JP4754193B2 - 超音波トランスデューサ・アレイの高電圧スイッチングのための方法及び装置 - Google Patents
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Description
M1、M2、M6、M8 NMOSトランジスタ
M3、M4、M5、M7 PMOSトランジスタ
X1、X2、X3 スイッチ
14 グローバル選択線
16 母線
18 データ線
Claims (14)
- (a)オン及びオフ状態を持ち且つ寄生ゲート容量を有するスイッチであって、当該スイッチは、共有ゲート端子を有する一対のDMOSFET(MD1及びMD2)を含んでおり、該一対のDMOSFETのソースは互いに接続されており、該一対のDMOSFETのドレインはスイッチの入力端子及び出力端子(S1 及びS2 )にそれぞれ接続され、且つバイアス電圧レベルにバイアスされている、スイッチと、
(b)前記スイッチをターンオン及びターンオフするための制御回路であって、
(b1)前記スイッチの前記共有ゲート端子に接続されたドレインと、プログラミング電圧を受け取るように接続されたソースと、プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧を受け取るように接続されたゲートとを有するプログラミング・トランジスタ(M4 )と、
(b2)前記プログラミング電圧の第1のレベルから前記プログラミング電圧の第2のレベルへの第1の遷移を生じさせる第1の回路(12)であって、前記プログラミング電圧の前記第2のレベルは前記プログラミング電圧の前記第1のレベルよりも低く、且つ前記スイッチをターンオンするのに充分な大きさだけ前記バイアス電圧レベルよりも高くなっている、第1の回路(12)と、
(b3)前記プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の第1のレベルから前記プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の第2のレベルへの第2の遷移を生じさせる第2の回路(M7 及びM8 )であって、前記プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の前記第1のレベルは前記プログラミング電圧の前記第1のレベルにほぼ等しく、また、前記プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の前記第2のレベルは、前記プログラミング・トランジスタをターンオンするのに充分な大きさだけ前記プログラミング電圧の前記第2のレベルよりも低くなっていて、これにより前記プログラミング電圧の前記第2のレベルが前記プログラミング・トランジスタを介して前記スイッチの前記共有ゲート端子に印加されるようになっている、第2の回路(M7 及びM8 )と、を含んでいる制御回路と、
を有することを特徴とする回路。 - 前記第2の回路は浮動制御論理回路(10)を含んでいる、請求項1記載の回路。
- 前記第2の回路はレベル・シフター(12,14)を含んでいる、請求項1又は請求項2記載の回路。
- 前記第2の遷移の後、前記第1の回路は前記プログラミング電圧の前記第2のレベルから前記プログラミング電圧の前記第1のレベルへ戻す第3の遷移を生じさせ、且つ前記第2の回路は前記プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の前記第2のレベルから前記プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の前記第1のレベルへ戻す第4の遷移を生じさせる、請求項1記載の回路。
- 更に、前記スイッチの前記入力端子に結合された駆動回路(10)と、前記スイッチの前記出力端子に結合されていて、前記スイッチ及び前記駆動回路の両方がターンオンされているとき前記駆動回路によって駆動される超音波トランスデューサとを含んでいる請求項4記載の回路。
- 更に、前記スイッチの前記入力端子に結合された受信器(22)と、前記スイッチの前記出力端子に結合されていて、前記スイッチ及び前記受信器の両方がターンオンされているとき前記受信器に結合される超音波トランスデューサとを含んでいる請求項5記載の回路。
- 前記第1の回路は、前記前記プログラミング電圧の前記第1のレベルから、前記プログラミング電圧の前記第2のレベルより低く且つ前記スイッチがターンオフされる前記バイアス電圧レベルに充分近い前記プログラミング電圧の第3のレベルへの第5の遷移を生じさせ、また、前記第2の回路は、前記プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の前記第1のレベルから、前記プログラミング・トランジスタをターンオンするのに充分な大きさだけ前記プログラミング電圧の前記第3のレベルよりも低い前記プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の第3のレベルへの第6の遷移を生じさせ、もって、前記プログラミング電圧の前記第3のレベルが前記プログラミング・トランジスタを介して前記スイッチの前記共有端子に印加される、請求項4記載の回路。
- 前記第6の遷移の後、前記第1の回路は前記プログラミング電圧の前記第3のレベルから前記前記プログラミング電圧の前記第1のレベルへ戻す第7の遷移を生じさせ、且つ前記第2の回路は前記プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の前記第3のレベルから前記プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の前記第1のレベルへ戻す第8の遷移を生じさせ、また、前記第8の遷移の後、前記第1の回路は前記プログラミング電圧の前記第1のレベルから前記プログラミング電圧の前記第2のレベルへ戻す第9の遷移を生じさせ、且つ前記第2の回路は前記プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の前記第1のレベルから、前記プログラミング・トランジスタをターンオフするために前記プログラミング電圧の前記第2のレベルに充分近い前記プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の第4のレベルへの第10の遷移を生じさせる、請求項7記載の回路。
- 更に、前記スイッチをターンオフするための第3の回路を含んでおり、前記第3の回路は、前記スイッチの前記共有端子に接続されたドレイン及び前記スイッチの前記接続されているソースに接続されたソースを有するトランジスタを含んでいる、請求項1記載の回路。
- オン及びオフ状態を持ち且つ寄生ゲート容量を有するスイッチを動作させる方法であって、該スイッチが、共有ゲート端子を有する一対のDMOSFETを含んでおり、該一対のDMOSFETのソースが互いに接続され、該一対のDMOSFETの一方のドレインがスイッチの入力端子に接続され且つ他方のドレインがスイッチの出力端子に接続され、前記共有ゲート端子がプログラミング・トランジスタのドレインに接続され、プログラミング・トランジスタのゲートがゲート電圧を受け取り、プログラミング・トランジスタのソースはプログラミング電圧を受け取り、該一対のDMOSFETのドレインがバイアス電圧レベルにバイアスされており、当該方法が、
(a)プログラミング電圧の第1のレベルからプログラミング電圧の第2のレベルへ遷移させるステップであって、プログラミング電圧の第2のレベルがプログラミング電圧の第1のレベルよりも低く、且つスイッチをターンオンするのに充分な大きさだけバイアス電圧レベルよりも高いステップと、
(b)プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の第1のレベルからプログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の第2のレベルへ遷移させるステップであって、プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の第1のレベルがプログラミング電圧の第1のレベルにほぼ等しく、また、プログラミング・トランジスタ・ゲート電圧の第2のレベルが、プログラミング・トランジスタをターンオンするのに充分な大きさだけプログラミング電圧の第2のレベルよりも低くなっていて、これによってプログラミング電圧の第2のレベルがプログラミング・トランジスタを介してスイッチの共有ゲート端子に印加されるようになっている、ステップと
を含む方法。 - (a)オン及びオフ状態を持ち且つ寄生ゲート容量を有するスイッチであって、当該スイッチは、共有ゲート端子を有する一対のDMOSFET(M D1 及びM D2 )を含んでおり、該一対のDMOSFETのソースは互いに接続されており、該一対のDMOSFETの一方のドレインはスイッチ入力端子に接続され且つ他方のドレインはスイッチ出力端子に接続されている、スイッチと、
(b)前記スイッチをターンオン及びターンオフするための制御回路であって、
(b1)入力端子及び出力端子を有する第1のレベル・シフターと、
(b2)スイッチの共有ゲート端子に接続されたドレインを有するプログラミング・トランジスタとを含んでおり、該プログラミング・トランジスタのソースは、該プログラミング・トランジスタが電流をそこから引き込むための第1の端子に接続され、また該プログラミング・トランジスタのゲートは、第1のレベル・シフターによる出力電圧から導き出された電圧を受け取るように接続されている、制御回路と、
(c)スイッチ出力端子と第2の端子との間に接続された抵抗と
を有する回路であって、前記スイッチが次の条件:第1のゲート制御電圧レベルを第1のレベル・シフターの入力端子に印加して、その結果プログラミング・トランジスタが電流を通すようにしながら、第1及び第2のバイアス電圧レベルを第1及び第2の端子にそれぞれ印加して、スイッチをターンオンするスイッチ・ゲート−ソース間電圧を生じさせること、に応答してターンオンする、回路。 - (a)オン及びオフ状態を持ち且つ寄生ゲート容量を有するスイッチであって、当該スイッチは、共有ゲート端子を有する一対のDMOSFETを含んでおり、該一対のDMOSFETのソースは互いに接続され、該一対のDMOSFETの一方のドレインはスイッチの入力端子に接続され且つ他方のドレインはスイッチの出力端子に接続され、該一対のDMOSFETのドレインはバイアス電圧レベルにバイアスされている、スイッチと、
(b)該スイッチをターンオン及びターンオフするための制御回路であって、当該制御回路は第1及び第2の制御状態を持ち、該第1及び第2の制御状態の各々は、制御回路の異なる端子に印加されるプログラミング電圧及びプログラミング・ゲート電圧の関数である、制御回路と
を有するデバイスであって、
制御回路の第1の制御状態では、プログラミング電圧は第1の電圧レベルを持ち、且つプログラミング・ゲート電圧は第1の電圧レベルよりも低い電圧レベルを持ち、その結果スイッチがオンになっており、
制御回路の第2の制御状態では、プログラミング電圧は第1の電圧レベルよりも低い第2の電圧レベルを持ち、且つプログラミング・ゲート電圧は第2の電圧レベルよりも低い電圧レベルを持ち、その結果スイッチがオフになっているデバイス。 - 高電圧スイッチング回路を動作させる方法であって、
第1のプログラミング電圧を高電圧スイッチング回路のゲートに印加することによって、所定のパラメータについて第1の値を含んでいる第1組の動作条件の下で高電圧スイッチング回路について第1のオン抵抗値をプログラムするステップと、
パラメータが第2組の動作条件の下で第1の値から第2の値へ変わったことを判定するステップと、第1のプログラミング電圧とは異なる第2のプログラミング電圧をゲートに印加することによって第2組の動作条件の下で高電圧スイッチング回路について第2のオン抵抗値をプログラムするステップと
を含む方法。 - 高電圧スイッチング回路をプログラムする方法であって、当該方法が、
(a)第1及び第2の高電圧スイッチング回路を製造するステップと、
(b)第1の高電圧スイッチング回路が所望のオン抵抗を持つようにする第1のゲート−ソース間電圧を決定するステップと、
(c)第2の高電圧スイッチング回路が所望のオン抵抗を持つようにする第2のゲート−ソース間電圧を決定するステップであって、第1及び第2のゲート−ソース間電圧が異なっている、ステップと、
(d)前記ステップ(b)の結果に依存した第1のゲート電圧を第1の高電圧スイッチング回路に供給するように制御回路をプログラムするステップと、
(e)前記ステップ(c)の結果に依存した第2のゲート電圧を第2の高電圧スイッチング回路に供給するように制御回路をプログラムするステップと
を含んでおり、第1及び第2のゲート電圧は相異なっているが、第1及び第2の高電圧スイッチング回路の動作中にほぼ同じオン抵抗を生じさせる、方法。
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