用于共模電平移位的系統和方法技術方案

一種共模電壓電平移位電路，包括：被配置成接收具有第一共模電壓的差分信號的輸入節點；耦合在這些輸入節點與相應的輸出節點對之間的分流電容器對；包括這些輸出節點的、通過這些分流電容器耦合至該差分信號的閾值電壓電路，該閾值電壓電路被配置成提供針對這些輸出節點處的差分信號的第二共模電壓；以及根據第一共模電壓的電平來控制的電流源，該電流源耦合至這些輸出節點以影響第二共模電壓。

System and method for common mode level shift

A common mode voltage level shift circuit includes: input node is configured to receive a first common voltage differential signal; shunt capacitors coupled in the input nodes and the output nodes corresponding to between the output node, these include; through the threshold voltage circuit the shunt capacitor is coupled to the differential signal the threshold voltage of the circuit is configured to provide for these second common mode voltage at the output node of the differential signal; and according to the level of the first common mode voltage controlled current source, the current source is coupled to the output node to second common mode voltage.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請的交叉引用本申請要求于2014年3月27日提交的題為“SYSTEMS AND METHODS FOR COMMON MODE LEVEL SHIFTING(用于共模電平移位的系統和方法)”的美國臨時專利申請No.14/228,049的權益，該臨時申請的全部內容由此通過援引納入于此。
本申請涉及電壓控制，尤其涉及共模電壓電平移位。背景在差分信令中，按常規是要從低共模電壓域轉換至高共模電壓域。例如，接收機可使用要求相對較高的共模電壓的NMOS晶體管差分對。但是該系統的發射機或其他組件可能正使用低共模電壓。例如，在一些高速有線應用中，接收機輸入信號終接在低共模電壓電平處，諸如0V或數百mV。為了進一步處理高速信號(例如，6-10Gb/s)，NMOS差分對由于較低寄生效應而一般優于PMOS，盡管一些應用使用PMOS。轉換緩沖器被用于將低共模電壓高速信號轉換為高共模電壓電平。為了執行向高共模域的電平移位，按常規是要通過分流電容器來接收每個差分輸入信號。例如，一個差分輸入信號可記為rxinp(接收機輸入正)，而互補差分輸入信號可記為rxinn(接收機輸入負)。Rxinp將通過分流電容器來被接收。類似地，rxinn也將通過分流電容器來被接收。這些分流電容器阻擋收到的共模電壓，從而收到信號隨后使用例如分壓器來被推升以提供期望的相對較高的共模電壓。但是此種安排一般僅對相對較高頻率的差分信號奏效。隨著輸入頻率被降低，分流電容器將不僅阻擋收到的共模電壓，而且還阻擋該信號的交流(AC)部分。此種常規電平移位安排因此不適于某些寬帶應用。因此，本領域需要在低頻域和高頻域兩者(寬帶操作)中工作的改善型共模電平移位器。概述提供了用于對共模電壓進行電平移位的電路。在一個示例中，一種電路通過分流電容器向輸出節點對提供電平移位差分輸入信號，從而跨這些輸出節點的輸出差分電壓具有等于閾值電壓產生設備的閾值電壓的共模電壓。這些輸出節點由電流源來驅動，這些電流源以前饋方式從差分輸入信號的共模電壓來被反向控制。在一個實施例中，該電路的操作包括在將每個差分輸入電壓通過電容器耦合至其相應的PMOS晶體管的源極之時，分別用差分輸入電壓來驅動PMOS晶體管對的柵極。該電路的操作還包括將被驅動經過每個PMOS晶體管驅動的電流反向控制到針對這些差分輸入電壓的共模電壓。在另一實施例中，該電路的操作包括在將該差分輸入電壓的每個分量通過電容器耦合至其NMOS晶體管的漏極時，用差分輸入電壓來驅動NMOS晶體管對的源極。該電路的操作還包括將被驅動經過每個NMOS晶體管驅動的電流反向控制到針對這些差分輸入電壓的共模電壓。各種實施例提供了優于常規解決方案的一個或多個優勢。例如，受前饋控制的電流源提供共模電壓的可靠電平移位，從而允許應用接收具有較高或較低共模電壓的信號。而且，差分信號的AC分量——攜帶信息的部分——通過驅動輸出晶體管的各端口來調制諸輸出節點的電壓，甚至是在較低頻率的電壓。因此，可在寬帶應用中采用各種實施例。這些和其它優勢可通過以下詳細描述來更好地領會。附圖簡述圖1解說了根據本公開的實施例的具有電壓電平移位電路的示例系統。圖2解說了根據本公開的實施例的用于共模電壓電平移位電路的示例架構。圖3解說了根據本公開的實施例的用于共模電壓電平移位電路的另一示例架構。圖4解說了根據本公開的實施例的用于圖2和3的系統的示例方法的流程圖。詳細描述在討論各種實施例之前，一些概念的說明可幫助理解以下示例。差分信令包括在兩個成對導體上傳送信息，其中一個導體上的分量與另一導體上的分量互補。因此，差分信號的這兩個互補分量通常被稱為正和負信號。常規的差分信令接收機檢測這兩個互補信號之差。差分信令對于高速數據可能是有利的，這與單端信令(諸如其中信號以接地為參照)是相反的。例如，在具有單端信令的情況下，傳輸線受制于噪聲，諸如當毗鄰于傳輸線的晶體管切換狀態時。單端接收機因此可被噪聲所欺騙并造成比特差錯。但在差分信令中，噪聲均等地(或至少接近均等地)影響正信號和負信號，且常規接收機將在其檢測正信號與負信號之差時忽略該噪聲。共模電壓包括該差分信號的以一個符號呈現在該導體對的兩個導體上的分量。共模電壓是每個導體的電壓的矢量和的一半。共模電壓由式1給出，其中V1是一個導體的電壓，而V2是另一導體的電壓：(式1) Vcom-(V1+V2)/2圖1示出了根據一個實施例的用于電平移位電路110的示例應用100。圖1的系統包括電路102，其操作相對較低的共模電壓，諸如大約數百mV。電路104在相對較高的共模電壓操作，諸如大約VDD/2。當然，針對共模電壓給出的示例僅是為了易于說明，且應理解，各種實施例可在任何恰適的共模電壓操作。電路102的示例包括數據接收機中的將信號終接于0V或接近0V的電路，而電路104的示例包括該RF接收機電路中的在差分對中使用NMOS晶體管(這里未示出)以接收具有約VDD/2的較高共模電壓的信號的另一部分。在電路104中，一個NMOS晶體管在其柵極上接收正信號，而另一NMOS晶體管在其柵極上接收負信號。差分對響應于差分輸入而導引尾電流。隨著正輸入升到VDD/2以上，相應的NMOS實質上傳導所有尾電流。隨著負輸入升到VDD/2以上，相應的NMOS實質上傳導所有尾電流。共模在VDD/2的情況下，差分對因此處于均衡且能作出快速位判決。電路110包括針對共模電壓的電平移位電路。具體地，電路110從電路102接收差分信號并將共模電壓上移至與電路104的電平相當的電平。電路110在寬頻譜上保留差分信號的AC分量，如以下所說明的。盡管以上示例描述了在RF接收機中使用的電平移位電路110，但應理解，各種實施例可被用于其中共模電壓被移位的各種其他應用中的任何應用。這些概念和特征可通過以下對示例實施例的討論來更好地領會。示例電路實施例各種實施例涉及在具有寬帶操作的設備中適用的共模電平移位電路。為了提供寬帶操作，收到的差分信號通過分流電容器傳遞至輸出節點，類似于以上針對常規解決方案所討論的。但該共模電壓通過電流源的前饋控制來被控制，這些電流源響應于差分輸入信號的共模電壓通過相應的電流路徑來反向驅動這些輸出節點。隨著差分輸入信號的共模電壓上升，這些電流源的反向前饋控制減小被驅動經過驅動諸輸出節點的電流路徑的電流。相反，如果差分輸入信號的共模電壓下降，則這些電流源的反向前饋控制增大被驅動經過驅動諸輸出節點的電流路徑的電流。每個輸出節點耦合至閾值電壓設備，該閾值電壓設備將輸出節點維持在高于相應輸入節點電壓的閾值電壓處。因為分流電容器阻擋任何輸入共模電壓通過，所以針對輸出差分電壓(其可被指定為eqinp和eqinn)的共模電壓等于該設備的該閾值電壓。差分信號的AC部分在避開這些分流電容器的路徑上被應用于這些輸出節點，藉此甚至在較低頻率處保留了AC信息。現在轉向附圖，圖2解說了根據一個實施例適配的電平移位電路250。電路250可被用作圖1的架構中的電平移位電路110。電路250包括接收差分信號的輸入節點202，其中該差分信號的正分量和負分量分別給定為rxinp和rxinn。電阻器R1和R2充當分壓器以向電流源204提供輸入共模電壓Vcom。電路250還包括閾值電壓電路206本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種共模電壓電平移位電路，包括：配置成接收具有第一共模電壓的差分信號的輸入節點；耦合在所述輸入節點與相應的輸出節點對之間的分流電容器對；通過所述分流電容器耦合至所述差分信號的閾值電壓電路，其包括所述輸出節點，所述閾值電壓電路被配置成提供針對所述輸出節點處的差分信號的第二共模電壓；以及根據所述第一共模電壓的電平來控制的電流源，所述電流源被耦合至所述輸出節點以影響所述第二共模電壓。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.03.27 US 14/228,0491.一種共模電壓電平移位電路，包括：配置成接收具有第一共模電壓的差分信號的輸入節點；耦合在所述輸入節點與相應的輸出節點對之間的分流電容器對；通過所述分流電容器耦合至所述差分信號的閾值電壓電路，其包括所述輸出節點，所述閾值電壓電路被配置成提供針對所述輸出節點處的差分信號的第二共模電壓；以及根據所述第一共模電壓的電平來控制的電流源，所述電流源被耦合至所述輸出節點以影響所述第二共模電壓。2.如權利要求1所述的共模電壓電平移位電路，其特征在于，所述電流源是相對于所述第一共模電壓的電平來反向控制的。3.如權利要求1所述的共模電壓電平移位電路，其特征在于，所述電流源是由接收所述第一共模電壓的另一電流源以前饋方式來控制的。4.如權利要求1所述的共模電壓電平移位電路，其特征在于，所述閾值電壓電路包括：在其柵極通過所述分流電容器中的第一分流電容器耦合至所述差分信號的第一分量的第一晶體管，所述第一晶體管的漏極是所述輸出節點中的第一輸出節點；以及在其柵極通過所述分流電容器中的第二分流電容器耦合至所述差分信號的第二分量的第二晶體管，所述第二晶體管的漏極是所述輸出節點中的第二輸出節點，其中所述差分信號的所述第一分量通過所述第一晶體管的源極來調制所述輸出節點中的所述第一輸出節點的電壓，且進一步其中所述差分信號的所述第二分量通過所述第二晶體管的源極來調制所述輸出節點中的所述第二輸出節點的電壓。5.如權利要求4所述的共模電壓電平移位電路，其特征在于，所述閾值電壓電路進一步包括：置于所述第一晶體管與接地之間的第一偏置晶體管，所述第一偏置晶體管被配置成提供在所述第一晶體管與接地之間的電壓降；以及置于所述第二晶體管與接地之間的第二偏置晶體管，所述第二偏置晶體管被配置成提供在所述第二晶體管與接地之間的電壓降。6.如權利要求1所述的共模電壓電平移位電路，其特征在于，所述閾值電壓電路包括：在其柵極耦合至所述差分信號的第一分量的第一晶體管，所述第一晶體管的源極是所述輸出節點中的第一輸出節點；以及在其柵極耦合至所述差分信號的第二分量的第二晶體管，所述第二晶體管的源極是所述輸出節點中的第二輸出節點，其中所述差分信號的所述第一分量調制所述輸出節點中的所述第一輸出節點的電壓，且進一步其中所述差分信號的所述第二分量調制所述輸出節點中的所述第二輸出節點的電壓。7.如權利要求6所述的共模電壓電平移位電路，其特征在于，所述輸出節點藉由所述分流電容器被耦合至所述第一和第二晶體管的所述柵極。8.如權利要求1所述的共模電壓電平移位電路，其特征在于，所述電流源包括：配置成驅動所述輸出節點中的第一輸出節點的第一電流源，所述第一電流源由輸入晶體管控制并耦合至所述輸入晶體管，所述輸入晶體管的柵極綁定至所述第一共模電壓；以及配置成驅動所述輸出節點中的第二輸出節點的第二電流源，所述第二電流源由所述輸入晶體管控制并耦合至所述輸入晶體管。9.如權利要求8所述的共模電壓電平移位電路，其特征在于，所述輸入晶體管被包括在電流鏡中，所述電流鏡被配置成產生控制所述第一電流源處的電流和所述第二電流源處的電流的第一電流。10.如權利要求8所述的共模電壓電平移位電路，其特征在于，所述第一電流源包括其柵極耦合至所述輸入晶體管的柵極的晶體管，進一步其中所述第二電流源包括其柵極耦合至所述輸入晶體管的柵極的晶體管。11.一種用于對共模電壓電平進行移位的方法，所述方法包括：接收具有第一共模電壓電平的差分信號；通過分流電容器對將所述差分信號耦合至輸出節點對；生成由所述第一共模電壓電平控制的電流；以及通過所述輸出節點來鏡像所述電流以在所述輸出節點處生成第二共模電壓電平。12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述電流與所述第一共模電壓電平成反比。13.如權利要求11所述的方法，其特征在于，進一步包括：用所述差分輸入信號來驅動PMOS晶體管對的柵極，所述差分信號的第一分量通過所述分流電容器中的第一分流電容器來耦合至所述PMOS晶體管中的第一PMOS晶體管的源極，所述差分信號的第二分流通過所述分流電容器中的第二分流電容器來耦合至所述PMOS晶體管中的第二PMOS晶體管的源極。14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述PMOS晶體管的源極包括所述輸出節點。15.如權利要求11所述的方法，其特征在于，進一步包括：用所述差分輸入信號來驅動NMOS晶體管對的源極，所述差分輸入信號的第一分量通過所述分流電容器中的第一分流電容器來耦合至所述NMOS晶體管中的第一NMOS晶體管的漏極，所述差分信號的第二分量通過所述分流電容器中的第二分流電容器來耦合至所述NMOS晶體管中的第二NMOS晶體管的漏極。16.如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述NMOS晶體管的漏極包括所述輸出節點。17.如權利要求11所述的方法，其特征在于，進一步包括：通過將所述差分信號施加于所述輸出節點處的晶體管對的柵極來調制所述輸出節點的電壓。18.如權利要求11所述的方法，其特征在于，進一步包括：通過將所述差分信號施加于所述輸出節點處的晶體管對的源極來調制所述輸出節點的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·李，X·孔，Z·朱，J·徐，
申請(專利權)人：高通股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US