專(zhuān)利名稱(chēng)：低功耗抗工藝偏差和電源噪聲的動(dòng)態(tài)電流模式收發(fā)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涉及集成電路通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種低功耗抗工藝偏差和電源噪聲的動(dòng)態(tài)電流模式收發(fā)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的電流模式收發(fā)電路采用電流模式信號(hào)在互連線上傳遞，使得互連線上的電壓擺幅很小，能極大的減少功耗消耗。同時(shí)，低擺幅的信號(hào)傳遞也有助于提高傳遞速度。但是，低擺幅也導(dǎo)致電流模電路的魯棒性降低，所以擺幅必須控制在一個(gè)合理的范圍。在這種情況下，進(jìn)一步提高速度只能加大傳輸電流，而這又將引起功耗增加。所以，對(duì)于一般電流模式收發(fā)電路而言，其靜態(tài)功耗和速度存在一定權(quán)衡。另一方面，在先進(jìn)工藝制程下，工藝偏差對(duì)器件參數(shù)有較大影響。所述工藝偏差可分為片間(inter-die)工藝偏差和片內(nèi)(intra-die)工藝偏差。一般電流模電路的可靠性在先進(jìn)工藝制程下不但受到工藝偏差的嚴(yán)重影響，而且還無(wú)法抵抗電源噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)新穎、功耗低、有效抵抗工藝偏差和電源噪聲影響的低功耗抗工藝偏差和電源噪聲的動(dòng)態(tài)電流模式收發(fā)系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
一種低功耗抗工藝偏差和電源噪聲的動(dòng)態(tài)電流模式收發(fā)系統(tǒng)，包括發(fā)射裝置和接收裝置，其特征在于所述發(fā)射裝置中的發(fā)射電路采用動(dòng)態(tài)電流源結(jié)構(gòu)，有助于降低電流模式互連系統(tǒng)的功耗，其包括弱驅(qū)動(dòng)電流源、強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源、數(shù)字控制器和偏置電路，所述接收裝置中的接收電路包括電流電壓轉(zhuǎn)化器、反相器放大器和反相器，弱驅(qū)動(dòng)電流源在數(shù)據(jù)傳輸期間一直工作，強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源僅在傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生變化期間工作，數(shù)字控制器控制強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源工作，電流電壓轉(zhuǎn)化器將弱驅(qū)動(dòng)電流源和強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源分別注入到長(zhǎng)互連線的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)反相器放大器將該電壓信號(hào)恢復(fù)成正常幅值，再通過(guò)反相器使輸入電壓和輸出電壓信號(hào)相位相同，強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源和弱驅(qū)動(dòng)電流源隨著參考電流變化，補(bǔ)償了片間工藝偏差對(duì)電流模式電路性能的影響，并且，由于本發(fā)明中的發(fā)射電路和接收電路均未采用局部反饋連接，使整個(gè)電路的性能并不依賴(lài)發(fā)射電路和接收電路的晶體管參數(shù)匹配，因此，片內(nèi)工藝偏差對(duì)電流模式收發(fā)電路性能影響很小。本發(fā)明所述偏置電路上設(shè)有至少四個(gè)晶體管，四個(gè)晶體管構(gòu)成自偏置結(jié)構(gòu)，有助于提高對(duì)電源噪聲的抵抗性。本發(fā)明可在所述偏置電路至少增設(shè)兩個(gè)長(zhǎng)溝道晶體管，由于偏置電路采用長(zhǎng)溝道MOS管，抑制了片間工藝變化對(duì)參考電流變化的影響。本發(fā)明所述發(fā)射裝置的偏置電路采用自偏置結(jié)構(gòu)，所以設(shè)有自啟動(dòng)電路，以避免偏置電路中的零工作點(diǎn)。本發(fā)明所述反相器放大器中的PMOS和NMOS寬長(zhǎng)比與電流電壓轉(zhuǎn)化器中的PMOS和NMOS的寬長(zhǎng)比相等，保證兩者的閾值電壓在不同的工藝偏差下幾乎一致，以利于抵御工藝偏差的影響。本發(fā)明所述發(fā)射電路和接收電路中的晶體管采用金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管。本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)新穎、功耗低、有效抵抗工藝偏差和電源噪聲影響等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記:發(fā)射裝置1，接收裝置2，長(zhǎng)互連線3，偏置電路110，數(shù)字控制器130，延時(shí)單元131，啟動(dòng)電路120、強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源140，弱驅(qū)動(dòng)電流源150，電流電壓轉(zhuǎn)換器210，反相器放大器220，反相器230，長(zhǎng)溝道晶體管111，晶體管112，晶體管113，長(zhǎng)溝道晶體管114，晶體管115，晶體管116，晶體管141，晶體管142，晶體管143，晶體管144，晶體管151，晶體管152，晶體管153，晶體管154，晶體管211，晶體管212。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明:
如附圖1、圖2和圖3所示，一種低功耗抗工藝偏差和電源噪聲的動(dòng)態(tài)電流模式收發(fā)系統(tǒng)，包括發(fā)射裝置I和接收裝置2，其特征在于所述發(fā)射裝置I中的發(fā)射電路采用動(dòng)態(tài)電流源結(jié)構(gòu)，其包括弱驅(qū)動(dòng)電流源150、強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源140、數(shù)字控制器130和偏置電路110，所述接收裝置2中的接收電路包括電流電壓轉(zhuǎn)化器210、反相器放大器220和反相器230，弱驅(qū)動(dòng)電流源150在數(shù)據(jù)傳輸期間一直工作，強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源140僅在傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生變化期間工作，數(shù)字控制器130控制強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源140工作，電流電壓轉(zhuǎn)化器210將弱驅(qū)動(dòng)電流源150和強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源140分別注入到長(zhǎng)互連線3的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)反相器放大器220將該電壓信號(hào)恢復(fù)成正常幅值，再通過(guò)反相器230使輸入電壓和輸出電壓信號(hào)相位相同，強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源140和弱驅(qū)動(dòng)電流源150隨著參考電流變化，補(bǔ)償了片間工藝偏差對(duì)電流模式電路性能的影響，并且，由于本發(fā)明中的發(fā)射電路和接收電路均未采用局部反饋連接，使整個(gè)電路的性能并不依賴(lài)發(fā)射電路和接收電路的晶體管參數(shù)匹配，因此，片內(nèi)工藝偏差對(duì)電流模電路影響很小。本發(fā)明所述偏置電路110上設(shè)有至少四個(gè)晶體管，四個(gè)晶體管構(gòu)成自偏置結(jié)構(gòu)，有助于提高對(duì)電源的抵抗性。本發(fā)明可在所述偏置電路110至少增設(shè)兩個(gè)長(zhǎng)溝道晶體管111和114，由于偏置電路采用長(zhǎng)溝道MOS管，抑制了片間工藝變化對(duì)參考電流變化的影響。本發(fā)明所述發(fā)射裝置的偏置電路采用自偏置結(jié)構(gòu)，所以設(shè)有自啟動(dòng)電路，以避免偏置電路中的零工作點(diǎn)。本發(fā)明所述反相器放大器220中的PMOS和NMOS寬長(zhǎng)比與電流電壓轉(zhuǎn)化器210中的PMOS和NMOS的寬長(zhǎng)比相等，保證兩者的閾值電壓在不同的工藝偏差下幾乎一致，以利于抵御片間工藝偏差的影響。
本發(fā)明所述發(fā)射電路和接收電路中的晶體管采用金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管。如附圖2所示，電流模式發(fā)射裝置100用于將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)注入到長(zhǎng)互連線3上。本發(fā)明實(shí)施例采用兩套電流源結(jié)構(gòu):弱驅(qū)動(dòng)電流源150和強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源140。弱驅(qū)動(dòng)電流源150在數(shù)據(jù)傳輸期間一直工作。當(dāng)輸入高電平時(shí)，晶體管152開(kāi)啟，弱驅(qū)動(dòng)電流Iweak注入長(zhǎng)互連線；當(dāng)輸入低電平時(shí)，晶體管153開(kāi)啟，反向弱驅(qū)動(dòng)電流負(fù)Iweak注入長(zhǎng)互連線。強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源140在數(shù)字控制器130的控制下工作。只有在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源140才開(kāi)始工作，工作持續(xù)時(shí)間由數(shù)字控制器中的延時(shí)單元131決定。當(dāng)輸入信號(hào)從低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，晶體管142開(kāi)啟，強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流Ipeak注入長(zhǎng)互連線；當(dāng)輸入信號(hào)從高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，晶體管143開(kāi)啟，反向強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流負(fù)Ipeak注入長(zhǎng)互連線。本發(fā)明實(shí)施例中，由于本身整體電流模式電路未采用局部反饋的結(jié)構(gòu)，因此片內(nèi)工藝偏差對(duì)本發(fā)明實(shí)例中的電流模電路影響并不大。同時(shí)電流模式發(fā)射裝置采用了特殊偏置電路Iio來(lái)抑制片間工藝偏差的影響。強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源140的強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流Ipeak和弱驅(qū)動(dòng)電流源150的弱驅(qū)動(dòng)電流Iweak與參考電流Irefl和Iref2相關(guān)，故Iweak和Ipeak隨著參考電流Irefl和Iref2的變化而變化，補(bǔ)償了工藝偏差對(duì)電流模式電路性能的影響。另外，特殊偏置電路還采用長(zhǎng)溝道晶體管111和長(zhǎng)溝道晶體管114，用來(lái)抵御片間工藝偏差。該特殊偏置電路中，晶體管111，晶體管112，晶體管113，晶體管114，晶體管115和晶體管116構(gòu)成了自偏置結(jié)構(gòu)，一方面有助于提高對(duì)電源噪聲的抵抗性，另一方面也使得偏置電路有兩個(gè)工作點(diǎn):零工作點(diǎn)和正常工作點(diǎn)。采用啟動(dòng)電路120，來(lái)避免零工作點(diǎn)。如附圖3所示，接收裝置200包括:電流電壓轉(zhuǎn)化器210，反相器放大器220和反相器230。電流電壓轉(zhuǎn)換器210由二極管接法的NMOS晶體管211和PMOS晶體管212構(gòu)成，用于將發(fā)射裝置經(jīng)長(zhǎng)互連線傳過(guò)來(lái)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。反相器放大器用于將該電壓信號(hào)恢復(fù)成正常幅值。特別地，反相器放大器220中的PMOS和NMOS寬長(zhǎng)比與電流電壓轉(zhuǎn)化器210中的PMOS和NMOS的寬長(zhǎng)比相等，用于抵御片間工藝偏差影響。反相器230用于使輸入電壓和輸出電壓信號(hào)相位相同。本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)新穎、功耗低、有效抵抗工藝偏差和電源噪聲影響等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種低功耗抗工藝偏差和電源噪聲的動(dòng)態(tài)電流模式收發(fā)系統(tǒng)，包括發(fā)射裝置和接收裝置，其特征在于所述發(fā)射裝置中的發(fā)射電路采用動(dòng)態(tài)電流源結(jié)構(gòu)，其包括弱驅(qū)動(dòng)電流源、強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源、數(shù)字控制器和偏置電路，所述接收裝置中的接收電路包括電流電壓轉(zhuǎn)化器、反相器放大器和反相器，弱驅(qū)動(dòng)電流源在數(shù)據(jù)傳輸期間一直工作，強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源在傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生變化期間工作，數(shù)字控制器控制強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源工作，電流電壓轉(zhuǎn)化器將弱驅(qū)動(dòng)電流源和強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源分別注入到長(zhǎng)互連線的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)反相器放大器將該電壓信號(hào)恢復(fù)成正常幅值，再通過(guò)反相器使輸入電壓和輸出電壓信號(hào)相位相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗抗工藝偏差和電源噪聲的動(dòng)態(tài)電流模式收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于所述偏置電路上設(shè)有至少四個(gè)晶體管，四個(gè)晶體管構(gòu)成自偏置結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗抗工藝偏差和電源噪聲的動(dòng)態(tài)電流模式收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于所述偏置電路至少增設(shè)兩個(gè)長(zhǎng)溝道晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗抗工藝偏差和電源噪聲的動(dòng)態(tài)電流模式收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)射裝置中設(shè)有自啟動(dòng)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗抗工藝偏差和電源噪聲的動(dòng)態(tài)電流模式收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于所述反相器放大器中的PMOS和NMOS寬長(zhǎng)比與電流電壓轉(zhuǎn)化器中的PMOS和NMOS的寬長(zhǎng)比相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗抗工藝偏差和電源噪聲的動(dòng)態(tài)電流模式收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)射電路和接收電路中的晶體管采用金屬氧化物半導(dǎo)體MOS晶體管。
全文摘要
本發(fā)明涉及集成電路通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種低功耗抗工藝偏差和電源噪聲的動(dòng)態(tài)電流模式收發(fā)系統(tǒng)，包括發(fā)射裝置和接收裝置，其特征在于所述發(fā)射裝置中的發(fā)射電路采用動(dòng)態(tài)電流源結(jié)構(gòu)，其包括弱驅(qū)動(dòng)電流源、強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源、數(shù)字控制器和偏置電路，所述接收裝置中的接收電路包括電流電壓轉(zhuǎn)化器、反相器放大器和反相器，弱驅(qū)動(dòng)電流源在數(shù)據(jù)傳輸期間一直工作，強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流源由數(shù)字控制器控制在數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生變化期間工作，電流電壓轉(zhuǎn)化器將弱驅(qū)動(dòng)電流源和強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流注入到長(zhǎng)互連線的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)反相器放大器將該電壓信號(hào)恢復(fù)成正常幅值，再通過(guò)反相器使輸入電壓和輸出電壓信號(hào)相位相同，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)新穎、功耗低、有效抵抗工藝偏差和電源噪聲影響等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05F1/56GK103176499SQ20131010573
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者王新勝, 王晨旭, 羅敏, 韓良, 李景虎, 喻明艷 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)