一種軌到軌電流輸出開(kāi)關(guān)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種軌到軌電流輸出開(kāi)關(guān)，包括PMOS電流開(kāi)關(guān)和NMOS電流開(kāi)關(guān)，還包括第一BALUN和第二BALUN，PMOS電流開(kāi)關(guān)和NMOS電流開(kāi)關(guān)加相同的差分CMOS信號(hào)；PMOS電流開(kāi)關(guān)將差分CMOS信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一差分電流信號(hào)，第一BALUN將第一差分電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一單端信號(hào)輸出，PMOS電流開(kāi)關(guān)完成地軌道輸出；NMOS電流開(kāi)關(guān)將差分CMOS信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二差分電流信號(hào)，第二BALUN將第二差分電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二單端信號(hào)輸出，NMOS電流開(kāi)關(guān)完成電源軌道輸出。本發(fā)明提出一種新的電流開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，相對(duì)于原來(lái)的電流開(kāi)關(guān)電路，本發(fā)明的電路輸出擺幅更大，能實(shí)現(xiàn)軌到軌輸出。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種軌到軌電流輸出開(kāi)關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及屬于半導(dǎo)體集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種軌到軌電流輸出開(kāi)關(guān)， 它主要應(yīng)用于高速DAC轉(zhuǎn)換器電路中。【背景技術(shù)】
[0002]在模擬與數(shù)字之間搭建起一座信號(hào)傳遞的橋梁，而模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)正是這樣一種必不可少的接口電路。
[0003]在許多典型應(yīng)用下，例如有線或者無(wú)線通訊、視頻信號(hào)處理、直接數(shù)字信號(hào)合成等，高速高精度轉(zhuǎn)換器的性能很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能，尤其在高速通訊領(lǐng)域，轉(zhuǎn)換器的性能甚至可能成為系統(tǒng)整體性能的瓶頸。
[0004]在眾多類(lèi)型的DAC中，電流航DAC的結(jié)構(gòu)決定了其與生倶來(lái)的高速高精度特性。它通常由一組電流源和相應(yīng)的電流開(kāi)關(guān)組成，差分的電流開(kāi)關(guān)就像舵機(jī)一樣根據(jù)輸入的信號(hào)將電流導(dǎo)向正相或者反相輸出端。在電流開(kāi)關(guān)之前的信號(hào)屬于數(shù)字信號(hào)范疇，經(jīng)過(guò)電流開(kāi)關(guān)后數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)。電流開(kāi)關(guān)是DAC中數(shù)字域與模擬域的橋梁，它對(duì)DAC的性能有決定性的影響。
[0005]傳統(tǒng)的電流開(kāi)關(guān)電路通常用在高速DAC的輸出端，包括兩個(gè)PM0S管，兩個(gè)PM0S管只起開(kāi)關(guān)作用切換電流的流向，不改變總電流大小，這種電流開(kāi)關(guān)工作速度很快，但輸出電壓擺幅有限，對(duì)高速DAC而言，無(wú)法實(shí)現(xiàn)軌到軌輸出。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種軌到軌電流輸出開(kāi)關(guān)，該電流輸出開(kāi)關(guān)能提高 DAC的輸出擺幅。
[0007]本發(fā)明的目的通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種軌到軌電流輸出開(kāi)關(guān)，包括PM0S 電流開(kāi)關(guān)和匪0S電流開(kāi)關(guān)，還包括第一 BALUN和第二BALUN，PM0S電流開(kāi)關(guān)和匪0S電流開(kāi)關(guān)加相同的差分CMOS信號(hào)；
[0008]PM0S電流開(kāi)關(guān)將差分CMOS信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一差分電流信號(hào)，第一BALUN將第一差分電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一單端信號(hào)輸出，PM0S電流開(kāi)關(guān)完成地軌道輸出；
[0009]匪0S電流開(kāi)關(guān)將差分CMOS信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二差分電流信號(hào)，第二BALUN將第二差分電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二單端信號(hào)輸出，NM0S電流開(kāi)關(guān)完成電源軌道輸出。[0〇10] 進(jìn)一步，所述PM0S電流開(kāi)關(guān)包括第一 PM0S管、第二PM0S管、第一電阻、第二電阻和電流源，所述電流源的一端與電源連接，電流源的另一端分別與第一PM0S管的源極、第二 PM0S管的源極連接，所述第一 PM0S管的漏極經(jīng)第一電阻接地，所述第二PM0S管的漏極經(jīng)第二電阻接地，所述第一 PM0S管的漏極與第一 BALUN的正端連接，第二PM0S管的漏極與第一 BALUN的負(fù)端連接，第一 PM0S管的柵極輸入信號(hào)與第二PM0S管的柵極輸入信號(hào)互為差分信號(hào);所述第一 BALUN的輸出端作為PM0S電流開(kāi)關(guān)的輸出端口。[0〇11 ] 進(jìn)一步，所述匪0S電流開(kāi)關(guān)包括第一匪0S管、第二匪0S管、第三電阻、第四電阻和電流沉，所述電流沉的一端接地，電流沉的另一端分別與第一匪os管的源極、第二WOS管的源極連接;所述第一匪0S管的漏極經(jīng)第三電阻與電源連接，所述第二NM0S管的漏極經(jīng)第四電阻與電源連接，所述第一 NM0S管的漏極與第二BALUN的正端連接，所述第二NM0S管的漏極與第二BALUN的負(fù)端連接，第一 NM0S管的柵極輸入信號(hào)與第二匪0S管的柵極輸入信號(hào)互為差分信號(hào);所述第二BALUN的輸出端作為NM0S電流開(kāi)關(guān)的輸出端口。
[0012]由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果:
[0013]本發(fā)明提出一種新的電流開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，相對(duì)于原來(lái)的電流開(kāi)關(guān)電路，本發(fā)明的電路輸出擺幅更大，能實(shí)現(xiàn)軌到軌輸出?！靖綀D說(shuō)明】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0015]圖1為本發(fā)明提出的電流開(kāi)關(guān)電路圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0016]以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述;應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。[0〇17] —種軌到軌電流輸出開(kāi)關(guān)，包括PM0S電流開(kāi)關(guān)C1、第一 BALUN、匪0S電流開(kāi)關(guān)C2和第二 BALUN。
[0018]PM0S電流開(kāi)關(guān)Cl包括第一 PM0S管MP1、第一PM0S管MP2、第一電阻R1、第二電阻R2和電流源11。PM0S電流開(kāi)關(guān)C1還包括輸入端口 D和DN，輸出端口 0UTN。
[0019]NM0S電流開(kāi)關(guān)C2包括第一 NM0S管麗1、第二NM0S管麗2、第三電阻R3、第四電阻R4和電流沉12。NM0S電流開(kāi)關(guān)C2還包括輸入端口 D和DN，輸出端口 0UTP。
[0020]以下為了描述方便，將PM0S電流開(kāi)關(guān)用C1代替，將NM0S電流開(kāi)關(guān)用C2代替，將第一 PM0S管用MP1代替，同理對(duì)其他的電氣元件用簡(jiǎn)稱(chēng)代替。
[0021]對(duì)C1而言，電流源II的一端與電源相連，另一端分別與MP1的源極、MP2的源極相連;MP1的柵極與端口D相連，MP2的柵極與輸入端口DN相連;電阻R1的一端接地，另一端分別與MP1的漏極、第一BALUN的正端相連；電阻R2的一端接地，另一端分別與MP2的漏極、第一 BALUN的負(fù)端相連;第一BALUN的輸出端接端口 OUTN JP1的柵極輸入信號(hào)與MP2的柵極輸入信號(hào)互為差分信號(hào)。
[0022]對(duì)C2而言，電流沉12的一端與地相連，另一端和MN1、MN2的源極相連;MN1的柵極與端口D相連，麗2的柵極與端口 DN相連；電阻R3的一端接電源，另一端和麗1的漏極、BALUN2的正端相連；電阻R4的一端接電源，另一端和麗2的漏極、BALUN2的負(fù)端相連;BALUN2的輸出端接端口 OUTP JNl的柵極輸入信號(hào)與MN2的柵極輸入信號(hào)互為差分信號(hào)[〇〇23] 下面分析一下C1的工作原理，D和DN端通常送入差分CMOS信號(hào)。
[0024]當(dāng)D送入高電平、DN送入低電平時(shí)，MP1截止，MP2導(dǎo)通，恒流源II的電流全部流過(guò) MP2，MP1中無(wú)電流流過(guò)，電流流過(guò)R2后信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，BALUN1將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成單端信號(hào)，0UTN輸出為低。
[0025]當(dāng)D送入低電平、DN送入高電平時(shí)，MP1導(dǎo)通，MP2截止，恒流源II的電流全部流過(guò)MP1，MP2中無(wú)電流流過(guò)，電流流過(guò)R1后信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，第一 BALUN將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成單端信號(hào)，OUTN輸出為高。[〇〇26] MP1和MP2總有一個(gè)導(dǎo)通，對(duì)恒流源來(lái)說(shuō)，電流永不關(guān)斷。這樣節(jié)點(diǎn)X不會(huì)經(jīng)歷從0開(kāi)始的充放電過(guò)程。相對(duì)應(yīng)的X點(diǎn)電壓幾乎不動(dòng)。MP1和MP2只負(fù)責(zé)切換電流，但不改變輸出總電流的大小，這種結(jié)構(gòu)的電流開(kāi)關(guān)工作速度很高。由于是PM0S電流開(kāi)關(guān)，C1實(shí)現(xiàn)共模在地軌附近的擺動(dòng)。
[0027] 相對(duì)應(yīng)的，可以分析一下C2的工作原理，D和DN端通常送入差分CMOS信號(hào)。[〇〇28] 當(dāng)D送入高電平、DN送入低電平時(shí)，MN1導(dǎo)通，MP2截止，恒流沉12的電流全部流過(guò)麗1，麗2中無(wú)電流流過(guò)，電流流過(guò)R3后信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，第二BALUN將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成單端信號(hào)，0UTP輸出為低。
[0029] 當(dāng)D送入低電平、DN送入高電平時(shí)，MN1截止，MP2導(dǎo)通，恒流沉12的電流全部流過(guò)麗2,麗1中無(wú)電流流過(guò)，電流流過(guò)R4后信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，第二BALUN將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成單端信號(hào)，0UTP輸出為高。
[0030]MN1和MN2總有一個(gè)導(dǎo)通，對(duì)恒流源來(lái)說(shuō)，電流永不關(guān)斷。這樣節(jié)點(diǎn)Y不會(huì)經(jīng)歷從0開(kāi)始的充放電過(guò)程。相對(duì)應(yīng)的X點(diǎn)電壓幾乎不動(dòng)。MN1和MN2只負(fù)責(zé)切換電流，但不改變輸出總電流的大小，這種結(jié)構(gòu)的電流開(kāi)關(guān)工作速度很高。由于是NM0S電流開(kāi)關(guān)，C2實(shí)現(xiàn)共模在電源軌附近的擺動(dòng)。[0031 ] C1和C2結(jié)合起來(lái)，就能實(shí)現(xiàn)電源軌到地軌的輸出。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種軌到軌電流輸出開(kāi)關(guān)，其特征在于:包括PMOS電流開(kāi)關(guān)和匪OS電流開(kāi)關(guān)，還包括 第一 BALUN和第二BALUN，PMOS電流開(kāi)關(guān)和NM0S電流開(kāi)關(guān)加相同的差分CMOS信號(hào)；PM0S電流開(kāi)關(guān)將差分CMOS信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一差分電流信號(hào)，第一BALUN將第一差分電流 信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一單端信號(hào)輸出，PM0S電流開(kāi)關(guān)完成地軌道輸出；匪0S電流開(kāi)關(guān)將差分CMOS信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二差分電流信號(hào)，第二BALUN將第二差分電流 信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二單端信號(hào)輸出，NM0S電流開(kāi)關(guān)完成電源軌道輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌到軌電流輸出開(kāi)關(guān)，其特征在于:所述PM0S電流開(kāi)關(guān)包括第 一 PM0S管、第二PM0S管、第一電阻、第二電阻和電流源，所述電流源的一端與電源連接，電流 源的另一端分別與第一 PM0S管的源極、第二PM0S管的源極連接，所述第一 PM0S管的漏極經(jīng) 第一電阻接地，所述第二PM0S管的漏極經(jīng)第二電阻接地，所述第一 PM0S管的漏極與第一 BALUN的正端連接，第二PM0S管的漏極與第一 BALUN的負(fù)端連接，第一 PM0S管的柵極輸入信 號(hào)與第二PM0S管的柵極輸入信號(hào)互為差分信號(hào)；所述第一BALUN的輸出端作為PM0S電流開(kāi) 關(guān)的輸出端口。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌到軌電流輸出開(kāi)關(guān)，其特征在于:所述NM0S電流開(kāi)關(guān)包 括第一NM0S管、第二NM0S管、第三電阻、第四電阻和電流沉，所述電流沉的一端接地，電流沉 的另一端分別與第一匪0S管的源極、第二匪0S管的源極連接;所述第一匪0S管的漏極經(jīng)第 三電阻與電源連接，所述第二NM0S管的漏極經(jīng)第四電阻與電源連接，所述第一 NM0S管的漏 極與第二BALUN的正端連接，所述第二匪0S管的漏極與第二BALUN的負(fù)端連接，第一匪0S管 的柵極輸入信號(hào)與第二NM0S管的柵極輸入信號(hào)互為差分信號(hào);所述第二BALUN的輸出端作 為NM0S電流開(kāi)關(guān)的輸出端口。
【文檔編號(hào)】H03M1/66GK106027057SQ201610338082
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日
【發(fā)明人】羅璞, 劉軍, 楊衛(wèi)東, 張俊安, 張瑞濤, 王友華
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十四研究所