體偏置的電路與方法
【專利說明】體偏置的電路與方法
[0001]本申請是申請日為2014年4月18日、申請號為14/256799的美國專利申請的部分接續申請，該美國專利申請要求名為“MOS Body Effect Compensat1n for a High-SpeedMOS Switch”、申請日為2013年12月19日的美國臨時專利申請61/918529的權益，二者都以全文結合在此。
技術領域
[0002]本發明的各方面指向開關電路，特別地指向基于晶體管的開關電路。
【背景技術】
[0003]晶體管被用于各種電路和設備，以在晶體管的源極和漏極之間為數據信號的通信提供可開關的通路。晶體管從關斷狀態(高電阻)切換到導通狀態(低電阻)的閾值電壓是源極體電壓的函數，這被稱為體效應。由于該體效應，晶體管在導通狀態下的電阻(稱為導通電阻)可能隨著在晶體管源極與漏極之間通信的數據信號的不同電壓而不同。由于導通電阻的變化，該通信的數據信號可能會被衰減。
【發明內容】
[0004]各示例的實施方式指向減小由于體效應的晶體管中導通電阻變化和信號衰減的方法和電路。在一些實施方式中，一種裝置包括晶體管，晶體管具有源極、漏極、柵極以及體端。晶體管配置為，響應于提供到柵極的控制信號，從源極或漏極中的第一個向另一個提供數據信號。體偏置電路配置為，基于數據信號的電壓而偏置晶體管的體端，以減小數據信號的衰減。在一種實施方式中，該裝置包括體偏置晶體管和開關，體偏置晶體管的柵極被連接以保護體偏置晶體管免受靜電放電(ESD)事件的影響。
[0005]在一種實施方式中，第一開關連接在第二晶體管與第一晶體管的源極或漏極中的第一個之間，第二開關連接在第三晶體管與第一晶體管的源極或漏極中的另一個之間。進一步地，第二晶體管的柵極連接在第二開關與第三晶體管之間，以及第三晶體管的柵極連接在第一開關與第二晶體管之間。
[0006]在一些實施方式中，提供數據切換的方法。利用晶體管，數據信號被在晶體管的源極與晶體管的漏極之間響應于控制信號而進行通信。基于數據信號的電壓，晶體管的體端被偏置，以減小晶體管對數據信號的衰減。該方法還涉及到通過打開開關而將體偏置晶體管的柵極與晶體管的源極或漏極之一斷開，其中體偏置晶體管的柵極連接在晶體管的源極或漏極之一與體偏置晶體管的源極或漏極之一之間。
[0007]以上的討論/概要并不應視為描述了本發明的每一種實施方式或所有實施例。以下的附圖和描述同樣示出了各種實施方式。
【附圖說明】
[0008]通過以下結合各附圖進行的詳細說明，可以更完整地理解各示例的實施方式，其中:
[0009]圖1示出了根據本發明一個或多個實施方式的具有體偏置電路的第一開關電路；
[0010]圖2示出了根據本發明的一個或多個實施方式的偏置體端以減小信號衰減的流程;
[0011]圖3出了根據本發明一個或多個實施方式的具有體偏置電路的第二開關電路；以及
[0012]圖4所示的是根據本發明一個或多個實施方式的具有體偏置電路的第三開關電路；
[0013]圖5所示的是根據本發明的一個或多個實施方式的具有體偏置電路的第四開關電路。
【具體實施方式】
[0014]各實施方式的方面通過附圖中的例子示出，并進行詳細說明，此處所討論的各實施方式亦可適于修改和替換形式。然而，應當理解的是，本發明不局限于所描述的特定實施方式。相反地，意欲覆蓋所有落入包括定義在權利要求中的各方面中的本發明的所有修改、等同和替換。此外，本申請全文中所指的“示例”僅為表述之用，非為限制。
[0015]應當相信，本發明的各方面可應用在涉及到晶體管開關電路的多種不同類型的裝置、系統和方法中。本發明的多個方面可以通過上下文所描述的種種示例展示，本發明并不限于所述的示例。
[0016]各示例的實施方式指向減小由于體效應引起的晶體管中導通電阻變化與信號衰減的方法與電路。在一些實施方式中，一種裝置包括晶體管，晶體管具有源極、漏極、柵極與體端。晶體管配置為，響應于提供到柵極的控制信號，從源極或漏極中的第一個向另一個提供數據信號。如以上所述的，由于體效應，晶體管的導通電阻會出現變化。由于在導通電阻上的變化，數據信號可能會被晶體管衰減。體偏置電路配置為，基于數據信號的電壓而偏置晶體管的體端，以減小由第一晶體管所展示的導通電阻的變化。由于導通電阻變化的減小，可以減小數據信號的衰減。
[0017]各實施方式可以不同地偏置N型晶體管或P型晶體管的體端。在一些實現中，體偏置電路配置為，通過將晶體管向著源極的源極電壓或者漏極的漏極電壓中較小者偏置，來偏置N型晶體管的體端。在另外一些實現中，體偏置電路配置為，將晶體管向著源極的源極電壓與漏極的漏極電壓中較大者偏置，來偏置P型晶體管的體端。
[0018]在一些實現中，體偏置電路包括第一和第二開關電路。為偏置N型晶體管，第一開關電路配置為，響應于漏極電壓小于源極電壓，將晶體管的體端連接到晶體管的漏極。第二開關電路配置為，響應于漏極電壓大于源極電壓，將晶體管的體端連接到晶體管的源極。
[0019]反過來，為偏置P型晶體管，第一開關電路配置為，響應于漏極電壓大于漏極電壓，將晶體管的體端連接到晶體管的漏極。第二開關電路配置為，響應于漏極電壓小于源極電壓，將晶體管的體端連接到晶體管的源極。
[0020]在一些實施方式中，體偏置電路配置和布置為將第一晶體管的體端偏置，以跟隨輸入數據信號的電壓。例如，體偏置電路可以響應于輸入的數據信號的電壓增長而增大施加到體端上的電壓，以及響應于輸入的數據信號的電壓降低而降低施加到體端上的電壓。
[0021]還揭示了數據開關的方法。利用晶體管，數據信號被在晶體管的源極與晶體管的漏極之間響應于控制信號而進行通信。基于數據信號的電壓，晶體管的體端被偏置，以減小晶體管對數據信號的衰減。若晶體管為N型晶體管，體端被朝向源極的源極電壓或漏極的漏極電壓中較小者偏置。若晶體管為P型晶體管，體端被朝向源極電壓或漏極電路中較大者偏置。體端可以示例地通過將體端分別連接到源極或者漏極而朝向源極電壓或者漏極電壓偏置。
[0022]如以上所示的，各實施方式可以用來偏置N型或P型晶體管。盡管各實施方式并不限定于此，為簡化說明，各示例基本都參考N型晶體管而展示并描述。
[0023]現在參考圖示，圖1示出了根據本發明一個或多個實施方式的具有體偏置電路的開關電路。開關電路100包括晶體管110，晶體管110具有源極⑶、漏極⑶、柵極(G)以及體端(B)。晶體管110配置為，響應于提供在柵極上的控制信號(Cntl)，從源極或漏極中的第一個向源極或漏極中的另一個提供數據信號(Data) ο如以上所述的，由于體效應，晶體管110的導通電阻會出現變化。由于在導通電阻上的變化，數據信號(Data)可能會被晶體管衰減。體偏置電路120配置為，基于漏極的漏極電壓(Vd)和源極的源極電壓(Vs)，偏置晶體管的體端，以減小晶體管110所展示的導通電阻的變化。由于導通電阻變化的減小，可以減小數據信號(Data)的衰減。
[0024]圖2示出了根據本發明的一個或多個實施方式的偏置體端以減小信號衰減的流程。例如，該流程可以由圖1中所示的體偏置電路來實現。模塊210，監控晶體管的源極電壓與漏極電壓。在該流程中，P型晶體管和N型晶體管的偏置是不同的。對于N型晶體管，確定模塊212將流程指向確定模塊214。若漏極電壓Vd小于源極電壓Vs，確定模塊214將流程指向模塊218，將體端朝向漏極電壓偏置。如果漏極電壓Vd不小于源極電壓Vs，確定模塊214將流程指