專利名稱：開關電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種開關電路，特別是涉及一種可以調整線性度的開關電路。
背景技術：
現有用于傳遞差動電壓的開關電路包含二個金屬氧化物半導體開關(MOS Switch),其中，每一金屬氧化物半導體開關包括一輸入端及一輸出端，且可 以是一N型金屬氧化物半導體開關(NM0S Switch )、 一P型金屬氧化物半導 體開關(PMOS Switch)或一互補型金屬氧化物半導體開關(CMOS Switch)。 該二個金屬氧化物半導體開關在其輸入端接收一對差動輸入電壓Vin+、Vin-， 并在導通時在其輸出端輸出一對差動輸出電壓Vout+、 Vout-。
圖1與圖2顯示了該開關電路1的相關仿真結果，其中，橫軸表示該對 差動輸入電壓Vin+、 Vin-的差異Vdiff,縱軸表示該二個金屬氧化物半導體 開關的差模電阻Rdiff的比例(以Vdiff-O時獲得的Rdiff為基準)，曲線 21是在該二個金屬氧化物半導體開關是N型或P型金屬氧化物半導體開關時 獲得的，曲線22是在該二個金屬氧化物半導體開關是互補型金屬氧化物半導 體開關時獲得的，且Vdiff及Rdiff的定義如下所示
Vdiff=Vin+-Vin—，
Rdif f = (Vin+-Vin-) / (I in+-I in-)，
其中，Iin+、 Iin-是該二個金屬氧化物半導體開關在其輸入端接收到的
一7于差動1命入電流。
由圖1與圖2可知，該二個金屬氧化物半導體開關的差模電阻Rdiff會 隨著該對差動輸入電壓Vin+、 Vin-的差異Vdiff改變。當該開關電路運用于 一線性電路(例如一濾波器或一放大器)時，會限制該線性電路的線性度。
發明內容
因此，本發明的目的即在提供一種可以調整線性度的開關電路。 于是，本發明開關電路包含二個金屬氧化物半導體開關及一調整單元。每一金屬氧化物半導體開關包括一輸入端及一輸出端。該二個金屬氧化物半 導體開關在其輸入端接收一對差動輸入電壓，并在導通時在其輸出端輸出一 對差動輸出電壓。該調整單元改變該二個金屬氧化物半導體開關的輸入端與 輸出端的共模電平的差異，以調整該二個金屬氧化物半導體開關的差模電阻 的線性度。
圖l是一模擬圖，說明當使用N型或P型金屬氧化物半導體開關時，該
現有開關電路的差模電阻的比例；
圖2是一模擬圖，說明當使用互補型金屬氧化物半導體開關時，該現有
開關電路的差模電阻的比例；
圖3是一電路示意圖，說明本發明開關電路的第一實施例；
圖4是一模擬圖，說明該第一實施例的差模電阻；
圖5是一模擬圖，說明該第一實施例的差模電阻的比例；
圖6是一模擬圖，與圖4相似，但部分參數的范圍不同；
圖7是一模擬圖，與圖5相似，但部分參數的范圍不同；
圖8是一模擬圖，說明圖7中差模電阻的比例與1的差距；
圖9是一電路示意圖，說明本發明開關電路的第二實施例；
圖10是一電路示意圖，說明本發明開關電路的第三實施例；及
圖ll是一電路示意圖，說明所述實施例可^皮運用的狀況。
附圖符號說明
31、 32金屬氧化物半導體開關
5調整單元
501-504電流源
511-514電阻
521-524電感
601-641曲線
651 點
71、 72 電容
具體實施方式
有關本發明的前述及其它技術內容、特點與功效，在以下配合參考附圖 的三個實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。
在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的 元件是以相同的編號來表示。
參閱圖3，本發明開關電路的第一實施例包含二個金屬氧化物半導體開 關31、 32及一調整單元5。每一金屬氧化物半導體開關31、 32包括一輸入 端及一輸出端，且在本實施例中，是一N型金屬氧化物半導體開關，但在其 它實施例中，可以是一 P型金屬氧化物半導體開關或一互補型金屬氧化物半 導體開關。該二個金屬氧化物半導體開關31、 32在其輸入端接收一對差動輸 入電壓Vin+、 Vin-,并在導通時在其輸出端輸出一對差動l命出電壓Vout+、 Vout-。
該調整單元5改變該二個金屬氧化物半導體開關31、 32的輸入端與輸出 端的共才莫電平Vcm， in、 Vcm， out的差異Vdcm，以調整該二個金屬氧化物半導 體開關31、 32的差模電阻Rdiff的線性度，且Vcm，in、 Vcm，out、 Vdcm及 Rdiff的定義如下所示
Vcm, in=(Vin++Vin-) /2,
Vcm， out=(Vout++Vout-) /2，
Vdcm=Vcm， in-Vcm, out，
Rdiff=(Vin+-Vin-)/(Iin+-Iin—)， 其中，Iin+、 Iin-是該二個金屬氧化物半導體開關31、 32在其輸入端接 收到的一對差動輸入電流。
在本實施例中，該調整單元5包括四個電流源501-504,其中，該四個 電流源501-504分別電連接到該二個金屬氧化物半導體開關31、 32的輸入端 及輸出端，且每一金屬氧化物半導體開關31、 32的輸入端及輸出端分別從相 對應的電流源501-504接收實質上大小相同但方向相反的電流。例如，當該 電流源501注入電流到該金屬氧化物半導體開關31的輸入端時，該電流源 502會從該金屬氧化物半導體開關31的輸出端汲取實質上大小相同的電流 (與該電流源501相比)，反之亦然。通過所述電流源501-504產生流經該二 個金屬氧化物半導體開關31、 32的電流，配合該二個金屬氧化物半導體開關 31、 32的導通電阻，可以改變該二個金屬氧化物半導體開關31、 32的輸入 端與l命出端的共才莫電平Vcm， in、 Vcm, out的差異Vdcm。圖4至圖8顯示了本實施例的相關模擬結杲。參閱圖4,橫軸表示該對 差動輸入電壓Vin+、 Vin-的差異Vdiff，縱軸表示該二個金屬氧化物半導體 開關31、 32的差模電阻Rdiff,曲線601-605是分別在該二個金屬氧化物半 導體開關31、 32的輸入端與輸出端的共模電平Vcm， in、 Vcm， out的差異 Vdcm=60mV、 30mV、 0V、 -30mV及-60mV時獲得的，且Vdif f的定義如下所示 Vdiff=Vin+-Vin-。
參閱圖5，橫軸表示該對差動輸入電壓Vin+、 Vin-的差異Vdiff,縱軸 表示該二個金屬氧化物半導體開關31、 32的差模電阻Rdiff的比例(以 Vdiff=0時獲得的Rdiff為基準)，曲線611-615是分別在該二個金屬氧化物 半導體開關31、 32的輸入端與輸出端的共模電平Vcm，in、 Vcm，out的差異 Vdcm=60mV、 30mV、 0V、 -30mV及-60mV時獲得的。
由圖4與圖5可知，在該二個金屬氧化物半導體開關31、 32的輸入端與 輸出端的共模電平Vcm, in、 Vcm， out的差異Vdcm接近30mV時，該二個金屬 氧化物半導體開關31、 32的差模電阻Rdiff的變異是最小的，而當Vdcm愈 小時，Rdiff愈小，且在該對差動輸入電壓Vin+、 Vin-的差異Vdiff=0附近 會有愈大的區域使得Rdiff的變異很小。
接著，縮小該對差動輸入電壓Vin+、 Vin-的差異Vdiff的范圍，并增加 該二個金屬氧化物半導體開關31、 32的輸入端與輸出端的共模電平Vcm, in、 Vcm， out的差異Vdcm的范圍。
參閱圖6，橫軸表示該對差動輸入電壓Vin+、 Vin-的差異Vdiff，縱軸 表示該二個金屬氧化物半導體開關31、 32的差模電阻Rdiff，曲線6H-是分別在該二個金屬氧化物半導體開關31、 32的輸入端與輸出端的共模電平 Vcm， in、 Vera, out的差異Vdcm=60mV、 30mV、 0V、 -30mV、 -60mV、 -90mV及-120mV 時獲得的。
參閱圖7，橫軸表示該對差動輸入電壓Vin+、 Vin-的差異Vdiff，縱軸 表示該二個金屬氧化物半導體開關n、 32的差模電阻Rdiff的比例(以 Vdiff=0時獲得的Rdiff為基準)，曲線631-637是分別在該二個金屬氧化物 半導體開關31、 32的輸入端與輸出端的共模電平Vcm， in、 Vcm， out的差異 Vdcm=60mV、 30mV、 0V、 -30mV、 -60mV、 -90mV及-120mV時獲得的。
參閱圖8，橫軸表示該二個金屬氧化物半導體開關31、 32的輸入端與輸 出端的共才莫電平Vcm, in、 Vcm, out的差異Vdcm,縱軸表示圖7中該二個金屬氧化物半導體開關31、 32的差模電阻Rdiff的比例與1的差距，曲線641是 在該對差動輸入電壓Vin+、 Vin-的差異Vdiff=50mV時獲得的。
由圖6、圖7與圖8可知，雖然該二個金屬氧化物半導體開關31、 32的 輸入端與輸出端的共模電平Vcm， in、 Vcm， out的差異Vdcm存在一解使得該二 個金屬氧化物半導體開關31、 32的差模電阻Rdiff的變異是最小的(如點 651所示)，但是如果使Vdcm愈小會得到另一解，因為此時Rdiff較小，且 Rdiff的變異也很小。
參閱圖9，本發明開關電路的第二實施例包含二個金屬氧化物半導體開 關31、 32、 一調整單元5及二個電容71、 72。該二個金屬氧化物半導體開關 31、 32在其輸入端分別通過該二個電容71、 72接收一對差動輸入電壓Vin+、 Vin-，并在導通時在其輸出端輸出一對差動輸出電壓Vout+、 Vout-。
該調整單元5包括四電阻511-514。該二個金屬氧化物半導體開關31、 32的輸入端分別通過該二電阻511、 513電連接到一第一共模電壓，而輸出 端分別通過該二電阻512、 514電連接到一第二共模電壓。該第一及第二共模 電壓分別設定該二個金屬氧化物半導體開關31、 32的輸入端與輸出端的共模 電平Vcm， in、 Vcm，out。
參閱圖IO,本發明開關電路的第三實施例與該第二實例相似，不同之處 在于本實施例是利用四個電感521-524分別取代該四電阻511-514。
由于該第二及第三實施例的相關模擬結果與該第 一 實施例的相關模擬相 似，此處不再多加-說明。
參閱圖ll,上述實施例可以運用在一可變增益放大器(如圖ll(a)所示)、 用于選擇由二接收器中的哪一個接收信號(如圖ll(b)所示)、用于選擇由二 發送器中的哪一個發送信號(如圖ll(c)所示)，及用于選擇由二電路中的哪 一個輸出信號到下一級電路(如圖ll(d)所示)，且不以此為限。
歸納上述，本發明通過改變該二個金屬氧化物半導體開關31、 32的輸入 端與輸出端的共模電平Vcra， in、 Vcm， out的差異Vdcm，可以調整該二個金屬 氧化物半導體開關31、 32的差模電阻Rdiff的線性度，以達到本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施 的范圍，即大凡依本發明申請專利范圍及發明說明內容所作的筒單的等效變 化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的范圍內。
權利要求
1. 一種開關電路，包含二個金屬氧化物半導體開關，每一金屬氧化物半導體開關包括一輸入端及一輸出端，該二個金屬氧化物半導體開關在其輸入端接收一對差動輸入電壓，并在導通時在其輸出端輸出一對差動輸出電壓；及一調整單元，改變該二個金屬氧化物半導體開關的輸入端與輸出端的共模電平的差異，以調整該二個金屬氧化物半導體開關的差模電阻的線性度。
2. 根據權利要求1所述的開關電路，其中，該二個金屬氧化物半導體開 關是N型金屬氧化物半導體開關。
3. 根據權利要求1所述的開關電路，其中，該二個金屬氧化物半導體開 關是P型金屬氧化物半導體開關。
4. 根據權利要求1所述的開關電路，其中，該二個金屬氧化物半導體開 關是互補型金屬氧化物半導體開關。
5. 根據權利要求1所述的開關電路，其中，該調整單元包括四個電流源，該四個電流源分別電連接到該二個金屬氧化物半導體開關的輸入端及輸出二山 禍。
6. 根據權利要求5所述的開關電路，其中，每一金屬氧化物半導體開關 的輸入端及輸出端從相對應的電流源接收實質上大小相同但方向相反的電流。
7. 根據權利要求1所述的開關電路，更包含二個電容，其中，該二個金 屬氧化物半導體開關在其輸入端分別通過該二個電容接收該對差動輸入電 壓，該調整單元包括四電阻，該二個金屬氧化物半導體開關的輸入端分別通 過該四電阻中的二個電連接到 一第 一共模電壓，而輸出端分別通過該四電阻 中的另二個電連接到一第二共模電壓，該第一及第二共模電壓分別設定該二 個金屬氧化物半導體開關的輸入端與輸出端的共模電平。
8. 根據權利要求1所述的開關電路，更包含二個電容，其中，該二個金 屬氧化物半導體開關在其輸入端分別通過該二個電容接收該對差動輸入電 壓，該調整單元包括四個電感，該二個金屬氧化物半導體開關的輸入端分別通過該四個電感中的二個電連接到 一 第 一共模電壓，而輸出端分別通過該四 個電感中的另二個電連接到一第二共模電壓，該第一及第二共模電壓分別設 定該二個金屬氧化物半導體開關的輸入端與輸出端的共模電平。
全文摘要
本發明提供一種可以調整線性度的開關電路。該開關電路包含二個金屬氧化物半導體開關及一調整單元。該二個金屬氧化物半導體開關在其輸入端接收一對差動輸入電壓，并在導通時在其輸出端輸出一對差動輸出電壓。該調整單元改變該二個金屬氧化物半導體開關的輸入端與輸出端的共模電平的差異，以調整該二個金屬氧化物半導體開關的差模電阻的線性度。
文檔編號H03K17/687GK101414817SQ20071016711
公開日2009年4月22日 申請日期2007年10月18日 優先權日2007年10月18日
發明者劉仁杰, 李朝政 申請人:瑞昱半導體股份有限公司