阅读说明：本技术 开关电路 (Switching circuit ) 是由 蔡佳琪 高立龙 于 2018-06-26 设计创作，主要内容包括：一种开关电路,包含：一开关以及一电位平移电路。该开关包含一导通端点以及一输入端点,该输入端点系用以接收一输入电压,而该导通端点上的一导通电压控制该开关的导通状态。该电位平移电路包含一电位输入端点以及一电位输出端点,其中该电位输入端点耦接至该输入端点以接收该输入电压,该电位平移电路系用以平移该输入电压以产生一平移电压于该电位输出端点,以及该导通电压系由该平移电压所决定。(A switching circuit, comprising: a switch and a level shift circuit. The switch includes a conducting terminal and an input terminal, the input terminal is used to receive an input voltage, and a conducting voltage at the conducting terminal controls the conducting state of the switch. The level shift circuit includes a level input terminal and a level output terminal, wherein the level input terminal is coupled to the input terminal for receiving the input voltage, the level shift circuit is used for shifting the input voltage to generate a shift voltage at the level output terminal, and the turn-on voltage is determined by the shift voltage.)

开关电路

技术领域

本发明系有关于一开关电路，尤指一种线性度高、适用于负电压操作且能应用于高功率输出的音频产品的电路。

背景技术

传统的模拟开关通常以传输门(transmission gate)来实现，利用P型金属氧化物半导体场效晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)以及N型金属氧化物半导体场效晶体管的并联来降低等效阻抗，并同时增加线性度，但除非付出相当大的面积成本，达到的规格仍不足以提供音频产品使用，且由于金属氧化物半导体场效晶体管的源极端与基极会连结在一起，一旦输入电压为负电压，则会透过P型金属氧化物半导体场效晶体管的基极与P型基板(P-substrate)导通造成漏电流，因此，以传输门来实现的开关电路不适于，举例来说，接地参考(ground reference)耳机放大器(headphoneamplifier,HP_AMP)等产品的使用，而这是目前音频产品经常使用之架构，用以节省零件的成本。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种开关电路来解决先前技术中的问题，其中该开关电路具有线性度高且不受输入电压的负电压影响的特性。

根据本发明的一实施例，揭露一种开关电路，包含:一开关以及一电位平移电路，其中该开关包含一导通端点以及一输入端点，该输入端点系用以接收一输入电压，而该导通端点上的一导通电压控制该开关的导通状态；该电位平移电路包含一电位输入端点以及一电位输出端点，其中该电位输入端点耦接至该输入端点以接收该输入电压，该电位平移电路系用以平移该输入电压以产生一平移电压于该电位输出端点，以及该导通电压系由该平移电压所决定。

附图说明

图1系根据本发明一实施例之开关电路的示意图。

图2系根据本发明一实施例之电位平移电路的示意图。

图3系根据本发明另一实施例之电位平移电路的示意图。

具体实施方式

在说明书及后续的权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及后续的权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的「包含」系为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一词在此系包含任何直接及间接的电气连接手段，因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或者透过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

图1系根据本发明一实施例之开关电路10的示意图，如图1所示，开关电路10用以接收一输入电压V_in并输出一输出电压V_out，并且开关电路10包含一开关101、一电位平移电路以及一缓冲电路103，其中开关101包含一导通端点T_o以及一输入端点T_i，电位平移电路102包含一电位输入端点T_vi以及电位输出端点T_vo。开关101的输入端点T_i接收输入电压V_in，而导通端点T_o上的一导通电压V_on用以决定开关101的导通状态；电位平移电路102的电位输入端点T_vi接收输入电压V_in使电位平移电路102平移输入电压V_in来产生一平移电压V_shift于电位输出端点T_vo；缓冲电路103于本实施例中以一放大器电路实现，其中缓冲电路103包含一第一输入端T_in1、一第二输入端T_in2以及一输出端T_bo，其中第一输入端T_in1耦接至电位输出端点T_vo以接收平移电压V_shift，第二输入端T_in2如图所示耦接至输出端T_bo使得该放大器电路形成一负反馈达到缓冲电路的效果，并且将缓冲后的平移电压V_shift输出至导通端点T_o形成导通电压V_on来控制开关101的导通状态。需注意的是，缓冲电路103的用途在于避免当输出电压V_out耦接至一重负载时造成信号失真，其非为一必要电路，在其他实施例中，缓冲电路103可省略，如此一来，电位输出端点T_vo直接连接至导通端点T_o，使得平移电压V_shift等同于导通电压V_on来控制开关101的导通状态。在本实施例中，开关101包含一晶体管T₁，详细来说，为一金属氧化物半导体场效晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor,MOSFET)，其中晶体管T₁的一栅极端耦接至导通端点T_o，一源极端耦接至输入端点T_i以接收输入电压V_in，并且于一漏极端产生输出电压V_out，需注意的是，本发明并不限制晶体管T₁的类型，举例来说，晶体管T₁可以是P型金属氧化物半导体场效晶体管或N型金属氧化物半导体场效晶体管，当晶体管T₁是N型金属氧化物半导体场效晶体管时，电位平移电路102将输入电压V_in往上平移(亦即增加一电压值)，使得晶体管T₁的栅极端上的导通电压高于源极端；当晶体管T₁是P型金属氧化物半导体场效晶体管时，电位平移电路102将输入电压V_in往下平移(亦即减少一电压值)，使得晶体管T₁的栅极端上的导通电压低于源极端，本领域技术人员应能轻易理解控制晶体管栅极电压与源极电压之间的电位差，使其大于晶体管的临界电压来导通晶体管的操作，详细内容在此省略以省篇幅。

详细来说，当输入电压V_in透过电位输入端点T_vi进入电位平移电路102后，经过平移产生平移电压V_shift，透过缓冲电路103产生导通电压V_on于晶体管T₁的该栅极端，使得该栅极端与该源极端间的电位差超过晶体管T₁的一临界电压，藉此确保开关101的导通电压不会受到输入电压V_in振幅负电压的影响，可以随时导通，进而优化其线性度，相较于传统的传输门开关，开关电路10会因为线性度的提升，即便在连接重负载的情况下，使用相对大的导通阻抗也不容易产生失真，进而降低电路面积与制造成本。

图2系根据本发明一实施例之电位平移电路102的示意图，电位平移电路102包含晶体管T₂与T₃以及电流源C₁与C₂，其中在此实施例中，晶体管T₂系由P型金属氧化物半导体场效晶体管来实现而晶体管T₃系由N型金属氧化物半导体场效晶体管来实现，但此并非本发明的一限制，本领域技术人员应可轻易理解晶体管T₂与T₃的其他实现方式。如图2所示，晶体管T₂的一栅极端耦接至输入电压V_in以产生平移电压V_shift于一源极端，晶体管T₂的一漏极端耦接至晶体管T₃的一栅极端，晶体管T₃的一漏极端耦接至晶体管T₂的该源极端，晶体管T₃的一源极端耦接至一参考电压(于此实施例中为一接地电压)，电流源C₂耦接于晶体管T₂的该漏极端与接地电压之间，电流源C₁耦接于晶体管T₂的该源极端与另一参考电压(于此实施例中为一供应电压)。在本实施例中，电位平移电路102以一源极随耦电路来实现，但此并不为本发明的一限制，于其他实施例中，电位平移电路102可以其他电路来实现，只要能将输入电压V_in平移一电位差来产生平移电压V_shift即应隶属本发明的范围。

图3系根据本发明另一实施例之电位平移电路102的示意图，图3所示之实施例与图2之实施例的差异在于，图3以一放大器amp取代图2实施例中的晶体管T₃，其余组件皆相同，其中放大器amp的其中一输入端耦接至晶体管T₂的该漏极端，另一输入端耦接至一参考电压Vref，而一输出端耦接至晶体管T₂的该源极端，如此一来，可以增加电流源C₂的输出阻抗，藉此优化电位平移电路之功效。

简单归纳本发明，本发明提出一种开关电路，透过利用一电位平移电路将输入电压平移一电位差产生一平移电压，并且可透过一缓冲电路将该平移电压产生于金属氧化物半导体场效晶体管的一栅极端，使得栅极端上的电压与源极端的电压存在一电位差，该电位差大于金属氧化物半导体场效晶体管的一临界电压，藉此使金属氧化物半导体场效晶体管可随时导通，不受输入电压振幅的负电压影响，进而优化开关的线性度。由于本发明所提出的开关电路具有较佳线性度，其可应用于音频产品之中，举例来说，本发明提出的开关电路可耦接于一高规格放大器与一低功耗放大器之间，使得用户在使用音频产品时可随意切换模式，例如当需要聆听音乐时，需要较佳的效能，切换本发明提出的开关电路耦接至高规格放大器，而当拨通电话时，不需较佳效能，此时可切换本发明提出的开关电路耦接至低功耗放大器，以节省功率损耗。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

符号说明

10 开关电路

101 开关

102 电位平移电路

103 缓冲电路

V_in 输入电压

V_out 输出电压

T_vi 电位输入端点

T_vo 电位输出端点

T_o 导通端点

T_i 输入端点

T_in1 第一输入端点

T_in2 第二输入端点

T_bo 输出端

T₁、T₂、T₃ 晶体管

C₁、C₂ 电流源

amp 放大器。