[发明专利]工艺、电压和温度耐受差分电路

说明书

公开了一种自动校准的差分放大器，其包括：输入级差分放大器，被配置为接收输入差分信号、差分放大所述输入差分信号以生成输入级输出差分信号、以及具有输入级偏置电流；以及复制级差分放大器，被配置为响应于工艺或环境变化而自动地校准输入级偏置电流。例如，差分放大器可以被包括在比较器和多电平接收器中。

技术领域

本发明的各方面涉及工艺、电压和温度(process,voltage,and temperature)(PVT)耐受(tolerant)差分电路以及包括PVT耐受差分电路的比较器。

背景技术

差分电路(或差分放大器)是一种放大两个输入信号之间的差的电子电路。差分电路的普遍配置是差分对，其包括具有公共退化(common degeneration)的两个放大级。

许多电子设备使用差分电路。例如，比较器，一种比较两个输入信号并输出基于这个比较的信号的设备，可以使用差分电路。在一个配置中，比较器接收两个输入信号并输出指示所接收的信号中的哪一个更大的信号。在另一个配置中，比较器接收两个信号(例如，两个互补信号)并输出指示所接收的两个信号之间的差是否大于检测电平的信号。

被实施成执行上述电平检测的比较器具有许多应用，包括多电平(multilevel)串行/并行链路、模数转换器、以及峰值检测。失配(mismatched)差分电路(例如，具有失配放大器级的电路)可以用在比较器中以设定偏移电压调整以及用于电平检测。希望启用大范围的检测电平以便扩展比较器电路的可使用范围(例如，以便增大检测范围)。

另外，希望得到对于环境或工艺变化具有弹性(resilient)的差分电路。例如，在多电平系统中，各种检测电平电压在工艺、电压和温度(PVT)变化的情况下应当理想地保持恒定；否则该系统可能失败、可能易出错、或者可能要求过设计(over-designing)以适应所述变化。如上所述，检测电平电压可以使用失配差分电路来设定；但是，失配差分电路的检测电平是失配差分电路的过驱动的函数，其可以随PVT条件而变化。

发明内容

本发明的各方面提供一种失配差分电路，其对于工艺和环境变化保持弹性。例如，本发明的各方面提供一种工艺、电压和温度(PVT)耐受差分电路。例如，根据本发明的实施例的差分电路可以用于比较器和多电平接收器中。

根据本发明的实施例，PVT耐受差分电路是具有预定义的检测电平的失配差分电路。失配差分电路的检测电平可以通过使用调整差分电路的偏置电流的反馈环而保持恒定，即使是在工艺和环境发生变化的情况下。反馈环可以包括复制级(replica stage)差分电路，并使用参考电压来补偿工艺和环境变化。

比较器的检测电平的范围能够通过控制放大器级之间的失配来扩展。例如，可以通过使比较器的差分电路中的器件的体电势(bulk potential)或尺寸失配或者通过创建偏置电流失配来控制这个失配。在一个实施例中，包括具有失配的体电势、尺寸、和电流的器件的三重失配(triple-mismatched)差分电路被提供来使得比较器的检测电平的范围较宽。

根据本发明的实施例，提供了在环境和工艺变化的情况下具有稳定的检测电平的多电平接收器。多电平接收器可以包括多个比较器，每个比较器包括具有预定义的检测电平的失配差分电路，所述预定义的检测电平通过使用调整失配差分电路的偏置电流的反馈环在工艺和环境变化的情况下被维持恒定。反馈环可以包括复制级失配差分电路，并使用参考电压来补偿工艺和环境变化。

根据本发明的实施例，作为用于显示器的数字通信链路的一部分，提供一种对于工艺和环境变化保持弹性的失配差分电路。

根据本发明的实施例，提供一种自动校准的差分放大器，包括：输入级差分放大器，被配置为接收输入差分信号、差分放大所述输入差分信号以生成输入级输出差分信号、以及具有输入级偏置电流；以及复制级差分放大器，被配置为响应于工艺或环境变化而自动校准输入级偏置电流。