專利名稱：驅(qū)動一輸出級的驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動電路，且特別是涉及一種驅(qū)動一輸出級的驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
在功率放大器電路中，擁有一個高效能且又具有小面積的輸出級，是最
理想的情況。傳統(tǒng)的輸出級設(shè)計方式，是以一P型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS) 晶體管及一N型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)晶體管分別做為低側(cè)及高側(cè)的晶體 管。然而在新一代的技術(shù)中，輸出級包含如圖1所示的兩個N型金屬氧化物 半導(dǎo)體晶體管。這樣的雙N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管輸出級1包含一高側(cè) N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管10及一低側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管U。 高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管10包含一漏極、 一柵極及一源極，其中 漏極連接至一電壓PVDD，對冊極連接至一高側(cè)驅(qū)動級11,源極連接至一輸出 端OUT。低側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管12包含一漏極、一柵極及一源極， 其中源極連接至一第二電壓PVSS,柵極連接至一低側(cè)驅(qū)動級13,漏極連接 至輸出端0UT。雖然這樣的設(shè)計可以改進原先的P型-N型輸出級，而使面積 變小，效率更佳，但是也帶來了新的問題。其中一項問題即是，N型金屬氧 化物半導(dǎo)體晶體管的Vgs及Vds的最大值并不對稱，其中Vgs無法承受至較 高的電壓值。因此，如高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管10的高側(cè)驅(qū)動級 11沒有適當?shù)脑O(shè)計，高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管IO將因為放大的功 效而使源極的輸出電壓遠高于柵極的輸入電壓，進一步使高側(cè)N型金屬氧化 物半導(dǎo)體晶體管IO遭到損壞。
因此，如何設(shè)計一個新的驅(qū)動電路，能夠在驅(qū)動輸出級外，提供一個保 護的機制，使輸出級不致?lián)p壞，乃為此一業(yè)界亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的就是在提供一種驅(qū)動電路，用以驅(qū)動一輸出級，輸出
4級包含一 高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管及一低側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體 晶體管，驅(qū)動電路包含一二極管，包含一陽極端及一陰極端，其中陽極端 耦接于一第一電壓；陰極端耦接于一第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管及一 第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的一源極； 一第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體 晶體管及一第四P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，各包含一漏極、 一源極及一 柵極，其中源極分別電連接于第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的一柵極及 第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的一柵極，漏極分別電連接于第一 P型金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的一漏極、高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的一柵 極及第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的一漏極； 一第一 N型金屬氧化物半 導(dǎo)體晶體管及一第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管分別包含一漏極、 一源極 及一柵極，其中漏極分別電連接于第四P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極 及第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極，源極均耦接于一第二電壓，柵 極分別電連接于 一第 一輸入及一第二輸入。
在參考附圖及隨后描述的實施方式后，本領(lǐng)域技術(shù)人員便可了解本發(fā)明 的目的，以及本發(fā)明的技術(shù)手段及實施態(tài)樣。


為使本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點與實施例能更明顯易懂，附 圖的詳細說明如下
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中， 一包含雙N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的輸出級的
示意圖2為本發(fā)明的第一實施例的一驅(qū)動電路及一輸出級的示意圖；以及 圖3為本發(fā)明的驅(qū)動電路中，不同點電壓的時序圖。
附圖符號說明
1:雙N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管輸出級 12:低側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管 20:驅(qū)動電路
201:第一P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管 203:第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管 205:第一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管207:電容 209:反相器 213:負載
210:高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管 10:高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管 11:高側(cè)驅(qū)動級 13:低側(cè)驅(qū)動級 200: 二極管
202:第二P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管 204:第四P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管 206:第二N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管 208:限壓電路 211:電流鏡 21:輸出級
212:低側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管
具體實施例方式
請參考圖2,其示出了依照本發(fā)明第一實施例的一驅(qū)動電路20及輸出 級21的示意圖，其中驅(qū)動電路20用以驅(qū)動輸出級21，輸出級21與圖1所 示的驅(qū)動級相同，高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管210的漏極與低側(cè)N型 金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管212的源極及一輸出端OUT電連接。驅(qū)動電路20 包含一二極管200、 一第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管201、 一第二P 型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管202、 一第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管203、 一第四P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管204、 一第一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶 體管205、 一第二N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管206、 一電容207以及一限 壓電路208。 二極管200包含一陽極端及一陰極端，其中陽極端耦接于一第 一電壓AVDD;陰極端耦接于第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管201及第二 P 型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管202的源極。
第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管203包含一漏極、 一源極及一柵極， 其中源極電連接于第二P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管202的柵極，漏極電連 接于第一P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管201的漏極與高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管210的柵極。第四P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管204包含一漏極、 一源極及一柵極，其中源極電連接于第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管201 的柵極，漏極電連接于第二P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管202的一漏極。第 一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管205包含一漏極、 一源極及一柵極，其中漏 極電連接于第四P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管204的漏極，源極耦接于一第 二電壓(GND),柵極電連接于一第一輸入(IN1)。第二N型金屬氧化物半導(dǎo) 體晶體管206包含一漏極、 一源極及一柵極，其中漏極電連接于第三P型金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管203的漏極，源極耦接于第二電壓(GND),柵極電連 接于一第二輸入(IN2 )。第一輸入IN1及第二輸入IN2在本實施例中實質(zhì)上 由一電壓源Vs通過四個反相器209提供。電壓源Vs經(jīng)過一反相器后，成為 第一輸入IN1。而電壓源Vs再經(jīng)過剩下三個反相器后，成為第二輸入IN2。 因此，第一輸入IN1及第二輸入IN2互為反相。
電容207電連接于輸出端0UT及二極管200的陰極端。限壓電^各208包 含一電流鏡211及一負載213,其中負載213的一第一端點電連接于二極管 200的陰極端，負載213的一第二端點電連接于電流鏡211與第三及第四P 型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管203、 204的柵極。在本實施例中，負載213包 含三個二極管以限制負載213上的跨壓于一個固定值。在其它實施例中，負
載也可由多個電阻串接以達到相同的功效。
為更清楚的描述驅(qū)動電路20的運作方式，下面以圖2中的第二N型金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管206的柵極為A點，第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體 管205的柵極為B點，第二N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管206的漏極為C點， 第一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管205的漏極為D點，第二P型金屬氧化物 半導(dǎo)體晶體管202的柵極為DG點，第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管201 的柵極為CG點，以及二極管200的陽極端為CP點，同時參考圖3，其為Vs、 A、 B、 C、 CG、 D、 DB、 CP及OUT各點的電壓波型圖，來進行說明。
在第一個時間區(qū)段中，第一輸入及第二輸入，即A點及B點，分別為低 態(tài)(Ov)及高態(tài)(Vh)。此時第一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管205為導(dǎo)通， 第二N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管206為關(guān)閉，第一P型金屬氧化物半導(dǎo)體 晶體管201為關(guān)閉，第二P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管202為導(dǎo)通，第三P 型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管203為導(dǎo)通，第四P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管 204為關(guān)閉，高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管210為導(dǎo)通，低側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管212為關(guān)閉。A點及B點的電壓實質(zhì)上由Vs所提供，因 此當Vs轉(zhuǎn)換為反相時，A點及B點的電壓也跟著轉(zhuǎn)換。A點電壓轉(zhuǎn)換為高態(tài) (Vh ),使第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管206及低側(cè)N型金屬氧化物半 導(dǎo)體晶體管212導(dǎo)通。因此，OUT點電壓持續(xù)地降低直至0為止。B點電壓 變成0v,并使第一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管205關(guān)閉。由于第二N型金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管206的導(dǎo)通，C及CG點經(jīng)由第二 N型金屬氧化物半導(dǎo) 體晶體管206而開始放電(discharge )。 CG點電壓開始下降直到第一 P型金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管201導(dǎo)通且第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管203關(guān) 閉。若負載213兩端的跨壓為VI，第一時間區(qū)段的CP點電壓為Vcpl，且P 型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管及N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的閾值電壓為 Vt,則使第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管203關(guān)閉的電壓約為Vcpl-Vl+Vt。 然而，C點電壓將持續(xù)降至0而使高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管210關(guān) 閉。因此，PVDD電壓將與OUT點電壓隔離。由于電容207的存在，CP點將 不會自O(shè)UT點放電。第一P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管201的導(dǎo)通將開始拉 低CP點的電壓，但是第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管205已經(jīng)關(guān)閉，無 法做為一個放電路徑以拉下CP點電壓。因此，DG電壓開始因接收CP點的放 電而升高，進而使第二P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管202關(guān)閉，及使第四P 型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管204導(dǎo)通。DG點電壓將最終達到Vcpl的值。須 注意的是，由于二極管200及第一電壓源AVDD的存在，CP點電壓的最小值 將不會降至AVDD的電壓值Vavdd以下。因此，在第二時間區(qū)段中，A點與B 點分別位為高態(tài)(Vh)及低態(tài)(Ov)。此時第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體 管205為關(guān)閉，第二N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管206為導(dǎo)通，第一P型金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管201為導(dǎo)通，第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管202 為關(guān)閉，第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管203為關(guān)閉，第四P型金屬氧化 物半導(dǎo)體晶體管204為導(dǎo)通，高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管210為關(guān)閉， 低側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管212為導(dǎo)通。
當Vs再度于第三時間區(qū)段開始轉(zhuǎn)換，A點及B點電壓也跟著轉(zhuǎn)換。B點 電壓轉(zhuǎn)換為高態(tài)(Vh),使第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管205導(dǎo)通。A 點電壓變成Ov,并使第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管206關(guān)閉且低側(cè)N 型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管212也關(guān)閉。由于第一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶 體管205的導(dǎo)通，D及DG點經(jīng)由第一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管205而開始放電。DG點電壓開始下降直到第二P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管202導(dǎo)通 且第四P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管204關(guān)閉。如同前段所述，使第四P型 金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管203關(guān)閉的電壓約為Vcpl-Vl+Vt。然而，d點電壓 將持續(xù)降至O。由于第二P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管202的導(dǎo)通，CP點的 電壓將開始對C點充電，并使高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管210導(dǎo)通。 如PVDD的電壓值為Vpvdd， PVDD將持續(xù)對OUT點充電直到達到Vpvdd,并進 一步提供CP點電壓至Vpvdd+Vavdd。最后，C點電壓也跟著提升至 Vpvdd+Vavdd。更進一步地，CG點電壓也經(jīng)由C點，提升至Vpvdd+Vavdd。 因此，CG點電壓使第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管201關(guān)閉而使第三P 型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管203導(dǎo)通，而使第三時間區(qū)段與第一時間區(qū)段的 狀態(tài)相同。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例披露如上，但其并非用以限定本發(fā)明，本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，當可作若干的更改 與修飾，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以本發(fā)明的權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動電路，用以驅(qū)動一輸出級，該輸出級包含一高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管及一低側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該驅(qū)動電路包含一二極管，包含一陽極端及一陰極端，其中該陽極端耦接于一第一電壓；一第一P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管及一第二P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該第一及第二P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的一源極均電連接于該二極管的該陰極端；一第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管包含一漏極、一源極及一柵極，其中該源極電連接于該第二P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的一柵極，該漏極電連接于該第一P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的一漏極及該高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的一柵極；一第四P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管包含一漏極、一源極及一柵極，其中該源極電連接于該第一P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的一柵極，該漏極電連接于該第二P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的一漏極；一第一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管包含一漏極、一源極及一柵極，其中該漏極電連接于該第四P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極，該源極耦接于一第二電壓，該柵極電連接于一第一輸入；以及一第二N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管包含一漏極、一源極及一柵極，其中該漏極電連接于該第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極，該源極耦接于該第二電壓，該柵極電連接于一第二輸入。
2. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，該輸出級的該高側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極電連接于該低側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的一漏極及一車lr出端。
3.如權(quán)利要求2所迷的驅(qū)動電路，還包含一電容，電連接于該輸出端及該二極管的陰極端。
4. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，還包含一限壓電路，該限壓電路包含一電流鏡及一 負載，其中該負載的一第 一端點電連接于該二極管的陰極端，該負載的一第二端點電連接于該電流鏡及該第三及第四P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極。
5. 如權(quán)利要求4所述的驅(qū)動電路，其中該負載為至少一二極管。
6. 如權(quán)利要求4所述的驅(qū)動電路，其中該負載為至少一電阻。
7. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其中該第一輸入及該第二輸入的電壓波形為反相。
8. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其中該低側(cè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極電連接于該第二輸入。
9. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其中該第二電壓為接地。
全文摘要
一種驅(qū)動一輸出級的驅(qū)動電路，包含二極管，包含陽極端及陰極端，其中陽極端耦接于第一電壓；陰極端耦接于第一P型MOS晶體管及第二P型MOS晶體管的源極；第三P型MOS晶體管及第四P型MOS晶體管，各包含漏極、源極及柵極，其中源極分別電連接于第二P型MOS晶體管的柵極及第一P型MOS晶體管的柵極，漏極分別電連接于第一P型MOS晶體管的漏極、高側(cè)N型MOS晶體管的柵極及第二P型MOS晶體管的漏極；第一N型MOS晶體管及第二N型MOS晶體管分別包含漏極、源極及柵極，其中漏極分別電連接于第四P型MOS晶體管的漏極及第三P型MOS晶體管的漏極，源極均耦接于第二電壓，柵極分別電連接于第一輸入及第二輸入。
文檔編號H03F1/52GK101552593SQ20081017407
公開日2009年10月7日 申請日期2008年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者吳國宏, 曾冠仁 申請人:原景科技股份有限公司