（凝聚态物理专业论文）手机背光驱动电荷泵的设计.pdf

r ：海大学 ! j 士学位论文 摘要 目前，中国的手机制造业迅猛发展，全世界每四部手机中就有一部是中国 制造。手机都是使用电池作为电源的，因此管理好电池的使用，可以延长电池 的寿命，提高使用效率，获得更经济的利益。手机的l c d 彩屏需要高亮度的白 光l e d 作为背光源，白光l e d 需要稳定的4 5 v 工作电压或恒定的电流。如果 工作电压下降，会影响白光l e d 的亮度，l c d 彩屏的显示效果就不理想、颜 色也不鲜明了。正因为如此白光l e d 的电源端不能直接到电池上，因为电池一 旦被使用，电压就开始递减，影响使用效果。所以在电路设计上需要使用一个 升压型的电荷泵，把递降的电压在一段较长的时间内稳定在4 5 v 。 电荷泵是一种d c d c 转换器，它利用时钟脉冲，控制电容的充放电，实现 将能量由输入传给负载的高效传输。本文完成了手机背光驱动电荷泵电路的晶 体管级电路设计以及物理版图布局设计。 本电荷泵为电容式电荷泵，无需电感，因而不存在电磁噪声。电路包括六 大模块电路：带隙基准、比较器、开关电路、温度保护、振荡器、控制电路。 为了追求良好的电路性能，对其内部的单元电路进行了若干创新设计。这些设 计经理论分析和计算机仿真，证明是行之有效的。 本文设计的控制电路由电平位移电路与开关缓冲电路结合而成，保证了电 衙泵中的开关晶体管工作在非交叠的方式下，抑制消耗功率以及会造成金属线 可靠性问题的短路电流。双电容振荡器克服了标准振荡器有两个阈值而很难获 得理想的5 0 占空比的不足之处，增加了电容电压摆幅、改进占空比。温度保 护电路采用温度滞后系统，使电路拥有两个温度保护点，克服单温度保护点电 路易受温度误触动的缺点。版图布局时，开关阵列m o s 管采用w a f f l e 类型， 大大减小了占用芯片的面积。 对电荷泵电路的全局仿真结果表明，所设计的电荷泵基本符合设计要求。 关键词：电荷泵，带隙基准、比较器、开关电路、温度保护、振荡器、控制电 路 v 上二海大学硕士学位论文 a b s t r a c t t o d a y ，c h i n e s em o b i l e p h o n em a n u f a c t o r yi sd e v e l o p i n gf a s t a b o u to n eo f t r u t hm o b i l e p h o n e sa l lo v e rt h ew o r l di sm a d ei nc h i n a m o s to fm o b i l ep h o n e su s e b a t t e r i e sf o rp o w e rs u p p l y t h e r e f o r ei fb a t t e r i e sa r eu s e dp r o p e r l y , i t sl i f e s p a nc a n b el o n g e r , e f f i c i e n c yc a l lb ei m p r o v e da n dw ec a nh a v em o r eb e n e f i t s l c dc o l o r s c r e e no fm o b i l ep h o n en e e d sh i g h l i g h t e dw h i t el i g h tl e df o rb a c kl i g h ts o u r c e t h ew h i t el i g h tl e dn e e d s4 5 vs t a b l eo p e r a t i o nv o l t a g eo ri n v a r i a b l ec u r r e n t i ft h e o p e r a t i o nv o l t a g ed e c r e a s e s ，w h i t el i g h tl e db r i g h t n e s sw i l lb ea f f e c t e da n dt h e d i s p l a ye f f e c to fl c dc o l o rs c r e e nw i l lb en o ti d e a l t h ep o w e rs u p p l yo fw h i t el i g h t l e dc a r ln o tc o n i r e c tw i t hb a t t e r i e sd i r e c t l yb e c a u s et h ev o l t a g ew i l ld e c r e a s ea s s o o na st h eb a t t e r i e sa r eu s e da n du s a g ee f f e c tw i l lb ea f f e c t e d o n ei n c r e a s i n g c h a r g ep u m pi sn e c e s s a r yt oi n c r e a s ev o l t a g et os t a b l e4 5 vi nt h ec i r c u i td e s i g n c h a r g ep u m pi so n ek i n do fd c d cc o n v e r t e r i tc o n t r o l sc a p a c i t o r sc h a r g ea n d d i s c h a r g et ot r a n s f o r me n e r g yf r o mi n p u tt ol o a d i n ge f f e c t i v e l yb yc l o c kp u l s e t h i s p a p e ri n t r o d u c e sc i r c u i td e s i g na n dl a y o u td e s i g no fac h a r g ep u m pd e s i g n e df o r m o b i l ep h o n e s d i s p l a yb a c kl i g h td r i v e r t h ec h a r g ep u m pu s e sc a p a c i t o rw i t h o u ti n d u c t a n c e s oi th a sn o te m i ( e l e c t r o m a g n e t i ci n t e r f e r e n c e ) i th a s s i xm o d u l ec i r c u i t ss u c ha sb a n d g a pv r e f e r e n c e ， c o m p a r a t o r , s w i t c hc i r c u i t ，o v e r - t e m p e r a t u r ep r o t e c t i o n ，o s c i l l a t o ra n dc o n t r o lc i r c u i t f o rg o o dc i r c u i tc a p a b i l i t y , t h e s em o d u l ec i r c u i t sh a v ei n n o v a t e dt oac e r t m ne x t e n t a n dh a v eb e e np r o v e de f f e c t i v eb yt h e o r ya n a l y s i sa n dc o m p u t e rs i m u l a t i o n t h ec o n t r o lc i r c u i ti sm a d eu po ft h el e v e ls h i f tc o n v e n e ra n ds w i t c hb u f f e r c i r c u i t i tg u a r a n t e e st h et r a n s i s t o rs w i t c h e si nt h ec h a r g ep u m pa r eo p e r a t e di na b r e a k b e f o r e - m a k ef a s h i o nt oe l i m i n a t es h o r t c i r c u i tc u r r e n tw h i c hw a s t e sp o w e ra n d c a u s e sr e l i a b i l i t yp r o b l e m so nt h em e t a ll i n e s t h ed o u b l eo s c i l l a t o ro v e r c o m e st h e v 海人学坝一学位论文 d e f e c tt h a ti ti sh a r df o rt h es t a n d a r do s c i l l a t o rw i t ht w ot h r e s h o l d st oa e h i e v et h e d e s i r e d5 0 d u t yc y c l e ，i n c r e a s e sc a p a c i t o rv o l t a g ea m p l i t u d ea n di m p r o v e st h ed u t y c y c l e t h i sp a p e ri n t r o d u c e sak i n do f t h e r m a lp r o t e c t i o nc i r c u i tw i t ht h et e m p e r a t u r e h y s t e r e s i s i th a s t w ot h e r m a lp r o t e c t i o np o i n t st oo v e r c o m et h ed i s a d v a n t a g eo f c i r c u i tw i t hs i n g l et h e r m a lp r o t e c t i o np o i n t ，s p r u n gf a l s e l yb yo v e r 。t e m p e r a t u r e i n t h ec o u r s eo fl a y o u td e s i g n ，t h es w i t c hm o si sw a f f l et od e c r e a s et h ea r e ao ft h e c h i p t h es i m u l a t i o no ft h ec h a r g ep u m pc i r c u i ts h o w st h a tt h ec i r c u i tc a r lm e e tt h e d e s i g ne x p e c t a t i o nn e a r l y k e yw o r d s ：c h a r g ep u m p ，b a n d g a pv r e f e r e n c e ，c o m p a r a t o r ，s w i t c hc i r c u i t t h e r m a l p r o t e c t i o n ，o s c i l l a t o r , c o n t r o lc i r c u i t 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除r 文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己发 表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本论文使用授权说明 本人完全了解上海人学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送 交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 班；日期：竺! ：圭，z r 海人学坝1 。学位论文 1 1 选题意义 1 1 1 研究对象及其意义 第一章绪论 中国的手机制造业迅猛发展，全世界每四部手机中就有一部是中国制造。由 于扩大内需政策继续实施；城市化战略和西部开发战略陆续实施；电信竞争新格 局的刺激；宽带多媒体等移动通信新技术的推动，预计未来五年，我国移动通信 产品制造业将成为技术进步最快、市场前景最好、规模稳步增长、产业链完整的 高技术产业；我国将成为全球移动通信产品开发、生产和销售大国。 所以本文所研究的电荷泵电路主要是用于手机l e d 背光驱动。 手机通信产品都是使用电池作为电源的，因此管理好电池电力的使用，可以 延长电池的寿命，提高使用效率，获得更经济的利益。手机的l c d 彩屏需要高 亮度的白光l e d ，白光l e d 需要稳定的4 5 v 5 v 工作电压或恒定的电流。如果 工作电压下降，会影响自光l e d 的亮度，l c d 彩屏的显示效果就不理想、颜色 也不鲜明。白光l e d 的电源不能直接到电池上，因为电池一开始使用，电压就 递减，影响使用效果。所以在电路设计上需要使用一个升压型的电荷泵，把递降 的电压在一段较长的时间内稳定在4 5 v 5 v 。 4 5 v 和5 v 的升压型电荷泵电路都可用作手机背光驱动。与5 v 的电荷泵不 同，采用4 5 v 的电荷泵电路可同时拥有手机f l a s h 的能力【1 ，实现手机拍照的功 能。掘预测2 0 0 5 年照相手机增长率将高达5 4 6 。故4 5 v 的电荷泵比5 v 的电 荷泵具有更广泛的市场前景。本文设计升压至4 5 v 的电容电荷泵。 目前国外有以下几种占市场主导地位的电荷泵产品：美国研诺逻辑科技有限 公司的a a t 3 1 1 0 ，其输出并联稳压供电，周边元件少，走线简单，转换效率高； 输出供电需要单独走线的l m l 7 9 4 ：m a x i m 公司的电荷泵d cd c 转换器 m a x 6 8 2 ；美国线性技术公司的恒流输出串联供电的l t l 9 3 2 与低噪声电荷泵稳 压输出d cd c 变换器l t c 3 2 0 0 l t 3 2 0 0 5 ，但开关频率达2 m h z ；低波纹的 t p s 6 0 1 系列电荷泵d c d c 转换器，但外接4 个电容。 但是国内集成电路业起步晚，与国外差距大，至今还没有自己设计和生产的 海人学倾i 二学位论文 手机l e d 背光驱动电荷泵，全部依赖国外产品，是我国移动通信整机及相关配 套件产业的一大缺口。可见对手机l e d 背光驱动电荷泵进行设计研究，不仅在 学术上意义重大，在市场上也有无限前景。 1 1 2 自光l e d 驱动介绍 随着彩色l c d 显示器在蜂窝电话、p d a 、数码相机中的广泛应用 2 ，作为 照明源的白光l e d 也变得越来越通用。单色显示器可用作彩色光源，如：电致 发光管的背光或彩色l e d 的背光，为得到适当的显示色彩，彩色显示器常常需 要一个自光源。提供白光光源有两个主要途径，白光l e d 和c c f u 冷阴极荧光 灯) 。c c f l 已经在笔记本电脑上应用了许多年。但是，考虑到尺寸、复杂度以及 成本上的优势，近来白光l e d 成为小型便携终端的理想光源。白光l e d 只需相 当低的直流电压( 3 v 至4 v ) ，而c c f l 则需要极高( 2 0 0 5 0 0 v r m s ) 的交流电压和昂 贵的、基于变压器的电源，占用较大的线路板面积。白光l e d 的等效电路如图 1 1 所示，比是内建势垒高度决定的电压降，也是l e d 的正向电压，r 是白光 l e d 的内阻。图1 2 是常温2 5 时l e d 正向电压与电流的关系图，为了使 = 2 0 m a ，要求= 3 4 矿，此处曲线斜率可以表示为t g 。口= r 。实际应用 中，l e d 正向压降通常取3 3 v ，正向电流取1 5 m a 。显然，白光l e d 的正向压 降高于其它普通l e d ，例如：红光l e d 正向压降大约为1 8 v 、绿光l e d 正向 压降一般为2 2 v 至2 4 v 。因此，其它l e d 能够直接由典型的电池电压供电， 而白光l e d 大多需要独立的供电电源。 童 。：三二 幽1l 白光l e d 的等效电路 r 。”4 d v 。【七日9t d 避5 ， t ， ， j ， r f 叶w o r dv 口【七。8 2 婶一v o l t s 图1 2 白光l e d 的i v 图 2evoi|pcll】u蕾l呈lol ；)1av 海入学坝l 学位论文 白光l e d 的亮度由流过管子的电流控制，随着电流的降低亮度逐渐变暗。 数码相机、蜂窝电话一般需要2 到3 个l e d ，p d a 通常需要3 到6 个l e d 用于 背光。驱动多只l e d 有两种方式：并联方式与串联方式，采用串联方式能够保 证流过每只l e d 的电流相同，得到均匀的亮度，但它需要较高的驱动电压。采 用并联方式驱动多只l e d 所需电压较低，仅为一只l e d 的正向压降，但由于每 只l e d 的正向压降不同，使得每只l e d 的亮度不同，除非采用单独调节的方式 来保证每只l e d 具有相同的亮度。 大多数情况下，电池电压较低无法直接驱动l e d ，需要升压型d c d c 转换 器，可采用两种类型的d c d c 转换器：电荷泵( 图1 3 ) 或开关型稳压器( 图 1 ，4 ) 。当驱动并联l e d 时选用电荷泵结构较好，因为这种类型的d c d c 转换 器在升压比( 输出电压与输入电压的比) 较低时可获得较高的效率。开关型稳压器 一般用于所需电压较高的串联方式。开关型稳压器的优点是串联的l e d 由于流 过的电流均匀，l e d 的发光亮度比电荷泵的发光亮度具有更好的一致性。缺点 是有电感货源少，标准规格和尺寸较少，体积较大，e m i 电磁噪声多，成本高： 而且对白线敏感，这些都会造成具体设计中的不便。要求输出电压高达1 3 v ；最 佳转换效率为8 3 。电荷泵 3 】优点是不含电感，e m i 很少，尺寸小，功能和控 制能力强，最佳转换效率为9 0 。所以，本文设计对象确定为电容式电荷泵。 v i n 图1 3l e d 并联的电荷泵 图1 4l e d 串联的开关型稳压器 1 1 3 电荷泵介绍 电荷泵的基本结构是由振荡器、多个模拟开关( 或模拟开关阵列) 、控制电 路、外接泵电路( f l yc a p a c i t o r ) 及输出电容c 。组成，如图15 - a 所示，其基本 作原理是：振荡器输出占空比5 0 的方波脉冲，它直接控制模拟开关s 1 通断， 高电、l q i 通，低电平时断：方波通过反相器控制开关s 2 通断，s 1 、s 2 的通断总 是相反的：s 】通时s 2 断：s l 断时s 2 通。在图l 5 一a ) 的时刻，s l 通时s 2 断。 输入电压v l n 向c 1 充电，如图1 5 - b ) 所示：当振荡器输出低电平时，s 1 断时 s 2 通，c 1 向c 0 u l 放电，如图1 5 - c ) 所示。当振荡器以高频工作时，使s 1 、s 2 不断通、断，通遵c 1 不断充，放电，电荷不断从v m 端传输到v o u t 端，其结构 是v o u j = v i n 。c i 使电荷从v i n 泵入，再向c 。u i 泵出，所以这种电路称作电荷 泵电路，而c 1 则称为泵电容。 龃1 5 电荷泵的基本结构 电荷泵电路可组成升压式( v o u t v i n ) 或降压式( v c u t v i n ) 或降压式( v o u t v i n ) 结构。但为 了在较宽的输入电压时有较佳的转换效率及满足不同负载电流的需要，有不同的 变换率。例如，在升压式中，有v o u t = 1 5 v r n 及v o u t = 2 v i n 等倍压式电荷泵 4 结构。 1 2 论文的主要工作介绍和创新点 目莳国内的代工厂中，无锡上华6 英寸w a f e r 0 6 微米c m o s 工艺参数比较 稳定，并且流片费用也较境外代工厂价格低廉。鉴于可靠性和成本的因素，本文 选择了上华的工艺。 本论文的主要工作是利用c a d e n c es p e c t r a 工具仿真电路和利用c a d e n c e 4 乒 i 髓 f t i 妇墨 v i r t u s o 工具做版图设计和验证来设计具有稳压输出的电荷泵。本电路包括六大 模块电路：带隙基准、比较器、开关电路、温度保护、振荡器、控制电路。为了 追求良好的电路性能，对其内部的单元电路进行了若干创新设计。这些设计经理 论分析和计算机仿真，证明是行之有效的。 电路设计中的最大难点是如何确保电荷泵升压到所需电位。 首先，基准电压稳定。基准电路虽然在模拟电路设计中相对普遍，但因为整 体电路对基准的要求很高，要设计出高稳定性的基准却是一大难点。本基准电压 电路采用带隙基准，设计与电源电压无关，与温度无关的基准。同时，设计的偏 置电路和启动电路确保了基准的稳定性。 其次，减小m o s 开关管的衬底偏置效应。将具有衬偏效应的开关管与另两 个m o s 管相接，减小其衬偏效应下，文将作具体描述。 再次，控制电路必须为开关管设置不同的驱动电压，保证开关管工作在非交 叠方式下。本文设计的控制电路由电平位移电路与开关缓冲电路结合而成。开关 管的驱动电压各不相同，振荡器产生的振荡波形不能直接驱动开关管，电平位移 电路根据不同开关管的栅压要求改变振荡波形的电压摆幅。开关缓冲电路使4 个开关管的驱动信号互相制约，保证了电荷泵中的开关晶体管工作在非交叠方式 下，抑制因交叠产生的功耗和大电流造成的金属线连线可靠性问题。 本文主要有三处创新点，如下所述： 1 双电容振荡器。振荡器的两个相同的电容交替充放电，振荡周期为两个 电容的充电时间之和，与放电时间无关。即振荡器虽然有两个阂值，但实际只有 一个闽值起作用。克服了标准振荡器有两个闽值而很难获得理想的5 0 占空比的 不足之处，增加了电容电压摆幅、改进占空比。 2 温度保护电路。常见的温度保护电路只存在一个温度保护点，这是其致 命的问题。因为一旦温度在保护点附近出现波动，电路就可能反复运作在关断与 开启状态，容易造成电路的瘫痪。本文所设计的温度保护电路拥有两个温度保护 点，1 0 温度滞后系统。当温度高于1 2 5 。c 时，芯片关断，直到温度下降到1 1 5 ，芯片才开启，克服单温度保护点电路易受温度误触动的缺点。 3 开关管的版图设计。版图布局时，开关阵列m o s 管由于宽长比很大， 几乎占用整个芯片面积的3 4 。减小开关阵列的版图面积是减小整个芯片面积最 有效的途径。如果按照常规的设计，不仅占用的芯片面积大，而且电流分布不均 匀。所以开关阵列采用w a f f l e 结构，大大减小了其占用芯片的面积；为了使p o l y 上的电流均匀，所设计的开关管结构新颖，是本文的一个创新点。 1 3 论文的结构 本文主要是按照作者在论文过程中的j ：作顺序安排的。 第二章主要介绍了手机背光电荷泵电路的总体设计思想，详细叙述了本文对 各个模块电路结构的确定过程。 第三章主要介绍了手机背光电荷泵电路的版图设计过程，详细描述了基准电 路、具有大宽长比的开关管、e s d 保护和熔断修正的版图设计。 第四章主要介绍了本芯片的测试方案和测试结果，并对本文作了简单的总结 和展望。 海人学砸卜学位论文 第二章电路设计 2 1 电路的整体设计思想 任何种电路的设计都是根据其实际应用的需要产生的。应用的要求就是对 电路设计参数的定义。本电路最常见的应用图有：图2 1 2 ，用作手机l e d 背光 驱动；图2 1 2 ，用作手机照相f l a s h l e d 驱动功能。 o n v i n v o u t ： j 一 ；1 0 0 ii 1 0 0i；1 0 0i 、 c + 。磊。磊：磊 1 0 u f 丰 1 0 u fr _ l u f s h d n 。 i1 l o n 图2 1 1 手机l e d 背光驱动应用图 l o o 多 多 6 3 0 f 1 a s h g a t e 图2 1 2 手机照相f l a s h l e d 驱动应用图 当作为手机l e d 背光驱动芯片时，外围电路中每个l e d 与一个整流电阻串 联。输出电压4 5 v ，适当调节整流电阻值，使流过每个l e d 电流为1 5 m a 。 当作为手机照相f l a s hl e d 驱动芯片时，外围电路中有两个电阻和一个 n m o s 。外接的n m o s 是以电流不同来划分规格，此处通常使用o 5 a 的可由2 8 v 驱动的n m o s 。当输入端s h d n 输入高电位，输出电压为4 5 v ，e n a b l ef l a s h 为低时，n m o s 管截止。左边的偏置电阻和右边的f l a s h 电阻根据实际所用的l e d 选择。通常偏置电阻设定为2 0q ，使输出总电流达到6 0 m a ，即流过每个l e d ，衄凡学 i i l f | j 学位论支 的电流为1 5 m a 。而f l a s h 电阻设定为6 3q ，当输入端e n a b l ef l a s h 为高时，与 其相连的f l a s h 电阻一端接地，相对于f l a s h 电阻与偏置电阻并联，电流通过l e d 灌入电阻后，产生一个2 5 0 m a 的大电流，实现手机f l a s h 的功能。 不管芯片应用在何处，本电荷泵电路必须具有如下的基本工作原理：希望电 源电压低至2 7 v 时，仍然能经过电荷泵升压到4 5 v 。故本文选择变换率为v o u t = 2 v i y 。( 见图2 1 3 ) 当输入端s h d n 输入高电位，整个电路启动。圪。，经电阻 分压后与基准电压比较，如， 4 5 v 时，取样电压一 时，m 2 、m 5 、m 6 、m 1 1 导通，m 1 、m 7 、m 8 、 m 1 2 截止，高电平输入s c h m i t t 触发器，最后o u t 输出n c a , 位。当 v m 时，m 2 导通，v 1 电位逐渐下 降。在v i 。的这段时间内( 其中表示s c h r n i t t 触发器随着输入电压由高 电平变低电平时，输出电压由低电平翻转为高电平的闽值电压) ，r 端一直保持 一0 。于是q 和n q 端信号不变。直到v i v t h 4 时， m 4 导通，v 2 电位逐渐下降。在v 2 比。的这段时间内，s 端一直保持o 。于是 q 和n q 端信号不变。直到v 2 v s e l ，上s c h m i t t 触发器输出翻转，置位端s 为、l ， 0 变为l ，n 0 变为一0 。输出频率可表示为： i 一海凡学坝i 学位论文 f 一1 j l ( 2 4 2 ) t 2 c l v c l 这里c 1 = c 2 ；k ，表示电容c 的充电电流，也是反相器中p m o s 管的电流，可 表示为，。= 冬( 。一l 巧，i ) 2 ，此处卢= “c 。w l ：由于m 2 的电流为。，k 表 示当m 2 的s = k 尸，时，s 的取值，公式可表示为= 型警+ n ”：。 电容电压波形如图2 4 4 所示，反相器中的n m o s 要设计得使电容充电前就 提前完成放电，即反相器中的n m o s 的值要大于反相器中的p m o s 的值。 所以电路周期仅仅由充电时f m j 决定。s c h m i t t 触发器虽然有两个阈值，但不同于 标准振荡器，s c h m i t t 触发器的输入端并不直接与电容相连，因此只有。起作 用，电容电压摆幅相对增加，同时确保了5 0 的占空比。 6 0 一： v 口( v ) ： 一2 0 ： 甜o m 二 ； “m a fs i 图2 4 4 电容电压波形 。一“一 0重 蔓川，一 ，雏一 。 0 弘q 、一 一 蹄 、k 一 0。一 0i；，、一 m l“，；一 0曩心 ，焦_ 0；：。一 。一，； 海人学钡l 学位论文 2 5 开关阵列的设计 v i “ s h d n- 5 c o n t r o l i。一 。 s 1 c l 1 c 甲 s 4 f s 3 l _ v ：f n c , n r l 2 5 1 开关阵列的设计 图2 5 1 电容式电荷泵内部结构 u t 要实现对c 。，的受控充放电，首先要解决的是开关管衬偏效应对开关管闽值 的影响。整个开关网路由三个p m o s 管s 1 ，s 2 ，s 3 和一个n m o s 管s 4 组成， 如图2 5 ，l 所示。由于p m o s 管的源端电位高于漏端，n m o s 管的源端电位低于 漏端，s 2 和s 4 的源漏两端可以直接地判断出来，只要将其衬底与源端相接，就 可避免晶体管的衬底偏置效应。s 1 和s 3 管除栅极外，其余两端电位高低不定， 所以无法把源漏两端直接判断出来。 那么s 1 、s 3 的衬底电位应该怎么接呢? 以p m o s 管s 3 为例，当s 3 的a 、 b 两端电压高低不定时，s 3 的源端便随着高电位在a 、b 之间变动。此时，衬 底就不能单纯地接在a 端或b 端。采用额外的两个p m o s 开关管s a 、s b ，如图 2 5 2 所示，来确保s 3 的衬底总是与源相连，消除晶体管衬底偏置效应。 s 3 图2 52 消除晶体管衬底偏置效应的电路图 当a 点电压高于b 点时，a 点是s 3