轨到轨恒定跨导差分输入级的制作方法
【技术领域】
[0001]本文中所描述的结构及方法涉及电子电路，包含差分输入级及电子比较器。
【背景技术】
[0002]图1是根据现有技术的传统差分输入级100的示意图。差分输入级100分别包含第一差分输入晶体管110及第二差分输入晶体管120。差分输入级100还包含尾电流源130。一些应用(例如比较器)专注于将此种级与共模输入电压一起使用。
[0003]在一些情况中，可允许输入电压从轨到轨地变化。举例来说，输入波形140及150两者可同时接近正电压轨。在后一情况中，差分输入晶体管I1及120两者接近截止条件，且尾电流节点160变为正的。在尾电流源130的V(DS)减小时，尾电流源130开始在线性区中操作且停止提供恒定尾电流源。因此，在输入信号的共模分量接近正电压轨时，传统差分输入级100会呈现不一致跨导。
【发明内容】
[0004]本文中所描述的设备及方法提供初级晶体管差分输入对及次级晶体管差分输入对。
[0005]所述初级差分输入对及次级差分输入对能够并联地操作以提供负载电流。到所述次级差分对的电平移位前置级对输入信号进行电平移位。如此操作防止所述次级差分对在正共模信号偏移期间进入截止。当两个输入信号接近正电压轨时，尾电流分路装置在所述初级差分对接近截止时将尾电流提供到所述次级差分对。因此，穿过与所述初级差分输入对及所述次级差分输入对相关联的第一差分输入晶体管的电流的和对于第一负载保持恒定。同样地，穿过与所述初级差分输入对及所述次级差分输入对相关联的第二差分输入晶体管的电流的和对于第二负载保持恒定。因此，复合差分输入级的两个臂在所述输入信号的共模分量的整个轨到轨范围中向其相应负载呈现恒定跨导。
[0006]虽然本文中所展示的实例性实施例对于某些级可用NMOS晶体管且对于其它级可用PMOS晶体管来实施，但应理解，可做出替代形式使得一些或所有级可用互补逻辑来实施。另外，本文中所描述的功能性可使用双极晶体管及/或除晶体管之外的切换及选通逻辑来实现。本文中的实施例包含跨导的特性与沟道电流成正比。
【附图说明】
[0007]图1是根据现有技术的传统差分输入设备的示意图。
[0008]图2是根据本发明的各种实例性实施例的恒定跨导电子差分输入设备的框图。
[0009]图3是根据各种实例性实施例的恒定跨导电子差分输入设备的示意图。
[0010]图4A及4B图解说明根据各种实例性序列提供恒定跨导电子差分输入的方法的流程图的部分。
【具体实施方式】
[0011]图2图解说明根据本发明的各种实例性实施例的恒定跨导电子差分输入设备200的框图。差分输入设备200包含尾端连接的初级差分对210。初级差分对210在输入215及220处接收第一输入信号及第二输入信号。初级差分对210分别响应于第一输入信号及第二输入信号而将负载电流传递到第一负载225及第二负载230。
[0012]差分输入设备200还包含尾端连接的次级差分对235。次级差分对235分别在输入240及245处接收第一输入信号及第二输入信号的经向下电平移位版本。在第一输入信号及第二输入信号同时接近正电压轨时，初级差分对210、次级差分对235或其两者会传导电流。经由初级差分对210及次级差分对235的并行传导路径操作以在第一输入信号及第二输入信号的共模分量接近正电压轨时呈现恒定跨导。
[0013]差分输入设备200还包含分别通信地耦合到初级差分对210及次级差分对235的尾电流源250。由初级差分对210及/或次级差分对235进行的传导操作以防止尾电流源250处的线性区操作。
[0014]差分输入设备200进一步包含串联于尾电流源250与次级差分对235之间的尾电流分路装置255。在第一输入信号及第二输入信号接近正电压轨时及在初级差分对210接近截止条件时，尾电流分路装置255将尾电流供应到次级差分对235。耦合到尾电流分路装置255的偏置元件257对尾电流分路装置255进行偏置并使尾电流分路装置255能够在第一电平移位装置260进入传导状态时传导。
[0015]差分输入设备200还分别包含第一电平移位装置260及第二电平移位装置265。第一电平移位装置260及第二电平移位装置265分别耦合到次级差分对235的第一输入240及第二输入245。第一电平移位装置260及第二电平移位装置265将第一输入信号及第二输入信号的经向下电平移位版本提供到次级差分对235。在一些实施例中，第一电平移位装置260及第二电平移位装置265可为源极跟随器级。
[0016]图3图解说明根据各种实例性实施例的恒定跨导电子差分输入设备300。差分输入设备300包含尾端连接的初级晶体管差分对310。初级差分对310的第一晶体管315及第二晶体管320分别与第一负载323及第二负载327进行串联电流沟道耦合。第一晶体管315及第二晶体管320分别在初级晶体管差分对310的第一栅极330及第二栅极333处接收第一输入信号及第二输入信号。第一晶体管315及第二晶体管320分别响应于第一输入信号及第二输入信号而将负载电流传递到第一负载323及第二负载327。
[0017]差分输入设备300还包含尾端连接的次级晶体管差分对338。次级差分对338的第一晶体管342及第二晶体管346分别与第一负载323及第二负载327进行串联电流沟道耦合。第一晶体管342及第二晶体管346分别在次级晶体管差分对338的第一栅极352及第二栅极356处接收第一输入信号及第二输入信号的经向下电平移位版本。在初级晶体管差分对310接近截止条件时，次级差分对338响应于差分输入信号的经向下电平移位版本而传导电流。因此设备300在第一输入信号及第二输入信号的共模分量的所有偏移中，甚至在共模分量接近正电压轨363时维持向第一负载323及第二负载327中的每一者呈现的恒定跨导。
[0018]差分输入设备300进一步包含尾电流源晶体管360。尾电流源晶体管360通信地耦合于正电压轨363与和初级差分对310及次级差分对338相关联的电流沟道366、370、373及375之间。尾电流源晶体管360将尾电流提供到初级差分对310及次级差分对338。
[0019]差分输入设备300还包含耦合到尾电流源晶体管360的栅极379的偏置电压源378。偏置电压源378将偏置电压提供到尾电流源晶体管360的栅极379并确立最大尾电流量值。
[0020]差分输入设备300进一步包含尾电流分路晶体管381。尾电流分路晶体管381串联沟道耦合于尾电流源晶体管电流沟道383与次级差分对的第一晶体管342及第二晶体管346的电流沟道373及375之间。在初级差分对310接近截止条件时，尾电流分路晶体管381将尾电流供应到次级差分对338。
[0021]差分输入设备300还包含第一源极跟随器晶体管384。第一源极跟随器晶体管384输出耦合到次级差分对338的第一晶体管342的栅极352。第一源极跟随器晶体管384在栅极385处接收第一输入信号并在次级差分对338的第一晶体管342的栅极352处产生第一输入信号的经向下电平移位版本。
[0022]差分输入设备300进一步包含二极管连接的晶体管396。二极管连接的晶体管396串联电流沟道耦合于正电压轨363与第一源极跟随器晶体管384之间且栅极耦合到尾电流分路晶体管381的栅极397。当第一源极跟随器晶体管384进入传导状态时，二极管连接的晶体管396通过将栅极397拉为低来启用尾电