[發明專利]模擬開關控制電路結構

有效

• 申請號: 201310178864.8
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103312309A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 夏虎;徐棟;嚴淼;羅先才;朱立群;張蓉
• 申請（專利權）人: 無錫華潤矽科微電子有限公司
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔

技術領域

本發明涉及半導體集成電路設計領域，特別涉及開關控制電路技術領域，具體是指一種模擬開關控制電路結構。

背景技術

現今，各種模擬電路都需要用到模擬傳輸開關，以用作對模擬輸入信號進行傳輸和選擇，如音視頻電路需要傳輸開關進行音視頻信號的選擇導通，模擬控制電路需要傳輸開關進行控制信號的選擇控制。各種傳輸電路都對模擬開關的性能提出了越來越高的要求。

傳統的模擬開關電路采用傳輸門作為傳輸開關，傳輸門采用PMOS和NMOS并聯連接方式，PMOS的襯底接電路的電源，NMOS的襯底接電路的地。在PMOS的柵極接電源，NMOS的柵極接地時，傳輸門關閉；在PMOS的柵極接地，NMOS的柵極接電源時，傳輸門導通。這種傳輸門可以適用于輸入信號是正電壓，且信號電壓低于電源電壓的條件下。當輸入信號是負電平且該負電平絕對值大于一個二極管導通電壓時，NMOS管的襯底與源極（或漏極）的寄生二極管就會導通，導致信號不能經過傳輸門。并且，當電路電源斷電時，因為PMOS的柵極電位等于地，此時，如果輸入信號為正電平或負電平信號且該輸入信號的絕對值大于PMOS或NMOS的閾值電壓時，PMOS或NMOS仍然可以導通，信號還可以通過傳輸門，所以信號會泄漏到輸出端。

用傳輸門作為開關電路，PMOS的襯底接電源，NMOS的襯底接地。該開關不能傳輸負電平信號，在VDD斷電時，不能將開關完全關閉，仍然存在寄生通路。

請參閱圖1所示，其中VDD為電路的電源電壓，GND為電路的電源地，IN為信號輸入端，OUT為信號輸出端，VTP表示PMOS管的開啟電壓，VDP表示PMOS寄生二極管的正向導通電壓，VGSP表示PMOS管的柵源電壓差。VTN表示NMOS管的開啟電壓，VDN表示NMOS寄生二極管的正向導通電壓，VGSN表示NMOS管的柵源電壓差。P1～Pn為PMOS管，N1～Nn為NMOS管。S為MOS管的源極，B為MOS管的襯底，G為MOS管的柵極，D為MOS管的漏極。

作為傳統的模擬開關電路，其電路連接關系如下：

P1源/漏極接IN、柵極接CP、漏/源極接OUT，襯底接VDD；N1源/漏極接IN、柵極接CN、漏/源極接OUT、襯底接GND；CP和CN為相位相反的控制信號。

電路工作原理：P1和N1組成傳輸門通道。IN及OUT端信號電平低于VDD，高于地。當電源電壓VDD高于該電路工作電壓時，傳輸門通道由CP和CN控制。當CN為高電平，CP為低電平時，傳輸門導通；當CN為低電平，CP為高電平時，傳輸門斷開。

該電路的問題在于：此開關不能用來傳輸負電平信號，因為當輸入信號IN電壓低于－VDN時，N1寄生二極管正向導通，形成IN到GND的漏電流；當輸入信號IN電壓低于－|VTN|且低于－VDN時，N1的|VGSN|＞|VTN|，N1開啟，IN和OUT之間存在通路，并且N1寄生二極管正向導通，所以IN、OUT到GND存在漏電流。

另外，當VDD電壓降低到等于地時，如果IN端仍然有輸入信號，傳輸門不能關閉。P1和N1的源/襯底與其漏/襯底存在寄生的正向二極管。當VDD電壓降低到等于地時，CP、CN均為低電平，等于0V。此時，當輸入信號IN電壓大于VDP時，P1寄生二極管正向導通，形成IN到VDD的漏電流；當輸入信號IN電壓大于|VTP|時，P1的|VGS|＞|VTP|，P1開啟，IN和OUT之間存在通路，傳輸門不能關閉；當輸入信號IN電壓低于－VDN時，N1寄生二極管正向導通，形成IN到GND的漏電流；當輸入信號IN電壓低于－|VTN|時，N1的|VGS|＞|VTN|，N1開啟，IN和OUT之間存在通路，傳輸門不能關閉。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種能夠傳輸正電平信號或負電平信號、在電源斷電的情況下仍然能夠實現模擬開關的正常關斷、對于輸入信號為正電平或負電平均可以實現隔離保護、確保信號不會泄露到輸出端、結構簡單實用、工作性能穩定可靠、適用范圍較為廣泛的模擬開關控制電路結構。

為了實現上述的目的，本發明的模擬開關控制電路結構具有如下構成：