本發(fā)明涉及電路控制領(lǐng)域，特別是涉及開關(guān)控制電路。

背景技術(shù)：

在一些高速高精度的信號(hào)處理以及轉(zhuǎn)換電路里面，模擬信號(hào)在被采集和傳輸?shù)倪^程中需要通過一些開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。開關(guān)控制電路用來控制這些開關(guān)的通斷。在構(gòu)成開關(guān)的晶體管本身的特性不變的前提下，驅(qū)動(dòng)開關(guān)的電壓越高開關(guān)的導(dǎo)通電阻就越小，導(dǎo)通電阻減小可以使得模擬信號(hào)通過開關(guān)時(shí)的速度加快且模擬信號(hào)的失真減小。傳統(tǒng)的開關(guān)控制電路能夠提升驅(qū)動(dòng)電壓，但是系統(tǒng)供電電壓過高或者采樣的模擬信號(hào)的電壓范圍較大時(shí)，容易導(dǎo)致采樣開關(guān)上的驅(qū)動(dòng)電壓過高進(jìn)而導(dǎo)致采樣開關(guān)存在被擊穿的危險(xiǎn)，電路可靠性較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種具有高可靠性的開關(guān)控制電路。

一種開關(guān)控制電路，用于對(duì)開關(guān)電路的通斷進(jìn)行控制；包括：時(shí)鐘電路，用于生成第一時(shí)鐘控制信號(hào)和第二時(shí)鐘控制信號(hào)；電壓提升電路，分別與所述時(shí)鐘電路、所述開關(guān)控制電路的供電電源連接，用于接收所述第二時(shí)鐘控制信號(hào)以及所述供電電源輸出的工作電壓，并在所述第二時(shí)鐘控制信號(hào)的控制下將所述工作電壓提升預(yù)設(shè)值后形成開關(guān)控制信號(hào)；以及反相電路，分別與所述時(shí)鐘電路、電壓提升電路連接，用于接收所述第一時(shí)鐘控制信號(hào)以及所述開關(guān)控制信號(hào)，并根據(jù)所述第一時(shí)鐘控制信號(hào)控制是否將所述開關(guān)控制信號(hào)輸出給所述開關(guān)電路。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一時(shí)鐘控制信號(hào)和所述第二時(shí)鐘控制信號(hào)為互補(bǔ)的不交疊時(shí)鐘信號(hào)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述反相電路包括第一反相單元和第二反相單元；所述第一反相單元和所述第二反相單元均為CMOS反相器；所述第一反相單元 包括第一MOS管和第二MOS管；所述第二反相單元包括第三MOS管和第四MOS管；所述第一MOS管和所述第三MOS管為PMOS管，所述第二MOS管和所述第四MOS管為NMOS管；所述第一MOS管的柵極與所述第二MOS管的柵極連接后與所述時(shí)鐘電路連接，用于接收所述第一時(shí)鐘控制信號(hào)；所述第一MOS管的源極與所述供電電源連接；所述第一MOS管的漏極與所述第二MOS管的漏極連接后與所述第三MOS管的柵極連接；所述第三MOS管的柵極與所述第四MOS管的柵極連接；所述第三MOS管的源極與所述電壓提升電路連接；所述第三MOS管的漏極和所述第四MOS管的漏極連接后作為輸出端用于輸出所述開關(guān)控制信號(hào)；所述第二MOS管的源極和所述第四MOS管的源極連接后接地。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)電路包括兩個(gè)開關(guān)管；所述開關(guān)控制信號(hào)為第一控制信號(hào)；所述反相電路還包括第三反相單元，與所述時(shí)鐘電路連接，用于接收所述第一時(shí)鐘控制信號(hào)并對(duì)所述第一時(shí)鐘控制信號(hào)進(jìn)行反相形成第二控制信號(hào)后輸出給所述開關(guān)電路。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述反相電路還包括延時(shí)電路，連接于所述第二MOS管的源極與地之間，用于延遲所述第一控制信號(hào)的輸出使得所述第一控制信號(hào)和所述第二控制信號(hào)同步輸出。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述延時(shí)電路包括第三開關(guān)管；所述第三開關(guān)管的輸入端與所述第二MOS管的源極連接，所述第三開關(guān)管的輸出端接地；所述第三開關(guān)管的控制端與所述第三開關(guān)管的輸入端連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第三開關(guān)管為NPN型晶體管。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第三反相單元包括三個(gè)串聯(lián)的反相器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電壓提升電路包括第四反相單元、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管以及自舉電容；所述第四反相單元分別與所述供電電源、所述時(shí)鐘電路以及所述自舉電容的負(fù)極板連接；所述第一開關(guān)管的輸入端與所述供電電源連接，所述第一開關(guān)管的輸出端分別與所述自舉電容的正極板、所述反相電路連接；所述第二開關(guān)管的輸入端分別與所述自舉電容的正極板、所述反相電路連接；所述第二開關(guān)管的輸出端與所述供電電源連接；所述預(yù)設(shè)值為所述第 二開關(guān)管的正向?qū)妷骸?/p>

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第四反相單元為CMOS反相器，包括第五MOS管和第六MOS管；所述第五MOS管為PMOS管，所述第六MOS管為NMOS管；所述第五MOS管的柵極與所述第六MOS管的柵極連接后與所述時(shí)鐘電路連接，用于接收所述第二時(shí)鐘控制信號(hào)；所述第五MOS管的源極與所述供電電源連接；所述第五MOS管的漏極與所述第六MOS管的漏極連接后與所述自舉電容的負(fù)極板連接；所述第六MOS管的源極接地；所述第一開關(guān)管和所述第二開關(guān)管均為NPN型三極管。

上述開關(guān)控制電路中電壓提升電路能夠?qū)⒐╇婋娫摧敵龅墓ぷ麟妷禾嵘A(yù)設(shè)值形成開關(guān)控制信號(hào)后輸出給反相電路。反相電路能夠根據(jù)第一時(shí)鐘控制信號(hào)控制是否輸出該開關(guān)控制信號(hào)給開關(guān)電路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)電路通斷的控制。由于開關(guān)控制信號(hào)的電壓提升值為預(yù)設(shè)值，電壓提升量可控，不會(huì)隨外界因素變化而變化，因此在降低開關(guān)電路內(nèi)阻的同時(shí)不會(huì)造成開關(guān)電路中的開關(guān)管被擊穿的隱患，電路的可靠性較高。

附圖說明

圖1為一實(shí)施例中的開關(guān)控制電路的原理框圖；

圖2為一實(shí)施例中的開關(guān)控制電路的電路原理圖；

圖3為圖2所示實(shí)施例中的開關(guān)控制電路中產(chǎn)生的兩路時(shí)鐘控制信號(hào)的示意圖；

圖4為圖2所示實(shí)施例中的開關(guān)控制電路所控制的開關(guān)電路的電路原理圖；

圖5為另一實(shí)施例中的開關(guān)控制電路的電路原理圖；

圖6為圖5所示實(shí)施例中的開關(guān)控制電路所控制的開關(guān)電路的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種開關(guān)控制電路用于對(duì)開關(guān)電路的通斷進(jìn)行控制。圖1為一實(shí)施例中的開關(guān)控制電路的原理框圖，該開關(guān)控制電路包括時(shí)鐘電路110、電壓提升電路120以及反相電路130。其中，時(shí)鐘電路110分別與電壓提升電路120、反相電路130連接，反相電路130與電壓提升電路120連接，且還用于與開關(guān)電路連接。

時(shí)鐘電路110用于生成兩路時(shí)鐘控制信號(hào)分別輸出給電壓提升電路120以及反相電路130。具體地，生成的兩路時(shí)鐘控制信號(hào)分別為第一時(shí)鐘控制信號(hào)CLK1和第二時(shí)鐘控制信號(hào)CLK2。在本實(shí)施例中，第一時(shí)鐘控制信號(hào)CLK1和第二時(shí)鐘控制信號(hào)CLK2的相位互補(bǔ)且互不交疊。

電壓提升電路120分別與時(shí)鐘電路110以及開關(guān)控制電路的供電電源VDD連接，用于接收時(shí)鐘電路110輸出的第二時(shí)鐘控制信號(hào)CLK2以及供電電源VDD輸出的工作電壓V_DD。電壓提升電路120在第二時(shí)鐘控制信號(hào)CLK2的控制下將工作電壓V_DD提升預(yù)設(shè)值后形成開關(guān)控制信號(hào)H1并輸出給反相電路130。

反相電路130用于接收時(shí)鐘電路110輸出的第一時(shí)鐘控制信號(hào)CLK1以及開關(guān)控制信號(hào)H1，并根據(jù)第一時(shí)鐘控制信號(hào)CLK1的電平高/低控制是否輸出開關(guān)控制信號(hào)H1輸出給開關(guān)電路。

上述開關(guān)控制電路中電壓提升電路120能夠?qū)⒐╇婋娫碫DD輸出的工作電壓V_DD提升預(yù)設(shè)值形成開關(guān)控制信號(hào)H1后輸出給反相電路130。反相電路130能夠根據(jù)第一時(shí)鐘控制信號(hào)CLK1控制是否輸出該開關(guān)控制信號(hào)H1給開關(guān)電路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)電路通斷的控制。由于開關(guān)控制信號(hào)H1的電壓提升值為預(yù)設(shè)值，電壓提升量可控，不會(huì)隨外界因素變化而變化，因此在降低開關(guān)電路內(nèi)阻的同時(shí)不會(huì)造成開關(guān)電路中的開關(guān)管被擊穿的隱患，電路的可靠性較高。

圖2為一實(shí)施例中的開關(guān)控制電路的電路原理圖(時(shí)鐘電路未示)，圖3為圖2所示實(shí)施例中的開關(guān)控制電路產(chǎn)生的兩路時(shí)鐘控制信號(hào)的示意圖；圖4則為圖2所示實(shí)施例中的開關(guān)控制電路所對(duì)應(yīng)的開關(guān)電路的電路原理圖。下面結(jié)合圖2、圖3以及圖4對(duì)本實(shí)施例中的開關(guān)控制電路的電路結(jié)構(gòu)及其工作過程做詳細(xì)說明。

時(shí)鐘電路產(chǎn)生的第一時(shí)鐘控制信號(hào)CLK1和第二時(shí)鐘控制信號(hào)CLK2的相位互補(bǔ)且互不交疊，如圖3所示。

反相電路包括第一反相單元和第二反相單元。在本實(shí)施例中，第一反相單元和第二反相單元均為CMOS反相器。具體地，第一反相單元包括第一MOS管M1和第二MOS管M2，第二反相單元?jiǎng)t包括第三MOS管M3和第四MOS管M4。其中，第一MOS管M1和第三MOS管M3為PMOS管，第二MOS管M2和第四MOS管M4則為NMOS管。具體地，第一MOS管M1的柵極與第二MOS管M2的柵極連接并與時(shí)鐘電路中第一時(shí)鐘控制信號(hào)CLK1的輸出端連接，用于接收其輸出的第一時(shí)鐘控制信號(hào)CLK1。第一MOS管M1的源極與供電電源VDD連接，其漏極與第二MOS管M2的漏極連接后連接于第三MOS管M3的柵極。第三MOS管M3的柵極與第四MOS管M4的柵極連接。第三MOS管M3的源極與電壓提升電路連接。第三MOS管M3的漏極與第四MOS管M4的漏極連接后作為輸出端用于輸出開關(guān)控制信號(hào)H1。第二MOS管M2的源極和第四MOS管M4的漏極連接后接地。

電壓提升電路包括第四反相單元、第一開關(guān)管T1、第二開關(guān)管T2以及自舉電容C。第四反相單元為CMOS反相器，其包括第五MOS管M5和第六MOS管M6。其中，第五MOS管M5為PMOS管，第六MOS管為NMOS管。第一開關(guān)管T1和第二開關(guān)管T2均為NPN型三極管，即：開關(guān)管的輸入端為NPN型三極管的集電極；開關(guān)管的基極為NPN型三極管的控制端；開關(guān)管的輸出端為NPN型三極管的發(fā)射極。第五MOS管M5的柵極與第六MOS管M6的柵極連接并與時(shí)鐘電路的第二時(shí)鐘控制信號(hào)CLK2的輸出端連接，用于接收其輸出的第二時(shí)鐘控制信號(hào)CLK2。第五MOS管M5的源極與供電電源VDD連接，其漏極與第六MOS管M6的漏極連接并與自舉電容C的負(fù)極板連接。自舉電容C的正極板分別與第一開關(guān)管T1的發(fā)射極、第二開關(guān)管T2的集電極以及第三MOS管M3的源極連接。第一開關(guān)管T1的集電極與其基極連接后與供電電源VDD連接。第二開關(guān)管T2的發(fā)射極與供電電源VDD連接。第二開關(guān)管T2基極則與其集電極連接。

在本實(shí)施例中，開關(guān)電路包括開關(guān)管M7。開關(guān)管M7為NMOS管，其源極與采樣端連接，用于接收采樣模擬信號(hào)VIN。開關(guān)管M7的漏極為輸出端VOUT，其還與采樣電容CL連接后接地。

上述開關(guān)控制電路的工作過程具體如下：

當(dāng)?shù)谝粫r(shí)鐘控制信號(hào)CLK1為低電平時(shí)，第一MOS管M1導(dǎo)通、第二MOS管M2截止，從而控制第三MOS管截止、第四MOS管導(dǎo)通，輸出端的輸出信號(hào)為低電平，開關(guān)管M7截止。故，開關(guān)電路在為低電平的輸出信號(hào)的控制下保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝粫r(shí)鐘控制信號(hào)CLK1為低電平時(shí)，第二時(shí)鐘控制信號(hào)為高電平。因此，第五MOS管M5截止，第六MOS管M6導(dǎo)通，使得自舉電容C的負(fù)極板電壓為0。第一開關(guān)管T1導(dǎo)通，第二開關(guān)管T2截止，從而使得自舉電容C的正極板電壓為(V_DD-V_be)，V_be為第一開關(guān)管T1的正向?qū)妷骸Ｔ诒緦?shí)施例中，V_be在0.7V左右。

當(dāng)?shù)诙r(shí)鐘控制信號(hào)CLK2變?yōu)楦唠娖胶?，第五MOS管M5導(dǎo)通，第六MOS管M6截止，自舉電容C的負(fù)極板電壓變?yōu)閂_DD。根據(jù)電荷守恒原理，自舉電容C的正極板電壓變?yōu)?2V_DD-V_be)。此時(shí)，自舉電容C的正極板電壓大于V_DD，故第二開關(guān)管T2正向偏置，第一開關(guān)管T1反向偏置。自舉電容C的電荷通過第二開關(guān)管T2泄放，其正極板電壓最終穩(wěn)定在(V_DD+V_be)上。當(dāng)CLK1變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，第一MOS管M1截止，第二MOS管M2導(dǎo)通，從而使得第三MOS管M3導(dǎo)通，第四MOS管M4截止，輸出端輸出電壓為(V_DD+V_be)的開關(guān)控制信號(hào)H1。開關(guān)控制信號(hào)H1控制開關(guān)管M7導(dǎo)通，從而使得開關(guān)電路導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)VIN的采樣。

在本實(shí)施例中，形成的開關(guān)控制信號(hào)H1作為開關(guān)管M7的控制信號(hào)可以明顯減小開關(guān)管的導(dǎo)通電阻，且開關(guān)控制信號(hào)H1的電壓增量固定為第二開關(guān)管T2的正向?qū)妷?，其值?.7V左右。因此，增量電壓不會(huì)過高，不會(huì)導(dǎo)致開關(guān)被擊穿，在降低開關(guān)電路內(nèi)阻的同時(shí)提高了電路的可靠性。并且，本案中的開關(guān)控制電路的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活，可以廣泛應(yīng)用于各種工藝平臺(tái)。其能夠避免在電路節(jié)點(diǎn)中出現(xiàn)過高電壓的可能，提高了電路的可靠性。另外，其占用的版圖面積也較小，能夠滿足大部分需要對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行高速高精度采樣的場(chǎng)合。

圖5為另一實(shí)施例中的開關(guān)控制電路的電路原理圖，圖6則為圖5所示的實(shí)施例中的開關(guān)控制電路所對(duì)應(yīng)的開關(guān)電路的電路原理圖。本實(shí)施例中開關(guān)電 路中包括了由MOS管M8和MOS管M9形成的開關(guān)對(duì)。具體地，MOS管M8為NMOS管，MOS管M9為PMOS管。開關(guān)控制電路中的反相電路在圖2所示實(shí)施例中的反相電路的基礎(chǔ)上還包括了第三反相單元和延時(shí)電路。

在本實(shí)施例中，開關(guān)電路包括MOS管M8和MOS管M9，因此需要兩路控制信號(hào)來對(duì)MOS管M8和MOS管M9分別進(jìn)行控制。前述提及的開關(guān)控制信號(hào)H1為第一控制信號(hào)，輸出給MOS管M8的柵極。第三反相單元?jiǎng)t用于生成第二控制信號(hào)N1并輸出給MOS管M9的柵極，從而控制MOS管M9的通斷。第二控制信號(hào)N1和第一控制信號(hào)H1互為反相。具體地，第三反相單元包括三個(gè)順次串聯(lián)的反相器INV1、INV2以及INV3。反相器INV3的輸出端輸出第二控制信號(hào)H1。

由于第一時(shí)鐘控制信號(hào)CLK1經(jīng)過三級(jí)反相器的延時(shí)，因此為保證第一控制信號(hào)H1和第二控制信號(hào)H2這一對(duì)互補(bǔ)信號(hào)在時(shí)序上盡量同步，在反相電路中設(shè)置延時(shí)電路。延時(shí)電路包括第三開關(guān)管T3。第三開關(guān)管T3的輸入端和控制端連接后與第二MOS管M2的源極連接。第三開關(guān)管T3的輸出端接地。第三開關(guān)管T3為NPN型晶體管。在本實(shí)施例中，第三開關(guān)管T3為NPN型三級(jí)管，即：第三開關(guān)管T3的輸入端為NPN型三極管的集電極；第三開關(guān)管T3的控制端為NPN型三極管的基極；第三開關(guān)管T3的輸出端為NPN型三極管的發(fā)射極。在其他的實(shí)施例中，第三開關(guān)管T3還可以為N溝道MOS管。因此，通過延時(shí)電路以及第一反相單元、第二反相單元形成三級(jí)延時(shí)，可以保證第一控制信號(hào)H1和第二控制信號(hào)H2這一對(duì)互補(bǔ)信號(hào)在時(shí)序上盡量同步，從而保證MOS管M8和MOS管M9能同時(shí)斷開和閉合。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán) 利要求為準(zhǔn)。