包括一个可连接到信号输入端（１）的电平偏移器（１５）的设备（１０），用于接收具有负信号摆动的输入信号（ｓ（ｔ））。该电平偏移器（１５）提供对输入信号（ｓ（ｔ））的ＤＣ偏移，从而为输出信号（ｒ（ｔ））提供正信号摆动。该电平偏移器（１５）包括一个具有第一输入端（１１）、第二输入端（１２）和输出端（１３）的放大器（１７）。第一电容器（Ｃ１）、第二电容器（Ｃ２）、参考电压源（１６）和充当开关的晶体管（１４；７４）形成下面这样一个网络；第一电容器（Ｃ１）被设置在信号输入端（１）和第一输入端（１１）之间，第二电容器（Ｃ２）被设置在输出端（１３）和第一输入端（１１）之间的反馈环（１８）中，参考电压源（１６）连接到第二输入端（１２）。晶体管（１４）被设置在桥接第二电容器（Ｃ２）的支路（１９）中，从而可施加控制信号（ＣＮＴＲＬ）到晶体管（１４）的栅极（１４．１），以便时常使电平偏移器（１５）复位。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有防止负电压摆动保护的输入级。尤其是，本专利技术涉及CMOS输入级和它们的保护。现在的CMOS IC(互补金属氧化物半导体集成电路)制造技术在临界几何尺寸方面正在降低，而各个晶体管两端的最大允许电压摆动和相应的最大允许电源电压也在快速降低。另一方面，CMOS器件的输入端口处的信号摆动可能超过这些电压极限。甚至更为成问题的是，在某些应用中可能出现具有负电压摆动的输入信号。典型的CMOS器件包括某种电平偏移器5，如附图说明图1所示，以便将输入焊盘1上的电压偏移到CMOS器件的核心6的VDD电压域的较低电平。然而，这样的电平偏移器5不适合处理具有负电压摆动的输入信号。必须对COMS IC进行保护以防止静电放电(ESD)，这是为了确保电路不被电压峰值损害。通常，在电路的输入焊盘1、电压源端子VDD和接地端GND之间设置ESD(ESD)保护元件，比如二极管2和3，如图1所描述。使用ESD保护以防止非常敏感的电平偏移器5在遭受放电事件时被毁坏。这种情况可能发生在例如当某人通过接触芯片的引脚而在电路中感应出电压峰值时。这种ESD保护方案在负电压被施加到输入焊盘1时并不起作用，这是由于二极管3将进入导通状态，而这将会导致输入信号的削波。关于CMOS器件处理具有正电压摆动的输入信号的ESD保护和电平偏移的更多细节在名为“INPUT STAGE RESISTANT AGAINST HIGH VOLTAGESWINGS(防止高电压摆动的输入级)”的共同未决专利申请中提出，该申请于2002年2月6日提交，该共同未决申请的申请号为EP02002681.1。本专利技术的一个目的是提供能够处理负电压摆动的输入级，并且提供基于以上的设备。本专利技术的另一个目的是提供能够处理负电压摆动并且能够经受ESD事件的输入级，以及提供基于以上的设备。这些和其它目的通过根据权利要求1的设备电路来完成。其它的有利实现方式在权利要求2-9中陈述。本专利技术使得具有降低的制作技术成本和较不复杂的系统设计的电路得以实现。为了对本专利技术及其进一步的目的和优点进行更详细的描述，结合附图进行下面的描述，其中图1是具有ESD保护和电平偏移器的常规CMOS器件的代表性示意图；图2是本专利技术的第一实施例的代表性示意图；图3是示出根据本专利技术的设备中的不同信号的图表；图4是本专利技术的第二实施例的代表性示意图；图5是本专利技术的第三实施例的代表性示意图；图6是表示在根据本专利技术的设备中的不同信号的图表；图7是本专利技术的第四实施例的代表性示意图；图8是本专利技术的第五实施例的代表性示意图；图9是根据本专利技术的ESD保护方案的代表性示意图。本专利技术的第一实施例如图2所示。在本图中，示出了根据本专利技术的输入极10。它包括与信号输入端1连接的电平偏移器15。输入极10接收具有负信号摆动的输入信号。由于在此称为“核心”的后续电路完全不能够处理负信号，为了提供一个只具有正信号摆动的输出信号，电平偏移器15提供对所述输入信号的DC偏移。如图2所示，电平偏移器15包括一个具有第一输入端11、第二输入端12和输出端13的放大器17。放大器17是一个网络的一部分，该网络包括第一电容器C1、第二电容器C2和作为开关的晶体管14。晶体管14优选地是n沟道MOS晶体管。第一电容器C1被设置在信号输入端1和放大器第一输入端11之间。第二电容器C2被设置在输出端13和第一输入端11之间的反馈环18上。有一个参考电压源16，其将参考电压Vref施加到放大器的第二输入端12上。晶体管14被设置在桥接第二电容器C2的支路19中。当施加高电平控制信号CNTRL到晶体管14的栅极14.1时，电平偏移器15被初始化或者被复位。一般而言，在每次将输入信号s(t)施加到输入端1之前执行复位。每当开关14.1关闭时，放大器17都充当参考电压16的单位增益电压跟随器，因此输出端13和输入端11被设置为接近Vref。因此电容器C1被充电到Vref-s(t)，并且实现对输入的DC电平偏移。一旦开关14.1被打开，放大器17就与C1和C2一起作为具有增益-C1/C2的反相放大器。例如可以将控制信号CNTRL设置为高并且在时刻t0释放，即恰好在施加输入信号s(t)之前。在t0之后，输出信号r(t)由下式给出r(t)=-C1C2·(s(t)-s(t)|t=t0)+Vref---(1)]]>等式(1)表示由输入级10提供的DC偏移可以由参考电压Vref和C1与C2的比率确定。这给出了适应任何输入电压摆动的任意自由。控制信号CNTRL被时常激活或者每当需要时被激活，以补偿电容器C1的潜在放电。放电由于不可避免的泄漏电流而发生。对于使用深亚微米工艺制造的器件，重要的是没有一个器件的晶体管在其端子之间遭受破坏性电压。根据本专利技术，高电压只被施加在电容器C1上，其应被构造在可用层之外，比如金属互连夹心结构或者边缘电容器，其可以承受高电压。图3示出了具有恒定参考电压Vref＝1V和具有0V和-4V之间的摆动的输入端1处的正弦波s(t)的例子。放大器17具有0.5的增益。在时刻t＝t0，释放控制信号CNTRL。在施加信号s(t)到输入端1之前不久释放该信号。正弦波s(t)开始在0V和-4V之间振荡。根据本专利技术，输出信号r(t)被DC偏移。在本例中，输出信号r(t)在+1V周围振荡，并且具有1V的幅值。输出信号r(t)不进入负电压范围。根据当前需要，可以通过添加附加电容器和开关来对器件10进行修改，以允许调节DC偏移。将结合另一实施例进行更详细的描述。图4示出了根据本专利技术的另一实施例。图4示出了设备20，其包括一个电平偏移器10(或根据本专利技术的其它电平偏移器)和偏置电流源21。电流源21包括一个具有多个PMOS晶体管P1、P2、P3、电阻器R1和R2以及参考电流源22的网络。电流源21是由一个包括连接到电源电压节点23的晶体管P1和P2的电流镜构造的。电源电压Vsupply被施加到该节点23。如上所述，在深亚微米制作工艺中，各个晶体管的端子之间的电压必须不能超过最大规定电压Vmax，其通常接近Vsupply。这将意味着当晶体管P2的源极直接连接到输入节点IN时，晶体管P2的偏置将超过允许的工作范围。为防止晶体管P2损坏，添加一个专门的共基-共射晶体管P3，如果节点IN处的输入信号s(t)低于0V，则该晶体管P3就吸收任何超出Vsupply的电压。两个电阻器R1和R2充当电阻分压器，其根据输入电压s(t)对共基-共射晶体管P3的棚极进行控制。如果需要的话，可以将附加的共基-共射晶体管与共基-共射晶体管P3串联连接，以允许更高的保护范围。这样，节点23和节点24之间的电压就被保持低于Vsupply。电流源21被设计成使得它本身被保护，从而不遭受负输入电压。如果Vtp是晶体管P3的阈值电压并且s(INmin)是输入节点IN处的最小电压，则所述电阻分压器的规格为-s(INmin)=R1+R2R2·Vtp---(2)]]>许多应用需要偏置电流源，其优选地设置在芯片上。一个典型的例子是用于测量类似天线的RF连接的功率的传感器。相应的实施例在图5中示出。在这个附图中示出了设备30。它包括一个电平偏移本文档来自技高网...
【技术保护点】
包括一个可连接到信号输入端（１；３１；７１；９１）的电平偏移器（１５；７５；９５；１０３）的设备（１０；２０；７０；９０；１００），用于接收具有负信号摆动的输入信号（ｓ（ｔ）），所述电平偏移器（１５；７５；９５；１０３）提供对所述输入信号（ｓ（ｔ））的ＤＣ偏移以便提供具有正信号摆动的输出信号（ｒ（ｔ）），所述电平偏移器（１５；７５；９５；１０３）包括：一个具有第一输入端（１１；６１）、第二输入端（１２；６２）和输出端（１３；７３）的放大器（１７；７７），第一电容器（Ｃ１），第二电容器（Ｃ２；Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ到Ｃ２ｎ），参考电压源（１６；７９）和充当开关的晶体管（１４；７４），其中所述第一电容器（Ｃ１）被设置在所述信号输入端（１；７１；９１）和所述第一输入端（１１；６１）之间，所述第二电容器（Ｃ２；Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ到Ｃ２ｎ）被设置在输出端（１３；７３）和所述第一输入端（１１；６１）之间的反馈环（１８）中，所述参考电压源（１６；７９）可连接到所述第二输入端（１２；６２），并且其中所述晶体管（１４；７４）被设置在一个桥接第二电容器（Ｃ２；Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ到Ｃ２ｎ）的支路（１９；６９）中，这样，可将控制信号（ＣＮＴＲＬ）施加到所述晶体管（１４；７４）的栅极（１４．１；７４．１）以便允许时常复位该电平偏移器（１５；７５；９５；１０３）。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：RFP贝克，WH格罗伊内维格，W科佩，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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