專利名稱：由差分電路元件陣列構(gòu)成的可調(diào)節(jié)的電組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明涉及可調(diào)節(jié)的電組件，并且更具體地，涉及由差
分電路元件陣列構(gòu)成的可調(diào)節(jié)的電組件。
背景技術(shù)：
0002通常期望生產(chǎn)具有可調(diào)節(jié)的電路組件的集成電路。例如， 可能期望生產(chǎn)數(shù)控的可變電容器或數(shù)控的電流源。例如這樣的組件可 以用于調(diào)節(jié)復(fù)雜的模擬和數(shù)字電路的操作。
0003可調(diào)節(jié)的電路元件的準確操作對更復(fù)雜電路的恰當(dāng)操作 是必要的。例如，可能關(guān)鍵的是可調(diào)節(jié)的電容器或電流源關(guān)于其控制 輸入具有高度線性。不準確的可調(diào)節(jié)的電路元件可使得嵌入有這些可 調(diào)節(jié)的電路元件的電路發(fā)生故障。
0004因此，期望能夠提供改進的可調(diào)節(jié)的電路元件。

發(fā)明內(nèi)容
0005根據(jù)本發(fā)明，可以提供可調(diào)節(jié)的電路組件，例如可調(diào)節(jié) 的電容器和可調(diào)節(jié)的電流源?？烧{(diào)節(jié)的電路組件可以由并聯(lián)連接的差 分電路元件的陣列構(gòu)成。差分電路元件可以是例如差分電容器和差分 電流源的電路元件。
0006每個差分電路元件均可以包括第一和第二器件，例如第 一和第二電容器或第一和第二電流源。第一和第二電容器的電容可以 是不同的并且由第一和第二電流源產(chǎn)生的電流的大小可以是不同的。 在給定的可調(diào)節(jié)的電路組件內(nèi)，第一器件可以具有公共值，例如公共 電容或公共電流源強度并且第二器件可以具有公共值，例如公共電容 或公共電流源強度。
0007在每個差分電路元件中的第一和第二開關(guān)可以被用于選 擇性地切換所述元件中的第一器件或第二器件進入使用。每個差分電
5路元件均可以具有控制輸入端，在該控制輸入端接收控制信號。毎個 差分電路元件中的逆變器可以轉(zhuǎn)換控制信號?？刂菩盘柨梢钥刂频?-開關(guān)并且轉(zhuǎn)換后的控制信號可以控制第二開關(guān)。
0008每個差分電路元件的陣列中的差分電路元件可以并聯(lián)連
接在第一端子和第二端子之間。溫度計碼控制信號可以被提供到控制 輸入端以調(diào)節(jié)電容、電流或與可調(diào)節(jié)的電路組件關(guān)聯(lián)的其他參數(shù)。
0009可調(diào)節(jié)的電路元件可以用于調(diào)節(jié)電路的操作，所述電路 例如為環(huán)形振蕩器電路和鎖相環(huán)電路。
0010本發(fā)明進一步的特征、本發(fā)明的本質(zhì)以及各種優(yōu)點將通 過附圖和以下優(yōu)選實施例的詳細說明變得更加清楚。


0011圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于單端逆變器和數(shù)控電
容器的回路的示例性數(shù)控振蕩器的圖示；
0012圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于差分逆變器和數(shù)控電 容器的回路的示例性數(shù)控振蕩器的圖示；
0013圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的可以使用數(shù)控振蕩器和數(shù) 控電容器的示例性的數(shù)字鎖相環(huán)的圖示；
0014圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體 晶體管的圖示；
0015圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例由n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體 晶體管構(gòu)成的電容器的圖示；
0016圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例由p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體 晶體管構(gòu)成的電容器的圖示；
0017圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例由n溝道或p溝道金屬氧化 物半導(dǎo)體晶體管構(gòu)成的電容器的圖示；
0018圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施例由n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體 晶體管構(gòu)成的示例性集成電路電容器的橫截面?zhèn)纫?b>0019圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施例基于增大值的獨立可選擇的 電容器的陣列的可調(diào)節(jié)電容器的圖示；
0020圖IO是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性電容器值的表格，所述電容器值可以用于圖9中所示類型的電容器陣列中的電容器；
0021圖11是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性的獨熱(one-hot)
數(shù)字控制字的表格，所述控制字用于控制由圖9所示類型的電容器陣
列構(gòu)成的數(shù)字電容器；
0022圖12是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的另-"個示例性的獨熱數(shù)
字控制字的表格，所述控制字用于控制由圖9所示類型的電容器陣列
構(gòu)成的數(shù)字電容器；
0023圖13是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性德耳塔(delta, △)
電容器的圖示；
0024圖14是根據(jù)本發(fā)明實施例的由圖13所示類型的德耳塔 電容器陣列構(gòu)成的示例性可調(diào)節(jié)的電容器的圖示；
0025圖15是根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性的電容器值的表格， 所述電容器值可以用于德耳塔電容器陣列中的電容器；
0026圖16是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性溫度計碼數(shù)字控 制字的表格，所述控制字用于控制由德耳塔電容器陣列構(gòu)成的數(shù)字電 容器；圖17是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的另一個示例性溫度計碼數(shù)字控 制字的表格，所述控制字用于控制由德耳塔電容器陣列構(gòu)成的數(shù)字電 容器；
0027圖18是根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性差分電流源的電路圖， 所述差分電流源可以用在差分電流源陣列中；
0028圖19是根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性可調(diào)節(jié)的電流源的電 路圖，所述可調(diào)節(jié)的電流源由圖18所示類型的差分電流源陣列構(gòu)成；
0029圖20是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的在電路元件陣列中的示 例性電路結(jié)構(gòu)的尺寸的圖示，所述電路元件陣列由控制信號控制，所 述控制信號使用獨熱編碼方案編碼；
0030圖21是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例在電路元件陣列中的 示例性的電路結(jié)構(gòu)的尺寸的圖示，所述電路元件陣列由控制信號控制， 所述控制信號使用溫度計碼編碼方案編碼；
0031圖22是根據(jù)本發(fā)明的實施例可以用在可調(diào)節(jié)的電容器中 的示例性變?nèi)荻O管的圖示；
0032圖23是圖22中所示類型的變?nèi)荻O管的示例性的電容與控制電壓特性；
0033圖24是根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性可調(diào)節(jié)的電容器的圖 示，所述可調(diào)節(jié)的電容器具有可以由溫度計碼控制信號控制的等尺寸 的電容器；
0034圖25是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例可以如何組合不同類型 的電容器的圖示；
0035圖26是根據(jù)本發(fā)明的實施例的可調(diào)節(jié)的電容器的圖示， 該可調(diào)節(jié)的電容器由多個可調(diào)節(jié)的電容器構(gòu)成，每個可調(diào)節(jié)的電容器 由一個多位控制信號控制。
具體實施例方式
0036本發(fā)明涉及可調(diào)節(jié)的電路組件，例如可調(diào)節(jié)的電容器和可 調(diào)節(jié)的電流源。每個可調(diào)節(jié)的電路組件均可以由電路元件的陣列構(gòu)成。 電路元件可以是差分電容器(有時被稱為德爾塔電容器)、差分電流 源或其他差分元件。
0037根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)節(jié)的電路組件可以用在集成電路上的可 調(diào)節(jié)的電路中。其中使用可調(diào)節(jié)的電路的集成電路包括可編程的邏輯 器件集成電路、微處理器、邏輯電路、模擬電路、專用集成電路、存 儲器、數(shù)字信號處理器、模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路等。所述可調(diào)節(jié)的電 路可以包括數(shù)控振蕩器(作為示例)。數(shù)控振蕩器可以用于生成時鐘 信號或任意其他適當(dāng)?shù)男盘?。振蕩器可以用作鎖相環(huán)電路、延遲鎖相 環(huán)電路或任意其他適當(dāng)?shù)碾娐返囊徊糠帧?br> 0038數(shù)控的振蕩器可以基于其中多個逆變器連接成環(huán)的架構(gòu)。 逆變器可以是單端逆變器或者可以是差分逆變器。數(shù)控的可調(diào)節(jié)的電 容器可以用作逆變器的輸出端處的可調(diào)節(jié)負載。
0039圖1中顯示了包括可調(diào)節(jié)的電路組件的可調(diào)節(jié)的振蕩器電 路，所述可調(diào)節(jié)的電路組件例如為可調(diào)節(jié)的電容器。圖1中的振蕩器 配置包括基于單端逆變器的環(huán)形振蕩器142。在圖1的示例中，環(huán)形振 蕩器142中存在三個單端逆變器。這僅僅是示例性的。例如環(huán)形振蕩 器142的環(huán)形振蕩器可以具有任意適當(dāng)數(shù)量的逆變器。在典型的配置 中，基于單端逆變器的環(huán)形振蕩器可以具有奇數(shù)個逆變器級，因為這入非期望的穩(wěn)定鎖定狀態(tài)。
0040如圖1所示，環(huán)形振蕩器142可以具有第一逆變器30、 第二逆變器132和第三逆變器134。逆變器130的輸出端連接到節(jié)點 116A并且形成數(shù)控電容器114A的兩個端子中的第一端子。接地端子 118可以形成數(shù)控電容器114A的兩個電容器端子中的另一個端子。逆 變器132和134可以將其輸出端分別連接到節(jié)點116B和116C。數(shù)控 電容器114B連接在節(jié)點116B和例如節(jié)點118的接地節(jié)點之間。數(shù)控 電容器114C連接在端子116C和端子118之間。
0041數(shù)控電容器114A、 114B禾口 114C中的每一個均可以基于 差分電容器(有時稱為德爾塔電容器)的相應(yīng)的陣列。數(shù)控電容器114A 可以由提供到控制輸入端136的數(shù)字控制字(碼)控制。數(shù)控電容器 1MB和114C可以由分別提供到控制輸入端138和140的數(shù)字控制信 號控制。施加到輸入端136、 138和140的數(shù)字控制信號可以是個部相 同或部分相同，或者全部這些控制信號可以彼此不同。例如輸入端136、 138和140的輸入端一般均包括多條線路，每條線路用于傳送數(shù)字控制 字的各個位。
0042在圖1的示例性的配置中，環(huán)形振蕩器142由一系列單端 逆變器構(gòu)成。如果期望，則環(huán)形振蕩器可以使用差分逆變器構(gòu)成。圖2 中示出這種類型的示例性的環(huán)形振蕩器。如圖2所示，環(huán)形振蕩器146 可以由差分逆變器148構(gòu)成。由差分逆變器構(gòu)成的環(huán)形振蕩器可以具 有偶數(shù)個逆變器。在圖2的示例中，環(huán)形振蕩器146具有兩個差分逆 變器148。如果期望，則基于差分逆變器的環(huán)形振蕩器可以具有多于兩 個的差分逆變器。在環(huán)形振蕩器中使用偶數(shù)個逆變器的優(yōu)點是這產(chǎn)生 具有50%的占空比的輸出信號。具有50%的占空比的信號可以用作時 鐘(作為示例)。差分逆變器配置還可以呈現(xiàn)減小的噪聲靈敏度。
0043每個差分逆變器148均具有兩個輸入端150 (即正輸入和 負輸入)和兩個輸出端152 (即正輸出和負輸出)。這些輸出饋送給在 圖2中標記為OP0 (正輸出0) 、 ON0 (負輸出0) 、 OP1 (正輸出1) 和0N1 (負輸出1)的節(jié)點。在逆變器之間的路徑的一個集合中，線 路是交叉相連的，從而使OP0和ON0分別連接到圖2中的第二逆變器 的正輸入和負輸入，而0P1和0N1分別連接到圖2中的第一逆變器的
9負輸入和正輸入。在這種類型的配置中，逆變器不形成穩(wěn)定的鎖定型 電路，由此確保振動。任意節(jié)點上的信號均可以川作輸出信號。例如，
在例如線路158和160等線路上的信號可以用作輸出。
0044環(huán)形振蕩器146中的每個差分逆變器輸出節(jié)點均可以只-冇 相應(yīng)的數(shù)控電容器114。每個電容器均可以由在其控制路徑156上的潛 在獨立的數(shù)字控制字控制。環(huán)形振蕩器146的每個電容器114均可以 由布置在陣列中的多個并聯(lián)的數(shù)控電容器構(gòu)成。在這種類型的陣列中 可以具有任意適當(dāng)數(shù)量的電容器(例如數(shù)十個、數(shù)百個、數(shù)千個或更 多)。雖然如果期望，可以使用具有不同數(shù)量的電容器和控制方案的 不同混合的配置，但在圖2所示類型的配置或圖1所示類型的配置中 的每個可調(diào)節(jié)的電容器114 (例如電容器114A、 114B禾Q 114C)通常 包含相同數(shù)量的電容器并且使用用于這些電容器的相同類型的控制方 案。
0045施加到圖2的電容器114的控制輸入端156和圖1的電容 器114A、 114B和114C的控制輸入端136的數(shù)字控制字可以由任意適 當(dāng)?shù)脑刺峁?。例如，這些信號中的一些或全部可以由芯片上電路產(chǎn)生。 這些信號中的一些或全部還可以從外部源接收。全部或部分數(shù)字控制 字可以包括動態(tài)控制信號或者可以基于動態(tài)控制信號。如果期望，則 全部或部分數(shù)字控制字可以包括靜態(tài)控制信號或基于靜態(tài)控制信號， 所述靜態(tài)控制信號提供在可編程元件的輸出端或從這些輸出端獲得。 可編程元件可以基于電編程的存儲器元件，例如電可編程只讀存儲器、 電編程的熔絲或反熔絲、激光編程的熔絲或反熔絲、可編程的寄存器 或任意其他適當(dāng)?shù)目删幊探M件。
0046用于數(shù)字控制字的靜態(tài)和動態(tài)控制信號可以被直接施加到 數(shù)控電容器的控制輸入或者這些信號的部分或全部可以首先由例如解 碼器電路的芯片上電路處理。解碼器電路可以在輸入端接收未解碼的 (二進制)信號。未解碼的信號可以包括靜態(tài)控制信號、動態(tài)控制信 號、來自外部源的靜態(tài)和動態(tài)控制信號、來自內(nèi)部源(例如動態(tài)控制 電路或加載有適合的設(shè)置數(shù)據(jù)的可編程元件)的靜態(tài)和動態(tài)控制信號 等。相應(yīng)的數(shù)字控制字可以產(chǎn)生在解碼器的輸出端。數(shù)字控制字中的 獨立的信號可以具有例如在O伏特的數(shù)字低值Vss至例如1.1伏特(作為示例)的數(shù)字高值Vdd的范圍內(nèi)的值。這些電壓中的每- 個均可以 施加到可調(diào)節(jié)的電容器陣列中的電容器的控制輸入端。
0047由數(shù)控電容器構(gòu)成的環(huán)形振蕩器可以用在集成ili路上的任 意適當(dāng)?shù)碾娐分?。作為示例，這種類型的環(huán)形振蕩器可以用作數(shù)字鎖 相環(huán)中的數(shù)控振蕩器。
0048圖3中示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性數(shù)字鎖相環(huán)電 路。如圖3所示，鎖相環(huán)電路46可以具有相頻檢測器48。數(shù)字鎖相環(huán) 電路46的相頻檢測器48可以在輸入端50處接收參考時鐘信號 REFCLK或其他的輸入信號。相頻檢測器48還在輸入端52從反饋路 徑54接收反饋信號。相頻檢測器48比較線路50和52上的信號并且 在數(shù)字回路濾波器58的路徑56上生成相應(yīng)的誤差控制信號。誤差信 號引導(dǎo)濾波器電路58在輸出路徑60上生成數(shù)字控制字DCW。可以以 任意適當(dāng)?shù)拇a格式提供信號DCW，例如二進制、溫度計碼、獨熱碼 或這些代碼的混合。
0049路徑62中可以存在任意適當(dāng)數(shù)量的傳導(dǎo)線路。例如，路 徑62中可以具有數(shù)十條或數(shù)百條線路。路徑62上的數(shù)字控制信號 DCW可以由數(shù)控振蕩器64的輸入端接收。如果期望，則可選的解碼 器電路可以被插入在這個路徑中。在電路64內(nèi)，數(shù)字控制字或部分數(shù) 字控制字信號可以并行或單獨地路由到相應(yīng)的可調(diào)節(jié)的電容器114。
0050數(shù)字鎖相環(huán)電路46的輸出端74上的輸出信號OUT可以 用作時鐘信號或集成電路上的其他信號?？梢园ɡ鐖D3的電路46 的電路的集成電路包括存儲器芯片、數(shù)字信號處理電路、微處理器、 專用集成電路、可編程邏輯器件集成電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路或任意其 他適當(dāng)?shù)募呻娐贰?br> 0051數(shù)控振蕩器64可以基于結(jié)合圖1所述類型的單端逆變器 架構(gòu)或結(jié)合圖2所述類型的差分逆變器架構(gòu)。路徑62上的數(shù)字控制信 號DCW可以被提供到環(huán)形振蕩器中的數(shù)控電容器的控制輸入端。數(shù)控 振蕩器64的輸出的頻率因此由數(shù)字控制信號DCW的值確定，所述數(shù) 字控制信號DCW經(jīng)由輸入路徑62接收。
0052路徑70可以用于將信號OUT從數(shù)控振蕩器64反饋回分 頻器(divider) 72。分頻器72可以通過適合的整數(shù)N (例如1、 2、大于2等)劃分信號OUT。如果期望，則N的值可以使用來向可編程元 件20的動態(tài)控制信號或靜態(tài)控制信號調(diào)節(jié)。分頻器72的已劃分的輸 出可以在反饋路徑54中的線路76上被提供到輸入端52。
0053分頻器72劃分信號OUT的量確定REFCLK (或輸入端 50處的其他輸入信號)的頻率和輸出端路徑74上的輸出信號OUT的 頻率之間的比。例如，輸入IN可以接收給定頻率的參考時鐘信號并且 輸入OUT可以提供頻率是給定頻率N倍的鎖定輸出時鐘信號。在典型 的情況下，REFCLK的頻率可以是100MHz并且OUT的頻率可以是 400MHz (作為示例)。
0054例如數(shù)控振蕩器64的電路中的每個可調(diào)節(jié)的電容器114 (包括圖1的電容器114A、 114B和114C)均可以由電容器陣列構(gòu)成。 開關(guān)，例如基于晶體管的開關(guān)，可以被用于選擇性地將所述陣列中的 特定電容器切換到使用狀態(tài)。陣列的總電容(即由電容器陣列構(gòu)成的 可調(diào)節(jié)的電容器的電容)可以通過控制陣列中的哪個電容器被使用而 被調(diào)節(jié)。
0055任意適當(dāng)?shù)碾娙萜骶梢杂糜谛纬煽烧{(diào)節(jié)的電容器的電容 器陣列。例如，電容器可以由p-n結(jié)、金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管結(jié)構(gòu)、 金屬氧化物金屬(金屬絕緣體金屬)結(jié)構(gòu)等構(gòu)成。
0056對于一個適當(dāng)?shù)呐渲?，陣列中的電容器由金屬氧化物半?dǎo) 體(MOS)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。這種類型的電容器可以由以另外方式使用在集 成電路上以形成金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。這些晶體管具 有四個端子源極、漏極、柵極和體。金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源 極端子和漏極端子有時被統(tǒng)稱為源-漏極端子或源-漏極。圖4中示出了 示例性的n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管22的示意圖。晶體管22的 源極標記為S，漏極標記為D，柵極標記為G并且體標記為B。源極S 和漏極D是源-漏極。
0057當(dāng)例如圖4中的晶體管22的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的 漏極、源極和體端子被一起短路時，該晶體管形成金屬氧化物半導(dǎo)體 電容器?；趎溝道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的電容器23被顯示在圖 5中。電容器的兩個端子標記為A和B。由p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體 晶體管構(gòu)成的電容器25被顯示在圖6中。例如圖5中的電容器23和圖6中的電容器25的基于晶體管的電容器被示意性地表示為圖7屮的 電容器27。
0058在給定電路中，金屬氧化物半導(dǎo)體電容器可以使用n溝道 或p溝道晶體管形成。 一般地，電路設(shè)計者將使用在給定區(qū)域屮產(chǎn)生 最大電容的任意的晶體管結(jié)構(gòu)。
0059圖8中示出當(dāng)使用圖5的電容器23的n溝道配置形成吋 的電容器27的橫截面?zhèn)纫晥D。源極S和漏極D使用集成電路10的表 面33中的注入?yún)^(qū)域24形成。柵極結(jié)構(gòu)31由例如氧化硅的絕緣體29 的薄層和例如多晶硅的柵極導(dǎo)體26構(gòu)成。因為絕緣體29通常使用至 少某個氧化硅形成，所以絕緣體29通常被稱為柵極"氧化物"而無論 其確切的成分為何。體端子B使用注入?yún)^(qū)域28形成與p型體區(qū)域30 的歐姆觸點。
0060例如電容器27的晶體管電容器產(chǎn)生柵極表面區(qū)域的每個 單元的特定量的電容。如果柵極結(jié)構(gòu)31的橫向維(長和寬)較大，則 柵極結(jié)構(gòu)31將耗費集成電路的表面33上的大量面積。因此，由這種 柵極結(jié)構(gòu)形成的電容器的電容將還是大的。電容還與氧化物厚度成比 例。如果氧化物29薄，則每單位表面面積的電容將高，而如果氧化物 29厚，則每單位表面面積的電容將低。電容器中面積和絕緣體厚度的 調(diào)節(jié)可以因此被用于進行電容調(diào)節(jié)。
0061例如電容器27的電容器的陣列可以用于形成可調(diào)節(jié)的電 容器。圖9中示出已經(jīng)由電容器210的陣列構(gòu)成的示例性可調(diào)節(jié)的電 容器200。圖9示例中的每個電容器210均可以是MOS電容器，例如 圖7中的電容器27。
0062根據(jù)本發(fā)明的為圖9中顯示類型的可調(diào)節(jié)的電容器有時被 稱為使用"德爾塔電容器"配置。對于這種類型的配置，可調(diào)節(jié)的電 容量可以通過控制哪個電容器被切換為使用狀態(tài)而產(chǎn)生在兩個端子之 間。在這個示例中，電容器200的第一電容器端子表示為電容器端子 202。電容器200的第二電容器端子被表示為接地端子204。如果期望， 則電容器200中的第二電容器端子可以連接到其他節(jié)點。圖9中其中
第二端子接地的配置僅是示例性的。
0063例如開關(guān)206的幵關(guān)可以用于選擇性地切換電容器210進入使用狀態(tài)。開關(guān)206可以使用晶體管(例如n溝道或p溝道金屬 氧化物半導(dǎo)體晶體管、互補金屬氧化物半導(dǎo)體通過門電路、多個這些 類型的晶體管或其他適當(dāng)?shù)拈_關(guān)電路)實施。每個開關(guān)206均可以巾 相應(yīng)輸入端208處的控制信號控制。提供到每個輸入端208的電壓一 般為數(shù)字值。如果所述數(shù)字值是邏輯高(例如0.8-1.2伏特的正電源電 壓Vdd)，則相應(yīng)的開關(guān)206將具有第一狀態(tài)(例如其將被導(dǎo)通)。 如果數(shù)字值為邏輯低(例如O伏特的接地電壓Vss)，則在其控制輸入 端208處接收這個數(shù)字值的開關(guān)206將被置為第二狀態(tài)(例如其將被 斷開)。當(dāng)給定開關(guān)206斷開時，在開關(guān)206的端子之間將存在開路。 該開路將從節(jié)點202斷開連接到開關(guān)206的電容器210。當(dāng)給定開關(guān) 206導(dǎo)通時，在開關(guān)206的端子之間將存在閉合電路，該閉合電路將用 于該開關(guān)206的電容器210電連接到端子202。
0064圖9示例中的控制信號被標記為S1、 S2、 S3、…SN并且 可以被認為構(gòu)成數(shù)字控制字S。這個數(shù)字控制信號有時可以被稱為 DCW，如在圖3中。電容器200中的電容器210被標記為Cl、 C2、 C3、 ...CN。
0065用于數(shù)字控制字S的格式取決于用于形成可調(diào)節(jié)的電容 器的電容器陣列的類型。在圖9的示例中，可調(diào)節(jié)的電容器200由每 個均具有略微不同的值的電容器210構(gòu)成。與控制位S1相關(guān)聯(lián)的電容 器210 (即電容器C1) 一般被構(gòu)造為具有相對低的電容。該電容值可 以例如為最小電容，該最小電容可以由根據(jù)集成電路制造工藝的設(shè)計 規(guī)則構(gòu)造的MOS電容器形成。與控制信號S2相關(guān)聯(lián)的電容器(即電 容器C2)之后被構(gòu)造為具有略高的電容。陣列中的每個后續(xù)的電容器 (即電容器C3、 C4、 ...CN)均可以這種方式被提供遞增的較大電容 值。
0066當(dāng)期望調(diào)整可調(diào)節(jié)的電容器200的總電容時，控制信號 Sl、 ...SN中被選擇的一個控制信號為高，而其余控制信號位保持低。 因為控制信號S中僅有一個控制位在給定的時間為高，所以這種類型 的方案有時被稱為獨熱編碼方案。
0067用于陣列200中的電容器210的尺寸可以被選擇以在后續(xù) 電容器之間產(chǎn)生期望的步長大小。后續(xù)的電容器210之間的電容差由用在制造電容器210中的半導(dǎo)體制造工藝的分辨率限制，而不是由該 制造工藝的最小設(shè)計規(guī)則限制。因為制造分辨率可以相對較高，所以
步長大小(即C2-C1)可以比能夠在單個電容器結(jié)構(gòu)(即C1)屮制造 的最小電容值小。例如陣列200的電容器陣列可以因此用于提供具有 高分辨率的可調(diào)節(jié)的電容器。
0068在給定的可調(diào)節(jié)的電容器中電容步長的總數(shù)和步長大小可 以由電路設(shè)計者選擇以覆蓋具有期望的分辨率的期望的電容調(diào)整范 圍。電容器陣列中可以存在例如數(shù)十、數(shù)百或數(shù)千個獨立的電容器。 較小的電容步長的使用增大了分辨率。較大數(shù)量的電容器(對于給定 步長大小)的使用增大了調(diào)整范圍。
0069作為示例，電容器200可以具有100個獨立的電容器210。 圖IO中示出了一個表格，該表格示出這些電容器中的每一個電容器的 示例性電容值。在圖10的示例中，電容器C1具有1.5 ff的電容。每 個后續(xù)的電容器均具有0.5 fF的額外電容(即電容器C2具有2.0 fF的 電容，電容器C3具有2.5fF的電容等)。在這種類型的情況下，每對 后續(xù)的電容器之間的步長大小(即Ci+,-Ci)是0.5ff。該步長大小可以 小于(作為示例)根據(jù)半導(dǎo)體制造設(shè)計規(guī)則的最小可行的MOS電容器 尺寸(例如可以是1 fF或1.5fF)。
0070當(dāng)選擇用于電容器200的期望電容時，適當(dāng)?shù)臄?shù)字控制字 S可以使用獨熱格式而施加到控制輸入端208。作為示例，考慮圖11 和12中的表格，這些表格示出了示例性的控制字S。在圖11的示例中， 輸入端208上除了控制位S3之外的全部控制位均為低，所述控制位S3 與電容器C3相關(guān)聯(lián)。在這種類型的情況下，可調(diào)節(jié)的電容器200的電 容將為C3，因為電容器200中除與電容器C3相關(guān)聯(lián)的開關(guān)206以外 的全部開關(guān)206將開啟。如果期望以兩個電容步長(即在本示例中為 1.0 ff)增大電容器200的電容，則數(shù)字控制字可以被調(diào)節(jié)以產(chǎn)生圖12 中的構(gòu)造。在圖12的示例中，信號S5為高并且數(shù)字控制字S中的其 他控制位為低。這導(dǎo)通了與電容器C5相關(guān)聯(lián)的開關(guān)206，因此在節(jié)點 202和204兩端測量的電容將為C5。電容器C5比電容器C3大兩個電 容步長，因此將控制信號S從圖11中所示的構(gòu)造改變到圖12中所示 的構(gòu)造將導(dǎo)致電容器200的電容中的兩個增量。0071圖9中所示的配置類型在電路設(shè)計中可以是有益的，在該 電路設(shè)計中期望使給定的電容器陣列中開關(guān)206的數(shù)量最少。然而， 在某些情況下，制造變化對這種類型的陣列的正確操作可能是有害的。 這是因為給定電容器210中的電容變化量傾向于與ili容器尺寸的平A 根成比例。作為-一個示例，考慮其屮工藝變化導(dǎo)致ill容器Cl的人約 0.02 ff的電容器變化的情況。由于工藝變化導(dǎo)致的電容波動本質(zhì)上是 統(tǒng)計的。在本示例中，0.02 ff的波動對應(yīng)于可能的波動的分布中的一 個標準偏差(C7)。因為波動大小隨著電容大小的平方根變化，所以例 如在圖10的示例中的電容器C100的電容器將顯示大約0.14 fF的波動 (對應(yīng)于一個標準偏差)。對于接近陣列200中最大值的任意兩個連 續(xù)的電容器(即電容器C99和C100)，電容器之間的期望波動被乘以 2的平方根(即對于一個標準偏差，C99和C100之間的期望波動是 1.4*0.14 fF = 0.2 fF)。
0072許多設(shè)計規(guī)范要求與所謂的三西格瑪(3ct)要求兼容。 當(dāng)制造這種類型的集成電路時，必須容許多達三個標準偏差的組件變 化。在本示例中，需要容許陣列200中的電容器的電容大小上至3*0.2 fF (即上至0.6fF)的變化。然而，如果電容器C99和C100的電容相 對于彼此變化了這么多，則電容器C100可以具有比電容器C99小0.1 ff 的電容(即因為0.5 ff的步長大小已經(jīng)被0.6fF的制造變化完全蓋過)。 在這種情況下，電容器210的電容將不再單調(diào)遞增，這可以導(dǎo)致其中 使用電容器200的電路的性能問題。這種類型的制造導(dǎo)致的誤差可以 通過使用具有在連續(xù)的電容器210之間的較大步長大小的設(shè)計并且通 過使用陣列200中更少總數(shù)的電容器而避免。
0073另 一個解決潛在性能問題的方式涉及使用陣列中的每個電 容器的差分電容器。示例性的差分電容器顯示在圖13中。例如圖13 的差分電容器212的差分電容器有時被稱作德爾塔電容器。如圖13所 示，差分電容器212可以具有兩個電容器218。這些電容器中的每一個 均具有不同的電容。電容器218中的第一個電容器的電容是CA。電容 器218的第二個電容器的電容是CB。
0074開關(guān)220可以被控制從而使電容器218中的第一個電容器 或第二個電容器被電連接在電容器端子214和216之間。每個開關(guān)220(其可以使用一個或更多個晶體管或其他適當(dāng)?shù)拈_關(guān)電路來實施)可
以由在其輸入端的控制信號控制。開關(guān)SW1可以由在輸入端226接收 的控制信號控制。開關(guān)SW2可以由在輸入端230處接收的控制信',;控 制。差分電容器212可以具有相關(guān)聯(lián)的控制輸入端，例如控制輸入端 224。控制輸入端224可以連接到開關(guān)SW1的輸入端226和逆變器222 的輸入端228。逆變器222可以變換呈現(xiàn)在輸入端228上的信號并且可 以在其輸出端提供這些信號相應(yīng)的變換后的版本。逆變器222的輸出 端可以連接到開關(guān)SW2的控制輸入端230。
0075在差分電容器控制輸入端224處的信號可以是具有邏輯高 值或邏輯低值的數(shù)字信號。當(dāng)開關(guān)220的控制輸入為高時，開關(guān)220 可以具有一個狀態(tài)(例如閉合)并且當(dāng)開關(guān)220的控制輸入為低時， 開關(guān)220具有另一個狀態(tài)(例如斷開)。因為逆變器222的存在，當(dāng) 用于SW1的控制信號為低時，用于開關(guān)SW2的控制信號將為高，反 之亦然。對于這種類型的配置，當(dāng)開關(guān)SW2斷開時，開關(guān)SW1閉合 并且當(dāng)開關(guān)SW2閉合時，開關(guān)SW1斷開。
0076因為電容器Ca和Cb具有不同的僮，所以電容器212的 電容可以通過使控制輸入端224上的控制信號為高或為低而被調(diào)節(jié)。 當(dāng)期望將較大的電容器218切換到使用狀態(tài)時(例如電容器ca)，輸 入線路224上的控制信號并且因此輸入端226上的控制信號可以為高。 逆變器222變換線路224上的控制信號，從而使線路230上的控制信 號為低。當(dāng)線路226上的控制信號為高并且線路230上的控制信號為 低時，開關(guān)SW1將閉合并且開關(guān)SW2將斷開。因此，開關(guān)端子232 將電連接到開關(guān)端子234并且電容器CA將在差分電容器端子214和 216之間被切換到使用狀態(tài)。當(dāng)期望將較小的電容器218切換到使用狀 態(tài)時(例如電容器CB)，輸入線路224上的控制信號可以為低。當(dāng)線 路224上的信號為低時，線路226上的信號將為低并且線路230上的 信號將為高。開關(guān)SW1將因此為斷開，將電容器ca與電路斷開連接， 同時開關(guān)SW2將為閉合，將節(jié)點236短路到節(jié)點238并且將電容器 Ce切換為使用狀態(tài)。借助彼此短路的節(jié)點236和238，電容器CB將電 連接在電容器端子214和216之間。
0077線路224上的控制信號的調(diào)節(jié)因此在差分電容器212的高
17值Ca和其低値CB之間調(diào)節(jié)差分電容器212的電容。通過制造l乜容器
CA和CB而使其電容大小(電容量)具有小的差別，可以獲得小步長。 作為示例，可以通過構(gòu)造CA和CB從而使CA比CB大0.5ff，可以獲得
0.5 fF的電容步長大小。因為電容步長大小的最小量山制造工藝的分辨 率限制，而不由制造設(shè)計規(guī)則允許的最小組件尺寸限制，所以nj以提 供小步長。
0078因為每個電容器因制造變化而導(dǎo)致的電容變化的量與電容 大小成比例并且因為電容器218耗費的面積隨著電容的增大而增大， 所以一般期望制造電容器218從而使電容器218具有相對小的電容。 例如，如果半導(dǎo)體制造工藝設(shè)計規(guī)則指示集成電路上電容器的最小的 可行電容將是lfF，則可以期望制造具有l(wèi)ff電容的電容器CB。電容 器CA的電容可以被選擇以調(diào)節(jié)電容器212期望的電容步長大小。例如， 如果期望電容器212存在0.5 ff的調(diào)整范圍，則電容器Ca可以被提供 1.5fF的電容。在這種構(gòu)造中，電容器212的電容可以在1.5fF (當(dāng)Ca 被切換到使用狀態(tài))和1.0fF之間調(diào)節(jié)(當(dāng)CB被切換到使用狀態(tài))。
0079可調(diào)節(jié)的電容器可以通過構(gòu)造圖13中所示類型的差分電 容器的陣列而形成。這種類型的配置顯示在圖14中。如圖14所不， 可調(diào)節(jié)的電容器240可以具有第一端子242和第二端子244。例如圖 13中的差分電容器的差分電容器212可以并聯(lián)連接在電容器端子242 和244之間。每個電容器212均可以具有各自的控制端子224，所述控 制端子接收相關(guān)聯(lián)的數(shù)字控制信號。這些控制信號可以是高或低。當(dāng) 電容器240的線路224上的控制位為高時，與該控制信號相關(guān)聯(lián)的電 容器212的電容將為CA。當(dāng)這個控制位為低時，電容器212的電容將 為Ce。當(dāng)全部控制線路224為高時將獲得電容器240的最大電容。當(dāng) 全部控制線路為低時將獲得電容器249的最小電容。當(dāng)一些控制線路 224為高并且一些控制線路224為低時，將在端子242和244之間產(chǎn)生 中間值的電容。如圖14所示，線路224上的控制信號可以標記為Sl、 S2、 S3、 ...SN并且可以共同形成數(shù)字控制字S (有時也稱為數(shù)字控制 字DCW)。
0080由數(shù)字控制信號S控制的陣列240中的電容器212在圖 14中被標記為C1、 C2、 C3、…CN。陣列中可以具有任意適當(dāng)數(shù)量的差分電容器212并且任意適當(dāng)格式可以用于控制信號S。對于一個示例 性構(gòu)造，可調(diào)節(jié)的電容器240可以由100個差分電容器212的陣列構(gòu) 成。如圖15所示，每個差分電容器212均使用電容器CA和CB的相同 集合構(gòu)成。例如，每個電容器212可以具有電容為1.5 fF的電容器CA 并且每個電容器212可以具有電容為1.0 ff的電容器CB?？梢云谕?具有相對低電容的結(jié)構(gòu)構(gòu)成電容器218 (即電容器C八和CB)，岡為這 可以幫助減少制造變化的影響。
0081提供在電容器212的控制輸入端224上的控制信號S可 以使用任意適當(dāng)?shù)母袷骄幋a。作為一個示例，控制信號S可以被提供 為溫度計碼。和二進制碼信號和獨熱碼的控制信號一樣，溫度計碼信 號包含數(shù)字位。然而，在溫度計碼信號S中，數(shù)字高值的數(shù)量(即數(shù) 字1的數(shù)量)表示控制信號的強度。作為一個示例，8位溫度計碼信號 可以在從11111111 (其最大值)到00000000 (其最小值)的范圍內(nèi)。 信號00000001具有強度1，信號00000011具有強度2，信號00000111 具有強度3等。(溫度計碼信號中的高信號是連續(xù)的，這使得溫度計 碼數(shù)據(jù)呈現(xiàn)為溫度計中流體的樣子。)
0082圖16和圖17示出了可以用于控制電容器240的示例性的 溫度計碼控制信號S。
0083在圖16的示例中，除S1、 S2和S3為1外，構(gòu)成數(shù)字控 制字S的控制位全為零。在這種情況下，電容器C1、 C2和C3中的每 一個均具有電容CA (即1.5 ff)，而電容器C4、 C5、…C100具有電 容Cb (即1.0 fF)。產(chǎn)生CA而不是CB的每個電容器212均貢獻額外 的0.5fF電容。圖16中的控制信號S因此調(diào)節(jié)電容器240的電容從而 使其比其最小可行值大1.5fF (三個步長)。
0084在圖17的示例中，除S1、 S2、 S3、 S4和S5位為1夕卜， 構(gòu)成數(shù)字控制字S的控制位均為零。在這種情況下，電容器C1、 C2、 C3、 C4和C5中的每一個均具有電容CA (即1.5fF)，而電容器C6、 C7、 ...C100具有電容CB (即l.O fF)。圖17的控制信號因此調(diào)節(jié)電 容器240的電容從而使其比其最小可行值大2.5fF (5個步長)。如這 個示例演示的，溫度計碼信號S可以被調(diào)節(jié)以選擇多少個電容步LC:(本 示例中為1.5 fF-l.O fF)在電容器240的電容器端子242和244之間被切換到使用狀態(tài)(圖]4)。當(dāng)數(shù)字控制字S的強度為低吋，電容器240 的電容為低。當(dāng)數(shù)字控制字S的強度增大時，電容器240的電容增大 相應(yīng)的量。
0085由差分電容器212的陣列構(gòu)成的圖14中示出類型的可調(diào) 節(jié)的電容器的優(yōu)點是制造變化的影響不會在電容器的調(diào)整范圍的高端 加劇(和結(jié)合圖10-12所述類型的設(shè)計一樣)。這是因為陣列240中的 電容變化量對于陣列中的全部差分元件維持恒定。
0086為了比較，考慮前述情況，其中當(dāng)制造小電容器時，預(yù)計 的工藝導(dǎo)致的變化為0.02 fF。在這種情況下，當(dāng)制造電容器212中的 l.OfF的電容器(CB)時，預(yù)計的電容變化可能是0.02fF (對于一個標 準偏差ct)。對于1.5 ff電容器的預(yù)計變化因此可能是約0.024 ff (與 電容大小的平方根成比例)?？继揅a和Cb中可能的変化，預(yù)計的總 電容變化將為0.03 ff (對于一個標準偏差c7)。對于三西格瑪設(shè)計， 必須容許上至三西格瑪?shù)钠?例如0.09fF)。因為0.09fF小于陣列 240中的0.5 ff的電容步長大小，所以這種類型的制造變化可以被很好 地容許。在圖15-17中的示例性配置中，作為比較，涉及電容器調(diào)整范 圍的頂部處的電容器(例如電容器C99和C100)的電容調(diào)整操作經(jīng)歷 大約0.6 fF的三西格瑪電容變化，這大于圖9的陣列200中的0.5 ff 的電容步長大小。
0087如果期望，則可調(diào)節(jié)的組件可以由其他差分電路元件的陣 列構(gòu)成。作為示例，可調(diào)節(jié)的電流源可以由圖18中所示類型的差分電 流源的陣列構(gòu)成。如圖18所示，差分電流源246可以具有第一端子248 和第二端子250。在端子248和250之間流動的電流的量可以通過使用 開關(guān)253將電流源256中的一個電流源切換到適當(dāng)位置而調(diào)節(jié)。對于 圖13中的差分電容器配置，電流源246可以包括逆變器254，在出現(xiàn) 在控制輸入端252上的控制信號被用于控制開關(guān)253中的一個之前， 該逆變器254變換所述控制信號。這使得開關(guān)253被激活為彼此不同 相。
0088電流源256具有不同的強度lA和lB (例如Ia〉Ib)。當(dāng)開 關(guān)SW1閉合時，開關(guān)SW2斷開并且電流源IA電連接在端子248和250 之間，同時電流源lB斷開連接。當(dāng)開關(guān)SW1斷開時，開關(guān)SW2閉合并且電流源lB被切換到使用狀態(tài)而不是電流源lA被切換到使用狀態(tài)。
圖18中的配置因此允許電流源246在兩種設(shè)置之間調(diào)節(jié)。當(dāng)控制輸入 端252上的控制信號具有一個值(例如邏輯高)時，電流源246產(chǎn)生 電流IA，而當(dāng)控制輸入端252上的控制信號具有另一個值(例如邏輯 低)時，電流源246產(chǎn)生電流Ie。
0089圖19中示出了示例性的可調(diào)節(jié)的電流源258，該Hi流源 由例如圖18中的差分電流源246的差分電流源的陣列構(gòu)成。如圖19 所示，電流源258可以具有第一端子260和第二端子262。在端子260 和262之間流動的電流量可以通過調(diào)節(jié)施加到開關(guān)253的控制端子252 (圖18)的數(shù)字控制信號S (Sl、 S2、 S3、…SN)而被控制。可以以 任意適當(dāng)?shù)母袷教峁┬盘朣。例如，可以以溫度計碼提供信號S?？烧{(diào) 節(jié)的電流源陣列258中的在其輸入端252接收高邏輯控制信號的毎個 電流源246將產(chǎn)生高輸出電流(IA)，而可調(diào)節(jié)的電流源陣列258中的 在其輸入端252接收低邏輯控制信號的每個電流源246將產(chǎn)生低輸出 電流(IB)。電流源246并聯(lián)連接，從而使來自電流源246的電流共同 形成在電流源端子260和262之間流動的電流。例如電流源246的電 流源可以用于例如數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路(作為示例)的電路。
0090例如圖14的可調(diào)節(jié)的電容器和圖19的可調(diào)節(jié)的電流源的 可調(diào)節(jié)組件受到系統(tǒng)處理變化的影響可以比例如圖9的可調(diào)節(jié)的電容 器的可調(diào)節(jié)組件更小。這是因為圖9所示類型的配置依賴于強度連續(xù) 增大的組件，而圖14和19中所示類型的配置可能使用都具有相同強 度的組件。在電容器中，電容器電極的尺寸可以被調(diào)節(jié)以調(diào)節(jié)產(chǎn)生的 電容的大小。在電流源陣列中，例如金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管柵極的 結(jié)構(gòu)的尺寸(例如柵極寬度)可以被調(diào)節(jié)以調(diào)節(jié)產(chǎn)生的電流的幅值。
0091圖20中示出示例性的器件結(jié)構(gòu)270 (例如電容器電極、 電流源晶體管柵極等)，所述器件結(jié)構(gòu)可以用在可調(diào)節(jié)的器件中，例 如圖9的可調(diào)節(jié)的電容器200。如圖20所示，每個器件的增大強度(例 如圖9中增大的電容C1、 C2、 C3、…CN)可以通過形成連續(xù)增大尺 寸的結(jié)構(gòu)270 (例如電容器電極)而實現(xiàn)。
0092圖21中示出示例性的器件結(jié)構(gòu)272 (例如電容器電極、 電流源晶體管柵極等)，所述器件結(jié)構(gòu)可以用在可調(diào)節(jié)的器件中，例如圖14中的可調(diào)節(jié)的電容器240和圖19中可調(diào)節(jié)的電流源258。結(jié)構(gòu) 272可以包括較大的結(jié)構(gòu)274和較小的結(jié)構(gòu)276。結(jié)構(gòu)274可以例如為 用于圖13和14中電容器CA的電極或用于電流源246中電流源IA ' I，的 電流源晶體管的晶體管柵極(圖18和19)。結(jié)構(gòu)276可以例如為用于 圖13和14中電容器CB的電極或用于電流源246中l(wèi)乜流源1B屮的ili流 源晶體管的晶體管柵極(圖18和19)。
0093由圖21中所示類型的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的器件傾向于比由圖20 中所示類型的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的器件對器件構(gòu)造期間的系統(tǒng)變化的依賴更 少，因為圖21的每個器件結(jié)構(gòu)均具有相同的尺寸和形狀而無論其關(guān)聯(lián) 的差別。相反，圖20中的器件結(jié)構(gòu)隨每個陣列元件改變。
0094例如圖14中的可調(diào)節(jié)的電容器和圖19中的可調(diào)節(jié)的電流 源的可調(diào)節(jié)的電路組件由差分電路元件的陣列構(gòu)成并且可以通過使用 溫度計碼編碼的控制信號控制。這些可調(diào)節(jié)的電路組件因此有時可以 被稱作熱德爾塔(thermo-ddta)電路組件。熱德爾塔電路組件的優(yōu)點 是這些組件可以提供小步長大小(例如電容、電流等的小步長)而不 引發(fā)和構(gòu)造大型元件(例如大型電容器，如圖9的示例中的電容器 C100)關(guān)聯(lián)的潛在工藝變化問題。
0095熱德爾塔電路陣列還易于呈現(xiàn)比圖9所示類型的元件的陣 列小的瞬態(tài)。在任一類型的陣列的工作期間，例如數(shù)字控制字S的數(shù) 字控制信號作為時間的函數(shù)改變。在圖9所示類型的配置中，數(shù)字控 制字可以從其中電容器C99正被切換到使用的第一狀態(tài)變化至其中電 容器C100正被切換到使用的第二狀態(tài)(作為示例)。在用于與C99 關(guān)聯(lián)的開關(guān)的控制信號和用于與C100關(guān)聯(lián)的開關(guān)的控制信號之間可 能具有略微的時滯(例如lns)。這可以導(dǎo)致lns的重疊狀況，其中兩 個開關(guān)206均導(dǎo)通(錯誤地)。這又可以導(dǎo)致電容器200的超過100 fF 的瞬時電容(即接近期望量的兩倍)。此外，所述時滯升至lns的間 隙，其中在用于C99的開關(guān)導(dǎo)通前，C100開關(guān)永久斷開。這可能導(dǎo)致 電容器200的電容從51 fF到0 ff的瞬時下降，隨后是突然增大到50.5 fF。例如這些的電容的顯著的非期望改變可以導(dǎo)致故障。
0096相反，在圖14和19中所示類型的熱德爾塔配置中，控制 信號時滯的作用傾向于對器件性能具有更小的影響。例如，當(dāng)調(diào)節(jié)控制字S中的一個控制位以將圖14中電容器240的電容增大一個電容步 長時，lns時滯可能導(dǎo)致在導(dǎo)通1.5 fF的電容器之前1.0 ff的電容器的 斷開。在這種類型的情況下，電容器240的電容可以在設(shè)置為期望的 10.5 ff (作為示例)之前從10 fF降至9 ff (對于lns)。雖然電容他 在lns內(nèi)是錯誤的，但誤差的大小(例如1 ff)沒有圖9的配置嚴重(圖 9中嚴重約50倍)。由于控制信號時滯導(dǎo)致的動態(tài)控制誤差因此傾向 于其對熱德爾塔配置中的電路性能的影響比圖9中所示類型的可調(diào)節(jié) 的陣列配置中的電路性能的影響更為無害。
0097如果期望，則可調(diào)節(jié)的電容器可以由變?nèi)荻O管陣列構(gòu)成。 示例性的變?nèi)荻O管顯示在圖22中。如圖22所示，變?nèi)荻O管2120 可以具有第一端子(端子A)和第二端子(端子B)，在這兩個端子 之間產(chǎn)生電容C。變?nèi)荻O管2120還可以具有接收控制信號Vcntl的 控制端子。由變?nèi)荻O管2120表現(xiàn)的電容作為控制信號Vcntl的函數(shù) 而變化(即作為Vcntl幅值增量的函數(shù)而增大或減小)。對于作為示例 顯示在圖23中的一個適當(dāng)?shù)呐渲茫內(nèi)荻O管2120的電容C隨著Vcntl 的值增大而減小。當(dāng)例如Vcntl的幅值為O伏特時，電容C處于最大 信Ch。當(dāng)Vcntl的幅值為V,時，電容C處于最小值CL。在數(shù)字控制 方案中，控制電壓Vcntl可以具有邏輯高值(例如V,)或邏輯低值(例 如0伏特)。變?nèi)荻O管2120可以使用任意適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)實施(例如p-n 結(jié)、金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管電容器結(jié)構(gòu)等)。
0098例如變?nèi)荻O管2120的變?nèi)荻O管可以用于形成德爾塔 電容器或熱德爾塔電容器。
0099例如，在圖9所示類型的德爾塔電容器配置中，每個開關(guān) 206及其關(guān)聯(lián)的可調(diào)節(jié)的電容器200中的電容器210可以替換為相應(yīng)的 變?nèi)荻O管2120。變?nèi)荻O管的控制端子可以接收相應(yīng)的數(shù)字控制信 號(例如S1、 S2、 ...SN)。端子A和B可以連接在節(jié)點202和地204 之間。這種類型的配置中的每個變?nèi)荻O管的強度均可以根據(jù)其在陣 列(如結(jié)合圖9的電容器C1、 ...CN所述的)內(nèi)的位置而變化。
0100在圖14所示類型的可調(diào)節(jié)的電容器中，每個差分電容器 212均可以由變?nèi)荻O管2120形成。在這種類型的配置中，線路224 上的控制信號可以作為控制信號Vcntl被施加到變?nèi)荻O管。這種類型的配置中的每個變?nèi)荻O管2120可以具有相同的強度(例如每個變?nèi)?二極管2120可以產(chǎn)生相同的CL和CH值)。
0101熱德爾塔電容器配置中的開關(guān)的寄生電容一般小于德爾塔 電容器配置中開關(guān)的寄生電容，因為所要求的開關(guān)尺寸一般與該開關(guān) 切換的電容器的尺寸成比例(即所要求用于切換50 ff電容器的開關(guān)一 般將為用于切換lff電容器的開關(guān)的約50倍)。作為示例，圖9所示 類型的可調(diào)節(jié)的電容器200可以具有平均電容為25 fF的電容器210。 在這種情況下，開關(guān)206將(平均地)具有能夠操縱25ff電容器切換 的尺寸。作為比較，IOO個熱德爾塔電容器(例如如圖13和14中所示) 可以具有2.5ff (即為1/10)的固定尺寸，由此減小了電容器切換所需 要的面積量。
0102圖24是示例性的可調(diào)節(jié)的電容器278的圖示?？烧{(diào)節(jié)的 電容器278可以由線路284構(gòu)成的數(shù)字控制輸入端上的數(shù)字控制信號 (數(shù)字控制字)調(diào)節(jié)。線路284上的控制信號可以以溫度計碼編碼。 線路284上的控制信號的每一個位均可以被提供到等尺寸的可控電容 器元件。每個可控電容器元件均可以由單個可調(diào)節(jié)的電容器構(gòu)成。對 于一個圖24所示的適當(dāng)?shù)呐渲?，每個可控電容器元件均可以由與相應(yīng) 的電容器288串聯(lián)連接的開關(guān)286構(gòu)成。
0103圖24的可調(diào)節(jié)的電容器278可以在端子280和端子288 之間提供可調(diào)節(jié)的電容量。在圖24的示例中，節(jié)點282連接到地，但 一般地，節(jié)點280和282可以連接在電路中的任意兩個端子之間(例 如在環(huán)形振蕩器中的逆變器的輸出端處等)。
0104開關(guān)286可以基于在每個開關(guān)的控制輸入線路284處施加 的信號值而被導(dǎo)通和斷開。例如，每個開關(guān)286均可以在被施加低(邏 輯零)控制信號時被斷開并且可以在被施加高(邏輯1)控制信號時導(dǎo) 通。每個電容器288可以具有相等的電容值C。對于這種類型的配胃， 可調(diào)節(jié)的電容器278顯示出的電容將與正被施加到線路284構(gòu)成的控 制輸入端的溫度計碼中的"1"的數(shù)量成線性比例。圖24中所示類型 的電容器有時被稱為"純"溫度計碼可調(diào)節(jié)的電容器。
0105在一些電路中，本發(fā)明的可調(diào)節(jié)的電容器可以與其他電容 組合使用。例如，圖14的可調(diào)節(jié)的電容器240的電容可以僅表示給定電路中整個可調(diào)節(jié)的電容中的部分電容。圖25屮示出山已經(jīng)并聯(lián)連接
的不同類型的多個電容器構(gòu)成的電容器的示例。在圖25的示例中，i乜 容器290顯示出在端子292和294之間可調(diào)節(jié)的電容量。例如電容器 290的電容器可以包括一個或更多個可調(diào)節(jié)的電容器，例如電容器296、 298、 300和302。這些電容器可以接收單個位或多個位的數(shù)字控制信 號或模擬控制信號，顯示為控制信號IN1、 IN2、 IN3和IN4。電容器 296、 298、 300和302可以是相同類型的或這些電容器中的一些或全部 可以是不同類型的。作為示例，電容器296可以是圖9中所示類型的 電容器，電容器298可以是圖14中所示類型的電容器，電容器300卜'丁 以是圖24中所示類型的電容器，而電容器302可以是模擬變?nèi)荻O管。 如果期望，則例如電容器304的定值電容器可以和這些電容器中的一 個或多個并聯(lián)連接。這些電容器中的一個或多個還可以串聯(lián)連接。
0106基于多于一種電容器類型的混合電容器還可以被用作單獨 的可調(diào)節(jié)的電容器或例如圖25中的電容器290的電容器中的可調(diào)節(jié)的 電容器。圖26中示出示例性的混合電容器配置。如圖26中所示，電 容器306可以用于產(chǎn)生端子308和310之間的可調(diào)節(jié)的電容量。圖26 中的端子310被顯示為連接到地，但端子310可以一般被連接到任意 適當(dāng)?shù)碾娐饭?jié)點。
0107電容器306可以包括多個位的可調(diào)節(jié)電容器312 (冇時還 稱為電容器單元)的陣列。每個可調(diào)節(jié)的電容器312可以具有相關(guān)聯(lián) 的構(gòu)成多個位的數(shù)字控制輸入的控制輸入線路314。在典型的配置屮， 電容器陣列306中的每個電容器3.12均具有相同的組件。圖26中僅示 出了中心電容器312的組件以避免附圖的過度復(fù)雜。
0108每個電容器312可以具有可選的解碼器316。解碼器316 可以將輸入線路314上的信號轉(zhuǎn)換為不同的編碼方案。例如，信號可 以以二進制編碼格式呈現(xiàn)在每個單元312的輸入線路314上(在所述 單元內(nèi))并且可以被輸出到線路318上作為相應(yīng)的獨熱編碼的信號(在 所述單元內(nèi))。如果期望，則解碼器316可以被省略，只要期望格式 的控制信號被提供到線路314 (即以獨熱編碼的格式)。在圖26示例 中的線路318上使用的獨熱編碼方案僅被應(yīng)用到被控制的特定電容器 312并且不橫跨多個單元(即一個單元312中的線路318上的信號包括一個高值，下一個單元312中的線路318上的信號還包括--個高值， 等等)。
0109線路318可以將線路318上的控制信號傳輸?shù)较鄳?yīng)的可控 電容器元件。在圖26的示例中，每個可控電容器元件包括開關(guān)320和 關(guān)聯(lián)的電容器322。當(dāng)給定的開關(guān)320在其關(guān)聯(lián)的控制輸入端318上接 收邏輯低信號時，所述開關(guān)將斷開并且其關(guān)聯(lián)的電容器322將不連接 到節(jié)點308。當(dāng)給定開關(guān)320在其控制輸入端318上接收到邏輯高信號 時，所述開關(guān)將導(dǎo)通并且其關(guān)聯(lián)的電容器322將連接在節(jié)點310和節(jié) 點308之間。
0110因為獨熱編碼方案被用于每個電容器312中的線路318 上，所以給定電容器312中的電容器322、 324、 326和328中的僅一 個電容器將在給定時間切換到使用狀態(tài)。為了為可調(diào)節(jié)的電容器312 提供可行的電容值范圍，電容器328、 326、 324和322均可以被提供 與下一個電容值相差固定量(即恒定的德爾塔)的電容值，如結(jié)合圖9 的電容器所述的。例如，電容器328可以被提供1 ff的電容，電容器 326可以被提供1.5 fF的電容，電容器324可以被提供2.0 ff的電容， 而電容器322可以被提供2.5 ff的電容。這種方案允許由每個電容器 312產(chǎn)生的從1 ff到2.5 ff的期望電容值。
0111在每個電容器312內(nèi)，獨熱編碼方案被用于控制開關(guān)320 并且因此用于控制選擇所述電容器312的總電容值的控制信號。電容 器306的整體編碼方案可以使用溫度計碼配置。當(dāng)期望產(chǎn)生電容器306 的最小的電容量時，全部電容器312可以被設(shè)置為產(chǎn)生其最小的電容 (例如1 fF)。在這種情況下，單元312的陣列全部被設(shè)置為低("0") 狀態(tài)。當(dāng)期望產(chǎn)生電容器306的最大的電容量時，全部電容器312可 以被調(diào)節(jié)使得所述電容器312產(chǎn)生其最大的電容(例如2.5fF)。在這 種情況下，單元312的陣列全部設(shè)置為高("1")狀態(tài)。
0112當(dāng)期望電容的中間值時，陣列306的一個部分(例如陣列 306的下部)中沒有一個電容器312或部分電容器312被各設(shè)置為產(chǎn)生 其最大的電容，陣列306的另一個部分(例如陣列306的頂部)中沒 有一個電容器或部分電容器被各設(shè)置為產(chǎn)生其最小的電容，并且位于 這兩組電容器之間的單個電容器單元312被設(shè)置為期望的設(shè)置。用于這個中間電容器312的期望設(shè)置可以在其最小電容到其最大電容的范
圍內(nèi)變化(即在本兩個位的示例中，期望設(shè)置可以在Iff到2.5ff的范 圍內(nèi)變化)。
0113例如其中一些電容器312 (即在可調(diào)節(jié)的電容器306中的 電容器312的陣列的上部處的電容)被設(shè)置為其最小("0")電容值 并且一些其他的電容器被設(shè)置為更高("1")值的這樣的電路具有類 似溫度計碼的控制方案，但在每個電容器312內(nèi)使用在該電容器的線 路318上的獨熱編碼控制所述電路。這樣，這些方案有時可以被稱為 準溫度計碼方案或溫度計獨熱編碼方案。每個電容器312被提供例如 圖26中的解碼器316的二進制到獨熱解碼器的配置可以由二進制控制 信號控制并且可以被稱為使用溫度計二進制編碼或溫度計獨熱編碼。
0114圖26中所示類型的混合電容器可以與其他定值和可調(diào)節(jié) 的電容器組合使用。例如，例如電容器306的電容器可以被包括以作 為圖25的電容器290中可調(diào)節(jié)的電容器中的一個。如果期望，則可以 形成使用不同類型元件的陣列的電容器。例如，可以形成一種陣列， 其中基于圖9所示類型的電容器的可調(diào)節(jié)的電容器單元散布在基于圖 14所示類型的電容器的可調(diào)節(jié)的電容器單元中。在這種類型的電路中 使用的數(shù)字控制字可以包括溫度計碼部分(用于控制圖14的電容器部 分)和獨熱碼部分(用于控制圖9的電容器部分)的混合體。
0115獨熱編碼的部分可以通過解碼溫度計碼控制字的一部分而 產(chǎn)生，溫度計碼控制字被提供到可調(diào)節(jié)的電容器單元的輸入端(如圖 26的單元312所示)或可以從集成電路上的其他電路接收。在這種類 型的情況下，施加到基于圖14的配置的電容器單元的每個數(shù)字控制字 的部分將不相互重疊并且將不是總是連續(xù)的。類似地，數(shù)字控制' :的 獨熱部分將是不重疊的并且將不是總是連續(xù)的。在使用單一類型的編 碼的方案中，對應(yīng)于各自的電容器單元的信號的每個部分(例如每個 單位或多位電容器單元控制信號) 一般將是連續(xù)的并且在控制字內(nèi)不 重疊。 .
0U6根據(jù)一個實施例，集成電路上的電路包括可調(diào)節(jié)的電容器， 該可調(diào)節(jié)的電容器具有第一端子和第二端子，在第一端子和第二端子 之間響應(yīng)于控制信號而產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的電容，其中可調(diào)節(jié)的電容器包括并聯(lián)連接在第一端子和第二端子之間的多個電容器，所述電路還包括 連接到所述第一端子的電路，該電路通過以控制信號調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)的l[i 容器而被調(diào)節(jié)。
0117根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中在多個電容器中 的每個電容器均具有串聯(lián)連接的相關(guān)聯(lián)的開關(guān)和電容器元件。
0118根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中每個電容器元件
具有共同的電容值。
0119根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中每個開關(guān)接收控 制信號的相應(yīng)位。
0120根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中所述可調(diào)節(jié)的電 容器包括輸入線路并且其中所述控制信號包括在輸入線路處接收并施 加到所述開關(guān)的溫度計碼信號。
0121根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中多個電容器包括 多個差分電容器。
0122根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中連接到第一端子 的電路包括具有至少一個逆變器的環(huán)形振蕩器，其中所述逆變器具有 連接到所述第--端子的輸出端。
0123根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中每個差分電容器 包括第一開關(guān)和第二開關(guān)以及具有不同電容的第一電容器和第二電容 器，其中第一電容器連接到第一開關(guān)并且其中第二電容器連接到第二 幵關(guān)。
0124根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，.其中差分電路元件中 的第一電容器均具有相同的電容。
0125根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中差分電路元件中 的第二電容器均具有公共電容值。
0126根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中每個差分電容器 包括具有逆變器輸入端和逆變器輸出端的逆變器，其中在每個差分電 容器中第一開關(guān)具有第一控制輸入端，第二開關(guān)具有第二控制輸入
端，控制信號的相應(yīng)控制位在逆變器輸入端為該差分電容器接收并且 被提供到第一控制輸入端，并且控制位的變換后的版本從逆變器輸出 端被提供到第二控制輸入端。0127根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其屮控制信號包括溫 度計碼控制信號，其中每個差分電容器包括具有逆變器輸入端和逆變
器輸出端的逆變器，其中在每個差分電容器中第一開關(guān)具有第一控 制輸入端，第二開關(guān)具有第二控制輸入端，溫度計碼控制信號的相應(yīng) 控制位在逆變器輸入端為該差分電容器接收并且被提供到第一控制輸 入端，并且控制位的變換后的版本從逆變器輸出端被提供到第二控制 輸入端。
0128根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中連接到第一端子 的電路包括環(huán)形振蕩器。
0129根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中環(huán)形振蕩器包括 輸出端連接到第一端子的逆變器。
0130根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中連接到第一端子 的電路包括鎖相環(huán)電路。
0131根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中每個差分電容器 包括具有可控電容值的變?nèi)荻O管。
0132根據(jù)一個實施例，在集成電路上提供一種電路，所述電路 包括具有第一可調(diào)節(jié)的電容器端子和第二可調(diào)節(jié)的電容器端子的可調(diào) 節(jié)的電容器，在所述兩個端子之間響應(yīng)于控制信號產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的電容， 其中可調(diào)節(jié)的電容器包括多個電容器，每個電容器具有連接到第二可 調(diào)節(jié)的電容器端子的第一電容器端子并且包括多個開關(guān)，每個開關(guān)串 聯(lián)連接在第一可調(diào)節(jié)的電容器端子和多個電容器中相應(yīng)的一個電容器 之間，所述每個電容器還具有電路，該電路連接到可調(diào)節(jié)的電容器端 子之一，該電路通過以控制信號調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)的電容器而被調(diào)節(jié)。
0133根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中多個電容器中的 每一個電容器具有不同的電容。
0134根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中所述開關(guān)包括共 同地接收控制信號的輸入端，其中控制信號以獨熱碼被編碼從而使所 述開關(guān)中除給定的一個開關(guān)閉合外，每個開關(guān)均斷開，并且其中由可 調(diào)節(jié)的電容器產(chǎn)生的可調(diào)節(jié)的電容由連接到閉合開關(guān)的電容器產(chǎn)生。
0135根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中連接到可調(diào)節(jié)的 電容器的電路包括具有至少一個逆變器的環(huán)形振蕩器，其中所述逆變
29器具有連接到可調(diào)節(jié)的電容器端子之一的輸出端。
0136根據(jù)另一個實施例，提供一種電路，其中所述電容器形成
多位可調(diào)節(jié)的電容器元件的陣列。
0137前述內(nèi)容僅示例性地說明了本發(fā)明的原理并且本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以在不背離本發(fā)明的范圍和精神的情況下進行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種由溫度計碼控制信號控制的可調(diào)節(jié)的電路組件，該電路組件包括多個差分電容器的陣列，每個所述差分電容器具有接收所述溫度計碼控制信號的一部分的控制輸入端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可調(diào)節(jié)的電路組件，其中每個部分形成數(shù) 字控制字的相應(yīng)部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可調(diào)節(jié)的電路組件，其中每個部分形成數(shù) 字控制字的不重疊的部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可調(diào)節(jié)的電路組件，其中每個控制輸入端 接收所述溫度計碼信號的相應(yīng)位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)節(jié)的電路組件，其中每個差分電容器 具有電容不同的第一電容器和第二電容器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的可調(diào)節(jié)的電路組件，其中每個差分電容器 包括開關(guān)電路，該開關(guān)電路用于選擇性地將所述第一電容器或所述第二 電容器切換到使用狀態(tài)以響應(yīng)于在所述差分電容器的所述控制輸入端處 接收的溫度計碼控制信號的所述位。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的可調(diào)節(jié)的電路組件，其中每個差分電容器 中的所述開關(guān)電路包括連接到該差分電容器中的所述第一電容器的第一 開關(guān)和連接到該差分電容器中的所述第二電容器的第二開關(guān)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可調(diào)節(jié)的電路組件，其中每個差分電容器 包括具有輸入端和逆變器輸出端的逆變器，所述輸入端連接到該差分電 容器的所述控制輸入端，其中每個差分電容器中的所述第一開關(guān)具有連接到該差分電容器的所述控制輸入端的第一控制輸入端，并且其屮每個 差分電容器中的所述第二開關(guān)具有連接到該差分電容器中的所述逆變器 的所述輸出端的第二控制輸入端。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)節(jié)的電路組件，其中每個差分電容器 包括第一端子和第二端子，其中所述差分電容器的所述第一端子連接在 一起，其中所述差分電容器的所述第二端子連接在一起，并且其中每個 差分電容器包括第一電容器和第二電容器以及開關(guān)電路，所述開關(guān)電路 選擇性地連接該差分電容器的所述第一端子和所述第二端子之間的所述 第一電容器或所述第二電容器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)節(jié)的電路組件，其中每個差分電容 器包括差分電流源。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的可調(diào)節(jié)的電路組件，其中每個差分電容 器包括第一和第二端子，其中所述差分電容器的所述第一端子連接在一 起，其中所述差分電路元件的所述第二端子連接在一起，并且其中每個 差分電容器包括第一電流源和第二電流源以及開關(guān)電路，所述開關(guān)電路 電連接該差分電路元件的所述第一端子和所述第二端子之間的所述第一 電流源或所述第二電流源。
12. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)節(jié)的電路組件，其中每個差分電容 器包括變?nèi)荻O管，該變?nèi)荻O管的特征在于高電容值和低電容值。
13. —種控制由具有控制輸入端的可調(diào)節(jié)的電容器產(chǎn)生的電容的方法，該方法包括將溫度計碼控制信號施加到所述控制輸入端以調(diào)節(jié)所述電容。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述可調(diào)節(jié)的電容器由差分 電容器的陣列構(gòu)成，每個所述差分電容器具有相應(yīng)的控制線路并且其中 施加所述溫度計碼控制信號包括將所述溫度計碼控制信號的相應(yīng)位施加到所述相應(yīng)的控制線路。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述可調(diào)節(jié)的電容器連接到環(huán)形振蕩器中的逆變器輸出端節(jié)點并且其中施加所述溫度計碼控制信號 包括通過調(diào)節(jié)所述電容來調(diào)節(jié)所述環(huán)形振蕩器的振蕩頻率。
全文摘要
本發(fā)明涉及由差分電路元件陣列構(gòu)成的可調(diào)節(jié)的電組件?？烧{(diào)節(jié)的電路組件可以由諸如差分電容器和差分電流源的差分電路元件的陣列構(gòu)成。所述差分電路元件可以各具有控制輸入端。差分電路元件的每個陣列中的差分電路元件可以并聯(lián)連接在第一端子和第二端子之間。溫度計碼控制信號可以被提供到控制輸入端以調(diào)節(jié)電容、電流或與可調(diào)節(jié)的電路組件相關(guān)聯(lián)的其他參數(shù)?？烧{(diào)節(jié)的電路組件還可以由電容器陣列或其他具有連續(xù)增大強度的電路元件的陣列構(gòu)成。
文檔編號H03H11/02GK101626222SQ20091013986
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日
發(fā)明者M·穆薩維 申請人:阿爾特拉公司