一种负电压低漏电流开关电路制造技术

本发明专利技术公开了一种负电压低漏电流开关电路，包括负电压产生电路、共模电压VCM+电源电压VDD高压产生电路，通过对电容进行有逻辑时序的开关充电、放电操作来产生MOS管所需要的关断/开启电压。本发明专利技术能在负电压环境中工作，还可以在需要关断条件下产生负电压来产生更高关断电阻，产生更低的漏电；且在需要导通条件下给栅极加压产生更低的导通电阻，且不存在死区区间，从而可以工作在更高的开关切换频率下。下。下。

【技术实现步骤摘要】
一种负电压低漏电流开关电路


[0001]本专利技术涉及集成电路
，具体的说，是一种负电压低漏电流开关电路。

技术介绍

[0002]数模转换器（ADC）作为模拟世界和数字世界的沟通的桥梁，几乎存在于所有的电子芯片当中。近年来，随着无线局域网系统（WLAN）、物联网、蓝牙（BLE）的快速发展以及手机、笔记本等便携式电子设备的出现，不仅对精度和速度提出了更高的要求，而且对模数转换器长时间的续航能力提出了更高的要求。
[0003]目前在物联网、蓝牙（BLE）芯片当中应用最多的模数转换器架构是逐次比较模数转化器（SAR_ADC），目前SAR_ADC具有功耗低、面积小的优点，逐渐成为各种应用方案中最优的选择。SAR_ADC基本原理主要分为采样阶段和量化阶段，在采样阶段中，通过采样时钟来对模拟信号进行采样，实现信号在时间域内的离散化；在比较阶段也是通过时钟（不同的时钟沿）来比较采样的输入信号和参考电压的大小，并将比较的结果通过DAC（数模转换器）来让输入信号和参考电压逐次逼近，最终达到量化的结果。由于对速度、低功耗的需求越来强烈，近年来，异步的SAR_ADC相比同步的SAR_ADC在通信芯片领域得到了更大的应用空间。在SAR_ADC开关结构中，具有耗能低、共模电压恒定、失调电压小等优点的VCM
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based开关时序得到了广泛的应用，该结构的主要特点就是在SAR_ADC采样时，正负端的采样电容的上极板均接到共模电压（VCM）上，并且希望导通电阻越小越好，在转换时，上极板又须跟VCM电压完全断开，不能存在电荷泄漏的情况，在一些低速高精度应用中，由于转换时间较长，VCM开关的轻微电荷泄漏，则会出现量化误差，致使精度大幅降低。
[0004]MOS管做的常规开关如图1，在保持阶段NMOS栅极为低，开关关掉，正负端电容的上极板VP、VN跟VCM断开，但是由于在转换期间电容极板上的电压在大幅变化并且可能接近于0V电压，甚至低于0V电压，在这个时候关断电阻不是无限大，会造成VP、VN通PN节向衬底进行轻微漏电，会造成采样保持的总电荷量发生泄漏，如果转换时间比较长，导致精度大幅降低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种负电压低漏电流开关电路，用于解决现有技术中常规NMOS开关管在采样后的保持阶段采样电容上的电荷通过该开关进行轻微漏电，导致精度降低的问题。
[0006]本专利技术通过下述技术方案解决上述问题：一种负电压低漏电流开关电路，主要包括负压产生电路、VCM+VDD高压产生电路，通过对电容进行有逻辑时序的开关充电、放电操作来产生所需要的关断开启电压，具体包括第一反向器和第二反相器，所述第一反相器的输入端连接外部输入信号，第一反相器的输出端连接所述第二反向器的输入端和MOS管PM1、MOS管NM1、MOS管NM3、MOS管PM2、MOS管PM3、MOS管NM4以及MOS管NM5的栅极；
第二反向器的输出端连接电容C1的第一端，所述电容C1的第二端连接所述MOS管NM1的源极以及所述MOS管NM4的衬底，电容C1的第二端还连接MOS管NM2的漏极以及MOS管NM6、MOS管NM7、MOS管NM8和MOS管NM9的衬底；MOS管NM1的源极与衬底相连，所述MOS管NM2的漏极与衬底相连，MOS管NM2的源极接地；所述MOS管PM1的衬底与源极相连并连接电源电压VDD，MOS管PM1的漏极与MOS管NM1的漏极、MOS管NM2的栅极、MOS管NM4的源极、MOS管NM7的源极、MOS管NM8的漏极以及MOS管NM9的漏极共同连接并作为开关电路的一个输出端；所述MOS管NM6的漏极和MOS管NM9的源极连接共模电压VCM，MOS管NM6的源极、MOS管NM8的源极和MOS管NM7的漏极共同连接并作为开关电路的另一个输出端；MOS管NM6、MOS管NM7、MOS管NM8和MOS管NM9的栅极共同连接并与所述MOS管PM3的漏极以及MOS管NM4的漏极连接；MOS管PM3的源极与衬底相连并连接电容C2的第一端和所述MOS管NM3的源极，MOS管NM3的漏极连接共模电压VCM，MOS管NM3的衬底接地；所述电容C2的第二端连接所述MOS管PM2的漏极和所述MOS管NM5的漏极；MOS管PM2的源极和衬底相连并连接电源电压VDD，MOS管NM5的源极和衬底相连，MOS管NM5的源极接地；所述MOS管NM1、MOS管NM2、MOS管NM4、MOS管NM6、MOS管NM7、MOS管NM8、MOS管NM9均为带深N阱的MOS管。
[0007]工作原理：在开关电路需要打开阶段，第一反相器的输入端输入高电平，电路对电容C1进行充电操作，并且MOS管NM2将MOS管NM6、MOS管NM7、MOS管NM8和MOS管NM9的衬底电压拉到低电平，电容C2将MOS管PM3的漏极、MOS管NM4的漏极、MOS管NM6的栅极、MOS管NM7的栅极、MOS管NM8的栅极和MOS管NM9的栅极的电压抬高到VDD+VCM，MOS管NM6、MOS管NM7、MOS管NM8、MOS管NM9这四个MOS管导通，并且其栅源极电压VGS均为VDD，此时开关电路的两个输出端均接到VCM电压端，此时MOS管导通电阻最小，且不存在死区区间，从而可以工作在更高的开关切换频率下。
[0008]在开关电路需要关断时，第一反相器的输入端输入低电平，经过第一反相器反向后MOS管NM4管导通，MOS管PM3截止，此时MOS管PM3的漏极、MOS管NM4的漏极、MOS管NM6的栅极、MOS管NM7的栅极、MOS管NM8的栅极和MOS管NM9的栅极的电压大小来自MOS管NM4的源极电压（负电压），此时，MOS管NM6、MOS管NM7、MOS管NM8、MOS管NM9的栅极电压均为负电压，且MOS管NM6、MOS管NM7、MOS管NM8、MOS管NM9的衬底电压也是负值，由CMOS工艺特性可以知道此时这四个MOS管的关断电阻是很大的，实现通过产生负电压来产生更高关断电阻，实现更低的漏电流。
[0009]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本专利技术能在负电压环境中工作，还可以在需要关断条件下产生负电压来产生更高关断电阻，产生更低的漏电；且在需要导通条件下给栅极加压产生更低的导通电阻，且不存在死区区间，从而可以工作在更高的开关切换频率下。
附图说明
[0010]图1为常规MOS管开关电路图；
图2为本专利技术的电路图；图3为标准CMOS工艺下深N阱（DNW）中的NMOS管物理剖面图。
具体实施方式
[0011]下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0012]实施例：结合附图2所示，一种负电压低漏电流开关电路，包括第一反向器INV1和第二反相器INV2，所述第一反相器INV1的输入端连接外部输入信号CLK，第一反相器INV1的输出端连接所述第二反向器INV2的输入端和MOS管PM1、MOS管NM1、MOS管NM3、MOS管PM2、MOS管PM3、MOS管NM4以及MOS管NM5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负电压低漏电流开关电路，其特征在于，包括第一反向器和第二反相器，所述第一反相器的输入端连接外部输入信号，第一反相器的输出端连接所述第二反向器的输入端和MOS管PM1、MOS管NM1、MOS管NM3、MOS管PM2、MOS管PM3、MOS管NM4以及MOS管NM5的栅极；第二反向器的输出端连接电容C1的第一端，所述电容C1的第二端连接所述MOS管NM1的源极以及所述MOS管NM4的衬底，电容C1的第二端还连接MOS管NM2的漏极以及MOS管NM6、MOS管NM7、MOS管NM8和MOS管NM9的衬底；MOS管NM1的源极与衬底相连，所述MOS管NM2的漏极与衬底相连，MOS管NM2的源极接地；所述MOS管PM1的衬底与源极相连并连接电源电压VDD，MOS管PM1的漏极与MOS管NM1的漏极、MOS管NM2的栅极、MOS管NM4的源极、MOS管NM7的源极、MOS管NM8的漏极以及MOS管NM9的漏极共...

【专利技术属性】
技术研发人员：周彬，
申请(专利权)人：成都市安比科技有限公司，
类型：发明
国别省市：