CN111386509A - 电压保护电路 - Google Patents

Abstract

一种电压保护电路(300)，包括：第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET(308)，其具有与第一节点(384)耦合的栅极端子、与第二节点(382)耦合的源极端子，和与第三节点(388)耦合的漏极端子；第二金属氧化物半导体场效应晶体管(310)，其具有与第一节点(384)耦合的栅极端子、与第二节点(382)耦合的源极端子，和与第四节点(386)耦合的漏极端子；第一电流镜(304)，其与第三节点(388)耦合，并且配置为与第五节点(378)、第六节点(380)和调节器电源(392)耦合；以及第二电流镜(306)，其与第四节点(386)耦合，并且配置为与第五节点(378)、第六节点(380)和地节点(390)耦合。

Description

电压保护电路

背景技术

本发明涉及电压保护电路。

发明内容

一种电压保护电路，包括：第一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，其具有与第一节点耦合的栅极端子、与第二节点耦合的源极端子，和与第三节点耦合的漏极端子；第二金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与第一节点耦合的栅极端子、与第二节点耦合的源极端子，和与第四节点耦合的漏极端子；第一电流镜，其与第三节点耦合。该电路配置为与第五节点、第六节点、调节器电源和第二电流镜耦合，该第二电流镜与第四节点耦合耦合，并且配置为与第五节点、第六节点和地节点耦合。

在其他方面，收发器包括与第一节点和第二节点耦合的发射器，以及与第一节点和第二节点耦合的接收器。该接收器包括电压保护电路，其包括：第一金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与第三节点耦合的栅极端子、与第四节点耦合的源极端子，和与第五节点耦合的漏极端子；第二金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与第三节点耦合的栅极端子、与第四节点耦合的源极端子，和与第六节点耦合的漏极端子；第一电流镜，其与第五节点、第七节点和第八节点耦合，并且配置为与调节器电源耦合；以及第二电流镜，其与第六节点、第七节点、第八节点耦合，并且配置为与地节点耦合。

在其他方面，一种电压保护方法包括：接收包括明显不同于参考电压的共模电压的信号；将共模电压提供给金属氧化物半导体场效应晶体管的源极端子，并且将参考电压提供给金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极端子；当共模电压的值和参考电压的值之间的差值超过阈值时，在金属氧化物半导体场效应晶体管的源极端子和漏极端子之间导电以导通电流镜；使用电流镜将共模电压的值拉向参考电压的值；以及当所述共模电压不再明显不同于所述参考电压时，停止在所述金属氧化物半导体场效应晶体管的所述源极端子和所述漏极端子之间导电。

附图说明

图1示出了说明性电气装置测试环境的框图。

图2示出了说明性通用异步收发器(UART)的框图。

图3示出了说明性接收器的示意图。

图4示出了说明性发射器的示意图。

图5是接收器中共模电压保护的说明性方法的流程图。

图6是发射器中共模电压保护的说明性方法的流程图。

具体实施方式

电气装置可以在其寿命期间经受测试，例如，在电气装置的制造期间，在制造之后但在将电气装置投入使用之前，和/或在将电气装置投入使用之后。可以采取各种形式进行测试，但是在一个示例中可以包括大电流注入(BCI)测试。例如，大电流注入测试可以测试电气装置的部件对射频(RF)干扰的抗扰度。测试中的至少一些(如大电流注入测试)可以将相对较大的电压和/或电流引入电气装置。例如，在大电流注入测试中，电流经由与通信线路电磁耦合的箝位电路环注入到通信线路。在至少一些示例中，这个电流使通信线路上相应的共模电压增加。例如，共模电压可以是至少+/-20伏(V)、至少+/-40伏或更高。在至少一些示例中，这种共模电压可能损害电气装置的可靠性和/或操作。例如，共模电压可能在电气装置的一或多个部件的可接受电压的范围之外，并且可能导致对部件中的至少一些造成不可逆的损坏和/或导致部件中的至少一些呈现不准确的输出。为了至少部分减轻共模电压的增加，可以在电气装置的连接点(例如，输入和/或输出引脚)处放置一或多个扼流圈，以保护电气装置。扼流圈可以是例如共模扼流圈，其中中性线和线路线绕在芯材料(其可以是磁性的)上。然而，这种扼流圈可能增加电气装置的成本。

本说明书的至少一些方面提供了一种共模电压保护电路，其通过在电路实现中针对共模电压进行保护而至少部分地减轻与补偿共模电压相关联的费用。在至少一个示例中，共模电压保护电路在接收器、发射器或包括接收器和发射器功能的收发器中实现。在至少一个示例中，共模电压保护电路在通用异步收发器(UART)(例如全双工通用异步收发器)中实现。在其他示例中，共模电压保护电路可以作为独立装置或者作为接收共模电压的任何其他电气装置的部件植入。在至少一个示例中，共模电压保护电路将共模输入电压与参考电压进行比较，并且向共模输入端提供电流或从共模输入端吸收电流，直到共模输入电压近似参考电压。在一些示例中，在包括共模电压保护电路的电气装置中，参考电压近似中间轨(例如，近似在第一电压电势(如源电压)与第二电压电势(如接地或另一非接地电压电势)之间的中间)。在另一示例中，共模电压保护电路阻止电流流出地进入电气装置的端子和/或从电气装置的端子进入电气装置的调节器电源。

现在参考图1，示出了说明性电气装置测试环境100的框图。在至少一个示例中，该环境包括经由通信线路115和120与通用异步收发器110耦合的通用异步收发器105、经由注入箝位电路130与通信线路115和120电磁耦合的射频功率放大器125、与射频功率放大器125耦合的射频信号发生器135、与射频功率放大器125耦合并经由测量箝位电路145与通信线路115和120电磁耦合的射频分析器140。在至少一个示例中，通用异步收发器105和通用异步收发器110分别包括共模电压保护电路150和155。在至少一些示例中，通用异步收发器105和通用异步收发器110可以是基本彼此相同的全双工装置。在至少一些示例中，通用异步收发器105和通用异步收发器110各自包括发射器(未示出)和接收器(未示出)，发射器和接收器中的每一个可以包括其自身相应的共模电压保护和/或共模电压保护电路150或155。尽管在图1中示出为通用异步收发器105和通用异步收发器110，但是通用异步收发器105和通用异步收发器110都可以由任何其他合适的电气装置代替。

在操作中，通用异步收发器105和通用异步收发器110可以经由通信线路115和120进行通信。例如，通信线路115可以是正通信线路(p)，并且通信线路120可以是负通信线路(n)。在至少一个示例中，通用异步收发器105的发射器是活动的，并且向通用异步收发器110的接收器发送数据。在这个示例中，通用异步收发器110可以是环境100中的被测试装置(DUT)，例如，使得通用异步收发器110的大电流注入测试正在执行。例如，为了执行测试，射频信号发生器135产生具有预定范围(例如，1-400兆赫(MHz))内的频率的信号(例如，正弦信号)，并且将产生的信号提供给射频功率放大器125。射频功率放大器125可以放大产生的信号以具有预限定的幅度，并且经由注入箝位电路130将放大的信号注入到通信线路115和120上。在至少一个示例中，射频分析器140经由测量箝位电路145测量通信线路115和120上的信号，并且将测量作为反馈提供给射频功率放大器125。

如上所述，在一些示例中，经由注入箝位电路130注入到通信线路115和120上的射频信号增加通信线路115和120上的信号的共模电压，并且这个共模电压可能超过通用异步收发器105和/或通用异步收发器110的至少一些部件的可接受范围。在至少一些示例中，共模电压保护电路150保护通用异步收发器105(例如，通用异步收发器105的发射器)和/或共模电压保护电路155保护通用异步收发器110(例如，通用异步收发器110的接收器)免受通信线路115和120上的共模电压的影响。例如，共模电压保护电路150可以通过阻止电流流出地进入通信线路115或120和/或从通信线路115和120进入通用异步收发器105的调节器电源(未示出)来保护通用异步收发器105。在至少一个示例中，共模电压保护电路155可以通过向通信线路115和120提供电流或从其吸收电流，直到通信线路115和120上的共模输入电压近似等于通用异步收发器110中的参考电压(例如，中间轨值)而保护通用异步收发器110。

现在参考图2，示出了说明性通用异步收发器200的框图。如上所述，通用异步收发器200的至少一些方面可以在图1的通用异步收发器105和/或通用异步收发器110中实现，或实现为这两种通用异步收发器。在至少一个示例中，通用异步收发器200包括处理元件205、发射器210和接收器215。在另一示例中，通用异步收发器200进一步包括调节器电源220。在至少一个示例中，发射器210包括共模电压保护电路225。在至少一个示例中，接收器215包括共模电压保护电路230。在至少一个示例中，发射器210和接收器215各自与正焊盘235和负焊盘240耦合。在至少一个示例中，正焊盘235和负焊盘240可以各自配置为与通信线路耦合，用于向另一个电气装置(例如，另一个通用异步收发器200)发送信息或从其接收信息。

在至少一个示例中，处理元件205可以与发射器210和/或接收器215中的一或两个耦合。在至少一些示例中，处理元件205配置为控制发射器210和/或接收器215中的一或两个的操作。例如，处理元件205可以控制发射器210和/或接收器215中的一或两个的晶体管(未示出)的栅极端子。在各种示例中，处理元件205可以是现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、微控制器、微处理器、片上系统(SOC)、专用集成电路(ASIC)或包括处理功能的任何其他合适的装置。在各种实施例中，通用异步收发器200可以包括其他部件，如调制解调器(未示出)、存储器(未示出)或其他形式的电路。在至少一个示例中，调节器电源220接收由通用异步收发器200接收的输入电压(Vin)，并且调节输入电压以供通用异步收发器200的一或多个部件(例如，处理元件205、发射器210和/或接收器215)使用。

在至少一个示例中，共模电压保护电路225可以通过阻止电流流出地(未示出)进入正焊盘235和负焊盘240和/或从正焊盘235和负焊盘240进入调节器电源220来保护发射器210。在至少一个示例中，共模电压保护电路230可以通过向正焊盘235和负焊盘240提供电流或从其吸收电流，直到正焊盘235和负焊盘240上的共模输入电压近似等于接收器215中的参考电压(例如，中间轨值)而保护接收器215。

现在参考图3，示出了说明性接收器300的示意图。如上所述，接收器300的至少一些方面可以在图2的通用异步收发器200的接收器215中实现，或实现为该接收器。在至少一个示例中，接收器300包括共模电压保护电路302。在各种其他示例中，共模电压保护电路302与接收器300分开实现，并且配置为与接收器300和/或任何其他电气装置或电路耦合，以提供本文描述的功能。在又一些示例中，共模电压保护电路302在除了接收器300之外或代替该接收器提供其他功能的另一电路中实现。在一些示例中，共模电压保护电路302包括第一电流镜304、第二电流镜306、第一n型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)(NMOS)308和第一p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOS)310。在至少一个示例中，第一电流镜304包括p型金属氧化物半导体场效应晶体管312、p型金属氧化物半导体场效应晶体管314、p型金属氧化物半导体场效应晶体管316以及电阻器318、320和322。在至少一个示例中，第二电流镜306包括n型金属氧化物半导体场效应晶体管324、n型金属氧化物半导体场效应晶体管326、n型金属氧化物半导体场效应晶体管328以及电阻器330、332和334。在一些示例中，接收器300进一步包括缓冲器336、比较器338、电阻器340、342、344、346、348、352、354、356和358、电容器360、362和364以及电流源368和370。在至少一个示例中，共模电压保护电路302可以进一步包括电阻器348、电容器364和/或缓冲器336。

在至少一个示例中，节点372是接收器300的第一输入端(例如，正输入端)，并且节点374是接收器300的第二输入端(例如，负输入端)。继续该示例，电阻器340在节点372与节点376之间耦合，电阻器342在节点374与节点376之间耦合，电阻器344在节点372与节点378之间耦合，电容器360在节点378与地390之间耦合，电阻器346在节点374与节点380之间耦合，并且电容器362在节点380与地390之间耦合。在至少一个示例中，电阻器344和电容器360一起形成第一滤波器(例如，低通滤波器)，该第一滤波器可以对由接收器300在节点372处接收的信号进行滤波。类似地，电阻器346和电容器362一起可以形成第二滤波器(例如，低通滤波器)，该第二滤波器可以对由接收器300在节点374处接收的信号进行滤波。在各种实施例中，接收器300可以包括节点372与378之间以及节点374与380之间的任何数量和形式的电阻元件，并且为了简单起见，将电阻器344和346单独示出。例如，节点372和378之间和/或节点374和380之间的电阻元件的数量可以至少部分地基于分别在节点378或380处接收信号之前在节点372或374处接收的信号所需的衰减量来确定。在至少一个示例中，为了提供更大的衰减，包括了更大数量的电阻元件(例如，总电阻更大)。此外，接收器300可以包括任何数量的附加电容器，该附加电容器配置为形成具有位于节点372与378之间和/或节点374与380之间的电阻元件的滤波器。例如，接收器300可以包括不同值的多个电容器，以递增地逐步过滤信号。

继续该示例，电阻器348耦合在348在节点376与节点382之间，并且电容器364耦合在到节点382与地390之间。在至少一个示例中，电阻器348和电容器364一起形成第三滤波器(例如，低通滤波器)，该第三一滤波器可以对在节点376处接收的信号进行滤波。在各种实施例中，接收器300可以包括节点376与382之间的任何数量和形式的电阻元件。例如，在节点382处接收信号之前，节点376和382之间的电阻元件的数量可以至少部分地基于节点376处接收的信号所需的衰减量(例如，节点372和374处的信号的共模电压)来确定。此外，接收器300可以包括任何数量的附加电容器，该附加电容器配置为形成具有位于节点376与382之间的电阻元件的滤波器。例如，接收器300可以包括不同值的多个电容器，以递增地逐步过滤信号。进一步继续该示例，电阻器352耦合在节点378与节点384之间，并且电阻器354耦合在节点380与节点384之间。缓冲器336的第一输入端配置为接收参考电压VREF，缓冲器336的第二输入端与节点384耦合，并且缓冲器336的输出端与节点384耦合。仍然继续该示例，电流源368耦合在调节器电源392与电阻器356之间，电阻器356耦合在电流源368与节点378之间，电阻器358耦合在节点380与电流源370之间，电流源370耦合在电阻器358与地390之间，比较器338的第一输入端与节点378耦合，比较器338的第二输入端与节点380耦合，并且比较器338的输出端是接收器300的输出端(或可替代地，比较器338的输出端由接收器300的其他部件(未示出)进一步处理)。在至少一个示例中，电流源368和370分别对节点378和380处的信号进行电平转换，以促进比较器338的可编程电压阈值。在至少一个示例中，接收器300进一步包括耦合在节点372与地节点390之间的电容器394(例如，交流(AC)耦合电容器)和耦合在节点374与地节点390之间的电容器396(例如，交流耦合电容器)。在至少一个示例中，电容器394和电容器396分别去除节点372和372处的信号的DC分量，使得仅保留信号的交流分量。

在至少一个示例中，n型金属氧化物半导体场效应晶体管308的源极端子与节点382耦合，n型金属氧化物半导体场效应晶体管308的漏极端子与节点388耦合，并且n型金属氧化物半导体场效应晶体管308的栅极端子与节点384耦合。在至少一个示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管310的源极端子与节点382耦合，p型金属氧化物半导体场效应晶体管310的漏极端子与节点386耦合，并且p型金属氧化物半导体场效应晶体管310的栅极端子与节点384耦合。在至少一个示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管312的源极端子经由电阻器318与调节器电源392耦合，p型金属氧化物半导体场效应晶体管312的漏极端子与节点378耦合，并且p型金属氧化物半导体场效应晶体管312的栅极端子与节点388耦合。在至少一个示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管314的源极端子经由电阻器320与调节器电源392耦合，p型金属氧化物半导体场效应晶体管314的漏极端子与节点380耦合，并且p型金属氧化物半导体场效应晶体管314的栅极端子与节点388耦合。在至少一个示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管316的源极端子经由电阻器322与调节器电源392耦合，p型金属氧化物半导体场效应晶体管316的漏极端子与节点388耦合，并且p型金属氧化物半导体场效应晶体管316的栅极端子与节点388耦合。在至少一个示例中，n型金属氧化物半导体场效应晶体管324的源极端子经由电阻器330与地390耦合，n型金属氧化物半导体场效应晶体管324的漏极端子与节点380耦合，并且n型金属氧化物半导体场效应晶体管324的栅极端子与节点386耦合。在至少一个示例中，n型金属氧化物半导体场效应晶体管326的源极端子经由电阻器332与地390耦合，n型金属氧化物半导体场效应晶体管326的漏极端子与节点378耦合，并且n型金属氧化物半导体场效应晶体管326的栅极端子与节点386耦合。在至少一个示例中，n型金属氧化物半导体场效应晶体管328的源极端子经由电阻器334与地390耦合，n型金属氧化物半导体场效应晶体管328的漏极端子与节点386耦合，并且n型金属氧化物半导体场效应晶体管328的栅极端子与节点386耦合。

在接收器300的操作的至少一个示例中，在节点372和374处接收信号。信号可以包括数据分量(例如，差分数据信号)、噪声分量和/或共模电压分量中的任何一或多个。例如，如上所述，信号可以包括由大电流注入测试感应的共模电压。在至少一些示例中，共模电压的幅度大于接收器300的一或多个部件(例如，比较器338)的容限，并且如果不减轻，可能降低接收器的性能和/或损坏一或多个部件中的至少一些。在至少一个示例中，在节点372和374处接收的共模电压可以具有近似相同的幅度，并且可以以最小的衰减传递到节点376。节点376处的共模电压可以进一步传递到节点382。在至少一些示例中，共模电压可以通过电阻器348在节点376与382之间衰减。在一些示例中，衰减节点376与382之间的共模电压降低了在节点382处接收之前的共模电压值，使得n型金属氧化物半导体场效应晶体管308和p型金属氧化物半导体场效应晶体管310可以具有比省略电阻器348时更低的额定电压(例如，端子上的最大可持续电压)。

继续操作的示例，缓冲器336配置为在第一输入端接收参考电压。在至少一些示例中，参考电压由接收器300设置为(例如)中间轨电压。例如，缓冲器336的第一输入端可以与分压器的中点耦合，该分压器配置为在第一电阻器两端降低接收器300的电源电压的一半，并且在第二电阻器两端降低接收器300的电源电压的一半。在一些示例中，缓冲器336的输出端连接到缓冲器336的第二输入端使得第二输入端将保持在输出值，并且缓冲器336将输出参考电压到节点384。在至少一个示例中，缓冲器336是单位增益缓冲器。

当节点382处的共模电压明显大于参考电压时，p型金属氧化物半导体场效应晶体管310的源极端子与p型金属氧化物半导体场效应晶体管310的栅极端子之间的电压差分可能足够大，以使p型金属氧化物半导体场效应晶体管310开始在其源极端子与漏极端子之间导电。在至少一个示例中，当p型金属氧化物半导体场效应晶体管310开始在其源极端子与漏极端子之间导电时，第二电流镜306导通，使得从节点382流过p型金属氧化物半导体场效应晶体管310并到达n型金属氧化物半导体场效应晶体管328的电流被n型金属氧化物半导体场效应晶体管324和n型金属氧化物半导体场效应晶体管326镜射。例如，为了镜射流过n型金属氧化物半导体场效应晶体管328的电流，n型金属氧化物半导体场效应晶体管324从节点380汲取(例如，吸收)电流，而n型金属氧化物半导体场效应晶体管326从节点378汲取电流。在一些示例中，从节点378和380汲取电流通过将节点378和380处的共模电压拉向参考电压来降低这些节点处的共模电压。当节点382处的共模电压明显大于参考电压时，p型金属氧化物半导体场效应晶体管310的源极端子与p型金属氧化物半导体场效应晶体管310的栅极端子之间的电压差分可能不足，以使p型金属氧化物半导体场效应晶体管310在其源极端子与漏极端子之间导电。在至少一个示例中，当p型金属氧化物半导体场效应晶体管310不在其源极端子与漏极端子之间时，第二电流镜306关断，使得第二电流镜306不从节点378或380汲取电流。

当节点382处的共模电压明显小于参考电压(例如，负电压)时，n型金属氧化物半导体场效应晶体管308的源极端子与n型金属氧化物半导体场效应晶体管308的栅极端子之间的电压差分可能足够大，以使n型金属氧化物半导体场效应晶体管308开始在其源极端子与漏极端子之间导电。在至少一个示例中，当n型金属氧化物半导体场效应晶体管308开始在其源极端子与漏极端子之间导电时，第一电流镜304导通，使得从调节器电源392流过p型金属氧化物半导体场效应晶体管316到达n型金属氧化物半导体场效应晶体管308并进入节点382中的电流被p型金属氧化物半导体场效应晶体管312和p型金属氧化物半导体场效应晶体管314镜射。例如，为了镜射流过p型金属氧化物半导体场效应晶体管316的电流，p型金属氧化物半导体场效应晶体管312和p型金属氧化物半导体场效应晶体管314从调节器电源392汲取电流并且将电流分别提供给节点378和380。在一些示例中，将电流提供给节点378和380，通过将节点378和380处的共模电压拉向参考电压来增加这些节点处的共模电压(例如，使负共模电压的负值减小)。当节点382处的共模电压不明显小于参考电压时，n型金属氧化物半导体场效应晶体管308的源极端子与n型金属氧化物半导体场效应晶体管308的栅极端子之间的电压差分可能不足以使n型金属氧化物半导体场效应晶体管308在其源极端子与漏极端子之间导电。在至少一个示例中，当n型金属氧化物半导体场效应晶体管308不在其源极端子与漏极端子之间时，第一电流镜304关断，使得第一电流镜304不从调节器电源392汲取电流以提供给节点378和380。

这样，在至少一个示例中，共模电压保护电路302至少部分地基于参考电压来控制接收器300的节点378和380处的信号的共模电压，使得节点378和380处的共模电压近似等于参考电压。例如，当节点376处的共模电压为+/-20伏时，共模电压保护电路302可以将节点378和380处的共模电压控制为近似+/-250毫伏(mV)的参考电压。在一些示例中，节点378和380处的共模电压与参考电压之间的电压差的至少一部分可以归因于n型金属氧化物半导体场效应晶体管308和/或p型金属氧化物半导体场效应晶体管310的阈值，该阈值指定源极端子与栅极端子之间的电压差分足以使n型金属氧化物半导体场效应晶体管308和/或p型金属氧化物半导体场效应晶体管310开始导电。

现在参考图4，示出了说明性发射器400的示意图。如上所述，发射器400的至少一些方面可以在图2的通用异步收发器200的发射器210中实现，或实现为该发射器。在至少一个示例中，布置发射器400，使得发射器400经由同一电路而无需提供单独的共模电压保护电路来提供发射功能和共模电压保护两者。

在至少一个示例中，发射器400包括412、416和418，以及n型金属氧化物半导体场效应晶体管412和422。在至少一个示例中，发射器400可以包括两个部分，第一部分450配置为经由正端子440发射，而第二部分460配置为经由负端子442发射。如上文参考图3所述，当发射器400与接收器300在收发器(例如，全双工通用异步收发器)中实现时，端子440可以与节点372共享，并且端子442可以与节点374共享。在至少一个示例中，第一部分450包括p型金属氧化物半导体场效应晶体管406、p型金属氧化物半导体场效应晶体管408、p型金属氧化物半导体场效应晶体管410和n型金属氧化物半导体场效应晶体管412，而第二部分460包括p型金属氧化物半导体场效应晶体管416、p型金属氧化物半导体场效应晶体管418、p型金属氧化物半导体场效应晶体管420和n型金属氧化物半导体场效应晶体管422。在一些示例中，发射器400进一步包括寄生二极管424、426、428、430、432、434、436和438(本文统称为424-438)。在至少一些示例中，寄生二极管424-438耦合在发射器400的部件的相应漏极端子与体连接之间。在一个示例中，寄生二极管可以是装置(例如晶体管)的固有部分，使得在某些条件下，寄生二极管可能以非预期的方式操作，这可能是不期望的和/或抑制装置的正确或有效操作。例如，寄生二极管是发射器400的部件所固有的，并且不作为单独的物理部件包括在发射器400中。

在至少一个示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管406的漏极端子与调节器电源402耦合，p型金属氧化物半导体场效应晶体管406的源极端子与p型金属氧化物半导体场效应晶体管408的源极端子耦合，并且p型金属氧化物半导体场效应晶体管406的栅极端子与控制器(未示出)耦合。在至少一个示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管408的漏极端子与端子440耦合，p型金属氧化物半导体场效应晶体管408的源极端子与p型金属氧化物半导体场效应晶体管406的源极端子耦合，并且p型金属氧化物半导体场效应晶体管408的栅极端子与控制器耦合。在至少一个示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管410的漏极端子与端子440耦合，p型金属氧化物半导体场效应晶体管410的源极端子与n型金属氧化物半导体场效应晶体管412的漏极端子耦合，并且p型金属氧化物半导体场效应晶体管410的栅极端子与控制器耦合。在至少一个示例中，n型金属氧化物半导体场效应晶体管412的漏极端子与p型金属氧化物半导体场效应晶体管410的源极端子耦合，n型金属氧化物半导体场效应晶体管412的源极端子与地404耦合，并且n型金属氧化物半导体场效应晶体管412的栅极端子与控制器耦合。此外，p型金属氧化物半导体场效应晶体管406、p型金属氧化物半导体场效应晶体管408、p型金属氧化物半导体场效应晶体管410和n型金属氧化物半导体场效应晶体管412中的每一个可以包括相应的源极端子与体连接之间的耦合。在至少一个示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管416、p型金属氧化物半导体场效应晶体管418、p型金属氧化物半导体场效应晶体管420、n型金属氧化物半导体场效应晶体管422和端子442的耦合方式基本类似于p型金属氧化物半导体场效应晶体管406、p型金属氧化物半导体场效应晶体管408、p型金属氧化物半导体场效应晶体管410、n型金属氧化物半导体场效应晶体管412和端子440，其细节在图4中示出并且在本文不再长篇重复。

在发射器400的操作的至少一个示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管406在其栅极端子处接收使能信号，该使能信号充分小于其源极端子处的值(例如，近似为调节器电源402的值)，以使p型金属氧化物半导体场效应晶体管406导通并且开始在其源极与漏极端子之间导电。类似地，p型金属氧化物半导体场效应晶体管408在其栅极端子处接收数据信号，该数据信号充分小于其源极端子处的值(例如，近似为调节器电源402的值)，以使p型金属氧化物半导体场效应晶体管408导通并且开始在其源极与漏极端子之间导电，从而在端子440处提供近似调节器电压的值(例如，p型金属氧化物半导体场效应晶体管406和408两端的负电压降)。当p型金属氧化物半导体场效应晶体管406和408导电时，p型金属氧化物半导体场效应晶体管410和n型金属氧化物半导体场效应晶体管412可以在它们相应的栅极端子处接收信号，该信号不足以使p型金属氧化物半导体场效应晶体管410或n型金属氧化物半导体场效应晶体管412开始导电。

在发射器400的操作的另一示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管410在其栅极端子处接收使能信号，该使能信号充分小于其源极端子处的值，以使p型金属氧化物半导体场效应晶体管410导通并且开始在其源极与漏极端子之间导电。在至少一个示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管410的源极端子可以是浮动的(例如，当n型金属氧化物半导体场效应晶体管412不导电时不直接与调节器电源402或地404耦合)。在这样的示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管410的栅极端子可能需要负电压来与p型金属氧化物半导体场效应晶体管410的源极端子产生足够的电压差，以使p型金属氧化物半导体场效应晶体管410开始在其漏极端子与源极端子之间导电。负电压可以由合适的部件提供给p型金属氧化物半导体场效应晶体管410的栅极端子，该部件包括例如配置为提供负电压的控制器、电荷泵(未示出)、第二调节器电源(未示出)，或能够提供负电压的任何其他装置。类似地，n型金属氧化物半导体场效应晶体管412在其栅极端子处接收数据信号，该数据信号足够大于其源极端子处的值(例如，地404的值)，以使n型金属氧化物半导体场效应晶体管412导通并且开始在其源极与漏极端子之间导电，从而将端子440与地404耦合。当p型金属氧化物半导体场效应晶体管410和n型金属氧化物半导体场效应晶体管412导电时，p型金属氧化物半导体场效应晶体管406和408可以在它们相应的栅极端子处接收信号，该信号不足以使p型金属氧化物半导体场效应晶体管406和408开始导电。

当发射器400在收发器中实现并且与接收器(未示出)共享端子440时，使得端子440既是发射器400的输出端又是接收器的输入端，这取决于收发器的操作的模式，当收发器以接收器模式操作时，发射器400不应该影响接收器。然而，在某些情况下，例如在如本文所描述的大电流注入测试中，当收发器以接收器模式操作时，发射器中可能出现不可预测的或不期望的结果(当收发器以接收器模式操作时发射器可能被禁用)，这可能影响接收器。例如，由大电流注入测试感应的电压可能使电流流出地404并且进入端子440中和/或从端子440流入调节器电源402。为了减轻这些不可预测或不期望的结果，发射器400可以配置为阻止电流流出地404和/或流入调节器电源402。

在至少一个示例中，当端子440处的电压(例如，由大电流注入测试感应的共模电压较大)较大时，可以经由寄生二极管426和p型金属氧化物半导体场效应晶体管408与p型金属氧化物半导体场效应晶体管406的体连接，在端子440与寄生二极管424之间形成路径。然而，在至少一个示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管406的取向将寄生二极管424定向为阻塞二极管，该阻塞二极管阻挡电流从p型金属氧化物半导体场效应晶体管406的体连接传导到调节器电源402。类似地，当端子440处的电压很大程度上为负时，可以经由寄生二极管430和n型金属氧化物半导体场效应晶体管412与p型金属氧化物半导体场效应晶体管410的体连接在地404与寄生二极管428之间形成路径。然而，在至少一个示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管410的取向将寄生二极管428定向为阻塞二极管，该阻塞二极管阻挡电流从p型金属氧化物半导体场效应晶体管410的体连接传导到端子440。

这样，在至少一个示例中，当发射器400被禁用时，发射器400阻止电流流出地404和/或流入调节器电源402，以防止发射器400对与发射器400共享端子440的另一装置(例如，接收器，如图3的接收器300)的不可预测和/或不期望的影响。

在至少一个示例中，p型金属氧化物半导体场效应晶体管416、p型金属氧化物半导体场效应晶体管418、p型金属氧化物半导体场效应晶体管420、n型金属氧化物半导体场效应晶体管422和端子442的操作方式基本类似于p型金属氧化物半导体场效应晶体管406、p型金属氧化物半导体场效应晶体管408、p型金属氧化物半导体场效应晶体管410、n型金属氧化物半导体场效应晶体管412和端子440，其细节在本文不再长篇重复。

现在参考图5，示出了接收器中共模电压保护的说明性方法500的流程图。如上文参考图3所述，方法500的至少一些方面例如由接收器300实现。在至少一个示例中，例如，如上所述，当接收器接收到包括超过接收器的一或多个部件的容限的共模电压的信号时，实现方法500。

在操作505处，接收器接收共模电压明显不同于接收器的参考电压的信号。在至少一个示例中，参考电压是接收器的中间轨电压。在至少一个示例中，当在金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极端子处接收到参考电压并且在金属氧化物半导体场效应晶体管的源极端子处接收到共模电压(有或没有衰减)时，当共模电压的值足以使金属氧化物半导体场效应晶体管在其漏极与源极端子之间导电时，信号的共模电压明显不同于参考电压。在至少一个示例中，在大电流注入测试期间在通信线路上感应共模电压，以量化接收器对射频干扰的抗扰度。

在操作510处，将共模电压提供给接收器的金属氧化物半导体场效应晶体管的源极端子，并且将参考电压提供给金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极端子。如上文参考图3所述，在至少一个示例中，接收器的金属氧化物半导体场效应晶体管是接收器300的n型金属氧化物半导体场效应晶体管308和/或p型金属氧化物半导体场效应晶体管310。

在操作515处，由于共模电压值与参考电压值之间的差值超过阈值，所以金属氧化物半导体场效应晶体管在其源极与漏极端子之间导电。在至少一个示例中，当金属氧化物半导体场效应晶体管在其源极与漏极端子之间导电时，导通与金属氧化物半导体场效应晶体管耦合的电流镜。

在操作520处，电流镜将共模电压的值拉向参考电压的值。例如，当共模电压明显大于参考电压时，电流镜从共模电压所在的节点吸收电流，以将共模电压向下拉向参考电压。类似地，当共模电压明显小于参考电压(例如负电压)时，电流镜向共模电压所在的节点提供电流，以将共模电压向上拉向参考电压。

在操作525处，当共模电压不再明显不同于参考电压时，金属氧化物半导体场效应晶体管停止在其源极与漏极端子之间导电。例如，当共模电压的值与参考电压的值之间的差值不超过阈值时，金属氧化物半导体场效应晶体管可以停止其源极与漏极端子之间的导电。在至少一个示例中，当金属氧化物半导体场效应晶体管在其源极与漏极端子之间不导电时，关断与金属氧化物半导体场效应晶体管耦合的电流镜。

现在参考图6，示出了发射器中共模电压保护的说明性方法600的流程图。如上文参考图4所述，方法600的至少一些方面例如由发射器400实现。在至少一个示例中，当在发射器的发射端子处接收到足以产生通过发射器的寄生路径的电压时，实现方法600。在至少一个示例中，发射器是接收器当前正在其中操作的收发器中的禁用的发射器。

在操作605处，发射器接收足以在发射器的发射端子处产生通过发射器的寄生路径的电压。在至少一个示例中，电压是在大电流注入测试期间在与发射器的发射端子耦合的通信线路上感应来量化与发射器耦合的接收器的抗扰度的共模电压。在至少一个示例中，发射器是也包括接收器的收发器的部件，并且发射器的发射端子耦合到接收器作为接收器的接收端子。

在操作610处，发射器阻止电流从发射端子流入发射器的轨道。发射器的轨道是例如与发射器耦合的调节电压电源和/或与发射器耦合的地连接。在至少一个示例中，当在发射端子处接收的电压为正、足以产生通过发射器的寄生路径时，发射器的一或多个晶体管的寄生二极管接合体连接可以试图产生通过发射器的非预期的和/或不期望的寄生路径。如上所述，当发射器在收发器中实现时，这些非预期的和/或不期望的寄生路径可能抑制发射器和/或接收器的正常操作。当通过发射器产生寄生路径时，电流可能以非预期的(例如，超出在发射器的晶体管的基于开关的控制)方式流动。

在至少一个示例中，发射器基于发射器的部件的取向阻止电流从发射端子流入发射器的轨道。例如，可以将发射器的一或多个晶体管定向成使得晶体管的寄生二极管作为阻塞二极管操作，以防止发射器中的寄生路径到达发射器的轨道。在至少一个示例中，在没有向发射器添加专用阻塞电路(例如，共模扼流圈)的情况下执行阻塞。

尽管已经讨论并且用参考数字标记了方法500和600的操作，但是方法500和600可以各自包括本文没有叙述的附加操作，本文叙述的操作的任意一或多个可以包括一或多个子操作，可以省略本文叙述的任何一或多个操作，和/或本文叙述的任何一或多个操作可以按不同于本文描述的顺序(例如，以相反的顺序、基本同时、重叠等)执行，所有这些都旨在落入本说明书的范围内。

在本说明书中，术语“耦合(couple)”或“耦合(couples)”是指间接或直接的连接。因此，如果第一装置与第二装置耦合，则该连接可以通过直接连接或通过经由其他装置和连接件的间接连接。类似地，耦合在第一部件或位置与第二部件或位置之间的装置可以是通过直接连接或通过经由其他装置和连接件的间接连接。“配置为”执行任务或功能的装置可以在制造时由制造商配置(例如，编程)以执行该功能，和/或可以在制造后由用户配置(或重新配置)以执行该功能和/或其他附加或替代功能。该配置可以通过装置的固件和/或软件编程、通过硬件部件的构造和/或布局以及装置的互连，或其组合来实现。此外，在本说明书中，短语“接地电压电势”包括底盘接地、大地接地、浮动接地、虚拟接地、数字接地、公共接地和/或适用于或适合于本说明书教导的任何其他形式的接地连接。尽管某些晶体管在本文描述为p型(PMOS)或n型(NMOS)，但是在不脱离本说明书的范围的情况下，使用p型晶体管实现的设计也可以使用n型晶体管实现，反之亦然。此外，尽管本说明书的某些晶体管描述为金属氧化物半导体场效应晶体管，但是在不脱离本说明书的范围的情况下，使用金属氧化物半导体场效应晶体管实现的设计也可以使用其他晶体管技术实现。除非另有说明，值前的“大约”、“近似”或“基本”是指所陈述的值的+/-10％。

在所描述的布置中，修改是可能的，并且在权利要求的范围内的其他布置也是可能的。

Claims (20)

1.一种电压保护电路，包含：

第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，其具有与第一节点耦合的栅极端子、与第二节点耦合的源极端子，和与第三节点耦合的漏极端子；

第二金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第一节点耦合的栅极端子、与所述第二节点耦合的源极端子，和与第四节点耦合的漏极端子；

第一电流镜，其与所述第三节点耦合，并且配置为与第五节点、第六节点和调节器电源耦合；以及

第二电流镜，其与所述第四节点耦合，并且配置为与所述第五节点、所述第六节点和地节点耦合。

2.根据权利要求1所述的电压保护电路，其中所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管是n型金属氧化物半导体场效应晶体管，并且所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管是p型金属氧化物半导体场效应晶体管。

3.根据权利要求1所述的电压保护电路，其中所述第一电流镜包含：

第一p型金属氧化物半导体场效应晶体管PMOS，其具有与所述第三节点耦合的栅极端子、配置为与所述调节器电源耦合的源极端子，和与所述第三节点耦合的漏极端子；

第二p型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第三节点耦合的栅极端子、配置为与所述调节器电源耦合的源极端子，和配置为与所述第六节点耦合的漏极端子；以及

第三p型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第三节点耦合的栅极端子、配置为与所述调节器电源耦合的源极端子，和配置为与所述第五节点耦合的漏极端子。

4.根据权利要求1所述的电压保护电路，其中所述第二电流镜包含：

第一n型金属氧化物半导体场效应晶体管NMOS，其具有与所述第四节点耦合的栅极端子、配置为与所述地节点耦合的源极端子，和与所述第四节点耦合的漏极端子；

第二n型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第四节点耦合的栅极端子、配置为与所述地节点耦合的源极端子，和配置为与所述第五节点耦合的漏极端子；以及

第三n型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第四节点耦合的栅极端子、配置为与所述地节点耦合的源极端子，和配置为与所述第六节点耦合的漏极端子。

5.根据权利要求4所述的电压保护电路，其中所述第一电流镜配置为经由第一多个电阻器与所述调节器电源耦合，所述第一多个电阻器具有位于所述第一p型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述第二p型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述第三p型金属氧化物半导体场效应晶体管和所述调节器电源中的每一个的所述源极端子之间的至少一个电阻器，并且其中所述第二电流镜配置为经由第二多个电阻器与所述地节点耦合，所述第二多个电阻器具有位于所述第一n型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述第二n型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述第三n型金属氧化物半导体场效应晶体管和所述地节点中的每一个的所述源极端子之间的至少一个电阻器。

6.根据权利要求1所述的电压保护电路，进一步包含耦合在所述第三节点与输入节点之间的电阻器，其中所述输入节点处的电压等于所述第五节点和所述第六节点处的电压。

7.根据权利要求1所述的电压保护电路，进一步包含缓冲器，所述缓冲器具有配置为接收参考电压的第一输入端、与所述第一节点耦合的输出端，和与所述输出端耦合的第二输入端。

8.根据权利要求1所述的电压保护电路，其中当所述第二节点处的电压相对于所述第一节点处的电压足够使所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管或所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管中的至少一个导通时，所述第一电流镜或所述第二电流镜中的至少一个将所述第五节点和所述第六节点上的电压拉向所述第一节点处的所述电压。

9.一种收发器，包含：

发射器，其与第一节点和第二节点耦合；以及

接收器，其与所述第一节点和所述第二节点耦合并且包含电压保护电路，所述电压保护电路包含：

第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，其具有与第三节点耦合的栅极端子、与第四节点耦合的源极端子，和与第五节点耦合的漏极端子；

第二金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第三节点耦合的栅极端子、与所述第四节点耦合的源极端子，和与第六节点耦合的漏极端子；

第一电流镜，其与所述第五节点、第七节点、第八节点耦合，并且配置为与调节器电源耦合；以及

第二电流镜，其与所述第六节点、所述第七节点、所述第八节点耦合，并且配置为与地节点耦合。

10.根据权利要求9所述的收发器，其中所述第一电流镜包含：

第三金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第五节点耦合的栅极端子、配置为与所述调节器电源耦合的源极端子，和与所述第五节点耦合的漏极端子；

第四金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第五节点耦合的栅极端子、配置为与所述调节器电源耦合的源极端子，和与所述第八节点耦合的漏极端子；以及

第五金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第五节点耦合的栅极端子、配置为与所述调节器电源耦合的源极端子，和与所述第七节点耦合的漏极端子。

11.根据权利要求9所述的收发器，其中所述第二电流镜包含：

第六金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第六节点耦合的栅极端子、配置为与所述地节点耦合的源极端子，和与所述第六节点耦合的漏极端子；

第七金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第六节点耦合的栅极端子、配置为与所述地节点耦合的源极端子，和与所述第七节点耦合的漏极端子；以及

第八金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第六节点耦合的栅极端子、配置为与所述地节点耦合的源极端子，和与所述第八节点耦合的漏极端子。

12.根据权利要求9所述的收发器，其中所述发射器包含：

第一p型金属氧化物半导体场效应晶体管PMOS，其具有源极端子、配置为与所述调节器电源耦合的漏极端子，和具有与所述第一p型金属氧化物半导体场效应晶体管的所述漏极端子耦合的阳极的第一寄生二极管；

第二p型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第一p型金属氧化物半导体场效应晶体管的所述源极端子耦合的源极端子，和与所述第一节点耦合的漏极端子；

第三p型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第一节点耦合的漏极端子、源极端子，和具有与所述第三p型金属氧化物半导体场效应晶体管的所述漏极端子耦合的阳极的第二寄生二极管；以及

第一n型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第三p型金属氧化物半导体场效应晶体管的所述源极端子耦合的漏极端子，和配置为与所述地节点耦合的源极端子。

13.根据权利要求12所述的收发器，其中所述发射器进一步包含：

第四p型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有源极端子、配置为与所述调节器电源耦合的漏极端子，和具有与所述第四p型金属氧化物半导体场效应晶体管的所述漏极端子耦合的阳极的第三寄生二极管；

第五p型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第四p型金属氧化物半导体场效应晶体管的所述源极端子耦合的源极端子，和与所述第二节点耦合的漏极端子；

第六p型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第二节点耦合的漏极端子、源极端子，和具有与所述第六p型金属氧化物半导体场效应晶体管的所述漏极端子耦合的阳极的第四寄生二极管；以及

第七n型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第六p型金属氧化物半导体场效应晶体管的所述源极端子耦合的漏极端子，和配置为与所述地节点耦合的源极端子。

14.根据权利要求9所述的收发器，进一步包含缓冲器，所述缓冲器具有配置为接收参考电压的第一输入端、与所述第三节点耦合的输出端，和与所述输出端耦合的第二输入端。

15.根据权利要求9所述的收发器，进一步包含比较器，所述比较器具有与所述第七节点耦合的第一输入端和与所述第八节点耦合的第二输入端。

16.根据权利要求9所述的收发器，进一步包含所述调节器电源。

17.一种电压保护的方法，包含：

接收包括明显不同于参考电压的共模电压的信号；

将所述共模电压提供给金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET的源极端子，并且将所述参考电压提供给所述金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极端子；

当所述共模电压的值和所述参考电压的值之间的差值超过阈值时，在所述金属氧化物半导体场效应晶体管的所述源极端子和漏极端子之间导电以导通电流镜；

使用所述电流镜将所述共模电压的所述值拉向所述参考电压的所述值；以及

当所述共模电压不再明显不同于所述参考电压时，停止在所述金属氧化物半导体场效应晶体管的所述源极端子和所述漏极端子之间导电。

18.根据权利要求17所述的方法，其中为了将所述共模电压的所述值拉向所述参考电压的所述值，所述电流镜从所述共模电压存在的节点吸收电流。

19.根据权利要求17所述的方法，其中为了将所述共模电压的所述值拉向所述参考电压的所述值，所述电流镜将电流提供给所述共模电压存在的节点。

20.根据权利要求17所述的方法，其中所述阈值是所述金属氧化物半导体场效应晶体管的源极到漏极电压差分阈值，并且其中当所述共模电压大于所述参考电压加上所述源极到漏极电压差分阈值时，所述共模电压不同于所述参考电压。

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