针对高速感测放大器的偏移归零制造技术

在电压模式感测放大器的复位阶段期间，在电阻器对中的电阻器通过选择开关被选择性地耦合到电流源，使得用于电压模式感测放大器的一个评估节点从电源电压放电跨选择性耦合的电阻器的欧姆电压降，以使得针对电压模式感测放大器的偏移归零。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】针对高速感测放大器的偏移归零相关申请的交叉引用本专利申请要求于2017年12月1日提交的标题为“针对高速感测放大器的偏移归零”的第15/829,774号申请的优先权，在此转让给受让人并且通过引用的方式明确地并入本申请。
本申请涉及感测放大器，并且更特别地涉及具有偏移归零的高速感测放大器。
技术介绍
电压模式感测放大器包括交叉耦合的反相器对以形成锁存器。在锁存器中的再生反馈提供相对于感测高数据速率输入数据的有利速度。因此，电压模式感测放大器通常被广泛地用于数据传输应用。为了响应差分数据输入信号，电压模式感测放大器包括差分晶体管对，其栅极由差分数据输入信号驱动。根据差分数据输入信号的二进制状态，差分晶体管对的一个漏极端子将比另一个漏极端子更快地转换至接地。漏极端子被耦合到交叉耦合的反相器对的输入。通过反相器交叉耦合的正反馈导致反相器的一个反相器输出快速充电至电源电压，而另一个反相器输出被放电。尽管电压模式感测放大器能够在评估差分数据输入信号方面具有有利的速度，但不可能制造出彼此完全匹配的差分晶体管对。锁存器也具有类似的不平衡。即使在差分晶体管对的栅极两端没有差分输入电压，所产生的电路不平衡有效地创建了关于差分晶体管对的响应的电压偏移。换言之，即使差分输入电压为零，也好像在差分晶体管对的栅极上施加偏移电压，使得电压模式感测放大器更倾向于一个二进制输出状态而不是另一个二进制输出状态。该偏移电压可以高达20mV，甚至50mV或更高。这样的偏移电压电平是有问题的，这是因为差分输入电压趋于随着数据速率的推高而下降—例如，电压模式感测放大器可能必须仅基于具有仅仅10mV的振幅摆动的差分数据输入信号来做出位决定。因此，20mV偏移电压的存在将阻碍这样的差分输入电压的感测。因此，针对电压模式感测放大器，常规的是将偏移电压归零。例如，已知的是递增地接通附加晶体管以增强在差分对中较弱的晶体管。这些附加晶体管连接在增强的晶体管的漏极与源极之间，并且无论输入数据信号的二进制状态，这些附加晶体管都被接通。备选地，附加差分对可以与原始差分晶体管对并联耦合。电压DAC在被称为双端口差分调整的技术中偏置附加差分晶体管对的栅极。尽管这些现有的偏移校准技术使得偏移的电压归零，但差分对的漏极端子随后被负担有寄生电容。这种寄生电容减慢了漏极端子的转换速率，这针对高速数据评估是有问题的。因此，在本领域中需要改善针对高速感测放大器的偏移归零。
技术实现思路
为了使得针对电压模式感测放大器的偏移归零，在复位阶段期间，来自评估节点对的一个评估节点充电到电源电压。来自评估节点对中的剩余的评估节点被充电到电源电压减去由源于通过电阻器的电流而产生的欧姆降。电压模式感测放大器包括差分晶体管对，其在评估阶段期间响应于差分数据输入信号的二进制值而评估将评估节点对中的一个评估节点比另一个评估节点更多地放电。电压模式感测放大器还包括锁存器，其具有交叉耦合的反相器对，该反相器通过锁存数据输出信号来响应在放电评估模式与剩余较少放电的评估节点之间的电压差。根据在校准阶段设置的电平，诸如电流数模转换器(DAC)的电流源，通过电阻器提供电流。在校准阶段中，差分数据输入信号被短路，以使得在差分晶体管对的栅极两端不存在差分电压。然后，电压模式感测放大器应该是均势的，使得针对数据输出信号的二进制零值的锁存既不偏向也不偏离二进制一值的锁存。但是由于在电压模式感测放大器内的偏移，一个二进制值将比另一个二进制值更被偏向。然后来自电流源的电流将相对于评估节点的选定一个评估节点降低了的充电电压而变化，以最小化或极大地减少偏移，从而数据输出信号的二进制一值或二进制零值都不被电压模式感测放大器偏向。所产生的偏移的归零相对于高速操作非常有利，这是因为在复位阶段期间，来自所选择的评估节点对中的一个评估节点的电源电压的欧姆电压降不会涉及评估节点的任何显著的电容载荷。因此，在评估阶段期间用于评估节点的放电的转换速率不受这样的丢失的电容性载荷的阻碍，这改善了电压模式感测放大器的高速操作。这些和其他有利特征将通过以下详细描述而被更好地认识。附图说明图1是根据本公开的一方面的电压模式感测放大器的电路图，其中来自评估节点对的一个评估节点在复位阶段期间被充电至电源电压，而剩余的一个评估节点被充电至电源电压减去欧姆电压降，该欧姆电压降由源于通过被耦合到评估节点的剩余一个评估节点与电源电压节点之间的电阻器的电流而产生。图2是根据本公开的一个方面的电压模式感测放大器的电路图，图2的电压模式感测放大器与图1的感测放大器相比而被修改，以防止剩余的一个评估节点的电压降影响在电压模式感测放大器中的差分晶体管对的漏极端子的充电。图3是根据本公开的一方面的用于操作电压模式感测放大器的方法的流程图。本公开的实现方式及其优点最好通过参考以下的详细描述来理解。应当理解的是，类似的附图标记被用于标识在一个或多个附图中图示的类似元件。具体实施方式提供了一种电压模式感测放大器，其中偏移的归零不会显著地影响对于评估节点的放电的转换速率。尤其是，电压模式感测放大器包括差分晶体管对，其中差分对晶体管的栅极由差分数据输入信号驱动。根据在评估阶段期间用于差分数据输入信号的二进制值，差分晶体管对将使得评估节点对中的一个评估节点比另一个评估节点更多地放电。这种放电的转换速率不应由来自偏移归零的任何电容性载荷所影响。为了最小化或减少这种电容性载荷，在复位阶段期间，评估节点将不会被同等地被充电至电源电压。替代地，只有一个评估节点被充电至电源电压。在复位阶段期间，每个评估节点通过相应的电阻器耦合到承载电源电压的电源电压节点。如果没有电流通过评估节点的电阻器，则没有在其两端的欧姆电压降。但是每个电阻器都通过选择开关耦合到可变电流源(诸如电流DAC)。取决于哪个电阻器被选择开关选择，将在所选择的电阻器两端产生由电阻器的电阻和电流源的电流的乘积给出的欧姆电压降。因此，在评估阶段期间，对应的评估节点将被充电到电源电压减去其对应电阻器的欧姆电压降。由选择开关针对电阻器的选择也因此选择用于欧姆电压降的评估节点中的一个评估节点。在随后的评估阶段中，与剩余的评估节点相比，具有欧姆电压降的评估节点将具有关于其放电的“抢先(headstart)”。该放电实质上校正了在电压模式感测放大器内的偏移，使得二进制一输出或二进制零输出都不被偏向。在电压模式感测放大器内的锁存器响应于在评估阶段期间由差分晶体管对产生的放电引起的在评估节点上的电压差来锁存用于数据输出信号的二进制值。在差分输入电压被短路的校准阶段期间，用于电流源电流的电平被确定，使得关于数据输出信号，电压模式感测放大器不应偏向二进制一的锁存，也不应偏向二进制零的锁存。但是由于其偏移，在偏移归零之前，电压模式感测放大器将会偏向二进制一值或二进制零值。因此，当通过选择开关的对应设置施加到适当的电阻器时，来自电流源的电流源电流的量是变化的，直到电压模式感测放大器不再偏向二进制结果为止(或者至少直到电流源电流上这样的偏向被最小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压模式感测放大器，包括：/n差分晶体管对；/n评估节点对，其中所述差分晶体管对被配置为在评估阶段期间响应于差分输入信号的二进制值，将所述评估节点对中的一个评估节点比所述评估节点对中的剩余一个评估节点更快地放电；/n电流源；/n电阻器对，在一对一的基础上对应于所述评估节点对，其中每个电阻器具有耦合到电源节点的第一端子，以及具有耦合到对应的评估节点的第二端子；/n开关晶体管对，在一对一的基础上对应于所述电阻器对，其中每个开关晶体管被耦合在对应的电阻器的所述第二端子与对应的评估节点之间，并且其中每个开关晶体管被配置为在复位阶段期间接通，并且在所述评估阶段期间关断；以及/n选择开关，被配置为将所述电流源耦合到所述电阻器对中的被选择的一个电阻器的所述第二端子，以在所述电阻器对中的所述被选择的一个电阻器的所述第二端子处产生欧姆电压降。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171201 US 15/829,7741.一种电压模式感测放大器，包括：
差分晶体管对；
评估节点对，其中所述差分晶体管对被配置为在评估阶段期间响应于差分输入信号的二进制值，将所述评估节点对中的一个评估节点比所述评估节点对中的剩余一个评估节点更快地放电；
电流源；
电阻器对，在一对一的基础上对应于所述评估节点对，其中每个电阻器具有耦合到电源节点的第一端子，以及具有耦合到对应的评估节点的第二端子；
开关晶体管对，在一对一的基础上对应于所述电阻器对，其中每个开关晶体管被耦合在对应的电阻器的所述第二端子与对应的评估节点之间，并且其中每个开关晶体管被配置为在复位阶段期间接通，并且在所述评估阶段期间关断；以及
选择开关，被配置为将所述电流源耦合到所述电阻器对中的被选择的一个电阻器的所述第二端子，以在所述电阻器对中的所述被选择的一个电阻器的所述第二端子处产生欧姆电压降。


2.根据权利要求1所述的电压模式感测放大器，还包括交叉耦合的反相器对，被配置为响应于在所述评估阶段期间的在所述评估节点对之间的电压差而锁存输出数据信号的二进制状态。


3.根据权利要求1所述的电压模式感测放大器，其中所述评估节点对中的第一评估节点是在所述差分晶体管对中的第一晶体管的漏极，并且其中所述评估节点对中的第二评估节点是在所述差分晶体管对中的剩余的第二晶体管的漏极。


4.根据权利要求1所述的电压模式感测放大器，还包括：
第一电容器，其中所述差分晶体管对中的第一晶体管的漏极通过所述第一电容器耦合到所述评估节点对中的第一评估节点；以及
第二电容器，其中所述差分晶体管对中的剩余的第二晶体管的漏极通过所述第二电容器耦合到所述评估节点对中的剩余的第二评估节点。


5.根据权利要求1所述的电压模式感测放大器，其中所述电流源是电流数模转换器。


6.根据权利要求1所述的电压模式感测放大器，其中所述差分晶体管对是n型金属氧化物半导体NMOS差分晶体管对。


7.根据权利要求2所述的电压模式感测放大器，还包括：
第一n型金属氧化物半导体NMOS晶体管，被耦合在接地与所述交叉耦合的反相器对中的第一反相器的输出之间，其中在所述评估节点对中的第一评估节点被耦合到所述第一NMOS晶体管的栅极；以及
第二NMOS晶体管，被耦合在接地与所述交叉耦合的反相器对中的第二反相器的输出之间，其中在所述评估节点对中的第二评估节点被耦合到所述第二NMOS晶体管的栅极。


8.根据权利要求7所述的电压模式感测放大器，还包括
至少一个功率开关，被配置在电源节点与用于所述交叉耦合的反相器对中的每个反相器的电源输入节点之间，其中所述至少一个功率开关被配置为在所述复位阶段期间关断，并且在所述评估阶段期间接通。


9.根据权利要求1所述的电压模式感测放大器，还包括：
第一n型金属氧化物半导体NMOS晶体管，具有连接到接地的源极和连接到在所述差分晶体管对中的第一晶体管的漏极，其中所述第一NMOS晶体管被配置为在所述评估阶段期间接通，并且在所述复位阶段期间关断；以及
第二NMOS晶体管，具有连接到接地的源极和连接到在所述差分晶体管对中的第二晶体管的漏极，其中所述第二NMOS晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·M·拉斯姆斯，陈敏函，
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