全特徵控制引腳供電的模擬開關的製作方法
2023-09-17 22:25:05 1
專利名稱：全特徵控制引腳供電的模擬開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及模擬開關，具體涉及全特徵控制引腳供電的模擬開關。
背景技術：
模擬開關常用於電子電路設計。模擬開關用於將模擬信號傳輸到電路路徑或阻止模擬信號被傳輸到電路路徑。隨著電子器件的功能越來越多，減小模擬開關的尺寸具有很多好處。
發明內容
本發明總地涉及電子開關及其實現方法。裝置可以包括至少一個輸入連接，至少一個輸出連接，至少一個控制連接，電壓轉換器電路，以及耦合到輸入連接、輸出連接和電壓轉換器電路的至少一個開關電路。在示例中，電壓轉換器電路可以包括耦合到控制連接的輸入和輸出。可以將電壓轉換器電路配置為在其輸出處提供大於其輸入處出現的電壓的電壓。當開關電路被電壓轉換器輸出激活時，開關電路可以將在輸入處接收的信號傳送到輸出。可以經由控制連接對電壓轉換器電路供電，可以經由電壓轉換器電路的輸出對開關電路供電。本部分意在提供對本發明主題的概述。其並不意在提供對本發明的排他性或窮盡性說明。本文將通過詳細的說明以提供有關本發明的進一步信息。
附圖不一定按照比例繪製，不同附圖中類似的標記可以描述相似的組件。具有不同字母後綴的類似標記可以表示相似組件的不同實例。附圖以示例而非限制的形式一般性地說明了本發明的多個實施例。圖1是典型模擬開關封裝的示意圖。圖2是包括四個連接的模擬開關封裝的示例的示意圖。圖3是電子電路的示例的示意圖。圖4是電荷泵電路的示例的示意圖。圖5是電子電路的另一示例的示意圖。圖6是包括多個開關的電路的示例的示意圖。圖7是包括多個開關的電路的另一示例的示意圖。圖8是實現開關電路的方法的流程圖。
具體實施例方式本發明總地涉及電子開關。圖1是典型模擬開關封裝100的示意圖。所封裝的模擬開關包括5個連接。這些連接例如可以是封裝的引腳(pin)或引線(lead)。標記為A和 B的連接指示模擬開關的輸入和輸出。標記為OE的連接指示模擬開關的輸出使能或控制輸入。模擬開關一般需要圖1中標記為VCC連接的專用電源連接和圖中標記為GND的電路接地連接。這5個連接實現了用於典型模擬開關的6引腳封裝(例如NC標記指示沒有連接)。 模擬開關封裝100被配置為2x3連接或3x2連接。封裝為6引線MicroPak的電路的尺寸可以是 1. Omm χ 1. 45mm。圖2是包括4個連接(A、B、OE和GND連接)的模擬開關封裝200的示例的示意圖。封裝為4引線MicroPak的集成電路的尺寸可以是1.0mm χ 1.0mm。這實現了較小的臺面面積(footprint)並降低了成本。為了提供相同的功能，從控制連接而非獨立的電源連接對如圖2所示封裝的開關電路供電。當開關電路被在控制連接處接收的控制信號激活時，對開關電路供電，並且開關電路將在輸入處接收的信號傳送到輸出。注意，在這種情況下不需要針對該封裝的獨立專用電源連接。此外，可能希望通過該開關電路傳送幅度比通過控制連接提供的電壓大的信號。 通過開關電路傳送這種信號通常將導致信號被鉗位在供電電壓處或略低於供電電壓處。圖3是電子電路300的示例的示意圖。電路300包括電壓轉換器電路315。電壓轉換器電路315在其輸出處提供比其輸入處出現的電壓(V。tel)更大的電壓(Vswitdl)。將對電壓轉換器電路315的輸入耦合到控制連接或輸出使能連接(OE)。電路300還包括耦合到信號輸入連接㈧和信號輸出連接⑶的開關電路320。 開關電路320還連接到電壓轉換器電路的輸出。當開關電路被電壓轉換器輸出激活時，開關電路320將在輸入處接收的信號傳送到輸出。注意，唯一地經由控制連接對電壓轉換器電路315供電，並且唯一地經由電壓轉換器電路315的輸出對開關電路320供電。開關電路320包括耦合到信號輸入連接和信號輸出連接的傳輸門305。在一些示例中，傳輸門包括電晶體。在一些示例中，傳輸門305包括CMOS電晶體對。由電壓轉換器電路的輸出和接地連接來提供所述電晶體的體連接(bulk connection) 0使用電晶體對可以提高開關電路320傳送的模擬信號的動態範圍。當在控制連接處接收到激活控制信號並且電壓轉換器電路315將該激活控制信號提供給傳輸門305時，激活傳輸門305。電壓轉換器電路315提供的激活信號可以具有比在控制連接處接收的信號更高的電壓電平。經由電壓轉換器電路315的輸出對傳輸門305 供電。在一些示例中，將開關電路配置為單刀單擲(SPST)開關。當在控制連接(OE)處出現激活信號時，對傳輸門305供電，在輸出(B)處可獲得輸入(A)。當控制連接不活動時，不對傳輸門305和電壓轉換器電路315供電，在輸出處不能獲得輸入。由於提供給開關電路的電壓(Vswiteh)可以大於在控制連接處接收的電壓，所以開關電路320可以傳送具有比控制連接更大幅度的信號。在一些示例中，電壓轉換器電路315 包括上變換器電路或升壓電路。在一些示例中，電壓轉換器電路315包括電荷泵電路。圖4是電荷泵電路400的示例的示意圖。所示示例是電容器-二極體階梯 (ladder)電路。通過控制連接(OE)對電路供電。在電容器上交替存儲-轉移電荷以形成輸出電壓。充電和轉移周期由時鐘信號CLK和NCLK控制。當CLK為低時，將電容器Cl充電到控制連接的電壓(例如在低壓應用中是1.8V或1.2V)減去二極體的壓降。時鐘信號NCLK與CLK異相，並且該信號的活動部分(例如NCLK =高)與CLK的活動部分不重疊。當CLK為高並且NCLK為低時，電容器C2充電到Cl上的電壓(Vei)加上 CLK的電壓。注意，邏輯信號的「高」電壓通常是電源電壓。如果生成時鐘的電路也由控制連接供電，則CLK和NCLK的高電壓將約為控制連接的電壓(V。tel)。在此情況下，電容器C2 上的電壓是(Vcl+VaK)或Vetrl的大約二倍。第三級將充電到(VC2+VM)或Vetrl的三倍，依此類推。在一些示例中，電荷泵電路400可以包括輸出電容器，以平滑輸出處的電壓。在一些示例中，電荷泵電路400中可以包括帶隙電壓電路，以控制電荷泵電路400的激活。帶隙電壓電路提供電壓參考。當輸出降低到低於帶隙參考值時，激活時鐘信號。圖5是電子電路500的另一示例的示意圖。在該示例中，電壓轉換器電路是電荷泵電路515。電路500包括時鐘發生器電路525。時鐘發生器電路525耦合到控制連接和電荷泵電路515。電荷泵電路515配置為從時鐘發生器電路525接收時鐘信號。通過控制連接對時鐘發生器電路525供電。由於時鐘信號不大於V。tel，可以通過電路接地連接和控制連接提供在生成時鐘的電路中使用的電晶體的體連接。在一些示例中，電荷泵電路515對開關電路520提供約為在控制連接處接收的電壓的二倍的電壓。這允許開關電路520傳送幅度約為控制連接電壓二倍的模擬信號，而不產生鉗位。在一些示例中，電荷泵電路515對開關電路520提供約為在控制連接處接收的電壓的三倍的電壓。這允許開關電路520傳送幅度約為控制連接電壓三倍的模擬信號，而不產生鉗位。返回圖3，在一些示例中，開關電路300包括連接在控制連接和傳輸門305之間的緩衝器電路310。經由電壓轉換器電路315的輸出對緩衝器電路310供電。在一些示例中， 緩衝器電路為控制連接提供遲滯。例如，緩衝器電路310可以提供用於激活電壓轉換器電路的第一電壓電平和用於對電壓轉換器電路去激活的第二電壓電平。可以通過使第一電壓電平高於第二電壓電平來提供遲滯。在控制連接處提供遲滯可以防止控制連接處的噪聲在輸出連接處變得明顯。在一些示例中，將緩衝器電路(未示出)連接在輸入連接和傳輸門之間。將緩衝器電路配置為相對於在控制連接處接收的控制信號來延遲在輸入連接處接收的信號。可能需要時間延遲以允許電荷泵電路515和開關電路520在輸入信號到來之前正確地加電。延遲可以長於電荷泵電路515在其輸出處產生比控制連接電壓大的電壓所需的時間。開關電路的固有時間延遲可以意味著電子系統設計者不必關心輸入和控制信號的到達定時。圖6是包括多個開關的電子電路600的示例的示意圖。電路600包括多個輸入連接和輸出連接對。將開關電路605(例如傳輸門)連接在輸入連接和輸出連接對之間。電路 600可以具有1到N個開關，其中N是正整數。對於N個開關電路中的每個開關電路而言， 當激活該開關電路時，該開關電路將在其輸入連接處接收的信號傳送到其輸出連接。當在控制連接處接收到控制信號時，激活開關。控制信號對電壓轉換器電路615供電。通過電壓轉換器電路615將控制信號提供給開關電路。在一些示例中，通過電壓轉換器電路615提供的控制信號(Vswiteh)的電壓大於在控制連接處接收的控制信號(V。tel)的電壓。電路600 可以包括電壓轉換器電路615的輸出與開關之間的緩衝器電路，以提供足夠的驅動來克服 N個開關的電容性負載。通過電壓轉換器電路615而非獨立專用電源連接來對開關電路和任意緩衝器電路供電。
圖7是包括多個開關的電路700的另一示例的示意圖。與圖6不同，該電路700包括針對每個開關電路705的控制連接和電壓轉換器電路715。對於每個開關電路705而言， 當該開關電路被控制信號激活時，該開關電路將在其輸入連接處接收的信號傳送到其輸出連接，其中所述控制信號在該開關電路的控制連接處被接收並且被該開關電路的相應電壓轉換器電路715提供給該開關電路705。對於每個開關電路705而言，經由該開關電路705 的相應電壓轉換器電路715的輸出而非獨立專用電源連接對該開關電路705供電。圖8是實現開關電路的方法800的流程圖。在框805，經由控制連接對電壓轉換器電路供電。將電壓轉換器電路配置為向電壓轉換器電路提供大於輸入電壓的輸出電壓。電壓轉換器電路的示例的非窮盡性列表包括上變頻器電路、升壓電路或電荷泵電路。在框810，經由電壓轉換器電路的輸出對開關電路供電。當通過電壓轉換器電路的輸出激活開關電路時，該開關電路將在該開關電路的輸入處接收的信號傳送到該開關電路的輸出。在不使用獨立專用電源連接的情況下對電壓轉換器電路和開關電路供電。在一些示例中，方法800包括將電壓轉換器電路和開關電路封裝在4連接器封裝中。四個連接器可以是輸入連接、輸出連接、控制連接和電路接地連接。4連接器封裝允許在小封裝中提供模擬開關，所述模擬開關可以傳送電壓幅度比用於對模擬封裝供電的電壓大的信號。在示例1中，一種集成電路包括至少一個輸入連接；至少一個輸出連接；至少一個控制連接；電壓轉換器電路，具有耦合到控制連接的輸入和輸出；以及至少一個開關電路，耦合到輸入連接、輸出連接和電壓轉換器電路的輸出。將電壓轉換器電路配置為在該電壓轉換器電路的輸出處提供比在該電壓轉換器的輸入處出現的電壓大的電壓。當開關電路被電壓轉換器輸出激活時，開關電路將在輸入處接收的信號傳送到輸出。經由控制連接對電壓轉換器電路供電，經由電壓轉換器電路的輸出對開關電路供電。在示例2中，示例1的集成電路不包括用於對開關電路和電壓轉換器電路之一或二者供電的獨立專用電源連接。在示例3中，示例1和2中任意一個的電壓轉換器電路可選地包括電荷泵電路。在示例4中，示例3的集成電路可選地包括耦合到控制連接和電荷泵電路的時鐘發生器電路。將電荷泵電路配置為從時鐘發生器電路接收時鐘信號。通過控制連接對時鐘發生器電路供電。在示例5中，示例3和4中任意一個的電荷泵電路可選地對開關電路提供約為控制連接處接收的電壓的二倍的電壓。在示例6中，示例1-5中任意一個的開關電路可選地包括傳輸門。當在控制連接處接收控制信號並通過電壓轉換器電路將控制信號提供給傳輸門時，激活傳輸門。經由電壓轉換器電路的輸出對傳輸門供電。在示例7中，當激活傳輸門時，可選地在輸出連接處獲得對集成電路的輸入信號。 輸出連接處的信號的電壓大於控制連接的電壓。在示例8中，示例1-7中任意一個的集成電路可選地包括連接在控制連接與傳輸門之間的緩衝器電路。經由電壓轉換器電路的輸出對緩衝器電路供電。在示例9中，示例8的緩衝器電路可選地提供用於激活電壓轉換器電路的第一電壓電平和用於對電壓轉換器電路去激活的第二電壓電平。第一電壓電平大於第二電壓電平。在示例10中，示例6-9中任意一個的集成電路可選地包括連接在輸入連接與傳輸門之間的緩衝器電路。將緩衝器電路配置為相對於在控制連接處接收的控制信號來延遲在輸入連接處接收的信號，該延遲長於電壓轉換器電路在其輸出處產生大於其輸出處電壓的電壓所需的時間。在示例11中，示例1-10中任意一個的集成電路可選地包括4連接器封裝。4個連接器由輸入連接、輸出連接、控制連接和電路接地連接構成。在示例12中，示例1-11中任意一個的集成電路可選地包括多個輸入連接和輸出連接對，以及連接在輸入連接和輸出連接對之間的開關電路。對於每個開關電路而言，當在控制連接處接收控制信號並且通過電壓轉換器電路將控制信號提供給該開關電路時，該開關電路將在其輸入連接處接收的信號傳送到其輸出連接。通過電壓轉換器電路的輸出對開關電路供電。在示例13中，示例1-12中任意一個的開關電路被可選地配置為單刀單擲(SPST)開關。在示例14中，示例1-11和13中任意一個的集成電路可選地包括多個輸入連接和輸出連接對；連接在輸入連接和輸出連接對之間的開關電路；用於每個開關電路的控制連接；以及用於每個開關電路的、耦合在控制連結與該開關電路之間的電壓轉換器電路。對於每個開關電路而言，當在控制連接處接收控制信號並且通過該開關電路的相應電壓轉換器電路將控制信號提供給該開關電路時，該開關電路將在其輸入連接處接收的信號傳送到其輸出連接。對於每個開關電路而言，經由該開關電路的相應電壓轉換器電路的輸出對該開關電路供電。在示例15中，一種方法包括經由控制連接對電壓轉換器電路供電，並且經由電壓轉換器電路的輸出對開關電路供電。將電壓轉換器電路配置為提供比到該電壓轉換器電路的輸入電壓大的輸出電壓，將開關電路配置為當該開關電路被電壓轉換器電路的輸出激活時，將在該開關電路的輸入處接收的信號傳送到該開關電路的輸出。在示例16中，示例15的方法包括在不使用獨立專用電源連接的情況下對電壓轉換器電路和開關電路供電。在示例17中，經由示例15和16中任意一個的控制連接對電壓轉換器電路供電可選地包括對電荷泵電路供電。通過控制連接對電荷泵電路供電，通過電荷泵電路對開關電路供電。在示例18中，示例15-17中任意一個的方法可選地包括將電壓轉換器電路和開關電路封裝在4連接器封裝中。在示例19中，對示例18的電壓轉換器電路和開關電路的封裝可選地包括將電壓轉換器電路和開關電路封裝在具有4個連接器的封裝中，4個連接器由輸入連接、輸出連接、控制連接和電路接地連接構成。在示例20中，示例15-17中任意一個的方法可選地包括在控制連接處提供遲滯， 以提供電壓轉換器電路的激活過程電壓電平，電壓轉換器電路的所述激活過程電壓電平大於電壓轉換器電路的去激活過程電壓電平。在示例21中，一種系統可以包括示例1-20中一個或多個示例的任意部分或任意部分的組合，或者可以可選地與示例1-20中一個或多個示例的任意部分或任意部分的組合進行組合，從而包括可以包括用於執行示例1-20中的任意一個或多個功能的裝置的主題，或者從而包括機器可讀介質，該機器可讀介質包括當被機器執行時使得機器執行示例 1-20中的任意一個或多個功能的指令。這些非限制性示例可以以任何排列或組合的形式進行組合。上文的詳細說明書包括對附圖的引用，這些引用構成詳細說明書的一部分。通過示意的方式，附圖示出了能夠實現本發明的特定實施例。這些實施例在本文中也被稱作「示例」。除了所示出並描述的那些元素以外，這些示例還可以包括其它元素。然而，本發明的發明人也預見到了僅提供所示出並描述的那些元素的示例。此外，對於本文示出或描述的特定示例(或其一個或多個方面) 或對於其他示例(或其一個或多個方面)，本發明的發明人也考慮到了使用所示或所描述的那些元素的任意組合或排列的示例(或其一個或多個方面)。將本文檔中提到的所有出版物、專利和專利文獻的全部內容在此引入作為參考， 如同這些出版物、專利和專利文獻單獨被併入作為參考。在本文檔與所引用的那些文檔之間出現不一致用法的情況下，所引用的文獻中的用法應當被看作是對本文檔的補充；對於無法調和的不一致，以本文檔中的用法為準。在本文檔中，使用專利文獻中常見的「一」或「一個」，包括一個或多於一個的含義， 獨立於「至少一個」或「一個或多個」的任何其他實例或用法。在本文檔中，術語「或」是指非排他的或，從而「A或B」包括「只有A沒有B」、「只有B沒有A」和「A和B」，除非另有說明。在本文檔中，術語「包括」和「其中」用作術語「包括」和「其中」的淺近英文的同義詞。 此外，在所附權利要求中，術語「包括」和「包含」是開放的，即，在權利要求中，包括除了位於該術語之後的元素的其他元素的系統、設備、製品或過程仍將被看作落入該權利要求的範圍。此外，在所附權利要求中，術語「第一」、「第二」、「第三」等僅用作標記，並非意在對其對象施加數字性的要求。上述說明是示意性的而非限制性的。例如，上述示例(或其一個或更多個方面)可以彼此結合使用。在閱讀了上文描述後，本領域的普通技術人員可以使用其他實施例。提供摘要以滿足37C. F. R. § 1. 72(b)，以允許讀者快速確定技術內容的性質。可以理解，摘要不用於解釋或限制權利要求的範圍或含義。此外，在上文的具體描述中，多個特徵可以組合在一起以使公開更加流暢。這不應被解釋為未要求保護的已公開的特徵對於任何權利要求來說是必要的。相反，本發明的主題可以存在於少於所公開的具體實施例的全部特徵。因此，將權利要求併入具體描述中，每一個權利要求自身作為單獨的實施例，應當考慮到這些實施例可以以各種組合或排列的形式彼此組合。應當參考所附權利要求以及該權利要求的所有等同物，來確定本發明的範圍。
權利要求
1.一種集成開關電路，包括 至少一個輸入連接；至少一個輸出連接； 至少一個控制連接；電壓轉換器電路，具有耦合到控制連接的輸入以及輸出，其中電壓轉換器電路被配置為在電壓轉換器電路的輸出處提供比在電壓轉換器電路的輸入處出現的電壓大的電壓； 至少一個開關電路，耦合到輸入連接、輸出連接和電壓轉換器電路的輸出， 其中當開關電路被電壓轉換器輸出激活時，開關電路將在輸入處接收的信號傳送到輸出； 經由控制連接對電壓轉換器電路供電； 經由電壓轉換器電路的輸出對開關電路供電。
2.根據權利要求1所述的集成開關電路，其中 電壓轉換器電路包括電荷泵電路；集成開關電路包括耦合到控制連接和電荷泵電路的時鐘發生器電路； 電荷泵電路被配置為從時鐘發生器電路接收時鐘信號；以及通過控制連接對時鐘發生器電路供電。
3.根據權利要求1所述的集成開關電路，其中 開關電路包括傳輸門，當在控制連接處接收到控制信號並且電壓轉換器電路將控制信號提供給傳輸門時，激活傳輸門，以及經由電壓轉換器電路的輸出對傳輸門的供電。
4.根據權利要求3所述的集成開關電路，其中當激活傳輸門時，在輸出連接處獲得對集成電路的輸入信號；以及輸出連接處的信號的電壓大於控制連接的電壓。
5.根據權利要求3所述的集成開關電路，還包括連接在控制連接與傳輸門之間的緩衝器電路，其中經由電壓轉換器電路的輸出對緩衝器電路供電；以及緩衝器電路提供用於激活電壓轉換器電路的第一電壓電平和用於對電壓轉換器電路去激活的第二電壓電平，其中第一電壓電平大於第二電壓電平。
6.根據權利要求3所述的集成開關電路，還包括連接在輸入連接與傳輸門之間的緩衝器電路，其中，緩衝器電路被配置為相對於在控制連接處接收的控制信號來延遲在輸入連接處接收的信號，其中該延遲長於電壓轉換器電路在電壓轉換器電路的輸出處產生比電壓轉換器電路的輸入處的電壓大的電壓所需的時間。
7.根據權利要求1所述的集成開關電路，還包括4連接器電子封裝，其中4連接器由輸入連接、輸出連接、控制連接和電路接地連接構成。
8.根據權利要求1所述的集成開關電路，包括 多個輸入連接和輸出連接對；以及連接在輸入連接和輸出連接對之間的開關電路，其中對於每個開關電路而言，當在控制連接處接收到控制信號並且電壓轉換器電路將控制信號提供給該開關電路時，該開關電路將在該開關電路的輸入連接處接收的信號傳送到該開關電路的輸出連接；以及經由電壓轉換器電路的輸出對開關電路供電。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的集成開關電路，其中不存在用於對開關電路或電壓轉換器電路供電的獨立專用電源連接。
10.一種開關方法，包括經由控制連接對電壓轉換器電路供電， 其中將電壓轉換器電路配置為提供比電壓轉換器電路的輸入電壓大的輸出電壓；以及經由電壓轉換器電路的輸出對開關電路供電，其中將開關電路配置為當該開關電路被電壓轉換器電路的輸出激活時，將在該開關電路的輸入處接收的信號傳送到開關電路的輸出O
11.根據權利要求10所述的開關方法，其中經由控制連接對電壓轉換器電路供電包括對電荷泵電路供電，其中通過控制連接對電荷泵電路供電並且通過電荷泵電路對開關電路{共 O
12.根據權利要求10所述的開關方法，還包括將電壓轉換器電路和開關電路封裝在4 連接器封裝中。
13.根據權利要求12所述的開關方法，其中4連接器封裝的連接器由輸入連接、輸出連接、控制連接和電路接地連接構成。
14.根據權利要求10所述的開關方法，還包括在控制連接處提供遲滯，以提供電壓轉換器電路的激活過程電壓電平，其中電壓轉換器電路的所述激活過程電壓電平比電壓轉換器電路的去激活過程電壓電平大。
15.根據權利要求10-14中任一項所述的開關方法，還包括對電壓轉換器電路和開關電路供電而不用獨立專用電源連接。
全文摘要
本發明涉及全特徵控制引腳供電的模擬開關。本發明提供了一種裝置，可以包括至少一個輸入連接；至少一個輸出連接；至少一個控制連接；電壓轉換器電路；和至少一個開關電路，耦合到輸入連接、輸出連接和電壓轉換器電路的輸出。在示例中，電壓轉換器電路可以包括耦合到控制連接的輸入以及輸出。可以將電壓轉換器電路配置為在其輸出處提供比在其輸入處出現的電壓大的電壓。當開關電路被電壓轉換器輸出激活時，開關電路可以將在輸入處接收的信號傳送到輸出。可以經由控制連接對電壓轉換器電路供電，可以經由電壓轉換器電路的輸出對開關電路供電。
文檔編號H03K17/687GK102195627SQ20111004717
公開日2011年9月21日 申請日期2011年2月24日 優先權日2010年2月25日
發明者埃瑞克·梅爾 申請人:飛兆半導體公司