[发明专利]开关电路和用于操作开关电路的方法

说明书

技术领域

概括而言，本申请涉及半导体开关，并且更为具体地，涉及恒定栅极到源极电压VGS开关。

背景技术

金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件可以作为用于耦合电信号的开关来使用。通常，MOSFET开关显示很少或者没有偏移电压，而在双极开关或其他固态开关中可以发现偏移电压。典型地，MOSFET开关的导通电阻(R_on)很低，并且断路电阻(R_off)很高。在现代的器件中，R_on可采用欧姆量级，并且R_off可以是很多兆欧姆。在MOSFET开关中，R_on可以是器件的栅极到源极电压(V_gs)的函数。由于R_on是V_gs的函数，那么在其他条件相同的情况下，如果V_gs是常数，则R_ON当然也是常数。当这类开关器件用于音频信号时，如果R_on随着输入信号电压电平变化，那么跨越开关所传递的信号的保真度会受到消极影响。开关的音频保真度的一个度量是由该开关所引入的总谐波失真(THD)。变化的R_on可以增加THD。

在输入信号电压变化的情况下保持MOSFET Ron恒定是Pollitt提出的题为“Constant Impedance MOSFET Switch”的美国专利US4,093,874(在本文中，称为“874专利”)的一个目的。然而，874专利使用逻辑信号电压值(其开启/闭合开关)来确定V_gs电平。然而，由于电源电压(其产生逻辑信号电压)随着负载改变，逻辑信号电压值可以改变。V_gs的改变可以改变R_ON，并且因此限制了874专利的有效动态范围。

发明内容

本申请提供了一种开关电路，其定义了接通状态和断路状态，在所述接通状态时，所述开关电路将第一节点耦合到第二节点，并且在所述断路状态时，所述开关电路将所述第一节点与所述第二节点隔离，所述开关电路包括：第一场效应晶体管(FET)，其被配置成在所述接通状态时，将所述第一节点耦合到所述第二节点；以及电源，其被配置成提供第一电源电压以对所述FET进行控制，其中，所述电源的参考电压被耦合到所述FET的电位阱，以在所述接通期间维持所述FET的栅极到源极电压为恒定。

本申请还提供了一种用于操作开关电路的方法，所述开关电路包括接通状态和断路状态，在所述接通状态时，所述开关电路将第一节点耦合到第二节点，并且在所述断路状态时，所述开关电路将所述第一节点与所述第二节点隔离，所述方法包括：使用电荷泵来提供第一电源电压；使用所述第一电源电压来控制场效应晶体管(FET)，所述FET耦合在所述第一节点和所述第二节点之间；以及使所述FET的电位阱参考所述电荷泵的参考电压，以在所述接通状态期间维持所述FET的栅极到源极电压为恒定。

除其他以外，本申请讨论了一种信号开关电路，其包括第一场效应晶体管(FET)和电荷泵电路，第一场效应晶体管(FET)被配置成在接通状态时，将第一节点耦合到第二节点，电荷泵被配置成提供第一电源电压以控制FET，其中，电荷泵电路的参考电压被耦合到FET的电位阱，以在接通期间维持FET的栅极到源极电压为恒定。

本节意在提供本专利申请的主题的概述。其并非意在提供本申请的排他性或穷尽性的解释。本文包括了详细的描述，以提供关于本专利申请的进一步信息。

附图说明

在附图中(这些附图不一定是按照比例绘制的)，相似的数字可以描述不同的视图中的类似组件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示类似组件的不同实例。附图通过举例说明而非限制的方式概括地示出了本文中讨论的各个实施例。

图1概括地示出了示例性的开关电路。

具体实施方式

在两个电路节点之间传导信号是多种晶体管开关应用中的一种应用。除其他以外，本申请的发明人已经认识到使用晶体管来在两个节点之间传导信号的方法和装置，以使得由于晶体管栅极到源极电压V_gs变化所引起的信号失真最小化。此外，与现有的开关方法和装置相比而言，下文所讨论的方法和装置可以降低用于操作开关的功率量。