TW201832541A

TW201832541A - 接收器及控制接收器的方法

Info

Publication number: TW201832541A
Application number: TW106105714A
Authority: TW
Inventors: 陳俊嘉; 許健豐; 劉家驥
Original assignee: 晨星半導體股份有限公司
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2018-09-01
Also published as: US20180239378A1; TWI635745B; US10185336B2

Abstract

本發明揭露了一種接收器，其包含有一偏壓電流源、一比較器以及一輸出電路，其中該偏壓電流源由一第一電壓源供電，且根據一第二電壓源產生一偏壓電流，其中該第一電壓源高於該第二電壓源；該比較器耦接於該偏壓電流源，且由該偏壓電流源供電來對兩個輸入訊號進行比較以產生一比較訊號；以及該輸出電路由該第二電壓源供電來根據該比較訊號產生一輸出訊號，其中該輸出訊號與該第二電壓源具有相同電源域。

Description

接收器及控制接收器的方法

本發明係有關於接收器，尤指一種具有不同電源域的兩個供應電壓的記憶體接收器及相關的控制方法。

在傳統的記憶體接收器中，通常具有至少一比較器用來作為1位元的類比轉數位電路(ADC)，而該比較器所使用的偏壓或是偏壓電流係由輸出入電壓源提供，比較器之輸出訊號與輸出入電壓源提供之輸出入電壓具有相同之電源域，因此受到輸出入電壓源的影響。輸出入電壓源提供之電壓屬電壓較高的電源域(例如3.3V)，一般適用於類比電路，因此又稱作類比供應電壓(AVDD)。然而，由於記憶體接收器之比較器的輸出訊號係提供後端的核心電路使用，但核心電路操作時所使用的偏壓或是偏壓電流係由核心電壓源提供。核心電壓源提供之電壓屬電壓較低的電源域(例如1V)，一般適用於數位電路，因此又稱做數位供應電壓(DVDD)。因此接收器需要設置一輸出電路來將比較器的輸出訊號自輸出入電壓源之電源域轉換為核心電壓源之電源域，且該輸出電路同樣由核心電壓源供電。在以上的接收器架構中，由於輸出入電壓和核心供應電壓是兩個不相關的電源域，因此，當輸出入電壓源與核心電壓源的變動不一致時，比較器與輸出電路將受到不同程度的影響，進而造成了輸出級之輸出訊號的工作週期(duty cycle)不穩定，以及眼圖有效區間的縮減，而前述狀況在記憶體接收器需要進行高速讀寫時，將顯得更加嚴重。

因此，本發明的目的之一在於提供一種接收器，包括了可以對數位供應電壓進行追跡的架構，以使得比較器的輸出共模電壓可以和輸出級的轉態準位一致，以解決先前技術的問題。

在本發明的一個實施例中，係揭露了一種接收器，其包含有一偏壓電流源、一比較器以及一輸出電路，其中該偏壓電流源由一第一電壓源供電，且根據一第二電壓源產生一偏壓電流，其中該第一電壓源高於該第二電壓源；該比較器耦接於該偏壓電流源，且由該偏壓電流源供電來對兩個輸入訊號進行比較以產生一比較訊號；以及該輸出電路由該第二電壓源供電來根據該比較訊號產生一輸出訊號，其中該輸出訊號與該第二電壓源具有相同電源域。

在本發明的另一個實施例中，揭露了一種控制一接收器的方法，包含有：提供一偏壓電流源，其由一第一電壓源供電，且根據一第二電壓源產生一偏壓電流，其中該第一電壓源高於該第二電壓源；由該偏壓電流源供電來對兩個輸入訊號進行比較以產生一比較訊號；以及由該第二電壓源供電來根據該比較訊號產生一輸出訊號，其中該輸出訊號與該第二電壓源具有相同電源域。

請參考第1圖，其為根據本發明一實施例之接收器100的方塊圖。如第1圖所示，接收器100包含了一偏壓電路110、一比較器120、一輸出電路130以及一參考電壓產生電路140，其中在本實施例中偏壓電路110為一偏壓電流源。在本實施例中，偏壓電路110包含了一運算放大器112、一電阻以R1以及三個電晶體M1、M2、M3，但此並非是作為本發明的限制。在本實施例中，接收器100係由具有不同電源域的兩個供應電壓來進行供電，例如圖示的類比供應電壓AVDD以及數位供應電壓DVDD，其中類比供應電壓AVDD的準位(例如3.3V)會高於數位供應電壓DVDD的準位(例如1V)。

在接收器100的操作中，偏壓電路110係由類比供應電壓AVDD來進行供電，並根據數位供應電壓DVDD來產生一偏壓訊號至比較器120。詳細來說，由於運算放大器112的輸出端係連接到電晶體M1的閘極，再加上運算放大器112的一第一輸入端用來接收數位供應電壓DVDD，而一第二輸入端連接到電晶體M1的源極，因此，流經電晶體M1的電流I即為(DVDD/R)，其中“R”為電阻R1的電阻值。接著，電晶體M2及M3係作為一電流鏡，其用來複製流經電晶體M1、M2的電流以產生一偏壓電流，並以該偏壓電流作為偏壓訊號傳送至比較器120。需注意的是，雖然偏壓電路110是由類比供應電壓AVDD來進行供電，但是其所產生的偏壓訊號(亦即圖示的電流I)僅和數位供應電壓DVDD有關，而不會受到類比供應電壓AVDD的電壓準位所影響。

接著，比較器120根據偏壓電路110所產生的偏壓訊號來對兩個輸入訊號進行比較，以產生一比較訊號。其中兩個輸入訊號的其中之一為來自參考電壓產生電路140的一參考電壓VREF，而兩個輸入訊號的另一則是來自一端點PAD_IN(亦即，來自外部電路)的一輸入訊號Vin。在本實施例中，參考電壓VREF可以是數位供應電壓DVDD的一半，亦即VREF=(DVDD/2)。

接著，輸出電路130係由數位供應電壓DVDD進行供電，並根據比較器120所輸出之一比較訊號產生一輸出訊號DQ以供後級電路150使用。輸出電路130的目的在於增加訊號的推力，使其足夠供後級電路150使用。其中該比較訊號屬於類比供應電壓AVDD的電源域，該輸出訊號屬於數位供應電壓DVDD的電源域，以及後級電路150係由數位供應電壓DVDD進行供電。

如上所述，由於比較器120所接收的偏壓訊號的電流大小係由數位供應電壓DVDD決定(亦即I=DVDD/R)，而無關於類比供應電壓AVDD，因此當類比供應電壓AVDD有不穩定的情形發生時，比較器120與輸出電路130將不會受到類比供應電壓AVDD影響；反之，當數位供應電壓DVDD不穩定時，比較器120與輸出電路130將同時受到類似程度的影響，因此，本發明能夠令輸出電路之輸出訊號DQ維持穩定，並在高速應用中保持更佳的眼圖邊限值，亦即維持了眼圖的有效區間。在本實施例中，比較器120所輸出的比較訊號的準位均在0~DVDD之間，且比較器120的輸出共模電壓是(DVDD/2)。由於在本實施例中參考電壓VREF同樣為數位供應電壓DVDD的一半(DVDD/2)，在比較器的輸出共模電壓和參考電壓VREF一致的情形下，可以確保比較器120所輸出之比訊號以及後續輸出電路130所產生的輸出訊號DQ在高速應用中維持穩定的工作週期(duty cycle)，並保有較佳的有效區間，亦即了保持更佳的眼圖邊限值。

第2圖為本發明另一實施例之接收器的方塊圖。在第2圖中，接收器200包含了一偏壓電路210、一比較器220、一輸出電路230，其中在本實施例中偏壓電路210為一偏壓電流源。比較器220包含了兩個電晶體M4、M5以及兩個電阻R2、R3，並產生一組差動訊號Vout_N以及Vout_P來作為比較訊號；輸出電路230包含第一轉換電路232與第二轉換電路234，用以分別接收差動訊號Vout_N以及Vout_P以產生一組差動輸出訊號DQ_C以及DQ_CB。在第2圖所示的實施例中，類似偏壓電路110，偏壓電路210同樣包含了運算放大器112、電阻R1以及三個電晶體M1、M2、M3，此外更包含了由三個電晶體MP1、MP2與MP3所組成的內部偏壓電路，其用來對數位供應電壓DVDD進行分壓以產生一訊號(在本實施例中，該訊號的準位是(DVDD/3))，且在本實施例中，運算放大器112之第一輸入端點係接收來自該內部偏壓電路的該訊號，因此流經電晶體M1的電流I為(DVDD/3R)，也就是說，偏壓電路110所產生的偏壓訊號即為(DVDD/3R)；搭配偏壓訊號將比較器220中的電阻R2、R3的電阻值設為(3*R)，則可以使得差動訊號Vout_N以及Vout_P的準位同樣落在0~DVDD之間。相對第一圖所示的實施例而言，在第2圖所示的實施例中，由於偏壓電路210中的電流I只有第1圖所示架構的三分之一，故可以降低整體的功率消耗。

此外，輸出電路230所包含之第一轉換電路232與第二轉換電路234係由數位供應電壓DVDD進行供電，並根據比較器120所輸出之差動訊號Vout_N以及Vout_P來產生差動輸出訊號DQ_C以及DQ_CB以供後級電路250使用。輸出電路230的目的在於增加訊號的推力，使其足夠供後級電路250使用。其中差動訊號Vout_N以及Vout_P屬於類比供應電壓AVDD的電源域，差動輸出訊號DQ_C以及DQ_CB屬於數位供應電壓DVDD的電源域，以及後級電路250係由數位供應電壓DVDD進行供電。

需注意的是，第2圖所示之偏壓電路所產生之該訊號的準位以及電阻R2、R3的電阻值僅為一範例說明，而並非是本發明的限制。在其他實施例中，偏壓電路所產生之該訊號的準位可以是(DVDD/M)，而電阻R2、R3的電阻值可以是(M*R)，其中M可以任意適合的整數，這些設計上的變化均應隸屬於本發明的範疇。

請參考第3圖，其為根據本發明另一實施例之接收器300的方塊圖。如第3圖所示，接收器300包含了一偏壓電路310、兩個比較器320_1及320_2、以及一輸出電路330，其中在本實施例中偏壓電路310為一偏壓電流源。在本實施例中，類似偏壓電路110，偏壓電路310同樣包含了運算放大器112、電阻R1以及三個電晶體M1、M2、M3，輸出電路330包含了一第一轉換電路332與第二轉換電路334。在本實施例中，接收器300係由具有不同電源域的兩個供應電壓來進行供電，例如圖示的類比供應電壓AVDD以及數位供應電壓DVDD，其中類比供應電壓AVDD的準位(例如3.3V)會高於數位供應電壓DVDD的準位(例如1V)。

在接收器300的操作中，偏壓電路310的操作係和第1圖所示之偏壓電路310的操作相同，故相關細節不再贅述。比較器320_1則根據偏壓電路310所產生的偏壓電流訊號來對兩個輸入訊號進行比較，以產生一第一比較訊號，其中比較器320_1之正、負輸入端點分別接收來自端點PAD_IN_N、PAD_IN_P的差動輸入訊號Vin1、Vin2；以及比較器320_2則根據偏壓電路310所產生的偏壓電流訊號來對兩個輸入訊號進行比較，以產生一第二比較訊號，其中比較器320_2之正、負輸入端點分別接收來自端點PAD_IN_P、PAD_IN_N的差動輸入訊號Vin2、Vin1。第一轉換電路332根據比較器320_1所輸出的第一比較訊號來產生一第一輸出訊號DQ_C，而第二轉換電路334根據比較器320_2所輸出的第二比較訊號來產生一第二輸出訊號DQ_CB以供後級電路350使用。

由於比較器320_1、320_2所接收的偏壓電流係直接相關於數位供應電壓DVDD，而無關於類比供應電壓AVDD，因此，可以確保比較器320_1、320_2所輸出的比較訊號以及輸出電路330所產生的輸出訊號DQ_C、DQ_CB的準位均在0~DVDD之間，且也使得輸出電路330所產生的輸出訊號DQ_C、DQ_CB可以有更精確的工作週期，以在高速應用中保持更佳的眼圖邊限。

上述第1~3圖的實施例中，偏壓電路110、210與310是使用電流鏡的方式來產生偏壓電流至比較器120、220、320_1與320_2中，然而，偏壓電路110、210與310亦可以直接傳遞電壓訊號至比較器120、220、320_1與320_2中。換句話說，只要偏壓電路110、210與310所產生偏壓訊號時係和數位供應電壓DVDD有比例關係，而非類比供應電壓AVDD，則此偏壓訊號可以是電壓訊號或是電流訊號。

在一實施變化中，第1~3圖的實施例中的比較器120、220、320_1與320_2可以是單一級的比較器或是多級的比較器。

簡要歸納本發明，在本發明的接收器及相關的控制方法中，比較器所使用的的偏壓訊號係相關於數位供應電壓而無關於類比供應電壓，與輸出電路一致，因此可以確保輸出電路所產生的輸出訊號可以有更精確的工作週期，以在高速應用中保持更佳的眼圖邊限。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。

100、200、300‧‧‧接收器
110、210、310‧‧‧偏壓電路
112‧‧‧運算放大器
120、220、320_1、320_2‧‧‧比較器
130、230、330‧‧‧輸出電路
140‧‧‧參考電壓產生電路
150、250、350‧‧‧後級電路
232、332‧‧‧第一轉換電路
234、334‧‧‧第二轉換電路
M1、M2、M3、M4、M5、MP1、MP2、MP3‧‧‧電晶體
R1、R2、R3‧‧‧電阻
PAD_IN、PAD_IN_N、PAD_IN_P‧‧‧端點

第1圖為根據本發明一實施例之接收器的方塊圖。第2圖為根據本發明另一實施例之接收器的方塊圖。第3圖為根據本發明又一實施例之接收器的方塊圖。

Claims

一種接收器，其包含有：一偏壓電流源，由一第一電壓源供電，且根據一第二電壓源產生一偏壓電流，其中該第一電壓源高於該第二電壓源；一比較器，耦接於該偏壓電流源，由該偏壓電流源供電來對兩個輸入訊號進行比較以產生一比較訊號；以及一輸出電路，耦接於該比較器，由該第二電壓源供電來根據該比較訊號產生一輸出訊號，其中該輸出訊號與該第二電壓源具有相同電源域。
如申請專利範圍第1項所述之接收器，其中該偏壓電流的電流值不受該第一電壓源的影響。
如申請專利範圍第2項所述之接收器，其中該偏壓電流源包含有：一電晶體；一電阻，其中該電阻的一第一端點耦接於該電晶體的源極，且該電阻的一第二端點耦接於一第三電壓源；一運算放大器，包含一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，其中該第一輸入端接收一相關於該第二電壓源的訊號，該第二輸入端耦接於該電阻的該第一端點，以及該輸出端耦接於該電晶體的閘極；以及一電流鏡，其使用該第一電壓源供電，用以複製流經該電晶體的電流以產生該偏壓電流。
如申請專利範圍第3項所述之接收器，其中該第三電壓源為一接地電壓源。
如申請專利範圍第3項所述之接收器，其中該相關於該第二電壓源的訊號係透過將該第二電壓源進行分壓所產生。
如申請專利範圍第3項所述之接收器，其中該相關於該第二電壓源的訊號具有一相關電壓值，該電阻為一第一電阻，且該比較器包含：一第一電晶體，其包含一閘極、一第一電極以及一第二電極，該閘極接收該兩個輸入訊號的其中之一，且該第一電極接收該偏壓電流；一第二電晶體，其包含一閘極、一第一電極以及一第二電極，該閘極接收該兩個輸入訊號的另一，且該第一電極接收該偏壓電流；一第二電阻，耦接與該第一電晶體的該第二電極與一第三電壓源之間；以及一第三電阻，耦接與該第二電晶體的該第二電極與該第三電壓源之間；其中該電阻具有一第一電阻值，該第二電阻以及該第三電阻具有一第二電阻值，第二電阻值與第一電阻值的倍數關係等於該第二電壓源的電壓值與該相關電壓值的倍數關係。
如申請專利範圍第1項所述之接收器，其中該第一電壓源為一類比電路的供應電壓，且該第二電壓源為一數位電路的供應電壓。
如申請專利範圍第1項所述之接收器，其中該比較器所接收之該兩個輸入訊號分別為一來自外部電路的輸入訊號以及一參考電壓。
如申請專利範圍第8項所述之接收器，其中該比較訊號具有一共模電壓，且該參考電壓與該共模電壓相同。
如申請專利範圍第1項所述之接收器，其中該比較器所接收之該兩個輸入訊號為一組差動訊號。
如申請專利範圍第10項所述之接收器，其中該比較器為一第一比較器，該比較訊號為一第一比較訊號，該輸出訊號為一第一輸出訊號，且該接收器另包含有：一第二比較器，耦接於該偏壓電路，由該偏壓電流源供電來對該兩個輸入訊號進行比較以產生一第二比較訊號；以及一第二輸出電路，由該第二電壓源供電，並根據該第二比較訊號以產生一第二輸出訊號。
一種控制一接收器的方法，包含有：由一第一電壓源供電之一偏壓電流源根據一第二電壓源產生一偏壓電流，其中該第一電壓源高於該第二電壓源；由該偏壓電流源供電之一比較器對兩個輸入訊號進行比較以產生一比較訊號；以及由該第二電壓源供電之一輸出電路根據該比較訊號產生一輸出訊號，其中該輸出訊號與該第二電壓源具有相同電源域。
如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該偏壓電流的電流值不受到該第一電壓源的影響。
如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該第一電壓源為類比電路的供應電壓，且該第二電壓源為數位電路的供應電壓。
如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該兩個輸入訊號分別為一來自外部電路的輸入訊號以及一參考電壓。
如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該比較訊號具有一共模電壓，且該參考電壓與該共模電壓相同。
如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該兩個輸入訊號為一組差動訊號。
如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該比較訊號為一第一比較訊號，該輸出訊號為一第一輸出訊號，且該方法另包含有：由該偏壓電流源供電來另外對該兩個輸入訊號進行比較以產生一第二比較訊號；以及根據該第二比較訊號以產生一第二輸出訊號。