稳定导通电阻开关电路制造技术

本发明专利技术中涉及了一种稳定导通电阻开关电路，其中的补偿电路配置成当开关处于导通状态时在环境温度范围内调节该开关的控制电压，以维持该开关的第一和第二节点之间的规定的电阻。所述补偿电路包括提供检测电流的温度不敏感电阻器、利用检测电流提供镜像电流的电流镜以及利用镜像电流提供控制电压的热敏电阻器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，除了其他事项，信号传输开关系统，尤其涉及，但不限于，具有稳定导通电阻的信号传输开关。
技术介绍
电子电路和系统通常包括电子开关。电子开关可用于将模拟信号传输到电路路径，或者阻止模拟信号被传输到电路路径。这种开关有时被称为模拟开关或通道开关(pass switch)，以将该种类型的开关和为响应输入而改变输出状态但不让所接收的信号通过的数字开关区分开来。将开关设计成响应于额定控制电压，该电压将开关开启为“接通”状态。 该控制电压可确定预期的导通电阻。然而，即使控制电压维持在额定值处，开关的物理特性和环境条件还是会使开关的导通电阻偏离预期的导通电阻。开关的导通电阻偏离预期值会使得经过该开关的信号失真。在开关处维持额定控制电压时，导致开关的导通电阻偏离预期值的因素包括但不限于开关之间的工艺差异(process variations)或者特定开关内的温度变化。图1大体示出了在不同电源电压和温度条件下，在施加于快速工艺角开关(fast process-corner switch)禾口慢速工艺角幵关(slow process-corner switch)的模拟信号电压ill的范围内开关导通电阻(欧姆)110之间的关系100。工艺角速度与开关(比如金属氧化物半导体(MOS)管开关)的阈值电压相关。快速工艺角开关处的阈值电压通常比慢速工艺角开关处的低。造成各开关处本应相同的阈值电压发生变化的因素有多种，包括工艺差异。图1的示例大体上示出了关于快速工艺角开关的曲线102、105、106、108以及关于慢速工艺角开关的曲线101、103、104、107。其纵轴110表示每个开关的开关端子(switched terminals)之间的电阻，比如包含MOS传输门(passgate)的开关的漏极和源极之间的电阻。其横轴111表示施加于该开关的开关端子上的电压。对于快速工艺角开关，曲线102、106代表具有3. 0伏特电源电压的装置的情况，而曲线105、108代表具有4. 4伏特电源电压的装置的情况。曲线106、108代表置于大约_40 摄氏度的温度下的装置的情况，而曲线102、105代表置于大约80摄氏度的温度下的装置的情况。类似地，对于慢速工艺角开关，曲线101、103代表具有3.0伏特电源电压的装置的情况，而曲线104、107代表具有4.4伏特电源电压的装置的情况。曲线103、107代表置于大约-40摄氏度的温度下的装置的情况，而曲线101、104代表置于大约80摄氏度的温度下的装置的情况。在112处，当所施加的信号电压为0. 4伏特时，各种测量条件下的导通电阻在大约 9. 7欧姆以上；在113处，当开关电压(switched voltage)为大约0. 5伏特时，该导通电阻在大约10. 3欧姆以上。对于某些应用和信号协议，导通电阻的这种范围可能会造成特定开关或者存在工艺差异的开关产生不可接受的性能差异。
技术实现思路
本申请文件大体涉及一种调节开关控制电压以补偿会对该开关的导通电阻产生影响的工艺差异、温度变化或者工艺差异和温度变化的设备和方法。在一个示例中，补偿电路配置成当开关处于导通状态时在环境温度范围内调节开关的控制电压，以维持开关的第一和第二节点之间的规定的电阻。该补偿电路包括配置成提供检测电流(sense current) 的温度不敏感电阻器、配置成利用该检测电流提供镜像电流的电流镜以及配置成利用该镜像电流提供控制电压的热敏电阻器。在一个示例中，所述规定的电阻可包括例如如图4所示的电阻的规定的范围，等等。在一个示例中，可在设计时使用一个或多个内部元件、使用一个或多个外部元件以及使用反馈信号等来规定可规划的电阻的规定的范围。本专利技术提供一种设备，包括开关，其包含用于接收控制电压的控制节点；以及补偿电路，其配置成当所述开关处于导通状态时在环境温度范围内调节所述控制电压以维持所述开关的第一和第二节点之间的规定的电阻，该补偿电路包括温度不敏感电阻器，其配置成提供检测电流；调节晶体管，其配置成维持所述温度不敏感电阻器上的检测电压以提供所述检测电流，其中该检测电压基于第一调节晶体管的阈值电压；电流镜，其配置成利用所述检测电流提供镜像电流；以及热敏电阻器，其配置成利用所述镜像电流提供所述控制电压。本专利技术提供一种方法，包括在开关的控制节点处接收控制电压；以及当所述开关处于导通状态时在环境温度范围内调节所述控制电压以维持所述开关的第一和第二节点之间的规定的电阻，其中所述调节包括利用调节晶体管的阈值电压生成检测电压；在温度不敏感电阻器上提供所述检测电压，以生成检测电流； 利用所述检测电流和电流镜提供镜像电流；以及利用所述镜像电流和热敏电阻器提供所述控制电压。本专利技术提供一种系统，包括包含NMOS传输门的开关，该开关包含用于接收控制电压的控制节点；补偿电路，其配置成当所述开关处于导通状态时在环境温度范围内调节所述控制电压以维持所述开关的第一和第二节点之间的规定的电阻，该补偿电路包括P+多晶硅电阻器，其配置成提供检测电流；调节晶体管，其配置成维持温度不敏感电阻器上的检测电压以提供所述检测电流，其中该检测电压是基于第一调节晶体管的阈值电压；电流镜，其配置成利用所述检测电流提供镜像电流；以及扩散电阻器，其配置成利用所述镜像电流提供所述控制电压；以及控制电路，其配置成接收控制信号以及在该控制信号处于第一状态时将所述温度不敏感电阻器连接到电压源，其中所述开关的导通状态对应于该控制信号的第一状态。本部分意在概述本专利申请的主题，而非专门或详细解释本专利技术。下文的具体实施方式部分提供关于本专利申请的更多信息。附图说明附图不需要按比例绘制，相似的数字在不同附图中代表相似的元件。具有不同的字母后缀的相似的数字可表示相似元件的不同示例。附图以示例而非限定的方式大体示出了本申请文件中的各种实施例。图1大体示出了施加于开关上的模拟信号电压范围内的开关导通电阻之间的关系；图2大体示出了示例性控制电路的方框图；图3大体示出了包含补偿电路的开关电路的示例；图4大体示出了施加于具有补偿电路的开关电路上的模拟信号电压的范围内的导通电阻之间的关系。具体实施例方式本申请文件大体涉及一种调节开关控制电压以补偿可对开关的导通电阻产生影响的工艺差异和温度变化的设备和方法。随着半导体装置的变小，在多种因素影响下，比如工艺差异，本来可以互换的装置会包含性能差异。在某些情况下，因工艺差异产生的性能差异可在相同晶片上生产的装置之间观察到。在其它的示例中，温度也会影响开关的导通电阻。比如对于MOS管开关，即使晶体管的栅极处的控制电压稳定，源极和漏极之间的导通电阻依然会变化。图2大体示出了包含控制电路202的电路200的示例，该控制电路202配置成调节开关的控制电压，使得开关可维持稳定的导通电阻，比如温度范围内开关的第一和第二端子之间的规定的电阻或者电阻范围、以及多个开关的规定的电阻或者电阻范围，该多个开关主要因工艺差异而彼此不同，比如因阈值电压的变化。电路200包括开关201、控制电路202和补偿电路203。控制电路202可包括启动逻辑，用于将开关的状态从“断开”的高阻抗状态变成“接通”的低阻抗状态或者说导通状态，以及用于当该状态从“断开”状态变成“接通”状态时启动补偿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：N·加涅，J·L·斯图兹，S·马卡卢索，
申请(专利权)人：快捷半导体苏州有限公司，快捷半导体公司，
类型：发明
国别省市：