本發(fā)明總體涉及多路復用器，并更具體地涉及通常與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）一起使用的高速高壓多路復用器。

背景技術(shù)：
圖1和圖2示出了常規(guī)的多信道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)100。系統(tǒng)100一般包括：多路復用器（MUX）102；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）104，其可以例如是以250k個樣本每秒（SPS）的速度操作的逐次逼近型寄存器（SAR）ADC；升壓邏輯106；以及選擇邏輯108。通常，多路復用器102接收若干模擬輸入信號IN1至INN，以便向ADC104提供多路復用的模擬信號，所述模擬信號被ADC104轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號DOUT。升壓邏輯106和選擇邏輯108一般基于采樣信號SAMPLE（使用選擇信號SEL1至SELN）執(zhí)行模擬輸入信號IN1至INN的交叉存取（interleaving）。多路復用器102（其可在圖2中更詳細地看出）一般包含單元202-1至202-N（其中每個對應于多路復用器102的一個信道）。每個單元202-1至202-N一般分別包括開關(guān)S1-1至S5-1到S1-N至S5-N、電容器C1至CN、晶體管Q1-1至Q3-1到Q1-N至Q3-N（其一般均是NMOS晶體管）以及傳輸門204-1/206-1至204-N/206-N。多路復用器102的操作（在圖2中更詳細地示出）一般取決于樣本信號SAMPLE的相位。最初，通過使選擇信號SEL1-A至SELN-A無效并使選擇信號SEL1-B至SELN-B有效，電容器C1至CN被充電到正壓軌HPVDD上的電壓。在電容器C1至CN充電之后并且作為示例，如果假設選定信道1（單元202-1），則使選擇信號SEL1-A有效，同時使SEL1-B（以及SEL2-A/SEL2B至SELN-A/SELN-B）無效。這允許在采樣瞬間來自輸入信號IN1的電壓加上存儲在電容器C1上的電壓（即+15V）最初被施加到開關(guān)Q1-1和Q2-1的柵極上。隨著施加升壓電壓，在采樣瞬間的輸入信號的IN1電壓通過開關(guān)Q1-1和傳輸門204-1被傳送到開關(guān)Q2-1和傳輸門206-1上（其一般執(zhí)行與開關(guān)Q1-1和傳輸門204-1相同的功能）。一般提供開關(guān)Q2-1/Q3-1至Q2-N/Q3-N和傳輸門206-1從而減少串擾，因為這些組件一般消除輸入和輸出之間的寄生電容。雖然單元202-1至202-N一般減少串擾（部分由于通過開關(guān)Q3-1至Q3-N提供的接地），但其存在一些缺點。亦即，開關(guān)Q2-1至Q2-N的重復可能有問題。因為大量的開關(guān)Q1-1/Q2-1至Ql-N/Q2-N被用于減少高頻操作時的輸入電阻，所以這些開關(guān)占用相當大量的面積。此外，這些串聯(lián)開關(guān)Q1-1/Q2-1至Q1-N/Q2-N限制了ADC104的操作速度。因此，需要改進的多路復用器。在美國專利6,404,237；7,064,599；7,268,610和7,471,135以及美國專利公開2002/0175740中描述了常規(guī)電路的一些示例。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
一個示例實施例提供一種設備，其包括：負電壓軌；正電壓軌；多個多路復用器單元，其中每個多路復用器單元由多個選擇信號中的至少一個控制，并且其中當控制信號無效時禁用每個多路復用器單元，并且其中每個多路復用器單元包括：輸入端子；輸出端子；開關(guān)網(wǎng)絡，其耦合到負電壓軌；以及升壓開關(guān)，其耦合到輸入端子、輸出端子和開關(guān)網(wǎng)絡；以及升壓電路，其耦合到每個多路復用器單元的輸出端子、每個多路復用器單元的開關(guān)網(wǎng)絡和正電壓軌，其中升壓電路由控制信號控制。在一個示例性實施例中，該升壓電路進一步包括：第一開關(guān)，其耦合到正電壓軌和每個多路復用器單元的開關(guān)網(wǎng)絡，其中當控制信號有效時激活第一開關(guān)；第二開關(guān)，其耦合到接地端和每個多路復用器單元的輸出端子，其中當控制信號有效時激活第二開關(guān)；以及電容器，其耦合在第一開關(guān)與第二開關(guān)之間。在一個示例性實施例中，每個升壓開關(guān)進一步包括NMOS晶體管，所述NMOS晶體管在其源極處耦合到其輸入端子，在其漏極處耦合到其輸出端子并且在其柵極處耦合到其開關(guān)網(wǎng)絡。在一個示例性實施例中，每個開關(guān)網(wǎng)絡進一步包括：第三開關(guān)，其耦合到其NMOS晶體管的源極；第四開關(guān)，其耦合在第三開關(guān)與其輸出端子之間；第五開關(guān)，其耦合到在第三開關(guān)與第四開關(guān)之間的節(jié)點，并耦合到接地端；第六開關(guān)，其耦合在負電壓軌與其NMOS晶體管的柵極之間；以及第七開關(guān)，其耦合在第一開關(guān)與其NMOS晶體管的柵極之間。在一個示例性實施例中，該設備的輸入范圍是+/-12V、+/-10V、+/-5V、0V至10V和0V至5V。在一個示例性實施例中，該負電壓軌具有約-15V的電壓。在一個示例性實施例中，每個多路復用器單元進一步包括傳輸門，所述傳輸門耦合在其輸出端子與升壓電路之間。在一個示例性實施例中，提供一種設備。該設備包括：負電壓軌；正電壓軌；多路復用器，其具有多個多路復用器單元，其中每個多路復用器單元由多組選擇信號中的至少一組控制，并且其中每個多路復用器單元包括：輸入端子；輸出端子；開關(guān)網(wǎng)絡，其耦合到負電壓軌；以及升壓開關(guān)，其耦合到輸入端子、輸出端子和開關(guān)網(wǎng)絡；以及升壓電路，其耦合到每個多路復用器單元的輸出端子、每個多路復用器單元的開關(guān)網(wǎng)絡和正電壓軌，其中升壓電路由控制信號控制；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC），其耦合到每個多路復用器單元的輸出端子，其中ADC在采樣階段期間采樣來自多路復用器的輸出信號并且在轉(zhuǎn)換階段期間執(zhí)行轉(zhuǎn)換，并且其中在轉(zhuǎn)換階段期間禁用每個多路復用器單元。在一個示例性實施例中，該升壓電路進一步包括：第一開關(guān)，其耦合到正電壓軌和每個多路復用器單元的開關(guān)網(wǎng)絡；第二開關(guān)，其耦合到接地端和每個多路復用器單元的輸出端子，其中當在至少一部分采樣階段期間使控制信號有效時激活第一開關(guān)和第二開關(guān)；以及電容器，其耦合在第一開關(guān)與第二開關(guān)之間。在一個示例性實施例中，每組選擇信號進一步包括第一選擇信號和第二選擇信號。在一個示例性實施例中，每個升壓開關(guān)進一步包括NMOS晶體管，所述NMOS晶體管在其源極處耦合到其輸入端子，在其漏極處耦合到其輸出端子并且在其柵極處耦合到其開關(guān)網(wǎng)絡。在一個示例性實施例中，每個開關(guān)網(wǎng)絡進一步包括：第三開關(guān)，其耦合到其NMOS晶體管的源極，并且第三開關(guān)由其選擇信號組的第一選擇信號控制；第四開關(guān)，其耦合在第三開關(guān)與其輸出端子之間，并且第四開關(guān)由其選擇信號組的第一選擇信號控制；第五開關(guān)，其耦合到在第三開關(guān)與第四開關(guān)之間的節(jié)點并耦合到接地端，其中第五開關(guān)由其選擇信號組的第二選擇信號控制；第六開關(guān)，其耦合在負電壓軌與其NMOS晶體管的柵極之間，其中第六開關(guān)由其選擇信號組的第二選擇信號控制；以及第七開關(guān)，其耦合在第一開關(guān)與其NMOS晶體管的柵極之間，其中第七開關(guān)由其選擇信號組的第一選擇信號控制。在一個示例性實施例中，該第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七開關(guān)是CMOS開關(guān)。在一個示例性實施例中，該設備進一步包括在轉(zhuǎn)換階段期間使多組選擇信號中的每組無效的升壓邏輯。在一個示例性實施例中，提供一種通過使用具有多個信道的多路復用器來數(shù)字化多個模擬輸入信號的至少一部分選定模擬輸入信號的方法。每個信道與模擬輸入信號中的至少一個相關(guān)聯(lián)并且與一對選擇信號相關(guān)聯(lián)，并且其中每個信道包括具有輸入端子、輸出端子和升壓NMOS開關(guān)的單元。該方法包括：使來自每對選擇信號的第一選擇信號有效，從而將每個單元的輸入端子和輸出端子解耦；當來自每對選擇信號的第一選擇信號有效時，在采樣階段的初始部分期間對升壓電容器充電；使與選定模擬輸入信號相關(guān)聯(lián)的第二選擇信號有效，以便將與選定模擬輸入信號相關(guān)聯(lián)的單元的輸入端子和輸出端子耦合到一起，并提供存儲在升壓電容器上的電壓給相關(guān)聯(lián)的升壓NMOS開關(guān)；以及數(shù)字化所述選定模擬輸入信號的部分。在一個示例性實施例中，使第一選擇信號有效的步驟進一步包括激活耦合到在每個單元中的輸入端子和輸出端子之間的節(jié)點上的開關(guān)，以便使每個單元中的節(jié)點接地。附圖說明參考附圖描述了示例性實施例，其中：圖1示出常規(guī)系統(tǒng)的示例；圖2示出圖1的多路復用器（MUX）的示例；圖3示出示例性系統(tǒng)；以及圖4-6示出圖3的多路復用器的示例。具體實施方式圖3示出系統(tǒng)300的示例。該系統(tǒng)300一般具有+/-12V、+/-10V、+/-5V、0V至10V以及0V至5V的輸入范圍，并且在系統(tǒng)300中，多路復用器（MUX）304和升壓邏輯302一般代替系統(tǒng)100的多路復用器102和升壓邏輯106。正如多路復用器102，多路復用器304（其示例可在圖4-6中更詳細地看出并且其分別被標記為304-A、304-B和304-C）一般包含單元402-1至402-N、501-1至502-N或602-1至602-N；然而，每個多路復用器304-A、304-B和304-C也包括升壓電路404（圖4）。該升壓電路404可減少升壓電容器的數(shù)量（其被提供在每個單元202-1至202-N中）。在圖4所示的多路復用器304-A的實施方式中，單元402-1至402-N一般包括開關(guān)S6-1至S10-1到S6-N至S10-N（其可以是CMOS開關(guān)）以及升壓開關(guān)Q4-1至Q4-N（其可以是NMOS晶體管）。升壓電路404一般包括開關(guān)S11和S12（其可以是CMOS開關(guān)）以及升壓電容器COUT，并且由采樣充電信號SAMCH（其一般由升壓邏輯302提供并且一般在非采樣階段或轉(zhuǎn)換階段期間發(fā)生）控制。假設（例如）與單元402-1相關(guān)聯(lián)的信道被選定，則其輸入信號IN1可在采樣時鐘信號SAMPLE的采樣階段期間被發(fā)送到ADC104。在該示例中非采樣階段或轉(zhuǎn)換階段期間，使選擇信號SEL1-B至SELN-B有效，同時使選擇信號SEL1-A至SELN-A無效。這驅(qū)動開關(guān)S8-1至S8-N將每個單元402-1至402-N的輸入與輸出之間的節(jié)點接地，并且驅(qū)動開關(guān)S9-1至S9-N將開關(guān)Q4-1至Q4-N的柵極耦合到負電壓軌HMVDD（從而通常確保開關(guān)Q4-1至Q4-N是斷開的）。此外，開關(guān)S11和S12由采樣充電信號SAMCH（其一般由升壓邏輯302提供）驅(qū)動，從而允許升壓電容器COUT被充電到正電壓軌HPVDD上的電壓（即+15V）。一旦升壓電容器COUT被充電到該電壓（即+15V），則采樣充電信號SAMCH禁用開關(guān)S11和S12，同時使選擇信號SEL1-A（在該示例中）有效并且使選擇信號SEL1-B至SELN-B無效。使選擇信號SEL1-A有效將驅(qū)動開關(guān)S6-1、S7-1和S10-1，以便單元402-1的輸出和輸入端子通過開關(guān)S7-1和S6-1耦合到一起。此外，升壓電容器COUT的頂板被耦合到開關(guān)Q4-1的柵極上，這允許在采樣瞬間來自輸入信號IN1的電壓加上存儲在電容器C1上的電壓（即+15V）被施加到開關(guān)Q4-1的柵極上。因此，在采樣瞬間來自輸入信號IN1的電壓可以作為多路復用器304的輸出信號OUT被提供給ADC104。然后，在轉(zhuǎn)換階段期間，使選擇信號SEL1-A/SEL1-B至SELN-A/SELN-B無效。如果通過選擇邏輯108選擇，則該相同過程隨后可應用于每個單元402-2至402-4。如圖所示，多路復用器304可提供許多與多路復用器102相同的益處，但不具有相同的缺點。在多路復用器304中，每個信道或每個單元（即402-1）的開關(guān)（即Q4-1）的數(shù)量被減少，這減少了多路復用器304相比多路復用器102所占用的面積，并且不限制ADC104的速度。此外，因為開關(guān)S8-1至S8-N在轉(zhuǎn)換階段期間和采樣階段期間使每個單元402-1至402-N的輸入和輸出端子之間的節(jié)點接地（對于未選定的信道或單元），所以減少了串擾。此外，由于采用了升壓電路404，所以可減少升壓電容器（其通常占用相當大量的面積）的數(shù)量。圖5示出了以與多路復用器304-A類似的方式操作的多路復用器304-B的另一種實施方式。在單元502-1至502-N的配置中，多路復用器304-A和304-B之間的差異一般在于已經(jīng)去除開關(guān)S7-1至S7-N和S8-1至S8-N并且已經(jīng)包括傳輸門504-1至504-N。在該配置中，升壓電容器COUT的底板被耦合到每個傳輸門504-1至504-N上（在“去除”端子處），而不是每個單元（如多路復用器304-A）的輸出端子上。與多路復用器102相比，這一般減少低頻下的串擾。此外，傳輸門504-1至504-N可被視為并聯(lián)而具有降低的電阻，以便可以做得更小，從而減少寄生電容并改善穩(wěn)定時間（settlingtime）。圖6示出了以與多路復用器304-A類似的方式操作的多路復用器304-C的另一種實施方式。正如多路復用器304-B，在單元602-1至602-N的配置中，多路復用器304-A和304-C之間的差異一般在于開關(guān)S7-1至S7-N和S8-1至S8-N。多路復用器304-C超過多路復用器304-B的優(yōu)點在于已經(jīng)去除了傳輸門504-1至504-N（減少面積）。雖然多路復用器304-C不像多路復用器304-A那樣在采樣期間將每個未選定單元的輸入和輸出端子之間的節(jié)點耦合到接地端（以及在轉(zhuǎn)換期間針對所有單元），因此在串擾方面多路復用器304-C與多路復用器304-A相比存在性能缺點。然而，多路復用器304-C確實比多路復用器304-A占用更小的面積（這在一些應用中可能是優(yōu)選的）。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在所要求保護的發(fā)明范圍內(nèi)，可以對所描述的示例性實施例做出修改，并且許多其它實施例是可能的。