[發(fā)明專利]一種可切換正負(fù)壓互補(bǔ)輸出的開關(guān)電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310901653.6
• 申請日: 2023-07-21
• 公開（公告）號: CN116633331B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳霜毅;熊榮;劉超;隆銳;梁毅
• 申請（專利權(quán)）人: 成都銘科思微電子技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號: H03K17/00
• 分類號: H03K17/00;H03K19/173;H03K19/20;H03K17/687
• 代理公司: 成都其高專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51244
• 代理人: 廖曾

本發(fā)明公開了一種可切換正負(fù)壓互補(bǔ)輸出的開關(guān)電路，通過可控串聯(lián)開關(guān)將正壓傳遞電路和負(fù)壓傳遞電路集成在一起，使得可在一個端口輸出正壓、負(fù)壓及零電壓，又通過配套的邏輯控制電路，在輸入邏輯信號的控制下，可在兩個輸出端口互補(bǔ)的輸出正壓、負(fù)壓、零壓，從而節(jié)約了輸出端口與芯片面積，提高了每個端口的電壓極性靈活度，設(shè)置有邏輯控制電路及通過邏輯控制電路控制開關(guān)通路的電壓傳遞電路，所述電壓傳遞電路設(shè)置有兩條輸出支路，每一條輸出支路上皆設(shè)置有電平轉(zhuǎn)換電路、正壓傳遞電路、負(fù)壓傳遞電路及可控串聯(lián)開關(guān)，每一條輸出支路通過一個輸出端口輸出正壓、負(fù)壓或零壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)等領(lǐng)域，具體的說，是一種可切換正負(fù)壓互補(bǔ)輸出的開關(guān)電路。

背景技術(shù)

射頻收發(fā)前端采用T/R開關(guān)進(jìn)行收發(fā)切換，考慮到開關(guān)的性能和實(shí)現(xiàn)工藝，在實(shí)際系統(tǒng)中有不同的選型，以電壓域區(qū)分有正壓控制開關(guān)和負(fù)壓控制開關(guān)之分，而T/R開關(guān)的控制電平需要配套的電源調(diào)制電路來產(chǎn)生。開關(guān)電源調(diào)制電路作為電源調(diào)制模塊的一部分，廣泛應(yīng)用于給收發(fā)狀態(tài)切換的T/R開關(guān)提供控制電平。通過給到輸入端口不同的邏輯輸入信號，使N和P兩個輸出端口分別輸出互補(bǔ)的高低電平，實(shí)現(xiàn)負(fù)載收發(fā)狀態(tài)切換。硅基工藝相比化合物半導(dǎo)體，有著面積小、集成度高、靈活性大、成本低、工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)，因此開關(guān)電源調(diào)制電路常用硅基工藝來實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)有的開關(guān)電源調(diào)制電路（傳統(tǒng)的開關(guān)電壓切換電路）主要有三種。一種是正電壓形式，在輸入端輸入高低電平，兩路信號分別經(jīng)過一路和兩路反向器后，形成同相和反向的互補(bǔ)信號，實(shí)現(xiàn)輸入電壓不同時，輸出N和P兩路分別為0和VDD電平互補(bǔ)輸出，來進(jìn)行負(fù)載芯片收發(fā)狀態(tài)切換。另一種是負(fù)電壓形式，由于數(shù)字輸入控制信號0和1都是正電壓，因此如果想要負(fù)電壓，就得經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路將正電壓轉(zhuǎn)成負(fù)電壓，再將輸入控制的負(fù)電壓分兩路經(jīng)過同相和反相后，得到0和-VDD電平，實(shí)現(xiàn)負(fù)電壓的負(fù)載收發(fā)狀態(tài)切換。

以上兩種方法雖然能分別在輸出的N和P上得到互補(bǔ)的高低電平。但是只能提供正或負(fù)的一種電壓域，限制了使用場景。如果想要既能輸出正電壓又能輸出負(fù)電壓，則需使用第三種方法，集成正負(fù)兩套電路，一路輸出正和零電壓，一路輸出負(fù)和零電壓，這樣兩個端口就可分別輸出正電壓和互補(bǔ)零壓，另外兩個端口就可輸出負(fù)電壓和互補(bǔ)零壓，但增加了輸出端口與輸出PAD的數(shù)量，導(dǎo)致芯片面積增大，且所需要的控制碼字長度也變大，從而增加了電路的復(fù)雜度。

整體來說，已有技術(shù)中，前兩種方案只能在正壓域輸出端口得到正電壓及0V，或負(fù)壓域輸出端口得到負(fù)電壓及0V，第三種雖然能得到正負(fù)兩種電壓，但無法在一個端口同時得到兩種電壓域的電壓，且輸出端口從2個增加到了4個，導(dǎo)致面積增大的同時，也在一些端口有限的應(yīng)用場景下使用受限。如果將正負(fù)兩路電壓傳遞電路直接通過開關(guān)電路連接，并使用開關(guān)進(jìn)行輸出電壓選擇，則會導(dǎo)致正負(fù)壓切換時開關(guān)管上會出現(xiàn)2倍VDD的電壓而超壓，這樣會導(dǎo)致電路無法在使用常規(guī)CMOS工藝下實(shí)現(xiàn)，在工藝上對耐壓提出了更高的要求，限制了工藝選擇。

附圖1為傳統(tǒng)的三種開關(guān)電壓切換電路原理圖，其中包括TTL輸入信號、電平轉(zhuǎn)換電路（LevelShift，LS）、反相器電路（PhaseInvertor，INV）及同相和反相輸出端口。如圖1a所示，是傳統(tǒng)正壓開關(guān)切換電路原理圖，輸入的TTL數(shù)字信號（TTL輸入信號）經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路（LevelShift）進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后，得到所需的VDD電壓，然后分兩路，經(jīng)過一個反相器得到同相輸出電平，經(jīng)過兩個反相器電路得到反相輸出電平，同相輸出電平和反相輸出電平為一對互補(bǔ)信號。如圖1b所示，是傳統(tǒng)負(fù)壓開關(guān)切換電路原理圖，原理類似，只是要通過幾級LevelShift電路將正電壓的邏輯控制信號轉(zhuǎn)成負(fù)壓-VDD，然后通過反相器輸出同相正壓及反相負(fù)壓兩種互補(bǔ)信號。這兩種電路都只能得到單極性的互補(bǔ)輸出電平，使用場景有限。如圖1c所示，是集成了正、負(fù)壓兩套開關(guān)切換電路的原理圖（傳統(tǒng)正負(fù)壓集成開關(guān)切換電流原理圖），其使用了兩位logic（邏輯）輸入信號，使得可以在輸出端得到正壓域互補(bǔ)電路和負(fù)壓域互補(bǔ)電路，滿足了使用場景的需求，但是其端口只能固定輸出一個電壓域的電平，無法靈活的根據(jù)應(yīng)用需求在一個端口得到不同電壓域的互補(bǔ)電壓信號，且使用的端口數(shù)較多，會導(dǎo)致芯片面積更大，走線更長。