应用在多个电源域的电路的制作方法

1.本发明系有关于应用在多个电源域的电路。


背景技术：

2.在跨电源域的模拟电路中，当对应到其中一个电源域的电路区块不需操作或是进入休眠状态时，该电源域会停止产生供应电压至电路区块以节省功率消耗，然而，此时对应到其他电源域且仍然在进行操作的电路区块可能会有漏电压造成不预期额外电流流入休眠状态的电路区块。为了解决漏电压产生之额外问题，先前技术可以透过在不同电路区块之间加入开关元件，以阻断电路区块之间的讯传输路径来避免，然而，由于不是每种电路区块都适合这种处理方式，故如何提出一种可以有效降低应用在多个电源域之电路的漏电的方法是一种重要的课题。


技术实现要素：

3.因此，本发明的目的之一在于提出一种应用在多个电源域的电路，其可以在不需要阻断电路区块之间的讯传输路径的情况下，仍然可以有效地避免不同电路区块之间的漏电，以解决先前技术中的问题。
4.在本发明的一个实施例中，揭露了一种应用在多个电源域的电路，其包含有一第一放大器以及一第二放大器，其中该第一放大器接收一第一供应电压，该第二放大器接收一第二供应电压，且该第二放大器包含了一输出级以及一开关电路。在该电路的操作中，该第一放大器接收一输入讯号以产生一处理后输入讯号，以及该第二放大器接收该处理后输入讯号以产生一输出讯号。此外，该输出级包含有耦接于该第二供应电压与一接地电压之间的一第一晶体管以及一第二晶体管，且该开关电路选择性地将该第一晶体管的基体连接到该第二供应电压或一参考电压。
5.在本发明的另一个实施例中，揭露了包含一放大器的电路，其中该放大器包含有一输出级以及一开关电路。该输出级包含有一第一晶体管以及一第二晶体管，其中该第一晶体管耦接于一供应电压以及一输出端点之间，且该第二晶体管耦接于该输出端点与一接地电压之间；该开关电路用以选择性地将该第一晶体管的基体连接到该供应电压或是一参考电压。
6.在本发明的一个实施例中，揭露了一种应用在多个电源域的电路，其包含有一第一放大器以及一第二放大器，其中该第一放大器接收一第一供应电压，该第二放大器接收一第二供应电压，且该第一放大器包含了一输出级以及一开关电路。在该电路的操作中，该第一放大器接收一输入讯号以产生一处理后输入讯号，以及该第二放大器接收该处理后输入讯号以产生一输出讯号。此外，该输出级包含有耦接于该第一供应电压与一接地电压之间的一第一晶体管以及一第二晶体管，且该开关电路选择性地将该第一晶体管的基体连接到该第一供应电压或一参考电压。
附图说明
7.图1a为根据本发明一实施例之应用在多个电源域之电路的示意图。
8.图1b为第二供应电压消失时第一晶体管造成漏电的示意图。
9.图2为根据本发明一实施例之侦测电路的示意图。
10.图3为根据本发明另一实施例之应用在多个电源域之电路的示意图。
11.图4为根据本发明另一实施例之应用在多个电源域之电路的示意图。
12.图5为根据本发明另一实施例之侦测电路的示意图。
具体实施方式
13.图1a为根据本发明一实施例之应用在多个电源域之电路100的示意图。如图1a所示，电路100包含了一第一放大器110以及一第二放大器120，其中第一放大器110接收来自一第一电源域的一第一供应电压avdd1，且第二放大器120接收来自一第二电源域的一第二供应电压avdd2。在本实施例中，第二放大器120具有多个放大级以及一输出级(图1a仅绘出与本发明相关的输出级)，而该输出级包含了一第一晶体管m1以及一第二晶体管m2，其中第一晶体管m1的源极耦接于第二供应电压avdd2、第一晶体管m1的汲极耦接于该输出级或是第二放大器120的一输出端点nout、第二晶体管m2的汲极耦接于该输出级或是第二放大器120的输出端点nout、且第二晶体管m2的源极耦接于一接地电压。此外，第二放大器120具有耦接于输入端点以及输出端点nout之间的一回授电路(以回授电阻r2表示)，且第二放大器120另包含了作为一开关电路的两个开关sw1、sw2。
14.在电路100的操作中，第一放大器110接收一输入讯号vin并产生一处理后输入讯号vin’，且第二放大器120接收处理后输入讯号vin’以产生一输出讯号vout。在某些应用下，当电路100中对应到第二电源域的电路区块进入休眠状态时，位于第一电源域的第一放大器110仍然需要运作而使得端点n1维持在一固定电压值。由于端点n1具有固定电压值，而该固定电压值会透过电阻r1、回授电阻r2而使得第二放大器120的输出端点nout也会具有该固定电压值，此时，因为第二供应电压avdd2消失，第一晶体管m1本身存在寄生二极管会导通造成第二供应电压avdd2抬升进而造成不预期的漏电，如图1b所示，寄生二极管130导致之漏电存在于第一晶体管m1所有操作区间(线性/饱和/截止区)。为了解决此一问题，本实施例提出了在第二放大器120额外设置开关sw1、sw2，以选择性地将第一晶体管m1的基体(body)连接到第二供应电压avdd2或是一参考电压vch。
15.具体来说，在第一电源域以及第二电源域都正常供电的状态下，开关sw1为导通状态且开关sw2为未导通状态，以使得第一晶体管m1的基体连接到第二供应电压avdd2，此时，电路100的运作方式为两个习知的放大器，故详细操作内容不赘述。另外，当电路100中对应到第二电源域的电路区块进入休眠状态，且位于第一电源域的第一放大器110持续运作以使得端点n1维持在固定电压值时，开关sw1为未导通状态且开关sw2为导通状态，以使得第一晶体管m1的基体连接到参考电压vch，以使得第一晶体管m1的寄生二极管维持在逆偏的状态，以避免第一晶体管m1有漏电的情形发生。在一实施例中，为了让第一晶体管m1的寄生二极管维持在逆偏的状态，参考电压vch的准位需要高于输出端点nout的电压准位减去第一晶体管m1之寄生二极管的压降值(例如，0.6～0.7v)，且参考电压vch可以由第一供应电压avdd1或是处理后输入讯号vin’的一共模电压来产生(例如，透过分压电路来对第一供应
电压avdd1进行分压以产生参考电压vch)。
16.自一实施例中，电路100可以另外包含一侦测电路，且该侦测电路用以侦测提供给第二放大器120的第二供应电压avdd2是否存在，以产生一侦测结果来控制开关sw1、sw2的开启与关闭。具体来说，图2为根据本发明一实施例之侦测电路200的示意图。如图2所示，侦测电路200可以是一个第一供应电压avdd1来进行供电的比较器，且用来比较第二供应电压avdd2是否高于一参考电压vcm来产生侦测结果det，其中参考电压vcm可以由第一供应电压avdd1所产生。在本实施例中，当侦测结果det指出该第二供应电压存在时，侦测结果det与其反相讯号控制开关sw1为导通状态且开关sw2为未导通状态，以将第一晶体管m1的基体连接到第二供应电压avdd2；以及当侦测结果det指出第二供应电压avdd2不存在时，侦测结果det与其反相讯号控制开关sw1为未导通状态且开关sw2为导通状态，以将第一晶体管m1的基体连接到参考电压vch。
17.在一实施例中，电路100可以应用在桌上型电脑、笔记型电脑、或是行动装置内的音频处理电路中，且输入讯号vin可以是来自一麦克风的声音讯号。在一范例中，端点n1同时也会连接到音频播放装置的一个电路节点，因此，为了避免端点n1的电压准位变化太大而造成爆音，第一放大器110会持续运作而使得端点n1具有固定的直流电压准位，以避免第二电源域的电路区块在休眠状态与正常状态在切换过程中造成端点n1的电压准位变化过大，而本发明所提出之开关sw1、sw2可以有效地解决第二放大器120之漏电流问题，特别是在第一放大器110与第二放大器120之间的讯号传输路径无法被完全阻断的情形之下。
18.在一实施例中，电路100可以应用在具有可变电阻的可程序化放大器(programmable gain amplifier，pga)之中，其主要架构是在第一放大器110与第二放大器120之间插入多个开关电阻。在总谐波失真(total harmonic distortion，thd)的考量下，由于第一放大器110与第二放大器120不适合插入可以完全阻断讯号路径的开关元件，因此，本发明所提出之开关sw1、sw2可以有效地解决具有可变电阻的可程序化放大器之漏电流问题。
19.在实作上，图1a之第二放大器120可以具有差动输入以及差动输出，亦即第二放大器120可以具有两组包含第一晶体管与第二晶体管m2的输出级及对应的开关电路。
20.图1a所示的电路100系设置在一芯片中，而在其他的实施例中，第一电源域与一第二电源域的电路区块可以分别位于不同的芯片内。举例来说，参考图3所示之电路的示意图，其包含了多个第一电路区块302以及多个第二电路区块304，其中第一电路区块302与第二电路区块304可以是连接至共同接点n1的不同芯片。在本实施例中，第一电路区块302类似于图1a所示的第一放大器110，亦即包含了连接至第一供应电压avdd1的放大器310及相关的电阻r3、r4；而第二电路区块304则类似于图1a所示的第二放大器120，亦即包含了连接至第二供应电压avdd2的放大器320、电阻r1与回授电阻r2。由于第一电路区块302与第二电路区块304的操作可分别参考图1a所示之第一放大器110以及第二放大器120，透过类似图1a、2所示之实施例的架构，当第二供应电压avdd2消失时，也不会有自第一电路区块302流入至第二电路区块304的漏电压，因此可以有效地节省消耗。
21.以上实施例所描述的是第二电源域的第二供应电压avdd2消失时的相关设计，然而，上述概念亦可应用在第一供应电压avdd1消失时的设计。具体来说，图4为根据本发明另
一实施例之应用在多个电源域之电路400的示意图。如图4所示，电路400包含了一第一放大器410以及一第二放大器420，其中第一放大器410接收来自第一电源域的第一供应电压avdd1，且第二放大器420接收来自第二电源域的第二供应电压avdd2。在本实施例中，第一放大器410具有多个放大级以及一输出级(图4仅绘出与本发明相关的输出级)，而该输出级包含了一第一晶体管m3以及一第二晶体管m4，其中第一晶体管m3的源极耦接于第一供应电压avdd1、第一晶体管m3的汲极耦接于该输出级或是第一放大器410的一输出端点nout、第二晶体管m4的汲极耦接于该输出级或是第一放大器410的输出端点nout、且第二晶体管m4的源极耦接于一接地电压。此外，第一放大器410具有一输入电阻r5，且具有耦接于输入端点以及输出端点nout之间的一回授电路(以回授电阻r6表示)，且第一放大器410另包含了作为一开关电路的两个开关sw3、sw4。
22.在电路400的操作中，第一放大器410接收一输入讯号vin并产生一处理后输入讯号vin’，且第二放大器420接收处理后输入讯号vin’以产生一输出讯号vout。在某些应用下，当电路400中对应到第一电源域的电路区块进入休眠状态时，位于第二电源域的第二放大器420仍然需要运作且第二放大器420的输入端点要维持在一固定电压值。由于第二放大器420的输入端点具有固定电压值，而该固定电压值会使得第一放大器410的输出端点nout也会具有该固定电压值，此时，因为第一供应电压avdd1消失，第一晶体管m3本身存在寄生二极管会导通造成第一供应电压avdd1抬升进而造成不预期的漏电。为了解决此一问题，本实施例提出了在第一放大器410额外设置开关sw3、sw4(位于第一放大器410与第二放大器420之间)，以选择性地将第一晶体管m3的基体(body)连接到第一供应电压avdd1或是一参考电压vch’。
23.具体来说，在第一电源域以及第二电源域都正常供电的状态下，开关sw3为导通状态且开关sw4为未导通状态，以使得第一晶体管m3的基体连接到第一供应电压avdd1，此时，电路400的运作方式为两个习知的放大器，故详细操作内容不赘述。另外，当电路400中对应到第一电源域的电路区块进入休眠状态，且第二放大器420的输入端点维持在固定电压值时，开关sw3为未导通状态且开关sw4为导通状态，以使得第一晶体管m3的基体连接到参考电压vch’，以使得第一晶体管m3的寄生二极管维持在逆偏的状态，以避免第一晶体管m3有漏电的情形发生。在一实施例中，为了让第一晶体管m3的寄生二极管维持在逆偏的状态，参考电压vch’的准位需要高于输出端点nout的电压准位减去第一晶体管m3之寄生二极管的压降值(例如，0.6～0.7v)，且参考电压vch’可以由第二供应电压avdd2来产生(例如，透过分压电路来对第二供应电压avdd2进行分压以产生参考电压vch’)。
24.自一实施例中，电路400可以另外包含一侦测电路，且该侦测电路用以侦测提供给第一放大器410的第一供应电压avdd1是否存在，以产生一侦测结果来控制开关sw3、sw4的开启与关闭。具体来说，图5为根据本发明另一实施例之侦测电路500的示意图。如图5所示，侦测电路500包含了一比较器510以及一反相器520，其中比较器510由第二供应电压avdd2来进行供电，且比较器510用来比较第一供应电压avdd1是否高于参考电压vcm’来产生侦测结果det，其中参考电压vcm’可以由第二供应电压avdd2所产生。在本实施例中，当侦测结果det指出该第一供应电压avdd1存在时，侦测结果det与其反相讯号控制开关sw3为导通状态且开关sw4为未导通状态，以将第一晶体管m3的基体连接到第一供应电压avdd1；以
及当侦测结果det指出第一供应电压avdd1不存在时，侦测结果det与其反相讯号控制开关sw3为未导通状态且开关sw4为导通状态，以将第一晶体管m3的基体连接到参考电压vch’。
25.在以上的实施例中，图1a与图2中主要描述第一电源域之第一供应电压avdd1会一直供应给第一放大器110，但是第二放大器120的第二供应电压avdd2有可能会消失，因此设计操作在第一电源域的开关sw2以避免第二放大器120在休眠状态时仍然有漏电流；此外，图4与图5中主要描述第二电源域之第二供应电压avdd2会一直供应给第二放大器420，但是第一放大器410的第一供应电压avdd1有可能会消失，因此设计操作在第二电源域的开关sw4以避免第一放大器410在休眠状态时仍然有漏电流。在另一实施例中，可以结合上述两种实施例，以使得分属于两个电源域的放大器均可以避免在休眠时有漏电流产生，举例来说，可以使用图4的第一放大器410(包含开关sw3、sw4)来实现图1a的第一放大器110，或是使用图1a的第二放大器120(包含开关sw1、sw2)来实现图4的第二放大器420，由于本领域技术人员在阅读过以上实施例的内容之后应了解如何组合上述两个实施例的内容，故细节不再赘述。
26.简要归纳本发明，在本发明之应用在多个电源域的电路，透过当侦测第一/第二供应电压消失时将输出级之第一晶体管的基体连接到参考电压，可以在不需要阻断电路区块之间的讯传输路径的情况下，仍然有效地避免不同电路区块之间的漏电，以解决先前技术中的问题。
27.以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。
28.【符号说明】
29.100,400:电路
30.110,310,410:第一放大器
31.120,320,420:第二放大器
32.130:寄生二极管
33.200,500:侦测电路
34.302:第一电路区块
35.304:第二电路区块
36.510:比较器
37.520:反相器
38.avdd1:第一供应电压
39.avdd2:第二供应电压
40.det:侦测结果
41.侦测结果的反相讯号
42.m1,m3:第一晶体管
43.m2,m4:第二晶体管
44.n1:端点
45.nout:输出端点
46.r1,r3,r4:电阻
47.r2,r6:回授电阻
48.r5:输入电阻
49.sw1,sw2,sw3,sw4:开关
50.vch,vcm,vch’,vcm’:参考电压
51.vin:输入讯号
52.vin’:处理后输入讯号
53.vout:输出讯号