CN109818601B - 一种适用于耗尽型开关的负电平选择电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种适用于耗尽型开关的负电平选择电路，包括第一NMOS开关，第二NMOS开关，第一负压电荷泵和第二负压电荷泵，第一负压电荷泵连接到第一NMOS开关的漏极，第二负压电荷泵连接到第二NMOS开关的栅极，且第一NMOS开关的栅极连接到第二NMOS开关的漏极，第一NMOS开关和第二NMOS开关的源极输出至OUT。本发明解决了负电压传输问题，明显提高了耗尽型(depletion)开关在关断情况下的隔离度。
Description
技术领域
本发明涉及耗尽型(depletion)开关控制电路，更具体地说，是一种适用于耗尽型(depletion)开关的负电平选择电路，主要用于负电平选择电路，在一个电平为负压电荷泵输出的情况下将负电压选择出来，可以用于耗尽型(depletion)开关控制。
背景技术
耗尽型(Depletion)开关可以用于在电源关断的情况下传递信号，此情况下耗尽型(Depletion)开关的栅级、源级、漏级均为相同电压，可以高品质传递信号。在电源正常供电的时候，则可以将开关关断，采用方式是负压电荷泵产生的负电平控制开关的栅级，使栅级电压比输入信号电压(耗尽型开关的源或漏)更低，使得耗尽型开关沟道截止从而关断开关。在实际控制电路中，需要从开关的输入信号与电荷泵产生的负电压中选择一个更低的电平，用于电路控制。
现有负电压选择电路采用的交叉耦合型方式，如图1所示，由一个电荷泵和NMOS开关1和NMOS开关2组成，V2电压比负压电荷泵电压V1更高，NMOS开关2的栅级Gate2为负电压，NMOS开关2将被关断，而NMOS开关1的栅级Gate1电压为V2，电压高，NMOS开关1将导通，从而使负电压V1可以传递到NMOS1和NMOS2的源端source即输出OUT。
但是此方法缺点是负压电荷泵波动导致NMOS开关2没有完全关断，高电压V2传到NMOS开关2的source端，再通过NMOS开关1的沟道或寄生PN结钳位住V1，导致负压电荷泵的输出电压不能下降到目标值，而是处于一个被钳位的高电平，无法关闭NMOS开关2，这种状态将一直持续下去，使得负电压无法选择出来，最终耗尽型开关的栅电压不够低，无法彻底关断开关，使得耗尽型开关的隔离度在信号幅度比较大的时候较差。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种适用于耗尽型(depletion)开关的负电平选择电路，用于解决负电压传输问题，提高耗尽型(depletion)开关在关断情况下的隔离度。
本发明可通过以下技术方案予以实现：
一种适用于耗尽型开关的负电平选择电路，包括第一NMOS开关，第二NMOS开关，第一负压电荷泵和第二负压电荷泵，所述第一负压电荷泵连接到所述第一NMOS开关的漏极，所述第二负压电荷泵连接到所述第二NMOS开关的栅极，且所述第一NMOS开关的栅极连接到所述第二NMOS开关的漏极，所述第一NMOS开关和第二NMOS开关的源极输出至OUT。
有益效果
与现有的技术相比，本发明新加入一个负压电荷泵，将第二NMOS开关的栅级与第一NMOS开关的漏极分开。其优点在于：由于第二NMOS开关的栅级和第一NMOS开关的漏极是独立的两个信号，第二负压电荷泵的输出电压即第二NMOS开关的栅级不会被高电平信号钳位住，可以完全关掉第二NMOS开关，使得高电平信号不能传递到第一NMOS开关与第二NMOS开关的源端，因而也不能钳位住第一NMOS开关的漏端即第一负压电荷泵的输出。通过上述方式，可以完全实现负电平信号选择。
附图说明
图1为现有技术电路图
图2为本发明电路图
图3为现有方案仿真结果图
图4为本发明方案仿真结果图
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
如图2所示，本发明的一种适用于耗尽型开关的负电平选择电路，包括第一NMOS开关(NMOS1)，第二NMOS开关(NMOS2)，第一负压电荷泵1和第二负压电荷泵2，第一负压电荷泵1连接到第一NMOS开关(NMOS1)的漏极(Drain1)，第二负压电荷泵2连接到第二NMOS开关(NMOS2)的栅极(Gate2)，且第一NMOS开关(NMOS1)的栅极(Gate1)连接到第二NMOS开关(NMOS2)的漏极(Drain2)，第一NMOS开关(NMOS1)和第二NMOS开关(NMOS2)的源极(Souce1)(Souce2)输出至OUT。
本发明是这样实现的，通过产生两个负压电荷泵，将交叉耦合型负压选择电路中高电压对负电压的钳位作用进行消除，从而实现良好的负压选择。负压电荷泵2连接到第二NMOS开关的栅级，负压电荷泵1连接到第一NMOS开关的漏极，即使负压电荷泵2电压V3的波动导致第二NMOS开关导通，进而钳位住负压电荷泵1的输出(V1)，但没有钳位住负压电荷泵2的输出(V3)，一旦负压电荷泵2的输出正常(正常的负电压值)，仍然可以关闭第二NMOS开关，切断高电平信号V2对负压电荷泵1输出的钳位，使得负压电荷泵1的输出也回到正常的负电压值，通过第一NMOS开关1，最终将负压电荷泵1的正常负压值输出至OUT。
现有方案和本发明方案仿真结果见图3和图4，目标输出-2.5V,现有方案输出被钳位在-1.6V，本发明方案输出-2.4V，改善明显。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种适用于耗尽型开关的负电平选择电路，其特征在于：包括第一NMOS开关，第二NMOS开关，第一负压电荷泵和第二负压电荷泵，所述第一负压电荷泵连接到所述第一NMOS开关的漏极，所述第二负压电荷泵连接到所述第二NMOS开关的栅极，且所述第一NMOS开关的栅极连接到所述第二NMOS开关的漏极，所述第一NMOS开关和第二NMOS开关的源极输出至OUT；
第一负压电荷泵电压V3的波动导致第二NMOS开关导通，进而钳位住第一负压电荷泵的输出V1，但没有钳位住第二负压电荷泵的输出V3，当第二负压电荷泵的输出正常，仍然能关闭第二NMOS开关，切断高电平信号V2对第一负压电荷泵输出的钳位，使得第一负压电荷泵的输出也回到正常的负电压值，通过第一NMOS开关，最终将第一负压电荷泵的正常负压值输出至OUT。
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