发明名称 偏压分布系统
摘要 本发明描述一种偏压分布系统,该偏压分布系统提供偏压予金属氧化物半导体(MOS) 装置同时确保该等装置的作业情况在温度、处理、及电源供应变动情形下维持恒定。此外,偏压的逻辑电路内一主要位置处产生,然后透过逻辑电路分布至所有MOS装置或至偏压电压转换电路。
申请公布号 TW236051 申请公布日期 1994.12.11
申请号 TW083106181 申请日期 1994.07.06
申请人 微一系统技术有限公司 发明人 威廉.H.赫登
分类号 H03K19/06 主分类号 H03K19/06
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种偏压电位分布系统,在一具有许多个MOS负载装置的电路中,该等MOS装置的汲极耦合至一第一工作电位,该等MOS负载装置的每一个有一配合的大小及电阻値,该种偏压电位分布系统被用来偏压该等许多个负载MOS装置且包括:偏压电位产生装置,该偏压电位产生装置有一对准MOS装置,其汲极耦合至该第一工作电位,该基准MOS装置有一配合的大小,该产生装置的作用是提供该偏压电位予该基准MOS装置的闸极,以使该基准MOS装置有一特定电阻値而不受该电路内作业情况变动之影响,该产生装置被耦合至一控制信号且该偏压电位因应该控制信号而改变;一耦合装置,该耦合装置将该偏压电位耦合至该等许多个MOS负载装置的闸极,其中该等许多个MOS负载装置的该等配合电阻値维持线性而不受该电路之该作业情况变动的影响,且其中该等许多个负载MOS装置的该等配合电阻値可藉改变该控制信号而被改变。2.根据申请专利范围第1项之分布电路,其中该等许多个MOS负载装置中的该每一个装置的该配合之大小与该基准MOS装置的该配合之大小间的该比例关系相同于该等许多个负载MOS装置中的该每一个装置的该配合之电阻値与该基准MOS装置的该特定电阻値间的该比例关系。3.根据申请专利范围第2项之分布电路,其中该等许多个MOS负载装置中的该每一个装置及该MOS基准装置各包括一P通道金属氧化物半导体(PMOS)电晶体。4.一种偏压电位分布系统,在一具有至少一个包含许多个并联耦合之MOS装置及一第一切换装置的电阻性负载网路之电路中,该等许多个MOS装置的该等汲极中的每一个耦合至一第一作业电位,该至少一个电阻性负载网路有一配合的大小及电阻値,该第一切换装置根据一第一控制信号决定该至少一个电阻性负载网路之该配合的大小,该偏压电位分布系统被用来提供一偏压电位予该至少一个电阻性负载网路且包括:偏压电位产生装置,该产生装置有一包含许多个并联耦合之基准MOS装置及一第二切换装置的基准电阻性负载网路,该等许多个基准MOS装置的诸汲极中的每一个耦合至该第一作业电位,该基准电阻性负载网路有一配合的大小,该第二切换装置根据一第二控制信号决定该基准电阻性负载网路之该配合的大小,该产生装置的作用是提供该偏压电位予该第二切换装置,以使该基准电阻性负载网路有一特定电阻値,该产生装置藉调整该偏压电位而维持该特定电阻値不受该电路内作业情况变动的影响,该偏压电位因应该第二控制信号而改变;一耦合装置,该耦合装置将该偏压电位耦合至该至少一个电阻性负载网路,其中该至少一个电阻性负载网路之该配合的电阻値维持线性而不受该电路内该作业情况之变动影响,且其中该至少一个电阻性负载网路之该配合的电阻値可藉改变该第一与该第二控制信号而改变。5.根据申请专利范围第4项之分布电路,其中该电阻性负载网路之该配合的大小与该基准电阻性负载网路之该配合的大小间之该比例关系相同于该电阻性负载网路之该配合的电阻値与该基准电阻性负载网路之该特定电阻値间之该比例关系。6.根据申请专利范围第5项之分布电路,其中该等许多个MOS装置中的该每一个装置与该等许多个基准MOS装置中的该每一个装置各包括一PMOS电晶体。7.一种分布系统,在一包含至少一个BiCMOS逻辑闸的电路中,该BiCMOS逻辑闸包含一对射极耦合双极电晶体,用来差异性地比较一输入信号与一第一基准电位,该对双极电晶体的各个集极耦合至一对各有一配合的电阻値的电阻性负载MOS装置中的一个,该对双极电晶体的该二射极中的每一个射极耦合至一共通电流源MOS装置,该分布系统用来提供一第一偏压电位予该对负载MOS装置并提供一第二偏压电位予该共通电流源MOS装置,该分布系统包括:一第一中间电位产生装置,该第一产生器装置的作用系调整该第一中间电位以便对该电路之作业情况变动做补偿,该第一中间电位可因应于一第一控制信号而改变;一第二中间电位产生装置,该第二产生器装置耦合至一第一基准电位及该第一中间电位,该第二产生装置的作用系调整该第二中间电位以便对该电路之作业情况变动做补偿,该第二中间电位可因应于一第二控制信号而改变;至少一个转换装置,该至少一个转换装置将该第一中间电位转换成该第一偏压电位并将该第二中间电位转换成该第二偏压电位,该第一偏压电位决定该对负载MOS装置中该每一装置的该配合的电阻値,该第二偏压电位偏压该电流MOS装置,以使该电流MOS装置产生一电流,进而使该逻辑闸之输出振幅由该第一基准电位决定,该第二产生器装置促使该第二偏压电位被调整以维持该输出振幅不受该对负载MOS装置中该每一装置之配合的电阻値之不同値的影响,且该第一与第二产生器装置促使该第一与第二偏压电位被调整以便对该电路之作业情况变动做补偿。8.根据申请专利范围第7项之分布系统,其中该至少一个转换装置在实体上位于很接近该逻辑闸的位置。9.根据申请专利范围第8项之分布系统,其中该至少一个转换装置包括串联耦合于一共通节点之第一与第二MOS装置,该第一MOS装置的汲极耦合至该第一作业电位且其闸极耦合至该第一中间电位,该第二MOS装置的源极耦合至一电流输送MOS装置且其闸极耦合至该第二中间电位,其中该第一中间电位偏压该第一MOS装置且该第二中间电位偏压该第二MOS装置,以使该共通节点被强迫处于大致等于该第一基准电位之电位,该电流输送装置的汲极耦合至其闸极且其源极耦合至一第二作业电位,其中该电流输送MOS装置之该闸极提供该第二偏压电位。10.根据申请专利范围第9项之分布系统,其中该对电阻性负载MOS装置中的该每一装置与该第一及该第二MOS装置各包括一PMOS电晶体。11.根据申请专利范围第10项之分布系统,其中该共通电流源MOS装置及该电流输送MOS装置各包括一n通道金属氧化物半导体(NMOS)电晶体。12.一种分布系统,在一包含至少一个BiCMOS逻辑闸的电路中,该BiCMOS逻辑闸包含一对射极耦合双极电晶体用来差异性地比较一输入信号与一第一基准电位,该对双极电晶体之二集极中的每一个集极耦合至一对各具有一配合的电阻値的电阻性MOS装置网路中的一个,该对双极电晶体的该二射极中的每一射极耦合至一共通电流源MOS装置,该分布系统提供一第一组偏压电位予该对电阻性MOS装置网路中的每一个并提供一第二偏压电位予该共通电流源MOS装置,该分布系统包括:一第一中间电位产生装置,该第一产生器装置的作用系调整该第一中间电位以便对该电路之作业情况变动做补偿,该第一中间电位可因应于一第一控制信号而改变;一第二中间电位产生装置,该第二产生器装置耦合至一第一基准电位及该第一中间电位,该第二产生装置的作用系调整该第二中间电位以便对该电路之作业情况变动做补偿,该第二中间电位可因应于一第二控制信号而改变;至少一个转换装置,该至少一个转换装置将该第一中间电位转换成该第一组偏压电位并将该第二中间电位转换成该第二偏压电位,该第一组偏压电位决定该对电阻性MOS装置网路的每一个之配合的电阻値,该第二偏压电位偏压该电流MOS装置,以使该电流MOS装置产生一电流,进而使该逻辑闸之输出振幅由该第一基准电位决定,该第二产生器装置促使该第二偏压电位被调整以维持该输出振幅而不受该对电阻性MOS装置网路中的该每一个之配合的电阻値之不同値的影响,且该第一与第二产生器装置促使该第一组偏压电位及该第二偏压电位被调整以便对该电路之作业情况变动做补偿。13.根据申请专利范围第12项之分布系统,其中该至少一个转换装置在实体上位于很靠近该逻辑闸的位置。14.根据申请专利范围第13项之分布系统,其中该至少一个转换装置包括串联耦合于一通用节点之第一与第二MOS装置网路,该第一MOS装置网路耦合至该第一作业电位及该第一中间电位,该第一MOS装置网路提供该第一组偏压电位,该第二MOS装置网路耦合至该第二中间电位及一电流输出MOS装置,其中该第一中间电位偏压该第一MOS装置网路且该第二中间电位偏压该第二MOS装置网路以使该共通节点被强迫处于约略等于该第一基准电位之电位,该电流输送装置的汲极耦合至其闸极且其源极耦合至一第二作业电位,其中该电流输送MOS装置之该闸极提供该第二偏压电位。15.根据申请专利范围第14项之分布系统,其中该第一与第二MOS装置网路因应于一第三控制信号而改变,该第三控制信号决定该第一组偏压电位,其中该对电阻性负载网路中的该每一个之该配合的电阻値可藉改变该第三控制信号而被改变16.根据申请专利范围第15项之分布系统,其中该对电阻性MOS装置网路中的该每一个及该第一与第二MOS装置网路中的该每一个包括许多个并联MOS装置及一对应切换网路,该许多个并联MOS装置有一配合的累积大小,该许多个MOS装置的该对应切换网路被控制以便决定该对应的许多个并联MOS装置之该配合的大小。17.根据申请专利范围第16项之分布系统,其中该许多个并联MOS装置包括PMOS电晶体。18.根据申请专利范围第17项之分布系统,其中该共通电流源MOS装置与该电流输送MOS装置各包括一n通道金属氧化物半导体(NMOS)电晶体。19.一种分布系统,在一包含至少一个逻辑闸的电路中,该逻辑闸包括一对射极耦合双极电晶体用来差异性地比较一输入信号与一第一基准电位,该对双极电晶体之每一个集极耦合至一对各具有一配合的电阻値之电阻性负载MOS装置中的一个,该对双极电晶体的该各射极耦合至一共通电流源MOS装置,该分布系统提供一第一偏压电位予该对负载MOS装置并提供一第二偏压电位予该共通电流源MOS装置,该分布系统包括:一第一中间电位产生装置,该第一产生器装置的作用系调整该第一中间电位以对该电路之作业情况变动做补偿,该第一中间电位可因应于一第一控制信号而被改变;一第二中间电位组产生装置,该第二产生器装置耦合至该第一中间电位及许多个各对应于该组第二中间电位中的一个之第一基准电位,该第二产生装置的作用系调整该组第二中间电位以对该电路之作业情况变动做补偿,该组第二中间电位可因应于一第二控制信号而被改变;至少一个转换装置,该至少一个转换装置将该第一中间电位转换成该第一偏压电位并将该组第二中间电位中的一个转换成该第二偏压电位,该至少一个转换装置亦包括一选择装置以选择该组第二中间电位中那一个该第二中间电位将被转换成该第二偏压电位藉以选择该对应的第一基准电位,该第一偏压电位决定该对负载MOS装置中该各装置之该配合的电阻値,该第二偏压电位偏压该电流MOS装置,以使该电流MOS装置产生一电流,进而使该逻辑闸的输出振幅由该组第二中间电位中被选定的一个第二中间电位之该对应第一基准电位决定,该第二产生器装置促使该第二偏压电位被调整以便维持该输出振幅不受该对负载MOS装置中各该装置之配合的电阻値之不同値的影响,且该第一与第二产生器装置促使该第一与该第二偏压电位被调整以对该电路之作业情况变动做补偿。20.根据申请专利范围第19项之分布系统,其中该至少一个转换装置在实体上位于很靠近该BiCMOS逻辑闸的位置。21.根据申请专利范围第20项之分布系统,其中该至少一个转换装置包括串联耦合于一共通节点之第一与第二MOS装置,该第一MOS装置的汲极耦合至该第一作业电位且其闸极耦合至该第一中间电位,该第二MOS装置的源极耦合至一电流输送MOS装置且其闸极耦合至该被选定的第二中间电位,其中该第一中间电位偏压该第一MOS装置且该被选定的第二中间电位偏压该第二MOS装置,以使该共通节点被强迫处于约略等于该被选定之第二中间电位的该对应第一基准电位之电位,该电流输送装置之汲极耦合至其闸极且其源极耦合至一第二作业电位,其中该电流输送MOS装置之该闸极提供该第二偏压电位。22.根据申请专利范围第21项之分布系统,其中该对电阻性负载MOS装置中的各该装置、该共通电流源MOS装置、该第一及该第二MOS装置、及该电流输送MOS装置各包括一PMOS电晶体。23.一种分布系统,在一包含至少一个BiCMOS逻辑闸之电路中,该BiCMOS逻辑闸包括一对射极耦合双极电晶体,用来差异性地比较一输入信号与一第一基准电位,该对双极电晶体之各个集极耦合至一对各具有一配合的电阻値之电阻性MOS装置网路中的一个,该对双极电晶体之各该射极耦合至一共通电流源MOS装置,该分布系统提供一第一组偏压电位予该对电阻性MOS装置网路中的每一个且提供一第二偏压电位予该共通电流源MOS装置,该分布系统包括:一第一中间电位产生装置,该第一产生器装置的作用系调整该第一中间电位以对该电路之作业情况变动做补偿,该第一中间电位可因应于一第一控制信号而被改变;一第二中间电位组产生装置,该第二产生器装置耦合至该第一中间电位及许多个各对应于该组第二中间电位中的一个之第一基准电位,该第二产生装置的作用系调整该组第二中间电位以对该电路之作业情况变动做补偿,该组第二中间电位可因应于一第二控制信号而被改变;至少一个转换装置,该至少一个转换装置将该第一中间电位转换成该第一组偏压电位并将该组第二中间电位中的该一个第二中间电位转换成该第二偏压电位,该至少一个转换装置亦包括一选择装置用来选择该组第二中间电位中的那一个该第二中间电位将被转换成该第二偏压电位,藉此选择该对应的第一基准电位,该第一组偏压电位决定该对电阻性MOS装置网路中各该网路之该配合的电阻値,该第二偏压电位偏压该电流MOS装置,以使该电流MOS装置产生一电流以使该逻辑闸之输出振幅由该组第二中间电位中被选定的一个第二中间电位之该对应第一基准电位决定,该第二产生器装置促使该第二偏压电位被调整以维持该输出振幅不受该对电阻性MOS装置网路中各该网路之配合的电阻値的不同値影响,且该第一与第二产生器装置促使该第一组偏压电位与该第二偏压电位被调整以对该电路之作业情况变动做补偿。24.根据申请专利范围第23项之分布系统,其中该至少一个转换装置在实体上位于很靠近该逻辑闸的位置。25.根据申请专利范围第24项之分布系统,其中该至少一个转换装置包含串联耦合于一共通节点之第一与第二MOS装置网路,该第一MOS装置网路耦合于该第一作业电位及该第一中间电位,该第一MOS装置网路提供该第一组偏压电位,该第二MOS装置网路耦合于该被选定之第二中间电位及一电流输送MOS装置,其中该第一中间电位偏压该第一MOS装置网路且该被选定之第二中间电位偏压该第二MOS装置网路,以使该共通节点被强迫处于约略等于该被选定之第二中间电位之该对应第一基准电位的电位,该电流输送装置的汲极耦合于其闸极且其源极耦合于一第二作业电位,其中该电流输送MOS装置之该闸极提供该第二偏压电位。26.根据申请专利范围第25项之分布系统,其中该第一与第二MOS装置网路因应于一第三控制信号,该第三控制信号决定该第一组偏压电位,其中该对电阻性负载网路之各该网路的该配合的电阻値可藉改变该第三控制信号而改变。27.根据申请专利范围第25项之分布系统,其中该对电阻性MOS装置网路之各该网路及该第一与第二MOS装置网路之各该网路包括许多个并联MOS装置及一对应切换网路,该许多个并联MOS装置有一配合的累积大小,该许多个MOS装置之该对应切换网路被控制以便决定该对应的许多个并联MOS装置之该配合的大小。28.根据申请专利范围第27项之分布系统,其中该许多个并联MOS装置包括PMOS电晶体。29.根据申请专利范围第28项之分布系统,其中该共通电流源MOS装置及该电流输送MOS装置各包括一n通道金属氧化物半导体(NMOS)电晶体。图1系显示本发明之偏压电压分布系统的方块图。图2系显示本发明之VRRG与VFFG(N)偏压电压产生器的方块图。图3系显示一简化的VRRG产生器偏压一远端MOS负载装置的线路示意图。图4系一具有藉选择PC控制码而调整VRRG偏压电压之能力的VRRG产生器之线路示意图。图5系一具有藉选择RC控制码而选择有效装置大小之能力的远端电阻性负载网路之线路示意图。图6系一耦合至一BiCMOS逻辑闸使用MOS装置作负载及作为其电流源之本发明的VFFG产生器及VC_IIC转换器的简化电路示意图。图7系一具有可透过控制码PC调整VFFG偏压电压値的能力之本发明的VFFG产生器之示意图。图8系一具有可透过RC2码选择不同电阻性负载并透过VC码选择不同VFFG及V(L)値的能力之本发明的VC_IIC转换器示意图。图9系一出现于第842,922号美国专利申请案中的BiCMOS逻辑闸的示意图。该BiCMOS逻辑闸有一并联PMOS负载网路
地址 美国