JP2013526102A - 精密に調整可能な閾値を有する高速差動比較器回路 - Google Patents
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Abstract
Description
高速差動比較器(または、スライサ)は、高速シリアルインターフェース(「HSSI」)用途(例えば、印刷回路基板(「PCB」)上の2つ以上の集積回路(「IC」)デバイス間のデータ信号伝達のため)において、重要な役割を果たす。クロックおよびデータ復元(「CDR」)回路、決定フィードバック等化器(「DFE」)回路、およびアイビューワ回路はすべて、典型的には、高速比較器を使用して、入力信号(例えば、高速シリアルデータ信号)をサンプリング/スライスし、入力信号の論理またはデータレベルが、各瞬間において、バイナリ1またはバイナリ0であるかどうかについて、判定(決定)する。周知の高速差動比較器の閾値電圧は、典型的には、ゼロボルトに固定される。しかしながら、多くの用途では、可変差動閾値を伴う、高速比較器回路が、望ましいであろう。例えば、入力データ信号のアイダイアグラムが、垂直方向(すなわち、特定の信号電圧レベルに対応する水平軸を中心とする)において、非対称である場合、非ゼロ閾値を伴う、そのデータ信号のサンプリングは、有利には、より低い誤り率のためのマージンを提供することができる(データ信号のアイダイアグラムは、信号からの信号多重データビットの単一単位間隔に重畳することから生じる。単位間隔(「UI」)は、データ信号内の任意の1ビットの持続時間である。典型的アイダイアグラムの水平軸は、時間であって、垂直軸は、信号電圧である)。別の実施例は、入力信号を掃引し、アイダイアグラムを再構築するための可変閾値サンプラを有することから恩恵を享受することができる、アイビューワ設計である(アイビューワ回路は、グラフィカル表示またはデータ信号のアイダイアグラムを示す他の出力を提供するために好適なその信号に関する情報を収集およびアセンブルするために、経時的に、入力データ信号を分析する、回路であり得る)。本開示は、前述の種類のニーズに対処する。
本開示のある可能性として考えられる側面によると、高速差動比較器回路は、余剰差動トランジスタ対を回路に追加することによって、可変閾値電圧が与えられる。比較器閾値の差動電圧は、追加された基準発生回路によって、正確に制御されてもよい。また、基準電圧の同相は、入力信号のものと同一に維持され、変動を最小限にしてもよい。
典型的送受信機回路内の例証的な周知の高速差動比較器回路10が、図1に示される。回路10は、実際には、2つの相補(または、差動)信号VipおよびVinである、高速シリアルデジタル(すなわち、バイナリ)データ信号を受信および処理するため、「差動」回路である。言い換えると、Vipが、その2つの(バイナリ)電圧のうちの高い方にある時は常時、Vinは、その2つの(バイナリ)電圧のうちの低い方にある。同様に、Vipが、その2つの電圧のうちの低い方にある時は常時、Vinは、その2つの電圧のうちの高い方にある。したがって、シリアルデータ信号は、実際には、2つの相補信号であるが、時として、本明細書では、単数形(例えば、「データ信号」、「シリアルデータ信号」等)で参照され、これは、入力データ信号、出力データ信号(同様に、典型的には、実際上、差動である)、または回路内の任意の場所における任意の他の差動信号のいずれにも行われ得る。例えば、入力データ信号は、時として、Vipのみに省略され得る(または、それによって、代表的に示される)。同様に、差動出力データ信号DおよびDBは、OUTのみに省略され得る(または、それによって、代表的に示される)。差動信号対を形成する、2つの相補信号を個々に参照する必要がある場合、各そのような個々の信号は、差動信号の成分と称され得る。
Claims (23)
- 差動比較器回路であって、
電力供給電圧源と接地に接続可能な第1のノードとの間に、相互に並列に接続される、第1および第2の回路であって、前記第1の回路は、第1の出力部分と、第1のNMOSトランジスタと、を備え、前記第2の回路は、第2の出力部分と、第2のNMOSトランジスタと、を備え、差動入力信号の第1および第2の成分は、それぞれ、前記第1および第2のNMOSトランジスタのゲートに接続される、第1および第2の回路と、
前記第1のNMOSトランジスタのソース-ドレインパスと並列に接続される、そのソース-ドレインパスを有する、第3のNMOSトランジスタと、
前記第2のNMOSトランジスタのソース-ドレインパスと並列に接続される、そのソース-ドレインパスを有する、第4のNMOSトランジスタと、
前記第3および第4のNMOSトランジスタのゲートに接続される、差動基準電圧源と、
を備える、回路。 - それぞれ、前記第1および第2のPMOSトランジスタのソース-ドレインパスと並列に接続される、第1および第2の選択的に閉鎖可能なスイッチ回路と、
前記第1および第2のPMOSトランジスタのゲート間に接続される、第3の選択的に閉鎖可能なスイッチ回路と、
前記第1のノードと接地との間に接続される、第4の選択的に閉鎖可能なスイッチ回路であって、前記第4のスイッチ回路は、クロック信号のアサーションに応答して、閉鎖し、そうでなければ、開放し、前記第1、第2、および第3のスイッチ回路は、前記クロック信号の補数のアサーションに応答して、閉鎖し、そうでなければ、開放する、第4のスイッチ回路と、
をさらに備える、請求項23に記載の回路。 - 前記第1および第2の出力部分に接続される、差動データ入力を有する、レジスタ回路をさらに備える、請求項1に記載の回路。
- 前記第1および第2の出力ノードに接続される、差動データ入力を有する、レジスタ回路であって、前記クロック信号のアサーションと前記クロック信号の補数のアサーションとの間でアサートされる、サンプリングクロック信号によって、前記差動データ入力によって示されるデータをサンプリングおよび記憶するように計時される、レジスタ回路をさらに備える、請求項2に記載の回路。
- 前記差動基準電圧源は、
前記差動入力信号の第1および第2の成分の同相電圧源と、
前記第1および第2の成分の同相電圧源に接続される、第1の入力と、前記差動基準電圧の同相電圧源に接続される、第2の入力と、前記差動基準電圧の同相電圧源のための制御信号を提供する、出力と、を有する、演算増幅器回路と、
を備える、請求項1に記載の回路。 - 前記差動基準電圧の同相電圧源は、
前記演算増幅器回路の出力に接続される、ゲートと、前記電力供給電圧源と接地との間に、レジスタネットワークと直列に接続される、ソース-ドレインパスと、を有する、PMOSトランジスタを備える、請求項5に記載の回路。 - 前記レジスタネットワークは、
前記PMOSトランジスタのソース-ドレインパスと前記差動基準電圧の同相電圧を提供するノードとの間に直列に接続される、第1のタップレジスタと、
前記差動基準電圧の同相電圧を提供するノードと接地との間に直列に接続される、第2のタップレジスタと、
を備える、請求項6に記載の回路。 - 前記差動基準電圧の同相電圧を提供するノードは、前記演算増幅器回路の第2の入力に接続される、請求項7に記載の回路。
- 前記第1のタップレジスタは、
前記第1のタップレジスタに沿った個別の異なる点における、複数の第1のタップを備え、前記回路はさらに、
それぞれ、前記第1のタップの個別の1つを、前記差動基準電圧の第1の成分を供給する、第1の基準電圧ノードに、選択的に接続する、第1の複数のスイッチを備える、請求項7に記載の回路。 - 前記第2のタップレジスタは、
前記第2のタップレジスタに沿った個別の異なる点における、複数の第2のタップを備え、前記回路はさらに、
それぞれ、前記第2のタップの個別の1つを、前記差動基準電圧の第2の成分を供給する、第2の基準電圧ノードに、選択的に接続する、第2の複数のスイッチを備える、請求項9に記載の回路。 - 前記第1の基準電圧ノードを、前記第4のNMOSトランジスタまたは前記第3のNMOSトランジスタのいずれか一方のゲートに、制御可能に接続する一方、前記第2の基準電圧ノードを、前記第4のおよび第3のNMOSトランジスタの他方のゲートに、接続するためのルーティング回路をさらに備える、請求項10に記載の回路。
- 前記第1のスイッチのうちのどの1つが閉鎖され、前記第2のスイッチのうちのどの1つが閉鎖されるかを制御するための回路をさらに備える、請求項10に記載の回路。
- 前記制御するための回路は、閉鎖されるべき前記第1のスイッチのうちの任意の1つを選択することができ、前記第1のスイッチはそれぞれ、前記関連付けられた第1のスイッチが閉鎖されると、同様に閉鎖される、前記第2のスイッチの個別の1つと関連付けられる、請求項12に記載の回路。
- 第1と第2の差動信号との間に、実質的に等しい同相電圧を維持するための回路であって、
前記第1の差動信号の同相電圧を示す、第1の同相電圧信号を生成するための第1の回路と、
前記第2の差動信号を生成するための第2の回路であって、前記第2の回路は、電力供給電圧源と接地との間に、レジスタネットワークと直列に接続される、ソース-ドレインパスを有する、PMOSトランジスタを備え、前記レジスタ-ネットワークは、中間同相電圧ノードを有し、前記第2の差動信号は、前記レジスタネットワークからの第1および第2のタップから生成され、前記第1のタップは、前記PMOSトランジスタのソース-ドレインパスと前記同相電圧ノードとの間にあり、前記第2のタップは、前記同相電圧ノードと接地との間にある、第2の回路と、
前記第1の同相電圧信号を受信する第1の入力と、前記同相電圧ノードに接続される、第2の入力と、前記PMOSトランジスタのゲートに接続される、出力と、を有する、演算増幅器回路と、
を備える、回路。 - 前記レジスタネットワークに沿った、前記第1および第2のタップのそれぞれの場所は、制御可能に可変である、請求項14に記載の回路。
- 前記第1のタップは、それぞれ、前記PMOSトランジスタのソース-ドレインパスと前記同相電圧ノードとの間の前記レジスタネットワークに沿って、個別の異なる場所にある、第1の複数のタップから選択可能であり、前記第2のタップは、それぞれ、前記同相電圧ノードと接地との間の前記レジスタネットワークに沿って、個別の異なる場所にある、第2の複数のタップから選択可能である、請求項14に記載の回路。
- 前記第1の複数のタップのそれぞれと、前記第2の差動信号の第1の成分を提供する第1のノードとの間にある、第1の複数のスイッチ内の制御可能に閉鎖可能なスイッチと、
前記第2の複数のタップのそれぞれと、前記第2の差動信号の第2の成分を提供する第2のノードとの間にある、第2の複数のスイッチ内の制御可能に閉鎖可能なスイッチと、
をさらに備える、請求項16に記載の回路。 - 前記第1および第2の複数のスイッチのそれぞれ内の前記スイッチの任意の選択可能な1つを閉鎖するための回路をさらに備える、請求項17に記載の回路。
- 前記第1の回路は、
前記第1の差動信号の第1と第2の成分との間に直列に接続される、第1および第2のレジスタを備え、前記第1と第2のレジスタの中間にあるノードは、前記第1の共通ノード電圧信号を生成する、請求項14に記載の回路。 - 差動比較器回路であって、
第1および第2の差動基準電圧入力端子を有する、差動比較器回路と、
それぞれ、第1および第2の出力端子に印加される、第1および第2の差動基準電圧信号を生成するための差動基準源回路と、
前記第1の出力端子を前記入力端子のいずれか一方に制御可能に接続する一方、前記第2の出力端子を前記入力端子の他方に接続するためのルーティング回路と、
を備える、回路。 - 前記差動基準源回路は、
前記第1と第2の基準電圧信号との間の電圧差を制御可能に変動させるための回路を備える、請求項20に記載の回路。 - 前記差動比較器回路は、第1の同相電圧を有する差動データ信号に作用し、前記差動基準源回路は、
前記第1および第2の基準電圧信号の第2の同相電圧を前記第1の同相電圧と等しく維持するための回路を備える、請求項20に記載の回路。 - 前記第1の出力部分は、第1の出力ノードと、第1のPMOSトランジスタと、第5のNMOSトランジスタと、を備え、前記第1のPMOSトランジスタ、前記第5のNMOSトランジスタ、および前記第1のNMOSトランジスタは、そのソース-ドレインパスを介して、相互に直列に接続され、前記第2の出力部分は、第2の出力ノードと、第2のPMOSトランジスタと、第6のNMOSトランジスタと、を備え、前記第2のPMOSトランジスタ、前記第6のNMOSトランジスタ、および前記第2のNMOSトランジスタは、そのソース-ドレインパスを介して、相互に直列に接続され、前記第1の出力ノードは、前記第2のPMOSと第6のNMOSトランジスタのソース-ドレインパスの中間にあり、前記第2の出力ノードは、前記第1のPMOSと第5のNMOSトランジスタのソース-ドレインパスの中間にあり、前記第1のPMOSトランジスタのゲートおよび第5のNMOSトランジスタのゲートは、前記第1の出力ノードに接続され、前記第2のPMOSトランジスタのゲートおよび第6のNMOSトランジスタのゲートは、前記第2の出力ノードに接続される、請求項1に記載の回路。
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