專利名稱：零延遲轉(zhuǎn)換速率受控的輸出緩沖器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及輸出緩沖電路，尤其涉及一種轉(zhuǎn)換速率受控的輸出緩沖器電路。
背景技術(shù)：
集成電路中的輸出緩沖器提供了一種驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載的接口，這里，外部負(fù)載既可以是容性的，也可以是感性的。外部容性負(fù)載通常是由連接線、管腳、印刷電路板上的導(dǎo)體，以及輸出緩沖所耦連的柵極的輸入電容組成的。感性負(fù)載通常包含電源以及提供輸出緩沖器的接地線的串聯(lián)寄生電感，它們接著與外電源和印刷電路板上的接地軌道耦合。
采用傳統(tǒng)的輸出緩沖器(即反相器鏈，inverter chain)時(shí)，輸出晶體管的尺寸受直流(DC)工作特征的限制。這就導(dǎo)致出現(xiàn)這樣幾個(gè)問題伴隨許多輸出緩沖器的同時(shí)開關(guān)(switching)而出現(xiàn)的無法接受的高電流峰值；導(dǎo)致大電壓降的感性電源噪聲，以及因高輸出邊緣開關(guān)率而引起的電磁干擾。
感性開關(guān)噪聲似乎是內(nèi)部電源或接地電壓軌道中的一種不需要的尖峰或負(fù)尖峰，就象緩沖器把電流提供到外部負(fù)載或者匯集來自外部負(fù)載的電流。
產(chǎn)生的噪聲電壓在許多方面是有害的。首先，享有同一電源和/或接地軌道的非開關(guān)電路經(jīng)受活動(dòng)電路的開關(guān)噪聲，使得在非開關(guān)電路的輸入處產(chǎn)生虛假(spurious)變換。其次，由于噪聲使電源電位和接地電壓電位之間的間隙變窄，而使得開關(guān)速度降低。當(dāng)同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)或更多個(gè)電路的開關(guān)時(shí)，開關(guān)噪聲加劇。
現(xiàn)有技術(shù)對(duì)這些問題的解決方案包括減小信號(hào)擺動(dòng)，但這是以放棄TTL兼容性為代價(jià)的，并且還必須提供額外的電源電壓。一種簡(jiǎn)單的方法是放慢輸出開關(guān)晶體管的開啟時(shí)間，但這是以依賴于負(fù)載的轉(zhuǎn)換時(shí)間并且提高傳播延遲為代價(jià)的。
需要有一種提供不依賴于負(fù)載的轉(zhuǎn)換速率受控的輸出信號(hào)的電路。這種電路應(yīng)當(dāng)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單從而使構(gòu)成電路所需的硅為最小。
發(fā)明概述本發(fā)明輸出緩沖器的第一個(gè)實(shí)施例包括一個(gè)輸入級(jí)，該輸入級(jí)包含第一反相器和第二反相器，每一反相器的輸入端與緩沖器的輸入節(jié)點(diǎn)耦合。每一反相器的輸出端驅(qū)動(dòng)輸出晶體管的控制柵極。兩個(gè)輸出晶體管以公共漏極結(jié)構(gòu)形式與緩沖器的輸出節(jié)點(diǎn)耦合。容性反饋路徑位于緩沖器輸出節(jié)點(diǎn)和輸出晶體管的控制柵極之間。反饋控制柵極電壓，從而在上升或下降轉(zhuǎn)換時(shí)外部負(fù)載電容充、放電的大多數(shù)時(shí)間內(nèi)使柵極電壓保持在恒定電壓下。結(jié)果是，通過有源輸出晶體管的是恒定的漏電流，并且不依賴于輸出負(fù)載的轉(zhuǎn)換速率是恒定的。
在本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例中，容性反饋路徑包括開關(guān)輸出晶體管每一輸出柵極之間的容性元件的裝置。已經(jīng)具有一種電荷的容性元件用來對(duì)有源輸出晶體管的控制柵極進(jìn)行預(yù)充電。這就增加了輸出緩沖器的響應(yīng)時(shí)間，因此也降低了傳播延遲。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是按照本發(fā)明的輸出緩沖器的第一個(gè)實(shí)施例。
圖2A是下降沿轉(zhuǎn)換中所包含的圖1所示的緩沖器電路的一部分。
圖2B和2C是在電路工作的不同階段中圖2A的等效電路。
圖3是下降沿轉(zhuǎn)換時(shí)本發(fā)明的三個(gè)工作區(qū)的示意圖。
圖4A和4B是在下降沿轉(zhuǎn)換期間分別用于本發(fā)明的輸出緩沖器和傳統(tǒng)輸出緩沖器的的模擬柵極和輸出波形。
圖5A和5B是在下降沿轉(zhuǎn)換期間分別用于本發(fā)明的輸出緩沖器和傳統(tǒng)輸出緩沖器的模擬電流波形。
圖6是本發(fā)明輸出緩沖器的第二個(gè)實(shí)施例。
圖7A和7B是用于描述下降沿轉(zhuǎn)換時(shí)圖6所示電路工作的模擬波形。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式參照?qǐng)D1，按照本發(fā)明的輸出緩沖器電路100包含接收數(shù)字信號(hào)的輸入節(jié)點(diǎn)vi。輸入節(jié)點(diǎn)與四個(gè)晶體管的控制柵極耦合P-溝道晶體管P2和P3，以及N溝道晶體管N2和N3。晶體管P3和N2耦合作為反相器I1，晶體管P2和N3耦合作為反相器12。
緩沖器100的輸出由晶體管P1和N1驅(qū)動(dòng)，其漏極與輸出節(jié)點(diǎn)vo耦連。晶體管P1的源極與VDD耦連，而晶體管N1的源極與地電位耦合。晶體管P1的控制柵極與晶體管P3和N2的漏極耦連。與此類似，晶體管N1的控制柵極與晶體管P2和N3的漏極耦連。
另外，按照本發(fā)明，從輸出節(jié)點(diǎn)vo到晶體管P1的控制柵極的反饋路徑包括容性元件CFP。類似地，輸出節(jié)點(diǎn)vo和晶體管N1的控制柵極之間有容性元件CFN。本發(fā)明中，“容性元件”指的是實(shí)際的電容器件(例如器件CFN和CFP)，用以區(qū)別晶體管器件中所固有的寄生電容。例如，圖1假想繪出了輸出晶體管N1的寄生柵極電容CGN。
再有，按照本發(fā)明，由于因下述討論而變得清楚的原因，晶體管P3的尺寸使得其W/L比值大于晶體管N2的W/L比值。以類似的方法，晶體管N3的W/L比值大于晶體管P2的W/L比值。特定的器件尺寸取決于特定的應(yīng)用。舉例來說，用來產(chǎn)生圖中所示波形的晶體管的尺寸是N1＝120/0.8；P1＝360/0.8；N2＝2/24；P2＝6/24；N3＝10/0.8；以及P3＝30/0.8。
現(xiàn)在來討論圖1中電路的運(yùn)行。考慮輸出信號(hào)的下降變化的情況。在這一變化前的某一時(shí)刻，晶體管P3關(guān)斷(OFF)，而晶體管N2處于飽和狀態(tài)因而完全開啟(ON)。所以，輸出晶體管P1完全是ON，從而負(fù)載電容CL被充電至VDD電位。類似地，晶體管P2關(guān)斷，而晶體管N3是ON，從而使輸出晶體管N1保持在非導(dǎo)通的OFF狀態(tài)。
下面考慮輸入信號(hào)變化到較低電壓電位時(shí)的情形。這時(shí)，晶體管N2開始變成OFF，而晶體管P3開始變成ON。與此類似，晶體管N3開始變成OFF，而晶體管P2開始變成導(dǎo)通?；叵胍幌戮w管P3、N2、N3和P2的尺寸，從而P3比N2強(qiáng)，而N3比P2強(qiáng)；即，P3和N3的W/L比值分別大于N2和P2。這種尺寸的后果是使得“不活動(dòng)”輸出晶體管(下降變化時(shí)的晶體管P1)變成OFF的速度比“活動(dòng)”輸出晶體管(即晶體管N1)變成ON的速度更快。相反，如果是上升變化，則由于N3比P2強(qiáng)，“不活動(dòng)”輸出晶體管N1變成OFF的速度將比“活動(dòng)”輸出晶體管P1變成ON的速度更快。這是本發(fā)明的一個(gè)重要方面，因?yàn)檫@樣的晶體管尺寸在邏輯電平變化期間用來消除輸出晶體管P1和N1之間的短路電流，從而將控制下降沿變化的電路與控制上升沿變化變化的電路隔開。
輸出緩沖器100的下降沿電路包含輸出晶體管N1、反饋電容CFN、晶體管P2、寄生電容CGN以及輸出負(fù)載電容CL。這些元件如圖2A中所示。圖3中所示的波形用于下降沿變化時(shí)緩沖器工作期間的三個(gè)時(shí)間區(qū)間。
如圖2B和圖3所示，晶體管N1在區(qū)間A開始時(shí)處在OFF狀態(tài)，在如圖2B所示的等效電路中為一處在開啟位置上的開關(guān)。晶體管P2處在飽和狀態(tài)，因此就象是一個(gè)恒流源，對(duì)晶體管N1的寄生柵極電容進(jìn)行充電，直到節(jié)點(diǎn)vg達(dá)到N1的閾值電壓。同時(shí)，由于N1處于OFF狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)vg處增加的電壓使得vo通過反饋電容CFN相應(yīng)增加?？梢源_定節(jié)點(diǎn)vg和輸出節(jié)點(diǎn)vo處變化的時(shí)間方程。
節(jié)點(diǎn)vg的時(shí)間函數(shù)vg(t)是

這里，C1是總的電容節(jié)點(diǎn)vg，而I是晶體管P2提供的電流。C1=CGN+CFNCLCFN+CL]]>輸出節(jié)點(diǎn)的時(shí)間函數(shù)vo(t)是

參照?qǐng)D2C和圖3，圖中示出的是區(qū)域B中示出緩沖器的工作情況和相應(yīng)的等效電路。由于P2繼續(xù)對(duì)電容CFN充電，所以，節(jié)點(diǎn)vg處的柵極電壓繼續(xù)上升，直到輸出晶體管N1開始變成ON。因此，輸出負(fù)載CL開始通過N1放電。同時(shí)，電容CFN也開始通過N1開始放電。這就趨向于使得節(jié)點(diǎn)vg處的電壓上升放慢，從而減小了N1中的電流。CFN通過N1放電的速度取決于負(fù)載電容CL的尺寸。
然而，CFN繼續(xù)由晶體管P2充電。這趨向于提高節(jié)點(diǎn)vg處的電位以及N1中的電流。反饋效應(yīng)將產(chǎn)生一種平衡狀態(tài)，即，電容CFN通過晶體管N1的放電速度由晶體管P2的充電速度來平衡。因此，在平衡狀態(tài)下，在區(qū)域B內(nèi)，輸出結(jié)果示于表7。另外，以鋼種B(號(hào)碼4、5)及鋼種D(號(hào)碼8、9)所得到的熱軋鋼板作為母材，以冷軋壓下率75％，在退火溫度750℃進(jìn)行冷軋及退火，得到冷軋鋼板。這些冷軋鋼板的機(jī)械性能一并記于表7。關(guān)于號(hào)碼8(鋼種D)，在1000℃加熱，在800℃進(jìn)行壓下率80％的壓下，接著，一旦放冷到600℃后，再升溫到850℃，在850℃施加壓下率90％的壓下后放冷。在這些鋼中，第2相的體積率是3～30％。由表7可知，按照本發(fā)明，鐵素體平均粒徑不到2μm的發(fā)明鋼，與比較鋼相比，強(qiáng)度-延伸均衡優(yōu)良，尤其將主相的平均粒徑與第2相的平均粒徑之比dm/ds控制在超過0.3～不到3的鋼，耐久性、韌性更加優(yōu)異，而各向異性小，具有良好的BH量。
表5化學(xué)成分/質(zhì)量％

表5化學(xué)成分/質(zhì)量％

現(xiàn)在來看圖4A和4B中的波形。這些波形給出在節(jié)點(diǎn)vg處測(cè)得的柵極電壓和在輸出節(jié)點(diǎn)vo處測(cè)得的輸出電壓。用于變化的輸出負(fù)載10pF、30pF、100F和300pf以及用于按照本發(fā)明的輸出緩沖器而產(chǎn)生的波形如圖4A所示，而用于傳統(tǒng)的輸出緩沖器而產(chǎn)生的波形如圖4B所示。圖4A還示出了一開始示于圖3中的三個(gè)工作區(qū)域A-C。
首先考慮圖4A。反饋電容的效果示于區(qū)域B中，該區(qū)域中，柵極電壓是平展的。恒定柵極電壓的結(jié)果是，輸出節(jié)點(diǎn)vo處信號(hào)的轉(zhuǎn)換速率對(duì)于所有的容性負(fù)載來說是恒定的。負(fù)載電容的影響不起作用，直至器件工作在區(qū)域B中為止。如圖4A所示，負(fù)載電容CL決定反饋電容充、放電達(dá)到平衡所需的時(shí)間，這是由vg成為波形平展部分可證明的。
比較而言，圖4B中沒有反饋電容器的傳統(tǒng)形式的緩沖器的波形顯示，柵極電壓是在瞬間達(dá)到VDD，因而使輸出晶體管N1立即進(jìn)入飽和狀態(tài)。因此，由于晶體管N1處在最大導(dǎo)通狀態(tài)下，輸出節(jié)點(diǎn)Vo處的放電速率是由負(fù)載電容CL和N1的溝道電阻所確定的時(shí)間常數(shù)的函數(shù)。由于溝道電阻保持不變，所以轉(zhuǎn)換速度將隨容性負(fù)載而變。
圖5A示出的是，工作在區(qū)域B內(nèi)時(shí)，輸出緩沖器100在晶體管N1中產(chǎn)生恒定的漏電流，電流根據(jù)負(fù)載CL自調(diào)整至不同的電平。由于這一自調(diào)整性能，因而不管負(fù)載的大小如何，放電時(shí)間是相同的。具有較多存儲(chǔ)電荷的較大負(fù)載將在給定的時(shí)間內(nèi)以較大的電流放電，而具有較少存儲(chǔ)電荷的較小負(fù)載在相同的時(shí)間內(nèi)放電較少的電流。結(jié)果是，不管負(fù)載電容為多大，轉(zhuǎn)換速度是恒定的。相反，圖5B中所示傳統(tǒng)輸出緩沖器的漏電流輪廓表示負(fù)載在最大的速率下放電，放電時(shí)間簡(jiǎn)單地是負(fù)載中存儲(chǔ)電荷量的函數(shù)。結(jié)果是轉(zhuǎn)換速度隨負(fù)載電容而變。
最后的結(jié)論是，正象可以通過比較圖4A和4B中的輸出波形所看到的那樣，本發(fā)明的傳播延遲增加了約8倍。參照?qǐng)D5A和5B，本發(fā)明的電路顯示，電流峰值減小的倍數(shù)相同。電流峰值減小有助于使噪聲為最小。正如從圖5A中可以看到的那樣，對(duì)于更小的負(fù)載，減小電流的能力甚至更好。
前述討論涉及的是在下降變化期間輸出緩沖器的工作情況，并且著重在圖1所示緩沖器電路100的下面的一半。類似的分析處理也可以適用于涉及緩沖器電路上半部分的上升變化。可以看到，對(duì)于上升變化，輸出節(jié)點(diǎn)vo處電壓的變化率是相同的而與容性負(fù)載CL無關(guān)。
現(xiàn)在來看圖6，討論本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。晶體管P1-P3以及N1-N3與圖1中含有輸出緩沖器100的那些晶體管是相同的。圖6中所示的實(shí)施例包括一個(gè)輸入與輸入節(jié)點(diǎn)vi耦連的反相器202。晶體管P4有一個(gè)與輸出晶體管P1的控制柵極耦合的第一端子和與節(jié)點(diǎn)vt耦合的第二端子。晶體管N4具有與輸出晶體管N1的控制柵極耦連的第一端子和與節(jié)點(diǎn)vt耦連的第二端子。晶體管P4和N4的柵極鏈接在一起，并與反相器202的輸出端耦合。反饋電容Ct耦合在輸出節(jié)點(diǎn)vo和節(jié)點(diǎn)vt之間。正如下面將要討論的那樣，晶體管P4和N4用作開關(guān)元件，有選擇地將反饋電容CF的一端與輸出晶體管P1的控制柵極或輸出晶體管N1的控制柵極耦合。
除了以下方面以外，圖6中所示電路200的運(yùn)行在所有方面與圖1所示電路是相似的?？紤]下降變化的情況。變化前的那一刻的情況是輸入節(jié)點(diǎn)vi處的電位是VDD。因此，晶體管N2、N3和P4變成ON，而晶體管P3、P2和N4變成OFF。因此，輸出晶體管P1的柵極電壓由晶體管N2保持在零，而輸出晶體管N1的柵極電壓由晶體管N3保持在零。所以，P1是ON，而輸出節(jié)點(diǎn)保持在VDD。
反相器202的輸出是零，所以，使晶體管P4開啟，而關(guān)閉晶體管N4。注意，盡管P4是ON，但節(jié)點(diǎn)vt處的電位卻不能上升到P4閾值電壓-VtP4以上。原因是，在這樣的條件下，節(jié)點(diǎn)vt是P4的源節(jié)點(diǎn)?；叵胍幌庐?dāng)Vqs＞＝Vt時(shí)出現(xiàn)導(dǎo)通的情況。這時(shí)，Vqs＝0-Vf，這里，Vf是節(jié)點(diǎn)vf處的電位。當(dāng)Vf達(dá)到-VtP4時(shí)，節(jié)點(diǎn)vf上升到-VtP4以上的趨勢(shì)將關(guān)斷P4。所以，Vf穩(wěn)定在-VtP4。類似地，可以看到，在上升變化的情況下，Vf將不會(huì)上升到(VDD-VtP4)以上。
當(dāng)出現(xiàn)變化時(shí)，晶體管N4開啟，從而通過已知為電荷共享的過程，將反饋電容CF處的電荷轉(zhuǎn)移到輸出晶體管N1的柵極。所以，通過使反饋電容CF具有合適的尺寸，可以將N1的柵極預(yù)充電至接近其閾值電壓的某一電位上。
按照本發(fā)明，N4是在晶體管P2變成ON之前完全處于ON的。這是通過反相器202的P溝道和N溝道晶體管的尺寸使之快于P3/N2和P2/N3來實(shí)現(xiàn)的。所以，在下降變化期間，反相器202將在晶體管P2變成ON以前變成高電位，而在上升變化期間，反相器將在晶體管N2變成ON之前變成低電位。這就在晶體管P2(N2)變成ON并開始對(duì)柵極充電之前提供了對(duì)N1(在上升變化的情況下是P1)柵極的預(yù)充電。通過對(duì)柵極的預(yù)充電，與圖1中的緩沖器電路相比，輸出負(fù)載CL可以在變化期間較早的時(shí)候開始放電。因此，就減小了傳播延遲。對(duì)于達(dá)到預(yù)充電電壓的柵極電壓，采用圖1所示的電路，因預(yù)充電而產(chǎn)生的有關(guān)傳播延遲的增益等于必須的延遲?？紤]反饋電容CF的值相對(duì)于輸出負(fù)載CL的值是可忽略的情況，可以得到傳播延遲下面的表達(dá)式

其中，Vt是晶體管P4處于下降變化而N4處于上升變化時(shí)的閾值電壓。
另外，由于反饋電容CF的預(yù)充電，使得尖峰也減小。由于柵極電容在工作區(qū)域A(圖3)期間的充電，所以預(yù)充電消除了采用圖1所示電路而出現(xiàn)的在輸出處建立起來的電荷。采用預(yù)充電，實(shí)際上可以沒有區(qū)域A。
同樣如圖7A所示，從圖中可以看到，由于反饋電容的預(yù)充電，柵極電壓瞬間達(dá)到輸出晶體管(P1，N1)的閾值電壓。因此，下降沿出現(xiàn)在比圖1中所示電路中的下降沿更早的時(shí)候，所以就減小了傳播延遲。注意，預(yù)充電還消除了圖1所示電路的下降變化開始時(shí)出現(xiàn)的尖峰。對(duì)于輸出緩沖器100，與圖5A中的曲線相比，圖7B中漏電流曲線還提高了輸出緩沖器200的響應(yīng)能力。
圖6所示實(shí)施例的另一個(gè)方面是使硅電路的面積減小。注意，與采用兩個(gè)反饋電容器CFN、CFP的圖1所示電路相比，圖6所示的電路采用一個(gè)反饋電容CF。與晶體管相比，電容所占有的面積較大。例如，一個(gè)1pF的電容器的面積約為25×55μM。所以，盡管圖6所示的電路比起圖1所示的電路采用較多的晶體管，但由于僅采用一個(gè)電容器，所以前者電路所需的總面積小于后者電路所需的總面積。N4、P4通常的W/L比值分別是8/0.8μM和24/0.8μM。類似地，包含反相器202的晶體管較小，例如，N溝道器件的4/0.8μM和P溝道的12/0.8μM通常被認(rèn)為足以驅(qū)動(dòng)晶體管N4和P4的小柵極電容了。
權(quán)利要求書按照條約第19條的修改關(guān)于根據(jù)PCT第19條進(jìn)行的修改的聲明本發(fā)明涉及一種輸出緩沖器電路，它具有一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)和一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，第一和第二反相器的輸入端與輸入節(jié)點(diǎn)耦合。反相器的輸出端與第一和第二驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極耦合。驅(qū)動(dòng)晶體管的公共漏極與輸出節(jié)點(diǎn)耦合。容性反饋路徑包括串聯(lián)耦合并具有公共柵極連線和公共路徑連線的第三和第四晶體管。電容器耦合在公共漏極和輸出節(jié)點(diǎn)之間。反相器耦合在輸入節(jié)點(diǎn)和公共柵極之間。
關(guān)于Boomer的參考文獻(xiàn)在圖2和圖3中給出了一種具有容性反饋路徑的輸出緩沖器，它包含耦合在輸出節(jié)點(diǎn)(Vout)和第一驅(qū)動(dòng)晶體管(P1)之間的第一電容器(Cp)，以及耦合在輸出節(jié)點(diǎn)和第二驅(qū)動(dòng)晶體管(N1)的柵極之間的第二電容器(Cn)。它沒有給出其他的容性反饋路徑。
關(guān)于Lewis的參考文獻(xiàn)在圖4中給出了一種輸出緩沖器，它具有耦合在第一驅(qū)動(dòng)晶體管(20)的柵極和地之間的第一電容器(Cin)，以及耦合在第二驅(qū)動(dòng)晶體管(22)的柵極和地之間的第二電容器(Cip)。關(guān)于Lewis的參考文獻(xiàn)沒有揭示出采用任何的容性反饋路徑。
關(guān)于Nessi等人的參考文獻(xiàn)涉及一種控制信號(hào)響應(yīng)速度的輸出驅(qū)動(dòng)器，它采用的是開關(guān)式感性負(fù)載。所揭示的電路避免了采用直接的并且是急劇的電荷轉(zhuǎn)移，而直接并急劇的電荷轉(zhuǎn)移是開關(guān)式電路的特征。圖3示出了一種避免這樣的電流變化的電路。電路包括一對(duì)共享一個(gè)電容器(cu)的積分級(jí)(integratingstage)(運(yùn)算放大器，未標(biāo)號(hào))。電容器在運(yùn)算放大器之間是可以轉(zhuǎn)換的(s1，s2)。信號(hào)(NW，PW)使每一開關(guān)轉(zhuǎn)換工作同步，從而一次電容器(cu)僅與一個(gè)運(yùn)算放大器耦合。輸出晶體管(PU，NU)的接通-關(guān)斷期間的信號(hào)響應(yīng)速度受到控制，從而避免了積分級(jí)的工作期間因積分的影響而產(chǎn)生的急劇變化。
權(quán)利要求書1.一種緩沖器電路，其特征在于，它包含信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)(Vi)；具有輸入端子和輸出端子的第一反相器(P3，N2)，所述輸入端子與所述信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)耦合；具有輸入端子和輸出端子的第二反相器(P2，N3)，所述輸入端子與所述信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)耦合；具有第一端子和第二端子并具有與所述第一反相器的所述輸出端子耦合的柵極端子的第一輸出晶體管(P1)；具有第一端子和第二端子并具有與所述第二反相器的所述輸出端子耦合的柵極端子的第二輸出晶體管(N1)；信號(hào)輸出節(jié)點(diǎn)(Vo)，所述第一輸出晶體管的第二端子和所述第二輸出晶體管的所述第一端子與所述信號(hào)輸出節(jié)點(diǎn)(Vo)耦合；以及用來將所述信號(hào)輸出節(jié)點(diǎn)回過來與所述第一和第二輸出晶體管的柵極端子耦合的容性反饋裝置(CF)，包括串聯(lián)耦合并連接在第一和第二輸出晶體管的柵極之間的第三和第四晶體管(P4，N4)，以及耦合在所述信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)和所述第三和第四晶體管的柵極之間的第三反相器(202)。
2.刪除3.刪除4.刪除5.如權(quán)利要求4所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第一輸出晶體管(P1)是一個(gè)P溝道器件，而所述第二輸出晶體管(N1)是一個(gè)N溝道器件。
6.如權(quán)利要求5所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第三晶體管(P4)是一個(gè)P溝道器件，而所述第四晶體管(N4)是一個(gè)N溝道器件。
7.如權(quán)利要求1所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第一反相器包括一個(gè)P溝道器件(P3)和一個(gè)N溝道器件(N2)，所述P溝道器件的W/L比值大于所述N溝道器件的W/L比值。
8.如權(quán)利要求7所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第二反相器包括一個(gè)P溝道器件(P2)和一個(gè)N溝道器件(N3)，所述N溝道器件的W/L比值大于所述P溝道器件的W/L比值。
9.刪除10.刪除11.刪除12.一種輸出緩沖器，其特征在于，它包含信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)(Vi)；信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)(Vo)；具有與所述信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)耦合的輸入端并且還具有一個(gè)輸出端的第一反相器(P3，N2)；牽引晶體管(pull-up transistor)(P1)，它具有與第一電位耦合的第一端子、與信號(hào)輸出節(jié)點(diǎn)耦合的第二端子，以及與第一反相器的輸出端子耦合的控制端子；具有與所述信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)耦合的輸入端子并且還具有一個(gè)輸出端的第二反相器(P2，N3)；下拉晶體管(pull-down)(N1)，它具有與第二電位耦合的第一端子、與信號(hào)輸出節(jié)點(diǎn)耦合的第二端子，以及與第二反相器的輸出端子耦合的控制端子；以及具有容性元件(CF)和開關(guān)裝置(P4，N4，202)的容性反饋路徑，所述容性元件具有與所述信號(hào)輸出節(jié)點(diǎn)耦合的第一端，所述開關(guān)裝置用來有選擇地將所述容性元件的第二端直接與所述牽引晶體管的控制柵極或所述下拉晶體管的控制柵極耦合。
13.如權(quán)利要求12所述的輸出緩沖器，其特征在于，所述開關(guān)裝置包括一個(gè)第三反相器(202)、P溝道晶體管(P4)和N溝道晶體管(N4)；所述第三反相器具有與所述信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)(Vi)耦合的輸入端子并且還具有與P溝道和N溝道晶體管的控制柵極耦合的輸出端子；晶體管具有公共漏極連接點(diǎn)；P溝道晶體管的源極與牽引晶體管(P1)的控制柵極耦合；N溝道晶體管的源極與下拉晶體管(N1)的控制柵極耦合；公共連接連接點(diǎn)與容性元件(CF)的第二端耦合。
14.如權(quán)利要求12所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第一反相器包括一個(gè)P溝道器件(P3)和一個(gè)N溝道器件(N2)，所述P溝道器件的W/L比值大于所述N溝道器件的W/L比值。
15.如權(quán)利要求14所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第二反相器包括一個(gè)P溝道器件(P2)和一個(gè)N溝道器件，所述N溝道器件(N3)的W/L比值大于所述P溝道器件的W/L比值。
權(quán)利要求
1.一種緩沖器電路，其特征在于，它包含信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)(Vi)；具有輸入端子和輸出端子的第一反相器(P3，N2)，所述輸入端子與所述信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)耦合；具有輸入端子和輸出端子的第二反相器(P2，N3)，所述輸入端子與所述信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)耦合；具有第一端子和第二端子并具有與所述第一反相器的所述輸出端子耦合的柵極端子的第一輸出晶體管(P1)；具有第一端子和第二端子并具有與所述第二反相器的所述輸出端子耦合的柵極端子的第二輸出晶體管(N1)；信號(hào)輸出節(jié)點(diǎn)(Vo)，所述第一輸出晶體管的第二端子和所述第二輸出晶體管的所述第一端子與所述信號(hào)輸出節(jié)點(diǎn)(Vo)耦合；以及用來將所述信號(hào)輸出節(jié)點(diǎn)回過來與所述第一和第二輸出晶體管的所述柵極端子耦合的容性反饋裝置(CFP，CFN；CF)。
2.如權(quán)利要求1所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述容性反饋裝置包括耦合在所述第一輸出晶體管(P1)的信號(hào)輸出節(jié)點(diǎn)和的柵極端子之間的第一容性元件(CFP)，以及耦合在所述第二輸出晶體管(N1)的信號(hào)輸出和柵極端子之間的第二容性元件(CFN)。
3.如權(quán)利要求2所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第一輸出晶體管(P1)是一個(gè)P溝道器件，而第二輸出晶體管(N1)是一個(gè)N溝道器件。
4.如權(quán)利要求1所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述容性反饋裝置還包括串聯(lián)耦合并連接在所述第一和第二輸出晶體管的柵極之間的第三和第四晶體管(P4，N4)，以及耦合在所述第三和第四晶體管的信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)和柵極之間的第三反相器(202)。
5.如權(quán)利要求4所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第一輸出晶體管(P1)是一個(gè)P溝道器件，而所述第二輸出晶體管(N1)是一個(gè)N溝道器件。
6.如權(quán)利要求5所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第三晶體管(P4)是一個(gè)P溝道器件，而所述第四晶體管(N4)是一個(gè)N溝道器件。
7.如權(quán)利要求1所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第一反相器包括一個(gè)P溝道器件(P3)和一個(gè)N溝道器件(N2)，所述P溝道器件的W/L比值大于所述N溝道器件的W/L比值。
8.如權(quán)利要求7所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第二反相器包括一個(gè)P溝道器件(P2)和一個(gè)N溝道器件(N3)，所述N溝道器件的W/L比值大于所述P溝道器件的W/L比值。
9.一種輸出緩沖器電路，其特征在于，它包括輸入節(jié)點(diǎn)(Vi)和輸出節(jié)點(diǎn)(Vo)；具有第一和第二反相器(P3，N2；P2，N3)的輸入級(jí)，每一反相器具有與所述輸入級(jí)耦合的輸入端；具有與所述第一反相器的輸出端耦合的柵極端子并且還具有與所述輸出節(jié)點(diǎn)(Vo)耦合的漏極端子的P溝道晶體管(P1)；具有與所述第二反相器的輸出端耦合的柵極端子并且還具有與所述輸出節(jié)點(diǎn)(Vo)的漏極端子的N溝道晶體管(N1)；耦合在所述P溝道晶體管的漏極端子和柵極端子之間的第一容性元件(CFP)；以及耦合在所述N溝道晶體管的漏極端子和柵極端子之間的第二容性元件(CFN)。
10.如權(quán)利要求9所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第一反相器包括一個(gè)P溝道器件和一個(gè)N溝道器件，所述P溝道器件的寬度比所述N溝道器件的寬度大。
11.如權(quán)利要求9所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第二反相器包括一個(gè)P溝道器件和一個(gè)N溝道器件，所述N溝道器件的寬度比所述P溝道器件的寬度大。
12.一種輸出緩沖器，其特征在于，它包含信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)(Vi)；信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)(Vo)；具有與所述信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)耦合的輸入端并且還具有一個(gè)輸出端的第一反相器(P3，N2)；牽引晶體管(pull-up transistor)(P1)，它具有與第一電位耦合的第一端子、與信號(hào)輸出節(jié)點(diǎn)耦合的第二端子，以及與第一反相器的輸出端子耦合的控制端子；具有與所述信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)耦合的輸入端子并且還具有一個(gè)輸出端的第二反相器(P2，N3)；下拉晶體管(pull-down)(N1)，它具有與第二電位耦合的第一端子、與信號(hào)輸出節(jié)點(diǎn)耦合的第二端子，以及與第二反相器的輸出端子耦合的控制端子；以及具有容性元件(CF)和開關(guān)裝置(P4，N4，202)的容性反饋路徑，所述容性元件具有與所述信號(hào)輸出節(jié)點(diǎn)耦合的第一端，所述開關(guān)裝置用來有選擇地將所述容性元件的第二端耦合在所述牽引晶體管的控制柵極和所述下拉晶體管的控制柵極之間。
13.如權(quán)利要求12所述的輸出緩沖器，其特征在于，所述開關(guān)裝置包括一個(gè)第三反相器(202)、P溝道晶體管(P4)和N溝道晶體管(N4)；所述第三反相器具有與所述信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)(Vi)耦合的輸入端子并且還具有與P溝道和N溝道晶體管的控制柵極耦合的輸出端子；晶體管具有公共漏極連接點(diǎn)；P溝道晶體管的源極與牽引晶體管(P1)的控制柵極耦合；N溝道晶體管的源極與下拉晶體管(N1)的控制柵極耦合；公共連接連接點(diǎn)與容性元件(CF)的第二端耦合。
14.如權(quán)利要求12所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第一反相器包括一個(gè)P溝道器件(P3)和一個(gè)N溝道器件(N2)，所述P溝道器件的W/L比值大于所述N溝道器件的W/L比值。
15.如權(quán)利要求14所述的輸出緩沖器電路，其特征在于，所述第二反相器包括一個(gè)P溝道器件(P2)和一個(gè)N溝道器件，所述N溝道器件(N3)的W/L比值大于所述P溝道器件的W/L比值。
全文摘要
按照本發(fā)明的輸出緩沖器(100,200)呈現(xiàn)固定的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換速率。輸出信號(hào)的特性不依賴于從緩沖器看得的容性負(fù)載(CL)。電路包括從輸出節(jié)點(diǎn)到驅(qū)動(dòng)輸出晶體管的電路的容性反饋路徑。在一種實(shí)施例中,反饋路徑包含兩個(gè)容性元件(CFP CFN),一個(gè)在上升沿變化時(shí)發(fā)揮作用,另一個(gè)在下降沿變化時(shí)發(fā)揮作用。在第二個(gè)實(shí)施例中,一個(gè)容性元件(CF)與開關(guān)電路(P4,N4)耦合,用在下降變化或上升變化期間。第二個(gè)實(shí)施例提供輸出晶體管柵極的預(yù)充電,并因此而改進(jìn)了響應(yīng)時(shí)間。
文檔編號(hào)H03K19/003GK1243616SQ98801890
公開日2000年2月2日 申請(qǐng)日期1998年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月19日
發(fā)明者弗洛朗·加西亞 申請(qǐng)人:愛特梅爾股份有限公司