[发明专利]稳定导通电阻开关电路

说明书

技术领域

本发明涉及，除了其他事项，信号传输开关系统，尤其涉及，但不限于，具有稳定导通电阻的信号传输开关。

背景技术

电子电路和系统通常包括电子开关。电子开关可用于将模拟信号传输到电路路径，或者阻止模拟信号被传输到电路路径。这种开关有时被称为模拟开关或通道开关(pass switch)，以将该种类型的开关和为响应输入而改变输出状态但不让所接收的信号通过的数字开关区分开来。将开关设计成响应于额定控制电压，该电压将开关开启为“接通”状态。该控制电压可确定预期的导通电阻。然而，即使控制电压维持在额定值处，开关的物理特性和环境条件还是会使开关的导通电阻偏离预期的导通电阻。开关的导通电阻偏离预期值会使得经过该开关的信号失真。在开关处维持额定控制电压时，导致开关的导通电阻偏离预期值的因素包括但不限于开关之间的工艺差异(process variations)或者特定开关内的温度变化。

图1大体示出了在不同电源电压和温度条件下，在施加于快速工艺角开关(fast process-corner switch)和慢速工艺角开关(slow process-corner switch)的模拟信号电压111的范围内开关导通电阻(欧姆)110之间的关系100。工艺角速度与开关(比如金属氧化物半导体(MOS)管开关)的阈值电压相关。快速工艺角开关处的阈值电压通常比慢速工艺角开关处的低。造成各开关处本应相同的阈值电压发生变化的因素有多种，包括工艺差异。

图1的示例大体上示出了关于快速工艺角开关的曲线102、105、106、108以及关于慢速工艺角开关的曲线101、103、104、107。其纵轴110表示每个开关的开关端子(switched terminals)之间的电阻，比如包含MOS传输门(passgate)的开关的漏极和源极之间的电阻。其横轴111表示施加于该开关的开关端子上的电压。

对于快速工艺角开关，曲线102、106代表具有3.0伏特电源电压的装置的情况，而曲线105、108代表具有4.4伏特电源电压的装置的情况。曲线106、108代表置于大约-40摄氏度的温度下的装置的情况，而曲线102、105代表置于大约80摄氏度的温度下的装置的情况。

类似地，对于慢速工艺角开关，曲线101、103代表具有3.0伏特电源电压的装置的情况，而曲线104、107代表具有4.4伏特电源电压的装置的情况。曲线103、107代表置于大约-40摄氏度的温度下的装置的情况，而曲线101、104代表置于大约80摄氏度的温度下的装置的情况。

在112处，当所施加的信号电压为0.4伏特时，各种测量条件下的导通电阻在大约9.7欧姆以上；在113处，当开关电压(switched voltage)为大约0.5伏特时，该导通电阻在大约10.3欧姆以上。对于某些应用和信号协议，导通电阻的这种范围可能会造成特定开关或者存在工艺差异的开关产生不可接受的性能差异。

发明内容

本申请文件大体涉及一种调节开关控制电压以补偿会对该开关的导通电阻产生影响的工艺差异、温度变化或者工艺差异和温度变化的设备和方法。在一个示例中，补偿电路配置成当开关处于导通状态时在环境温度范围内调节开关的控制电压，以维持开关的第一和第二节点之间的规定的电阻。该补偿电路包括配置成提供检测电流(sense current)的温度不敏感电阻器、配置成利用该检测电流提供镜像电流的电流镜以及配置成利用该镜像电流提供控制电压的热敏电阻器。在一个示例中，所述规定的电阻可包括例如如图4所示的电阻的规定的范围，等等。在一个示例中，可在设计时使用一个或多个内部元件、使用一个或多个外部元件以及使用反馈信号等来规定可规划的电阻的规定的范围。

本发明提供一种设备，包括：

开关，其包含用于接收控制电压的控制节点；以及

补偿电路，其配置成当所述开关处于导通状态时在环境温度范围内调节所述控制电压以维持所述开关的第一和第二节点之间的规定的电阻，该补偿电路包括：

温度不敏感电阻器，其配置成提供检测电流；

调节晶体管，其配置成维持所述温度不敏感电阻器上的检测电压以提供所述检测电流，其中该检测电压基于第一调节晶体管的阈值电压；

电流镜，其配置成利用所述检测电流提供镜像电流；以及

热敏电阻器，其配置成利用所述镜像电流提供所述控制电压。

本发明提供一种方法，包括：

在开关的控制节点处接收控制电压；以及