專利名稱：低功率緩沖電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種緩沖電路，特別涉及一種具有電流再利用的低功率緩沖 電路。
背景技術(shù)：
隨著越來越多電子產(chǎn)品以及相關(guān)技術(shù)采用數(shù)字化接收、處理以及傳遞的 通信方法，尤其在行動(dòng)通信以及多媒體的領(lǐng)域上，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital converters, ADC )以及凄t字/才莫擬轉(zhuǎn)換器 (digital-to-analog converters, DAC )在電子產(chǎn)品中的角色也益形吃重。 為了能快速轉(zhuǎn)換出高品質(zhì)的數(shù)字以及模擬信號(hào)，ADC以及DAC的設(shè)計(jì)者往往 必須在權(quán)宜中進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，他們不僅需要在品質(zhì)與速度間作取舍，同時(shí) 也必須在產(chǎn)品的功率耗損、噪音表現(xiàn)以及產(chǎn)品尺寸上做出讓步。而在ADC以及DAC電路中，緩沖電路是廣被用來對(duì)ADC或DAC提供正電 壓或負(fù)電壓的重要元件。請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一第一緩沖電路iio 以及一第二緩沖電路120的電路示意圖。為了同時(shí)能提供正參考電壓以及負(fù) 參考電壓，現(xiàn)有的緩沖電路中第一緩沖電路no用來提供正參考電壓，而第 二緩沖電路120則用來提供負(fù)參考電壓。于圖l中，第一緩沖電路110包含 有一第一放大器111、 一第一參考電壓源112 (耦接于第一放大器111的負(fù)極 輸入端口以及VSS ) , — P型金屬氧化物半導(dǎo)體(P-type metal-oxide-semiconductor, PM0S )晶體管113 (其柵極耦接于第一放大器 111的輸出端，其源極耦接于VDD，其漏極則耦接于第一放大器111的正極輸 入端口)、以及一第一參考電流源114，耦接于P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管 113的漏極以及VSS間。第一緩沖電路110可在P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體 管113的漏極處產(chǎn)生一第一參考輸出VREF1。第二緩沖電路則包含有一 第二放大器121、一第二參考電壓源122 (耦接于第二放大器in的正極輸入 端口以及VSS)、 一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(其柵極耦接于第二放 大器121的輸出端，其漏極耦接于VSS，其源極則耦接于第二放大器121的
負(fù)極輸入端口)、以及一第二參考電流源124,耦接于P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管123的源極以及VDD間。第二緩沖電3各120可在P型金屬氧化物半導(dǎo) 體晶體管123的源極處產(chǎn)生一第二參考輸出VREF2。請(qǐng)參考圖2，圖2為利用N型金屬氧化物半導(dǎo)體(N-type meta卜oxide-semiconductor, NM0S )晶體管來實(shí)現(xiàn)的第一緩沖電路210以及 第二緩沖電路220的電路示意圖。在圖2中，第一緩沖電路210包含有一第 一放大器211、 一第一參考電壓源212 (耦接于第一放大器211的正極輸入端 口以及VSS )， 一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體(畫0S )晶體管213 (其柵極耦接于 第一放大器211的輸出端，其漏極耦接于VDD，其源極則耦接于第一放大器 211的負(fù)極輸入端口 )、以及一第一參考電流源214，耦接于N型金屬氧化物 半導(dǎo)體晶體管213的源極以及VSS間。第一緩沖電路210可在N型金屬氧化 物半導(dǎo)體晶體管213的源極處產(chǎn)生一第一參考輸出VREF1。第二緩沖電路220 則包含有一第二放大器221、 一第二參考電壓源222 (耦接于第二放大器221 的負(fù)極輸入端口以及VSS )、 一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管22 3 (其柵極耦 接于第二放大器221的輸出端，其源極耦接于VSS，其漏極則耦接于第二放 大器221的正極輸入端口 )、以及一第二參考電流源224，耦接于N型金屬氧 化物半導(dǎo)體晶體管223的漏極以及VDD間。第二緩沖電路220可在N型金屬 氧化物半導(dǎo)體晶體管223的漏極處產(chǎn)生一第二參考輸出VREF2。由上可知，現(xiàn)有技術(shù)利用了第一緩沖電路110,210以及第二緩沖電路 120,220來提供正參考電壓以及負(fù)參考電壓，然而，這些緩沖電路具有較長 的穩(wěn)態(tài)時(shí)間(settling time)以及較高的功率耗損。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種雙輸出緩沖電路，用于提供一第 一參考電壓以及一第二 參考電壓，雙輸出緩沖電路包含有一第一緩沖電路，包含有一第一輸入端、 一第一輸出端以及一第一電源端，用來于該第一輸出端提供該第一參考電壓。 該第一電源端耦接于一第一電壓供應(yīng)源。雙輸出緩沖電路另包含有一第二緩 沖電路，包含有一第二輸入端、 一第二輸出端以及一第二電源端，用來在該 第二輸出端提供該第二參考電壓。該第二電源端耦接于一第二電壓供應(yīng)源。雙輸出緩沖電路另包含有一第一參考電壓源，耦接于該第一輸入端以及該第 二電壓供應(yīng)源，以及一第二參考電壓源，耦接于該第二輸入端以及該第二電
壓供應(yīng)源。雙輸出緩沖電路另包含一二極管電路，具有一第一端以及一第二 端，該第一端耦接于該第一緩沖電路的第一輸出端，該第二端耦接于該第二 緩沖電路的第二輸出端。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中P型金屬氧化物半導(dǎo)體(PM0S)緩沖電路的電路示意圖》圖2為現(xiàn)有技術(shù)中N型金屬氧化物半導(dǎo)體(畫0S)緩沖電路的電路示意圖3為本發(fā)明的雙輸出緩沖電路的電路示意圖。圖4為本發(fā)明的雙輸出緩沖電路一第二實(shí)施例的電路示意圖。附圖符號(hào)說明第一緩沖電路 120,220 第二緩沖電路110， 210111.211、 310，410第一放大器112.212、 311， 411第一參考電壓源121， 221 320, 420 122, 222 321， 421113， 123114, 214300, 400322,422PMOS晶體管 213,223第一參考電流源124,224雙輸出緩沖電路312,412第二NM0S晶體管430二極管C第二放大器 第二參考電壓源麗os晶體管 第二參考電流源第一畫os晶體管 第三蘭os晶體管電容。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參考圖3，圖3為本發(fā)明一雙輸出緩沖電路30Q的電路示意圖，雙南俞出緩沖電路300則由電壓自VDD至VSS驅(qū)動(dòng)。雙輸出緩沖電路300包含有一
第一放大器310、 一第一參考電壓源311 (耦接于第一放大器31。的正極輸入 端口以及VSS間)， 一第一N型金屬氧化物半導(dǎo)體(醒0S)晶體管312 (其柵 極耦接于第一放大器310的輸出端，漏極耦接于VDD,其源極則耦接于第一 放大器310的負(fù)極輸入端口 )。雙輸出緩沖電路300另外包含一第二放大器 320、 一第二參考電壓源321 (耦接于第二放大器320的負(fù)極輸入端口與VSS 間)、 一第二N型金屬氧化物半導(dǎo)體(NM0S)晶體管322 (其柵極耦接于第二 放大器320的輸出端，源極耦接于VSS,其漏極則耦接于第二放大器320的 正極輸入端口)。雙輸出緩沖電路300另外包含一二極管D以及一電容C, 二 極管D的第一端耦接于第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管312的源極，第二 端則耦接于第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管322的漏極，電容C則耦接在 第一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管312的源極以及第二N型金屬氧化物半導(dǎo) 體晶體管322的漏極間。此外，在第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管312的 源極端或二極管D的第一端取得第一參考電壓VREF1，在第二 N型金屬氧化 物半導(dǎo)體晶體管322的漏極端或二極管D的第二端取得第二參考電壓VREF2。
實(shí)際上，圖3中的雙輸出緩沖電路300亦可具有多種不同的變化形式。 舉例來說，第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管312可以替換成多個(gè)串級(jí)耦合 的N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管322亦 可替換成多個(gè)串級(jí)耦合的N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。此外，在圖3的實(shí) 施例中，第一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管312以及第二N型金屬氧化物半 導(dǎo)體晶體管322皆為N型金屬氧化物半導(dǎo)體(麗OS)晶體管，但雙輸出緩沖 電路300亦可在其中使用P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，而非第一 N型金屬 氧化物半導(dǎo)體晶體管312以及第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管322或上述 串級(jí)耦合的N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。而在具體實(shí)施雙輸出緩沖電路300 時(shí)，電容C并非為必要的元件，因此可選擇性自雙輸出緩沖電路300中移除。 最后，雖然圖3的實(shí)施例采用了金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，但亦可以雙 極晶體管(bipolar )或其它晶體管技術(shù)來實(shí)現(xiàn)?？偠灾景l(fā)明所揭露的 范圍涵蓋了任何具有藉由二極管將兩緩沖電路的輸出耦合在一起的雙輸出緩 沖電路應(yīng)用。
請(qǐng)參考圖4,圖4為本發(fā)明雙輸出緩沖電路400 —第二實(shí)施例的電路示 意圖，雙輸出緩沖電路400則由電壓自VDD至VSS驅(qū)動(dòng)。雙輸出緩沖電路400 包含有一第一放大器410、 一第一參考電壓源411 (耦接于第一放大器410的
正極輸入端口以及VSS間)， 一第一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管412 (其柵 極耦接于第一放大器410的輸出端，漏極耦接于VDD,其源極則耦接于第一 放大器410的負(fù)極輸入端口 )。雙輸出緩沖電路400另外包含一第二放大器 420、 一第二參考電壓源421 (耦接于第二放大器420的負(fù)極輸入端口與VSS 間)、 一第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管422(其柵極耦接于第二放大器420 的輸出端，源極耦接于VSS,其漏極則耦接于第二放大器420的正極輸入端 口 )。雙輸出緩沖電路400另外包含一第三N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管430 以及一電容C。第三N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管430的柵極以及漏極皆耦 接于第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管412的源極，而第三N型金屬氧化物 半導(dǎo)體晶體管430的源極則耦接于第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管422的 漏極。電容C則耦接在第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管412的源極以及第 二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管422的漏極間。第三N型金屬氧化物半導(dǎo)體 晶體管430可以視為以二極管方式連接的晶體管。此外，在第一N型金屬氧 化物半導(dǎo)體晶體管412的源極端或第三N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管430的 柵極端(或漏極端)取得第一參考電壓VREF1，在第二 N型金屬氧化物半導(dǎo) 體晶體管422的漏極端或第三N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管430的源極端取 得第二參考電壓VREF2。
如前所述，圖4中的雙輸出緩沖電路400亦可具有多種不同的變化態(tài)樣。 舉例來說，第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管412可以替換成多個(gè)串級(jí)耦合 的N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管"2亦 可替換成多個(gè)串級(jí)耦合的N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。此外，在圖4的實(shí) 施例中，第一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管412以及第二N型金屬氧化物半 導(dǎo)體晶體管422皆為N型金屬氧化物半導(dǎo)體(畫OS)晶體管，但雙輸出緩沖 電路400亦可在其中使用P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，而非第一 N型金屬 氧化物半導(dǎo)體晶體管412以及第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管422或上述 串級(jí)耦合的N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。而在具體實(shí)施雙輸出緩沖電路400 時(shí)，電容C并非為必要的元件，因此可選擇性自雙輸出緩沖電路400中移除。 最后，雖然圖4的實(shí)施例采用了金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，但亦可以雙 極晶體管(bipolar )或其它晶體管技術(shù)來實(shí)現(xiàn)?？偠灾?，本發(fā)明所揭露的 范圍涵蓋了任何具有藉由二極管將兩緩沖電路的輸出耦合在一起的雙輸出緩 沖電^各應(yīng)用。
如同圖3以及圖4所示，雙輸出緩沖電路300以及雙輸出緩沖電路400 分別使用了二極管D以及以二極管方式連接的晶體管430以在第一參考電壓 VREF1以及第二參考電壓VREF2間制造電壓差。此外，通過將第一緩沖電路 310,410以及第二緩沖電路320,420串級(jí)耦接起來，本發(fā)明所揭露的雙輸出 緩沖電路300,400不需要如現(xiàn)有技術(shù)中的電流源，但卻具有電流再利用 的效應(yīng)，因此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)更可減少功率的耗損。最后，相較于現(xiàn)有技術(shù) 中的緩沖電路，本發(fā)明更具有較快的穩(wěn)態(tài)時(shí)間以及更低的阻抗。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均 等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1. 一種雙輸出緩沖電路，用于提供一第一參考電壓以及一第二參考電壓，其包含有一第一緩沖電路，包含有一第一輸入端、一第一輸出端以及一第一電源端，用來在該第一輸出端提供該第一參考電壓，其中，該第一電源端耦接于一第一電壓供應(yīng)源；一第二緩沖電路，包含有一第二輸入端、一第二輸出端以及一第二電源端，用來于該第二輸出端提供該第二參考電壓，其中，該第二電源端耦接于一第二電壓供應(yīng)源；一第一參考電壓源，耦接于該第一輸入端以及該第二電壓供應(yīng)源；一第二參考電壓源，耦接于該第二輸入端以及該第二電壓供應(yīng)源；以及一二極管電路，具有一第一端以及一第二端，該第一端耦接于該第一緩沖電路的第一輸出端，該第二端耦接于該第二緩沖電路的第二輸出端。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙輸出緩沖電路，其中，該第一緩沖電路另包含 一第一晶體管，具有一第一晶體管端以及一第二晶體管端，該第一晶體管端耦接于該第一電源端，該第二晶體管端耦接于該第一輸出端；以及一放大電路，具有一第一輸入端口、 一第二輸入端口以及一輸出端口， 該第 一輸入端口耦接于該第 一輸入端，該第二輸入端口耦接于該第 一輸出端， 該輸出端口耦接于該第 一 晶體管的 一控制節(jié)點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求2所述的雙輸出緩沖電路，其中，該第一晶體管為一金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該控制節(jié)點(diǎn)是該第 一晶體管的柵極。
4. 如權(quán)利要求2所述的雙輸出緩沖電路，其中，該第二緩沖電路另包含 一第二晶體管，具有一第一晶體管端以及一第二晶體管端，該第一晶體管端耦接于該第二電源端，該第二晶體管端耦接于該第二輸出端；以及一放大電路，具有一第一輸入端口、 一第二輸入端口以及一輸出端口 ， 該第 一輸入端口耦接于該第二輸入端，該第二輸入端口耦接于該第二輸出端， 該輸出端口耦接于該第二晶體管的 一控制節(jié)點(diǎn)。
5. 如權(quán)利要求4所述的雙輸出緩沖電路，其中，該第二晶體管為一金屬 氧化物半導(dǎo)體晶體管，該控制節(jié)點(diǎn)是該第二晶體管的柵極。
6. 如權(quán)利要求5所述的雙輸出緩沖電路，其中，該第一晶體管以及該第 二晶體管是P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。
7. 如權(quán)利要求5所述的雙輸出緩沖電路，其中，該第一晶體管以及該第二晶體管是N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。
8. 如權(quán)利要求4所述的雙輸出緩沖電路，其中，該二極管電路包含一金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，耦接于該第 一輸出端以及該第二輸出端間。
9. 如權(quán)利要求8所述的雙輸出緩沖電路，其中，該二極管電路另包含一 電容，耦接于該第 一輸出端以及該第二輸出端間。
10. 如權(quán)利要求4所述的雙輸出緩沖電路，其中，該二極管電路包含一雙 極連接晶體管，耦接于該第 一輸出端以及該第二輸出端間。
11. 如權(quán)利要求10所述的雙輸出緩沖電路，其中，該二極管電路另包含 一電容，耦接于該第 一輸出端以及該第二輸出端間。
12. 如權(quán)利要求4所述的雙輸出緩沖電路，其中，該二極管電路包含一二 極管，耦接于該第一輸出端以及該第二輸出端間。
13. 如權(quán)利要求12所述的雙輸出緩沖電路，其中，該二極管電路另包含 一電容，耦接于該第一輸出端以及該第二輸出端間。
14. 如權(quán)利要求4所述的雙輸出緩沖電路，其中，該第一緩沖電路另包含 一第三晶體管，串級(jí)耦接于該第一晶體管，并耦接于該第一電源端。
15. 如權(quán)利要求4所述的雙輸出緩沖電路，其中，該第二緩沖電路另包含 一第四晶體管，串級(jí)耦接于該第二晶體管，并耦接于該第二電源端。
全文摘要
一種雙輸出緩沖電路，用于提供一第一參考電壓以及一第二參考電壓。雙輸出緩沖電路中具有一第一緩沖電路一以及一第二緩沖電路。一第一參考電壓源耦接于該第一緩沖電路，一第二參考電壓源耦接于該第二緩沖電路，同時(shí)一二極管電路耦接于該第一緩沖電路的一第一輸出端以及該第二緩沖電路的一第二輸出端。
文檔編號(hào)H03M1/66GK101399545SQ20081000856
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日
發(fā)明者鄭丁元 申請(qǐng)人:立積電子股份有限公司