具有广操作范围的电流模式逻辑电路制造技术

在一个实例中，具有广操作范围的电流模式逻辑(CML)电路包含差分晶体管对，其具有经配置以接收差分输入电压的差分输入端口，经配置用于耦合到电流源的偏压端口，和差分输出端口。所述电流模式逻辑电路进一步包含耦合到所述差分输出端口的负载电路。所述负载电路包含有源电感负载、交叉耦合的晶体管对，和耦合在所述交叉耦合的晶体管对与所述差分输出之间的开关。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实例大体涉及电子电路，且特定来说涉及一种具有广操作范围的电流模式逻辑(CML)电路。
技术介绍
常规互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑为高密度数字逻辑的技术标准。然而，CMOS逻辑具有防止其在许多高速应用中使用的速度局限性。电流模式逻辑(CML)作为可以比常规CMOS逻辑高的速度操作的差分数字逻辑系列。虽然相对于常规CMOS逻辑有所改进，但电流模式逻辑归因于电流模式逻辑单元的输出处的寄生电容而在操作频率方面仍具有局限性。电感峰化(也称为感应宽带效应)为可以采用来改进电流模式逻辑的操作速度的技术。在电感峰化中，电感器加载电流模式逻辑电路的输出。负载电感器减轻寄生电容且允许在大大高于常规电流模式逻辑的数据速率下操作。然而，使用电感器来加载电流模式逻辑电路导致窄操作范围。以负载电感器在其窄操作范围外操作电流模式逻辑电路大大降低电流模式逻辑电路的增益且导致额外功率消耗。
技术实现思路
本专利技术描述用于提供具有广操作范围的电流模式逻辑(CML)电路的技术。在一实例中，电流模式逻辑(CML)电路包含差分晶体管对，其具有经配置以接收差分输入电压的差分输入端口、经配置用于耦合到电流源的偏压端口和差分输出端口。电流模式逻辑电路进一步包含耦合到差分输出端口的负载电路。负载电路包含有源电感负载、交叉耦合的晶体管对，和耦合在交叉耦合的晶体管对与差分输出之间的开关。可针对高频操作和低频操作增加本专利技术主張保護的电流模式逻辑电路的增益。本专利技术主张保护的电流模式逻辑电路还在不增加功率耗散的情况下有效地增加高频和低频操作两者中的差分输出的电压摆动在另一实例中，电流模式逻辑电路包含经耦合以执行逻辑运算的多个电流模式逻辑单元。电流模式逻辑单元中的每一者包括：差分晶体管对，其具有经配置以接收差分输入电压的差分输入端口、经配置用于耦合到电流源的偏压端 口，和差分输出端口；以及负载电路，其耦合到所述差分输出端口，所述负载电路包括：有源电感负载；交叉耦合的晶体管对；以及耦合在交叉耦合的晶体管对与差分输出之间的开关。在另一实例中，一种操作具有耦合到经配置用于电感宽带效应的负载电路的差分晶体管对的电流模式逻辑电路的方法包含：将差分输入信号耦合到差分晶体管对的差分输入端口；控制开关以将负载电路的交叉耦合的晶体管对耦合到差分晶体管对的差分输出端口；以及接收来自差分晶体管对的差分输出端口的差分输出信号。可以参考以下详细描述理解这些和其它方面。附图说明因此，通过参考实例实施方案可获得可详细理解上述特征的方式(上文简单概括的更具体的描述)，在附图中说明其中的一些实例实施方案。然而，应注意，附图仅说明典型的实例实施方案并且因此不认为限制其范围。图1A为描绘其中可以采用交叉耦合的有源电感负载的通信系统的实例的框图。图1B为描绘其中可以采用交叉耦合的有源电感负载的电流模式逻辑电路的实例的框图。图1C为描绘其中可以采用交叉耦合的有源电感负载的电流模式逻辑电路的实例的框图。图2A为描绘实例电流模式逻辑电路的示意图。图2B为描绘另一实例电流模式逻辑电路的示意图。图3为展示有源电感器的另一实例的示意图。图4展示图2中展示的电流模式逻辑电路的增益的实例曲线，其两者具有和不具有负载电路中的交叉耦合的晶体管对。图5为描绘操作具有耦合到经配置用于电感峰化的负载电路的差分晶体管对的电流模式逻辑电路的方法的流程图。图6说明具有交叉耦合的有源电感负载电路的FPGA的实例架构。为了促进理解，已经使用相同的参考标号在可能的情况下表示图中共有的相同元件。预期可以将一个实例的元件有益地并入到其它实例中。具体实施方式本专利技术描述用于提供具有广操作范围的电流模式逻辑(CML)电路的技术。如本文所使用的“电流模式逻辑电路”涵盖使用至少一个差分晶体管对在输出负载之间切换电流的电路。差分晶体管对包含差分输入和差分输出，且因此电流模式逻辑电路使用差分信号操作。不同类型的电路可使用例如缓冲器、逻辑门、多路复用器、分压器、锁存器、触发器等电流模式逻辑实施。在一实例中，电流模式逻辑电路包含采用交叉耦合的有源电感峰化逻辑的负载电路(“交叉耦合的有源电感负载”)。交叉耦合的有源电感负载包括有源电感负载、交叉耦合的晶体管对，和耦合在交叉耦合的晶体管对与电流模式逻辑电路的差分输出之间的开关。所述开关可经控制以选择性地将交叉耦合的晶体管对耦合到电流模式逻辑电路的差分输出。当耦合到电流模式逻辑电路的差分输出时，交叉耦合的晶体管对应用正反馈来增加增益。举例来说，交叉耦合的晶体管对可用于在操作频率小于电感峰化发生时所处的频率时增加增益，从而允许比使用常规电感峰化时可能的操作范围更宽的操作范围。交叉耦合的晶体管对还相比于常规电感峰化提供功率降低。此外，开关可经配置以保护差分输出使其免受交叉耦合的晶体管对的寄生电容影响。本文中所描述的交叉耦合的有源电感负载可与例如缓冲器、逻辑门、多路复用器、分压器、锁存器、触发器等各种电流模式逻辑电路一起使用。图1A为描绘其中可以采用交叉耦合的有源电感负载的通信系统100的实例的框图。通信系统100包含通过发射信道110耦合到接收器104的发射器102。发射信道110包括导体的差分对且可在(例如)印刷电路板(PCB)、集成电路(IC)等上实施。发射器102将差分信号耦合到发射信道110。接收器104接收来自发射信道110的差分信号。发射信道110上的差分信号包含相等量值和相反极性的两个信号。也就是说，发射信道110包含携载“正信号”的一个迹线，和携载与正信号相等量值且相反极性的“负信号”的另一迹线。使用正与负信号之间的差传达信息。发射器102包含经配置以产生用于耦合到发射信道110的差分信号的电流模式逻辑电路106A。接收器104包含经配置以接收来自发射信道110的差分信号的电流模式逻辑电路106B。电流模式逻辑电路106A和106B中的每一者包含交叉耦合的有源电感负载212，其在下文更详细描述。图1B为描绘其中可以采用交叉耦合的有源电感负载的电流模式逻辑电路106C的实例的框图。电流模式逻辑电路106C包括一或多个差分输入端、一或 多个差分输出，和多个电流模式逻辑单元112。电流模式逻辑单元112可经组合从而形成不同类型的电路，例如缓冲器、逻辑门、多路复用器、分压器、锁存器、触发器等等。电流模式逻辑单元112包含一或多个交叉耦合的有源电感负载212。举例来说，交叉耦合的有源电感负载可耦合到由电流模式逻辑电路106C的电流模式逻辑单元112驱动的差分输出中的每一者。图1C为描绘其中可以采用交叉耦合的有源电感负载的电流模式逻辑电路106D的实例的框图。电流模式逻辑电路106D包括具有差分输入和差分输出的差分晶体管对120。差分输入包括正输入130P和负输入130N，且差分输出包括正输出132P和负输出132N。电流模式逻辑电路106D进一步包含交叉耦合的有源电感负载212，其包括有源电感负载122、交叉耦合的晶体管对124和开关126。有源电感负载122耦合到差分输出。交叉耦合的晶体管对124经由开关126耦合到差分输出。控制电路128可耦合到有源电感负载122和开关126。举例来说，有源电感负载122可提供可调节的电感，其可由控制电路128控制。控制电路128可控制开关126的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流模式逻辑电路，其包括：差分晶体管对，其具有经配置以接收差分输入电压的差分输入端口，经配置用于耦合到电流源的偏压端口，和差分输出端口；以及负载电路，其耦合到所述差分输出端口，所述负载电路包括：有源电感负载；交叉耦合的晶体管对；以及开关，其耦合在所述交叉耦合的晶体管对与所述差分输出之间。

【技术特征摘要】
2015.02.27 US 14/634,6461.一种电流模式逻辑电路，其包括：差分晶体管对，其具有经配置以接收差分输入电压的差分输入端口，经配置用于耦合到电流源的偏压端口，和差分输出端口；以及负载电路，其耦合到所述差分输出端口，所述负载电路包括：有源电感负载；交叉耦合的晶体管对；以及开关，其耦合在所述交叉耦合的晶体管对与所述差分输出之间。2.根据权利要求1所述的电流模式逻辑电路，其中所述有源电感负载包括耦合到所述差分晶体管对中的第一晶体管的第一有源电感器和耦合到所述差分晶体管对中的第二晶体管的第二有源电感器，所述第一有源电感器和所述第二有源电感器中的每一者包括晶体管和耦合在所述晶体管的栅极与漏极之间的电阻。3.根据权利要求2所述的电流模式逻辑电路，其中所述第一有源电感器和所述第二有源电感器中的每一者中的所述电阻包括可编程电阻器。4.根据权利要求2所述的电流模式逻辑电路，其中，对于所述第一有源电感器和所述第二有源电感器中的每一者，所述晶体管包括具有耦合到电源电压的源极的p沟道晶体管，所述晶体管的所述漏极耦合到所述差分输出端口的相应输出端口。5.根据权利要求2所述的电流模式逻辑电路，其中所述开关包括第一对p沟道晶体管，所述第一对p沟道晶体管具有耦合到所述差分输出端口的相应漏极和经耦合以接收控制信号的相应栅极。6.根据权利要求5所述的电流模式逻辑电路，其中所述交叉耦合的晶体管对包括第二对p沟道晶体管，所述第二对p沟道晶体管具有耦合到电源电压的相应源极和耦合到所述开关的所述第一晶体管对的相应源极的相应漏极。7.根据权利要求6所述的电流模式逻辑电路，其中所述开关的所述第一对p沟道晶体管的晶体管宽度小于所述交叉耦合的晶体管对的所述第二对p沟道晶体管的晶体管宽度。8.根据权利要求1所述的电流模式逻辑电路，其中所述差分晶体管对包括 一对n沟道晶体管，...

【专利技术属性】
技术研发人员：俊厚·卓，
申请(专利权)人：吉林克斯公司，
类型：新型
国别省市：美国;US