專利名稱：集成電路中的噪聲抑制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子集成電路，更具體地，涉及該電路中的干擾噪聲的抑制。
背景技術(shù)：
由美國專利No.6,040,728了解到，借助于注入噪聲消除信號，減少了集成電路中的噪聲。在集成電路中，許多不同的子電路被組合在相同的襯底上。除了理想信號之外，每個子電路在襯底上生成了不需要的信號，其被稱為噪聲。襯底用作噪聲介質(zhì)，其允許來自一個子電路的噪聲以不需要的方式影響其它的子電路。因此，子電路還用作噪聲源。例如，從數(shù)字電路到達(dá)模擬電路的噪聲導(dǎo)致了模擬電路的信噪比的劣化。
美國專利No.6,040,728教授了如何在集成電路的襯底中實現(xiàn)“無噪聲”區(qū)域，其中敏感的模擬電路存在于襯底(其用作噪聲介質(zhì))上。為此，在沿該無噪聲區(qū)域的邊界的陣列中提供了多個反饋電路。每個反饋電路在沿該無噪聲區(qū)域的邊界的各自的點處，調(diào)節(jié)襯底中的電壓，由此局部電壓等于“無噪聲”參考電壓。為了調(diào)節(jié)局部電壓，反饋電路感應(yīng)影響各個點處的信號的噪聲，并且反饋與局部電壓和參考電壓之間的差成反比的電流。
因此，至少在局部減少了噪聲信號，并且可以預(yù)期，在由各個點圍繞的區(qū)域中，同樣減小了噪聲。該技術(shù)需要大量的反饋電路。即使這樣，當(dāng)注入的反噪聲的影響的空間變化(其是離開注入點的位置的函數(shù))與噪聲的影響的空間變化不同時，僅部分地減小了該區(qū)域內(nèi)部的噪聲。特別是針對在該區(qū)域內(nèi)部產(chǎn)生噪聲的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，當(dāng)有待抑制的噪聲具有空間變化強度時，特別地，當(dāng)噪聲源位于其中噪聲應(yīng)被抑制的區(qū)域中時，改善噪聲抑制。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的在于，使用多個非局部反饋電路減小噪聲，同時減小趨向于局部反饋影響的趨勢。
通過使用非局部反饋，可以較好地抑制來自噪聲源的空間變化噪聲，即抑制這樣的噪聲，其中噪聲源和反饋的注入點耦合到子電路的針對噪聲進(jìn)行保護(hù)的第一側(cè)上，并且反饋的輸入端連接到子電路的第二側(cè)上的噪聲介質(zhì)，該第二側(cè)與第一側(cè)相反。例如，可以應(yīng)用該非局部反饋，通過使用具有在相互遠(yuǎn)離的位置處耦合到電源線的輸入端和注入點的反饋電路，由此至少某些受保護(hù)的子電路連接到輸入端和注入點之間的電源線，抑制在如集成電路中的電源線的噪聲介質(zhì)上的電源反彈傳播或者跨越集成電路襯底之中的數(shù)字-模擬邊界的襯底噪聲傳播的影響。這樣，輸入端位于相對遠(yuǎn)離注入點和噪聲源的介質(zhì)區(qū)域中。在該區(qū)域中，注入點和噪聲源的影響的空間變化并非強烈地依賴于位置，或者這兩種影響甚至可以一致地依賴于位置。因此，噪聲源的消除以及注入在大的范圍中發(fā)生。消除不是強烈局部化的，如在局部反饋的情況中，原因在于，由于輸入端位于注入點附近，而噪聲源并非如此，因此通過局部反饋，注入的影響和圍繞輸入端的噪聲源的影響以不同的方式依賴于位置。
非局部反饋的使用可能具有缺點，其在于，例如，如從反饋電路的輸入端觀察到的，當(dāng)噪聲源與注入點相反時，對于來自遠(yuǎn)離其中噪聲被抑制的區(qū)域的區(qū)域中的噪聲源的噪聲，存在有害的影響。為了在不止一個方向上抑制來自源的噪聲，理想的是，使用不同的反饋電路，在不止一個位置注入不同的反噪聲。然而，在通過非局部反饋組合多個反饋電路時，可能出現(xiàn)這種情況，即一個反饋電路感應(yīng)到噪聲的點接近于另一反饋環(huán)路注入噪聲的點，反之亦然。這樣，創(chuàng)建了包括兩個反饋環(huán)路的整體反饋環(huán)路。該整體反饋環(huán)路通過注入與輸入接近的反噪聲，在輸入端處局部地抑制了噪聲，這樣消除了非局部反饋的優(yōu)點。
在實施例中，集成電路包括耦合到噪聲介質(zhì)的另一噪聲源，以及具有耦合到噪聲介質(zhì)的輸入端和輸出端的另一非局部反饋電路，非局部反饋電路和另一非局部反饋電路的輸入端是差分輸入端，非局部反饋電路的差分輸入端在另一噪聲源的相互相對側(cè)上耦合到噪聲介質(zhì)，而另一非局部反饋電路的差分輸入端在噪聲源的相互相對側(cè)上耦合到噪聲介質(zhì)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這樣減小了噪聲。一種試驗性解釋是，該空間反饋試圖使其兩個終點處的反饋信號相等，這樣使環(huán)路中包括的噪聲量值衰減。作為結(jié)果，減小了來自這些源的噪聲對整體反饋的影響。這至少部分地允許多個具有非局部反饋影響的非局部反饋電路進(jìn)行操作。
在另一實施例中，通過使用另一非局部反饋電路，其具有耦合到噪聲介質(zhì)的輸入端和輸出端，抑制了局部反饋的影響，由此，非局部反饋電路的輸出端耦合到噪聲介質(zhì)，相比于非局部反饋電路的輸入端，其與另一非局部反饋電路的輸入端更加接近，非局部反饋電路的輸出端和另一非局部反饋電路的輸入端被相互配置為，來自非局部反饋電路的輸出端的輸出信號到由另一非局部反饋電路反饋的信號分量的傳輸受到至少部分地抑制。因此，在每個區(qū)域中，通過在相對遠(yuǎn)離該區(qū)域的位置注入，促使對噪聲進(jìn)行補償，由此確保了噪聲消除遍布于相對大的區(qū)域。抑制使輸入和輸出相互遮蔽。例如，通過提供具有耦合到介質(zhì)的差分輸入端反饋電路，可以實現(xiàn)遮蔽，該反饋電路對來自輸入端的信號進(jìn)行加權(quán)，由此來自附近的注入點的輸入信號基本上對反饋信號沒有貢獻(xiàn)。由于可替換的遮蔽可以通過加權(quán)耦合的差分輸出端實現(xiàn)，因此不影響附近的輸入端。


現(xiàn)將通過使用下列附圖，更加詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的集成電路的這些和其他的目的和有利方面。
圖1示出了具有噪聲補償?shù)碾娐贰?br> 圖2a、b作為沿介質(zhì)的位置的函數(shù)的噪聲幅度。
圖3示出了具有噪聲補償?shù)碾娐返膶嵤├?br> 圖4示出了具有噪聲補償?shù)碾娐返牧硪粚嵤├?br> 具體實施例方式
圖1示出了具有第一電源導(dǎo)線10和第二電源導(dǎo)線11的電路，在導(dǎo)線10和11之間連接了大量的子電路(僅示出了四個子電路12a～c)。提供了反饋電路，其包括反饋倒相放大器15。反饋放大器15具有耦合到第一電源導(dǎo)線10上的輸入點14a的輸入端和耦合到遠(yuǎn)離輸入點14a的輸出點18的輸出端。電源導(dǎo)線10、11用作用于傳輸信號的介質(zhì)，即沿這些導(dǎo)線的不同的點處的電壓由于傳輸?shù)挠绊?例如，由于類似RC濾波器的行為或者傳播延遲)而相互不同。為了強調(diào)傳輸介質(zhì)類似于電源導(dǎo)線10、11的特性，示出了象征性的濾波器100(僅標(biāo)出了一個)。
在操作中，子電路12a～d抽取電源電流，其在電源導(dǎo)線10、11之間流動。該電源電流引起電源導(dǎo)線10、11上的電壓波動。通過這些電壓波動，子電路12a～c可能相互施加不需要的影響。這些電壓波動應(yīng)被認(rèn)為是噪聲。這樣，電源導(dǎo)線10、11用作噪聲介質(zhì)，而子電路12a、b在該方面用作噪聲源。反饋放大器15反作用于噪聲的影響。反饋放大器15在輸入點14a處感應(yīng)電壓波動，并且注入電流，其在輸出點18處產(chǎn)生反作用電壓波動。這通常需要反饋放大器15具有負(fù)的增益因數(shù)。
圖2a示意性地示出了由第一子電路12a引起的作為沿電源線10的位置X的函數(shù)的噪聲波動(應(yīng)當(dāng)理解，電源導(dǎo)線10事實上可以采用其中具有彎曲的路徑，在該情況中，X表示所經(jīng)過的相關(guān)路徑的距離)。圖2a進(jìn)一步示出了由反饋放大器15響應(yīng)由子電路12a引起的噪聲波動而引入的反作用噪聲波動。(由反饋放大器15引入的實際的反作用噪聲波動是對由不同的噪聲源，諸如子電路12a～d引起的噪聲波動的響應(yīng)的和。應(yīng)當(dāng)理解，實際上僅有該和是可觀察的，而對不同的子電路12a～d的獨立響應(yīng)是不可觀察的。)標(biāo)出了輸出點18的X位置24和輸入點14a的X位置26。
在理想的反饋條件下，在輸入點14a處由第一子電路12a引起的波動具有同該輸入點14a處由反饋放大器15的響應(yīng)引起的波動相同的幅度，但是具有相反的符號，由此輸入點14a處(X位置26)的凈噪聲為零。在繞輸入點14a的噪聲的X位置26的相對寬的范圍中，其中X位置遠(yuǎn)離第一子電路12a和輸出點18的位置，凈噪聲也是低的，這是因為由于第一子電路12a引起的噪聲和由于反饋放大器15引起的反噪聲在該區(qū)域中具有基本相同的X位置依賴性。
作為對比，圖2b示出了反饋放大器15的輸出端基本上在輸入點14a的位置耦合到電源導(dǎo)線10時的情況。在該情況中，由于反饋放大器15引起的反噪聲的幅度28通常在輸入點18的X位置26處于最大值。因此，由于第一子電路12a引起的噪聲和由于反饋放大器15引起的反噪聲具有基本上不同的繞該位置的X位置依賴性。這樣，凈噪聲僅在相對窄的區(qū)域中不同于零。
這樣，通過在相比于輸入點與噪聲源12a更接近的輸出點處提供非局部反饋，在相對寬的范圍中消除了由于遙遠(yuǎn)的噪聲源引起的噪聲，其中子電路12c～d耦合到電源導(dǎo)線10。在這一意義上，當(dāng)僅有相關(guān)的噪聲源是遙遠(yuǎn)的時候，單獨的反饋放大器15足夠用于噪聲消除的目的。然而，優(yōu)選地，當(dāng)存在其他的噪聲源時，使用了至少兩個的多個反饋放大器。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的電路，其中提供了兩個反饋電路，每個反饋電路包括反饋放大器35、37。第一反饋放大器35具有耦合到第一電源導(dǎo)線10上的輸入點14a、b的差分輸入端以及耦合到遠(yuǎn)離輸入點14a、b的輸出點18的輸出端。第二反饋放大器37具有耦合到第一電源導(dǎo)線10上的輸入點16a、b的差分輸入端以及耦合到遠(yuǎn)離輸入點16a、b的輸出點19的輸出端。
在操作中，類似于圖1的放大器15，圖3的反饋放大器35、37具有抑制電源導(dǎo)線10上的噪聲的效果。(應(yīng)當(dāng)理解，所采用的詞語“反饋”表示，由反饋放大器35、37進(jìn)行的放大的符號為，輸入信號中的增加導(dǎo)致了反作用于該增加的輸出信號。)反饋放大器35、37相異地感應(yīng)在它們各自的輸入點14a、b和16a、b之間的電源導(dǎo)線10上的噪聲電壓波動，并且在它們各自的輸出位置18、19引入反作用噪聲。相比于通過單獨的反饋放大器可能得到的抑制范圍，來自噪聲源的噪聲在更寬的位置范圍中得到抑制。差分感應(yīng)減小了局部化的影響，該局部化可能在一個放大器35、37的輸出點位于另一個放大器的輸入點附近時出現(xiàn)，反之亦然。如果反饋放大器35、37均具有在另一放大器的輸出點附近的單端輸入端(而非差分輸入端)，則這兩個放大器將趨向于作為單獨的反饋回路協(xié)同工作，每個放大器35、37的輸出用于局部抑制噪聲，每個基本上都如圖2b所示。結(jié)果，這減小了其中噪聲低于給定閾值的位置范圍。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，差分感應(yīng)減小了這一影響，提供了更寬的其中噪聲低于給定閾值的范圍。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明噪聲抑制電路的另一實施例。(這里還應(yīng)當(dāng)理解，所使用的詞語“反饋”表示，由反饋放大器35、37進(jìn)行的放大的符號為，輸入信號中的增加導(dǎo)致了反作用于該增加的輸出信號。)在圖4中，單端增益因數(shù)調(diào)節(jié)電路40、42添加到差分放大器35、37的輸入端。在操作中，單端增益因數(shù)調(diào)節(jié)電路40、42提供了差分放大器35、37的差分輸入端的敏感度調(diào)節(jié)，由此對于每個差分放大器35、37，差分放大器35、37的各自的輸出信號Y(未說明)根據(jù)Y＝g(Va-αVb)依賴于輸入點14a、b，16a、b處各自的電壓Va、Vb(未說明)。
因數(shù)α通過單端增益因數(shù)調(diào)節(jié)電路40、42實現(xiàn)，并且被選擇為，在感應(yīng)到Va和Vb的輸入點14a、b附近的輸出點19處引入的反噪聲基本上對輸出信號Y沒有影響。即，如果從附近的輸出點19到感應(yīng)到Va和Vb的輸入點14a、b的輸出信號的傳輸因數(shù)分別是Ha和Hb(未說明)，則因數(shù)α等于Ha/Hb。當(dāng)單端增益因數(shù)調(diào)節(jié)電路40、42應(yīng)用到與最近的輸出點18、19最接近的輸入點14a、b時，α通常表示由單獨的電路可以實現(xiàn)的衰減。這樣，使得放大器35、37的各自的輸出信號Y相互依賴。結(jié)果，促使放大器35、37作為分立的反饋環(huán)路進(jìn)行操作，并且在輸出點處引入的反噪聲用于使Va-αVb為零，即，除了由附近的輸出點19引入的反噪聲以外，表示局部噪聲的信號。
盡管圖4的實施例已經(jīng)示出了，通過使單端增益因數(shù)調(diào)節(jié)電路40、42耦合到放大器35、37的指定的輸入端，但是應(yīng)當(dāng)理解，事實上，通過在另一輸入端處，或者在兩個輸入端處使用增益因數(shù)調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)輸入端的去敏感。而且，通過對電源導(dǎo)線10上的多于兩個輸入點上的噪聲進(jìn)行加權(quán)而得到的信號可被使用。作為替換方案，放大器35、37的輸出端可被配置為，它們在另一放大器的附近的輸入端處基本不生成輸入信號。這可以通過，例如，使用耦合到電源導(dǎo)線10的兩個具有相反的符號和幅度比的輸出信號的輸出端來實現(xiàn)，由此在附近的輸入端處未導(dǎo)致凈輸出信號。
盡管本發(fā)明針對一個電源導(dǎo)線10進(jìn)行了說明，但是應(yīng)當(dāng)理解，相似的反饋配置可以應(yīng)用到兩個電源導(dǎo)線10、11。電源導(dǎo)線10、11可以具有線性的形狀，或者是采取其中具有彎曲的路徑的基本一維的結(jié)構(gòu)。在這兩種情況中，通過一對放大器35、37，可以有效地抑制噪聲。然而，在不偏離本發(fā)明的精神的前提下，電源導(dǎo)線10、11可以在兩個維度上延伸。然而，在該情況中，優(yōu)選地使用多于兩個的非局部反饋電路，其具有分布在二維區(qū)域上的輸入端和輸出端，具有用于反作用于導(dǎo)致局部化噪聲補償?shù)母浇妮斎攵撕洼敵龆酥g的耦合的措施。而且，顯然本發(fā)明可以應(yīng)用于除了電源線以外的噪聲介質(zhì)，例如，可應(yīng)用于子電路12a～d下面的襯底。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，包括-噪聲源，-子電路，-噪聲介質(zhì)，其能夠從噪聲源向子電路傳輸噪聲信號，-反饋電路，其具有在子電路的第一側(cè)上的輸入點處耦合到噪聲介質(zhì)的輸入端，以及在子電路的第二側(cè)上的輸出點處耦合到噪聲介質(zhì)的輸出端，該第一和第二側(cè)相對于子電路是彼此相反的，噪聲源在所述第二側(cè)上耦合到噪聲介質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的集成電路，其中所述噪聲介質(zhì)是電源線。
3.權(quán)利要求1的集成電路，其中所述噪聲介質(zhì)是沿數(shù)字和模擬電路模塊之間的邊界的襯底區(qū)域。
4.權(quán)利要求1的集成電路，包括另一反饋電路，其具有耦合到噪聲介質(zhì)的輸入端和輸出端，由此反饋電路的輸出端耦合到噪聲介質(zhì)，相比于到反饋電路的輸入端更加接近于該另一反饋電路的輸入端，反饋電路的輸出端和另一反饋電路的輸入端被相互配置，使得來自反饋電路輸出端的輸出信號到由另一反饋電路反饋的信號分量的傳輸至少部分地被抑制。
5.權(quán)利要求4的集成電路，其中另一反饋電路具有差分輸入端，接收來自噪聲介質(zhì)中另外的輸入點的具有相互不同權(quán)重的輸入信號，該相互不同的權(quán)重使得所述傳輸至少部分地被抑制。
6.權(quán)利要求1的集成電路，包括耦合到噪聲介質(zhì)的另一噪聲源，以及具有耦合到噪聲介質(zhì)的輸入端和輸出端的另一反饋電路，反饋電路和另一反饋電路的輸入端是差分輸入端，反饋電路的差分輸入端在另一噪聲源的相互相對側(cè)上耦合到噪聲介質(zhì)，而另一反饋電路的差分輸入端在噪聲源的相互相對側(cè)上耦合到噪聲介質(zhì)。
全文摘要
集成電路中的子電路可以用作諸如電源線和襯底的公共導(dǎo)線上的噪聲源。這些導(dǎo)線的每一個均可以用作噪聲介質(zhì)，其能夠從噪聲源向其他子電路傳輸噪聲信號。一個或者多個反饋電路耦合在介質(zhì)的相互相對側(cè)上的輸入點和輸出點之間，其中待受保護(hù)的電路連接到該介質(zhì)，由此反饋電路的輸出端耦合到噪聲介質(zhì)，相比于反饋電路的輸入端，其與特定的噪聲源更加接近。優(yōu)選地，多個反饋電路交叉耦合，并且具有傳輸連接，由此不同的反饋電路的輸入端和輸出端之間的耦合受到至少部分地抑制。
文檔編號H04B15/00GK1717881SQ200380104341
公開日2006年1月4日 申請日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月28日
發(fā)明者J·D·J·皮內(nèi)達(dá)蓋維滋, R·卡珀 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司