带有内部器件体控件的模拟开关制造技术

一种用于模拟开关的体控制装置，用于使泄漏电流最小化并将PN结保持为反向偏压。该模拟开关具有耦合在输入和输出节点之间且由控制输入控制的第一和第二开关器件簇，该第一和第二开关器件簇各自具有相应的体结。体控制装置包括各自由输入和输出节点之一控制的体控制器件，用于将体结耦合至输入和输出节点的另一个。每个开关器件簇可包括主开关和体器件，体器件在模拟开关接通时使主开关的体结保持在输入和输出节点之间的电压电平上。当模拟开关关断时，体控制装置在跨输入和输出节点两端的电压升高时激活以将体结保持在所需电压电平。

【技术实现步骤摘要】
带有内部器件体控件的模拟开关相关申请的交叉引用本申请要求2010年1月20日提交的美国临时申请S/N. 61/296，752的权益，该申请出于通用目的通过引用结合于此。附图简述参考以下描述以及附图，将更好地理解本专利技术的益处、特征和优点，在附图中附图说明图1是示出其中器件的体结被硬接线至电源轨线的通用解决方案的常规模拟开关的示意图；图2是替代常规模拟开关的示意图，其解决了图1的模拟开关的一些问题但导致更为复杂和昂贵的配置；图3是根据一实施例实现的模拟开关的示意图，在该实施例中体结电压至少部分地根据输入和输出电压确定；以及图4是结合有单刀双掷(SPDT)开关的集成电路的示意图和框图以及相应的SPDT 符号，该SPDT开关使用根据图3的一个实施例实现的模拟开关。详细描述呈现以下描述是为了使本领域技术人员能如具体应用的上下文及其要求内提供地作出和使用本专利技术。然而，优选实施例的各种变体对本领域技术人员将是显而易见的，并且本文中定义的一般原理可应用于其它实施例。因此，本专利技术并非旨在限于本文中所示和所述的特定实施例，而是应被授予与本文中所揭示的原理和新颖特征相一致的最宽范围。模拟开关包括N型晶体管器件和P型晶体管器件的一些配置，诸如并联耦合的P 沟道和N沟道金属氧化物半导体(M0Q器件，以便于在一范围的信号电压上提供相对一致的导通(ON)电阻，这些信号电压在本文中示为V+和V-的电源轨线之间延伸。如本领域普通技术人员所理解地，诸如N沟道MOS (NMOQ晶体管器件(也称为金属氧化物半导体、场效应晶体管或M0SFET)的N型器件属于第一导电类型，而诸如P沟道MOS (PMOS)晶体管器件的P型器件属于第二导电类型。V+通常指高电压电平，诸如5伏特(V)、4. 5V、3V、2. 5V、1. 8V 等，而V- —般指低电压电平，诸如接地(GND)，尽管任何其它适当的电压范围和电平也是可能和可构想的。MOS器件具有体结，这些体结应当适当控制以便于防止各器件中体漏P-N结或体源P-N结的非有意正向偏压。这在开关被关断时是特别重要的，并且开关端子可以处于电源轨线附近或之内的任何电压电平并且彼此无关。MOS晶体管器件的常规符号具有相对于漏极端子描绘源极端子的箭头符号，其中该漏极被示为没有箭头符号的线。PMOS或P型晶体管器件具有指向体符号(平行线)的箭头，而NMOS或N型晶体管器件具有从体符号指出的箭头。两个器件符号在体符号的相对一侧都具有表示控制或栅极端子的另一条线。本专利技术不限于P型和N型器件的特定类型或配置，其可具有不对称或对称的几何形状。在本文中所述的和附图中所示的诸实施例中，所描绘的PMOS和NMOS晶体管器件被对称构造成漏极和源极之间的区别是任意的。从电学角度而言，P沟道的源极是具有更正电压电平的端子，而N沟道的源极是具有更负电压的端子。在其中取决于任何给定时间的操作在输入端上的电压可比输出端子的电压高或低的模5拟开关中，源极相对于漏极的位置在附图中是任意的。箭头符号的约定在附图中使用是为了区分P型器件(箭头指向内)和N型器件(箭头指向外)，而不是为了在漏极端子和源极端子之间作出区分。参照附图，每个器件的漏极和源极端子更一般地称为电流端子。电流端子之间的电流由施加于器件、更具体地施加于器件的栅极或控制端子的电压控制。术语 “漏极”和“源极”仍然相关于操作期间相对于体结的偏压来引用。图1是示出其中器件的体结被硬接线至电源轨线V+或V-的通用解决方案的常规模拟开关100的示意图。如图所示，主P沟道开关器件Pl具有耦合至上电压轨线V+的体结，而主N沟道开关器件m具有耦合至下电压轨线V-的体结。控制(CONTROL)输入接通和关断模拟开关100。CONTROL被提供给反相器101的输入端，该反相器101具有提供反相控制电压CONTROL*的输出(其中星号“*”表示信号的逻辑负)。CONTROL被提供给m的栅极，而CONTROL*被提供给Pl的栅极。Pl和m器件各自的一个电流端子在接收输入电压信号SWITCH IN(开关输入)的输入节点上耦合在一起，而Pl和m的另一电流端子在提供输出电压信号SWITCH OUT(开关输出)的输出节点上耦合在一起。V-和V+之间的电压范围一般确定电压信号C0NTR0L、C0NTR0L*、SWITCH IN和SWITCH OUT的电压开关转换范围和逻辑电压阈值。例如，在V+约为3V而V-为GND的一个实施例中，在1.4V或以上的电压电平处可确定高逻辑电平，而在0. 5V或以下的电压电平处可确定低逻辑电平，但是可构想其它电压范围和电平。在特定配置中，输入和输出电压信号SWITCH IN和SWITCH OUT可升至 V+以上达容许量，或降至V-以下达容许量。在操作中，当CONTROL为高时，Nl和Pl两者都导通，从而接通模拟开关100，而当 CONTROL为低时，Nl和Pl两者都截止，从而关断模拟开关100。在导通时，SWITCH IN的电压通过m和PI传送至输出SWITCH OUT。此配置确保漏极和源极(电流端子)-体结保持反向偏压。然而，模拟开关100的配置倾向于使得不想要的泄漏电流最大化，因为取决于输入和输出开关端子的电位，体源结和体漏结两者都可以是反向偏压的。此外，Pi和m的体效应增大器件的阈值，从而导致开关100接通时电流端子之间的电阻增大。图2是替代性常规模拟开关200的示意图，该模拟开关200解决了模拟开关100 的一些问题，但是需要相位调整电路或定时电路来确保正确操作。模拟开关200以与模拟开关100相似的方式包括主开关器件m和PI。该模拟开关进一步包括Ρ沟道体控制晶体管P2、P3和PX以及N沟道体控制晶体管N2、N3和NX。以前面对模拟开关100描述相同的方式，反相器201在其输入端接收CONTROL，并在其输出端提供CONTROL*。CONTROL被提供给PX的栅极，而CONTROL*被提供给NX的栅极。上电压轨线V+被耦合至PX的体结和一个电流端子，而下电压轨线V-被耦合至NX的体结和一个电流端子。P1-P3的体结在第一公共节点202处耦合在一起，该第一公共节点202被进一步耦合至PX的另一个电流端子以及 P2和P3各自的一个电流端子。m-N3的体结在另一个公共节点204处耦合在一起，该另一个公共节点204被进一步耦合至NX的另一个电流端子以及N2和N3各自的一个电流端子。SWITCH IN被提供给输入节点206，该输入节点206被耦合至P2和N2的另一电流端子以及W和Pl各自的一个电流端子。P1、N1、N3和P3的另一电流端子在输出节点208处耦合在一起，该输出节点208形成输出电压信号SWITCH OUT。第一相位调整电流203具有接收CONTROL*的输入端和耦合至P1-P3的栅极的输出端。第二相位调整电流205具有接收 CONTROL的输入端和耦合至m_N3的栅极的输出端。模拟开关200通过将CONTROL断言为高接通，这导通了主开关器件Pl和附以及体控制器件P2、P3、N2和N3，并且截止了体控制器件NX和PX。模拟开关200通过将CONTROL 断言为低关断，以使NX和PX导通以及开关器件P1-P3和m-N3都截止。当开关200被关断时，开关器件P1-P本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种模拟开关，包括：第一开关器件簇，具有：耦合在输入和输出节点之间的电流端子，由控制输入控制的第一控制端子，以及第一体结；第二开关器件簇，具有：耦合在所述输入和输出节点之间的电流端子，由所述控制输入控制的第二控制端子，以及第二体结；多个第一体控制器件，各自具有：耦合至所述输入和输出节点之一的第一电流端子，耦合至所述输入和输出节点的另一个的控制端子，以及耦合至所述第一开关器件簇的所述第一体结的第二电流端子；以及多个第二体控制器件，各自具有：耦合至所述输入和输出节点之一的第一电流端子，耦合至所述输入和输出节点的另一个的控制端子，以及耦合至所述第二开关器件簇的所述第二体结的第二电流端子。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·W·韦伯，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US