具有浮動偏置的電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的實施例涉及電子器件，以及更具體地在一個或多個實施例中涉及具有浮動偏置的電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電路元件(諸如，晶體管)具有擊穿電壓，其中他們?nèi)珙A(yù)期停止運行和/或可永久損壞。電路元件的擊穿電壓通?；谟糜谥圃煸摻M件的制造工藝，以及不同的制造工藝可以導(dǎo)致不同的擊穿電壓。因此，在需要更大的電壓電源的情況下，通常使用具有較高的擊穿電壓的電路元件。然而，較高的擊穿電壓也有一定的妥協(xié)。例如，當(dāng)組件的擊穿電壓增加時，該組件的最大運行速度會降低。此外，對于晶體管，較高的擊穿電壓可以導(dǎo)致增加的晶體管集電極的電阻，這會導(dǎo)致較差的余量。這些妥協(xié)可在使用高電壓電源和以高速運行的系統(tǒng)中是顯著的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]描述的電路或裝置包括一個或多個浮置偏置電路，使得信號處理電路的元件部分保持在其擊穿電壓閾值內(nèi)，并使用較大的電源。
[0004]在一些實施例中，提供了一種裝置，其包括信號處理電路；第一內(nèi)部軌電壓電路，被配置為接收第一電源電壓，并提供響應(yīng)于信號處理電路中的數(shù)據(jù)信號的電壓變化而變化的第一內(nèi)部軌電壓；以及第二內(nèi)部軌電壓電路，被配置為接收第二電源電壓，并提供響應(yīng)于信號處理電路的數(shù)據(jù)信號的電壓變化而變化的第二內(nèi)部軌電壓。
[0005]在某些實施例中，信號處理電路包括晶體管。在一些實施例中，信號處理電路包括雙極結(jié)晶體管。在某些實施例中，第一內(nèi)部軌電壓電路和第二內(nèi)部軌電壓電路的每一個包括多個開關(guān)元件、緩沖器和電阻元件。在一些實施例中，所述電阻元件包括電阻和晶體管中的至少一個。在某些實施例中，第一內(nèi)部軌電壓電路的電壓電平是在第一電源電壓和信號處理電路中的數(shù)據(jù)信號的電壓之間的大約一半。在一些實施例中，在第二內(nèi)部軌電壓電路的電壓電平是第二電源電壓和信號處理電路中的數(shù)據(jù)信號的電壓之間的大約一半。在某些實施例中，第一內(nèi)部軌電壓電路和信號處理電路中的數(shù)據(jù)信號的電壓之間的電壓差最多是信號處理電路中的一個或多個組件的擊穿電壓閾值的一半。在一些實施例中，第二內(nèi)部軌電壓電路和信號處理電路中的數(shù)據(jù)信號的電壓之間的電壓差最多是信號處理電路中的一個或多個組件的擊穿打壓閾值的一半。在某些實施例中，第一電源電壓和第二電源電壓之間的電壓差大于信號處理電路的一個或多個組件的擊穿電壓閾值。在一些實施例中，所述第一內(nèi)部軌電壓和所述第二內(nèi)部軌電壓電路之間的電壓差小于或等于所述信號處理電路的一個或多個組件的擊穿電壓閾值。
[0006]在某些實施例中，該裝置還包括:在第一電源電壓的節(jié)點和第一內(nèi)部軌電壓電路之間電耦合的第三內(nèi)部軌電壓電路，其中，所述第三內(nèi)部軌電壓電路被配置以提供響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)信號的電壓變化而變化的第三內(nèi)部軌道電壓，和在第二電源電壓的節(jié)點和所述第二內(nèi)部軌電壓電路之間電耦合的第四內(nèi)部軌電壓電路，其中，所述第四內(nèi)部軌電壓電路被配置成提供響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)信號的電壓變化而變化的第四內(nèi)部軌道電壓。
[0007]在一些實施例中，提供了用于提高信號處理電路的電壓范圍的方法。該方法可以包括從第一內(nèi)部軌電壓向信號處理電路提供第一內(nèi)部軌電壓電路，其中，第一內(nèi)部軌電壓響應(yīng)于所述信號處理電路的輸出電壓的變化而變化，其中，第一內(nèi)部軌道電壓電路被電耦合到所述信號處理電路并被配置為接收第一電源電壓，并從第二內(nèi)部軌電壓電路向信號處理電路提供第二內(nèi)部軌電壓，其中，所述第二內(nèi)部軌電壓響應(yīng)于所述信號處理電路的輸出的電壓變化而變化，其中，第二內(nèi)部軌電壓電路被電耦合到所述信號處理電路并被配置為接收第二電源電壓。
[0008]在某些實施例中，第一內(nèi)部軌電壓小于第一電源電壓，以及第二內(nèi)部軌電壓大于所述第二電源電壓。在一些實施例中，第一內(nèi)部軌電壓電路的電壓電平是在第一電源電壓和所述信號處理電路中的數(shù)據(jù)信號的電壓之間的近似一半，以及第二內(nèi)部軌電壓電路的電壓電平是第二電源電壓和信號處理電路中的數(shù)據(jù)信號的電壓之間的近似一半。在某些實施例中，第一內(nèi)部軌電壓電路和信號處理電路中的數(shù)據(jù)信號的電壓之間的電壓差最多是信號處理電路中的一個或多個組件的擊穿電壓閾值的一半。在一些實施例中，第二內(nèi)部軌電壓電路和信號處理電路中的數(shù)據(jù)信號的電壓之間的電壓差最多是信號處理電路中的一個或多個組件的擊穿電壓閾值的一半。在某些實施例中，第一電源電壓和第二電源電壓之間的電壓差大于所述信號處理電路的一個或多個組件的擊穿電壓閾值。在一些實施例中，第一內(nèi)部軌電壓和所述第二內(nèi)部軌電壓電路之間的電壓差小于或等于所述信號處理電路的一個或多個組件的擊穿電壓閾值。
[0009]在本文描述的一些實施例中，提供了包括信號處理電路的裝置，包含:具有擊穿電壓閾值的多個元件，耦合在第一電源供給源和信號處理電路的節(jié)點之間的一個或多個第一內(nèi)部軌電壓電路，以及電耦合到用于第二電源供給源和信號處理電路的節(jié)點的一個或多個第二內(nèi)部軌電壓電路。在某些實施例中，所述一個或多個第一內(nèi)部軌電壓電路以及所述一個或多個第二內(nèi)部軌電壓的每一個被配置為提供成與數(shù)據(jù)信號的電壓變化成比例變化的內(nèi)部軌電壓，以及其中所述兩個第二內(nèi)部軌電壓電路的內(nèi)部軌電壓之間的差值滿足擊穿電壓閾值。
[0010]在本文描述的一些實施例中，提供了一種包括信號處理電路的裝置，其包含多個開關(guān)元件，電耦合到第一電源供給源和信號處理電路的第一組開關(guān)元件的第一內(nèi)部軌電壓電路，其中，所述第一內(nèi)部軌電壓電路被配置為提供隨著數(shù)據(jù)信號的電壓變化成比例地變化的第一內(nèi)部軌電壓，和電耦合到第二電源供給源和信號處理電路的第二組開關(guān)元件的第二內(nèi)部軌電壓電路，其中，第二內(nèi)部軌電壓電路被配置以提供隨著數(shù)據(jù)信號的電壓變化成比例地變化的第二內(nèi)部軌電壓。
【附圖說明】
[0011]圖1A和IB是包括用于信號處理電路的一個或多個浮動偏置電路的系統(tǒng)的實施例的示意框圖。
[0012]圖2是示出信號處理電路和偏置電路的實施例的示意框圖。
[0013]圖3是示出浮動偏置電路的實施例的框圖。
[0014]圖4是說明包括在輸入級的浮動偏置電路和在輸出級的浮動偏置電路的電流反饋放大器的實施例的電路圖。
[0015]圖5是說明用于在與浮動偏置電路結(jié)合使用的緩沖器電路的實施例的電路圖。
【具體實施方式】
[0016]某些實施例的以下詳細(xì)描述提出了本公開內(nèi)容的具體實施例的各種描述。然而，本公開的其他實施例可以以多種不同的方式實現(xiàn)，如由權(quán)利要求書定義和涵蓋。在本說明書中，參考了附圖，其中類似的附圖標(biāo)記可指示相似的元件。
[0017]圖1A是用于產(chǎn)生一個或多個內(nèi)部軌電壓的系統(tǒng)100的實施例的示意性框圖，所述一個或多個內(nèi)部軌電壓可以至少部分基于節(jié)點上的數(shù)據(jù)信號的電壓電平而變化(在此也稱為作為浮動偏差)。在一些實施例中，一個或多個內(nèi)部軌電壓與在節(jié)點處的數(shù)據(jù)信號的電壓電平而成比例地變化。系統(tǒng)100可以有利地允許信號處理電路102超過給定處理的擊穿電壓閾值操作，并且可以包括信號處理電路102中，浮動偏置電路104、106 (也稱為內(nèi)部軌電壓電路)，系統(tǒng)電源高源108 (也稱為第一電源供給源)，以及系統(tǒng)電源低源110 (也稱為第二電源供給源)。系統(tǒng)電源高源108和系統(tǒng)電源低源110可以電連接到集成電路的封裝的觸點，以從一個或多個電源接收相應(yīng)電壓偏差。浮動偏置電路/內(nèi)部軌電壓電路104可以電耦合至系統(tǒng)電源高源108和信號處理電路102，以及浮置偏置電路/內(nèi)部軌電壓電路106可以電耦合到系統(tǒng)電壓低源110和信號處理電路102。
[0018]在一些實施例中，系統(tǒng)電源高源108可以是系統(tǒng)100的電源提供的最大電壓。在某些實施例中，系統(tǒng)電源高源108可以是除了由電源供給所提供的最大電壓以外的電壓。在一些實施例中，系統(tǒng)電源低源110可以是由系統(tǒng)100的電源供給提供的最小電壓。在某些實施例中時，系統(tǒng)電源低源110可以是處理由電源供給所提供的最小電壓以外的電壓。例如，在一些實施例中，系統(tǒng)電源高源108可以是24V，以及系統(tǒng)電源低源110可以是24V。然而，在一些實施例中，系統(tǒng)電源高源108可以是小于電源的最大電壓，以及系統(tǒng)電源低源110可以大于電源供給的最小電壓。例如，如果電源是36V的直流電源，系統(tǒng)電源高源108可以被配置為30V，以及系統(tǒng)電源低源110可以被配置為5V。上述實施例的任何組合可以根據(jù)需要使用。
[0019]信號處理電路102可以用于處理輸入信號，并且可以使用各種電路拓?fù)鋪韺崿F(xiàn)。例如，信號處理電路102可以被實現(xiàn)為線性傳輸環(huán)電路，電流反饋放大器或其它放大器電路。在一些實施例中，信號處理電路102可以對應(yīng)于下文參考圖4更詳細(xì)描述的集成電路的輸入級和/或輸出級，因此，在一些實施例中，系統(tǒng)100可以增加電路的輸入共模范圍，并且，在某些實施例中，系統(tǒng)100可以增加電路可以容忍的數(shù)據(jù)信號的電壓擺幅。
[0020]在一些實施例中，信號處理電路102可以使用各種元件實施，諸如晶體管(例如，場效應(yīng)晶體管(FET)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET)、功率MOSFET、雙極結(jié)型晶體管(雙極結(jié)型晶體管)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等)、電阻器等，這將在下面參考圖2更詳細(xì)地描述。雖然術(shù)語“金屬”和“氧化”都存在于MOSFET的名稱，但可以理解這些晶體管可具有由除了金屬的其它材料制作的柵極，諸如多晶硅柵極，并且可具有從除了氧化硅的電介質(zhì)制作的電介質(zhì)“氧化”區(qū)域，諸如由氮化硅或高k介電材料。如前面提到的，信號處理電路102的組件(例如，晶體管)具有擊穿電壓閾值，當(dāng)超過時，使得信號處理電路102停止預(yù)期的操作(例如，完全停止運行和/或降低的精度、引入錯誤等)。
[0021]在一些實施例中，系統(tǒng)電源高源108和系統(tǒng)電源低源110之間的電壓差不滿足信號處理電路102中組件的擊穿電壓閾值在。在這種情況下，浮置偏置電路104、106可用于使信號處理電路102正常工作。在一些實施例中，最接近信號處理電路102的兩個浮動偏置電路是(或一個浮動偏置電路和系統(tǒng)電源高源108和系統(tǒng)電源低源110中的一個)之間的電壓差滿足擊穿電壓閾，從而使信號處理電路102正常工作。
[0022]此外，浮動偏置電路104、106可用于維持所述信號處理電路102的組件在它們的擊穿電壓閾值中或滿足信號處理電路102的組成部分的擊穿電壓閾值，同時增加信號處理電路102可使用的電源范圍。在一些實施例中，浮動偏置電路104、106可以使用開關(guān)元件來實現(xiàn)，諸如晶體管(例如、FET、MOSFET、晶體管、功率FET、雙極結(jié)型晶體管等)，緩沖器，電阻元件(例如，電阻器，晶體管)，和類似物。類似于信號處理電路102的組件，浮動偏置電路104、106的組件可具有擊穿電壓閾值。在一些實施例中，浮置偏置電路104、106的元件的擊穿電壓閾值可以相同或近似等于信號處理電路102的組件的擊穿電壓閾值。在某些實施例中，浮動偏置電路104、106的組件的擊穿電壓閾值可不同于信號處理電路102的組件的擊穿電壓閾值(例如，更大和/或更小)。
[0023]浮動偏置電路104可被電耦合到系統(tǒng)電源高源108和信號處理電路102，并且可以被配置為提供電壓到信號處理電路102，它低于系統(tǒng)電源高源108的電壓。在一些實施例中，浮置偏壓電路104(例如，在浮動偏置電路104的節(jié)點)的電壓電平是系統(tǒng)電源高源108的電壓電平和信號處理電路102的電壓電平(例如，數(shù)據(jù)信號在信