电荷分配的制作方法_2

文档序号:9583596阅读:来源:国知局
、M18、M22和M26 (全部在输出级130-0中,并且在其他输出级130中复制)的共射共基电压发生器,并且使:其负输入端与M14的源极和M44的漏极(均在输出级130-0中,并且在其他输出级130中复制)耦合;其正输入端与M5的栅极耦合;以及其输出端与M14、M18、M22和M26的栅极耦合。放大器A3是共射共基晶体管M15、M19、M23和M27(全部在输出级130-0中,并且在其他输出级130中复制)的共射共基电压发生器,并且使:其负输入端与M15的源极和M16的漏极(均在输出级130-0中,并且在其他输出级130中复制)耦合;其正输入端与M6的栅极耦合;以及其输出端与M15、M19、M23和M27的栅极耦合。
[0031]输出级130-0是多个输出级130(130-0至130-N)的第一输出级。在一个实施例中,输出级130-0包括多个电流镜从晶体管、多个共射共基晶体管和多个开关,但是没有包括用于电荷生成的任何电容器。在一些实施例中,没有输出级130包括任何电容器。没有电容器的多个输出级的构造允许电荷发生器110中的电容器的单个集合足以产生电荷,其然后在具有晶体管的输出级中被镜像或者被镜像和缩放。因此,这些输出状态没有使用附加集成电路不动产来实现用于产生电荷的附加电容器。与实现在常规实施例中使用的电容器的尺寸所需的集成电路中的空间量相比,晶体管能够在集成电路中的极小的空间量中实现。这允许按照本文所述的方式来产生许多输出电荷,同时与常规电荷源产生技术中会使用的相比,使用集成电路中要小许多的空间。应当理解,在其他实施例中,可利用其他类型的晶体管。例如,输出状态130-0中的所示MOSFET可以仅通过较小修改采用BJT来取代。
[0032]与其他输出级130 (例如130-N和任何其他输出级)相似,输出级130_0包括多个电流镜从动(经栅连接到电流镜主控M5的M44、M45、M20、M24和/或经栅耦合到电流镜主控 M6 的 M16、M17、M21 和 M25)。M44、M45、M20 和 M24 的源极连接到 VDD,而 M16、M17、M21 和M25的源极与VSS连接。电流镜从晶体管进行操作,以将从其相应电流镜主晶体管接收的电荷镜像和缩放为缩放镜像电荷OutO,其作为来自输出级130-0的输出来提供。缩放量由个体电流镜从晶体管的大小以及电流镜从晶体管的哪一些通过开关S0-S3耦合到OutO来控制。在一个实施例中,电流镜从晶体管相互之间经过二进制加权。例如,在一个实施例中,M24和M25与M5和M6是相同大小,M20和M21是M24和M25的大小的两倍,M45和M17是M20和M21的大小的两倍,以及M44和M16是M45和M17的大小的两倍。在其中M44是M24的大小的八倍的二进制加权设置中,16个不同的二进制加权(0、1Χ...15Χ)可采用电流镜从动Μ44、Μ45、Μ20和Μ25来取得。应理解,其他加权方案是可能的,例如在一个实施例中,电流镜从晶体管全部为大小完全相同。在一个实施例中,所有电流镜从晶体管可与Μ5和Μ6是相同大小。
[0033]与其他输出级130 (例如130-Ν和任何其他输出级)相似,输出级130_0也包括多个共射共基晶体管,其改进输出的质量。共射共基晶体管Μ14、Μ18、Μ22和Μ26分别对应于电流镜从晶体管Μ44、Μ45、Μ20和Μ26的相应漏极,并且使它们的相应源极连接到电流镜从晶体管Μ44、Μ45、Μ20和Μ26的相应漏极;而共射共基晶体管Μ15、Μ19、Μ23和Μ27分别对应于电流镜从晶体管Μ16、Μ17、Μ21和Μ25的相应漏极,并且使它们的相应源极连接到电流镜从晶体管Μ16、Μ17、Μ21和Μ25的相应漏极。在一个实施例中,共射共基晶体管相互之间按照与其对应电流镜从晶体管的二进制加权相同的方式经过二进制加权。例如,在一个实施例中,Μ26和Μ27是相同大小,Μ22和Μ23是Μ26和Μ27的大小的两倍,Μ18和Μ19是Μ22和Μ23的大小的两倍,以及Μ14和Μ15是Μ18和Μ19的大小的两倍。在这样一种实施例中,Μ5、Μ6、Μ24、Μ26、Μ27和Μ25全部是彼此相同的大小。应理解,其他加权方案是可能的,例如在一个实施例中,共射共基晶体管全部为大小完全相同。在另一个实施例中,当电流镜从晶体管按照除了二进制加权之外的某种方式来加权时,各共射共基晶体管可按照与其对应电流镜从晶体管相同的方式(例如相同大小)来加权。
[0034]输出级130-0中所示的实现是双向的,并且因而输出双向缩放镜像电荷。单向实现会省略输出级130-0中的所示晶体管的上半部或下半部。也就是说,可省略PM0S晶体管Μ14、Μ18、Μ22、Μ26、Μ44、Μ45、Μ20 和 Μ24,或者可省略 NM0S 晶体管 Μ15、Μ19、Μ23、Μ27、Μ16、Ml7、M21和Μ25,以在OutO创建单向电荷输出。在实现单向输出级130中,也可对公共电流传送器120A进行对应变更,以消除提供单向输出级130不需要的信号的多余部分。
[0035]应当理解,在各个实施例中,可采用更多或更少数量的电流镜从晶体管。例如,在双向实施例中,M24和M25及其对应共射共基晶体管M26和M27可以是所采用的仅有晶体管,而在另一个实施例中,可采用附加电流镜从晶体管和对应的共射共基晶体管。
[0036]开关SO、Sl、S2和S3用来选择哪些电流镜从晶体管耦合(通过其相应共射共基晶体管)到OutO,以及哪些耦合到其输出本来设置在那里的VCM。如所示,开关S0-S3是单极双掷开关,其具有与共射共基晶体管的漏极连接的公共端子、以及将那些共射共基晶体管漏极耦合到VCM的一极和将那些共射共基晶体管漏极耦合到OutO的另一极。如所示,S0的公共端子与M26和M27的漏极耦合;S1的公共端子与M22和M23的漏极耦合;S2的公共端子与M18和M19的漏极耦合,以及S3的公共端子与M14和M15的漏极耦合。在采用更少(与所示相比)的加权晶体管一个实施例中,将采用比所示更少的开关。同样,在采用更多(与所示相比)数量的加权晶体管的一个实施例中,采用比所示更多的数量的开关。
[0037]在所示实施例中,选择线131上的信号能够用来改变开关S0-S3的每个的定位。如所示,所有开关S0-S3处于“断开位置”,在那里它们将所接收电荷耦合到VCM,并且因而OutO没有值,以及输出级130-0相对耦合到OutO的任何电路实际上“断开”。通过使用选择线131,开关S0-S3的一个或多个能够重新定位,使得其对应晶体管的漏极与OutO连接。在其中S0控制最低有效位而S3控制最高有效位的二进制加权实施例中,在选择线131上提供的1111的控制信号会在OutO产生缩放镜像电荷,其被缩放通过选择线131上的0001的控制信号所产生的电荷的大小的15倍。应当注意,当电荷发生器110中的所有反相器断开或静寂时,与开关S0-S3的设定无关,在OutO没有电荷产生。能够看到,通过改变作为对开关S0-S3的输入来接收的控制信号,在OutO所产生的缩放镜像电荷量可采用四位的可变性来改变。在一个实施例中,处理系统、控制逻辑等通过提供选择线131上的控制信号以指导开关S0-S3的设定来控制这种变化。应当理解,通过与缩放性的每个位关联的组件的简单增加或减少,可缩放性的位可以从图1A所示的那样来增加或减少,使得η位的可缩放性可以实现(其中η是一或更大的值,并且表示设立于输出级130中的可缩放性的位数)。因此,虽然示出4位的可缩放性,但是在各个实施例中,缩放性可限制到1位、2位或3位,或者可能多于4位。
[0038]在一些实施例中,在OutO所产生的缩放镜像电荷的幅值可以是固定的。也就是说,开关S0-S3可在制造时或者由选择线131上的预设不可调控制信号来不可调整地定位,或者开关S0-S3可由至OutO的硬连线连接来取代。
[0039]在一个实施例中,输出级130-N和任何其他输出级130类似地配置并且与公共电流传送器120A耦合。选择线131或类似选择线可与其他输出级130中的开关耦合。这样,其他输出级130 (除了 130-1之外)可同时并且独立地产生缩放镜像电荷作为输出(例如输出状态130-N的OutN);以及在输出级130的输出端的这些电荷可与在OutO所产生的电荷相同、与在OutO所产生的电荷不同、或者甚至在OutO产生非零电荷的同时设置为零。
[0040]能够充分理解,多种电路要求电荷源作为输入。电荷源能够用来提供闭环电路中的反馈,能够用来添加电荷、减去电荷或者抵销电荷。作为举例而不是限制,在图2A、图2B、图3、图5、图6和图7中示出和描述一些这类电路,包括电荷分配器100、电荷分配器100的输出级或者简单地结合从电荷分配器100所接收的电荷输出。
[0041]本领域的技术人员应当理解,存在任何数量的不同电路,其可用来实现公共电流传送器120。用于公共电流传送器120的一种这样的电路在图1A中示为公共电流传送器120A。公共电流传送器120的两个其他示例实现(120B和120C)分别在图1B和图1C中示出。
[0042]图1B示出按照一实施例的电荷分配器100B。图1B中,电荷发生器110和输出级130(130-(>..130-Ν)与图1Α的电荷发生器110和输出级130 (130-0…130-Ν)是完全相同的。公共电流传送器120Β包括所有相同组件,并且实现与公共电流传送器120Α相同的功能。但是,在公共电流传送器120Β中,M3和Μ4的源极相互连接,但是没有如图1Α中那样连接到放大器Α1的负输入端;而是放大器Α1的负输入端与Ml和M2的源极耦合。这样,来自电荷发生器110的电荷119通过电阻器Rs作为Vin耦合在Ml和M2的源极上以及放大器A1的反相输入端上。
[0043]图1C示出按照一实施例的电荷分配器100C。图1C中,电荷发生器110和输出级130(130-(>..130-Ν)与图1Α的电荷发生器110和输出级130 (130-0…130-Ν)是完全相同的。公共电流传送器120C包括晶体管Μ5、Μ6、Μ78和Μ79、电流源II (示为1 μ Α,但是在其他实施例中可具有其他值)、放大器A2和A3以及跨导放大器GM1。在一些实施例中,公共电流传送器120C中的晶体管全部是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)(例如,η沟道MOSFET (NM0S)和/或ρ沟道MOSFET (PM0S)晶体管的某个组合)。例如,如所示,M6和M79是NM0S晶体管,而M5和M78是PM0S晶体管。应当理解,在其他实施例中,可利用其他类型的晶体管,例如晶体管M5、M6、M78和M79可通过极少修改采用双极结晶体管(BJT)来取代。
[0044]如图1C所示,M5和M6接收在其相应漏极上注入的电荷119。电荷119也在跨导放大器GM1的负电压输入端上提供,其中VCM在GM1的正电压输入端上提供。M79的源极和M78的漏极作为输入耦合到GM1。电流源II的第一侧与VDD耦合。M79的漏极和M78的源极相互耦合,并且与提供偏置电流的电流源II的第二侧耦合。M28的栅极采用Pbias来偏置,而M79的栅极采用Nbias来偏置。如同图1A和图1B中一样,M5和M6是电流镜主控,其各自提供采取来自其相应栅极的电流的形式的电荷,电荷在输出级130-0至130-N中被镜像。M5的源极与
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