CN103219978B - 音频切换开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音频切换开关装置，包括一NMOS管、一输入端和一输出端，所述输入端和输出端分别电连接所述NMOS管的源极和漏极；一处理单元，用于根据用户输入的一开关控制指令通过所述NMOS管的栅极控制所述NMOS管的导通或截止；一电压比较单元，用于将所述输入端的电压与一截止电压比较、并当所述输入端的电压小于所述截止电压时，输出所述输入端的电压至所述处理单元，否则输出所述截止电压至所述处理单元。本发明通过利用电压比较的方式，在输入端的输入电压为负电压时，将输入端的负电压设为NMOS管的栅极电压，从而始终能够关断NMOS管。

Description

音频切换开关装置

技术领域

本发明涉及一种开关装置，特别是涉及一种适用于音频切换的开关装置。

背景技术

在传统的用于音频切换的开关芯片中，一般都是使用NMOS(N-Mental-Oxide-Semiconductor，N型金属氧化物半导体)和PMOS(P-Mental-Oxide-Semiconductor，P型金属氧化物半导体)互补型的开关或者单纯的NMOS开关，尤其是当音频输入端的输入电压幅值比较低的时候都是仅采用NMOS开关。

其中如图1所示，由于输入端VIN输入的音频信号会出现负电压，这给作为开关的NMOS管M1的关断带来一定的问题，即当需要关断NMOS管M1时，由于NMOS管M1的栅极上的电压Vg的电平为0，所以如果此时输入端VIN输入电压为负电压的话，此时NMOS管的栅极和与输入端VIN连接的源极之间电压会大于NMOS管的开启阈值电压VT，所以此时输入端VIN和输出端VOUT之间依旧导通，因而导致NMOS管M1不能关闭的问题。

如图1所示，目前的传统解决办法是加入产生一个负电压VSS的电源，并在需要所述NMOS管M1关断时，并且MCU通过将所述负电压VSS作为NMOS管M1的栅极上的电压Vg。所以可以保证NMOS管的栅极和与输入端VIN连接的源极之间电压小于NMOS管的开启阈值电压VT，因而可以保证NMOS管M1的关断。

但是，在采用图1所示的解决方案时，需要产生一个负电压，所以需要一个能够提供负电压的电源，例如，采用电荷泵结构。因而需要一定额外的芯片的面积和芯片功耗，而且在产生负电压的电源中会需要高速的时钟切换，因而也会导致芯片内部信号的互相干扰等等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的音频切换开关装置中需要额外的提供负电压的电源的缺陷，提供一种音频切换开关装置，利用电压比较的方式，将输入端的负电压设为NMOS管的栅极电压，从而在能够完全关断NMOS管的同时，不再需要提供负电压的电源，简化了电路结构。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种音频切换开关装置，包括一NMOS管、一输入端和一输出端，所述输入端和输出端分别电连接所述NMOS管的源极和漏极，其特点是所述音频切换开关装置还包括：

一处理单元，用于根据用户输入的一开关控制指令通过所述NMOS管的栅极控制所述NMOS管的导通或截止；一电压比较单元，用于将所述输入端的电压与一截止电压比较、并当所述输入端的电压小于所述截止电压时，输出所述输入端的电压至所述处理单元，否则输出所述截止电压至所述处理单元；

其中当所述处理单元控制所述NMOS管截止时，所述处理单元将从所述电压比较单元接收的电压输送至所述NMOS管的栅极；当所述处理单元控制所述NMOS管导通时，所述处理单元输出使得所述NMOS管导通的一导通电压至所述NMOS管的栅极。

较佳地，所述截止电压为零。

较佳地，，所述电压比较单元包括一第一NMOS管和一第二NMOS管，其中所述第一NMOS管的栅极接地，所述第一NMOS管的漏极与所述输入端电连接，所述第一NMOS管的源极与所述第二NMOS管的源极电连接；所述第二NMOS管的栅极与所述输入端电连接，所述第二NMOS管的漏极接地，所述第二NMOS管的源极还与所述处理单元电连接。

较佳地，，所述第一NMOS管的源极还通过一电阻接地。

较佳地，，其特征在于，所述处理单元为MCU。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的音频切换开关装置通过利用电压比较的方式，在输入端的输入电压为负电压时，将输入端的负电压设为NMOS管的栅极电压，从而始终能够关断NMOS管，并且在能够完全关断NMOS管的同时，不再需要额外提供负电压的电源，简化了电路结构；而且由于电路结构的简化还减小了开关装置的功耗以及对其他部件的干扰。

附图说明

图1为现有技术中音频切换开关电路的结构示意图。

图2为本发明的音频切换开关装置的较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

实施例：

如图1所示，本实施例的音频切换开关装置包括一NMOS管M1、一输入端VIN、一输出端VOUT、一MCU(微控制器)U1和一电压比较单元U2。

其中所述NMOS管M1的源极连接所述输入端VIN，所述NMOS管M1的漏极连接所述输出端VOUT，所述NMOS管M1基于栅极上的电压Vg控制所述源极和漏极的导通和截止，本实施例中当所述NMOS管M1栅极和源极之间的电压大于阈值电压VT时，所述NMOS管M1的源极和漏极之间导通，否则所述NMOS管M1的源极和漏极之间关断。

本实施例中所述输入端VIN用于接收音频信号。所述输出端VOUT用于输出从所述输入端VIN接收的音频信号。

所述MCUU1用于根据外部用户输入的一开关控制指令通过所述NMOS管M1的栅极控制所述NMOS管M1的导通或截止。其中本实施例中当用户输入开启所述NMOS管M1的指令时，所述MCUU1在所述NMOS管M1的栅极施加的电压Vg使得所述NMOS管M1栅极和源极之间的电压大于阈值电压VT，从而使得所述NMOS管M1导通；当用户输入关断所述NMOS管M1的指令时，所述MCUU1将从电压比较单元U2得到电压作为施加于所述NMOS管M1的栅极的电压Vg，因而使得所述NMOS管M1栅极和源极之间的电压小于阈值电压VT，从而使得所述NMOS管M1截止。

本实施例中的电压比较单元U2用于将所述输入端VIN的输入电压与零比较、即比较所述输入端VIN的输入电压与零比较的大小，并当所述输入端VIN的输入电压小于零时，输出所述输入端VIN的输入电压至所述MCUU1中，否则输出零至所述MCUU1。

其中如图2所示，本实施例的电压比较单元U2包括一第一NMOS管M2和一第二NMOS管M3，其中所述第一NMOS管M2的栅极接地，所述第一NMOS管M2的源极通过一电阻R接地，所述电阻R用于维持所述第一NMOS管M2的源极上的电压，所述第一NMOS管M2的漏极与所述输入端VIN电连接，所述第一NMOS管M2的源极还与所述第二NMOS管M3的源极电连接；所述第二NMOS管M3的栅极与所述输入端VIN电连接，所述第二NMOS管M3的漏极接地，所述第二NMOS管M3的源极与所述MCUU1电连接。

此外本领域技术人员还可以采用其他种类的电压比较器来替代本实例中的电压比较单元U2的结构，并能够得到同样的效果。

另外，本实施例中所涉及的所有器件或单元，例如NMOS管、电压比较单元和MCU等均可以在现有的硬件基础上实现或在现有的硬件基础上结合现有的软件编程手段实现，故在此对其具体实现过程不做赘述。

本实施例的工作原理如下：

当用户输入开启所述NMOS管M1的指令时，所述MCUU1在所述NMOS管M1的栅极施加的电压Vg使得所述NMOS管M1栅极和源极之间的电压大于阈值电压VT，从而使得所述NMOS管M1导通。所以从输入端VIN输入的音频信号通过所述NMOS管M1传输至输出端VOUT。

当用户输入关断所述NMOS管M1的指令时，若NMOS管M1的源极的电压Vs＜0时，即输入端VIN输入电压小于零时，此时第二NMOS管M3截止，第一NMOS管M2导通，此时电压完全落于所述电阻R上，所以MCUU1接收的所述电压比较单元U2的输出电压为所述NMOS管M1的源极的电压Vs，然后所述MCUU1将所述源极的电压Vs作为所述NMOS管M1的栅极的电压Vg，因而使得所述NMOS管M1栅极和源极之间的电压小于阈值电压VT，从而使得所述NMOS管M1截止。所以输入端VIN和所述输出端VOUT之间中断。

若NMOS管M1的源极的电压Vs≥0时，此时第一NMOS管M2截止，第二NMOS管M3导通，此时第二NMOS管M3的源极接地，所以MCUU1接收的所述电压比较单元U2的输出电压为零。然后所述MCUU1将所述NMOS管M1的栅极的电压Vg设置为零，因而使得所述NMOS管M1栅极和源极之间的电压小于阈值电压VT，从而使得所述NMOS管M1截止。所以输入端VIN和所述输出端VOUT之间中断。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种音频切换开关装置，包括一NMOS管、一输入端和一输出端，所述输入端和输出端分别电连接所述NMOS管的源极和漏极，其特征在于，所述音频切换开关装置还包括：

一处理单元，用于根据用户输入的一开关控制指令通过所述NMOS管的栅极控制所述NMOS管的导通或截止；一电压比较单元，用于将所述输入端的电压与一截止电压比较、并当所述输入端的电压小于所述截止电压时，输出所述输入端的电压至所述处理单元，否则输出所述截止电压至所述处理单元；

其中当所述处理单元控制所述NMOS管截止时，所述处理单元将从所述电压比较单元接收的电压输送至所述NMOS管的栅极；当所述处理单元控制所述NMOS管导通时，所述处理单元输出使得所述NMOS管导通的一导通电压至所述NMOS管的栅极，所述截止电压为零，

所述电压比较单元包括一第一NMOS管和一第二NMOS管，其中所述第一NMOS管的栅极接地，所述第一NMOS管的漏极与所述输入端电连接，所述第一NMOS管的源极与所述第二NMOS管的源极电连接；所述第二NMOS管的栅极与所述输入端电连接，所述第二NMOS管的漏极接地，所述第二NMOS管的源极还与所述处理单元电连接，所述第一NMOS管的源极还通过一电阻接地。

2.如权利要求1所述的音频切换开关装置，其特征在于，所述处理单元为MCU。