通道选择开关和模数转换器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种通道选择开关和模数转换器，其中，通道选择开关包括：包括多条开关支路，各开关支路的输出端相连，其特征在于，每一条开关支路包括多级电容开关，同一条开关支路中的各电容开关之间串联；同一条开关支路中相邻的两级电容开关之间设置有对地下拉开关，在所述开关支路上的所有电容开关都截止时，所述对地下拉开关接地，以将与所述对地下拉开关相连的两个电容开关接地。本实用新型提供的通道选择开关和模数转换器能够解决现有的通道选择开关容易出现失真的问题，降低了通道选择开关的失真度。
【专利说明】通道选择开关和模数转换器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电路技术，尤其涉及一种通道选择开关和模数转换器。
【背景技术】
[0002]随着集成电路的不断发展，芯片的集成度越来越高，一个芯片可以接收多个通道发送来的数据，并进行相应的处理。例如:模数转换器、滤波器以及比较器等，均可以采用一套数据处理结构对多个通道发来的数据进行处理。以模数转换器为例，模数转换器中设置有通道选择开关，可以在多个通道之间进行切换，以对多个通道发来的模拟量数据进行模数转换。上述实现方式能够降低芯片的功耗，且能够降低制造成本，已经得到了较为广泛的应用。
[0003]现有的通道选择开关包括至少两条开关支路，其中每一条开关支路对应一个数据通道，即每一条开关支路的输入端都与对应的数据通道连接，用于传输通过对应数据通道发送来的数据。所有开关支路的输出端连接在一起，作为通道选择开关的输出端。通常，开关支路上设置有场效应管作为开关器件，场效应管的源极和漏极用于传输数据，在场效应管导通时，场效应管的源极和漏极连通实现数据的传输；在场效应管截止时，其源极和漏极断开。
[0004]虽然在场效应管截止时，其源极和漏极断开，不能实现数据的传输，但其源极和漏极分别连接至数据通道发来的模拟信号和输出信号，因此，各开关支路之间会存在相互的信号干扰，如果有一路的信号频率较高，会导致通道选择开关的输出信号发生较大波动，导致输出信号失真。
实用新型内容
[0005]本实用新型提供一种通道选择开关和模数转换器，用于解决现有的通道选择开关容易出现失真的问题，以降低通道选择开关的失真度。
[0006]本实用新型实施例提供一种通道选择开关，包括多条开关支路，各开关支路的输出端相连，每一条开关支路包括多级电容开关，同一条开关支路中的各电容开关之间串联；
[0007]同一条开关支路中相邻的两级电容开关之间设置有对地下拉开关，在所述开关支路上的所有电容开关都截止时，所述对地下拉开关接地，以将与所述对地下拉开关相连的两个电容开关接地。
[0008]如上所述的通道选择开关，所述电容开关包括输入端、输出端和控制端；
[0009]同一条开关支路中的首级电容开关的输入端接收通道数据，末级电容开关的输出端作为所述开关支路的输出端；
[0010]同一条开关支路中除首级开关电容和末级开关电容之外的其余各开关电容之间依次串接；
[0011]电容开关的控制端接收数据选择控制信号，当数据选择控制信号有效时，所述电容开关的输入端和输出端连通。
[0012]如上所述的通道选择开关，所述电容开关包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管为η沟道场效应管，所述第二场效应管为P沟道场效应管；
[0013]所述第一场效应管的漏极和第二场效应管的源极相连，作为所述电容开关的输入端；所述第一场效应管的源极和第二场效应管的漏极相连，作为所述电容开关的输出端；
[0014]所述第一场效应管的栅极作为所述电容开关的控制端，接收所述数据选择控制信号；所述第二场效应管的栅极接收与所述数据选择控制信号互为反相的信号，以使所述第一场效应管和第二场效应管同步导通或截止。
[0015]如上所述的通道选择开关，所述对地下拉开关包括第一数据端、第二数据端和开关控制端；
[0016]所述第一数据端用于与相邻的两级电容开关连接，第二数据端接地，开关控制端接收开关控制信号，当所述开关控制端接收到有效的开关控制信号时，所述第一数据端和第二数据端连通。
[0017]如上所述的通道选择开关，所述对地下拉开关为第三场效应管，所述第三场效应管为η沟道场效应管；
[0018]所述第三场效应管的漏极作为所述对地下拉开关的第一数据端；所述第三场效应管的源极作为所述对地下拉开关的第二数据端；所述第三场效应管的栅极作为所述对地下拉开关的开关控制端。
[0019]如上所述的通道选择开关，所述对地下拉开关的开关控制端经奇数个反相器与所述电容开关的控制端相连。
[0020]如上所述的通道选择开关，一条开关支路中的电容开关的级数为2。
[0021]本实用新型另一实施例提供一种模数转换器，包括如上所述的通道选择开关。
[0022]本实用新型实施例提供的技术方案通过在每个开关支路中的两级电容开关之间设置一个对地下拉开关，该对地下拉开关在该开关支路断开时导通，以将与对地下拉开关连接的两级电容开关接地，避免对相邻开关支路造成干扰，降低通道选择开关的失真度。且采用上述技术方案提供的电容开关，能够弥补电容开关自身的阈值电压的损失，进一步降低了信号的失真度。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型实施例一提供的通道选择开关的结构示意图；
[0024]图2为本实用新型实施例二提供的通道选择开关的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]实施例一
[0026]鉴于现有的通道选择开关中，当某一开关支路断开时，虽然该开关支路中的所有场效应管都处于截止状态，但场效应管的源极和漏极仍保持有电信号，因此会对相邻的开关支路造成信号干扰，导致现有的通道选择开关容易产生信号失真的问题，本实用新型实施例提出了一种新型的通道选择开关，能够在某一开关支路处于断开状态时，将该支路上的开关强制接地，避免对相邻开关支路造成信号干扰。[0027]图1为本实用新型实施例一提供的通道选择开关的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的通道选择开关可以包括:多条开关支路，各开关支路的输出端相连，每一条开关支路包括多级电容开关，同一条开关支路上的各电容开关串联。同一条开关支路中，相邻的两级电容开关之间设置有对地下拉开关，在开关支路上的所有电容开关都截止时，该对地下拉开关接地，以将与对地下拉开关相连的两个电容开关接地。
[0028]每一条开关支路上包括多级电容开关，有多种情况:其一，若只包含两级开关电容，则在两级开关电容之间设置一个对地下拉开关；其二，若包含三级或三级以上的电容开关，则可以在相邻的两级电容开关之间都设置一个对地下拉开关，各对地下拉开关在所有电容开关都截止时接地，以将与每个对地下拉开关连接的两个电容开关强制接地。
[0029]其中，各电容开关都可以包括输入端、输出端和控制端，同一条开关支路中的首级电容开关的输入端接收通道数据，末级电容开关的输出端作为开关支路的输出端，首级和末级中间的各开关电容依次串接。各电容开关的控制端接收外部电路发来的数据选择控制信号，对于一个电容开关而言，当接收到的数据选择控制信号有效时，则该电容开关导通，也即其输入端和输出端连通。
[0030]对地下拉开关可以包括第一数据端、第二数据端和开关控制端，其中，第一数据端与相邻的两级电容开关连接，第二数据端接地，开关控制端接收开关控制信号。当开关控制端接收到有效的开关控制信号时，对地下拉开关导通，也即其第一数据端和第二数据端连通。
[0031]本实施例以开关支路上设置有两级电容开关为例，来对通道选择开关的实现方式进行具体的说明，本领域技术人员可根据本实施例的技术方案进行适当的修改，以得到在开关支路上设置三个或者三个以上电容开关的实现方式。
[0032]具体的，每一条开关支路包括第一级电容开关1、第二级电容开关2和对地下拉开关3。其中，第一级电容开关I的输入端用于接收通道数据，具体可以与该通道选择开关所在芯片的对应数据输入端连接，接收一个数据通道发来的通道数据。第一级电容开关I的输出端与第二级电容开关2的输入端连接。第二级电容开关2的输出端作为开关支路的输出端，与其它开关支路的输出端相连。
[0033]对地下拉开关3的第一数据端与第一级电容开关I的输出端连接，也可以与第二级电容开关2的输入端连接，对地下拉开关3的第二数据端接地。
[0034]上述第一级电容开关I与第二级电容开关2的结构可以相同，并且接收相同的数据选择控制信号，以在该数据选择控制信号有效时实现同步导通，或在该数据选择控制信号无效时同步截止。
[0035]对地下拉开关3接收到的开关控制信号与两个电容开关接收到的数据选择控制信号的相位互为反相，以实现在电容开关截止时，对地下拉开关3导通并接地，而在电容开关导通时，对地下拉开关3截止。
[0036]假设该开关支路与通道O连接，接收从通道O发送来的数据，则上述开关支路的工作过程为:
[0037]第一级电容开关I和第二级电容开关2接收到有效的数据选择控制信号，例如为高电平，则第一级电容开关I和第二级电容开关2导通，从通道O发来的通道数据依次通过第一级电容开关I和第二级电容开关2输出。对地下拉开关3接收到无效的开关控制信号，为低电平，则对地下拉开关3截止，不影响开关支路的信号传输过程。
[0038]第一级电容开关I和第二级电容开关2接收到无效的数据选择控制信号，例如为低电平，则第一级电容开关I和第二级电容开关2均截止，不再传输从通道O发来的通道数据。对地下拉开关3接收到有效的开关控制信号，为高电平，则对地下拉开关3导通，并使得第一级电容开关I和第二级电容开关2中与对地下拉开关3连接的一端接地，使得该开关支路中各连接端均与地等电位，不会对相邻的开关支路产生信号干扰。
[0039]多个开关支路的输入端分别与一个数据通道连接，各开关支路的输出端连接在一起，作为通道选择开关的输出端，能够切换不同的根据控制信号切换至不同的数据通道，以对不同数据通道发来的数据进行传输。
[0040]本实施例提供的技术方案通过在每个开关支路中相邻的两级电容开关之间设置一个对地下拉开关，在该开关支路断开时，该对地下拉开关导通接地，以将与该对地下拉开关连接的两级电容开关接地，避免对相邻开关支路造成干扰，降低通道选择开关的失真度。
[0041]实施例二
[0042]图2为本实用新型实施例二提供的通道选择开关的结构示意图。本实施例是在上述实施例的基础上，对通道选择开关进行了优化。
[0043]如图2所示，该通道选择开关中的对地下拉开关3可以为现有技术中常用的开关器件，例如三极管、场效应管等，本实施例以场效应管为例，对地下拉开关3为第三场效应管T3，具体可以为η沟道场效应管。则第三场效应管Τ3的漏极作为对地下拉开关3的第一数据端，第三场效应管Τ3的源极作为对地下拉开关3的第二数据端，第三场效应管Τ3的栅极作为对地下拉开关3的开关控制端。
[0044]对地下拉开关3的工作原理为:当对地下拉开关3的开关控制端接收到高电平时，对地下拉开关3导通，其第一数据端和第二数据端连通并接地。当对地下拉开关3的开关控制端接收低电平时，对地下拉开关3截止，其第一数据端和第二数据端断开。
[0045]对地下拉开关3的作用就是其所在的开关支路中的电容开关均为断开状态时导通，其开关控制信号的接收方式可以由技术人员来进行具体的设定，最简单的一种方式是将对地下拉开关3的开关控制端经奇数个反相器与第一级电容开关I或第二级电容开关2的控制端相连，为了降低信号能量的损失，可采用一个反相器。
[0046]另外，上述实施例中的第一级电容开关I和第二级电容开关2也可以为现有技术中常用的开关器件，本实施例以场效应管为例，即第一级电容开关I和第二级电容开关2均可以为场效应管，两个电容开关的漏极和源极作为数据端串接在开关支路上，其控制端接收相同的控制信号。
[0047]由于场效应管在导通时会产生一定的阈值电压损失，假设损失的预置电压为VTH，导致η沟道场效应管导通时源极输出的电压要低于漏极输入的电压VCC，源极输出的电压为VCC-Vth ；ρ沟道场效应管导通时漏极输出的电压要高于源极输入的电压GND，漏极输出的电压为GND+Vth，造成信号失真。鉴于此，本实施例还提供一种优选的电容开关，能够避免阈值电压的损失。
[0048]具体的，电容开关可以包括第一场效应管Tl和第二场效应管T2，其中，第一场效应管Tl为η沟道场效应管,第二场效应管Τ2为P沟道场效应管。第一场效应管Tl的漏极和第二场效应管Τ2的源极相连，作为电容开关的输入端，第一场效应管Tl的源极和第二场效应管T2的漏极相连,作为电容开关的输出端。第一场效应管Tl的栅极作为电容开关的控制端，接收数据选择控制信号；第二场效应管Τ2的栅极接收与数据选择控制信号互为反相的信号，以使第一场效应管Tl和第二场效应管Τ2同步导通或截止。
[0049]采用上述的电路结构，第一场效应管Tl输出的电压VCC-Vth与第二场效应管Τ2输出的电压gnd+vth相叠加，则可以弥补阈值电压的损失，避免信号失真。
[0050]若采用上述电容开关，则对地下拉开关3的开关控制端可经过一个反相器连接至第二场效应管T2的栅极，或者不需要反相器直接连接至第一场效应管Tl的栅极，即可以实现第一电容开关I和第二电容开关2均为断开状态时，对地下拉开关3导通。
[0051]本实施例提供的技术方案通过在每个开关支路中相邻的两级电容开关之间设置一个对地下拉开关，该对地下拉开关在该开关支路断开时导通，以将与对地下拉开关连接的两级电容开关接地，避免对相邻开关支路造成干扰，降低通道选择开关的失真度。且采用上述技术方案提供的电容开关，能够弥补电容开关自身的阈值电压的损失，进一步降低了Ih号的失真度。
[0052]本实用新型另一实施例还提供一种模数转换器，可以包括上述任一实施例所提供的通道选择开关，能够避免在各开关支路之间产生信号干扰，降低失真度。
[0053]上述任一实施例所提供的通道选择开关还可以应用在滤波器、比较器以及其它需要进行通道切换的器件中，都具有相同的技术效果，降低信号传输的失真度。
[0054]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种通道选择开关，包括多条开关支路，各开关支路的输出端相连，其特征在于，每一条开关支路包括多级电容开关，同一条开关支路中的各电容开关之间串联； 同一条开关支路中相邻的两级电容开关之间设置有对地下拉开关，在所述开关支路上的所有电容开关都截止时，所述对地下拉开关接地，以将与所述对地下拉开关相连的两个电容开关接地。
2.根据权利要求1所述的通道选择开关，其特征在于，所述电容开关包括输入端、输出立而和控制2而； 同一条开关支路中的首级电容开关的输入端接收通道数据，末级电容开关的输出端作为所述开关支路的输出端； 同一条开关支路中除首级开关电容和末级开关电容之外的其余各开关电容之间依次串接； 电容开关的控制端接收数据选择控制信号，当数据选择控制信号有效时，所述电容开关的输入端和输出端连通。
3.根据权利要求2所述的通道选择开关，其特征在于，所述电容开关包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管为η沟道场效应管，所述第二场效应管为P沟道场效应管； 所述第一场效应管的漏极和第二场效应管的源极相连，作为所述电容开关的输入端；所述第一场效应管的源极和第二场效应管的漏极相连，作为所述电容开关的输出端； 所述第一场效应管的栅极作为所述电容开关的控制端，接收所述数据选择控制信号；所述第二场效应管的栅极接收与所述数据选择控制信号互为反相的信号，以使所述第一场效应管和第二场效应管同步导通或截止。
4.根据权利要求1或3所述的通道选择开关，其特征在于，所述对地下拉开关包括第一数据端、第二数据端和开关控制端； 所述第一数据端用于与相邻的两级电容开关连接，第二数据端接地，开关控制端接收开关控制信号，当所述开关控制端接收到有效的开关控制信号时，所述第一数据端和第二数据端连通。
5.根据权利要求4所述的通道选择开关，其特征在于，所述对地下拉开关为第三场效应管，所述第三场效应管为η沟道场效应管； 所述第三场效应管的漏极作为所述对地下拉开关的第一数据端；所述第三场效应管的源极作为所述对地下拉开关的第二数据端；所述第三场效应管的栅极作为所述对地下拉开关的开关控制端。
6.根据权利要求5所述的通道选择开关，其特征在于，所述对地下拉开关的开关控制端经奇数个反相器与所述电容开关的控制端相连。
7.根据权利要求6所述的通道选择开关，其特征在于，一条开关支路中的电容开关的级数为2。
8.一种模数转换器，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的通道选择开关。
【文档编号】H03K17/687GK203761374SQ201420154520
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】刘敬辉, 杨宗仁 申请人:龙芯中科技术有限公司