JPS61150521A - 相補型アナログスイツチ回路 - Google Patents

相補型アナログスイツチ回路

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JPS61150521A
JPS61150521A JP27840484A JP27840484A JPS61150521A JP S61150521 A JPS61150521 A JP S61150521A JP 27840484 A JP27840484 A JP 27840484A JP 27840484 A JP27840484 A JP 27840484A JP S61150521 A JPS61150521 A JP S61150521A
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JP
Japan
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mos transistor
signal input
channel mos
control signal
circuit
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JP27840484A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Sugimoto
泰博 杉本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、PチャネルおよびNチャネルのMOSトラ
ンジスタから構成された0MO8型(相補型)のアナロ
グスイッチ回路に係り、特にPチャネル側のMOSトラ
ンジスタのバックゲートに所定の電圧を各トランジスタ
毎に独立して供給することにより抵抗特性の向上を図る
ようにした相補型アナログスイッチ回路に関する。
[発明の技術的背景] ディジタル信号およびアナログ信号のスイッチング、特
にアナログ信号のスイッチングには双方向性のアナログ
スイッチ回路が使用される。
第4図はPチャネルおよびNチャネルのMOSトランジ
スタにより構成された従来の0MO8型のアナログスイ
ッチ回路の回路図である。このアナログスイッチ回路は
、二つの信号入出力兼用端子11と12との間にソース
、ドレイン間が並列に接続されているPチャネルのMO
Sトランジスタ13およびNチャネルのMOSトランジ
スタ14からなるCMOSスイッチ15と、ソース、ド
レイン間が並列に接続されているPチャネルのMOSト
ランジスタ16およびNチャネルのMOSトランジスタ
11からなり一端が上記一方の信号入出力兼用端子11
に接続されているCMOSスイッチ18と、このCMO
Sスイッチ18の他端と基準電圧Vss印加点との間に
ソース、ドレイン間が接続されているNチャネルのMO
Sトランジスタ19およびスイッチ用の制御信号Sを順
次反転するPチャネルのMOSトランジスタ21.22
それぞれおよびNチャネルのMOSトランジスタ23.
24それぞれからなるCMOSインバータ25.26と
から構成されている。
そして上記インバータ25の出力信号は上記トランジス
タ13.16.19の各ゲートにそれぞれ供給され、上
記インバータ26の出力信号は上記トランジスタ14、
17の各ゲートにそれぞれ供給されている。また上記ト
ランジスタ13および16の各バックゲートには正極性
の電源電圧■DDが供給されており、上記トランジスタ
14および17の各バックゲートには上記CMOSスイ
ッチ18の他端の信号が供給され、上記トランジスタ1
9のバックゲートには基準電圧Vssが供給されている
このような構成でなるスイッチ回路では、制御信号Sが
“1″レベルで、インバータ25の出力信号が“0″レ
ベルに、インバータ26の出力信号が“1”レベルにな
り、信号入出力端子11.12間に挿入されているCM
OSスイッチ15がオン状態にされるとき、もう一つの
CMOSスイッチ18もオン状態にされてCMOSスイ
ッチ15および18内のNチャネルMOSトランジスタ
14.17のバックゲートには入力信号あるいは出力信
号が供給される。
これにより、オン状態時におけるCMOSスイッチ15
のオン抵抗特性を改善している。なお、上記トランジス
タ19は、CMOSスイッチ15がオフ状態にされてい
るとき、上記NチャネルMOSトランジスタ14.17
のバックゲート電圧をVssに設定してこの両トランジ
スタ14.17を通常のカットオフ状態にするためのも
のである。
[背景技術の問題点] ところで、通常、幾何学的な寸法が同じであれば、Nチ
ャネルMOSトランジスタに比べてPチャネルMOSト
ランジスタはその電流容量が1/3程度であり、従って
オン状態におけるソース、ドレイン間の抵抗値も高い。
このため、CMOSスイッチ15を構成するPチャネル
MOSトランジスタ13とNチャネルMOSトランジス
タ14の寸法を同じにした場合、PチャネルMO8)−
ランジスタ13のオン抵抗により支配される低電圧入力
の範囲でスイッチとしてのオン特性が劣化するという欠
点がある。
また、全入力電圧範囲において均一なオン抵抗特性を実
現するためにはPチャネルMOSトランジスタ13の寸
法を大きくしなければならず、集積回路化する場合のチ
ップサイズが大きくなってしまうという欠点がある。
[発明の目的] この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
ありその目的は、集積回路化する場合のチップサイズが
小さく、しかも全入力電圧範囲において均一なオン抵抗
特性を得ることができる相補型アナログスイッチ回路を
提供することにある。
[発明の概要] 上記目的を達成するためこの発明の相補型アナログスイ
ッチ回路にあっては、二つの信号入出力兼用端子および
互いに逆相の制御信号が供給される二つの制御信号入力
端子を設け、Pチャネル型の第1のMOSトランジスタ
のソース、ドレイン問を上記二つの信号入出力兼用端子
間に挿入し、かつゲートを上記一方の制御信号入力端子
に、バックゲートを第1の回路点にそれぞれ接続し、N
チャネル型の第2のMOSトランジスタのソース、ドレ
イン間を上記二つの信号入出力兼用端子間に挿入し、か
つゲートを上記他方の制御信号入力端子に接続し、Pチ
ャネル型の第3のMOSトランジスタのソース、ドレイ
ン間を上記一方の信号入出力兼用端子と上記第1の回路
点との間に挿入し、かつゲートを上記一方の制御信号入
力端子に、バックゲートを上記第1の回路点にそれぞれ
接続し、Nチャネル型の第4のMOSトランジスタのソ
ース、ドレイン間を上記一方の信号入出力兼用端子と上
記第1の回路点との間に挿入し、かつゲートを上記他方
の制御信号入力端子に接続し、Pチャネル型の第5のM
OSトランジスタのドレイン、ソース間を上記第1の回
路点と正極性の電源電圧印加点の間に挿入し、かつゲー
トを上記他方の制御信号入力端子に、バックゲートを上
記電源電圧印加点にそれぞれ接続している。
[発明の実施例コ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第1図はこの発明の相補型アナログスイッチ回路の回路
図である。図において31および32はそれぞれアナロ
グ信号が入力もしくは出力される信号入出力兼用端子で
ある。上記信号入出力兼用端子31.32間にはPチャ
ネルMO3i−ランジスタ33およびNチャネルMOS
トランジスタ34それぞれのソース、ドレイン間が並列
に挿入されている。すなわち、上記両トランジスタ33
.34はCMOSスイッチ35を構成しており、Pチャ
ネルMOSトランジスタ33のゲートはスイッチ用の制
御信@S1が供給される制御信号入力端子36に、Nチ
ャネルMO8)−ランジスタ34のゲートは上記信号S
1とは逆相の制御信号S2が供給される制御信号入力端
子37に接続されている。上記一方の信号入出力兼用端
子31と回路点38との間にはPチャネルMOSトラン
ジスタ39およびNチャネルMOSトランジスタ40そ
れぞれのソース、ドレイン間が並列に挿入されている。
すなわち、上記両トランジスタ39.40は一端が信号
入出力端子31に、他端が回路点38にそれぞれ接続さ
れたCMOSスイッチ41を構成しており、Pチャネル
MOSトランジスタ39のゲートは上記制御信号入力端
子36に、NチャネルMOSトランジスタ40のゲート
はよ記制御信号入力端子31に接続されている。さらに
上記回路点38と正極性の電源電圧VDD印加点との間
にはPチャネルMOSトランジスタ42のドレイン、ソ
ース間が挿入され、このトランジスタ42のゲートは上
記11J ml信号入力端子37に接続されている。
また、上記PチャネルMOSトランジスタ33゜39の
各バックゲートは上記回路点38に接続され、上記Pチ
ャネルMOSトランジスタ42のバックゲートは上記電
源電圧VDD印加点に接続され、上記NチャネルMOS
トランジスタ34.40の各バックゲートは基準電圧V
ss印加点に接続されている。
第2図は上記実施例回路で用いられるPチャネルおよび
NチャネルMOSトランジスタの素子構造を示す断面図
である。上記実施例による月路は集積回路化に際してP
型の半導体基板51が用いられる。この半導体基板51
上にはP型のエピタキシャル層52およびN+型の埋込
み層53を介してN型層54が形成されている。そして
上記N型層54内には前記PチャネルMOSトランジス
タ33.39等のソース、ドレイン領域となるP型層5
5および56と前記バックゲートとなるN+型層51と
が設けられている。さらに上記P型層52内には前記N
チャネルMOSトランジスタ34.40等のソース、ド
レイン領域となるN型層58および59が設けられてい
る。
このような構造のPチャネルMOSトランジスタではそ
れぞれのバックゲートである各N+型層54に対して独
立して所定のバイアスを供給することができる。
次に上記のような構成のアナログスイッチ回路の動作を
説明する。
先ず、端子36に供給される制御信号s1が″゛0゛0
゛ルベル31に供給される制御信号S2が゛1゛ルベル
にされているとき、CMOSスイッチ35ではPチャネ
ルMOSトランジスタ33およびNチャネルMOSトラ
ンジスタ34がそれぞれオン状態にされて、端子31.
32間が導通状態にされる。このとき、同時にCMOS
スイッチ41ではPチャネルMOSトランジスタ39お
よびNチャネルMOSトランジスタ40がそれぞれオン
状態にされて回路点38には端子31の信号が出力され
る。このとき、トランジスタ42はオフしているので、
回路点38に出力されている入力もしくは出力信号はC
MOSスイッチ35内のPチャネルMOSトランジスタ
33のバックゲートおよびCMOSスイッチ41内のP
チャネルMOSトランジスタ39のバックゲートに供給
される。このとき、上記PチャネルMOSトランジスタ
33ではバックゲート効果により、オン抵抗が■DDの
バックゲートバイアスを供給したときと比べて低くされ
る。このため、例えばCMOSスイッチ35でPチャネ
ルMOSトランジスタ33とNチャネルMOSトランジ
スタ34の寸法を同じに設定した場合、PチャネルMo
Sトランジスタ33のオン抵抗は従来回路に比べて十分
に低くすることができ、これにより端子31.32間の
オン抵抗値は従来回路に比べて十分に低くすることがで
きる。特に、PチャネルMOSトランジスタはNチャネ
ルMOSトランジスタ比較して電流容量が小さいので、
その効果は大きい。
上記とは逆に制御信号、S 1が“1パレベル、制御信
号S2が゛O″レベルにされ、CMOSスイッチ35.
41がオフ状態にされているときには、トランジスタ4
2がオン状態にされる。従ってこのとき、上記トランジ
スタ42を介して電源電圧VDDがCMOSスイッチ3
5内のPチャネルMOSトランジスタ33のバックゲー
トに供給され、このトランジスタ33は通常のカットオ
フ状態にされる。
13図は上記実施例回路の特性を示す曲線図である。図
において曲線aはCMOSスイッチ35内のPチャネル
MOSトランジスタ33のチャネル幅Wとチャネル長し
との比W/Lを28.2/3に、NチャネルMOSトラ
ンジスタ34の比W/Lを14゜4/2.5にそれぞれ
設定し、CMOSスイッチ35のオン抵抗を2KOに設
計した場合の実際のオン抵抗Rと入出力電圧■との関係
を示したものであり、同様に曲mbはPチャネルMOS
トランジスタ33の比W/Lを128.8/3に、Nチ
ャネルMOSトランジスタ34の比W/Lを57.6/
2゜5にそれぞれ設定し、CMOSスイッチ35のオン
抵抗を1にΩに設計した場合の実際のオン抵抗Rと入出
力電圧■との関係を示したものである。ただし、上記寸
法はマスクでの値である。
第3図の曲線図はPチャネル側のオン抵抗がNチャネル
側よりも低くなっていることを示し、入出力電圧Vが低
い領域ではオン抵抗の値Rが低く、入出力電圧■が高い
領域ではオン抵抗の値Rが高い、右上がりの傾向を示し
ている。従来回路ではこの曲線に相当するものが上記と
は逆に左上がりとなっており、入出力電圧Vが低い領域
でのオン特性が悪く、これを改善するには大きな寸法の
PチャネルMOSトランジスタが必要になる。
このように上記実施例の回路では低入力電圧の範囲での
オン特性を改善することができ、均一なオン抵抗特性を
得ることができる。これをいいかえると、小さな寸法の
PチャネルMO3トランジスタを使用することができ、
これにより集積回路化する場合にチップサイズの小形化
が達成される。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、集積回路化する
場合のチップサイズが小さく、しかも全入力電圧範囲に
おいて均一なオン抵抗特性を得ることができる相補型ア
ナログスイッチ回路を提供する−ことできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構成を示す回路図、第2
図は上記実施例回路で用いられるトランジスタの素子構
造を示す断面図、第3図は上記実施例回路の特性を示す
曲線図、第4図は従来回路の回路図である。 31、32・・・信号入出力兼用端子、33.39.4
2・・−′PチャネルMOSトランジスタ、34.40
・・・NチャネルMOSトランジスタ、35.41・・
・CMOSスイッチ、36.37・・・制御信号入力端
子。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦?ぎ1図 渭 21i!!1 軍 3 図 −V (v )

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)二つの信号入出力兼用端子と、互いに逆相の制御
    信号が供給される二つの制御信号入力端子と、ソース、
    ドレイン間が上記二つの信号入出力兼用端子間に挿入さ
    れ、ゲートが上記一方の制御信号入力端子に、バックゲ
    ートが第1の回路点にそれぞれ接続されるPチャネル型
    の第1のMOSトランジスタと、ソース、ドレイン間が
    上記二つの信号入出力兼用端子間に挿入され、ゲートが
    上記他方の制御信号入力端子に接続されるNチャネル型
    の第2のMOSトランジスタと、ソース、ドレイン間が
    上記一方の信号入出力兼用端子と上記第1の回路点との
    間に挿入され、ゲートが上記一方の制御信号入力端子に
    、バックゲートが上記第1の回路点にそれぞれ接続され
    るPチャネル型の第3のMOSトランジスタと、ソース
    、ドレイン間が上記一方の信号入出力兼用端子と上記第
    1の回路点との間に挿入され、ゲートが上記他方の制御
    信号入力端子に接続されるNチャネル型の第4のMOS
    トランジスタと、ドレイン、ソース間が上記第1の回路
    点と正極性の電源電圧印加点の間に挿入され、ゲートが
    上記他方の制御信号入力端子に、バックゲートが上記電
    源電圧印加点にそれぞれ接続されるPチャネル型の第5
    のMOSトランジスタとを具備したことを特徴とする相
    補型アナログスイッチ回路。
  2. (2)前記第2、第4のMOSトランジスタのバックゲ
    ートがそれぞれ基準電圧印加点に接続されている特許請
    求の範囲第1項に記載の相補型アナログスイッチ回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0669718A1 (en) * 1994-02-28 1995-08-30 STMicroelectronics S.r.l. Electronic switch for low supply voltage MOS integrated circuits
JP2002314391A (ja) * 2001-04-13 2002-10-25 Toshiba Corp バススイッチ

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