CN107104663A - 用于信道选择开关的自举电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于信道选择开关的自举电路，包括输入信号端、时钟信号输入端、升压子电路、控制子电路、选通信号端及输出信号端，所述时钟信号输入端控制所述升压子电路的正常工作，所述升压子电路控制所述输出信号端输出的电压为所述输入信号端的输入电压与电源电压之和，所述控制子电路控制当所述选通信号端输入的信号有效时，所述输出信号端输出的电压不低于所述电源电压。本发明使得送入采样保持电路的信号保持连续，能够跟随输入信号的变化而变化，从而减小下次采样的建立时间，提高采样速度，非常适合用于高速模拟前端的多信道选择电路。

Description

用于信道选择开关的自举电路
技术领域
本发明涉及集成电路领域，特别是涉及一种模拟前端用于信道选择开关的自举电路。
背景技术
在集成电路的设计中，为了保证信号带宽和线性度，模拟前端的多信道选择开关通常会采用自举电路。
现有的自举电路，往往应用于采样保持电路中，在采样期间，自举电路给采样开关提供的栅压为：电源电压VDD与输入电压VIN之和，此时，采样开关导通阻抗的线性度好；在保持期间，自举电路给采样开关提供的栅压为：接地电压GND，此时，采样开关被关断。现有的用于采样保持电路的自举电路的波形示意图如图1所示。
而在模拟前端的多信道选择开关中，信号通路与后端的采样开关是串联的，如果在保持期间，信道选择开关也会被关断，此时，则会增加下次采样的建立时间。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种模拟前端用于信道选择开关的自举电路，使得送入采样保持电路的信号保持连续，能够跟随输入信号的变化而变化，从而减小下次采样的建立时间，提高采样速度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于信道选择开关的自举电路，包括用于接收输入信号的输入信号端、时钟信号输入端、与输入信号端及时钟信号输入端相连的升压子电路、与升压子电路相连的控制子电路、与控制子电路相连用于接收外部的选通信号的选通信号端及与升压子电路及控制子电路相连的输出信号端，所述时钟信号输入端控制所述升压子电路的正常工作，所述升压子电路控制所述输出信号端输出的电压为所述输入信号端的输入电压与电源电压之和，所述控制子电路控制当所述选通信号端输入的信号有效时，所述输出信号端输出的电压不低于所述电源电压。
所述时钟信号输入端包括两个输入端，且所述两个输入端输入正交的频率信号，所述升压子电路包括与所述时钟信号输入端相连的第一场效应管、与所述时钟信号输入端相连的第二场效应管、与所述时钟信号输入端相连的第三场效应管、与所述第一场效应管相连的第四场效应管、与所述第四场效应管相连的第五场效应管、与所述第五场效应管相连的第六场效应管、与所述第五场效应管及所述第六场效应管相连的第七场效应管、与所述第七场效应管相连的第八场效应管、与所述第八场效应管相连的第九场效应管、与所述第九场效应管相连的第十场效应管、与所述第十场效应管相连的第十一场效应管及与所述第四场效应管相连的电容。
所述控制子电路包括第十二场效应管、与所述第十二场效应管相连的第十三场效应管、与所述第十三场效应管相连的第十四场效应管、与所述第十四场效应管相连的第十五场效应管及与所述第十五场效应管相连的第十六场效应管。
所述第一场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管、所述第六场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管、所述第十三场效应管及所述第十五场效应管为P型场效应管，所述第二场效应管、所述第三场效应管、所述第七场效应管、所述第八场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管、所述第十四场效应管及所述第十六场效应管为N型场效应管。
所述第一场效应管的栅极与所述第二场效应管的栅极及所述时钟信号输入端的其中一端相连，所述第一场效应管的漏极与所述第二场效应管的漏极、所述第五场效应管的栅极、所述第六场效应管的栅极及所述第七场效应管的漏极相连；所述第二场效应管的源级与所述第三场效应管的漏极、所述电容的一端、所述第七场效应管的源级及所述第八场效应管的漏极相连；所述第三场效应管的栅极、所述第十场效应管的栅极及所述第十一场效应管的栅极共同与所述时钟信号输入端的另一端相连。
所述第四场效应管的栅极与所述第五场效应管的漏极、所述第六场效应管的源级、所述第七场效应管的栅极、所述第八场效应管的栅极、所述第九场效应管的源级及所述第十三场效应管的栅极相连，所述第四场效应管的源级与所述第五场效应管的源级及所述电容的另一端相连；所述第六场效应管的漏极与所述第十三场效应管的源级、所述第十四场效应管的源级共同连接所述输出信号端；所述第八场效应管的源级与所述输入信号端相连；所述第九场效应管的漏极与所述第十场效应管的漏极及所述第十一场效应管的漏极相连。
所述第十二场效应管的栅极与所述第十五场效应管的栅极及所述第十六场效应管的栅极共同连接所述选通信号端，所述第十二场效应管的漏极与所述第十三场效应管的漏极相连；所述第十四场效应管的漏极与所述第十五场效应管的漏极及所述第十六场效应管的漏极相连。
所述第一场效应管的源级、所述第四场效应管的漏极、所述第九场效应管的栅极、所述第十场效应管的源级、所述第十二场效应管的源级及所述第十四场效应管的栅极共同连接电源电压，所述第三场效应管的源级、所述第十一场效应管的源级及所述第十六场效应管的源级共同接地。
本发明的有益效果是：使得送入采样保持电路的信号保持连续，能够跟随输入信号的变化而变化，从而减小下次采样的建立时间，提高采样速度，非常适合用于高速模拟前端的多信道选择电路。
附图说明
图1为现有的用于采样保持电路的自举电路的波形示意图；
图2为采用本发明用于信道选择开关的自举电路的信道选择电路的架构图；
图3为本发明用于信道选择开关的自举电路的电路架构图；
图4为本发明用于信道选择开关的自举电路的具体电路结构图；
图5为本发明用于信道选择开关的自举电路的波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图2所示，图2为采用本发明用于信道选择开关的自举电路的信道选择电路的架构图，自举电路的一端用于接收输入信号，另一端输出栅压控制信号至信道选择开关的一端，信道选择开关的另一端用于输出信道选择开关输出信号至后端的采样保持电路。
如图3所示，本发明用于信道选择开关的自举电路包括输入信号端、时钟信号输入端、与输入信号端及时钟信号输入端相连的升压子电路、与升压子电路相连的控制子电路、与控制子电路相连的选通信号端以及与升压子电路及控制子电路相连的输出信号端。输入信号端用于接收输入信号，时钟信号输入端用于控制升压子电路的正常工作，升压子电路用于控制输出信号端输出的电压为输入电压与电源电压之和，选通信号端用于接收外部的选通信号，控制子电路用于控制当选通信号端输入的信号有效时，输出信号端输出的电压不低于电源电压。
如图4所示，图4为本发明用于信道选择开关的自举电路的具体电路结构图。其中，输入信号端为IN端，时钟信号输入端为SP端及端，选通信号端为端，输出信号端为OUT端；升压子电路包括第一场效应管M1、第二场效应管M2、第三场效应管M3、第四场效应管M4、第五场效应管M5、第六场效应管M6、第七场效应管M7、第八场效应管M8、第九场效应管M9、第十场效应管M10、第十一场效应管M11及电容C；控制子电路包括第十二场效应管M12、第十三场效应管M13、第十四场效应管M14、第十五场效应管M15及第十六场效应管M16。
其中，在本实施例中，第一场效应管M1、第四场效应管M4、第五场效应管M5、第六场效应管M6、第十场效应管M10、第十二场效应管M12、第十三场效应管M13及第十五场效应管M15为P型场效应管，第二场效应管M2、第三场效应管M3、第七场效应管M7、第八场效应管M8、第九场效应管M9、第十一场效应管M11、第十四场效应管M14及第十六场效应管M16为N型场效应管；在其他实施例中，上述场效应管可以为其他结构可以实现相同功能的元器件，并不限于此。
第一场效应管M1的栅极与第二场效应管M2的栅极与时钟信号输入端SP相连，第一场效应管M1的漏极与第二场效应管M2的漏极、第五场效应管M5的栅极、第六场效应管M6的栅极及第七场效应管M7的漏极相连；第二场效应管M2的源级与第三场效应管M3的漏极、电容C的一端、第七场效应管M7的源级及第八场效应管M8的漏极相连；第三场效应管M3的栅极、第十场效应管M10的栅极及第十一场效应管M11的栅极共同与时钟信号输入端相连；第四场效应管M4的栅极与第五场效应管M5的漏极、第六场效应管M6的源级、第七场效应管M7的栅极、第八场效应管M8的栅极、第九场效应管M9的源级及第十三场效应管M13的栅极相连，第四场效应管M4的源级与第五场效应管M5的源级及电容C的另一端相连；第六场效应管M6的漏极与第十三场效应管M13的源级、第十四场效应管M14的源级共同连接输出信号端OUT；第八场效应管M8的源级与输入信号端IN相连；第九场效应管M9的漏极与第十场效应管M10的漏极及第十一场效应管M11的漏极相连。
第十二场效应管M12的栅极与第十五场效应管M15的栅极及第十六场效应管M16的栅极共同连接选通信号端第十二场效应管M12的漏极与第十三场效应管M13的漏极相连；第十四场效应管M14的漏极与第十五场效应管M15的漏极及第十六场效应管M16的漏极相连。
第一场效应管M1的源级、第四场效应管M4的漏极、第九场效应管M9的栅极、第十场效应管M10的源级、第十二场效应管M12的源级及第十四场效应管M14的栅极共同连接电源电压VDD，第三场效应管M3的源级、第十一场效应管M11的源级及第十六场效应管M16的源级共同接地。
本发明用于信道选择开关的自举电路的工作原理如下：
当选通信号端输入低电平信号时，信道被选通；时钟信号输入端SP及输入一对正交的频率信号，当时钟信号输入端输入高电平信号，时钟信号输入端SP输入低电平信号时，第一场效应管M1、第三场效应管M3及第十一场效应管M11导通，第二场效应管M2及第十场效应管M10截止，第四场效应管M4及第十三场效应管M13导通，第五场效应管M5、第六场效应管M6、第七场效应管M7及第八场效应管M8截止，电容C的两端分别被充电至电源电压VDD与接地电压GND，此时的电压差为VDD。
当时钟信号输入端输入低电平信号，时钟信号输入端SP输入高电平信号时，第一场效应管M1、第三场效应管M3及第十一场效应管M11截止，第二场效应管M2及第十场效应管M10导通，第四场效应管M4及第十三场效应管M13截止，第五场效应管M5、第六场效应管M6、第七场效应管M7及第八场效应管M8导通，输入信号端IN的输入信号经过第八场效应管M8被送至电容C的一端，此时电容C产生的电压为电源电压VDD与输入电压VIN之和，输入信号经过第五场效应管M5及第六场效应管M6输出至输出信号端OUT，从而输出栅压控制信号至信道选择开关的一端。
从上述分析可以看出，只要信道被选通，即选通信号端输入低电平信号时，无论时钟信号输入端SP及处于哪个相位，即输入的信号是高电平信号还是低电平信号，第十二场效应管M12与第十五场效应管M15均导通，第十六场效应管M16截止，从而保证了本发明用于信道选择开关的自举电路的输出栅压控制信号在时钟信号输入端输入高电平信号，时钟信号输入端SP输入低电平信号时，输出信号端OUT输出的电压为电源电压VDD，在时钟信号输入端输入低电平信号，时钟信号输入端SP输入高电平信号时，输出信号端OUT输出的电压为电源电压VDD与输入电压VIN之和。如图5所示，图5为本发明用于信道选择开关的自举电路的波形示意图，根据本发明的电路结构，可以保证在采样期间，为采样开关提供的栅压为：电源电压VDD与输入电压VIN之和，在保持期间，为采样开关提供的栅压为电源电压VDD，开关时钟保持导通，使得送至采样保持电路的信号连续，并跟随输入信号的变化而变化，大大减小了采样期间内，信号从A点到B点的建立时间，提高了采样速度。
综上所述，本发明用于信道选择开关的自举电路使得送入采样保持电路的信号保持连续，能够跟随输入信号的变化而变化，从而减小下次采样的建立时间，提高采样速度，非常适合用于高速模拟前端的多信道选择电路。

Claims (8)

1.一种用于信道选择开关的自举电路，其特征在于：所述用于信道选择开关的自举电路包括用于接收输入信号的输入信号端、时钟信号输入端、与输入信号端及时钟信号输入端相连的升压子电路、与升压子电路相连的控制子电路、与控制子电路相连用于接收外部的选通信号的选通信号端及与升压子电路及控制子电路相连的输出信号端，所述时钟信号输入端控制所述升压子电路的正常工作，所述升压子电路控制所述输出信号端输出的电压为所述输入信号端的输入电压与电源电压之和，所述控制子电路控制当所述选通信号端输入的信号有效时，所述输出信号端输出的电压不低于所述电源电压。
2.根据权利要求1所述的用于信道选择开关的自举电路，其特征在于：所述时钟信号输入端包括两个输入端，且所述两个输入端输入正交的频率信号，所述升压子电路包括与所述时钟信号输入端相连的第一场效应管、与所述时钟信号输入端相连的第二场效应管、与所述时钟信号输入端相连的第三场效应管、与所述第一场效应管相连的第四场效应管、与所述第四场效应管相连的第五场效应管、与所述第五场效应管相连的第六场效应管、与所述第五场效应管及所述第六场效应管相连的第七场效应管、与所述第七场效应管相连的第八场效应管、与所述第八场效应管相连的第九场效应管、与所述第九场效应管相连的第十场效应管、与所述第十场效应管相连的第十一场效应管及与所述第四场效应管相连的电容。
3.根据权利要求2所述的用于信道选择开关的自举电路，其特征在于：所述控制子电路包括第十二场效应管、与所述第十二场效应管相连的第十三场效应管、与所述第十三场效应管相连的第十四场效应管、与所述第十四场效应管相连的第十五场效应管及与所述第十五场效应管相连的第十六场效应管。
4.根据权利要求3所述的用于信道选择开关的自举电路，其特征在于：所述第一场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管、所述第六场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管、所述第十三场效应管及所述第十五场效应管为P型场效应管，所述第二场效应管、所述第三场效应管、所述第七场效应管、所述第八场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管、所述第十四场效应管及所述第十六场效应管为N型场效应管。
5.根据权利要求4所述的用于信道选择开关的自举电路，其特征在于：所述第一场效应管的栅极与所述第二场效应管的栅极及所述时钟信号输入端的其中一端相连，所述第一场效应管的漏极与所述第二场效应管的漏极、所述第五场效应管的栅极、所述第六场效应管的栅极及所述第七场效应管的漏极相连；所述第二场效应管的源级与所述第三场效应管的漏极、所述电容的一端、所述第七场效应管的源级及所述第八场效应管的漏极相连；所述第三场效应管的栅极、所述第十场效应管的栅极及所述第十一场效应管的栅极共同与所述时钟信号输入端的另一端相连。
6.根据权利要求5所述的用于信道选择开关的自举电路，其特征在于：所述第四场效应管的栅极与所述第五场效应管的漏极、所述第六场效应管的源级、所述第七场效应管的栅极、所述第八场效应管的栅极、所述第九场效应管的源级及所述第十三场效应管的栅极相连，所述第四场效应管的源级与所述第五场效应管的源级及所述电容的另一端相连；所述第六场效应管的漏极与所述第十三场效应管的源级、所述第十四场效应管的源级共同连接所述输出信号端；所述第八场效应管的源级与所述输入信号端相连；所述第九场效应管的漏极与所述第十场效应管的漏极及所述第十一场效应管的漏极相连。
7.根据权利要求6所述的用于信道选择开关的自举电路，其特征在于：所述第十二场效应管的栅极与所述第十五场效应管的栅极及所述第十六场效应管的栅极共同连接所述选通信号端，所述第十二场效应管的漏极与所述第十三场效应管的漏极相连；所述第十四场效应管的漏极与所述第十五场效应管的漏极及所述第十六场效应管的漏极相连。
8.根据权利要求7所述的用于信道选择开关的自举电路，其特征在于：所述第一场效应管的源级、所述第四场效应管的漏极、所述第九场效应管的栅极、所述第十场效应管的源级、所述第十二场效应管的源级及所述第十四场效应管的栅极共同连接电源电压，所述第三场效应管的源级、所述第十一场效应管的源级及所述第十六场效应管的源级共同接地。
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