同步鎖存器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種同步鎖存器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著信號處理技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字信號和模擬信號之間的接口技術(shù) 成為制約數(shù)?；旌舷到y(tǒng)的瓶頸。為了滿足、高精度的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換要求，數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換 器需要達(dá)到盡可能高的速度和精度。在現(xiàn)代數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器由于具有可 以直接驅(qū)動阻性負(fù)載，速度快的優(yōu)點，成為廣大工程師的首選結(jié)構(gòu)。
[0003] 常見的電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)如附圖1所示，主要包括以下幾個部分：輸入數(shù)字 信號譯碼和緩沖模塊、電流源開關(guān)陣列。其中，譯碼緩沖模塊用于將輸入的數(shù)字信號進(jìn)行譯 碼和再處理，通過同步鎖存器實現(xiàn)控制信號同步和電平轉(zhuǎn)換等，使得輸出的信號可以直接 作為電流源開關(guān)陣列中開關(guān)的控制信號。電流源開關(guān)陣列中包括多個電流源開關(guān)單元，每 個電流源開關(guān)單元包括電流源和開關(guān)。開關(guān)在控制信號的作用下將電流源輸出的電流送往 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的正輸出端或負(fù)輸出端。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的正輸出端和負(fù)輸出端中的任意一個輸出 都可以作為數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出，也可以使用這兩個輸出端的差值作為數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出。
[0004] 隨著對處理速度的要求不斷提高，數(shù)模轉(zhuǎn)換器在高頻情況下的動態(tài)特性成為限制 其應(yīng)用的瓶頸。高頻時，電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的動態(tài)特性惡化主要有以下三個原因：（1)開關(guān) 控制信號不能嚴(yán)格時序同步。（2)電流源晶體管漏極電壓波動。（3)控制信號通過開關(guān)管 的寄生電容耦合到輸出端，產(chǎn)生與控制信號相關(guān)的失真。為了解決這些問題，需要對數(shù)模轉(zhuǎn) 換器的電流源開關(guān)進(jìn)行嚴(yán)格的時序同步控制，以減少諧波失真，這就需要設(shè)計合適的同步 鎖存器。同步鎖存器可以控制各電流源支路開關(guān)的時序同步，減少控制信號的時序偏差，是 電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的重要組成部分。
[0005] 傳統(tǒng)的同步鎖存器電路如附圖2所示。鎖存器的差分輸出（附圖2中的VOUTP和 V0UTN)用于直接控制電流支路中的差分開關(guān)。鎖存器在此有兩個基本功能：一是對控制信 號進(jìn)行同步以盡量減小電流開關(guān)的控制時序偏差；二是調(diào)節(jié)差分控制信號VOUTP與VOUTN 的交叉點電平，使電流的差分開關(guān)對在切換過程中的電流之和盡可能等于尾電流源提供的 電流，確保兩個開關(guān)管不會同時關(guān)斷，以減小電流源晶體管漏極電壓的波動，從而減小開關(guān) 切換過程中的毛刺。Bosch等人給出了改進(jìn)的鎖存器結(jié)構(gòu)，如附圖3所示。這一鎖存器在 頂端的PMOS管上并聯(lián)了另一個PMOS管，使得充電和放電能夠同時進(jìn)行，減少了鎖存器的延 時，加快了速度。另外，加入一組首位相接的反相器，提高了同步鎖存器的隔離度和穩(wěn)定性， 減少了輸入端毛刺的影響。此同步鎖存器可以在IGHz采樣頻率下工作。
[0006] 但是隨著數(shù)模轉(zhuǎn)換器工作速度的提升，同步鎖存器的工作速度可能成為整個數(shù)模 轉(zhuǎn)換器性能的限制因素，因此在采用合適的鎖存器結(jié)構(gòu)的同時，也要設(shè)法進(jìn)一步提高同步 鎖存器差分控制信號的電平切換速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的 目的在于提出一種速度快、結(jié)構(gòu)簡單且易于實現(xiàn)的同步鎖存器。
[0008] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例的同步鎖存器，包括第一級和第二級。所述第一 級的輸入信號為第一差分信號，所述第一級用于將所述第一差分信號反相，以得到反相的 第二差分信號。所述第二級與所述第一級相連，用于將所述第二差分信號反相，以獲取差分 輸出信號。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明實施例的同步鎖存器，在無需明顯提高電路復(fù)雜度的情況下明顯提升 了同步鎖存器的工作速度，電路結(jié)構(gòu)簡單且容易實現(xiàn)。
[0010] 在一些示例中，所述同步鎖存器還包括，第三級，所述第三級與所述第二級相連， 用于對所述差分輸出信號進(jìn)行隔離和放大，并調(diào)節(jié)所述同步鎖存器的輸出交疊電平。
[0011] 在一些示例中，所述第一級包括8個MOS管，所述第一差分信號的輸入正端（VINP) 與第一MOS管（Ml)和第六MOS管（M6)的柵極相連；所述第一差分信號的輸入負(fù)端（VINN) 與第三MOS管（M3)和第八MOS管（M8)的柵極相連；時鐘信號（CLK)與第五MOS管（M5)和 第七M(jìn)OS管（M7)的柵極相連；取反后的時鐘信號)與第二MOS管（M2)和第四MOS管 (M4)的柵極相連；所述第一MOS管（Ml)和所述第三MOS管M3的源極與電源（VCC)相連， 所述第一MOS管（Ml)的漏極與所述第二MOS管M2的源極相連，所述第三MOS管（M3)的漏 極與所述第四MOS管（M4)的源極相連；所述第六MOS管（M6)和所述第八MOS管（M8)的源 極連接至地（VSS)，所述第六MOS管（M6)的漏極與所述第五MOS管（M5)的源極相連；所述 第八MOS管（M8)的漏極與所述第七M(jìn)OS管（M7)的源極相連，所述第二MOS管（M2)和所述 第五MOS管（M5)的漏極與所述第一級的第一輸出端（Xl)相連，所述第四MOS管（M4)和所 述第七M(jìn)OS管（M7)的漏極與所述第一級的第二輸出端（X2)相連。
[0012] 在一些示例中，所述第二級包括：首尾相連的第一反相器（Dl)和第二反相器 (D2)，所述第一反相器（Dl)的輸入端與所述第二輸出端（X2)相連，所述第一反相器（Dl) 的輸出端與所述第一輸出端（Xl)相連，所述第二反相器（D2)的輸入端與所述第一輸出端 (Xl)相連，所述第二反相器（D2)的輸出端與所述第二輸出端（X2)相連。
[0013] 在一些示例中，所述第三級包括：6個MOS管，第九MOS管（M9)和第十三MOS管 (M13)的柵極與所述第一輸出端（Xl)相連，第十二MOS管（M12)和第十四MOS管（M14)的 柵極與所述第二輸出端（X2)相連，所述第九MOS管（M9)、第十MOS管（MlO)、第^^一 MOS管 (Mil)和第十二MOS管（M12)的源極接到所述電源（VCC)，所述第十三MOS管（M13)和所述 第十四MOS管（M14)的源極接至所述地（VSS)，所述第九MOS管（M9)、第十MOS管（MlO)及 第十三MOS管（M13)的漏極和所述第^^一 MOS管（Mil)的柵極與所述第三級的第三輸出端 (VOUTP)相連，所述第^^一 MOS管（Mil)、第十二MOS管（M12)及第十四MOS管（M14)的漏 極和所述第十MOS管（MlO)的柵極與所述第三級的第四輸出端（VOUTN)相連。
[0014] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0015] 圖1是【背景技術(shù)】中常見的電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2是【背景技術(shù)】中傳統(tǒng)的同步鎖存器電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖3是【背景技術(shù)】中Bosch等人改進(jìn)的同步鎖存器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的同步鎖存器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019] 圖5是本發(fā)明一個實施例的同步鎖存器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖6是本發(fā)明一個實施例的同步鎖存器進(jìn)行仿真的各部分信號波形示意圖；
[0021] 圖7是Bosch等人提出的鎖存器與本發(fā)明實施例的同步鎖存器輸出信號仿真波形 對比示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中心"、"縱向"、"橫向"、"長度"、"寬度"、 "厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底" "內(nèi)"、"外"、"順時 針"、"逆時針"、"軸向"、"徑向"、"周向"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或 位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必 須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0023] 此外，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或 者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，"多個"的含義是至少兩個，例如兩個， 三個等，除非另有明確具體的限定。
[0024] 在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相連"、"連接"、"固定"等 術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連 接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi) 部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0025] 在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征"上"或"下"可以 是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在 第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示 第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可以是 第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0026] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0027] 參見圖4,本發(fā)明實施例的同步鎖存器10,包括：第一級100和第二級200。
[0028] 第一級100的輸入信號為第一差分信號，第一級100用于將第一差分信號反相，以 得到反相的第二差分信號。第二級200與第一級100相連，用于將第二差分信號反相，以獲 取差分輸出信號。
[0029] 進(jìn)一步地，本發(fā)明實施例的同步鎖存器10還包括：第三級300。第三級300與第 二級200相連，用于對差分輸出信號進(jìn)行隔離和放大，并調(diào)節(jié)同步鎖存器10的輸出交疊電 平。
[0030] 結(jié)合圖5,詳細(xì)介紹本發(fā)明實施例的同步鎖存器10。
[0031] 第一