信號接收和信號處理裝置的制作方法

專利名稱：信號接收和信號處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種信號接收和信號處理裝置，該裝置包括一信號接收電路和一信號處理電路。
本發明尤其涉及這樣的信號接收電路和信號處理電路，其中脈動電壓變化選擇的重復頻率約大于1兆位/每秒(1Mb/s)，最好大于100Mb/s。
電壓變化可視為一數字式信息信號，它由一發送電路以一內部信號結構控制。這個數字信號可由于信號傳輸導體等一些因素而失真，接收電路應能檢測和接收已失真的數字信號。
這種裝置用于將已接收的(失真的)信號改成具有內部信號結構的發送信號，所接收的信號具有某些錯誤的電壓電平和/或不適應一定的共模(CM)區域，本方法的根據是使接收信號經過信號處理裝置變成更適于滿足信號交換要求的內部信號結構。
這種信號接收和信號處理裝置連接到一個適于以電壓脈沖形式傳輸載有信息的信號的導體上。這個導體與一信號接收電路中的晶體管連接，利用電壓脈沖的變化和脈沖電壓值產生一電流。這個脈沖電流流過該晶體管，并且這個電流由于電壓脈沖變化和電壓電平而產生。信號處理電路使該電流，具有一種信號自適應的載有信息的形式，它可更好地與電路內部載有信息的信號的一定形式相適配，顯然優于已接收信號的形式。
這種信號接收和信號處理裝置適用于判斷電壓脈沖中含有的信息內容，這里的脈沖頻率最高為200兆位/秒。
現有技術的描述這種信號接收和信號處理裝置已經用于檢測出現在一信號導體(單端信號系統)上的脈沖式電壓變化，或檢測出現在兩個導體(差分信號系統)上或其之間的脈沖式電壓變化。
為簡化起見，下面的描述只涉及差分信號系統，不過應說明，本發明提供的信號接收和信號處理裝置適用于兩種信號系統。
所屬領域的技術人員將采取所需的測量，以保持一個導體的電壓為常數，這正是單端信號系統所要求的。這在下面還要說明。
目前人們已采用多種技術制造這種信號接收和信號處理裝置，使其能滿足多種工作條件。
制造上述的信號接收和信號處理裝置的公知的方法是互補型金屬氧化物半導體(CMOS)技術和雙極型技術。為簡化起見，下面將主要描述CMOS技術的使用。
采用雙極型技術獲得的差異是很小的，而且對于本領域的技術人員來說是顯而易見的。
此外，將CMOS技術和/或雙極型技術改成其它公知的技術所需的變化，對于所屬領域的技術人員也是顯而易見的。
關于這種裝置的制造，除其它因素外，有兩個重要的標準判據(1)信號接收電路和信號處理電路的CM區(在差分信號系統中，CM區是指電壓范圍，在這個范圍內，所接收的電壓脈沖必須由信號接收電路檢測)；以及(2)導體上各電壓變化的重復頻率的極限值，該值由信號接收電路檢測和識別出來，之后由信號處理電路進行處理。
眾所周知，每個在導體上出現的信息信號連接至有關的柵極端子，這個端子是有關的PMOS晶體管的柵極端子。則CM區的電壓范圍從大約電源電壓(Vcc)的一半以上減至零電位(見圖3)。
采用PMOS晶體管和后連接電流鏡像電路，例如后連接的柵-陰放大電路(cascode circuit)等(下面介紹)，使CM區的電壓進一步下降到零電位以下(大約-0.7伏)。
人們知道，PMOS晶體管的重復頻率(高達200兆位/秒)比NMOS晶體管的重復頻率極限值低。
還應注意一個現象，如果將PMOS晶體管換成NMOS晶體管(見圖3和4)，將使CM區的電位從電源電壓降到低于該電壓的一半。在實際應用中這是不可取的，因為這個CM區必須至少位于由PMOS晶體管和后連接電流鏡像電路(即一柵-陰放大電路)構成的區域之內。
還應注意到，在制造這種信號接收和信號處理裝置時，一般在信號處理電路(圖3)中組合使用兩個晶體管，使流過第一個晶體管的電流的鏡像與流過另一個晶體管的電流相同。從而提供了以下條件，允許第二晶體管的漏源電壓相對于流過第一晶體管的變化的電流產生較大的變化。
下面參照

圖1更詳細地說明這樣一種信號處理電流鏡式電路。
為全面地介紹本發明適用的某些公知的技術和電路，應予以指出，流過第二晶體管的電流可以不受采用一柵-陰放大電路產生的漏源電壓的影響(柵-陰放大電路是一高阻抗電流發生器)。
下面參照圖2更詳細地說明包括四個晶體管的一個柵-陰放大電路。
還可用其他的公知的電流鏡像電路，例如采用三個晶體管構成的威爾森(Wilsow)電流鏡像電路。
在下面的說明書中和權利要求書中所稱的“電流鏡像電路”是泛指任一種電流鏡像電路，可能采用的是兩個、三個或更多個晶體管。
威爾森電流鏡像和柵-陰放大電路是一種連接為電流發生器時能發揮更有效作用的電流鏡像電路。
出版物“CMOS模擬電路設計”(由P.E.Allen編寫，出版號ISBN 0-03-006587-9)和DE-3525522號德國專利對上述公知的電路設計進行了詳細的描述。
CMOS技術使用PMOS和NMOS晶體管，在下面的描述中，無論選擇哪種晶體管，將在有關的符號前用“N”或“P”代表NMOS或PMOS晶體管。
下面的說明僅涉及NMOS晶體管，不過這種表達也包括雙極型NPN晶體管和等效的其它技術的晶體管。
同樣地，“PMOS晶體管”的表達也包括PNP晶體管或其它等效器件。
本發明技術問題的公開現在討論在本技術領域中上述已知技術存在的缺陷。根據圖4所示的實施例，采用PMOS晶體管和后連接的電流鏡式電路，一個信號接收電路可至少形成一個CM區，并且可采用快速晶體管如NMOS晶體管，雙極型NPN晶體管等增大重復頻率的極限值。
問題在于，在信號接收電路中NMOS晶體管的特殊連接形成一CM區，它的電壓變化會低于零電位。
在信號接收電路中成對地連接NMOS晶體管以得到電流鏡像電路，也存在技術問題。
允許至少兩個成對連接的NMOS晶體管共同連接到至少一個導體上，電壓脈沖出現在其源極端子(或它們的漏極端子)上，也存在技術問題。
在連接上述的NMOS晶體管處，兩個連接的NMOS晶體管相互連接并通過其柵極端子連接到一參考電位上，也存在技術問題。
還存在用簡單裝置補償的問題，由于傳輸系統可能出現的差別導致時間上存在偏差，這些系統中某個導體的電位值在信號處理電路中被鏡像反射若干次(例如n次)，而另一導體中的另一電流值被鏡像反射不同的次數(例如n＋1次)，之后這兩個電流值用來觸發一變換器和/或一放大器等類似裝置。
關于用NMOS晶體管制成信號處理裝置還有一個技術問題，它不僅為接收電壓脈沖式信息信號提供一個大的CM區，從大約零電平以下(這里指-0.7伏)直到大于所選電源電壓的一半，而且將接收的電壓脈沖變為所需的內部信號結構，例如與CMOS信號或發射極耦合邏輯(ECL)信號的適配。
還存在一個技術問題，要使信號接收裝置能檢測出具有很高位率(如每秒千兆位級)的以電壓脈沖形式表示的信息信號，至少要讓這個信號接收電路包含構成一專用電路的NMOS晶體管。
讓這些NMOS晶體管連接到第一導體上，并且讓兩個或多個其它的NMOS晶體管連接到第二導體上，重要的是能夠同時接收導體上的電壓脈沖(電壓值)，并且能將它們變換成相應的電流值，如何實現這一要求仍存在問題。
還有一個重要的技術問題是，讓兩個成對的NMOS晶體管連接到同一個導體上，該導體直接連接到該晶體管的源或漏極端(若采用CMOS技術)，或連接到晶體管的發射極(若采用雙極型技術)。
還有一個重要的技術問題是，讓兩個NMOS晶體管或雙極型晶體管相互連接到一導體上，然后再連接到一些后連接式電流鏡像電路上。
還有一個重要的技術問題是，選擇成對相關的晶體管，使兩個導體中的每個與電流鏡像電路相協調。
還有一個技術問題是，采用成對的晶體管的連接，一對與兩個導體中的每個對應，構成雙浮動電流鏡像電路。
還有一個重要的技術問題是，由一柵-陰放大電路或類似電路向成對相關NMOS晶體管提供電流。
還有一個重要的技術問題是，各晶體管是后連接式晶體管，由信號處理電路中的成對相關的電流鏡像電路實現。
還有一個重要的技術問題是，讓信號處理裝置中的一裝置是后連接式，由一變流器產生一輸出信號，用于判斷電流差。
還應注意讓一或多個電流鏡式電路采用級聯式連接。
解決方案采用本發明可解決一個或多個這些技術問題，如果采用CMOS技術或雙極型技術等，則對于“單端”式和“差動”式信號系統存在著共同的問題。本發明提供一種適用于單端式信號系統的信號接收和信號處理裝置，而且只需采用簡單的裝置就能變換用于差分方式或其它方式。這個裝置連接到一或多個導體，用于發送電壓脈沖式信息信號。每個導體連接到一個信號接收電路中的晶體管上，它根據電壓脈沖和脈沖電壓值的變化產生一個電流。這個脈沖電流流過該晶體管，并且該電流是由電壓脈沖變化和電壓電平所產生的。這個電流具有信號適配的信息載體形式。
根據本發明的一個方面，在這種信號接收和信號處理裝置中的晶體管采用一NMOS晶體管，一雙極型NPN晶體管，或一等效的用來接收導體上的電壓脈沖的晶體管。這個晶體管與另一NMOS晶體管、雙極性NPN晶體管或等效晶體管連接，共同形成一具有一個或多個電流鏡像功能的電流鏡式電路。
在一優選實施例中，該導體與兩個或多個NMOS晶體管或類似晶體管的源極或漏極端子相連接。
兩個或多個已連接的NMOS或類似晶體管也可相互連接，然后將它們的柵極端子(如果是雙極型晶體管，則指基極端子)接到一參考電位。
由電流鏡像電路和/或柵-陰放大電路向這兩個或多個NMOS晶體管提供電流。
通過兩個或多個NMOS或類似晶體管驅動的第一電流經一些電流鏡像電路傳輸，并且被鏡像反射若干次(n)，由一些電流鏡像電路傳輸的第二電流被鏡像反射不同的次數(n＋1)，在選定次數或鏡像電路之間的差非常小，實際上是一致的。
兩電流瞬時值之間的差被送入一由NMOS和PMOS晶體管串聯形成的信號放大器中，這兩個晶體管具有不同的特性，對它們進行選擇，使這些晶體管能補償由于電流鏡像電路所選數量之差所引起的時間偏差。
根據本發明，可將一個NMOS晶體管連接到第一導體上，和將另一NMOS晶體管連接到第二導體上，或者將兩個或更多個NMOS晶體管并聯連接到同一導體上。
此外，兩對或幾對NMOS晶體管可以連接到第一和/或第二導體上，其中每一對應與一電流鏡像電路相適配。
如果采用的是NMOS晶體管，這個NMOS晶體管的源極或漏極端子可連接到該導體，因為在這方面NMOS晶體管是非常對稱的。
根據本發明，兩個NMOS晶體管連接到一個導體上，并且與一個電流鏡像電路相協調。
而且，兩個導體中的每一個對應的一對晶體管也是與一電流鏡像電路相協調的。
如果采用的兩個導體是與差動的信息信號適配的，并且同步評估在導體上的電壓脈沖，對于由信號處理電路接收的電流差可作為一脈沖輸出信號輸出。
這對相互協調的晶體管與兩個導體共同構成雙浮動電流鏡像電路。
而且，既可由一電流鏡像電路也可由一柵-陰放大電路或類似電路向一對相互協調的NMOS晶體管提供電流。
在信號接收電路中的兩個NMOS晶體管是后連接式的，一個具有偶數符號，另一個具有奇數符號，在信號處理電路中具有電流鏡像電路。
在信號處理裝置中用于判斷電流差的裝置是后連接式的，通過一變換器產生一與電壓有關的輸出信號。
根據本發明，電流鏡式電路是與晶體管前連接的，它們可以采用級聯或類似電路。
優點本發明的與一或多個導體連接的信號接收和信號處理電路用于以電壓脈沖形式發送信息信號，信號處理裝置包括的NMOS晶體管(或雙極型晶體管)可以接收信息信號的高傳輸率或重復頻率，如果需要還能提供一個可接收CM區，從零電位以下到超過電源電壓的一半值。而且，該信號處理裝置可將已接收的信號改變為一種內部信號結構，或是CMOS信號，或是雙極ECL信號。
本發明的信號接收和信號處理裝置的基本特征體現在權利要求1的特征項目中。
附圖的簡要說明下面參照附圖詳細說明本發明的信號接收和信號處理裝置的幾個實施例和便于理解本發明的幾個基本電路以及幾個公知的有關電路。附圖為圖1表示本發明采用的公知電流鏡像電路的電路圖；圖1A，1B是與圖1的電路有關的曲線圖；圖2表示本發明采用的公知的具有四個晶體管的柵-陰放大電路，其中流過晶體管的電流或多或少與該晶體管端子間的電壓無關；圖2A是與圖2的電路有關的曲線圖；圖3表示一公知的信號接收和信號處理裝置的電路圖，其中信號接收電路中具有PMOS晶體管，并且后連接式電流鏡像電路具有兩個晶體管；圖4表示一公知的信號接收和信號處理裝置的電路圖，其中信號接收電路中具有PMOS晶體管，并且后連接式電流鏡像電路具有四個晶體管；圖5表示用于差動信號傳輸的信號接收和信號處理裝置，信號接收電路帶有NMOS晶體管，與兩個攜帶信息信號的導體連接；圖5a表示圖5的信號接收電路的一個變化形式(簡略式)，用于單末端信號傳輸；圖6表示信號接收和處理裝置的又一實施例，用于圖5的差動信號傳輸；圖7表示差動信號傳輸用的信號接收和信號處理裝置，主要由雙極型晶體管構成，連接有兩個信息信號的導體；圖7a表示圖7的信號接收電路的變化形式(簡略形式)，用于單端的信號傳輸；圖8表示與圖5有關的電路圖，在信號接收電路中具有雙極型晶體管，在信號處理電路中具有PMOOS晶體管，產生一適配CMOS的信號；以及圖9表示單端信號系統補償電路。
優選實施例的描述圖1是本發明采用的電路圖，圖1A，圖1B是該電路的兩個曲線圖，其中通過兩個晶體管的連接構成一電流鏡像電路。
應該指出，這個電流鏡像電路可以由PMOS晶體管制成，和/或雙極型技術由圖示的NMOS晶體管制成。
圖1表示兩個NMOS晶體管NT1，NT2，假設控制電流I1流過晶體管NT1，鏡像電流I2流過晶體管NT2。
每個晶體管具有源極端S，漏極端D和柵極端G。
圖1A的曲線A說明電流I1值的變化和源柵極電壓之間的關系。圖1A表示電流增加會引起電壓的增大。
圖1B的曲線B說明晶體管NT2的漏源電壓的變化情況。圖1B表示電流I2的變化當超過預定的門限電壓(約1.0伏)后與電壓變量UDS的關系變弱，即電壓UDS變大時，該電流變化較小。
這種電流發生器應具有較高的輸出阻抗，以便當電壓變化時，電流只有很小的變化。
本發明可使用公知的電路來消除這一不足，例如圖2所示的一種柵-陰放大電路。
圖2又增加了兩個NMOS晶體管NT3，NT4，其作用在于當電壓超過某一預定值后，電流I2的變化與兩個晶體管NT2，NT4的漏源電壓的變化幾乎無關，這一點可從圖2A的曲線C清楚地看出。
這里，晶體管NT4稱為級聯晶體管，晶體管NT2稱為電流晶體管。
顯然，很容易將圖1的電流鏡像電路轉變成圖2的柵-陰放大電路，當級聯晶體管NT4和電流晶體管NT2兩端的電壓(UDS)大幅度變化時，產生鏡像電流變化(I2)。這個柵-陰放大電路提供了一個具有很高輸出阻抗的電流發生器。
如果除了晶體管NT3，NT4之外，再加兩個晶體管形成級聯管的添加層，將會得到更高的輸出阻抗。
圖2A采用連線和點劃線試圖說明電流I1在某一點變化的變化率“dI”，本發明正是利用了這個變化結果。
對信號接收和信號處理裝置的已知電路連接的描述圖3表示信號接收和信號處理裝置1的電路圖，在導體L1，L2上帶有差動的電壓脈沖信息信號，裝置1包括一個信號接收電路2和一個后連接式信號處理電路3，前者由兩個PMOS晶體管PT1和PT2構成，信息信號一般具有偏離內部信號結構的偏差結構。信號處理電路在導體L3上輸出一脈動的與電壓有關的輸出信號，它與內部信號結構良好適配。
這里描述的電路包括為電路2提供電流的電流發生器51，和啟動處理已收到的電壓脈沖的NMOS晶體管NT5，NT6。晶體管NT5，NT6產生電流變化(I1和I2)，其中晶體管NT5與NMOS晶體管NT10電流鏡像連接，流過電流I1，晶體管NT6與NMOS晶體管NT9電流鏡像連接，流過電流I2。
這個電流I2又經過由PMOS晶體管PT7，PT8構成的電流鏡像電路再鏡像處理一次。因此圖3所示的電路圖只包括由圖1的兩個晶體管構成的電流鏡像電路。
放大器F1將源自瞬間電流差I1-I2的電壓放大，使放大器輸入側的電壓增加變為放大器輸出側L3上的電壓下降。放大器F1采用已知的設計，由兩個晶體管，一個PMOS管PT11和一個NMOS管NT12構成。
在輸入電壓和輸出電壓之間的關系可隨著晶體管PT11，NT12的尺寸瞬間變化，如曲線D所示，這個信號與CMOS相適配。
圖3所示的電路可以具有一個在零到電源電壓(Vcc)一半值之間的CM區，并且能接收和檢測導體L1，L2上的信號脈沖，該信號具有最大可達100MHz的高重復頻率。
圖4表示另一種信號接收和信號處理裝置1，包括信號接收電路2和信號處理電路3，后者包括兩個電流鏡像電路，采用兩個柵-陰放大電路K2、K3，和另一由PMOS晶體管PT14，PT15構成的電流鏡像電路。
在圖4中，信號接收電路2采用PMOS晶體管PT1，PT2，它們的連接方式同圖3，每個晶體管連接一導體L1，L2。
圖4所示的結構還采用由PMOS晶體管構成的柵-陰放大電路K1，為晶體管PT1，PT2提供合電流IT＝I1＋I2(之后作為放大器F1的電流差)，連接方式如圖3方式。
電流I1經過級聯晶體管NT16和電流晶體管NT17送至柵-陰放大電路K2，同時電流I2經過級聯晶體管NT18和電流晶體管NT19送至柵-陰放大電路K3(圖中只示出一半柵-陰放大電路)。
只有電流I1是通過所示的鏡像電路鏡像處理的，它由晶體管PT14，PT15構成。
采用上述電路和采用差動信號傳輸，CM區的范圍可從-0.7伏直到電源電壓Vcc一半值以上。這個電路可接收和檢測信號脈沖，其重復頻率最高約達100MHz。
對優選實施例的描述圖5表示本發明的信號接收和信號處理裝置1的接線圖，其中信號接收電路包括4個NMOS晶體管NT20，NT21，NT22，NT23，用于傳輸差動信號。
從柵-陰放大電路K4產生的電流流過晶體管NT20，NT21，K4電路由PMOS晶體管構成，由流過晶體管NT20，NT21的電流I1，I2之和得到總電流IT。假設電流I1流過晶體管NT20，電流I2流過晶體管NT21，它們與導體L1，L2上出現的瞬時電壓差有關。
在I1＋I2和IT之間的關系始終是不變的。
導體L1，L2上的電壓一般要使電流I1或電流I2流過，也就是說此時電流在兩個晶體管NT20，NT21中流過。
如果電壓脈沖出現在導體L1，L2上，由信號接收電路2得到瞬間電壓曲線，經過晶體管NT20，NT21檢測出來，從而產生與瞬態電流I1，I2的變化相一致的變化。
圖5說明根據本發明，電流I1是通過晶體管NT22鏡像連接的，電流I2是通過晶體管NT23鏡像連接的。
這個電路圖中，在電流I1到達放大器F1之前，電流I1在由晶體管PT26，PT27構成的又一電流鏡像電路中被鏡像處理。電流I2在到達放大器F1之前，該電流在由PT28，PT29構成的鏡像電路和在由NT24，NT25構成的鏡像電路中被鏡像處理。
瞬態電流差I1-I2影響放大器F1的輸入端子上的瞬態電壓，其方式與圖3的相同。
采用差動信號傳送，這個電路提供了一個與圖4所限定電路相符合的CM區，至少在信號接收電路2中采用NMOS晶體管和電流鏡像電路，可以將重復頻率的限值提高到千兆位/秒或千兆赫茲范圍。
應說明的是，NMOS晶體管位于電路圖的上部，和NMOS晶體管位于下部。
因此在信號接收電路2中如果使用具有短反應時間的晶體管，如NMOS晶體管，則要求能夠檢測出在兩個載有信息的數字電壓脈沖之間的臨界點，一旦測出這個臨界轉換點，對于下面的信號處理不必采用快速電路。
可以將圖5所示的差動信號傳輸方式以簡單方式變為單端傳輸方式，這通過鎖住導體L2的電位或使用圖5a所示的簡略電路圖來實現。
圖5中所示的實施例中，第一晶體管NT20連接到第一導體L1上，第二晶體管NT21連接到第二導體L2上。
此外，兩個晶體管NT20，NT22和兩個晶體管NT21，NT23或多個晶體管分別連接到導體L1和L2上。
這表示，一個晶體管，例如NT20可包含并行連接的一個或幾個晶體管，這樣，屬于一個電流鏡像電路的兩個或多個晶體管是有區別的。
晶體管NT23因此可包含兩個或幾個并聯的晶體管，而晶體管NT21只具有一個晶體管，在它們之間插入一個放大器電路。
這允許“換算”出在總電流IT和電流I1和I2之和以及以此方式節省的功率之間的電流關系。
圖5中與導體L1，L2成對連接的晶體管NT20，NT22和NT21，NT23相互連接，各形成一電流鏡像電路。
在信息處理電路3中出現和收到的電流差是脈動的與電壓相關的輸出信號，送給導體L3，這個信號具有內部選定的信號結構，與導體L1，L2成對的晶體管NT20，NT22和NT21，NT23可用作雙浮動式電流鏡像電路。
由晶體管NT24，NT25，PT28，PT29和晶體管PT26，PT27均可實現柵-陰放大電路或類似電路，從而可進一步改善由導體L3輸出的輸出信號的內部信號結構。
在上述實施例中，電流I1由一電流鏡像電路(晶體管PT26，PT27)所激勵，同時，電路I2可由兩個電流鏡像電路(晶體管PT28，PT29和NT24，NT25)所激勵。在原理上，這會產生從I2到放大器F1的電流脈沖的時間延遲，并且使放大的開關時間和導體L3上的變換信號失真。
采用兩個不同大小的晶體管PT11，PT12能夠補償上述失真，改變放大器F1的開關電平。
圖5所示的PMOS晶體管PT30，PT31連接，其作用是當電流I1，I2開關時縮短開關時間。這兩個反饋連接的晶體管是兩個具有負阻抗的負載，它們依次幫助加速開關時間。
與圖5所示的實施例不同的另一電路示于圖6中，其中晶體管NT20，NT20′共同連接到導體L1上，晶體管NT21，NT21′共同連接到導體L2上。
在輸入部分有一柵-陰放大電路(晶體管NT20-NT23)，它用于改善輸入CM特性。電流I1，I2受輸入的CM電壓影響很小，由于電流之和為常數，于是減小了在信號處理區內的時間偏差。晶體管NT20′，NT21′用于產生柵-陰放大電路所需的參考電壓(Vref)。
晶體管NT20，NT21負責檢測出在導體L1，L2之間的電壓差，而且為在柵-陰放大電路(如圖中所示的晶體管NT236)中的電流晶體管提供所需的參考電壓。
導體L1，L2之間的電壓差也可由晶體管NT20′，NT21′檢測，它們也對柵-陰放大電路中的級聯晶體管(如圖所示的晶體管NT23a)發生作用。
在圖7中的信號接收和信號處理裝置1′中，信號接收電路2′包括主要按圖5所示電路方式連接的雙極型晶體管，區別在于，晶體管BT20，BT21通過其發射極端子分別連接到導體L1，L2上。
晶體管BT20-BT23與圖5中的晶體管NT20-NT23相對應，而且連接關系相同。
根據圖5和圖6的實施例更充分地示于圖7中。
目前所討論的實施例用于解釋如何從導體L1，L2上的電壓相關信號判斷出壓差和轉換成電流之差(I1-I2)。
上述電路的工作方式與信號單端信號系統相同，區別在于某一個導體(例如，導體L2)具有固定不變的參考電位(見圖7a和9)。
圖7a(和圖5a)表示一簡化的接在導體L1上的單端信號電路，其中晶體管BT21a，BT23a形成一電流鏡像電路，以使電流I2保持恒定，晶體管BT22a相應于導體L1上的電壓變化產生電流I1的變化。
一般地，如果采用NMOS晶體管，其源極端子連接到導體L1或L2上，具有較低的電壓電平，其漏極端子則連接到較高的電位上。
實際上，一個CMOS晶體管一般是完全對稱的，因此漏或源極端子只是明確定義的問題。
尤其要說明的(在圖5中)，晶體管NT22，NT23在任何情況下可以是雙晶體管或多個晶體管組成，從而使參考電流IT產生變化和選擇性放大，目的是減小總電流消耗，關于限制性說明也可參看其它已描述的晶體管電路。
圖8的電路中雙極型晶體管BT20，BT21，BT22，BT23是信號接收電路2′的一部分，其中的信號處理電路3包括一些NMOS晶體管和一些PMOS晶體管，用于產生在導體L3上的與CMOS適配的輸出信號。
構成電流鏡像電路的PMOS和NMOS晶體管(PT26，PT27，PT28，PT29和NT24，NT25)在圖5中也可看見。
如圖7的描述，電流I1，I2的變化將產生電阻R1，R2上的電壓差，這個電壓差在后連接的差動部分BT24，BT25中被放大，繼而在電阻R3，R4上產生一電壓降。
電阻R3，R4上的電壓差形成一處于最高電平的ECL信號。
如果需要將這個ECL信號的電平向下降，可以采用常規方式從后連接的射極輸出器獲得。
晶體管BT22，BT23分別可以由幾個并聯連接的晶體管制成，與NMOS晶體管NT22，NT23類似，用于參考電流IT的放大。
在本發明的范圍內，以常規方式將一個或幾個晶體管分成并聯連接的較小的晶體管，從而提高精確度。
通過增大參考電流IT，可以增加信號接收電路2和/或信號處理電路3中的帶寬或最高速率。
帶寬可選擇與選定的參考電流相符合，在較低傳輸速率的情況下可減小參考電流，這樣可降低功耗。
圖9表示一補償電路的電路圖，它專用于單端信號系統，其參考電壓連接到導體L2上。
圖9的補償電路用于圖8所示的實施例，不過它也可用于圖5，6和7所示的實施例。
兩個NMOS晶體管NT90，NT91各連接一導體L1，L2，它們的柵極端子共同連接，并且由一參考電流Iref控制調節，該電流代表總電流IT。
補償電流IT流過兩個晶體管NT90，NT91，它與Iref成正比，也就是說，在信號接收電路2中流過晶體管BT20-BT23的電流為IT＋I1＋I2。這些電流將相互抵消，于是當達到平衡時，在導體L1，L2將沒有電流。
顯然，本發明并不局限于上述和圖示的實施例，在所附的權利要求的范圍內可以作出一些改進。
權利要求
1.信號接收和信號處理裝置至少連接一個傳輸攜帶信息的信號的導體，該信號是一種電壓脈沖信號，該導體連接到在信號接收電路中的晶體管，它根據電壓脈沖的變化和電壓脈沖的值產生一個電流，這個電流以脈沖形式流過該晶體管，它是根據電壓脈沖變化和電壓電平產生的，該電流經過信號處理裝置變成適于攜帶信息的信號形式，其特征在于，在信號接收電路中的該晶體管與至少另一個晶體管共同形成一個電流鏡像電路。
2.根據權利要求1的信號接收和信號處理裝置，該裝置適用于單端信號系統，其特征在于，所述在信號接收電路中的該晶體管是一個NMOS晶體管，并且連接到所述導體上，接收電壓脈沖，另一個NMOS晶體管與一個附加NMOS晶體管連接，形成一個電流鏡像電路。
3.根據權利要求2的信號接收和信號處理裝置，其特征在于，兩個NMOS晶體管通過其源極端子與所述導體連接。
4.根據權利要求2的信號接收和信號處理裝置，其特征在于，兩個NMOS晶體管通過其漏極端子與所述導體連接。
5.根據權利要求2的信號接收和信號處理裝置，其特征在于，兩個NMOS晶體管相互連接，并且通過其柵極端子連接到基準電位。
6.根據權利要求2的信號接收和信號處理裝置，其特征在于，NMOS晶體管至少通過一個電流鏡像電路提供電流。
7.根據權利要求2的信號接收和信號處理裝置，其特征在于，由第一NMOS晶體管驅動的第一電流經過第一電流鏡像電路鏡反射一定次數(N)，由第二NMOS晶體管驅動的第二電流經過第二電流鏡像電路鏡反射另一確定次數(N＋1)。
8.根據權利要求2或7的裝置，其特征在于，在第一和第二電流的瞬時值之間的差傳輸到一個信號放大器，該放大器包括一個相互串聯連接的NMOS晶體管和PMOS晶體管形成的電路，在該信號放大器中的NMOS和PMOS晶體管具有不同的特性，選擇這些特性，使晶體管能補償由于第一和第二電流鏡像電路之間的差別產生的時間差。
9.根據權利要求1或2的裝置，其特征在于，一個連接到第一導體的NMOS晶體管和兩個形成電流鏡像電路的NMOS晶體管共同連接到第二導體上。
10.根據權利要求1、2或9的裝置，其特征在于，兩個NMOS晶體管并聯地連接到第一導體上。
11.根據權利要求9的裝置，其特征在于，至少兩對NMOS晶體管連接到第二導體上，每對與電流鏡像電路相一致。
12.根據權利要求9或10的裝置，其特征在于，與第一導體連接的有關的NMOS晶體管是通過其源極端子連接的。
13.根據權利要求9或10的裝置，其特征在于，與第一導體連接的有關的NMOS晶體管是通過其漏極端子連接的。
14.根據權利要求2、9、12或13的裝置，其特征在于，兩個NMOS晶體管連接到第二導體上，并且互相連接形成一個電流鏡像電路，以便產生一個固定的電流值，并且與第一導體連接的一個NMOS晶體管用于根據第一導體上的至少一個電壓脈沖及其變化改變其電流值。
15.根據權利要求1的信號接收和信號處理裝置，該裝置通過第一和第二導體與差分信號系統適配，每個導體適于傳輸電壓脈沖信息信號，每個導體與信號接收電路的有關晶體管連接，根據電壓脈沖的變化和電壓脈沖的值產生一個電流，每個電流具有脈沖形式，是由有關的電壓脈沖變化和電壓電平所產生的，其特征在于，該晶體管是NMOS晶體管，其連接保證接收有關的導體上的電壓脈沖，每個晶體管與另一個NMOS晶體管連接，形成電流鏡像電路。
16.根據權利要求15的裝置，其特征在于，該NMOS晶體管通過其源極端子與第一和第二導體連接。
17.根據權利要求15的裝置，其特征在于，該NMOS晶體管通過其漏極端子與第一和第二導體連接。
18.根據權利要求15的裝置，其特征在于，這些NMOS晶體管互相連接，并且通過其柵極端子連接到一個基準電位。
19.根據權利要求15的裝置，其特征在于，這些NMOS晶體管由至少一個電流鏡像電路提供電流。
20.根據權利要求15的裝置，其特征在于，由形成電流鏡像電路的兩個NMOS晶體管中的一個驅動的第一電流通過第一電流鏡像電路鏡反射一定次數(N)，由形成電流鏡像電路的兩個NMOS晶體管中的另一個驅動的第二電流經過第二電流鏡像電路鏡反射另一確定次數(N＋1)到一個信號放大器。
21.根據權利要求20的裝置，其特征在于，第一和第二電流的瞬時值之間的差傳輸到信號放大器，該放大器包括一個相互串聯連接的NMOS晶體管和PMOS晶體管形成的電路，在該信號放大器中的NMOS和PMOS晶體管具有不同的特性，選擇這些特性，使晶體管能補償由于第一和第二電流鏡像電路之間的差別產生的時間差。
22.根據權利要求15的裝置，其特征在于，兩個NMOS晶體管連接到第一導體上，并且兩個形成電流鏡像電路的NMOS晶體管連接到第二導體上。
23.根據權利要求15或22的裝置，其特征在于，至少兩對NMOS晶體管并聯連接到第一導體上。
24.根據權利要求22的裝置，其特征在于，至少兩對NMOS晶體管連接到第二導體上，每對形成一個電流鏡像電路。
25.根據權利要求22的裝置，其特征在于，一個NMOS晶體管的源極端子連接到第一導體上。
26.根據權利要求22的裝置，其特征在于，一個NMOS晶體管的漏極端子連接到第一導體上。
27.根據權利要求15、25或26的裝置，其特征在于，與第二導體有關的兩個NMOS晶體管連接到第二導體上，并且互相連接形成一個電流鏡像電路，以便產生一個變化的電流值，并且與第一導體有關的兩個NMOS晶體管根據第一導體上的電壓脈沖產生變化的電流值。
28.根據權利要求27的裝置，其特征在于，與第一和第二導體有關的NMOS晶體管連接形成電流鏡像電路，由信號處理電路接收的電流差作為脈沖輸出信號輸出。
29.根據權利要求28的裝置，其特征在于，與第一和第二導體中每一個有關的一對NMOS晶體管構成一個雙浮動電流鏡像電路。
30.根據權利要求15的裝置，其特征在于，在與第一和第二導體中的一個有關的該對NMOS晶體管中的兩個NMOS晶體管由一個柵-陰放大電路提供電流。
31.根據權利要求15或30的裝置，其特征在于，在與第一和第二導體中的另一個有關的該對NMOS晶體管中的兩個NMOS晶體管是后連接的，一個具有偶數，一個具有奇數，連接到信號處理電路的電流鏡像電路上。
32.根據權利要求31的裝置，其特征在于，在信號處理電路中的裝置通過一變換器產生一個輸出信號，用于計算后連接的電流差。
33.根據權利要求15的裝置，其特征在于，該電流鏡像電路是一個柵-陰放大電路。
34.根據權利要求1的信號接收和信號處理裝置，該裝置適用于單端信號系統，通過一個導體傳輸電壓脈沖信息信號，其特征在于，在信號接收電路中的晶體管是一個連接接收導體上的電壓脈沖的雙極型晶體管，并且附加一個雙極型晶體管，它與另一雙極型晶體管連接，形成一個電流鏡像電路。
35.根據權利要求34的裝置，其特征在于，兩個連接的雙極型晶體管通過發射極端子連接到導體上。
36.根據權利要求34或35的裝置，其特征在于，兩個連接的雙極型晶體管互相連接，并且通過其基極端子連接到基準電位上。
37.根據權利要求34的裝置，其特征在于，這兩個雙極型晶體管由至少一個電流鏡像電路提供電流。
38.根據權利要求34的裝置，其特征在于，由兩個雙極型晶體管中的一個驅動的第一電流通過第一電流鏡像電路鏡反射一定次數(N)，由兩個雙極型晶體管中的另一個驅動的第二電流經過第二電流鏡像電路鏡反射另一確定次數(N＋1)。
39.根據權利要求34的裝置，其特征在于，第一和第二電流的瞬時值之間的差傳輸到信號放大器。
40.根據權利要求1或34的裝置，其特征在于，一個雙極型晶體管連接到第一導體上，并且兩個形成電流鏡像電路的雙極型晶體管互連到第二導體上。
41.根據權利要求1、34或40的裝置，其特征在于，至少兩個雙極型晶體管并聯連接到第一導體上。
42.根據權利要求40的裝置，其特征在于，至少兩對雙極型晶體管連接到第二導體上，每對形成一個電流鏡像電路。
43.根據權利要求40的裝置，其特征在于，一個雙極型晶體管的發射極端子連接到第一導體上。
44.根據權利要求34、40或43的裝置，其特征在于，兩個雙極型晶體管連接到第二導體上，并且互相連接形成一個電流鏡像電路，以便產生一個固定的電流，并且與第一導體有關的一個雙極型晶體管用于根據第一導體上的一個電壓脈沖及其變化改變其電流。
45.根據權利要求1的信號接收和信號處理裝置，該裝置通過第一和第二導體與差動差分信號系統適配，每個導體適于傳輸電壓脈沖信息信號，每個導體與信號接收電路的有關雙極型晶體管連接，根據電壓脈沖的變化和電壓脈沖的值產生一個電流，每個電流具有脈沖形式，是由有關的電壓脈沖變化和電壓電平所產生的，每個有關電流由信號處理電路處理成適于攜帶信息的信號，其特征在于，該晶體管是雙極型晶體管，其連接保證接收有關的導體上的電壓脈沖，每個晶體管與另一個雙極型晶體管連接，形成電流鏡像電路。
46.根據權利要求45的裝置，其特征在于，連接的雙極型晶體管通過發射極端子連接到第一和第二導體上。
47.根據權利要求45的裝置，其特征在于，雙極型晶體管互相連接，并且通過其基極端子連接到基準電位上。
48.根據權利要求45的裝置，其特征在于，這些雙極型晶體管由至少一個電流鏡像電路提供電流。
49.根據權利要求45的裝置，其特征在于，第一和第二電流的瞬時值之間的差傳輸到信號放大器。
50.根據權利要求45的裝置，其特征在于，兩個雙極型晶體管連接到第一導體上，并且兩個形成電流鏡像電路的雙極型晶體管互連到第二導體上。
51.根據權利要求45或50的裝置，其特征在于，至少兩對雙極型晶體管并聯連接到第一導體上。
52.根據權利要求50的裝置，其特征在于，至少兩對雙極型晶體管連接到第二導體上，每對形成一個電流鏡像電路。
53.根據權利要求50的裝置，其特征在于，一個雙極型晶體管的發射極端子連接到第一導體上。
54.根據權利要求45或53的裝置，其特征在于，兩個雙極型晶體管連接到第二導體上，并且互相連接形成一個電流鏡像電路，以便產生一個變化的電流，并且與第一導體有關的兩個雙極型晶體管根據第一導體上的電壓脈沖產生變化的電流。
55.根據權利要求54的裝置，其特征在于，與第一和第二導體有關的一對雙極型晶體管連接形成電流鏡像電路，由信號處理電路接收的電流差作為脈沖ECL輸出信號輸出。
56.根據權利要求55的裝置，其特征在于，與第一和第二導體中每一個有關的一對成對相關的雙極型晶體管構成一個雙浮動電流鏡像電路。
57.根據權利要求45的裝置，其特征在于，一對成對相關的雙極型晶體管中的每一個由一個柵-陰放大電路提供電流。
58.根據權利要求45的裝置，其特征在于，該電流鏡像電路是一個柵-陰放大電路。
59.根據權利要求1、2或15的裝置，其特征在于，調節一些晶體管縮短接收電流脈沖之間的轉換時間。
60.根據權利要求1、2或15的裝置，其特征在于，該PMOS晶體管由一個電流鏡像電路提供電流。
61.根據權利要求34或45的裝置，其特征在于，信號接收電路中的雙極型晶體管的基極共同連接到一個基準電位，并且其余的電流鏡像電路由至少一個PMOS和NMOS晶體管構成。
62.根據權利要求34或45的裝置，其特征在于，電流變量輸送到差動放大器，它將電阻上的電壓差變換為一個ECL信號。
63.根據前述任一權利要求所述的裝置，其特征在于，至少一個晶體管包括至少兩個并聯的較小晶體管。
64.根據前述任一權利要求所述的裝置，其特征在于，選定的帶寬與基準電流的選定值相對應。
65.根據權利要求1的裝置，其特征在于，晶體管與導體的連接用于控制基準電流，以便使一導體與另一與其它晶體管連接的導體相平衡，于是導體上沒有電流流過。
66.根據權利要求65的裝置，其特征在于，一個補償電流流過晶體管，與選定的基準電流相對應。
67.根據權利要求65或66的裝置，其特征在于，該補償電流與流過信號接收電路中的晶體管的電流相對應。
68.根據權利要求65的裝置，其特征在于，這些晶體管是NMOS晶體管。
69.根據權利要求66的裝置，其特征在于，晶體管的柵極和基極端子之一是處于基準電位。
70.根據權利要求65或69的裝置，其特征在于，處于基準電位的晶體管是由一個級聯晶體管構成。
全文摘要
一種信號接收和信號處理裝置，連接一或多個導體，用于以電壓脈沖的形式發送信息信號。上述導體與信號接收電路中的晶體管連接，利用電壓脈沖和脈沖電壓值的變化對電流產生作用，這個電流以脈沖形式流過上述晶體管。即該電流是由電壓脈沖變化和電壓電平所產生，并且通過信號處理電路得到適于攜帶信息的信號形式。上述晶體管與至少一個其它的晶體管共同構成一電流鏡像電路。
文檔編號G05F3/26GK1141698SQ9519173
公開日1997年1月29日 申請日期1995年2月16日 優先權日1994年2月21日
發明者M·O·J·黑德堡 申請人:艾利森電話股份有限公司