(57)【要約】  アクティブ過電圧クランプシステムは、入力電圧に応答し、第１の電流を提供する少なくとも１つの過電圧検出器を含む。システムは、また、第２の電流を提供するレプリカ過電圧回路と、前記第１の電流から前記第２の電流を引いて、差電流を生成する回路とを含む。システムは、さらに、差電流に応じて活性化される差動クランプを含む。差動クランプは、前記入力電圧がターゲット電圧を超えて増加することを防ぐ。【選択図】  図１
2012503436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブ過電圧クランプシステムであって、
入力電圧に応答し、第１の電流を提供する少なくとも１つの過電圧検出器と、
第２の電流を提供するレプリカ過電圧回路と、
前記第１の電流から前記第２の電流を引いて、差電流を生成する回路と、
前記差電流に応じて活性化され、前記入力電圧がターゲット電圧を超えて増加することを防ぐ、差動クランプと
を具備するシステム。
【請求項２】
前記入力電圧は、差動電圧を具備する、請求項１のシステム。
【請求項３】
前記入力電圧を受けるノードの薄い酸化物のデバイスをさらに具備し、前記ターゲット電圧は前記薄い酸化物のデバイスに対する動作電圧にセットされる、請求項１のシステム。
【請求項４】
前記薄い酸化物のデバイスは、前記ターゲット電圧の上の動作電圧を持つ増幅器回路に含まれる請求項３のシステム。
【請求項５】
前記引く回路は、差動クランプの入力ノードに電流を提供する電流ミラーを具備する請求項１のシステム。
【請求項６】
増幅器回路をさらに具備し、前記増幅器回路の出力は前記入力電圧を具備し、
前記差動クランプは、前記増幅器回路の前記出力をショートし、前記差電流と関連する電流を流し、それによって前記入力電圧を実質的に前記ターゲット電圧に維持する、
請求項１のシステム。
【請求項７】
前記第２の電流は、前記ターゲット電圧に対応する定電流である請求項１のシステム。
【請求項８】
前記差電流は、前記入力電圧が前記ターゲット電圧と等しい場合に、ゼロである請求項１のシステム。
【請求項９】
前記差動クランプは、前記差電流がゼロと等しい場合に、オフとなる請求項８のシステム。
【請求項１０】
前記差動クランプは、前記差電流を増加し、前記増加された差電流を、前記入力電圧を下げるために増幅器ノードに流す、請求項１のシステム。
【請求項１１】
入力電圧を安定化させるための方法であって、
入力電圧に対応する第１の電流を生成することと、
ターゲット入力電圧に対応する第２の電流を生成することと、
前記第１の電流から前記第２の電流を引くことによって、第３の電流を生成することと、
差動クランプに前記第３の電流を入力することと
を具備し、前記差動クランプは、前記入力電圧を受けるノードに第４の電流を流すことによって前記入力電圧を安定化させる、方法。
【請求項１２】
第３の電流を生成することは、
前記第１の電流を再現することと、
前記再現された第１の電流を、前記差動クランプの入力ノードに提供することと、
前記差動クランプの前記入力ノードから前記第２の電流を引き出すことと
を具備する請求項１１の方法。
【請求項１３】
前記第１の電流は、前記入力電圧を具備する増幅器電流の出力を感知するセンサ回路によって生成される請求項１１の方法。
【請求項１４】
前記第４の電流は、差動クランプにおける前記第３の電流を再現することによって生成される請求項１１の方法。
【請求項１５】
前記入力電圧は、増幅器の出力と、少なくとも一つの薄い酸化物のデバイスの入力とを安定化させる請求項１１の方法。
【請求項１６】
前記入力電圧を安定化させることは、
前記少なくとも一つの薄い酸化物のデバイスの動作電圧で前記入力電圧を維持することをさらに具備し、前記少なくとも一つの薄い酸化物のデバイスの前記動作電圧は、前記増幅器の動作電圧未満であるである請求項１５の方法。
【請求項１７】
信号をドライブするためのシステムであって、
増幅器回路と、
前記増幅器回路からの出力を受け、前記信号をドライブするために前記増幅器出力を使用するように構成された１以上の薄い酸化物のデバイスと、
前記増幅器出力の電圧に関連する第１の電流を生成する回路構成と、
前記１以上の薄い酸化物のデバイスのターゲット動作電圧に関連する第２の電流を生成する回路構成と、
前記第１及び第２の電流の間の差を具備する第３の電流を受ける電圧クランプと
を具備し、前記電圧クランプは、前記第３の電流から第４の電流を生成し、前記増幅器回路の前記出力電圧を減少させるために、前記増幅器回路の１以上のノードへ前記第４の電流を流す、システム。
【請求項１８】
前記システムはデータ変換装置に使用される請求項１７のシステム。
【請求項１９】
前記データ変換装置はワイヤレスモバイル装置に使用される請求項１８のシステム。
【請求項２０】
前記データ変換装置はワイヤレス基地局に使用される請求項１８のシステム。
【請求項２１】
増幅器出力電圧からデバイスを保護するためのシステムであって、
前記増幅器出力電圧を示す第１の電流を生成するための手段と、
前記デバイスに対するターゲット電圧を示す第２の電流を生成するための手段と、
第３の電流を生成するために、前記第１の電流から前記第２の電流を引くための手段と、
前記第３の電流を受け、前記第３の電流の少なくとも一部に基づいて前記増幅器出力電圧をクランプする、システム。
【請求項２２】
前記デバイスは薄い酸化物のデバイスを具備する請求項２１のシステム。
【発明の詳細な説明】
【開示の分野】
【０００１】
本開示は、電子回路に関する。より具体的には、本開示は、過電圧クランプ回路構成に関する。
【背景】
【０００２】
ワイヤレスデータネットワーキングにおいては、より高速の動作速度を持つデータ変換器へ向かう傾向がある。より高い速度のデータ変換器を作成することにおけるある設計の挑戦は、大きなコンデンサに対して、急速にチャージすること、ディスチャージすること、信号を増幅することができる増幅器を作成することである。チャージすること、ディスチャージすること、増幅することは、一般的に、そのような増幅器を含むデータ変換器において、電力のかなりの部分を消費する。
【０００３】
増幅器のコンポーネントの寄生容量は、これらの増幅器のスピードにおける制限因子となる傾向がある。寄生容量は、電圧を増幅すること及び電圧を正確に安定させることのスピードに制限を事実上設ける。寄生容量は、また、データ変換器のクロックレートに制限を設ける。それにも関わらず、ワイヤレスデータネットワーキングの標準は、広帯域データを探すことを継続し、データ変換器において高いサンプルレートを要求する。
【０００４】
多くの設計者は、増加された信号対ノイズ比（ＳＮＲ）がしばしばより高速のデータ処理を促進することができるので、ＳＮＲを増加させるためにより高い電圧の増幅器を選択する傾向にある。したがって、データ変換器を設計するためのある従来のアプローチは、増幅器により高い電源電圧を使用させることにより増幅器により多くの電力を単にかけることである。しかしながら、より高い電圧の増幅器を作成するために使用される、より高い電圧のトランジスタ（例えば厚い酸化物のデバイス）は、より低い電圧のトランジスタ（例えば薄い酸化物のデバイス）よりも、より大きな寄生容量を持つ傾向にある。電力使用を増加することから得られるＳＮＲは、増加した寄生容量により減少されたスピードによって相殺される。
【０００５】
他の従来の設計アプローチは、フォールデッドカスコード増幅器を使用することである。フォールデッドカスコード増幅器は、アンフォールデッドカスコードよりも大きな速度及び小さな寄生容量を提供するが、それらは、また、多くの電流として少なくとも２倍使用する傾向がある。第３の従来のアプローチは、その制限を受け入れ、かつ、より低い速度のデータ変換器と同調することである。
【概要】
【０００６】
本発明の各種の実施形態は、大きな電圧が薄い酸化物のデバイスにわたって見られることを防ぐクランプに導かれる。ある例において、薄い酸化物のデバイスは、２．５ボルトの増幅器でなければ使用される１ボルトのデバイスである。クランプは、薄い酸化物のデバイスへの電圧を調整し、それによってデバイスを過電圧状態から保護する。クランプの有効な電圧調整は、薄い酸化物のデバイスの信頼性を保証するのを支援することができる。薄い酸化物のトランジスタは、それらの厚い酸化物の相当物よりより高速で、かつ、より少ない寄生容量にしたがう傾向があるため、最終結果は、多くの実施形態において、薄い酸化物のトランジスタの周りにより高速の増幅器が構築されることができることである。
【０００７】
他の実施形態は、電圧調整を提供する方法へ導かれる。例の方法は、入力電圧（例えば薄い酸化物デバイスの入力電圧）に対応する第１の電流を生成することを含む。また、入力電圧のターゲットレベルに対応する第２の電流が生成される。第２の電流は、第１の電流から引き算され、任意のポジティブな（正の）差電流は、クランプ回路に入力される。クランプ回路は、差電流を使用し、第４の電流を生成する。第４の電流は、入力電圧を調整するために、１以上のノードへ流される。
【０００８】
先のものは、続く発明の詳細な説明が一層よく理解されるように本発明の特徴及び技術的な利点をやや広く概説した。本発明の付加的な特徴及び利点は、本発明の請求項の主題を形成する以下に記述されるだろう。開示された概念及び特定の実施形態が、変更の基礎又は本発明の同じ目的を実行するための他の構成の設計として容易に利用できることは、当業者によって評価されるべきである。また、そのような等価な構造が、添付される請求項で述べられるような発明の趣旨及び範囲から離れないことは、当業者によって理解されるべきである。その構成と動作の方法の双方に関して、さらなる目的及び利点と共に、本発明の特性として考えられる新しい特徴は、添えている図面に関して考慮される場合に、以下の記述から一層よく理解されるだろう。しかしながら、各図面が実例及び記述のみの目的で提供され、本発明の範囲の限定として意図されないことは、明らかに理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明のより完全な理解のために、添付の図面に関連して次の記述が今言及される：
【図１】図１は、本発明の実施形態が有利に使用できる例示のワイヤレス通信システムを示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明のある実施形態に適用される例示の増幅器の実例である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明のある実施形態に適用される例示の増幅器の実例である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明のある実施形態に適用される例示の増幅器の実例である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明のある実施形態に適用される例示の増幅器の実例である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明のある実施形態に適用される例示の増幅器の実例である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、本発明のある実施形態に適用される例示の増幅器の実例である。
【図３】図３は、図２の増幅器で使用するためのバイアス回路の実例である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２の増幅器で使用するためのバイアス回路の実例である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図２の増幅器で使用するためのバイアス回路の実例である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図２の増幅器で使用するためのバイアス回路の実例である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図２の増幅器で使用するためのバイアス回路の実例である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、図２の増幅器で使用するためのバイアス回路の実例である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、図２の増幅器で使用するためのバイアス回路の実例である。
【図４】図４は、２つの電圧／電流の関係の実例であり、信号ＩダイオードマイナスＩレプリカは、図５のクランプ回路を動作するための１以上の実施形態によって使用することができる。
【図５】図５は、図２の増幅器における使用に適用される、クランプの例示の実施形態の実例である。
【図５Ａ】図５Ａは、図２の増幅器における使用に適用される、クランプの例示の実施形態の実例である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図２の増幅器における使用に適用される、クランプの例示の実施形態の実例である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図２の増幅器における使用に適用される、クランプの例示の実施形態の実例である。
【図６】図６は、本発明のある実施形態に適用される、例示の方法の実例である。
【００１０】
図２−５は、一般的に、次の概念的なフォーマットを使用する：例として図２Ｄの右上におけるＭ２を使用すると、ＴＰはトランジスタ、ＰＭＯＳ、２．５Ｖ（厚い酸化物）を示し、一方、ＴＮはトランジスタ、ＮＭＯＳ、コア１．３Ｖ（薄い酸化物）を示すだろう；「５０／０．４」は、ミクロンでトランジスタゲートの幅／長さ／幅を示す；ｍ＝８は、８（並列の８つの同一トランジスタ）の乗数を示す；ｍｐ＝２５は、フィンガーの数である（したがって、全幅＝５０に対して、幅２のフィンガー２５）。さらに、図２Ｂを見て、ｐｄｎＢは、アクティブロー、ｐｄｎ信号の逆バージョンであり、ｐｄｎＤは、絶縁目的のために２つのインバータを通過した後で、ｐｄｎのわずかに遅延のバージョンであり、アクティブハイである。「ｐｄｎＤ＜３：０＞」は４つの信号の配列を指す：ｐｄｎＤ＜０＞、ｐｄｎＤ＜１＞、ｐｄｎＤ＜２＞、ｐｄｎＤ＜３＞。同様に、「Ｍ７１＜１：０＞」は２つのトランジスタの配列、Ｍ７１＜１＞及びＭ７１＜０＞を指す。
【詳細な説明】
【００１１】
図１は、本発明の実施形態が有利に使用できる例示のワイヤレス通信システム１００を示す。実例の目的で、図１は、３つのリモートユニット１２０，１３０及び１４０と、２つの基地局１５０，１６０を示す。典型的なワイヤレス通信システムはさらに多くのリモートユニット及び基地局を持っていてもよいことが認識されるだろう。リモートユニット１２０，１３０及び１４０は、例えば改良されたフルスウィングメモリアレイを含む、各種のメモリユニットのいずれかを含むことができる。リモートユニット１２０，１３０及び１４０は、またアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）、プロセッサ、デルタシグマデータ変換器などのような様々な他のコンポーネントのうちのいずれかを含むことができる。本発明の実施形態は、様々なコンポーネントでの使用、特にＡＤＣ及びＤＡＣのようなデータ変換器での使用を見つけることができる。図１は、基地局１５０，１６０からリモートユニット１２０，１３０及び１４０へのフォワードリンク信号１８０と、リモートユニット１２０，１３０から基地局１５０，１６０へのリバースリンク信号１９０とを示す。
【００１２】
一般的に、リモートユニットは、携帯電話、携帯型のパーソナル通信システム（ＰＣＳ）ユニット、パーソナルデータアシスタントのようなポータブルデータユニット、メーターリーディング機器のような固定されたロケーションデータユニット、及び／又はその他を含むとしてもよい。図１において、リモートユニット１２０は、モバイル電話として示され、リモートユニット１３０は、ポータブルコンピュータとして示され、リモートユニット１４０は、ワイヤレスローカルループシステムにおいて固定されたロケーションユニットとして示される。基地局１５０，１６０は、例えば、携帯電話基地局、ワイヤレスネットワークアクセスポイント（例えばＩＥＥＥ８０２．１１準拠のアクセスポイント）などを含む各種のワイヤレス基地局のいずれかであることができる。図１は、本発明の教示にしたがうリモートユニットを例示するが、本発明は、これらの例示されるユニットに限定されない。
【００１３】
図２は、本発明のある実施形態に適用される例示の増幅器２００の実例であり、図２は、より詳細な例示の増幅器２００の各種の部分を示す図２Ａ−Ｅによって付随される。示された例示の実施形態において、クランプ２３０は、薄い酸化物のトランジスタＭ０，Ｍ１，Ｍ１４及びＭ１５のための電圧を調整する。増幅器２００の動作は、以下で詳細に記述される。
【００１４】
増幅器２００は、限定はされないが、データ変換装置を含む各種の装置のいずれかに使用されるとしてもよい。この例において、増幅器２００は、オペレーショナル増幅器のタイプであるオペレーショナルトランスコンダクティブ増幅器（ＯＴＡ）である。コア増幅器部分２０１は、２つのブースト増幅器２１０，２２０を含み、これらの出力はｏＭ及びｏＰでラベル付けされる。コア増幅器部分２０１は、また、トランジスタＭ１２及びＭ１３のゲートにフィードされる入力ポートｉＭ及びｉＰを含む。ポートｉＭ及びｉＰの差動入力電圧は、コモンモード制御と同様に定電流バイアスを持つトランジスタＭ１２及びＭ１３によって電流に変換される。トランジスタＭ１２及びＭ１３のソースへ流れる定電流は、トランジスタＭ１２及びＭ１３に、差動入力電圧を増幅させ、及びノードｎｓｍ及びｎｓｐへの差動電流を生成させる。
【００１５】
増幅器２００は、また、コア増幅器２０１の出力インピーダンスを増加させるカスコードトランジスタＭ１４及びＭ１５を含む。カスコードトランジスタＭ１４及びＭ１５のソースがｏＭ及びｏＰの差動出力電圧に対してほとんど完全に反応しないように、カスコードトランジスタＭ１４及びＭ１５の効果の増大は、カスコードトランジスタＭ１４及びＭ１５の（ノードｎｇｐ及びｎｇｍの）ゲート電圧を調整するブースト増幅器２２０にある。したがって、トランジスタＭ１２及びＭ１３から来る電流は、コア増幅器２０１の出力電圧における変化によってほとんど不変である。ブースト増幅器２１０及びトランジスタＭ０及びＭ１の動作は、本質的に、ブースト増幅器２２０及びトランジスタＭ１４及びＭ１５に関する上述のことと同じである（図２の「ＴＮ」はｎ型トランジスタを示すのに対して、「ＴＰ」はＰ型トランジスタを示すことに注目する）。トランジスタＭ２及びＭ３は、定電流源として振る舞い、入力トランジスタＭ１４及びＭ１５からの電流に対して、高インピーダンス負荷を提供する。
【００１６】
コア増幅器部分２０１の高出力インピーダンスは、増幅器２００が、電圧を増幅することと同様に、（図示しない）キャパシタに対する電圧を加えること及び引くこと、増幅器２００の非常に高いゲインによって可能にされる高い線形の様式におけるすべて、を可能にする。示された特別の実施形態において、ブースト増幅器２１０及び２２０の回路構成は、周辺のトランジスタと同様に、２．５Ｖの範囲で動作する。しかしながら、トランジスタＭ１４及びＭ１５は、Ｍ０及びＭ１と同様に、１．３Ｖの範囲で動作する薄い酸化物の装置として実装される。本発明の各種の実施形態は、トランジスタＭ０，Ｍ１，Ｍ１４，及びＭ１５の１以上の端子の電圧を調整するために動作し、これらのより低い電圧、薄酸化物トランジスタの信頼性と操作可能性を保証する。標準動作において、トランジスタＭ０，Ｍ１，Ｍ１４，及びＭ１５を通って流れる定電流があるため、トランジスタＭ０，Ｍ１，Ｍ１４，及びＭ１５は、典型的に高い電圧を見ない。一般的に、とても高い電圧がパワーアップ及びパワーダウン時に増幅器２００にドライブされる場合にのみ、保護はトランジスタＭ０，Ｍ１，Ｍ１４，及びＭ１５に提供される。
【００１７】
増幅器２００は、また、クランプ２３０とバイアス回路２２０を具備する。クランプ２３０は、入力として、特に、ｎｓｍ，ｎｓｐ，ｐｓｍ及びｐｓｐノードを持つ。コア増幅器２１０（ｏＭ及びｏＰ）の出力は、入力及び出力として、クランプ２３０によって使用される（それらはより詳細に以下で説明される）。クランプ２３０は、また、より詳細に以下で記述されるバイアス入力を持ち、この議論に最も関連するのはｎＡｄｊＴｈｒ信号である。要するに、クランプ２３０は、ｏＭとｏＰの電圧を固定（クランプ）し、そのために、トランジスタＭ０，Ｍ１，Ｍ１４及びＭ１５を、過電圧状態から保護する。ｎＡｄｊＴｈｒ信号は、クランプ手順を制御するために使用されるある信号であり、標準の動作の間、下落しないことを確保するが、電圧が増幅器２００に対して過大な入力電圧により標準の動作電圧を超過する場合、効果的にかつ正確に固定する。
【００１８】
バイアス回路２２０は、ｎＡｄｊＴｈｒ信号を含む増幅器２００に対して各種のバイアス電圧を提供する。バイアス回路２２０とクランプ２３０との間のトランジスタ（例えばＭ７１とＭ５４）は、様々な遅れを持つパワーダウン信号を生成し、増幅器の様々なノードを一斉にショートするために使用され、その結果、パワーダウン及びパワーアップ処理がトランジスタ保護を維持する方法でシーケンスされる。
【００１９】
図３Ａ−Ｆは、ともに、例示の増幅器２００で使用するためのバイアス回路２２０の例示の実施形態の実例であり、図３は、図３Ａ−Ｆにおける例示のバイアス回路２２０の各種の部分が配置される方法を示す。バイアス回路２２０は、トランジスタＭ７７（ＮＭＯＳトランジスタ）及びＭ５８（ＰＭＯＳトランジスタ）を使用して構成されるクランプセンサレプリカを含む（図３Ｃ）。
【００２０】
この例において、Ｍ７７のゲートの電圧がＭ５８のゲートの上のＮＭＯＳ ＶthとＰＭＯＳ Ｖthを超える場合、トランジスタＭ７７及びＭ５８はターンオンし、おおよそ２乗検波に近づく電流対電圧プロフィールを持つ。Ｍ７７とＭ５８のゲートは、直列抵抗Ｒ２−Ｒ９及びＲ１２を通って定電流を通過することによって生成された定電圧差に接続される（図３Ｂ）。トランジスタＭ７７及びＭ５８は、抵抗Ｒ２−Ｒ９及びＲ１２を通ってこの定電流をドライブし、クランプセンサ５０１の標準トリガポイントに対応する定電圧差を生成する。この特定の例において、定電圧はトランジスタＭ７７及びＭ５８をわたって１．２８Ｖである。
【００２１】
トランジスタＭ７７及びＭ５８のゲートにわたる電圧は、カスコーデッド及びダイオード接続トランジスタＭ１１６及びＭ７６へ流れるいくらかの電流を引き起こす。トランジスタＭ１１６及びＭ７６は、クランプセンサが１．２８ボルトを感知した場合、クランプセンサ５０１（図５）を通して流れる標準電流に対応するｎＡｄｊＴｈｒ信号を生成する。ｎＡｄｊＴｈｒ信号は、本実施形態において実質的に一定とすべきであるが、クランプセンサ５０１が実際のクランプセンサ５０１電流から１．２８ボルトを感知した場合、ククランプ２３０がランプセンサ５０１を通って流れる標準の電流を引くことを可能にするために、プロセスおよび温度および電圧に関して変わる。したがって、トランジスタＭ７７及びＭ５８、レジスタＲ２−Ｒ９及びＲ１２、及びトランジスタＭ１１６及びＭ７６を含む回路（図３Ｅ）は、ｎＡｄｊＴｈｒ信号を変えることによってクランプ２３０におけるプロセスの補正及び温度変化を考慮に入れ、その結果、クランプセンサを通る標準電流における変化は、キャンセルされる。
【００２２】
本発明の各種の実施形態は、ｎＡｄｊＴｈｒ信号を使用し、１．２８Ｖの感知に対応する期待された電流を再現する。期待された電流は、その後、実際のセンサ（図５に示される）からの電流から減算される。差電流がポジティブ（正）の場合、ｏＰとｏＭの電圧がそのターゲット電圧である１．２８Ｖを超えることを示す。
【００２３】
図２に戻ると、本発明の各種の実施形態は、クランプ２３０を使用し、薄い酸化物のトランジスタＭ０，Ｍ１，Ｍ１４及びＭ１５（図２Ｄ−Ｅ）を保護する。クランプ２３０は、安全範囲内のｏＭ及びｏＰで電圧を維持し、また、一旦過電圧状態が去れば、非常に速く電圧を開放する。
【００２４】
例の増幅器２００の出力は、実質的に一定の１．２ｍＡの電流であり、名目上の１．２８Ｖの出力電圧を持つ。クランプ２３０は、必要であれば、出力ノードで十分な１．２ｍＡの電流まで、提供又は打ち消すことにより、ｏＭとｏＰで電圧を調整する。さらに、この例において、最小より長いゲート長は、約１．４６Ｖ電圧の安全最大動作ソースドレイン電圧Ｖsdを持つため、トランジスタＭ０，Ｍ１，Ｍ１４及びＭ１５は、約１．３Ｖで名目上評価される。
【００２５】
過電圧状態において、クランプ２３０は、ｏＰとｏＭで電流を打ち消すことにより１．４６ボルト未満でＶsdを維持する。したがって、ｏＰとｏＭの差動電圧が１．４６Ｖに近づく場合、クランプ２３０によって生成された電流は、１．２ｍＡに近づき、それによって、電圧の引き下げを引き起こす。ｏＰとｏＭの差動電圧が１．２８Ｖに近づく場合、クランプ２３０によって生成される電流はゼロに近づく。クランプ２３０によって生成された電流に対するｏＰ及びｏＭの電圧の関係は、図４に示される。図４では、Ｉダイオードは、図５に示されるクランプセンサによって生成された近似の２乗検波の電流信号である。本発明の各種の実施形態は、クランプ回路構成を活性化するために差電流を使用し、差電流は、ＩダイオードマイナスＩレプリカとして図４に示される。Ｉレプリカは、ｎＡｄｊＴｈｒ信号に対応する電流である。図４から見ることができるように、差電流はＩダイオードより険しい傾斜を持ち、それによって、より迅速なクランプ回路動作を提供する。
【００２６】
図５−５Ｃは、増幅器２００に使用するために適用される、クランプ２３０の例示の実施形態の実例である。この実施形態において、クランプ２３０は、特に、センサ５０１、電流ミラー５０２、クランプ回路５０３を含む。
【００２７】
センサ５０１（図５Ｃ）は、４つの検波器を含み、各検波器は、１つのＮＭＯＳ及び１つのＰＭＯＳトランジスタを含む。左端の検波器はＭ８７とＭ６９を含み、それは、（ドレインである）コア増幅器２０１の出力であるｏＭと、Ｍ０のソースであるｐｓｍと接続される。次の検波器は、トランジスタＭ８６及びＭ６８を含み、それはコア増幅器２０１の他の出力であるｏＰと、Ｍ１のソースであるｐｓｐに接続される。３番目の検波器は、Ｍ８５とＭ６７を含み、それはｏＭと、Ｍ１５のソースであるｎｓｍに接続される。右端の検波器は、Ｍ７８とＭ６１を含み、それはｏＰと、Ｍ１４のソースであるｎｓｐに接続される。センサ５０１は、コア増幅器２０１における電圧に対応する電流を生成する。電流ミラー５０２をオンに維持するトランジスタＭ１３０からの定トリクル電流がさらに存在する。
【００２８】
センサ５０１によって生成された電流は、この例における４ｘ電流ミラーである、電流ミラー５０２（図５Ａ）によって再現される（ミラーされる）。再現された電流は、クランプ回路５０３によってノードｏＣｌａｍｐに行く。トランジスタＭ７５及びＭ１３３は、電流ミラー５０２からの電流から減算される電流を生成する。ｎＡｄｊＴｈｒ信号は、トランジスタＭ７５及びＭ１３３のゲートに供給され、その結果、ｎＡｄｊＴｈｒ信号は、差電流を生成するために実際のセンサ電流から減算される、レプリカ電流（Ｉレプリカ）を生成するために使用される。差電流は、クランプ回路５０３へ流れる。
【００２９】
トリクル電流を生成するトランジスタ１３０が上述された。電流ミラー５０２は、トリクル電流とセンサ電流の合計を再現する。ノードｏＣｌａｍｐでは、６倍のトリクル電流は、４ｘ再現された電流から減算される。また、ノードｏＣｌａｍｐでは、（電圧ｎＡｄｊＴｈｒを生成するために）６倍の図３ＡのトランジスタＭ７６へ流れる電流は、４ｘ再現された電流から減算される。したがって、ノードｏＣｌａｍｐは、ローを維持し、レプリカクランプセンサ（図３ＡのＭ５８及びＭ７７）によって生成された名目上の電流の６倍、プラス、トランジスタＭ１３０からのトリクル電流の２倍、よりも大きい電流を、電流ミラー５０２が生成するまで、クランプを完全にオフに維持するだろう。電流ミラーが、センサ５０１の電流の４倍、プラス、トランジスタＭ１３０からのトリクル電流、を生成するため、センサ５０１が名目上の電流の１５０％、プラス、トリクル電流の半分、より大きい電流を生成するまで、クランプは完全にオフを維持する。
【００３０】
センサ５０１における検出器のソース／ドレイン電圧（Ｖsd）が１．２８ボルトのターゲット電圧未満の間、全電流がＭ７５とＭ１３３によって下げられるので、ｏＣｌａｍｐノードは引き下げられ、ノードｏＣａはグランドに非常に接近するだろう。Ｍ８８は、ダイオード接続トランジスタであり、したがって約０．６Ｖのあるゲート／ソース電圧（Ｖｇｓ）があるだろう。その後、ｏＣｌａｍｐノードは、グラウンドの上の、ほぼあるＶｇｓであり、それによって、センサ５０１が１．２８以下の電圧を検出する場合にクランプ回路５０３がオフであることを保証する。
【００３１】
センサ５０１は、ｏＭ及びｏＰがより高くなるとき、電圧と同様に、より多くの電流を生成する。ｏＭとｏＰの電圧が１．２８Ｖより高い（過電圧状態）場合、Ｍ７５とＭ１３３によって下落されるよりも、より多くの電流が、４ｘミラー５０２によって生成される。そのようなシナリオでは、電流はクランプ回路５０３へ流れる。
【００３２】
クランプ回路５０３（図５Ｂ）は、３つのトランジスタＭ７４、Ｍ７３及びＭｃｌａｍｐを含む。Ｍｃｌａｍｐは、コア増幅器２０１の２つの出力（ｏＭ及びｏＰ）をともにショートする。クランプ回路５０３は、２０：１の差動電流ミラーを含む。したがって、ノードｏＣｌａｍｐからクランプ回路５０３へ来る任意の電流は、アウトプットｏＭ及びｏＰにわたってｓｈｏｒｔされる多くの電流フローリングとして、２０倍になる。クランプ回路５０３は、ある方向、又は、ｏＭ又はｏＰの電圧の極性に依存して他の方向に電流を生成する相称的な装置である。２０：１の電流ミラーによって生成された電流は、ｏＭ及びｏＰにショートされ、それによって、過電圧状態の間にｏＭ及びｏＰの電圧を低下させる。
【００３３】
標準の動作中、ノードｏＣｌａｍｐはグラウンドの上のＶｇｓであり、ｏＭ及びｏＰが十分に安定しているため、１．２８Ｖのターゲット電圧のまわりに留まる。したがって、標準の動作では、電流はクランプ回路５０３に流れ込まないだろう。過電圧状態中、ｏＭ及びｏＰの差動電圧は大きくなり、検波器のうちのいくつか又はすべては、電流ミラー５０２に流れ込む電流を徐々に増加させる。再現（ミラー）された電流は、ｏＣｌａｍｐノードに送られる。クランプ回路５０３に流れ込む電流は、再現され、コアアンプ２０１の定電流である最大１．２ｍＡまでｏＭ及びｏＰへショートされる。典型的な最悪のシナリオでは、非常に大きい電圧は、コア増幅器２０１のインプットｉＰ及びｉＭに印加され、それによって、コア増幅器２０１に、ある側（ｏＭ又はｏＰ）にその電流を完全にドライブさせる。ｏＭとｏＰとにわたる差動電圧が１．２８Ｖの上である場合、クランプ回路５０３は、最大１．２ｍＡまで電流を流し始め、それによってｏＭ及びｏＰで電圧を安定させる。したがって、クランプ回路５０３は、安全な動作範囲へそれらの入力電圧を調整することにより、薄い酸化物のトランジスタＭ０，Ｍ１，Ｍ１４及びＭ１５を保護する。
【００３４】
図６は、本発明のある実施形態に適用される例示の方法６００の実例である。多くの実施系値亜において、方法６００は、上に記述された法則と概念によって動作する回路構成によって実行されるとしてもよい。
【００３５】
ステップ６０１において、入力電圧に対応する第１の電流が生成される。いくつかの実施形態において、入力電圧は、安全動作範囲内で維持されるべき１以上の装置の入力電圧である。例えば、薄い酸化物のデバイスは、厚い酸化物のデバイスよりも、低い動作電圧範囲を持つ傾向がある。しかしながら、入力電圧は、厚い酸化物のデバイス、薄い酸化物のデバイス、又は他のあるデバイス向けであり得るので、本発明の各種の実施形態はそれに限定されない。図２−５の例の実施形態において、それぞれがトランジスタＭ０，Ｍ１，Ｍ１４及びＭ１５のうちの１つに関係付けられる、４つの入力電圧がある。入力電圧に対応する電流は、入力電圧を感知する回路構成から生成される２乗検波電流から生じる再現された電流である。
【００３６】
ステップ６０２において、ターゲット入力電圧に対応する第２の電流が生成される。多くの実施形態において、ターゲット入力電圧は、１以上のデバイスの動作範囲内の電圧である。例えば、上記の例において、ターゲット電圧は、４つの薄い酸化物のトランジスタのための安全な動作電圧に対応する。その例において、信号（ｎＡｄｊＴｈｒ）は、さらに第１の電流を受け取るノードを引き下ろす定電流を生成するために使用される。
【００３７】
ステップ６０３において、第３の電流は、第１の電流から第２の電流を引くことにより生成される。したがって、第１の電流が第２の電流より大きい場合、第３の電流はポジティブである。第３の電流の生成は、トランジスタＭ０，Ｍ１，Ｍ１４及びＭ１５のうちの１以上で過電圧状態を示す。
【００３８】
ステップ６０４において、第３の電流は、差動クランプへの入力である。差動クランプは、第３の電流を使用し、第４の電流を生成すること、及び、入力電圧に接続されるノードに対して第４の電流を流すことによって、入力電圧を安定させる。上記の例において、クランプは、過電圧状態の間、フィードバックループ内にあり、クランプ回路から流れる電流が増幅器によって生成される電流を置換し、それによってノードの電圧を調整（限定）するため、定電流源として動作する。
【００３９】
方法６００は、一連の離散的なステップとして示される。しかしながら、本発明はそのように制限されていない。例えば、多くの実施形態において、ステップ６０１−６０４は連続的に実行され、同時にかつリアルタイムに発生すると認められる。さらに、各種の実施形態は、いくらかのステップを追加、削除、修正、再配置してもよい。
【００４０】
本発明の実施形態は、従来技術解決に関する１以上の利点を含むとしてもよい。例えば、上述のようなクランプ技術は、速く有効に電圧を調整するために使用することができる。有効な電圧調整は、薄い酸化物のデバイスの動作電圧の上の標準の動作電圧を持つ回路で、薄い酸化物のデバイスの使用を促進することができる。例えば、図２の例の実施形態においては、トランジスタＭ０，Ｍ１，Ｍ１４及びＭ１５は、１．３Ｖの範囲で動作する薄い酸化物のデバイスであるのに対して、コア増幅器２０１の他の回路構成は、２．５Ｖの範囲で動作する。
【００４１】
さらに、入力電圧を直接モデル化する電流からではなく、差電流からクランプ回路をトリガすることは、より鋭いレスポンスを可能にする。図４に示されたように、電流ＩダイオードマイナスＩレプリカは、電流Ｉダイオードより険しい傾斜を示す。より険しい傾斜は、動作範囲で、より速いレスポンスを提供する。さらに、電流ＩダイオードマイナスＩレプリカは、入力電圧が１．２８Ｖ以下の場合に、ゼロの電流を示し、その結果、クランプは、電圧が最適な範囲にある場合、オフである。
【００４２】
特定の回路構成は述べられたが、開示された回路構成のすべてが本発明を実施するために必要とされないことは、当業者によって認識されるだろう。さらに、あるよく知られた回路は、本発明の焦点を維持するために記述されていない。
【００４３】
特定の電圧及び電流の範囲、トランジスタタイプ（例えばＮＭＯＳ）、及び構成が示されたとともに、本発明の各種の実施形態はそれらに限定されないことは、さらにまた注目されるべきである。事実、トランジスタ及び回路アーキテクチャのサイズ及びタイプとともに、電圧及び電流の範囲は、各種のシステムに適用されてもよく、各システムは、図１−６に示される実施形態に対する１以上の変更を提案する。
【００４４】
本発明とその利点は詳細に記述されたが、添付された請求項によって定義されるような発明の趣旨及び範囲から外れることなく、様々な変更、代用及び変更をここで行なうことができることは理解されるべきである。例えば、リード動作は議論の中で使用されたが、本発明はライト動作に同様に適用することが構想される。さらに、本出願の範囲は、明細書に記述された、プロセス、マシン、製造、合成物、手段、方法及びステップの特別の実施形態に限定されるようには意図されない。当業者が本発明の開示から容易に認識できる場合、実質的に同じ機能を実行し、又は、ここで説明された実施形態に対応する実質的に同じ結果を達成する、現在存在し、又は後で開発されるプロセス、マシン、製造、合成物、手段、方法及びステップは、本発明にしたがって使用されることができる。したがって、添付された請求項は、そのようなプロセス、マシン、製造、合成物、手段、方法又はステップのそれらの範囲内に含むことを意図される。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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