DE10152888A1

DE10152888A1 - Integrierter Analogmultiplexer

Info

Publication number: DE10152888A1
Application number: DE10152888A
Authority: DE
Inventors: Franz Kuttner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2003-05-15
Also published as: JP3824989B2; US6707405B2; US20030080800A1; JP2003198345A

Abstract

Bei einem integrierten Analogmultiplexer mit mehreren Multiplexereingängen (ME1, ME2, ME3), einem Multiplexerausgang (MA), einer Schalteinrichtung (1) und einem Differenzverstärker (OP) mit einem invertierenden und einem nicht-invertierenden Verstärkereingang (NE, PE) sowie einem Verstärkerausgang (VA) bildet der Verstärkerausgang (VA) den Multiplexerausgang (MA), ist der Differenzverstärker mittels eines Rückkopplungszweiges (2) vom Verstärkerausgang (VA) zum invertierenden Verstärkereingang (NE) als invertierender Verstärker beschaltet und verbindet die Schalteinrichtung (1) selektiv einen der Multiplexereingänge (ME1, ME2, ME3) mit dem invertierenden Verstärkereingang (NE).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen integrierten Analogmultiplexer mit mehreren Multiplexereingängen, einem Multiplexerausgang, einer Schalteinrichtung und einem Differenzverstärker mit einem invertierenden und einem nicht-invertierenden Verstärkereingang sowie einem Verstärkerausgang.

Solche integrierte Analogmultiplexer werden in der analogen Signalverarbeitung dazu verwendet, analoge Signale von verschiedenen Quellen selektiv auf einen Knoten zu schalten. Als Schalter werden dabei häufig komplementäre CMOS-Transistor-Paare verwendet, die von Operationsverstärkern getrieben werden.

Bei modernen Technologien, die vor allem auf digitale Performance ausgelegt sind, funktionieren solche integrierte Analogmultiplexer jedoch nicht mehr so gut. So führt zum einen die reduzierte Versorgungsspannung (z. B. 1,2 Volt bei 0,13 µm Prozessen), die kaum reduzierten Einsatzspannungen der Transistoren und der größere Substratsteuereffekt dazu, daß die Durchlaßwiderstände der Transistoren größer werden und die Variation der Durchlaßwiderstände in Abhängigkeit der Spannung der analogen Signale zunimmt, so daß beim Durchschalten der analogen Signale unerwünschte harmonische Verzerrungen auftreten.

Die Variation des Durchlaßwiderstandes versucht man beispielsweise dadurch zu verhindern, daß man die Gate-Source-Spannung durch eine Boost-Schaltung konstant hält, wodurch bei einer Spannung des analogen Signals in Nähe der Versorgungsspannung die Gate-Spannung etwa um die Einsatzspannung über die Versorgungsspannung ansteigen kann. Wenn nun ein entladener Kondensator über den Drain-Anschluß das Schalttransistors aufzuladen ist, ist die Gate-Drain-Spannung insbesondere bei Beginn des Ladens größer als die maximal zulässige Gate-Spannung, so daß das Gateoxid des Schalttransistors übermäßig beansprucht wird, wodurch die Lebensdauer des Schalttransistors und somit auch die des Analogmultiplexers vermindert werden.

Des weiteren können die Operationsverstärker bei einer Versorgungsspannung von 1,2 Volt etwa nur den Bereich zwischen 0,2 Volt und 0,9 Volt für das analoge Signal aussteuern. Gerade in diesem Bereich leiten die Schalttransistoren aber nicht sonderlich gut. So leiten bei komplementären CMOS-Transistor-Paaren der N-Kanal Transistor und auch der P-Kanal Transistor gerade bei der halben Versorgungsspannung (also 0,6 Volt) besonders schlecht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen integrierten Analogmultiplexer der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß er besonders gut für niedrige Versorgungsspannungen geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem integrierten Analogmultiplexer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Verstärkerausgang des Differenzverstärkers den Multiplexerausgang bildet, daß der Differenzverstärker mittels eines Rückkopplungszweiges vom Verstärkerausgang zum invertierenden Verstärkereingang als invertierender Verstärker geschaltet ist und daß die Schalteinrichtung selektiv einen der Multiplexereingänge mit dem invertierenden Verstärkereingang verbindet.

Dadurch wird beim erfindungsgemäßen Analogmultiplexer zuerst eines der an den einzelnen Multiplexereingängen anliegenden analogen Signale auf den invertierenden Verstärkereingang geschaltet (und somit selektiert) und danach wird das selektierte Signal verstärkt. Somit wird unabhängig von der Anzahl der Multiplexereingänge nur ein Differenzverstärker benötigt, wodurch der Analogmultiplexers sehr kompakt ausgebildet werden kann. Auch ist es äußerst vorteilhaft, zuerst das analoge Signal zu selektieren und es danach zu verstärken, da dadurch die eventuell vorhandene schlechte Leitfähigkeit in der Schalteinrichtung, wenn in dieser z. B. Feldeffekttransistoren als Schaltelemente enthalten sind, durch den nachgeschalteten Differenzverstärker kompensiert wird. Somit wird ein integrierter Analogmultiplexer bereitgestellt, der selbst bei niedrigen Versorgungsspannungen (von z. B. 1,2 Volt) hochohmige Eingänge und einen niederohmigen Ausgang aufweist, so daß auch kapazitive Lasten leicht getrieben werden können.

Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Analogmultiplexer die Schalteinrichtung für jeden der Multiplexereingänge einen ersten Feldeffekttransistor einer ersten Polarität ausweisen, wobei bevorzugt mit einer geboosteten Steuerspannung einer der Feldeffekttransistoren geschlossen bzw. eingeschaltet ist. Eine geboostete Steuerspannung ist eine Spannung, die durch sogenannte Boost-Schaltungen höher als eine vorbestimmte Referenzspannung angehoben ist. Hier ist die geboostete Steuerspannung bevorzugt größer als die Versorgungsspannung des integrierten Analogmultiplexers. Da alle ersten Feldeffekttransistoren die gleiche Polarität aufweisen, läßt sich der erfindungsgemäße Analogmultiplexer besonders einfach und kompakt integriert herstellen. Auch ist die Ansteuerung der Schalteinrichtung zum selektiven Verbinden eines der Multiplexereingänge mit dem invertierenden Verstärkereingang besonders leicht zu realisieren, weil für jeden der Multiplexereingänge ein eigener Transistor vorgesehen ist, und die Leitfähigkeit der eingeschalteten Transistoren ist aufgrund der geboosteten (erhöhten) Steuerspannung verbessert.

Ferner kann im Rückkopplungszweig ein zweiter, eingeschalteter Feldeffekttransistor der ersten Polarität sein, der bevorzugt mit der geboosteten Steuerspannung angesteuert wird. Durch das Vorsehen des zweiten Transistors können besonders einfach die gleichen Widerstände im Rückkopplungszweig und in dem Multiplexereingangskanal des mit dem invertierenden Verstärkereingang verbundenen Multiplexereingangs realisiert werden, wenn der erste und der zweite Transistor gleich ausgebildet sind.

Als Feldeffekttransistoren werden bevorzugt MOS-Transistoren verwendet, da diese gut miniaturisiert werden können und für kleine Versorgungsspannungen geeignet sind.

Auch können sowohl in der Schalteinrichtung als auch im Rückkopplungszweig nur Feldeffekttransistoren einer Polarität enthalten sein, so daß die Herstellung des erfindungsgemäßen Analogmultiplexers vereinfacht ist.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Analogmultiplexers besteht darin, daß die Feldeffekttransistoren direkt (ohne Zwischenschaltung von Widerständen) mit dem invertierenden Verstärkereingang verbunden sind. Dadurch sind die Spannungen an den Source- und Drainanschlüssen der Transistoren kaum von den analogen Signalen abhängig, so daß die Feldeffekttransistoren die analogen Signale nur sehr gering verändern.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Betrag der Spannungsverstärkung des Differenzverstärkers eins. Damit wirkt der Analogmultiplexer als Puffer, der bis auf das Vorzeichen die Größe des geschalteten analogen Signals nicht verändert und für die analogen Signale eine große Eingangsimpedanz und eine äußerst geringe Ausgangsimpedanz aufweist.

Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Analogmultiplexer der nicht-invertierende Verstärkereingang auf ein konstantes Bezugspotential gelegt sein. Dadurch wird die Eingangsimpedanz des Analogmultiplexers im wesentlichen durch den Widerstand des Multiplexereingangkanals bestimmt, über den das analoge Signal an den invertierenden Verstärkereingang geschaltet ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Analogmultiplexers verbindet die Schalteinrichtung jeden der Multiplexereingänge, der nicht mit dem invertierenden Verstärkereingang verbunden ist, mit einer Spannungsquelle, deren Potential dem Potential am invertierenden Verstärkereingang entspricht. Wenn der nicht-invertierende Verstärkereingang auf das Bezugspotential gelegt ist, entspricht somit das Potential der Spannungsquelle dem Bezugspotential, da das Potential am invertierenden Eingang dann bei jeder Verstärkung dem Bezugspotential entspricht. Dadurch wird eine Rückwirkung beim Umschalten im Analogmultiplexer auf die Quellen der analogen Signale verhindert, da unabhängig vom Zustand der Schalteinrichtung immer das gleiche Potential anliegt.

Ferner kann der Differenzverstärker mit einem ersten und einem zweiten Betriebspotential versorgt sein, wobei das Bezugspotential zwischen den beiden Betriebspotentialen, bevorzugt in der Mitte, liegt. Mit dieser Wahl des Bezugspotentials kann der größtmöglichste Aussteuerungsbereichs des Differenzverstärkers genutzt werden.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Analogmultiplexer ist dessen differentielle Ausgestaltung, bei der der Differenzverstärker einen differentiellen Ausgang mit einem invertierenden und einem nicht-invertierenden Verstärkerausgang aufweist, wobei der Rückkopplungszweig den nicht-invertierenden Verstärkerausgang mit dem invertierenden Verstärkereingang verbindet und ein weiterer Rückkopplungszweig den invertierenden Verstärkerausgang mit dem nicht-invertierenden Verstärkereingang verbindet und wobei jeder Multiplexereingang einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluß für ein differentielles Eingangssignal aufweist und die Schalteinrichtung selektiv den ersten Eingangsanschluß eines ersten (ausgewählten) der Multiplexereingänge mit dem invertierenden Verstärkereingang und den zweiten Eingangsanschluß des ersten Multiplexereingangs mit dem nicht-invertierenden Verstärkereingang verbindet sowie bei den restlichen Multiplexereingängen jeweils die beiden Eingangsanschlüsse miteinander verbindet.

Damit ist es bei der differentiellen Ausführungsform nicht notwendig, ein Bezugspotential an den nicht-invertierenden Verstärkereingang anzulegen, wodurch der Analogmultiplexer einfacher und kleiner gestaltet werden kann. Auch können durch die differentielle Ausführung Schwankungen der Vorsorgungsspannung besser kompensiert werden und der dynamische Bereich des Differenzverstärkers und somit des erfindungsgemäßen Analogmultiplexers kann bei gleicher Versorgungsspannung im Vergleich zu der nicht differentiellen Ausführungsform verdoppelt werden.

Insbesondere kann bei der differentiellen Ausführung die Schalteinrichtung (nur) Feldeffekttransistoren einer Polarität zum Schalten umfassen. Dies erleichtert die Herstellung des erfindungsgemäßen Analogmultiplexer.

Auch können die eingeschalteten Feldeffekttransistoren mit einer geboosteten Steuerspannung angesteuerte sein, so daß die analogen Signale gut durchgeschaltet werden.

Ferner sind die Feldeffekttransistoren bevorzugt direkt (ohne Zwischenschaltung von Widerständen) mit den Verstärkereingängen verbunden. Somit hängen die Spannungen an den Source- und Drainanschlüssen der Feldeffekttransistoren kaum vom analogen Signal ab, wodurch Zuverlässigkeitsprobleme wie bei den in der Beschreibungseinleitung beschriebenen geboosteten Transistoren nicht auftreten.

Des weiteren kann der Differenzverstärker beim erfindungsgemäßen Analogmultiplexer als Operationsverstärker ausgebildet sein. Dadurch können die bekannten Vorteile eines Operationsverstärkers bei dem erfindungsgemäßen Analogmultiplexer genutzt werden. So ist z. B. die Gleichtaktunterdrückung des Operationsverstärkers außerordentlich hoch und bei der Beschaltung des Operationsverstärkers als invertierender Verstärker ist die Ausgangsimpedanz außerordentlich klein, während die Eingangsimpedanz sehr groß ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild des erfindungsgemäßen, integrierten Analogmultiplexers;
Fig. 2 ein schematisches Schaltbild eines weiteren erfindungsgemäßen, integrierten Analogmultiplexers;
Fig. 3 ein weiteres Schaltbild des Analogmultiplexers von Fig. 2, und
Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Generierung der Steuerspannung für die Schalter.
Der erfindungsgemäße, integrierte Analogmultiplexer weist in einer ersten in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform drei Multiplexereingänge ME1, ME2 und ME3, einen Multiplexerausgang MA, eine Schalteinrichtung 1 und einen Operationsverstärker OP1 als Differenzverstärker mit einem invertierenden und einem nicht-invertierenden Verstärkereingang NE, PE sowie einem Verstärkerausgang VA auf, der den Multiplexerausgang MA bildet.
Ein Rückkopplungszweig 2 verbindet den Verstärkerausgang VA mit dem invertierenden Verstärkereingang NE, und der nicht-invertierende Verstärkereingang PE ist mit einer Spannungsquelle 3 verbunden, die eine konstante Gleichtaktspannung VCM an den nichtinvertierenden Verstärkereingang PE anlegt. Somit ist der Operationsverstärker OP1 als invertierender Verstärker geschaltet.
Jeder der Multiplexereingänge ME1 bis ME3 ist über einen ersten Widerstand R1, R2, R3 (die alle den gleichen Widerstandswert aufweisen können) mit einem ersten Schalter S1, S2, S3 verbunden, wobei jeder erste Schalter S1-S3 zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung hin- und herschaltbar ist. In der ersten Schaltstellung, die für den ersten Schalter S2 des zweiten Multiplexereingangs ME2 eingezeichnet ist, wird eine Verbindung zum invertierenden Verstärkereingang NE hergestellt, während in der zweiten Schaltstellung, in der die ersten Schalter S1 und S3 sind, eine Verbindung zu einer zweiten Spannungsquelle 4, die die Gleichtaktspannung VCM abgibt, erzeugt wird.
Die Schalteinrichtung 1 ist dabei so ausgebildet bzw. wird so angesteuert, daß immer nur ein einziger der ersten Schalter S2 in der ersten Schaltstellung steht und die restlichen ersten Schalter S1, S3 in der zweiten Schaltstellung sind. Somit ist immer nur einer der Multiplexereingänge ME1 bis ME3 mit dem invertierenden Verstärkereingang NE verbunden. An den Multiplexereingängen ME1 bis ME3 können Analogsignale U1, U2 und U3 angelegt sein, von denen eins selektiv zum Multiplexerausgang MA übertragen werden kann.
Im Rückkopplungszweig 2 sind ein zweiter Widerstand R4 und ein zweiter Schalter S4, der geschlossen ist, vorgesehen. Das Verhältnis des Widerstandswertes des zweiten Widerstandes R4 zum Durchlaßwiderstandswert des zweiten Schalters S4, soll dem Verhältnis des Widerstandswertes des ersten Widerstandes R1 bis R3 zum Durchlaßwiderstandswert des ersten Schalters S1 bis S3 entsprechen. Dies kann durch Skalieren der Weite der MOS- Transistoren der Schalter erreicht werden. Bei einer Ausführung als Puffer (Verstärkung = -1) sind alle Widerstandswerte der Widerstände R1 bis R4 gleich, und alle MOS-Transistoren sind gleich zu dimensionieren. Wird als Verstärkung z. B. zwei gewählt, ist der Widerstandswert des Widerstandes R4 doppelt so groß wie der Widerstandswert der Widerstände R1-R3 zu wählen. Entsprechend ist die Weite des MOS-Transistor des Schalters S4 halb so groß wie die Weite der Transistoren der Schalter S1-S3 zu wählen. Damit wird erreicht, daß auch der Durchlaßwiderstand des Schalters S4 doppelt so groß wird, wie die Durchlaßwiderstände der Schalter S1-S3, wodurch die Verstärkung exakt auf 2 eingestellt wird.
Wenn der hier gezeigte Analogmultiplexer für eine Versorgungsspannung von 1,2 Volt ausgelegt wird und der Operationsverstärker OP1 mit Betriebsspannungen VDD, VSS (1,2 Volt, 0 Volt) versorgt ist und den Bereich von 0,2 bis 0,88 Volt aussteuern kann, können Analogsignale U1, U2, U3 von 0,2 bis 0,88 Volt geschaltet werden und wird als Gleichtaktspannung VCM bevorzugt ein Wert von 0,6 Volt gewählt.
In Fig. 2 ist eine differentielle Ausführung des in Fig. 1 gezeigten Analogmultiplexers dargestellt, wobei zur besseren Übersichtlichkeit nur zwei (differentielle) Multiplexereingänge ME1 und ME2 eingezeichnet sind. Jeder der differentiellen Multiplexereingänge ME1 und ME2 weist einen ersten Eingangsanschluß ME1P, ME2P und einen zweiten Eingangsanschluß ME1N und ME2N auf. An den beiden Eingangsanschlüssen ME1P, ME1N; ME2P, ME2N werden jeweils die differentiellen, analogen Signale U1, U1N; U2, U2P angelegt, wobei ein differentielles Eingangssignal jeweils zwei Signalkomponenten aufweist, die relativ zu ihrem Gleichtaktpotential zueinander invertiert sind. Wenn das differentielle Eingangssignal beispielsweise eine sinusförmigen Spannungsverlauf aufweist, dann sind die beiden Signalkomponenten um 180° zueinander phasenverschoben.
Der in Fig. 2 gezeigte Analogmultiplexer weist als Differenzverstärker einen Operationsverstärker OP2 mit einem invertierenden und einem nicht-invertierenden Verstärkereingang NE, PE sowie mit einem invertierenden und einem nicht-invertierenden Verstärkerausgang VNA, VPA auf, wobei die beiden Verstärkerausgänge VNA, VPA einen differentiellen Multiplexerausgang mit einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluß MA1, MA2 bilden. Der nicht-invertierende Verstärkerausgang VPA ist über einen Rückkopplungszweig 5, der dem Rückkopplungszweig 2 von Fig. 1 entspricht, mit dem invertierenden Verstärkereingang NE verbunden, und der invertierende Verstärkerausgang VNA ist über einen zweiten Rückkopplungszweig 6 mit dem nicht-invertierenden Verstärkereingang PE verbunden. Der zweite Rückkopplungszweig 6 enthält einen Widerstand R5 und einen Schalter S5, die jeweils gleich zu dem Widerstand R4 und dem Schalter S4 des ersten Rückkopplungszweiges 5 sind.
Zwischen den Eingangsanschlüssen ME1P, ME1N, ME2P, ME2N und dem Operationsverstärker OP2 sind jeweils ein Widerstand R6, R7, R8 und R9 und ein Schalter S6, S7, S8, S9 vorgesehen, die so geschaltet werden können, daß der erste Eingangsanschluß ME2P des ausgewählten Multiplexereingangs ME2 mit dem invertierenden Verstärkereingang NE und der zweite Eingangsanschluß ME2N des ausgewählten Multiplexereingangs ME2 mit dem nicht-invertierenden Verstärkereingang PE verbunden ist. Die beiden Eingangsanschlüsse ME1P und ME1N des nicht ausgewählten Multiplexereingangs ME1 sind nicht mit den Verstärkereingängen NE, PE, sondern miteinander verbunden.
Bei Ausbildung als Puffer (Verstärkung = -1) entsprechen die Widerstandswerte der Widerstände R6, R7, R8 und R9 dem Widerstandswert des Widerstands R4 und des Widerstands R5 und die Schalter S6-S9 sind gleich wie die Schalter S4, S5 der Rückkopplungszweige 5, 6 ausgebildet. Somit beträgt die differentielle Spannungsverstärkung -1.
In Fig. 3 ist ein detaillierteres Schaltbild der Ausführungsform von Fig. 2 gezeigt, wobei die Schalter S4 bis S9 mittels N-Kanal MOS-Transistoren verwirklicht sind und zusätzlich noch eine Steuerspannungserzeugungseinheit 7 mit dargestellt ist.
Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, ist jeder der Schalter S4 bis S9 durch zwei N-Kanal MOS- Transistoren gebildet, deren Gate-Anschlüsse mittels von der Steuereinheit 7 erzeugter Steuersignale SH und /SH angesteuert werden. Somit wird immer einer der beiden die Schalter S6 bis S9 bildenden N-Kanal MOS-Transistoren eingeschaltet und der andere ausgeschaltet, so daß das ausgangsseitige Ende des entsprechenden Widerstands R6 bis R9 entweder mit dem entsprechenden Verstärkereingang NE, PE oder dem entsprechenden N-Kanal MOS- Transistor des entsprechenden Eingangsanschlusses verbunden wird.
Auch die beiden Schalter S4 und S5 in den beiden Rückkopplungszweigen 5 und 6 sind jeweils durch zwei N-Kanal MOS-Transistoren gebildet, von denen immer einer eingeschaltet und der andere ausgeschaltet ist, so daß die gewünschte Gleichheit der Widerstände in den Rückkopplungszweigen 5 und 6 und den Multiplexereingangskanälen gegeben ist.
Die Steuersignalerzeugungseinheit 7 weist eine Spannungsquelle 8 auf, die eine Gleichtaktspannung VCM erzeugt. Ferner enthält die Steuersignalerzeugungseinheit 7 noch einen ersten und einen zweiten N-Kanal MOS-Transistor 9, 10 deren Source-Anschlüsse miteinander und mit einem Anschluß der Spannungsquelle 7 verbunden sind. An den Drain- Anschlüssen der N-Kanal MOS-Transistoren 9 und 10 ist jeweils ein Boost-Kondensator 11, 12 angeschlossen, an dessen anderer Anschlußseite ein Taktsignal CLK bzw. /CLK anliegt. Der Drain-Anschluß des ersten Transistors 9 ist mit dem Gate-Anschluß des zweiten Transistors 10 verbunden, und der Drain-Anschluß des zweiten Transistors 10 ist mit dem Gate-Anschluß des ersten Transistors 9 verbunden, wobei an den Drain-Anschlüssen jeweils die Steuersignale SH und /SH anliegen (wie Fig. 3 zu entnehmen ist).
In Fig. 4 ist der Spannungsverlauf der Taktsignale CLK und /CLK dargestellt und auch der daraus resutlierende Spannungsverlauf der Steuersignale SH und /SH. Wie Fig. 4 zu entnehmen ist, sind die Steuersignale SH und /SH geboostet, so daß die Einschaltspannung der N-Kanal MOS-Transistoren VCM + VDD und die Ausschaltspannung VCM beträgt. Bei Versorgungsspannungen VDD von 1,2 Volt und VSS von 0 Volt, einer Gleichtaktspannung VCM von 0,6 Volt werden die Steuerspannungen SH, /SH somit zwischen 0,6 Volt (Transistor ausgeschaltet) und 1,8 Volt (Transistor eingeschaltet) hin und her geschaltet.
Durch diesen Aufbau ist die Spannung an den Source- und Drain-Anschlüssen der N-Kanal MOS-Transistoren kaum von den anliegenden analogen Signalen abhängig und beträgt VCM, wenn die Gleichtaktspannung der analogen Signale U1, U1N; U2, U2N VCM ist, so daß keine unerwünscht starke Beanspruchung der Gateoxide auftritt.
Die Transistoren sind in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vom N-Kanal-Leitungstyp. Es können natürlich statt dessen auch P-Kanal-Transistoren eingesetzt werden. Auch können die Schalter jeweils durch Feldeffekttransistoren unterschiedlicher Polarität gebildet sein.
Ferner können die in Fig. 1 gezeigten Schalter S1 bis S4 in gleicher Weise wie die Schalter bei der differentiellen Ausführungsform des Analogmultiplexers verwirklicht sein, wobei die Ansteuerung der Transistoren auch mit einer geboosteten Steuerspannung erfolgen kann.
Diese kann insbesondere so erzeugt werden, daß im eingeschalteten Zustand die Spannung zwischen dem Gate-Anschluß und dem Source-Anschluß, an dem das zu schaltende analoge Signal anliegt, mittels eines zwischengeschalteten Kondensators konstant gehalten wird.
Der integrierte Analogmultiplexer kann in NMOS-, PMOS- oder CMOS-Technologie verwirklicht sein. Ferner ist es auch möglich, die SOI-Technik (Silicon on insulator) einzusetzen.

Claims

1. Integrierter Analogmultiplexer mit mehreren Multiplexereingängen (ME1, ME2, ME3), einem Multiplexerausgang (MA), einer Schalteinrichtung (1) und einem Differenzverstärker (OP1; OP2) mit einem invertierenden und einem nicht-invertierenden Verstärkereingang (ME, PE) sowie einem Verstärkerausgang (VA), dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerausgang (VA) den Multiplexerausgang (MA) bildet, der Differenzverstärker (OP1; OP2) mittels eines Rückkopplungszweiges (2; 5) vom Verstärkerausgang (VA) zum invertierenden Verstärkereingang (NE) als invertierender Verstärker beschaltet ist und die Schalteinrichtung (1) selektiv einen der Multiplexereingänge (ME1, ME2, ME3) mit dem invertierenden Verstärkereingang (NE) verbindet.

2. Analogmultiplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (1) für jeden der Multiplexereingänge (ME1, ME2, ME3) einen ersten Feldeffekttransistor einer ersten Polarität aufweist, wobei bevorzugt mit einer geboosteten Steuerspannung (SH, /SH) einer der Feldeffekttransistoren eingeschaltet ist.

3. Analogmultiplexer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Rückkopplungszweig (2) ein zweiter, eingeschalteter Feldeffekttransistor der ersten Polarität enthalten ist, wobei der zweite Feldeffekttransistor bevorzugt mit der geboosteten Steuerspannung (SH, /SH) angesteuert ist.

4. Analogmultiplexer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeffekttransistoren direkt mit dem invertierenden Verstärkereingang (NE) verbunden sind.

5. Analogmultiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Spannungsverstärkung des Differenzverstärkers (OP1; OP2) eins beträgt.

6. Analogmultiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht-invertierende Verstärkereingang (PE) auf ein konstantes Bezugspotential (VCM) gelegt ist.

7. Analogmultiplexer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (1) jeden der Multiplexereingänge (ME1, ME2, ME3), der nicht mit dem invertierenden Verstärkereingang (NE) verbunden ist, mit einer Spannungsquelle (4) verbindet, deren Potential (VCM) dem Potential am invertierenden Verstärkereingang (NE) entspricht.

8. Analogmultiplexer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (OP1) mit einem ersten und einem zweiten Betriebspotential (VSS, VDD) versorgt ist, wobei das Bezugspotential (VCM) zwischen den beiden Betriebspotentialen (VSS, VDD) liegt.

9. Analogmultiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (OP2) einen differentiellen Ausgang mit einem invertierenden und einem nicht-invertierenden Verstärkerausgang (VNA, VPA) aufweist, wobei der Rückkopplungszweig (5) den nicht-invertierenden Verstärkerausgang (VPA) mit dem invertierenden Verstärkereingang (NE) verbindet und ein weiterer Rückkopplungszweig (6) den invertierenden Verstärkerausgang (VNA) mit dem nicht-invertierenden Verstärkereingang (PE) verbindet, wobei jeder Multiplexereingang (ME1, ME2) einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluß (ME1P, ME1N; ME2P, ME2N) für ein differentielles Eingangssignal (U1, U1 N; U2, U2N) aufweist und die Schalteinrichtung (1) den ersten Eingangsanschluß (UE1P, UE2P) eines ausgewählten Multiplexereingangs (ME1, ME2) mit dem invertierenden Verstärkereingang (NE) sowie den zweiten Eingangsanschluß (ME1N, ME2N) des ausgewählten Multiplexereingangs (ME1, ME2) mit dem nicht-invertierenden Verstärkereingang (PE) verbindet und bei den restlichen Multiplexereingängen (ME1, ME2) jeweils die beiden Eingangsanschlüsse (ME1P, ME1N; ME2P, ME2N) miteinander verbindet.

10. Analogmultiplexer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (1) Feldeffekttransistoren einer Polarität umfaßt, wobei die eingeschalteten Feldeffekttransistoren mit einer Steuerspannung (SH, /SH) angesteuert sind, die bevorzugt geboostet ist.

11. Analogmultiplexer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeffekttransistoren direkt mit den Verstärkereingängen (NE, PE) verbunden sind.

12. Analogmultiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (OP1; OP2) ein Operationsverstärker ist.