(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが、第１導電型の第１のトランジスタ、及び第１のトランジスタとドレイン領域を結合された第２導電型の第２のトランジスタより成る第１及び第２のアンプと、
第１のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合された信号入力ノードと、
第２のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、ソース領域が第１のアンプの第２のトランジスタのソース領域に結合され、ドレイン領域が信号入力ノードに結合された第３のトランジスタのゲート領域とに結合された第１の信号出力ノードと、
第１のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、ソース領域がアースに結合された第４のトランジスタのゲート領域とに結合された第２の信号出力ノードとより成るヒステリシスを有する電流感知増幅器。
【請求項２】
第１のアンプの第１のトランジスタのゲート領域は、第２のアンプの第１のトランジスタのゲート領域とバイアス電圧とに結合されている請求項１の電流感知増幅器。
【請求項３】
第１導電型の第１のトランジスタはｎチャンネルの金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタを含み、第２導電型の第２のトランジスタはｐチャンネルの金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）トランジスタを含む請求項１の電流感知増幅器。
【請求項４】
第１のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域は、第１及び第２のアンプの第２のトランジスタのゲートに結合されている請求項１の電流感知増幅器。
【請求項５】
第３のトランジスタは、ｐチャンネルの金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）トランジスタである請求項１の電流感知増幅器。
【請求項６】
第４のトランジスタは、ｎチャンネル金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタである請求項１の電流感知増幅器。
【請求項７】
第１のアンプの信号入力ノードは入力電流を受け、この信号入力ノードは第５のトランジスタのゲート及びドレイン領域に結合されている請求項１の電流感知増幅器。
【請求項８】
第２のアンプの第１のトランジスタのソース領域は、第６のトランジスタのドレイン領域に結合されている請求項１の電流感知増幅器。
【請求項９】
それぞれが、第１導電型の第１のトランジスタ、及び第１のトランジスタとドレイン領域を結合された第２導電型の第２のトランジスタより成る第１及び第２のアンプと、
第１のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合され、入力電流を受ける信号入力ノードと、
第２のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、ソース領域が第１のアンプの第２のトランジスタのソース領域に結合され、ドレイン領域が信号入力ノードに結合された第３のトランジスタのゲート領域とに結合された第１の信号出力ノードと、
第１のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、ソース領域がアースに結合された第４のトランジスタのゲート領域とに結合された第２の信号出力ノードと、
信号入力ノードと、第２のアンプの第１のトランジスタのソース領域とに結合された電流ミラーより成るヒステリシスを有する電流感知増幅器。
【請求項１０】
電流ミラーの第５のトランジスタは、そのドレイン領域により第１のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合されている請求項９の電流感知増幅器。
【請求項１１】
電流ミラーの第６のトランジスタは、そのドレイン領域により第２のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合されている請求項９の電流感知増幅器。
【請求項１２】
第６のトランジスタのゲート領域は、第５のトランジスタのゲート領域に結合されている請求項９の電流感知増幅器。
【請求項１３】
第６のトランジスタのゲート領域はさらに、第５のトランジスタのドレイン領域に結合されている請求項９の電流感知増幅器。
【請求項１４】
第１のアンプの第１のトランジスタのゲート領域は、第２のアンプの第１のトランジスタのゲート領域と、バイアス電圧とに結合されている請求項９の電流感知増幅器。
【請求項１５】
第１導電型の第１のトランジスタはｎチャンネルの金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタを含み、第２導電型の第２のトランジスタはｐチャンネルの金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）トランジスタを含む請求項９の電流感知増幅器。
【請求項１６】
第１のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域は、第１及び第２のアンプの第２のトランジスタのゲートに結合されている請求項９の電流感知増幅器。
【請求項１７】
第３のトランジスタは、ｐチャンネルの金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）トランジスタである請求項９の電流感知増幅器。
【請求項１８】
第４のトランジスタは、ｎチャンネル金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタである請求項９の電流感知増幅器。
【請求項１９】
第６及び第７のトランジスタのソース領域は、アースに結合されている請求項９の電流感知増幅器。
【請求項２０】
第５及び第６のトランジスタは、ｎチャンネル金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタである請求項９の電流感知増幅器。
【請求項２１】
それぞれが、第１導電型の第１のトランジスタ、及び第１のトランジスタとドレイン領域を結合された第２導電型の第２のトランジスタより成る第１及び第２のアンプと、
第１のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合された信号入力ノードと、
第２のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、ソース領域が第１のアンプの第２のトランジスタのソース領域に結合され、ドレイン領域が信号入力ノードに結合された第３のトランジスタのゲート領域とに結合された第１の信号出力ノードと、
第１のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、ソース領域がアースに結合された第４のトランジスタのゲート領域とに結合された第２の信号出力ノードと、
信号入力ノードと、第２のアンプの第１のトランジスタのソース領域とに結合された電流ミラーより成り、
電流ミラーは、
そのドレイン領域により第１のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合された第５のトランジスタと、
そのドレイン領域により第２のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合された第６のトランジスタとより成り、
第６のトランジスタのゲート領域は第５のトランジスタのゲート領域に結合されているヒステリシスを有する電流感知増幅器。
【請求項２２】
第１のアンプの第１のトランジスタのゲート領域は、第２のアンプの第１のトランジスタのゲート領域と、バイアス電圧とに結合されている請求項２１の電流感知増幅器。
【請求項２３】
第１導電型の第１のトランジスタはｎチャンネルの金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタを含み、第２導電型の第２のトランジスタはｐチャンネルの金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）トランジスタを含む請求項２１の電流感知増幅器。
【請求項２４】
第１のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域は、第１及び第２のアンプの第２のトランジスタのゲートに結合されている請求項２１の電流感知増幅器。
【請求項２５】
第３のトランジスタは、ｐチャンネルの金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）トランジスタである請求項２１の電流感知増幅器。
【請求項２６】
第４のトランジスタは、ｎチャンネル金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタである請求項２１の電流感知増幅器。
【請求項２７】
第１のアンプの信号入力ノードは入力電流を受け、この信号入力ノードは第５のトランジスタのゲート及びドレイン領域に結合されている請求項２１の電流感知増幅器。
【請求項２８】
第２のアンプの第１のトランジスタのソース領域は、第６のトランジスタのドレイン領域に結合されている請求項２１の電流感知増幅器。
【請求項２９】
電流ミラーはアースに結合されている請求項２１の電流感知増幅器。
【請求項３０】
電流ミラーは、２つのｎチャンネル型金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタより成る請求項２１の電流感知増幅器。
【請求項３１】
プロセッサと、
メモリデバイスと、
プロセッサとメモリデバイスを結合するバスとより成り、
メモリデバイスはさらに請求項１に記載されたヒステリシスを有する電流感知増幅器を備えた電子装置。
【請求項３２】
第１のアンプの第１のトランジスタのゲート領域は、第２のアンプの第１のトランジスタのゲート領域と、バイアス電圧とに結合されている請求項３１の電子装置。
【請求項３３】
第１導電型の第１のトランジスタはｎチャンネルの金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタを含み、第２導電型の第２のトランジスタはｐチャンネルの金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）トランジスタを含む請求項３１の電子装置。
【請求項３４】
第１のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域は、第１及び第２のアンプの第２のトランジスタのゲートに結合されている請求項３１の電子装置。
【請求項３５】
第１のアンプの信号入力ノードは入力電流を受け、この信号入力ノードは第５のトランジスタのゲート及びドレイン領域に結合されている請求項３１の電子装置。
【請求項３６】
第２のアンプの第１のトランジスタのソース領域は、第６のトランジスタのドレイン領域に結合されている請求項３１の電子装置。
【請求項３７】
プロセッサと、
プロセッサに作動的に結合されたメモリデバイスとより成り、
プロセッサとメモリデバイスとは同一の半導体基板上に形成されており、
メモリデバイスは請求項１に記載されたヒステリシスを有する少なくとも１つの電流感知増幅器を備えた集積回路。
【請求項３８】
第１のアンプの第１のトランジスタのゲート領域は、第２のアンプの第１のトランジスタのゲート領域と、バイアス電圧とに結合されている請求項３７の電子装置。
【請求項３９】
第１導電型の第１のトランジスタはｎチャンネルの金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタを含み、第２導電型の第２のトランジスタはｐチャンネルの金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）トランジスタを含む請求項３７の電子装置。
【請求項４０】
第１のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域は、第１及び第２のアンプの第２のトランジスタのゲートに結合されている請求項３７の電子装置。
【請求項４１】
第１のアンプの信号入力ノードは入力電流を受け、この信号入力ノードは第５のトランジスタのゲート及びドレイン領域に結合されている請求項３７の電子装置。
【請求項４２】
第２のアンプの第１のトランジスタのソース領域は、第６のトランジスタのドレイン領域に結合されている請求項３７の電子装置。
【請求項４３】
ヒステリシスを有する感知増幅器を形成する方法であって、
それぞれ、第１導電型の第１のトランジスタを形成し、第１のトランジスタとドレイン領域を結合された第２導電型の第２のトランジスタを形成して、第１及び第２のアンプを形成し、
第１のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合された信号入力ノードを形成し、
第２のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、第３のトランジスタのゲート領域とに結合された第１の信号出力ノードを形成し、
第３のトランジスタのソース領域を第１のアンプの第２のトランジスタのソース領域に結合し、
第３のトランジスタのドレイン領域を信号入力ノードに結合し、
第１のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、第４のトランジスタのゲート領域に結合された第２の信号出力ノードを形成し、
第４のトランジスタのソース領域をアースに結合するステップより成る感知増幅器形成方法。
【請求項４４】
第１のアンプの第１のトランジスタのゲート領域を第２のアンプの第１のトランジスタのゲート領域と、バイアス電圧とに結合するステップを含む請求項４３の方法。
【請求項４５】
第１導電型の第１のトランジスタと、第４のトランジスタとを形成するステップは、ｎチャンネルの金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタを形成するステップを含み、第２導電型の第２のトランジスタと、第３のトランジスタとを形成するステップは、ｐチャンネルの金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）トランジスタを形成するステップを含む請求項４３の方法。
【請求項４６】
第１及び第２のアンプを形成するステップは、第１のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域を第１及び第２のアンプの第２のトランジスタのゲートに結合するステップを含む請求項４３の方法。
【請求項４７】
それぞれが、第１のトランジスタと第２のトランジスタより成る第１及び第２のアンプを有する電流感知増幅器を作動させる方法であって、
第１のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合された信号入力ノードに電流信号を供給し、
第２のアンプの第１のトランジスタと第２のトランジスタのドレイン間のノードである第１の信号出力から第３のトランジスタを介して信号入力ノードにフィードバック信号を供給して、電流感知増幅器にヒステリシスを導入することにより、雑音過渡電圧を判別できるようにし、
第１のアンプの第１のトランジスタと第２のトランジスタのドレイン間のノードである第２の信号出力から第４のトランジスタを介してアースへ至るパスを設けて、電流感知増幅器にヒステリシスを導入することにより、雑音過渡電圧を判別できるようにするステップより成る電流感知増幅器の作動方法。
【請求項４８】
第１の信号出力から信号入力ノードにフィードバック信号を供給するステップは、電流感知増幅器の低いしきい電圧トリップポイント（Ｔｐｌ）を調整するステップを含む請求項４７の方法。
【請求項４９】
第２の信号出力からアースに至るパスを設けるステップは、電流感知増幅器の高いしきい電圧トリップポイント（Ｔｐｈ）を調整するステップを含む請求項４７の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、一般的に、集積回路に関し、さらに詳細には、ヒステリシスを有する擬似差動型電流感知増幅器及び電流コンパレータに関する。
【０００２】
【発明の背景】
ノイズを除去するために、ヒステリシスを有する電圧感知増幅器を用いることが知られている。最も簡単な電圧感知増幅器は、正のフィードバック構成の演算増幅器である。電圧ヒステリシスの場合、２つの異なるトリップポイント（Ｔｐｈ及びＴｐｌ）を設け、高い信号と認識されるためには、電圧がＴｐｈより高くならなければ、高い信号と認めてその旨宣言されることがないように回路が設計されている。同様に、電圧が第２のトリップポイントＴｐｌより低くならなければ、低い信号と認められない。図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃはこの簡単な説明するものである。
【０００３】
現在、ＣＭＯＳ集積回路の相互接続の大部分は、電圧ステップまたは信号を１つの場所から別の場所へ伝送するものである。ドライバは、受動的プルアップ負荷抵抗を有するＣＭＯＳインバータまたはＮＭＯＳトランジスタであり、受信器は、簡単なＣＭＯＳ増幅器、差動増幅器またはコンパレータである。ＣＭＯＳ受信器は、相互接続ラインに対して高インピーダンスの端子または負荷を与える。このことは、幾つかの明確な理由により問題である。例えば、終端部が高インピーダンスであると、スイッチング時間応答または信号遅延が主として、ドライバがラインの容量及び負荷の容量を充電する能力により決まるため、厄介である。また、相互接続ラインは、その特性インピーダンスにより終端されないため、反射やリンギングが生じ、隣接するラインの容量性結合及び大きな電圧の切換えにより信号伝送ラインに大きな雑音電圧が誘導される可能性がある。その結果、雑音電圧が信号電圧に比べてかなりの大きさになることがある。
【０００４】
電圧ステップによる信号の伝送は、相互接続伝送ラインが十分に短くてラインの漂遊容量が小さい場合うまくいく。しかしながら、大部分のＣＭＯＳ集積回路上にあるような低インピーダンスの長い伝送ラインでは、雑音電圧が厄介な問題になる。これら低インピーダンスの長い伝送ラインは、実際、電流信号と相性がよい。これらの長い伝送ラインは、ＣＭＯＳ集積回路それ自体の上、それ自体、例えばメモリモジュールのようなモジュールに取付けられた集積回路間の相互接続ライン、これらの集積回路が取付けられるインターポーザ、または集積回路が取付けられる印刷回路板の上にある場合がある。
【０００５】
最近、高速度で信号伝送を行うために、電圧モードでなくて電流モードの相互接続法を用いることが提案されている。その目標は、信号相互接続ラインをインピーダンスマッチングすることにより、ラインの反射及びリンギングを減少させることにある。提案された方法によると、電流モード相互接続部と、電流モード感知増幅器または電流モードコンパレータとにより、信号ラインの終端部を信号受信器にマッチングさせる。インピーダンスが低い制御された値である信号相互接続用ライン及びクロック伝送ラインは、電流モードの信号伝送にとって相性が最もよい。金属の接地板または金属の配電板（交流のアースである）から酸化物または他の集積回路絶縁体により分離された金属ラインは、５０または７５Ωのオーダーの低い特性インピーダンスを有する。反射及びリンギングを回避するために、ラインをその特性インピーダンスで終端しなければならないが、それには、入力インピーダンスが低い感知増幅器または受信器が必要であり、ラインの電圧変動が小さいことが条件である。
【０００６】
電圧信号または電流モード信号の何れを使用するかとは無関係に、２つの異なるタイプの相互接続部が存在するが、第１のタイプはシングルサイド／シングルエンドの相互接続部、また第２のタイプは差動型の相互接続部である。差動型相互接続部は、共通モードの雑音を減少させるという点で望ましいことが多い。しかしながら、差動型相互接続部は２つの相互接続伝送ラインを必要とし、入出力用に、２倍の数の入出力パッド及び実装ピンが必要となるため、用途によっては問題がある。２つの相互接続伝送ラインが必要であるため、ある特定のＣＭＯＳ用として、チップの利用可能な貴重な表面領域の混雑度が２倍になる。シングルサイド／シングルエンドの擬似差動型相互接続部は、電源ノイズの除去のような差動型相互接続部の利点の一部を享有する。シングルサイド／シングルエンドの擬似差動型相互接続部は、単一の伝送ライン接続部を使用する。
【０００７】
「擬似差動型」増幅器は、単一の伝送ライン相互接続部を使用し、電圧感知増幅器の一方の入力が基準電位で駆動される。「擬似差動型」の構成と、終端ライン上の電圧検知とは、４００ＭｂｓのＣＭＯＳシステムで使用されている。図２は、従来型「擬似差動型」増幅器の概略図である。この「擬似差動型」増幅器の構成では、異なるタイプの電圧感知増幅器の一方のサイドがアース電位と基準電位との組み合わせにより駆動される。しかしながら、高周波数で動作するシングルエンドまたは不平衡信号伝送ラインでは高いデータレートを得るのは困難である。その理由は、バックプレイン、コネクタ及びケーブルにおけるクロストーク及び放射を含む多量のノイズが相互接続システムに発生するからである。
【０００８】
図３は、従来型差動電流感知増幅器を示す。この従来型電流感知増幅器は、完全差動型の入力信号を受けて、上述したシングルサイド／シングルエンド増幅器に比べ迅速に応答することができる。また、完全差動型感知増幅器は低い電力制約を有し、入力伝送ライン上の小さい０．５ｍＡの信号により駆動することができる。しかしながら、従来型差動電流感知増幅器のシングルサイドまたはシングルエンド入力信号に対する応答性は、1つのサイドまたは入力が基準電流信号、例えば０アンペアで駆動され、もう一方の入力が電流信号を検知しようとして使用される場合、それほどよくない。かかる態様で使用する場合、シングルサイド入力の電流感知増幅器の応答性は非常に貧弱なものである。正のフィードバックラッチには、ただ、１ミリアンペア（ｍＡ）の入力信号に対して大きな出力信号を発生させるに十分な利得とフィードバックとが存在しない。大きな５ｍＡの入力信号が必要であり、このためＣＭＯＳ回路全体に大きな電力需要条件が課せられる。
【０００９】
上記理由により、また当業者が本明細書を読めば明らかになる他の理由により、誘起される雑音、電流の反射またはリンギングに強い感知増幅器の開発が望まれている。さらに、シングルサイド／シングルエンド入力により迅速な応答時間を与える低電力感知増幅器の開発が望まれている。
【００１０】
【発明の概要】
以下の説明を読めばわかるように、本発明は、シングルサイド／シングルエンド電流感知増幅器を介して信号を高速度で伝送する上記問題だけでなく他の問題も解決する。本発明は、擬似差動型電流感知増幅器にヒステリシスを導入し、この増幅器に、有効な信号を検知するためだけでなく、低インピーダンスで相互接続及び／または電流信号伝送を行う際に生じる小さな過渡的ノイズ電流または反射及びリンギングを除去するための調整可能なしきい値を与える。
【００１１】
本発明によると、それぞれが、第１導電型の第１のトランジスタ、及び第１のトランジスタとドレイン領域を結合された第２導電型の第２のトランジスタより成る第１及び第２のアンプと、第１のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合された信号入力ノードと、第２のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、ソース領域が第１のアンプの第２のトランジスタのソース領域に結合され、ドレイン領域が信号入力ノードに結合された第３のトランジスタのゲート領域とに結合された第１の信号出力ノードと、第１のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、ソース領域がアースに結合された第４のトランジスタのゲート領域とに結合された第２の信号出力ノードとより成るヒステリシスを有する電流感知増幅器が提供される。
本発明によると、さらに、それぞれが、第１導電型の第１のトランジスタ、及び第１のトランジスタとドレイン領域を結合された第２導電型の第２のトランジスタより成る第１及び第２のアンプと、第１のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合され、入力電流を受ける信号入力ノードと、第２のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、ソース領域が第１のアンプの第２のトランジスタのソース領域に結合され、ドレイン領域が信号入力ノードに結合された第３のトランジスタのゲート領域とに結合された第１の信号出力ノードと、第１のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、ソース領域がアースに結合された第４のトランジスタのゲート領域とに結合された第２の信号出力ノードと、信号入力ノードと、第２のアンプの第１のトランジスタのソース領域とに結合された電流ミラーより成るヒステリシスを有する電流感知増幅器が提供される。
本発明によると、さらに、それぞれが、第１導電型の第１のトランジスタ、及び第１のトランジスタとドレイン領域を結合された第２導電型の第２のトランジスタより成る第１及び第２のアンプと、第１のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合された信号入力ノードと、第２のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、ソース領域が第１のアンプの第２のトランジスタのソース領域に結合され、ドレイン領域が信号入力ノードに結合された第３のトランジスタのゲート領域とに結合された第１の信号出力ノードと、第１のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、ソース領域がアースに結合された第４のトランジスタのゲート領域とに結合された第２の信号出力ノードと、信号入力ノードと、第２のアンプの第１のトランジスタのソース領域とに結合された電流ミラーより成り、電流ミラーは、そのドレイン領域により第１のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合された第５のトランジスタと、そのドレイン領域により第２のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合された第６のトランジスタとより成り、第６のトランジスタのゲート領域は第５のトランジスタのゲート領域に結合されているヒステリシスを有する電流感知増幅器が提供される。
本発明によると、さらに、ヒステリシスを有する感知増幅器を形成する方法であって、それぞれ、第１導電型の第１のトランジスタを形成し、第１のトランジスタとドレイン領域を結合された第２導電型の第２のトランジスタを形成して、第１及び第２のアンプを形成し、第１のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合された信号入力ノードを形成し、第２のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、第３のトランジスタのゲート領域とに結合された第１の信号出力ノードを形成し、第３のトランジスタのソース領域を第１のアンプの第２のトランジスタのソース領域に結合し、第３のトランジスタのドレイン領域を信号入力ノードに結合し、第１のアンプの第１及び第２のトランジスタのドレイン領域と、第４のトランジスタのゲート領域に結合された第２の信号出力ノードを形成し、第４のトランジスタのソース領域をアースに結合するステップより成る感知増幅器形成方法が提供される。
本発明によると、さらに、それぞれが、第１のトランジスタと第２のトランジスタより成る第１及び第２のアンプを有する電流感知増幅器を作動させる方法であって、第１のアンプの第１のトランジスタのソース領域に結合された信号入力ノードに電流信号を供給し、
第２のアンプの第１のトランジスタと第２のトランジスタのドレイン間のノードである第１の信号出力から第３のトランジスタを介して信号入力ノードにフィードバック信号を供給して、電流感知増幅器にヒステリシスを導入することにより、雑音過渡電圧を判別できるようにし、第１のアンプの第１のトランジスタと第２のトランジスタのドレイン間のノードである第２の信号出力から第４のトランジスタを介してアースへ至るパスを設けて、電流感知増幅器にヒステリシスを導入することにより、雑音過渡電圧を判別できるようにするステップより成る電流感知増幅器の作動方法が提供される。
【００１２】
集積回路、電気装置、作動方法及び新規な電流感知増幅器を形成する方法が同様に包含される。新規な擬似差動型電流感知増幅器回路は、真の信号を過渡的なノイズから判別できるようにするヒステリシスの導入の導入を容易にし、シングルサイド／シングルエンドによる感知を可能にして回路の設計スペースを節約する。
【００１３】
本発明の上記及び他の実施例、特徴、利点は、以下においてその一部を説明するが、これらは、本発明を実施すれば、または本発明の詳細な説明並びに添付図面を参照すれば当業者に自明となるであろう。本発明の利点及び特徴は、頭書の特許請求の範囲に特に記載された構成、手法及び組合わせによって実現することができる。
【００１４】
【発明の詳細な説明】
本発明の以下の詳細な説明において、本願の一部であり、本発明の特定の実施例を例示する添付図面を参照する。これらの実施例は、当業者が本発明を実施できるように十分に詳しく記載されている。他の実施例も可能であり、本発明の範囲から逸脱することなく論理的、機械的、電気的及び他の変形又は設計変更を行うことができる。従って、以下の詳細の説明は限定的な意味でとらえるべきではなく、本発明の範囲は、頭書の特許請求の範囲と、これが享受する均等物の全範囲とによってのみ制限されるものである。
【００１５】
図４は、本願の一部として引用する発明者Leonard Forbesの係属中の米国特許出願第０９／２５５，０７７号の開示による新規な擬似差動型増幅器回路の概略図である。図４は、１対の交差結合アンプＡ１、Ａ２を示す。図４の実施例において、１対の交差結合アンプＡ１、Ａ２は、２つの交差結合インバータより成る。各アンプＡ１、Ａ２は、それぞれ、第１導電型の第１のトランジスタＱ１、Ｑ２を有する。第１のトランジスタのＱ１、Ｑ２はそれぞれ、ソース領域４０７Ａ、４０７Ｂを有する。第１のトランジスタＱ１、Ｑ２はそれぞれ、ドレイン領域４０８Ａ、４０８Ｂを有する。また、第１のトランジスタＱ１、Ｑ２は、本体領域４１０Ａ、４１０Ｂに対向するゲート領域４０９Ａ、４０９Ｂを有する。各アンプＡ１、Ａ２は、第２導電型の第２のトランジスタＱ３、Ｑ４を有する。第２のトランジスタＱ３、Ｑ４はそれぞれ、ソース領域４１４Ａ、４１４Ｂを有する。第２のトランジスタＱ３、Ｑ４はそれぞれ、ドレイン領域４１６Ａ、４１６Ｂを有する。また、第２のトランジスタＱ３、Ａ４は、本体領域４２０Ａ、４２０Ｂに対向するゲート領域４１８Ａ、４１８Ｂを有する。１つの実施例において、第１導電型の第１のトランジスタＱ１、Ｑ２はそれぞれ、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。１つの実施例において、第１導電型の第１のトランジスタＱ１、Ｑ２はそれぞれ、ｎチャンネル金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタである。１つの実施例において、第２導電型の第２のトランジスタＱ３、Ｑ４は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。１つの実施例において、第２導電型の第２のトランジスタＱ３、Ｑ４はそれぞれ、ｐ型金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）トランジスタである。実施例において、ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳトランジスタは、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）プロセス製造技術により製造される。
【００１６】
図４において、単一の信号入力ノード４２２は、１対の交差結合アンプＡ１、Ａ２の第１のトランジスタＱ１、Ｑ２のうちの一方のソース領域４０７または４０７Ｂに結合されている。限定でなく、例示のために、図４は、トランジスタＱ１のソース領域４０７Ａに結合された単一の信号入力ノード４２２を示す。各インバータＡ１、Ａ２の信号出力ノード４２４Ａ、４２４Ｂは、第１のトランジスタＱ１、Ｑ２のドレイン領域４０８Ａ、４０８Ｂだけでなく第２のトランジスタＱ３，Ｑ４のそれぞれのドレイン領域４１６Ａ、４１６Ｂに結合されている。交差結合インバータＡ１、Ａ２のそれぞれの信号出力ノード４２４Ａ、４２４Ｂはさらに、もう一方のインバータの第１及び第２のトランジスタのゲートに接続されている。従って、信号出力ノード４２４ＡはインバータＡ２のゲート４０９Ｂ、４１８Ｂに結合され、信号出力ノード４２４ＢはインバータＡ１のゲート４０９Ａ、４１８Ａに結合されている。１つの実施例において、信号出力ノード４２４Ａ、４２４Ｂはそれぞれ一対の出力伝送ライン４５４Ａ、４５４Ｂに結合されている。単一の信号入力ノード４２２はさらに、電流ミラーＭ１に結合されている。１つの実施例において、特性インピーダンス（Ｚｏ）が５０オーム未満である伝送ライン４５２は、信号入力ノード４２２に結合されている。
【００１７】
図４において、第１導電型の第３のトランジスタＱ５、Ｑ６はそれぞれ、各アンプＡ１、Ａ２に結合されている。第３のトランジスタＱ５、Ｑ６はそれぞれ、ソース領域４４４Ａ、４４４Ｂを有する。第３のトランジスタＱ５、Ｑ６は、ドレイン領域４４６Ａ、４４６Ｂを有する。また、第３のトランジスタＱ５、Ｑ６は、本体領域４５０Ａ、４５０Ｂに対向するゲート領域４４８Ａ、４４８Ｂを有する。第３のトランジスタＱ５、Ｑ６のドレイン領域４４６Ａ、４４６Ｂは、一対の交差結合アンプＡ１、Ａ２の第１のトランジスタＱ１、Ｑ２のソース領域４０７Ａ、４０７Ｂに結合されている。単一の信号入力ノード４２２は、さらに第３のトランジスタＱ５、Ｑ６のゲート４４８Ａ、４４８Ｂに結合されている。実施例において、第１導電型の第３のトランジスタＱ５、Ｑ６は、第１導電型の第２の対のＭＯＳＦＥＴより成り、新規な擬似差動型増幅器回路４００を構成する。この実施例において、第１導電型の第２の対のＭＯＳＦＥＴは、一対のＮＭＯＳトランジスタＱ５、Ｑ６を有する。この実施例でも、一対のＮＭＯＳトランジスタＱ５、Ｑ６は電流ミラーＭ１の一部である。ここでは、電流ミラーＭ１の１対のＮＭＯＳトランジスタＱ５、Ｑ６のそれぞれのドレイン領域４４６Ａ、４４６Ｂは、１対の交差結合インバータＡ１、Ａ２のＮＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２のソース領域４０７Ａ、４０７Ｂに結合されている。単一の信号入力ノード４２２は、電源ミラーＭ１の１対のＮＭＯＳトランジスタＱ５、Ｑ６の一方のゲート領域に結合されている。
【００１８】
図３は、従来型差動電流感知増幅器の説明のために含めた。動作については、従来型差動電流感知増幅器は、完全差動型で信号伝送を行うために、２つの入力信号ラインＩ１、Ｉ２を使用する。図３において、ノード５に注入される信号電流は、トランジスタＴ１のソース電流を減少させる。同様に、ノード６から取り出される信号電流は、トランジスタＴ２のソース電流を増加させる。Ｔ１のソースとＴ５のドレインに注入される電流の比率は、これらの端子を見た入力インピーダンスにより決定される。再び、ある特定の回路では、２つの入力信号ラインＩ１、Ｉ２が必要なため、利用可能なチップの表面領域がすぐに使い尽くされるという問題について述べた。
【００１９】
これとは対照的に、係属中の米国特許出願第０９／２５５，０７７号の開示に従って構成された新規な擬似差動型増幅器回路は、シングルエンドの受信器で差動感知を可能にすることにより、このスペースの問題を解決している。これを達成する方法を、図４を参照して説明する。図４では、図３の下部に示す、従来型差動電流感知増幅器の２つの独立したトランジスタＴ５、Ｔ６が、電流ミラーＭ１により置き換えられている。図４の電流ミラーＭ１は、単一の信号入力ノード４２２で受けるシングルエンド入力電流を差動入力信号に変換する。この例では、出力ノード４２４Ａ、４２４Ｂは、感知動作の前にある電位に前もって充電される。次に、電流信号が、入力伝送ライン４５２から単一の信号入力ノード４２２へ入力される。電流信号が単一の信号入力ノード４２２に到達すると、この信号の一部がトランジスタＱ５、Ｑ６のゲート領域４４８Ａ、４４８Ｂに流入して、これらのトランジスタをオンにする。このため、トランジスタＱ５のソース領域４４４Ａとドレイン領域４４６Ａの間だけでなく、トランジスタＱ６のソース領域４４４Ｂとドレイン領域４４６Ｂの間が導通する。入力電流信号がトランジスタＱ５のドレイン４４６Ａに流入すると、トランジスタＱ１のソース領域４０７Ａにある電流が流入する。トランジスタＱ１のソース領域４０７Ａに流入する電流により、トランジスタＱ３のドレイン領域４１６Ａ及びトランジスタＱ１のソース領域４０７Ａから流れ出る電流が減少する。次いで、出力ノード４２４Ａの予め充電された電位、またはノード電圧Ｖ１が増加し、トランジスタＱ２をオンにし、トランジスタＱ４をオフにする。同時に、トランジスタＱ５のソース領域４４４Ａとドレイン領域４４６Ａの間の導通が増加して、信号入力ノード４２２の電位、またはノード電圧Ｖ３が増加し、トランジスタＱ６のゲート４４８Ｂの電圧を増加させる。トランジスタＱ６のゲート電圧が増加すると、さらにトランジスタＱ６がオンになり、トランジスタＱ６のトランジスタのドレイン領域４４６Ｂとソース領域４４４Ｂの間により多くの電流が流れるようになる。トランジスタＱ６の導通の増加は、トランジスタＱ２のソース領域４０７Ｂから流れ出る電流を増加させる傾向がある。トランジスタＱ２及びＱ６を流れる電流の増加は、信号出力ノード４２４Ｂをアースに引き寄せて、信号出力ノード４２４Ｂのノード電圧Ｖ２を減少させる傾向がある。信号出力ノード４２４Ｂのノード電圧Ｖ２が減少すると、トランジスタＱ３がさらにオンになる。このようにして、シングルエンド受信器、または擬似差動型増幅器回路４００は、差動増幅器の態様で動作する。かくして、伝送ライン４５２Ａから信号入力４２２へ入力されたシングルエンド電流信号は、差動電流信号に変換されるが、トランジスタＱ１のソース領域４０７Ａのソース電流は減少し、トランジスタＱ２のソース領域Ｂのソース電流が増加する傾向にある。その結果、係属中の米国特許出願第０９／２５５，０７７号の開示による新規な擬似差動型増幅器回路は、図３に示すような従来型差動電流感知増幅器に対して完全差動型信号が与えるのと同じ効果を発生する．一方、この米国特許出願第０９／２５５，０７７号の開示による新規な擬似差動増幅器回路は、従来型差動電流感知増幅器にある２つの伝送ラインが必要という問題を回避する。米国特許出願第０９／２５５，０７７号の開示によるこの新規な擬似差動型増幅器回路４００は、単一の信号入力ノード４２２にシングルエンド２．０ｍＡの電流信号を受信すると、１対の信号出力ノード４２４Ａ、４２４Ｂ、従って、１対の出力伝送ライン４５４Ａ、４５４Ｂ上の電流出力信号をラッチできる。米国特許出願第０９／２５５，０７７号の開示によるこの新規な擬似差動型増幅器回路４００は、１対の信号出力ノード４２４Ａ、４２４Ｂへこの電圧出力信号を３００ナノ秒（ｎｓ）未満でラッチ可能である。これは、従来型差動電流感知増幅器で得られるものに匹敵する非常に速い応答時間である。さらに、米国特許出願第０９／２５５，０７７号の開示によるこの新規な擬似差動型増幅器回路は、簡易化されたＣＭＯＳプロセスで完全に製造可能である。しかしながら、米国特許出願第０９／２５５，０７７号の開示によるこの新規な擬似差動型増幅器回路は、この回路４００にヒステリシスを導入する手段を備えていない。
【００２０】
図５Ａは、図４に図示したものと類似するが、出力ノードが１つである、別の従来型差動電流感知増幅器５００の概略図である。図５Ａにおいて、従来型電流感知増幅器５００は、シングルエンドまたはシングルサイド入力Ｉ１により駆動されるものとして示す。もう１つの差動入力Ｉ２は、０アンペアに保持されている。出力電圧（Ｖ２）は−Ｚｖ（Ｉ１−Ｉ２）で与えられ、Ｚｖは、従来型電流感知増幅器５００のトランスインピーダンス（利得）である。このトランスインピーダンスＺｖは、出力電圧Ｖ２が高レベルまたは低レベルの何れかにクランプされるまで非常に高い。動作について説明すると、この従来型電流感知増幅器５００は、対称平衡状態になろうとする。ノード５に注入される電流Ｉ１は、トランジスタＴ５に対して高いインピーダンスを、またトランジスタＴ１に対して低いインピーダンスを見る。従って、注入電流Ｉ１の大部分はトランジスタＴ１に流れ込む。このため、トランジスタＴ３を介して従来型電流感知増幅器５００の左側に流れ込む電流の量が減少する。その結果、ノード１の電位が増加し、Ｔ４のゲート電位が高くなる。トランジスタＴ４のゲート電位が増加すると、トランジスタＴ２、Ｔ６が出力電圧Ｖ２をアースの方へ引き下げるように働く。図５Ｂは、図５Ａに示す従来型電流感知増幅器５００の電流対電圧（Ｉ−Ｖ）曲線のグラフである。
【００２１】
図５Ｃは、図５Ａに示す従来型電流感知増幅器５００の電流対電圧（Ｉ−Ｖ）曲線の別のグラフである。この実施例では、従来型電流感知増幅器は２つの入力または差動信号（Ｉ２＝−２５０マイクロアンペア）により駆動される。ここでは、出力電圧Ｖ２は、Ｉ１が−２５０マイクロアンペアになると状態を変化させ、（Ｉ１−Ｉ２）が最初に正になり、−Ｚｖ（Ｉ１−Ｉ２）が負の最大値になる。
【００２２】
図６Ａは、係属中の米国特許出願第０９／３００，０９９号の開示による電流感知増幅器６００または電流コンパレータ６００の概略図である。図６Ａに示すように、電流感知増幅器６００は、第１または左側のアンプ６１０と、第２または右側のアンプ６２０とを有する。各アンプ６１０、６２０は、第１導電型の第１のトランジスタＭ１、Ｍ２を有する。各アンプ６１０、６２０は、第２導電型の第２のトランジスタＭ３、Ｍ４を有する。１つの実施例において、第１導電型の第１のトランジスタＭ１、Ｍ２は、ｎチャンネルの金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタＭ１、Ｍ２である。この実施例において、第２導電型の第２のトランジスタＭ３、Ｍ４は、ｐチャンネルの金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）トランジスタＭ３、Ｍ４である。トランジスタＭ１、Ｍ２は、ノード７のゲート電位で駆動される。各アンプ６１０、６２０は、ノード６のゲート電位により駆動されるトランジスタＭ５、Ｍ６として図６Ａに示す電流シンクを有する。第１のアンプ６１０の第１及び第２のトランジスタＭ１、Ｍ３は、ドレイン領域６２１、６２２をノード１に結合されている。
【００２３】
ノード１は、第１のアンプ６１０の第１及び第２のトランジスタＭ１、Ｍ３のドレイン６２１、６２２を、第１及び第２のアンプ６１０、６２０の第２のトランジスタＭ３、Ｍ４のゲート６４０、６４１に結合する。第２のアンプ６２０の第１及び第２のトランジスタＭ２、Ｍ４はそれぞれ、ドレイン領域６２３、６２４において結合されている。図６Ａの実施例において、信号出力ノード２は、第２のアンプ６２０の第１及び第２のトランジスタＭ２、Ｍ４のドレイン領域６２３、６２４に結合されている。別の実施例において、信号出力ノード２は、第１のアンプ６１０の第１及び第２のトランジスタＭ１，Ｍ３のドレイン領域６２１、６２２に結合可能である。図６Ａに示すように、信号出力ノードはさらに、第３のトランジスタＭ７のゲート６３０に結合されている。１つの実施例において、第３のトランジスタＭ７は、ｐチャンネルの金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）である。各アンプ６１０、６１０は、第１のトランジスタＭ１、Ｍ２のソース領域６２５、６２６に結合された信号入力ノード５、４を有する。
【００２４】
第１及び第２のアンプ６１０、６２０の第２のトランジスタＭ３，Ｍ４のソース領域６２７、６２８は、ノード３において電源Ｖｄｄに結合されている。１つの実施例において、第３のトランジスタＭ７のソース領域６３１は、第１のアンプ６１０の第２のトランジスタＭ３のソース領域６２７に結合されている。この実施例において、第３のトランジスタＭ７のドレイン領域６３２は、第１のアンプ６１０の信号入力ノード５に結合されている。１つの実施例において、第１のアンプ６１０の信号入力ノード５は入力電流Ｉ１を受け、第２のアンプ６２０の信号入力ノード４は基準電流Ｉ２を受ける。
【００２５】
図６Ｂは、係属中の米国特許出願第０９／３００，０９９号の開示による図６Ａの電流感知増幅器６００の動作例を示すＩ−Ｖグラフである。この新規な電流感知増幅器回路６００の動作を、図６Ａ、６Ｂを参照して説明する。第３のトランジスタＭ７は、図６Ａの電流感知増幅器６００に制御されたヒステリシスを導入する。グラフの右側に示すように、図６Ｂは、低出力電圧状態または第１の状態の出力電圧における出力電圧Ｖ２を示す。この低電圧状態または第１の状態Ｖ２は、第３のトランジスタＭ７をオンにして、電流ＩＭ７をノード５、即ち第１のアンプ６１０の信号入力ノード５に流し込む。換言すれば、第３のトランジスタＭ７は、ノード５に入力電流ＩＭ７を供給する。入力信号ノード５に注入されるシングルエンド入力電流Ｉ１は、入力電流ＩＭ７により補充される。電流感知増幅器６００が出力電圧Ｖ２の状態を切換えるためには、信号入力ノード５に注入される電流が、電流感知増幅器６００の平衡状態を壊す、または「トリップ」する必要がある。この実施例において、信号入力ノード４は、０アンペアの差動／基準信号Ｉ２に保持されている。この点において、電流感知増幅器４００の出力電圧Ｖ２は、Ｖ２＝−Ｚｖ（（Ｉ１＋ＩＭ７）−Ｉ２）により与えられる。ここでは、値（（Ｉ１＋ＩＭ７）−Ｉ２）は、出力電圧Ｖ２が第２の状態または高電圧状態になるためには、負になる必要がある。
【００２６】
第３のトランジスタＭ７により駆動注入される補充電流ＩＭ７により、入力電流Ｉ１は、ある特定の負の電流値以下になるまで、即ち、図６Ｂの６６０で示す低いトリップポイント以下になるまで、電流感知増幅器６００の状態を「トリップ」しない。当業者であればわかるように、第３のトランジスタＭ７のサイズ及びドーピングレベルを変化すると、設定された大きさ入力電流ＩＭ７をノード４に供給することができる。このように、図６Ａに示す、係属中の米国特許出願第０９／３００，０９９号の電流感知増幅器６００の回路を構成することにより、電流感知増幅器６００に、入力電流Ｉ１の負または低い値に対するある範囲のヒステリシスを導入することができる。第３のトランジスタＭ７を設けることにより導入される設定ヒステリシスは、係属中の米国特許出願第０９／３００，０９９号の開示による図６Ａの電流感知増幅器６００が、状態を早過ぎる時点で切換え、出力電圧Ｖ２を不正確にする小さな過渡的ノイズを判別できるようにする。
【００２７】
逆方向の動作では、シングルエンド入力電流Ｉ１は、低い値、例えば、トリップポイント６５０未満の値から増加する。図６Ｂに示すように、入力電流Ｉ１はトリップポイント６５０未満であるが、出力電圧Ｖ２は高電圧状態または第２の状態にある。この高い、または第２の状態では、第３のトランジスタＭ７のゲート領域６３０に印加される電位は、トランジスタＭ７をオンにしない。従って、第３のトランジスタＭ７は、電流感知増幅器６００から、事実上、取り外された状態にある。図６Ａ、６Ｂの実施例では、ノード４がここでは０アンペアに保持される基準電流Ｉ２を見る。第３のトランジスタＭ７がオフの状態では、このトランジスタはノード５に入力電流ＩＭ７を供給しない。上述したように、シングルエンド入力電流Ｉ１は、電流感知増幅器６００に再び状態を切換えさせるためには、電流感知増幅器６００の平衡状態を反対方向に壊さなければならない。例えば、入力電流Ｉ１は、０アンペアの差動信号Ｉ２を克服しなければならない。この点で、電流感知増幅器６００の出力電圧Ｖ２はＶ２＝−Ｚｖ（Ｉ１−Ｉ２）により与えられるが、その理由は、第３のトランジスタＭ７が電流感知増幅器回路６００から取り外されたと同じ状態であるからである。しかしながら、図６Ａに示す、米国特許出願第０９／３００，０９９号の電流感知増幅器６００は、シングルサイド／シングルエンドの感知能力を備えていない。
【００２８】
図７Ａは、本発明による電流感知増幅器７００または電流コンパレータ７００の概略図であるが、この増幅器またはコンパレータは、擬似差動型電流感知能力だけでなく、この回路７００にヒステリシスを導入する別の能力も備えている。
【００２９】
図７Ａに示すように、新規な擬似差動型電流感知増幅器７００は、第１の左側のアンプ７１０と、第２の右側のアンプ７２０とを有する。アンプ７１０、７２０はそれぞれ、第１導電型の第１のトランジスタＭ１、Ｍ２を有する。第１のトランジスタＭ１、Ｍ２はそれぞれ、ソース領域７２５、７２６を有する。第１のトランジスタＭ１、Ｍ２はそれぞれ、ドレイン領域７２１、７２３を有する。また、第１のトランジスタＭ１、Ｍ２は、本体領域と対向するゲート領域を有する。各アンプ７１０、７２０はそれぞれ、第２導電型の第２のトランジスタＭ３、Ｍ４を有する。第２のトランジスタＭ３、Ｍ４はそれぞれ、ソース領域７２７、７２８を有する。第２のトランジスタＭ３、Ｍ４はそれぞれ、ドレイン領域７２２、７２４を有する。また、第２のトランジスタＭ３、Ｍ４はそれぞれ、本体領域に対向するゲート領域７４０、７４１を有する。１つの実施例において、第１導電型の第１のトランジスタＭ１、Ｍ２は、ｎチャンネル金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタＭ１、Ｍ２である。この実施例において、第２導電型の第２のトランジスタＭ３、Ｍ４は、ｐチャンネル金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）のトランジスタＭ３、Ｍ４である。トランジスタＭ１、Ｍ２は、ノード７のゲート電位により駆動される。第１のアンプ７１０の第１及び第２のトランジスタＭ１、Ｍ２はそれぞれ、ドレイン７２１、７２２がノード１に結合されている。
【００３０】
ノード１はさらに、第１のアンプ７１０の第１及び第２のトランジスタＭ１、Ｍ３のドレイン領域７２１、７２２を、第１及び第２のアンプ７１０、７２０の第２のトランジスタＭ３、Ｍ４のゲート７４０、７４１に結合する。第２のアンプ７２０の第１及び第２のトランジスタＭ２、Ｍ４はそれぞれ、ドレイン領域７２３、７２４に結合されている。
【００３１】
図７Ａにおいて、第１の信号出力ノード２は、第２のアンプ７２０の第１及び第２のトランジスタＭ２、Ｍ４のドレイン領域７２３、７２４に結合されている。第１の信号出力ノード２は、出力伝送ライン７６０に結合されている。図７Ａに示すように、第１の信号出力ノード２はさらに、第３のトランジスタＭ７のゲート７３０に結合されている。第１及び第２のアンプ７１０、７２０の第２のトランジスタＭ３、Ｍ４のソース領域７２７、７２８は、ノード３において電源Ｖｄｄに結合されている。
【００３２】
図７Ａに示すように、単一の入力伝送ライン７７０は、第１のアンプ７１０の単一の信号入力ノード５に結合されている。１つの実施例において、単一の入力伝送ライン７７０は、５０オーム未満の特性インピーダンス（Ｚｏ）を有する。図７Ａに示すように、第１のアンプ７１０の信号入力ノード５は入力電流Ｉ１を受ける。第１のアンプの単一の信号入力ノード５は、第１のアンプ７１０の第１のトランジスタＭ１のソース領域７２５に結合されている。１つの実施例において、第３のトランジスタＭ７のソース領域７３１は、第１のアンプ７１０の第２のトランジスタＭ３のソース領域７２７に結合されている。この実施例において、第３のトランジスタＭ７のドレイン領域７３２は、第１のアンプ７１０の信号入力ノード５に結合されている。このため、電流感知アンプ（Ｍ７）の第１の信号出力ノード２から信号入力ノード５へ第１のフィードバック信号が送られて、電流感知増幅器にヒステリシスが導入され、過渡的ノイズの判別が可能となる。１つの実施例において、第３のトランジスタＭ７は、ｐチャンネルの金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）である。
【００３３】
ノード１はさらに、第２の出力ノード１として働くことに注意されたい。ノード１は、第４のトランジスタＭ８に結合されている。トランジスタＭ８は、ソース領域７３７、ドレイン領域７３６及び本体領域に対向するゲート領域７８０を有する。図７Ａに示すように、ノード１は、トランジスタＭ８のドレイン領域７３６とゲート７８０とに結合されている。図７Ａの実施例では、トランジスタＭ８のソース領域７３７はアースに結合されるため、第２の信号出力ノード１からアースへの信号路が形成され、この信号路により過渡的ノイズの判別を可能にするヒステリシスが電流感知増幅器へ導入される。１つの実施例において、第４のトランジスタＭ８は、ｎチャンネルの金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）を有する。
【００３４】
図７Ａに示すように、単一の信号入力ノード５は、さらに、電流ミラーＺ１に結合されている。電流ミラーＺ１は、第５のトランジスタＭ５と、第６のトランジスタＭ６とを有する。第５及び第６のトランジスタＭ５、Ｍ６はそれぞれ、ソース領域７６６、７６７を有する。第５及び第６のトランジスタＭ５、Ｍ６はそれぞれ、ドレイン領域７６８、７６９を有する。第５及び第６のトランジスタＭ５、Ｍ６はそれぞれ、ゲート７７１、７７２を有する。図７Ａに示すように、第５及び第６のトランジスタのゲート７７１、７７２は互いに結合されている。第５及び第６のトランジスタＭ５、Ｍ６のソース領域７６６、７６７は、アースに結合されている。第５及び第６のトランジスタＭ５、Ｍ６のドレイン７６８、７６９はそれぞれ、第１及び第２のアンプ７１０、７２０の第１のトランジスタＭ１、Ｍ２のソース領域７２５、７２６に結合されている。図７Ａに示すように、単一の信号入力ノード５は、第５及び第６のトランジスタＭ５、Ｍ６のゲート７７１、７７２に結合されている。
【００３５】
図７Ｂは、本発明による、図７Ａの新規な擬似差動型電流感知増幅器７００の動作例を示すＩ−Ｖグラフである。新規な擬似差動型電流感知増幅器回路７００の動作を、図７Ａ、７Ｂ及び図３を参照して説明する。図３は、従来型差動型電流感知増幅器を説明するためのものである。動作については、従来型差動電流感知器は、完全差動型信号伝送を行うために２つの入力信号ラインＩ１、Ｉ２を用いる。図３において、ノード５に注入される信号電流は、トランジスタＴ１のソース電流を減少させる。同様に、ノード６から抽出される信号電流は、トランジスタＴ２のソース電流を増加させる。これは、従来型電流感知増幅器の差動効果である。Ｔ１のソースと、Ｔ５のドレインとに注入される電流の比率は、これらの端子を見た入力インピーダンスにより決まる。再び、ある特定の回路では、２つの入力信号ラインＩ１、Ｉ２が必要であるため利用可能なチップの表面領域がすぐに使い尽くされるという問題について述べた。
【００３６】
これとは対照的に、本発明による新規な擬似差動型電流感知増幅器７００は、シングルエンド受信器により差動型感知を行うことにより、このスペースの問題を解決している。これが達成される態様を、図７Ａを参照して説明する。図７Ａでは、図３の下方に示す、従来型差動電流感知増幅器の２つの独立したトランジスタＴ５、Ｔ６が、電流ミラーＺ１で置き換えられている。図７Ａの電流ミラーＺ１は、単一の信号入力ノード５で受けるシングルエンド入力電流を差動入力信号に変換する。例えば、この例では、トランジスタＭ１、Ｍ２は、感知動作の前にノード７からのゲート電位により駆動される。次に、電流信号Ｉ１が、単一の信号入力伝送ライン７７０から単一の信号入力ノード５に注入される。電流信号が単一の信号ノード５に到達すると、その信号の一部がトランジスタＭ５、Ｍ６のゲート７７１、７７２に流入して、これらのトランジスタをオンにする。これにより、トランジスタＭ５のソース領域７６６とドレイン領域７６８の間だけでなく、トランジスタＭ６のソース領域７６７とドレイン７６９の間が導通する。入力電流信号がトランジスタＭ５のドレイン領域７６８に流入すると、その一部がトランジスタＭ１のソース領域７２５に流入する。
【００３７】
トランジスタＭ１のソース領域７２５に電流が流入すると、トランジスタＭ３のドレイン領域７２２及びトランジスタＭ１のソース領域７２５から流れ出る電流が減少する。このため、第２の出力ノード１のノード電圧Ｖ１が増加して、トランジスタＭ４をオフにするように働く。同時に、トランジスタＭ５のソース領域７６６とドレイン領域７６８の間の導通が増加するため、信号入力ノード５の電位、またはノード電圧Ｖ５が増加して、トランジスタＭ６のゲート７７２の電圧を増加させる。トランジスタＭ６のゲート電圧が増加すると、トランジスタＭ６がさらにオンになって、そのドレイン領域７６９とソース領域７６７の間を流れる電流が増加する。トランジスタＭ６の導通が増加することにより、トランジスタＭ２のソース領域から流れ出る電流が増加する。トランジスタＭ２及びＭ６の導通が増加すると、第２の信号出力ノード２がアースに引き寄せられて、信号出力ノード２のノード電圧Ｖ２が減少する。かくして、シングルエンド受信器または擬似差動増幅器回路７００は、差動増幅器態様で動作する。伝送ライン７７０から信号入力５へ入力されるシングルエンド電流信号は、トランジスタＭ１のソース領域７２５のソース電流が減少し、トランジスタＭ２のソース領域７２６のソース電流が増加する傾向にあるという意味で、このようにして、差動電流信号に変換される。
【００３８】
しかしながら、この全プロセスにおいて、第３のトランジスタＭ７と、第４のトランジスタＭ８とは、図７Ａの新規な擬似差動型電流感知増幅器７００に、制御されたヒステリシスを導入する。第４のトランジスタＭ８は、第２の信号出力ノード１のノード電圧Ｖ１の増加を遅らせる作用がある。換言すれば、Ｍ８は電流感知増幅器の第２の信号出力ノード１からアースへの電流路を形成して、電流感知増幅器へヒステリシスを導入することにより、過渡的ノイズの判別を可能にする。図７Ｂのグラフを用いてこの効果を説明する。図７Ｂのグラフの左側では、第１の信号出力ノード２は、図７Ｂの状態１に示すように、高出力電位状態にある。同時に、第２の信号出力ノード１は低出力電位状態にある。ＰＭＯＳトランジスタである第３のトランジスタＭ７はオフ状態にあり、新規な擬似差動型電流感知増幅器回路７００から事実上取り外された状態にある。第３のトランジスタＭ７がオフであるため、このトランジスタはノード５に入力電流ＩＭ７を供給しない。
【００３９】
新規な擬似差動型電流感知増幅器７００に第１の信号出力ノード２の出力電圧信号Ｖ２の状態を切換えさせるためには、信号入力ノード５に注入される電流信号Ｉ１により回路７００の平衡状態を壊す、または「トリップ」させなければならない。ノード５に注入される入力電流信号Ｉ１が増加すると、第２の信号出力ノード１のノード電圧Ｖ１が増加し、ノード電圧Ｖ１が、第１のアンプ７１０の第１のトランジスタＭ１のソース領域７２５へ流れ込む電流と共に増加する。ノード電圧Ｖ１が増加すると、第４のトランジスタＭ８はオンになり、第４のトランジスタＭ８のドレイン領域７３６とソース領域７３７の間の導通が増加する。この作用によりノード１から電流が抽出されるため、ノード１のノード電圧Ｖ１の増加が遅れる。ノード１のノード電圧Ｖ１が低いということは、このノード電圧Ｖ１によりトランジスタＭ４をオフにして、回路７００が第１の信号出力ノード２の状態を切換えることができるようにするには、多量の信号電流をノード５に注入しなければならないことを意味する。従って、トランジスタＭ８を加えることによって、新規な擬似差動型電流感知増幅器回路７００の電圧しきいトリップポイント（Ｔｐｈ）７５０が高い値に設定されるが、これにより第１の信号出力ノード１の状態を高い出力電位、状態１から低い出力電位、状態２へ切換えることができる。このため、真の「トリップ」信号と、回路７００における過渡的ノイズが判別される。
【００４０】
図７Ｂの右側に示すように、第１の信号出力ノード２のノード電圧Ｖ２は、ここでは低出力電位状態、即ち状態２にある。第２の信号出力ノード１は、高電位状態にある。上述したように、シングルエンド信号入力電流Ｉ１は、回路７００が状態を再び切換えるには回路７００の平衡状態を反対方向に壊す必要がある。換言すれば、信号入力電流は低電圧しきいトリップポイント（Ｔｐｌ）を通過しなければならない。第１の信号出力ノード２のノード電圧Ｖ２が低出力電位状態、即ち状態２になっているため、第３のトランジスタが作動され、回路７００の一部となっている。第１の信号出力ノード２の低い出力電圧Ｖ２は、トランジスタＭ７のゲート７３０に結合されるため、このトランジスタがオンになる。トランジスタＭ７がオンになると、電流ＩＭ７が信号入力ノード５に流入する。従って、Ｍ７は電流感知増幅器の第１の信号出力ノード２から信号入力ノード５への第１のフィードバックパスを形成し、このフィードバックにより、電流感知増幅器にヒステリシスが導入されて、過渡的ノイズの判別が可能となる。換言すれば、第３のトランジスタＭ７は、入力電流ＩＭ７をノード５に送り込む。かくして、入力信号ノード５に注入されるシングルエンド入力電流Ｉ１が、入力電流Ｉ７により補充されることになる。入力信号ノード５へ注入される電流が入力電流ＩＭ７により補充されるため、ノード電圧Ｖ２が高い出力電位、即ち状態１に戻るためには、注入電流Ｉ１が幾分低い値に減少しなければならない。換言すれば、補充される電流ＩＭ７が第３のトランジスタＭ７により駆動されるため、信号入力電流Ｉ１は、ある特定の低い電流値、即ち図７Ｂで示すような低電圧しきいトリップポイント（Ｔｐｌ）７６０より低くなるまで回路７００の状態をトリップしない。
【００４１】
かくして、トランジスタＭ７を別に設けることにより、ノード電圧Ｖ２を第１の信号出力ノード２の低出力電位、即ち状態２から高出力電位、即ち状態１へ切換えるための、低電圧しきいトリップポイント（Ｔｐｌ）７６０が新規な擬似差動型電流感知増幅器７００に設定される。これにより、回路７００において真の「トリップ」信号を過渡的ノイズから判別できる。当業者であればわかるように、第３のトランジスタＭ７及び第４のトランジスタＭ８のサイズやドーピングレベルを変化することにより、高及び低トリップポイントＴｐｈ及びＴｐｌを所望の値に設定することができる。例えば、第３のトランジスタＭ７のサイズ及びドーピングレベルを変えることにより、設定した大きさの入力電流ＩＭ７をノード５に供給することができる。このように、回路７００の回路に注入されるシングルエンド信号入力電流Ｉ１の高い値及び低い値に対してある範囲のヒステリシスを導入するように、この回路を構成することができる。
【００４２】
図８は、本発明による電子装置または集積回路のブロック図である。図８に示すように、この電子装置は、メモリ８１０と、システムバス８３０によりこのメモリに結合されたプロセッサ８２０とを有する。１つの実施例において、プロセッサとメモリは単一の半導体チップ上に配置されている。メモリ８１０は、図７Ａ、図７Ｂを参照して詳細に説明した、本発明の新規な擬似差動型電流感知増幅器回路を含む。
【００４３】
結論
以上において、電力条件を改善しながら集積回路上及び集積回路間の高速度での信号伝送を行える新規な構造及び方法について説明した。第３のトランジスタＭ７及び第４のトランジスタＭ８を設けることにより導入される設定ヒステリシスは、新規な擬似差動型電流感知増幅器が、回路７００が早過ぎる時点で状態を切換えて不正確な出力ノード電圧Ｖ２を発生させる原因になる小さな過渡的ノイズを判別するのを可能にする。擬似差動型電流感知増幅器へヒステリシスを導入すると、過渡的ノイズの判別が可能となるが、その理由は、信号入力電流Ｉ１が高いトリップポイントＴｐｈを超えるかまたは低いトリップポイントＴｐｌ以下にならない限り、出力が状態を変化させないからである。
【００４４】
さらに、新規な擬似差動型電流感知増幅器の電流ミラー構成は、高信頼度でのいシングルエンドの信号伝送を行うに必要なハードウェアの量を減少することにより電力制約を減少させ、製造コストを軽減する。新規な擬似差動型電流感知増幅器は図３に示すような従来型差動電流感知増幅器に対して完全作動型信号が作用するのと同じ効果を発生させる。ところで、この新規な回路は、従来型差動電流感知増幅器のような２つの入力伝送ラインの必要性を回避する。新規な擬似差動型電流感知増幅器７００は、２．０ｍＡまたはそれ以下のシングルサイド電流信号が単一の信号入力ノード５で受信されると、第１の信号出力ノード２の電圧出力信号をラッチできる。この回路７００は、この電圧出力信号を３００ナノ秒未満で第１の信号出力ノード２へラッチ可能である。これは、従来の差動電流感知増幅器で得られるものに匹敵する非常に速い応答時間である。さらに、本発明による新規な回路は、簡易なＣＭＯＳプロセスで完全に製造可能である。
【００４５】
本発明を特定の実施例について図示説明したが、当業者は、本願の説明を読めば、図示説明した特定の実施例の代わりに任意の等価的構成を使用できることがわかるであろう。従って、本発明は、頭書の特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】  図１Ａ、ヒステリシスを有する従来型電圧感知増幅器の高いトリップポイントと、低いトリップポイントを示す。
【図１Ｂ】  図１Ｂ、ヒステリシスを有する従来型電圧感知増幅器の高いトリップポイントと、低いトリップポイントを示す。
【図１Ｃ】  図１Ｃ、ヒステリシスを有する従来型電圧感知増幅器の高いトリップポイントと、低いトリップポイントを示す。
【図２】  図２は、従来型擬似差動式増幅器の概略図である。
【図３】  図３は、従来型差動電流感知増幅器を示す。
【図４】  図４は、係属中の米国特許出願第０９／２５５，０７７の開示による新規な擬似差動型増幅器回路の概略図である。
【図５Ａ】  図５Ａは、図４に示すものと同じであるが単一の出力ノードを有する別の従来型差動電流感知増幅器の概略図である。
【図５Ｂ】  図５Ｂは、図５Ａに示す従来型電流感知増幅器の電流対電圧（Ｉ−Ｖ）曲線である。
【図５Ｃ】  図５Ｃは、電流を第２の信号入力ノードに供給する時の、図５Ａの従来型電流感知増幅器の電流対電圧（Ｉ−Ｖ）曲線を示す別のグラフである。
【図６Ａ】  図６Ａは、係属中の米国特許出願第０９／３００，９９７号の開示によるによる電流感知増幅器または電流コンパレータの概略図である。
【図６Ｂ】  図６Ｂは、係属中の米国特許出願第０９／３００，９９７号の開示による、図５Ａに示す電流感知増幅器の電流対電圧（Ｉ−Ｖ）曲線である。
【図７Ａ】  図７Ａは、擬似差動電流感知だけでなくその回路にヒステリシスを導入する別の能力を備えた、本発明の電流感知増幅器または電流コンパレータの概略図である。
【図７Ｂ】  図７Ｂは、本発明による、図７Ａに示す新規な擬似差動型電流感知増幅器の電流対電圧（Ｉ−Ｖ）曲線である。
【図８】  図８は、本発明の電子装置または集積回路のブロック図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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