[發明專利]一種CMOS到CML的低抖動轉換電路

無效

• 申請號: 200810033814.X
• 申請日: 2008-02-22
• 公開（公告）號: CN101515800A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 喻騫宇;楊家奇;劉皓
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H03K19/0185
• 分類號: H03K19/0185
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈 蘅;李時云

技術領域

本發明涉及集成電路不同電路之間的轉換電路的設計領域，尤其涉及一種CMOS到CML的轉換電路。

背景技術

在高速數據傳輸系統中，電路模塊的集成程度越來越高，尺寸越來越小，所以設計者在設計集成電路模塊的時候需要綜合考慮集成電路的運行速度、功耗和噪聲等各方面的影響。CMOS電路具有功耗少的優點，但其運行速度較低并易產生較大的噪聲；而CML(Current-Mode?Logic，電流邏輯型)電路具有速度高(其速度比CMOS電路的速度大十倍)、噪聲低，但其功率損耗較大。在現在的高速片上系統(System?on?Chip：SOC)的設計中，通過將CMOS電路和CML電路結合使用來取長補短。由于CMOS電路為單端輸入輸出電路，電平滿幅，而CML電路為雙端輸入輸出電路，屬于低壓差分電平，故就需要在CMOS電路和CML電路之間利用轉換電路來實現CMOS電路和CML電路之間的過渡。

差分電路是CMOS到CML常用的轉換電路。差分電路包括差分對管，一對負載器件，以及一偏置管。其中差分對管的每個差分管均具有三端，輸入端、連接端和輸出端。以差分對管包括一對差分管，且差分管為NMOS管的CMOS到CML的轉換電路為例，請參閱圖1。該電路包括一對差分NMOS管M1和M2，負載器件為電阻R1和電阻R2，通常電阻R1的阻值和電阻R2的阻值相等；偏置管為NMOS管M3，其柵極接外部偏置電壓Vbias。CMOS的輸出信號V₂以及V₂通過反相器1后信號V₁形成一對差分信號，分別作為差分對管M2和M1的輸入信號B和A。如圖1所示的傳統轉換電路，請參閱圖2，當差分管M₁和M₂的輸入信號處于過渡階段t時，容易出現差分對管M1和M2的同時關閉，從而使得作為恒流源的偏置管M3中電流I_M3會發生突變，產生尖峰的尾電流。該尖峰尾電流的存在進一步地影響整個轉換電路的信號輸出端Vo1和Vo2輸出的共模電壓信號的穩定性，導致轉換電路出現的抖動較大。

美國專利US7038495公布了一種高速低抖動CMOS到CML的時序邏輯轉換電路(Low?Jitter?High?Speed?CMOS?to?CML?Clock?Converter)，其電路如圖3所示。該轉換電路是對傳統轉換電路的改進，該電路中的差分對管包括兩對差分管：M1和M2，M11和M22。以差分管均為NMOS管的為例，該轉換電路中差分管包括四個差分NMOS管：M1、M11、M2、M22。這四個差分管分成兩組，每組由兩個差分管組成：M1和M11，M2和M22。每組差分管M1和M11或M2和M22中，作為差分管連接端的M1/M2的源端和作為差分管連接端的M11/M22的源端連接；作為差分管輸出端的M1/M2的漏端和作為差分管輸出端的M11/M22的漏端連接。M1輸入0度相位電壓，M11輸入90度相位電壓，M2輸入180度相位電壓，M22輸入270度相位電壓；M1和M2的輸入端信號互為一對差分信號，M11和M22的輸入信號互為一對差分信號，其輸入電壓信號如圖4所示。在輸出信號Vo1/Vo2的一個變化周期內M1、M11、M2和M22依次輪流開啟。M1與M11之間的過渡、M11與M2之間的過渡、M2與M22之間的過渡和M22與M1之間的過渡，這多個輸入信號之間過渡區的存在使得在一個輸出信號變化周期內，偏置管M3中電流I_M3出現的尖峰尾電流的次數更多，同樣導致該轉換電路輸出端Vo1/Vo2輸出的共模電壓信號不穩定，出現的抖動較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種CMOS到CML的低抖動轉換電路，以解決傳統CMOS到CML轉換電路以及改進型的轉換電路存在的尖峰電流導致轉換電路的兩個輸出端輸出的共模電壓信號不穩定和抖動大的問題。

為解決上述問題，本發明的CMOS到CML的低抖動轉換電路，該轉換電路包括一差分電路，差分電路由差分對管，一對負載器件，以及一偏置管組成。差分對管的每個差分管均具有輸入端、輸出端和連接端三端。進一步地，該低抖動轉換電路還包括數個電流補償器件，每一個差分管都對應有一個電流補償器件，所述電流補償器件兩端分別與所述差分管的輸出端和連接端相連。