JPH0441632Y2 - - Google Patents

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JPH0441632Y2
JPH0441632Y2 JP19533585U JP19533585U JPH0441632Y2 JP H0441632 Y2 JPH0441632 Y2 JP H0441632Y2 JP 19533585 U JP19533585 U JP 19533585U JP 19533585 U JP19533585 U JP 19533585U JP H0441632 Y2 JPH0441632 Y2 JP H0441632Y2
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mos
circuit
switch circuit
mos fets
terminals
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、2個のMOS FET(Metal Oxide
Semiconductor)を直列に接続して構成したスイ
ツチ回路の特性改善に関するものである。
[Detailed explanation of the invention] [Industrial application field] The invention uses two MOS FETs (Metal Oxide
This paper relates to improving the characteristics of a switch circuit constructed by connecting semiconductors in series.

[従来の技術] 従来、この種のスイツチ回路として、例えば、
第7図に示すものがあつた。
[Prior Art] Conventionally, as this type of switch circuit, for example,
The one shown in Figure 7 was found.

図で、Q1及びQ2はMOS FETであり、こ
れらはソースとソースが接続されている。また、
Q1のドレインには入力が与えられ、Q2のドレ
インからは出力が取出される。
In the figure, Q1 and Q2 are MOS FETs whose sources are connected. Also,
An input is given to the drain of Q1, and an output is taken out from the drain of Q2.

1は第1の端子であり、MOS FETQ1とQ2
のゲートが接続されている。
1 is the first terminal, MOS FETQ1 and Q2
gate is connected.

2は第2の端子であり、MOS FETQ1とQ2
のソースが接続されている。
2 is the second terminal, MOS FETQ1 and Q2
source is connected.

これら第1及び第2の端子1及び2の間に与え
られる制御電圧VCによりMOS FETQ1,Q2
はオン・オフする。
The control voltage V C applied between these first and second terminals 1 and 2 causes the MOS FETs Q1 and Q2 to
turns on and off.

R1はシヤント抵抗であり、第1及び第2の端
子1及び2に両端が接続されている。シヤント抵
抗R1は、1と2の端子間が高インピーダンスに
なつたときにMOS FETQ1とQ2をオフ状態に
するために設けられている。
R 1 is a shunt resistor, and both ends thereof are connected to the first and second terminals 1 and 2. The shunt resistor R1 is provided to turn off the MOS FETs Q1 and Q2 when the impedance between the terminals 1 and 2 becomes high.

今、制御電圧VCがオフ(ローレベル)で、入
力が正の電圧であるとき、第7図の回路は等価的
に第8図の回路とみなせる。第8図で、第7図と
同一のものは同一符号を付ける。以下、図におい
て同様とする。
Now, when the control voltage V C is off (low level) and the input is a positive voltage, the circuit in FIG. 7 can be equivalently regarded as the circuit in FIG. 8. In FIG. 8, the same parts as in FIG. 7 are given the same reference numerals. The same applies to the figures below.

第8図で、CDG及びCGSはMOS FETQのゲー
ト・ドレイン間及びゲート・ソース間の寄生コン
デンサである。D2はMOS FETQ2の寄生ダイ
オードである。このダイオードD2の電圧降下を
無視して、第8図の回路は等価的に第9図の回路
とみなせる。第9図の回路のMOS FETQのドレ
インに充分速い立上がりで高さがViのステツプ電
圧VDを与えたときのゲート電圧VGの応答は、ラ
プラス変換式で表わすと次式のとおりになる。
In FIG. 8, C DG and C GS are parasitic capacitors between the gate and drain and between the gate and source of the MOS FETQ. D2 is a parasitic diode of MOS FETQ2. Ignoring this voltage drop across diode D2, the circuit of FIG. 8 can be equivalently regarded as the circuit of FIG. 9. When a step voltage V D with a sufficiently fast rise and a height of V i is applied to the drain of the MOS FETQ in the circuit shown in Fig. 9, the response of the gate voltage V G is expressed as the following equation using the Laplace transform equation. .

VG(s)=Z(s)/1/SCRG+Z(s)・VD′(s
) Z(s)=R1/SCGS/1/SCGS+R1=R1/SCGSR1+1
VD(s)=Vi/S s:ラプラス演算子 Z(s):コンデンサCGSと抵抗R1の合成インピ
ーダンス 式と式とを式に代入すると、VG(s)は
次のとおりになる。
V G (s)=Z(s)/1/SC RG +Z(s)・V D ′(s
) Z(s)=R 1 /SC GS /1/SC GS +R 1 =R 1 /SC GS R 1 +1
V D (s) = V i /S s: Laplace operator Z (s): Combined impedance of capacitor C GS and resistor R 1 Substituting the formula and formula into the formula, V G (s) is as follows. Become.

VG(s)=R1/SCGSR1+1/1/SCRG+R1/SCGSR1
+1・Vi/S=CDG/CGS+CDG・1/S+1/(CGS+CR
G
)R1・Vi 式をラプラス逆変換すると、VG(t)は(t
は時間)次のとおりになる。
V G (s)=R 1 /SC GS R 1 +1/1/SC RG +R 1 /SC GS R 1
+1・V i /S=C DG /C GS +C DG・1/S+1/(C GS +C R
G
) R 1・V When the i expression is inversely transformed by Laplace, V G (t) becomes (t
is the time) as follows.

VG(t)=CDG/CGS+CDG ・Vi・exp{−t/(CGS+CDG)R1} [考案が解決しようとする問題点] このような演算結果から、ステツプ電圧VD
ゲート電位VGの変化を示したタイムチヤートは
第10図に示すようになる。第10図bで、Vp
はステツプ電圧VDが立ち上がつた直後における
ゲート電位VGであり、Vp=Vi・{CDG/CDG+CGS
になる。ここで、例えばCDG=0.1pF、CGS
25pF、R1=1MΩ、Vi=1000Vとすれば、VG(0)
=4Vとなり、FETのしきい値VTが4Vよりも小
さい場合は、MOS FETQがオンになり、CGS×
R1=25μsecのオーダーのある時間TONだけオンに
なり続ける。このため、MOS FETが破壊され
ることがあるという問題点があつた。
V G (t)=C DG /C GS +C DG・V i・exp{−t/(C GS +C DG )R 1 } [Problem to be solved by the invention] From these calculation results, the step voltage A time chart showing changes in V D and gate potential V G is shown in FIG. In Figure 10b, V p
is the gate potential V G immediately after the step voltage V D rises, and V p = Vi・{C DG /C DG +C GS }
become. Here, for example, C DG = 0.1 pF, C GS =
25pF, R 1 = 1MΩ, V i = 1000V, then V G (0)
= 4V, and if the FET threshold V T is less than 4V, the MOS FETQ is turned on and C GS ×
It remains on for a certain amount of time T ON on the order of R 1 = 25 μsec. Therefore, there was a problem that the MOS FET could be destroyed.

本考案は上述した問題点を解決するためになさ
れたものであり、立上がりの速いサージパルスが
入力されたときに、素子の焼損を防止できるスイ
ツチ回路を実現することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to realize a switch circuit that can prevent elements from burning out when a surge pulse with a fast rise is input.

[問題点を解決するための手段] 本考案は 2個のMOS FETQ1,Q2を直列に接続して構
成したスイツチ回路において、 前記2個のMOS FETQ1,Q2のゲートが接続
された第1の端子1と、 前記2個のMOS FETQ1,Q2のソースとソー
スの間に直列接続された2つの抵抗R2,R3と、 これら2つの抵抗R2,R3どうしの接続点に接
続された第2の端子2と、 前記第1及び第2の端子1,2の間にそれぞれ
両端が接続されたシヤント抵抗R1及びコンデン
サC1、 を具備し、前記2個のMOS FETQ1,Q2のドレ
インのうち一方のドレインに入力(IN)を与え、
他方のドレインから出力(OUT)を取出すとと
もに、前記第1及び第2の端子1,2の間にオ
ン・オフ制御のための制御電圧VCを印加するこ
とを特徴とするスイツチ回路である。
[Means for solving the problem] The present invention is a switch circuit configured by connecting two MOS FETs Q 1 and Q 2 in series, in which the gates of the two MOS FETs Q 1 and Q 2 are connected. Two resistors R 2 and R 3 connected in series between the first terminal 1 and the sources of the two MOS FETs Q 1 and Q 2 , and a connection between these two resistors R 2 and R 3 . a shunt resistor R1 and a capacitor C1 , both ends of which are connected between the first and second terminals 1 and 2, respectively, and the two MOS Apply input (IN) to one of the drains of FETQ 1 and Q 2 ,
This switch circuit is characterized in that an output (OUT) is taken out from the other drain, and a control voltage V C for on/off control is applied between the first and second terminals 1 and 2.

[実施例] 以下、図面を用いて本考案を説明する。[Example] The present invention will be explained below with reference to the drawings.

第1図は本考案にかかるスイツチ回路の一実施
例の構成図である。第1図で第7図と同一のもの
は同一符号を付ける。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a switch circuit according to the present invention. Components in FIG. 1 that are the same as those in FIG. 7 are given the same reference numerals.

第1図でR2及びR3は抵抗であり、MOS
FETQ1のソースとMOS FETQ2のソースの間
に直列接続されている。第2の端子は抵抗R2
R3の接続点aに接続されている。
In Figure 1, R 2 and R 3 are resistors, and MOS
It is connected in series between the source of FETQ1 and the source of MOS FETQ2. The second terminal is connected to the resistor R 2
Connected to connection point a of R3 .

C1はコンデンサであり、第1の端子と第2の
端子の間に接続されている。
C1 is a capacitor connected between the first and second terminals.

次に、このようなスイツチ回路の動作について
説明する。
Next, the operation of such a switch circuit will be explained.

第1図の回路で出力端がシヨートされ、正の電
圧が入力されると、この回路は等価的に第2図に
示すような回路になる。第2図で、CDSはMOS
FETのドレイン・ソース間の寄生コンデンサで
ある。この回路で、簡単のため、R3,D2の電圧
降下とCGS,MOS FET及びR1に流れる電流を無
視して第3図の回路で考える。
When the output end of the circuit shown in FIG. 1 is shorted and a positive voltage is input, the circuit equivalently becomes a circuit as shown in FIG. 2. In Figure 2, C DS is MOS
It is a parasitic capacitor between the drain and source of the FET. For simplicity, consider the circuit shown in Figure 3 by ignoring the voltage drop across R 3 and D 2 and the current flowing through C GS , MOS FET, and R 1 .

第3図の回路にステツプ電圧が印加されたとき
の動作説明用のタイムチヤートを第4図に示す。
第4図で、a〜dは、それぞれ入力電圧VD、b
点の電位VS、c点の電位VG及びb−c間の電位
差VGSの変化を示したタイムチヤートである。
FIG. 4 shows a time chart for explaining the operation when a step voltage is applied to the circuit of FIG. 3.
In FIG. 4, a to d are input voltages V D and b, respectively.
This is a time chart showing changes in the potential V S at a point, the potential V G at a point c, and the potential difference V GS between b and c.

第4図aに示すような高さViのステツプ電圧
VDが入力されると、b点の電位はbに示すよう
に時刻t1(ステツプ電圧の立上がり時)から時定
数CDS・R2で降下して0になる。電位CGは、時刻
t1から、Viが容量分割されたVi・CDG/(CDS
C1)の値になる。従つて、VGS=VG−VSは第4図
dのように一度負になつた後CDS・R2の時定数で
Vi・CDG/(CDS+C1)の値に近付く。この値が
MOS FETのしきい値を越えると、MOS FET
がオンになり、電流IDが流れる。
Step voltage of height V i as shown in Figure 4a
When V D is input, the potential at point b decreases to 0 from time t 1 (when the step voltage rises) with a time constant C DS ·R 2 as shown in b. Potential C G is the time
From t 1 , V i is divided by capacitance, V i・C DG / (C DS +
C1 ). Therefore, V GS = V G - V S once becomes negative as shown in Figure 4d, and then becomes with a time constant of C DS・R 2 .
The value approaches V i・C DG / (C DS + C 1 ). This value
When the MOS FET threshold is exceeded, the MOS FET
turns on and current I D flows.

電流IDが流れる場合は、第3図の回路は破線で
示す抵抗が接続されたときと同様になり、抵抗
R2に電流IDが流れる。このときの動作を示すタイ
ムチヤートは第5図のようになる。このとき電位
VSは、抵抗R2になりID・R2だけ持ち上げられて
いるため、時刻t1後はCDS・R2の時定数でID・R2
に近付く。従つて、この場合のVGSはID・R2だけ
第4図dのVGSよりも小さくなり、MOS FETに
流れる電流が制限される。CGSとR1を含めた回路
でも同様な大小関係になる。
When the current I D flows, the circuit in Figure 3 becomes the same as when the resistor shown by the dashed line is connected, and the resistor
Current I D flows through R 2 . A time chart showing the operation at this time is shown in FIG. At this time, the potential
Since V S becomes resistance R 2 and is lifted by I D · R 2 , after time t 1 I D · R 2 with the time constant of C DS · R 2
approach. Therefore, V GS in this case becomes smaller than V GS in FIG. 4d by I D ·R 2 , and the current flowing through the MOS FET is limited. A circuit including C GS and R 1 has a similar size relationship.

[効果] 本考案にかかる回路によれば、第5図に示すよ
うにMOS FETに流れる電流が制限されるため、
サージ等の速い立上がりのパルスが入力されたと
きに、MOS FETがたとえオンになつても破壊
されない。
[Effect] According to the circuit according to the present invention, the current flowing through the MOS FET is limited as shown in FIG.
Even if the MOS FET is turned on when a rapidly rising pulse such as a surge is input, it will not be destroyed.

また、VGSはCDS・R2の時定数で立上がること
から、パルスが入力されてからMOS FETがオ
ンになるまで遅れ時間があり、第6図に示すよう
な立上がり部分でリンギングするようなサージ波
形の入力に対して特に有効である。
In addition, since V GS rises with the time constant of C DS · R 2 , there is a delay time from when the pulse is input until the MOS FET turns on, causing ringing at the rising part as shown in Figure 6. This is particularly effective for inputting surge waveforms.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案にかかるスイツチ回路の一実施
例の構成図、第2図及び第3図は第1図回路の等
価回路図、第4図及び第5図は第1図回路の動作
説明ようのタイムチヤート、第6図は入力波形の
一例を示した図、第7図はスイツチ回路の従来例
の構成図、第8図は第7図回路の等価回路図、第
9図は第8図回路の等価回路図、第10図は第9
図回路の動作説明用のタイムチヤートである。 Q1,Q2……MOS FET、R1……シヤント
抵抗、R2,R3……抵抗、C1……コンデンサ、1
……第1の端子、2……第2の端子。
Figure 1 is a block diagram of an embodiment of the switch circuit according to the present invention, Figures 2 and 3 are equivalent circuit diagrams of the circuit in Figure 1, and Figures 4 and 5 are explanations of the operation of the circuit in Figure 1. Figure 6 is a diagram showing an example of an input waveform, Figure 7 is a configuration diagram of a conventional example of a switch circuit, Figure 8 is an equivalent circuit diagram of the circuit shown in Figure 7, and Figure 9 is a diagram showing an example of an input waveform. Figure 10 is the equivalent circuit diagram of the circuit shown in Figure 9.
This is a time chart for explaining the operation of the circuit shown in the figure. Q1, Q2...MOS FET, R1 ...Shunt resistance, R2 , R3 ...Resistor, C1 ...Capacitor, 1
...first terminal, 2...second terminal.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 2個のMOS FETQ1,Q2を直列に接続して構
成したスイツチ回路において、 前記2個のMOS FETQ1,Q2のゲートが接続
された第1の端子1と、 前記2個のMOS FETQ1,Q2のソースとソー
スの間に直列接続された2つの抵抗R2,R3と、 これら2つの抵抗R2,R3どうしの接続点に接
続された第2の端子2と、 前記第1及び第2の端子1,2の間にそれぞれ
両端が接続されたシヤント抵抗R1及びコンデン
サC1、 を具備し、前記2個のMOS FETQ1,Q2のドレ
インのうち一方のドレインに入力(IN)を与え、
他方のドレインから出力(OUT)を取出すとと
もに、前記第1及び第2の端子1,2の間にオ
ン・オフ制御のための制御電圧VCを印加するこ
とを特徴とするスイツチ回路。
[Claims for Utility Model Registration] In a switch circuit configured by connecting two MOS FETs Q 1 and Q 2 in series, a first terminal 1 to which the gates of the two MOS FETs Q 1 and Q 2 are connected; and two resistors R 2 and R 3 connected in series between the sources of the two MOS FETs Q 1 and Q 2 , and a connection point between these two resistors R 2 and R 3 . a shunt resistor R 1 and a capacitor C 1 , both ends of which are connected between the second terminal 2 and the first and second terminals 1 and 2 , respectively, and the two MOS FETs Q 1 and Q 2 Apply input (IN) to one of the drains of
A switch circuit characterized in that an output (OUT) is taken out from the other drain, and a control voltage V C for on/off control is applied between the first and second terminals 1 and 2.
JP19533585U 1985-12-19 1985-12-19 Expired JPH0441632Y2 (en)

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JPS62103328U JPS62103328U (en) 1987-07-01
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