本實(shí)用新型涉及一種高速緩沖器的保護(hù)電路。

背景技術(shù)：

由于高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱高速ADC）在進(jìn)行采樣/保持切換時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入阻抗差距較大，這種差距將會(huì)導(dǎo)致在切換時(shí)，高速ADC對(duì)外部無(wú)源阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行瞬時(shí)沖擊，沖擊強(qiáng)度與輸入信號(hào)直接相關(guān)，最終造成高速ADC以及與其連接到同一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)上的其他轉(zhuǎn)換器或者信號(hào)處理器件的性能產(chǎn)生較大下降。

為了解決上述問(wèn)題，引入了高速緩沖器，用于隔離ADC內(nèi)核與外部無(wú)源阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于高性能的高速緩沖器，設(shè)計(jì)要求其在指定的輸入信號(hào)擺幅范圍內(nèi)既必須有良好的隔離度，同時(shí)又必須在驅(qū)動(dòng)ADC內(nèi)核時(shí)擁有極高的帶寬以幫助其在指定采樣時(shí)間內(nèi)將沖擊所帶來(lái)的誤差降至最低。隨著集成電路工藝的進(jìn)步，更小工藝線寬的MOSFET可以被用來(lái)同時(shí)滿足這兩個(gè)方面的要求，但是更小工藝線寬的MOSFET也有不可回避的問(wèn)題，那就是更低的耐壓，當(dāng)使用這種MOSFET時(shí)，必須使其工作在可承受的耐壓范圍內(nèi)。然而在多電源設(shè)計(jì)時(shí)，由于不同電源的上電速度不可能做到完全一致，甚至在同一電源域下，正常工作點(diǎn)的建立也可能會(huì)有比較長(zhǎng)的過(guò)程，如果沒(méi)有保護(hù)電路，MOSFET將在上電過(guò)程中承受超出承受范圍的電壓差而導(dǎo)致?lián)p壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目上電過(guò)程中由于工作點(diǎn)建立以及多電源上電時(shí)間不一致所導(dǎo)致的MOSFET超出耐壓范圍的不足，提供一種高速緩沖器的保護(hù)電路。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種高速緩沖器的保護(hù)電路，它包括工作點(diǎn)建立檢測(cè)電路、工作點(diǎn)保護(hù)電路、多電源上電檢測(cè)電路、鉗位電路、第一主電流通路開(kāi)關(guān)、第二主電流通路開(kāi)關(guān)，工作點(diǎn)建立檢測(cè)電路的輸入端與輸入工作點(diǎn)連接，工作點(diǎn)建立檢測(cè)電路的輸出端分別與工作點(diǎn)保護(hù)電路的輸入端以及第一主電流通路開(kāi)關(guān)的第一端連接，工作點(diǎn)保護(hù)電路的輸出端、第一主電流通路開(kāi)關(guān)的第二端與第一MOS管的漏極連接，第一主電流通路開(kāi)關(guān)的第一端還與第一電源電壓連接，第一MOS管的柵極與輸入工作點(diǎn)連接，第一MOS管的源極與鉗位電路的輸出端、第二主電流通路開(kāi)關(guān)的第一端連接，第二主電流通路開(kāi)關(guān)的第二端接地；所述的多電源上電檢測(cè)電路的輸入端與第一電源電壓和第二電源電壓連接，多電源上電檢測(cè)電路的輸出端與第二主電流通路開(kāi)關(guān)的第一端、鉗位電路的輸入端連接。

所述的保護(hù)電路還包括第一偏置電路、第二偏置電路、第三偏置電路、負(fù)載電路和第一電流源；第一主電流通路開(kāi)關(guān)的第一端通過(guò)第一偏置電路與第一電源電壓連接，第一MOS管的源極通過(guò)第二偏置電路與第二主電流通路開(kāi)關(guān)的第一端連接，第二主電流通路開(kāi)關(guān)的第二端與第一電流源連接，第一電流源的另一端接地，第一MOS管的源極還與負(fù)載電路連接，負(fù)載電路的輸入端與第二電源電壓連接，第三偏置電路的輸入端與輸入工作點(diǎn)連接。

所述的工作點(diǎn)建立檢測(cè)電路包括比較器，比較器的第一輸入端輸入預(yù)設(shè)電壓，第二輸入端連接輸入工作點(diǎn)，比較器的輸出端與第三開(kāi)關(guān)的第一端連接，同時(shí)比較器的輸出端還通過(guò)一個(gè)反相器后與第一主電流通路開(kāi)關(guān)的第一端連接。

所述的工作點(diǎn)保護(hù)電路包括第二電流源、源隨PMOSFET管以及第三開(kāi)關(guān)，源隨PMOSFET管的柵極與比較器的第二輸入端連接，源隨PMOSFET管的源極與第三開(kāi)關(guān)的第一端和第二電流源連接，第二電流源的另一端與第一電源電壓連接，源隨PMOSFET管的漏極接地，第三開(kāi)關(guān)的第二端與第二主電流通路開(kāi)關(guān)的第二端連接。

所述的多電源上電檢測(cè)電路包括第一電阻、第二電阻、第三MOS管、第四MOS管和或非門，第三MOS管的柵極與第二電源電壓連接，源極接地，漏極與第一電阻、或非門的第一輸入端連接，第一電阻的另一端與第一電源電壓連接；第四MOS管的柵極與第一電源電壓連接，源極接地，漏極與第二電阻、或非門的第二輸入端連接，第二電阻的另一端與第二電源電壓連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型提供了一種高速緩沖器保護(hù)電路，其包括應(yīng)對(duì)電路工作中以下兩種不同情況的保護(hù)方案，使電路中最小線寬的MOSFET在這兩種狀態(tài)下不會(huì)由于超出耐壓范圍而損壞。

1. 當(dāng)高速緩沖器的工作點(diǎn)沒(méi)有建立完成時(shí)，保護(hù)MOSFET避免其超出耐壓范圍；

2. 當(dāng)采用多電源設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)多電源沒(méi)有全部上電完成時(shí)，保護(hù)MOSFET避免其超出耐壓范圍。

附圖說(shuō)明

圖1為高速緩沖器的保護(hù)電路結(jié)構(gòu)圖；

圖2為工作點(diǎn)建立檢測(cè)電路和工作點(diǎn)建立保護(hù)電路結(jié)構(gòu)圖；

圖3多電源上電檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

如圖1所示，一種高速緩沖器的保護(hù)電路，它包括工作點(diǎn)建立檢測(cè)電路、工作點(diǎn)保護(hù)電路、多電源上電檢測(cè)電路、鉗位電路、第一主電流通路開(kāi)關(guān)SW1、第二主電流通路開(kāi)關(guān)SW2，工作點(diǎn)建立檢測(cè)電路的輸入端與輸入工作點(diǎn)連接，工作點(diǎn)建立檢測(cè)電路的輸出端分別與工作點(diǎn)保護(hù)電路的輸入端以及第一主電流通路開(kāi)關(guān)SW1的第一端連接，工作點(diǎn)保護(hù)電路的輸出端、第一主電流通路開(kāi)關(guān)SW1的第二端與第一MOS管M1的漏極連接，第一主電流通路開(kāi)關(guān)SW1的第一端還與第一電源電壓VDD1連接，第一MOS管M1的柵極與輸入工作點(diǎn)連接，第一MOS管M1的源極與鉗位電路的輸出端、第二主電流通路開(kāi)關(guān)SW2的第一端連接，第二主電流通路開(kāi)關(guān)SW2的第二端接地；所述的多電源上電檢測(cè)電路的輸入端與第一電源電壓VDD1和第二電源電壓VDD2連接，多電源上電檢測(cè)電路的輸出端與第二主電流通路開(kāi)關(guān)SW2的第一端、鉗位電路的輸入端連接。

所述的保護(hù)電路還包括第一偏置電路、第二偏置電路、第三偏置電路、負(fù)載電路和第一電流源idc1；第一主電流通路開(kāi)關(guān)SW1的第一端通過(guò)第一偏置電路與第一電源電壓VDD1連接，第一MOS管M1的源極通過(guò)第二偏置電路與第二主電流通路開(kāi)關(guān)SW2的第一端連接，第二主電流通路開(kāi)關(guān)SW2的第二端與第一電流源idc1連接，第一電流源idc1的另一端接地，第一MOS管M1的源極還與負(fù)載電路連接，負(fù)載電路的輸入端與第二電源電壓VDD2連接，第三偏置電路的輸入端與輸入工作點(diǎn)連接。

如圖2所示，所述的工作點(diǎn)建立檢測(cè)電路包括比較器CMP，比較器CMP的第一輸入端輸入預(yù)設(shè)電壓V1，第二輸入端連接輸入工作點(diǎn)，比較器CMP的輸出端與第三開(kāi)關(guān)SW3的第一端連接，同時(shí)比較器CMP的輸出端還通過(guò)一個(gè)反相器后與第一主電流通路開(kāi)關(guān)SW1的第一端連接。

所述的工作點(diǎn)保護(hù)電路包括第二電流源idc2、源隨PMOSFET管M2以及第三開(kāi)關(guān)SW3，源隨PMOSFET管M2的柵極與比較器CMP的第二輸入端連接，源隨PMOSFET管M2的源極與第三開(kāi)關(guān)SW3的第一端和第二電流源idc2連接，第二電流源idc2的另一端與第一電源電壓VDD1連接，源隨PMOSFET管M2的漏極接地，第三開(kāi)關(guān)SW3的第二端與第二主電流通路開(kāi)關(guān)SW2的第二端連接。

如圖3所示，所述的多電源上電檢測(cè)電路包括第一電阻R0、第二電阻R1、第三MOS管M3、第四MOS管M4和或非門NOR1，第三MOS管M3的柵極與第二電源電壓VDD2連接，源極接地，漏極與第一電阻R0、或非門NOR1的第一輸入端連接，第一電阻R0的另一端與第一電源電壓VDD1連接；第四MOS管M4的柵極與第一電源電壓VDD1連接，源極接地，漏極與第二電阻R1、或非門NOR1的第二輸入端連接，第二電阻R1的另一端與第二電源電壓idc2連接。

工作點(diǎn)建立檢測(cè)電路將輸入工作點(diǎn)輸入比較器與預(yù)設(shè)的電壓進(jìn)行比較，當(dāng)輸入工作點(diǎn)電壓值低于預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，工作點(diǎn)檢測(cè)電路認(rèn)為輸入工作點(diǎn)電壓未建立完成，工作點(diǎn)建立檢測(cè)電路發(fā)出控制信號(hào)控制工作點(diǎn)保護(hù)電路開(kāi)啟，并且使第三開(kāi)關(guān)閉合，第一主電流通路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，反之則建立完成，在建立完成狀態(tài)下，工作點(diǎn)保護(hù)電路關(guān)閉，第三開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，第一主電流通路開(kāi)關(guān)閉合；工作點(diǎn)保護(hù)電路開(kāi)啟時(shí)，使VD1=VG1+VTH2，其中VD1為第一MOS管的漏極電壓，VG1為第一MOS管柵極電壓，VTH2為源隨PMOSFET管的閾值電壓；在工作點(diǎn)保護(hù)電路開(kāi)啟后，如果輸入工作點(diǎn)高于預(yù)設(shè)電壓，工作點(diǎn)檢測(cè)電路認(rèn)為工作點(diǎn)電壓建立完成，同時(shí)控制保護(hù)電路關(guān)閉，回到建立完成狀態(tài)。

多電源上電檢測(cè)電路檢測(cè)多個(gè)電源是否都全部上電完成，如果多個(gè)電源沒(méi)有全部上電完成，多電源上電檢測(cè)電路認(rèn)為電源未全部上電完成，電源上電檢測(cè)電路將發(fā)出控制信號(hào)使緩沖器中用于為主電流通路提供電流的第一電流源斷開(kāi)，也就是將第二主電流通路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，同時(shí)鉗位電路開(kāi)啟，將緩沖器輸出鉗位在指定電平上；反之則全部上電完成，在全部上電完成的狀態(tài)下，鉗位電路關(guān)斷，第二主電流通路開(kāi)關(guān)閉合；在多電源上電保護(hù)電路開(kāi)啟后，如果所有電源全部上電完成，電路將會(huì)回到全部上電完成狀態(tài)。

所述的多電源上電檢測(cè)電路進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，僅當(dāng)?shù)谝浑娫措妷汉偷诙娫措妷壕想娡瓿蓵r(shí)，或非門第一輸入端和第二輸入端同時(shí)為低電平，或非門輸出為高。