[发明专利]电流模式逻辑到互补金属氧化物半导体逻辑转换器

说明书

本申请公开了电流模式逻辑到互补金属氧化物半导体逻辑转换器。CML到CMOS信号转换系统(600)包括耦合到电阻器(R0)的CML/CMOS转换器(210)，其还在参考节点(240)处耦合到电流补偿电路(220)。CML/CMOS转换器接收差分信号，并通过电阻器将第一或第二电流施加到参考节点。电流补偿电路包括差分晶体管对(410)，其耦合到电流源、晶体管(QN2)以及第一电流镜(420)、第二电流镜(430)和第三电流镜(440)。差分晶体管对接收差分信号并具有输出端子对。第一电流镜耦合到输出端子。第三电流镜耦合到参考节点。第一电流镜和第三电流镜通过晶体管耦合在一起并吸收第一电流。第二电流镜耦合到输出端子和参考节点并且吸收第二电流。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年4月8日提交的美国临时申请号62/830,894的权益，其通过引用被并入本文。

背景技术

由于与互补金属氧化物半导体(CMOS)信号相比，输出电压摆幅较低，因此用于高速数据传输(例如每秒超过1千兆字节(GB))的通信接口经常实现差分信号，例如电流模式逻辑(CML)。较小的CML电压摆幅允许CML信号驱动器比CMOS信号驱动器更快地在数据值之间转换。然而，CML信号处理电路使用待机功率，从而降低了集成电路(IC)的效率，并且与CMOS信号处理电路相比，在包括IC的半导体管芯上占据更大的面积。因此，许多通信系统将接收到的CML信号转换为CMOS信号，以提高效率并减小专用于信号处理电路的IC的面积。

一些CML到CMOS(CML/CMOS)转换器使用参考电路来为CMOS信号的峰峰值电压摆幅提供参考中点电压。这允许CML/CMOS转换器可以从中点电压而不是从相对的轨上拉或下拉输出CMOS信号的电压，从而与输入CML信号相比，加快了电压转换的速度，并降低了输出CMOS信号中的脉宽失真的可能性。但是，这仅在参考电路能够保持一致的中点电压时起作用。

CML/CMOS转换器在充电和放电电流之间切换，以基于输入的CML信号改变输出CMOS信号的电压。这些电流变化会影响参考电路并改变中点电压以及输出CMOS信号电压。一些CML/CMOS转换器实现较大的电容器来过滤电流尖峰并屏蔽参考电路及其中点电压。然而，较大的电容器在半导体管芯上占据更多的面积。一些CML/CMOS转换器迫使较高的电流通过参考电路，以减少来自CML/CMOS转换器中其他电路的电流尖峰对中点电压的影响。但是，这样的电流电平导致参考电路消耗大量功率，并降低了CML/CMOS转换器的效率。

发明内容

在一些实施方式中，一种电路包括差分晶体管对、晶体管以及第一电流镜、第二电流镜和第三电流镜。差分晶体管对耦合到电流源，并且具有被配置为接收输入差分信号的输入端子对以及输出端子对。第一电流镜和第二电流镜耦合到输出端子对。第二电流镜还耦合到输出节点。第一电流镜通过晶体管耦合到第三电流镜。第三电流镜还耦合到输出节点。在一些示例中，该电路还包括耦合到输出节点和公共节点的电容器。在一些示例中，差分晶体管对和晶体管可以是双极结型晶体管。在一些示例中，第一电流镜和第二电流镜包括n型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOS)。

在一些示例中，该电路还包括CML到CMOS信号转换器电路、电阻器和参考电路。CML到CMOS信号转换器电路耦合到中间节点并且被配置为接收输入差分信号。电阻器耦合在中间节点和输出节点之间。参考电路耦合到输出节点并且被配置为向输出节点施加电压。CML至CMOS信号转换器电路基于输入差分信号将第一电流施加至输出节点，并且第二电流镜基于来自差分晶体管对的电流输出来生成电流以吸收第一电流。CML至CMOS信号转换器电路基于输入差分信号将第二电流施加至输出节点，并且第一电流镜和第三电流镜基于来自差分晶体管对的电流输出生成电流以吸收第二电流。