一种输入缓冲器电路制造技术

技术编号:15651053 阅读:86 留言:0更新日期:2017-06-17 04:09
本发明专利技术提供了一种输入缓冲器电路,该电路包括比较器电路及电平转换电路,比较器电路包括轨对轨折叠式共源共栅电路,轨对轨折叠式共源共栅电路用于实现差分输入,电平转换电路用于将辅助电源转换为内核电源,并根据轨对轨折叠式共源共栅电路的检测信号,输出逻辑电平信号至芯片内部。本发明专利技术的比较器电路采用轨对轨折叠式共源共栅电路,该轨对轨折叠式共源共栅电路可以实现差分输入,其实现了宽范围的共模及共差电压,解决了现有输入缓冲器电路受制于比较器电路只能支持有限共模及差模电压输入范围的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种输入缓冲器电路
本专利技术涉及FPGA(Field-ProgrammableGateArray,可编程逻辑器件)数字时钟领域,尤其涉及一种用于FPGA的输入缓冲器电路。
技术介绍
在FPGA等高性能芯片IC中,输入/输出模块结构(IO)可设计成根据用户所需的特定I/O接口标准进行编程,包括输出驱动能力,输出摆率,输入类型等,使同一个输入/输出模块可以支持多种I/O接口标准。可编程输入缓冲器是输入/输出模块结构中的重要模块,通过对其编程可以精确的选择特定的输入接口标准,采用传统的CMOS和TTL等输入/输出模块主要支持比较低速的LVCMOS、LVTTL、PCI33、PCI66等接口标准。随着对低功耗的更高要求,更快更准确的传输速率,以及工艺尺寸的不断缩小,不断有新的I/O标准产生,如LVPECL、HSTL_I/II/III/IV(1.2V~1.8V)、SSTL_I/II(2.5V~1.8V)以及高速串行数据传输标准LVDS_25、LVDSEXT_25、HT_25等,此时传统的输入/输出模块已经不能满足高速信号传输的需求。传统的差分信号接收器包括比较器电路和电平转换电路,电平转换电路实现将外部IO电源转换为内核电源,输出逻辑高或逻辑低电平。如图1和图2所示,传统比较器电路采用NMOS差分输入对管或者PMOS差分输入对管实现,应用在高速单端输入标准(输入电压高于参考电压则为逻辑“高”,反之则为逻辑“低”,参考电压VREF等效于一个翻转参考电平)时,只能实现参考电压高于0.7V和低于0.7V的高速单端标准如GTL(VREF=0.8V),HSTL_I_12(VREF=0.6V);应用在差分输入标准时只能支持有限的共模输入范围;另外单个NMOS或PMOS差分对比较器具有比较小的输出电阻,并且随着输入共模的变化,跨导随之变化,使得增益随着输入变化,能识别的最小差模电压(精度)有限;两级开环比较器在低摆率情况下具有比较低的极点频率,传输延时比较大,在高摆率情况下,需要大的偏置电流,从而引入较大的寄生电容和功耗。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于FPGA的输入缓冲器电路,以至少解决现有输入缓冲器电路只能支持有限电压共模输入范围的问题。本专利技术提供了一种输入缓冲器电路,包括:比较器电路及电平转换电路;比较器电路包括轨对轨折叠式共源共栅电路,轨对轨折叠式共源共栅电路用于实现差分输入;电平转换电路用于将辅助电源转换为内核电源,并根据轨对轨折叠式共源共栅电路的检测信号,输出逻辑电平信号至芯片内部。进一步的,比较器电路包括两个轨对轨折叠式共源共栅电路;两个轨对轨折叠式共源共栅电路用于实现比较器差分输入、差分输出,展宽共模信号和差模信号输入范围,提高电压增益。进一步的,电平转换电路为全差分电路,包括输入电路、负载电路及输出电路,输入电路采用NMOS晶体管实现差分输入,负载电路采用交叉耦合电流源和二极管连接的晶体管为负载,用于对检测差分信号进行迟滞放大,输出电路用于根据输出电路的负载要求,调节电流驱动能力,对负载电路的输出信号进行进一步的放大及整形,输出逻辑电平信号。进一步的,输出电路由利用PMOS作为差分输入对的有源电流镜电路实现。进一步的,输出电路由利用NMOS作为差分输入对的有源电流镜电路实现。进一步的,电平转换电路为双输入单输出电平转换电路,比较器电路包括两个轨对轨折叠式共源共栅电路;两个轨对轨折叠式共源共栅电路用于实现差分输入,差分输出,双输入单输出电平转换电路包括差分输入、差分转单端输出电路,用于实现差分输入及单端输出。进一步的,电平转换电路为单输入单输出电路,比较器电路包括一个轨对轨折叠式共源共栅电路,实现差分输入,单端输出。进一步的,辅助电源与内核电源相同,比较器电路直接采用内核电源作为轨对轨折叠式共源共栅电路的电源,其检测信号不经过电平转换电路,直接采用输出缓冲器OUTBUF整形输出至芯片内部。进一步的,轨对轨折叠式共源共栅电路包括NMOS输入差分对管和PMOS输入差分对管、以及由NMOS及PMOS组成的共源共栅电流源作为输出负载。进一步的,轨对轨折叠式共源共栅电路还包括偏置电压差产生电路,偏置电压产生电路用于产生偏置电压输出至共源共栅电流源。本专利技术的有益效果:本专利技术提供了一种输入缓冲器电路,其比较器电路采用轨对轨折叠式共源共栅电路,该轨对轨折叠式共源共栅电路可以实现差分输入,其实现了宽范围的共模及共差电压,解决了现有输入缓冲器电路受制于比较器电路只能支持有限共模及差模电压输入范围的问题。附图说明图1为现有NMOS差分输入对比较器的电路图;图2为现有PMOS差分输入对比较器的电路图;图3为本专利技术第一实施例提供的输入缓冲器电路的结构示意图;图4为本专利技术第二实施例提供的双输入双输出的输入缓冲器电路的电路图;图5为本专利技术第二实施例涉及的传输门的电路图;图6为本专利技术第二实施例提供的双输入单输出的输入缓冲器电路的一种电路图;图7为本专利技术第二实施例提供的双输入单输出的输入缓冲器电路的另一种电路图;图8为本专利技术第二实施例中的电平转换电路的另一种电路图;图9为本专利技术第二实施例中的电平转换电路中输出电路的另一种电路图。具体实施方式现通过具体实施方式结合附图的方式对本专利技术做出进一步的诠释说明。第一实施例:图3为本专利技术第一实施例提供的输入缓冲器电路的结构示意图,由图3可知,在本实施例中,本专利技术提供的输入缓冲器电路包括:比较器电路31及电平转换电路32;比较器电路31包括轨对轨折叠式共源共栅电路,轨对轨折叠式共源共栅电路用于实现差分输入;电平转换电路32用于将外部输入输出接口电源等辅助电源转换为内核电源,并根据轨对轨折叠式共源共栅电路的检测信号,输出逻辑电平信号至芯片内部。在一些实施例中,上述实施例中的比较器电路31包括两个轨对轨折叠式共源共栅电路;两个轨对轨折叠式共源共栅电路用于实现比较器差分输入、差分输出,展宽共模信号和差模信号输入范围。如图4所示,在一些实施例中,上述实施例中的电平转换电路32为全差分电路,包括输入电路(M1、M2)、负载电路(M3、M4、M6、M7)及输出电路(M8-M15),输入电路采用NMOS晶体管实现差分输入,负载电路采用交叉耦合电流源和二极管连接的晶体管为负载,用于对检测差分信号进行迟滞放大,输出电路用于根据输出电路的负载要求,调节电流驱动能力,对负载电路的输出信号进行进一步的放大及整形,输出逻辑电平信号。在一些实施例中,如图4所示,上述实施例中的输出电路由利用PMOS作为差分输入对的有源电流镜电路实现。在一些实施例中,如图4所示,上述实施例中的输出电路由利用PMOS作为差分输入对的有源电流镜电路实现。在一些实施例中,如图9所示,上述实施例中的输出电路由利用NMOS作为差分输入对的有源电流镜电路实现,此时,需要对图4所示的电平转换电路进行改进。在一些实施例中,上述实施例中的电平转换电路为双输入单输出电平转换电路,比较器电路包括两个轨对轨折叠式共源共栅电路;两个轨对轨折叠式共源共栅电路用于实现差分输入,差分输出,双输入单输出电平转换电路包括差分输入、差分转单端输出电路,用于实现差分输入及单端输出。如图6所示,在一些实施例中,上述实施例中的电平转换电路为单输入单输出电路,比较器电路包括一个轨对轨折叠式本文档来自技高网
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一种输入缓冲器电路

【技术保护点】
一种应用于可编程逻辑器件的输入缓冲器电路,其特征在于,包括:比较器电路及电平转换电路;所述比较器电路包括轨对轨折叠式共源共栅电路,所述轨对轨折叠式共源共栅电路用于实现差分输入;所述电平转换电路用于将辅助电源转换为内核电源,并根据所述轨对轨折叠式共源共栅电路的检测信号,输出逻辑电平信号至芯片内部。

【技术特征摘要】
1.一种应用于可编程逻辑器件的输入缓冲器电路,其特征在于,包括:比较器电路及电平转换电路;所述比较器电路包括轨对轨折叠式共源共栅电路,所述轨对轨折叠式共源共栅电路用于实现差分输入;所述电平转换电路用于将辅助电源转换为内核电源,并根据所述轨对轨折叠式共源共栅电路的检测信号,输出逻辑电平信号至芯片内部。2.如权利要求1所述的输入缓冲器电路,其特征在于,所述比较器电路包括两个轨对轨折叠式共源共栅电路;所述两个轨对轨折叠式共源共栅电路用于实现比较器差分输入、差分输出,展宽共模信号和差模信号输入范围,提高电压增益。3.如权利要求2所述的输入缓冲器电路,其特征在于,所述电平转换电路为全差分电路,包括输入电路、负载电路及输出电路,所述输入电路采用NMOS晶体管实现差分输入,所述负载电路采用交叉耦合电流源和二极管连接的晶体管为负载,用于对所述检测差分信号进行迟滞放大,所述输出电路用于根据输出电路的负载要求,调节电流驱动能力,对所述负载电路的输出信号进行进一步的放大及整形,输出所述逻辑电平信号。4.如权利要求3所述的输入缓冲器电路,其特征在于,所述输出电路由利用PMOS作为差分输入对的有源电流镜电路实现。5.如权利要求3所述的输入缓冲器电路,其特征在于,所述输出...

【专利技术属性】
技术研发人员:梁爱梅姚韡荣温长清陈佳佳
申请(专利权)人:深圳市国微电子有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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