減少串?dāng)_的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及在開關(guān)電路中減小串?dāng)_。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式，一種裝置包括多引腳連接器，多引腳連接器包括與該裝置之外的設(shè)備通信的信號承載電極，以及相應(yīng)的耦合信號承載電極到裝置內(nèi)相應(yīng)的通信信道的場效應(yīng)開關(guān)。開關(guān)包括第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，其包括鄰近溝道區(qū)域的柵電極，當(dāng)施加閾值開關(guān)電壓到柵上時，溝道區(qū)域連接電極(如源區(qū)和漏區(qū))，電極連接于信號承載電極中的一個和第一信道之間，第一信道耦合到靜電放電(ESD)電路。偏置電路通過偏置第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)(處于關(guān)斷狀態(tài))以提升閾值開關(guān)電壓至超過ESD電路的閾值放電電壓，來減小通信信道之間的串?dāng)_。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的各實施方式涉及切換電路，以及減少分別由開關(guān)連接的信道之間的串 擾。 減少串?dāng)_的裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 很多開關(guān)應(yīng)用，例如涉及復(fù)用器的，被用于在多個不同各類的信號之間進行切換。 在很多應(yīng)用中，此種開關(guān)/復(fù)用器用于連接設(shè)備之間的多引腳通信鏈路，例如與可移動類 型的設(shè)備之間，該可移動類型設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，如通用串行總線（USB)數(shù)據(jù)以及媒體數(shù)據(jù)，如 音頻和視頻。例如，許多可移動設(shè)備利用多引腳（及其他類似的）連接器進行連接，以傳輸 電能來為可移動設(shè)備充電、傳輸數(shù)據(jù)來與設(shè)備的多個方面進行通信、傳輸媒體內(nèi)容如音頻 和/或視頻。示例地，數(shù)據(jù)可以是通過主機（如PC、平板）和設(shè)備（如平板、外部硬件驅(qū)動 器）之間的通信線纜或擴展塢站來進行傳輸/通信。
[0003] 此類的切換和連接具有用途，在切換特定類型的信號時，可能會產(chǎn)生問題。例如， 在高速復(fù)用器或其他主動切換應(yīng)用中，在特定信道上的信號可能對于切換連接產(chǎn)生不利影 響，并引起信道之間的串?dāng)_。以復(fù)用器的切換為例，復(fù)用器涉及容忍5V的浮柵NM0S開關(guān)或 基于電荷泵的NM0S開關(guān)，若主動信道內(nèi)承載了具有負(fù)電壓的信號，則當(dāng)信號相應(yīng)于柵極變 負(fù)時，不啟用的通路可能會被不需要地啟用，處于"關(guān)"狀態(tài)的開關(guān)則開始導(dǎo)通。在另外一 種涉及容忍5V的PM0S開關(guān)或傳送柵開關(guān)的例子中，如果主動信道內(nèi)承載了高于供電電壓 而低于ESD二極管的筘位電壓的電壓，不啟用的通路也可能會被不需要地啟用。這些和其 他方面對于各類應(yīng)用中的數(shù)據(jù)通信，如媒體數(shù)據(jù)而言產(chǎn)生了挑戰(zhàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的各個示例的實施方式涉及減小串?dāng)_的開關(guān)電路及其實現(xiàn)。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，一種裝置包括多引腳連接器，多引腳連接器包括至 少第一信號承載電極和第二信號承載電極，第一信號承載電極和第二信號承載電極與該裝 置外的設(shè)備通信；第一開關(guān)（如M0S晶體管）包括鄰近溝道的柵電極，溝道響應(yīng)于施加到柵 電極上的閾值開關(guān)電壓而連接第一電極和第二電極；以及第二場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，第二場 效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)連接于第二信號承載電極和第一信道之間。第一電極和第二電極（如源區(qū) 和漏區(qū)）連接于第一信號承載電極和第一溝道之間，當(dāng)溝道處于導(dǎo)通狀態(tài)時，第一信道耦 合到第一信號承載電極。靜電放電（ESD)電路包括二極管，二極管連接第一信道和參考電 壓，并響應(yīng)于第一信道上的電壓超過閾值放電電壓（如在NM0S情況下比閾值負(fù)得更多）而 切換至導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝粓鲂?yīng)半導(dǎo)體開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時，偏置電路通過偏置溝道區(qū)域 及提升閾值開關(guān)電壓至高于ESD閾值放電或筘位電壓的電壓水平，來減小第一信道和第二 信道之間。在此情況下，該偏置減少了信號從信號承載電極中的一個通過第一場效應(yīng)半導(dǎo) 體開關(guān)向第二信道的流通，所述信號承載電極中的一個通過第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)連接到 第一信道。示例地，這種減小在有信號存在于第一信道（如通過第二開關(guān)流通到第一信號 承載電極）時產(chǎn)生作用，所述信號例如為通用串行總線（USB)信號。
[0006] 另一種示例的實施方式關(guān)于一種具有多引腳連接器的裝置，多引腳連接器包括至 少第一信號承載電極和第二信號承載電極，第一信號承載電極和第二信號承載電極與裝置 外部的設(shè)備通信；第一開關(guān)電路和第二開關(guān)電路；ESD電路和阱偏置電路。第一開關(guān)電路包 括第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)和第二場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)和第二場效應(yīng) 半導(dǎo)體開關(guān)分別將第一信號承載電極和第二信號承載電極連接到第一信道。第一場效應(yīng)半 導(dǎo)體開關(guān)包括源區(qū)和漏區(qū)，源區(qū)和漏區(qū)由阱區(qū)域中的溝道連接；以及柵，基于阱區(qū)域的偏置 狀態(tài)，柵響應(yīng)于閾值開關(guān)電壓而將溝道切換至導(dǎo)通狀態(tài)。第二開關(guān)電路包括第三場效應(yīng)半 導(dǎo)體開關(guān)和第四場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)和第四場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)分別 將第一信號承載電極和第二信號承載電極連接到第二信道。ESD電路包括二極管，二極管 連接第一信道和參考電壓，并響應(yīng)于第一信道上的電壓低于閾值放電電壓而切換到導(dǎo)通狀 態(tài)以將電流放電。阱偏置電壓通過響應(yīng)于第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)而偏置阱區(qū) 域及提升閾值開關(guān)電壓至高電壓水平，以減小信道之間的串?dāng)_，所述高電壓水平高于由ESD 二極管對參考電壓（如地）所設(shè)置的閾值放電電壓。該偏置用于減小信號從信號承載電極 中的一個通過第一開關(guān)電路向第二信道的傳遞（例如當(dāng)?shù)诙诺赖男盘栯妷旱陀趨⒖茧?壓時），其中信號承載電極中的一個通過第一開關(guān)電路連接到第一信道。
[0007] 本發(fā)明的另一種示例性的實施方式關(guān)于一種媒體播放裝置，該媒體播放裝置包括 用戶接口，用戶接口向用戶提供音頻；音頻播放電路模塊，用于利用音頻數(shù)據(jù)生成音頻信號 并向用戶接口提供音頻信號；以及多引腳連接器，多引腳連接器包括至少第一信號承載電 極和第二信號承載電極，第一信號承載電極和第二信號承載電極同時與裝置外部的設(shè)備進 行音頻數(shù)據(jù)和通用串行總線（USB)信號的通信。該裝置還包括多個開關(guān)，包括第一場效應(yīng) 半導(dǎo)體開關(guān)，第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)包括柵電極，柵電極鄰近溝道區(qū)域，溝道區(qū)域響應(yīng)于施 加在柵上的閾值開關(guān)電壓而連接第一電極和第二電極。第一電極和第二電極連接于第一信 號承載電極和第一信道之間（例如，作為晶體管在導(dǎo)通狀態(tài)時耦合第一信道與第一信號承 載電極）。所述開關(guān)還包括第二場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，其連接在第二信號承載電極和第一信 道之間；第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，其連接在第一信號承載電極和第二信道之間；第四場效 應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)（例如124)，其連接在第二信號承載電極和第二信道之間。該裝置進一步包 括ESD電路，ESD電路包括二極管，二極管連接第一信道和參考電壓,二極管響應(yīng)于第一信 道上的電壓超過閾值放電電壓而切換到導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝粓鲂?yīng)半導(dǎo)體開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài) 時，偏置電路減小同時在第一信道和第二信道中傳遞的USB信號和音頻數(shù)據(jù)信號之間的串 擾。特別地，偏置電路偏置溝道區(qū)域并提升閾值開關(guān)電壓至高于閾值放電電壓的電壓水平， 從而減小USB信號從信號承載電極中的一個通過第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)向第二信道的傳 遞，信號承載電極中的一個通過第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)連接到第一信道。
[0008] 以上的討論/概要并不應(yīng)視為描述了本發(fā)明的每一種實施方式或所有實施例。以 下的附圖和描述同樣示出了各種實施方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 以下將結(jié)合附圖對于本發(fā)明的實施方式進行進一步詳細(xì)地描述，其中：
[0010] 圖1所示的是根據(jù)本發(fā)明一種示例的實施方式的減小多功能連接的串?dāng)_的裝置；
[0011] 圖2所示的是根據(jù)本發(fā)明的另一種示例的實施方式的減小多功能連接的串?dāng)_的 開關(guān)裝置，其包括具有開關(guān)阱偏置的NM0S開關(guān)；
[0012] 圖3所示的是根據(jù)本發(fā)明另一種示例的實施方式的位于隔離阱中的減小多功能 連接中串?dāng)_的NM0S開關(guān)，隔離阱位于深N阱區(qū)域；
[0013] 圖4所示的是根據(jù)本發(fā)明另一種示例的實施方式的包括開關(guān)電路的媒體播放設(shè) 備；以及
[0014] 圖5A和圖5B所示的是根據(jù)本發(fā)明的其他實施方式的分別處于工作狀態(tài)的減小多 功能連接中的串?dāng)_的開關(guān)裝置。

【具體實施方式】
[0015] 以下將通過附圖中示例的說明詳細(xì)闡述本發(fā)明的細(xì)節(jié)，本發(fā)明亦可適用各種變通 與修飾。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不局限于所描述的特定實施方式。對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人 員而言，在不背離本發(fā)明的權(quán)利要求的范疇內(nèi)可以作出多種具體變化，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的范圍內(nèi)。此外，本申請全文中所指的"示例"僅為表述之用，非為限制。
[0016] 本發(fā)明的諸多方面可以適用于多種不同類型的設(shè)備、系統(tǒng)和方法，其涉及到利用 常用的一個或多個引腳來在不同的信道之間提供連接。本發(fā)明的多個方面可以通過上下文 所描述的種種示例展示，本發(fā)明并不限于所述的示例。
[0017] 本發(fā)明的諸多實施方式指向在兩個或多個信道之間減小串?dāng)_，所述信道耦合到常 用的一個或多個輸出或輸入或輸入/輸出引腳。在某些實施方式中，利用體效應(yīng)偏置控制 場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)電路，如NM0S或PM0S型開關(guān)或傳送柵開關(guān)，以在易于發(fā)生串?dāng)_的情況下 調(diào)節(jié)開關(guān)閾值電壓。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式，在高速復(fù)用器中，當(dāng)負(fù)電壓下沖干擾信道 (開信道）時，犧牲信道（關(guān)信道）的串?dāng)_得以減小。在NM0S或PM0S開關(guān)中，體效應(yīng)得到 控制，從而將犧牲信道和干擾信道互相之間解耦合。例如，在NM0S開關(guān)被用于將媒體信道 (如音頻信道）耦合到輸出引腳并在另一個通用信道中傳輸數(shù)據(jù)時，該數(shù)據(jù)信道可能會與 音頻信道/信號產(chǎn)生干擾。體效應(yīng)被用來增加 NM0S開關(guān)的閾值電壓，以減小串?dāng)_。在一些 實施例中，響應(yīng)于信號的負(fù)向偏移，閾值電壓被設(shè)置得高于一個靜電放電（ESD)二極管的 筘位電壓，該ESD二極管耦合到地。在其他涉及PM0S開關(guān)的實施例中，閾值電壓設(shè)置得比 ESD二極管的筘位電壓高，ESD二極管耦合到供電電壓。在此情況下，對于NM0S開關(guān)實施例 而言，當(dāng)檢測到負(fù)信號（如利用在信道之間的_60dB或更大的隔離）時，經(jīng)過犧牲信道的通 路可以設(shè)置為高阻抗，以保證該通路的不啟用/空轉(zhuǎn)狀態(tài)。在另一種情況下，響應(yīng)于PM0S 開關(guān)的高于供電電壓的正向偏移，可以在存在一個高于供電電壓而低于ESD箝位電壓的電 壓時，設(shè)置經(jīng)過犧牲信道的電流通路為高阻抗。在包括了 P型和N型關(guān)斷/犧牲開關(guān)的傳 送門中，可以相應(yīng)地偏置阱，從而減小在關(guān)斷狀態(tài)下的電流流通。示例地，這種方法有利于 減少一個信道與另一個信道（如音頻信道）之間的不必要的耦合。例如，通過減少從通用 串行總線（USB)源中的噪聲被耦合到數(shù)字音頻信號，從而減小所切換的音頻信號的失真。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的諸多實施方式已經(jīng)發(fā)現(xiàn)/意識到，具有阱偏置的隔離提升可達(dá)至 少-40dB至約-60dB。進一步地，通過本發(fā)明各實施方式所描述的M0S型開關(guān)，所述實施 方式可以應(yīng)用于各類的主動開關(guān)用途中，且可以減小或最小化串?dāng)_或不必要的開關(guān)路徑連 通，例如當(dāng)開關(guān)通過線纜或塢站連接器連接到器件的外部時。
[0020] 現(xiàn)在參考圖示，圖1所示的是根據(jù)一種示例的實施方式的減小多用途連接的串?dāng)_ 的裝置100。該裝置100包括第一開關(guān)電路110和第二開關(guān)電路120,第一開關(guān)電路110和 第二開關(guān)電路120各自分別包括了圖中所示的場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)112、114、122和124。ESD 電路包括二極管130和參考電壓電路140,且當(dāng)DPI上的電壓低于二極管130的閾值/ESD 二極管筘位電壓時，操作為從DPI的信道上分流電流。圖中所示的該裝置還包括其他類似 的二極管，并示例地連接到參考電壓電路和DP2、DIG_DP和USB0_DP的每一個。
[0021] 該裝置100還包括偏置電路126,當(dāng)場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)114為關(guān)斷狀態(tài)時,其偏置 場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)114的一個溝道和/或阱區(qū)域。該偏置提升了開關(guān)114的閾值電壓，并 在DPI上的信號下降到140的參考電壓以下時（示例地，在DPI上該電壓下，開關(guān)114 一般 為導(dǎo)通），減小或阻止了沿圖中線102所示的電流流動。
[0022] 示例地，這種方法可以執(zhí)行于：DPI上通過USB信號，同時DP2和DIG_DP上通過數(shù) 字音頻信號，其中DIP_DP產(chǎn)生音頻干擾并在數(shù)字音頻中產(chǎn)生失真或串?dāng)_。當(dāng)DPI上的電壓 低于參考電壓時，所示的電流路徑102可能會從USB0_DP (例如作為干擾開關(guān)）上的USB信 號向DP2和DIG_DP(例如作為犧牲數(shù)字音頻開關(guān)）上的數(shù)字信號產(chǎn)生串?dāng)_。于是，偏置電 路126運行以在開關(guān)114上施加一個偏置，并在該開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時，阻止或減小通過該 開關(guān)的導(dǎo)通性。示例地，該偏置還可以涉及如圖中127所示的-0.9V的偏置（例如當(dāng)開關(guān) 114為NM0S晶體管，且該偏置被施加到阱中，該晶體管的一個溝道位于該阱中）。這同樣可 以減小非對稱的失真，其中區(qū)別性地沒有耦合負(fù)脈沖。偏置電路126保證了開關(guān)114的閾值 開關(guān)電壓高于ESD筘位電壓，從而對于更高的負(fù)電壓而言，導(dǎo)通通路是通過ESD二極管130 的。
[0023] 以下描述系關(guān)于其他示例性的實施方式，其可以與圖1所示的裝置結(jié)合使用及/ 或單獨適用。該實施方式系關(guān)于一種裝置，其具有多引腳連接器，并包括至少第一信號承載 電極和第二信號承載電極，第一信號承載電極和第二信號承載電極與該裝置的外部設(shè)備通 信。該裝置還包括多個用于減小串?dāng)_的場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)。這些開關(guān)包括第一開關(guān)（例如 一種如圖1中114實施的M0S晶體管），其包括鄰近溝道的柵電極，響應(yīng)于施加在柵電極上 的閾值開關(guān)電壓，溝道連通第一電極和第二電極。第一電極和第二電極（如源區(qū)和漏區(qū)） 連接于第一信號承載電極和第一信道之間，當(dāng)溝道處于導(dǎo)通狀態(tài)時，第一信道耦合到第一 信號承載電極（例如將DIG_DP與DPI連接）。所述開關(guān)還包括第二場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)（如 112)，其連接在第二信號承載電極和第一信道之間；第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)（如112)，其連 接在第一信號承載電極和第二信道之間；第四場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)（例如124)，其連接在第 二信號承載電極和第二信道之間。靜電放電（ESD)電路包括二極管（如130)，其連接第一 信道和參考電壓（如140)，并在第一信道的電壓低于ESD筘位電壓時（例如，當(dāng)ESD電路響 應(yīng)于小于參考電壓的第一信道上的電壓而筘位第一信道上的電壓時）切換到導(dǎo)通狀態(tài)。
[0024] 通過偏置溝道區(qū)域并提升閾值開關(guān)電壓到高于ESD筘位電壓的水平，當(dāng)?shù)谝粓鲂?應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)處于判斷狀態(tài)時，偏置電路（如126)減小了第一信道和第二信道之間的串 擾。在此情況下，該偏置減少了信號從信號承載電極中的一個通過第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān) 向第二信道的流通，所述信號承載電極中的一個通過第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)連接到第一信 道。示例地，這種減小在有信號存在于第一信道（如通過第二開關(guān)流通到第一信號承載電 極）時產(chǎn)生作用，所述信號例如為通用串行總線（USB)信號。這種方法從而適用于同時進 行USB和數(shù)字音頻信號的通信。上述方法還利用了第一開關(guān)的實施，第一開關(guān)具有的閾值 電壓和工作特性使其可以響應(yīng)于第一信道中的信號降到參考電壓以下時切換到接通狀態(tài)， 不接入阱偏置電路，而所加入的偏置電路工作于關(guān)斷狀態(tài)而在接通狀態(tài)時一般允許原來的 切換。
[0025] 該偏置電路可以在一種或多種不同的方式下被實施。例如，偏置電路可以包括一 個或多個電壓反相器和背柵，用于向溝道或阱區(qū)施加偏置。在各種的實施方式中，偏置電路 將閾值開關(guān)電壓提升到一定水平，從而在第二信號承載電極上的電壓低于參考電壓時，可 以阻止第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)切換到接通狀態(tài)。示例地，這種偏置涉及施加一種阱偏置， 從而阻止第一開關(guān)將來自第二電極并由第二開關(guān)接收的信號傳遞到第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開 關(guān)（例如，阻止圖1中的通路102變?yōu)閱⒂脿顟B(tài)）。在其他實施方式中，偏置電路包括第一 開關(guān)，第一開關(guān)連接偏置電壓，以偏置溝道區(qū)域并提升閾值開關(guān)電路（例如圖5A和圖5B所 示）。在特定的實施方式中，偏置電路連接到阱區(qū)，溝道（例如作為阱偏置電路）位于阱區(qū)。
[0026] 第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)也可以以多種方式實施。在某些實施方式中，第一開關(guān)是 NM0S晶體管，偏置電路通過負(fù)電壓偏置溝道區(qū)域而提升閾值開關(guān)電壓。在其他實施方式中， 第一開關(guān)是PM0S晶體管，偏置電路通過正電壓偏置溝道區(qū)域而提升閾值開關(guān)電壓。
[0027] 在本發(fā)明的描述中，各個各類的信號都可以被傳送。在某些實施方式中，多引腳連 接器同時通過第一信道進行通用串行總線信號的通信和通過第二信道進行數(shù)字音頻信號 的通信；所述通過分別經(jīng)由第一信號承載電極和第二信號承載電極。第一開關(guān)在其關(guān)斷狀 態(tài)時被使用，以阻止通用串行總線信號通過第三開關(guān)串?dāng)_到第二信道，其中偏置電路增加 第一開關(guān)的閾值。
[0028] 在本發(fā)明的各實施方式，第三開關(guān)同樣具有源極和漏極區(qū)域，源極區(qū)域和漏極區(qū) 域由位于阱區(qū)的溝道連接；第三開關(guān)還具有柵極，柵極響應(yīng)于閾值開關(guān)電壓，根據(jù)溝道/阱 區(qū)的偏置狀態(tài)而將溝道切換為導(dǎo)通狀態(tài)。第二ESD電路包括二極管,該二極管連接第二信 道與參考電壓，并響應(yīng)于第二信道中的高于第二閾值電壓水平的電壓而切換為導(dǎo)通狀態(tài)。 第二溝道/阱偏置電路通過響應(yīng)于第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)而偏置溝道/阱 區(qū)，并提升第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)的閾值開關(guān)電壓至高水平，從而減小信道之間的串?dāng)_。第 三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)的所述高電壓水平高于第二ESD電路的閾值放電電壓。從而，第三開 關(guān)的偏置相似地減小了信號從所述信號承載電極中的一個通過第三開關(guān)向第一信道的傳 遞，所述信號承載電極中的一個連接到第二信道。
[0029] 圖1中的雙開關(guān)裝置150示出了本發(fā)明的另一個示意性的實施方式，其包括開關(guān) 122、124,其中偏置電路126實施為將開關(guān)122進行如上所述的對開關(guān)112的偏置，并且不 包括與額外的開關(guān)112和114的連接（如152所示的斷開）。從而，當(dāng)開關(guān)122斷開而開 關(guān)124合上以在DP2和USB0_DP之間耦合USB信號時，開關(guān)122被偏置以減小DP2上的信 號與DIG_DP上的信號的耦合。
[0030] 圖2所示的是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的開關(guān)裝置200,其可以減小多功能連 接的串?dāng)_。示例地，該裝置200可以實施為包括開關(guān)，該開關(guān)例如圖1中所示的開關(guān)114,或 其他可能的開關(guān)。該開關(guān)200包括M0S晶體管具有由溝道230隔開的源210和漏220,以及 在溝道上的柵240。溝道230位于P阱250中，P阱250包括高摻雜的P+接觸區(qū)252。偏 置電路包括開關(guān)260和262,開關(guān)260和262操作為向P阱250施加偏置電壓，以在晶體管 處于關(guān)斷狀態(tài)時提升晶體管的閾值電壓（在本實施方式中-2. 4V)。示例性地，開關(guān)260表 示為連接到-2. 4V，且可以被耦合以提供一個遠(yuǎn)小于在關(guān)斷狀態(tài)下施加到柵240的電壓的 電壓。利用了體效應(yīng)來增大晶體管的閾值。當(dāng)晶體管關(guān)斷時，開關(guān)260閉合；當(dāng)晶體管接通 時，開關(guān)262打開（示例地，從而在導(dǎo)通狀態(tài)下閾值開關(guān)電壓不會增加）。
[0031] 圖3所示的是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的開關(guān)裝置300,其可以減小多功能連 接的串?dāng)_。該裝置300與裝置200相似，包括一個晶體管，該晶體管具有源310、漏320、溝 道330、柵340、P阱區(qū)350和P+接觸區(qū)352,并連接到開關(guān)360、362,以分別耦合電壓（示 例地示出了，分別為-2. 4V和0V)。裝置300還包括深N阱370和N+接觸區(qū)372, N+接觸 區(qū)372與深N阱370接觸，并耦合到一個電壓（如VDD3V0)。深N阱370可以在一個阱制 程中被用來制作本地P阱區(qū)350。當(dāng)晶體管關(guān)斷時開關(guān)360閉合，當(dāng)晶體管接通時開關(guān)362 打開。
[0032] 根據(jù)多個實施方式，例如圖3所示的阱區(qū)或溝道區(qū)的偏置被執(zhí)行為符合以下閾值 電壓（Vt)的控制，其是在所施加的偏置下從初始閾值電壓Vto提升而來：
[0033] = VtQ + +
[0034] 基于此，可以在NMOS晶體管關(guān)斷時，通過將隔離的P阱偏置到負(fù)電壓（例 如-2. 4V)，以增大隔離的NM0S閾值電壓，其中閾值電壓可以增大約35%。請參考圖1，所述 方法可以將開關(guān)114的閾值電壓設(shè)置為高于ESD二極管130,從而二極管在更高的負(fù)電壓下 開始導(dǎo)通，并為NM0S器件的電壓筘位在增大的閾值電壓以下。
[0035] 圖4所示的是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的媒體播放設(shè)備400,其包括復(fù)用器電 路410。播放設(shè)備400還包括多引腳連接器420,其可以連接到外部設(shè)備（例如通過線纜或 擴展塢站）并將不同類型的信號傳遞到相應(yīng)的連接器引腳。設(shè)備400還包括USB電路430 和數(shù)字音頻電路440,數(shù)字音頻電路400通過輸出插座442 (例如為耳機）或通過無線連接 提供音頻輸出。
[0036] 復(fù)用器電路410包括開關(guān)411、412,分別耦合輸入引腳413至數(shù)字音頻電路440或 USB電路430。開關(guān)414和415同樣分別耦合輸入引腳416至數(shù)字音頻電路440或USB電路 430。復(fù)用器410還包括偏置電路417,偏置電路417向開關(guān)411、412、414或415中的一個 或多個施加溝道或阱偏置，從而上述場效應(yīng)開關(guān)減小相應(yīng)的信道之間的串?dāng)_。特別地，偏置 電路417偏置非導(dǎo)通溝道的本地阱或隔離襯底，并將所述開關(guān)中的一個的閾值開關(guān)電壓提 升到高于ESD閾值筘位電壓的水平，從而減小信道之間的信號傳遞。示例地，本發(fā)明可以用 于便利平行的媒體信號與USB信號（如數(shù)據(jù)同步、電源、視頻）通信。例如，所述偏置可用 于減小串?dāng)_，例如在引腳413和416中的一個上被施加了負(fù)電壓時，在輸出音頻（通過442) 中可能在獨立于來自其他引腳的音頻之外聽到尖頭信號。進一步地，根據(jù)本發(fā)明的其他實 施方式，除了圖中所示的兩個引腳之外，還可以存在多個這種引腳以及相應(yīng)的其他開關(guān)，實 施為選擇性地將多于兩個引腳連接到特定的信道。
[0037] 圖5A和圖5B所示的是根據(jù)本發(fā)明的其他實施方式的開關(guān)裝置，其可以減小多功 能連接中的串?dāng)_。從圖5A開始，其分別示出了復(fù)用器電路（示例地，它們可以共同實施）510 和520,其包括開關(guān)S1至S6,開關(guān)操作為在連接器530和相應(yīng)的信道USB0、USB1以及DIG_ Audio之間以圖示的示例性的信號水平連接。在圖5A所示的實施方式中，分別閉合開關(guān)S1 至S6以將連接器530處接收的USB數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)耦合到USBO和DIG_Audio信道。開關(guān) S2、S3、S4和S6中的每一個操作為在施加了偏置后如上所述提升了閾值電壓而處于打開狀 態(tài)。
[0038] 請參考圖5B，開關(guān)S2和S6閉合，開關(guān)S1、S3、S4和S5運行于偏置下的如上所述 的打開狀態(tài)，以減小串?dāng)_。開關(guān)S2將USB1數(shù)據(jù)傳送到USB1信道，開關(guān)S6將音頻數(shù)據(jù)傳送 到DIG_Audio信道，其中所示的各信號電壓均為示例性的。
[0039] 本發(fā)明所述的電路、模塊、集成和功能可以利用一個或多個不同的電路來實現(xiàn)。 例如，離散邏輯電路或可編程邏輯電路可以配置為實現(xiàn)圖示的和上述的運行/動作，其與 SIM(客戶身份識別模塊）卡、智能卡或其他應(yīng)用有關(guān)。在部分實施方式中，可編程電路包括 了一個或多個計算機類型的電路，其被編程用于執(zhí)行一組（或多組）指令（和/或配置數(shù) 據(jù)）。所述指令（和/或配置數(shù)據(jù)）可以固件或軟件的形式存儲于存儲器（電路），并可自 所述存儲器（電路）讀出。作為一種示例，第一模塊和第二模塊可包括由CPU基于硬件的 電路和一組以固件形式存在的指令的集合，其中第一模塊包括第一 CPU硬件電路和一組指 令，第二模塊包括第二CPU硬件電路和另一組指令。示例地，這種電路為認(rèn)證和/或運行而 進行數(shù)據(jù)通信。
[0040] 根據(jù)以上討論和描述，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以在無須嚴(yán)格遵從于前述實施 方式和應(yīng)用的情況下作出種種修改或變動。例如，上述的各種基于NM0S應(yīng)用的阱偏置和開 關(guān)可以利用PM0S器件來實現(xiàn)，如類似地減小不必要的開關(guān)和相應(yīng)的耦合。本發(fā)明的各實施 方式指向和/或可實現(xiàn)為利用一種或多種方法在開關(guān)電路中進行偏置，從而減小寄生電容 負(fù)載或提升閾值電壓，如Den Besten等人的申請?zhí)枮?3/839687,名為"HIGH-SPEED SWITCH WITH SIGNAL-FOLLOWER CONTROLOFFSETTING EFFECTIVE VISIBLE-MPEDANCE LOADING" 的 美國專利申請中所述，該美國專利申請作為參考引用結(jié)合在本文中。至于閾值電壓的描述， 根據(jù)具體的實現(xiàn)方式不同，如NM0S或PN0S，所述的高于或低于所述閾值和其他術(shù)語，指的 是超過所述電壓應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)為正向或負(fù)向地下降到或上升（如通過負(fù)數(shù)得更多來超過某個 值）。如此，實施方式中涉及到超過的閾值的可以是下降到低于，而下降到低于可以是超過， 從而形成相似的操作（如導(dǎo)致ESD電路分流電流或?qū)е戮w管導(dǎo)通）。例如，在某些實施 方式中，關(guān)于提升晶體管的閾值電壓至高于ESD閾值電壓，可以表示提升晶體管的閾值電 壓到比負(fù)的ESD閾值電壓負(fù)得更多的電壓。此外，本發(fā)明的各實施方式可以在可攜帶設(shè)備 中實現(xiàn)，例如平板電腦或其他具有顯示端口連接器的設(shè)備，其中開關(guān)（如縱橫制開關(guān)）與連 接器相接口。敏感的數(shù)字音頻信號，例如在空閑狀態(tài)通信的信號，不致于被其他信號開關(guān)， 如USB或UART信號開關(guān)，所影響。此外，本發(fā)明各實施方式的一個或多個開關(guān)可以利用不 同類型的開關(guān)來實現(xiàn)，如那種可以不利用場效應(yīng)工作的開關(guān)。此等修改并不背離本發(fā)明的 真實精神和范圍，以及附后的權(quán)利要求所述的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種減少串?dāng)_的裝置，其特征在于，包括： 多引腳連接器，包括至少第一信號承載電極和第二信號承載電極，第一信號承載電極 和第二信號承載電極配置為與所述裝置外部的設(shè)備通信； 第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，包括柵電極，柵電極鄰近溝道區(qū)域，溝道區(qū)域配置為響應(yīng)于施 加在柵電極上的閾值開關(guān)電壓而連接第一電極和第二電極；第一電極和第二電極連接在第 一信號承載電極和第一信道之間； 第二場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，連接于第二信號承載電極和第一信道之間； 靜電放電（ESD)電路，包括二極管，二極管連接第一信道和參考電壓，靜電放電電路配 置為響應(yīng)于第一信道上的閾值放電電壓而切換為導(dǎo)通狀態(tài)導(dǎo)致二極管分流電流；以及 偏置電路，配置為當(dāng)?shù)谝粓鲂?yīng)半導(dǎo)體開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時，通過偏置溝道區(qū)域及提 升閾值開關(guān)電壓至高于靜電放電的閾值放電電壓的水平來減少第一信號承載電極和第二 信號承載電極之間的串?dāng)_，其中所述偏置減少了所述信號承載電極之間通過第一場效應(yīng)半 導(dǎo)體開關(guān)的信號傳遞。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：偏置電路配置為提升閾值開關(guān)電壓至一個 電壓水平，該電壓水平下當(dāng)?shù)诙鲂?yīng)半導(dǎo)體開關(guān)處于接通狀態(tài)時阻止第一場效應(yīng)半導(dǎo)體 開關(guān)切換至接通狀態(tài)。
3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)為NMOS晶體管，偏 置電路配置為通過負(fù)電壓偏置本地襯底或溝道區(qū)域的阱中的一個來提升閾值開關(guān)電壓。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)是PMOS晶體管，偏 置電路配置為通過正電壓偏置本地襯底或溝道區(qū)域的阱中的一個來提升閾值開關(guān)電壓。
5. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于： 進一步包括第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)和第四場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān) 連接于第一信號承載電極和第二信道之間，第四場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)連接于第二信號承載電 極和第二信道之間； 其中多引腳連接器分別通過第一信號承載電極和第二信號承載電極同時經(jīng)第一信道 進行通用串行總線信號的通信和經(jīng)第二信道進行數(shù)字音頻信號的通信，其中利用第一場效 應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)來阻止通用串行總線信號經(jīng)由第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)串?dāng)_進 入第二信道。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：偏置電路包括第一開關(guān)，第一開關(guān)配置為連 接偏置電壓以偏置溝道區(qū)域和提升閾值開關(guān)電壓。
7. -種裝置，其特征在于，包括： 多引腳連接器，包括至少第一信號承載電極和第二信號承載電極，第一信號承載電極 和第二信號承載電極配置為與所述裝置外部的設(shè)備通信； 第一開關(guān)電路，配置為包括第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)和第二場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，第一場 效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)和第二場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)分別將第一信號承載電極和第二信號承載電極 連接到第一信道，第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)包括： 源區(qū)和漏區(qū)，在阱區(qū)域中由溝道相連，以及 柵，配置為響應(yīng)于閾值開關(guān)電壓而將溝道切換至導(dǎo)通狀態(tài)，閾值開關(guān)電壓基于阱區(qū)域 的偏置狀態(tài)； 第二開關(guān)電路，配置為包括第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)和第四場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，第三場 效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)和第四場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)分別將第一信號承載電極和第二信號承載電極 連接到第二信道； 靜電放電（ESD)電路，包括二極管，二極管連接第一信道和參考電壓，靜電放電電路配 置為響應(yīng)于第一信道上的電壓超過閾值放電電壓而切換至導(dǎo)通狀態(tài)；以及 阱偏置電路，配置為響應(yīng)于第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)而偏置阱區(qū)域并提升 閾值開關(guān)電壓至高電壓水平，以減少信道之間的串?dāng)_，所述高電壓水平高于閾值放電電壓， 其中所述偏置減少信號從信號承載電極中的一個通過第一開關(guān)電路向第二信道的傳遞，所 述信號承載電極中的一個通過第一開關(guān)電路連接到第一信道。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于：阱偏置電路配置為通過響應(yīng)于第二信號承 載電極上的電壓低于參考電壓而將閾值開關(guān)電壓提升到阻止第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)切換 至接通狀態(tài)的電壓水平，以提升所述閾值開關(guān)電壓。
9. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于：靜電放電電路配置為響應(yīng)于第一信道上的 電壓低于參考電壓而筘位第一信道上的電壓。
10. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于：第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)是NMOS晶體管，阱 偏置電路配置為通過利用負(fù)電壓偏置NMOS晶體管的P阱區(qū)域來提升閾值開關(guān)電壓。
11. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于：第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)是PMOS晶體管，阱 偏置電路配置為通過利用正電壓偏置PMOS晶體管的N阱區(qū)域來提升閾值開關(guān)電壓。
12. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于：阱偏置電路配置為通過向阱區(qū)域施加偏置 以阻止第一開關(guān)向第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)傳遞來自第二信號承載電極并由第二場效應(yīng)半 導(dǎo)體開關(guān)接收的信號，來減小信道之間的串?dāng)_。
13. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于：多引腳連接器同時分別通過第一信號承載 電極和第二信號承載電極進行通用串行總線信號和數(shù)字音頻信號的通信。
14. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于：第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)配置為，響應(yīng)于第 一信道上的信號下降到低于參考電壓、不接入阱偏置電路，而切換至接通狀態(tài)。
15. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于：講偏置電路包括電壓反相器，電壓反相器 配置為影響阱區(qū)域的偏置。
16. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于：阱偏置電路是背柵，其配置為向溝道區(qū)域 施加偏置。
17. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于： 第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)包括 源區(qū)和漏區(qū)，在阱區(qū)域中由溝道相連，以及 柵，配置為響應(yīng)于閾值開關(guān)電壓而將溝道切換至導(dǎo)通狀態(tài)， 閾值開關(guān)電壓基于阱區(qū)域的偏置狀態(tài)；以及 進一步包括 第二靜電放電電路，包括二極管，二極管連接第二信道與參考電壓，第二靜電放電電路 配置為響應(yīng)于第二信道上的電壓超過第二閾值電壓而切換至導(dǎo)通狀態(tài)，以及 第二阱偏置電路，配置為通過響應(yīng)于第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)而偏置阱區(qū) 域并提升第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)的閾值開關(guān)電壓至高電壓水平，來減小信道之間的串?dāng)_， 第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)的所述高電壓水平高于第二靜電放電電路的閾值放電電壓，其中所 述偏置減小信號從信號承載電極中的一個通過第二開關(guān)電路向第一信道的傳遞，所述信號 承載電極中的一個通過第二開關(guān)電路連接到第二信道。
18. -種媒體播放裝置，其特征在于，包括： 用戶接口，配置為向用戶提供音頻； 音頻播放電路模塊，配置為利用音頻數(shù)據(jù)生成音頻信號，以及向用戶接口提供音頻信 號； 多引腳連接器，包括至少第一信號承載電極和第二信號承載電極，第一信號承載電極 和第二信號承載電極配置為同時與媒體播放裝置外部的設(shè)備進行音頻信號和通用串行總 線信號的通信； 第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，包括柵電極，柵電極鄰近溝道區(qū)域，溝道區(qū)域配置為響應(yīng)于施 加在柵電極上的閾值開關(guān)電壓而連接第一電極和第二電極；第一電極和第二電極連接在第 一信號承載電極和第一信道之間； 第二場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，連接于第二信號承載電極和第一信道之間； 第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，連接于第一信號承載電極和第二信道之間； 第四場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)，連接于第二信號承載電極和第二信道之間； 靜電放電（ESD)電路，包括二極管，二極管連接第一信道和參考電壓，靜電放電電路配 置為響應(yīng)于第一信道上的電壓超過閾值放電電壓而切換至導(dǎo)通狀態(tài)；以及 偏置電路，配置為當(dāng)?shù)谝粓鲂?yīng)半導(dǎo)體開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時，通過偏置溝道區(qū)域及提 升閾值開關(guān)電壓至高于閾值放電電壓的水平來減少同時在第一信道和第二信道上進行通 信的通用串行總線信號和音頻信號之間的串?dāng)_，其中所述偏置減小了通用串行總線信號從 信號承載電極中的一個通過第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)向第二信道的傳遞，所述信號承載電極 中的一個通過第一場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)連接到第一信道。
19. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于：偏置電路配置為響應(yīng)于第二信號承載電 極上的通用串行總線信號的電壓低于參考電壓而提升閾值開關(guān)電壓至阻止第一場效應(yīng)半 導(dǎo)體開關(guān)切換至接通狀態(tài)的電壓水平。
20. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于： 第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)包括柵電極，柵電極鄰近溝道區(qū)域，溝道區(qū)域配置為響應(yīng)于施 加在柵電極上的閾值開關(guān)電壓而連接相應(yīng)的電極；相應(yīng)的電極連接于第二信號承載電極和 第二信道之間， 進一步包括第二靜電放電電路，第二靜電放電電路包括二極管，二極管連接第二信道 和參考電壓，第二靜電放電電路配置為響應(yīng)于第二信道上的電壓超過第二閾值電壓水平而 切換到導(dǎo)通狀態(tài)，以及 第二偏置電路，配置為當(dāng)?shù)谌龍鲂?yīng)半導(dǎo)體開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時，通過偏置溝道區(qū)域 及提升第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)的閾值開關(guān)電壓至高于第二靜電放電電路的閾值放電電壓 的水平來減小第一信道和第二信道之間的串?dāng)_，其中所述偏置減少了信號從信號承載電極 中的一個通過第三場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)向第一信道的傳遞，信號承載電極中的一個通過第三 場效應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)連接到第二信道。
【文檔編號】H03K17/687GK104052445SQ201410092441
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】馬旦·維穆拉, 詹姆士·卡拉維拉, 詹姆斯·斯佩哈, 格里特·W·德恩貝斯特恩 申請人:Nxp股份有限公司