一种消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路，包括控制电路和传输电路；传输电路用于使形成的模拟开关的源漏端即S/D端电压双向互通；控制电路用于控制传输电路的导通和关闭以及控制传输电路的衬底电压，其中，控制管P2、P3、P4控制传输管P1的衬底电压，控制管N2、N3、N4控制传输管N1的衬底电压；控制管根据两个控制信号电平的不同逻辑关系，使传输管P1、N1的衬底电压跟随S/D端电压或者跟随对应的电源电压。本发明专利技术的电路消除模拟开关电路的衬底偏置效应，提高了模拟开关电路的精度，实现宽电压范围高精度模拟开关的双向传输，电路结构简单。

【技术实现步骤摘要】
一种消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路
本专利技术属于集成电路设计领域，尤其涉及一种消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路。
技术介绍
MOS管的直流导通电阻RON定义为漏源电压VDS与其电流IDS的比值，在模拟开关应用中，工作在线性区，因VDS很小，一般如(1)式进行计算。其中μ为载流子的迁移率，Cox为单位面积的栅电容，L为MOS管栅极的长度，W为MOS管栅极的宽度，VGS为MOS管栅源极的电压，VTH为MOS管的阈值电压。由(1)式可知，在确定的工艺条件下，μ与Cox一定，RON随(W/L)、(VGS-VTH)的增加而减小。当VGS一定时，精度要求不高的情况下，忽略衬底偏置效应的影响，RON近似为一个不变的电阻。模拟开关利用此特性来双向传输模拟信号，如图1所示，由控制电路和传输电路组成，控制电路由PMOS管P0和NMOS管N0组成，产生控制信号C、CB，控制传输电路的导通和截止，传输电路由PMOS管P1和NMOS管N1并联而成，衬底电压分别接到各自的电源电压VCC、VSS，导通电阻分别按(1)式计算，而等效导通电阻为传输管的两个电阻的并联，决定着此模拟开关的精度。随着集成电路的发展，模拟信号的幅值范围越来越宽，对模拟开关电路的精度有更高的要求，以前在图1中未考虑的衬底偏置效应问题，在高精度的模拟开关中变得至关重要，大大影响了模拟开关的精度。考虑衬底偏置效应的阈值电压如式(2)。其中γ为衬底偏置效应系数，VTH0为MOS管的VSB为0时的阈值电压，φF为MOS管的静电势。由式(2)可知，如果存在衬底偏置效应将使MOS管的阈值电压数值提高，导致(VGS-VTH)变小，从而使导通电阻变大，增大了通过提高(W/L)比值来减小导通电阻的难度，同时很大的(W/L)比值与其的乘积也放大了这种变化，造成精度进一步变差。中国专利CN100521536C“高线性度CMOS模拟开关”，涉及提高采样开关的控制电压，消除开关导通电阻随输入信号变化的影响，从而提高线性度，与本专利技术中消除开关受衬偏效应的影响是不同的；中国专利CN10272138B“一种模拟开关芯片设计方法及芯片装置”，涉及为采用消除一个主开关(PMOS或NMOS)的衬偏效应来提高导通电阻性能，与本专利技术中同时消除2个主开关PMOS和NMOS的衬偏效应的方案的电路结构是不同的。因此，在对高精度的模拟开关，需要消除衬底偏置效应的影响，提高模拟开关的精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路，可以消除模拟开关电路的衬底偏置效应，提高模拟开关电路的精度，实现宽电压范围、高精度模拟开关的双向传输。实现本专利技术目的的技术方案：一种消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路，其特征是，包括控制电路和传输电路；传输电路包括两个传输管，分别为PMOS管P1和NMOS管N1，用于使形成的模拟开关的源漏端即S/D端电压双向互通；控制电路包括八个控制管，分别为PMOS管P0、P2、P3、P4和NMOS管N0、N2、N3、N4，用于控制传输电路的导通和关闭以及控制传输电路的衬底电压，其中，控制管P2、P3、P4控制传输管P1的衬底电压，控制管N2、N3、N4控制传输管N1的衬底电压；控制管根据两个控制信号电平的不同逻辑关系，使传输管P1、N1的衬底电压跟随S/D端电压或者跟随对应的电源电压。模拟开关的总控制端CTRL向控制电路提供控制信号电平C，在控制管P0、N0作用下，CB端输出与控制信号电平C相反的控制信号电平CB。控制管P0的源极接电源VCC，控制管N0的源极接电源VSS；控制管P0、N0的栅极共接于总控制端CTRL，控制管P0、N0的漏极共接于CB端，向外输出控制信号电平CB。控制管N2、N3、P4和传输管N1的栅极共接于C端；控制管P2、P3、N4的栅极和传输管P1的栅极共接于CB端；控制管P4的源极接电源电压VCC，控制管N4的源极接电源电压VSS；控制管P2、P3的源极、P4的漏极共接于节点1，且与传输管P1的衬底电压相连接；控制管N2、N3的源极、N4的漏极共接于节点2，且与传输管N1的衬底电压相连接；控制管P2、N2的漏极、传输管P1、N1的漏极共接于S端；控制管P3、N3的漏极、传输管P1、N1的源极共接于D端。一种消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路，其特征是，包括控制电路和传输电路；传输电路包括三个传输管，分别为PMOS管P1和NMOS管N1A、N1B，用于使形成的模拟开关的源漏端即S/D端电压双向互通；控制电路包括十一个控制管，分别为PMOS管P0、P2、P3、P4和NMOS管N0、N2A、N2B、N3A、N3B、N4A、N4B，用于控制传输电路的导通和关闭以及控制传输电路的衬底电压，其中，控制管P2、P3、P4控制传输管P1的衬底电压，控制管N2A、N3A、N4A控制传输管N1A的衬底电压，控制管N2B、N3B、N4B控制传输管N1B的衬底电压；控制管根据两个控制信号电平的不同逻辑关系，使传输管P1、N1A、N1B的衬底电压跟随S/D端电压或者跟随对应的电源电压。模拟开关的总控制端CTRL向控制电路提供控制信号电平C，在控制管P0、N0作用下，CB端输出与控制信号电平C相反的控制信号电平CB。控制管P0的源极接电源VCC，控制管N0的源极接电源VSS；控制管P0、N0的栅极共接于总控制端CTRL，控制管P0、N0的漏极共接于CB端，向外输出控制信号电平CB。控制管P2、P3、N4的栅极和传输管P1的栅极共接于CB端；控制管N2A、N3A、P4和传输管N1A的栅极共接于C端；控制管N2B、N3B、P4和传输管N1B的栅极共接于C端；控制管P4的源极接电源电压VCC，控制管N4A、N4B的源极接电源电压VSS；控制管P2、P3的源极、P4的漏极共接于节点1，且与传输管P1的衬底电压相连接；控制管N2A、N3A的源极、N4A的漏极共接于节点2A，且与传输管N1A的衬底电压相连接；控制管N2B、N3B的源极、N4B的漏极共接于节点2B，且与传输管N1B的衬底电压相连接；传输管N1A的源端与传输管N1B的漏端、控制管N3A的漏极、控制管N2B的漏极连接于节点3；控制管P2、NA2的漏极、传输管P1、N1A的漏极共接于S端；控制管P3、N3B的漏极、传输管P1、N1B的源极共接于D端。传输管N1A和/或传输管N1B的尺寸均与传输管P1的尺寸相等。控制管N2A、N2B、N3A、N3B、N4A、N4B的尺寸均相等。本专利技术的有益效果：本专利技术的消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路，控制电路不仅控制模拟开关的导通和截止，而且也控制传输电路的衬底电压跟随源端电压，传输电路实现模拟开关的双向传输。当控制电路使模拟开关导通时，传输电路实现模拟开关的双向传输，同时使得传输管的衬底电压跟随源端电压，消除模拟开关电路传输管的衬底偏置效应；当控制电路使模拟开关截止时，传输电路不能实现模拟开关的双向传输，同时使得传输管的衬底电压跟随电源电压。本专利技术的电路消除模拟开关电路的衬底偏置效应，提高了模拟开关电路的精度，实现宽电压范围高精度模拟开关的双向传输，电路结构简单。附图说明图1现有技术中的模拟开关电路；图2一种实施例的消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路；图3另一种实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路，其特征是，包括控制电路和传输电路；传输电路包括两个传输管，分别为PMOS管P1和NMOS管N1，用于使形成的模拟开关的源漏端即S/D端电压双向互通；控制电路包括八个控制管，分别为PMOS管P0、P2、P3、P4和NMOS管N0、N2、N3、N4，用于控制传输电路的导通和关闭以及控制传输电路的衬底电压，其中，控制管P2、P3、P4控制传输管P1的衬底电压，控制管N2、N3、N4控制传输管N1的衬底电压；控制管根据两个控制信号电平的不同逻辑关系，使传输管P1、N1的衬底电压跟随S/D端电压或者跟随对应的电源电压。

【技术特征摘要】
1.一种消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路，其特征是，包括控制电路和传输电路；传输电路包括两个传输管，分别为PMOS管P1和NMOS管N1，用于使形成的模拟开关的源漏端即S/D端电压双向互通；控制电路包括八个控制管，分别为PMOS管P0、P2、P3、P4和NMOS管N0、N2、N3、N4，用于控制传输电路的导通和关闭以及控制传输电路的衬底电压，其中，控制管P2、P3、P4控制传输管P1的衬底电压，控制管N2、N3、N4控制传输管N1的衬底电压；控制管根据两个控制信号电平的不同逻辑关系，使传输管P1、N1的衬底电压跟随S/D端电压或者跟随对应的电源电压。2.根据权利要求1所述的一种消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路，其特征是，模拟开关的总控制端CTRL向控制电路提供控制信号电平C，在控制管P0、N0作用下，CB端输出与控制信号电平C相反的控制信号电平CB。3.根据权利要求1或2所述的一种消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路，其特征是，控制管P0的源极接电源VCC，控制管N0的源极接电源VSS；控制管P0、N0的栅极共接于总控制端CTRL，控制管P0、N0的漏极共接于CB端，向外输出控制信号电平CB。4.根据权利要求1所述的一种消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路，其特征是，控制管N2、N3、P4和传输管N1的栅极共接于C端；控制管P2、P3、N4的栅极和传输管P1的栅极共接于CB端；控制管P4的源极接电源电压VCC，控制管N4的源极接电源电压VSS；控制管P2、P3的源极、P4的漏极共接于节点1，且与传输管P1的衬底电压相连接；控制管N2、N3的源极、N4的漏极共接于节点2，且与传输管N1的衬底电压相连接；控制管P2、N2的漏极、传输管P1、N1的漏极共接于S端；控制管P3、N3的漏极、传输管P1、N1的源极共接于D端。5.一种消除衬底偏置效应的模拟开关控制电路，其特征是，包括控制电路和传输电路；传输电路包括三个传输管，分别为PMOS管P1和NMOS管N1A、N1B，用于使形成的模拟开关的源漏端即S/D端电压双向互通；控制电路包括十一个控制管，分别为PMOS管P0、P2、P3、P4和NMOS管N0、N2A、N2B、N3A、N3B、N4A、N4B，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕江萍，
申请(专利权)人：北方电子研究院安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34