具有快速接通的自舉開關(guān)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于實施具有改進(即更快)的接通時間的自舉開關(guān)電路的設(shè)備和方法。在一個實施方案中，內(nèi)部開關(guān)回路在自舉開關(guān)電路中加以實施，其中所述內(nèi)部開關(guān)回路被配置成與驅(qū)動電路輸出無關(guān)地接通所述自舉驅(qū)動電路中的輸入開關(guān)。所述實施方案將所述內(nèi)部開關(guān)回路電路從所述自舉開關(guān)電路的輸出驅(qū)動電路解耦，與所述內(nèi)部開關(guān)回路相比，所述輸出驅(qū)動電路通常具有較大負(fù)載電容。這允許所述內(nèi)部開關(guān)回路更快地接通所述自舉開關(guān)電路中的所述輸入開關(guān)并且縮短所述自舉開關(guān)電路的所述接通時間。
【專利說明】具有快速接通的自舉開關(guān)電路
[0001]優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)
[0002]本申請主張2013年3月14日提交的臨時專利申請序號61/784，773的優(yōu)先權(quán)，所述申請全部通過引用并入本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開總體上涉及開關(guān)電路，并且更具體地說涉及實施具有快速接通時間的自舉開關(guān)電路的設(shè)備、方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0004]自舉開關(guān)廣泛地用于各種類型的電路應(yīng)用中。在一個實施例中，自舉驅(qū)動電路可用于提供由荷電電容器(被稱為“自舉”電容器-C自Jji)產(chǎn)生的輸出電壓以驅(qū)動MOSFET開關(guān)的柵極并且接通MOSFET開關(guān)，所述MOSFET開關(guān)被稱為自舉開關(guān)。自舉驅(qū)動電路通過時鐘信號來定時以使自舉開關(guān)在其中輸出電壓較低并且自舉電容器帶電的斷開狀態(tài)，與其中輸出電壓較高以接通自舉MOSFET開關(guān)的接通狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。此技術(shù)可用于例如將在MOSFET開關(guān)的源極終端上接收的輸入信號連接至輸出負(fù)載，所述輸出負(fù)載連接至MOSFET開關(guān)的漏極終端。
[0005]自舉驅(qū)動電路可通常被配置成在足夠高電壓電平下處于接通狀態(tài)中時提供輸出電壓以確保MOSFET開關(guān)保持接通并且具有基于輸入信號的電壓偏移。輸出電壓以一定電壓來提供，所述電壓等于在自舉電容器兩端存儲的電壓加上輸入信號的電壓電平。那么，在以上實施例中，在MOSFET的柵極處發(fā)現(xiàn)的電壓等于在自舉電容器兩端存儲的電壓加上輸入信號的電壓電平并且當(dāng)自舉開關(guān)接通時跟蹤輸入信號。這樣就在所有輸入信號電平下保持用于MOSFET開關(guān)的相對恒定的柵極至源極電壓，從而與使用其柵極電壓被驅(qū)動升高至固定電壓的MOSFET開關(guān)相比，可在將這類自舉開關(guān)在例如取樣電路如電壓取樣和保持中使用時提供有效線性改善。包括自舉驅(qū)動電路和自舉開關(guān)本身的自舉開關(guān)電路的這些方面提供可用于許多其它開關(guān)電路應(yīng)用中的優(yōu)勢。因為自舉開關(guān)廣泛地用于以上描述的實例應(yīng)用中和許多其它不同的開關(guān)電路應(yīng)用中，所以具有因接通時間更快而使性能得以改進的改進型自舉開關(guān)電路可提供優(yōu)勢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個實例實施方案中，所述方法、設(shè)備和系統(tǒng)包括開關(guān)電路，所述開關(guān)電路具有用于接收輸入信號的輸入端并且包括自舉驅(qū)動電路，所述自舉驅(qū)動電路具有耦合至輸入端的輸入開關(guān)并且包括第一輸出端。自舉驅(qū)動電路被配置成在輸入開關(guān)處接收輸入信號并且響應(yīng)于輸入開關(guān)被第二驅(qū)動信號接通而在第一輸出端處提供第一驅(qū)動信號。開關(guān)電路包括耦合至開關(guān)電路的輸入端的開關(guān)回路。開關(guān)回路具有耦合至自舉驅(qū)動電路的輸入開關(guān)的第二輸出端。開關(guān)回路被配置成將第二輸出端上的第二驅(qū)動信號提供至自舉驅(qū)動電路中的輸入開關(guān)以接通輸入開關(guān)。所述實施方案可進一步包括耦合至第一輸出端的自舉開關(guān)，其中該開關(guān)被配置成響應(yīng)于由自舉驅(qū)動電路產(chǎn)生的第一驅(qū)動信號來接通。所述開關(guān)可在接通時在輸入端處接收輸入信號并且將其傳送至輸出端。
[0007]在另一個實施方案中，所述開關(guān)電路具有用于接收輸入信號的輸入端并且包括自舉驅(qū)動電路，所述自舉驅(qū)動電路具有耦合至輸入端的輸入開關(guān)并且包括第一輸出端。自舉驅(qū)動電路被配置成在第一輸入開關(guān)處接收輸入信號并且響應(yīng)于第一輸入開關(guān)被第二驅(qū)動信號接通而在第一輸出端處提供第一驅(qū)動信號。開關(guān)電路包括耦合至開關(guān)電路的輸入端的開關(guān)回路。開關(guān)回路具有耦合至自舉驅(qū)動電路中的第一輸入開關(guān)的第二輸出端。在此實施方案中，所述開關(guān)回路可進一步包括耦合至開關(guān)電路的輸入端的第二輸入開關(guān)，并且開關(guān)回路可被配置成響應(yīng)于開關(guān)回路中的第二輸入開關(guān)被第二驅(qū)動信號接通而將第二驅(qū)動信號提供至自舉驅(qū)動電路中的第一輸入開關(guān)。在替代實施方案中，自舉驅(qū)動電路的第一輸入開關(guān)可經(jīng)由第一自舉電容器來耦合至第一輸出端并且開關(guān)回路中的第二輸入開關(guān)可經(jīng)由第二自舉電容器來耦合至第二輸出，從而為自舉驅(qū)動電路和開關(guān)回路中的每一個提供自舉電容器。在另一個替代方案中，自舉驅(qū)動電路可進一步包括第一輸出開關(guān)，其中第一自舉電容器經(jīng)由第一輸出開關(guān)來耦合至第一輸出端并且開關(guān)回路可進一步包括第二輸出開關(guān)，其中第二自舉電容器經(jīng)由第二輸出開關(guān)來I禹合至第二輸出端。第一和第二輸出開關(guān)可響應(yīng)于至少一個時鐘信號，例如，傳輸至這兩個開關(guān)的時鐘信號輸入來接通并且提供第一和第二驅(qū)動信號。
[0008]在另一個實施方案中，所述開關(guān)電路具有用于接收輸入信號的輸入端并且包括自舉驅(qū)動電路，所述自舉驅(qū)動電路具有耦合至輸入端的輸入開關(guān)并且包括第一輸出端。自舉驅(qū)動電路被配置成在輸入開關(guān)處接收輸入信號并且響應(yīng)于輸入開關(guān)被第二驅(qū)動信號接通而在第一輸出端處提供第一驅(qū)動信號。開關(guān)電路包括耦合至開關(guān)電路的輸入端的開關(guān)回路。開關(guān)回路具有耦合至自舉驅(qū)動電路的輸入開關(guān)的第二輸出端。在此實施方案中，自舉電路的輸入開關(guān)可包括共用輸入開關(guān)，其充當(dāng)自舉驅(qū)動電路和開關(guān)回路的輸入開關(guān)。共用輸入開關(guān)可經(jīng)由自舉電容器來耦合至第一輸出端和第二輸出端并且自舉電容器可充當(dāng)自舉驅(qū)動電路和開關(guān)回路的自舉電容器。在此實施方案的替代方案中，自舉驅(qū)動電路進一步包括第一輸出開關(guān)并且自舉電容器經(jīng)由第一輸出開關(guān)來I禹合至第一輸出端。開關(guān)回路可包括第二輸出開關(guān)并且自舉電容器可經(jīng)由第二輸出開關(guān)來I禹合至第二輸出端。第一和第二輸出開關(guān)可響應(yīng)于至少一個時鐘信號，例如，傳輸至這兩個開關(guān)的時鐘信號輸入來接通并且提供第一和第二驅(qū)動信號。
[0009]在另一個實施方案中，開關(guān)電路包括在開關(guān)電路的輸入端與開關(guān)回路的輸入端之間耦合的緩沖器。在此實施方案的替代方案中，緩沖器可在開關(guān)電路的輸入端與自舉驅(qū)動電路和輸入開關(guān)回路的輸入端之間f禹合。
[0010]在另一個實施方案中，通道柵極可在開關(guān)回路的輸入端與第二輸出端之間耦合，并且響應(yīng)于至少一個時鐘信號而接通。在此實施方案中，在通道柵極接通時，開關(guān)回路將第二驅(qū)動信號提供至自舉驅(qū)動電路的輸入開關(guān)。在此實施方案的替代方案中，通道柵極可代替開關(guān)回路的輸入開關(guān)來實施或與開關(guān)回路的輸入開關(guān)并行實施。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1A示出根據(jù)本公開的一個實施方案的實例自舉開關(guān)電路；
[0012]圖1B示出可并入本公開的實例實施方案中的實例升壓驅(qū)動電路；
[0013]圖2示出根據(jù)圖1A的實施方案顯示接通速度改善的波形實例。
[0014]圖3示出根據(jù)本公開的另一個實施方案的實例自舉開關(guān)電路；
[0015]圖4示出根據(jù)本公開的另一個實施方案的實例自舉開關(guān)電路；
[0016]圖5示出根據(jù)本公開的另一個實施方案的實例自舉開關(guān)電路；
[0017]圖6示出根據(jù)本公開的另一個實施方案的實例自舉開關(guān)電路；
[0018]圖7示出可并入本公開的實例實施方案中的實例緩沖器；并且
[0019]圖8示出根據(jù)本公開的另一個實施方案的實例自舉開關(guān)電路。

【具體實施方式】
[0020]本公開總體上涉及用于可提供快速接通時間的自舉開關(guān)電路的設(shè)備、系統(tǒng)、電路和方法。在一個實例實施方案中，開關(guān)電路包括實施自舉驅(qū)動電路和內(nèi)部開關(guān)回路的電路。在此實施方案中，從內(nèi)部開關(guān)回路輸出的輸出信號可用于接通自舉驅(qū)動電路的輸入開關(guān)。內(nèi)部開關(guān)回路可用于與自舉開關(guān)柵極無關(guān)地接通自舉驅(qū)動電路的輸入開關(guān)，所述自舉開關(guān)柵極通過自舉驅(qū)動電路輸出來驅(qū)動。內(nèi)部開關(guān)回路的使用將自舉驅(qū)動電路輸出與自舉驅(qū)動電路的輸入開關(guān)解耦。裝置包括內(nèi)部開關(guān)回路電路可經(jīng)過選擇以具有比自舉驅(qū)動電路中的裝置小的尺寸，從而允許內(nèi)部開關(guān)回路具有小得多的電容。另外，內(nèi)部開關(guān)回路可被配置成不具有與自舉驅(qū)動電路輸出電容一樣大的負(fù)載電容，因為內(nèi)部開關(guān)回路不需要驅(qū)動自舉開關(guān)柵極，并且實際上只需要驅(qū)動自舉驅(qū)動電路的輸入開關(guān)，其通常在尺寸和電容方面比自舉開關(guān)柵極小。與通過產(chǎn)生開關(guān)電路輸出的自舉驅(qū)動電路的輸出來使輸入開關(guān)接通相比，這允許輸入開關(guān)快得多地來接通。包括自舉開關(guān)的內(nèi)部開關(guān)回路上的輸入開關(guān)的至少一個裝置可為低閾限裝置，從而使得能夠更快接通自舉電路的輸入開關(guān)。在另一個實施方案中，自舉開關(guān)電路包括緩沖傳送至自舉開關(guān)電路的輸入信號的緩沖器。在此實施方案的替代方案中，緩沖器可實施為只緩沖傳送至內(nèi)部開關(guān)回路的輸入信號。在另一個替代實施方案中，潛在更快的常規(guī)氧化物閾限(Vth)PMOS晶體管可與適當(dāng)柵極驅(qū)動電路一起使用，而不是高電壓PMOS晶體管。在替代實施方案中，可實施多個內(nèi)部回路。術(shù)語自舉驅(qū)動電路或外部回路用于指提供自舉驅(qū)動信號以驅(qū)動輸出開關(guān)或其它負(fù)載的任何電路。術(shù)語開關(guān)回路或內(nèi)部開關(guān)回路用于指根據(jù)本公開提供驅(qū)動信號以接通自舉驅(qū)動電路的任何電路。
[0021]現(xiàn)在參看圖1A，其中展示根據(jù)本公開的實施方案的示例性自舉開關(guān)電路100。自舉開關(guān)電路100包括自舉驅(qū)動電路102和內(nèi)部開關(guān)回路101。自舉開關(guān)電路100提供更快接通，方法是與自舉驅(qū)動電路102的輸出qbtstrp無關(guān)地利用內(nèi)部開關(guān)回路101來接通輸入開關(guān)mnl。自舉驅(qū)動電路102包括輸入開關(guān)mnl、自舉電容器C自$、輸出開關(guān)mpO以及開關(guān)mnO、mn3、mn4、mpl和mn2。內(nèi)部開關(guān)回路101包括輸入開關(guān)mnlx、自舉電容器CB_(、輸出開關(guān)mpOx以及開關(guān)mn0x、mn3x、mn4x、mplx和mn2x。自舉開關(guān)電路100還可包括驅(qū)動電路110和輸出開關(guān)mnin。自舉開關(guān)電路100的實施方案可用于任何類型的開關(guān)應(yīng)用中。舉例來說，在一個可能應(yīng)用中，自舉開關(guān)電路100可用于接通開關(guān)mnin以便允許mnin上的標(biāo)記為“in”的輸入終端處接收的信號為耦合至標(biāo)記為“out”的終端的取樣電容器充電，以用于在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中取樣。雖然圖1A中展示的實施方案，以及本公開的其它實例實施方案展示為使實例開關(guān)以具體MOSFET晶體管形式來實施，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識到本公開的功能和優(yōu)勢可使用所展示的技術(shù)和組件的各種取代和替代方案來實現(xiàn)。所有這類取代和替代方案意欲由本公開來涵蓋。
[0022]圖1A的實施方案通過執(zhí)行內(nèi)部開關(guān)回路來改進現(xiàn)有技術(shù)自舉開關(guān)電路，所述內(nèi)部開關(guān)回路以實例內(nèi)部開關(guān)回路101形式來實施，以縮短接通時間。在現(xiàn)有技術(shù)實行方案中，自舉驅(qū)動電路的輸入開關(guān)mnl通過由自舉驅(qū)動電路本身輸出的信號qbtstrp來接通，并且自舉開關(guān)電路不包括任何內(nèi)部開關(guān)回路。
[0023]在自舉開關(guān)電路100的操作中，ClkB時鐘信號被輸入至驅(qū)動電路110，并且輸入至開關(guān)輸入端mnO、mnOx、mpO、mpOx、mpl、mplx、mn4和mn4x。當(dāng)clkB處于高邏輯電平時，自舉驅(qū)動電路102的qbtstrp輸出經(jīng)由置位開關(guān)mpl、mn3和mn4來設(shè)定為低，并且通過使mpO處于斷開狀態(tài)而與Ceiii分離。這導(dǎo)致輸出開關(guān)mnin處于斷開狀態(tài)。類似地，另外在clkB處于高邏輯電平時，開關(guān)回路101的qbtstrpx輸出經(jīng)由置位開關(guān)mplx、mn3x和mn4x來設(shè)定為低并且通過使mpOx處于斷開狀態(tài)而與Cmotx分離。這導(dǎo)致自舉驅(qū)動電路102和開關(guān)回路101的輸入開關(guān)mnl和mnlx分別關(guān)斷。另外，當(dāng)clkB較高時,經(jīng)由對開關(guān)mn2和mnO進行充電來將C自舉充電至電壓VBOOT=VTOP減去VSS (接地)并且經(jīng)由對開關(guān)mn2x和mnOx進行充電將Cbqqtx充電至電壓VBOOT=VTOP減去VSS (接地)。
[0024]當(dāng)clkB變化至低邏輯電平時，開關(guān)電路101的qbtstrpx輸出通過Cbqqtx與qbtstrpx的連接而設(shè)定為電壓VBOOT。這通過將mpOx接通并且通過將mn3x和mn4x關(guān)斷來產(chǎn)生。當(dāng)clkB變低時，mnOx和mn2x也關(guān)斷。類似地，當(dāng)clkB變化至低邏輯電平時，自舉驅(qū)動電路102的qbtstrp輸出通過C自舉與qbtstrp的連接來設(shè)定為電壓VBOOT。這通過將mpO接通并且通過將mn3和mn4關(guān)斷來產(chǎn)生。當(dāng)clkB變低時，mnO和mn2也關(guān)斷。通過將驅(qū)動信號qbtstrpx設(shè)定為電壓VBOOT來將自舉驅(qū)動電路102的輸入開關(guān)mnl和開關(guān)電路101的輸入開關(guān)mnlx接通。根據(jù)本公開使用驅(qū)動信號如qbtstrpx來接通可產(chǎn)生輸出驅(qū)動信號qbtstrp的自舉驅(qū)動電路的輸入開關(guān)mnl。當(dāng)輸入開關(guān)mnl接通時，自舉驅(qū)動電路輸出qbtstrp設(shè)定為電平C自舉兩端的電壓VBOOT加上輸入信號in的電平。然后,輸出qbtstrp可充當(dāng)輸出驅(qū)動信號。舉例來說，在圖1A的實施方案中，qbtstrp可用作輸出驅(qū)動信號以驅(qū)動輸出開關(guān)例如像輸出開關(guān)mnin并且將它轉(zhuǎn)換至接通狀態(tài)。根據(jù)本公開的輸出驅(qū)動信號可用于任何其它適當(dāng)開關(guān)應(yīng)用。
[0025]現(xiàn)在參看圖2，其中示出摸擬結(jié)果，這些摸擬結(jié)果顯示圖1A的實施方案的自舉開關(guān)電路100的經(jīng)過改進的接通特性。圖2示出y軸上的輸出qbtstrp的電壓電平(在圖1A的實施方案中)、不具有內(nèi)部開關(guān)回路的開關(guān)電路中的qbtstrp信號的電壓電平、輸入clkB和輸入信號“ in”相比于X軸上的以納秒為單位的時間的曲線圖?？梢钥闯鲈诮?.4伏的qbtstrp電壓電平下，如與未使用內(nèi)部開關(guān)回路相比，圖1A的具體實施方案的接通的時間差Tdif是約ISOpsec。當(dāng)然，這可取決于所選擇的設(shè)計參數(shù)和實施的具體實施方案而變化。
[0026]圖1A的實例實施方案中的內(nèi)部開關(guān)回路101的使用提供更快接通，方法是將包含mnOx、mnlx、mn2x、mn3x、mn4x、mplx和mpOx的內(nèi)部開關(guān)回路101 (其通常具有較小電容負(fù)載)與外部回路自舉驅(qū)動電路102解耦，所述外部回路自舉驅(qū)動電路102包含mnO、mnl、mn2、mn3、mn4、mpl和mpO,其驅(qū)動輸出qbtstrp,并且通常具有較大電容負(fù)載。在圖1A的實施方案的執(zhí)行中，內(nèi)部開關(guān)回路101裝置mnOx、mnlx、mn2x、mn3x、mn4x、mplx和mpOx尺寸只需要為驅(qū)動自舉開關(guān)電路100中的外部回路自舉驅(qū)動電路102的裝置的尺寸的一小部分。適當(dāng)尺寸定位和尺寸關(guān)系取決于不同參數(shù)的不同設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
[0027]自舉開關(guān)電路100的至少幾個方面使更快接通成為可能。因為mnl的輸入未由qbtstrp來驅(qū)動,這允許mnl (和mnlx)更快接通，因為驅(qū)動mnl的qbtstrpx節(jié)點不具有存在于節(jié)點qbtstrp上的通常較大負(fù)載電容。當(dāng)mnl快速接通,這導(dǎo)致輸出qbtstrp也快速接通。另外，因為內(nèi)部回路101的qbtstrpx不需要與qbtstrp —樣快速關(guān)斷,這允許其下拉裝置mn3x和mn4x較小并且從而向qbtstrpx添加更小電容,從而允許qbtstrpx快速升高并且甚至更快地接通mnl。
[0028]在圖1A的實施方案的替代實行方案中，mnlx可以低閾限裝置來置換，以使得能夠甚至更快地接通mnl。雖然這可能節(jié)點qbtstrpx處的失真降級,但是因為一些過程技術(shù)中的低閾限裝置傾向于更具有非線性，所以這對于自舉開關(guān)電路100的節(jié)點qbtstrp處的總體失真具有極小的影響，因為mnl可仍然用常規(guī)NMOS裝置來實施。雖然圖1A的實例實施方案展示一個內(nèi)部回路開關(guān)電路101驅(qū)動qbtstrpx并且包含mnO、mnl、mn2、mn3、mn4、mpl和mpO的一個外部回路自舉驅(qū)動電路102驅(qū)動qbtstrp,但是該實施方案可擴展至更大數(shù)量的這類回路以遞增地改進接通時間。舉例來說，第三開關(guān)回路可用于驅(qū)動mnlx的柵極，同時將qbtstrpx的使用限于只驅(qū)動mnl上的柵極,從而實現(xiàn)qbtstrpx的潛在更快的上升時間。
[0029]現(xiàn)在參看圖1B，其中示出可并入本公開的實施方案中的驅(qū)動電路110的實例。裝置電路110可包括晶體管mndl和mnd2、逆變器B2以及電容器Cdl和Cd2。驅(qū)動電路110從clkB中提供mn2和mn2x的驅(qū)動信號。圖1B中，雖然elk和clkB展示為以通過逆變器產(chǎn)生的信號形式來實施，但是其可替代地實施為非重疊時鐘(即在elk升高之前，clkB降低，并且反之亦然)。
[0030]現(xiàn)在參看圖3，其中展示根據(jù)本公開的另一個實施方案的實例自舉開關(guān)電路300。自舉開關(guān)電路300以與圖1A的自舉開關(guān)電路100類似的方式來實施，不同之處在于在圖3中，內(nèi)部開關(guān)回路電路301被配置成通過由主要C自舉電容器產(chǎn)生的qbtstrpx以及輸出開關(guān)mpOx來驅(qū)動mnl。圖3的實例實施方案利用一個自舉電容器,C自$，而不是使用單獨內(nèi)部回路Cbtotx電容器，如圖1A的實施方案中的內(nèi)部開關(guān)回路101那樣。圖3的實施方案的操作與圖1A的實施方案的操作類似，不同之處在于圖1A的實施方案中的由mnlx、mnOx和Cbqqtx提供的功能可由圖3的實施方案中的mnl、mnO和Cw來提供。雖然圖3的實施方案的接通速度可能沒有圖1A的自舉開關(guān)電路100那么快，但是與不具有根據(jù)本公開的實施方案的內(nèi)部開關(guān)回路的現(xiàn)有技術(shù)自舉開關(guān)電路相比，自舉開關(guān)電路300仍然具有更快接通。
[0031]圖1A的自舉開關(guān)電路100的接通時間也受驅(qū)動“in”上的輸入信號的電路的阻抗影響。驅(qū)動“in”的典型電路具有近似50或75歐姆的有限阻抗。為了更快地接通自舉開關(guān)電路100,自舉開關(guān)電路100可使用如圖4的實施方案中的實例自舉開關(guān)電路400中展的低阻抗緩沖器(BUF)406來實施。在添加緩沖器406的情況下，自舉開關(guān)電路400以與圖1A的自舉開關(guān)電路100類似的方式來實施。如果像在通常情況下那樣，緩沖器是非線性的，那么將緩沖器按照原樣在輸入處插入主要回路的路徑中會影響qbtstrp信號的線性。在沒有根據(jù)本公開的實施方案的內(nèi)部開關(guān)回路的情況下，沒有方法來避免自舉開關(guān)電路中的此影響。然而，在如自舉開關(guān)電路100的實行方案中，存在以下優(yōu)勢:緩沖器可僅針對內(nèi)部回路101來插入以加速接通而不使qbtstrp的線性降級。
[0032]現(xiàn)在參看圖5，其中展示根據(jù)本公開的另一個實施方案來實行的實例自舉開關(guān)電路500。自舉開關(guān)電路500以與圖1A的自舉開關(guān)電路100類似的方式來實施，改進之處在于自舉開關(guān)電路500包括在“in”輸入與mnlx的源極之間實施的緩沖器506以使得能夠更快接通qbtstrpx (并且由此更快接通qbtstrp)。雖然與圖5中展示的自舉開關(guān)電路500相t匕，圖4的自舉開關(guān)電路400可更快接通，但是展示圖5的實例實施方案具有信號qbtstrp的顯著更好的線性。這在某些應(yīng)用中可為理想的。
[0033]參看圖6，其中展示根據(jù)本公開的另一個實施方案的實例自舉開關(guān)電路600。自舉開關(guān)電路600以與圖1A的自舉開關(guān)電路100類似的方式來實施，改進之處在于添加通道柵極606。為了使得能夠更快接通，分別由elk和clkB (其中elk是clkB時鐘信號的互補物)驅(qū)動的NMOS晶體管mn5和PMOS晶體管mp2組成的互補通道柵極606可取代圖1A的實施方案中的mnlx或它可與來自圖1A的實施方案的mnlx并行安置以實施圖6的自舉開關(guān)電路600。圖6的實例實施方案具有與mnlx并行實施的通道柵極606。這提供加速qbtstrpx的接通并且由此加速qbtstrp的接通的優(yōu)勢。這是可行的，因為本公開的實施方案基本上使內(nèi)部回路601的線性與外部回路自舉驅(qū)動電路602解耦，從而允許添加與qbtstrpx信號串聯(lián)的非線性通道柵極606。在圖6中，elk是clkB的反向型式，如圖1B中展示。
[0034]現(xiàn)在參看圖7，其中示出可并入本公開的實例實施方案中的實例緩沖器。圖7展示包括NMOS晶體管mn8和電流源極701的緩沖器700，其為例如分別在圖4和5的實施方案中引入的緩沖器(BUF) 406和506的可能實行方案。
[0035]再次參看圖1B，圖1B中展示的實例mn2和mn2x驅(qū)動電路110還可用于在本公開的不同實施方案中實施驅(qū)動電路310、410、510、610和810。
[0036]現(xiàn)在參看圖8，其中展示根據(jù)本公開的另一個實施方案的實例自舉開關(guān)電路800。圖8展示經(jīng)由使用潛在更快常規(guī)氧化物常規(guī)閾限(Vth)PMOS晶體管而不是圖1A的實施方案中實施的厚氧化物高電壓(HV)PMOS晶體管mpO和mpOx來改進自舉開關(guān)電路的配置的接通時間的實例實施方案。自舉開關(guān)電路800與圖1A的自舉開關(guān)電路100相同，不同之處在于實例驅(qū)動電路820和821添加至實施方案的電路。在驅(qū)動電路820的實施方案中，晶體管mp2、mn5和mn6可稱合至mpO的柵極,并且在驅(qū)動電路821的實施方案中，晶體管mp2x、mn5x和mn6x可f禹合至mpOx的柵極。在圖8中，可產(chǎn)生mpO和mpOx上的柵極驅(qū)動以使得mpO和mpOx在標(biāo)稱操作電源電壓下不經(jīng)歷任何電壓應(yīng)力，從而允許使用實施為mpO和mpOx的潛在更快常規(guī)氧化物閾限(Vth)PMOS晶體管而不是實施為圖1A的mpO和mpOx的高電壓(HV)PMOS晶體管。在圖8中，柵極驅(qū)動晶體管mn5和mn5x可由內(nèi)部回路qbtstrpx的輸出來控制，從而使裝置mpO和mpOx的接通與重負(fù)載輸出qbtstrp解稱?？蓪嵤┗趫D8的實施方案的各種實施方案，其將本公開的其它實施方案的不同方面加以組合。圖8展示控制自舉開關(guān)電路運作的兩個時鐘信號，elk和clkB。Clk是clkB信號的反向型式，如圖1B中展示。在替代實施方案中，elk和clkB可用非重疊時鐘來置換。非重疊時鐘是指兩個時鐘，例如，elk和clkB，以使得在elk升高之前clkB降低，并且反之亦然。換句話說，這些時鐘永不同時升高。
[0037]在以上實施方案的論述中，實例開關(guān)和晶體管展示為NMOS或PMOS裝置和當(dāng)控制信號或柵極輸入信號對于NMOS晶體管來說較高或?qū)τ赑MOS晶體管來說較低時被視為接通，并且被視為當(dāng)控制信號或柵極輸入信號對于NMOS晶體管來說較低或?qū)τ赑MOS晶體管來說較高時被視為關(guān)斷。然而，應(yīng)注意互補開關(guān)和互補驅(qū)動電平的使用是用于實施這些開關(guān)的同樣可行的選項。也就是說，在柵極驅(qū)動電路互補的情況下，PMOS晶體管可取代NMOS晶體管，并且反之亦然，并且兩個NMOS和PMOS晶體管可使用控制信號的兩個極性來并行使用。另外，雖然實施方案各自展示為具有具體多個組件以及具有特定組件，本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識到實施方案適用于許多組件并且各種組件可添加至所展示的實施方案或從中移除，或置換為其它類型的組件，并且仍然在本公開的范圍內(nèi)。
[0038]在以上實施方案的公開內(nèi)容中，開關(guān)和晶體管由作為互補信號的邏輯信號如Clk和clkB來驅(qū)動。然而，elk和clkB上的非重疊時鐘，或時鐘的任何其它適當(dāng)定時方法可在任何公開實施方案中作為替代方案來實施。進一步，展示為由相同信號驅(qū)動的所有開關(guān)可由緩沖或延遲形式的共同輸入時鐘信號來驅(qū)動。
[0039]在其它實例實施方案中，附圖的電路可作為獨立模塊(例如，具有被配置來執(zhí)行具體應(yīng)用或功能的相關(guān)聯(lián)組件和電路的裝置)來實施或作為電子裝置的專用硬件中的插入模塊來實施。請注意，本公開的特定實施方案可容易地部分或完全包含在芯片上系統(tǒng)(SOC)封裝中。SOC代表將計算機或其它電子系統(tǒng)的組件集成到單個芯片中的1C。其可含有數(shù)字功能、模擬功能、混合信號功能以及通常射頻功能:上述所有功能可提供在單個芯片襯底上。其它實施方案可包括多芯片模塊(MCM)，其中多個單獨IC定位在單個電子封裝內(nèi)并且被配置來通過電子封裝彼此密切地交互。在各種其它實施方案中，放大功能可實施于專用集成電路(ASICs)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGAs)和其它半導(dǎo)體芯片中的一個或多個硅核心中。
[0040]請注意，在本文提供的許多實施例的情況下，可根據(jù)兩個、三個、四個或更多個電學(xué)組件來描述交互。然而，這只是出于清楚和舉例的目的來進行。應(yīng)了解，系統(tǒng)可用任何合適的方式來合并。根據(jù)類似設(shè)計替代方案，附圖的任何所示組件、模塊和元件可用各種可能的配置來組合，這些配置全部明確地屬于本說明書的廣泛范圍內(nèi)。在某些情況下，僅通過參考有限數(shù)目的電學(xué)元件來描述一組給定流程的一個或多個功能性可能更容易。應(yīng)了解，附圖的電路及其教示可容易地按比例縮放并且可容納很多組件以及更復(fù)雜/完善的布置和配置。因此，所提供的實施例不應(yīng)限制潛在適用于無數(shù)其它架構(gòu)的電路的范圍或抑制其廣泛教示。
[0041]請注意，在本說明書中，對包含在“一個實施方案”、“實例性實施方案”、“一實施方案”、“另一個實施方案”、“一些實施方案”、“各種實施方案”、“其它實施方案”、“替代性實施方案”等中的各種特征(例如，元件、結(jié)構(gòu)、模塊、組件、步驟、操作、特性等)的參考旨在意指任何此類特征包含在本公開的一個或多個實施方案中，但是可能或可能未必組合于相同實施方案中。
[0042]在某些情形中，本文討論的特征和實施方案可適用于醫(yī)學(xué)系統(tǒng)、科學(xué)儀器、無線和有線通信、雷達、工業(yè)過程控制、音頻和視頻設(shè)備、電流感測、儀器(其可為高精度)和其它基于數(shù)字處理的系統(tǒng)。
[0043]此外，以上論述的某些實施方案可置備于用于醫(yī)學(xué)成像、患者監(jiān)視、醫(yī)學(xué)儀器和家庭醫(yī)療保健的數(shù)字信號處理技術(shù)中。這可包括肺部監(jiān)視器、加速度計、心率監(jiān)視器、起搏器等。其它應(yīng)用可涉及用于安全系統(tǒng)(例如，穩(wěn)定控制系統(tǒng)、駕駛員輔助系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、信息娛樂服務(wù)和任何種類的內(nèi)部應(yīng)用)的汽車技術(shù)。此外，傳動系統(tǒng)(例如，在混合和電動車輛中)可將高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換產(chǎn)物用于蓄電池監(jiān)視、控制系統(tǒng)、報告控制、維修活動等。
[0044]在另外其它實例情形中，本公開的教義可適用于工業(yè)市場，其包括有助于推動生產(chǎn)力、能源效率和可靠性的過程控制系統(tǒng)。在消費應(yīng)用中，以上討論的信號處理電路的教義可用于圖像處理、自動聚焦和圖像穩(wěn)定化(例如，數(shù)字靜態(tài)照相機、攝像機等)。其它消費應(yīng)用可包括用于家庭影院系統(tǒng)、DVD刻錄機和高清晰度電視的音頻和視頻處理器。另外其它消費應(yīng)用可涉及高級觸摸屏控制器(例如，用于任何類型的便攜式媒體裝置)。因此，這類技術(shù)可容易地為智能手機、平板裝置、安全系統(tǒng)、PCs、游戲技術(shù)、虛擬現(xiàn)實、模擬訓(xùn)練等的一部分。
[0045]眾多其它變化、取代、變型、更改和修改可由本領(lǐng)域技術(shù)人員來確定，并且預(yù)期本公開涵蓋屬于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有此類變化、取代、變型、更改和修改。為了幫助美國專利和商標(biāo)局(USPTO)以及另外對本申請頒發(fā)的任何專利的任何讀者來理解在此所附的權(quán)利要求書， 申請人:希望注意， 申請人::(a)不希望任何所附權(quán)利要求調(diào)用在其 申請日期:存在的35U.S.C.第112章第六(6)段，除非在特定權(quán)利要求中具體使用措詞“用于……的裝置”或“用于……的步驟”；并且(b)不希望通過說明書中的任何陳述來以未在所附權(quán)利要求書中另外反映的任何方式限制本公開。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)電路，其包括: 輸入端，其接收輸入信號； 自舉驅(qū)動電路，其具有自舉電容器、輸出開關(guān)、輸入開關(guān)和第一輸出端，其中所述輸入開關(guān)將所述輸入端耦合至所述自舉電容器并且所述輸出開關(guān)將所述自舉電容器耦合至所述第一輸出端，所述自舉驅(qū)動電路被配置成在所述輸入開關(guān)處接收所述輸入信號并且響應(yīng)于所述輸入開關(guān)由第二驅(qū)動信號接通而在所述第一輸出端上提供第一驅(qū)動信號；以及 開關(guān)回路，其耦合至所述輸入端并且具有耦合至所述輸入開關(guān)的第二輸出端，所述開關(guān)回路被配置成在所述第二輸出端上將所述第二驅(qū)動信號提供給所述輸入開關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述自舉驅(qū)動電路的所述輸入開關(guān)包括第一輸入開關(guān)并且所述開關(guān)回路進一步包括耦合至所述輸入端的第二輸入開關(guān)，其中所述開關(guān)回路被配置成響應(yīng)于所述第二輸入開關(guān)由所述第二驅(qū)動信號接通而提供所述第二驅(qū)動信號。
3.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)電路，其中所述自舉驅(qū)動電路的所述自舉電容器和所述輸出開關(guān)分別包括第一自舉電容器和第一輸出開關(guān)，并且所述開關(guān)回路包括耦合至所述第二輸入開關(guān)的第二自舉電容器以及將所述第二自舉電容器耦合至所述第二輸出端的第二輸出開關(guān)，并且其中所述第一和第二輸出開關(guān)響應(yīng)于至少一個時鐘信號處于第一邏輯電平而接通。
4.如權(quán)利要求 3所述的開關(guān)電路，其中所述自舉驅(qū)動電路進一步包括耦合至所述第一自舉電容器的至少一個第一充電開關(guān)和耦合至所述第一輸出端的至少一個第一置位開關(guān)，并且所述開關(guān)回路包括耦合至所述第二自舉電容器的至少一個第二充電開關(guān)和耦合至所述第二輸出端的至少一個第二置位開關(guān)，其中當(dāng)所述至少一個時鐘信號處于第二邏輯電平時，所述第一和第二至少一個充電開關(guān)接通以便將所述第一和第二自舉電容器充電至VBOOT電壓并且所述第一和第二至少一個置位開關(guān)接通以便將所述第一和第二驅(qū)動信號設(shè)置為低邏輯電平。
5.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其進一步包括柵極耦合至所述第一輸出端的自舉開關(guān)，所述自舉開關(guān)被配置成響應(yīng)于所述第一驅(qū)動信號而接通。
6.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述輸入開關(guān)包括共用輸入開關(guān)，所述共用輸入開關(guān)進一步經(jīng)由所述開關(guān)回路將所述輸入端耦合至所述第二輸出端，并且其中所述共用輸入開關(guān)充當(dāng)所述自舉驅(qū)動電路和所述開關(guān)回路的輸入開關(guān)。
7.如權(quán)利要求6所述的開關(guān)電路，其中所述共用輸入開關(guān)經(jīng)由所述自舉驅(qū)動電路的所述自舉電容器來耦合至所述第一輸出端和第二輸出端并且其中所述自舉電容器充當(dāng)所述自舉驅(qū)動電路和所述開關(guān)回路的自舉電容器。
8.如權(quán)利要求7所述的開關(guān)電路，其中所述自舉驅(qū)動電路的所述輸出開關(guān)包括第一輸出開關(guān)并且所述開關(guān)回路進一步包括第二輸出開關(guān)，其中所述自舉電容器經(jīng)由所述第二輸出開關(guān)來耦合至所述第二輸出端，并且其中所述第一和第二輸出開關(guān)響應(yīng)于至少一個時鐘信號而接通。
9.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述開關(guān)回路的所述輸入端經(jīng)由緩沖器來耦合至所述輸入端。
10.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述開關(guān)回路的所述輸入端和所述自舉驅(qū)動電路的所述輸入端經(jīng)由緩沖器來耦合至所述輸入端。
11.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述自舉驅(qū)動電路的所述輸入開關(guān)包括第一輸入開關(guān)，所述開關(guān)回路包括第一開關(guān)回路，所述第一開關(guān)回路進一步包括耦合至所述輸入端的第二輸入開關(guān)并且所述開關(guān)電路包括提供至少第三驅(qū)動信號的至少一個第二開關(guān)回路，其中所述第一開關(guān)回路被配置成響應(yīng)于所述第二輸入開關(guān)由所述至少第三驅(qū)動信號接通而提供所述第二驅(qū)動信號。
12.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述開關(guān)回路包括在所述輸入端與所述第二輸出端之間耦合的通道柵極，并且其中所述通道柵極響應(yīng)于至少一個時鐘信號而接通，并且當(dāng)所述通道柵極接通時，所述開關(guān)回路將所述第二驅(qū)動信號提供給所述輸入開關(guān)。
13.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電路，其中所述輸出開關(guān)包括第一輸出開關(guān)并且所述自舉驅(qū)動電路進一步包括耦合至所述第一輸出開關(guān)的第一輸出開關(guān)驅(qū)動電路，并且所述開關(guān)回路包括在所述輸入端與所述第二輸出端之間耦合的第二輸出開關(guān)以及耦合至所述第二輸出開關(guān)的第二輸出開關(guān)驅(qū)動電路，其中所述第一和第二輸出開關(guān)驅(qū)動電路被配置成接收所述第二驅(qū)動信號并且響應(yīng)于所述第二驅(qū)動信號而分別接通所述第一和第二輸出開關(guān)。
14.一種用于開關(guān)的方法，其包括: 在自舉驅(qū)動電路的輸入端上接收輸入信號； 在開關(guān)回路的輸入端上接收所述輸入信號； 在所述開關(guān)回路的所述輸出端上提供第一驅(qū)動信號； 在所述自舉驅(qū)動電路的輸入開關(guān)處接收所述第一驅(qū)動信號并且接通所述輸入開關(guān)；并 且 響應(yīng)于接收所述第一驅(qū)動信號而在所述自舉驅(qū)動電路的所述輸出端上提供第二驅(qū)動信號。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述自舉驅(qū)動電路的所述輸入開關(guān)與所述開關(guān)回路共用，所述共用輸入開關(guān)耦合至自舉電容器，并且所述方法進一步包括: 在將所述自舉電容器耦合至所述自舉驅(qū)動電路的所述輸出端的第一輸出開關(guān)處接收第一時鐘輸入并且接通所述第一輸出開關(guān)； 在將所述自舉電容器耦合至所述開關(guān)回路電路的所述輸出端的第二輸出開關(guān)處接收第二時鐘輸入并且接通所述共用輸入開關(guān)。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述輸入開關(guān)包括耦合至第一自舉電容器的第一輸入開關(guān)，所述開關(guān)回路包括經(jīng)由第二自舉電容器來耦合至所述開關(guān)回路的所述輸出端的第二輸入開關(guān)，并且所述方法進一步包括: 在所述開關(guān)回路中的所述第二輸入開關(guān)處接收所述第一驅(qū)動信號并且將所述開關(guān)回路的所述輸入端連接至所述第二自舉電容器。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述提供第一驅(qū)動信號包括: 在將所述開關(guān)回路的所述輸入端耦合至升壓電容器的通道柵極處接收所述輸入信號; 接收接通所述通道柵極的時鐘信號；并且 在所述開關(guān)回路電路的所述輸出端上提供所述第一驅(qū)動信號。
18.一種開關(guān)電路，其包括: 開關(guān)回路裝置，其用于在所述開關(guān)電路的輸入端處接收輸入信號并且產(chǎn)生第一驅(qū)動信號; 自舉電路裝置，其用于接收來自所述開關(guān)回路裝置的所述輸入信號和所述第一驅(qū)動信號并且產(chǎn)生第二驅(qū)動信號；以及 自舉開關(guān)裝置，其用于接收所述第二驅(qū)動信號并且響應(yīng)于所述第二驅(qū)動信號而接通。
19.如權(quán)利要求18所述的開關(guān)電路，其中所述自舉電路裝置包括輸入開關(guān)，其用于接收所述輸入信號并且響應(yīng)于接收所述第一驅(qū)動信號而接通，并且其中所述自舉電路裝置響應(yīng)于在所述輸入開關(guān)處接收所述第一驅(qū)動信號和所述輸入信號而產(chǎn)生所述第二驅(qū)動信號。
20.如權(quán)利要求19所述的開關(guān)電路，其中所述開關(guān)回路裝置包括輸入開關(guān)，其用于接收所述輸入信號并且響應(yīng)于接收所述第一驅(qū)動信號而接通，其中所述自舉電路裝置產(chǎn)生所述第一驅(qū)動信號以響應(yīng)于在所述輸入開關(guān)處接收所述輸入信號和所述第一驅(qū)動信號而接通所述自舉電路裝 置的所述輸入開關(guān)。
【文檔編號】H03K17/041GK104052444SQ201410096266
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】S·德瓦拉簡, L·A·辛格 申請人:美國亞德諾半導(dǎo)體公司