限幅器中的電容性負載的電感隔離的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號限幅電路及與其相關(guān)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于到電路的輸入信號上的過壓情況而可能損壞許多電路。因此，過壓電路可以被包括以保護免于此類過壓情況。一些過壓保護電路包括各種晶體管的使用，這些晶體管在檢測到輸入節(jié)點上的過壓情況時接通?？赡芤筮@類晶體管吸收(sink)的電流量可能迫使晶體管變得相對大。大晶體管導(dǎo)致由晶體管所引起的大寄生電容。大寄生電容可能限制電路的帶寬，這是高速數(shù)據(jù)信號的特定問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]—些實施例涉及限幅器電路，其包括電感器、第一晶體管和第二晶體管。電感器具有被連接到輸入節(jié)點的第一端子。第一晶體管被連接到電感器的第二端子并且還連接到地。第二晶體管被連接到輸入節(jié)點并且被連接到第一晶體管的柵極。如果過壓情況形成在輸入節(jié)點上，則使得第二晶體管傳導(dǎo)從而導(dǎo)通第一晶體管，這進而使得過壓電流路徑形成，該過壓電流路徑從輸入節(jié)點開始，通過電感器，通過第一晶體管并到地。限幅器的電感器將輸入信號與可由第一晶體管引起的任何寄生電容隔離。
[0004]其它實施例涉及主機和用來限制輸入信號的幅值并提供限幅信號給主機的限幅器。限幅器包括具有被連接到輸入節(jié)點的第一端子的電感器。限幅器還包括被連接到電感器的第二端子的第一晶體管。第一晶體管還被連接到地。第二晶體管被連接到輸入節(jié)點和第一晶體管的柵極。當在輸入節(jié)點上形成過壓情況時，使得第二晶體管傳導(dǎo)從而導(dǎo)通第一晶體管，這進而使得過壓電流路徑形成，該過壓電流路徑從輸入節(jié)點開始，通過電感，通過第一晶體管并到地。
【附圖說明】
[0005]圖1顯示根據(jù)本公開的原理并且包括限幅電路的系統(tǒng)；
[0006]圖2顯示圖1的限幅器的示例；
[0007]圖3顯示圖2的限幅電路的更詳細的實施例；以及
[0008]圖4顯示圖2的限幅電路的更詳細的實施例。
【具體實施方式】
[0009]本文描述的實施例涉及限制輸入信號的幅值的限幅器。圖1示出一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中發(fā)射器100將信號105發(fā)送到接收器110。發(fā)射器100和接收器110可以是相同裝置的一部分或者可以實現(xiàn)在不同的設(shè)備中。在一些實施例中，發(fā)射器100和接收器110可以被包含在共同的硅襯底上，然而在其它實施例中可以不是這種情況。
[0010]如圖所示，接收器110包括耦合到主機130的限幅器120。主機130將它的預(yù)期功能提供給接收器，并且除了發(fā)射器向接收器提供信號105外，本文中不對關(guān)于由發(fā)射器100和接收器110實現(xiàn)的功能做出限制。信號105可以是單端(single-ended)或差分信號。
[0011]限幅器120從發(fā)射器100接收輸入信號105并且將輸入信號的幅值限制到指定閾值。在一些實施例中，盡管其他過壓閾值也是可能的，限幅器120仍將輸入信號限制為小于例如2V。將輸入信號105的電壓幅值偏離規(guī)定的過電壓閾值之外的任何試圖都將由限幅器120通過迫使輸入信號105的電壓幅值低于規(guī)定的過壓閾值來限制。限幅器120將限幅限幅輸入信號105提供給主機130，如由信號107所示。
[0012]圖2顯示限幅器120的示例。在一些實施例中，限幅器120限制單端信號的幅值。圖2的實施例涉及差分輸入信號105，并且圖2顯示限制正差分輸入信號的幅值的限幅器120，此外，會提供相應(yīng)的限幅器120以限制負差分輸入信號的幅值。
[0013]如圖所示，限幅器120包括電感器L1、電阻器Rl以及分流電路145。在輸入節(jié)點140處提供輸入信號105，并且輸入節(jié)點140還將輸出信號107提供給主機130。也就是說，輸入節(jié)點既接收來自發(fā)射器的將被限幅的信號105，又是限幅信號107本身。電感器LI包括被連接到輸入節(jié)點140的第一端子150。電感器LI的第二端子152連接到阻抗匹配電阻器Rl并連接到分流電路145。分流電路145連接到低阻抗節(jié)點146 (例如，地)。分流電路145還連接到輸入節(jié)點140，以便監(jiān)控輸入信號105的電壓電平。
[0014]當分流電路145檢測到輸入節(jié)點140上的電壓開始超過過壓閾值時，分流電路使得過壓電流路徑160從輸入節(jié)點140經(jīng)過電感器LI，經(jīng)過分流電路145并到達低阻抗節(jié)點146。否則，在不存在過壓情況的情況下，不形成過壓電流路徑160并且不通過分流電路145分流來自輸入節(jié)點140的電流。如以下進一步所描述的，通過分流來自輸入節(jié)點140的電流到低阻抗節(jié)點146，阻止在輸入節(jié)點上的電壓超過過壓閾值。
[0015]由分流電路145引起的任何寄生電容基本上由電感器LI隔離。電感器的阻抗隨著增加的阻抗而增加。因此，在相對高的阻抗時，電感LI的和分流電路145的寄生電容的串聯(lián)組合的等效阻抗基本上是由電感器LI來主控(dominate)。這樣，分流電路145的寄生電容對輸入信號105的帶寬影響不大。
[0016]圖3顯示限幅器120的示例電路實施例。其它電路結(jié)構(gòu)也是可能的。圖3中的說明性電路包括電感器L1、晶體管Ml和晶體管M2以及電阻器R1-R4。圖2的分流電路145的示例在圖3中被示出為包括晶體管Ml和晶體管M2以及電阻器R2-R4。在圖3的示例中，盡管其他類型的晶體管和摻雜方案也可以被實現(xiàn)，然而晶體管Ml是N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)晶體管并且晶體管M2是P溝道MOS (PMOS)晶體管。
[0017]如上所述，在輸入節(jié)點140處提供輸入信號105，并且輸入節(jié)點140還將輸出信號107提供給主機130。S卩，輸入節(jié)點既接收來自發(fā)射器的將被限幅的信號105，又是限幅的信號107本身。電感器LI的第一端子150被連接到輸入節(jié)點140。電感器LI的第二端子152連接到晶體管Ml的漏極D1。晶體管Ml的源極SI被連接到低阻抗節(jié)點，在圖2 (以及圖3)中該低阻抗節(jié)點是地。電感器LI的第二端子152還如圖所示被連接到電阻器Rl。選擇電阻器Rl用作輸入終端電阻器以與發(fā)射器100匹配阻抗，以便更好地衰減如果不存在終端電阻器或使用不恰當選擇的終端電阻而可能以其他方式出現(xiàn)的反射。
[0018]電阻器R3和R4形成分壓器，其在節(jié)點172上的分壓電壓被提供給晶體管M2的柵極G2。晶體管M2的源極S2連接到輸入節(jié)點140。晶體管M2的漏極D2連接到電阻器R2 (其連接到地)，并且還連接到晶體管Ml的柵極Gl。晶體管M2的漏極D2、晶體管Ml的柵極Gl以及電阻R2之間的連接點被標記為節(jié)點175。在一些實施例中，晶體管M2的源極S2可以連接到電感器的第二端子152，而不是輸入節(jié)點140。
[0019]來自由電阻器R3和R4形成的分壓器的在節(jié)點172上的電壓是基準電壓(VREF)從而確定限幅器110的過壓點(即，輸入信號105的電壓幅值超過主機130的最大額定值所在的點)。當相對于被提供給晶體管M2的柵極G2的節(jié)點172上的基準電壓的輸入節(jié)點140上的電壓超過晶體管M2的柵極至源極閾值電壓時，晶體管M2接通。否則，如果相對于節(jié)點172處的電壓的輸入節(jié)點140上的電壓低于晶體管M2的閾值電壓，則晶體管M2保持關(guān)斷。在輸入節(jié)點140上的電壓不處于過壓情況的正常的系統(tǒng)操作期間，將晶體管M2關(guān)斷。在晶體管M2關(guān)斷的情況下，節(jié)點175上的電壓將是低的，從而使晶體管Ml也被關(guān)斷。因此，在正常的系統(tǒng)操作(無過壓情況)期間，兩個晶體管Ml和M2都被關(guān)斷并且沒有電流被引導(dǎo)通過任一晶體管。
[0020]然而，一旦輸入節(jié)點140上的電壓開始增加到高于過壓極限(根據(jù)晶體管M2的閾值電壓)時，晶體管M2的源極S2和柵極G2之間的電壓將足夠高從而使晶體管M2接通。在晶體管M2接通的情況下，形成從輸入節(jié)點140通過晶體管M2和電阻器R2到地的電流路徑157。因此，非零電壓形成在節(jié)點175上，其足夠大以接通晶體管Ml。在晶體管Ml接通的情況下，過壓電流路徑160形成在圖3中。該過壓電流路徑160形成為從輸入節(jié)點140通過電感器LI及晶體管Ml到地。將電感器LI和晶體管Ml兩端的壓降結(jié)合為