軌(+)到102和從102到軌(-)具有基本相等的電流源)可能不等。為了計(jì)及該差異，電流源122和126可以給出差異值以形成基本相等的傳播延遲。然而，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，通過調(diào)節(jié)Irefl和/或Iref2來匹配傳播延遲可能是困難的且有時(shí)是不可靠的。使用具有從軌⑴(諸如圖I中的102和104)連接的電流源的兩個(gè)反相器在Outl從低向高轉(zhuǎn)換且當(dāng)0ut2從低向高轉(zhuǎn)換時(shí)倍增傳播延遲，這可以提供更均勻地延遲時(shí)間。在另一實(shí)施例中，電路110和112可以分別耦合在102和軌(_)以及104和軌(_)之間。這種實(shí)施例可以獲得與如圖I所示意耦合且如上所述的電路系統(tǒng)110和112相同(或大致相同)的延遲時(shí)間。當(dāng)然，在此處描述的任意實(shí)施例中，如果可以通過第一電流源電路系統(tǒng)110導(dǎo)致的延遲(dtl)可以忽略或處于可操作參數(shù)內(nèi)，則第二電流源電路系統(tǒng)112可以省略和/或被旁路(經(jīng)由開關(guān)電路系統(tǒng)128)，且第二級(jí)104可以從電壓軌軌(+)/㈠直接供電。第三級(jí)106和第四級(jí)108可以分別包括反相器電路系統(tǒng)118和120。級(jí)106和108其中每一個(gè)可以通過軌電壓軌(+)/(-)供電?？梢园ǖ谌?jí)106和/或第四級(jí)108以向輸出信號(hào)提供“更干凈的”邊緣(即，減小通過第一級(jí)102和/或第二級(jí)104可能引入到輸入信號(hào)的歪斜失真)。另外，如果例如緩沖器系統(tǒng)100的輸出用于驅(qū)動(dòng)很多晶體管門，則第三級(jí)106和/或第四級(jí)108可以包括能夠?yàn)檩敵鲂盘?hào)提供較大驅(qū)動(dòng)的“較大”晶體管元件，這將形成大電容負(fù)荷。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，第三級(jí)106和/或第四級(jí)108可以省略。圖4說明符合本公開的各個(gè)實(shí)施例的另一輸入緩沖器系統(tǒng)400。圖4的上述說明將獨(dú)立NMOS和PMOS元稱為“開關(guān)”，且因而，應(yīng)當(dāng)理解，盡管圖4示意了 NMOS和PMOS元件，在一些實(shí)施例中，圖4的系統(tǒng)可以使用BJT元件和/或其他開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)。類似于圖I的緩沖器系統(tǒng)，圖4的緩沖器系統(tǒng)400包括一般表示為402、404、406和408的多級(jí)，以緩沖輸 入信號(hào)(IN)且產(chǎn)生緩沖的輸出信號(hào)(OUT)。與原先的實(shí)施例一樣,輸入信號(hào)(IN)可以是諸如數(shù)字脈沖列或數(shù)字串行數(shù)據(jù)流的數(shù)字信號(hào)。圖4的緩沖器系統(tǒng)可以包括第一和第二電流限制電路系統(tǒng)，該第一和第二限制電路系統(tǒng)包括參考電流源448和包括開關(guān)410以及開關(guān)422和426的電流鏡電路系統(tǒng)。電流源448配置成供應(yīng)參考電流Iref，該電流Iref通過開關(guān)410鏡像到開關(guān)422和426，且開關(guān)422和426分別向級(jí)102和104供應(yīng)功率。第一級(jí)402可以包括NAND門電路系統(tǒng)，該NAND門電路系統(tǒng)包含開關(guān)430、432、434和436。開關(guān)432和434通過輸入信號(hào)(IN)控制。開關(guān)430和436可以通過固定參考信號(hào)450 (例如，固定在高值的使能信號(hào)(邏輯或數(shù)字“I”))控制，使得開關(guān)432和434操作為IN的反相器。如前所述，使能信號(hào)可以從例如電源Vdd坡升時(shí)維持低的復(fù)位信號(hào)上的功率得出或例如基于復(fù)位信號(hào)上的功率，且一旦Vdd跨越所選閾值，使能信號(hào)可以在高值固定為高。第一電流源422配置成向第一級(jí)402供應(yīng)功率且耦合在電源軌Vdd和第一級(jí)402之間以限制在開關(guān)轉(zhuǎn)變期間可以被第一級(jí)402消耗的閾值電流(Icct)。緩沖器系統(tǒng)400的第二 404、第三406和第四408級(jí)可以包括相應(yīng)的反相器電路系統(tǒng)416、418和420。每一級(jí)402、404、406和408可以串聯(lián)耦合以提供高和低(邏輯或數(shù)字“0”)之間的數(shù)字狀態(tài)的連續(xù)切換。因而當(dāng)IN擺動(dòng)到高時(shí)，第一級(jí)402的輸出為低，第二級(jí)404的輸出為高，第三級(jí)406的輸出為低且第四級(jí)408的輸出為高(且當(dāng)然，當(dāng)IN擺動(dòng)到低時(shí)發(fā)生相反的操作)。反相器電路系統(tǒng)416可以包含一個(gè)或更多晶體管器件(例如，MOS和/或BJT器件)，該一個(gè)或更多晶體管器件可以具有連接到地(Gnd或參考)電勢(shì)的以虛線示為Cl的相關(guān)的固有輸入阻抗。類似地，反相器電路系統(tǒng)418和420可以具有分別以虛線示為C2和C3的相關(guān)的固有輸入阻抗。電源軌Vdd和Gnd可以用于向所選級(jí)供應(yīng)功率和/或用作用于緩沖器系統(tǒng)400的所選級(jí)的參考電勢(shì)(如下面將要描述)。在一些實(shí)施例中，電源Vdd和Gnd可以從與IC相關(guān)的內(nèi)部參考電壓得出。為了限制第一級(jí)402和第二級(jí)404的閾值電流(Icct), Iref的值可以選擇為遠(yuǎn)小于Vdd上的可用電流，且如上所述還可以基于帶寬和/或電流穩(wěn)定性考慮進(jìn)行選擇。可以包括旁路電路系統(tǒng)以旁路電流源448產(chǎn)生的參考電流Iref。例如，可以包括開關(guān)412和414以控制哪個(gè)電源或Vdd或Iref用于對(duì)第一和第二級(jí)402和404進(jìn)行供電。例如，控制信號(hào)452可以控制開關(guān)412和414的開關(guān)狀態(tài)?？刂菩盘?hào)452可以聲明為低，使得開關(guān)414保持?jǐn)嚅_(非導(dǎo)電)且開關(guān)412保持閉合(導(dǎo)電)以從電流源448 (Iref)向第一級(jí)402和第二級(jí)404供應(yīng)功率。如果開關(guān)414閉合(導(dǎo)電)，在Vdd向第一級(jí)402和第二級(jí)404供應(yīng)功率的同時(shí)，開關(guān)422和426 (以及Iref)可以分流(shunt)到地。在這種情況中，開關(guān)412將斷開(不導(dǎo)電)，使得不存在通過414從Vdd到GND的直接短路。在緩沖器系統(tǒng)400的操作期間，通過聲明控制信號(hào)454為低，開關(guān)424和428可以維持閉合。開關(guān)424和428可以用于鏡像開關(guān)412的導(dǎo)通電阻(當(dāng)閉合時(shí)的電阻)。在一些實(shí)施例中，如果供應(yīng)到402和404的電流基本相等(或基本等于Iref的倍數(shù))并不重要，可以使用直接短路代替開關(guān)424和/或428。使用電流源448 (經(jīng)由開關(guān)422)向第一級(jí)402供應(yīng)功率的閾值電流限制能力類似于上面參考圖I提供且如圖2示意的描述。另外，使用電流源448 (經(jīng)由開關(guān)426)在第二級(jí)404中引入開關(guān)延遲類似于上面參考圖I提供且如圖3示意的描述。本實(shí)施例還可以包括遲滯電路系統(tǒng)438。遲滯電路系統(tǒng)438 —般操作為控制第一級(jí)402的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值，使得低向高的轉(zhuǎn)變閾值大于高向低的轉(zhuǎn)變閾值。因此，例如，使得第一級(jí)402的低向高和高向低的開關(guān)轉(zhuǎn)變不發(fā)生在大致相同的電壓處，遲滯電路系統(tǒng)438 可以控制第一級(jí)402，使得低向高的轉(zhuǎn)變閾值電壓(級(jí)402的輸入)大于高向低轉(zhuǎn)變閾值電壓(級(jí)402的輸入)。遲滯電路系統(tǒng)438可以包括遲滯開關(guān)440和使能/失效開關(guān)442。開關(guān)442可以經(jīng)由控制信號(hào)456控制以使能或失效遲滯作用，且一般地，如果開關(guān)442閉合(導(dǎo)電)，則遲滯開關(guān)440配置成提供用于第一級(jí)402的開關(guān)狀態(tài)的遲滯作用。在操作中且假設(shè)遲滯電路系統(tǒng)438使能，當(dāng)IN為高且Outl為低時(shí)，開關(guān)440閉合(導(dǎo)電)。因此，開關(guān)434的源通過開關(guān)440和442的導(dǎo)通電阻連接到Gnd。當(dāng)輸入信號(hào)(IN)從高落到低時(shí)，開關(guān)434不切換狀態(tài)(斷開到閉合)，直到輸入信號(hào)(IN)下降到在開關(guān)434的源極連接到Gnd(即，開關(guān)434的柵極需要下降到更低以切換狀態(tài))之前所需的值以下。然而，開關(guān)440和442可以操作為甚至在Outl從高向低轉(zhuǎn)換之后仍保持流經(jīng)第一級(jí)402的閾值電流。因此，遲滯電路系統(tǒng)238還可以包括操作為在IN轉(zhuǎn)換為高時(shí)解耦合開關(guān)434的開關(guān)444。因而，開關(guān)444在IN轉(zhuǎn)換為高時(shí)有效地?cái)嚅_Icct。遲滯電路系統(tǒng)438可以操作為增加可以在輸入信號(hào)上存在的噪聲容差，然而，遲滯電路系統(tǒng)438的附加開關(guān)元件可能形成附加電容(例如，增加Cl )，這可能形成附加傳播延遲，且還可能限制帶寬。這種附加傳播延遲可能在從低到高和從高到低的轉(zhuǎn)變之間不均衡，且因而電流源426可能不匹配附加延遲。如果這種附加延遲處于操作參數(shù)內(nèi)，則遲滯電路系統(tǒng)438可以經(jīng)由開關(guān)442使能。否則，遲滯電路系統(tǒng)438可以省略或失效。與圖I的實(shí)施例一樣，圖4中示意的緩沖器系統(tǒng)400可以被包括在諸如半導(dǎo)體集成電路芯片、片上系統(tǒng)(SoC)等通用或定制集成電路(IC)內(nèi)或形成其一部分。而且，與圖I的原先的實(shí)施例一樣，第三級(jí)406和/或第四級(jí)408可以向輸出信號(hào)提供“更干凈”的邊緣(即，減小通過第一級(jí)402和/或第二級(jí)404可能引入到輸入信號(hào)的歪斜失真)和/或用于驅(qū)動(dòng)大電容負(fù)荷。當(dāng)然，第三級(jí)406和/或第四級(jí)408可以省略。圖5說明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的操作的流程圖500。本實(shí)施例的操作可以包括使用第一電流源限制緩沖器電路的第一級(jí)的閾值電流。操作還可以包括使用遲滯電路系統(tǒng)控制緩沖器電路504的第一級(jí)中的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值，使得低到高的轉(zhuǎn)變閾值大于高到低的轉(zhuǎn)變閾值。操作還可以包括使用第二電流源延遲緩沖器電路506的第二級(jí)的開關(guān)轉(zhuǎn)變。盡管圖5說明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的各種操作，應(yīng)當(dāng)理解并不是所有這些操作都是必須的。實(shí)際上，此處完全可以預(yù)期，在本公開的其他實(shí)施例中，圖5中示意的操作可以以未在任意附圖中特別示出的方式組合，但是仍完全符合本公開。因而，涉及在一個(gè)附圖中沒有明確示出的特征和/或操作的權(quán)利要求被認(rèn)為處于本公開的范圍和內(nèi)容內(nèi)。另外，此處當(dāng)在任意實(shí)施例中使用時(shí)，“電路系統(tǒng)”或“電路”例如可以包含單個(gè)或任意組合的硬布線電路系統(tǒng)、可編程電路系統(tǒng)、狀態(tài)機(jī)電路系統(tǒng)和/或在較大系統(tǒng)中可用的電路系統(tǒng)，例如，可以作為集成電路的一部分包括的分立元件。因而，在一個(gè)實(shí)施例中，本公開提供一種輸入緩沖器系統(tǒng)，其包括配置成反轉(zhuǎn)在狀態(tài)之間切換的輸入數(shù)字信號(hào)的第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)。本實(shí)施例的輸入緩沖器系統(tǒng)還可以包括第一電流源電路系統(tǒng)，該第一電流源電路系統(tǒng)包含耦合在電壓軌和第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)之間的第一電流源。第一電流源配置成產(chǎn)生第一參考電流以向第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)供應(yīng)功率，且第一電流源電路系統(tǒng)還配置成基于第一參考電流限制第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)的閾值電流。
在另一實(shí)施例中，本公開提供一種用于減小緩沖器系統(tǒng)中的閾值電流的方法。該方法包括使用第一電流源限制緩沖器系統(tǒng)的第一級(jí)的閾值電流；以及使用第二電流源延遲緩沖器系統(tǒng)的第二級(jí)的開關(guān)轉(zhuǎn)變。在又一實(shí)施例中，本公開提供一種緩沖器系統(tǒng)，其包括配置成反相在狀態(tài)之間切換的輸入數(shù)字信號(hào)的第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)。緩沖器系統(tǒng)還可以包括第一電流源電路系統(tǒng)，該第一電流源電路系統(tǒng)包含稱合在電壓軌和第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)之間的第一電流源。第一電流源配置成產(chǎn)生第一參考電流以向第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)供應(yīng)功率，且第一電流源電路系統(tǒng)還配置成基于第一參考電流限制第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)的閾值電流。該緩沖器系統(tǒng)還可以包括遲滯電路系統(tǒng)，該遲滯電路系統(tǒng)耦合到第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)，配置成控制第一反相器級(jí)中的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值，使得低向高的轉(zhuǎn)變閾值大于高向低的轉(zhuǎn)變閾值。此處采用的術(shù)語和表達(dá)用作描述而非限制的術(shù)語，且在這種術(shù)語和表達(dá)的使用中，并不旨在排除示出和描述的特征的任意等價(jià)物(或其一部分)，且應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)的各種修改是可能的。因此，權(quán)利要求旨在覆蓋所有這種等價(jià)物。此處描述了各種特征、方面和實(shí)施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解，特征、方面和實(shí)施例易于彼此組合且易于變型和修改。因此本公開應(yīng)當(dāng)視為包含這種組合、變型和修改。
權(quán)利要求
1.一種輸入緩沖器系統(tǒng)，包含 第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)，配置成反轉(zhuǎn)在狀態(tài)之間切換的輸入數(shù)字信號(hào)；以及第一電流源電路系統(tǒng)，包含耦合在電壓軌和第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)之間的第一電流源，該第一電流源配置成產(chǎn)生第一參考電流以向第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)供應(yīng)功率，該第一電流源電路系統(tǒng)還配置成基于第一參考電流限制第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)的閾值電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輸入緩沖器系統(tǒng)，還包含 第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)，與第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)串聯(lián)耦合在一起，該第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)配置成反轉(zhuǎn)第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)的輸出；以及 第二電流源電路系統(tǒng)，配置成產(chǎn)生第二參考電流以向第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)供應(yīng)功率，該第二參考電流進(jìn)一步配置成限制第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)的閾值電流且在由第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)切換的輸入數(shù)字信號(hào)上引入延遲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸入緩沖器系統(tǒng)，其中 該第一參考電流配置成在由第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)切換的輸入數(shù)字信號(hào)上引入延遲；且其中 由第二參考電流引入的延遲基本等于由第一參考電流引入的延遲。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸入緩沖器系統(tǒng)，其中 該第一參考電流基本等于該第二參考電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輸入緩沖器系統(tǒng)，其中 該第一參考電流遠(yuǎn)小于從電壓軌可得的電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輸入緩沖器系統(tǒng)，還包含 遲滯電路系統(tǒng)，該遲滯電路系統(tǒng)耦合到第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)，配置成控制由第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)進(jìn)行的、輸入數(shù)字信號(hào)的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值，使得低向高的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值大于高向低的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸入緩沖器系統(tǒng)，還包含 第三和第四反相器級(jí)電路系統(tǒng)，與第一和第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)串聯(lián)地耦合在一起，該第三反相器級(jí)電路系統(tǒng)配置成反轉(zhuǎn)第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)的輸出且該第四反相器級(jí)電路系統(tǒng)配置成反轉(zhuǎn)第三反相器級(jí)電路系統(tǒng)的輸出。
8.一種用于減小緩沖器系統(tǒng)中的閾值電流的方法，包含 使用第一電流源限制緩沖器系統(tǒng)的第一級(jí)的閾值電流； 使用第二電流源延遲緩沖器系統(tǒng)的第二級(jí)的開關(guān)轉(zhuǎn)變。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中 第一源電流配置成在由第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)切換的輸入數(shù)字信號(hào)上引入延遲；且其中 由第二電流源引入的延遲基本等于第一電流源引入的延遲。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中 第一電流源基本等于第二電流源。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中 第一電流源遠(yuǎn)小于從電壓軌可得的電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包含控制輸入到第一級(jí)的輸入數(shù)字信號(hào)的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值，使得輸入信號(hào)的低向高的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值大于高向低的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值。
13.—種系統(tǒng),包含 第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)，配置成反轉(zhuǎn)在狀態(tài)之間切換的輸入數(shù)字信號(hào)； 第一電流源電路系統(tǒng)，包含耦合在電壓軌和第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)之間的第一電流源，該第一電流源配置成產(chǎn)生第一參考電流以向第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)供應(yīng)功率，該第一電流源電路系統(tǒng)還配置成基于第一參考電流限制第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)的閾值電流； 第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)，與第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)串聯(lián)耦合在一起，該第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)配置成反轉(zhuǎn)第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)的輸出； 第二電流源電路系統(tǒng)，配置成產(chǎn)生第二參考電流以向第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)供應(yīng)功率，該第二參考電流還配置成限制第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)的閾值電流且在由第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)切換的輸入數(shù)字信號(hào)上引入延遲；以及 遲滯電路系統(tǒng)，耦合到第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)，配置成控制由第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)進(jìn)行的、輸入數(shù)字信號(hào)的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值，使得低向高的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值大于高向低的開關(guān)轉(zhuǎn)變閾值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中 該第一參考電流配置成在由第一反相器級(jí)電路系統(tǒng)切換的輸入數(shù)字信號(hào)上引入延遲；且其中 由第二參考電流引入的延遲基本等于由第一參考電流引入的延遲。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中 該第一參考電流基本等于該第二參考電流。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中 該第一參考電流遠(yuǎn)小于從電壓軌可得的電流。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包含 第三和第四反相器級(jí)電路系統(tǒng)，與第一和第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)串聯(lián)地耦合在一起，該第三反相器級(jí)電路系統(tǒng)配置成反轉(zhuǎn)第二反相器級(jí)電路系統(tǒng)的輸出且該第四反相器級(jí)電路系統(tǒng)配置成反轉(zhuǎn)第三反相器級(jí)電路系統(tǒng)的輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有減小的閾值電流的緩沖器系統(tǒng)。提供一種緩沖器系統(tǒng)，其使用電流源減小閾值電流以向緩沖器系統(tǒng)的一個(gè)或更多級(jí)提供功率。該緩沖器系統(tǒng)還可以包括均衡電流源可能向輸入信號(hào)引入的延遲的全部或一部分的延遲管理技術(shù)。另外，遲滯技術(shù)可以用于提供輸入信號(hào)的增強(qiáng)的噪聲管理。
文檔編號(hào)H03K19/0175GK102710247SQ201210079478
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者T.戴格爾 申請(qǐng)人:快捷半導(dǎo)體(蘇州)有限公司, 快捷半導(dǎo)體公司