[发明专利]一种无功耗片内实现多端口过负压的模拟开关

说明书

一种无功耗片内实现多端口过负压的模拟开关，能够使得CMOS模拟开关在不需要提供负压电源、不用增加功耗、不需要芯片外加电路的情况下实现负压信号切换，其特征在于，包括组成一个开关单元的CMOS模拟开关PMOS管和CMOS模拟开关NMOS管，所述CMOS模拟开关PMOS管的漏极和所述CMOS模拟开关NMOS管的漏极均连接CMOS模拟开关输入电压端，所述CMOS模拟开关PMOS管的源极和所述CMOS模拟开关NMOS管的源极均连接CMOS模拟开关输出电压端，所述CMOS模拟开关NMOS管的栅极连接该栅极控制信号，所述栅极控制信号的低电平端和所述CMOS模拟开关NMOS管的衬底均连接负压电位生成电路的低电平端，所述负压电位生成电路具有若干模拟开关输入电压端接口和若干模拟开关输出电压端接口。

技术领域

本发明涉及切换负压信号的CMOS模拟开关技术，特别是一种无功耗片内实现多端口过负压的模拟开关，通过利用芯片内NMOS管或三极管等组成负压电位生成电路，能够使得CMOS模拟开关在不需要提供负压电源、不用增加功耗、不需要芯片外加电路的情况下实现负压信号切换，并且该负压信号切换适用有多个输入、输出端口和连接关系复杂的模拟开关。

背景技术

目前，一般CMOS模拟开关切换负压信号时，需要额外的负压电源供电，或者由芯片内部产生一个负向电压，接开关的NMOS管的控制信号的低电平和开关的NMOS管的衬底端。应用时不能要求系统必须提供负压电源，而自己产生负向电压会有一定的功耗，同时芯片设计复杂。另一种做法是通过在芯片外加电路，将不能过负压的模拟开关的地的电位进行钳位，使得经过模拟开关的负压信号不会衰落到模拟开关的地，实现对负压信号的切换。外加电路的做法提高了系统的复杂度，又降低了系统的集成度。在很多应用中都需要CMOS模拟开关能切换负压信号，即开关的输入或输出端信号可能是负压。为了正确控制开关的开启、关断，同时没有漏电，就要求开关的NMOS管的控制信号的低电平和开关的NMOS管的衬底端电位也要是负压。本发明人发现，虽然可以采用负压电源以提供所需负压，但是在多数情况下，系统都不能提供这样的负压电源。如果利用负压电荷泵电路等额外的电路在芯片内部自己产生一个负压来充当这个负压电源，这样就提高了芯片的复杂度，也增加成本，同时负压电路都会有一定的功耗，而普通CMOS模拟开关正常工作时并没有功耗。如果通过外加电路来使不能切换负压的模拟开关而过负压，这种做法是改变应用环境，系统为此要额外增加电路，占用系统空间，降低了集成度。如果比较地电位和一个会过负压的输入或输出端，选择两者更低的电位提供给开关NMOS管的衬底，因为一次只能比较两个端口，就要求输入、输出的数量不能太多，而且输入、输出的组合方式必须简单，因为互相比较确定负压电位就非常复杂，对有更多输入、输出端口的模拟开关，此方法根本不能使用。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种无功耗片内实现多端口过负压的模拟开关，通过利用芯片内NMOS管或三极管等组成负压电位生成电路，能够使得CMOS模拟开关在不需要提供负压电源、不用增加功耗、不需要芯片外加电路的情况下实现负压信号切换，并且该负压信号切换适用有多个输入、输出端口和连接关系复杂的模拟开关。

本发明技术方案如下：

一种无功耗片内实现多端口过负压的模拟开关，其特征在于，包括组成一个开关单元的CMOS模拟开关PMOS管和CMOS模拟开关NMOS管，所述CMOS模拟开关PMOS管的漏极和所述CMOS模拟开关NMOS管的漏极均连接CMOS模拟开关输入电压端，所述CMOS模拟开关PMOS管的源极和所述CMOS模拟开关NMOS管的源极均连接CMOS模拟开关输出电压端，所述CMOS模拟开关NMOS管的栅极连接该栅极控制信号，所述栅极控制信号的低电平端和所述CMOS模拟开关NMOS管的衬底均连接负压电位生成电路的低电平端，所述负压电位生成电路具有若干模拟开关输入电压端接口和若干模拟开关输出电压端接口。

所述负压电位生成电路的低电平端为所述栅极控制信号的低电平端提供控制信号所需的低电平。