支持高于电源的电压的开关的制作方法_4

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>[0046]相应地,由于NM0S晶体管134和PM0S晶体管136的漏极都连接到NM0S晶体管130的栅极,因此NM0S晶体管130的栅极接收1.2V的输入信号。NM0S晶体管130的源极端子也为1.2V,这是由于其直接连接到输入端子152。因此,对于NM0S晶体管130,Vgs =1.2V-1.2V = 0V。相应地,NMOS晶体管130断开,也就是说栅极打开并且不导电,或者处于极高阻状态。通过设计,输入信号和栅极具有相同电压水平,Vgs = 0。因此,PM0S晶体管110不能够将输入信号从其源极端子传递到其漏极。
[0047]对于输入端子152为零伏,并且使能信号172为低/零伏(使能信号的反相信号174 为高 /1.8V)的情况,NM0S 晶体管 134 的 Vgs 为:Vgs = 1.8V-0V = 1.8V。因此,NM0S晶体管134闭合/导通,零伏的输入信号从NM0S晶体管134的源极传递到漏极,并且传递到NM0S晶体管130的栅极。对于PM0S晶体管136,源极为0V,栅极为使能信号的反相信号174 (0V),因此Vgs = 0V,晶体管断开。
[0048]当输入端子152上存在过压或欠压时,电路186的结构也同样能很好的工作。例如,如果使能信号172为零伏,使能信号的反相信号174为高/1.8V,输入为1.9V。对于NM0S晶体管134,Vgs = 1.8V-1.9V = -0.1V。因为这是负电压,所以NM0S晶体管134打开/断开,对于PM0S晶体管136,栅极端子具有使能信号172 (其为0V),源极为1.9V。因此对于PM0S晶体管136,Vgs = 0V-1.9V = -1.9V。由于这是负电压,因此晶体管被闭合/导通并导电。因此,输入信号从PM0S晶体管136的源极传递到漏极,并且进而传递到NM0S晶体管130的栅极端子。此外,NM0S晶体管130的栅极和源极电压都为1.9V,从而导致Vgs =1.9V-1.9V = 0V。因此NM0S晶体管130保持断开。
[0049]对于输入端子152电压为-0.2V并且使能信号172为低/零伏(使能信号的反相信号174为高/1.8V)的情况,NM0S晶体管134的Vgs为:Vgs = 1.8V-(-0.2V) = 2V。由于这是正电压,因此NM0S晶体管134被闭合/导通。因此,-0.2V的输入信号从NM0S晶体管136的源极传递到漏极,并且进而传递到NM0S晶体管130的栅极。对于PM0S晶体管136,源极为-0.2V,栅极为使能信号172 (零伏),因此Vgs = 0V-(-0.2V) = 0.2V。由于这对于PMOS晶体管而言为正电压,因此PM0S晶体管136打开/断开。
[0050]当使能信号172为使能(on),并且使能信号的反相信号174为低/零伏时,电路186传递电源电压到NM0S晶体管130的栅极以使其导通。具体来说,PM0S晶体管132的源极连接到电源194,在该例子中电源为1.8V。由于使能信号的反相信号174为零伏,因此对于PM0S晶体管132,Vgs = 0V-1.8V = -1.8V。由于这是负电压,因此该晶体管导通,并且信号从源极传递到漏极,在该情况中电源电压为1.8V。该信号进一步从PM0S晶体管132的漏极传递到NM0S晶体管130的栅极。由于NM0S晶体管130的栅极为1.8V,因此对于任意期望的输入(例如,零至1.7V),NM0S晶体管130的Vgs为正电压,并且晶体管导通。因此,输入将从NM0S晶体管130的源极传递到漏极。
[0051]当使能信号172为高时,使能信号的反相信号174为低,并且NM0S晶体管134和PM0S晶体管136均打开/断开。例如,对于NM0S晶体管134,Vgs = 0V-N,其中N为任意期望的输入电压。在该情况中,期望的电压为0至1.7V,因此Vgs应当总是为零或负电压,并且NM0S晶体管134将保持打开/断开。另外,如果在输入端子152上具有较小欠压(例如-0.2V),则Vgs = 0V-(-0.2V) = 0.2V。虽然一般需要正电压以使NM0S晶体管导通,但是实际上其必须足够大以克服晶体管的阈值电压Vt。因此,无法克服阈值电压Vt的较小过压将无法使NM0S晶体管134导通。同样地,对于PM0S晶体管136,例如1.9V的较小过压将导致Vgs = 1.8V-1.9V = -0.1V。虽然这是负电压,但是如果其没有足够大以克服PMOS晶体管136的Vt,则PM0S晶体管136将保持打开/断开。因此,对于NM0S晶体管134和PM0S晶体管136的较小过压或欠压不会影响NM0S晶体管130的栅极,并且允许输入端子152上的输入信号传递到NM0S晶体管130的漏极。在另一方面,当过压或欠压的幅度大于NM0S晶体管134或PM0S晶体管136的Vt时,则电路186将隔离输入端子152,并且对设备的其余部分提供了保护措施。
[0052]相应地,当设备100未被使能时(例如使能信号172为低或零伏,并且使能信号的反相信号174为高/1.8V),电路186和NM0S晶体管130能够隔离输入端子152与NM0S晶体管130的漏极。此外,当设备100使能时(例如使能信号172为高或1.8V,并且使能信号的反相信号174为低/零伏),电路186和NM0S晶体管130能够将输入信号从输入端子152传递到NM0S晶体管130的漏极。通过类似的方式,当设备100未被使能时,电路188和NM0S晶体管140能够隔离输出端子154上的信号与NM0S晶体管140的漏极,并且当设备100被使能时保持闭合或导通。
[0053]为了说明,假设输出端子154具有1.2V的信号,而使能信号172为零伏(即使能信号的反相信号174为高/1.8V)。对于PM0S晶体管142,源极被连接到电源电压188,例如1.8V。因此Vgs = 1.8V-1.8V = 0V。因此,当使能信号为低/零伏时(即使能信号的反相信号174为高/1.8V),PM0S晶体管142总是打开/断开。NM0S晶体管144的栅极电压为
1.8V,源极电压为1.2V。因此Vgs = 1.8V-1.2V = 0.6V。由于这是正电压,因此NMOS晶体管144闭合,并且因此“导通”和导电。因此,源极和漏极相连接,并且来自输出154的1.2V从NM0S晶体管144的源极端子传递到漏极端子。同样地,PM0S晶体管146的栅极为零伏的使能信号172,其源极为来自输出端子154的输出信号。因此,Vgs = 0V-1.2V = -1.2V。因此,PM0S晶体管146被闭合/导通,并且1.2V的输出信号从PM0S晶体管146的源极传递到漏极,并且进而传递到NM0S晶体管140的栅极。由于NM0S晶体管140的栅极和源极具有相同的1.2V电压,则Vgs = 0V,并且NMOS晶体管140被断开。因此,输出端子154上的信号与NMOS晶体管140的漏极相隔离。
[0054]对于输出端子154为零伏,而使能信号172为低/零伏(使能信号的反相信号174为高/1.8V)的情况,NM0S晶体管144的Vgs为:Vgs = 1.8V-0V = 1.8V。因此,NM0S晶体管144被闭合/导通。因此,零伏的输入信号从NM0S晶体管144的源极传递到漏极,并且传递到NM0S晶体管140的栅极。对于PM0S晶体管146,源极为零伏,栅极为0V的使能信号172。因此Vgs = 0V-0V = 0V,而PMOS晶体管126打开/断开。另外,对于NM0S晶体管140,Vgs = 0V-0V,晶体管打开/断开。
[0055]当输出信号为过压或欠压时,电路188的结构也可以很好的隔离输出端子154与NM0S晶体管140的漏极。例如,如果使能信号172为零伏(使能信号的反相信号174为高/1.8V),并且输出信号为1.9V,那么对于NM0S晶体管144,栅极电压为1.8V,源极电压为1.9V。因此,Vgs = 1.8V-1.9V =-0.1V。由于这是负电压,因此NMOS晶体管124打开/断开。在另一方面,PM0S晶体管146的栅极为零伏的使能信号172,其源极为来自输出端子154的输出信号1.9V。因此Vgs = 0V-1.9V = -1.9V。因此,PM0S晶体管146闭合/导通并导电。这样,源极和漏极被连接,来自输出154的1.9V从PM0S晶体管146的源极端子传递到漏极端子,并且传递到NM0S晶体管140的栅极。由于NM0S晶体管140的栅极和源极是相同的1.9V,因此Vgs = 0V,并且NM0S晶体管140断开。相应地,即使存在过压,输出端子154上的信号也与NM0S晶体管140的漏极相隔呙。
[0056]对于输出端子154为-0.2V,而使能信号172为低/零伏(使能信号的反相信号174为高/1.8V)的情况,NM0S晶体管144的Vgs为:Vgs = 1.8V-(-0.2V) = 2V。由于这是正电压,因此NM0S晶体管144闭合/导通并导电。因此,-0.2V的输出信号从NM0S晶体管144的源极传递到漏极,并且传递到NM0S晶体管140的栅极。对于PM0S晶体管146,源极为-0.2V,栅极为使能信号172 (零伏),因此Vgs = 0V-(-0.2V) = 0.2V。由于这对PMOS晶体管而言为正电压,因此PM0S晶体管136打开/断开。然而,由于NM0S晶体管144闭合并导电,因此输入仍然传递到NM0S晶体管140的栅极端子。此外,NM0S晶体管140的栅极和源极电压都是-0.2V,从而Vgs = -0.2V-(-0.2V) = 0V。因此,NMOS晶体管140保持断开。
[0057]当使能信号172为使能(on),并且使能信号的反相信号174为低/零伏时,电路188传递例如1.8V的电源电压/高信号到NM0S晶体管140的栅极以使其导通。具体来说,PM0S晶体管142的源极连接到电源电压194,在该例子中电源电压194为1.8V。由于使能信号172为低,并且使能信号的反相信号174为高/1.8V,因此对于PM0S晶体管142,Vgs=ov-l.8V = -1.8V。由于这是负电压,因此晶体管导通,并且将信号从源极传递到漏极,在该情况中电源电压为1.8V。该信号进一步被从PM0S晶体管142的漏极传递到NM0S晶体管140的栅极。由于NM0S晶体管140的栅极为1.8V,因此对于任意期望的输入,例如零至1.7V,NM0S晶体管140的Vgs是正电压,并且晶体管导通。因此,NM0S晶体管140的源极和漏极将被连接。
[0058]当使能信号172为高,并且使能信号的反相信号174为低/零伏时,NM0S晶体管144和PM0S晶体管146均打开/断开。例如,对于NM0S晶体管144,Vgs = 0V-N,其中N为输出端子154上的任意期望的电压。在该情况下,期望的电压为0至1.7V,因此Vgs应当总是为零或负电压,并且NM0S晶体管144将保持打开/断开。另外,如果传递到输出端子154的输入端子152上存在较小欠压(例如-0.2V),则Vgs = 0V-(-0.2V) = 0.2V。虽然一般需要正电压以使NMOS晶体管导通,但是实际上其必须足够大以克服晶体管的阈值电压Vt。因此,无法克服阈值电压Vt的较小欠压将无法使NM0S晶体管144导通。类似地,对于PM0S晶体管146,例如1.9V的较小过压将导致Vgs = 1.8V-1.9V = -0.1V。虽然这是负电压,但是如果其幅度小于PM0S晶体管136的Vt,则PM0S晶体管136
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