CN117040270A - 一种基于mos管的内外负压切换电路 - Google Patents
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Abstract
随着通讯系统的迅速发展，射频系统对射频开关芯片的要求越来越高，如何实现内外负压的切换成为负压开关设计的难点之一。本发明提出了一种基于MOS管的内外负压切换电路，通过控制内外负压切换电路的外部负压输入端口的输入电压，实现内置负压和外置负压的切换功能。外部负电源通过外部负压输入端口输入，经过负压LDO稳压后产生外置负压。本发明电路的内置负压由电路内部的负压产生电路产生。通过本发明即可在芯片内部实现内置负压和外置负压的切换，降低了负压开关的设计难度和成本。
Description
技术领域
本发明属于集成电路设计领域，具体涉及一种基于MOS管的内外负压切换电路。
背景技术
随着通讯系统的迅速发展，射频系统对射频开关芯片的要求越来越高。线性度是射频开关芯片的重要指标，线性度越高，射频开关的功率处理能力越强。当开关管关断时，在开关管的栅极和体提供负压偏置可以显著的提高射频开关的线性度。为满足不同场景的应用需要，该负压偏置应兼容芯片内部产生和片外提供两种情况，如何实现内外负压的切换成为负压开关设计的难点之一。
发明内容
为此，本发明提出了一种基于MOS管的内外负压切换电路，可在芯片内部实现内置负压和外置负压的切换，降低了负压开关的设计难度和成本。
本发明的一种基于MOS管的内外负压切换电路，包括带隙基准电路I1，线性稳压电源LDO I2、I3，控制模块I4，内部负压模块I5以及NMOS晶体管M1、M2；带隙基准电路I1采用片外3V电压供电，其输出端连接LDO I2、I3的输入端，LDO I2采用3V电压供电，输出2.5V电压作为控制模块I4和内部负压模块I5的电源电压；LDO I3连接外部负压输入端口，输出端口连接NMOS晶体管M1的源极；控制模块I4连接外部负压输入端口和内部负压模块I5的输出端口，采用片外3V电压和LDO I2提供的2.5V电压作为电源电压，输出EN1、EN2、EN3三个使能信号，EN1连接内部负压模块I5，EN2连接M1的栅极，EN3连接M2的栅极；内部负压模块I5采用LDO I2提供的2.5V电压作为电源电压，输出端口连接控制模块I4和M2的源极，M1、M2的漏极相连作为负压输出端。
内部负压模块I5包括振荡器、时钟缓冲器、以及电荷泵；振荡器的输出端连接时钟缓冲器的输入端，时钟缓冲器的输出端连接电荷泵的输入端，电荷泵的输出端作为内部负压模块的输出端口。
控制模块I4包括电阻R1、R2、R3、R4、R5，NMOS晶体管M1、M2、M3，PMOS晶体管P1、P2；电阻R1、R2、R3、R4串联，电阻R2、R3的中间抽头作为片外负压输入端口，电阻R1、R2的中间抽头连接NMOS管M1的栅极，电阻R3、R4的中间抽头作为输出端输出使能信号EN3，NMOS管M1的源极连接到地，漏极连接PMOS管P1、NMOS管M2的栅极和电阻R5的一端，PMOS管P1和NMOS管M2共漏连接作为输出端输出内部负压模块I5的使能信号EN1，PMOS管P2和NMOS管M3共栅连接使能信号EN3，共漏连接作为输出端输出使能信号EN2，PMOS管P2的源极连接到地，NMOS管M3的源极连接到内部负压模块I5的输出端。
电阻R1、R2、R3、R4、R5采用数千欧姆，其中R1/R2＝10/9，R3/R4＝1/10。
MOS管采用2.5V工艺。
本发明的有益效果在于
本发明的技术实现了芯片内部内置负压和外置负压的切换，降低了负压开关的设计难度和成本。
附图说明
图1为本发明原理图。
图2为负压模块原理图。
图3为控制模块原理图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1、2、3示例说明本实施方式，在示例中，电源电压为3V，MOS管为2.5VMOS管，因此MOS管任意两端电压差不得超过2.5V。
内外负压切换电路如图1所示，包括带隙基准电路I1，线性稳压电源(LDO)I2、I3，控制模块I4，内部负压模块I5以及NMOS晶体管M1、M2。带隙基准电路I1采用片外3V电压供电，其输出端连接LDO I2、I3的输入端。LDO I2采用3V电压供电，输出2.5V电压作为控制模块I4和内部负压模块I5的电源电压。LDO I3连接外部负压输入端口，外部负压输入为0时，I3输出为0，外部负压输入为-2.7V时，I3输出为-2.5V。I3的输出端口连接M1的源极。控制模块I4连接外部负压输入端口和内部负压模块I5的输出端口，采用片外3V电压和LDO I2提供的2.5V电压作为电源电压，输出EN1、EN2、EN3三个使能信号，EN1连接内部负压模块I5，EN2连接M1的栅极，EN3连接M2的栅极。内部负压模块I5采用LDO I2提供的2.5V电压作为电源电压，输出端口连接控制模块I4和M2的源极。M1、M2的漏极相连作为负压输出端。
内部负压模块如图2所示，采用LDO I2提供的2.5V电压作为电源电压，内部负压模块包括振荡器、时钟缓冲器、以及电荷泵。振荡器的输出端连接时钟缓冲器的输入端，时钟缓冲器的输出端连接电荷泵的输入端，电荷泵的输出端作为内部负压模块的输出端口。使能信号为高电平时，振荡器工作，电路输出-2.5V负压。使能信号为低电平时，振荡器不工作，电路输出为0。
控制模块如图3所示，采用片外3V电压和LDO I2提供的2.5V电压作为电源电压，包括电阻R1、R2、R3、R4，R5，NMOS晶体管M1、M2、M3，PMOS晶体管P1、P2。电阻R1、R2、R3、R4串联，电阻R2、R3的中间抽头作为片外负压输入端口，电阻R1、R2的中间抽头连接NMOS管M1的栅极，电阻R3、R4的中间抽头作为输出端输出使能信号EN3。NMOS管M1的源极连接到地，漏极连接PMOS管P1、NMOS管M2的栅极和电阻R5的一端。PMOS管P1和NMOS管M2共漏连接作为输出端输出内部负压模块I5的使能信号EN1。PMOS管P2和NMOS管M3共栅连接使能信号EN3，共漏连接作为输出端输出使能信号EN2，PMOS管P2的源极连接到地，NMOS管M3的源极连接到内部负压模块I5的输出端。MOS管采用2.5V工艺，电阻R1、R2、R3、R4、R5采用数千欧姆，其中R1/R2＝10/9，R3/R4＝1/10。外部负压输入为0时，电阻R1、R2的中间抽头处电压约为1.4V，此时M1导通，M1的漏极处电压为0，使能信号EN1为高电平，驱动内部负压模块中的振荡器工作，从而产生-2.5V的内部负压。此时电阻R3、R4的中间抽头处电压为0，使能信号EN3为0，使能信号EN2为-2.5V。此时，在内外负压切换电路中，M1关断，M2导通，电路输出内部负压模块的输出。外部负压输入为-2.7V时，电阻R1、R2的中间抽头处电压为0，此时M1关断，M1的漏极处电压为2.5V，使能信号EN1为低电平，内部负压模块中的振荡器不工作，内部负压模块输出为0。电阻R3、R4的中间抽头处电压为-2.5V，使能信号EN3为-2.5V，使能信号EN2为0。此时，在内外负压切换电路中，M1导通，M2关断，电路输出外部负压。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于MOS管的内外负压切换电路，其特征在于：包括带隙基准电路I1，线性稳压电源LDO I2、I3，控制模块I4，内部负压模块I5以及NMOS晶体管M1、M2；带隙基准电路I1采用片外3V电压供电，其输出端连接LDO I2、I3的输入端，LDO I2采用3V电压供电，输出2.5V电压作为控制模块I4和内部负压模块I5的电源电压；LDO I3连接外部负压输入端口，输出端口连接NMOS晶体管M1的源极；控制模块I4连接外部负压输入端口和内部负压模块I5的输出端口，采用片外3V电压和LDO I2提供的2.5V电压作为电源电压，输出EN1、EN2、EN3三个使能信号，EN1连接内部负压模块I5，EN2连接M1的栅极，EN3连接M2的栅极；内部负压模块I5采用LDO I2提供的2.5V电压作为电源电压，输出端口连接控制模块I4和M2的源极，M1、M2的漏极相连作为负压输出端。
2.根据权利要求1所述的一种基于MOS管的内外负压切换电路，其特征在于：所述内部负压模块I5包括振荡器、时钟缓冲器、以及电荷泵；振荡器的输出端连接时钟缓冲器的输入端，时钟缓冲器的输出端连接电荷泵的输入端，电荷泵的输出端作为内部负压模块的输出端口。
3.根据权利要求1所述的一种基于MOS管的内外负压切换电路，其特征在于：所述控制模块I4包括电阻R1、R2、R3、R4、R5，NMOS晶体管M1、M2、M3，PMOS晶体管P1、P2；电阻R1、R2、R3、R4串联，电阻R2、R3的中间抽头作为片外负压输入端口，电阻R1、R2的中间抽头连接NMOS管M1的栅极，电阻R3、R4的中间抽头作为输出端输出使能信号EN3，NMOS管M1的源极连接到地，漏极连接PMOS管P1、NMOS管M2的栅极和电阻R5的一端，PMOS管P1和NMOS管M2共漏连接作为输出端输出内部负压模块I5的使能信号EN1，PMOS管P2和NMOS管M3共栅连接使能信号EN3，共漏连接作为输出端输出使能信号EN2，PMOS管P2的源极连接到地，NMOS管M3的源极连接到内部负压模块I5的输出端。
4.根据权利要求3所述的一种基于MOS管的内外负压切换电路，其特征在于：电阻R1、R2、R3、R4、R5采用数千欧姆，其中R1/R2＝10/9，R3/R4＝1/10。
5.根据权利要求1所述的一种基于MOS管的内外负压切换电路，其特征在于：所述MOS管采用2.5V工艺。
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