用于转换时间长的信号的低发射电子开关的制作方法

1.本发明大体上涉及电子开关，且更具体地，涉及用于切换具有相对较长转换时间的二进制信号的低发射电子开关。


背景技术：

2.常规的开关技术是通过低电磁发射(eme)实现电压转换，以满足电磁兼容性(emc)标准。常规技术对于某些应用可能已经足够了，但是对于电磁抗扰度(emi)很重要并且需要较长的转换时间的应用，它们存在缺点。这些技术有双重的主要缺点。第一缺点是常规技术使用反馈控制。具有反馈的驱动器意味着电路在转换时间内容易受到干扰。反馈控制的另一缺点是，反馈电路需要设计复杂性增加并且占用宝贵电路面积的控制回路。
3.常规技术的第二缺点是，它们使用数字驱动的开关，这些开关被分区成许多较小的开关，其中每个开关都会引起电阻的微小而渐进的变化。常规技术可应用于在兆赫(mhz)范围上工作的信号或通信总线，因为转换相对较快且因此开关分区的数目可管理。典型情况可能是用于mhz范围内的开关频率的32个分区。然而，对于开关频率在千赫兹(khz)范围内的总线或信号，为确保每个分区对发射的贡献非常小而需要的分区数目过多，例如约数千个。在这种情况下，在面积和电路复杂性方面，常规技术让人望而却步。


技术实现要素：

4.根据一种实施方式，一种开关设备包括：
5.多个电流支路，每个电流支路具有耦合在输出节点与参考节点之间的电流端，每个电流支路具有控制端，并且每个电流支路响应于施加到所述控制端的驱动信号而产生电流；以及
6.斜率电路系统，其具有响应于输入信号的至少一个输入，并且具有多个驱动输出，每个驱动输出耦合到所述多个电流支路中相应一个的控制端，其中所述斜率电路系统响应于所述输入信号的转换而根据多个斜率函数中的相应一个斜率函数，一次一个地激活或停用所述多个电流支路，使得所述输出节点遵循预定的电压
‑
电流函数。
7.在一个或多个实施方式中：
8.所述预定的电压
‑
电流函数包括多个电压
‑
电流点，所述多个电压
‑
电流点包括在第一电压电平与第二电压电平之间递增地变化的多个电压值和相应多个电流值；并且
9.其中，选择所述多个电流支路中的每个电流支路的电阻以与总电阻结合，以实现所述多个电压
‑
电流点中的相应一个。
10.在一个或多个实施方式中，所述斜率电路系统包括：
11.多个斜率控制电路，每个斜率控制电路包括：
12.电容器，其耦合到所述多个驱动输出中的相应一个驱动输出；以及
13.电流不足型反相器，其具有提供响应于二进制输入而对所述电容器进行充电或放电的电流的输出。
14.在一个或多个实施方式中，所述开关设备另外包括：
15.延迟电路系统，其具有接收所述输入信号的输入并且具有提供各自以递增的延迟时间分开的多个延迟信号的多个输出；并且
16.其中所述斜率电路系统包括多个斜率控制电路，每个斜率控制电路具有接收所述多个延迟信号中的一个的输入，并且每个斜率控制电路具有根据所述多个斜率函数中的相应一个斜率函数提供所述多个驱动输出中的相应一个驱动输出的输出。
17.在一个或多个实施方式中，所述斜率电路系统包括多个斜率控制电路，所述多个斜率控制电路以菊链形式从第一斜率控制电路耦合到最后一个斜率控制电路，其中所述第一斜率控制电路接收所述输入信号，并且其中所述第一斜率控制电路到倒数第二斜率控制电路中的每一个具有耦合到下一个斜率控制电路的输入的驱动输出。
18.在一个或多个实施方式中，所述开关设备另外包括延迟电路系统，所述延迟电路系统包括多个延迟电路，每个延迟电路延迟所述斜率电路系统的所述输出处的所述多个驱动输出中的相应一个驱动输出。
19.在一个或多个实施方式中，所述开关设备另外包括：
20.延迟电路系统，其具有接收所述输入信号的输入和提供延迟信号的输出；并且
21.其中所述斜率电路系统包括多个斜率控制电路，所述多个斜率控制电路以菊链形式从第一斜率控制电路耦合到最后一个斜率控制电路，其中所述第一斜率控制电路接收所述延迟信号，并且其中所述第一斜率控制电路到倒数第二斜率控制电路中的每一个具有耦合到下一个斜率控制电路的输入的驱动输出。
22.在一个或多个实施方式中，所述斜率电路系统包括：
23.电流镜，其驱动上部节点与下部节点之间的预定电流；以及
24.多个斜率控制电路，每个斜率控制电路包括：
25.电容器，其耦合到提供所述多个驱动信号中的相应一个的驱动输出节点；
26.第一反相器，其具有耦合到输入节点的输入并且具有耦合到中间节点的输出；以及
27.第二反相器，其耦合到所述电流镜的所述上部节点和所述下部节点，所述第二反相器具有耦合到所述中间节点的输入和耦合到所述驱动输出节点的输出，用于以所述预定电流对所述电容器进行充电或放电。
28.在一个或多个实施方式中，所述多个斜率控制电路中的每一个包括：
29.第一p沟道装置，其具有耦合到供应节点的源极端、具有耦合到输入节点的栅极端，并且具有耦合到中间节点的漏极端；
30.第一n沟道装置，其具有耦合到参考供应节点的源极端、具有耦合到所述输入节点的栅极端，并且具有耦合到所述中间节点的漏极端；
31.第二p沟道装置，其具有耦合到所述供应节点的源极端、具有耦合到所述上部节点的栅极端，并且具有漏极端；
32.第三p沟道装置，其具有耦合到所述第二p沟道装置的所述漏极端的源极端、具有耦合到所述中间节点的栅极端，并且具有耦合到所述驱动输出节点的漏极端；
33.第二n沟道装置，其具有耦合到所述驱动输出节点的源极端、具有耦合到所述中间节点的栅极端，并且具有漏极端；以及
34.第三n沟道装置，其具有耦合到所述第二n沟道装置的所述漏极端的源极端、具有耦合到所述下部节点的栅极端，并且具有耦合到所述参考供应节点的漏极端。
35.在一个或多个实施方式中，所述多个电流支路中的每一个包括晶体管，所述晶体管具有耦合到所述输出节点的第一电流端、具有耦合到所述参考节点的第二电流端，并且具有接收所述多个驱动输出中的相应一个驱动输出的控制端，其中所述晶体管的大小被设定成提供相应电流。
36.在一个或多个实施方式中，所述多个电流支路中的每一个包括：
37.电阻器，其具有耦合到所述输出节点的第一端并且具有第二端；以及
38.晶体管，其具有耦合到所述电阻器的所述第二端的第一电流端、耦合到所述参考节点的第二电流端，以及接收所述多个驱动输出中的相应一个驱动输出的控制端；
39.其中选择所述电阻器的电阻和所述晶体管的大小以提供相应电流量。
40.根据一种实施方式，一种切换二进制信号的方法包括：
41.转换输入信号；以及
42.应用多个斜率函数中的相应一个斜率函数，一次一个地驱动多个驱动输出中的相应一个驱动输出，以控制设置在输出节点与参考节点之间的多个电流支路中的相应一个，使得所述输出节点遵循预定的电压
‑
电流函数。
43.在一个或多个实施方式中，所述应用包括应用多个斜率函数中的相应一个斜率函数以激活或停用所述多个电流支路中的相应一个。
44.在一个或多个实施方式中，所述应用包括选择性地切换电流不足型反相器，以驱动到所述电容器的充电或放电电流。
45.在一个或多个实施方式中，所述方法另外包括：
46.延迟所述输入信号以提供各自以递增的延迟时间分开的多个延迟信号；以及
47.通过多个斜率控制电路中的相应一个斜率控制电路接收所述多个延迟信号中的每一个延迟信号，其中每个斜率控制电路根据所述多个斜率函数中的相应一个斜率函数提供所述多个驱动输出中的相应一个驱动输出。
48.在一个或多个实施方式中，所述方法另外包括通过从第一斜率控制电路到最后一个斜率控制电路菊链式连接的多个斜率控制电路中的每一个产生多个斜率函数中的相应一个斜率函数，使得每个斜率函数提供所述多个驱动输出中的相应一个驱动输出。
49.在一个或多个实施方式中，所述方法另外包括延迟所述多个斜率控制电路的所述多个驱动输出中的每一个驱动输出。
50.在一个或多个实施方式中，所述方法另外包括：
51.延迟所述输入信号并且提供延迟输入信号；
52.通过从第一斜率控制电路到最后一个斜率控制电路菊链式连接的多个斜率控制电路中的每一个产生多个斜率函数中的相应一个斜率函数，使得每个斜率函数提供所述多个驱动输出中的相应一个驱动输出；以及
53.通过所述第一斜率控制电路接收所述延迟输入信号。
54.在一个或多个实施方式中，所述应用包括将所述多个斜率函数中的相应一个斜率函数应用到多个晶体管中的相应一个晶体管的控制端，每个晶体管具有耦合到所述输出节点的第一电流端，每个晶体管具有耦合到所述参考节点的第二电流端，并且每个晶体管具
有接收所述多个驱动输出中的相应一个驱动输出的控制端，其中所述多个晶体管中的每一个晶体管的大小被设定成提供多个电流电平中的相应一个电流电平。
55.在一个或多个实施方式中，所述应用包括将所述多个斜率函数中的相应一个斜率函数应用到多个晶体管中的相应一个晶体管的控制端，每个晶体管具有耦合到多个电阻器中的相应一个电阻器的第一端的第一电流端，每个电阻器具有耦合到所述输出节点的第二端，所述多个晶体管中的每一个晶体管具有耦合到所述参考节点的第二电流端，并且所述多个晶体管中的每一个晶体管具有接收所述多个驱动输出中的相应一个驱动输出的控制端，其中所述多个晶体管中的每一个晶体管都被设定大小，并且所述多个电阻器中的每一个电阻器具有电阻，以提供多个电流电平中的相应一个电流电平。
附图说明
56.本发明的实施例借助于例子来说明并且不受附图限制。图中的类似参考标记可以指示类似元件。为了简单和清晰起见示出图中的元件，并且不一定按比例绘制元件。
57.图1是根据本公开的一个实施例实施的开关电路的简化示意框图。
58.图2是根据本公开的另一实施例实施的开关电路的简化示意框图。
59.图3是根据本公开的又另一实施例实施的开关电路的简化示意框图。
60.图4是绘制输出信号dout、延迟信号d1
‑
d6和驱动信号gd1
‑
gd6与时间之间的关系的一系列时序图，其示出了n＝6的图1的开关电路的实施例的操作。
61.图5、6和7是根据本公开的一个实施例的示出作为例子的局部互连网络(lin)总线的示例性电压
‑
电流函数的一系列图，其中针对n＝31的配置具有一组电子开关q1
‑
q31的相应大小。
62.图8是根据本公开的一个实施例实施的可用作图1、2或3的任何开关电路的斜率电路系统的斜率电路系统的示意图。
63.图9是根据本公开的替代实施例的包括用电阻器和晶体管实施的电流支路的开关电路系统的简化示意图。
具体实施方式
64.为了满足电磁兼容性(emc)标准，需要切换具有低电磁发射(eme)的二进制信号，所述标准具有较长的转换时间，而无需使用反馈，并且也无需使用过多的开关分区。如本文所述的低发射电子开关能够在不使用过多开关或开关分区的情况下切换具有较长转换时间的信号。开关设备包括多个电流支路和斜率电路系统，其中每个电流支路具有控制输入。电流支路中的每一个基于施加到控制输入的驱动信号产生相应电流，其中所述相应电流与任何其它激活电流支路的电流组合。斜率电路系统响应于输入信号并且具有多个驱动输出，所述多个驱动输出各自耦合到电流支路中的相应一个的控制端。斜率电路系统响应于输入信号的转换而依序一次一个地激活或停用电流支路，同时对每个电流支路应用斜率函数，使得输出节点遵循预定的电压
‑
电流函数。每个电流支路可使用mos晶体管等来实施。每个电流支路可包括与相应mos晶体管串联的电阻器。
65.在一个实施例中，n个电流支路由斜率电路系统的n个斜率控制电路依序激活或停用。可使用提供一个或多个延迟信号的延迟电路系统来实现顺序激活。在一个实施例中，延
迟电路系统响应于输入信号提供n个顺序延迟信号，其中每个延迟信号被提供到n个斜率控制电路中的相应一个的输入。第一延迟可为零(即，输入信号被直接提供到用于控制第一电流支路的第一斜率控制电路)。在另一实施例中，输入信号直接或通过延迟电路系统提供到第一控制电路的输入，其中n个斜率控制电路系统以菊链式链接在一起以用于顺序操作。在菊链式配置中，第一斜率控制电路的输出耦合到第二斜率控制电路的输入，所述第二斜率控制电路的输出耦合到第三斜率控制电路的输入，并依此类推，所述第三斜率控制电路耦合到倒数第二斜率控制电路的输入，所述倒数第二斜率控制电路的输出耦合到最后一个斜率控制电路的输入，所述最后一个斜率控制电路将第n个驱动输出提供到第n个电子开关。
66.斜率控制电路中的每一个的斜率函数提供相应的转换延迟，并且不是阶跃函数。斜率控制电路中的每一个的一个或多个斜率函数的形状可以是线性或非线性的。本文所描述的实施例示出了其中电容器以相对恒定的电流电平充电或放电的线性函数。恒定电流可使用电流不足型反相器等实现。非线性斜率函数的例子包括(任何适当程度的)指数斜率或正弦斜率等。
67.图1是根据本公开的一个实施例实施的开关电路100的简化示意框图。将输入信号din提供到延迟电路系统102的输入，提供n个延迟信号d1、d2、...、dn(d1
‑
dn)的顺序集合，其中n是大于1的任何合适整数。将延迟信号d1
‑
dn提供到斜率电路系统104的相应输入，所述斜率电路系统具有将一组n个驱动信号gd1、gd2、...、gdn(gd1
‑
gdn)提供到开关电路系统106的相应输入的相应输出。开关电路系统106耦合在输出节点108与供应参考节点(例如，地面(gnd))之间，其中输出节点108产生输出信号dout。具有电阻r的上拉电阻器110耦合在电源电压vdd与输出节点108之间。
68.在所示出的实施例中，斜率电路系统104包括一系列n个斜率控制电路，其个别地标记为斜率控制1、斜率控制2、...、斜率控制n(或斜率控制电路1
‑
n)，每个斜率控制电路具有分别接收延迟信号d1
‑
dn中的相应一个的输入，并且每个斜率控制电路提供驱动信号gd1
‑
gdn中的相应一个。开关电路系统106包括形成n个开关支路的n个电子开关q1、q2、...、qn(q1
‑
qn)，每个开关支路具有接收驱动信号gd1
‑
gdn中的相应一个的控制输入，并且每个开关支路具有耦合在输出节点108与gnd之间的电流端。电子开关q1
‑
qn被示为n型或n沟道装置，更具体地说是n沟道mos(nmos)晶体管，每个晶体管具有作为控制输入的栅极端和作为耦合在输出节点108与gnd之间的电流端的漏极端和源极端。在其它实施例中，开关电路系统106可被配置成替代极性装置，例如p型或p沟道mos(pmos)晶体管，或者配置为替代装置类型，例如n型或p型双极结晶体管(bjt)等(例如，npn或pnp晶体管)。
69.在操作中，din和dout相对于彼此转换成相反的二进制状态。在初始条件下，d1
‑
dn和gd1
‑
gdn各自具有与din相同的二进制状态，其中这些信号中的每一个最终在第一二进制状态与第二二进制状态之间切换。响应于din从第一二进制状态转换到第二二进制状态，d1在第一延迟之后从第一二进制状态转换到第二二进制状态，然后d2在第二延迟之后从第一二进制状态转换到第二二进制状态，并依此类推，在n次延迟之后转换到最后延迟信号dn。n个延迟中的每一个可具有基本上相同的周期或可具有不同的周期。驱动信号gd1
‑
gdn中的每一个响应于延迟信号d1
‑
dn中的相应一个的转换而开始转换。然而，驱动信号gd1
‑
gdn中的每一个的转换遵循由斜率控制电路1
‑
n中的相应一个限定的相应斜率函数。因此，响应于d1转换，gd1转换遵循由斜率控制电路1限定的斜率函数，响应于d2转换，gd2转换遵循由斜
率控制电路2限定的斜率函数，并依此类推，响应于dn的转换，其中gdn转换遵循由斜率控制电路n限定的斜率函数。
70.延迟电路系统102可以任何合适的方式实施。在一个实施例中，例如，延迟电路系统102可实施为延迟缓冲器(未示出)的延迟管线，其包括非反相或反相延迟缓冲器等的任何组合。在另一实施例中，延迟电路系统102可以被实施为由具有用于控制延迟周期的适当频率的由数字时钟(未示出)驱动的菊链式触发器(未示出)的管线。在一个实施例中，延迟1
‑
n中的每一个基本上相同。在另一实施例中，所述延迟中的一个或多个可不同直到所有延迟都彼此不同。例如，延迟周期可以从一个到下一个增加或减少。
71.在替代实施例中，如通过连接线112所指示，可以绕过从din到d1的第一延迟周期。在这种情况下，din可直接提供到第一斜率控制电路1的输入。可替换的是，从din到d1的延迟可为最小或零。其余的延迟信号d2
‑
dn以与先前所描述的相同的方式但相对于din依序延迟。操作基本上类似，但可改变发射的电平。
72.在一个实施例中，可以基本上相同的方式配置斜率控制电路1
‑
n中的每一个，其中斜率控制电路1
‑
n中的每一个具有相同的斜率函数。在另一实施例中，可针对不同的斜率函数不同地配置斜率控制电路1
‑
n中的一个或多个。一个或多个斜率函数的形状可以是线性或非线性的。非线性斜率函数的例子包括(任何适当程度的)指数斜率或正弦斜率等。应注意，每个斜率函数都不是简单的阶跃函数，使得开关q1
‑
qn中没有一个是数字控制的。每个斜率函数在第一电压电平和第二电压电平之间(例如，在vdd与gnd之间)以配置的或固有的延迟进行转换，以最小化从一个开关到下一个开关的开关发射。
73.开关q1
‑
qn中的每一个响应于栅极驱动信号gd1
‑
gdn中的相应一个的转换而接通或断开。如果开关q1
‑
qn中每一个最初都断开，gd1
‑
gd2从低(例如，在地面或接近地面)转换到高(高达vdd)，则开关q1
‑
qn中的每一个都接通，使得dout从高转换到低。如果开关q1
‑
qn中的每一个最初都接通，gd1
‑
gd2从高转换到低，则开关q1
‑
qn中的每一个都断开，使得dout从低开始，并经由上拉电阻器r拉高。
74.如本文进一步描述的，开关q1
‑
qn中的每一个的大小被设定成在切换过程期间获得相应的电流。尽管每个开关在其相应的三极管区域中时可具有特定的导通电阻，但在切换过程中，开关q1
‑
qn中的一个或多个也可在其相应的饱和操作区域中或可穿过其相应的饱和操作区域。这意味着每个开关在每个开关转换期间充当电流源或电阻器时产生相应的电流。粗略地说，在切换期间中，当漏极电压大于栅极电压时，则晶体管处于饱和区；当漏极电压等于或接近栅极电压时，则晶体管处于三极管区。开关q1
‑
qn处于三极管或饱和状态的时间取决于特定的实施方案、驱动开关的电压和vdd的电压电平。
75.图2是根据本公开的另一实施例实施的开关电路200的简化示意框图。开关电路200包括延迟电路系统202、斜率电路系统204、开关电路系统206和具有电阻r的上拉电阻器210。开关电路系统206以与开关电路系统106基本类似的方式配置，包括形成n个电流支路的n个电子开关q1
‑
qn，每个电子开关具有接收n个驱动信号gd1
‑
gdn中的相应一个的控制输入，并且每个电子开关具有耦合在输出节点208与gnd之间的电流端。电阻器210耦合在vdd与输出节点208之间，其中输出节点208以与开关电路100类似的方式产生输出信号dout。
76.将输入信号din提供到延迟电路系统202，所述延迟电路系统将单个延迟信号d1输出到斜率电路系统204的第一斜率控制电路1的输入。斜率电路系统204以与开关电路100类
似的方式分别将驱动信号gd1
‑
gdn提供到开关q1
‑
qn的控制输入。然而，在这种情况下，斜率电路系统204不从延迟电路接收单独的延迟信号，而是包括以菊链式配置耦合的n个斜率控制电路1
‑
n。具体地，将从第一斜率控制电路1输出的第一驱动信号gd1提供到第二斜率控制电路2的输入，所述第二斜率控制电路具有将驱动信号gd2提供到第三斜率控制电路3(未示出)的输入的输出，并依此类推，最后一个斜率控制电路n具有从倒数第二个斜率控制电路n
‑
1接收栅极驱动输出的输入，并且具有向最后一个开关qn的控制输入提供gdn的输出。
77.开关电路200的操作基本上与开关电路100类似，除了不是经由延迟电路系统202传播延迟，而是经由延迟栅极驱动信号gdx迭代地传播延迟，其中x是从1到n
‑
1的索引。因此，在din转换之后，d1通过延迟电路系统202在延迟之后转换。gd1在d1转换之后根据斜率控制电路1的斜率函数开始转换。gd2
‑
gdn各自分别根据斜率控制电路2
‑
n的斜率函数以迭代方式一次一个地开始转换。
78.在替代实施例中，如连接线212所指示，可以消除(或以其它方式绕过)延迟电路系统202。在这种情况下，din直接提供到第一斜率控制电路1的输入。操作基本上类似，但可在某种程度上修改发射的电平。
79.开关电路200的斜率控制电路1
‑
n中的每一个可以与针对开关电路200所描述的基本类似的方式配置，其中每个斜率函数可以是相同的或不同的，并且取决于配置可以是线性的或非线性的。同样，每个斜率函数以配置的或固有的延迟在第一电压电平与第二电压电平之间转换，以最小化从一个开关到下一个开关的开关发射。如前所述，开关q1
‑
qn中的每一个的大小被设定成在切换过程期间获得相应的电流量。开关q1
‑
qn处于三极管或饱和状态的时间取决于特定的实施方案、驱动开关的电压和vdd的电压电平。
80.图3是根据本公开的又另一实施例实施的开关电路300的简化示意框图。开关电路300包括延迟电路系统302、斜率电路系统304、开关电路系统306和具有电阻r的上拉电阻器310。开关电路系统306以与开关电路系统106基本类似的方式配置，包括形成n个电流支路的n个电子开关q1
‑
qn，每个电子开关具有接收n个驱动信号gd1
‑
gdn中的相应一个的控制输入，并且每个电子开关具有耦合在输出节点308与gnd之间的电流端。电阻器310耦合在vdd与输出节点308之间，其中输出节点308以与开关电路100和200类似的方式产生输出信号dout。
81.开关电路300的斜率电路系统304以与开关电路200的斜率电路系统204类似的方式呈菊链式，不同之处在于延迟电路系统302插入在斜率电路系统304与开关电路系统306之间。斜率电路系统304包括n个斜率控制电路1
‑
n，并且延迟电路系统302包括n个延迟电路d1、d2、..、dn(d1
‑
dn)。将输入信号din提供到第一斜率控制电路1的输入，所述第一斜率控制电路具有耦合到第一延迟电路d1的输入的输出，所述第一延迟电路具有提供第一驱动信号gd1的输出。将gd1提供到第二斜率控制电路2的输入，所述第二斜率控制电路具有耦合到第二延迟电路d2的输入的输出，所述第二延迟电路具有提供第二驱动信号gd2的输出。将gd2提供到下一个斜率控制电路的输入，所述下一个斜率控制电路具有提供到下一个延迟电路的输入的输出，从而提供下一个驱动信号，并依此类推，直到最后一个斜率控制电路n，其接收驱动信号gdn
‑
1，并且具有提供到最后延迟电路dn的输入的输出，从而提供最后驱动信号gdn。
82.延迟电路系统302的每个延迟电路d1
‑
dn被示出为缓冲器等，所述缓冲器可被实施
为提供相应延迟量的任意数目的延迟缓冲器。开关电路300的操作基本上与开关电路200类似，其中将斜率控制电路1
‑
n中的每一个的输出延迟，并且将提供延迟栅极驱动信号gdx的延迟电路系统输出从第一到最后一个被迭代地耦合到下一个斜率和延迟电路。在替代实施例中，如连接线312所指示，可以消除(或以其它方式绕过)第一延迟电路d1。在这种情况下，将第一斜率控制电路1的输出提供为gd1。操作基本上类似。
83.开关电路300的斜率控制电路1
‑
n中的每一个可以与针对开关电路100或200所描述的基本类似的方式配置，其中每个斜率函数可以是相同的或不同的，并且取决于配置可以是线性的或非线性的。同样，每个斜率函数以配置的或固有的延迟在第一电压电平与第二电压电平之间转换，以最小化从一个开关到下一个开关的开关发射。如前所述，开关q1
‑
qn中的每一个的大小被设定成在切换过程期间获得相应的电流量。开关q1
‑
qn处于三极管或饱和状态的时间取决于特定的实施方案、驱动开关的电压和vdd的电压电平。
84.图4是绘制输出信号dout、延迟信号d1
‑
d6和驱动信号gd1
‑
gd6与时间之间的关系的一系列时序图，其示出了n＝6的开关电路100的实施例的操作。dout最初处于低电压电平，例如接近gnd或低于一(1)伏特(v)。尽管未示出，但在第一时间t1之前，输入信号d1从高值(例如，从vdd或逻辑1)转换到低值(例如，到gnd或逻辑0)。在第一延迟之后，d1在所示的时间tl从高转换到低，切换延迟可以忽略不计。作为响应，gd1开始从高到低倾斜，基本上呈线性斜率，以断开q1。当q1断开时，dout开始上升。在第二延迟之后，d2在时间t2以可忽略的切换延迟从高转换到低，并且gd2以基本上线性的斜率从高到低开始向下倾斜以断开q2。在时间t2，gd1仍下降，且当gd2开始减少时，gd1只达到约其值的一半。随着q2断开，dout继续以更高的速度上升。针对顺序延迟3
‑
6，从时间t3到t6以此方式重复操作，其中信号d3
‑
d6从高到低依序转换，gd3
‑
gd6从高到低开始依序向下倾斜，并且开关q3
‑
q6响应于斜率输入依序关闭。当开关q1
‑
q6以此方式依序断开时，dout上升到其高电压电平。在随后的时间t7，信号gd1
‑
gd6都已达到其低电平，使得dout经由上拉电阻器110被拉高。
85.在图4所示的实施例中，从d1到d6的每个延迟周期基本上彼此相等，并且斜率控制电路1
‑
6的每个斜率函数基本上是线性的并且基本上彼此相等。如本文进一步所描述，选择具有相应导通电阻和饱和电流能力的开关q1
‑
q6的相应大小，使得dout遵循如图所示的预定电压
‑
电流函数。通过调整延迟、斜率函数和开关q1
‑
q6的大小，可对电压
‑
电流函数进行相应的调整和配置。
86.操作类似于依序断开开关q1
‑
q6。就在随后的时间t11之前，输入信号d1从低转换到高。在第一延迟之后，d1在时间t11以可忽略的切换延迟从低转换到高，并且gd1开始从低转换到高，并且具有基本上线性的斜率使q1重新接通。当q1接通时，dout开始下降。在第二延迟之后，d2在时间t12以可忽略的切换延迟从高转换到低，并且gd2以基本上线性的斜率从低到高开始向上倾斜以接通q2。在时间t12，gd1仍上升，且当gd2开始增加时，gd1仅达到约其值的一半。当q2接通时，dout继续以增加的速率下降。针对顺序延迟3
‑
6，从时间t13到t16以此方式重复操作，其中信号d3
‑
d6从高到低依序转换，gd3
‑
gd6从低到高开始依序向上倾斜，并且开关q3
‑
q6依序接通。当开关q1
‑
q6以此方式依序接通时，dout减少到其低电压电平。在随后的时间t17，信号gd1
‑
gd6都已达到其高电平，并使得dout被拉低。
87.应注意，如果消除斜率电路系统104或用数字驱动器替代所述斜率电路系统，使得开关q1
‑
q6被数字驱动，则dout将以阶梯方式转换，从而产生大量发射。相反，斜率电路系统
104的斜率函数顺利转换，基本上减少发射量。尽管只示出了6个开关，但可以调整开关的数目，以确保在所有电路系统和环境操作条件下(例如，给定电压、电路系统、电流、温度等的适用变化和范围)，相应的发射量符合适用的emc标准。
88.对于相同数目的开关，开关电路200和300的操作基本上与开关电路100的操作类似。在任何给定的配置中，可计算或凭经验确定相应的发射，其中n、斜率函数和开关大小可进行调整，以将发射降低到可允许或可接受的电平。
89.图5、6和7是根据本公开的一个实施例的示出作为例子的局部互连网络(lin)总线的示例性电压
‑
电流函数的一系列图，其中针对n＝31的配置具有一组电子开关q1
‑
q31的相应大小。图5示出了表502，其中列出了从1到31(表示开关q1
‑
q31)的开关标识符(sid)、从0.5毫安(ma)到30ma的期望总漏极到源极电流ids、从约13.133v到0.133v的期望总线电压vlin，并且总数目的激活开关的相应总电阻r(t)从26,266.67欧姆(ω)下降到4.444ω，以实现电流电平ids和相应的电压电平vlin。当激活或去停用每个开关时，期望总电阻r(t)＝vlin/ids。
90.给定负载电阻(例如，电阻器110的上拉电阻r)、期望电压vlin和期望电流ids，可以根据欧姆定律确定每个开关的导通电阻值。在每次给定总电阻值的情况下，可使用简单代数确定每个个别开关的导通电阻值。第一开关q1的导通电阻r(q1)与总电阻值或r(q1)＝r(t)＝26,267ω相同。对于其中r(t)＝r(q1)||r(q2)＝r(q1)||q2)＝r(q1)*r(q2)/[r(q1)+r(q2)]＝12，700ω的并联组合，基于r(q1)＝26，267ω和r(t)＝12，700ω来计算第二开关q2的导通电阻r(q2)。求解r(q2)，r(q2)＝r(t)/[1
‑
r(t)/r(q1)]＝26，267/[1
‑
12，700/26，267]＝24，589ω。基于r(q1||q2)和r(t)＝6，133ω来计算第三开关r(q3)的导通电阻，使得r(q3)＝r(t)/[1
‑
r(t)/r(q1||q2)]＝6，133/[1
‑
6，133/12，700]＝11，861ω。可以根据表402以相同方式确定其余开关q4到q31的导通电阻，以实现r(t)的相应值。
[0091]
图6是根据开关id或sid绘制每个开关的ids和vlin的相应开关大小曲线图。vlin线性范围为13.133v(当所有开关q1
‑
q31断开时)到0.133v(当所有开关q1
‑
q3接通时)。ids线性范围为0.5ma(当所有开关q1
‑
q31断开时)到30ma(当所有开关q1
‑
q3接通时)。
[0092]
图7是相应的总电阻曲线图，其绘制了以欧姆为单位的相应总电阻r(t)与开关id或sid之间的关系，这意味着每个开关依序激活或停用时激活的开关总数目。r(t)的范围从26，267ω(当所有开关q1
‑
q31断开时)到4.44ω(当所有开关q1
‑
q31接通时)。
[0093]
应注意，可选择和调整开关q1
‑
q31中的每一个的大小以实现目标导通电阻。并且，如果开关需要具有高于给定配置的最小大小开关的导通电阻，则可以添加与开关电阻器的电流端串联的电阻器以实施期望的导通电阻。还应注意，在此配置中，可选择导通电阻并使用其来提供初始配置。然而，如前所述，给定配置中的开关q1
‑
qn中的每一个的大小可被设定成在切换过程期间以相应的电流电平为目标，并且每个开关可在切换过程期间在其断开、三极管和饱和区之间转换。可相应地调整开关大小。
[0094]
图8是根据本公开的一个实施例实施的斜率电路系统804的示意图。斜率电路系统804可被用作开关电路100的斜率电路系统104，或被用作开关电路200的斜率电路系统204，或被用作开关电路300的斜率电路系统304。斜率电路系统804包括电流镜电路系统802和一组n个斜率控制电路806，分别标记为sc1、...、scn(sc1
‑
scn)。尽管仅示出了第一斜率控制电路sc1和最后一个斜率控制电路scn，但是可以理解n可以是任何合适的整数，使得可以包
括任何数目(例如，4、6、8、10、16、20、32、40、50、64等)的斜率控制电路。另外，仅示出了第一斜率控制电路sc1的细节，其中可理解，其余的斜率控制电路sc2、
…
、scn可以基本相同的方式配置。电流镜电路系统802对于斜率控制电路sc1
‑
scn中的每一个是公共的，以减小面积并允许在需要或需要时容易地调整。
[0095]
电流镜电路系统802包括耦合在vdd与gnd之间并且产生电流i的pmos晶体管pa、电流源808和nmos晶体管na。pa的源极耦合到vdd，并且所述pa的栅极端和漏极端耦合到上部节点810，所述上部节点进一步耦合到电流源808的输入。电流源808的输出耦合到下部节点812，所述下部节点进一步耦合到na的漏极端和栅极端，所述na的源极端耦合到gnd。尽管电流镜电路系统802被示出为驱动斜率控制电路sc1
‑
scn中每一个的单个电流源，但是在替代实施例中，可以为每个斜率控制电路提供具有相应电流源的单独电流镜。
[0096]
斜率控制电路sc1具有接收延迟信号d1(其是开关电路100的第一延迟信号或用于开关电路200的唯一延迟信号)或接收输入信号din(用于开关电路300)的输入节点820。节点820内部耦合到pmos晶体管p1的栅极端和nmos晶体管n1的栅极端。p1具有其耦合到vdd的源极端和其耦合到中间节点822的漏极端。n1具有其耦合到gnd的源极端和其耦合到节点822的漏极端。节点822进一步耦合到另一pmos晶体管p2的栅极端和耦合到另一nmos晶体管n2的栅极端。p2的漏极端和n2在产生第一驱动信号gd1的输出节点824处耦合在一起。另一pmos晶体管p3具有耦合到vdd的源极端、耦合到上部节点810的栅极端，以及耦合到p2的源极端的漏极端。另一nmos晶体管n3具有耦合到gnd的源极端、耦合到下部节点812的栅极端，以及耦合到n2的源极端的漏极端。电容器c1耦合在输出节点824与gnd之间。如上所述，其余的斜率控制电路sc2
‑
scn中的每一个可以基本上相同的方式配置。最后斜率控制电路scn具有接收延迟信号dn(对于开关电路100)或驱动信号gdn
‑
1(对于开关电路200)的输入，并且具有提供驱动信号gdn的输出。
[0097]
取决于输入信号d1的状态，p1和n1形成用于在vdd与gnd之间切换中间节点822的第一反相器。p2、p3、n2和n3形成“电流不足型”反相器，其取决于中间节点820的状态驱动电流i对电容器c1充电(chg)或放电(dchg)。p3以电流镜配置与pa耦合，n3以电流镜配置与na耦合，使得通过p3、p2、n2和n3中的每一个的漏极
‑
源极电流是由电流镜电路系统802的电流源808控制的i。当d1被确证为高时，中间节点822被确证为低，从而接通p2并且断开n2，使得充电(chg)电流i流过p3和p2以对电容器c1充电。当d1被确证为低时，中间节点822被确证为高，从而接通n2并且断开p2，使得放电(dchg)电流i流过n3和n2以对电容器c1放电。以此方式，电容器c1有效地以恒定电流i充电或放电，以在驱动信号gd1处创建线性斜率电压函数，如图3所示。如上所述，电流镜电路系统802对于所有斜率控制电路sc1
‑
scn是公共的，使得每个电路的斜率函数基本相同。
[0098]
在一个实施例中，i为恒定电流值。然而，应注意，电流源808不需要是常数函数。考虑其它函数，例如正弦函数(例如，半正弦波)或指数函数等。所示出的实施例使用通过栅极电容器的恒定电流作为斜率函数。可实施替代的斜率函数。在另一实施例中，使用电阻器和电容器的低通滤波器可被使用。在又一实施例中，可使用分离开关(split
‑
switches)。在任何情况下，至少一个直到所有的斜率函数都不是非延迟阶跃函数。
[0099]
图9是根据本公开的替代实施例的开关电路系统906的简化示意图。将n个驱动信号gd1
‑
gdn以与先前描述的类似的方式提供到n个电子开关q1
‑
qn的栅极端，每个电子开关
具有耦合到gnd的源极端。然而，开关q1
‑
qn中的每一个的漏极端耦合到n个电阻器r1、r2、...、rn(r1
‑
rn)中的相应一个的一端，其另一端耦合到产生输出信号dout的输出节点908。以此方式，n个电流支路中的每个电流支路包括与n个电阻器中的相应一个串联耦合的电子开关。具有电阻r的上拉电阻器910耦合在电源电压vdd与输出节点908之间。开关电路系统906可以分别替换开关电路100、200或300的开关电路系统106、206或306。尽管操作类似，但是选择每个开关q1
‑
qn的大小和相应电阻器r1
‑
rn的电阻以实现相应的电流，从而最终实现如先前所描述的dout的目标或预定的电压
‑
电流函数。
[0100]
应注意，当开关电路系统的开关q1
‑
qn中的每一个单独使用(如针对开关电路系统106、206或306所示)或与n个电阻器r1
‑
rn中的相应一个(如针对开关电路系统908所示)组合使用时，形成耦合在输出节点(例如，108、208、308、708)与参考节点(例如，gnd)之间的n个电流支路中的相应一个。每个电流支路在被相应的斜率函数激活或停用时产生相应的电流，使得当在切换过程期间与其它电流支路组合时，使得提供dout电压的输出节点以最小或减小的eme遵循目标电压
‑
电流函数。
[0101]
尽管对数目n没有理论上的限制，使得n可以是数百个甚至数千个，但在面积和电路复杂性方面，过多切换支路的数目变得过高。在使用数字驱动开关的常规配置中，每个开关只能将信号提前这么多，而不会产生大量的发射。以此方式，对于具有相对较低的开关频率和相应的长转换时间的信号，过多的(例如，数千个)开关将需要使用数字驱动的开关，以满足适用的emc标准。替代地，根据本文所描述的实施例实施的低发射电子开关降低了每个开关的eme，使得与常规配置进行比较，n可基本上降低，同时仍然满足适用的emc标准。因此，n可以被限制为更实际的数字，例如一百或更少(例如，在一些实施例中为32)，而不是数千个。在任何给定的配置中，可以使用数学或经验方法等来确定在确保满足emc标准的同时执行切换的开关的最小数目、开关大小、串联电阻器值(如果使用)和相应的延迟。
[0102]
尽管已结合若干实施例描述本发明，但本发明并不意图限于本文中所阐述的具体形式。相反，希望涵盖可合理地包括在如所附权利要求书限定的本发明的范围内的此类替代方案、修改和等效物。例如，正逻辑或负逻辑的变化可用于各种实施例中，其中本发明不限于具体逻辑极性、装置类型或电压电平等。例如，例如逻辑低和逻辑高的逻辑状态可取决于引脚或信号是否在正逻辑或负逻辑等中实施而反转。在一些情况下，逻辑状态可以是可编程的，其中可以针对给定的逻辑功能反转逻辑状态。
[0103]
如本文所使用，术语“一(a)”或“一个(an)”被定义为一个或一个以上。并且，权利要求书中对例如“至少一个”和“一个或多个”介绍性短语的使用不应被解释为暗示由不定冠词“一(a)”或“一个(an)”导入的另一权利要求要素将包含此引入的权利要求要素的任何特定权利要求限制为仅包含一个此要素的发明，甚至是在同一权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和例如“一(a)”或“一个(an)”不定冠词时。这同样适用于定冠词的使用。除非另外说明，否则例如“第一”和“第二”的术语用于任意地区分此类术语所描述的元件。因此，这些术语未必意图指示此些元件的时间上的优先级或其它优先级。