JPH0478053B2 - - Google Patents

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JPH0478053B2
JPH0478053B2 JP59177808A JP17780884A JPH0478053B2 JP H0478053 B2 JPH0478053 B2 JP H0478053B2 JP 59177808 A JP59177808 A JP 59177808A JP 17780884 A JP17780884 A JP 17780884A JP H0478053 B2 JPH0478053 B2 JP H0478053B2
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JP
Japan
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fet
analog
substrate
output
potential
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JP59177808A
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JPS6154711A (ja
Inventor
Kenji Yamaguchi
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0018Special modifications or use of the back gate voltage of a FET

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  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、アナログ信号のスイツチングを行う
MOSFETを用いたアナログスイツチに関し、更
に詳しくは、アナログスイツチの洩れ電流による
誤差の生じない、アナログマルチプレクサに使用
して有効なアナログスイツチに関する。
(従来の技術) 第5図は従来の酸化物分離CMOSアナログス
イツチを用いて構成したアナログマルチプレクサ
の一例を示す接続図である。図において、IN1
〜INnはそれぞれ入力アナログ信号Vi1〜Vinが
印加される入力端子、OUTはn個の入力アナロ
グ信号のうちの1つが選択され出力される出力端
子、SW1〜SWnはそれぞれCMOSFETで構成
されたアナログスイツチ、A1〜Anは各アナロ
グスイツチSW1〜SWnの制御端子で、これらの
端子のいずれか“H”レベルの信号を加え、その
スイツチをオンとし、残りのスイツチの制御端子
には“L”レベルの信号を加え、オフとし、n個
の入力信号の1つを選択して取り出す。R1〜
Rnは各入力端子と各アナログスイツチとの間に
挿入された保護抵抗である。
各アナログスイツチSW1〜SWnは、N型
MOSFET(Q11〜Qn1)と、P型MOSFET
(Q12〜Qn2)の一対が並列接続して構成され
ている。
このように構成された従来回路において、今、
n個のアナログ信号Vi1〜Vinのうち、Vi1を選択
して取り出すものとすれば、制御端子A1に
“H”レベル、他の制御端子A2〜Anに“L”レ
ベルの制御信号を与える。これによつて、アナロ
グスイツチSW1において、N型MOSFET Q1
1のゲートが“H”レベル、P型MOSFET Q
12のゲートが“L”レベルとなつて、これらの
FET Q11,Q12が共にオンとなる。他のア
ナログスイツチSW2〜SWnにおいては、各FET
のゲートはQ11,Q12の場合と逆極性で、全
てオフとなる。従つて、入力端子IN1に印加さ
れているアナログ信号Vi1だけが、アナログスイ
ツチSW1によつて選択され、出力端子OUTに
出力される。
ここで、各FETがいずれも理想的スイツチで
あつて、洩れ電流が存在しないものとすれば、出
力端子OUTに出力される出力信号V0はVi1に等
しくなる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、実際にはFETは微小な洩れを
持つており、オフ状態にあるアナログスイツチ
SW2〜SWnから第5図のIL2〜ILnに示すよう
に、オン状態のスイツチSW1側に微小洩れ電流
がそれぞれ流れ込み、保護抵抗R1を通つて、入
力アナログ信号Vi1側に流れ出す。又、オン状態
のFET Q11,Q12自身も洩れを生じてお
り、同様に入力アナログ信号Vi1側に流れ出す。
これらの洩れ電流の総和ILは、保護抵抗R1に
おいて、電圧降下ΔV(=IL・R1)を生じる。従
つて、出力端子OUTからは、実際には、次式に
示されるように電圧降下分ΔVだけ誤差の併つた
出力信号V0が出力される。
V0=Vi1+ΔV=Vi1+IL・R1 このように、従来のアナログスイツチにおいて
は、洩れ電流と保護抵抗による出力誤差が入ると
いう問題があつた。このことは、特に多数のアナ
ログスイツチを用いて構成されるマルチプレクサ
においては、オフ状態のアナログスイツチの洩れ
が合算され、大きな誤差となるので、重要な問題
となる。
本発明は、このような従来回路における問題点
に鑑みてなされたもので、その目的は、洩れ電流
による誤差出力が生じないアナログスイツチを実
現することにある。
(問題点を解決するための手段) このような目的を達成するための本発明は、 複数の入力アナログ信号の一つを選択して出力
端子OUTに出力するようにした複数のアナログ
スイツチからなるアナログスイツチ回路におい
て、 前記各アナログスイツチを、 入力アナログ信号がソース又はドレインに印加
される第1のFETと、 この第1のFETと直列に接続され、ソース又
はドレインから出力信号を得て前記出力端子に当
該信号を出力するMOSで構成した第2のFET
と、 前記第1、第2のFETのゲートにこれらの各
FETが同時にオン、オフ動作をするように制御
信号を与える回路手段とで構成し、 前記出力端子に得られる出力信号を各アナログ
スイツチの第2のFETのサブストレートに印加
し、サブストレートの電位が前記出力信号の電位
に追従するように制御するサブストレート電位制
御手段を設けたことを特徴とするアナログスイツ
チである。
(実施例) 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。
第1図は本発明のアナログスイツチの一例を示
す接続図で、ここでは、アナログマルチプレクサ
を構成した場合を例示する。図において、IN1,
IN2,…は入力端子、OUTは出力端子、A1,
A2,…は制御端子、SW1,SW2,…はいず
れも本発明に係るアナログスイツチ、R1,R
2,…は保護抵抗、T1は負電源V−が印加され
る負電源端子、T2は正電源V+が接続される正
電源端子、BAは出力端子OUTに生ずる出力信号
V0を入力し、MOSFETのサブストレートの電位
がV0に追従するように制御するサブストレート
電位制御手段で、ここでは、演算増幅器(OPア
ンプ)を用いてボルテージフオロワが用いてあ
る。
アナログスイツチSW1において、Q11a,
Q12aは第1のFET、Q11b,Q12bは
MOSで構成された第2のFETで、これらの第2
のFET Q11b,Q12bはいずれも第1の
FET Q11a,Q12aと直列に接続されてい
る。
他のアナログスイツチSW2,…も4個のFET
によつて同様に構成される。第1のFET Q11
a,Q12aのソースには、ここではいずれも保
護抵抗R1を介して入力アナログ信号Vi1が印加
される。又、第2のFET Q11b,Q12bの
ソースは出力端OUTに接続され、ここから出力
信号を得る。互いに直列に接続されている第1の
FET Q11a及び第2のFET Q11bはN型
FETであり、又互いに直列に接続され、且つQ
11a,Q11bの直列回路に対して並列に接続
されている第1のFET Q12a及び第2のFET
Q12bは型FETとなつており、FET Q11a
とQ11b,Q12bとQ12bのドレインは互
いに結合している。又、FET Q11a,Q11
bのゲートは制御端子A1に、FET Q12a,
Q12bの各ゲートはインバータを介して制御端
子A1にそれぞれ接続されており、制御端子A1
に“H”レベルの制御信号が印加されたとき、各
FET Q11a,Q11b,Q12a,Q12b
の全てがオン、“L”レベルの制御信号が印加さ
れたとき、全てがオフとなるように構成されてい
る。
FET Q11aのサブストレートは負電源端T
1に、FET Q12aのサブストレートは正電源
端T2に接続されている。第2のFET Q11
b,Q12bのサブストレートは互いに短絡さ
れ、端子TSに接続され、サブストレート電位制
御手段BAからの信号が印加されるようになつて
いる。
このように構成した回路の動作を、アナログス
イツチSW1がオン、他のアナログスイツチSW
2,…がオフの場合を例にとつて説明する。この
場合、制御端子A1に“H”レベル、他の制御端
子A2,A3,…は全て“L”レベルの制御信号
が印加される。矢印ILN1は、アナログスイツチ
SW1がオンの状態におけるFET Q11aの洩
れ電流であり、矢印ILP1はFET Q12aの洩
れ電流であり、IL1はこれらの洩れ電流の差で、
アナログスイツチSW1全体の洩れ電流を示して
いる。又、ILN2はFET Q21b経由のFET
Q21aの洩れ、ILP2はFET Q22b経由の
FET Q22aの洩れ、IL2はこれらの洩れ電流
の差で、オフ状態にあるアナログスイツチSW
2,…の洩れ電流IL2,IL3,…の総和が端子
TSを介してサブストレート電位制御手段BA側
に吸収されている。
MOSトランジスタの洩れ電流は、トランジス
タのサブストレートとソース(又はドレイン)間
で生ずる。第1図において、オフ状態にあるアナ
ログスイツチSW2において、洩れ電流ILN2
は、第1のFET Q21aのドレインN、サブス
トレートPのPN接合間に生じる逆バイアス電流
である。この時、サブストレートは、第1図に示
されるように、V−の電位に固定されている。
Q21aのドレインは、第2のFET Q21b
のドレインNに接続されている。そして、この
FET Q21bのドレインNは、FET Q21b
のサブストレートPと、PN接合を形成してい
る。ここで、第1図の回路では、第2のFET Q
21bのサブストレートPは、サブストレート電
位制御手段BAの出力電圧VS(この電圧は、V−
より大きい)が印加されているので、洩れ電流
ILN2は、第2のFET Q21bのドレイン・サ
ブストレート間のPN接合を順バイアスすること
となる。
すなわち、第1のFET Q21aのドレイン電
圧(第2のFET Q21bのドレイン電圧と同
じ)は、サブストレート電位制御手段BAの出力
電圧VSから、PN接合電位分だけ低い電位に固定
される。(なお、第2のFET Q21bは、ゲー
トバイアスされていて、ドレイン・ソース間に洩
れ電流が流れることはない。) 従つて、第2のFET Q21bのドレイン・サ
ブストレート間のPN接合を順バイアスする洩れ
電流ILN2が流れる。他方の側のFET Q22
a,Q22bにおいても同様で、これら側の洩れ
電流ILP2との差の洩れ電流IL2が、サブストレ
ート電位制御手段BA側に吸収されることとな
る。
この様にして洩れ電流が流れる点は、オフ状態
にある各スイツチ部分において同様であり、各ス
イツチ部分からの洩れ電流の総和が、サブストレ
ート電位制御手段BA側に流れ込むことになる。
出力端子OUTに出力される信号V0は、入力ア
ナログ信号Vi1と洩れ電流IL1による保護抵抗R
1での電圧降下ΔVとの和になる。一方、各アナ
ログスイツチSW1,SW2,…の出力端子OUT
側に接続されている第2のFETのサブストレー
トの電位VSは、出力信号V0を入力とするサブス
トレート電位制御手段BAの出力によつて制御さ
れ、VS=V0となつている。オフ状態のスイツチ
SW2,…の出力側洩れ電流ILN2,ILP2は
FET Q21a,Q22aのサブストレート、ド
レイン間のPN接合逆電流によつて生じるが、本
発明の回路においては、これらの洩れ電流はいず
れもFET Q21b,Q22bのソースに到達す
る前に、サブストレートからサブストレート電位
制御手段BAへ吸収されてしまい、ソースへは流
れ出すことはない。各FET Q21b,Q22b
のサブストレートとソースは同電位に維持される
ので、この間で洩れの生ずることもない。
従つて、第1図に示すマルチプレクサによれ
ば、出力誤差ΔVを生ずる洩れは、オンとなつて
いるアナログスイツチにおけるFETの洩れのみ
であつて、多数のオフ状態にあるスイツチからの
洩れ電流の影響を受けることはない。
第2図は本発明の第2の実施例を示す接続図で
ある。この実施例の第1図回路との相異点は、ア
ナログスイツチの入力側FET(第1のFET)Q1
1a,Q12aのサブストレートが入力アナログ
信号に接続されている点と、FET Q11c,Q
12cが付加されている点である。第1図の実施
例のFET Q11a,Q12aは、サブストレー
トが最低電位、最高電位に固定されているため、
オン抵抗が高い傾向がある。第2図の実施例はそ
れを改善したものである。
アナログスイツチのオン/オフ動作を簡単に説
明すると、スイツチがオン(各FET Q11a,
11b,Q12a,Q12b全てオン)のとき、
FET Q11c,Q12cはオフである。スイツ
チがオフ(Q11a,Q11b,Q12a,Q1
2b全てオフ)のとき、FET Q11c,Q12
cがオンとなつてFET Q11a,Q11bのド
レイン電位をV+に、FET Q12a,Q12b
のドレイン電位をV−にする。これによつて、入
力、出力の電位にかかわらず、アナログスイツチ
を確実にオフさせる。一方、スイツチオンのと
き、各FET Q11a,11b,Q12a,Q1
2bのサブストレートは、入力電位に等しいか
ら、低オン抵抗とすることができる。
第2の実施例における洩れ電流は、SW1で
FET Q11c,Q12cのサブストレート、ド
レイン間の逆バイアス電流ILP1,ILN1がスイ
ツチがオンのときの様相を示している。又、SW
2でスイツチオフ時の出力側洩れ電流の主因を示
している。第2図に示す通り、各洩れ電流ILP
2,ILN2がサブストレートからサブストレート
電位制御手段BAへ吸収されることは、第1図に
示した第1の実施例と同様である。
第3図及び第4図は本発明の第3、第4の実施
例を示す接続図である。第1、第2の実施例で
は、いずれも相補型のMOSFETを並列接続して
各アナログスイツチを構成したものであるが、第
3、第4の実施例においては、いずれも相補型の
MOSFET Q1a,Q1bを直列接続して構成
したものである。
これらの実施例によれば、スイツチオン状態の
とき、当該スイツチ自身の洩れ電流がないことが
特徴となつている。オフ状態にあるスイツチの洩
れ電流は、VS=V0としているサブストレート電
位制御手段BAに吸収される点は、他の実施例と
同様であり、出力V0での洩れ電流による誤差は
全く生じない。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、洩れ電
流による出力誤差がなく、アナログマルチプレク
サに適用して、特に効果的なアナログスイツチが
実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図はそれぞれ本発明の実施例を
示す接続図、第5図は従来回路の接続図である。 IN1,IN2……入力端子、OUT……出力端
子、A1,A2,An……制御端子、R1,R2
……保護抵抗、SW1,SW2……アナログスイ
ツチ、Q11a,Q12a……第1のFET、Q
11b,Q12b……第2のFET、BA……サブ
ストレート電位制御手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数の入力アナログ信号の一つを選択して出
    力端子OUTに出力するようにした複数のアナロ
    グスイツチからなるアナログスイツチ回路におい
    て、 前記各アナログスイツチを、 入力アナログ信号がソース又はドレインに印加
    される第1のFETと、 この第1のFETと直列に接続され、ソース又
    はドレインから出力信号を得て前記出力端子に当
    該信号を出力するMOSで構成した第2のFET
    と、 前記第1、第2のFETのゲートにこれらの各
    FETが同時にオン、オフ動作をするように制御
    信号を与える回路手段とで構成し、 前記出力端子に得られる出力信号を各アナログ
    スイツチの第2のFETのサブストレートに印加
    し、サブストレートの電位が前記出力信号の電位
    に追従するように制御するサブストレート電位制
    御手段を設けたことを特徴とするアナログスイツ
    チ。
JP17780884A 1984-08-27 1984-08-27 アナログスイツチ Granted JPS6154711A (ja)

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