TW565999B

TW565999B - High frequency MOSFET switch

Info

Publication number: TW565999B
Application number: TW091101484A
Authority: TW
Inventors: Trenor F Goodell
Original assignee: Fairchild Semiconductor
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2003-12-11
Also published as: US20010007430A1; KR100886011B1; US6396325B2; JP2002314388A; JP4230704B2; KR20020066182A; DE10203955A1

Description

565999 Α7 Β7 五、發明説明（i ) 發明之背景 1 ·發明之領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於電子開關。本發明尤指半導體開關，包括以一個或多個金屬氧化物半導體場效電晶體（metal_ oxide-semiconductorfieldeffecttransistor，簡稱M〇 S F E T )所形成者。本發明尤指能在相對高頻，包括約爲一千兆赫之頻率切換之半導體開關。 1 ·先前技藝之說明經濟部智慧財產局員工消費合作社印製在半導體技術之發展業巳能生產低成本，高度可靠之開關，其有效爲機械繼電器之實施。其在實施爲單刀單擲型繼電器時，經發現具有特定用途，但不限制於此。由於可利用之高切換速度，以及其能傳送相對高電流而不故障，半導體開關越來越多使用作爲供先前機械繼電器之替代品。此等開關常稱作傳送閘或通過電晶體，因爲其採用電晶體—一通常爲金屬氧化物半導體（metal-oxide-semiconductor，簡稱Μ〇S )電晶體——之特徵，而允許或是防止信號之通過。開關廣爲使用在很多領域，係人們所熟知者。其使用在所有各種大型及小型消費性產品，包括，但不限制於汽車及家用電子產品。其可爲並予以使用作爲類比路由器，閘，及繼電器。其也予以使用作爲數位多工器，路由器，及聞。在圖1中示一種通用Ρ -型金屬氧化物半導體（Ρ- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210乂 297公釐） -4 - 565999 A7 B7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) typemetal-oxide-semiconductor，簡稱 P Μ 〇 S )電晶體開關。開關基本上爲Ρ Μ〇S電晶體Μ 1，有一源極連接至節點A，及一汲極連接至節點Β，供在節點Α與Β之間調節信號傳輸之目的。開關Μ 1之控制閘，藉由自外部控制電路連接至致能信號輸入節點Ε Ν予以致能。Ε Ν常藉由一反相器鏈，包括一對或多對反相器，諸如反相器I V 1及 IV2，連接至Ml之閘。反相器IV1及IV2藉一標示爲Vc c之高電位電源軌條，及一標示爲GND之低電位電源軌條予以供電。開關電晶體之基本部份連接至高電位電源軌條。在操作時，一加在Ε N之邏輯低傅播通過反相器鏈，以接通Μ 1，從而允許一信號在節點A與B之間通過，不論是自A至B或自B至A。一在EN之邏輯高使 Μ 1斷開，從而阻斷節點A與B間之信號傅播。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製爲供促進討論本發明之例示目的，圖示線路電阻R 1 及R2，並示寄生電容Cl，C2，及C3。電阻R1及 R 2表示與連接至電晶體開關電路之電路關連之阻抗。該阻抗可爲若干預期値；例如，在某些應用，電阻R 1及 R2通常約爲5 0歐姆。然而，重要的是，請察知本發明不制於與外部電路關連之任何特定負載阻抗。繼續關於圖1之討論，電容C 1表示與電晶體結構之閘-源介面關連之阻抗，電容C 2表示與電晶體結構之汲極-閘介面關連之阻抗，及電容C 3表示與電晶體結構之閘-基本部份介面（一般爲一閘氧化物層）關連之阻抗。請予察知，可採用一種N -型金屬氧化物半導體電晶體，本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- 565999 Α7 Β7 五、發明説明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以進行一與藉P Μ〇S電晶體Μ 1所提供者互補之相同切換功能，而在反相器鏈及電晶體之基本部份至GND之連接有適當修改，代替V c c，並考慮到精於Ν Μ 0 S ( Ν -型金屬氧化物半導體）及PMO S電晶體之技藝者所瞭解之某些差異。金屬氧化物半導體電晶體爲合乎希望，因爲其操作消耗很少功率。當製造技術進步時，此等結構可有效操作之電源電位及切換速度有所改進。不過，以圖1中所示方式構形之大多數矽金屬氧化物半導體電晶體開關，經確定在此等信號超過約爲4 Ο Ο Μ Η ζ之傳輸頻率時，在Α與Β 之間傅播信號便有顯著困難。減少Μ 1之大小，似乎可藉以改進此特徵；然而，有一不希望有之折衷涉及在電晶體之接通電阻之增加。除了保持電晶體在電阻低之總體利益外，在評量結構之傳送功能時，淨結果在頻率性能可能很少或無增益。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製圖1中所示開關電晶體之阻抗之分析，導致暸解與該 >裝置關連之傅播頻率限制。特別是，當傳輸信號傅播頻率超過3 0 0MHz，例如，與僅只藉電阻R1及R2，及 _連接電容Cl，C2，及C3所標不系統之特徵關連之阻抗，開始支配轉移功能。因此，在此種頻率及較高，在連接至V c c之電晶體之基本部份與G N D (通過致能 Μ 1之反相器I V 2 )之間建立一分流或短路。在此等頻率支配阻抗，導致所將通過信號之不可接受之衰減。如較早所提及，這無法藉減少Μ 1之閘大小予以解決，因爲這本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210〆297公釐） -6- 565999 Α7 Β7 五、發明説明（4 ) 不合宜抬高接通電阻。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 供大多數計算應用，金屬氧化物半導體電晶體開關之頻率限制爲很少關係。然而，當增加操作帶寬能力之驅策增加時，諸如在視頻傳輸領域，例如，金屬氧化物半導體電晶體開關便較大需要可通過相對較高頻傳輸，而有最少損失。因此，所需要者爲一種半導體電路，其作用如一供數位及類比操作之開關。也需要者爲一種半導體開關電路，其在一陣列之預期電源電位可操作如一傳送閘或通過閘。而且，所需要者爲一MOSFET-基開關電路，能傅播相對高頻信號，而有最少衰減。另外所需要者爲一種在與電晶體電路關連之接通電阻傅播高頻傳輸，而有最少效應之開關電路發明之槪述經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本發明之一項目的，爲提供一種半導體電路，其作用如一供數位及類比操作之開關。本發明一項之目的，也爲提供一種半導體開關，其爲一可供寬廣範圍之電源電位操作之傳送閘或通過閘。本發明之另一目的，爲提供一種能傅播相對高頻信號，而有最少衰減之Μ〇S F Ε Τ -基開關電路。本發明之另一目的，爲提供此種傅播高頻傳輸，而對與Μ〇S F Ε Τ -基通過閘結構關連之接通電阻有最少效應之開關電路。此等及其他諸多目的，係在本發明藉增加與用以建立通過閘之現有Μ〇S F Ε Τ結構關連之分流路徑之阻抗所本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（ 210乂297公釐） ~ ' 565999 A7 B7 五、發明説明（5 ) (請先閔讀背面之注意事項存填寫本頁) 達成。特別是，將一阻抗元件，諸如一電阻性裝置，一電容性裝置，或其一種組合，連接在通過閘電晶體之閘與一電源軌條之間。阻抗元件用以使通過閘電晶體之閘與確定閘電位之電源軌條解除連接。另外，可將此種阻抗元件連接在通過閘電晶體之基本部份與電源軌條之間，再次將基本部份連接至此電源軌條，以使通過閘電晶體之該部份與該特定電源軌條解除連接。供一 P Μ ◦ S電晶體，基本部份通常直接連接至高電位軌條，及供所有Ν Μ 0 S電晶體，基本部份通常連接至低電位軌條。採用作爲通過閘電晶體之習知金屬氧化物半導體電晶體結構業經確定，一大於系統之阻抗之阻抗，較佳爲至少雙倍可傅播通過本發明之電路之實際未衰減信號頻率。當然，所採用之特定阻抗，除別項因素外，可選擇爲通過閘之特定特徵，所考慮之操作頻率，及在電路之預期負載之函數。另外，請予察知，任何非零阻抗補充，均將會改進開關之響應性能。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本發明之阻抗元件與通過閘電晶體之寄生電容路徑串聯連接，以便增加此等路徑之總阻抗。因此，電容路徑所建立之先前分流，實際被取消，特別是在考慮傅播較高頻之狀況下。在所有其他方面，本發明之通過閘電晶體電路允許信號傳輸如預期供習知互補金屬氧化物半導體（ complementary MOS，簡稱 CM〇 S )開關裝置。本發明適合使用在對高頻率切換有興趣之一系列廣泛的應用。在最基本層次上，通過閘電路完成個別信號自一位置傅播至另一位置。聯接在一起，他們能夠操作以傅播本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8- 565999 A7 B7 五、發明説明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製大量信號集，以便建立產生增加複雜性之結果的資料傳輸系統。在一基本層次上，通過閘電路可以被用來形成匯流排及底板，他們是被設計來在諸分開裝置中致能信號之傅播的互連裝置。局部或內部匯流排提供信號路徑，供在分開裝置，諸如微處理器內之傅播。微處理器系統中所包含之局部匯流排的類型包括I SA、E I SA、MicroChannel 、V L -匯流排及P C I匯流排。連接周邊系統，諸如印表機、鍵盤、等等之匯流排的例子包括 NuBus、 TURBOchannel、VMEbus、MULTIBUS 及 S T D 匯流排。每一個此種類型之信號傳輸系統能夠操作僅如被用來建立此系統之組件一樣地有效。在任何此種匯流排，以及被用來使印刷電路板互相連接之底板結構中，可採用諸如本發明之改良的通過閘電路，以增加傅播速率。對於視頻及圖形信號傳輸來說，特別是包括用於扁平螢幕面板，介面，諸如低電壓微分發訊（Low Voltage Differential Signaling，簡稱L V D S )、傳輸最小化微分發訊（Transmission MinimizedDifferential Signaling，簡稱 TMD S )、非同步傳送模式（Asynchronous Transfer Mode，簡稱 ATM)、及數位視訊介面（Digital Visual Interface，簡稱 DV I )，被設計來致能此等傳輸。本發明建立爲此等介面標準所所需要之類型的傳輸頻寬。增加之傅播速率對密集資料封包之快速傳送來說特別重要。被用來將資料封包自一位置傳送至另一位置之改進路由器、愈來愈依賴開關電路，以提高透過區域及廣域網路的資料傳送。對於藉電線、光學及無本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9- 565999 A7 B7 五、發明説明（7 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線連接所傳遞之局品質視頻，圖形、資料、及語音傳輸，情形尤其是如此。路由器被用來控制在諸裝置當中信號通信量之流動，並係依各種信號傳輸協定之辨識而定。此等協定包括（但不限於）I P、 I P X、AppleTalk、DECnet 。改進之切換電路，諸如本發明之電路，協助並增強此等信號路由器之操作。當然，本發明適合使用在任何電腦系統，諸如個人電腦、個人數位裝置、電信裝置、及需要快速高品質信號傅播的其他電子系統。檢視本發明之下列較佳實施例之詳細說明，附圖，及後附申請專利範圍，將會明白本發明之此等及其他諸多優點。附圖之簡要說明圖1爲一有一單一加強模式N Μ〇S電晶體作爲傳送裝置之先前技藝傳送閘之簡化略圖。圖2爲本發明之高頻開關電路之簡化示意方塊圖，示一 Ρ Μ〇S通過閘電晶體連接至一對阻抗元件，其均爲可連接至一擴充電路。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製圖3爲本發明之高頻開關電路之簡化示意方塊圖，示一 Ν Μ ◦ S通過閘電晶體連接至一對阻抗元件，其均爲可連接至一擴充電路。圖4爲圖2之高頻開關電路第一實施例之簡化電路圖，示阻抗元件如具有控制分流之電阻性元件。圖5爲圖2之高頻開關電路第二實施例之簡化電路圖，示阻抗元件如具有控制分流之二極管接線金屬氧化物半本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -10 - 565999 A7 ____B7______ 五、發明説明（8 ) 導體結構。圖6爲伯德曲線圖，示本發明之高頻開關電路之頻率響應，與圖1之先前技藝傳送電路之頻率響應之比較。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖7爲形成一電腦系統簡化方塊圖，其包括作爲一〇圖8爲形成一路由器的化方塊圖。圖9爲形成一平板螢幕開關電路的簡化方塊圖。主要元件對照表的一部份之本發明開關電路的部份匯流排及作爲一部份底板一部份之本發明開關電路的簡顯示器系統的一部份之本發明經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 〇高頻開關電路 1 〇電路 1 〇 ” 電路 2 〇反相器級 3 〇第一阻抗元件 4 〇第二阻抗元件 1 〇〇高頻開關電路 1 〇 1 第一記憶體元 1 〇 2 第二記憶體元 1 〇 3 內部匯流排 1 0 4 第 — 輸入/輸件件出本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 565999 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（9 10 5 1 0 6 1 0 7 1 0 8 1〇9 1 1〇 111 112 1 2 0 13 0 1 4 0 2 1 0 2 3 0 2 4 0

3 0 7 第二輸入/輸出鍵盤顯示器線路線路線路線路線路反相器級第一阻抗元件第二阻抗元件網路系統網路系統網路系統網路系統網路系統平板顯示器系統平板顯示器板介面影像定標器畫格速率轉換器數位介面裝置類比介面裝置視頻解碼器本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12 - 565999 A7 B7 五、發明説明（10 ) A 節點 B 節點 C 1 寄生電容 C 2 寄生電容 C 3 寄生電容 E Ν 致能信號輸入節點 G Ν D 低電位電源軌條 I V 1 反相器 I V 2 反相器 Μ 1 Ρ Μ 〇 S 電晶體 Μ 2 Ν Μ 〇 S 電晶體 Μ 3 Ρ Μ 〇 S 電晶體 Μ 4 Ρ Μ 〇 S 電晶體 Μ 5 Ν Μ 〇 S 電晶體 Μ 6 Ρ Μ 〇 S 電晶體 R 1 電阻 R 2 電阻 R 3 電阻器 R 4 電阻器 V C C 局電位電源軌條 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製發明之較佳實施例之詳細說明圖2中示本發明之一高頻開關電路1 0。電路1 0包括一反相器級2 0，較佳爲以反相器I V 1及I V 2，以本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- 565999 A7 _B7_ 五、發明説明（11 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 及PM〇S通過聞電晶體Μ 1所形成，很像圖]_中所示之先前技藝開關。當然，反相器級2 0可以許多對反相器，或若干替代性形式之啓動信號傅播機構形成。電路1 〇也包括一第一阻抗元件3 0及一第二阻抗元件4 0，其中元件3 0予以連接在反相器級2 0之輸出與Μ 1之閘之間，及元件4 0予以連接在Μ 1之基本部份與高電位電源軌條 V c c之間。一藉輸出致能節點Ε Ν來自一控制電路（未不）之致能信號，較佳爲連接至反相器級2 0之輸入，以藉其閘實際界定電晶體Μ 1之操作控制。反相器I V 1及 I V 2 —般藉高電位軌條V c c及低電位軌條G N D予以供電。請予察知，第一阻抗元件3 0如果其作用使該閘與電源軌條解除連接，則可以一種替代性方式連接至Μ 1之閘。關於第二阻抗元件4 0之連接可說是相同。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製電晶體Μ 1爲節點Α與Β之間信號傳送之主要調節器。依信號在連接至此二節點之外部電路通過之方向而定，節點A或節點B均可爲一輸入節點或一輸出節點。元件 3 0及4 0予以設計爲分別在Μ 1之閘與級2 0之輸出以及Μ 1之基本部份與V c c之間提供串聯阻抗。結果爲一先前以電晶體Μ 1之寄生電容爲其特徵，其否則將會在 3 5 〇 Μ Η ζ或更高之相對高頻支配之相對高阻抗路徑。圖3中示一供一 Ν Μ〇S通過閘電晶體Μ 2之同等高頻開關電路1 0 0。電路1 0 0包括一較佳爲以反相器 I V 1及Ν Μ〇S通過閘電晶體Μ 2所形成之反相器級 1 2 〇。當然，反相器級1 2 0可以奇數之許多反相器，本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210〆297公釐） -14- 565999 Α7 Β7 五、發明説明（12) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 或若干替代性形式之致能信號傅播機構形成。另外，電路 1〇0包括一第一阻抗元件1 3 0及一第二阻抗元件 1 4 0，其中元件1 3 0予以連接在反相器級1 2 0之輸出與Μ 2之閘之間，以及元件1 4 0予以連接在Μ 1之基本部份與G N D之間。一藉輸出致能節點Ε Ν來自一控制電路〔未示）之致能信號，較佳爲連接至反相器級1 2 0 之輸入，以藉其閘實際界定電晶體Μ 2之操作控制。 λ，c c與G N D —般對反相器I V 1供電。電晶體Μ 1爲節點Α與Β之間信號傳送之主要調節器。依信號在連接至此二節點之外部電路通過之方向而定，節點A或節點B均可爲一輸入節點或一輸出節點。元件1 3 0及1 4 0予以設計爲分別在Μ 2之閘與級1 2 0之輸出以及Μ 2之基本部份與V c c之間提供串聯阻抗。結果爲一先前以電晶體 Μ 2之寄生電容爲其特徵，其否則將會在3 5 Ο Μ Η ζ或更高之相對高頻支配之相對高阻抗路徑。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製圖4例示圖2中所示Ρ Μ〇S基高頻開關電路之一種較佳實施例。電路1 0 ’包括反相器級2 0，第一阻抗元件3 0，第二阻抗元件4 0，及通過閘電晶體Μ 1 。阻抗元件3 0包括電阻器R 3，有一高電位節點連接至I V 2 之輸出，及一低電位節點連接至Μ 1之閘。元件3 0另包括Ρ Μ 0 S分流控制電晶體Μ 3，其閘連接至反相器 I V 1之輸出，其源極連接至V c c，及其汲極也連接至 Μ 1之閘。阻抗元件4 0包括電阻器R 4，有一高電位節點連接至V c c及一低電位節點連接至Μ 1之基本部份。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -15- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 565999 A7 B7______ 五、發明説明（13 ) 元件4 0另包括P Μ〇S分流控制電晶體M 4，其閘連接至反相器I V 1之輸出，其源連接至V c c，及其汲極連接至Μ 1之基本部份。電阻器R 3及R 4較佳爲各有一約一千歐姆之電阻。在操作時，圖4之電路1 〇 ’在閘及Μ 1之基本部份提供先前不存在之相對高阻抗路徑。所例示之組態，較之於藉圖1之先前技藝電路所建立者，完成電路10’在頻率響應之顯著變化。特別是，在邏輯L 0加至Ε Ν時， I V 1之輸出便將邏輯Η I G Η加至閘電晶體之Μ 3及 Μ 4，從而使此等電晶體斷開，並使信號路徑固定至閘及 Ml之基本部份。在ΕΝ之LOW，導致閘及Ml之基本部份分別通過電阻器R 3及R 4連接至G N D，因而通過閘電晶體接通。R 3及R 4之電阻較佳予以建立爲保證在闊及基本部份之電位差異足夠保持Μ 1接通，以允許ig 5虎在節點A與B之間傅播，而不在電晶體Μ 1至G N D也產生一分流寄生阻抗路徑，其爲供越過R 3或R 4之電位降之參考。完成圖4之電路10’之操作說明，在邏輯HIGH 加至Ε N時，I 1之輸出將邏輯L〇W加至電晶體Μ 3 及Μ 4之閘，從而接通此等電晶體，並將信號路徑固定至閘及Μ 1之基本部份至V c c之電位。在Ε Ν之Η I G Η ，導致閘及Μ 1之基本部份分別通過電晶體Μ 3及Μ 4連接至V c c，因而通過閘電晶體斷開。利用電晶體Μ 3及 Μ 4接通，電晶體Μ 1將會保持斷開，因爲其爲具有較低本紙張尺度適用中國國^準(CNS ) Α4規格（21〇χ297公釐）衣 -訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -16- 565999 A 7 B7 五、發明説明（14 ) 阻抗之路徑。圖2中所示本發明高頻開關電路之第二較佳實施例，在圖5中示爲電路1 0 ” 。電路1 0 ”包括如先前所示之反相器級2 0，第一阻抗元件3 0，第二阻抗元件4 0，及通過閘電晶體Μ 1。阻抗元件3 0包括p Μ〇S分流控制電晶體Μ 3，以先前關於圖4之電路1 〇 ’所說明之方式予以連接，以及電晶體Μ 5。Ν Μ〇S電晶體Μ 5包括一閘連接至反相器I V 1之輸出，一源極連接至Μ 1之閘，以及一汲極及一基本部份連接至G N D。阻抗元件4 0 包括以先前關於圖4之電路1 0 ’所說明之方式予以連接之Ρ Μ〇S分流控制電晶體Μ 4，以及電晶體Μ 6。 Ρ Μ〇S電晶體Μ 6包括一閘連接至反相器I V 2之輸出，一汲極連接至Μ 1之基本部份，以及一源極及基本部份連接至V c c。在操作時，圖5之電路1 0 ”在閘及Μ 1之基本部份提供先前不存在之相對高阻抗路徑。所例示之組態，較之於藉圖1之先前技藝電路所建立者，完成電路10’在頻率響應之顯著變化。特別是，在邏輯L 0 W加至Ε Ν時， I V 1之輸出便將邏輯Η I G Η加至電晶體Μ 3，Μ 4及 Μ 5之閘，從而使電晶體Μ 3及Μ 4斷開，並將Μ 5接通。在Ε Ν之L〇W，導致Μ 1之閘通過電晶體Μ 5連接至 G N D。另外，在反相器I V 2之輸出之L〇W，將電晶體Μ 6接通，因而Μ 1之基本部份連接至V c c，保證通過閘電晶體Μ 1接通。與電晶體Μ 5及Μ 6關連之電容提本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ297公釐） --^-------f —I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • 丁 •、了經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -17 - 565999 A7 _B7_ 五、發明説明（15 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 供足夠阻抗，以保證在閘及基本部份之電位差異爲足夠保持Μ 1接通，以允許信號在節點A與B之間傅播，而不也產生一分流寄生阻抗路徑。完成圖5之電路1 0 ”之操作說明，在邏輯高加至 E N時，I V 1之輸出將邏輯低加至電晶體Μ 3，Μ 4，及Μ 5之閘，從而接通電晶體Μ 3及Μ 4，並使電晶體 Μ 5斷開。在Ε Ν之Η I G Η導致Μ 1之閘通過電晶體 Μ 3連接至V c c，因而通過閘電晶體斷開。另外，在反相器I V 2之輸出之Η I G Η使電晶體Μ 6斷開，因而將 Μ 1之基本部份連接至V c c，保證通過閘電晶體Μ 1斷開。利用電晶體Μ 3及Μ 4接通，電晶體Μ 1將會保持斷開，因爲其爲具有較低阻抗之路徑。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製關於圖6中所示之波形，可淸楚看出與引用圖2之阻抗元件3 0及4 0關連之優點。圖6爲一伯德圖，示在傅播通過一通過閘電路之信號電位相對於頻率變化之對數下降。波形2 0 0表示與圖1之先前技藝開關電路關連之頻率響應，而波形3 0 0表示與圖5之高頻開關電路1〇” 關連之頻率響應。該圖示- 3 d Β下降電平。此下降電平爲用以說明一系統之可使用通帶之常用性能因數。供波形 2〇0所表示之先前技藝電路，關連之- 3 d B頻率約爲 3 5 Ο Μ Η z。供本發明之開關電路1 〇 ” ，一 3 d Β頻率爲略多於約9 Ο Ο Μ Η z，改進約略多於2 . 5倍。其可看出，可採用本發明之開關電路作爲習知通過閘裝置，有一通過頻率帶寬實際大於先前金屬氧化物半導體基通過本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ' ~ -18- 565999 A7 B7 五、發明説明（16 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 閘裝置所可利用者。其允許電晶體Μ 1之閘及基本部份電位隨在Α或Β之輸入信號變化，而非經由低阻抗路徑連接至V c c或G N D。請予暸解，開關電路1 〇可適合使用在頻率超過9 0 0MHz，包括相當高於1 GHz,並不意爲限於在圖6中所呈現之代表性實例結果。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製如先前所提及，可在各種系統採用本發明之開關電路 1〇，因爲在很多應用，包括（但不限於）內部及外部資料傳輸，以及視頻信號傳輸，其爲一供信號傅播之有效機構。如在圖7中所例舉，一電腦系統1 〇〇包括中央處理單元1 3 0、一第一記憶體元件1 0 1、一第二記憶體兀件1 0 2、一內部匯流排1 0 3、一第一輸入/輸出埠 1 0 4、及一第二輸入/輸出埠1 0 5、與外部裝置（諸如一鍵盤1 0 6及一顯示器1 0 7 )之介面。所辨識之諸裝置可各包括一匯流排開關電路1 0，用於藉由以線路 1 0 8 - 1 1 2做爲例子所例舉之各信號傳輸線路，其用來將用於信號傳輸之諸裝置鏈結在一起。請予暸解，此等線路可以表示電線、光纜、及無線連接。方塊1 2 0爲供此種信號傳輸所採用之本發明的一個或多個開關電路1 〇之簡化圖示。圖8提供一信號路由器2 0 0之簡化圖示，其被設計來分析並在表示任一個別電腦系統或電腦系統之網路之許多網路系統2 1 0 - 2 5 0當中導引信號通信量。在信號傳輸發生時之速率，及該信號之品質係依所採用之切換電路而定。路由器2 0 0可使用本發明之開關電路1 〇，用本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -19 - 565999 A7 B7 五、發明説明（17) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於連接路由器2 0 0至網路系統2 1 〇 — 2 5 0之介面系統的每一個信號線路。方塊2 6 0爲用於此種信號傳輸所採用之本發明的一個或多個開關電路1 〇之簡化圖示。其可被路由器2 0 〇所使用，以及被任何網路系統2 1〇一 2 5 0的一個或多個所使用。圖9提供一平板顯示器系統3 〇〇之簡化圖示，其包括一平板顯示器3 0 1、一可採用l V D S技術之面板介面3 0 2 ’例如一影像定標器3 〇 3、一畫格速率轉換器 3 0 4、一可採用TMD S技術之數位介面裝置3 〇 5，例如一類比介面裝置3 0 6、及一視頻解碼器3 〇 7。全部均可連接至一電腦系統3 1 〇，供資料交換及處理。本發明之開關電路1 0特別適合高率數位信號傳輸之傳輸， §者如視頻is號傳輸。其可在平板顯示器系統3 Q Q之任何一個或多個組件及在電腦系統3 1 0採用。方塊3 2 0爲供此種信號傳輸所採用之本發明的一個或多個開關電路 1 0之簡化圖示。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製雖然本發明業經特別參照特定實施例予以說明，但請予瞭解，所有修改，變型，及同等者，均視爲在下列後附申請專利範圍之範圍以內。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） -20-

Claims

565999 A8 B8 C8 ___ D8 六、申請專利範圍附件 2a: 第9 1 1 0 1 484號專利申請案（修正後無劃線） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 中文申請專利範圍替換本民國92年3月3日修正 1 · 一種高頻開關電路，用以允許或防止一電信號在一第一節點與一第二節點之間傳送，其中在開關電路允許轉移時，電信號自第一節點傳送至第二節點或自第二節點轉移至第一節點，並且其中在開關電路防止傳送時不傳送電信號，其中高頻開關電路由一高電位電源軌條及一低電位電源軌條供電，該開關電路包含：一致能信號節點，供接收一開關電路起動信號，開關電路起動信號界定一 Μ〇S傳送電晶體之〇N狀況及〇F F狀況， Μ〇S傳送電晶體，有一源極連接至第一節點，及一汲極連接至第二節點，經濟部智慧財產局員工消費合作社印製一第一阻抗元件，連接在高及低電位電源軌條與該 Μ〇S傳送電晶體之一閘之間，其中第一阻抗元件，響應〇Ν及〇F F狀況，界定二狀態，其中一狀態爲一低阻抗及第二狀態爲一高阻抗，其中該第一阻抗元件予以構造爲實際取消與該Μ ◦ S傳送電晶體關連之低寄生分流電容，以及一第二阻抗元件，連接在高及低電位電源軌條與該 Μ〇S傳送電晶體之一基本部份之間，其中第二阻抗元件，響應〇Ν及〇F F狀況，界定二狀態，其中一狀態爲一本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ：297公釐）一經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 565999 Α8 Β8 C8 D8 々、申請專利範圍低阻抗及第二狀態爲一高阻抗，其中該第二阻抗元件予以構造爲實際取消與該Μ〇S傳送電晶體關連之低寄生分流電容。 2 _如申請專利範圍第1項之開關電路，其中該 M〇S傳送電晶體爲一NMOS電晶體，及該第二阻抗元件予以連接在該Μ 0 S傳送電晶體之基本部份與低電位電源軌條之間。 3 ·如申請專利範圍第1項之開關電路，其中該 M〇S傳送電晶體爲一PMOS電晶體，及該第二阻·抗元件予以連接在該Μ ◦ S傳送電晶體之基本部份與高電位電源軌條之間。 4 ·如申請專利範圍第1項之開關電路，另包含一以一個或多個反相器連接在該致能信號節點與該第一及第二阻抗元件之間所形成之反相器級。 5 ·如申請專利範圍第4項之開關電路，其中該第一及第二阻抗元件包括一有一高電位節點連接至該反相器級之輸出及一低電位節點連接至該ρ Μ〇S傳送電晶體之閘該之電阻器。 6 _如申請專利範圍第5項之開關電路，其中該阻抗兀件之電阻器具有一千歐姆或更大之電阻。 7 ·如申請專利範圍第5項之開關電路，其中該反相器級包括一與一第二反相器串聯連接之第一反相器，各有一輸入及一輸出，其中該致能信號節點連接至該第一反相器之輸入，及該第二反相器之輸出連接至該電阻器之高電本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規袼（210 X 297公釐） -----------------π------0 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁} -2 - 565999 A8 Βδ C8 D8 -------- 六、申請專利範圍 (请先聞讀背面之注意事項鼻填寫本貢) 位節點，該阻抗元件另包含一阻抗P Μ〇S電晶體，有一閘連接至該第一反相器之輸出，一源極連接至高電位電源軌條，及一汲極連接至該ρ Μ〇S傳送電晶體之閘。 8 ·如申請專利範圍第5項之開關電路，其中第二阻抗元件包括一第二電阻器，有一高電位節點連接至高謹位電源軌條，及一低電位節點連接至該ρ Μ ◦ S傳送電晶體之基本部份。 9 .如申請專利範圍第8項之開關電路，其中該第二阻抗元件之第二電阻器具有一千歐姆或更大之電阻。 1 〇 ·如申請專利範圍第8項之開關電路，其中該反相器級包括一與一第二反相器串聯連接之第一反相器，各有一輸入及一輸出，其中該致能信號節點連接至該第一反相器之輸入，及該第二反相器之輸出連接至該阻抗元件之電阻器之高電位節點，該第二阻抗元件另包含一PM〇S 電晶體，有一閘連接至該第一反相器之輸出，一源極連接至高電位電源軌條，及一汲極連接至該Ρ Μ〇S傳送電晶體之基本部份。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 1 .如申請專利範圍第4項之開關電路，其中該第一阻抗元件包括一阻抗Ν Μ 0 S電晶體，有一閘連接至該反相器級之輸出，一汲極連接至該Ρ Μ〇S傳送電晶體之聞，以及一源極及一基本部份連接至低電位電源軌條。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之開關電路，其中該反相器級包括一與一第二反相器串聯連接之第一反相器，各有一輸入及一輸出，其中該致能信號節點連接至該第一本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） -3 - 565999 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍反相器之輸入，及該第一反相器之輸出連接至該阻抗 Ν Μ〇S電晶體之閘，該阻抗元件另包含一阻抗Ρ Μ〇S 電晶體，有一閘耦合至該第一反相器之輸出，一源極連接至高電位電源軌條，及一汲極連接至該Ρ Μ〇S傳送電晶體之閘。 1 3 ·如申請專利範圍第4項之開關電路，其中該第二阻抗元件包括一阻抗Ρ Μ〇S電晶體，有一閘連接至該反相器級之輸出，一源極及一基本部份連接至高電位電源軌條，以及一汲極連接至該Ρ Μ〇S傳送電晶體之基本部份。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之開關電路，其中該反相器級包括一與一第二反相器串聯連接之第一反相器，各有一輸入及一輸出，其中該致能信號節點連接至該第一反相器之輸入，及該第二反相器之輸出連接至該第二阻抗元件之阻抗Ρ Μ〇S電晶體之閘，該第二阻抗元件另包含一第二阻抗Ρ Μ ◦ S電晶體，有一閘連接至該第一反相器之輸出，一源極連接至高電位電源軌條，及一汲極連接至該Ρ Μ〇S傳送電晶體之基本部份。 1 5 . —種高頻開關電路，用於允許或防止一電信號在一第一節點與一第二節點之間傳送，其中在開關電路界定一 ◦ Ν狀況時，電信號自第一節點傳送至第二節點或自第二節點傳送至第一節點，並且其中在開關電路界定一〇F F狀況時不傳送電信號，其中高頻開關電路由一高電位電源軌條及一低電位電源軌條供電，該開關電路包含：本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ---------0^II (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、ν-口經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 565999 A8 B8 C8 __ D8 六、申請專利範圍一 Μ 0 S傳送電晶體，有一源極連接至第一節點，及一汲極連接至第二節點， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一第一阻抗元件，連接在高及低電位電源軌條與該 Μ〇S傳送電晶體之一閘之間，其中第一阻抗元件，響應〇Ν及〇F F狀況，界定二狀態，其中一狀態爲一低阻抗及第二狀態爲一高阻抗，其中該第一阻抗元件用以實際取消與該Μ ◦ S傳送電晶體關連之低寄生分流電容，藉以使該閘與任一電源軌條解除連接，以及一第二阻抗元件，連接在高及低電位電源軌條與該 Μ〇S傳送電晶體之一基本部份之間，其中第二阻抗元件，響應〇Ν及〇F F狀況，界定二狀態，其中一狀態爲一低阻抗及第二狀態爲一高阻抗，其中該第二阻抗元件用以實際取消與該Μ ◦ S傳送電晶體關連之低寄生分流電容，藉以使該基本部份與任一電源軌條解除連接。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 6 · —種電腦系統，包括開關電路，以允許或防止一電信號在一第一節點與一第二節點之間傳送，其中電信號自第一節點傳送至第二節點或自第二節點傳送至第一節點，藉以界定一〇Ν狀況，及在不傳送時界定一 0 F F狀況，其中開關電路可由一高電位電源軌條及一低電位電源軌條供《，該電腦系統包含·· 一 Μ〇S傳送電晶體，有一源極連接至第一節點，及一汲極連接至第二節點，一第一阻抗元件，連接在高及低電位電源軌條與該 Μ〇S傳送電晶體之一閘之間，其中第一阻抗元件，響應本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -5- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 565999 A8 B8 C8 ___ D8 々、申請專利範圍〇N及〇F F狀況，界定二狀態，其中一狀態爲一低阻抗及弟一^狀態爲一*局阻抗，其中該第一阻抗兀件用以貫際取消與該Μ〇S傳送電晶體關連之低寄生分流電容，藉以使該閘與任一電源軌條解除連接，以及一第二阻抗元件，連接在高及低電位電源軌條與該 Μ〇S傳送電晶體之一基本部份之間，其中第二阻抗元件，響應Ο Ν及〇F F狀況，界定二狀態，其中一狀態爲一低阻抗及第二狀態爲一高阻抗，其中該第二阻抗元件用以實際取消與該Μ 0 S傳送電晶體關連之低寄生分流電容，藉以使該基本部份與任一電源軌條解除連接。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之電腦系統，另包含一'第一阻抗兀件連接在該Μ 0 S傳送電晶體之一'基本部份與電源軌條之一之間。 1 8 _如申請專利範圍第1 6項之電腦系統，其中 M〇S傳送電晶體爲一NMOS電晶體，及該第二阻抗元件連接在該Μ 0 S轉移電晶體之基本部份與低電位電源軌條之間。 1 9 .如申請專利範圍第1 6項之電腦系統，其中 M〇S傳送電晶體爲一PM〇S電晶體，及該第二阻抗元件連接在該Μ 0 S轉移電晶體之基本部份與高電位電源軌條之間。 2 0 · —種路由器，包括開關電路，以允許或防止一電信號在一第一節點與一第二節點之間傳送，其中電信號自第一節點傳送至第二節點或自第二節點傳送至第一節點本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS )八4規格（210 X 297公釐） "一~ I 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 565999 A8 B8 C8 D8 六、申請專利乾圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，藉以界定一〇N狀況，及在不傳送時界疋一〇F F狀況，其中開關電路可由一高電位電源軌條及一低電位電源軌條供電，該路由器包含：一 Μ〇S傳送電晶體，有一源極連接至第一節點，及一汲極連接至第二節點，一第一阻抗元件，連接在高及低電位電源軌條與該 Μ〇S傳送電晶體之一閘之間，其中第一阻抗元件，響應〇Ν及〇F F狀況，界定二狀態，其中一狀態爲一低阻抗及第二狀態爲一高阻抗，其中該第一阻抗元件用以實際取消與該Μ〇S傳送電晶體關連之低寄生分流電容，藉以使該閘與任一電源軌條解除連接，以及一第二阻抗元件，連接在高及低電位電源軌條與該 Μ〇S傳送電晶體之一基本部份之間，其中第二阻抗元件，響應〇Ν及〇F F狀況，界定二狀態，其中一狀態爲一低阻抗及第二狀態爲一高阻抗，其中該第二阻抗元件用以實際取消與該Μ 0 S傳送電晶體關連之低寄生分流電容，藉以使該基本部份與任一電源軌條解除連接。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項之路由器，另包含一經濟部智慧財產局員工消費合作社印製第二阻抗元件連接在該Μ ◦ S傳送電晶體之一基本部份與電源軌條之一之間。 2 2 .如申請專利範圍第2 0項之路由器，其中 M〇S傳送電晶體爲一NMOS電晶體，及該第二阻抗元件連接在該Μ 0 S傳送電晶體之基本部份與低電位電源軌條之間。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 565999 A8 B8 C8 _____ D8 _ 六、申請專利範圍 2 3 _如申請專利範圍第2 0項之路由器，其中 M〇S傳送電晶體爲一pm〇S電晶體，及該第二阻抗元件連接在該Μ 0 S傳送電晶體之基本部份與高電位電源軌條之間。 2 4 . —種平板螢幕系統，包括開關電路，以允許或防止一電信號在一第一節點與一第二節點之間傳送，其中電信號自第一節點傳送至第二節點或自第二節點傳送至第一節點，藉以界定一 ◦ Ν狀況，及在不傳送時界定一〇F F狀況，其中開關電路可由一高電位電源軌條及一低電位電源軌條供電，該平板螢幕系統包含：一 Μ〇S傳送電晶體，有一源極連接至第一節點，及一汲極連接至第二節點，一第一阻抗元件，連接在高及低電位電源軌條與該 Μ〇S傳送電晶體之一閘之間，其中第一阻抗元件，響應〇Ν及〇F F狀況，界定二狀態，其中一狀態爲一低阻抗及第二狀態爲一高阻抗，其中該第一阻抗元件用以實際取消與該Μ ◦ S傳送電晶體關連之低寄生分流電容，藉以使該閘與任一電源軌條解除連接，以及一第二阻抗元件，連接在高及低電位電源軌條與該 Μ〇S傳送電晶體之一基本部份之間，其中第二阻抗元件，響應〇Ν及〇F F狀況，界定二狀態，其中一狀態爲一低阻抗及第二狀態爲一高阻抗，其中該第二阻抗元件用以實際取消與該Μ 0 S傳送電晶體關連之低寄生分流電容，藉以使該基本部份與任一電源軌條解除連接。本紙張尺度適用中國國家^準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） " - —-- -8 - ^1."訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 565999 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 5 .如申請專利範圍第2 4項之平板螢幕系統，另包含一第二阻抗元件連接在該M〇 S傳送電晶體之一基本部份與電源軌條之一之間。 2 6 .如申請專利範圍第2 4項之平板螢幕系統，其中M 0S傳送電晶體爲一 NMOS電晶體，及該第一阻抗元件連接在該Μ 0 S轉移電晶體之基本部份與低電位電源軌條之間。 2 7 .如申請專利範圍第2 4項之平板螢幕系統，其中M〇S傳送電晶體爲一PM〇S電晶體，及該第二阻抗元件連接在該Μ ◦ S轉移電晶體之基本部份與高電位電源軌條之間。 2 8 . —種允許或防止一電信號在一第一信號傳輸節點與一第二信號傳輸節點之間傳送之方法，其中在允許時，電信號自第一節點傳送至第二節點或自第二節點傳送至第一節點，該方法包含下列步驟：將一 Μ 0 S傳送電晶體連接在第一節點與第二節點之間，該Μ〇S傳送電晶體有一閘及一基本部份，以及經濟部智慧財產局員工消費合作社印製確定一第一阻抗路徑，構形爲實際取消與該Μ ◦ S傳送電晶體關連之低寄生分流電容，並將該第一阻抗路徑連接至該Μ〇S傳送電晶體之閘，以及確定一第二阻抗路徑，構形爲實際取消與該Μ〇S傳送電晶體關連之低寄生分流電容，並將該第二阻抗路徑連接至該Μ 0 S傳送電晶體之基本部份。 2 9 ·如申請專利範圍第2 8項之方法，另包含確定本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ' -9 - 565999 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍一第二阻抗路徑，及將該第二阻抗路徑連接至該Μ〇S傳送電晶體之基本部份之步驟。 3 〇 .如申請專利範圍第2 8項之方法，其中該 M〇S傳送電晶體爲一 NMOS，及該第二阻抗連接在該 Μ〇S傳送電晶體之基本部份與一低電位電源軌條之間。 3 1 .如申請專利範圍第2 8項之方法，其中該 M〇S傳送電晶體爲一 PMOS，及該第二阻抗連接在該 Μ〇S傳送電晶體之基本部份與一高電位電源軌條之間。 3 2 .如申請專利範圍第2 8項之方法，其中在致會g 時，該第一阻抗路徑及該第二阻抗路徑確定阻抗足以使該 Μ〇S傳送電晶體保持接通，而在該Μ 0 S傳送電晶體與一電源軌條之間不產生分流寄生阻抗路徑。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） -10-