[发明专利]模拟开关控制电路结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路设计领域，特别涉及开关控制电路技术领域，具体是指一种模拟开关控制电路结构。

背景技术

现今，各种模拟电路都需要用到模拟传输开关，以用作对模拟输入信号进行传输和选择，如音视频电路需要传输开关进行音视频信号的选择导通，模拟控制电路需要传输开关进行控制信号的选择控制。各种传输电路都对模拟开关的性能提出了越来越高的要求。

传统的模拟开关电路采用传输门作为传输开关，传输门采用PMOS和NMOS并联连接方式，PMOS的衬底接电路的电源，NMOS的衬底接电路的地。在PMOS的栅极接电源，NMOS的栅极接地时，传输门关闭；在PMOS的栅极接地，NMOS的栅极接电源时，传输门导通。这种传输门可以适用于输入信号是正电压，且信号电压低于电源电压的条件下。当输入信号是负电平且该负电平绝对值大于一个二极管导通电压时，NMOS管的衬底与源极（或漏极）的寄生二极管就会导通，导致信号不能经过传输门。并且，当电路电源断电时，因为PMOS的栅极电位等于地，此时，如果输入信号为正电平或负电平信号且该输入信号的绝对值大于PMOS或NMOS的阈值电压时，PMOS或NMOS仍然可以导通，信号还可以通过传输门，所以信号会泄漏到输出端。

用传输门作为开关电路，PMOS的衬底接电源，NMOS的衬底接地。该开关不能传输负电平信号，在VDD断电时，不能将开关完全关闭，仍然存在寄生通路。

请参阅图1所示，其中VDD为电路的电源电压，GND为电路的电源地，IN为信号输入端，OUT为信号输出端，VTP表示PMOS管的开启电压，VDP表示PMOS寄生二极管的正向导通电压，VGSP表示PMOS管的栅源电压差。VTN表示NMOS管的开启电压，VDN表示NMOS寄生二极管的正向导通电压，VGSN表示NMOS管的栅源电压差。P1～Pn为PMOS管，N1～Nn为NMOS管。S为MOS管的源极，B为MOS管的衬底，G为MOS管的栅极，D为MOS管的漏极。

作为传统的模拟开关电路，其电路连接关系如下：

P1源/漏极接IN、栅极接CP、漏/源极接OUT，衬底接VDD；N1源/漏极接IN、栅极接CN、漏/源极接OUT、衬底接GND；CP和CN为相位相反的控制信号。

电路工作原理：P1和N1组成传输门通道。IN及OUT端信号电平低于VDD，高于地。当电源电压VDD高于该电路工作电压时，传输门通道由CP和CN控制。当CN为高电平，CP为低电平时，传输门导通；当CN为低电平，CP为高电平时，传输门断开。

该电路的问题在于：此开关不能用来传输负电平信号，因为当输入信号IN电压低于－VDN时，N1寄生二极管正向导通，形成IN到GND的漏电流；当输入信号IN电压低于－|VTN|且低于－VDN时，N1的|VGSN|＞|VTN|，N1开启，IN和OUT之间存在通路，并且N1寄生二极管正向导通，所以IN、OUT到GND存在漏电流。

另外，当VDD电压降低到等于地时，如果IN端仍然有输入信号，传输门不能关闭。P1和N1的源/衬底与其漏/衬底存在寄生的正向二极管。当VDD电压降低到等于地时，CP、CN均为低电平，等于0V。此时，当输入信号IN电压大于VDP时，P1寄生二极管正向导通，形成IN到VDD的漏电流；当输入信号IN电压大于|VTP|时，P1的|VGS|＞|VTP|，P1开启，IN和OUT之间存在通路，传输门不能关闭；当输入信号IN电压低于－VDN时，N1寄生二极管正向导通，形成IN到GND的漏电流；当输入信号IN电压低于－|VTN|时，N1的|VGS|＞|VTN|，N1开启，IN和OUT之间存在通路，传输门不能关闭。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够传输正电平信号或负电平信号、在电源断电的情况下仍然能够实现模拟开关的正常关断、对于输入信号为正电平或负电平均可以实现隔离保护、确保信号不会泄露到输出端、结构简单实用、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的模拟开关控制电路结构。

为了实现上述的目的，本发明的模拟开关控制电路结构具有如下构成：