JP3538558B2 - Analog switch circuit - Google Patents

Analog switch circuit

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JP3538558B2 JP37114398A JP37114398A JP3538558B2 JP 3538558 B2 JP3538558 B2 JP 3538558B2 JP 37114398 A JP37114398 A JP 37114398A JP 37114398 A JP37114398 A JP 37114398A JP 3538558 B2 JP3538558 B2 JP 3538558B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アナログスイッチ
回路に関する。
[0001] The present invention relates to an analog switch circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のアナログスイッチ回路は、図7に
示されるような構成を備えていた。Pチャネル形MOS
トランジスタP41とNチャネル形MOSトランジスタ
N41とが、それぞれソース、ドレインを共通に並列接
続されている。図示されていない制御回路が生成したイ
ネーブル信号ENが、インバータIN31で反転されて
トランジスタN41のゲートに入力され、さらにインバ
ータIN32で反転されてトランジスタP41のゲート
に入力されて、それぞれの動作が制御される。電源電圧
VDDと同じハイレベルのイネーブル信号ENが入力され
ると、トランジスタN41及びP41が共にオンしてソ
ース、ドレイン間が導通し、入力端子と出力端子とが導
通状態になる。
2. Description of the Related Art A conventional analog switch circuit has a configuration as shown in FIG. P-channel type MOS
The transistor P41 and the N-channel MOS transistor N41 have their sources and drains commonly connected in parallel. An enable signal EN generated by a control circuit (not shown) is inverted by the inverter IN31 and input to the gate of the transistor N41, and further inverted by the inverter IN32 and input to the gate of the transistor P41 to control respective operations. You. When an enable signal EN at the same high level as the power supply voltage VDD is input, both the transistors N41 and P41 are turned on, the source and the drain are electrically connected, and the input terminal and the output terminal are electrically connected.

【0003】ここで、導電型の異なる二つのトランジス
タN41及びP41を用いているのは、Nチャネル形M
OSトランジスタのみを用いてスイッチを構成すると、
入力電圧が高い場合に基板バイアス効果によりスイッチ
のオン抵抗が増加するためである。
Here, two transistors N41 and P41 having different conductivity types are used because of the N-channel type M transistor.
When a switch is configured using only OS transistors,
This is because when the input voltage is high, the on-resistance of the switch increases due to the substrate bias effect.

【0004】図8に上記スイッチ回路の半導体基板上に
おける素子の断面構造を示す。P型半導体基板101の
表面部分にP型ウエル102とN型ウエル103が形成
されている。Nチャネル形MOSトランジスタN41と
して、P型ウエル102の表面部分にソース、ドレイン
領域に相当するN型不純物拡散層104及び105が形
成されており、同様にPチャネル形MOSトランジスタ
P41として、N型ウエル103の表面部分にソース、
ドレイン領域に相当するP型不純物拡散層106及び1
07が形成されている。
FIG. 8 shows a sectional structure of an element on a semiconductor substrate of the switch circuit. A P-type well 102 and an N-type well 103 are formed on the surface of a P-type semiconductor substrate 101. As an N-channel MOS transistor N41, N-type impurity diffusion layers 104 and 105 corresponding to source and drain regions are formed on the surface of a P-type well 102. Similarly, as a P-channel MOS transistor P41, an N-type well is formed. Source on the surface of 103,
P-type impurity diffusion layers 106 and 1 corresponding to drain regions
07 is formed.

【0005】P型ウエル102にはP+ 型不純物拡散層
108が形成されて接地されており、N型ウエル103
にはN+ 型不純物拡散層109が形成されて電源電圧V
DDが印加されている。N型不純物拡散層104とP型不
純物拡散層107とが入力端子に接続され、N型不純物
拡散層105とP型不純物拡散層106とが出力端子に
接続されている。そして、上述したようにNチャネル形
MOSトランジスタのゲートG1にはイネーブル信号E
Nが入力され、Pチャネル形MOSトランジスタのゲー
トG2にはイネーブル信号/ENが入力される。
A P + -type impurity diffusion layer 108 is formed in the P-type well 102 and is grounded.
N + -type impurity diffusion layer 109 is formed on
DD is applied. N-type impurity diffusion layer 104 and P-type impurity diffusion layer 107 are connected to an input terminal, and N-type impurity diffusion layer 105 and P-type impurity diffusion layer 106 are connected to an output terminal. As described above, the enable signal E is applied to the gate G1 of the N-channel MOS transistor.
N is input, and the enable signal / EN is input to the gate G2 of the P-channel MOS transistor.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のスイッ
チ回路には次のような問題があった。電源電圧VDDより
も高い電圧を有する信号が入力端子に入力されると、P
チャネル形MOSトランジスタが強制的に導通すること
になる。例えば、3Vの電源電圧VDDが供給されてお
り、Pチャネル形MOSトランジスタをオフさせるため
にそのゲートに3Vのイネーブル信号/ENが入力さ
れ、P型不純物拡散層106に3Vの電圧が印加されて
いるとする。この状態で、入力端子のP型不純物拡散層
107に例えば5Vという入力信号電圧が印加される
と、拡散層106及び107の間で強制的に導通する。
However, the conventional switch circuit has the following problems. When a signal having a voltage higher than the power supply voltage VDD is input to the input terminal, P
The channel type MOS transistor is forced to conduct. For example, a power supply voltage VDD of 3 V is supplied, a 3 V enable signal / EN is input to its gate to turn off the P-channel MOS transistor, and a voltage of 3 V is applied to the P-type impurity diffusion layer 106. Suppose you have In this state, when an input signal voltage of, for example, 5 V is applied to the P-type impurity diffusion layer 107 of the input terminal, conduction is forced between the diffusion layers 106 and 107.

【0007】さらに、上述したようにN型ウエル103
には3Vの電源電圧VDDが印加され、P型半導体基板1
01は接地されている。この状態でP型不純物拡散層1
07に5Vの電圧が印加されると、この拡散層107か
らN+ 拡散層109に向かって順方向にバイアスされた
ダイオードD1が形成され、電流が流れる。これによ
り、入力端子から電源電圧VDD端子へ電流が流れ込むこ
とになる。
Further, as described above, the N-type well 103
To the P-type semiconductor substrate 1
01 is grounded. In this state, the P-type impurity diffusion layer 1
When a voltage of 5 V is applied to 07, a diode D1 biased in the forward direction from diffusion layer 107 toward N + diffusion layer 109 is formed, and a current flows. As a result, a current flows from the input terminal to the power supply voltage VDD terminal.

【0008】このような問題を避けるために、トランジ
スタP41及びN41から成るアナログスイッチの前段
に抵抗を挿入し、入力信号電圧を強制的に下げた状態で
スイッチに入力することも考えられる。しかし、集積回
路においては抵抗値が固定されているので、電圧を降下
させることが可能な範囲に限界がある。よって、この範
囲を超えた高い電圧が入力される場合には効果がない。
また、スイッチの入力側に抵抗を挿入したのでは、抵抗
や寄生容量によって入力信号の波形が変化し特性に悪影
響を与えるという問題もある。
In order to avoid such a problem, it is conceivable that a resistor is inserted before the analog switch including the transistors P41 and N41 and the input signal voltage is forcibly reduced and input to the switch. However, since the resistance value of the integrated circuit is fixed, the range in which the voltage can be reduced is limited. Therefore, there is no effect when a high voltage exceeding this range is input.
Further, if a resistor is inserted on the input side of the switch, there is a problem that the waveform of the input signal changes due to the resistance and the parasitic capacitance, which adversely affects the characteristics.

【0009】上述のように、従来のアナログスイッチ回
路には、電源電圧よりも高い電圧が入力すると、オフす
べきトランジスタがオンして誤動作したり、拡散層から
電源電圧端子に電流が流れて無駄に電流が消費されると
いう問題があった。
As described above, when a voltage higher than the power supply voltage is input to the conventional analog switch circuit, a transistor to be turned off is turned on and malfunctions, or a current flows from the diffusion layer to the power supply voltage terminal, causing waste. However, there is a problem that current is consumed.

【0010】本発明は上記事情に鑑み、電源電圧より高
い電圧が入力された場合にもスイッチング動作に支障を
与えず、また無駄な電流の消費を防止することが可能な
アナログスイッチ回路を提供することを目的とする。
In view of the above circumstances, the present invention provides an analog switch circuit which does not hinder the switching operation even when a voltage higher than the power supply voltage is input, and which can prevent wasteful current consumption. The purpose is to:

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明のアナログスイッ
チ回路は、入力信号と第1の電源電圧とを与えられ、前
記入力信号の電圧が前記第1の電源電圧以下であるとき
は前記第1の電源電圧と同電圧を有し、前記入力信号の
電圧が前記第1の電源電圧を超えるときは前記入力信号
の電圧と同電圧を有する第2の電源電圧を生成して出力
するゲート電圧制御回路と、前記第2の電源電圧を供給
され、与えられた第1のイネーブル信号を前記第2の電
源電圧に応じてレベルシフトし、第2のイネーブル信号
として出力するレベルシフタと、前記第2のイネーブル
信号を与えられてスイッチング動作を制御され、閉じて
いるときに与えられた前記入力信号を出力するアナログ
スイッチとを備えたことを特徴としている。
An analog switch circuit according to the present invention is provided with an input signal and a first power supply voltage, and when the voltage of the input signal is lower than the first power supply voltage, the first power supply voltage. Gate voltage control for generating and outputting a second power supply voltage having the same voltage as the input signal voltage and having the same voltage as the input signal voltage when the voltage of the input signal exceeds the first power supply voltage A level shifter that is supplied with the second power supply voltage, shifts the level of the applied first enable signal in accordance with the second power supply voltage, and outputs the level shifter as a second enable signal; And an analog switch for controlling a switching operation by receiving an enable signal and outputting the input signal when the switch is closed.

【0012】ここで前記アナログスイッチは、前記第2
のイネーブル信号に基づいて動作を制御されるPチャネ
ル形MOSトランジスタを含み、このPチャネル形MO
Sトランジスタが形成されているN型ウエルには前記第
2の電源電圧が印加されることが望ましい。
Here, the analog switch is connected to the second switch.
And a P-channel MOS transistor whose operation is controlled based on an enable signal of
It is desirable that the second power supply voltage be applied to the N-type well in which the S transistor is formed.

【0013】また、前記ゲート電圧制御回路は、ドレイ
ンに前記第1の電源電圧を入力され、ゲートに前記入力
信号を入力される第1のPチャネル形MOSトランジス
タと、ドレインに前記入力信号を入力され、ゲートに前
記第1の電源電圧を入力される第2のPチャネル形MO
Sトランジスタとを有し、前記第1及び第2のPチャネ
ル形MOSトランジスタのソースから前記第2の電源電
圧を出力するものであってよい。
The gate voltage control circuit may include a first P-channel MOS transistor having a drain supplied with the first power supply voltage and a gate supplied with the input signal, and a drain supplied with the input signal. And the second P-channel type MO whose gate receives the first power supply voltage.
And an S transistor, wherein the second power supply voltage is output from the sources of the first and second P-channel MOS transistors.

【0014】さらに前記第1及び第2のPチャネル形M
OSトランジスタは、閾値電圧の低い特性を備えるトラ
ンジスタで構成することが望ましい。
Further, the first and second P-channel type M
It is preferable that the OS transistor be a transistor having a low threshold voltage.

【0015】さらに、前記レベルシフタは、ソースにそ
れぞれ前記第2の電源電圧を入力され、ゲートとドレイ
ンとがクロスカップル接続された第3及び第4のPチャ
ネル形MOSトランジスタと、前記第1のイネーブルを
与えられて反転し、第1の反転イネーブル信号を出力す
る第1のインバータと、前記第1の反転イネーブルを与
えられて反転し、前記第1のイネーブル信号を出力する
第2のインバータと、ドレインが前記第3のPチャネル
形MOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートに
前記反転第1のイネーブル信号を入力され、ソースが接
地された第1のNチャネル形MOSトランジスタと、ド
レインが前記第4のPチャネル形MOSトランジスタの
ドレインに接続され、ゲートに前記第1のイネーブル信
号を入力され、ソースが接地された第2のNチャネル形
MOSトランジスタと、前記第2の電源電圧を供給され
て動作し、前記第4のPチャネル形MOSトランジスタ
のドレインに入力側を接続され、出力側から前記第2の
イネーブル信号を出力する第3のインバータとを備える
ものであってよい。
Further, the level shifter has third and fourth P-channel MOS transistors each having a source to which the second power supply voltage is input, a gate and a drain cross-coupled, and the first enable. A first inverter that receives and inverts and outputs a first inversion enable signal; a second inverter that receives and inverts the first inversion enable and outputs the first enable signal; A first N-channel MOS transistor having a drain connected to the drain of the third P-channel MOS transistor, a gate receiving the inverted first enable signal, a source grounded, and a drain connected to the fourth P-channel MOS transistor; The first enable signal is input to the gate of the P-channel MOS transistor of A second N-channel MOS transistor whose ground is grounded, and which operates by being supplied with the second power supply voltage; an input side is connected to a drain of the fourth P-channel type MOS transistor; And a third inverter that outputs a second enable signal.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明のー実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】本発明の第1の実施の形態によるアナログ
スイッチ回路は、図1に示されるように、アナログスイ
ッチ11、レベルシフタ12及びゲート電圧制御回路1
3を備えている。ゲート電圧制御回路13は、電源電圧
VDDを供給されて動作し、入力信号を与えられて電源電
圧VWELLを生成し、レベルシフタ12とアナログスイッ
チ11とに出力する。この電源電圧VWELLは、図3に示
されるように、入力信号の電圧が電源電圧VDD以下であ
るときは電源電圧VDDと同電圧を有し、入力電圧が電源
電圧VDDを超えると入力電圧と同電圧を有する。
As shown in FIG. 1, the analog switch circuit according to the first embodiment of the present invention comprises an analog switch 11, a level shifter 12, and a gate voltage control circuit 1.
3 is provided. The gate voltage control circuit 13 operates by being supplied with the power supply voltage VDD, receives the input signal, generates the power supply voltage VWELL, and outputs it to the level shifter 12 and the analog switch 11. As shown in FIG. 3, the power supply voltage VWELL has the same voltage as the power supply voltage VDD when the voltage of the input signal is equal to or lower than the power supply voltage VDD, and has the same voltage as the input voltage when the input voltage exceeds the power supply voltage VDD. With voltage.

【0018】レベルシフタ12は電源電圧VWELLを供給
されて動作し、イネーブル信号ENを与えられる。そし
て、イネーブル信号ENのハイレベルを電源電圧VWELL
のレベルにシフトし、イネーブル信号EN1としてアナ
ログスイッチ11に出力する。アナログスイッチ11
は、電源電圧VWELLをPチャネル形MOSトランジスタ
が形成されたN型ウエルに印加され、レベルシフトされ
たイネーブル信号EN1を与えられてスイッチング動作
を制御されて、入力信号を出力する。
The level shifter 12 operates by being supplied with the power supply voltage VWELL, and receives an enable signal EN. Then, the high level of the enable signal EN is changed to the power supply voltage VWELL.
And outputs it to the analog switch 11 as the enable signal EN1. Analog switch 11
Is applied to an N-type well in which a P-channel MOS transistor is formed, and is supplied with a level-shifted enable signal EN1 to control a switching operation to output an input signal.

【0019】図2に、ゲート電圧制御回路13の具体的
な回路構成のー例を示す。Pチャネル形MOSトランジ
スタP11のソースが電源電圧VDD端子に接続され、ゲ
ートが入力端子に接続され、ソースが出力端子に接続さ
れている。さらに、Pチャネル形MOSトランジスタP
12のソースが入力端子に接続され、ゲートが電源電圧
VDD端子に接続され、ソースが出力端子に接続されてい
る。
FIG. 2 shows an example of a specific circuit configuration of the gate voltage control circuit 13. The source of the P-channel MOS transistor P11 is connected to the power supply voltage VDD terminal, the gate is connected to the input terminal, and the source is connected to the output terminal. Further, a P-channel MOS transistor P
Twelve sources are connected to the input terminal, the gate is connected to the power supply voltage VDD terminal, and the source is connected to the output terminal.

【0020】入力端子に電源電圧VDD以下の電圧を有す
る信号が入力されているときは、この信号電圧をゲート
に入力されるトランジスタP11がオンし、電源電圧V
DDをゲートに入力されるトランジスタP12がオフす
る。これにより、トランジスタP11のソースを介して
出力端子からは電源電圧VDDが出力される入力端子に電
源電圧VDDを超える電圧が入力されるときは、この信号
電圧をゲートに入力されるトランジスタP11がオフ
し、この信号電圧よりも低い電源電圧VDDをゲートに入
力されるトランジスタP12がオフする。このため、ト
ランジスタP12のソースを介して出力端子から入力信
号と同一電圧が電源電圧VWELLとして出力される。
When a signal having a voltage lower than the power supply voltage VDD is input to the input terminal, the transistor P11 whose gate is input with this signal voltage turns on, and the power supply voltage V
The transistor P12 whose DD is input to the gate is turned off. Thus, when a voltage exceeding the power supply voltage VDD is input to the input terminal from which the power supply voltage VDD is output from the output terminal via the source of the transistor P11, the transistor P11 whose gate is supplied with this signal voltage is turned off. Then, the transistor P12 whose power supply voltage VDD lower than the signal voltage is input to the gate is turned off. Therefore, the same voltage as the input signal is output as the power supply voltage VWELL from the output terminal via the source of the transistor P12.

【0021】図9において、入力信号電圧が前記ゲート
電圧制御回路の内部電源電圧3[V]に近づいてくると、
内部電源電圧を中心として、ゲート電圧制御回路を構成
するPチャネル型MOSトランジスタの閾値電圧の範囲
でダイオード特性があらわれ、出力電圧が低くなる。そ
こで、図10に示す様に、閾値電圧の低いPチャネル型
MOSトランジスタでゲート電圧制御回路を構成するこ
とにより、出力電圧特性でダイオード特性のあらわれる
範囲を狭くし、ゲート電圧制御回路の理想特性に近づけ
ることができる。
In FIG. 9, when the input signal voltage approaches the internal power supply voltage 3 [V] of the gate voltage control circuit,
The diode characteristic appears in the range of the threshold voltage of the P-channel MOS transistor constituting the gate voltage control circuit centering on the internal power supply voltage, and the output voltage decreases. Therefore, as shown in FIG. 10, by forming the gate voltage control circuit with a P-channel MOS transistor having a low threshold voltage, the range in which the diode characteristics appear in the output voltage characteristics is narrowed, and the ideal characteristics of the gate voltage control circuit are reduced. You can get closer.

【0022】図6(a)に、0〜電圧VWELLの範囲でス
イングするアナログ入力信号と、電圧VWELLよりも低い
電源電圧VDDの関係を示す。このような入力信号がゲー
ト電圧制御回路13に与えられると、図6(b)に示さ
れるような電圧VDD〜電圧VWELLの範囲で変化する電源
電圧VWELLが生成されることになる。
FIG. 6A shows a relationship between an analog input signal swinging in the range of 0 to VWELL and a power supply voltage VDD lower than VWELL. When such an input signal is applied to the gate voltage control circuit 13, a power supply voltage VWELL that varies in the range from the voltage VDD to the voltage VWELL as shown in FIG. 6B is generated.

【0023】このような特性を有する電源電圧VWELL
と、ハイレベルのときに同一電位を有するレベル変換後
のイネーブル信号EN1を用いてアナログスイッチ11
の動作状態を制御することで、アナログスイッチ11を
構成するPチャネル形MOSトランジスタのゲート電圧
を常に入力信号電圧以上で制御することになる。これに
より、オフすべきときにPチャネル形MOSトランジス
タが強制的にオンするという上述した従来の問題が回避
され、アナログスイッチ11の誤動作が防止される。
The power supply voltage VWELL having such characteristics
And an analog switch 11 using a level-converted enable signal EN1 having the same potential when it is at a high level.
, The gate voltage of the P-channel MOS transistor constituting the analog switch 11 is always controlled to be equal to or higher than the input signal voltage. Thus, the above-described conventional problem that the P-channel MOS transistor is forcibly turned on when it should be turned off is avoided, and malfunction of the analog switch 11 is prevented.

【0024】さらに、アナログスイッチ11のPチャネ
ル形MOSトランジスタが形成されたN型ウエル103
に電源電圧VWELLが印加される。これにより、回路中の
最も高い電圧VWELLを用いて、入力端子が接続されたP
チャネル形MOSトランジスタのP型不純物領域107
とN型ウエル103とに対して逆バイアスをかけること
ができる。このため、ダイオードD1が形成されてP型
不純物領域107からN型ウエル103、N+ 型不純物
領域109、電源電圧VDD端子へ無駄な電流が流れるこ
とを防止することが可能である。
Further, an N-type well 103 in which a P-channel MOS transistor of the analog switch 11 is formed.
Is applied with the power supply voltage VWELL. As a result, by using the highest voltage VWELL in the circuit, P
P-type impurity region 107 of channel type MOS transistor
And the N-type well 103 can be reverse biased. Therefore, it is possible to prevent a useless current from flowing from the P-type impurity region 107 to the N-type well 103, the N + -type impurity region 109, and the power supply voltage VDD terminal by forming the diode D1.

【0025】図4に、レベルシフタ12の具体的な回路
構成のー例を示す。Pチャネル形MOSトランジスタP
21及びP22のソースが共に電源電圧VWELL端子に接
続され、ゲートとドレインがクロスカップルに接続され
ている。トランジスタP21のドレインが接続されたノ
ードND1にNチャネル形MOSトランジスタN21の
ドレインが接続され、トランジスタP22のドレインが
接続されたノードND22にNチャネル形MOSトラン
ジスタN22のドレインが接続され、トランジスタN2
1及びN22のソースは共に接地されている。さらに、
トランジスタN21のゲートにはインバータIN11に
より反転されたイネーブル信号/ENが入力され、トラ
ンジスタN22のゲートにはインバータIN11及びI
N12により2回反転されたイネーブル信号ENが入力
される。
FIG. 4 shows an example of a specific circuit configuration of the level shifter 12. P-channel type MOS transistor P
The sources of 21 and P22 are both connected to the power supply voltage VWELL terminal, and the gate and drain are connected in a cross-coupled manner. The drain of the N-channel MOS transistor N21 is connected to the node ND1 to which the drain of the transistor P21 is connected, the drain of the N-channel MOS transistor N22 is connected to the node ND22 to which the drain of the transistor P22 is connected, and the transistor N2
The sources of 1 and N22 are both grounded. further,
The enable signal / EN inverted by the inverter IN11 is input to the gate of the transistor N21, and the inverters IN11 and I11 are input to the gate of the transistor N22.
The enable signal EN inverted twice by N12 is input.

【0026】トランジスタP22のドレイン及びトラン
ジスタN22のドレインが接続されたノードND2にイ
ンバータIN13の入力端子が接続され、インバータI
N13の出力端子がレベルシフタ12の出力端子に接続
されている。このインバータIN13は、電源電圧VWE
LLを供給されて動作する。インバータIN11及びIN
12は、共に電源電圧VDDを供給されて動作する。
The input terminal of the inverter IN13 is connected to a node ND2 to which the drain of the transistor P22 and the drain of the transistor N22 are connected.
The output terminal of N13 is connected to the output terminal of level shifter 12. This inverter IN13 has a power supply voltage VWE
It operates with LL supplied. Inverters IN11 and IN
12 operate by being supplied with the power supply voltage VDD.

【0027】このレベルシフタ12の動作について、電
源電圧VWELLが5V、イネーブル信号ENが0又は3V
である場合を例にとり説明する。入力端子に3Vのイネ
ーブル信号ENが入力されると、インバータIN11に
より反転された0VがトランジスタN21のゲートに与
えられてオフし、インバータIN11及びIN12によ
り反転された3VがトランジスタN22のゲートに与え
られてオンする。
With respect to the operation of the level shifter 12, the power supply voltage VWELL is 5V and the enable signal EN is 0 or 3V.
An example will be described. When a 3V enable signal EN is input to the input terminal, 0V inverted by the inverter IN11 is applied to the gate of the transistor N21 to turn off, and 3V inverted by the inverters IN11 and IN12 is applied to the gate of the transistor N22. Turn on.

【0028】トランジスタN21がオフしトランジスタ
N22がオンすると、相対的にノードND1の電位が上
昇しノードND2の電位が下降していく。これにより、
トランジスタP21はオンしトランジスタP22はオフ
する。この状態で安定し、ノードND2の電位は0Vと
なり、この電位を入力されたインバータIN13からは
電源電圧VWELLと等しい電圧を有するイネーブル信号E
N1を出力する。
When the transistor N21 is turned off and the transistor N22 is turned on, the potential of the node ND1 rises relatively and the potential of the node ND2 falls. This allows
The transistor P21 turns on and the transistor P22 turns off. In this state, the potential of the node ND2 becomes 0 V, and the potential of the inverter IN13 to which this potential is input is supplied from the inverter IN13 to the enable signal E having a voltage equal to the power supply voltage VWELL.
N1 is output.

【0029】入力端子に0Vのイネーブル信号ENが入
力されると、インバータIN11により反転された3V
がトランジスタN21のゲートに与えられてオンし、イ
ンバータIN11及びIN12により反転された0Vが
トランジスタN22のゲートに与えられてオフする。
When a 0 V enable signal EN is input to the input terminal, the 3 V inverted by the inverter IN11 is output.
Is applied to the gate of the transistor N21 to turn on, and 0 V inverted by the inverters IN11 and IN12 is applied to the gate of the transistor N22 to turn off.

【0030】トランジスタN21がオンしトランジスタ
N22がオフするため、ノードND1の電位が下降しノ
ードND2の電位が上昇していく。そして、トランジス
タP21がオフしトランジスタP22がオンする。これ
により、ノードND2の電位が略5Vとなり、この電位
を入力されたインバータIN13から0Vのイネーブル
信号EN1が出力される。
Since the transistor N21 is turned on and the transistor N22 is turned off, the potential of the node ND1 falls and the potential of the node ND2 rises. Then, the transistor P21 turns off and the transistor P22 turns on. As a result, the potential of the node ND2 becomes approximately 5 V, and the inverter IN13 receiving this potential outputs the enable signal EN1 of 0 V.

【0031】このように、レベルシフタ12に0又は電
源電圧VDDを有するイネーブル信号ENが入力される
と、ハイレベルのときの電源電圧VDDが電源電圧VWELL
にレベルシフトされたイネーブル信号EN1が出力され
る。
As described above, when the enable signal EN having 0 or the power supply voltage VDD is input to the level shifter 12, the power supply voltage VDD at the high level is changed to the power supply voltage VWELL.
Is output as the enable signal EN1.

【0032】以上のような図2に示されたゲート電圧制
御回路13と、図4に示されたレベルシフタ12と、P
チャネル形MOSトランジスタ及びNチャネル形MOS
トランジスタを1つずつ備えるアナログスイッチ11
と、さらにインバータIN21及びIN22とを図5に
示す。ここで、レベルシフタ12から出力されたイネー
ブル信号EN1を、アナログスイッチ11のトランジス
タP31及びN33のゲートに直接入力することもでき
る。しかし、図示されたようにインバータIN21及び
IN22をバッファとして用いることも可能で、インバ
ータIN21及びIN22を介してアナログスイッチ1
1にイネーブル信号ENを与えて制御している。この場
合に、レベルシフタ12からは0〜電源電圧VWELLを有
するイネーブル信号EN1が出力されるが、同一の電圧
範囲を有する信号ENがインバータIN21又はIN2
2から出力される必要がある。そこで、インバータIN
21及びIN22には電源電圧VWELLが供給される。
The gate voltage control circuit 13 shown in FIG. 2, the level shifter 12 shown in FIG.
Channel MOS transistor and N channel MOS
Analog switch 11 with one transistor at a time
FIG. 5 shows the inverters IN21 and IN22. Here, the enable signal EN1 output from the level shifter 12 can be directly input to the gates of the transistors P31 and N33 of the analog switch 11. However, the inverters IN21 and IN22 can be used as buffers as shown, and the analog switch 1 can be connected via the inverters IN21 and IN22.
1 is controlled by giving an enable signal EN. In this case, the level shifter 12 outputs the enable signal EN1 having 0 to the power supply voltage VWELL, but the signal EN having the same voltage range is output from the inverter IN21 or IN2.
2 must be output. Therefore, the inverter IN
The power supply voltage VWELL is supplied to 21 and IN22.

【0033】上述したように、電源電圧VDDを供給され
るゲート電圧制御回路13に入力信号が与えられ、図3
に示されるような特性を有する電源電圧VWELLが生成さ
れ、レベルシフタ12、インバータIN21及びIN2
2、アナログスイッチ11のトランジスタP33が形成
されたN型ウエルに供給される。レベルシフタ12に0
〜電源電圧VDDの電圧を有するイネーブル信号ENが入
力され、0〜電源電圧VWELLの電圧を有するイネーブル
信号EN1に変換されて出力され、インバータIN21
又はIN22により反転されてアナログスイッチ11の
トランジスタP31、N31のゲートに与えられ、スイ
ッチング動作が制御される。トランジスタP31及びN
31が共にオンすると入力端子と出力端子が導通し、ト
ランジスタP31及びN31が共にオフすると入力端子
と出力端子との間が非導通状態になる。
As described above, the input signal is supplied to the gate voltage control circuit 13 to which the power supply voltage VDD is supplied.
Are generated, and the level shifter 12, the inverters IN21 and IN2
2. The power is supplied to the N-type well in which the transistor P33 of the analog switch 11 is formed. 0 for level shifter 12
To an enable signal EN1 having a voltage of 0 to power supply voltage VWELL, and output as an enable signal EN1 having a voltage of 0 to power supply voltage VWELL.
Alternatively, the signal is inverted by IN22 and applied to the gates of the transistors P31 and N31 of the analog switch 11 to control the switching operation. Transistors P31 and N
When both 31 are turned on, the input terminal and the output terminal become conductive, and when both the transistors P31 and N31 are turned off, the input terminal and the output terminal become non-conductive.

【0034】上述した実施の形態はー例であり、本発明
を限定するものではない。例えば、具体的な回路構成は
図5に示されたものと異なっていてもよく、必要に応じ
て様々な変形が可能である。また電圧値のー例として、
電源電圧VDDが3V、電源電圧VWELLが5Vとしたが、
VDD>VWELLの関係が成立する範囲で他の値に設定する
ことができる。
The above-described embodiment is an example, and does not limit the present invention. For example, the specific circuit configuration may be different from that shown in FIG. 5, and various modifications are possible as needed. Also, as an example of the voltage value,
Although the power supply voltage VDD was 3 V and the power supply voltage VWELL was 5 V,
The value can be set to another value as long as the relationship of VDD> VWELL is satisfied.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアナログ
スイッチ回路は、第1の電源電圧よりも高い電圧を有す
る信号が入力された場合、この信号電圧と同電位の第2
の電源電圧を生成してアナログスイッチの動作を制御す
ることにより、アナログスイッチを構成するトランジス
タがオフすべきときに強制的にオンして誤動作する現象
を防止することが可能である。
As described above, when the analog switch circuit of the present invention receives a signal having a voltage higher than the first power supply voltage, the analog switch circuit has the second potential having the same potential as the signal voltage.
By controlling the operation of the analog switch by generating the power supply voltage, it is possible to prevent a phenomenon that the transistor constituting the analog switch is forcibly turned on when it should be turned off and malfunctions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のー実施の形態によるアナログスイッチ
回路の構成を示したブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an analog switch circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】同アナログスイッチ回路におけるゲート電圧制
御回路の構成を示した回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a gate voltage control circuit in the analog switch circuit.

【図3】同ゲート電圧制御回路が生成する電源電圧VWE
LLの特性を示すグラフ。
FIG. 3 shows a power supply voltage VWE generated by the gate voltage control circuit.
4 is a graph showing characteristics of LL.

【図4】同アナログスイッチ回路におけるレベルシフタ
の構成を示した回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a level shifter in the analog switch circuit.

【図5】同アナログスイッチ回路の構成のー例を示した
回路図。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the analog switch circuit.

【図6】同アナログスイッチ回路の同ゲート電圧制御回
路に入力されるアナログ信号、電源電圧VDD、電源電圧
VWELLの関係を示すタイムチャート。
FIG. 6 is a time chart showing a relationship between an analog signal, a power supply voltage VDD, and a power supply voltage VWELL input to the gate voltage control circuit of the analog switch circuit.

【図7】従来のアナログスイッチ回路の構成を示した回
路図。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional analog switch circuit.

【図8】同アナログスイッチ回路におけるPチャネル形
MOSトランジスタ及びNチャネル形MOSトランジス
タの半導体基板における断面構造を示した縦断面図。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a sectional structure of a P-channel type MOS transistor and an N-channel type MOS transistor in a semiconductor substrate in the analog switch circuit.

【図9】通常のPチャネル形MOSトランジスタを用い
て構成したゲート電圧制御回路の入出力特性を示したグ
ラフ。
FIG. 9 is a graph showing input / output characteristics of a gate voltage control circuit configured using a normal P-channel MOS transistor.

【図10】閾値電圧が低いPチャネル形MOSトランジ
スタを用いて構成したゲート電圧制御回路の入出力特性
を示したグラフ。
FIG. 10 is a graph showing input / output characteristics of a gate voltage control circuit formed using a P-channel MOS transistor having a low threshold voltage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 アナログスイッチ 12 レベルシフタ 13 ゲート電圧制御回路 101 P型半導体基板 102 P型ウエル 103 N型ウエル 104、105 N型不純物拡散層 106、107 P型不純物拡散層 108 P+ 型不純物拡散層 109 N+ 型不純物拡散層 G1、G2 ゲート D1 ダイオード P11、P12、P21、P22 Pチャネル形MOS
トランジスタ N21、N22 Nチャネル形MOSトランジスタ EN、EN1 イネーブル信号 VDD、VWELL 電源電圧 ND1、ND2 ノード IN11、IN12、IN13 イネーブル
Reference Signs List 11 analog switch 12 level shifter 13 gate voltage control circuit 101 P-type semiconductor substrate 102 P-type well 103 N-type well 104, 105 N-type impurity diffusion layer 106, 107 P-type impurity diffusion layer 108 P + -type impurity diffusion layer 109 N + -type Impurity diffusion layers G1, G2 Gate D1 Diodes P11, P12, P21, P22 P-channel MOS
Transistors N21, N22 N-channel MOS transistors EN, EN1 Enable signal VDD, VWELL Power supply voltage ND1, ND2 Nodes IN11, IN12, IN13 Enable

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−252241(JP,A) 特開 昭63−86615(JP,A) 特開 平6−169247(JP,A) 特開 平3−52010(JP,A) 特開 平6−283675(JP,A) 特開2000−244298(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 17/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-9-252241 (JP, A) JP-A-63-86615 (JP, A) JP-A-6-169247 (JP, A) JP-A-3- 52010 (JP, A) JP-A-6-283675 (JP, A) JP-A-2000-244298 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H03K 17/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】入力信号と第1の電源電圧とを与えられ、
前記入力信号の電圧が前記第1の電源電圧以下であると
きは前記第1の電源電圧と同電圧を有し、前記入力信号
の電圧が前記第1の電源電圧を超えるときは前記入力信
号の電圧と同電圧を有する第2の電源電圧を生成して出
力するゲート電圧制御回路と、 前記第2の電源電圧を供給され、与えられた第1のイネ
ーブル信号を前記第2の電源電圧に応じてレベルシフト
し、第2のイネーブル信号として出力するレベルシフタ
と、 前記第2のイネーブル信号を与えられてスイッチング動
作を制御され、閉じているときに与えられた前記入力信
号を出力するアナログスイッチと、 を備えたことを特徴とするアナログスイッチ回路。
An input signal and a first power supply voltage;
When the voltage of the input signal is equal to or lower than the first power supply voltage, it has the same voltage as the first power supply voltage, and when the voltage of the input signal exceeds the first power supply voltage, A gate voltage control circuit that generates and outputs a second power supply voltage having the same voltage as the voltage, and a second power supply voltage supplied thereto, and a supplied first enable signal according to the second power supply voltage A level shifter that level-shifts and outputs as a second enable signal; an analog switch that receives the second enable signal, controls a switching operation, and outputs the input signal given when the switch is closed; An analog switch circuit comprising:
【請求項2】前記アナログスイッチは、前記第2のイネ
ーブル信号に基づいて動作を制御されるPチャネル形M
OSトランジスタを含み、 このPチャネル形MOSトランジスタが形成されている
N型ウエルには前記第2の電源電圧が印加されることを
特徴とする請求項1記載のアナログスイッチ回路。
2. The P-channel type M analog switch, the operation of which is controlled based on the second enable signal.
2. The analog switch circuit according to claim 1, further comprising an OS transistor, wherein the second power supply voltage is applied to an N-type well in which the P-channel MOS transistor is formed.
【請求項3】前記ゲート電圧制御回路は、ドレインに前
記第1の電源電圧を入力され、ゲートに前記入力信号を
入力される第1のPチャネル形MOSトランジスタと、 ドレインに前記入力信号を入力され、ゲートに前記第1
の電源電圧を入力される第2のPチャネル形MOSトラ
ンジスタとを有し、 前記第1及び第2のPチャネル形MOSトランジスタの
ソースから前記第2の電源電圧を出力することを特徴と
する請求項1又は2記載のアナログスイッチ回路。
3. A gate voltage control circuit comprising: a first P-channel MOS transistor having a drain supplied with the first power supply voltage and a gate supplied with the input signal; and a drain supplied with the input signal. And the first
And a second P-channel MOS transistor to which the power supply voltage is input, and wherein the second power supply voltage is output from the sources of the first and second P-channel MOS transistors. Item 3. An analog switch circuit according to item 1 or 2.
【請求項4】前記レベルシフタは、ソースにそれぞれ前
記第2の電源電圧を入力され、ゲートとドレインとがク
ロスカップル接続された第3及び第4のPチャネル形M
OSトランジスタと、 前記第1のイネーブルを与えられて反転し、第1の反転
イネーブル信号を出力する第1のインバータと、 前記第1の反転イネーブルを与えられて反転し、前記第
1のイネーブル信号を出力する第2のインバータと、 ドレインが前記第3のPチャネル形MOSトランジスタ
のドレインに接続され、ゲートに前記反転第1のイネー
ブル信号を入力され、ソースが接地された第1のNチャ
ネル形MOSトランジスタと、 ドレインが前記第4のPチャネル形MOSトランジスタ
のドレインに接続され、ゲートに前記第1のイネーブル
信号を入力され、ソースが接地された第2のNチャネル
形MOSトランジスタと、 前記第2の電源電圧を供給されて動作し、前記第4のP
チャネル形MOSトランジスタのドレインに入力側を接
続され、出力側から前記第2のイネーブル信号を出力す
る第3のインバータと、 を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに
記載のアナログスイッチ回路。
4. The third and fourth P-channel type M level shifters each having a source to which the second power supply voltage is input and a gate and a drain cross-coupled.
An OS transistor; a first inverter that receives and inverts the first enable and outputs a first inversion enable signal; and an inverter that receives and inverts the first inversion enable and outputs the first enable signal. A first N-channel type having a drain connected to the drain of the third P-channel type MOS transistor, a gate receiving the inverted first enable signal, and a source grounded. A second N-channel MOS transistor having a drain connected to a drain of the fourth P-channel MOS transistor, a gate receiving the first enable signal, and a source grounded; 2 operates by being supplied with the power supply voltage of
4. The analog according to claim 1, further comprising: a third inverter having an input connected to a drain of the channel type MOS transistor and outputting the second enable signal from an output. Switch circuit.
【請求項5】前記ゲート電圧制御回路は、前記第1及び
第2のPチャネル形MOSトランジスタとして閾値電圧
の低いトランジスタを使用することを特徴とする請求項
1乃至4のいずれかに記載のアナログスイッチ回路。
5. The analog circuit according to claim 1, wherein said gate voltage control circuit uses a transistor having a low threshold voltage as said first and second P-channel MOS transistors. Switch circuit.
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