高压切换电路、对应设备和方法技术

本公开涉及高压切换电路、对应设备和方法。第一和第二比较器接收相反极性的输入信号并且响应于此驱动开关的切换操作。第一电流发生器向开关提供第一电流，开关响应于第一和第二比较器的控制交替地向第一节点或第二节点施加第一电流。第二电流发生器吸收(sink)来自第一节点的第二电流，并且第三电流发生器吸收来自第二节点的第三电流。逻辑电路具有分别耦合至第一节点和第二节点的第一输入和第二输入，从中接收具有快速切换波前和延迟切换波前的相应切换信号。逻辑电路包括输出节点并且被配置用于在输出节点的第一状态和第二状态之间切换，通过相应切换信号的快速切换波前来触发第一状态和第二状态之间的切换。

High Voltage Switching Circuit, Corresponding Equipment and Method

The present disclosure relates to a high voltage switching circuit, corresponding devices and methods. The first and second comparators receive input signals of opposite polarity and respond to the switching operation of the driving switch. The first current generator provides the first current to the switch, which alternately applies the first current to the first node or the second node in response to the control of the first and second comparators. The second current generator absorbs the second current from the first node, and the third current generator absorbs the third current from the second node. The logic circuit has the first input and the second input coupled to the first node and the second node respectively, from which the corresponding switching signal with fast switching wavefront and delayed switching wavefront is received. The logic circuit includes an output node and is configured for switching between the first state and the second state of the output node, triggering switching between the first state and the second state by fast switching wavefront of the corresponding switching signal.

【技术实现步骤摘要】
高压切换电路、对应设备和方法优先权声明本申请要求2017年9月7日提交的意大利专利申请第102017000100380号的优先权，其以法律允许的最大限度通过引用引入本文。
本说明书涉及切换电路。一个或多个实施例可应用于单片集成电路(IC)，其用于在诸如以下的临界条件下进行操作，例如：-高压(高达200VDC)；-可变环境温度；-浮置地，诸如在特定空间应用或医疗设备中所使用的；和/或-继续暴露于电离辐射(例如，具有一定总电离剂量-T.I.D.)，空间应用和医疗设备也可能如此。
技术介绍
在特定电路(诸如单片集成电路)中，可以观察到切换波前中对称性的可能缺乏。这可与各种因素有关，诸如：-由于生产工艺，不同硅晶元之间的统计失配，这会导致特定的电子部件的行为与其他电子部件不同；-由于电路布局的非理想行为和基本部件的模型而导致的固有设计和/或仿真误差；-例如由于差分输入偏移、镜像误差、电压发生器的非零输出电阻值、适于实施高压部件的架构的复杂性，架构缺乏对称性；-由于温度变化而缺乏对称性，这会由于部件的电导率的变化而影响电路行为；-参考电压和/或供电电压的变化，这会通过影响增益和速度而改变部件的偏置条件和节点动态；和/或-由于电离辐射的持续吸收(T.I.D.)而导致的基本部件的电参数的变化。
技术实现思路
尽管该领域有着广泛的活动，但仍然需要进一步改进的解决方案。一个或多个实施例可涉及对应的设备(例如如前所述，用于空间或医疗应用)和对应的方法。权利要求是实施例提供的技术教导的组成部分。一个或多个实施例可以提供以下优点中的一个或多个：-宽输入电压动态，-快速切换时间，-切换波前对称性，-易于实施，-使用本身在暴露于电离辐射(T.I.D.)时不会特别执行的高压部件的可能性。在一个实施例中，一种电路包括：第一比较器和第二比较器，第一比较器和第二比较器具有被配置用于接收相反极性的输入信号的相应的差分输入，第一比较器和第二比较器具有相应的输出节点；第一参考电流发生器；开关，通过第一比较器和第二比较器的输出节点来驱动，开关耦合至第一参考电流发生器，以在第一参考电流发生器和第一节点之间或者第一参考电流发生器和第二节点之间交替地传输第一参考电流发生器的电流；一对第二参考电流发生器，分别耦合至第一节点和第二节点，其中一对第二参考电流发生器中的第二参考电流发生器的电流被施加于第一节点和第二节点，其具有与第一参考电流发生器的电流的符号相反的符号；逻辑电路，具有分别耦合至第一节点和第二节点的第一输入和第二输入，以从中接收相应的切换信号，每个相应的切换信号具有快速切换波前和延迟切换波前，逻辑电路包括输出节点并且被配置用于在输出节点的第一状态和第二状态之间切换，通过相应的切换信号的快速切换波前来触发第一状态和第二状态之间的切换。一对第二电流发生器中的第二参考电流发生器的电流可以具有第一参考电流发生器的电流强度的一半的强度。该逻辑电路包括：第一脉冲发生器和第二脉冲发生器，与逻辑电路的第一输入和第二输入耦合；以及锁存器电路，具有由第一脉冲发生器和第二脉冲发生器驱动的设置和复位输入。第一比较器和第二比较器可以耦合至第一电路接地，并且一对第二参考电流发生器和逻辑电路可以耦合至第二电路接地，第二电路接地相对于第一电路接地浮置。在一个或多个实施例中，逻辑电路的第一输入和第二输入可以经由逻辑反相器电路耦合至第一节点和第二节点。在一个或多个实施例中，一对第二参考电流发生器中的第二参考电流发生器可以与相应的限压齐纳二极管耦合。在一个或多个实施例中，第一脉冲发生器和第二脉冲发生器可以包括控制施加于锁存器电路的设置输入和复位输入的设置脉冲和复位脉冲的持续时间的低通电路。在一个或多个实施例中，第一脉冲发生器和第二脉冲发生器可以包括NAND逻辑门，其具有被配置用于接收相应的切换信号的第一输入和被配置用于接收相应的切换信号的延迟副本的第二输入。在一个或多个实施例中，第一脉冲发生器和第二脉冲发生器可以包括低通网络，低通网络耦合至NAND逻辑门的第二输入，以对所述延迟副本进行低通滤波。在一个实施例中，一种设备包括：如上所述的电路；以及用户电路，耦合至输出节点，其中输出节点在第一状态和第二状态之间的切换基本不受相应的切换信号的延迟切换波前的影响。根据一个或多个实施例的操作电路或设备的方法可以包括向第一比较器和第二比较器的差分输入施加相反极性的输入信号，包括其上叠加有方波信号(例如，INP)的DC信号(例如，INM)。在不损害基本原则的情况下，且在不背离保护范围的情况下，细节和实施例可以相对于仅通过示例描述的进行显著改变。附图说明现在参照附图仅通过示例来描述一个或多个实施例，其中：图1至图3是反相器级的基本电路图；图4和图5是浮置接地电路架构的示例；图6是实施例的示例性电路图；图7a、图7b和图7c分别示出了用于实施例的可能操作的示例性波形；以及图8是实施例中的特定电路块的可能实现的示例性电路图。具体实施方式在随后的描述中，示出了一个或多个具体细节，旨在提供对本说明书的实施例的示例的深入理解。可以在没有一个或多个具体细节或者使用其他方法、部件、材料等的情况下获得实施例。在其他情况下，未详细说明或描述已知的结构、材料或操作，使得将不会模糊实施例的特定方面。在本说明书的框架中提及“实施例”或“一个实施例”用于表示在至少一个实施例中包括的针对该实施例描述的特定配置、结构或特性。因此，在本说明书的一个或多个点中可能存在的诸如“在实施例中”或“在一个实施例中”之类的措辞不是必须表示一个且相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何适当的方式组合特定的构象、结构或特性。这里使用的参考仅仅是为了方便而提供的，因此不限定保护范围或实施例的范围。通过使用Co60伽马射线源，在巴黎(法国)的CEA-Saclay核研究中心对通过使用BCD6sSOI技术生产的特定集成电路进行了测试。这是专有的工艺技术，其能够将低压CMOS逻辑、精确的模拟电路装置和稳健的功率级组合在同一芯片上。测试的主要目的是研究由基本电子部件吸收的辐射的影响。对吸收剂量在0和100Krad之间的高压(30V)MOS器件进行的测试表明，作为电离效应的效果：-N沟道MOS器件显示出降低的阈值电压，-P沟道MOS器件显示出增加的阈值电压，以及-从漏极端子开始产生约1μA(10-6A)的泄漏电流。还观察到，在阈值电压中生成的偏移可具有不同的影响，这可能在传播时间以及上升和下降信号边缘中(即，在切换波前中)引入进一步的失配。这对于诸如反相器、比较器和电平移位器的切换架构特别适用。图1是高压反相器的表示，该高压反相器包括P沟道高压MOSFET晶体管(PMOS)P1和N沟道高压MOSFET晶体管(NMOS)N1，它们的电流路径(源极-漏极)串联布置在电源电压VDD和地之间。在这种反相器中，在栅极端子INP、INN处观察到1.5V到0.6V的切换阈值的偏移。在上升边缘或波前延迟以及下降边缘或预期波前的切换阶段期间，这些变化直接影响输出信号OUT(在跨越输出电容器C的两个晶体管P1和N1之间的中间点处获取)。在如图1例示的高压切换系统中：-第一晶体管P1的源极位于电压VDD处，并且其栅极由高于VTh_PMOS的电压INP驱动；-第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路，包括：第一比较器和第二比较器，具有被配置用于接收相反极性的输入信号的相应的差分输入，所述第一比较器和所述第二比较器具有相应的输出节点，第一参考电流发生器，开关，通过所述第一比较器和所述第二比较器的输出节点来驱动，所述开关具有耦合至所述第一参考电流发生器的输入，并且被配置为响应于所述第一比较器和所述第二比较器的输出节点将来自所述第一参考电流发生器的第一电流输出交替地传送至第一节点和第二节点，一对第二参考电流发生器，分别耦合至所述第一节点和所述第二节点，其中所述一对第二参考电流发生器的第二电流被分别施加于所述第一节点和所述第二节点，所述第二电流的符号与所述第一电流的符号相反，逻辑电路，具有耦合至所述第一节点的第一输入和耦合至所述第二节点的第二输入，以便接收均具有快速切换波前和延迟切换波前的第一切换信号和第二切换信号，其中所述逻辑电路包括输出节点，并且被配置为在第一状态和第二状态之间切换所述输出节点，其中通过所述第一切换信号和所述第二切换信号的所述快速切换波前来触发所述第一状态和所述第二状态之间的切换。

【技术特征摘要】
2017.09.07 IT 1020170001003801.一种电路，包括：第一比较器和第二比较器，具有被配置用于接收相反极性的输入信号的相应的差分输入，所述第一比较器和所述第二比较器具有相应的输出节点，第一参考电流发生器，开关，通过所述第一比较器和所述第二比较器的输出节点来驱动，所述开关具有耦合至所述第一参考电流发生器的输入，并且被配置为响应于所述第一比较器和所述第二比较器的输出节点将来自所述第一参考电流发生器的第一电流输出交替地传送至第一节点和第二节点，一对第二参考电流发生器，分别耦合至所述第一节点和所述第二节点，其中所述一对第二参考电流发生器的第二电流被分别施加于所述第一节点和所述第二节点，所述第二电流的符号与所述第一电流的符号相反，逻辑电路，具有耦合至所述第一节点的第一输入和耦合至所述第二节点的第二输入，以便接收均具有快速切换波前和延迟切换波前的第一切换信号和第二切换信号，其中所述逻辑电路包括输出节点，并且被配置为在第一状态和第二状态之间切换所述输出节点，其中通过所述第一切换信号和所述第二切换信号的所述快速切换波前来触发所述第一状态和所述第二状态之间的切换。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述第二电流均具有所述第一电流的强度的一半的强度。3.根据权利要求1所述的电路，其中所述逻辑电路包括：第一脉冲发生器，耦合至所述第一输入；第二脉冲发生器，耦合至所述第二输入；以及锁存器电路，具有分别通过所述第一脉冲发生器和所述第二脉冲发生器驱动的设置输入和复位输入。4.根据权利要求1所述的电路，其中：所述第一比较器和所述第二比较器耦合至第一电路接地；以及所述一对第二参考电流发生器和所述逻辑电路耦合至第二电路接地，其中所述第二电路接地相对于所述第一电路接地浮置。5.根据权利要求1所述的电路，其中所述逻辑电路的第一输入和第二输入经由逻辑反相器电路耦合至所述第一节点和所述第二节点。6.根据权利要求1所述的电路，其中所述一对第二参考电流发生器与相应的限压齐纳二极管耦合。7.根据权利要求3所述的电路，其中所述第一脉冲发生器和所述第二脉冲发生器包括低通电路，所述低通电路控制施加于所述锁存器电路的所述设置输入和所述复位输入的设置脉冲和复位脉冲的持续时间。8.根据权利要求7所述的电路，其中所述第一脉冲发生器和所述第二脉冲发生器包括NAND逻辑门，所述NAND逻辑...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·B·米拉贝拉，A·A·亚历山德罗，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT