使用低压器件的高压输入接收机制造技术

一种用于将高压域输入信号阶降成低压域经阶降信号的输入接收机包括波形斩波器。该波形斩波器将高压域输入信号斩波成第一经斩波信号和第二经斩波信号。高压域接收机将该第一经斩波信号和该第二经斩波信号组合成高压域组合信号。阶降器件将该高压域组合信号转换成经阶降低压域信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年4月16日提交的美国非临时申请No.14/254,706的优先权，其全部内容通过援引纳入于此。
本申请涉及接收机，并且尤其涉及将高压域输入信号转换成接收到的低压域信号的接收机。
技术介绍
随着半导体技术前进到深亚微米时代，呼应于晶体管尺寸的按比例减小，电源电压被按比例降低。然而，可能仍然需要支持来自高压态相的输入/输出(I/O)标准。但是现代高密度集成电路中的厚氧化物晶体管可能不能够容适任何高于某些最高电平的电压，诸如跨它们的栅-源、栅-漏或源-漏结的二伏特。为了安全地接收具有超过此类最高电平的电压的输入信号，常规上在集成电路的输入接收机中使用原生晶体管。图1A中示出了一种示例常规输入接收机100。原生NMOS传输晶体管105使其栅极由内部电源电压VDD驱动。内部电压VDD比由在原生传输晶体管105的漏极处接收到的VDDX域输入信号102循环到的电源电压VDDX低。VDDX的电平取决于输入信号102的信令协议。例如，一个信令协议可以使得输入信号102根据其频率在0和3.3V(VDDX)之间循环相反，VDD可以等于1.8V或1.65V，这对于现代设备是较安全的电平。就此而言，若3.3V跨原生传输晶体管105的任意一对端子(漏-源、栅-源或栅-漏)施加，那么原生传输晶体管105可能发生故障。更一般地，VDD约等于VDDX的一半，而不管信令协议所确定的VDDX的电平。随着输入信号102升高到VDD，其通过到原生传输晶体管105的漏极，因为该原生传输晶体管105的电压阈值为零伏。原生传输晶体管105的栅-源电压最终降到零，这防止原生传输晶体管的源极上升超过VDD。虽然在输入信号电压102的循环中漏极继续上升至3.3V，但是原生传输晶体管105不受应变，因为在其漏极和源极之间没有大于VDD的电压差。类似地，原生传输晶体管105的栅极和漏极之间或者栅极和源极之间也从没有大于VDD的电压差。接收机(诸如由VDD电源电压供电的反相器110)将源电压反相以从VDDX域输入信号102产生VDD域或者经阶降的(steppeddown)输出信号115。反相器110将输出信号115驱动到包括输入接收机100的集成电路的内部电路系统(未解说)。虽然原生传输晶体管105避免了将VDDX域输入信号102转换成VDD域输出信号115中的电压应变问题，但是输入接收机100遭受到数个问题。例如，外部源驱动输入信号102。输入接收机100不具有对此外部源的控制。原生传输晶体管105由此将其接收到的任何占空比和转换率传递到反相器110。来自反相器110的VDD域输出信号115的占空比和转换率由此不可接受地失真了。此外，输入信号102在不同于期望的接地电平和VDDX电平的最小电压和最大电压之间的振荡导致了进一步的失真。此外，原生器件(诸如原生传输晶体管105)对于工艺变化是非常敏感的。输入接收机100的使用由此被限于相对低的输入信号频率，诸如数十MHz以满足+/-5％的占空比差错要求。因此，本领域中存在对于提供高频域中更为精确的性能的阶降输入接收机的需要。概述所提供的输入接收机包括用于接收输入信号的波形斩波器。该波形斩波器针对阈值电压(诸如内部电源电压VDD)将该输入信号斩波成第一经斩波信号和第二经斩波信号。当该输入信号循环到高于VDD时，该波形斩波器传递该输入信号以驱动该第一经斩波信号。然而，当该输入信号循环到低于VDD时，该波形斩波器将该第一经斩波信号钳位于VDD。类似地，当该输入信号循环到低于VDD时，该波形斩波器传递该输入信号以驱动该第二经斩波信号，而当该输入信号循环到高于VDD时，该波形斩波器将该第二经斩波信号钳位于VDD。VDDX域接收机将经斩波信号组合成VDDX域组合信号。VDDX是约为VDD两倍的电源电压。当第一经斩波信号被钳位于VDD时，VDDX域接收机将组合信号充电到VDDX。相反，当第二经斩波信号钳位于VDD时，VDDX域接收机将该组合信号放电到接地。附图简述图1是用于将高压域输入信号转换成接收到的低压域信号的常规输入接收机的电路图。图2是根据本公开实施例的用于将高压域输入信号转换成接收到的低压域信号的输入接收机的框图，该接收到的低压域信号具有改进的转换率、占空比、最小和最大电压电平以及高频性能。图3是图2的输入接收机中的波形斩波器的电路图。图4是图3的波形斩波器的输入信号以及对应的第一经斩波信号和第二经斩波信号的时序图。图5是图2的输入接收机中的斩波波形接收机的电路图。图6是用于图2的输入接收机的示例方法的流程图。所公开的输入接收机的各实施例及其优势通过参考以下详细描述而被最好地理解。应当领会，在一个或多个附图中，相同的参考标记被用来标识相同的元件。详细描述图2中所解说的输入接收机200将高压域(VDDX)输入信号102阶降成具有改进的占空比、转换率以及最小电压和最大电平的降低电压域(VDD)输出信号225。为此，输入接收机200在波形斩波器205处接收VDDX-域输入信号102。相反，参照图1所讨论的常规接收机100在原生传输晶体管105处接收输入信号102。输入信号102旨在于0伏和高压域电源电压VDDX之间循环，虽然，其可能由于输入信号源(未解说)的不精确而偏离这些最小和最大电压电平。就此而言，输入接收机200不具有针对输入信号102的关于转换率、占空比以及最大和最小电压电平而言的质量的控制，因为外部源(未解说)生成输入信号102并将其驱动到包括输入接收机200的管芯(未解说)。波形斩波器205相关于阈值电压(诸如约等于VDDX/2的内部电源电压VDD)将输入信号102斩波。例如，在一个实施例中，VDDX可等于3.3V，而VDD可等于1.8V或1.65V。VDD电压电平足够低，从而在输入接收机200下游的低压域器件(未解说)未被其破坏。例如，包括输入接收机200的管芯可包括厚栅极氧化物器件以及薄栅极氧化物器件二者。厚栅极氧化物器件对于VDD的相对高的电平(诸如1.8V)是稳健的。相反，薄栅极氧化物器件对于此类电压电平并不稳健，而作为替代仅能够耐受降低的电压电平，诸如1V或更低。输入接收机200中的该器件可包括厚栅极氧化物器件，从而它们对于VDD电压电平是稳健的。然而，这些器件对于VDDX电压差而言并不稳健。如将会在本文中进一步解释的，虽然输入接收机接收VDDX域输入信号102，但是输入接收机200的设计确保输入接收机200中的每个器件从不具有跨其任意端子(栅-源、栅-漏和漏-源)的不安全电压电平(例如，VDDX)。波形斩波器205产生了两个经斩波信号：在VDD和VDDX之间循环的第一经斩波信号(padsig_p)230，以及在0V和VDD之间循环的第二经斩波信号(padsig_n)240。波形斩波器205针对例如VDD形成了第一和第二经斩波信号padsig_p230和padsig_n240。更一般地，VDD代表用于波形斩波器205执行的斩波的阈值电压。就此而言，再次注意，输入信号102在0V和VDDX之间循环(理想情况下)。输入信号102的每个循环会由此包括输入信号102在接地和VDD之间循环的下半循环，以及输入信号102在VDD和VDDX之间循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输入接收机，包括：波形斩波器，配置成当输入信号大于阈值电压时，将所述输入信号基本作为第一经斩波信号传递，并且当所述输入信号小于所述阈值电压时将所述第一经斩波信号钳位在所述阈值电压，并且其中所述波形斩波器进一步配置成当所述输入信号小于所述阈值电压时，将所述输入信号基本作为第二经斩波信号传递，并且当所述输入信号大于所述阈值电压时将所述第二经斩波信号钳位在所述阈值电压；以及斩波波形接收机，其包括配置成当所述第一经斩波信号被钳位在所述阈值电压时导通以将组合信号充电到第一电源电压的第一开关，以及配置成当所述第二经斩波信号被钳位在所述阈值电压时导通以将所述组合信号接地的第二开关。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.16 US 14/254,7061.一种输入接收机，包括：波形斩波器，配置成当输入信号大于阈值电压时，将所述输入信号基本作为第一经斩波信号传递，并且当所述输入信号小于所述阈值电压时将所述第一经斩波信号钳位在所述阈值电压，并且其中所述波形斩波器进一步配置成当所述输入信号小于所述阈值电压时，将所述输入信号基本作为第二经斩波信号传递，并且当所述输入信号大于所述阈值电压时将所述第二经斩波信号钳位在所述阈值电压；以及斩波波形接收机，其包括配置成当所述第一经斩波信号被钳位在所述阈值电压时导通以将组合信号充电到第一电源电压的第一开关，以及配置成当所述第二经斩波信号被钳位在所述阈值电压时导通以将所述组合信号接地的第二开关。2.如权利要求1所述的输入接收机，其特征在于，所述阈值电压是约为所述第一电源电压一半的内部电源电压。3.如权利要求2所述的输入接收机，其特征在于，所述波形斩波器进一步包括：第一传输晶体管；第二传输晶体管；以及具有第一端子和第二端子的电容器，所述电容器配置成在所述第一端子处接收所述输入信号并且在所述第二端子处产生偏置电压，其中所述第一传输晶体管的栅极和所述第二传输晶体管的栅极二者都耦合到所述电容器的所述第二端子。4.如权利要求3所述的输入接收机，其特征在于，所述第一开关包括使栅极由所述第一经斩波信号驱动且源极耦合到配置成供应所述第一电源电压的电源的PMOS晶体管，并且其中所述第二开关包括使栅极由所述第二经斩波信号驱动且源极耦合到接地的NMOS晶体管。5.如权利要求2所述的输入接收机，其特征在于，所述斩波波形接收机包括配置成响应于所述组合信号被接地而将所述第一开关的端子充电到所述内部电源电压的第一晶体管。6.如权利要求5所述的输入接收机，其特征在于，所述第一晶体管包括具有耦合到用于供应所述内部电源电压的电源节点的源极、耦合到所述第一开关的端子的漏极、以及耦合到携带所述组合信号的输出节点的栅极的PMOS晶体管。7.如权利要求2所述的输入接收机，其特征在于，所述斩波波形接收机包括配置成响应于所述组合信号被充电到所述第一电源电压而将所述第二开关的端子充电到所述内部电源电压的第二晶体管。8.如权利要求7所述的输入接收机，其特征在于，所述第二晶体管包括具有耦合到所述第二开关的端子的漏极、耦合到用于供应所述内部电源电压的电源节点的源极、以及耦合到用于携带所述组合信号的输出节点的栅极的NMOS晶体管。9.如权利要求2所述的输入接收机，其特征在于，进一步包括，配置成将所述组合信号阶降到在接地和所述内部电源电压之间循环的经阶降信号的阶降器件。10.如权利要求9所述的输入接收机，其特征在于，所述阶降器件包括NMOS原生传输晶体管。11.如权利要求10所述的输入接收机，其特征在于，进一步包括配置成接收阶降信号且产生输出信号的施密特(Schmitt)触发器。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·J·陈，CG·谭，R·贾里泽纳里，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US