TWI590026B - 高阻抗偏壓網路 - Google Patents

Description

高阻抗偏壓網路

高阻抗網路容許信號在被處理前偏壓。可能期望偏壓以容許一隨後電路接收信號之極限，處理信號之整個範圍，容許信號參考一特定位準或其等之組合。偏壓一信號的另一目的在於避免信號因一偏壓網路而失真。

本文件尤其討論用於使用一極小積體電路面積之一積體電路高阻抗偏壓網路的方法及裝置。在一實例中，一裝置可包含第一、第二及第三二極體，其等經組態以形成一高阻抗偏壓網路。在一實例中，該第三二極體可經定尺寸以補償由該第一二極體及該第二二極體形成之一反並聯二極體對的一寄生二極體接面。

在實例1中，一裝置包含一反並聯二極體對，其耦合於一信號節點與一共模節點之間。該反並聯二極體對可包含一第一二極體及耦合於該第一二極體的一第二二極體。該裝置可進一步包含一第三二極體，其耦合於一電壓供應節點與該信號節點之間，該第三二極體經定尺寸以補償該反並聯二極體對之一寄生二極體接面。

在實例2中，實例1之該寄生二極體接面視情況耦合於該信號節點。

在實例3中，實例1至2之任一者或多者的該寄生二極體接面之一陽極視情況耦合於一參考節點。

在實例4中，實例1至3之任一者或多者視情況包含一積 體電路，該積體電路包含該反並聯二極體對及該第三二極體。

在實例5中，實例1至4之任一者或多者之該第一二極體視情況包含一P+二極體。

在實例6中，實例1至5之任一者或多者的該第二二極體視情況包含一P+二極體。

在實例7中，實例1至6之任一者或多者的該第一二極體視情況包含一第一雙極性電晶體之一部分。

在實例8中，實例1至7之任一者或多者的該第二二極體視情況包含一第二雙極性電晶體之一部分。

在實例9中，一種方法包含：在一反並聯二極體對之一信號節點接收一信號；在該反並聯二極體對之一共模節點接收一偏移電壓；及透過耦合至該信號節點的一第三二極體提供一補償電流，該補償電流經組態以偏移該反並聯二極體對之一寄生二極體接面的一洩漏電流。

在實例10中，實例1至9之任一者或多者的該信號之該接收視情況包含在該寄生二極體接面接收該信號。

在實例11中，實例1至10之任一者或多者的該信號之該接收視情況包含在耦合該信號節點之該寄生二極體接面的一陽極接收該信號。

在實例12中，實例1至11之任一者或多者的該信號之該接收視情況包含在該反並聯二極體對之一第一二極體的一陽極接收該信號。

在實例13中，實例1至12之任一者或多者的該偏移電壓 之該接收視情況包含在該反並聯二極體對之一第二二極體的一陽極接收該偏移電壓。

在實例14中，實例1至13之任一者或多者的在該反並聯二極體對之該信號節點接收該信號視情況包含在一第一電晶體之一基極節點接收該信號。

在實例15中，實例1至14之任一者或多者的在該反並聯二極體對之該共模節點接收該偏移電壓視情況包含在一第二電晶體之一射極接收該偏移電壓。

在實例16中，實例1至15之任一者或多者的透過耦合於該信號節點之該第三二極體提供該補償電流視情況包含：在包含該第三二極體之一電晶體之一基極節點接收一供應電壓。

在實例17中，一種系統包含：一麥克風，其經組態以產生對應於所接收之環境聲音的一信號；及一積體電路，其經組態以在一信號節點接收該信號、在一共模節點接收一共模電壓以及由該共模電壓偏移該信號。該積體電路視情況包含一反並聯二極體對，其耦合於該信號節點與該共模節點之間。該反並聯二極體對視情況包含一第一二極體及耦合於該第一二極體的一第二二極體。該積體電路視情況包含一第三二極體，其耦合於一供應節點與該信號節點之間，該第三二極體經定尺寸以補償該反並聯二極體對之一寄生二極體接面。

在實例18中，實例1至17之任一者或多者的該第一二極體視情況包含一第一電晶體之一部分且該第二二極體包含 一第二電晶體之一部分。

在實例19中，實例1至18之任一者或多者的該第三二極體視情況包含一第三電晶體之一部分。

在實例20中，實例1至19之任一者或多者的該第三電晶體之一N井視情況經定尺寸以補償該反並聯二極體對之一寄生二極體接面。

在實例21中，一種系統或裝置可包含(或者可視情況與實例1至20之任一者或多者之任何部分或任何部分之組合進行組合以包含)：用於執行實例1至20之功能的任一者或多者之構件，或者包含指令的一機器可讀媒體，當由該機器執行該等指令時引起該機器執行實例1至20之功能的任一者或多者。

此發明內容意欲提供本專利申請案之標的之一概述。並非意欲提供對本發明之一窮舉性或徹底性之解釋。包含實施方式在內以提供關於本專利申請案的進一步資訊。

在不必然是按比例繪製的圖式中，相同數字可以不同視角描述類似組件。具有不同字母下標的相同數字可表示類似組件之不同實例。圖式以實例方式(而非以限制方式)大致繪示本文件中討論的各種實施例。

本發明者已瞭解尤其一積體電路高阻抗輸入偏壓網路方法及結構可提供極高阻抗、在一輸入電壓範圍內之最小阻抗變動、關於共模電壓之對稱阻抗、低電容或最小積體電路面積需求的一者或多者。

圖1大致繪示一系統10之一實例，其包含一音訊輸入變換器106、一偏壓網路100及一處理電路115。偏壓網路100包含一反並聯二極體對105。在一實例中，反並聯二極體對105可包含一第一二極體101及一第二二極體102。在圖1之實例中，第二二極體102之一陽極110耦合於第一二極體101之一陰極112，且第二二極體102之一陰極111耦合第一二極體101之陽極113，以形成反並聯二極體對105。偏壓網路100可提供極高阻抗且可用於偏壓一輸入信號至系統10，諸如來自一麥克風106的一輸入音訊信號。輸入信號可連接至偏壓網路100之一第一終端107，且一共模電壓108可連接至偏壓網路100之一第二終端109，(例如)以偏壓輸入信號106。

圖2大致繪示一偏壓網路200之一實例，該偏壓網路200包含(例如)在一積體電路中實施的一反並聯二極體對205。偏壓網路200可包含寄生二極體接面203、204，該等寄生二極體接面203、204因實施反並聯二極體對205之第一二極體201及第二二極體202而形成。第一二極體201及第二二極體202可包含一第一寄生二極體接面203及一第二寄生二極體接面204。可在第一二極體201及第二二極體202之一半導體部分與一半導體基板之間形成第一寄生二極體接面203及第二寄生二極體接面204。當實施為一高阻抗網路時，可在反並聯二極體對205之一第一節點207接收一信號，且可在反並聯二極體對205之一第二節點209接收一共模(CM)電壓。由於輸入信號變化，第一寄生二極體接面 203可變為反向偏壓，且洩漏電流可流動於反並聯二極體對205之第一節點207與耦合於第一寄生二極體接面203之陽極的一參考電位217之間。由反並聯二極體對205之第一節點207源供或汲入的第一寄生二極體接面203之洩漏電流可使所接收信號失真。例如，若將一共模正電壓施加於第二節點209，則當輸入節點207處於該共模電壓時一理想偏壓網路應在輸入節點207具有零電流流動。然而，由於通過耦合於偏壓網路200之第一節點207的第一寄生二極體接面203之洩漏電流，因此在反並聯二極體對205之第一節點207無電流流動時的輸入電壓值可為不同於共模電壓之其他值。第一寄生二極體接面203之反向偏壓洩漏電流可造成輸入信號之總諧波失真。

圖3大致繪示根據本標的之一實例之包含一整合式反並聯二極體對305的一高阻抗偏壓網路300之一實例。高阻抗偏壓網路300可包含一第一二極體301、一第二二極體302及一第三二極體323。第一二極體301、第二二極體302及第三二極體323之各者包含一寄生二極體接面303、304、325。第一二極體301及第二二極體302經耦合以形成一反並聯二極體對305。第一寄生二極體接面303及第二寄生二極體接面304可由在一積體電路內形成第一二極體301及第二二極體302而產生。如以上討論，在一實例中，第一二極體301及第二二極體302之一者的一寄生二極體接面可耦合於一輸入節點307。在反向偏壓時，經由透過第一寄生二極體接面303在輸入節點307與一參考節點318之間流動 之洩漏電流，第一寄生二極體接面303可使一輸入信號失真。在某些高阻抗偏壓網路300實例中，一第三二極體323可耦合於一供應電壓節點319與輸入節點307之間。第三二極體323可提供補償電流以偏移耦合於偏壓網路之輸入節點307之第一寄生二極體接面303之反向偏壓洩漏電流。

在一實例中，第一二極體301、第二二極體302或第三二極體323之一者或多者可包含形成於一基板上的P+二極體。在一實例中，第三二極體323之一N井可經定尺寸以精確補償耦合於偏壓網路300之輸入節點307的第一二極體301之第一寄生二極體接面303的洩漏電流。

圖4大致繪示操作一積體電路偏壓網路(諸如圖1至圖3之一者或多者中所繪示)之一方法的一實例。

在401，可在包含第一二極體及第二二極體的一積體電路偏壓網路之一輸入節點接收一信號。在402，可在積體電路偏壓網路之一共模節點接收一偏移電壓。在403，可使用一第三二極體提供對一反向偏壓寄生二極體接面之補償。

圖5大致繪示一高阻抗積體電路偏壓網路500之一實例，該高阻抗積體電路偏壓網路500包含第一電晶體531、第二電晶體532及第三電晶體533，其皆為雙極性電晶體。第一電晶體531及第二電晶體532之射極-基極接面可以一反並聯二極體組態耦合。在一實例中，第一電晶體531之射極及第二電晶體532之基極可耦合於一輸入節點507。在一實例中，第一電晶體531之基極及第二電晶體532之射極可耦 合於一共模節點509。在一實例中，第三電晶體533可耦合於輸入節點507與一供應電壓節點518之間以提供補償電流以偏移耦合於信號輸入507的一寄生二極體接面之反向偏壓洩漏電流。可在第一電晶體531及第二電晶體532形成於一半導體基板上期間建立寄生二極體接面。例如，可使用一電晶體形成本文中揭示的二極體之任一者或多者。在其他實例中，可在一電晶體之一N井與一基板之間形成本文中揭示的寄生二極體接面。在一實例中，可在第一電晶體531、第二電晶體532及第三電晶體533之各者之一N井與一基板之間形成圖5之實例的寄生二極體接面。在圖5之所繪示實例中，在第一電晶體531之N井與基板之間建立的一寄生二極體接面當因輸入節點507接收的一信號而反向偏壓時可洩漏電流。由第三電晶體533之一反向偏壓基極射極接面提供的一補償電流可補償該洩漏電流，使得高阻抗積體電路偏壓網路500使用非常小基板面積在輸入節點507與共模節點509之間提供極高阻抗。此外，高阻抗積體電路偏壓網路500未明顯造成在輸入節點507接收並使用在共模節點509接收之一偏移電壓而偏壓的一信號之總諧波失真。

額外註解

以上詳細描述包含參考附圖，附圖形成實施方式之一部分。附圖以繪示方式顯示可實踐本發明的特定實施例。本文中亦將此等實施例稱為「實例」。本文件中所提及的所有公開案、專利及專利文件以引用的方式全部併入本文中，如同其等個別地以引用的方式併入一般。若本文件與 以引用方式併入之此等文件用法不一致，則應認為併入的(若干)參考中之用法係對本文件之補充；對於不可協調之不一致性，由本文件中之用法控制。

在本文件中，如在專利文件中常見的術語「一」或「一個」係用於包含一個或多於一個，其獨立於「至少一個」或「一個或多個」的任何其他實例或用法。在本文件中，除非另有指示，術語「或者」係用於指稱一非窮舉性「或者」，使得「A或者B」包含「A而非B」、「B而非A」以及「A及B」。在隨附申請專利範圍中，術語「包含」及「在其中」係用作各自術語「包括」及「其中」之簡易英語等效物。另外，在下列請求項內，術語「包含」及「包括」係開放式，即，包含在一請求項中此類術語之後所列之元件以外之元件的一系統、器件、物件或程序仍被認為落於該請求項之範圍內。此外，在下列請求項內，術語「第一」、「第二」及「第三」等等僅作為標記使用，而非意欲將數字需求強加於其等物件之上。

以上描述意欲為闡釋性而非限制性。例如，雖然已關於PNP器件描述以上實例，但亦可將一個或多個實例應用於NPN器件。在其他實例中，上述實例(或者其等之一個或多個態樣)可彼此組合使用。諸如由一般技術者在檢視以上描述後可使用其他實施例。提供摘要以遵守37 C.F.R.§1.72(b)，以容許讀者快速確定技術內容之本質。該摘要係在瞭解其不用於解釋或限制請求項之範圍或意義之情況下提交。此外，在以上實施方式中，各種特徵可集合在一 起以簡化本發明。不應將此解釋為希望一未主張的所揭示特徵對於任何請求項是必要的。確切而言，本發明標的可在於一特定揭示實施例之並非所有特徵。因此，下列請求項藉此併入實施方式中，而各個請求項自身獨立作為一分離實施例。應參考隨附申請專利範圍及此申請專利範圍授權之等效物的全部範圍而決定本發明之範圍。

10‧‧‧系統

100‧‧‧偏壓網路

101‧‧‧第一二極體

102‧‧‧第二二極體

105‧‧‧反並聯二極體對

106‧‧‧音訊輸入變換器/麥克風/輸入信號

107‧‧‧第一終端

108‧‧‧共模電壓

109‧‧‧第二終端

110‧‧‧第二二極體之陽極

111‧‧‧第二二極體之陰極

112‧‧‧第一二極體之陰極

113‧‧‧第一二極體之陽極

115‧‧‧處理電路

200‧‧‧偏壓網路

201‧‧‧第一二極體

202‧‧‧第二二極體

203‧‧‧第一寄生二極體接面

204‧‧‧第二寄生二極體接面

205‧‧‧反並聯二極體對

207‧‧‧反並聯二極體對之第一節點/輸入節點

209‧‧‧反並聯二極體對之第二節點

217‧‧‧參考電位

300‧‧‧高阻抗偏壓網路

301‧‧‧第一二極體

302‧‧‧第二二極體

303‧‧‧第一寄生二極體接面

304‧‧‧第二寄生二極體接面

305‧‧‧反並聯二極體對

307‧‧‧輸入節點

318‧‧‧參考節點

319‧‧‧供應電壓節點

323‧‧‧第三二極體

325‧‧‧寄生二極體接面

500‧‧‧高阻抗積體電路偏壓網路

507‧‧‧輸入節點

509‧‧‧共模節點

518‧‧‧供應電壓節點

531‧‧‧第一電晶體

532‧‧‧第二電晶體

533‧‧‧第三電晶體

CM‧‧‧共模

圖1大致繪示一系統之一實例，該系統包含具有一反並聯二極體對的一偏壓網路。

圖2大致繪示一偏壓網路之一實例，該偏壓網路包含一反並聯二極體對。

圖3大致繪示一整合式反並聯二極體對的一實例。

圖4繪示操作一高阻抗偏壓網路之一例示性方法。

圖5大致繪示一高阻抗積體電路偏壓網路的一實例。

300‧‧‧高阻抗偏壓網路

301‧‧‧第一二極體

302‧‧‧第二二極體

303‧‧‧第一寄生二極體接面

304‧‧‧第二寄生二極體接面

305‧‧‧反並聯二極體對

307‧‧‧輸入節點

318‧‧‧參考節點

323‧‧‧第三二極體

325‧‧‧寄生二極體接面

CM‧‧‧共模

Claims (20)

1. 一種高阻抗偏壓裝置，其包括：一反並聯二極體對，其耦合於一信號節點與一共模節點之間，該反並聯二極體對包含：一第一二極體；及一第二二極體，其耦合於該第一二極體；及一第三二極體，其耦合於一電壓供應節點與該信號節點之間，該第三二極體經定尺寸以補償該反並聯二極體對之該第一二極體之一寄生二極體接面。
2. 如請求項1之高阻抗偏壓裝置，其中該第一二極體之該寄生二極體接面耦合於該信號節點。
3. 如請求項1至2中任一項之高阻抗偏壓裝置，其中該第一二極體之該寄生二極體接面之一陽極耦合於一參考節點。
4. 如請求項1至2中任一項之高阻抗偏壓裝置，其包含一積體電路，該積體電路包含該反並聯二極體對及該第三二極體。
5. 如請求項1至2中任一項之高阻抗偏壓裝置，其中該第一二極體包含一P+二極體。
6. 如請求項1至2中任一項之高阻抗偏壓裝置，其中該第二二極體包含一P+二極體。
7. 如請求項1至2中任一項之高阻抗偏壓裝置，其包含一第一雙極性電晶體、一第二雙極性電晶體、及一第三雙極性電晶體， 其中該第一雙極性電晶體包含該第一二極體，該第二雙極性電晶體包含該第二二極體，且該第三雙極性電晶體包含該第三二極體。
8. 如請求項7之高阻抗偏壓裝置，其中該第一雙極性電晶體之一射極耦合於該第二雙極性電晶體之一基極及該第三雙極性電晶體之一射極，其中該第一雙極性電晶體之一基極耦合於該第二雙極性電晶體之一射極，且其中該第二雙極性電晶體之一集極耦合於該第三雙極性電晶體之一集極。
9. 一種高阻抗偏壓方法，其包括：在一反並聯二極體對之一信號節點接收一信號；在該反並聯二極體對之一共模節點接收一偏移電壓；及透過耦合至該信號節點的一第三二極體提供一補償電流，該補償電流經組態以偏移該反並聯二極體對之一第一二極體之一寄生二極體接面的一洩漏電流。
10. 如請求項9之高阻抗偏壓方法，其中該信號之該接收包含：在該第一二極體之該寄生二極體接面接收該信號。
11. 如請求項9至10中任一項之高阻抗偏壓方法，其中該信號之該接收包含：在耦合該信號節點之該第一二極體之該寄生二極體接面的一陽極接收該信號。
12. 如請求項9至10中任一項之高阻抗偏壓方法，其中該信號之該接收包含：在該反並聯二極體對之該第一二極體 的一陽極接收該信號。
13. 如請求項9至10中任一項之高阻抗偏壓方法，其中該偏移電壓之該接收包含：在該反並聯二極體對之一第二二極體的一陽極接收該偏移電壓。
14. 如請求項9至10中任一項之高阻抗偏壓方法，其中在該反並聯二極體對之該信號節點接收該信號包含：在一第一電晶體之一基極節點接收該信號。
15. 如請求項14之高阻抗偏壓方法，其中在該反並聯二極體對之該共模節點接收該偏移電壓包含：在一第二電晶體之一射極接收該偏移電壓。
16. 如請求項9至10中任一項之高阻抗偏壓方法，其中透過耦合於該信號節點之該第三二極體提供該補償電流包含：在包含該第三二極體的一電晶體之一基極節點接收一供應電壓。
17. 一種高阻抗偏壓系統，其包括：一麥克風，其經組態以產生對應於所接收之環境聲音的一信號；及一積體電路，其經組態以在一信號節點接收該信號、在一共模節點接收一共模電壓以及由該共模電壓偏移該信號，該積體電路包含：一反並聯二極體對，其耦合於該信號節點與該共模節點之間，該反並聯二極體對包含：一第一二極體；及一第二二極體，其耦合於該第一二極體；及 一第三二極體，其耦合於一供應節點與該信號節點之間，該第三二極體經定尺寸以補償該反並聯二極體對之該第一二極體之一寄生二極體接面。
18. 如請求項17之高阻抗偏壓系統，其包含一第一雙極性電晶體、一第二雙極性電晶體、及一第三雙極性電晶體，其中該第一雙極性電晶體包含該第一二極體，其中該第二雙極性電晶體包含該第二二極體，且該第三雙極性電晶體包含該第三二極體。
19. 如請求項18之高阻抗偏壓系統，其中該第一雙極性電晶體之一射極耦合於該第二雙極性電晶體之一基極及該第三雙極性電晶體之一射極，其中該第一雙極性電晶體之一基極耦合於該第二雙極性電晶體之一射極，且其中該第二雙極性電晶體之一集極耦合於該第三雙極性電晶體之一集極。
20. 如請求項17至18中任一項之高阻抗偏壓系統，其中該第三二極體之一N井經定尺寸以補償該反並聯二極體對之該第一二極體之該寄生二極體接面。