本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是涉及模擬開(kāi)關(guān)電路技術(shù)，更具體的說(shuō)是涉及一種傳輸門電路。

背景技術(shù)：

在電路中涉及到模擬信號(hào)切換的領(lǐng)域，模擬開(kāi)關(guān)是一種常用的電路。模擬開(kāi)關(guān)電路可以極大的提高電路設(shè)計(jì)的靈活性。傳統(tǒng)的模擬開(kāi)關(guān)電路通常由兩個(gè)mos管組成。其中pmos的襯底接最高電位vdd，而nmos的襯底接最低電位vss。這種結(jié)構(gòu)的模擬開(kāi)關(guān)電路有很大缺陷：當(dāng)輸入的信號(hào)處于中間電位(vdd/2)時(shí)，由于襯底和源極電壓變大，襯偏效應(yīng)變得很嚴(yán)重。因此會(huì)加大模擬開(kāi)關(guān)的電阻，此外電阻的平坦度也變得很差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)模擬開(kāi)關(guān)電路由于襯偏效應(yīng)引起的在低電壓情況下引起的電阻偏大甚至無(wú)法傳輸完整的信號(hào)的問(wèn)題，提出一種新型的模擬開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：如圖3所示，一種傳輸門電路，包括控制電路模塊和模擬開(kāi)關(guān)電路模塊，所述控制電路模塊用于控制模擬開(kāi)關(guān)電路模塊中模擬開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉；其特征在于，所述模擬開(kāi)關(guān)電路模塊由第一pmos管mp1、第二pmos管mp2、第三pmos管mp3、第四pmos管mp4、第一nmos管mn1、第二nmos管mn2、第三nmos管mn3、第四nmos管mn4組成；其中，

第一pmos管mp1的柵極接第一控制信號(hào)，第一pmos管mp1的源接和襯底接電源vdd；

第二pmos管mp2的柵極、第三pmos管mp3的柵極和第四pmos管mp4的柵極接第二控制信號(hào)；第二pmos管mp2的源極和襯底、第三pmos管mp3的源極和襯底以及第四pmos管mp4的襯底接第一pmos管mp1的漏極；

第二nmos管mn2的柵極、第三nmos管mn3的柵極和第四nmos管mn4的柵極接第三控制信號(hào)；第二nmos管的源極和襯底、第三nmos管的源極和襯底接第四nmos管mn4的襯底；

第一nmos管mn1的柵極接第四控制信號(hào)，其源極和襯底接地vss，其漏極接第四nmos管mn4的襯底；

第二pmos管mp2漏極、第四pmos管mp4漏極、第四noms管mn4源極和第二nmos管mn2源極的連接點(diǎn)接第一輸入輸出信號(hào)端口；

第三pmos管mp3漏極、第四pmos管mp4源極、第四nmos管mn4漏極和第三nmos管mn3漏極的連接點(diǎn)接第二輸入輸出信號(hào)端口；

所述第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)、第三控制信號(hào)和第四控制信號(hào)由控制電路模塊產(chǎn)生，用于控制與其相連的mos管的開(kāi)閉。

相對(duì)于傳統(tǒng)的模擬開(kāi)關(guān)電路，本發(fā)明的技術(shù)方案中設(shè)計(jì)了襯底電位控制電路，當(dāng)模擬開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通時(shí)使其襯底電位可以跟隨最高輸入信號(hào)，減弱了襯偏效應(yīng)。當(dāng)模擬開(kāi)關(guān)電路關(guān)閉時(shí)，又可以增強(qiáng)襯偏效應(yīng)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明可以減小模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻和導(dǎo)通電阻平坦度；還可以使模擬開(kāi)關(guān)電路可以工作在更低工作電壓下；另外還可以增大模擬開(kāi)關(guān)的關(guān)斷電阻，減小信號(hào)之間的串?dāng)_。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的電路框圖；

圖2為傳統(tǒng)的模擬開(kāi)關(guān)電路結(jié)構(gòu)；

圖3為本發(fā)明的模擬開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4位本發(fā)明的控制時(shí)序要求。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

圖1為本發(fā)明的電路框圖。如圖所示，本方案的模擬開(kāi)關(guān)電路包含兩部分。第一部分為控制電路，其主要作用是控制模擬開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通與關(guān)閉，除此以外還包含一些時(shí)序方面的特殊要求。比如，當(dāng)模擬開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通時(shí)，要先關(guān)閉第一控制信號(hào)spg和第四控制信號(hào)sng，再打開(kāi)第二控制信號(hào)pg和第三控制信號(hào)ng，當(dāng)電路關(guān)閉時(shí)，要先關(guān)閉第二控制信號(hào)pg和第三控制信號(hào)ng，再打開(kāi)第一控制信號(hào)spg和第四控制信號(hào)sng；控制電路輸出的信號(hào)時(shí)打開(kāi)第二控制信號(hào)pg和第三控制信號(hào)ng時(shí)關(guān)閉第一控制信號(hào)spg和第四控制信號(hào)sng。打開(kāi)第一控制信號(hào)spg和第四控制信號(hào)sng時(shí)關(guān)閉第二控制信號(hào)pg和第三控制信號(hào)ng。由于控制電路采用的是傳統(tǒng)的控制電路，是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所熟知的，也不是本發(fā)明技術(shù)方案的要點(diǎn)，因此本發(fā)明不再贅述其具體的電路結(jié)構(gòu)。

圖2為傳統(tǒng)的模擬開(kāi)關(guān)電路，傳統(tǒng)的模擬開(kāi)關(guān)由第一pmos管mp1，第一nmos管mn1組成。第一pmos管mp1的柵極接控制信號(hào)pg，第一pmos管mp1的源極接in/out1信號(hào)，第一pmos管mp1的襯底接電源電壓vdd，第一pmos管mp1的漏極接in/out2信號(hào)。第一nmos管mn1的柵極接控制信號(hào)ng，第一nmos管mn1的源極接in/out1信號(hào)，第一nmos管mn1的襯底接最低電源電位vss，第一nmos管mn1的漏極接in/out2信號(hào)。

圖3為本發(fā)明的模擬開(kāi)關(guān)電路：模擬開(kāi)關(guān)電路模塊由第一pmos管mp1、第二pmos管mp2、第三pmos管mp3、第四pmos管mp4、第一nmos管mn1、第二nmos管mn2、第三nmos管mn3、第四nmos管mn4組成。第一pmos管mp1的柵極接控制信號(hào)spg，第一pmos管mp1的源接電源vdd，第一pmos管mp1的襯底接電源vdd，第一pmos管mp1的漏極接第二pmos管mp2，第三pmos管mp3的源極和襯底。第二pmos管mp2的柵極接控制信號(hào)pg，第二pmos管mp2的源極接第一pmos管mp1的漏級(jí)，第二pmos管mp2的襯底接第一pmos管mp1的漏級(jí)，第二pmos管mp2的漏極接輸入輸出信號(hào)in/out1。第三pmos管mp3的柵極接控制信號(hào)pg，第三pmos管mp3的源極接第一pmos管mp1的漏級(jí)，第三pmos管mp3的襯底接第一pmos管mp1的漏級(jí)，第三pmos管mp3的漏極接輸入輸出信號(hào)in/out2。第四pmos管mp4的柵極接控制信號(hào)pg，第四pmos管mp4的源極接輸入輸出信號(hào)in/out1，第四pmos管mp4的襯底接第二pmos管mp2，第三pmos管mp3的源極和襯底電位。第四pmos管mp4漏極接輸入輸出信號(hào)in/out2。第一nmos管mn1的柵極接控制信號(hào)sng，第一nmos管mn1的源接電源vss，第一nmos管mn1的襯底接電源vss，第一nmos管mn1的漏極接第二nmos管mn2，第三nmos管mn3的源極和襯底。第二nmos管mn2的柵極接控制信號(hào)ng，第二nmos管mn2的源極接第一nmos管mn1的漏級(jí)，第二nmos管mn2的襯底接第一nmos管mn1的漏級(jí)，第二nmos管mn2的漏極接輸入輸出信號(hào)in/out1。第三nmos管mn3的柵極接控制信號(hào)ng，第三nmos管mn3的源極接第一nmos管mn1的漏級(jí)，第三nmos管mn3的襯底接第一nmos管mn1的漏級(jí)，第三nmos管mn3的漏極接輸入輸出信號(hào)in/out2。第四nmos管mn4的柵極接控制信號(hào)ng，第四nmos管mn4的源極接輸入輸出信號(hào)in/out1，第四nmos管mn4的襯底接第二nmos管mn2，第三nmos管mn3的源極和襯底電位。第四nmos管mn4漏極接輸入輸出信號(hào)in/out2。

圖4所示為本發(fā)明的控制信號(hào)時(shí)序要求。其中pg和ng是反相信號(hào)，spg和sng是反相信號(hào)。pg和spg是反相信號(hào)，ng和sbg是反相信號(hào)。

本發(fā)明的工作原理是：

控制電路：控制電路的作用是控制模擬開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通和關(guān)閉。其中pg和ng是一對(duì)控制信號(hào)，spg和sng是一對(duì)控制信號(hào)。當(dāng)模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，pg和ng處于打開(kāi)狀態(tài)，spg和sng處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)模擬信號(hào)關(guān)閉時(shí)，pg和ng處于關(guān)閉狀態(tài)，spg和sng處于打開(kāi)狀態(tài)，如圖4所示。

模擬開(kāi)關(guān)電路：模擬開(kāi)關(guān)電路是本發(fā)明的核心。相比于傳統(tǒng)的模擬開(kāi)關(guān)電路，它增加了襯底電位控制電路。如圖2所示，傳統(tǒng)模擬開(kāi)關(guān)電路為了使源極和襯底反偏，pmos的襯底必須接最高電位vdd，而nmos的襯底必須接最低電位vss。當(dāng)模擬開(kāi)關(guān)的輸入信號(hào)為中間電位時(shí)，由于源極和襯底電壓變大，襯偏效應(yīng)變得非常顯著。根據(jù)閾值公式可知，當(dāng)襯底與源極的電勢(shì)差變大時(shí)，nmos和pmos的閾值電壓的絕對(duì)值增加。這會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)通電阻變大，導(dǎo)通電阻平坦度降低。此外，nmos善于傳輸?shù)碗娖剑?dāng)傳輸高電平時(shí)，其能傳輸?shù)淖罡唠娖綖関dd-vth,當(dāng)輸入電平大于vdd-vth，nmos會(huì)關(guān)斷。pmos善于傳輸高電平，當(dāng)其傳輸?shù)碗娖綍r(shí)輸入電平低于|vth|會(huì)導(dǎo)致pmos關(guān)斷。因此為了使模擬開(kāi)關(guān)能完整地傳輸輸入信號(hào)，也就是不管輸入信號(hào)是vss和vdd之間的任何值，模擬開(kāi)關(guān)電路的第四pmos管mp4和第四nmos管mn4之間至少有一個(gè)管子導(dǎo)通。根據(jù)公式

因此vdd≥vthn+|vthp|。由此可知，襯偏效應(yīng)會(huì)增大mos管的閾值電壓，從而增加電路的最低工作電壓。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種新型的減弱襯偏效應(yīng)的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，模擬開(kāi)關(guān)電路的主體電路是第四nmos管mn4和第四pmos管mp4組成的。而第一pmos管mp1，第二pmos管mp2，第三pmos管mp3是補(bǔ)償?shù)谒膒mos管mp4的襯偏效應(yīng)的。第一nmos管mn1，第二nmos管mn2，第三nmos管mn3是補(bǔ)償?shù)谒膎mos管mn4的襯偏效應(yīng)的。這兩個(gè)補(bǔ)償電路的原理完全一樣?，F(xiàn)在以模擬開(kāi)關(guān)電路一個(gè)周期的動(dòng)作為例介紹模擬開(kāi)關(guān)的原理。如圖4所示，當(dāng)信號(hào)pg是高電平時(shí)(0—t1)，信號(hào)ng是低電平，此時(shí)模擬開(kāi)關(guān)電路的第四pnos管mp4和第四nmos管mn4都處于關(guān)閉狀態(tài)，此外第二pmos管mp2和第三pmos管mp3都處于關(guān)閉狀態(tài)，第二nmos管mn2和第三nmos管mn3處于關(guān)閉狀態(tài)。而信號(hào)spg是低電平，信號(hào)sng是高電平，此時(shí)第一pmos管mp1和第一nmos管mn1都處于導(dǎo)通狀態(tài)。分析可得模擬開(kāi)關(guān)電路的第四pmos管mp4的襯底電位為vdd，第四nmos管mn4的襯底電位為vss。因此輸入輸出信號(hào)無(wú)法通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)。當(dāng)信號(hào)pg是低電平時(shí)(t1-t2)，信號(hào)ng是高電平，此時(shí)模擬開(kāi)關(guān)電路的第四pnos管mp4和第四nmos管mn4都處于導(dǎo)通狀態(tài)，此外第二pmos管mp2和第三pmos管mp3都處于導(dǎo)通狀態(tài)，第二nmos管mn2和第三nmos管mn3處于導(dǎo)通狀態(tài)。而信號(hào)spg是高電平，信號(hào)sng是低電平，此時(shí)第一pmos管mp1和第一nmos管mn1都處于關(guān)閉狀態(tài)。分析可得模擬開(kāi)關(guān)電路的第四pmos管mp4的襯底電位跟隨輸入輸出信號(hào)，第四nmos管mn4的襯底電位跟隨輸入輸出信號(hào)。這樣模擬開(kāi)關(guān)電路的vbs電壓非常小，襯偏效應(yīng)減小。因此輸入輸出信號(hào)順利通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)。

綜上可以看出，本發(fā)明所提出的模擬開(kāi)關(guān)電路具有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：相比傳統(tǒng)的模擬開(kāi)關(guān)電路，本發(fā)明提出的新型模擬開(kāi)關(guān)電路可以具有更低的導(dǎo)通電阻，更好的電阻平坦度。模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)由于襯偏效應(yīng)的減弱，使電路可以工作在更低的工作電壓下，這符合當(dāng)前的工藝進(jìn)步而不斷降低的工作電壓的趨勢(shì)。此外在模擬開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)增強(qiáng)襯偏效應(yīng)，減小關(guān)閉時(shí)信號(hào)的串?dāng)_。