專(zhuān)利名稱(chēng)：穩(wěn)定導(dǎo)通電阻開(kāi)關(guān)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及，除了其他事項(xiàng)，信號(hào)傳輸開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，尤其涉及，但不限于，具有穩(wěn)定導(dǎo)通電阻的信號(hào)傳輸開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
電子電路和系統(tǒng)通常包括電子開(kāi)關(guān)。電子開(kāi)關(guān)可用于將模擬信號(hào)傳輸?shù)诫娐仿窂?，或者阻止模擬信號(hào)被傳輸?shù)诫娐仿窂?。這種開(kāi)關(guān)有時(shí)被稱(chēng)為模擬開(kāi)關(guān)或通道開(kāi)關(guān)(pass switch)，以將該種類(lèi)型的開(kāi)關(guān)和為響應(yīng)輸入而改變輸出狀態(tài)但不讓所接收的信號(hào)通過(guò)的數(shù)字開(kāi)關(guān)區(qū)分開(kāi)來(lái)。將開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)成響應(yīng)于額定控制電壓，該電壓將開(kāi)關(guān)開(kāi)啟為“接通”狀態(tài)。 該控制電壓可確定預(yù)期的導(dǎo)通電阻。然而，即使控制電壓維持在額定值處，開(kāi)關(guān)的物理特性和環(huán)境條件還是會(huì)使開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻偏離預(yù)期的導(dǎo)通電阻。開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻偏離預(yù)期值會(huì)使得經(jīng)過(guò)該開(kāi)關(guān)的信號(hào)失真。在開(kāi)關(guān)處維持額定控制電壓時(shí)，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻偏離預(yù)期值的因素包括但不限于開(kāi)關(guān)之間的工藝差異(process variations)或者特定開(kāi)關(guān)內(nèi)的溫度變化。圖1大體示出了在不同電源電壓和溫度條件下，在施加于快速工藝角開(kāi)關(guān)(fast process-corner switch)禾口慢速工藝角幵關(guān)(slow process-corner switch)的模擬信號(hào)電壓ill的范圍內(nèi)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻(歐姆)110之間的關(guān)系100。工藝角速度與開(kāi)關(guān)(比如金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)管開(kāi)關(guān))的閾值電壓相關(guān)?？焖俟に嚱情_(kāi)關(guān)處的閾值電壓通常比慢速工藝角開(kāi)關(guān)處的低。造成各開(kāi)關(guān)處本應(yīng)相同的閾值電壓發(fā)生變化的因素有多種，包括工藝差異。圖1的示例大體上示出了關(guān)于快速工藝角開(kāi)關(guān)的曲線102、105、106、108以及關(guān)于慢速工藝角開(kāi)關(guān)的曲線101、103、104、107。其縱軸110表示每個(gè)開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)端子(switched terminals)之間的電阻，比如包含MOS傳輸門(mén)(passgate)的開(kāi)關(guān)的漏極和源極之間的電阻。其橫軸111表示施加于該開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)端子上的電壓。對(duì)于快速工藝角開(kāi)關(guān)，曲線102、106代表具有3. 0伏特電源電壓的裝置的情況，而曲線105、108代表具有4. 4伏特電源電壓的裝置的情況。曲線106、108代表置于大約_40 攝氏度的溫度下的裝置的情況，而曲線102、105代表置于大約80攝氏度的溫度下的裝置的情況。類(lèi)似地，對(duì)于慢速工藝角開(kāi)關(guān)，曲線101、103代表具有3.0伏特電源電壓的裝置的情況，而曲線104、107代表具有4.4伏特電源電壓的裝置的情況。曲線103、107代表置于大約-40攝氏度的溫度下的裝置的情況，而曲線101、104代表置于大約80攝氏度的溫度下的裝置的情況。在112處，當(dāng)所施加的信號(hào)電壓為0. 4伏特時(shí)，各種測(cè)量條件下的導(dǎo)通電阻在大約 9. 7歐姆以上；在113處，當(dāng)開(kāi)關(guān)電壓(switched voltage)為大約0. 5伏特時(shí)，該導(dǎo)通電阻在大約10. 3歐姆以上。對(duì)于某些應(yīng)用和信號(hào)協(xié)議，導(dǎo)通電阻的這種范圍可能會(huì)造成特定開(kāi)關(guān)或者存在工藝差異的開(kāi)關(guān)產(chǎn)生不可接受的性能差異。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)文件大體涉及一種調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)控制電壓以補(bǔ)償會(huì)對(duì)該開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻產(chǎn)生影響的工藝差異、溫度變化或者工藝差異和溫度變化的設(shè)備和方法。在一個(gè)示例中，補(bǔ)償電路配置成當(dāng)開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)在環(huán)境溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的控制電壓，以維持開(kāi)關(guān)的第一和第二節(jié)點(diǎn)之間的規(guī)定的電阻。該補(bǔ)償電路包括配置成提供檢測(cè)電流(sense current) 的溫度不敏感電阻器、配置成利用該檢測(cè)電流提供鏡像電流的電流鏡以及配置成利用該鏡像電流提供控制電壓的熱敏電阻器。在一個(gè)示例中，所述規(guī)定的電阻可包括例如如圖4所示的電阻的規(guī)定的范圍，等等。在一個(gè)示例中，可在設(shè)計(jì)時(shí)使用一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部元件、使用一個(gè)或多個(gè)外部元件以及使用反饋信號(hào)等來(lái)規(guī)定可規(guī)劃的電阻的規(guī)定的范圍。本發(fā)明提供一種設(shè)備，包括開(kāi)關(guān)，其包含用于接收控制電壓的控制節(jié)點(diǎn)；以及補(bǔ)償電路，其配置成當(dāng)所述開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)在環(huán)境溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所述控制電壓以維持所述開(kāi)關(guān)的第一和第二節(jié)點(diǎn)之間的規(guī)定的電阻，該補(bǔ)償電路包括溫度不敏感電阻器，其配置成提供檢測(cè)電流；調(diào)節(jié)晶體管，其配置成維持所述溫度不敏感電阻器上的檢測(cè)電壓以提供所述檢測(cè)電流，其中該檢測(cè)電壓基于第一調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓；電流鏡，其配置成利用所述檢測(cè)電流提供鏡像電流；以及熱敏電阻器，其配置成利用所述鏡像電流提供所述控制電壓。本發(fā)明提供一種方法，包括在開(kāi)關(guān)的控制節(jié)點(diǎn)處接收控制電壓；以及當(dāng)所述開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)在環(huán)境溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所述控制電壓以維持所述開(kāi)關(guān)的第一和第二節(jié)點(diǎn)之間的規(guī)定的電阻，其中所述調(diào)節(jié)包括利用調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓生成檢測(cè)電壓；在溫度不敏感電阻器上提供所述檢測(cè)電壓，以生成檢測(cè)電流；
利用所述檢測(cè)電流和電流鏡提供鏡像電流；以及利用所述鏡像電流和熱敏電阻器提供所述控制電壓。本發(fā)明提供一種系統(tǒng)，包括包含NMOS傳輸門(mén)的開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)包含用于接收控制電壓的控制節(jié)點(diǎn)；補(bǔ)償電路，其配置成當(dāng)所述開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)在環(huán)境溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所述控制電壓以維持所述開(kāi)關(guān)的第一和第二節(jié)點(diǎn)之間的規(guī)定的電阻，該補(bǔ)償電路包括P+多晶硅電阻器，其配置成提供檢測(cè)電流；調(diào)節(jié)晶體管，其配置成維持溫度不敏感電阻器上的檢測(cè)電壓以提供所述檢測(cè)電流，其中該檢測(cè)電壓是基于第一調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓；電流鏡，其配置成利用所述檢測(cè)電流提供鏡像電流；以及擴(kuò)散電阻器，其配置成利用所述鏡像電流提供所述控制電壓；以及控制電路，其配置成接收控制信號(hào)以及在該控制信號(hào)處于第一狀態(tài)時(shí)將所述溫度不敏感電阻器連接到電壓源，其中所述開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)對(duì)應(yīng)于該控制信號(hào)的第一狀態(tài)。本部分意在概述本專(zhuān)利申請(qǐng)的主題，而非專(zhuān)門(mén)或詳細(xì)解釋本發(fā)明。下文的具體實(shí)施方式
部分提供關(guān)于本專(zhuān)利申請(qǐng)的更多信息。


附圖不需要按比例繪制，相似的數(shù)字在不同附圖中代表相似的元件。具有不同的字母后綴的相似的數(shù)字可表示相似元件的不同示例。附圖以示例而非限定的方式大體示出了本申請(qǐng)文件中的各種實(shí)施例。圖1大體示出了施加于開(kāi)關(guān)上的模擬信號(hào)電壓范圍內(nèi)的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻之間的關(guān)系；圖2大體示出了示例性控制電路的方框圖；圖3大體示出了包含補(bǔ)償電路的開(kāi)關(guān)電路的示例；圖4大體示出了施加于具有補(bǔ)償電路的開(kāi)關(guān)電路上的模擬信號(hào)電壓的范圍內(nèi)的導(dǎo)通電阻之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式本申請(qǐng)文件大體涉及一種調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)控制電壓以補(bǔ)償可對(duì)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻產(chǎn)生影響的工藝差異和溫度變化的設(shè)備和方法。隨著半導(dǎo)體裝置的變小，在多種因素影響下，比如工藝差異，本來(lái)可以互換的裝置會(huì)包含性能差異。在某些情況下，因工藝差異產(chǎn)生的性能差異可在相同晶片上生產(chǎn)的裝置之間觀察到。在其它的示例中，溫度也會(huì)影響開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻。比如對(duì)于MOS管開(kāi)關(guān)，即使晶體管的柵極處的控制電壓穩(wěn)定，源極和漏極之間的導(dǎo)通電阻依然會(huì)變化。圖2大體示出了包含控制電路202的電路200的示例，該控制電路202配置成調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的控制電壓，使得開(kāi)關(guān)可維持穩(wěn)定的導(dǎo)通電阻，比如溫度范圍內(nèi)開(kāi)關(guān)的第一和第二端子之間的規(guī)定的電阻或者電阻范圍、以及多個(gè)開(kāi)關(guān)的規(guī)定的電阻或者電阻范圍，該多個(gè)開(kāi)關(guān)主要因工藝差異而彼此不同，比如因閾值電壓的變化。電路200包括開(kāi)關(guān)201、控制電路202和補(bǔ)償電路203。控制電路202可包括啟動(dòng)邏輯，用于將開(kāi)關(guān)的狀態(tài)從“斷開(kāi)”的高阻抗?fàn)顟B(tài)變成“接通”的低阻抗?fàn)顟B(tài)或者說(shuō)導(dǎo)通狀態(tài)，以及用于當(dāng)該狀態(tài)從“斷開(kāi)”狀態(tài)變成“接通”狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)補(bǔ)償電路203。該控制電路202包括用于接收控制信號(hào)205的輸入端204。該控制電路202響應(yīng)于所接收的控制信號(hào)205而改變?cè)撻_(kāi)關(guān)201的狀態(tài)。在一個(gè)示例中，該補(bǔ)償電路203通過(guò)調(diào)節(jié)施加于開(kāi)關(guān)的控制電壓來(lái)穩(wěn)定開(kāi)關(guān)201的導(dǎo)通電阻。在一個(gè)示例中，該補(bǔ)償電路203根據(jù)與開(kāi)關(guān)201主要在工藝差異方面不同的其他開(kāi)關(guān)來(lái)穩(wěn)定開(kāi)關(guān)201的導(dǎo)通電阻，比如同時(shí)制作的其他開(kāi)關(guān)或與開(kāi)關(guān)201制作在相同半導(dǎo)體晶片上的其他半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。在一個(gè)示例中，該補(bǔ)償電路203在溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定開(kāi)關(guān)201的導(dǎo)通電阻。 在某些示例中，補(bǔ)償電路203根據(jù)與開(kāi)關(guān)201主要在工藝差異方面不同的其他開(kāi)關(guān)來(lái)穩(wěn)定開(kāi)關(guān)201的導(dǎo)通電阻，以及在溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定開(kāi)關(guān)201的導(dǎo)通電阻。該開(kāi)關(guān)201包括控制節(jié)點(diǎn)224和開(kāi)關(guān)端子225、226。在某些示例中，該開(kāi)關(guān)201為音頻開(kāi)關(guān)。在一個(gè)示例中，該開(kāi)關(guān)201包括數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)，比如音頻數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)、視頻數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)或者通用串行總線(USB)開(kāi)關(guān)。圖3大體示出了包含開(kāi)關(guān)301、控制電路302和補(bǔ)償電路303的開(kāi)關(guān)電路300的示例。在一個(gè)示例中，該開(kāi)關(guān)301包含MOS管，有時(shí)被稱(chēng)為傳輸門(mén)(passgate)。在一個(gè)示例中，該補(bǔ)償電路303包括溫度不敏感電阻器320、電流鏡(current mirror) 321和熱敏電阻器322。在一個(gè)示例中，該開(kāi)關(guān)電路300包含在集成電路內(nèi)，如芯片裸片(die)內(nèi)。在一個(gè)示例中，該開(kāi)關(guān)301具有兩種狀態(tài)，即第一高阻抗?fàn)顟B(tài)和第二低阻抗?fàn)顟B(tài)。該控制電路302 包括用于接收信號(hào)(比如使能信號(hào))的輸入端304，以選擇該開(kāi)關(guān)301的狀態(tài)。在一個(gè)示例中，該控制電路302響應(yīng)于所接收的信號(hào)并選擇開(kāi)關(guān)的第一狀態(tài)或第二狀態(tài)。比如，一旦接收到將該開(kāi)關(guān)301從第一高阻抗?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變到第二低阻抗?fàn)顟B(tài)的信號(hào)， 該控制電路302便打開(kāi)注入晶體管(injection transistor) 323，將電流注入該補(bǔ)償電路 303中。在一個(gè)示例中，在接收到將開(kāi)關(guān)從第一高阻抗?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變到第二低阻抗?fàn)顟B(tài)的信號(hào)之后，便將該注入晶體管323打開(kāi)預(yù)定的間隔時(shí)間。如下面所述的，該注入電流可啟動(dòng)該補(bǔ)償電路303內(nèi)的電流鏡321，使控制電壓施加于該開(kāi)關(guān)301的控制節(jié)點(diǎn)324上。在一個(gè)示例中，在該控制電路302的輸入端304處接收的低邏輯信號(hào)可關(guān)閉該注入晶體管323以及該補(bǔ)償電路303的電流鏡321。將該補(bǔ)償電路303的熱敏電阻器322連接到該開(kāi)關(guān)301的控制節(jié)點(diǎn)324。該熱敏電阻器322將該控制節(jié)點(diǎn)324處的電壓拉入低參考電壓，使得該開(kāi)關(guān) 301轉(zhuǎn)換到第一高阻抗?fàn)顟B(tài)，即在該開(kāi)關(guān)301的第一端子325和第二端子326之間引入的高阻抗。在圖3所闡明的示例中，該控制電路302的輸入端304處所接收的高邏輯信號(hào)可打開(kāi)該注入晶體管323，將電流注入該補(bǔ)償電路303中。應(yīng)理解的是，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，其他控制電路也可以將電流注入該補(bǔ)償電路303以響應(yīng)在該控制電路302的輸入端304處所接收的高信號(hào)。在一個(gè)示例中，該控制電路302可包括電容器327，以在接收到將該開(kāi)關(guān)301從第一高阻抗?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變到第二低阻抗?fàn)顟B(tài)的信號(hào)之后，減小打開(kāi)該注入晶體管323的時(shí)間間隔。該補(bǔ)償電路303可包含溫度不敏感電阻器320、電流鏡321和配置成提供調(diào)節(jié)控制電壓的熱敏電阻器322，該調(diào)節(jié)控制電壓能夠在該開(kāi)關(guān)301的第一端子325和第二端子326之間維持穩(wěn)定的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻，比如規(guī)定的電阻或電阻范圍。該電流鏡321包括第一鏡像晶體管(mirror transistor) 328、第二鏡像晶體管329和感測(cè)晶體管(sense transistor) 330。當(dāng)該第一鏡像晶體管328、第二鏡像晶體管329和感測(cè)晶體管330 “接通”時(shí)，流過(guò)感測(cè)晶體管330的電流可通過(guò)第一鏡像晶體管328和第二鏡像晶體管329反映(mirrored)。在一個(gè)示例中，該感測(cè)晶體管330可與溫度不敏感電阻器320串聯(lián)。該補(bǔ)償電路303的自舉電路(bootstrap circuit)可包括第一調(diào)節(jié)晶體管331和第二調(diào)節(jié)晶體管332。該自舉電路為在補(bǔ)償電路中使用的以產(chǎn)生基于閾值電壓的參考電壓的參考電路。 基于閾值電壓的參考電壓可導(dǎo)致在該補(bǔ)償電路303中產(chǎn)生檢測(cè)電流(sense current)。比如，可將該第一調(diào)節(jié)晶體管331連接在感測(cè)晶體管330和溫度不敏感電阻器320之間，該第二調(diào)節(jié)晶體管332可與第一鏡像晶體管328串聯(lián)。在一個(gè)示例中，交叉連接該第一調(diào)節(jié)晶體管331和該第二調(diào)節(jié)晶體管332的控制輸入端。所述包含第一調(diào)節(jié)晶體管331和第二調(diào)節(jié)晶體管332的自舉電路可維持該溫度不敏感電阻器320上的參考電壓，該參考電壓取決于第二調(diào)節(jié)晶體管332的閾值電壓。據(jù)此，該溫度不敏感電阻器320上的基于閾值的參考電壓可提供經(jīng)過(guò)該溫度不敏感電阻器320的參考電流，該參考電流也取決于第二調(diào)節(jié)晶體管332的閾值電壓。在某些示例中，該控制電路302的注入晶體管323可將電流注入該自舉電路內(nèi)，以啟動(dòng)由該第一調(diào)節(jié)晶體管331和第二調(diào)節(jié)晶體管332維持的基于閾值電壓的參考電壓。在一個(gè)示例中，由該第一調(diào)節(jié)晶體管331和第二調(diào)節(jié)晶體管332維持的經(jīng)過(guò)溫度不敏感電阻器320的基于閾值電壓的參考電流可通過(guò)第二鏡像晶體管329反映 (mirrored)。與該第二鏡像晶體管329串聯(lián)的熱敏電阻器322可為該開(kāi)關(guān)301提供控制電壓。在一個(gè)示例中，該熱敏電阻器322在溫度范圍內(nèi)發(fā)生電阻變化。當(dāng)電阻隨溫度變化時(shí)， 該開(kāi)關(guān)301處的控制電壓也會(huì)變化，因?yàn)闇囟炔幻舾须娮杵?20上的基于閾值電壓的參考電壓使通過(guò)該熱敏電阻器322的電流基本上保持了穩(wěn)定。該開(kāi)關(guān)301處的控制電壓的變化可補(bǔ)償溫度范圍內(nèi)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻的變化。在某些示例中，該溫度不敏感電阻器320可包括多晶硅電阻器，比如P+多晶硅電阻器。這種電阻器的絕對(duì)溫度系數(shù)為150ppm/°C或以下。 在一些示例中，該熱敏電阻器322包括擴(kuò)散電阻器或者一種或多種其它類(lèi)型的電阻器。在某些示例中，該補(bǔ)償電路303可對(duì)各個(gè)開(kāi)關(guān)電路之間的工藝差異進(jìn)行補(bǔ)償，以便各開(kāi)關(guān)電路在相似的條件下提供可預(yù)測(cè)的、穩(wěn)定的以及基本上相同的導(dǎo)通電阻。在溫度不敏感電阻器320上的檢測(cè)電壓(sense voltage)取決于第二調(diào)節(jié)晶體管332的閾值電壓的情況下，可提供工藝差異補(bǔ)償。閾值電壓變化可指示電路元件之間的工藝差異，包括但不限于晶片(wafer)區(qū)域內(nèi)的元件之間的工藝差異、晶片兩極的元件之間的工藝差異以及形成于不同晶片上的元件之間的工藝差異。因此，即使工藝差異造成開(kāi)關(guān)具有不同的閾值電壓，根據(jù)本發(fā)明主題的補(bǔ)償電路也可在相似條件下提供具有穩(wěn)定的、可預(yù)測(cè)的以及基本上相同的導(dǎo)通電阻的開(kāi)關(guān)。在某些示例中，補(bǔ)償電路可補(bǔ)償開(kāi)關(guān)電路之間的工藝差異和特定開(kāi)關(guān)電路的溫度變化。在某些示例中，溫度還會(huì)影響該開(kāi)關(guān)電路內(nèi)所使用的裝置的閾值電壓。通過(guò)調(diào)節(jié)基于閾值電壓的參考電壓，該調(diào)節(jié)晶體管331、332可自動(dòng)補(bǔ)償溫度引起的該閾值電壓的變化。據(jù)此，檢測(cè)電流值可以調(diào)整，通過(guò)熱敏電阻器的電流可以調(diào)整。因此，該補(bǔ)償電路可利用閾值電壓的溫度效應(yīng)和熱敏電阻器的溫度效應(yīng)來(lái)調(diào)整該開(kāi)關(guān)的控制電壓。在某些示例中， 該補(bǔ)償電路可利用這兩個(gè)效應(yīng)在溫度范圍內(nèi)維持開(kāi)關(guān)的穩(wěn)定的導(dǎo)通電阻。比如，參看圖1和曲線105、108，其分別示出了在-40攝氏度和80攝氏度的溫度下具有4. 4伏特電源電壓的快速工藝角開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻，可以注意到，隨著溫度的下降，該裝置的導(dǎo)通電阻也下降。在一個(gè)示例中，該補(bǔ)償電路303使用部分由溫度不敏感電阻器320 生成的恒定電流來(lái)驅(qū)動(dòng)熱敏電阻器322，使得包含該開(kāi)關(guān)301的開(kāi)關(guān)電路300的溫度下降時(shí)，該熱敏電阻器322的電阻也可下降并降低該開(kāi)關(guān)301處的控制電壓。圖1的曲線顯示了，對(duì)于具有相同工藝角和柵極電壓的裝置來(lái)說(shuō)，當(dāng)該裝置暴露于更低的溫度時(shí)，該裝置的導(dǎo)通電阻可趨向于降低。結(jié)合該開(kāi)關(guān)301導(dǎo)通電阻隨溫度而降低以及溫度降低時(shí)該補(bǔ)償電路303降低控制電壓這樣的趨勢(shì)，該補(bǔ)償電路303可維持在溫度范圍內(nèi)該開(kāi)關(guān)301的穩(wěn)定的導(dǎo)通電阻，比如規(guī)定的電阻或電阻范圍。比如，當(dāng)溫度下降時(shí)，該補(bǔ)償電路303可迫使該開(kāi)關(guān)301變軟(比如控制電壓降低)，當(dāng)溫度上升時(shí)，該補(bǔ)償電路可迫使該開(kāi)關(guān)301變硬 (比如控制電壓提高)。在某些示例中，可使用集成電路芯片裸片上彼此緊緊依靠的元件，在該集成電路芯片裸片上制作開(kāi)關(guān)電路300。這種結(jié)構(gòu)可減少裝置之間的導(dǎo)通電阻的變化，因?yàn)榇嬖诘幕瘜W(xué)和物理工藝差異可由該補(bǔ)償電路303的元件內(nèi)存在的相同特征補(bǔ)償，這些元件比如為溫度不敏感電阻器320、電流鏡321和熱敏電阻器322。圖4大體上示出了利用本文描述的補(bǔ)償電路，在不同電源電壓和溫度條件下，在施加于快速工藝角開(kāi)關(guān)和慢速工藝角開(kāi)關(guān)的模擬信號(hào)電壓411的范圍內(nèi)，導(dǎo)通電阻410之間的關(guān)系400。該關(guān)系400包括關(guān)于快速工藝角開(kāi)關(guān)電路的曲線402、405、406、408以及關(guān)于慢速工藝角開(kāi)關(guān)電路的曲線401、403、404、407。其縱軸410表示每個(gè)開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)端子之間的電阻，比如包含MOS傳輸門(mén)的開(kāi)關(guān)電路的漏極和源極之間的電阻。其橫軸411表示施加于開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)端子的電壓。對(duì)于該快速工藝角開(kāi)關(guān)，曲線402、406代表具有3. 0伏特電源電壓的裝置的情況， 而曲線405、408代表具有4. 4伏特電源電壓的裝置的情況。曲線406、408代表置于大約-40 攝氏度的溫度下的裝置的情況，而曲線402、405代表置于大約80攝氏度的溫度下的裝置的情況。類(lèi)似地，對(duì)于該慢速工藝角開(kāi)關(guān)，曲線401、403代表具有3.0伏特電源電壓的裝置的情況，而曲線404、407代表具有4. 4伏特電源電壓的裝置的情況。曲線403、407代表置于大約-40攝氏度的溫度下的裝置的情況，而曲線401、404代表置于大約80攝氏度的溫度下的裝置的情況。使用如上所述的補(bǔ)償電路的裝置，比如模擬開(kāi)關(guān)，可相對(duì)于溫度和工藝差異提供更加穩(wěn)定的導(dǎo)通電阻。比如，考慮到圖4中所示的裝置和溫度，在412處，在開(kāi)關(guān)端子上的大約0. 4伏特處，裝置的導(dǎo)通電阻穩(wěn)定在大約1. 5歐姆的范圍內(nèi)。在413處，在開(kāi)關(guān)端子的 0.5伏特處，裝置的導(dǎo)通電阻穩(wěn)定在大約2. 5歐姆的范圍內(nèi)。將這些結(jié)果與圖1中的相比， 在大的溫度范圍內(nèi)以及工藝差異內(nèi)，這里所描述的補(bǔ)償電路明顯穩(wěn)定了開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通電阻，產(chǎn)生了具有不同工藝角的裝置。補(bǔ)充說(shuō)明在示例1中，一種設(shè)備，包括開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)包含用于接收控制電壓的控制節(jié)點(diǎn)，該設(shè)備還包括補(bǔ)償電路，其配置成在所述開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)在環(huán)境溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)控制電壓，以維持所述開(kāi)關(guān)的第一和第二節(jié)點(diǎn)之間的規(guī)定的電阻。所述補(bǔ)償電路包括溫度不敏感電阻器，其配置成提供檢測(cè)電流；調(diào)節(jié)晶體管，其配置成維持溫度不敏感電阻器上的檢測(cè)電壓以提供所述檢測(cè)電流，其中該檢測(cè)電壓基于第一調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓；電流鏡，其配置成利用所述檢測(cè)電流提供鏡像電流；以及熱敏電阻器，其配置成利用所述鏡像電流提供所述控制電壓。在示例2中，示例1的溫度不敏感電阻器可選地包括多晶硅電阻器。在示例3中，示例1和2中的任一個(gè)或多個(gè)示例的多晶硅電阻器可選地包括P+多晶娃電阻器。在示例4中，示例1到3中任一個(gè)或多個(gè)示例的熱敏電阻器可選地包括擴(kuò)散電阻
ο在示例5中，示例1到4中任一個(gè)或多個(gè)示例的開(kāi)關(guān)可選地包括熱敏開(kāi)關(guān)。在示例6中，示例1到5中任一個(gè)或多個(gè)示例的熱敏開(kāi)關(guān)可選地包括傳輸門(mén)。在示例7中，示例1到6中任一個(gè)或多個(gè)示例的熱敏開(kāi)關(guān)可選地包括N型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)傳輸門(mén)。在示例8中，示例1到6中任一個(gè)或多個(gè)示例的設(shè)備可選地包括控制電路，其配置成接收控制信號(hào)以及在該控制信號(hào)處于第一狀態(tài)時(shí)將溫度不敏感電阻器連接到電壓源，其中開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)對(duì)應(yīng)于該控制信號(hào)的第一狀態(tài)。在示例9中，將示例1到8中任一個(gè)或多個(gè)示例的控制電路可選地配置成在控制信號(hào)處于第二狀態(tài)時(shí)將溫度不敏感電阻器從電壓源上斷開(kāi)連接。在示例10中，示例1到9中任一個(gè)或多個(gè)示例的設(shè)備可選地包括包含補(bǔ)償電路的集成電路。在示例11中，示例1到10中任一個(gè)或多個(gè)示例的集成電路可選地包括開(kāi)關(guān)。在示例12中，示例1到11中任一個(gè)或多個(gè)示例的集成電路可選地包括數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)。在示例13中，示例1到12中任一個(gè)或多個(gè)示例的集成電路可選地包括通用串行總線開(kāi)關(guān)。在示例14中，示例1到13中任一個(gè)或多個(gè)示例的集成電路可選地包括音頻開(kāi)關(guān)。在示例15中，一種方法，包括在開(kāi)關(guān)的控制節(jié)點(diǎn)處接收控制電壓，在該開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)在環(huán)境溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)該控制電壓，以維持該開(kāi)關(guān)的第一和第二節(jié)點(diǎn)之間的規(guī)定的電阻。所述調(diào)節(jié)控制電壓包括利用調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓生成檢測(cè)電壓、在溫度不敏感電阻器上提供該檢測(cè)電壓以生成檢測(cè)電流、利用該檢測(cè)電流和電流鏡提供鏡像電流以及利用該鏡像電流和熱敏電阻器提供所述控制電壓。在示例16中，示例1到15中任一個(gè)或多個(gè)示例的提供檢測(cè)電流可選地包括利用多晶硅電阻器。在示例17中，示例1到16中任一個(gè)或多個(gè)示例的利用多晶硅電阻器可選地包括利用P+多晶硅電阻器。在示例18中，示例1到17中任一個(gè)或多個(gè)示例的利用熱敏電阻器提供控制電壓可選地包括利用擴(kuò)散電阻器。在示例19中，示例1到18中任一個(gè)或多個(gè)示例的提供檢測(cè)電壓可選地包括在連接到溫度不敏感電阻器的控制電路處接收控制信號(hào)以及將啟動(dòng)電流注入調(diào)節(jié)晶體管內(nèi)。在示例20中，一種系統(tǒng)，包括包含NMOS傳輸門(mén)的開(kāi)關(guān)。該開(kāi)關(guān)包括用于接收控制電壓的控制節(jié)點(diǎn)。該系統(tǒng)還包括補(bǔ)償電路，其配置成在所述開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)在環(huán)境溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所述控制電壓，以維持所述開(kāi)關(guān)的第一和第二節(jié)點(diǎn)之間的規(guī)定的電阻。該補(bǔ)償電路包括p+多晶硅電阻器，其配置成提供檢測(cè)電流；調(diào)節(jié)晶體管，其配置成維持溫度不敏感電阻器上的檢測(cè)電壓，以提供檢測(cè)電流，其中該檢測(cè)電壓基于第一調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓；電流鏡，其配置成利用該檢測(cè)電流提供鏡像電流；以及擴(kuò)散電阻器，其配置成利用該鏡像電流提供控制電壓。該系統(tǒng)還包括控制電路，其配置成在控制信號(hào)的第一狀態(tài)接收該控制信號(hào)并將溫度不敏感電阻器連接到電壓源，其中所述開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)對(duì)應(yīng)于所述控制信號(hào)的第一狀態(tài)。在示例21中，一種系統(tǒng)或設(shè)備，包括示例1到20中任一個(gè)或多個(gè)示例的任何部分或者任何部分的組合，或者可選地與任何部分或者任何部分的組合相結(jié)合，以包括用于實(shí)施示例1到20中的任一個(gè)或多個(gè)功能的裝置或者含有指令的機(jī)器可讀介質(zhì)，該介質(zhì)在由機(jī)器執(zhí)行時(shí)促使該機(jī)器實(shí)施示例1到20中的任一個(gè)或多個(gè)功能。上述詳細(xì)說(shuō)明參照了附圖，因此附圖也構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖以示意圖的方式顯示了可應(yīng)用本發(fā)明的具體實(shí)施例。這些實(shí)施例在本發(fā)明中被稱(chēng)作“示例”。本申請(qǐng)文件所提及的所有出版物、專(zhuān)利及專(zhuān)利文件全部通過(guò)引用并入本申請(qǐng)，盡管它們是分別加以引用的。如果本申請(qǐng)與引用文件之間存在用途差異，則將引用文件的用途視作本申請(qǐng)的用途的補(bǔ)充，若兩者之間存在不可調(diào)和的差異，則以本申請(qǐng)的用途為準(zhǔn)。
在本申請(qǐng)文件中，與專(zhuān)利文件的通常用法一樣，術(shù)語(yǔ)“一”或“某一”表示包括一個(gè)或多個(gè)，但其他情況或在使用“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”時(shí)除外。在本申請(qǐng)文件中，除非另外指明，否則使用術(shù)語(yǔ)“或”是指無(wú)排他性的，因此“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”。在所附權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包含”和“在其中”等同于通俗英語(yǔ)“包括” 和“其中”。同樣，在下面的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包含”和“包括”是開(kāi)放性的，即，系統(tǒng)、裝置、 物品或步驟包括除了權(quán)利要求中這種術(shù)語(yǔ)之后所列出的那些元件以外的部件的，依然視為落在該條權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。而且，在下面的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三” 等僅僅用作稱(chēng)謂，并非對(duì)對(duì)象有數(shù)量要求。本文所述的方法示例可至少部分地由機(jī)器或電腦執(zhí)行。上述說(shuō)明的作用在于解說(shuō)而非限制。例如上述示例(或示例的一個(gè)或多個(gè)方面) 可彼此結(jié)合使用。可以在理解上述說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有技術(shù)的某種常規(guī)技術(shù)來(lái)執(zhí)行其他實(shí)施例。要理解的是，提交的摘要不用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或意義。同樣，在上面的具體實(shí)施方式
中，可對(duì)各種特征進(jìn)行整合以使本公開(kāi)更加順暢。這不應(yīng)理解成公開(kāi)的非權(quán)利要求特征對(duì)任何權(quán)利要求必不可少。相反，本發(fā)明的主題在于特征可少于特定公開(kāi)的實(shí)施例的所有特征。因此，下面的權(quán)利要求據(jù)此并入具體實(shí)施方式
中，每個(gè)權(quán)利要求均作為一個(gè)單獨(dú)的實(shí)施例。應(yīng)參照所附的權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求所享有的等同物的所有范圍，來(lái)確定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，其特征在于，包括開(kāi)關(guān)，其包含用于接收控制電壓的控制節(jié)點(diǎn)；以及補(bǔ)償電路，其配置成當(dāng)所述開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)在環(huán)境溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所述控制電壓以維持所述開(kāi)關(guān)的第一和第二節(jié)點(diǎn)之間的規(guī)定的電阻，該補(bǔ)償電路包括 溫度不敏感電阻器，其配置成提供檢測(cè)電流；調(diào)節(jié)晶體管，其配置成維持所述溫度不敏感電阻器上的檢測(cè)電壓以提供所述檢測(cè)電流，其中該檢測(cè)電壓基于第一調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓；電流鏡，其配置成利用所述檢測(cè)電流提供鏡像電流；以及熱敏電阻器，其配置成利用所述鏡像電流提供所述控制電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述溫度不敏感電阻器包括多晶硅電阻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中，所述多晶硅電阻器包括P+多晶硅電阻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中，所述熱敏電阻器包括擴(kuò)散電阻器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中，所述開(kāi)關(guān)包括熱敏開(kāi)關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述熱敏開(kāi)關(guān)包括傳輸門(mén)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述熱敏開(kāi)關(guān)包括NMOS傳輸門(mén)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括控制電路，該控制電路配置成接收控制信號(hào)以及在該控制信號(hào)處于第一狀態(tài)時(shí)將所述溫度不敏感電阻器連接到電壓源， 其中所述開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)對(duì)應(yīng)于該控制信號(hào)的第一狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述控制電路配置成在所述控制信號(hào)處于第二狀態(tài)時(shí)將所述溫度不敏感電阻器從所述電壓源上斷開(kāi)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括包含所述補(bǔ)償電路的集成電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述集成電路包括所述開(kāi)關(guān)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述集成電路包括數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述集成電路包括通用串行總線開(kāi)關(guān)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述集成電路包括音頻開(kāi)關(guān)。
15.一種方法，其特征在于，包括 在開(kāi)關(guān)的控制節(jié)點(diǎn)處接收控制電壓；以及當(dāng)所述開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)在環(huán)境溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所述控制電壓以維持所述開(kāi)關(guān)的第一和第二節(jié)點(diǎn)之間的規(guī)定的電阻，其中所述調(diào)節(jié)包括 利用調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓生成檢測(cè)電壓； 在溫度不敏感電阻器上提供所述檢測(cè)電壓，以生成檢測(cè)電流； 利用所述檢測(cè)電流和電流鏡提供鏡像電流；以及利用所述鏡像電流和熱敏電阻器提供所述控制電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述提供檢測(cè)電流包括利用多晶硅電阻器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述利用多晶硅電阻器包括利用P+多晶硅電阻器。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述利用熱敏電阻器提供所述控制電壓包括利用擴(kuò)散電阻器。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述提供檢測(cè)電壓包括 在連接到所述溫度不敏感電阻器的控制電路處接收控制信號(hào)；以及將啟動(dòng)電流注入所述調(diào)節(jié)晶體管內(nèi)。
20.一種系統(tǒng)，其特征在于，包括包含NMOS傳輸門(mén)的開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)包含用于接收控制電壓的控制節(jié)點(diǎn)； 補(bǔ)償電路，其配置成當(dāng)所述開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)在環(huán)境溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所述控制電壓以維持所述開(kāi)關(guān)的第一和第二節(jié)點(diǎn)之間的規(guī)定的電阻，該補(bǔ)償電路包括 P+多晶硅電阻器，其配置成提供檢測(cè)電流；調(diào)節(jié)晶體管，其配置成維持溫度不敏感電阻器上的檢測(cè)電壓以提供所述檢測(cè)電流，其中該檢測(cè)電壓是基于第一調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓；電流鏡，其配置成利用所述檢測(cè)電流提供鏡像電流；以及擴(kuò)散電阻器，其配置成利用所述鏡像電流提供所述控制電壓；以及控制電路，其配置成接收控制信號(hào)以及在該控制信號(hào)處于第一狀態(tài)時(shí)將所述溫度不敏感電阻器連接到電壓源，其中所述開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)對(duì)應(yīng)于該控制信號(hào)的第一狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明中涉及了一種穩(wěn)定導(dǎo)通電阻開(kāi)關(guān)電路，其中的補(bǔ)償電路配置成當(dāng)開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)在環(huán)境溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)該開(kāi)關(guān)的控制電壓，以維持該開(kāi)關(guān)的第一和第二節(jié)點(diǎn)之間的規(guī)定的電阻。所述補(bǔ)償電路包括提供檢測(cè)電流的溫度不敏感電阻器、利用檢測(cè)電流提供鏡像電流的電流鏡以及利用鏡像電流提供控制電壓的熱敏電阻器。
文檔編號(hào)H03K17/14GK102480282SQ201110414809
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者J·L·斯圖茲, N·加涅, S·馬卡盧索 申請(qǐng)人:快捷半導(dǎo)體(蘇州)有限公司, 快捷半導(dǎo)體公司