相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求享有2015年3月9日提交的主題為“subthresholdmetaloxidesemiconductorforlargeresistance”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)no.14/642,309的權(quán)益，該申請(qǐng)要求享有2014年12月10日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)no.62/089,927的優(yōu)先權(quán)，這些申請(qǐng)?jiān)诖送ㄟ^(guò)全文引用的方式并入本文。

本公開(kāi)的某些方面總體涉及電子電路，并且更特別地，涉及用于產(chǎn)生并利用大電阻值的電路。

背景技術(shù)：

電阻是對(duì)于流過(guò)介質(zhì)的電流的對(duì)立面。電阻用于各種電路中并且可以以數(shù)種不同方式而產(chǎn)生。碳、薄膜、以及繞線(xiàn)電阻器僅是可應(yīng)用的電阻器類(lèi)型的幾個(gè)示例。然而，這些電阻器類(lèi)型的一些可以對(duì)于在集成電路(ic)中產(chǎn)生大電阻值不實(shí)際。替代地，諸如多晶硅的材料可以用于限制在ic中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間電流的流動(dòng)。此外，晶體管也具有電阻特性。例如，在金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)的漏極和源極端子之間可以存在電阻?？梢酝ㄟ^(guò)控制mosfet的柵極至源極電壓(vgs)而修改該電阻以使得晶體管操作在三極管區(qū)域中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開(kāi)的某些方面通常涉及產(chǎn)生并利用大電阻。如在此所使用的，大電阻通常涉及大于1mω的電阻。

本公開(kāi)的某些方面提供了一種具有大電阻的電路。電路通常包括第一晶體管，具有柵極、與電路的第一節(jié)點(diǎn)連接的源極、以及與電路的第二節(jié)點(diǎn)連接的漏極；電壓限制裝置，連接在第一晶體管的柵極和源極之間，其中如果正向偏置，則裝置被配置為限制第一晶體管的柵極至源極電壓(vgs)，從而第一晶體管操作在亞閾值區(qū)域中；以及第二晶體管，被配置用于采用電流偏置電壓限制裝置，其中第二晶體管的漏極與第一晶體管的柵極連接，第二晶體管的柵極與第一節(jié)點(diǎn)連接，以及第二晶體管的源極與電勢(shì)連接。

根據(jù)某些方面，電壓限制裝置包括二極管連接的晶體管。對(duì)于某些方面，二極管連接的晶體管的柵極和漏極與第一晶體管的柵極連接，以及二極管連接的晶體管的源極與第一晶體管的源極連接。對(duì)于某些方面，二極管連接的晶體管的源極和體區(qū)連接在一起。

根據(jù)某些方面，第一晶體管的源極和體區(qū)連接在一起。

根據(jù)某些方面，電路進(jìn)一步包括與第一晶體管并聯(lián)連接的第三晶體管。第三晶體管的柵極可以被配置用于控制第一晶體管的旁路。對(duì)于某些方面，第三晶體管的體區(qū)和源極連接在一起。

根據(jù)某些方面，電路進(jìn)一步包括連接在第二節(jié)點(diǎn)與電勢(shì)接地之間的電容器。對(duì)于某些方面，電路包括濾波器，第一節(jié)點(diǎn)是濾波器的輸入端，以及第二節(jié)點(diǎn)是濾波器的輸出端。

根據(jù)某些方面，電勢(shì)是電勢(shì)接地。對(duì)于其它一些方面，電勢(shì)可以是不同的參考電壓。例如，電勢(shì)可以是電源電壓。

根據(jù)某些方面，第一晶體管是pmos晶體管。對(duì)于某些方面，電壓限制裝置由二極管連接的pmos晶體管構(gòu)成。在該情形中，第二晶體管可以是nmos晶體管。對(duì)于某些方面，電壓限制裝置包括二極管，具有與第一晶體管的源極連接的陽(yáng)極，以及與第一晶體管的柵極連接的陰極。

根據(jù)某些方面，第一晶體管是nmos晶體管。對(duì)于某些方面，電壓限制裝置由二極管連接的nmos晶體管構(gòu)成。在該情形中，第二晶體管可以是pmos晶體管。對(duì)于某些方面，電壓限制裝置包括二極管，具有與第一晶體管的柵極連接的陽(yáng)極，以及與第一晶體管的源極連接的陰極。

本公開(kāi)的某些方面提供了一種用于產(chǎn)生大電阻的方法。方法通常包括提供第一晶體管，具有柵極、與電路的第一節(jié)點(diǎn)連接的源極、以及與電路的第二節(jié)點(diǎn)連接的漏極；控制第二晶體管以發(fā)源或匯聚電流，其中：第二晶體管的漏極與第一晶體管的柵極連接；第二晶體管的柵極與電路的第一節(jié)點(diǎn)連接；以及第二晶體管的源極電勢(shì)連接；以及采用電流正向偏置電壓限制裝置，其中電壓限制裝置連接在第一晶體管的柵極和源極之間，以及其中配置電壓限制裝置以當(dāng)正向偏置時(shí)限制第一晶體管的vgs，以使得第一晶體管操作在亞閾值區(qū)域。

附圖說(shuō)明

因此以其中可以詳細(xì)理解本公開(kāi)的上述特征的方式，可以通過(guò)參考在附圖中示出了其中一些的方面而得到以上所簡(jiǎn)述的更特別的說(shuō)明。然而，應(yīng)該注意的是，附圖僅示出了該公開(kāi)的某些典型方面并且因此不應(yīng)視作限制了其范圍，因?yàn)檎f(shuō)明書(shū)可以承認(rèn)其他等同的有效方面。

圖1a是示例性的電阻器-電容器(rc)電路的現(xiàn)有技術(shù)電路圖，其可以使用多晶硅電阻器以產(chǎn)生大電阻值。

圖1b是實(shí)施了圖1a的rc電路的現(xiàn)有技術(shù)電路圖，其中電阻器替換為級(jí)聯(lián)晶體管的陣列。

圖2提供了根據(jù)本公開(kāi)某些方面的、用作具有大電阻值的電阻器的晶體管配置的示例性電路圖。

圖3是根據(jù)本公開(kāi)某些方面的具有pmos晶體管、偏置電路、以及快速充電開(kāi)關(guān)的示例性有效rc電路的電路圖。

圖4是根據(jù)本公開(kāi)某些方面的具有nmos晶體管、偏置電路、以及快速充電開(kāi)關(guān)的示例性有效rc電路的電路圖。

圖5是根據(jù)本公開(kāi)的某些方面的、作為電流鏡的低通rc濾波器中電阻的、圖2中所示主要pmos配置的示例性用途的電路圖。

圖6是根據(jù)本公開(kāi)某些方面的用于產(chǎn)生大電阻的示例性操作的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下描述本公開(kāi)的各個(gè)方面。應(yīng)該明顯的是，在此的教導(dǎo)可以以廣泛各種形式而具體化，以及在此所公開(kāi)的任何具體結(jié)構(gòu)、功能或者兩者僅是代表性的。基于在此的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知曉，在此所公開(kāi)的方面可以獨(dú)立于任何其他方面而實(shí)施，以及這些方面的兩個(gè)或更多可以以各種方式而組合。例如，可以使用任意數(shù)目在此所述的方面而實(shí)施設(shè)備或者實(shí)踐方法。此外，除了在此所述方面的一個(gè)或多個(gè)之外，可以使用其他結(jié)構(gòu)、功能、或者結(jié)構(gòu)與功能而實(shí)施該設(shè)備或者實(shí)踐該方法。進(jìn)一步，方面可以包括權(quán)利要求的至少一個(gè)要素。

詞語(yǔ)“示例性”在此用于意味著“用作示例、實(shí)例或說(shuō)明”。在此描述作為“示例性”的任何方面不必構(gòu)造為在其他方面之上優(yōu)選的或有利的。

示例性的用于大電阻的亞閾值金屬氧化半導(dǎo)體(mos)

在許多射頻集成電路(rfic)組塊和其他電路中，設(shè)計(jì)者出于不同原因而使用電阻器－電容器(rc)濾波器。例如，在鎖相環(huán)(pll)中，廣泛地使用rc濾波器以濾除噪聲。然若，為了濾除非常低頻的噪聲，可以通過(guò)具有兆歐(mω)量級(jí)的大電阻(r)或者數(shù)十皮法(pf)量級(jí)的大電容(c)而使用非常高的rc時(shí)間常數(shù)。然而，大值的r和c部件通常占據(jù)相當(dāng)大量的集成電路(ic)占地面積。通常，增大電阻而不是電容是有利的，因?yàn)閷?duì)于相同的rc時(shí)間常數(shù)，電阻器表面積比電容器表面積具有更好的權(quán)衡。

例如，如圖1a的rc電路圖100中所示，可以使用大值的多晶硅(多晶)電阻器r(例如具有在20mω量級(jí)的電阻值)。然而，如上所述，多晶電阻器r可以在ic中占據(jù)大量面積。作為備選例，可以通過(guò)級(jí)聯(lián)如圖1b中所示操作在三極管區(qū)域中的晶體管102(例如nmos或pmos)而獲得大電阻值。采用串聯(lián)連接的晶體管，來(lái)自每個(gè)晶體管的電阻值可以相加求和以獲得總電阻值。然而，為了獲得大的總電阻值，可以使用大量晶體管。因此，級(jí)聯(lián)晶體管以實(shí)現(xiàn)大電阻值也占據(jù)了相當(dāng)大量的ic占地面積。

因此，需要用于采用減小的面積消耗而產(chǎn)生大電阻值的技術(shù)和設(shè)備。

本公開(kāi)的某些方面提供了一種健壯的方案以替換大多晶電阻器，包括采用偏置在亞閾值區(qū)域中的微細(xì)金屬氧化物半導(dǎo)體(mos)器件?？梢酝ㄟ^(guò)工藝、電壓和溫度(pvt)控制mos器件的電阻。如在此所述使用在亞閾值區(qū)域中的mos可以替代使用如上所述的具有大的面積開(kāi)銷(xiāo)的多晶電阻器。此外，通過(guò)使用在亞閾值區(qū)域中的mos，也可以在rc濾波器中使用較低的電容，因?yàn)閙os可以具有比多晶電阻器可以提供的遠(yuǎn)遠(yuǎn)更大的電阻值，由此潛在地提供了甚至更大的面積減小。

圖2提供了用作具有大電阻值的電阻器的晶體管配置的示例性電路圖。圖2示出了等效于具有大電阻值的電阻器的示例性電路202。串聯(lián)電阻由操作在亞閾值區(qū)域中的p溝道m(xù)os(pmos)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)210(有效地“pmos晶體管”)而產(chǎn)生。例如，pmos晶體管210的源極可以連接至第一節(jié)點(diǎn)214(例如輸入電壓節(jié)點(diǎn))，而漏極可以連接至第二節(jié)點(diǎn)216(例如輸出電壓節(jié)點(diǎn))。因此，在pmos晶體管210的漏極和源極之間的電阻可以用于獲得在第一節(jié)點(diǎn)214和第二節(jié)點(diǎn)216之間的高電阻。

pmos晶體管210可以被偏置電路206偏置在亞閾值區(qū)域中，偏置電路206與pmos晶體管210的柵極和源極連接。偏置電路206可以采用電壓限制裝置限制在pmos晶體管210的柵極和源極之間的電勢(shì)(vgs)。在某些方面中，電壓限制裝置可以包括二極管連接的pmos晶體管224(稱(chēng)作“pmos二極管”)，其中pmos晶體管224的柵極和漏極短接在一起。如在電路202中所示，pmos晶體管224的漏極和柵極可以與pmos晶體管210的柵極連接，而pmos晶體管224的源極可以與pmos晶體管210的源極以及第一節(jié)點(diǎn)214連接。在某些方面中，電壓限制裝置可以包括二極管(未示出)。該二極管具有與pmos晶體管210的源極連接的陽(yáng)極以及與pmos晶體管210的柵極連接的陰極。

此外，偏置電路206可以進(jìn)一步包括電流限制n溝道m(xù)os(nmos)晶體管212。晶體管212具有與pmos晶體管224的漏極和pmos晶體管210的柵極連接的漏極，以及與參考電勢(shì)(例如電勢(shì)接地)連接的源極。電流限制晶體管212的柵極可以與第一節(jié)點(diǎn)214連接?？梢詫㈦娏飨拗凭w管212配置為具有小的漏極至源極電流。在某些方面中，為了減小泄漏電流，pmos晶體管210的體區(qū)和源極可以連接在一起。類(lèi)似地，二極管連接的pmos晶體管224的體區(qū)和源極可以連接在一起。

對(duì)于其他方面，可以使用在亞閾值區(qū)域中操作的nmos晶體管220產(chǎn)生大電阻，如圖2的電路204中所示。nmos晶體管220(有效地“nmos電阻器”)可以連接在節(jié)點(diǎn)214和216之間。類(lèi)似于電路202，偏置電路218可以與nmos晶體管220的源極和柵極連接，并且被用于將nmos晶體管220偏置在亞閾值區(qū)域中。

偏置電路218可以采用電壓限制裝置限制在nmos晶體管220的柵極和源極之間的電勢(shì)(vgs)。在某些方面中，電壓限制裝置可以包括二極管連接的nmos晶體管226(稱(chēng)作“nmos二極管”)，其中nmos晶體管226的柵極和漏極被短接在一起。nmos晶體管226的漏極和柵極可以與nmos晶體管220的柵極連接，而nmos晶體管226的源極可以與nmos晶體管220的源極以及與第一節(jié)點(diǎn)214連接。在某些方面中，電壓限制裝置可以包括二極管(未示出)，具有與nmos晶體管220的柵極連接的陽(yáng)極，以及與nmos晶體管220的源極連接的陰極。此外，偏置電路218可以進(jìn)一步包括電流限制pmos晶體管222，具有與nmos晶體管220的柵極連接的漏極，以及與電源電壓(例如vss)連接的源極。電流限制pmos晶體管222的柵極可以與第一節(jié)點(diǎn)214連接。電流限制pmos晶體管222可以被配置為具有小的源極至漏極電流。對(duì)于某些方面，nmos晶體管的體區(qū)和源極可以連接在一起。類(lèi)似地，二極管連接的nmos晶體管226的體區(qū)和源極可以連接在一起，盡管在圖2中未示出。

本公開(kāi)的某些方面添加pmos晶體管304至電路202，其中pmos晶體管304被配置用作快速充電(fc)開(kāi)關(guān)，并且可以與pmos晶體管210并聯(lián)連接，如圖3中所示。例如，pmos晶體管304的源極可以與pmos晶體管210的漏極連接，而pmos晶體管304的漏極可以與pmos電阻器210的源極連接?？梢则?qū)動(dòng)pmos晶體管304的柵極以將pmos晶體管304偏置在飽和(有效)區(qū)域中以便于有效地短接電路并旁路pmos晶體管210的漏極至源極電阻。因此，通過(guò)將pmos晶體管304布置在飽和區(qū)域中，可以以增大的速率對(duì)電容器302充電(因此術(shù)語(yǔ)“快速充電開(kāi)關(guān)”)。在某些方面中，pmos晶體管304的體區(qū)和源極可以連接在一起以便于減小泄漏電流。

類(lèi)似地，其他方面添加nmos晶體管404至電路204，其中nmos晶體管404被配置用于用作fc開(kāi)關(guān)，并且可以與nmos晶體管220并聯(lián)連接，如圖4中所示。在某些方面中，nmos晶體管404的源極和體區(qū)可以連接在一起以便于減小泄漏電流。此外，nmos晶體管404可以是深n阱nmos晶體管以減小襯底泄漏電流。

圖5是示出了根據(jù)本公開(kāi)某些方面的用作電流鏡中第一階低通濾波器中電阻的電路202的示例性用途的電路500。電流鏡是提供與輸入電流成比例的高阻抗輸出電流的一類(lèi)電流放大器。輸出電流(iout)通常用于驅(qū)動(dòng)用于高增益的負(fù)載。如圖5中所示的簡(jiǎn)單的電流鏡通常由晶體管配對(duì)502、504構(gòu)成，配對(duì)的柵極聯(lián)接在一起并在輸入晶體管502的漏極處連接至輸入電壓節(jié)點(diǎn)。在圖5中，晶體管502、504的柵極與具有大rc時(shí)間常數(shù)的低通濾波器連接，大rc時(shí)間常數(shù)經(jīng)由操作在亞閾值區(qū)域中的pmos電阻器所產(chǎn)生的大電阻而獲得。該大rc時(shí)間常數(shù)產(chǎn)生了具有非常低截?cái)囝l率的極點(diǎn)，從而噪聲和其他高頻信號(hào)經(jīng)由電容器c而分流至接地，而晶體管502、504的柵極有效地短接在一起以用于低頻率信號(hào)。

晶體管502、504的源極連接至參考電壓節(jié)點(diǎn)(例如圖5中電勢(shì)接地)，其對(duì)于晶體管均共用。輸入晶體管502的漏極和柵極連接在一起并連接至提供靜態(tài)參考電流(ibias)的電流源。因?yàn)檩斎牒洼敵鼍w管502、504具有聯(lián)接在一起的柵極和源極，對(duì)應(yīng)的輸出電流(iout)出現(xiàn)在輸出晶體管504的導(dǎo)通路徑中。通常，輸入和輸出晶體管502、504是等同的，并且在電流中基本上為單位增益。這些電流鏡通常用于在高增益放大器級(jí)中提供有效負(fù)載。

圖6是根據(jù)本公開(kāi)某些方面的用于在電路的第一和第二節(jié)點(diǎn)之間產(chǎn)生大電阻的示例性操作600的流程圖。操作600可以例如由如上所述任意電路執(zhí)行，諸如電路202、204。

操作600可以開(kāi)始于方框602，提供第一晶體管。第一晶體管可以具有柵極、與電路的第一節(jié)點(diǎn)連接的源極以及與電路的第二節(jié)點(diǎn)連接的漏極。

在方框604處，可以控制第二晶體管以流出或匯集電流。第二晶體管的漏極可以與第一晶體管的柵極連接，第二晶體管的柵極可以與電路的第一節(jié)點(diǎn)連接，以及第二晶體管的源極可以與電勢(shì)(例如電勢(shì)接地或電源軌線(xiàn))連接。

在方框606處，可以采用電流正向偏置電壓限制裝置。電壓限制裝置可以連接在第一晶體管的柵極和源極之間?？梢耘渲秒妷合拗蒲b置以當(dāng)正向偏置時(shí)限制第一晶體管的vgs，從而第一晶體管在亞閾值區(qū)域中操作。

可以由能夠執(zhí)行對(duì)應(yīng)功能的任何合適的裝置執(zhí)行如上所述的各種操作或方法。裝置可以包括各種硬件和/或軟件部件和/或模塊，包括但不限于電路、專(zhuān)用集成電路(asic)、或處理器。通常，其中存在示出在圖中的操作，那些操作可以包括具有類(lèi)似編號(hào)的對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)物的裝置加功能的部件。

例如，用于發(fā)源或匯集電流的裝置可以包括電流限制晶體管，諸如圖2中所示的nmos晶體管212或pmos晶體管222。用于限制晶體管的柵極至源極電壓(vgs)的裝置可以包括電壓限制裝置，諸如二極管或二極管連接的晶體管(例如圖2中的pmos晶體管224或nmos晶體管226)。

如在此所使用的，術(shù)語(yǔ)“確定”包括廣泛各種動(dòng)作。例如，“確定”可以包括計(jì)算、運(yùn)算、處理、推導(dǎo)、調(diào)查、查找(例如在表格、數(shù)據(jù)庫(kù)或另一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中查找)、確認(rèn)等。此外，“確定”可以包括接收(例如接收信息)、訪(fǎng)問(wèn)(例如訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù))等等。此外，“確定”可以包括求解、選擇、決定、創(chuàng)建等等。

如在此所使用，涉及項(xiàng)目列表的“至少一個(gè)”的短語(yǔ)涉及那些項(xiàng)目的任意組合，包括單個(gè)組員。作為示例，“a、b或c的至少一個(gè)”意在包括：a，b，c，a-b，a-c，b-c，a-b-c，以及與多個(gè)相同要素的任意組合(例如，a-a，a-a-a，a-a-b，a-a-c，a-b-b，a-c-c，b-b，b-b-b，b-b-c，c-c，和c-c-c，或者a、b和c的任意其他順序)。

在此所公開(kāi)的方法包括用于實(shí)現(xiàn)所述方法的一個(gè)或多個(gè)步驟或動(dòng)作。方法步驟和/或動(dòng)作可以相互互換而并未脫離權(quán)利要求的范圍。換言之，除非規(guī)定了步驟或動(dòng)作的特定順序，可以修改特定步驟和/或動(dòng)作的順序和/或使用而并未脫離權(quán)利要求的范圍。

應(yīng)該理解的是，權(quán)利要求不限于如上所示的精確配置和部件?？梢詫?duì)上述方法和設(shè)備的設(shè)置、操作和細(xì)節(jié)做出各種修改、改變和變化而并未脫離權(quán)利要求的范圍。