[发明专利]具有输入滞后的快速开关电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电路，具有基于对至少一个半导体开关元件的阈值电压的调制的输入滞后，以及涉及一种控制这种半导体开关元件的阈值电压的方法。

背景技术

在数字电路中，有时会出现输入信号不直接适合数字信号的处理要求的情况。由于不同的原因，输入信号会具有慢上升和/或下降，或会获得可由另一电路感测到的一些噪声。该信号甚至可能是要对其频率进行检测的模拟信号。在所有这些情况和许多其它情况下，需要对信号进行“清理”并使信号成为真实的数字形状的专用电路。

具体地，集成电路有时在非常恶劣的条件(例如噪声环境)下工作，并且必须处理微弱且不稳定的信号。为了提高电路的噪声灵敏度(特别是在集成电路的输入部分)，已经使用了大量设计技术。通常的方法是实施一定的输入滞后。滞后是开关电路(例如比较器电路)关闭和打开时输入信号电平的差值。少量的滞后是有帮助的，这是由于少量的滞后在状态变化时减少了对于噪声的电路灵敏度，并有助于减少输出处的多个转换。通常，在分立设计中，在比较器电路的输出端和正输入端之间添加外部分立电阻器，创建弱正反馈环。当输出发生转换时，正反馈轻微地改变正输入以加强输出改变。

具有输入滞后的常见开关电路为所谓的施密特触发器。然而，施密特触发器电路具有以下缺点：相对缓慢，具有高交叉电流(即，直流DC电流从供电电压V_dd经过内部晶体管而不通过负载直接到地)，以及具有依照电源供电范围的阈值电压，这些缺点由晶体管的设计和技术参数来定义，因而无法改变以调整输入滞后。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种具有输入滞后和小交叉电流的快速开关电路，该电路允许对阈值电压进行单独调整。

该目的由权利要求1所述的开关电路和权利要求9所述的控制方法来实现。

因此，基于开关元件的输出信号，由选择装置选择施加于半导体开关元件的本体端(bulk terminal)的预定电压。由于能够在不依赖技术参数的扩展的情况下改变预定电压中的至少一个，以精确地调整阈值电压，因此能够响应没有施密特触发器电路缺点的半导体开关元件的输出电压，基于对阈值电压的调节来提供输入滞后。此外，可以由后栅极效应的结果来实现快速开关行为，其中，响应本体电压的改变，基于后栅极效应来改变阈值电压。与较慢的开关施密特触发电路相比，所产生的较快的开关行为导致了减小的交叉电流。

可以从与半导体开关元件输出连接的至少一个反相电路的输出获得该至少一个控制信号。通过从反相电路的输出获得该至少一个控制信号，可以定义控制信号的预定二进制值，基于该二进制值，可以控制所选预定电压与本体端的连接。具体地，可以从半导体开关元件输出之后的第一反相电路的输出获得快速控制信号，以及可从与第一反相电路的输出连接的第二反相电路的输出获得第二控制信号。这确保了第一和第二控制信号具有相反的状态，并可用于将两个预定电压中的一个电压切换至本体端。作为特定示例，开关电路可以包括四个反相电路，其中，半导体开关元件属于输入反相电路，第一反相电路与倒数第二反相电路相对应，以及第二反相电路与最后的反相电路相对应。由于可以减轻由反相电路开关元件的栅极处的所谓轨到轨摇摆所产生的有害作用，所以该配置改进了开关行为。轨到轨摇摆描述了在具有较低供电电压的电路中所允许的“供电轨”之间的摇摆行为，用于以小信号提高性能，并通过创建更多的信号“裕量(head room)”来将失真最小化。

选择装置可以包括具有控制端的至少一个半导体开关元件，其中，向该控制端施加至少一个控制信号。因此，可将整个电路设置为由半导体开关元件(如，以金属氧化物半导体(MOS)晶体管或其它可控和/或主动半导体开关元件为例)构成的集成电路。作为该特定方面的示例，可以使第一预定电压经由第一半导体开关元件提供给半导体开关元件的本体端，以及使第二预定电压经由第二半导体开关元件提供给本体端，其中，由第一控制信号控制第一半导体开关元件，以及由与第一控制信号反相相关的第二控制信号控制第二半导体开关元件。因此，通过处于相反状态的控制信号来控制与定义了阈值的所需预定电压的连接，从而可以实现开关电路的简单配置，其中，该控制信号易于在两个反相电路的连续输出处产生。

附图说明

现在将参照附图，根据优选实施例对本发明进行描述，其中：

图1示出了根据优选实施例的开关电路的示意框图；以及

图2示出了根据优选实施例的特定实施方式的示例的集成开关电路的示意电路图。

具体实施方式

现在将根据用于集成电路的输入缓冲器描述该优选实施例。