TWI389449B - 訊號接收器以及電壓補償方法 - Google Patents

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Description

訊號接收器以及電壓補償方法
本發明係有關於一訊號接收器，尤指一種可以補償一輸出訊號之電壓偏移(voltage offset)以使得一輸出端的直流電壓準位可以維持在一固定值的訊號接收器。
一般而言，記憶體可以區分為兩類：揮發性記憶體(volatile memory)，例如動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Access Memory,DRAM)，以及非揮發性記憶體(non-volatile memory)。這兩類記憶體的差異在於當外部電源關閉時，記憶體內部所儲存的資料是否能長時間存在，其中當外部電源關閉時，動態隨機存取記憶體中所儲存的資料會消失，但是非揮發性記憶體中所儲存的資料仍會保留。
請參考第1圖，第1圖為習知記憶體模組中的訊號接收器在發生參考電壓偏移時所產生的問題的示意圖。如第1圖所示，VREF 為記憶體模組中之一訊號接收器的參考電壓，VREF ’以及VREF ”為發生電壓偏移的參考電壓，VIN 為訊號接收器的一輸入訊號，VOUT 、VOUT ’、VOUT ”為當輸入訊號VIN 輸入至訊號接收器後，訊號接收器所產生的輸出訊號。如果參考電壓沒有發生電壓偏移，則訊號接收器所產生的輸出訊號為VOUT ，然而，若參考電壓發生電壓偏移(其電壓為VREF ’或是VREF ”)，則訊號接收器所產生的輸出訊號為VOUT ’或是VOUT ”。因此，如第1圖所示，如果參考電壓發生電壓偏移，輸出訊號VOUT ’或是VOUT ”的工作週期(duty cycle)會與輸出訊號VOUT 的工作週期不同，這種現象會影響到記憶體模組在存取資料時的正確性。
因此，如何解決記憶體模組中的訊號接收器在發生參考電壓偏移時所產生的問題係為一重要的課題。
因此，本發明的目的之一在於提供一種訊號接收器以及相關的電壓補償方法，以解決上述的問題。
依據本發明之一實施例，一訊號接收器包含有一第一輸入端點、一第二輸入端點、一第一電晶體、一第二電晶體以及一可變負載。該第一電晶體以及該第二電晶體均包含有一閘極、一第一電極以及一第二電極，該第一電晶體的閘極係耦接於該第一輸入端點，該第二電晶體的閘極係耦接於該第二輸入端點，該可變負載係耦接於該第一電晶體的第一電極，其中該可變負載的電阻係被調整以使得該訊號接收器之一輸出端的直流電壓準位可以維持在一固定值。
依據本發明之另一實施例，一電壓補償方法包含有：提供一第一電晶體，其中該第一電晶體包含有一閘極、一第一電極以及一第二電極，且該第一電晶體的閘極耦接於一第一輸入端點；提供一第二電晶體，其中該第二電晶體包含有一閘極、一第一電極以及一第二電極，且該第二電晶體的閘極耦接於一第二輸入端點；提供一可變負載，該可變負載係耦接於該第一電晶體的第一電極；以及調整該可變負載的電阻值以使得該訊號接收器之一輸出端的直流電壓準位可以維持在一固定值。
請參考第2圖，第2圖為依據本發明一實施例之一訊號接收器200的示意圖。如第2圖所示，訊號接收器200包含有一第一級電路210，一控制訊號產生器220以及一第二級電路230。第一級電路210包含有兩個訊號輸入端點N1 、N2 ，以及五個金氧半導體(Metal-Oxide Semiconductor,MOS)電晶體M1~M5，其中電晶體M1以及M3係以串疊(cascode)的方式相耦接(亦即電晶體M1的汲極係經由節點NA1 耦接於電晶體M3的汲極)，且電晶體M2以及M4亦以串疊的方式相耦接(亦即電晶體M2的汲極係經由節點NA2 耦接於電晶體M4的汲極)；控制訊號產生器220包含有五個電晶體M6~M10，其中電晶體M6以及M8係以串疊的方式相耦接(亦即電晶體M6的汲極係經由節點NB1 耦接於電晶體M8的汲極)，且電晶體M7以及M9亦以串疊的方式相耦接(亦即電晶體M7的汲極係經由節點NB2 耦接於電晶體M9的汲極)；此外，第二級電路230包含有五個電晶體M11~M15。此外，電晶體M5、M10、M15係作為一電流源，且分別由電壓Vbias1 以及VbiasQ 所控制。
在訊號接收器200的操作上，第一級電路210自訊號輸入端點N1 接收一參考電壓VREF ，並自訊號輸入端點N2 接收一輸入訊號VIN ，接著，第二級電路230接收第一級電路210所輸出的兩個輸出訊號並產生一單端輸出訊號VOUT 。理想上來說，參考電壓VREF 的電壓準位係為一預定值，然而，因為參考電壓通常由外部元件所產生，因此，參考電壓VREF 會存在如第1圖所示之電壓偏移的現象，在習知的訊號接收器中，參考電壓VREF 發生電壓偏移會導致節點NA1 、NA2 的直流電壓準位產生偏移，並影響到第一級電路210之輸出訊號的準確性。在本發明中，電晶體M3、M4係作為兩個可變負載，且電晶體M3、M4的電阻值係分別由控制訊號產生器220所產生的兩個控制訊號VB1 、VB2 來控制，此外，控制訊號VB1 、VB2 係依據參考電壓VREF 的電壓準位來產生，亦即，電晶體M3、M4的電阻值會被調整以補償參考電壓VREF 的電壓偏移量。因此，即使當參考電壓VREF 發生電壓偏移，節點NA1 、NA2 的直流電壓準位也不會因此而變動，進而增加第一級電路210之輸出訊號的準確性。
關於訊號接收器200中之控制訊號產生器220的操作細節，首先，控制訊號產生器220接收參考電壓VREF 以及一內部參考電壓VCOM ，並分別於節點NB1 、NB2 上產生兩個控制訊號VB1 、VB2 ，其中內部參考電壓VCOM 的電壓準位在實質上會等於參考電壓VREF 的理想電壓準位(亦即，沒有發生電壓偏移的參考電壓VREF )，因此，當參考電壓VREF 大於內部參考電壓VCOM 時，控制電壓VB1 的電壓準位會小於控制電壓VB2 的電壓準位，而使得電晶體M3的電阻值會小於電晶體M4的電阻值，如此一來，節點NA1 、NA2 的直流電壓準位就不會因為參考電壓VREF 發生正向電壓偏移而隨著改變；另一方面，當參考電壓VREF 小於內部參考電壓VCOM 時，控制電壓VB1 的電壓準位會大於控制電壓VB2 的電壓準位，而使得電晶體M3的電阻值會大於電晶體M4的電阻值，如此一來，節點NA1 、NA2 的直流電壓準位亦不會因為參考電壓VREF 發生負向電壓偏移而隨著改變。換句話說，當參考電壓VREF 的電壓準位增加時，電晶體M3的電阻值會下降且電晶體M4的電阻值會上升；以及當參考電壓VREF 的電壓準位下降時，電晶體M3的電阻值會上升且電晶體M4的電阻值會下降，如此一來，節點NA1 、NA2 的直流電壓準位會維持在一固定值，第一級電路210之輸出訊號的準確性也會因此更好。
需注意的是，在訊號接收器200中，M1、M2、M6、M7、M11、M12為N型金氧半導體(NMOS)電晶體，且M3、M4、M8、M9、M13、M14為P型金氧半導體(PMOS)電晶體，然而，在本發明之其他實施例中，M1、M2、M6、M7、M11、M12可以設計為P型金氧半導體電晶體，且M3、M4、M8、M9、M13、M14可以設計為N型金氧半導體電晶體。在電晶體M1、M2設計為P型金氧半導體電晶體的實施例中，當參考電壓VREF 的電壓準位增加時，電晶體M3的電阻值會上升且電晶體M4的電阻值會下降；以及當參考電壓VREF 的電壓準位下降時，電晶體M3的電阻值會下降且電晶體M4的電阻值會上升。
需注意的是，在訊號接收器200中，所有的電晶體M1~M15均為金氧半導體電晶體，然而，於本發明之其他實施例中，訊號接收器200可以使用雙極性接面電晶體(Bi-polar Junction Transistor,BJT)來實作(亦即，電晶體M1~M15置換為雙極性接面電晶體)，本發明所屬領域中具有通常知識者應能在閱讀過以上有關訊號接收器200的敘述之後，可以瞭解如何以雙極性接面電晶體來實作訊號接收器200，因此，細節在此不再贅述。
此外，前述之訊號接收器200可以設置於一記憶體模組中，且輸入訊號VIN 可以為記憶體模組中之一資料訊號(DQ signal)。
第2圖所示之訊號接收器200僅為本發明之一實施例，只要節點NA1 、NA2 的直流電壓訊號可以維持在一固定值，本發明之訊號接收器可以用其他適合的電路設計來實現。第3圖為本發明之訊號接收器300的概念架構圖，如第3圖所示，訊號接收器300包含有兩個訊號輸入端點N1 、N2 、兩個金氧半導體電晶體M1、M2、兩個可變負載312、314、以及一控制訊號產生器320。訊號接收器300的操作與第2圖所示之第一級電路210以及控制訊號產生器220非常類似，本發明所屬領域中具有通常知識者應能在閱讀過以上有關訊號接收器200的敘述之後，可以瞭解到訊號接收器300的操作，因此，細節在此不再贅述。
請參考第4圖，第4圖為依據本發明一實施例之補償電壓偏移方法的流程圖。參考第3圖所示之訊號接收器300以及第4圖所示的流程圖，訊號接收器300中補償參考電壓VREF 之電壓偏移的方法如下所示：
步驟400：提供一第一電晶體，其中該第一電晶體包含有一閘極、一第一電極以及一第二電極，且該第一電晶體的閘極耦接於一第一輸入端點。
步驟402：提供一第二電晶體，其中該第二電晶體包含有一閘極、一第一電極以及一第二電極，且該第二電晶體的閘極耦接於一第二輸入端點。
步驟404：提供一第一可變負載，該第一可變負載係耦接於該第一電晶體的第一電極。
步驟406：依據該第一輸入端點之一電壓準位以產生一第一控制訊號。
步驟408：使用該第一控制訊號以調整該第一負載的電阻值。
簡要歸納本發明，本發明之訊號接收器一控制訊號產生器，且該控制訊號產生器產生兩個控制訊號以調整可變負載的電阻值，因此，訊號接收器之輸出訊號的直流電壓準位將不會發生偏移，亦即，訊號接收器之輸出訊號也會更加準確。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
200、300‧‧‧訊號接收器
210‧‧‧第一級電路
220、320‧‧‧控制訊號產生器
230‧‧‧第二級電路
N1 、N2 ‧‧‧訊號輸入端點
NA1 、NA2 、NB1 、NB2 ‧‧‧節點
M1~M15‧‧‧金氧半導體電晶體
312、314‧‧‧可變負載
第1圖為習知記憶體模組中的訊號接收器在發生參考電壓偏移時所產生的問題的示意圖。
第2圖為依據本發明一實施例之一訊號接收器200的示意圖。
第3圖為本發明之訊號接收器300的概念架構圖。
第4圖為依據本發明一實施例之補償電壓偏移方法的流程圖。
200．．．訊號接收器
210．．．第一級電路
220．．．控制訊號產生器
230．．．第二級電路
N1 、N2 ．．．訊號輸入端點
NA1 、NA2 、NB1 、NB2 ．．．節點
M1~M15．．．金氧半導體電晶體

Claims (14)

  1. 一種訊號接收器，包含有：一第一訊號輸入端點，用來接收一參考電壓；一第二訊號輸入端點；一第一電晶體，包含有一閘極、一第一電極以及一第二電極，其中該閘極係耦接於該第一訊號輸入端點；一第二電晶體，包含有一閘極、一第一電極以及一第二電極，其中該第二電晶體之該閘極係耦接於該第二訊號輸入端點；一第一可變負載，耦接於該第一電晶體之該第一電極，且具有一可調電阻值以使得該訊號接收器之一輸出端點的直流電壓準位維持在一固定值；以及一控制訊號產生器，耦接於該第一可變負載，用來直接比較該參考電壓之一電壓準位以及一預定電壓準位以產生一第一控制訊號，且使用該第一控制訊號來調整該第一可變負載的電阻值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之訊號接收器，其中該第一電晶體係為N型金氧半導體電晶體，且當該參考電壓之該電壓準位下降時，該控制訊號產生器使用該第一控制訊號以增加該第一可變負載的電阻值；以及當該參考電壓之該電壓準位上升時，該控制訊號產生器使用該第一控制訊號以降低該第一可變負載的電阻值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之訊號接收器，其中該第一電晶體係為P型金氧半導體電晶體，且當該參考電壓之該電壓準位增加時，該控制訊號產生器使用該第一控制訊號以增加該第一可變負載的電阻值；以及當該參考電壓之該電壓準位下降時，該控制訊號產生器使用該第一控制訊號以降低該第一可變負載的電阻值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之訊號接收器，另包含有：一第二可變負載，耦接於該第二電晶體之該第一電極；其中該控制訊號產生器另至少依據該參考電壓之該電壓準位以產生一第二控制訊號，且使用該第二控制訊號以調整該第二可變負載的電阻值。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之訊號接收器，其中該第一電晶體以及該第二電晶體係為N型金氧半導體電晶體，且當該參考電壓之該電壓準位下降時，該控制訊號產生器使用該第一控制訊號以增加該第一可變負載的電阻值；當該參考電壓之該電壓準位上升時，該控制訊號產生器使用該第一控制訊號以降低該第一可變負載的電阻值；當該參考電壓之該電壓準位下降時，該控制訊號產生器使用該第二控制訊號以降低該第一可變負載的電阻值；以及當該參考電壓之該電壓準位上升時，該控制訊號產生器使用該第二控制訊號以增加該第一可變負載的電阻值。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之訊號接收器，其中該第一電晶體以 及該第二電晶體係為P型金氧半導體電晶體，且當該參考電壓之該電壓準位增加時，該控制訊號產生器使用該第一控制訊號以增加該第一可變負載的電阻值；當該參考電壓之該電壓準位下降時，該控制訊號產生器使用該第一控制訊號以降低該第一可變負載的電阻值；當該參考電壓之該電壓準位增加時，該控制訊號產生器使用該第二控制訊號以降低該第一可變負載的電阻值；以及當該參考電壓之該電壓準位下降時，該控制訊號產生器使用該第二控制訊號以增加該第一可變負載的電阻值。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之訊號接收器，其中該控制訊號產生器藉由比較該參考電壓之該電壓準位以及該預定電壓準位，以產生該第二控制訊號。
  8. 一種電壓補償方法，包含有：提供一第一電晶體，其中該第一電晶體包含有一閘極、一第一電極以及一第二電極，其中該閘極係耦接於一第一訊號輸入端點，且該第一訊號輸入端點用來接收一參考電壓；提供一第二電晶體，其中該第二電晶體包含有一閘極、一第一電極以及一第二電極，其中該第二電晶體之該閘極係耦接於一第二訊號輸入端點；提供一第一可變負載耦接於該第一電晶體之該第一電極；直接比較該參考電壓之一電壓準位以及一預定電壓準位以產生一該第一控制訊號；以及 使用該第一控制訊號來調整該第一可變負載之電阻值以使得一訊號接收器之一輸出端點的直流電壓準位維持在一固定值。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電壓補償方法，其中該第一電晶體係為N型金氧半導體電晶體，且使用該第一控制訊號來調整該第一可變負載的電阻值的步驟包含有：當該參考電壓之該電壓準位下降時，使用該第一控制訊號以增加該第一可變負載的電阻值；以及當該參考電壓之該電壓準位上升時，使用該第一控制訊號以降低該第一可變負載的電阻值。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之電壓補償方法，其中該第一電晶體係為P型金氧半導體電晶體，且使用該第一控制訊號來調整該第一可變負載的電阻值的步驟包含有：當該參考電壓之該電壓準位增加時，使用該第一控制訊號以增加該第一可變負載的電阻值；以及當該參考電壓之該電壓準位下降時，使用該第一控制訊號以降低該第一可變負載的電阻值。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之電壓補償方法，另包含有：提供一第二可變負載耦接於該第二電晶體之該第一電極；至少依據該參考電壓之該電壓準位以產生一第二控制訊號；以及使用該第二控制訊號以調整該第二可變負載的電阻值。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之電壓補償方法，其中該第一電晶體以及該第二電晶體係為N型金氧半導體電晶體，且使用該第一控制訊號來調整該第一可變負載的電阻值的步驟包含有：當該參考電壓之該電壓準位下降時，使用該第一控制訊號以增加該第一可變負載的電阻值；當該參考電壓之該電壓準位上升時，使用該第一控制訊號以降低該第一可變負載的電阻值；使用該第二控制訊號來調整該第二可變負載的電阻值的步驟包含有：當該參考電壓之該電壓準位下降時，使用該第二控制訊號以降低該第一可變負載的電阻值；以及當該參考電壓之該電壓準位上升時，使用該第二控制訊號以增加該第一可變負載的電阻值。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之電壓補償方法，其中該第一電晶體以及該第二電晶體係為P型金氧半導體電晶體，且使用該第一控制訊號來調整該第一可變負載的電阻值的步驟包含有：當該參考電壓之該電壓準位增加時，使用該第一控制訊號以增加該第一可變負載的電阻值；當該參考電壓之該電壓準位下降時，使用該第一控制訊號以降低該第一可變負載的電阻值；使用該第二控制訊號來調整該第二可變負載的電阻值的步驟包含有：當該參考電壓之該電壓準位增加時，使用該第二控制訊號以降低 該第一可變負載的電阻值；以及當該參考電壓之該電壓準位下降時，使用該第二控制訊號以增加該第一可變負載的電阻值。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之電壓補償方法，其中產生該第一控制訊號以及該第二控制訊號的步驟包含有：比較該參考電壓之該電壓準位以及該預定電壓準位，以產生該第二控制訊號。
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