CN108075751A - 具有动态偏置的射频开关设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种具有动态偏置的射频开关设备，所述射频开关设备包括：射频开关、动态偏置电路和开关控制电路。所述射频开关包括连接于第一信号端子和输入端子之间的第一射频开关电路。所述第一射频开关电路包括串联开关和分路开关。所述动态偏置电路被配置为使用电池电压产生比所述电池电压低预定电压的偏置电压和缓冲电压，并且被配置为向连接至所述输入端子的信号线提供所述偏置电压。所述开关控制电路被配置为基于带选择信号使用所述电池电压和所述缓冲电压产生第一栅极电压和第二栅极电压，以开关所述第一射频开关电路。

Description

具有动态偏置的射频开关设备
本申请要求于2016年11月18日提交到韩国知识产权局的第10-2016-0154236号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
本公开涉及一种具有动态偏置的射频开关设备。
背景技术
由于功率放大器模块的复杂性的逐渐增大，绝缘体上硅(SOI)互补金属氧化物半导体(CMOS)开关基于射频(RF)性能和更高程度的集成已变为相对于传统的赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)开关的有竞争力的方案。
此外，尽管体CMOS在集成的程度和成本方面是有竞争力的方案，但是它基本上使用有损耗的基板，因此在插入损耗或隔离度以及功率处理能力(P1dB)方面不会是最优选择。另一方面，SOI CMOS工艺可以以比体工艺的成本低的成本实现满意的性能，并且可认为是在RF开关处理中的最优选。
迄今为止，由SOI CMOS工艺制造的RF开关集成电路(IC)使用浮置栅极/体法、负偏置法、堆叠场效应晶体管(FET)法等，以满足对高的功率处理能力、插入损耗的减小以及谐波特性的要求。
在现有的射频开关中使用的负电压产生电路可包括具有缓冲器的振荡器、产生负电压的电荷泵和低通滤波器。
电荷泵从振荡器(OSC)接收差分时钟并产生负电压，所产生负电压作为带选择开关(BSSW)电路的驱动器或缓冲器的输入，以接通/断开带选择开关(BSSW)。
由负电压产生电路产生的负电压用作使RF开关集成电路的开关元件断开的栅极电压。RF开关集成电路包括串联开关和分路开关，并且串联开关和分路开关两者根据输入信号的大小和所需要的性能包括一个或更多个晶体管或电阻器。
如上所述，RF开关集成电路使用负偏置方法以满足对高的功率处理能力、减小的插入损耗和谐波特性的要求，并且当断开开关时向断开开关的栅极施加由负电压产生电路产生的负电压，引起特性的改善。
然而，使用负电压的现有的RF开关集成电路具有诸如杂散辐射和延长的接通时间的问题。
发明内容
提供本发明内容以按照简化的形式对所选择的构思进行介绍，下面在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在限定所要求保护的主题的主要特征或必要特征，也不意在帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种射频开关设备包括射频开关、动态偏置电路和开关控制电路。所述射频开关包括连接于第一信号端子和输入端子之间的第一射频开关电路。所述第一射频开关电路包括串联开关和分路开关。所述动态偏置电路被配置为使用电池电压产生比所述电池电压低预定电压的偏置电压和缓冲电压，并且向连接至所述输入端子的信号线提供所述偏置电压。所述开关控制电路被配置为基于带选择信号使用所述电池电压和所述缓冲电压产生用于开关所述第一射频开关电路的第一栅极电压和第二栅极电压。
所述开关控制电路可被配置为基于所述带选择信号使用所述电池电压和所述缓冲电压产生第一体电压和第二体电压，以开关所述第一射频开关电路。
所述动态偏置电路可使用所述电池电压和参考电压之间的电压差产生所述偏置电压，并且使用所述偏置电压产生所述缓冲电压。
所述动态偏置电路可包括：减法电路，包括从所述电池电压减去参考电压并输出所述偏置电压的运算放大器；第一滤波器电路，被配置为从所述偏置电压中去除交流(AC)噪声；输出电路，包括输出从所述第一滤波器电路供应的所述偏置电压的第一输出缓冲器和并联连接于所述第一输出缓冲器并将所述偏置电压输出为所述缓冲电压的第二输出缓冲器。
所述开关控制电路可包括：电平转换器，被配置为使用所述电池电压和所述缓冲电压转换所述带选择信号的电压电平；及缓冲器电路，被配置为基于由所述电平转换器电平转换的带选择信号产生所述第一栅极电压和所述第二栅极电压以及所述第一体电压和所述第二体电压，以开关所述第一射频开关电路。
所述电平转换器可包括：恒压保护电路，被配置为抑制所述带选择信号的输入端子中的静电；第二滤波器电路，被配置为从由所述恒压保护电路提供的所述带选择信号中去除噪声；电平转换电路，被配置为将从所述第二滤波器电路提供的所述带选择信号的所述电压电平转换至预定电压电平；及最终电平转换电路，被配置为将从所述电平转换电路提供的所述带选择信号分别转换至所述电池电压的电平和所述缓冲电压的电平。
所述缓冲器电路可包括：解码器，被配置为将由所述电平转换器电平转换的所述带选择信号解码，以产生多个控制信号；反相器，被配置为将所述多个控制信号的子集反相，以输出串联控制信号；第一缓冲器电路，被配置为基于所述串联控制信号将所述第一栅极电压和所述第一体电压输出到所述串联开关；及第二缓冲器电路，被配置为基于所述多个控制信号中的剩余控制信号将所述第二栅极电压和所述第二体电压输出到所述分路开关。
在另一总体方面，一种射频开关设备包括射频开关、动态偏置电路和开关控制电路。所述射频开关包括连接于相应的信号端子和输入端子之间的多个射频开关电路，其中，所述多个射频开关电路中的每个包括串联开关和分路开关。所述动态偏置电路被配置为使用电池电压产生比所述电池电压低预定电压的偏置电压和缓冲电压，并将所述偏置电压输出至连接到所述输入端子的信号线。所述开关控制电路被配置为基于带选择信号使用所述电池电压和所述缓冲电压分别产生第一栅极电压和第二栅极电压，以开关所述多个射频开关电路。
所述开关控制电路可被配置为基于所述带选择信号使用所述电池电压和所述缓冲电压分别产生第一体电压和第二体电压，以开关所述多个射频开关电路。
所述动态偏置电路可被配置为使用所述电池电压和参考电压之间的电压差产生所述偏置电压，并使用所述偏置电压产生所述缓冲电压。
所述动态偏置电路可包括：减法电路，包括从所述电池电压减去参考电压并输出所述偏置电压的运算放大器；第一滤波器电路，被配置为从所述偏置电压中去除交流(AC)噪声；及输出电路，包括输出从所述第一滤波器电路供应的所述偏置电压的第一输出缓冲器和并联连接至所述第一输出缓冲器并将所述偏置电压输出为所述缓冲电压的第二输出缓冲器。
所述开关控制电路可包括：电平转换器，被配置为使用所述电池电压和所述缓冲电压转换所述带选择信号的电压电平；及缓冲器电路，被配置为基于由所述电平转换器电平转换的带选择信号分别产生栅极电压和体电压，以开关所述多个射频开关电路。
所述电平转换器可包括：恒压保护电路，被配置为抑制所述带选择信号的输入端子中的静电；第二滤波器电路，被配置为从由所述恒压保护电路提供的所述带选择信号中去除噪声；电平转换电路，被配置为将从所述第二滤波器电路提供的所述带选择信号的所述电压电平转换至预定电压电平；及最终电平转换电路，被配置为将从所述电平转换电路提供的所述带选择信号分别转换至所述电池电压的电平和所述缓冲电压的电平。
所述缓冲器电路可包括：解码器，被配置为将由所述电平转换器电平转换的所述带选择信号解码，以产生多个控制信号；反相器，被配置为将所述多个控制信号的子集反相，以输出串联控制信号；第一缓冲器电路，被配置为基于所述串联控制信号将所述第一栅极电压和所述第一体电压输出到所述串联开关；及第二缓冲器电路，被配置为基于所述多个控制信号的剩余控制信号将所述第二栅极电压和所述第二体电压输出到所述分路开关。
通过以下具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1是示出射频开关设备的示例的框图。
图2是示出射频开关设备的另一示例的框图。
图3是示出动态偏置电路的示例的框图。
图4是示出电平转换器的示例的框图。
图5是示出缓冲器电路的示例的框图。
图6A至图6C是描绘动态偏置的电路图的示例。
图7是示出根据本公开和现有技术的示例的插入损耗的曲线图。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种变换、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作顺序仅仅是示例，其并不局限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域公知的特征的描述。
这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为被这里所描述的示例所限制。更确切的说，提供这里所描述的示例仅仅为示出在理解本申请的公开内容后将是显而易见的实施这里所描述的方法、设备和/或系统的很多可行的方式中的一些方式。
如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项的任意一个和任意两个或更多个的任意组合。
尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语的限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因而，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
这里使用的术语仅用于描述各种示例且不用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意图包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数字、操作、构件、元件和/或它们的组合，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数字、操作、构件、元件和/或它们的组合。
这里所描述的示例的特征可以以在理解本申请的公开内容后将是显而易见的各种方式组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种构造，但是在理解本申请的公开内容后将是显而易见的其他构造是可能的。
图1是示出本公开中的射频开关设备的示例的框图。
参照图1，射频开关设备包括射频开关SWIC、动态偏置电路100和开关控制电路200。
当射频开关SWIC为单极单掷(SPST)型开关时，射频开关SWIC包括连接于第一信号端子T1和输入端子IN之间的第一射频开关电路SW1。
第一射频开关电路SW1包括连接至位于第一信号端子T1和输入端子IN之间的信号线SL的串联开关SW1-1和连接于第一信号端子T1和地之间的分路开关SW1-2。
在示例中，串联开关SW1-1和分路开关SW1-2两者具有彼此串联连接的多个开关元件。这里，多个开关元件为金属氧化物半导体(MOS)晶体管，但不限于此。
在本公开的每个示例中，将描述串联开关SW1-1和分路开关SW1-2为MOS晶体管的情况。在示例中，串联开关SW1-1和分路开关SW1-2的栅极分别接收第一栅极电压Vg1-1和第二栅极电压Vg1-2。
另外，串联开关SW1-1和分路开关SW1-2的体(body)分别接收第一体电压Vb1-1和第二体电压Vb1-2。
动态偏置电路100使用电池电压Vbat产生比电池电压(Vbat)低预定电压的偏置电压Vbias和缓冲电压Vbuffer，并向连接至输入端子IN的信号线SL提供偏置电压(Vbias)。
开关控制电路200根据带选择信号BS使用电池电压Vbat和缓冲电压Vbuffer产生用于开关第一射频开关电路SW1的第一栅极电压Vg1-1和第二栅极电压Vg1-2。
另外，开关控制电路200根据带选择信号BS使用电池电压Vbat和缓冲电压Vbuffer产生用于开关第一射频开关电路SW1的第一体电压Vb1-1和第二体电压Vb1-2，以防止由于用作开关元件的MOS晶体管的体效应而引起性能的劣化。
开关控制电路200包括电平转换器210和缓冲器电路230。
电平转换器210使用电池电压Vbat和缓冲电压Vbuffer转换带选择信号BS的电压电平。
缓冲器电路230根据由电平转换器210电平转换的带选择信号IBS产生用于开关第一射频开关电路SW1的第一栅极电压Vg1-1和第二栅极电压Vg1-2以及第一体电压Vb1-1和第二体电压Vb1-2。
图2是示出本公开中的射频开关设备的另一示例的框图。
参照图2，射频开关设备包括射频开关SWIC、动态偏置电路100和开关控制电路200。
当射频开关SWIC为单极多掷(SPMT)型开关时，射频开关SWIC包括分别连接于第一信号端子T1与输入端子IN之间至第N信号端子TN与输入端子IN之间的第一射频开关电路SW1至第N射频开关电路SWN。
第一射频开关电路SW1至第N射频开关电路SWN分别包括串联开关SW1-1至SWN-1和分路开关SW1-2至SWN-2，串联开关SW1-1至SWN-1分别连接至第一信号端子T1至第N信号端子TN中的每个与输入端子IN之间的信号线SL，分路开关SW1-2至SWN-2分别连接于对应的信号端子和地之间。
作为示例，串联开关SW1-1至SWN-1和分路开关SW1-2至SWN-2中的每个具有彼此串联连接的多个开关元件。这里，多个开关元件为MOS晶体管，但不限于此。
在本公开的每个示例中，将描述串联开关SW1-1至SWN-1和分路开关SW1-2至SWN-2为MOS晶体管的情况。在这种情况下，串联开关SW1-1至SWN-1的栅极和分路开关SW1-2至SWN-2的栅极分别接收第一栅极电压Vg1-1至VgN-1和第二栅极电压Vg1-2至VgN-2。
另外，串联开关SW1-1至SWN-1的体和分路开关SW1-2至SWN-2的体分别接收第一体电压Vb1-1至VbN-1和第二体电压Vb1-2至VbN-2。
动态偏置电路100使用电池电压Vbat产生比电池电压Vbat低预定电压的偏置电压Vbias和缓冲电压Vbuffer，并且向连接至输入端子IN的信号线SL提供偏置电压Vbias。
开关控制电路200根据带选择信号BS使用电池电压Vbat和缓冲电压Vbuffer产生用于开关第一射频开关电路SW1至第N射频开关电路SWN的第一栅极电压Vg1-1至VgN-1和第二栅极电压Vg1-2至VgN-2。
另外，开关控制电路200根据带选择信号BS使用电池电压Vbat和缓冲电压Vbuffer产生分别用于开关第一射频开关电路SW1至第N射频开关电路SWN的第一体电压Vb1-1至VbN-1和第二体电压Vb1-2至VbN-2，以防止由于用作开关元件的MOS晶体管的体效应而引起性能的劣化。
开关控制电路200包括电平转换器210和缓冲器电路230。
电平转换器210使用电池电压Vbat和缓冲电压Vbuffer转换带选择信号BS的电压电平。
缓冲器电路230根据由电平转换器210电平转换的带选择信号IBS产生分别用于开关第一射频开关电路SW1至第N射频开关电路SWN的第一栅极电压Vg1-1至VgN-1和第二栅极电压Vg1-2至VgN-2以及第一体电压Vb1-1至VbN-1和第二体电压Vb1-2至VbN-2。
图3是示出本公开中的动态偏置电路的示例的框图。
参照图3，动态偏置电路100使用电池电压Vbat和参考电压Vref之间的电压差产生偏置电压Vbias，并且使用偏置电压Vbias产生缓冲电压Vbuffer。
动态偏置电路100包括减法电路110、第一滤波器电路120和输出电路130。
减法电路110包括运算放大器OP1，运算放大器OP1具有反相输入端子和非反相输入端子，其中，反相输入端子通过电阻器R11接收参考电压Vref并通过电阻器R14连接至输出端子，非反相输入端子通过电阻器R12接收电池电压Vbat并通过电阻器R13连接到地。运算放大器OP1从电池电压Vbat减去参考电压Vref并输出偏置电压Vbias。
例如，当电阻器R11和电阻器R12被设置为具有相同的电阻值并且第三电阻器R13和第四电阻器R14被设置为具有相同的电阻值时，偏置电压Vbias被确定为(Vbat-Vref)×(R14/R11)。在该示例中，当电阻器R11和电阻器R14被设置为具有相同电阻值时，偏置电压为(Vbat-Vref)。
第一滤波器电路120从偏置电压Vbias去除交流(AC)噪声。作为示例，第一滤波器电路120由包括电阻器R15和电容器C15的RC滤波器形成。
另外，输出电路130包括第一输出缓冲器131和第二输出缓冲器132，第一输出缓冲器131提供由第一滤波器电路120供应的偏置电压Vbias，第二输出缓冲器132并联连接到第一输出缓冲器131，并将偏置电压Vbias提供为缓冲电压Vbuffer。
作为示例，在电池电压Vbat在3.7V至4.5V的范围内变化的情况下，当电池电压Vbat为4.0V并且参考电压Vref为2.5V时，偏置电压Vbias和缓冲电压Vbuffer为1.5V。可选地，当电池电压Vbat为4.5V并且参考电压Vref为2.5V时，偏置电压Vbias和缓冲电压Vbuffer为2V。
如上所述，虽然电池电压Vbat变化，但是基于参考电压Vref，电池电压Vbat和偏置电压Vbias保持它们之间的电压差。
因此，当射频开关设备中包括的串联开关的MOS晶体管处于接通状态时，电池电压Vbat的高电平输入到MOS晶体管的栅极并且偏置电压供应到信号线，从而不论电池电压如何变化，MOS晶体管的栅源电压与参考电压相同。因此，不论电池电压如何变化，射频开关设备的插入损耗特性保持在特定水平或更高水平。
图4是示出本公开中的电平转换器的示例的框图。
参照图4，电平转换器210包括恒压保护电路211、第二滤波器电路213、电平转换电路215和最终电平转换电路217。
恒压保护电路211抑制带选择信号BS的输入端子中的静电以保护内部电路。作为示例，恒压保护电路211包括彼此串联连接于参考电压Vref端子和地之间的二极管D21和D22以保持恒压。
第二滤波器电路213从由恒压保护电路211提供的带选择信号BS中去除噪声。作为示例，第二滤波器电路213包括RC并联电路，RC并联电路包括彼此并联连接于恒压保护电路211的输出端子和地之间的电阻器R22和电容器C21。
电平转换电路215将从第二滤波器电路213提供的带选择信号BS的电压电平转换至预定电压电平。
作为示例，电平转换电路215包括反相器偏置电路215A和反相电路215B。
反相器偏置电路215A向反相电路215B提供其电压电平逐步上升的多个偏置电压。
反相电路215B包括彼此串联连接于第二滤波器电路213和最终电平转换电路217之间的多个反相器INV1至INV5，并且多个反相器INV1至INV5分别使用从反相器偏置电路215A提供的多个偏置电压逐步地升高带选择信号BS的电压电平。
作为示例，在反相电路215B包括第一反相器INV1至第五反相器INV5的情况下，当带选择信号BS的高电平电压为1.8V并且带选择信号BS的低电平电压为0V时，第一反相器INV1输出2.1V的高电平电压和0.3V的低电平电压，第二反相器INV2输出2.4V的高电平电压和0.6V的低电平电压，第三反相器INV3输出2.7V的高电平电压和0.9V的低电平电压，第四反相器INV4输出3.0V的高电平电压和1.2V的低电平电压，第五反相器INV5输出3.3V的高电平电压和1.5V的低电平电压。
这里，反相电路215B中包括的反相器的数量或者升高电压的步数是根据带选择信号的电压电平以及电池电压Vbat和缓冲电压Vbuffer的电压电平预先确定的。
另外，最终电平转换电路217使用电池电压Vbat和缓冲电压Vbuffer将从电平转换电路215提供的带选择信号BS转换至电池电压Vbat和缓冲电压Vbuffer的电平。
作为示例，当电池电压Vbat为4.0V并且缓冲电压Vbuffer为1.5V时，最终电平转换电路217将从电平转换电路215提供的带选择信号BS的高电平电压转换至4.0V并将带选择信号BS的低电平电压转换至1.5V。
图5是示出本公开中的缓冲器电路的示例的框图。
参照图5，缓冲器电路230包括解码器231、反相器233、第一缓冲器电路235-1和第二缓冲器电路235-2。
解码器231将由电平转换器210电平转换的带选择信号IBS解码，以产生射频开关的控制信号。作为示例，当解码器231为4至16解码器时，解码器231从带选择信号IBS(IBS<0>、IBS<1>、IBS<2>和IBS<3>)的四个位产生十六个控制信号，并且当一个射频开关电路需要四个控制信号(两个栅极电压和两个体电压)时，四个射频开关电路使用带选择信号IBS的四个位来控制。
反相器233将射频开关的控制信号中的一些信号反相，以提供用于对应的射频开关电路的串联控制信号。
第一缓冲器电路235-1根据从反相器233提供的串联控制信号向串联开关SW1-1提供第一栅极电压Vg1-1和第一体电压Vb1-1。
第二缓冲器电路235-2根据从解码器231提供的控制信号中的没有通过反相器233的分路控制信号向分路开关SW1-2提供第二栅极电压Vg1-2和第二体电压Vb1-2。
如上所述，当第一栅极电压Vg1-1和第一体电压Vb1-1使串联开关SW1-1配置为接通状态时，第一栅极电压Vg1-1和第一体电压Vb1-1变为电池电压Vbat和缓冲电压Vbuffer，并且当第一栅极电压Vg1-1和第一体电压Vb1-1使串联开关SW1-1配置为断开状态时，第一栅极电压Vg1-1和第一体电压Vb1-1具有零(0)电压。
图6A至图6C是描述本公开中的动态偏置的电路图。
在图6A至6C中，由动态偏置电路100产生的偏置电压Vbias通过电阻器R1和R1-1供应于串联开关电路的第一晶体管M1-1和输入端子IN之间。
另外，如图6A至图6C所示，偏置电压Vbias通过彼此不同地连接的电阻器供应于串联开关电路的多个晶体管M1-1之间。
图6A至图6C示出了供应偏置电压Vbias的示例，但不限于此。
图7是示出本公开的插入损耗和基于现有技术的插入损耗的曲线图。
图7的G10描绘了现有技术的插入损耗，其中，栅极电压的低电平电压被用作负电压，图7的G20描绘了本公开的插入损耗，其中，在信号线中使用根据电池电压动态地变化的偏置电压。
参照图7的G10和G20，在1GHz的频率处，根据现有技术的插入损耗为大约-371.291[mdB]，本公开中的插入损耗改善为大约-293.371[mdB]。
如上所述，在本公开中，不论电池电压如何变化，开关元件的控制电压的高电平和供应到信号线的偏置电压的电平之间的电压差通过使用动态偏置被控制为恒定。因此，没有使用负电压，从而不论电池电压如何变化，防止由杂散辐射引起的负面影响并且保持插入损耗特性。
虽然本公开包括具体示例，但在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下，可对这些示例作出形式和细节上的各种变化。这里所描述的示例将仅被理解为描述性意义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被理解为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的形式组合和/或通过其他组件或它们的等同物替换或增添描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围并不通过具体实施方式限定而是通过权利要求及其等同物限定，在权利要求及其等同物的范围之内的全部变型将被理解为包括在本公开中。

Claims (14)

1.一种射频开关设备，包括：
射频开关，包括连接于第一信号端子和输入端子之间的第一射频开关电路，所述第一射频开关电路包括串联开关和分路开关；
动态偏置电路，被配置为产生低于电池电压的偏置电压和缓冲电压，并且向连接至所述输入端子的信号线提供所述偏置电压；及
开关控制电路，被配置为基于带选择信号使用所述电池电压和所述缓冲电压产生第一栅极电压和第二栅极电压，以开关所述第一射频开关电路。
2.根据权利要求1所述的射频开关设备，其中，所述开关控制电路被配置为基于所述带选择信号使用所述电池电压和所述缓冲电压产生第一体电压和第二体电压，以开关所述第一射频开关电路。
3.根据权利要求1所述的射频开关设备，其中，所述动态偏置电路被配置为使用所述电池电压和参考电压之间的电压差产生所述偏置电压，并且使用所述偏置电压产生所述缓冲电压。
4.根据权利要求2所述的射频开关设备，其中，所述动态偏置电路包括：
减法电路，包括被配置为从所述电池电压减去参考电压并输出所述偏置电压的运算放大器；
第一滤波器电路，被配置为从所述偏置电压中去除交流噪声；及
输出电路，包括被配置为输出从所述第一滤波器电路供应的所述偏置电压的第一输出缓冲器和并联连接于所述第一输出缓冲器并被配置为将所述偏置电压输出为所述缓冲电压的第二输出缓冲器。
5.根据权利要求2所述的射频开关设备，其中，所述开关控制电路包括：
电平转换器，被配置为使用所述电池电压和所述缓冲电压转换所述带选择信号的电压电平；及
缓冲器电路，被配置为基于由所述电平转换器电平转换的带选择信号产生所述第一栅极电压和所述第二栅极电压以及所述第一体电压和所述第二体电压，以开关所述第一射频开关电路。
6.根据权利要求5所述的射频开关设备，其中，所述电平转换器包括：
恒压保护电路，被配置为抑制所述带选择信号的输入端子中的静电；
第二滤波器电路，被配置为从由所述恒压保护电路提供的所述带选择信号中去除噪声；
电平转换电路，被配置为将从所述第二滤波器电路提供的所述带选择信号的所述电压电平转换至预定电压电平；及
最终电平转换电路，被配置为将从所述电平转换电路提供的所述带选择信号分别转换至所述电池电压的电平和所述缓冲电压的电平。
7.根据权利要求5所述的射频开关设备，其中，所述缓冲器电路包括：
解码器，被配置为将由所述电平转换器电平转换的所述带选择信号解码，以产生控制信号；
反相器，被配置为将所述控制信号的子集反相，以输出串联控制信号；
第一缓冲器电路，被配置为基于所述串联控制信号将所述第一栅极电压和所述第一体电压输出到所述串联开关；及
第二缓冲器电路，被配置为基于除了所述控制信号的所述子集之外的控制信号将所述第二栅极电压和所述第二体电压输出到所述分路开关。
8.一种射频开关设备，包括：
射频开关，包括连接于相应的信号端子和输入端子之间的多个射频开关电路，其中，所述多个射频开关电路中的每个包括串联开关和分路开关；
动态偏置电路，被配置为使用电池电压产生低于所述电池电压的偏置电压和缓冲电压，并将所述偏置电压输出至连接到所述输入端子的信号线；及开关控制电路，被配置为基于带选择信号使用所述电池电压和所述缓冲电压分别产生第一栅极电压和第二栅极电压，以开关所述多个射频开关电路。
9.根据权利要求8所述的射频开关设备，其中，所述开关控制电路被配置为基于所述带选择信号使用所述电池电压和所述缓冲电压分别产生第一体电压和第二体电压，以开关所述多个射频开关电路。
10.根据权利要求8所述的射频开关设备，其中，所述动态偏置电路被配置为使用所述电池电压和参考电压之间的电压差产生所述偏置电压，并使用所述偏置电压产生所述缓冲电压。
11.根据权利要求9所述的射频开关设备，其中，所述动态偏置电路包括：
减法电路，包括被配置为从所述电池电压减去参考电压并输出所述偏置电压的运算放大器；
第一滤波器电路，被配置为从所述偏置电压中去除交流噪声；及
输出电路，包括被配置为输出从所述第一滤波器电路供应的所述偏置电压的第一输出缓冲器和并联连接至所述第一输出缓冲器并被配置为将所述偏置电压输出为所述缓冲电压的第二输出缓冲器。
12.根据权利要求9所述的射频开关设备，其中，所述开关控制电路包括：
电平转换器，被配置为使用所述电池电压和所述缓冲电压转换所述带选择信号的电压电平；及
缓冲器电路，被配置为基于由所述电平转换器电平转换的带选择信号分别产生栅极电压和体电压，以开关所述多个射频开关电路。
13.根据权利要求12所述的射频开关设备，其中，所述电平转换器包括：
恒压保护电路，被配置为抑制所述带选择信号的输入端子中的静电；
第二滤波器电路，被配置为从由所述恒压保护电路提供的所述带选择信号中去除噪声；
电平转换电路，被配置为将从所述第二滤波器电路提供的所述带选择信号的所述电压电平转换至预定电压电平；及
最终电平转换电路，被配置为将从所述电平转换电路提供的所述带选择信号分别转换至所述电池电压的电平和所述缓冲电压的电平。
14.根据权利要求12所述的射频开关设备，其中，所述缓冲器电路包括：
解码器，被配置为将由所述电平转换器电平转换的所述带选择信号解码，以产生控制信号；
反相器，被配置为将所述控制信号的子集反相，以输出串联控制信号；
第一缓冲器电路，被配置为基于所述串联控制信号将所述第一栅极电压和所述第一体电压输出到所述串联开关；及
第二缓冲器电路，被配置为基于除了所述控制信号的所述子集之外的控制信号将所述第二栅极电压和所述第二体电压输出到所述分路开关。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109802664A (zh) * 2019-01-22 2019-05-24 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种射频开关及控制与驱动电路
CN110708049A (zh) * 2018-07-10 2020-01-17 三星电机株式会社 控制缓冲器电路和射频开关装置
CN110708050A (zh) * 2018-07-09 2020-01-17 三星电机株式会社 漏电流降低型射频开关装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8725330B2 (en) * 2010-06-02 2014-05-13 Bryan Marc Failing Increasing vehicle security
KR20200114745A (ko) * 2019-03-29 2020-10-07 삼성전자주식회사 전력증폭기 소손 방지를 위한 전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전자 장치
US11863227B2 (en) 2021-10-25 2024-01-02 Analog Devices International Unlimited Company Radio frequency switches with fast switching speed
US11736102B1 (en) 2022-01-18 2023-08-22 Psemi Corporation RF switch with improved isolation at target frequencies
CN115378459B (zh) * 2022-09-01 2023-06-23 江苏卓胜微电子股份有限公司 射频开关控制链路、系统及其控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0867069A1 (en) * 1995-12-29 1998-09-30 Maxim Integrated Products, Inc. Fault protection for cmos analog switch
US20040227193A1 (en) * 2003-05-12 2004-11-18 International Rectifier Corporation Mosfet gate driver with a negative gate bias voltage
CN101620952A (zh) * 2008-12-19 2010-01-06 清华大学 一种欧姆接触式射频开关及其集成工艺
CN101656509A (zh) * 2009-09-04 2010-02-24 惠州市正源微电子有限公司 射频功率放大器高低功率合成电路
CN104604135A (zh) * 2012-07-07 2015-05-06 天工方案公司 与基于绝缘体上的硅的射频开关有关的电路、器件和方法及其组合
WO2016023007A1 (en) * 2014-08-07 2016-02-11 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for controlling radio frequency switches

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4237897A (en) * 1978-11-03 1980-12-09 Pacesetter Systems, Inc. Battery life extender
US5570004A (en) * 1994-01-03 1996-10-29 Seiko Instruments Inc. Supply voltage regulator and an electronic apparatus
US6377112B1 (en) * 2000-12-05 2002-04-23 Semiconductor Components Industries Llc Circuit and method for PMOS device N-well bias control
US6804502B2 (en) * 2001-10-10 2004-10-12 Peregrine Semiconductor Corporation Switch circuit and method of switching radio frequency signals
JP4892253B2 (ja) * 2006-02-28 2012-03-07 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電子装置
US7848712B2 (en) 2007-05-03 2010-12-07 Intel Corporation CMOS RF switch for high-performance radio systems
JP5611722B2 (ja) 2010-08-25 2014-10-22 京セラ株式会社 入力装置及び携帯端末
JP5467979B2 (ja) * 2010-09-14 2014-04-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 高周波モジュール
US9231578B2 (en) 2012-01-06 2016-01-05 Richwave Technology Corp. Apparatus and method for obtaining auxiliary voltage from control signals
US8729952B2 (en) 2012-08-16 2014-05-20 Triquint Semiconductor, Inc. Switching device with non-negative biasing
JP2014232941A (ja) * 2013-05-28 2014-12-11 ルネサスエレクトロニクス株式会社 高周波信号用駆動回路、高周波信号用駆動回路の駆動方法及び高周波信号受信器
US9893724B2 (en) * 2015-07-31 2018-02-13 Texas Instruments Incorporated Isolated output switching circuit
US11196159B2 (en) * 2016-10-19 2021-12-07 Skyworks Solutions, Inc. Switch linearization by compensation of a field-effect transistor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0867069A1 (en) * 1995-12-29 1998-09-30 Maxim Integrated Products, Inc. Fault protection for cmos analog switch
US20040227193A1 (en) * 2003-05-12 2004-11-18 International Rectifier Corporation Mosfet gate driver with a negative gate bias voltage
CN101620952A (zh) * 2008-12-19 2010-01-06 清华大学 一种欧姆接触式射频开关及其集成工艺
CN101656509A (zh) * 2009-09-04 2010-02-24 惠州市正源微电子有限公司 射频功率放大器高低功率合成电路
CN104604135A (zh) * 2012-07-07 2015-05-06 天工方案公司 与基于绝缘体上的硅的射频开关有关的电路、器件和方法及其组合
WO2016023007A1 (en) * 2014-08-07 2016-02-11 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for controlling radio frequency switches

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110708050A (zh) * 2018-07-09 2020-01-17 三星电机株式会社 漏电流降低型射频开关装置
CN110708050B (zh) * 2018-07-09 2023-08-04 三星电机株式会社 漏电流降低型射频开关装置
CN110708049A (zh) * 2018-07-10 2020-01-17 三星电机株式会社 控制缓冲器电路和射频开关装置
CN110708049B (zh) * 2018-07-10 2023-12-05 三星电机株式会社 控制缓冲器电路和射频开关装置
CN109802664A (zh) * 2019-01-22 2019-05-24 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种射频开关及控制与驱动电路
CN109802664B (zh) * 2019-01-22 2023-05-23 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种射频开关及控制与驱动电路

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