专利名称：高阻抗偏置网络的制作方法
技术领域：
本发明涉及高阻抗偏置网络，具体涉及一种用于使高阻抗偏置网络的反向偏置泄漏偏移(offset)的系统和方法。
背景技术：
高阻抗网络允许在处理信号之前将信号偏置(bias)。可以期望偏置允许后续电路接收信号的极限值、处理信号的整个范围，允许信号以特定电平为基准，或其组合。将信号偏置的另一目的是利用偏置网络来避免信号失真。
发明内容
本文献讨论了针对使用极小集成电路面积的集成电路高阻抗偏置网络的方法和装置。在示例中，装置可以包括被配置为形成高阻抗偏置网络的第一、第二和第三二极管。在示例中，第三二极管可以被定尺寸，以补偿由第一和第二二极管形成的反并联 (anti-parallel) 二极管对的寄生二极管结。在示例1中，一种装置包括耦接在信号节点与共模节点之间的反并联二极管对。 反并联二极管对可以包括第一二极管以及耦接至第一二极管的第二二极管。该装置还可以包括耦接在供电节点与信号节点之间的第三二极管，第三二极管被定尺寸，以补偿反并联二极管对的寄生二极管结。在示例2中，可选地，示例1的寄生二极管结耦接至信号节点。在示例3中，可选地，示例1-2中的任何一个或多个示例的寄生二极管结的阳极耦接至参考节点。在示例4中，可选地，示例1-3中的任何一个或多个示例包括包括反并联二极管对和第三二极管的集成电路。在示例5中，可选地，示例1-4中的任何一个或多个示例的第一二极管包括P+ 二极管。在示例6中，可选地，示例1-5中的任何一个或多个示例的第二二极管包括P+ 二极管。在示例7中，可选地，示例1-6中的任何一个或多个示例的第一二极管包括第一双极晶体管的一部分。在示例8中，可选地，示例1-7中的任何一个或多个示例的第二二极管包括第二双极晶体管的一部分。在示例9中，一种方法包括在反并联二极管对的信号节点处接收信号，在反并联二极管对的共模节点处接收偏移电压，以及通过耦接至信号节点的第三二极管提供补偿电流，补偿电流被配置为使反并联二极管对的寄生二极管结的漏电流偏移。在示例10中，可选地，示例1-9中的任何一个或多个示例中的接收信号包括在寄生二极管结处接收信号。
在示例11中，可选地，示例1-10中的任何一个或多个示例中的接收信号包括在耦接至信号节点的寄生二极管结的阳极处接收信号。在示例12中，可选地，示例1-11中的任何一个或多个示例中的接收信号包括在反并联二极管对的第一二极管的阳极处接收信号。在示例13中，可选地，示例1-12中的任何一个或多个示例中的接收偏移电压包括在反并联二极管对的第二二极管的阳极处接收偏移电压。在示例14中，可选地，示例1-13中的任何一个或多个示例中的在反并联二极管对的信号节点处接收信号包括在第一晶体管的基极节点处接收信号。在示例15中，可选地，示例1-14中的任何一个或多个示例中的在反并联二极管对的共模节点处接收偏移电压包括在第二晶体管的发射极处接收偏移电压。在示例16中，可选地，示例1-15中的任何一个或多个示例中的通过耦接至信号节点的第三二极管提供补偿电流包括在包括第三二极管的晶体管的基极节点处接收供电电压。在示例17中，一种系统包括麦克风，被配置为产生与接收到的环境声音相对应的信号；以及集成电路，被配置为在信号节点处接收信号、在共模节点处接收共模电压、以及通过共模电压对信号进行偏移。集成电路可选地包括耦接在信号节点与共模节点之间的反并联二极管对。反并联二极管对可选地包括第一二极管以及耦接至第一二极管的第二二极管。集成电路可选地包括耦接在供电节点与信号节点之间的第三二极管，第三二极管被定尺寸，以补偿反并联二极管对的寄生二极管结。在示例18中，可选地，示例1-17中的任何一个或多个示例的第一二极管包括第一
晶体管的一部分，第二二极管包括第二晶体管的一部分。在示例19中，可选地，示例1-18中的任何一个或多个示例的第三二极管包括第三晶体管的一部分。在示例20中，可选地，示例1-19中的任何一个或多个示例的第三晶体管的N阱被定尺寸，以补偿反并联二极管对的寄生二极管结。在示例21中，系统或装置可以包括示例1至20中的任何一个或多个示例的任何部分或者任何部分的组合，或者可以可选地与示例1至20中的任何一个或多个示例的任何部分或者任何部分的组合相结合，以包括用于执行示例1-20的任何一个或多个功能的装置，或者包括指令的机器可读介质，所述指令在由机器执行时使该机器执行示例1-20的任何一个或多个功能。该概述意在提供本专利申请的主旨的概述。并不意在提供本发明的排他或完尽说明。包括详细描述，以提供与本专利申请有关的其他信息。
在不必须按比例绘制的附图中，不同视图中类似的附图标记可以描述类似的组件。具有不同字母后缀的类似附图标记可以表示类似组件的不同实例。附图总体上通过示例但并非限制性地示出了本文献中所讨论的各个实施例。图1总体上示出了包括具有反并联二极管对的偏置网络的系统的示例。图2总体上示出了包括反并联二极管对的偏置网络的示例。
图3总体上示出了集成的反并联二极管对的示例。图4示出了操作高阻抗偏置网络的示例方法。图5总体上示出了高阻抗集成电路偏置网络的示例。
具体实施例方式本发明的发明人已经认识到一种集成电路、高阻抗输入偏置网络方法和结构，能够提供一个或多个极高阻抗、输入电压范围上的最小阻抗变化、关于共模电压的对称阻抗、 低电容量、或最小集成电路面积要求。图1总体上示出了系统10的示例，系统10包括音频输入换能器106、偏置网络 100、以及处理电路115。偏置网络100包括反并联二极管对105。在示例中，反并联二极管对105可以包括第一二极管101和第二二极管102。在图1的示例中，第二二极管102的阳极110耦接至第一二极管101的阴极112，第二二极管102的阴极111耦接至第一二极管101的阳极113，从而形成反并联二极管对105。偏置网络100可以提供极高阻抗，并且可以用于将系统10的输入信号(例如来自麦克风106的输入音频信号)偏置。输入信号可以连接至偏置网络100的第一端子107，共模电压108可以连接至偏置网络100的第二端子109，例如以将输入信号106偏置。图2总体上示出了在在集成电路中实现的、包括反并联二极管对205的偏置网络 200的示例。偏置网络200可以包括由于反并联二极管对105的第一和第二二极管201、202 的实现而形成的寄生二极管结203、204。第一和第二二极管201、202可以包括第一寄生二极管结203和第二寄生二极管结204。第一和第二寄生二极管结203、204可以在第一和第二二极管201、202的半导体部分与半导体衬底之间形成。当作为高阻抗网络实现时，可以在反并联二极管对205的第一节点207处接收到信号，并且可以在反并联二极管对205的第二节点209处接收到共模(CM)电压。随着输入信号的变化，第一寄生二极管203可以变成反向偏置的，并且漏电流可以在反并联二极管对205的第一节点207与耦接至第一寄生二极管结203的阴极的参考电势217之间流动。源自反并联二极管对205的第一节点207 或由反并联二极管对205的第一节点207吸收的第一寄生二极管结203的漏电流可以使接收到的信号失真。例如，如果在第二节点209处施加正的共模电压，当输入节点207处于共模电压下时，理想偏置网络应当在输入节点207处具有零电流。然而，由于通过与偏置网络 200的第一节点207耦接的第一寄生二极管结203的漏电流，使反并联二极管对205的第一节点207处没有电流流动的输入电压的值不同于共模电压。第一寄生二极管结203的反向偏置漏电流可以有贡献于输入信号的总谐波失真。图3总体上示出了高阻抗偏置网络300的示例，根据本发明主旨示例，高阻抗偏置网络300包括集成的反并联二极管对305。高阻抗偏置网络300可以包括第一二极管301、 第二二极管302以及第三二极管323。第一、第二和第三二极管301、302、323中的每一个都包括寄生二极管结303、304、305。第一和第二二极管301、302相耦接以形成反并联二极管对305。第一和第二寄生二极管结303、304可以由在集成电路内第一和第二二极管301、 302的形成而产生。如上所述，在示例中，第一和第二二极管301、302之一的寄生二极管结可以耦接至输入节点307。在反向偏置的情况下，寄生二极管结303可以经由通过寄生二极管结303在输入节点307与参考节点318之间流动的漏电流，使输入信号失真。在特定高
6阻抗偏置网络300示例中，第三二极管323可以耦接在供电电压节点319与输入节点307 之间。第三二极管323可以提供补偿电流，以使与偏置网络的输入节点307耦接的寄生二极管结303的反向偏置漏电流偏移。在示例中，第一、第二或第三二极管301、302、323中的一个或多个可以包括在衬底上形成的P+ 二极管。在示例中，第三二极管323的N阱可以被定尺寸，以精确补偿与偏置网络300的输入节点307耦接的第一二极管302的寄生二极管结303的漏电流。图4总体上示出了操作集成电路偏置网络(例如图1-3中一个或多个所示的偏置网络)的方法示例。在401处，可以在包括第一和第二二极管的集成电路偏置网络的输入节点处接收信号。在402处，可以在集成电路偏置网络的共模节点处接收偏移电压。在403处，可以使用第三二极管来提供对反向偏置寄生二极管结的补偿。图5总体上示出了包括第一、第二和第三双极晶体管531、532、533的高阻抗集成电路偏置网络500的示例。第一和第二晶体管531、532的集电极-基极结可以按照反并联二极管配置来耦接。在示例中，第一晶体管531的集电极和第二晶体管532的基极可以耦接至输入节点507。在示例中，第一晶体管531的基极和第二晶体管532的集电极可以耦接至共模节点509。在示例中，第三晶体管533可以耦接在输入节点507与供电电压节点518之间，以提供补偿电流，从而使耦接至信号输入507的寄生二极管结的反向偏置漏电流偏移。 在半导体衬底上，在形成第一和第二二极管531、532期间，可以产生寄生二极管结。例如， 这里所公开的任何一个或多个二极管可以使用晶体管来形成。在其他示例中，这里所公开的寄生二极管结可以在晶体管的N阱与衬底之间形成。在示例中，图5示例的寄生二极管结可以在第一、第二和第三晶体管531、532、533中的每一个的N阱与衬底之间形成。在图 5所示示例中，在将输入节点507处接收到的信号反向偏置时，在第一二极管301的N阱与衬底之间所产生的寄生二极管结会泄漏电流。第三二极管533的反向偏置基极-集电极结所提供的补偿电流可以补偿漏电流，使得高阻抗集成电路偏置网络500使用非常小的衬底面积在输入节点507与共模节点509之间提供极高电阻。此外，偏置网络500并不显著有贡献于在输入节点507处接收到的、且使用在共模节点509处接收到的偏移电压来偏置的信号的总谐波失真。附加注释上述详细描述包括对形成详细描述一部分的附图的参考。附图通过示意示出了可以实践本发明的特定实施例。这些实施例在这里也可以被称作“示例”。本文献中所参考的所有公开、专利以及专利文献的全部内容通过引用合并于此，但是通过引用单独合并。在本文献与通过引用所合并的那些文献之间的不一致使用的情况下，合并的参考文献中的使用应当被看作是对本文献中的使用的补充；对于不可协调的不一致性，本文献中的使用占主导。在本文献中，如专利文献中通常所使用的，使用术语“一种”来包括一个或多个，而与任何其他实例或“至少一个”或“一个或多个”的使用无关。在本文献中，术语“或”用于指代非排他的，使得“A或B”包括“只有A而没有B”，“只有B而没有A”，以及“A和B”，除非另有所指。在所附权利要求中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作相应术语“包括(comprising)”和“其中(wherein) ”的易懂英文的等同物。同样在随后的权
7利要求中，术语“包括”是开放式的，即，包括除了权利要求中这样的术语后面所列元素以外的其他元素的系统、设备、产品或过程仍被视为落在该权利要求的范围内。此外，在权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并不意在对它们的对象强加数字要求。
以上描述是示意性的而不是限制性的。例如，尽管已经关于PNP器件描述的以上示例，但是一个或多个示例可应用于NPN器件。在其他示例中，上述示例(或者该示例的一个或多个方面)可以以彼此相结合的方式来使用。本领域技术人员在查看以上描述后可以使用其他实施例。提供摘要以符合37C. F. R. § 1. 72(b)，以使得读者能够快速确定技术公开的本质。一并应理解的是，摘要并不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在以上详细描述中，可以将各个特征组合在一起以使本公开更有效率。这不应解释为所公开的但未要求保护的特征是任何权利要求不可或缺的。而是，本发明的主旨在于少于具体公开实施例的所有特征。因此，从而可以将权利要求合并到详细描述中，其中，每个权利要求独立作为分离的实施例。应当参照所附权利要求确定本发明的范围，并且一同确定这样的权利要求所要求保护的等同物的全部范围。
权利要求
1.一种高阻抗偏置装置，包括耦接在信号节点与共模节点之间的反并联二极管对，所述反并联二极管对包括 第一二极管；以及耦接至第一二极管的第二二极管；以及耦接在供电节点与信号节点之间的第三二极管，第三二极管被定尺寸，以补偿反并联二极管对的寄生二极管结。
2.根据权利要求1所述的高阻抗偏置装置，其中，寄生二极管结耦接至信号节点。
3.根据权利要求1或2所述的高阻抗偏置装置，其中，寄生二极管结的阳极耦接至参考节点。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的高阻抗偏置装置，包括包括所述反并联二极管对和所述第三二极管的集成电路。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的高阻抗偏置装置，其中，第一二极管包括P+二极管。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的高阻抗偏置装置，其中，第二二极管包括P+二极管。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的高阻抗偏置装置，其中，第一二极管包括第一双极晶体管的一部分。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的高阻抗偏置装置，其中，第二二极管包括第二双极晶体管的一部分。
9.一种高阻抗偏置方法，包括在反并联二极管对的信号节点处接收信号； 在反并联二极管对的共模节点处接收偏移电压；以及通过耦接至信号节点的第三二极管提供补偿电流，所述补偿电流被配置为使反并联二极管对的寄生二极管结的漏电流偏移。
10.根据权利要求9所述的高阻抗偏置方法，其中，接收信号包括在寄生二极管结处接收信号。
11.根据权利要求9或10所述的高阻抗偏置方法，其中，接收信号包括在耦接至信号节点的寄生二极管结的阳极处接收信号。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的高阻抗偏置方法，其中，接收信号包括在反并联二极管对的第一二极管的阳极处接收信号。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的高阻抗偏置方法，其中，接收偏移电压包括 在反并联二极管对的第二二极管的阳极处接收偏移电压。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的高阻抗偏置方法，其中，在反并联二极管对的信号节点处接收信号包括在第一晶体管的基极节点处接收信号。
15.根据权利要求14所述的高阻抗偏置方法，其中，在反并联二极管对的共模节点处接收偏移电压包括在第二晶体管的发射极处接收偏移电压。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的高阻抗偏置方法，其中，通过耦接至信号节点的第三二极管提供补偿电流包括在包括第三二极管的晶体管的基极节点处接收供电电压。
17.一种高阻抗偏置系统，包括麦克风，被配置为产生与接收到的环境声音相对应的信号；集成电路，被配置为在信号节点处接收信号、在共模节点处接收共模电压、以及通过共模电压对信号进行偏移，所述集成电路包括耦接在信号节点与共模节点之间的反并联二极管对，所述反并联二极管对包括 第一二极管；以及耦接至第一二极管的第二二极管；以及耦接在供电节点与信号节点之间的第三二极管，第三二极管被定尺寸，以补偿反并联二极管对的寄生二极管结。
18.根据权利要求17所述的高阻抗偏置系统，其中，第一二极管包括第一晶体管的一部分，第二二极管包括第二晶体管的一部分。
19.根据权利要求17或18所述的高阻抗偏置系统，其中，第三二极管包括第三晶体管的一部分。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的高阻抗偏置系统，其中，第三晶体管的N阱被定尺寸，以补偿反并联二极管对的寄生二极管结。
全文摘要
本发明提供了一种用于使高阻抗偏置网络的反向偏置泄漏偏移的系统和方法。在示例中，装置可以包括耦接在信号节点与共模节点之间的反并联二极管对。反并联二极管对可以包括第一二极管以及耦接至第一二极管的第二二极管。第三二极管可以耦接在供电节点与信号节点之间，并且第三二极管可以被定尺寸，以补偿反并联二极管对的寄生二极管结。
文档编号H03H7/03GK102299698SQ20101050498
公开日2011年12月28日 申请日期2010年10月9日 优先权日2009年10月9日
发明者克里斯托弗·本内特, 哈维耶·雅撒 申请人:飞兆半导体公司