JPH0612871B2 - スイッチ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体集積回路にて構成され、信号の伝送
を制御するスイッチ回路に関する。

たとえば、集積回路等において、第１図に示すように、
信号伝送路１の入力端子１−１から出力端子１−２への
信号の伝送を制御する方式として、従来、伝送路１にバ
イポーラトランジスタ２を接続するようにした回路が用
いられている。

第１図の回路において、入力端子１−１に信号を加え
て、トランジスタ２をオフ状態とすると、信号は入力端
子１−１から出力端子１−２へ伝送され、トランジスタ
２をオン状態にすると、信号は出力端子１−２には伝送
されない。しかるに、上述の従来のスイッチ回路のトラ
ンジスタを集積回路で構成したとき、コレクタと基板と
の間の寄生ダイオードによって、たとえば、負極性の信
号を出力端子へ伝送できないという欠点があった。

即ち、スイッチ回路としてのトランジスタを、第２図に
示すような集積回路で構成した場合について説明する。

第２図において、３はＰ形基板、４はＮ層にてなるＮ形
領域、５はＰ⁺層にてなるベース、６はＮ⁺層にてなるエ
ミッタ、７はＮ⁺層にてなるコレクタである。

上記の回路において、Ｐ形の基板３とＮ⁺層にてなるコ
レクタ７との間に寄生ダイオード８が形成され、かつ、
基板３は接地されるので、入力端子１−１に負電圧が印
加されるとトランジスタ２がオフ状態であっても寄生ダ
イオード８を通して信号が基板側へ流れて出力端子１−
２には所望の信号が得られない。

この発明は、上述の欠点を解消するためになされたもの
で、伝送路における信号の伝送をスイッチする伝送制御
用のスイッチングトランジスタに形成された寄生ダイオ
ードによる影響は受けないようにして、伝送しようとす
る信号が正・負に変化するものであっても、該信号の伝
送を正確に制御できるスイッチ回路を提供することを目
的とする。

以下に、この発明の一実施例を、第３図とともに説明す
る。

なお、第３図において、第１図におけるスイッチ回路の
構成部分と等価な部分には同一符号を付して説明する。

第３図において、ＮＰＮ形のトランジスタを用いた第
１、第２および第４のトランジスタ２，１１および１３
と、ＰＮＰ形のトランジスタを用いた第３のトランジス
タ１２とは、第２図に示すトランジスタと同様の公知の
方法で、シリコンのＰ形基板(図示しない)上に、集積し
て形成したものである。

第１のトランジスタ２のエミッタは接地され、そのコレ
クタは第２のトランジスタ１１のコレクタに接続される
とともに、第２のトランジスタ１１のエミッタは、入力
端子１−１と出力端子１−２とに接続された伝送路１に
接続される。また、第２トランジスタ１１のエミッタ−
ベースには、第１抵抗１５が接続されるとともに、該ベ
ースは第２抵抗１６を介して第３のトランジスタ１２の
コレクタに接続されている。

第３のトランジスタ１２のエミッタは、正の所定の直流
電圧の電源１７と接続されている。また、第３のトラン
ジスタ１２のベースは、第３抵抗１８を介して第４のト
ランジスタ１３のコレクタに接続されるとともに、第４
のトランジスタ１３はエミッタ接地されている。

さらに、第１のトランジスタ２のベースに第４抵抗１９
が接続されるとともに、第４トランジスタ１３のベース
に第５抵抗２０が接続され、両抵抗１９と２０の他端
は、共通接続された制御端子２１を介して、当該スイッ
チ回路の制御用の図示しない制御信号発生回路に接続さ
れている。この制御信号発生回路は、上記伝送路１の入
力端子１−１に印加された信号の出力信号１−２への伝
送を阻止するときには、正の所定電圧、たとえば、０．
８Ｖ以上のハイレベル信号“Ｈ”を上記制御端子２１に
印加し、一方、上記入力端子１−１に印加された信号を
出力端子１−２に伝送するときには、たとえば、０．３
Ｖ以下のローレベル信号“Ｌ”を、上記制御端子２１に
印加するようになっている。

なお、第１乃至第５抵抗１５，１６，１８，１９，２０
は、ともに、上述した第１乃至第４のトランジスタが集
積回路として形成されているＰ形基板(図示しない)上
に、公知の方法で形成されたＮ形領域に、Ｐ形の不純物
を拡散して形成されている。そして、これ等の抵抗１
５，１６，１８，１９，２０のうち少なくとも、１乃至
第３抵抗、１５，１６，１８は、第２図に示すＰ⁺分離
層１０と同様の分離層(図示しない)により包囲するよう
にする。このようにして、各抵抗１５，１６，１８に、
寄生のＰＮ接合部が形成されないようにすることが好ま
しい。

また、第１乃至第４のトランジスタ２，１１，１２，１
３と、第１乃至第５抵抗１５，１６，１８，１９，２０
と伝送路１間の電気接続用の線路、および、該伝送路１
は、Al等の金属を、公知の蒸着法で蒸着して形成した接
続線により、互いに、上述したように、電気的に接続さ
れている。

つぎに、上述のこの発明に係るスイッチ回路の動作を説
明する。

電源１７からは、少なくとも１Ｖ以上の正の直流電圧が
出力され、かつ、制御端子２１は、当該スイッチ回路の
制御用の図示しない制御信号発生回路に接続されてい
る。

伝送路１の入力端子１−１に、たとえば、正の３Ｖの伝
送しようとする信号Ｓが印加され、かつ、制御端子２１
に伝送指令用のローレベル信号“Ｌ”が印加されると、
第１のトランジスタ２のベースはローレベルとなり、該
トランジスタ２はオフとされる。また、第４のトランジ
スタ１３のベースもローレベルとなり、該トランジスタ
１３もオフとされる。又、トランジスタ１３がオフとな
ることで、トランジスタ１２はオフとなり、トランジス
タ１２がオフとなることでトランジスタ１１はオフとな
る。

上記入力端子１−１に印加された正の伝送信号Ｓは、第
１抵抗１５を介して第２のトランジスタ１１のベースに
印加される。この正電圧信号は、ベースコレクタ間の順
方向のＰＮ接合部を介して、第１のトランジスタ２のコ
レクタに印加されるが、このトランジスタ２において、
コレクタ−ベース間は逆方向であるので、コレクタ−ベ
ース間、及びコレクタ−エミッタ間は遮断状態とされて
いるため、上記正電圧信号はグランドとは電気的に絶縁
される。

一方、上述の第２のトラジスタ１１のベースに印加され
た電圧は、第２抵抗１６を介して、第３のトランジスタ
１２のコレクタに印加される。さらに、この正電圧は、
該トラジスタ１２のコレクタ−ベース間の順方向のＰＮ
接合部、および第３抵抗１８を介して、第４のトランジ
スタ１３のコレクタに印加さ入れる。この状態で、トラ
ンジスタ１３のコレクタ−ベース間のＰＮ接合部は逆方
向であるので、コレクタ−ベース間、及びコレクタ−エ
ミッタ間は遮断状態とされているため、上記正電圧はグ
ランドとは電気的に絶縁される。

上述のように、各トランジスタ２，１１，１２，１３は
オフであるので、伝送路１の入力端子１−１に印加され
た正信号Ｓは、接地側へ流れることなく、正しく、出力
端子１−２に伝送される。

なお、接触端子２１に、ハイレベル信号“Ｈ”が印加さ
れた場合には、第１および第４のトランジスタ２および
１３は、ともに、オンとされる。よって、第１のトラン
ジスタ２のコレクタに印加された正信号Ｓは、そのエミ
ッタを通して接地点に流れ、したがって、上記信号Ｓ
は、接続点Ｏ、第２のトラジスタ１１のエミッタとコレ
クタ、および第１のトランジスタ２のコレクタとエミッ
タを介して接地点に流出し、この信号Ｓの出力端子１−
２への伝送が確実に阻止される。尚、トランジスタ１１
のエミッタ−コレクタ間、及びトランジスタ２のコレク
タ−エミッタ間に電流が流れるのは以下の動作による。
即ち、制御端子２１にＨレベルの信号が入力されたと
き、トランジスタ１３のベースからエミッタへ電流が流
れトランジスタ１３はオン状態となり、又、トランジス
タ２のベースからエミッタへ電流が流れトラジスタ２が
オン状態となる。トランジスタ１３がオン状態となるこ
とから電源１７からトランジスタ１２のエミッタからベ
ースを介して接地点へ電流が流れトランジスタ１２がオ
ン状態となる。よって、電源１７よりトランジスタ１２
のエミッタ−コレクタを介して電流が流れる。上述のよ
うにトランジスタ２がオン状態であることからトランジ
スタ１２を介して流れる電流はトランジスタ１１のベー
スからコレクタに流れ、接地点へ流れる。このとき、ト
ランジスタ１１はコレクタとエミッタとが入れ代わった
形で動作する、いわゆる逆動作をする。よって、トラン
ジスタ１１はオン状態となる。

つぎに、伝送路１の入力端子１−１に、たとえば、負の
−３ＶのＳ′が印加され、かつ、制御端子２１にローレ
ベル信号“Ｌ”が印加されると、上述したと同様にし
て、第１および第４のトランジスタ２および１３が、と
もに、オフとされる。又、トラジスタ１３がオフとなる
ことで、トランジスタ１２はオフとなり、トランジスタ
１２がオフとなることでトラジスタ１１はオフとなる。

又、上記入力端子１−１に印加された負信号Ｓ′は、第
１抵抗１５を介して第２のトランジスタ１１のベースに
印加されるが、この負信号に対しては、トランジスタ１
１のベース−コレクタ間は逆方向であり、該トラジスタ
１１のコレクタ−エミッタ間は遮断状態とされる。

一方、上述の第２のトランジスタ１１に印加された負信
号は、第２抵抗１６を介して、第３のトランジスタ１２
のコレクタに印加されるが、この負信号に対して、この
トランジスタ１２のコレクタ−ベース間は逆方向であ
り、該トランジスタ１２は遮断状態とされる。よって、
第３図において、破線で示すように、第１および第４の
トランジスタ２および１３のコレクタと、接地されたエ
ミッタとの間に、たとえ、寄生ダイオード８，８が形成
されていても、上記伝送路１の入力端子１−１に印加さ
れた負信号は、上述の第２および第３のトランジスタ１
１および１２の遮断動作により、何ら影響を受けること
なく、出力端子１−２に、正しく伝送される。

なお、制御端子２１に、伝送阻止指令用のハイレベル信
号“Ｈ”が印加された場合には、第１および第４のトラ
ンジスタ２および１３は、ともに、オンとされる。よっ
て、伝送路１の入力端子１−１から第１抵抗１５を介し
て第２のトランジスタ１１のベースに印加された負信号
は、該トランジスタ１１のベースがエミッタに向けて流
れ、該トランジスタ１１はオンとされる。したがって、
接地点から、第１のトランジスタ２のエミッタとコレク
タ、第２のトランジスタ１１のコレクタとエミッタを介
して電流が流れ、即ち、該トランジスタ１１のエミッタ
と伝送路１との接続点Ｏの電位は、ほぼ零とされ、入力
端子１−１に印加された負信号Ｓ′の出力端子１−２へ
の伝送が確実に阻止される。

なお、上述したこの発明に係るスイッチ回路において、
第４図に示すように、第１、第２および第４のトランジ
スタ２，１１および１３を、ＮＰＮ形と逆極性のＰＮＰ
形のスイッチングトランジスタを用いるとともに、第３
のトランジスタを、ＰＮＰ形と逆極性のＮＰＮ形のスイ
ッチングトランジスタを用いるようにしてもよい。この
場合も、制御端子２１に伝送指令用のハイレベル信号
“Ｈ”が印加されたとき、トランジスタ２及び１３はオ
フとなり、トランジスタ１３がオフとなることでトラン
ジスタ１２はオフとなり、トランジスタ１２がオフとな
ることでトランジスタ１１はオフとなる。さらに、伝送
路１の入力端子１−１に、正の伝送信号が印加され、か
つ、制御端子２１に伝送指令用のハイレベル信号“Ｈ”
が印加された際に、第１および第４のトランジスタ２お
よび１３の各コレクタと接地間に、それぞれ、形成され
た寄生ダイオード８′（第３図に示すものと逆方向接続
されたもの）を介して上記伝送信号が、不要に接地点に
流出することを、確実に防止することができる。

また、第３図および第４図に示す各実施例のスイッチ回
路において、第２のトランジスタ１１のエミッタを伝送
路１の入力端子１−１と接続するとともに、第１のトラ
ンジスタ２のエミッタを開放状態にして、該エミッタ
を、伝送路１の出力端子１−２とするようにしてもよ
い。このようした場合も、上述したと同様、寄生ダイオ
ード８による信号伝送の誤動作を確実に防止することが
できる。

以上に説明したことから明らかなように、この発明によ
れば、２つの同じ導電形の第１及び第２トラジスタのコ
レクタを共通として両トランジスタを直列接続し、さら
に上記第２トランジスタに該トランジスタのオン、オフ
制御を行う第３トランジスタを接続し、さらに上記第３
トランジスタに該第３トランジスタのオン、オフ制御を
行う第４トランジスタを接続し、さらに伝送すべき信号
正・負に変化した場合でもトランジスタのＰＮ接合部が
信号の流れに対して逆方向となるように、上記第１、第
２及び第４トラジスタは同じ導電形で構成し、上記第３
トランジスタは上記第１トランジスタ等とは異なる導電
形で構成し、上記第１及び第２トラジスタをオンあるい
はオフとすることにより信号の伝送を制御するようにし
たものであるから、トランジスタに寄生ダイオードがあ
り、かつ、伝送すべき信号が正・負に変化するものであ
っても、寄生ダイオードにより伝送信号が接地側に流れ
ることなく、正確に信号の伝送を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の信号伝送制御用のスイッチ回路図、第
２図は、第２図のスイッチ回路のＮＰＮ形トランジスタ
の構造を説明するための図、第３図は、この発明の一実
施例を示すスイッチ回路図、第４図は、この発明の他の
実施例を示すスイッチ回路図である。 １……信号の伝送路、１−１……入力端子、１−２……
出力端子、２……信号伝送制御用の第１のトランジス
タ、８，８′……寄生ダイオード、１１……第２のトラ
ンジスタ、１２……第３のトランジスタ、１３……第４
のトランジスタ、１５……第１抵抗、１６……第２抵
抗、１７……電源、１８……第３抵抗、１９……第４抵
抗、２０……第５抵抗、２１……制御端子、Ｓ……正の
伝送信号、Ｓ′……負の伝送信号、Ｏ……接続点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体集積回路に含まれるスイッチ回路を
   構成するトランジスタのコレクタ側と、上記半導体集積
   回路の基板との間に寄生ダイオードが形成されるスイッ
   チ回路であって、 接地電位にエミッタを接続するとともに制御端子（２
   １）にベースを接続した第１トランジスタ（２）と、 上記第１トランジスタと同じ導電形であって、コレクタ
   を上記第１トランジスタのコレクタに共通接続し、伝送
   すべき信号の入、出力端子（１−１，１−２）にエミッ
   タを接続するとともに抵抗（１５）を介してベースを接
   続した第２トランジスタ（１１）と、 上記第１及び第２トランジスタとは異なる導電形のトラ
   ンジスタであり、第３トランジスタオン作動用電位を有
   する電源（１７）にエミッタを接続しコレクタを上記第
   ２トランジスタのベースに接続した第３トランジスタ
   （１２）と、 上記第１及び第２トランジスタと同じ導電形のトランジ
   スタであり、エミッタを接地電位に接続しベースを上記
   制御端子に接続しコレクタを上記第３トランジスタのベ
   ースに接続した第４トランジスタ（１３）と、 を備え、上記制御端子に供給される制御信号により上記
   第１及び第４トランジスタをオフとしたときに上記出力
   端子から信号を取り出し、オンとしたとき信号の伝送を
   阻止することを特徴とするスイッチ回路。