JP2018170758A - 調節可能なバックバイアスを有するmosスイッチを備える出力ドライバ - Google Patents
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Abstract
Description
以下の項目は、本出願時の特許請求の範囲に記載の要素である。
(項目1)
音声変換器を駆動する集積回路出力ドライバであって、
正供給電圧レール及び負供給電圧レールと、
第1のハーフブリッジ・ドライバであって、前記正供給電圧レールと前記負供給電圧レールとの間に直列に接続された第1のPMOSトランジスタ及び第1のNMOSトランジスタを備え、前記第1のPMOSトランジスタ及び前記第1のNMOSトランジスタの相互接続したドレイン端子において第1のドライバ出力を形成する、前記第1のハーフブリッジ・ドライバと、
第1のバックバイアス電圧を受信する前記第1のPMOSトランジスタのボディに接続された第1のボディ端子と、
第2のバックバイアス電圧を受信する前記第1のNMOSトランジスタのボディに接続された第2のボディ端子と、
前記第1のPMOSトランジスタ及び前記第1のNMOSトランジスタのうちの少なくとも1つのオン抵抗を制御するために、前記第1のバックバイアス電圧及び前記第2のバックバイアス電圧のうちの少なくとも1つを調節するように構成されるバイアス電圧生成器と、
を備える集積回路出力ドライバ。
(項目2)
前記バイアス電圧生成器は、前記第1のバックバイアス電圧及び前記第2のバックバイアス電圧のうちの少なくとも1つを複数の固定バイアス電圧レベルの間で調節するように構成される、項目1に記載の集積回路出力ドライバ。
(項目3)
前記複数の固定バイアス電圧レベルは、少なくとも、
前記正供給電圧レールの直流電圧に等しい第1の電圧レベルと、
前記正供給電圧レールの直流電圧よりも小さい第2の電圧レベルと、
前記負供給電圧レールの直流電圧に等しい第1の電圧レベルと、
固定電圧で前記負供給電圧レールの直流電圧を超える第2の電圧レベルと、
を含む、項目1又は2に記載の集積回路出力ドライバ。
(項目4)
前記複数の固定バイアス電圧レベルの最大レベルと最小レベルとの間の電圧差は、100mVよりも大きく、より好ましくは200mVよりも大きい、項目3に記載の半導体集積回路。
(項目5)
前記バイアス電圧生成器は、前記第1のバックバイアス電圧及び前記第2のバックバイアス電圧のうちの少なくとも1つをバイアス電圧上限とバイアス電圧下限との間で連続的に調節するように構成される、項目1に記載の集積回路出力ドライバ。
(項目6)
前記集積回路ドライバは、コントローラを備え、
前記コントローラは、
負荷に送出された電流又は電力を決定又は測定し、かつ、
決定又は測定した負荷電流又は負荷電力に基づき、前記第1のバックバイアス電圧及び前記第2のバックバイアス電圧のうちの少なくとも1つを適応的に調節するために、前記バイアス電圧生成器を制御するように構成される、項目5に記載の集積回路出力ドライバ。
(項目7)
前記バイアス電圧生成器は、
前記負荷電流又は前記負荷電力を増大させるために、前記第1のPMOSトランジスタの前記第1のバックバイアス電圧を減少させる、及び/又は、
前記負荷電流又は前記負荷電力を増大させるために、前記第1のNMOSトランジスタの前記第2のバックバイアス電圧を増大させるように構成される、項目6に記載の集積回路出力ドライバ。
(項目8)
前記集積回路出力ドライバは、
第2のハーフブリッジ・ドライバであって、前記正供給電圧レールと前記負供給電圧レールとの間に直列に接続されたPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタを備え、前記PMOSトランジスタ及び前記NMOSトランジスタの相互接続したドレイン端子で第2のドライバ出力を形成する、前記第2のハーフブリッジ・ドライバと、
前記バイアス電圧生成器によって供給される前記第1のバックバイアス電圧を受信する前記PMOSトランジスタのボディに接続した第1のボディ端子と、
前記バイアス電圧生成器によって供給される前記第2のバックバイアス電圧を受信する前記NMOSトランジスタのボディに接続した第2のボディ端子と、
を備える、項目1から7のいずれか一項に記載の集積回路出力ドライバ。
(項目9)
前記第1のハーフブリッジ・ドライバは、第1の切替え可能なドライバ区分を備え、
前記第1の切替え可能なドライバ区分は、
前記正供給電圧レールと前記負供給電圧レールとの間に直列に接続された第2のPMOSトランジスタ及び第2のNMOSトランジスタであって、前記第2のPMOSトランジスタは、前記第1のバックバイアス電圧を受信するボディ端子を備え、前記第2のNMOSトランジスタは、前記第2のバックバイアス電圧を受信するボディ端子を備える、前記第2のPMOSトランジスタ及び第2のNMOSトランジスタと、
第1の制御可能なスイッチ構成であって、前記切替え可能なドライバ区分が作動状態である場合に、前記第2のPMOSトランジスタ及び前記第2のNMOSトランジスタと前記第1のPMOSトランジスタ及び前記第1のNMOSトランジスタとを並列に接続し、前記切替え可能なドライバ区分が非作動状態である場合に、前記第2のPMOSトランジスタ及び前記第2のNMOSトランジスタを前記第1のPMOSトランジスタ及び前記第1のNMOSトランジスタから切断するように構成される、前記第1の制御可能なスイッチ構成と、
を備える、項目1から8のいずれか一項に記載の集積回路出力ドライバ。
(項目10)
前記第1の制御可能なスイッチ構成は、
前記第1の切替え可能なドライバ区分が前記非作動状態である場合に、前記第2のPMOSトランジスタの前記ボディ端子を第1の直流基準電圧に接続し、前記第2のNMOSトランジスタの前記ボディ端子を第2の直流基準電圧に接続するように構成され、
前記第1の直流基準電圧は、前記正供給電圧レールの直流電圧をよりも高く、
前記第2の直流基準電圧は、前記負供給電圧レールの直流電圧よりも低い、項目9に記載の集積回路出力ドライバ。
(項目11)
前記集積回路出力ドライバは、完全空乏型シリコン・オン・インシュレータ(FD−SOI)半導体基板、又は、部分空乏型シリコン・オン・インシュレータ(PD−SOI)半導体基板上に集積されている、項目1から10のいずれか一項に記載の集積回路出力ドライバ。
(項目12)
前記完全又は部分空乏型シリコン・オン・インシュレータ基板は、標準ウェル構造を備え、
前記標準ウェル構造は、
前記第1のハーフブリッジ・ドライバの前記第1のPMOSトランジスタを備える少なくとも1つのNウェルであって、前記第1のバックバイアス電圧を受信する前記第1のボディ端子に接続されている、前記少なくとも1つのNウェルと、
前記第1のハーフブリッジ・ドライバの前記第1のNMOSトランジスタを備える少なくとも1つのPウェルであって、前記第2のバックバイアス電圧を受信する前記第2のボディ端子に接続されている、前記少なくとも1つのPウェルと、
を備える、項目11に記載の半導体集積回路。
(項目13)
前記完全又は部分空乏型シリコン・オン・インシュレータ基板は、フリップ・ウェル構造を備え、
前記フリップ・ウェル構造は、
前記第1のハーフブリッジ・ドライバの前記NMOSトランジスタを備える少なくとも1つのNウェルであって、前記第2のバックバイアス電圧を受信する前記第2のボディ端子に接続されている、前記少なくとも1つのNウェルと、
前記第1のハーフブリッジ・ドライバの前記PMOSトランジスタを備える少なくとも1つのPウェルであって、前記第1のバックバイアス電圧を受信する前記第1のボディ端子に接続されている、前記少なくとも1つのPウェルと、
前記少なくとも1つのPウェルの下に配置されたディープNウェル拡散部と、
を備える、項目11に記載の半導体集積回路。
(項目14)
集積回路ハーフブリッジ・ドライバの出力抵抗を制御する方法であって、
前記ハーフブリッジ・ドライバのPMOSトランジスタのソース端子に正の直流供給電圧を供給するステップと、
前記ハーフブリッジ・ドライバのNMOSトランジスタのソース端子に負の直流供給電圧を供給するステップと、
第1のバックバイアス電圧を生成し、前記第1のバックバイアス電圧を前記PMOSトランジスタのボディに印加するステップと、
第2のバックバイアス電圧を生成し、前記第2のバックバイアス電圧を前記NMOSトランジスタのボディに供給するステップと、
前記PMOSトランジスタ及び前記NMOSトランジスタのうちの少なくとも1つのオン抵抗を制御するために、前記第1のバックバイアス電圧及び前記第2のバックバイアス電圧のうちの少なくとも1つを調節するステップと、
を備える方法。
(項目15)
前記ハーフブリッジ・ドライバの出力ノードに負荷を接続するステップと、
前記負荷に送出された負荷電流又は負荷電力を決定又は測定するステップと、
前記決定又は測定した負荷電流又は負荷電力に基づき、前記第1のバックバイアス電圧及び前記第2のバックバイアス電圧のうちの少なくとも1つを調節するステップと、を備える、項目14に記載の方法。
(項目16)
補聴器であって、
制御・処理回路を備え、
前記制御・処理回路は、
第1の音声信号を受信する第1の音声入力チャネルと、
ユーザの聴力損失に従った補償マイクロフォン信号を生成するために、前記第1の音声信号を受信、処理する信号プロセッサと、
前記補聴器の小型レシーバ又はラウドスピーカに適用するために、前記補償マイクロフォン信号を受信し、増幅又はバッファされた出力信号を生成するクラスD出力増幅器と、を備え、
前記クラスD出力増幅器は、項目1から13のいずれか一項に記載の集積回路出力ドライバを備える、補聴器。
Claims (16)
- 音声変換器を駆動する集積回路出力ドライバであって、
正供給電圧レール及び負供給電圧レールと、
第1のハーフブリッジ・ドライバであって、前記正供給電圧レールと前記負供給電圧レールとの間に直列に接続された第1のPMOSトランジスタ及び第1のNMOSトランジスタを備え、前記第1のPMOSトランジスタ及び前記第1のNMOSトランジスタの相互接続したドレイン端子において第1のドライバ出力を形成する、前記第1のハーフブリッジ・ドライバと、
第1のバックバイアス電圧を受信する前記第1のPMOSトランジスタのボディに接続された第1のボディ端子と、
第2のバックバイアス電圧を受信する前記第1のNMOSトランジスタのボディに接続された第2のボディ端子と、
前記第1のPMOSトランジスタ及び前記第1のNMOSトランジスタのうちの少なくとも1つのオン抵抗を制御するために、前記第1のバックバイアス電圧及び前記第2のバックバイアス電圧のうちの少なくとも1つを調節するように構成されるバイアス電圧生成器と、
を備える集積回路出力ドライバ。 - 前記バイアス電圧生成器は、前記第1のバックバイアス電圧及び前記第2のバックバイアス電圧のうちの少なくとも1つを複数の固定バイアス電圧レベルの間で調節するように構成される、請求項1に記載の集積回路出力ドライバ。
- 前記複数の固定バイアス電圧レベルは、少なくとも、
前記正供給電圧レールの直流電圧に等しい第1の電圧レベルと、
前記正供給電圧レールの直流電圧よりも小さい第2の電圧レベル、又は、
前記負供給電圧レールの直流電圧に等しい第1の電圧レベルと、
固定電圧で前記負供給電圧レールの直流電圧を超える第2の電圧レベル、
を含む、請求項1又は2に記載の集積回路出力ドライバ。 - 前記複数の固定バイアス電圧レベルの最大レベルと最小レベルとの間の電圧差は、100mVよりも大きく、より好ましくは200mVよりも大きい、請求項3に記載の半導体集積回路。
- 前記バイアス電圧生成器は、前記第1のバックバイアス電圧及び前記第2のバックバイアス電圧のうちの少なくとも1つをバイアス電圧上限とバイアス電圧下限との間で連続的に調節するように構成される、請求項1に記載の集積回路出力ドライバ。
- 前記集積回路ドライバは、コントローラを備え、
前記コントローラは、
負荷に送出された電流又は電力を決定又は測定し、かつ、
決定又は測定した負荷電流又は負荷電力に基づき、前記第1のバックバイアス電圧及び前記第2のバックバイアス電圧のうちの少なくとも1つを適応的に調節するために、前記バイアス電圧生成器を制御するように構成される、請求項5に記載の集積回路出力ドライバ。 - 前記バイアス電圧生成器は、
前記負荷電流又は前記負荷電力を増大させるために、前記第1のPMOSトランジスタの前記第1のバックバイアス電圧を減少させる、及び/又は、
前記負荷電流又は前記負荷電力を増大させるために、前記第1のNMOSトランジスタの前記第2のバックバイアス電圧を増大させるように構成される、請求項6に記載の集積回路出力ドライバ。 - 前記集積回路出力ドライバは、
第2のハーフブリッジ・ドライバであって、前記正供給電圧レールと前記負供給電圧レールとの間に直列に接続されたPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタを備え、前記PMOSトランジスタ及び前記NMOSトランジスタの相互接続したドレイン端子で第2のドライバ出力を形成する、前記第2のハーフブリッジ・ドライバと、
前記バイアス電圧生成器によって供給される前記第1のバックバイアス電圧を受信する前記PMOSトランジスタのボディに接続した第1のボディ端子と、
前記バイアス電圧生成器によって供給される前記第2のバックバイアス電圧を受信する前記NMOSトランジスタのボディに接続した第2のボディ端子と、
を備える、請求項1から7のいずれか一項に記載の集積回路出力ドライバ。 - 前記第1のハーフブリッジ・ドライバは、第1の切替え可能なドライバ区分を備え、
前記第1の切替え可能なドライバ区分は、
前記正供給電圧レールと前記負供給電圧レールとの間に直列に接続された第2のPMOSトランジスタ及び第2のNMOSトランジスタであって、前記第2のPMOSトランジスタは、前記第1のバックバイアス電圧を受信するボディ端子を備え、前記第2のNMOSトランジスタは、前記第2のバックバイアス電圧を受信するボディ端子を備える、前記第2のPMOSトランジスタ及び前記第2のNMOSトランジスタと、
第1の制御可能なスイッチ構成であって、前記切替え可能なドライバ区分が作動状態である場合に、前記第2のPMOSトランジスタ及び前記第2のNMOSトランジスタと前記第1のPMOSトランジスタ及び前記第1のNMOSトランジスタとを並列に接続し、前記切替え可能なドライバ区分が非作動状態である場合に、前記第2のPMOSトランジスタ及び前記第2のNMOSトランジスタを前記第1のPMOSトランジスタ及び前記第1のNMOSトランジスタから切断するように構成される、前記第1の制御可能なスイッチ構成と、
を備える、請求項1から8のいずれか一項に記載の集積回路出力ドライバ。 - 前記第1の制御可能なスイッチ構成は、
前記第1の切替え可能なドライバ区分が前記非作動状態である場合に、前記第2のPMOSトランジスタの前記ボディ端子を第1の直流基準電圧に接続し、前記第2のNMOSトランジスタの前記ボディ端子を第2の直流基準電圧に接続するように構成され、
前記第1の直流基準電圧は、前記正供給電圧レールの直流電圧をよりも高く、
前記第2の直流基準電圧は、前記負供給電圧レールの直流電圧よりも低い、請求項9に記載の集積回路出力ドライバ。 - 前記集積回路出力ドライバは、完全空乏型シリコン・オン・インシュレータ(FD−SOI)半導体基板、又は、部分空乏型シリコン・オン・インシュレータ(PD−SOI)半導体基板上に集積されている、請求項1から10のいずれか一項に記載の集積回路出力ドライバ。
- 前記完全又は部分空乏型シリコン・オン・インシュレータ基板は、標準ウェル構造を備え、
前記標準ウェル構造は、
前記第1のハーフブリッジ・ドライバの前記第1のPMOSトランジスタを備える少なくとも1つのNウェルであって、前記第1のバックバイアス電圧を受信する前記第1のボディ端子に接続されている、前記少なくとも1つのNウェルと、
前記第1のハーフブリッジ・ドライバの前記第1のNMOSトランジスタを備える少なくとも1つのPウェルであって、前記第2のバックバイアス電圧を受信する前記第2のボディ端子に接続されている、前記少なくとも1つのPウェルと、
を備える、請求項11に記載の半導体集積回路。 - 前記完全又は部分空乏型シリコン・オン・インシュレータ基板は、フリップ・ウェル構造を備え、
前記フリップ・ウェル構造は、
前記第1のハーフブリッジ・ドライバの前記NMOSトランジスタを備える少なくとも1つのNウェルであって、前記第2のバックバイアス電圧を受信する前記第2のボディ端子に接続されている、前記少なくとも1つのNウェルと、
前記第1のハーフブリッジ・ドライバの前記PMOSトランジスタを備える少なくとも1つのPウェルであって、前記第1のバックバイアス電圧を受信する前記第1のボディ端子に接続されている、前記少なくとも1つのPウェルと、
前記少なくとも1つのPウェルの下に配置されたディープNウェル拡散部と、
を備える、請求項11に記載の半導体集積回路。 - 集積回路ハーフブリッジ・ドライバの出力抵抗を制御する方法であって、
前記ハーフブリッジ・ドライバのPMOSトランジスタのソース端子に正の直流供給電圧を供給するステップと、
前記ハーフブリッジ・ドライバのNMOSトランジスタのソース端子に負の直流供給電圧を供給するステップと、
第1のバックバイアス電圧を生成し、前記第1のバックバイアス電圧を前記PMOSトランジスタのボディに印加するステップと、
第2のバックバイアス電圧を生成し、前記第2のバックバイアス電圧を前記NMOSトランジスタのボディに供給するステップと、
前記PMOSトランジスタ及び前記NMOSトランジスタのうちの少なくとも1つのオン抵抗を制御するために、前記第1のバックバイアス電圧及び前記第2のバックバイアス電圧のうちの少なくとも1つを調節するステップと、
を備える方法。 - 前記ハーフブリッジ・ドライバの出力ノードに負荷を接続するステップと、
前記負荷に送出された負荷電流又は負荷電力を決定又は測定するステップと、
前記決定又は測定した負荷電流又は負荷電力に基づき、前記第1のバックバイアス電圧及び前記第2のバックバイアス電圧のうちの少なくとも1つを調節するステップと、を備える、請求項14に記載の方法。 - 補聴器であって、
制御・処理回路を備え、
前記制御・処理回路は、
第1の音声信号を受信する第1の音声入力チャネルと、
ユーザの聴力損失に従った補償マイクロフォン信号を生成するために、前記第1の音声信号を受信、処理する信号プロセッサと、
前記補聴器の小型レシーバ又はラウドスピーカに適用するために、前記補償マイクロフォン信号を受信し、増幅又はバッファされた出力信号を生成するクラスD出力増幅器と、を備え、
前記クラスD出力増幅器は、請求項1から13のいずれか一項に記載の集積回路出力ドライバを備える、補聴器。
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