[發明專利]模擬輸入信號之間的平滑切換

無效

• 申請號: 200810176191.1
• 申請日: 2008-11-14
• 公開（公告）號: CN101741357A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 閘鋼;G·奈德哈德特;P·柯希萊希納
• 申請（專利權）人: 意法半導體研發(深圳)有限公司;意法半導體設計及應用有限責任公司
• 主分類號: H03K17/00
• 分類號: H03K17/00;H03K17/687
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王慶海;李家麟

技術領域

本發明涉及一種用于在兩個不同的模擬輸入信號之間進行平滑切換的方法和設備。

背景技術

參照圖1，其描述了用于在兩個輸入模擬信號S1和S2之間進行切換以生成輸出信號O的現有技術電路。該電路使用兩個開關，其在優選實施方式中是MOS晶體管裝置。該第一晶體管開關T1具有在接收第一模擬信號S1的輸入節點與產生輸出信號O的公共節點N之間連接的導通路徑(源極-漏極電路)。該第二晶體管開關T2具有在接收第二模擬信號S2的輸入節點與產生輸出信號O的公共節點N之間連接的導通路徑(源極-漏極電路)?？刂菩盘朇TRL選擇性地控制第一和第二晶體管開關T1和T2的激勵。該控制信號CTRL直接應用于第一晶體管開關T1的控制端子(柵極)，并且在應用于第二晶體管開關T2的控制端子(柵極)之前通過反相器裝置進行反相。

當控制信號CTRL處于第一邏輯狀態時，該第一晶體管開關T1被開啟，并且該第一模擬信號S1通過該導通路徑(源極-漏極電路)到達該公共節點N，以輸出作為輸出信號O。在這一時間點，該反相器將處于第二邏輯狀態的控制信號CTRL應用于該第二晶體管開關T2，其導致該第二晶體管開關T2關閉。

相反，當控制信號CTRL處于第二邏輯狀態時，該反相器將處于第一邏輯狀態的控制信號CTRL應用于該第二晶體管開關T2。該第二晶體管開關T2被開啟，并且該第二模擬信號S2通過該導通路徑(源極-漏極電路)到達公共節點N，以輸出作為輸出信號O。在這一時間點，該反相器將處于第二邏輯狀態的控制信號CTRL應用于第一晶體管開關T1，其導致該第一晶體管開關T1關閉。

現在參照圖2，其描述了示出圖1的該電路的操作的時序圖。當控制信號CTRL處于第一邏輯狀態(例如邏輯低電平)時，輸出信號處于與第一輸入信號相關聯的電壓電平。相反，當控制信號CTRL處于第二邏輯狀態(例如邏輯高電平)時，該輸出信號處于與第二輸入信號相關聯的電壓電平。雖然所示出的輸出信號(其在兩個輸入模擬信號S1和S2之間切換)具有常數電壓，但是要理解的是，該輸入模擬信號S1和S2可以并且極有可能會是時變信號。

要注意的是，在控制信號CTRL的狀態改變的時候，并且如果兩個輸入模擬信號S1和S2處于不同的電壓電平，那么輸出信號將會出現不連續性(或者階梯或者電壓跳變)。在某些應用中，這種不連續性可以導致問題。例如，在輸出信號O始終應用于揚聲器的音頻應用中，該輸出信號O在兩個輸入模擬信號S1和S2的電壓電平之間的電壓跳變會產生“沖擊”噪聲。如果可以實現兩個輸入模擬信號S1和S2的電壓電平之間的平滑過渡將是最好的。

現在參照圖3，其描述了用于在兩個輸入模擬信號S1和S2之間進行切換以生成輸出信號O的另一個現有技術電路。該電路使用了兩個開關組，每一組都包括多個MOS晶體管裝置和多個電阻器，公共用來選擇性地將兩個輸入模擬信號S1和S2切換到公共節點N，以從其產生輸出信號O。

與第一模擬信號S1關聯的第一開關組包括多個通道，其中每一通道由一系列連接的MOS晶體管和電阻器組成。這些通道彼此并行連接在接收第一模擬信號S1的輸入節點與產生輸出信號O的公共節點N之間。該第一開關組中的電阻器是二進制加權的。

與第二模擬信號S2關聯的第一開關組包括多個通道，其中每一通道由一系列連接的MOS晶體管和電阻器組成。這些通道彼此并行連接在接收第二模擬信號S2的輸入節點與產生輸出信號O的公共節點N之間。該第二開關組中的電阻器也是以與第一開關組的電阻器相同的方式進行二進制加權的。

不同的控制信號應用于該第一和第二開關組中的每一晶體管開關的控制端子(柵極)。這些柵極控制信號通過邏輯控制電路生成，邏輯控制電路在其輸入端接收控制信號CTRL。這種邏輯控制電路典型實施為計數器電路。響應于所接收到的控制信號CTRL的狀態改變，該邏輯控制電路在過渡時間段上選擇性地改變該輸出柵極控制信號的邏輯狀態。該邏輯控制電路通過其計數器電路主要將控制信號CTRL的跳變過渡轉換為兩個輸入模擬信號S1和S2之間的輸出信號O中的多個小的跳躍變化。

現在參照圖4，其描述了示出圖3的電路的操作的時序圖。當該控制信號CTRL處于第一邏輯狀態(例如邏輯低電平)時，該輸出信號是與第一輸入信號S1相關聯的電壓電平。在控制信號CTRL的狀態改變的時候，要注意的是，輸出電壓O并不立即跳到第二輸入信號S2的電壓電平。而是在過渡時間段上，存在從第一輸入信號S1的電壓到第二輸入信號S2的電壓的步進過渡。這一過渡中的步進數通過第一和第二開關組中晶體管開關的數量、電阻器的二進制加權以及該計數器電路的實施方式來控制。