專利名稱：使用共模預(yù)充電的高速差動(dòng)預(yù)驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明屬于高速差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器和預(yù)驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了降低當(dāng)今計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的成本和提高其性能，高速串行差動(dòng)接口逐漸替換高管腳數(shù)并行接口，以提供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組件之間的通信。這些接口上的比特速率正在增加，并且隨著比特(bit)速率增加，抖動(dòng)余量(jitter margin)也相應(yīng)地降低了。
高速差動(dòng)發(fā)送器通過(guò)在包括首比特和末比特的比特流中保持一致的交叉點(diǎn)(crossoverpoint)可以提高發(fā)送信號(hào)質(zhì)量。如果交叉點(diǎn)的定位是一致的，則可以減少發(fā)送器的抖動(dòng)。一般地，首比特從基態(tài)(ground state)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而后面的比特在共模電壓上交叉。由于不同的交叉點(diǎn)，這增加了首比特的寬度。末比特的寬度也增加了，因?yàn)椴顒?dòng)信號(hào)中只有一個(gè)被驅(qū)動(dòng)到基態(tài)。由于過(guò)程偏差(skew)變化以及工作電壓和溫度變化的存在，抖動(dòng)余量被進(jìn)一步降低。
用于提高首比特和末比特質(zhì)量的現(xiàn)有技術(shù)包括使用預(yù)加強(qiáng)(pre-emphasis)以及有選擇地提升首比特和/或末比特的邊緣速率，以便縮短上升時(shí)間。然而，利用這些技術(shù)時(shí)，信號(hào)還是從基態(tài)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，這固有地使首比特和末比特出現(xiàn)不對(duì)稱，所述不對(duì)稱沒(méi)有出現(xiàn)在其他比特上。


根據(jù)下面給出的詳細(xì)說(shuō)明以及本發(fā)明實(shí)施方案的附圖，將能更完整地理解本發(fā)明，然而，不應(yīng)該把本發(fā)明限定為所述的具體實(shí)施方案，而只是用來(lái)解釋和理解。
圖1是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方框圖，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括經(jīng)由互連而耦合到輸入/輸出中心的存儲(chǔ)器控制器中心。
圖2是驅(qū)動(dòng)器的示意圖，所述驅(qū)動(dòng)器耦合到使用共模預(yù)充電的預(yù)驅(qū)動(dòng)器。
圖3是圖解圖2的驅(qū)動(dòng)器和預(yù)驅(qū)動(dòng)器的操作的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
一般地說(shuō)，下面的實(shí)施方案在空閑狀態(tài)(沒(méi)有發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí))和活動(dòng)狀態(tài)(正在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí))之間引入預(yù)充電狀態(tài)。在預(yù)充電狀態(tài)中，兩個(gè)差動(dòng)信號(hào)都被預(yù)充電到共模電壓，所述共模電壓也是交叉電壓。類(lèi)似地，當(dāng)信號(hào)從活動(dòng)轉(zhuǎn)換成空閑時(shí)，在活動(dòng)狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間插入附加的預(yù)充電狀態(tài)。因?yàn)閷?duì)于包括首比特和末比特的每個(gè)比特，兩個(gè)信號(hào)都從相同電壓電平進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此首比特和末比特的質(zhì)量都被改善到類(lèi)似于中間的比特。抖動(dòng)余量也改善了，不需要進(jìn)行邊緣速率增強(qiáng)。
圖1是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100的方框圖，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100包括耦合到存儲(chǔ)器控制器中心120的處理器110。存儲(chǔ)器控制器中心120耦合到系統(tǒng)存儲(chǔ)器130。存儲(chǔ)器控制器中心120還經(jīng)由互連125耦合到輸入/輸出中心140。輸入/輸出中心140提供到外圍總線142和盤(pán)驅(qū)動(dòng)器接口141的接口。輸入/輸出中心140包括預(yù)驅(qū)動(dòng)器/驅(qū)動(dòng)器電路200。預(yù)驅(qū)動(dòng)器/驅(qū)動(dòng)器電路200提供串行差動(dòng)輸出，所述串行差動(dòng)輸出經(jīng)由外圍總線142發(fā)送給很多種外圍設(shè)備中的任意一種。
下面將詳細(xì)論述預(yù)驅(qū)動(dòng)器/驅(qū)動(dòng)器電路200。盡管圖1示出了一種具體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但預(yù)驅(qū)動(dòng)器/驅(qū)動(dòng)器電路200可以用于很多種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置。此外，預(yù)驅(qū)動(dòng)器/驅(qū)動(dòng)器電路200可以用于經(jīng)由差動(dòng)互連傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的任何電子設(shè)備。同樣，盡管本文中所述的實(shí)施方案論述了與串行互連一起使用的預(yù)驅(qū)動(dòng)器/驅(qū)動(dòng)器電路，但其他實(shí)施方案可以使用并行互連。
圖2是預(yù)驅(qū)動(dòng)器/驅(qū)動(dòng)器電路200的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，包括預(yù)驅(qū)動(dòng)器280和驅(qū)動(dòng)器290。預(yù)驅(qū)動(dòng)器280的輸出驅(qū)動(dòng)一個(gè)包括輸出晶體管228和230的開(kāi)關(guān)，所述晶體管228和230將電流導(dǎo)引到數(shù)據(jù)輸出端215和217之一或兩者。
圖3是預(yù)驅(qū)動(dòng)器280和驅(qū)動(dòng)器290在改變狀態(tài)時(shí)的時(shí)序圖，其中從空閑狀態(tài)310，到預(yù)充電狀態(tài)320，再到活動(dòng)狀態(tài)330，然后從活動(dòng)狀態(tài)330到附加的預(yù)充電狀態(tài)340，再到空閑狀態(tài)350。通過(guò)結(jié)合圖3來(lái)仔細(xì)察看圖2可以最好地理解預(yù)驅(qū)動(dòng)器280和驅(qū)動(dòng)器290電路的操作。
在正常工作條件下，拉低信號(hào)201以使電流流經(jīng)晶體管216。拉高信號(hào)203以便打開(kāi)晶體管218并關(guān)閉晶體管206。
在空閑狀態(tài)310中，拉高信號(hào)207而拉低信號(hào)209。這個(gè)組合打開(kāi)晶體管208和224。晶體管212和220也被打開(kāi)以便在信號(hào)211和213之間產(chǎn)生到晶體管218的漏泄路徑。晶體管218是漏泄設(shè)備。信號(hào)211和213之間到晶體管218的漏泄路徑將信號(hào)211和213拉低了一點(diǎn)，以縮短后續(xù)開(kāi)關(guān)時(shí)間，但信號(hào)211和213上的電勢(shì)沒(méi)有低到足以在輸出晶體管228和230內(nèi)引起漏泄。
在預(yù)充電狀態(tài)320中，拉高信號(hào)209，晶體管214和222打開(kāi)，并且為信號(hào)211和213創(chuàng)建另一漏泄路徑。因此，信號(hào)211和213的電勢(shì)被拉低到足以打開(kāi)驅(qū)動(dòng)器電路290內(nèi)的兩個(gè)電流導(dǎo)引輸出晶體管228和230。因?yàn)樾盘?hào)211和213兩者處于相同電勢(shì)，所以將等量電流跨越負(fù)載電阻器232和234導(dǎo)引到輸出管腳215和217。這在兩個(gè)差動(dòng)信號(hào)上產(chǎn)生等電勢(shì)。差動(dòng)信號(hào)現(xiàn)在被預(yù)充電到共模或交叉電壓。
在活動(dòng)狀態(tài)330中，拉低信號(hào)207，晶體管212和220關(guān)閉，但晶體管214和222還打開(kāi)。分別通過(guò)NOR(或非)門(mén)202和NOR(或非)門(mén)204來(lái)反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)輸入信號(hào)205和219。NOR門(mén)202驅(qū)動(dòng)晶體管208，而NOR門(mén)204驅(qū)動(dòng)晶體管224。信號(hào)211和213將根據(jù)數(shù)據(jù)輸入信號(hào)205和219的數(shù)據(jù)模式進(jìn)行切換。輸出信號(hào)215和217也根據(jù)數(shù)據(jù)輸入信號(hào)205和219的數(shù)據(jù)模式進(jìn)行切換。
在活動(dòng)狀態(tài)330期間驅(qū)動(dòng)末比特之后，拉高信號(hào)207以便預(yù)驅(qū)動(dòng)器280和驅(qū)動(dòng)器290返回到預(yù)充電狀態(tài)340。再次把兩個(gè)差動(dòng)輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)到共模電壓，所述共模電壓也是交叉點(diǎn)。當(dāng)拉低信號(hào)209時(shí)，預(yù)驅(qū)動(dòng)器280返回到空閑狀態(tài)350。拉高信號(hào)211和213，并且輸出驅(qū)動(dòng)器290內(nèi)的電流型輸出晶體管228和230完全關(guān)閉。
在前述說(shuō)明書(shū)中，已經(jīng)參考本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案對(duì)其進(jìn)行了描述。然而，顯然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變化而不脫離附屬權(quán)利要求書(shū)所提出的本發(fā)明更寬的本質(zhì)和范圍。因此把說(shuō)明書(shū)和附圖看作例示性的而不是限制性的。
在說(shuō)明書(shū)中參考“實(shí)施方案”、“一個(gè)實(shí)施方案”、“一些實(shí)施方案”或“其他實(shí)施方案”指的是對(duì)有關(guān)實(shí)施方案描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一些實(shí)施方案中，但不必是其所有的實(shí)施方案。出現(xiàn)的各種“實(shí)施方案”、“一個(gè)實(shí)施方案”或“一些實(shí)施方案”不必都是涉及相同實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括使差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器電路進(jìn)入空閑狀態(tài)，所述差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器電路包括第一輸出晶體管和第二輸出晶體管；使所述差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器電路進(jìn)入預(yù)充電狀態(tài)；以及使所述差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器電路進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使所述差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器電路進(jìn)入預(yù)充電狀態(tài)的步驟包括使所述第一輸出晶體管和第二輸出晶體管兩者傳導(dǎo)電流。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括在所述活動(dòng)狀態(tài)之后使所述差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器電路進(jìn)入附加的預(yù)充電狀態(tài)。
4.一種裝置，包括第一輸出晶體管，當(dāng)將適當(dāng)?shù)碾妱?shì)施加到第一輸出晶體管柵極時(shí)，所述第一輸出晶體管將電流導(dǎo)引到第一輸出管腳；第二輸出晶體管，當(dāng)將適當(dāng)?shù)碾妱?shì)施加到第二輸出晶體管柵極時(shí)，所述第二輸出晶體管將電流導(dǎo)引到第二輸出管腳；以及預(yù)驅(qū)動(dòng)器電路，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)器電路將大約相同的電勢(shì)施加到所述第一輸出晶體管柵極和所述第二輸出晶體管柵極，以使所述第一輸出晶體管和第二輸出晶體管能分別將大約相同量的電流導(dǎo)引到所述第一輸出管腳和第二輸出管腳。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，當(dāng)將邏輯低電勢(shì)施加到所述第一輸出晶體管柵極時(shí)，所述第一輸出晶體管將電流導(dǎo)引到所述第一輸出管腳。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，當(dāng)將邏輯低電勢(shì)施加到所述第一輸出晶體管柵極時(shí)，所述第二輸出晶體管將電流導(dǎo)引到所述第二輸出管腳。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，對(duì)所述第一輸出晶體管柵極和第二輸出晶體管柵極施加所述邏輯低電勢(shì)這一操作的發(fā)生是響應(yīng)于所述預(yù)驅(qū)動(dòng)器電路進(jìn)入預(yù)充電狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，所述預(yù)充電狀態(tài)在空閑狀態(tài)之后。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)器電路在所述空閑狀態(tài)期間向所述第一輸出晶體管柵極提供邏輯高電勢(shì)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)器電路在所述空閑狀態(tài)期間向所述第二輸出晶體管柵極提供邏輯高電勢(shì)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，所述預(yù)充電狀態(tài)在活動(dòng)狀態(tài)之前。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)器電路在所述活動(dòng)狀態(tài)期間一個(gè)時(shí)刻只向所述第一和第二輸出晶體管柵極之一提供邏輯低電勢(shì)。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，附加的預(yù)充電狀態(tài)緊跟在所述活動(dòng)狀態(tài)之后。
14.一種系統(tǒng)，包括包括輸出電路的第一設(shè)備，所述輸出電路包括第一輸出晶體管，當(dāng)將適當(dāng)?shù)碾妱?shì)施加到第一輸出晶體管柵極時(shí)，所述第一輸出晶體管將電流導(dǎo)引到第一輸出管腳；第二輸出晶體管，當(dāng)將適當(dāng)?shù)碾妱?shì)施加到第二輸出晶體管柵極時(shí)，所述第二輸出晶體管將電流導(dǎo)引到第二輸出管腳；以及預(yù)驅(qū)動(dòng)器電路，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)器電路將大約相同的電勢(shì)施加到所述第一輸出晶體管柵極和所述第二輸出晶體管柵極，以使所述第一輸出晶體管和第二輸出晶體管能分別將大約相同量的電流導(dǎo)引到所述第一輸出管腳和第二輸出管腳；以及經(jīng)由互連耦合到所述第一設(shè)備的第二設(shè)備，使用差動(dòng)信令來(lái)實(shí)現(xiàn)所述互連。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，當(dāng)將邏輯低電勢(shì)施加到所述第一輸出晶體管柵極時(shí)，所述第一輸出晶體管將電流導(dǎo)引到所述第一輸出管腳。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，當(dāng)將邏輯低電勢(shì)施加到所述第一輸出晶體管柵極時(shí)，所述第二輸出晶體管將電流導(dǎo)引到所述第二輸出管腳。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，對(duì)所述第一輸出晶體管柵極和第二輸出晶體管柵極施加所述邏輯低電勢(shì)這一操作的發(fā)生是響應(yīng)于所述預(yù)驅(qū)動(dòng)器電路進(jìn)入預(yù)充電狀態(tài)。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，所述預(yù)充電狀態(tài)在空閑狀態(tài)之后。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)器電路在所述空閑狀態(tài)期間向所述第一輸出晶體管柵極提供邏輯高電勢(shì)。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)器電路在所述空閑狀態(tài)期間向所述第二輸出晶體管柵極提供邏輯高電勢(shì)。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，所述預(yù)充電狀態(tài)在活動(dòng)狀態(tài)之前。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)器電路在所述活動(dòng)狀態(tài)期間一個(gè)時(shí)刻只向所述第一和第二輸出晶體管柵極之一提供邏輯低電勢(shì)。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，附加的預(yù)充電狀態(tài)緊跟在所述活動(dòng)狀態(tài)之后。
全文摘要
一般地說(shuō)，實(shí)施方案在空閑狀態(tài)(沒(méi)有發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí))和活動(dòng)狀態(tài)(正在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí))之間引入預(yù)充電狀態(tài)。在預(yù)充電狀態(tài)中，兩個(gè)差動(dòng)信號(hào)都被預(yù)充電到共模電壓，所述共模電壓也是交叉電壓。類(lèi)似地，當(dāng)信號(hào)從活動(dòng)轉(zhuǎn)換成空閑時(shí)，在活動(dòng)狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間插入附加的預(yù)充電狀態(tài)。因?yàn)閷?duì)于包括首比特和末比特的每個(gè)比特，兩個(gè)信號(hào)都從相同電壓電平進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此首比特和末比特的質(zhì)量都被改善到類(lèi)似于中間的比特。
文檔編號(hào)H01L29/66GK1679010SQ03819943
公開(kāi)日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者羅納德·斯沃茨, 何榮山 申請(qǐng)人:英特爾公司