一种超低导通电阻平坦度模拟开关电路的制作方法

1.本发明属于集成电路领域，具体涉及一种超低导通电阻平坦度模拟开关电路。


背景技术：

2.模拟开关作为对模拟信号控制和选择指定传输路径的集成电路元器件，其广泛应用于数据采集、过程控制、仪器仪表、音视频系统等。在传输音视频等对传输质量要求较高的信号时，模拟开关器件的插入损耗、总谐波失真等参数性能对信号传输的质量起着关键性的作用，而模拟开关导通电阻平坦度的大小影响其插入损耗、总谐波失真等参数性能，导通电阻平坦度越小，其插入损耗、总谐波失真等参数性能表现得越好。这就意味着模拟开关要高质量的传输信号，其导通电阻平坦度应尽可能的小。
3.目前，在模拟开关电路设计过程中，为了降低其导通电阻平坦度，通常采用并联连接pmos和nmos器件、衬底跟随、恒定v
gs
等技术手段。但即使是采用了并联连接pmos和nmos器件、衬底跟随等技术的模拟开关电路，其导通电阻平坦也很难降到10％以下；而恒定v
gs
技术虽然能使导通电阻保持固定值，但其电路设计中需要采用栅源电压产生电路、电荷泵等复杂电路结构，对电路的低功耗、响应速度、可靠性等设计带来了一定的挑战。


技术实现要素：

4.模拟开关中针对现有技术手段也难以将模拟开关电路中的导通电阻平坦度降到10％以下的问题，本发明提出了一种超低导通电阻平坦度模拟开关电路，该电路包括控制电路和开关电路，其中控制电路用于控制开关电路；控制电路包括三个npn型三级管、三个pnp型三级管、两个电阻以及一个二级管；npn型三级管q1的基极作为控制信号输入端，集电极在分别与npn型三级管q2的基极、npn型三级管q6的基极连接后连接电源输入端vdd，发射极在分别与第二电阻r2、第三电阻r3以及pnp型三级管q5的集电极连接后接地；npn型三级管q2的发射集连接第二电阻r2的另一端，集电极分别连接pnp型三级管q3的集电极、pnp型三级管q3的基极以及pnp型三级管q4的基极；pnp型三级管q3的发射集在与pnp型三级管q4的发射极以及二级管d1的正极连接后接入电源输入端vdd；pnp型三级管q4的集电极连接开关电路；二级管d1的负极分别连接npn型三级管q6的集电极和pnp型三级管q5的基极；npn型三级管q6的发射集连接第三电阻r3的另一端；pnp型三级管q5的发射极连接开关电路。
5.优选的，控制电路还包括第一电阻r1，第一电阻的一端连接电源输入端vdd，另一端分别与npn型三级管q1的集电极、npn型三级管q2的基极以及npn型三级管q6的基极连接，用于启动控制电路。
6.优选的，所述开关电路包括三个jfet场效应管，jfet管p1的漏极作为开关电路的输出端，源极与jfet管p3的源极连接，栅极分别与jfet管p2的栅极、jfet管p2的源极以及jfet管p3的栅极连接；jfet管p2的漏极与jfet管p3的漏极连接；将jfet管p1源极与jfet管p3源极相连后的端口作为开关电路的输入端；开关电路与控制电路连接。
7.进一步的，开关电路与控制电路连接包括：控制电路的pnp型三级管q4的集电极连
接jfet管p2的源极，控制电路的pnp型三级管q5的发射极连接jfet管p2的漏极。
8.本发明的有益效果：
9.本发明设计了一种具有超低导通电阻平坦度的模拟开关电路，电路中开关控制信号en通过控制电路转换后，控制开关管p1的开启和关断；当控制电路中的en为低电平时，模拟开关处于关断状态，当en为高电平时，模拟开关处于开启状态，此时可保证其导通电阻平坦度达到1％以内，提升模拟开关的插入损耗、总谐波失真等参数性能，提供高质量的信号传输。
附图说明
10.图1为本发明的实施例的超低导通电阻平坦度模拟开关电路图；
11.图2为本发明的具有超低导通电阻平坦度的模拟开关电路导通电阻仿真图。
具体实施方式
12.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
13.一种具有超低导通电阻平坦度的模拟开关电路，依次包括控制电路和开关电路，其中控制电路用于控制开关电路，开关电路用于控制系统的通断。本发明的具有超低导通电阻平坦度的模拟开关电路导通电阻平坦度可以达到1％以下，提升模拟开关的插入损耗、总谐波失真等参数性能，提供高质量的信号传输路径。
14.一种超低导通电阻平坦度模拟开关电路的具体实施方式，如图1所示，该电路的控制电路包括：三个npn型三级管、三个pnp型三级管、两个电阻以及一个二级管；npn型三级管q1的基极作为控制信号输入端，集电极在分别与npn型三级管q2的基极、npn型三级管q6的基极连接后连接电源输入端vdd，发射极在分别与第二电阻r2、第三电阻r3以及pnp型三级管q5的集电极连接后接地；npn型三级管q2的发射集连接第二电阻r2的另一端，集电极分别连接pnp型三级管q3的集电极、pnp型三级管q3的基极以及pnp型三级管q4的基极；pnp型三级管q3的发射集在与pnp型三级管q4的发射极以及二级管d1的正极连接后接入电源输入端vdd；pnp型三级管q4的集电极连接开关电路；二级管d1的负极分别连接npn型三级管q6的集电极和pnp型三级管q5的基极；npn型三级管q6的发射集连接第三电阻r3的另一端；pnp型三级管q5的发射极连接开关电路。
15.在本实施例中，控制电路还包括第一电阻r1，第一电阻的一端连接电源输入端vdd，另一端分别与npn型三级管q1的集电极、npn型三级管q2的基极以及npn型三级管q6的基极连接，用于启动控制电路。
16.一种超低导通电阻平坦度模拟开关电路的具体实施方式，开关电路包括三个场效应管jfet，jfet管p1的漏极作为开关电路的输出端，源极与jfet管p3的源极连接，栅极分别与jfet管p2的栅极、jfet管p2的源极以及jfet管p3的栅极连接；jfet管p2的漏极与jfet管p3的漏极连接；将jfet管p1源极与jfet管p3源极相连后的端口作为开关电路的输入端；开关电路与控制电路连接。
17.开关电路与控制电路连接包括：控制电路的pnp型三级管q4的集电极连接jfet管p2的源极，控制电路的pnp型三级管q5的发射极连接jfet管p2的漏极。
18.一种超低导通电阻平坦度模拟开关电路，包含控制电路和开关电路；电路正常工作时，控制电路的信号输入端输入低电平时，模拟开关处于关断状态，控制电路的信号输入端输入高电平时，模拟开关处于开启状态。
19.具体的，当开关管控制信号en为低电平时，npn三极管q1处于截止状态，q2、q6的基极电位vb等于vdd，此时q2、q6处于开启状态，同时pnp三极管q3、q4、q5也处于开启状态，且q3、q4工作在饱和区，这时pjfet管p1、p2、p3的栅极点位vg接近于vdd，只要开关的模拟输入端s的信号电位不超过v
gs-v
gs(off)
(v
gs(off)
为pjfet管的夹断电压，本设计所采用工艺的pjfet管v
gs(off)
值为1.2v)，开关管p1就将处于关断状态，且p3也处于关断状态，此时模拟开关处于关断状态。
20.当开关管控制信号en为高电平时，npn三极管q1处于开启状态，q2、q6的基极电位vb等于gnd，此时q2、q6处于截止状态，同时pnp三极管q3、q4、q5因基极电流ib为零，故也处于截止状态。此时，模拟开关输入端s的信号通过pjfet管p3、p2传输到p1、p2、p3的栅极，故p1的v
gs
为0，p1一直处于开启状态，即模拟开关处于开启状态。
21.从图2中可以看出本发明设计的超低导通电阻平坦度模拟开关电路在正常工作时，其导通电阻几乎不会随着模拟输入端s的电压值变化而变化，即其导通电阻平坦度可以控制在1％以内。
22.综上，本发明公开一种具有超低导通电阻平坦度的模拟开关电路，其导通电阻平坦度可以控制在1％以内，提升模拟开关的插入损耗、总谐波失真等参数性能，从而提高模拟开关器件对音视频信号的传输质量，降低模拟开关器件对传输信号的影响。
23.以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。