用于阵列探测器的cmos单刀多掷开关的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子开关技术领域，特别涉及用于阵列探测器的CMOS单刀多掷开关。 技术背景
[0002] 随着微电子技术的发展，尤其是在光电集成方向的一个突出特点是小型化，阵列 探测器上含有的像元数目更多，像元间距更窄，这就决定了阵列探测器通道间相互耦合串 扰现象不容忽视。在阵列探测器中，为了得到所有像元的信号，需要单刀多掷开关切换不同 的探测器像元分时工作。而对于需要切换的信号频率有时带宽会很大，甚至到吉赫兹，使得 串扰现象更加严重，降低了探测器输出信号的信噪比。例如，对于自混频探测器，工作时需 要高频本振信号，随着探测器的数目增加，开关掷数的增加导致寄生电容增加，探测器得到 的本振信号的带宽就会降低，高频下的混频响应度就会很弱。
[0003] 以下结合图1说明通常阵列探测器开关选通工作原理。单刀多掷开关101由多个 单元开关102组成，当其中某个开关单元102闭合时，本振信号100与阵列探测器103上对 应的单元探测器相连，该探测器开始工作，输出信号将传至输出端104。而其余探测器未选 通，不工作。
[0004] 常规的单刀多掷开关中的单元开关电路由NMOS和PMOS构成，其栅极接控制信号， 衬底分别接地和电源，如图2所示。若阵列探测器开关需要切换N路探测器，那么就需要单 刀N掷开关，也就包含N个单元开关电路。单刀N掷开关的电路模型如图3所示。CS为单 元开关输入端对地的寄生电容，那么本振信号100对地的寄生电容等于N *CS。考虑到本振 信号发生器本身内阻（通常50 Ω )，当输入本振信号频率高时，它的幅值会衰减，带宽下降。 当开关关断时，存在串联寄生电容CDS，此时虽然开关断开，但高频信号仍会通过CDS漏到 探测器上，显然CDS越大，开关的隔离度越小，不应工作探测器越容易受到干扰。当开关闭 合时，RDS为其导通电阻，其值越小，探测器上的本振信号越大，响应度也越高；然而这时CS 和CDS会增大，反而降低了输入信号带宽。在常见的单刀多掷开关产品中，RDS往往很小， 约几毫欧~几欧姆，掷数不超过16掷。因此，随着开关的掷数增多，本振信号带宽会降低， 而且通道间的串扰更为严重。
【发明内容】
[0005] 为克服现有技术的不足，提高探测器上的本振信号带宽，增加探测器在高频本振 信号下的响应度。提高探测器与本振信号间的隔离度，降低阵列探测器通道间的耦合串扰。 为此，本发明采取的技术方案是，用于阵列探测器的CMOS单刀多掷开关，包含一个输入端 口 IN、一个直流电平端口 V和多个输出端口 OUT ;其中，每个输出端口 OUT连接一个单刀双 掷开关的单端，单刀双掷开关的双端分别与输入端口 IN、直流电平端口 V相连；直流电平端 口 V的电压与输出端口 OUT的直流电压相同。
[0006] 所述单刀双掷开关是由PMOS或NMOS单独组成，或者由PMOS和NMOS共同组成；当 由PMOS和NMOS共同组成时，单刀多掷开关包含三个由PMOS和NMOS组成的开关Sl、S2和 S3,以及一个由PMOS和NMOS组成的反相器N，输入端口 IN与输出端口 OUT之间串联了两 级开关Sl和S2实现通断，当控制端高电平时，控制端与反相器控制构成Sl的两个CMOS管 MPl、丽1和构成S2的两个CMOS管MP2、丽2断开；控制构成S3的两个CMOS管MP3和丽3 闭合，即开关Sl和S2断开，开关S3闭合，输入端口 IN与输出端口 OUT断开，输出端口 OUT 与直流电平端口 V导通；当控制端置为低电平时，输入端口 IN与输出端口 OUT道通，输出端 口 OUT与直流电平端口 V断开。
[0007] 所述的单刀双掷开关输入端口 IN与输出端口 OUT之间的导通电阻为50-10K欧 姆；直流电平端口 V与输出端口 OUT之间的导通电阻为1-10K欧姆。
[0008] 与阵列探测器和控制单元组合应用：阵列探测器中的每个探测器的一端连接一个 输出端口 0UT，每个探测器的另一端连接直流电平端口 V，控制单元连接单刀双掷开关控制 端进行开关连接选择。
[0009] 输入端口 IN与输出端口 OUT之间串联了两级开关Sl和S2实现通断，两级开关 可为单一开关、串联三级、串联多级开关中的任一种代替。
[0010] 与已有技术相比，本发明的技术特点与效果：
[0011] 通常探测器的阻抗大于10ΚΩ，因此设计的开关导通电阻可以较大，以减小开关对 地的寄生电容，从而增加高频本振信号的带宽。探测器不工作时，通过开关的切换使得其两 端电压相同，其原先本振信号输入端被置于固定电平，不易受到高频本振信号和旁路探测 器的串扰，增加探测器在高频本振信号下的响应度，提高探测器与本振信号间的隔离度。
【附图说明】
[0012] 图1是阵列探测器开关选通示意图。
[0013] 图2是常规CMOS单元开关电路。
[0014] 图3是单刀多掷开关的简化电路模型。
[0015] 图4本发明所示的单刀多掷开关示意图。
[0016] 图5是实施例中单刀双掷开关与8*2阵列探测器的连接关系图。
[0017] 图6是实施例中单刀双掷开关中单元开关电路结构图。
[0018] 图7是实施例中单刀双掷开关的电路模型。
【具体实施方式】
[0019] 本发明提供了一种用于阵列探测器的CMOS单刀多掷开关，它由多个单刀双掷 CMOS开关S组成，包含一个输入端口 IN、一个直流电平端口 V和多个输出端口 OUT。其中， 输入端口 IN和每个输出端口 OUT之间由一个单刀双掷开关相连，如图4所示。
[0020] 所述的多个单刀双掷开关的第一选通支路2与输入端IN相连，第二选通支路3与 直流电平端口 V相连。
[0021] 所述多个单刀双掷开关的个数为三个或三个以上。
[0022] 所述单刀双掷开关是由PMOS或NMOS单独组成，或者由PMOS和NMOS共同组成。
[0023] 所述的直流电平端口 V的电压与输出端OUT的直流电压相同。
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