(57)【要約】  デプレッション型デバイスを必要としないアナログ送信／受信スイッチ及び電圧検出回路が提供される。スイッチは、受信モード及び保護モードで動作するように構成することができる。電圧検出回路は、スイッチに接続されてもよく、スイッチの２つの端子間の電位差を測定するように構成されてもよい。スイッチ及び電圧検出回路は、デプレション型デバイスを含まなくてもよい。
2019512932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信モード及び保護モードで動作するように構成されたスイッチと、
前記スイッチの２つの端子間の電位差を測定する前記スイッチに結合された電圧検出回路と、
を備え、
前記スイッチ及び前記電圧検出回路は、デプレッション型デバイスを含まない、装置。
【請求項２】
前記スイッチは、制御信号なしで受信モードと保護モードとを自動的に切り替えるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記スイッチは、ソース端子が互いに結合された第１のＮＭＯＳトランジスタ及び第２のＮＭＯＳトランジスタを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記スイッチは、ＰＭＯＳトランジスタを含まない、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記スイッチをオフにするように構成された第３のトランジスタ及び第４のトランジスタをさらに備える、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記第３のトランジスタのソース端子及び第４のトランジスタのソース端子は、前記第１のＮＭＯＳトランジスタのソース端子及び前記第２のＮＭＯＳトランジスタのソース端子に連結され、
前記第３のトランジスタのドレイン端子及び前記第４のトランジスタのドレイン端子は前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲート端子及び前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲート端子に連結されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記電圧検出回路は、前記スイッチの前記２つの端子間の前記電位差を測定するように構成された第１の可変抵抗器及び第２の可変抵抗器を備え、
前記第３のトランジスタのゲート端子は、前記第１の可変抵抗器に接続され、前記第４のトランジスタのゲート端子は前記第２の可変抵抗器に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記スイッチは、前記第３のトランジスタの閾値電圧または前記第４のトランジスタの閾値電圧に基づいて、前記受信モードと前記保護モードとを切り替えるように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第３のトランジスタ及び第４のトランジスタはＮＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項１０】
前記受信モードにおいて、前記スイッチの抵抗が実質的に一定である、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記保護モードにおいて、前記スイッチは、定電流源として動作する、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願との相互参照）
本出願は、２０１６年３月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／３１１，４７３号の利益を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、一般に、デプレション型デバイスを必要としないアナログスイッチ及び電圧検出回路に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来技術によれば、２端子送受信（Ｔ／Ｒ：ＴｒａｎｓＭ１ｔ／Ｒｅｃｅｉｖｅ）スイッチは、小さな抵抗値を有する小さなアナログ信号を通過させることができ、高い電圧の存在が検出されるとすぐにそれ自体をオフにすることができる。スイッチは、超音波トランスデューサと低ノイズ、低電圧レシーバ増幅器の入力との間に接続されてもよく、制御信号及び高い電圧電源の助けなしに超音波アプリケーションで高い電圧の送信信号から入力を保護することができる。
【０００４】
従来技術によるＴ／Ｒスイッチの詳細なブロック図を図１に示す。スイッチの基本ブロックは、４トランジスタバタフライ（対称）スイッチと電圧検出回路である。
【０００５】
２端子の高い電圧Ｔ／Ｒ保護スイッチは、小さな信号、例えば、約±３００ｍＶ以内の振幅が印加されたときに一定の抵抗特性を有する。高い電圧、例えば２Ｖより大きい振幅が見られるとき、電圧検出回路は、対称スイッチの電流経路を遮断するように、２つのデプレッション型ＰＭＯＳトランジスタのうちの１つをピンチオフする。図１のＴ／ＲスイッチのＩ−Ｖ特性を図２に示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術によるスイッチは、小さなアナログ信号を通過させて高い電圧の存在を検出するために名目上オンである、デプレッション型の高い電圧ＮＭＯＳトランジスタとデプレッション型のＰＭＯＳトランジスタとからなる。したがって、これらの関連技術のスイッチを製造することができる設備もあるが、このようなスイッチは、あらゆるタイプの空乏デバイスを提供しない他のＢＣＤプロセスファウンドリに課題を残す。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
高い電圧電源を使用せずにアナログスイッチを実現する試みにおいて、ブートストラップ及びトランスリニアループ技術が、図３の例示的な実施形態で使用される。トランスリニアループは、対称スイッチのＶＧＳを調整し、Ｍ１、Ｍ２及びＭ５のサイズが一致すると、そのコンダクタンスをＭ５の相互コンダクタンスにマッチングさせることができる。
【０００８】
したがって、本開示の１つまたは複数の例示的実施形態によるＴ／Ｒスイッチは、高い電圧を供給せずに、空乏または厚い酸化物デバイスなしで、小さなアナログ信号を通過させ、±９０Ｖを阻止することができるので、異なるＢＣＤプロセスに伝達することができる。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のある観点によれば、受信モード及び保護モードで動作するスイッチと、当該スイッチの２つの端子間の電位差を測定する電圧検出回路と、を備えるデバイスを提供する。スイッチ及び電圧検出回路は、デプレション型デバイスを含まなくてもよい。
【００１０】
スイッチは、制御信号なしで受信モードと保護モードとを自動的に切り替えるように構成することができる。スイッチは、ソース端子が互いに結合された第１及び第２のＮＭＯＳトランジスタを含むこともできる。スイッチはＰＭＯＳトランジスタを含まなくてもよい。
【００１１】
装置はまた、スイッチをオフにするように構成された第３及びさらなるトランジスタを含むことができる。前記第３及び第４トランジスタのソース端子は前記第１及び第２のＮＭＯＳトランジスタのソース端子に連結され、前記第３及び第４のトランジスタのドレイン端子は前記第１及び第２のＮＭＯＳトランジスタのゲート端子に連結される。
【００１２】
電圧検出回路は、スイッチの２つの端子間の電位差を測定するように構成された第１及び第２の可変抵抗器を含むことができる。第３のトランジスタのゲート端子は第１の可変抵抗器に結合され、第４のトランジスタのゲート端子は第２の可変抵抗器に結合される。スイッチは、第３のトランジスタの閾値電圧または第４のトランジスタの閾値電圧に基づいて、受信モードと保護モードとを切り替えるように構成することができる。第３及び第４のトランジスタは、ＮＭＯＳトランジスタであってもよい。受信モードでは、スイッチの抵抗は実質的に一定であってもよい。保護モードでは、スイッチは定電流源として動作する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、従来のＴ／Ｒスイッチを示す図である。
【図２】図２は、図１に示すＴ／ＲスイッチのＩ−Ｖ特性を示す。
【図３】図３は、例示的な実施形態によるトランスリニアループを使用するアナログスイッチ回路を示す。
【図４】図４は、例示的な実施形態によるＴ／Ｒスイッチを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
添付の図面に示されている以下の例示的な実施形態を詳細に参照する。図面では、同じ参照番号は同じの要素を示す。例示的な実施形態は、本明細書に記載の例示的な実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施することができる。説明の便宜のため、周知の部品の説明は省略する。
【００１５】
図４を参照すると、本開示の例示的な実施形態が示され、アナログスイッチ及び電圧検出回路を含む。一般に、アナログスイッチには２つの動作モード１）受信モード、２）保護モードがある。受信モードでは、アナログスイッチ抵抗は、トランスリニアループ技術のためにかなり一定である。歪みは最小限に抑えられ、信号を減衰させて電気ノイズを発生させるＡＣ接地経路に対する寄生容量によってのみ制限される。保護モードでは、組み合わされたスイッチは、高インピーダンスの定電流源に変換することによって、低電圧低ノイズレシーバアンプを正及び負の高い電圧パルスから保護する。組み合わされたスイッチを流れるＤＣ電流は、カレントミラーＭ１Ｂ、Ｍ２Ｂ、及びＭ５Ｂに起因する。この組み合わされたスイッチは、制御信号なしで受信モードと保護モードを自動的に切り替える。
【００１６】
対称スイッチＭ１Ａ及びＭ２Ａを遮断するために、一対の低電圧ＮＭＯＳスイッチＭ６及びＭ７が追加される。これまでの設計とは異なり、対称スイッチＭ１ＡとＭ２Ａは図１のＭ１とＭ２よりはるかに小さくなるように直列ＰＭＯＳスイッチは不要である。図４の例示的な実施形態では、寄生容量も非常に小さい。対称スイッチが切断される方法を除いて、Ｍ１Ｂ、Ｍ２Ｂ、Ｒ１及びＲ２からなる電圧検出回路は、図４の他のすべてのトランジスタと同様に、Ｍ１Ｂ及びＭ２Ｂを除いて図１のものと同様であり、低電圧ゲート酸化物を有するエンハンスメント型デバイスである。受信モードと保護モードの間の転倒電圧は、Ｍ６またはＭ７のスレッショルド電圧にＲ１またはＲ２の可変抵抗器比を掛けたものにすぎない。可変抵抗器が中央でタップされ、Ｍ６とＭ７のスレッショルド電圧が１Ｖの場合、チッピング電圧は約４Ｖになる。
【００１７】
上述した実施形態のＴ／Ｒスイッチは、デプレッション型のデバイスを必要としない。トランスリニアループとブートストラップ動作により、受信モードで対称スイッチのオン抵抗が一定になる。したがって、図４に示す例示的な実施形態は、信号に依存するオン抵抗に起因する高調波歪みを排除することができる。図４の例示的な実施形態の電圧検出回路は、一対の抵抗器Ｒ１とＲ２で２つのスイッチ端子間の電位差を測定することができる。Ｒ１とＲ２の可変抵抗器タップでのスケールダウンされた電圧は、Ｍ６またはＭ７スレッショルド電圧の機能である受信モードと保護モードの間のチップ電圧を調整することができる。このようなチップ電圧調整の柔軟性及び空乏モード又は厚いゲート酸化物デバイスのない場合、例示的な実施形態のＴ／Ｒスイッチは、全ての公称ＢＣＤプロセスで容易に実施することができる。
【００１８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲を逸脱することなくその変形を加えることができる。 
【図１】
2019512932.tif 000003
【図２】
2019512932.tif 000004
【図３】
2019512932.tif 000005
【図４】
2019512932.tif 000006
【国際調査報告】
2019512932.tif 000007
2019512932.tif 000008