发明内容
根据本发明的一个方面,提供一种触摸屏系统,所述系统包括:
触摸屏,具有用于形成触摸敏感区的多个行和多个列;及
链接到所述触摸屏的收发器,所述收发器包括:
发射器;
接收器;及
切换模块,所述切换模块用于:
(i)从所述多个行间路由所述发射器的输出到相应的行,且在通过操作模式下从多个列路由来自相应的列的第一信号到所述接收器;及
(ii)路由所述发射器的所述输出到所述相应的列和在交叉操作模式下路由来自所述相应的行的第二信号到所述接收器。
优选地,所述切换模块包括:
包括多个开关的蝴蝶切换电路,所述多个开关可用于形成:
(i)用于以在所述通过操作模式下路由所述发射器的所述输出到所述相应的行的行发射路径;
(ii)用于在所述通过操作模式下路由来自所述相应的列的所述第一信号到所述接收器的列接收路径;
(iii)用于在所述交叉操作模式下路由所述发射器的所述输出到相应的列的列发射路径;
(iv)用于在所述交叉操作模式下路由来自所述相应的行的所述第二信号到所述接收器的列接收路径。
优选地,所述多个开关包括:
行发射开关;
列接收开关;
行接收开关;及
列发射开关,
其中所述行发射开关关闭且所述列发射开关打开以形成所述行发射路径,及
其中所述列接收开关关闭且所述行接收开关打开以形成所述列接收路径,及
其中所述行发射开关打开且所述列发射开关关闭以形成所述列发射路径,及
其中所述列接收开关打开且所述行接收开关关闭以形所述列接收路径。
优选地,由所述行发射开关和所述列发射开关所组成的组中的至少一个包括:
第一p型晶体管;
连接到所述第一p型晶体管的第二p型晶体管;
第一n型晶体管;及
连接到所述第一n型晶体管的第二n型晶体管。
优选地,所述触摸屏系统还包括:
开关保护电路,用于在所述第一和第二p型晶体管没有导通时,在所述第一p型晶体管的漏极和所述第二p型晶体管的源极之间传递固定的开关保护参考。
优选地,所述第一和第二p型晶体管配置成,通过将p型接通栅极电压应用于其各自的栅极而被激活,且所述第一和第二n型晶体管配置成,通过将n型接通栅极电压应用于其各自的栅极而被激活。
优选地,所述触摸屏系统还包括:
栅极控制模块,用于根据所述发射机的所述输出提供p型接通栅极电压和n型接通栅极电压。
优选地,由所述p型接通栅极电压和所述n型接通栅极电压所组成的组中的至少一个是以具有与所述发射器的所述输出充分类似的频率和相位为特征的。
优选地,所述栅极控制模块包括:
偏置控制模块,用于提供第一偏置电流和第二偏置电流;
p型接通电压控制模块,用于基于所述发射器的输出进行操作以降低所述发射器的所述输出的电压摆动且转换所述发射器的所述输出的平均,从而提供所述p型接通栅极电压以响应所述第一偏置电流;及
n型接通电压控制模块,用于基于所述发射器的输出进行操作以降低所述发射器的所述输出的电压摆动和转换所述发射器的所述输出的平均,从而提供所述n型接通栅极电压以响应所述第二偏置电流。
优选地,所述第一p型晶体管配置成,通过将所述n型接通栅极电压应用于其各自的栅极而被去激活(deactivated),及所述第一n型晶体管配置成,通过将所述p型接通栅极电压应用于其各自的栅极而被去激活。
优选地,所述触摸屏系统还包括:
开关触排(switch bank),所述开关触排包括:
激活开关,用于将所述p型接通栅极电压应用于所述第一p型晶体管;
去激活开关,用于将所述n型接通栅极应用于所述第一p型晶体管;
激活开关保护电路,用于在所述去激活开关将所述n型接通栅极电压应用于所述第一p型晶体管时,将第一固定开关保护参考应用于所述激活开关;及
去激活开关保护电路,用于在所述激活开关应用所述p型接通栅极电压时,将第二固定开关保护参考应用于所述去激活开关。
优选地,所述触摸屏系统作为移动设备的一部分而实施。
根据本发明的一个方面,提供一种切换模块,所述切换模块包括:
行发射开关,用于以在通过操作模式下路由发射器的输出到所述第一端口;
列接收开关,用于在所述通过操作模式下路由来自第二端口的第一信号到接收器;
行接收开关,用于路由所述发射器的所述输出到所述第二端口;
列发射开关,用于路由来自所述第一端口的第二信号到所述接收器;
栅极控制模块,用于根据所述发射机的所述输出提供p型接通栅极电压和n型接通栅极电压,所述p型接通栅极电压和n型接通栅极电压被用于激活所述行发射开关和列发射开关。
优选地,由所述p型接通栅极电压和所述n型接通栅极电压所组成的组中的至少一个是以具有与所述发射器的所述输出充分类似的频率和相位为特征的。
优选地,所述栅极控制模块包括:
偏置控制模块,用于提供第一偏置电流和第二偏置电流;
p型接通电压控制模块,用于确定所述p型接通栅极电压的电压摆动和平均值以响应所述第一偏置电流;及
n型接通电压控制模块,用于确定所述n型接通栅极电压的电压摆动和平均值以响应所述第二偏置电流。
优选地,由所述行发射开关和所述列发射开关所组成的组中的至少一个包括:
第一p型晶体管;
连接到所述第一p型晶体管的第二p型晶体管;
第一n型晶体管;及
连接到所述第一n型晶体管的第二n型晶体管。
优选地,所述第一和第二p型晶体管配置成,通过将p型接通栅极电压应用于其各自的栅极而被激活,且所述第一和第二n型晶体管配置成,通过将n型接通栅极电压应用于其各自的栅极而被激活。
所述第一和第二p型晶体管配置成,通过将n型接通栅极电压应用于其各自的栅极而被去激活,且所述第一和第二n型晶体管配置成,通过将p型接通栅极电压应用于其各自的栅极而被去激活。
优选地,由所述列接收开关和所述行接收开关所组成的组中的至少一个包括:
第一n型氧化物薄膜开关晶体管;
连接到所述第一n型氧化物薄膜开关晶体管的第二n型氧化物薄膜开关晶体管;
连接到所述第二n型氧化物薄膜开关晶体管的第一n型原生氧化物厚膜开关晶体管;及
连接到所述第一n型原生氧化物厚膜开关晶体管的第二n型原生氧化物厚膜开关晶体管。
优选地,所述第一n型氧化物薄膜开关晶体管、第二n型氧化物薄膜开关晶体管、所述第一n型原生氧化物厚膜开关晶体管被激活,以响应第一参考电压,且所述第二n型原生氧化物厚膜切换晶体管被激活,以响应第二参考电压。
具体实施方式
下述的详细描述涉及用来说明与本发明一致的示例性实施例的附图。详细描述中涉及的“一个示例性实施例”、“示例性实施例”、“实例的示例性实施例”等指的是描述的示例性实施例可包括特定的特征、结构或特性,但是不是每个示例性实施例必须包含这些特定的特征、结构或特性。此外,这样的表述并非一定指的是同一个示例性实施例。进一步,在结合示例性实施例描述特定的特定、结构或特性时,不管有没有明确的描述,结合其它示例性实施例影响这样的特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内的。
描述于此的示例性实施例是出于说明目的、而非限制目的而提供的。其它示例性实施例是可能的,并且在本发明的精神和范围内可对示例性实施例进行修改。因此,详细描述不是要限定本发明。更确切些,本发明的范围应该仅仅依照以下权利要求和它们的等效变换来定义。
本发明的实施例可由硬件、固件、软件、或者其结合来实现。本发明的实施例还可由存储在机器可读介质中的、可由一个或多个处理器读取和执行的指令来实现。机器可读介质可包括任何用于以机器(例如,计算设备)可读形式存储或传输信息的机构。例如,机器可读介质可包括只读存储器(ROM);随机存取存储器(RAM);磁盘存储介质;光存储介质;闪存设备;电子、光学、声学或其它形式的传播信号(例如,载波、红外信号、数字信号等)、和其它。另外,固件、软件、程序、指令可在本文描述为执行特定功能。但是,应该了解的是,这样描述仅仅是为了方便,这样的功能实际上是由计算设备、处理器、控制器、或其它可执行固件、软件、程序、指令等的设备所产生的。
下述的示例性实施例的详细描述将充分揭示本发明的一般性,以至于通过应用本领域技术人员的知识,在没有过多实验的情况下,其他人可以为各种应用容易地修改和/或适应性调整这样的示例性实施例,而不背离本发明的精神和范围。因此,基于此处呈现的示教和引导,这些调整和修改应该在示例性实施例的含义和等效变换范围内。应该理解的是,本文的措辞和术语用于说明目的而不是限制目的,从而根据本文的示教本领域技术人员可理解本说明书的术语或措辞。
根据本发明示例性实施例的移动设备
图1示出了根据本发明示例性实施例的移动设备。移动设备100代表应用于从近端用户到远端用户通过蜂窝网络所进行的语音或数据通信的通信设备。移动设备100可与一个或多个固定位置收发器进行通信,所述固定位置收发器被称为蜂窝网络中的基站(cell cites)。基站连接到蜂窝电话交换,蜂窝电话交换连接到到公共电话网络或连接到蜂窝网络中的其它蜂窝电话交换,从而使得近端用户通过移动设备100与远端用户进行通信。移动设备100支持其它服务和附件,例如短消息服务(SMS)、电子邮件、因特网接入、游戏、短距离无线通信、摄像头、多媒体信息服务(MMS)消息、数字音频播放器、无线电、全球定位系统(GPS)服务、和/或其它在没有背离本发明的精神和范围的情况下对于本领域技术人员来说显而易见的适当的服务和/或附件。
移动设备100包括触摸屏102,用于提供图形用户界面给近端用户。触摸屏102作为输出设备而提供与语音或数字通信和/或其它服务和附件有关的图像给近端用户。触摸屏102作为输入设备,为语音或数据通信和/或其它服务和附件从近端用户接收一个或多个命令和/或数据。触摸屏102检测来自近端用户的触摸的存在和/或位置,例如,近端用户的手指或手的触摸、和/或其它可由近端用户使用的被动对象的触摸,例如触摸屏102中的触笔。移动设备100将所述触摸的存在和位置当作是来自近端用户的一个或多个命令和/或数据。
本领域的技术人员应了解,描述于此的本发明适用于其它包括触摸屏的适当的电子设备,例如,一体化计算机、平板电脑、智能手机、个人数字助理(PDA)、卫星导航设备、视频游戏设备、零售和旅游环境中的销售亭系统、销售点系统、自动取款机(ATM)、或其它在没有背离本发明的精神和范围的情况下对于本领域技术人员来说显而易见的适当的电子设备。
第一常规触摸屏系统
图2是第一常规触摸屏系统的框图。常规触摸屏系统200执行正向扫描程序以感知以感知显示区202中的行和列间的局部静电场。显示区202代表液晶显示(LCD)区域、不透明显示区域、或其它在没有背离本发明的精神和范围的情况下对于本领域技术人员来说显而易见的适当的显示区域。常规触摸屏系统200包括由透明导电材料(例如,铟锡氧化物)组成的行204.1到204.i,以及用于形成显示区202上的触摸敏感区的由透明导电材料组成的列206.1到206.i。显示区202、行204.1到204.i和列206.1到206.i用于形成触摸屏102。
常规触摸屏系统200是以感知行和列(即,行204.1到204.i和列206.1到206.i)之间的局部静电场为特征的。常规触摸屏系统200包括发射器208.1到208.i和接收器210.1到210.i。每个发射器208.1到208.i提供相应的行测量信号250.1到250.i给相应的行204.1到204.i。同样的,每个接收器210.1到210.i从相应的列206.1到206.i接收相应的列测量信号252.1到252.i。
在进行正向扫描期间,发射器208.1到208.i提供行测量信号250.1到250.i。行204.1到204.i和列206.1到206.i之间形成的局部静电场可响应行测量信号250.1到250.i。通过触摸或充分接近显示区202,近端用户可扰乱(disrupts)行和列(即,行204.1到204.i的至少一个和列206.1到206.i的至少一个)间的某一局部静电场。局部静电场以及这些扰乱由接收器210.1到210.i从列测量信号252.1到252.i接收。
第二常规触摸屏系统
图3示出了第二常规触摸屏系统的框图。常规触摸屏系统300执行行扫描程序以感知显示区202中的行间的局部静电场。本领域的技术人员应了解,可实施类似的常规触摸屏系统以执行列扫描程序。常规触摸屏系统300包括发射器302.1到302.m和接收器304.1到304.m。每个发射器302.1到302.m提供相应的行测量信号350.1到350.m给相应的行204.1到204.i。同样的,每个接收器304.1到304.m从相应的行204.1到204.i接收相应的行测量信号352.1到352.m。例如,发射器302.1提供行测量信号350.1到行204.1,且接收器304.1从行204.2接收行测量信号352.1。
在进行所述行扫描程序期间,发射器302.1到302.m提供行测量信号350.1到350.m。来自行204.1到204.i的局部静电场可响应行测量信号350.1到350.i。通过触摸或充分接近显示区202,近端用户可扰乱(disrupts)行(即,行204.1到204.i中的至少两个)间的某一局部静电场。局部静电场以及这些扰乱由接收器304.1到304.m从行测量信号352.1到352.m接收。
根据本发明示例性实施例的触摸屏系统
图4是根据本发明示例性实施例的、触摸屏系统的框图。与执行正向扫描的常规触摸屏系统200和执行行扫描或列扫描的常规触摸屏系统300不同的是,触摸屏系统400用于执行正向扫描、行扫描和列扫描。特别地,触摸屏系统400是以感知行204.1到204.i和列206.1到206.i间、行204.1到204.i中的两个或更多个间、列206.1到206.i中的两个或更多个间、或其中的任何组合间的局部静电场中的扰乱为特征的。
触摸屏系统400包括具有行端口404.1到404.i和列端口406.1到406.i的收发器402.1到402.i。每个行端口404.1到404.i连接到行204.1到204.i中的相应的行,且每个列端口406.1到406.i连接到列206.1到206.i中的相应的列。每个收发器402.1到402.i配置成在通过(pass-through)操作模式和交叉(crossover)操作模式下进行操作。在通过操作模式下,每个收发器402.1到402.i发射相应的行测量信号450.1到450.i给相应的行204.1到204.i,并从相应的列206.1到206.i接收相应的列测量信号452.1到452.i。相反,在交叉模式下,每个收发器402.1到402.i从相应的行204.1到204.i接收相应的行测量信号450.1到450.i,并发射相应的列测量信号452.1到452.i给相应的列206.1到206.i。
收发器402.1到402.i的可配置性使触摸屏系统400感知行和列间、邻近的行间、邻近的列间、和/或其中的任何组合间的局部静电场。为了执行正向扫描,收发器402.1到402.i中的至少一个用于在通过操作模式下进行操作以发射其行测量信号450.1到450.i至其行204.1到204.i。在相应的行204.1到204.i和列206.1到206.i间形成的局部静电场可响应相应的行测量信号450.1到450.i。通过触摸或充分接近显示区202,近端用户可扰乱(disrupts)行和列间(即,行204.1到204.i中的至少一个和列206.1到206.i中的至少一个之间)的某一局部静电场。收发器402.1到402.i中的至少一个用于在通过操作模式下进行操作,以接收来自其列测量信号452.1到452.i的局部静电场。
为了执行行扫描,收发器402.1到402.i中的至少一个用于在交叉操作模式下进行操作以发射其行测量信号450.1到450.i至其行204.1到204.i。在行204.1到204.i间形成的局部静电场可响应相应的行测量信号450.1到450.i。通过触摸或充分接近显示区202,近端用户可扰乱(disrupts)行间(即,行204.1到204.i中的至少两个间)的某一局部静电场。收发器402.1到402.i中的至少一个用于在交叉操作模式下进行操作,以接收来自其行测量信号450.1到450.i的局部静电场。
为了执行列扫描,收发器402.1到402.i中的至少一个用于在交叉操作模式下进行操作以发射其列测量信号452.1到452.i至其列206.1到206.i。在列206.1到206.i间形成的局部静电场可响应相应的列测量信号452.1到452.i。通过触摸或充分接近显示区202,近端用户可扰乱(disrupts)列间(即,列206.1到206.i中的至少两个间)的某一局部静电场。收发器402.1到402.i中的至少一个用于在通过(pass through)操作模式下进行操作,以接收来自其列测量信号452.1到452.i的局部静电场。
根据本发明示例性实施例的、作为触摸屏系统的一部分而实施的收发器
图5是根据本发明示例性实施例的、作为触摸屏系统的一部分而实施的收发器的框图。收发器500代表收发器402.1到402.i中的一个或多个的示例性实施例。在该示例性实施例中,行测量信号552代表第一行测量信号450.1到450.i中的相应的一个,且列测量信号556代表测量信号452.1到452.i中的相应的一个。收发器500包括发射器502、接收器504和切换模块506。
切换模块506通过行测量信号552连接到行204.1到204.i中的行,且通过列测量信号556连接到列206.1到206.i中的列。切换模块506代表用于形成各种发射路径和接收路径的路径选择模块。切换模块506可用于形成通过路径以将来自发射器502的发射信号550路由为行测量信号552,并将列测量信号556路由为接收器504的接收信号554。切换模块506还用于形成交叉路径以将来自发射器502的发射信号550路由为列测量信号556,并将行测量信号552路由为接收器504的接收信号554。
在一示例性实施例中,切换模块506作为蝴蝶切换电路(butterflyswitchingcircuit)的一部分而实施。在该示例性实施例中,切换模块506包括行发射开关508、列接收开关510、行接收开关512和列发射开关514。在通过操作模式下,行发射开关508关闭且列发射开关514打开,以形成行发射路径而将发射信号550路由为行测量信号552。同样的,在通过操作模式下,列接收开关510关闭且行接收开关512打开,以形成列接收路径而将列测量信号556路由为接收信号554。
在交叉操作模式下,行发射开关508打开且列发射开关514关闭,以形成列发射路径而将发射信号550路由为列测量信号556。同样的,在交叉操作模式下,列接收开关510打开且行接收开关512打开,以形成列接收路径而将行测量信号552路由为接收信号554。
根据本发明示例性实施例的、作为收发器的一部分而实施的发射开关
相比发射器502的工作电压,切换模块506通常工作在更低的工作电压下。因此,通常利用不同的制造工艺来制造发射器502和/或切换模块506,以降低收发器500的尺寸、成本、和/或功耗。例如,利用高工作电压工艺制造发射器502和利用低工作电压工艺制造切换模块506。通常,相比于高工作电压工艺,低工作电压工艺应用于具有更薄栅极氧化层的更低功率器件(device)。半导体设计者关心其半导体器件的可靠性,特别是当高工作电压工艺和低工作电压工艺混合时。例如,发射信号550的电压摆幅(例如5V峰峰摆幅)超过低工作电压工艺的电压限制(例如用于制造切换模块506的3.3V)。在该情况下,发射信号550的大的电压摆幅会损害切换模块506的可靠性。
为了提高切换模块的可靠性,用于切换模块的发射开关可:(1)串联切换晶体管以防止大的电压摆幅;(2)控制应用于切换晶体管的栅极电压以防止大的电压摆幅;和/或(3)包括其它保护电路以确保发射开关的可靠性。在下面的图6A至图9中将对发射开关做进一步描述。
类似地,为了增加切换模块的可靠性,用于切换模块的接收开关可:(1)利用厚氧化层晶体管保护薄氧化层晶体管免于大的电压摆幅;和/或(2)包括其它保护电路以确保接收开关的可靠性。在下面的图10中将对接收开关做进一步描述。
串联发射开关中的晶体管以防止大的电压摆幅
图6A是根据本发明示例性实施例的作为收发器的一部分而实施的发射开关的框图。发射开关600是以在导通操作模式下将发射信号550传送为行测量信号552或列测量信号频556、以及在非导通操作模式下阻止发射信号550成为列测量信号556或行测量信号552为特征的。发射开关600代表行发射开关508的示例性实施例。在该示例性实施例中,发射开关600是以在导通操作模式下将发射信号550传送为行测量信号552以及在非导通操作模式下阻止发射信号550成为行测量信号552为特征的。发射开关600还代表列发射开关514的示例性实施例。在该示例性实施例中,发射开关600是以在导通操作模式下将发射信号550传送为列测量信号556以及在非导通操作模式下阻止发射信号550成为列测量信号556为特征的。
发射开关600包括与p型开关晶体管606串联的p型晶体管602以及与n型开关晶体管608串联的n型开关晶体管604,以提高发射开关的可靠性。但是,该示例不是限制性的,在没有背离本发明的精神和范围的情况下,相关领域的人员能以不同的方式仅利用n型晶体管或p型晶体管而实现发射开关600。
当p型开关晶体管602和p型开关晶体管606导通时,发射信号550通过p型开关晶体管602的漏极和源极且通过p型开关晶体管606的漏极和源极到测量信号650。测量信号650代表行测量信号550和/或列测量信号556的示例性实施例。同样地,当n型开关晶体管604和n型开关晶体管608导通时,发射信号550通过n型开关晶体管604的源极和漏极且通过n型开关晶体管608的漏极和源极到测量信号650。以这种方式串联p型开关晶体管602、n型开关晶体管604、p型开关晶体管606和n型开关晶体管608,可降低每个晶体管通过其各自的源极和漏极所承受的压降。
p型开关晶体管602、n型开关晶体管604、p型开关晶体管606和n型开关晶体管608分别连接到第一开关触排(switch bank)606、第二开关触排612、第三开关触排614和第四开关触排616。第一转换触排610包括连接到p型接通栅极电压654的第一激活开关618和连接到n型接通栅极电压652的第一去激活开关620。通过激活和/或去激活第一激活开关618和/或第一去激活开关620,n型接通栅极电压652和p型接通栅极电压654可被选择性地应用于p型开关晶体管602。
当在导通操作模式下被激活时,可控制n型接通栅极电压652和p型接通栅极电压654以确保p型开关晶体管602、n型开关晶体管604、p型开关晶体管606和n型开关晶体管608具有低电阻。这个低电阻可防止当传递发射信号550时穿过这些晶体管的各自的漏极和源极的大的压降的发生。
控制应用于发射开关中的晶体管的栅极电压以防止大的电压摆幅
按常规,n型接通栅极电压652的大约5V的第一值用于激活n型开关晶体管604和n型开关晶体管608,且大约0V的第二值用于去激活这些晶体管。同样地,p型接通栅极电压654的大约0V的第一值用于激活p型开关晶体管602和p型切换晶体管606,且大约5V的第二值用于去激活这些晶体管。但是,n型接通栅极电压652的第一值和第二值间以及p型接通栅极电压654的第一值和第二值间的大的电压摆幅可损害发射开关600的可靠性。
图7A示出了根据本发明示例性实施例的、栅极控制电压生成模块的框图。为了提高发射开关600的可靠性,栅极控制模块700生成n型接通栅极电压652和p型接通栅极电压654,以使它们具有足够的余地以激活p型开关晶体管602和p型开关晶体管606而不损害它们的可靠性。栅极控制模块700包括偏置模块702、p型接通电压控制模块704和n型接通电压控制模块706。
偏置模块702提供第一偏置电流到p型接通电压控制模块704和第二偏置电流到n型接通电压控制模块706。特别地,偏置模块702包括:配置和排列成形成第一电流镜的n型晶体管Q1和n型晶体管Q2;n型晶体管Q3;以及配置和排列成形成第二电流镜的p型晶体管Q1和p型晶体管Q2。第一电流镜被配置和安排以提供第一偏置电流到p型接通电压控制模块704。n型晶体管Q3使n型晶体管Q1免受过大的电压穿过其各自的源极和漏极。第二电流镜被配置和安排以提供第二偏置电流到n型接通电压控制模块706。通过调节可改变第一和第二偏置电流的偏置参考750,可调节N型接通栅极电压652和p型接通栅极电压654的电压摆幅。
P型接通电压控制模块704基于发射信号550而进行操作以降低发射信号550的电压摆幅和转换发射信号550的平均,从而提供p型接通栅极电压654。通过增加和/或减小p型参考752,可调节p型接通电压654的电压摆幅和/或平均值。在一示例性实施例中,p型参考752大约为3.0V。具体地,p型接通电压控制模块704包括n型晶体管Q4,用于调节p型接通栅极电压654的摆幅和/或平均。可选n型晶体管Q5和可选n型晶体管Q6被配置和安排成与n型晶体管Q4串联,从而使得p型接通栅极电压654具有足够的水平以激活p型开关晶体管602和p型开关晶体管606。
N型接通电压控制模块706基于发射信号550而进行操作以降低发射信号550的电压摆幅和转换发射信号550的平均,从而提供n型接通栅极电压654。通过增加和/或减小n型参考754,可调节n型接通电压652的电压摆幅和/或平均值。在一示例性实施例中,n型参考754大约为2.0V。具体地,n型接通电压控制模块706包括p型晶体管Q3,用于调节n型接通栅极电压652的摆幅和/或平均。可选p型晶体管Q4和可选p型晶体管Q5被配置和安排成与p型晶体管Q3串联,从而使得n型接通栅极电压652具有足够的水平以激活n型切换晶体管604和n型开关晶体管608。
图7B是根据本发明示例性实施例的、由栅极控制电压生成模块生成的栅极控制电压的图例。如图例700所示,n型接通栅极电压652和p型接通栅极电压654与发射信号550相关联。特别地,n型接通栅极电压652和p型接通栅极电压654通常是以具有与发射信号550充分类似的频率和/或相位为特征的。n型接通栅极电压652是以具有大约大于发射信号550的平均值的平均值为特征的,该平均值大约为:
VDS,Q3+VGS,Q4+VGS,Q5, (1)
其中,VDS,Q3代表p型晶体管Q3的漏极到源极电压,VGS,Q4代表p型晶体管Q4的栅极到源极电压,而VGS,Q5代表p型晶体管Q5的栅极到源极电压。n型接通栅极电压652通常具有一个约为VCC的最大值和一个最小值,该最小值约为:
V754+VGS,Q3, (2)
其中,V754代表n型参考754的电压水平,而VGS,Q3代表p型晶体管Q3的栅极到源极电压。
P型接通栅极电压654是以具有大约小于发射信号550的平均值的平均值为特征的,该平均值大约为:
VDS,Q4+VGS,Q5+VGS,Q6, (3)
其中,VDS,Q4代表n型晶体管Q4的漏极到源极电压,VGS,Q5代表n型晶体管Q5的栅极到源极电压,而VGS,Q6代表n型晶体管Q6的栅极到源极电压。p型接通栅极电压654通常具有约为VSS的最大值和最小值,该最小值约为:
V752-VGS,Q4, (4)
其中,V752代表p型参考752的电压水平,而VGS,Q4代表n型晶体管Q4的栅极到源极电压。
回到图6A,第二开关触排612包括连接到n型栅极电压652的第二激活开关622和连接到p型接通栅极电压654的第二去激活开关624。通过激活和/或去激活第二激活开关622和/或第二去激活开关624,n型接通栅极电压652和p型接通栅极电压654可由第二切换触排612选择性地应用于n型开关晶体管604。
类似地,第三开关触排614包括连接到p型接通栅极电压654的第三激活开关626和连接到第一电位656(例如,3.3V)的第三去激活开关628。通过激活和/或去激活第三激活开关626和/或第三去激活开关628,p型接通栅极电压654和第一电位656可由第三切换触排614选择性地应用于p型开关晶体管606。
同样地,第四开关触排616包括连接到n型接通栅极电压652的第四激活开关630和连接到第二电位658(例如,大于0V)的第四去激活开关632。通过激活和/或去激活第四激活开关630和/或第四去激活开关632,n型接通栅极电压652和第二电位658可由第四切开关触排616选择性地应用于n型开关晶体管608。
图6B是根据本发明示例性实施例的、作为收发器的一部分而实施的发射开关的导通操作模式的框图。在该导通操作模式下,发射开关600可选择性地将p型接通栅极电压654应用于p型开关晶体管602和p型开关晶体管606。类似地,在该导通模式下,发射开关600可选择性地将n型接通栅极电压652应用于n型开关晶体管604和n型开关晶体管608。因此,p型开关晶体管602、n型开关晶体管604、p型开关晶体管606和n型开关晶体管608导通时,会将发射信号550传递成为测量信号650。
图6C是根据本发明示例性实施例的、作为收发器的一部分而实施的发射开关的未导通操作模式的框图。在该非导通操作模式下,发射开关600可选择性地将n型接通栅极电压652应用于p型开关晶体管602。发射开关600可选择性地将p型接通栅极电压654应用于n型开关晶体管604。发射开关600选择性地将第一电位656应用于p型开关晶体管606。发射开关600选择性地将第二电位658应用于n型开关晶体管608。因此,p型开关晶体管602、n型开关晶体管604、p型开关晶体管606和n型开关晶体管608未导通时,会阻止发射信号550被传递成为测量信号650。
用于确保发射开关的可靠性的额外的保护电路
图8A是根据本发明示例性实施例的、作为发射开关的一部分而实施的第一开关触排的框图。第一开关触排800包括连接到p型接通栅极电压654的激活开关802和连接到n型接通栅极电压652的去激活开关804。通过激活和/或去激活激活开关802和/或去激活开关804,n型接通栅极电压652和p型接通栅极电压654可选择性地应用于p型开关晶体管602的栅极。通常,激活开关802和去激活开关804是互补开关,即,在给定的任何情况下,激活开关802和去激活开关804中的仅仅一个是及时导通的。当激活开关802导通时,去激活开关804是未导通的。同样地,当去激活开关804导通时,激活开关802是未导通的。第一开关触排800代表第一开关触排610的示例性实施例。在该示例性实施例中,激活开关802和去激活开关804分别代表第一激活开关618和第一去激活开关620的示例性实施例。
第一开关触排800包括激活开关802、去激活开关804、可选激活开关保护电路806和可选去激活开关保护电路808。激活开关802包括与n型晶体管Q2串联的n型晶体管Q1,以增加其可靠性。第一参考850,例如大约3.3V,激活n型晶体管Q1。第二参考852连接到n型晶体管Q2。第二参考852可以是第一电压,例如3.3V,用于激活n型晶体管Q2以将p型接通栅极电压654应用于p型切换晶体管602。或者,第二参考852可以是第二电压,例如大约0V,用于去激活n型晶体管Q2以阻止p型接通栅极电压654应用于p型切换晶体管602。
去激活开关804包括与p型晶体管Q4串联的p型晶体管Q3,以增加其可靠性。第三参考854,例如大约1.8V,激活p型晶体管Q3。第四参考856连接到p型晶体管Q4。第四参考856可以是第一电压,例如大约1.8V,用于激活p型晶体管Q4以将n型接通栅极电压652应用于p型开关晶体管602。或者,第四参考856可以是第二电压,例如大约5V,用于去激活p型晶体管Q4以阻止n型接通栅极电压652应用于p型开关晶体管602。
可选激活开关保护电路806将开关保护参考860传送成为n型晶体管Q1的漏极和n型晶体管Q2的源极间的保护电压858,以保护激活开关802。可选激活开关保护电路806包括连接到n型晶体管Q6的p型晶体管Q5。开关保护参考860,例如大约3.3V,连接到p型晶体管Q5的源极。第一开关保护参考862连接到p型晶体管Q5的栅极。当第一开关保护参考862处于第一电压时,例如,大约0V,激活可选激活开关保护电路806。当第一开关保护参考862处于第二电压时,例如大约3.3V,去激活可选激活开关保护电路806。第二开关保护参考864连接到n型晶体管Q6的栅极。通常,第二开关保护参考864约大于下述值:
V860+VTH,Q6, (5)
其中,V860代表开关保护参考860的电压水平,而VTH,Q6代表n型晶体管Q6的临界电压。通常,当激活开关802被去激活时,可选激活开关保护电路806被激活,以将开关保护参考860传送成为保护电压858。
可选去激活开关保护电路808将开关保护参考868传送成为p型晶体管Q3的漏极和p型晶体管Q4的源极间的保护电压866,以保护激活开关802。可选去激活开关保护电路808包括连接到p型晶体管Q8的n型晶体管Q7。开关保护参考868,例如大约1.8V,连接到n型晶体管Q7的源极。第一开关保护参考870连接到n型晶体管Q7的栅极。当第一开关保护参考870处于第一电压时,例如,大约5V,激活可选去激活开关保护电路808。当第一开关保护参考870处于第二电压时,例如大约1.8V,去激活可选去激活开关保护电路808。第二开关保护参考872连接到p型晶体管Q8的栅极。通常,第二开关保护参考872约小于下述值:
V868+VTH,Q8, (6)
其中,V868代表开关保护参考868的电压水平,而VTH,Q8代表p型晶体管Q8的临界电压。通常,当去激活开关804被去激活时,可选去激活开关保护电路808被激活,以将开关保护参考868传递成为保护电压866。
图8B是根据本发明示例性实施例的、作为发射开关的一部分而实施的第二开关触排的框图。第二开关触排810包括连接到n型接通栅极电压652的激活开关812和连接到p型接通栅极电压654的去激活开关814。通过激活和/或去激活激活开关812和/或去激活开关814,n型接通栅极电压652和p型接通栅极电压654可选择性地应用于n型切换晶体管604。第二开关触排810代表第二开关触排612的示例性实施例。在该实施例中,激活开关812和去激活开关814分别代表第二激活开关622和第二去激活开关624的示例性实施例。第二开关触排810与第一开关触排800共有很多特征;因此,仅仅第一转换触排800和第二转换触排810间的区别将被进一步详细描述。
第二开关触排810包括可选激活开关保护电路806、可选去激活开关保护电路808、激活开关812和去激活开关814。激活开关812以与去激活开关814大致相同的方式进行操作;但是,去激活参考874连接到p型晶体管Q4。去激活参考874可以是第一电压,例如1.8V,用于激活p型晶体管Q4以将n型接通栅极电压652应用于n型开关晶体管604。或者,去激活参考874可以是第二电压,例如大约5V,用于去激活p型晶体管Q4以阻止n型接通栅极电压652应用于n型切换晶体管604。
去激活开关814以与激活开关802大致相同的方式进行操作;但是,激活参考876连接到n型晶体管Q2。激活参考876可以是第一电压,例如大约3.3V,用于激活n型晶体管Q2以将p型接通栅极电压654应用于n型开关晶体管604。或者,激活参考876可以是第二电压,例如大约0V,用于去激活n型晶体管Q2以阻止p型接通栅极电压654应用于n型开关晶体管604。
图8C是根据本发明示例性实施例的、作为发射开关的一部分而实施的第三开关触排的框图。第三开关触排816包括连接到p型接通栅极电压654的激活开关818和连接到第一电位656的去激活开关820。通过激活和/或去激活激活开关818和/或去激活开关820,p型接通栅极电压654和第一电位656可选择性地应用于p型切换晶体管606。通常,激活开关818和去激活开关820是互补开关,即,在给定的任何情况下中,激活开关818和去激活开关820中的仅仅一个是及时导通的。当激活开关818导通时,去激活开关820是未导通的。同样地,当去激活开关820导通时,激活开关818是未导通的。第三开关触排816代表第二开关触排612的示例性实施例。在该示例性实施例中,激活开关818和去激活开关820分别代表第三激活开关626和第三去激活开关628的示例性实施例。
第三开关触排816包括激活开关818和去激活开关820。激活开关818包括具有连接到其各自的栅极的第二参考852的n型晶体管Q9。第二参考852可激活和/或去激活n型晶体管Q9以将p型接通栅极电压654应用于p型开关晶体管606。
去激活开关820包括具有连接到其各自的栅极的第二参考852的p型晶体管Q10。第二参考852可激活和/或去激活p型n型晶体管Q10以将第一电位656应用于p型开关晶体管606。
图8D是根据本发明示例性实施例的、作为发射开关的一部分而实施的第四开关触排的框图。第四开关触排822包括连接到n型接通栅极电压652的激活开关824和连接到第二电位658的去激活开关826。通过激活和/或去激活激活开关824和/或去激活开关826,n型接通栅极电压652和第二电位658可选择性地应用于n型开关晶体管608。通常,激活开关824和去激活开关826是互补开关,即,在给定的任何情况下中,激活开关818和去激活开关820中的仅仅一个是及时导通的。当激活开关824导通时,去激活开关826是未导通的。同样地,当去激活开关826导通时,激活开关824是未导通的。第四开关触排822代表第四开关触排616的示例性实施例。在该示例性实施例中,激活开关824和去激活开关826分别代表第四激活开关630和第四去激活开关632的示例性实施例。
第四开关触排822包括可选激活开关保护电路806、可选去激活开关保护电路808、激活开关824和去激活开关826。激活开关824和去激活开关826分别以与激活开关812和去激活开关814大致相同的方式进行操作;但是,激活开关824提供n型接通栅极电压652到n型开关晶体管608,且去激活开关814提供第二电位658到n型开关晶体管608。
图9是根据本发明示例性实施例的、作为发射开关的一部分而实施的保护电路的框图。发射开关900是以在导通操作模式下将发射信号550传递成为测量信号650和在未导通操作模式下阻止发射信号550被传送成为测量信号650为特征的。发射开关900包括一个或多个可选保护电路,用于未在导通操作模式下进行操作时保护发射开关900。发射开关900包括p型开关晶体管602、n型开关晶体管604、p型开关晶体管606、n型开关晶体管608、第一开关触排610、第二开关触排612、第三开关触排614、第四开关触排616、可选开关保护电路902和可选开关保护电路904。发射开关900代表行发射开关508和/或列发射开关514的示例性实施例。
可选开关保护电路902传递第一开关保护参考950到p型开关晶体管602的漏极和p型开关晶体管606的源极间的保护电压962,以增加发射开关900的可靠性。第一开关保护参考950减小p型开关晶体管602和/或p型开关晶体管606必须在其各自的源极和漏极上承受的压降,以增加发射开关900的可靠性。可选开关保护电路902包括n型晶体管Q1和n型晶体管Q2。n型晶体管Q1将第一开关保护参考950(例如,大约1.8伏)从其各自的源极传送至漏极,以响应第一保护参考952。第一保护参考952可以是第一电压,例如大约3.3V,用于激活n型晶体管Q1,或者可以是第二电压,例如大约0V,用于去激活n型晶体管Q1。当发射开关900在未导通操作模式下进行操作时,n型晶体管Q1通常由第一保护参考952激活以保护p型开关晶体管602和p型开关晶体管606。n型晶体管Q2将第一开关保护参考950从其各自的源极传送至漏极,以响应第二保护参考954,例如,应用于其各自的栅极的大约3.3V。
可选去激活开关保护电路904传递第二开关保护参考956到n型开关晶体管604的漏极和n型开关晶体管608的源极间的保护电压964,以增加发射开关900的可靠性。固定的开关保护参考964减小n型开关晶体管604和/或n型开关晶体管608必须在其各自的源极和漏极上承受的压降,以增加发射开关900的可靠性。可选开关保护电路904包括p型晶体管Q3和p型晶体管Q4。p型晶体管Q3将第二开关保护参考956(例如,大约3.3伏)从其各自的源极传送至漏极,以响应第一保护参考958。第一保护参考958可以是第一电压,例如大约1.8V,用于激活p型晶体管Q3,或者可以是第二电压,例如大约5V,用于去激活p型晶体管Q3。当发射开关900在未导通操作模式下进行操作时,p型晶体管Q3通常由第一保护参考958激活以保护n型开关晶体管604和n型切换晶体管608。p型晶体管Q4将第二开关保护参考956从其各自的源极传递至漏极,以响应第二保护参考960,例如,应用于其各自的栅极的大约1.8V。
根据本发明示例性实施例的、作为收发器的一部分而实施的接收开关
保护薄氧化层晶体管不受大的电压摆幅的影响的厚氧化物晶体管
图10是根据本发明示例性实施例的、作为收发器的一部分而实施的接收开关的框图。接收开关1000是以在导通操作模式下将测量信号1050传送成为测量信号1058和在未导通模式下阻止测量信号1050成为测量信号1058为特征的。接收开关1000代表列接收开关510的示例性实施例。在该实施例中,接收开关1000是以在导通模式下将行测量信号552传送成为接收信号554和在未导通模式下阻止行测量信号552成为接收信号554为特征的。接收开关1000还代表行接收开关512的示例性实施例。在该示例性实施例中,接收开关1000是以在导通操作模式下将列测量信号556传送成为接收信号554和在未导通操作模式下阻止列测量信号556成为接收信号554为特征的。
接收开关1000包括n型薄氧化层开关晶体管1002、n型薄氧化层开关晶体管1004、n型原生厚氧化层开关晶体管1006、n型原生厚氧化层开关晶体管1008和可选开关保护电路1010。当n型薄氧化层开关晶体管1002、n型薄氧化层开关晶体管1004和n型原生厚氧化层开关晶体管1006导通时,测量信号1050通过这些晶体管的各自的漏极和源极。第一参考电压1052,例如大约1.5V,激活n型薄氧化层开关晶体管1002、n型薄氧化层开关晶体管1004和n型原生厚氧化层开关晶体管1006。通常,n型薄氧化层开关晶体管1002和n型薄氧化层开关晶体管1004的各自的源极和主体连接在一起,以减小其连接阻抗(on resistance)。第一参考电压1052可以是第一电压,例如大约1.5V,用于激活n型薄氧化层开关晶体管1002、n型薄氧化层开关晶体管1004和n型原生厚氧化层开关晶体管1006,以传递测量信号1050。或者,第一参考电压1052可以是第二电压,例如大约0V,用于去激活n型薄氧化层开关晶体管1002、n型薄氧化层开关晶体管1004和n型原生厚氧化层开关晶体管1006,以阻止测量信号1050的传递。
当n型原生厚氧化层开关晶体管1006和n型原生厚氧化层开关晶体管1008导通时,测量信号1050从其各自的漏极和源极传递成为测量信号1058。第二参考电压1054,例如大约1.5V,激活n型原生厚氧化层开关晶体管1008。n型原生厚氧化层开关晶体管1006和/或n型原生厚氧化层开关晶体管1008减小n型薄氧化层开关晶体管1002和/或n型薄氧化层开关晶体管1004必须在其各自的源极和漏极承受的压降,以增加接收开关1000的可靠性。
当接收开关1000在未导通操作模式下工作时,可选开关保护电路1010保护n型薄氧化层开关晶体管1002和/或n型薄氧化层开关晶体管1004不受通过n型原生厚氧化层开关晶体管1006和/或n型原生厚氧化层开关晶体管1008的无用信号的影响。可选开关保护电路1010包括n型晶体管Q1。第三参考电压1056可以是第一电压,例如1.5V,用于激活n型晶体管Q1。或者,第三参考电压1056可以是第二电压,例如大约0V,用于去激活n型晶体管Q1。通常,当n型薄氧化层开关晶体管1002、n型薄氧化层开关晶体管1004和n型原生厚氧化层开关晶体管1006如上所述被去激活时,n型晶体管Q1被激活,以使n型薄氧化层切换晶体管1002的漏极和/或n型薄氧化层开关晶体管1004的源极间的结点上的电压大约等于第二电位1060,例如大约0V。
结论
虽然以上描述了本发明的各种实施例,应当理解,其目的仅在于举例说明,而没有限制性。本领域的技术人员知悉,在不离开本发明的精神和范围情况下,在形式上和细节上还可做各种的改变。因此,本发明的保护范围不当仅局限于以上描述的任一实施例,而应该依照权利要求及其等同来限定。