專利名稱：防止注入電流影響的電子電路和模/數轉換電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子電路，尤其涉及模/數轉換器(ADC)。
技術背景模擬值可以取連續范圍內的任何的任意值。大多數物理參數用模擬值即 連續值表示。用模擬值表示的物理參數的例子有溫度、壓強、光密度、語音 信號、位置、環流速度、流動速率等。另一方面，數字值被僅僅表示為0和 1兩個可能的邏輯值之一。實際上，數字值，例如，電壓，是在預定范圍內 的具體值，并且其可以被定義為在給定范圍內的相同數字值。要被輸入到數字系統的所有信息應該被在輸入之前轉換為數字形式。因 此，具有模擬形式的信息信號應該首先被轉換為具有數字形式的信息信號。 ADC轉換器將模擬信號轉換為數字信號。 一般來說，模/數轉換是對模擬值 采樣并且將采樣的模擬值轉換為與由采樣獲得的數字代碼相對應的預定電 壓或電流的過程。接收兩個或多個模擬信號的ADC在其輸入端口具有多路復用結構。在 該ADC中，僅僅一個用于將數字信號轉換為模擬信號的輸入端口被啟用，而其它輸入端口必須被禁用。然而，當高于內部電壓的電壓由于傳感器的故障而被施加到ADC的禁用輸入端口時，由注入電流引起的信號流入ADC。因此，流入禁用端口的 注入電流對正常搡作的輸入端口有影響，這可能對ADC的輸出值有不利影 響。發明內容本發明的各示范性實施例提供了 一種模/數轉換器(ADC)，其能夠免受注 入電流的不利影響。本發明的示范性實施例提供了一種電子電路，包括傳輸電路，其響應 于控制信號傳輸第一節點的輸入信號作為第二節點的輸出信號；以及放電電
路，其響應于所述控制信號，選擇性地將所述第一節點的輸入信號放電。在各示范性實施例中，所述放電電路在所述傳輸電路響應于所述控制信 號不傳輸第一節點的輸入信號作為第二節點的輸出信號時的關斷狀態期間 將流入第 一 節點的過流放電。在各示范性實施例中，所述傳輸電路包括反相器，用于對所述控制信 號反相，以便輸出反相的控制信號；第一晶體管，其連接在所述第一節點和 第二節點之間，所述第一晶體管具有由控制信號控制的柵極；以及第二晶體 管，其與第一晶體管并聯連接在第一節點和第二節點之間，所述第二晶體管 具有由反相的控制信號控制的柵極。按照本發明的各示范性實施例，所述放電電路連接在第 一節點和地電壓 之間，并且包括具有由反相的控制信號控制的柵極的下拉晶體管。在各示范性實施例中，所述傳輸電路還包括第一二極管，其具有連接 到所述第一節點的陽極和連接到電源電壓的陰極；以及第二二極管，其具有 連接到第 一 節點的陰極和連接到地電壓的陽極。本發明的各示范性實施例提供了一種模/數轉換電路，包括多個模擬信 號源；傳輸電路，其響應于控制信號傳輸從多個模擬信號源輸出的多個第一 模擬信號中的任何一個作為第二模擬信號；以及模/數轉換器(ADC),其將第 二模擬信號轉換為數字信號，其中，所述傳輸電路包括響應于所述控制信號 選擇性地對第 一模擬信號放電的放電電路。在各示范性實施例中，所述傳輸電路包括分別對應于多個模擬信號源的 多個傳輸單元，并且選擇性地輸出來自相對應的模擬信號源的每一個輸出的 該第 一模擬信號作為第二模擬信號。按照本發明的示范性實施例，多個傳輸單元的每個包括反相器，其將 所述控制信號反相，以輸出反相的控制信號；第一晶體管，其連接在所述第 一節點和第二節點之間，所述第一晶體管具有由控制信號控制的柵極；以及第二晶體管，其與第一晶體管并聯連接在第一節點和第二節點之間，所述第 二晶體管具有由反相的控制信號控制的柵極。在示范性實施例中，所述多個傳輸單元的每個對應于模擬信號源的每 個，并且所述放電電路選擇性地將從相對應的模擬源輸出的第一模擬信號放 電。在各示范性實施例中，所述放電電路在所述傳輸電路響應于所述控制信 號不傳輸第一節點的輸入信號作為第二節點的輸出信號時的關斷狀態期間 將流入第 一 節點的過流放電。按照各示范性實施例，所述放電電路連接在第一節點和地電壓之間，并 且包括具有由反相控制信號控制的柵極的下拉晶體管。在各示范性實施例中，所述模/數轉換電路允許誤差范圍在數字信號的最 4氐有，文4比4爭之內。
本發明的示范性實施例根據下面結合附圖的描迷將被更詳細地理解。在附圖中圖1是包括在輸入端口的多路復用器的模/數轉換器(ADC)的電路圖；圖2是按照本發明的示范性實施例的ADC的電路圖；圖3是圖示用于測量由于注入電流的影響的ADC的轉換精度的方法的示范性實施例的電路圖；以及圖4是用于測量由于注入電流引起的ADC感應電流的量的方法的示范性實施例的電路圖。
具體實施方式
示范性實施例；在下文中將結合附圖描述本發明的示范性實施例。圖1是包括在輸入端口的多路復用器的模/數轉換器(ADC)100的電路 圖。參照圖1， ADC100包括輸入/輸出單元10、多路復用器單元20、模/ 數轉換單元30和控制單元40。具有16個輸入/輸出端口的輸入/輸出單元10包括16個過壓保護器3一1 至3—16和在控制單元40的控制下將模擬信號從傳感器單元50傳輸到多路 復用器單元20的16個傳輸門(transmission gate)5—1至5—16。過壓保護器3一1至3—16 (其中兩個二極管DN1和DN2被串聯連接)中 的每個在其陽極側與地電壓VSS連接，而在其陰極側與電源電壓VDD連接。在傳輸門5—1中，P溝道金屬氧化物半導體(PMOS)晶體管PMOS—TR1 和N溝道金屬氧化物半導體(NMOS)晶體管NMOS—TR1共源極連接，而 PMOS晶體管PMOS—TR1和NMOS晶體管NMOS—TR1還共漏極連接。
NMOS晶體管NMOS—TR1的柵極被連接來接收控制信號IOCtl—1,該控制 信號IOCtl—1還被連接到反相器INV1的輸入，而PMOS晶體管PMOS—TR1 的柵極被連接到反相器INV1的輸出端，以便接收反相的控制信號IOCtl—1。 其它的傳輸門5_2至5_16具有基本上與傳輸門5一1相同的結構，并且每個 從控制單元40接收它自己的控制信號。因此，省略重復解釋。多路復用器單元20包括傳輸門20_1至20—16，其形成由控制單元40 控制的16個輸入端口 。多路復用器單元20的傳輸門20—1至20—16的每個 具有與傳輸門5J基本上相同的結構。因此省略對其的重復解釋。控制單元40利用控制信號IOCtl_l、 IOCtl—16、 MCtlJ和MCtl—16,分 別控制輸入/輸出單元10和多路復用器單元20的傳輸門5j至5一16和20j 至20J6和多路復用器單元20。傳感器單元50包括第一至第十六傳感器電路50一1至50一16。傳感器電 路50J至50J6的每個包括傳感器和連接到12V的上拉電阻Rl至R16。 傳感器接收外部模擬信息，以便輸出與模擬信息成比例的電壓或電流。外部 模擬信息的例子包括溫度、壓強、濕度、車用蓄電池(carbattery)電壓等。 連接到12V的上拉電阻Rl至R16將具有較低電壓電平的模擬信號上拉到 12V的電壓電平。傳感器單元50將模擬信息轉換為模擬信號A一SIG。外部模擬信息經由傳感器單元50被轉換為模擬信號A—SIG,而將被轉 換的模擬信號A—SIG發送到輸入/輸出單元10。輸入/輸出單元10保護ADC 防止從傳感器單元50產生的過電流，并且按照來自控制單元40的控制信號 IOCtl—1至IOCtl—16,經由傳輸門5—1至5—16,將該模擬信號A—SIG傳輸到 多路復用器單元20。多路復用器單元20,按照來自控制單元40的控制信號 MCtl—1至MCtl—16,僅僅將從輸入/輸出單元10輸入的16個模擬信號中的 一個模擬信號a—sig傳輸到模/數轉換單元30。模/數轉換單元30起將模擬 信號A—SIG轉換為數字信號D_SIG的作用。下面的等式和關系式被用來分 析圖1的系統。Vsg=Vd (等式1)Vsg〉iVti (等式2)Vsg<|Vt| (等式3)ISUb=Id0e(Vsg—|Vt|) (等式4)Vsg表示PMOS晶體管的陽極和柵極之間的電壓，而Vd表示二極管電
壓。Vt是PMOS晶體管的閾值電壓，而Id0是亞閾值(subthreshold)電流 Isub的常量。等式1表示傳輸門5_1的PMOS晶體管PMOS—TR1的源極和柵極之間 的電壓Vsg與過壓保護器3J的二極管DN1的電壓Vd相同。當二極管電壓 Vd大于閾值電壓Vt時，按照等式2在PMOS晶體管PMOS一TRl內形成溝 道，以便開啟輸入/輸出單元10的傳輸門5_1和多路復用器單元20的傳輸門 20—1。相反，當二極管電壓Vd小于閾值電壓Vt時，按照等式3在PMOS 晶體管PMOS一TRl內形成亞閾值區域。因此，電流Isub按照等式4流動。例如，當傳感器單元50的第一傳感器電路50—1的傳感器損壞(break down)時，通過電阻Rl將12V電壓施加到輸入/輸出單元10。甚至在PMOS晶體管PMOS一TRl被截止的情形中，當電壓Vsg大于電 源電壓VDD時，按照等式2在PMOS晶體管PMOS—TR1內形成溝道。因 此，按照等式4電流Isub呈指數增加。因此，因為輸入/輸出單元10的傳輸 門5一1的PMOS晶體管PMOS—TR1和多路復用器單元20的傳輸門20—1的 PMOS晶體管PMOS—TR1被導通(open),而導致ADC 100故障。一般來說，二極管電壓Vd大約為0.7V。因此，當調整工藝參數使得 PMOS晶體管的閾值電壓Vt的絕對值顯著地大于二極管電壓Vd時，注入電 流的問題能夠被解決。然而，因為工藝參數的調整對晶體管的特性有影響， 因此，調整工藝參數存在局限。因此，本發明的示范性實施例提供了 一種用于通過改變注入電流路徑以 防注入電流流入到ADC的裝置。圖2是按照本發明的示范性實施例的ADC100的電路圖。參照圖2, ADC100包括在多路復用器單元20中的下拉晶體管25一1至25_16,以便保 護ADC免受注入電流Iie的影響。根據來自控制單元40的控制信號IOCtll，將從在傳感器單元50的16 個傳感器中的第一傳感器傳輸的模擬信號A一SIG，經由輸入/輸出單元10的 傳輸門5—1傳輸到多路復用器單元20。根據來自控制單元40的控制信號 IOCtl—2至IOCtl—16禁用沒有向其傳輸模擬信號的輸入/輸出單元10中的其 它15個傳輸門5—2至5一16。多路復用器單元20響應于來自控制單元40的控制信號MCtl一l,將模 擬信號發送到模/數轉換單元30。沒有向其發送模擬信號的多路復用器單元20中的其它15個傳輸門20—2至20—16，根據來自控制單元40的控制信號 MCtl—2至MCtlJ6被禁用。例如，在通過傳感器單元50的第16個傳感器50—16發送模擬信號的情 形中，當在傳感器單元50的第一傳感器50—1中出現錯誤時，注入電流Iic 被傳送到輸入/輸出單元10的傳輸門5一1被截止。根據控制單元40的控制信 號MCtJ,輸入/輸出單元IO的然而，當注入電流I,c大于傳輸門5—1的PMOS 晶體管PMOS—TR1的閾值電壓Vt時，則PMOS晶體管PMOS—TR 1導通， 使得注入電流I,.c被傳送到多路復用器單元20。然而，根據本發明的示范性實施例，注入電流Iic通過多路復用器單元 20的下拉晶體管25—1導致流入地。只有多路復用器單元20的被啟用的傳輸 門20—16將模擬信號傳輸到模/數轉換單元30。因此，通過多路復用器單元 20的下拉晶體管25—1注入電流Iic被截斷，因此注入電流Iic不會對模/數轉 換單元30有任何影響。一般來說，在靈敏地響應由于注入電流Iie引起的信號失真的自動 (automotive)半導體生產的情形中，測量注入電流和所感應的電流，并且調整 它們以致于不超過預定值。圖3是用于解釋測量由于注入電流的影響的ADC的轉換精度的方法的 電路圖。ADC 100的精度測試是在將注入電流Iie施加到沒有將模擬信號A_SIG 轉換為數字信號D一SIG的各部分的狀態中執行ADC 100的操作時，測量 ADC 100的精度被維持在何種程度，如圖2所示。在自動半導體生產中，最 大可允許的總注入電流大約為5mA,并且當將受注入電流影響的模擬信號轉 換為數字信號時，模/數轉換值在16個最小有效位內，這意味著模/數轉換值 基于最小有效位(LSB)僅僅在4比特之內變化。參照圖2和3,將其幅度是lmA或更少的注入電流I,至Ij,施加到ADC 100的施壓(stressed)的ADC輸入端口 AIN01至AINOj中的每個。通過在電 阻Rm至R(>」中的每個兩端施加電壓VDD產生注入電流I,至Ij。施加到施壓 的ADC輸入端口 AIN01至AINOj的電流總量^f皮設置為最大值5mA或更少。 通過電阻R10至R,k將其它的ADC輸入端口 AIN10至AINlk分別連接到地 電壓VSS。電阻Rout和電壓表VM在測量下的ADC通道端DOUT處彼此 串聯。
由于注入電流的影響的ADC 100的精度測試是利用電壓表VM測量來自 ADC100的數字信號D一SIG是否具有基于所述LSB的4比特之內的誤差范 圍。圖4是用于解釋測量由于注入電流的ADC的感應電流量的方法的電路圖。ADC 100的感應電流測試是，在注入電流被施加到沒有將模擬信號轉換 為數字信號的各端口的狀態中，在ADC 100的一個端口測量電流，以便確 定所測量的電流是否在參考值之內。在自動半導體生產中，當最大可允許的總注入電流大約為5mA時，可 允許的感應電流大約為5mA。參照圖2和4，將幅度是1mA或更少的注入電流I,至Ij施加到施壓的 ADC輸入端口 AIN01至AINOj中的每個。通過在電阻R01至Roi中的每個的 兩端施加電壓VDD而產生注入電流I,至Ij。將施加到施壓的ADC輸入端口 AIN01至AINOj的電流總量的最大值設置為5mA或更少。通過電阻R,o至 R,k將其它的ADC輸入端口 AIN10至AINlk分別連接到地電壓VSS。電阻 R20和電流表AM在測量下的ADC通道末端AIN2處彼此串聯。所感應的電 流是由注入電流I,至Ij流向測量下的ADC通道末端AIN2的逆電流。ADC 100的感應電流測試利用電流表AM測量感應的電流是否在5 ju A內。本發明的示范性實施例提供了一種ADC,其能夠防止由于傳感器故障 引起的注入電流的不利影響。如上所述，按照本發明的示范性實施例，ADC能夠通過利用下拉晶體 管防止注入電流的不利影響。上面公開的主題被認為是解釋性的，而不是限制性的，并且所附權利要 求書旨在涵蓋所有這樣的修改、改進和示范性實施例，它們落入了本發明的 真正的精神和范圍內。因此，對于法律允許的最大程度，本發明的范圍由下 面的權利要求書和它們的等價的最廣泛的允許的解釋定義，并且不應該由前 面的詳細的描述限制或限定。本美國非臨時專利申請要求于2006年9月14日提交的韓國專利申請 No.lO -2006 - 89309在U.S.C § 119下的優先權，其整個內容通過引用在此 并入。
權利要求
1. 一種電子電路，包括傳輸電路，其響應于控制信號傳輸第一節點的輸入信號作為第二節點的 輸出信號；以及放電電路，其響應于所述控制信號，選擇性地將所述第一節點的輸入信 號放電。
2. 如權利要求1所述的電子電路，其中所述放電電路在所述傳輸電路響 應所述控制信號不傳輸第一節點的輸入信號作為第二節點的輸出信號的關 斷狀態期間對流入第 一 節點的過流放電。
3. 如權利要求1所述的電子電路，其中所述傳輸電路包括 反相器，用于反相所述控制信號，以輸出反相的控制信號； 第一晶體管，其連接在所述第一節點和第二節點之間，所述第一晶體管具有由控制信號控制的柵極；以及第二晶體管，其與第一晶體管并聯連接在第一節點和第二節點之間，所 述第二晶體管具有由被反相的控制信號控制的柵極。
4. 如權利要求3所述的電子電路，其中所述放電電路連接在第一節點和 地電壓之間，并且包括具有由反相的控制信號控制的柵極的下拉晶體管。
5. 如權利要求1所述的電子電路，其中所述傳輸電路包括第一二極管，其具有連接到所述第 一節點的陽極和連接到電源電壓的陰 極；以及第二二極管，其具有連接到第一節點的陰極和連接到地電壓的陽極。
6. —種模/數轉換電路，包括 多個模擬信號源；傳輸電路，其響應于控制信號，傳輸從多個模擬信號源輸出的多個第一 模擬信號中的任何一個作為第二模擬信號；以及模/數轉換器，其將第二模擬信號轉換為數字信號，其中，所述傳輸電路包括響應于所述控制信號選擇性地對第一模擬信號 放電的放電電路。
7. 如權利要求6所述的模/數轉換電路，其中所述傳輸電路包括分別對應 于多個模擬信號源的多個傳輸單元，并且選擇性地輸出來自相對應的模擬信 號源的每一個的第 一模擬信號作為第二模擬信號。
8. 如權利要求7所述的模/數轉換電路，其中多個傳輸單元的每個包括 反相器，其將所述控制信號反相，以輸出反相的控制信號； 第一晶體管，其連接在所述第一節點和第二節點之間，所述第一晶體管具有由控制信號控制的柵極；以及第二晶體管，其與第一晶體管并聯連接在第一節點和第二節點之間，所 述第二晶體管具有由反相的控制信號控制的柵極。
9. 如權利要求7所述的模/數轉換電路，其中所述多個傳輸單元的每個對 應于模擬信號源的每個，并且所述放電電路選擇性地將從相對應的模擬源輸 出的第一模擬信號放電。
10. 如權利要求7所述的模/數轉換電路，其中所述放電電路在所述傳輸 電路響應于所述控制信號不傳輸第 一節點的輸入信號作為第二節點的輸出 信號的關斷狀態期間將流入第 一 節,S的過流放電。
11. 如權利要求9所述的模/數轉換電路，其中所述放電電路連接在第一 節點和地電壓之間，并且包括具有由反相的控制信號控制的柵極的下拉晶體 官。
12. 如權利要求6所述的模/數轉換電路，其中所述模/數轉換電路允許誤 差范圍在數字信號的最低有效4比特之內。
全文摘要
一種電子電路，包括傳輸電路，其響應于控制信號傳輸第一節點的輸入信號作為第二節點的輸出信號；以及放電電路，其響應于所述控制信號，選擇性地將所述第一節點的輸入信號放電。
文檔編號H03K17/693GK101145772SQ200710153738
公開日2008年3月19日 申請日期2007年9月14日 優先權日2006年9月14日
發明者李國杓 申請人:三星電子株式會社