專利名稱：可降低輸出信號噪聲的切換系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種切換系統(tǒng)，特別是關于一種可降低輸出信號噪聲的切 換系統(tǒng)。
背景技術：
時鐘饋通(clock feedthrough)是一般電路中常見的噪聲干擾，當信號利 用晶體管(metal oxide semiconductor transistor)開關作切換動作時，經常會 產生尖峰的現象，這種現象可能造成電路的誤判或是信號的穩(wěn)定性下降。而 在高頻的數字信號中，由于切換頻率較高，所以短時脈沖波干擾對于信號的 影響也^尤越大。另夕卜，在電流式凄史字才莫擬轉4灸器(current mode digital to analog converter) 中，由于利用大量的切換開關來進行電流路徑的切換動作，因此，當大量的 切換開關同時進行信號的切換時，短時脈沖波干擾與頻率饋入效應便會對電 流式數字模擬轉換器的輸出造成相當大的影響。若是將電流式數字模擬轉換 器應用于液晶顯示裝置中的驅動電路時，則會影響畫面的輸出質量。發(fā)明內容本發(fā)明的目的其中之一是在提供一種切換系統(tǒng)，根據切換系統(tǒng)所操作的 電壓區(qū)間，來限制開關的控制信號的電壓擺幅(voltage swing),以降低開關 在切換時所產生的噪聲。為達到上述與其它目的，本發(fā)明提出一種切換系統(tǒng)，此切換系統(tǒng)包括第 一開關與第二開關，其中第一開關，根據第一控制信號導通第一信號，第二 開關根據第二控制信號導通第二信號。其中，第一控制信號與第二控制信號 的電壓被限定在一第一電壓區(qū)間，以減少開關于切換時所產生的噪聲。在本發(fā)明另一實施例中，上述切換系統(tǒng)包括電流源，分流以提供作為第 一信號以及第二信號，而切換系統(tǒng)偏壓于第二電壓區(qū)間，且第一電壓區(qū)間沖艮 據第二電壓區(qū)間來定義。
在本發(fā)明另一實施例中，上述切換系統(tǒng)還包括驅動單元，用以4妻收第三 信號以及第四信號，且驅動單元根據第三信號以及第四信號以分別產生第一 控制信號以及第二控制信號。其中，驅動單元可操作于第一偏壓或第二偏壓， 而其中第一偏壓小于第二偏壓。在本發(fā)明另一實施例中，上述驅動單元還包括第一驅動電路與第二驅動 電路。其中，第一驅動電路根據第三信號，輸出第一控制信號，第二驅動電 路根據第四信號輸出第二控制信號。在本發(fā)明另一實施例中，上述第一驅動電路包括第三開關以及第四開關， 其中第三開關以及第四開關偏壓于第一電壓以及第二電壓之間，且根據第三 信號，以決定第三開關輸出端的電壓準位，即第一控制信號的電壓準位。第 二驅動電路包括第五開關以及第六開關，其中第五電子開關以及第六開關偏 壓于第一電壓以及第二電壓之間，且根據第四信號，以決定第五開關的輸出 電壓準位，即第二控制信號的電壓準位。本發(fā)明根據切換系統(tǒng)所工作的電壓區(qū)間，來限制控制信號的電壓擺幅。 由此降低開關在進行切換時所產生的噪聲。當切換開關進行信號的切換時， 可降低時脈沖波干擾與頻率饋入效應對輸出信號的影響。為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉本 發(fā)明的較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。


圖1A為根據本發(fā)明一實施例的切換系統(tǒng)的電路圖。 圖1B為根據本發(fā)明一實施例的切換系統(tǒng)的電路圖。 圖2A為根據本發(fā)明另一實施例的切換系統(tǒng)的電路圖。 圖2B為根據本發(fā)明另一實施例的切換系統(tǒng)的電路圖。 圖3 A為根據本發(fā)明另 一 實施例的切換系統(tǒng)的電路圖。 圖3B為根據本發(fā)明另一實施例的切換系統(tǒng)的電路圖。 圖4A為根據本發(fā)明另 一實施例的切換系統(tǒng)的電路圖。 圖4B為根據本發(fā)明另一實施例的切換系統(tǒng)的電路圖。 圖5為根據圖4A實施例的驅動單元的電路圖。 主要組件符號說明 100:切換系統(tǒng)
110:卩言號電3各、電流源 410:驅動單元 510 ~ 530:準位調整電路 501、 502:驅動電路 SG、 SG1、 SG2:信號 DS1、 DS2:數字信號 CS1:第一控制信號 CS2:第二控制信號 0UT1:第一輸出端 OUT2:第二輸出端具體實施方式
圖1A為根據本發(fā)明一實施例的切換系統(tǒng)的電路圖。本實施例的切換系 統(tǒng)可適用于電流式數字模擬轉換器中的電流轉換。切換系統(tǒng)100包括信號電 路110、 NMOS晶體管NIO、 N20,其中NMOS晶體管N10、 N20即為N型 晶體管，而信號電路110主要功能為提供信號SG。 NMOS晶體管N10耦接 于第一輸出端OUT1與信號SG之間，其控制端(柵極)耦接于第一控制信 號CS1 。 NMOS晶體管N20耦接于信號SG與第二輸出端OUT2之間，其控 制端(柵極)耦接于第二控制信號CS2。其中，第一控制信號CS1與第二控 制信號CS2互為反相，而NMOS晶體管NIO、 N20在本實施例中主要作為開 關使用，用以切換信號SG的輸出路徑。信號SG的類型則包括電流信號與電 壓信號。切換系統(tǒng)100可經由第一控制信號CS1與第二控制信號CS2切換信號 SG的輸出路徑，當第一控制信號CS1使能時，信號SG由第一輸出端0UT1 輸出，當第二控制信號CS2使能時，信號SG由第二輸出端OUT2輸出。而 在切換的過程中，第一控制信號CS1與第二控制信號CS2的電壓擺幅小于切 換系統(tǒng)100所操作的電壓區(qū)間。在本實施例中，切換系統(tǒng)耦接于電壓VDD與電壓VSS之間，則第 一控 制信號CS1與第二控制信號CS2的電壓擺幅即位于電壓VDD與電壓VSS之 間。換言之，也就是縮小第一控制信號CS1與第二控制信號CS2的電壓擺幅 以降低晶體管NIO、 N20 (開關)在切換時所產生的噪聲。其中，噪聲的來源 包括短時脈沖波干擾與頻率々赍入效應，都^、影響輸出信號的信噪比。在本發(fā)明另一實施例中，若切換系統(tǒng)100操作于電壓VDD與接地之間，則表示其電 壓區(qū)間為電壓VDD至4妻地。在本實施例中，第一控制信號CS1與第二控制信號CS2被限定于一第一 電壓區(qū)間，而切換系統(tǒng)則偏壓于一第二電壓區(qū)間，其中第一電壓區(qū)間小于或 等于第二電壓區(qū)間。切換信號的開關數目并不限于本實施例，在本發(fā)明另一實施例中，切換 系統(tǒng)也可以僅耦接于單一個開關或是同時耦接于多個開關，只要限制開關所 接收的控制信號的電壓擺幅，即可降低開關在切換時所產生的噪聲，例如短 時脈沖波干擾與頻率饋入效應。對于控制信號，其電壓擺幅必須限制在切換 系統(tǒng)所操作的電壓區(qū)間之中，避免過高或過低的電壓產生?？刂菩盘杻H需維 持在足以導通與關閉切換開關的電壓準位即可。因此，控制信號可依照切換 系統(tǒng)的不同需求(例如對漏電流的容忍度、工作頻率以及工作電壓區(qū)間)來 調整其電壓擺幅的大小?？刂菩盘柕碾妷簲[幅越小，短時脈沖波千擾與頻率 饋入效應對切換系統(tǒng)的影響就越小，開關所產生的噪聲也就越小。圖1B為根據本發(fā)明一實施例的切換系統(tǒng)的電路圖。圖1B與圖1A主要 的差別在于信號電路110,信號電路110所輸出的信號SG方向與圖1A不同。 NMOS晶體管N10、 N20同樣根據第一控制信號CS1與第二控制信號CS2切 換信號SG的導通路徑。而第一控制信號CS1與第二控制信號CS2的電壓擺 幅同樣小于切換系統(tǒng)101所操作的電壓區(qū)間(電壓VDD至電壓VSS)。在本 發(fā)明另一實施例中，上述切換開關并不以NMOS晶體管NIO、 N20為限，也 可以其它類型的組件加以實現，例如P型晶體管中的PMOS晶體管。接下來，以電路說明本發(fā)明的技術手段，圖2A為根據本發(fā)明另一實施 例的切換系統(tǒng)的電路圖。請參照圖1A,其中，若信號電路110為一電流源形 式的電路(以下以電流源IIO表示)，則其電路架構如圖2A所示。切換系統(tǒng)200 包括NMOS晶體管NIO、 N20以及電流源110。電流源110分流以^是供作信 號SG1以及信號SG2。 NMOS晶體管NIO、 N20分別耦接于信號SG1 、 SG2 與電壓VSS之間，并根據第一控制信號CS1與第二控制信號CS2調整信號 SG1、 SG2的輸出路徑。當第一控制信號CS1使能時，信號SG1由第一輸出 端OUTl輸出，當第二控制信號CS2使能時，信號SG2由第二輸出端OUT2 輸出。在切換的過程中，第一控制信號CS1與第二控制信號CS2所操作的電200610172117.3說明書第5/7頁壓區(qū)間;故限定在小于或等于切換系統(tǒng)200所才喿作的電壓區(qū)間。在本發(fā)明其它實施例中，上述電流源110同樣可以改變其設計位置，如 圖2B所示。而開關也可以PMOS晶體管取代，如圖3A、 3B所示，其中圖 2B、圖3 A、 3B電路的其余操作細節(jié)都在上述圖1A-圖2A的說明中詳述， 在本技術領域普通技術人員結合本發(fā)明披露應該可以容易地推出，在此不加 累述。圖4A為根據本發(fā)明另一實施例的切換系統(tǒng)的電路圖，圖4A與圖2A主 要的不同在于驅動單元410。圖4A實例中，主要利用一內部的驅動單元410 將數字信號DS1、 DS2轉換為控制信號CS1、 CS2。驅動單元410可操作于 電壓VDD與電壓VSS之間。由于切換系統(tǒng)400可根據外界的數字信號DS1、 DS2來改變信號SG1、 SG2的輸出路徑(第一輸出端0UT1或第二輸出端 OUT2)。因此，當數字信號DS1、 DS2的電壓擺幅大于或等于切換系統(tǒng)400 所工作的電壓區(qū)間時，切換系統(tǒng)400可利用驅動單元410將數字信號DS1、 DS2轉換為具有適當電壓擺幅的第一控制信號CS1與第二控制信號CS2。在 本實施例中，第一控制信號CS1與第二控制信號CS2的電壓擺幅小于數字信 號DS1、 DS2的電壓擺幅。換言之，若數字信號DS1、 DS2的邏輯高電位等于電壓VDD,其邏輯低 電位等于電壓VSS,則第一控制信號CS1與第二控制信號CS2所操作的電壓 區(qū)間介于電壓VDD與電壓VSS之間，以降低晶體管N10、 N20在切換(導 通與關閉)時所產生的噪聲。因此，當信號SG1、 SG2輸出至輸出端OUT1 或輸出端OUT2時，可以降低短時脈沖波千擾與頻率饋入效應所產生的噪聲 影響。此外，驅動單元410也適用于圖2B 圖3B的電路架構，本實施例僅 以圖4B為例，其余不加累述。圖5為根據圖4A實施例的驅動單元的電路圖。驅動單元500包括第一 準位調整電路510、第二準位調整電路520、第三準位調整電路530、第一驅 動電路501以及第二驅動電路502。其中，第一驅動電路501根據數字信號 DS1，輸出第一控制信號CS1;第二驅動電路502根數字信號DS2，輸出第 二控制信號CS2。驅動單元500操作于電壓VDD與電壓VSS之間，而第一 準位調整電路510、第二準位調整電路520、第三準位調整電路530則用以調 整第一驅動電路501與第二驅動電路502的操作偏壓，以限制第一控制信號 CS1與第二控制信號CS2的輸出偏壓。
第一準位調整電3各510、第二準位調整電^各520、第三準位調整電^各530 可分別由PMOS晶體管或是NMOS晶體管所構成。第一驅動單元501以及第 二驅動單元520則分別由PMOS晶體管與NMOS晶體管的組合所構成。
接下來，則以圖5為例說明驅動單元的電路架構細節(jié)。PMOS晶體管PI ~ P4與NMOS晶體管Nl N3，其中PMOS晶體管PI ~ P4即為P型晶體管， NMOS晶體管Nl N3即為N型晶體管。PMOS晶體管Pl耦接于電壓VDD 與PMOS晶體管P2之間。PMOS晶體管Pl與PMOS晶體管P2的共享節(jié)點 耦接于PMOS晶體管Pl的柵極，以形成第一準位調整電路510。 NMOS晶體 管Nl耦接于PMOS晶體管P2的另一端與NMOS晶體管N2之間，NMOS 晶體管Nl與NMOS晶體管N2的共享節(jié)點耦接于NMOS晶體管N2的柵極。 PMOS晶體管P2與NMOS晶體管Nl則形成第一驅動電路501。
PMOS晶體管P3耦接于電壓VDD與PMOS晶體管P4之間以形成第二 準位調整電路520, PMOS晶體管P3與PMOS晶體管P4的共享節(jié)點耦接于 PMOS晶體管P3的柵極。NMOS晶體管N3耦接于PMOS晶體管P4的另一 端與NMOS晶體管N2之間，NMOS晶體管N3與NMOS晶體管N2的共享 節(jié)點耦接于NMOS晶體管N2的柵極。而NMOS晶體管N2的另 一端耦接于 電壓VSS。 PMOS晶體管P4與NMOS晶體管N3則形成第二驅動電路502, 而NMOS晶體管530則形成第三準位調整電路530。
其中，PMOS晶體管P2與NMOS晶體管Nl的柵極耦接于數字信號DS1, PMOS晶體管P4與NMOS晶體管N3的柵極耦接于數字信號DS2。而PMOS 晶體管P2與NMOS晶體管Nl的共享節(jié)點輸出第一控制信號CS1， PMOS晶 體管P4與NMOS晶體管N3的的共享節(jié)點輸出第二控制信號CS2。由于本實 施例中，數字信號DS1與DS2互為反相的邏輯電位，這是因為切換系統(tǒng)400 通常僅會由輸出端0UT1、 OUT2其中之一輸出信號SG1或SG2。第一控制 信號CS1、 CS2分別為數字信號DS1、 DS2的反相信號。
在本實施例中，若數字信號DS1、 DS2的邏輯高電位等于電壓VDD,其 邏輯低電位等于電壓VSS。則第一控制信號CS1的邏輯高電位小于電壓VDD 減去PM0S晶體管P1的閾電壓，而其邏輯低電壓等于電壓VSS加上NMOS 晶體管N2的閾電壓。另外，第二控制信號CS2的邏輯高電位等于電壓VDD 減去PMOS晶體管P3的閾電壓，而其邏輯低電壓等于電壓VSS加上NMOS 晶體管N2的閣電壓。換言之，第一控制信號CS1與第二控制信號CS2分別
對應于數字信號DS1、 DS2的邏輯電位，但其電壓擺幅小于數字信號DS1、 DS2的電壓擺幅。本發(fā)明以較小電壓擺幅的控制信號來控制切換開關，以降低開關在切換 時所產生的噪聲，減少短時脈沖波干擾與頻率饋入效應對切換系統(tǒng)的輸出信 號的影響。另外，驅動單元可與切換系統(tǒng)操作于相同的電壓之下，并將數字 信號轉變?yōu)榫哂休^小電壓擺幅的控制信號，降低其輸出信號的尖峰現象，藉 以降低切換系統(tǒng)的設計復雜度。雖然如上披露了本發(fā)明的較佳實施例，然而它并非用來限制本發(fā)明，任 何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，應當可以對其進行更改 和變化，因此本發(fā)明的保護范圍應當由權利要求書限定。
權利要求
1. 一種切換系統(tǒng)，包括一第一開關，根據一第一控制信號導通一第一信號；以及一第二開關，根據一第二控制信號導通一第二信號；其中，該第一控制信號與該第二控制信號的電壓被限定在一第一電壓區(qū)間，以減少這些開關于切換時所產生的噪聲。
2. 如權利要求1所述的該切換系統(tǒng)，還包括一電流源，分流以提供作為該第 一信號以及該第二信號。
3. 如權利要求1所述的該切換系統(tǒng)，其中該切換系統(tǒng)偏壓于一第二電壓 區(qū)間，且該第一電壓區(qū)間根據該第二電壓區(qū)間來定義。
4. 如權利要求3所述的該切換系統(tǒng)，其中該第一電壓區(qū)間等于或小于該 第二電壓區(qū)間。
5. 如權利要求1所述的該切換系統(tǒng)，還包括一驅動單元，接收一第三信號以及一第四信號，且該驅動單元根據該第 三信號以及該第四信號以分別產生該第一控制信號以及該第二控制信號，該 驅動單元被偏壓至等于該第一電壓區(qū)間。
6. 如權利要求5所述的該切換系統(tǒng)，其中該驅動單元還包括 一第一驅動電路，根據該第三信號，以輸出該第一控制信號；以及 一第二驅動電路，根據該第四信號，以輸出該第二控制信號。
7. 如權利要求6所述的切換系統(tǒng)，其中該第一驅動電路包括 一第三開關；一第四開關，其中該第三開關以及該第四開關偏壓于一第一電壓以及一 第二電壓之間，且根據該第三信號，以決定該第三開關輸出端的電壓準位， 即該第一控制信號的電壓準位；該第二驅動電路包括一第五開關；以及一第六開關，其中該第五開關以及該第六開關偏壓于該第一電壓以及該 第二電壓之間，且根據第四信號，以決定該第五開關的輸出電壓準位，即第 二控制信號的電壓準位。
8. 如權利要求7所述的切換系統(tǒng)，其中該驅動單元還包括一第一準位調整電路，置于該第一電壓與該第三開關的偏壓路徑上，且用以調整該第三開關的輸入電壓準位；一第二準位調整電路，置于該第一電壓與該第五開關的偏壓路徑上，且用以調整該第五開關的輸入電壓準位；以及-一第三準位調整電路，置于該第二電壓與該第四、該第六開關的偏壓路 徑上，且用以調整該第四、該第六開關的輸出電壓準位。
9. 如權利要求8所述的切換系統(tǒng)，其中該第一、該第二準位調整電路為 一P型晶體管，且該P型晶體管的柵極與漏極耦接于同一點，該第三準位調 整電路為一 N型晶體管，且該N型晶體管的柵極與漏極耦接于同 一點。
10. 如權利要求1所述的切換系統(tǒng)，其中該第一開關以及該第二開關皆為 N型晶體管，或該第一開關以及該第二開關皆為P型晶體管。
11. 如權利要求7所述的切換系統(tǒng)，其中該第三以及該第五開關為P型晶 體管，該第四以及該第六為N型晶體管。
12. 如權利要求1所述的切換系統(tǒng)，其中該切換系統(tǒng)適用于一電流式數字 模擬轉換器中的電流轉換。
13. 如權利要求1所述的切換系統(tǒng)，其中該第一控制信號與該第二控制信 號互為反相信號。
全文摘要
一種可降低輸出信號噪聲的切換系統(tǒng)。上述切換系統(tǒng)包括第一開關與第二開關，其中第一開關根據一第一控制信號導通第一信號。第二開關根據第二控制信號導通第二信號。其中，第一控制信號與第二控制信號的電壓被限定在一電壓區(qū)間，以減少這些開關在切換時所產生的噪聲。
文檔編號H03K5/125GK101212215SQ20061017211
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月27日 優(yōu)先權日2006年12月27日
發(fā)明者余仲哲, 彭國偉, 徐獻松 申請人:碩頡科技股份有限公司