CN102487276A - 双极双投开关装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双极双投开关装置。双极双投开关装置具有第一端口、第二端口、第三端口及第四端口，且包括第一路径电路、第二路径电路、第三路径电路以及第四路径电路。第一路径电路与第二路径电路的第一端点耦接到第一端口，其第二端点分别耦接第二端口与第三端口。第三路径电路与第四路径电路的第一端点耦接到第四端口，其第二端点分别耦接到第二端口与第三端口。其中每一路径电路各包含一开关模块以及一功能开关。其中当开关模块导通时，对应的功能开关电路截止，当开关模块截止时，对应的功能开关电路导通。
Description
技术领域
本发明是有关于一种开关装置，特别是有关于一种双极双投的开关装置。
背景技术
传统双极双投开关装置100的架构如图1A所示，其包括4个射频路径端点(P1，P2，T1，T2)以及8组开关(TSW1-TSW8)。因此需要八组控制信号控制串联路径的开关TSW1-TSW4以及并联路径的开关TSW5-TSW8。
另外一种传统双极双投开关装置110的架构如图1B所示。图1B的双极双投开关装置是图1A的双极双投开关装置的改良。为了缩小面积以及减少控制信号数目，把并联的开关(TSW5-TSW8)移除。然而会有隔离(isolation)度不足的问题。
因此，有需要提供一种具有足够隔离性且减少控制信号数目的双极双投开关装置。
发明内容
本发明提供一种双极双投(double pole double throw)开关装置，具有一第一端口、一第二端口、一第三端口及一第四端口，包括：一第一路径电路及一第二路径电路，各具二端点，其中该第一路径电路与该第二路径电路的第一端点耦接到该第一端口，该第一路径电路及该第二路径电路的第二端点分别耦接该第二端口与该第三端口；以及一第三路径电路及一第四路径电路，各具有二端点，其中该第三路径电路与该第四路径电路的第一端点耦接到该第四端口，该第三路径电路与该第四路径电路的第二端点分别耦接到该第二端口与该第三端口；其中每一路径电路各包含一开关模块以及一功能开关；以及其中当该开关模块导通时，对应的该功能开关电路截止，当该开关模块截止时，对应的该功能开关电路导通。
本发明还提供一种双极双投开关装置，其具有一第一端口、一第二端口、一第三端口及一第四端口且包括一第一路径电路。第一路径电路具有二端点，其中第一路径电路的第一端点耦接到第一端口，第一路径电路的第二端点耦接到第二端口。第一路径电路包括一开关模块以及一功能开关。其中当开关模块导通时，功能开关电路截止；当开关模块截止时，功能开关电路导通。
附图说明
图1A-1B显示传统双极双投开关装置的电路图；
图2是显示本发明的双极双投开关装置的示意图；
图3是显示图2的双极双投开关装置的路径电路的电路图；
图4是本发明的双极双投开关装置的电路图；
图5A是传统双极双投开关装置的隔离度与频率的图表；以及
图5B是本发明的双极双投开关装置的隔离度与频率的图表。
[主要元件标号说明]
100、110～双极双投开关装置 TSW1-TSW8～开关
200～双极双投开关装置 210～第一路径电路
220～第二路径电路 230～第三路径电路
240～第四路径电路 250～开关模块
260～功能开关电路 M1-M2～第一开关元件
M3～第二开关元件 R1-R2～第一电阻器
R3～第二电阻器 R4～第三电阻器
C1～第一电容器 C2～第二电容器
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
图2是显示发明的双极双投开关装置的示意图。双极双投开关装置200主要是由四组路径电路组成，且具有一第一端口P1、一第二端口P2、一第三端口T1及一第四端口T2。详言之，双极双投开关装置200包括一第一路径电路210、一第二路径电路220、一第三路径电路230及一第四路径电路240，且每一组路径电路都包括一开关模块与一功能开关电路以及各自的控制信号(V1-V4)。
第一路径电路210及第二路径电路220各具二端点，其中第一路径电路210与第二路径电路220的第一端点耦接到第一端口P1，第一路径电路210及第二路径电路220的第二端点分别耦接第二端口P2与第三端口T1。第三路径电路230及第四路径电路240各具有二端点，其中第三路径电路230与第四路径电路240的第一端点耦接到第四端口T2，第三路径电路230与第四路径电路240的第二端点分别耦接到第二端口P2与第三端口T1。每一路径电路210-240通过各自的控制信号V1-V4使得当开关模块导通时，对应的功能开关电路截止，当开关模块截止时，对应的功能开关电路导通。
开关模块可能包括多个串联的第一开关元件，当双极双投开关装置200操作在第一频带时(例如是较低频的频带)，通过调整第一开关的个数或尺寸以提高每个路径电路210-240的信号隔离的功能。功能开关电路是设置于开关模块中两个开关元件的连接点与一接地之间。功能开关模块可能包括一个第二开关元件串联至少一电容器，用以当双极双投开关装置200操作在第二频带时(例如是较高频的频带)将信号耦接至接地以提高每个路径电路210-240的信号隔离的功能。于本实施例中，第二频带的频率高于第一频带，例如第二频带是5.8GHz以上的频带而第一频带是2.4G以下的频带。此外，第一开关会根据控制信号同时导通或截止。第二开关具有耦接接地的一控制端、耦接控制信号的第一端以及耦接接地的一第二端，且第二开关会根据控制信号执行与第一开关相反的动作。
图3是显示图2的双极双投开关装置的路径电路的电路图。举例来说，第一路径电路210包括开关模块250及功能开关电路260。于本实施例中，开关模块250包括串联的二个第一开关元件M1及M2。功能开关电路260则包括二个第一电阻器R1及R2、第二电阻器R3、第三电阻器R4、第一电容器C1、第二电容器C2以及第二开关元件M3。开关元件M1-M3可以是金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFET)，但不限于此。控制信号V1通过第一电阻器R1及R2耦接到第一开关元件M1及M2的控制端，且通过第二电阻器R3耦接到第二开关元件M3以提供第二开关元件M3与第一开关元件M1及M2相同的电压。第三电阻器R4耦接于第二开关元件M3的控制端及接地端之间。第一电容器C1耦接于第二开关元件M3的漏极/源极与第一开关元件M1及M2的连接点之间，且第二电容器C2耦接于第二开关元件M3的源极/漏极与接地之间。
于一实施例中，当P1端(RF_in)与P2端(RF_out)之间的信号需要传递时，通过控制信号V1控制开关模块250的第一开关元件M1与M2导通，且同时控制功能开关电路260的第二开关元件M3截止。
当P1端(RF_in)与P2端(RF_out)之间的信号没有需要传递时，若在低频状态，通过控制信号V1控制开关元件M1与M2同时截止即可达到P1端与P2端之间的有效隔离。
若在高频状态，通过信号控制端V1控制开关模块的第一开关元件M1与M2截止，且同时控制功能开关电路的第二开关元件M3导通达到P1端与P2端之间的有效隔离。在高频时，第二开关元件M3与串接的电容器C1与C2形成导通路径，使得假如P1端有漏电流流经第一开关元件M1时，可通过导通路径导引漏电流到接地端而不会再经由第一开关元件M2流窜到P2端。因为这样的机制，提升高频时P1端与P2端之间的隔离度。
图4是本发明的双极双投开关装置的电路图。于本实施例中，双极双投开关装置200包括位于第一端口P1与第二端口P2之间的第一路径电路210、位于第一端口P1与第三端口T1之间的第二路径电路200、位于第二端口P1与第四端口T2之间的第三路径电路210，以及位于第三端口T1与第四端口T2之间的第四路径电路210。每个路径电路21-240分别具有控制信号V1-V4。通过控制信号V1-V4可以决定两个端口之间的导通与截止，以及两个端口之间在较高频与较低频时信号隔离的功能。于本实施例中，路径电路200-240的电路架构是相同的，但不限于此。
图5A-5B分别是传统双极双投开关装置的隔离度与频率的图表以及发明的双极双投开关装置的隔离度与频率的图表。传统的双极双投开关装置的射频特性是在高频时隔离度会有越来越差的结果。在低频时的-60dB在高频的5.8G时则是-20dB左右。至于本发明的双极双投开关装置，在高频的5.8G时，隔离度可达到-31dB左右，因此其隔离度明显优于传统双极双投开关装置在高频时的状况。
最后，本领域技术人员可体认到他们可以轻易地使用揭露的观念以及特定实施例为基础而变更及设计可以实施同样目的的其它结构且不脱离本发明以及权利要求范围。
Claims (16)
1.一种双极双投开关装置，具有一第一端口、一第二端口、一第三端口及一第四端口，包括：
一第一路径电路及一第二路径电路，各具二端点，其中该第一路径电路与该第二路径电路的第一端点耦接到该第一端口，该第一路径电路与该第二路径电路的第二端点分别耦接到该第二端口与该第三端口；以及
一第三路径电路及一第四路径电路，各具有二端点，其中该第三路径电路与该第四路径电路的第一端点耦接到该第四端口，该第三路径电路与该第四路径电路的第二端点分别耦接到该第二端口与该第三端口；
其中每一路径电路各包含一开关模块以及一功能开关；以及
其中当该开关模块导通时，对应的该功能开关电路截止；当该开关模块截止时，对应的该功能开关电路导通。
2.根据权利要求1所述的双极双投开关装置，其中每一开关模块包括多个串联的第一开关元件，当该双极双投开关装置运作在第一频带时，通过调整该等第一开关的个数或尺寸提高每一路径电路的信号隔离的功能。
3.根据权利要求2所述的双极双投开关装置，其中该功能开关电路设置于该开关模块中两个开关元件的连接点与一接地之间；该功能开关模块包括一第二开关元件串联至少一电容器，用以当该双极双投开关装置运作在第二频带时，将信号耦接至该接地以提高每一路径电路的信号隔离的功能，其中该第二频带的频率范围高于该第一频带的频率范围。
4.根据权利要求3所述的双极双投开关装置，其中该等第一开关根据一控制信号同时导通或截止；该第二开关具有耦接该接地的一控制端、耦接该控制信号的一第一端以及耦接该接地的一第二端，且该第二开关根据该控制信号执行与该第一开关相反的动作。
5.根据权利要求4所述的双极双投开关装置，其中该第一及该第二开关元件是金属氧化物半导体晶体管。
6.根据权利要求4所述的双极双投开关装置，还包括一第一电容耦接于该开关模块中两个开关的连接点与该第二开关的该第一端之间，以及一第二电容耦接于该第二开关的该第二端与该接地之间。
7.根据权利要求6所述的双极双投开关装置，其中该信号控制通过多个第一电阻器分别耦接到该等第一开关元件的控制端，且通过一第二电阻器耦接到该第二开关元件的该第一端以提供该第二开关元件与该第一开关元件相同的一电压。
8.根据权利要求7所述的双极双投开关装置，还包括一第三电阻耦接于该第二开关元件的控制端以及该接地之间。
9.一种双极双投开关装置，具有一第一端口、一第二端口、一第三端口及一第四端口，包括：
一第一路径电路，具二端点，其中该第一路径电路的第一端点耦接到该第一端口，该第一路径电路的第二端点耦接到该第二端口；
该第一路径电路包括：
一开关模块以及一功能开关；
其中当该开关模块导通时，该功能开关电路截止；当该开关模块截止时，该功能开关电路导通。
10.根据权利要求9所述的双极双投开关装置，其中该开关模块包括多个串联的第一开关元件，当该电路模块运作在一第一频带时，通过调整该第一开关的个数或尺寸提高电路模块的信号隔离的功能。
11.根据权利要求10所述的双极双投开关装置，其中该功能开关电路设置于该开关模块中两个开关元件的连接点与一接地之间；该功能开关模块包括一第二开关元件串联至少一电容器，用以当该电路模块运作在一第二频带时，将信号耦接至该接地以提高开关模块的信号隔离的功能，其中该第二频带的频率范围高于该第一频带的频率范围。
12.根据权利要求11所述的双极双投开关装置，其中该等第一开关根据一控制信号同时导通或截止；该第二开关具有耦接该接地的一控制端、耦接该控制信号的一第一端以及耦接该接地的一第二端，且该第二开关根据该控制信号执行与该第一开关相反的动作。
13.根据权利要求12所述的双极双投开关装置，还包括一第一电容耦接于该开关模块中两个开关的连接点与该第二开关的该第一端之间，以及一第二电容耦接于该第二开关的该第二端与该接地之间。
14.根据权利要求13所述的双极双投开关装置，其中该信号控制通过多个第一电阻器分别耦接到该等第一开关元件的控制端，且通过一第二电阻器耦接到该第二开关元件的该第一端以提供该第二开关元件与该第一开关元件相同的一电压。
15.根据权利要求14所述的双极双投开关装置，还包括一第三电阻耦接于该第二开关元件的控制端以及该接地之间。
16.根据权利要求15所述的双极双投开关装置，还包括：
一第二路径电路，具二端点，其中该第二路径电路的第一端点耦接到该第一端口，该第二路径电路的第二端点耦接到该第三端口；
一第三路径电路及一第四路径电路，各具有二端点，其中该第三路径电路与该第四路径电路的第一端点耦接到该第四端口，该第三路径电路与该第四路径电路的第二端点分别耦接到该第二端口与该第三端口。
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