CN113050507A - 一种应用于低电源电压射频开关的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于低电源电压射频开关的控制电路，包括环形振荡器、第一反相器、第二反相器、第一非交叠时钟产生电路、第二非交叠时钟产生电路、正电压电荷泵、负电压电荷泵，第一电平转换电路及第二电平转换电路，其中正电压电荷泵的三个输出端分别与第一电平转换电路、第二非交叠时钟产生电路及负电压电荷泵的输入端连接作为电源使用；还公开了另一种结构，其另外还包括带隙基准及低压差线性稳压器，其正电压电荷泵的三个输出端分别与第一电平转换电路，第二非交叠时钟产生电路，低压差线性稳压器的输入端连接作为电源使用。本发明的结构能够实现低电平驱动电路并控制射频开关，确保在低电源供电时仍能保持良好的射频性能。

Description

一种应用于低电源电压射频开关的控制电路

技术领域

本发明属于集成电路领域，尤其涉及一种应用于低电源电压射频开关的控制电路。

背景技术

在无线通信收发机中，高性能的开关用于发射通路和接收通路信号选择，其插入损耗，功率容量等性能直接制约着整个系统的输出功率、噪声系数等性能。超过电源电压的正压产生器和低于地电压的负压产生器被广泛采用，以提高处理功率的动态范围、实现有直流偏置条件下的有效开关和降低关断状态下的静态电流。

因为电荷泵电源芯片体积小、效率高，目前在市场上得到广泛的应用。电荷泵电路利用时钟脉冲来控制开关阵列以此来控制电容的充放电，将能量由输入端高效传输给负载；它以电容作为能量存储和传输的载体，不需使用电感，因而电磁干扰小。电荷泵电路采用的MOSFET器件具有尺寸小，成本低，开关速度快，损耗最低等特点。

传统的射频开关控制电路通过引入低压差线性稳压器降压后作为供电电源供给电荷泵电路。为保证射频开关的性能，这种控制结构通常适用于电源电压较高的情形，如电源电压在2.5V或者2.8V及以上。当电源电压低于这个电压的时候，采用这种架构会使得射频开关的性能显著降低。目前射频前端芯片采用低压1.8V供电趋势愈发明显，而在1.8V电源电压供电下，采用这种控制架构的开关的射频性能会极大恶化。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明提供一种新的开关控制架构，以解决低电源电压供电时的射频开关的控制问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种应用于低电源电压射频开关的控制电路，包括环形振荡器、第一反相器、第二反相器、第一非交叠时钟产生电路、第二非交叠时钟产生电路、正电压电荷泵、负电压电荷泵，第一电平转换电路及第二电平转换电路；

进一步地，所述环形振荡器的输出端经所述第一反相器与所述第二反相器的输入端相连，所述第一反相器和所述第二反相器的输出端分别与所述第一非交叠时钟产生电路的两个输入端相连，所述第一非交叠时钟产生电路的两个输出端分别与所述正电压电荷泵的两个输入端连接，其另外两个输出端分别与所述第一电平转换电路的两个输入端相连，所述第一电平转换电路的输出端与所述第二非交叠时钟产生电路的一个输入端连接，所述正电压电荷泵的两个输出端分别与所述第一电平转换电路、所述第二非交叠时钟产生电路的一个输入端连接，所述第二非交叠时钟产生电路的两个输出端分别与所述负电压电荷泵的两个输入端连接。

进一步地，所述正电压电荷泵的第三个输出端与所述负电压电荷泵的第三个输入端连接，所述负电压电荷泵的输出端和所述正电压电荷泵的第四个输出端经过所述第二电平转换电路为射频开关提供控制。

进一步地，所述的正电压电荷泵的三个输出端分别与所述第一电平转换电路、所述第二非交叠时钟产生电路及所述负电压电荷泵的输入端连接作为电源使用。

进一步地，其还包括带隙基准及低压差线性稳压器。

进一步地，所述正电压电荷泵的第三个输出端与所述低压差线性稳压器的一个输入端连接，所述负电压电荷泵的第三个输入端与所述低压差线性稳压器的第一个输出端连接，所述低压差线性稳压器的第二个输入端与所述带隙基准的输出端连接，所述低压差线性稳压器的第二个输出与所述负电压电荷泵的输出经第二电平转换电路为射频开关提供控制。

进一步地，所述的正电压电荷泵的三个输出端分别与第一电平转换电路，第二非交叠时钟产生电路，低压差线性稳压器的输入端连接作为电源使用。

本发明的有益效果为：

1、本发明用低的电源电压输入来驱动电路，并控制射频开关。

2、本发明的技术方案一结构简单，易于实现，同时芯片面积较小，功耗较低，非常适用于低电源电压下的射频开关控制，

3、本发明的技术方案二中引入了低压差线性稳压器来调整收窄正电压电荷泵的输出电压，实现供给射频开关的正负偏置电压精准化，有效降低了第二电平转换电路及射频开关的击穿的风险。

附图说明

图1为现有的一种应用于SOI CMOS射频开关控制电路结构框图；

图2为本发明的一种应用于低电源电压射频开关的控制电路的第一实施例的结构框图；

图3为本发明的第二实施例的结构框图；

图4为本发明的正负压的建立图。

图中：

100-第一反相器；200-第二反相器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图1-4和实施例作进一步说明。

目前已有的射频开关控制电路的结构大多是适合于较高电源电压供电的结构，当电源电压较低时射频性能就会恶化。在射频前端低电源供电趋势下，有必要提出一种低电源供电的结构，对低电源供电时射频性能差而提出改进，满足用低电源供电来控制射频开关的同时保持良好的射频性能。

如附图1所示，是一种传统的射频开关控制电路，该电路通过引入低压差线性稳压器降压后作为供电电源供给电荷泵电路。为保证射频开关的性能，这种控制结构通常适用于电源电压较高的情形，如电源电压在2.5V或者2.8V及以上。当电源电压低于这个电压的时候，采用这种架构会使得射频开关的性能显著降低。目前射频前端芯片采用低压1.8V供电趋势愈发明显，而在1.8V电源电压供电下，采用这种控制架构的开关的射频性能会极大恶化。

如附图2所示，本发明提供的一种应用于低电源电压射频开关的控制电路，其包括环形振荡器、第一反相器、第二反相器、第一非交叠时钟产生电路、第二非交叠时钟产生电路、正电压电荷泵、负电压电荷泵，第一电平转换电路及第二电平转换电路；环形振荡器的输出端经第一反相器与第二反相器的输入端相连，第一反相器和第二反相器的输出端分别与第一非交叠时钟产生电路的两个输入端相连，第一非交叠时钟产生电路的两个输出端分别与正电压电荷泵的两个输入端连接，其另外两个输出端分别与第一电平转换电路的两个输入端相连，第一电平转换电路的输出端与第二非交叠时钟产生电路的一个输入端连接，正电压电荷泵的两个输出端分别与第一电平转换电路、第二非交叠时钟产生电路的一个输入端连接，第二非交叠时钟产生电路的两个输出端分别与负电压电荷泵的两个输入端连接。正电压电荷泵的第三个输出端与负电压电荷泵的第三个输入端连接，负电压电荷泵的输出端和正电压电荷泵的第四个输出端经过第二电平转换电路为射频开关提供控制。

正电压电荷泵的三个输出端分别与第一电平转换电路、第二非交叠时钟产生电路及负电压电荷泵的输入端连接作为电源使用。

如附图3所示，本发明提供的另外一种应用于低电源电压射频开关的控制电路，包括环形振荡器、第一反相器、第二反相器、第一非交叠时钟产生电路、第二非交叠时钟产生电路、正电压电荷泵、负电压电荷泵，第一电平转换电路、第二电平转换电路、带隙基准及低压差线性稳压器。

环形振荡器的输出端经第一反相器与第二反相器的输入端相连，第一反相器和第二反相器的输出端分别与第一非交叠时钟产生电路的两个输入端相连，第一非交叠时钟产生电路的两个输出端分别与正电压电荷泵的两个输入端连接，其另外两个输出端分别与第一电平转换电路的两个输入端相连，第一电平转换电路的输出端与第二非交叠时钟产生电路的一个输入端连接，正电压电荷泵的两个输出端分别与第一电平转换电路、第二非交叠时钟产生电路的一个输入端连接，第二非交叠时钟产生电路的两个输出端分别与负电压电荷泵的两个输入端连接。正电压电荷泵的第三个输出端与低压差线性稳压器的一个输入端连接。负电压电荷泵的第三个输入端与低压差线性稳压器的第一个输出端连接。低压差线性稳压器的第二个输入端与带隙基准的输出端连接。低压差线性稳压器的第二个输出与负电压电荷泵的输出经第二电平转换电路为射频开关提供控制。正电压电荷泵的三个输出端分别与第一电平转换电路，第二非交叠时钟产生电路，低压差线性稳压器的输入端连接作为电源使用。低压差线性稳压器的输出端接负电压电荷泵的输入端作为电源。

实施例1：一种应用于低电源电压射频开关的控制电路:包括环形振荡器、第一反相器、第二反相器、第一非交叠时钟产生电路、第二非交叠时钟产生电路、正电压电荷泵、负电压电荷泵，第一电平转换电路及第二电平转换电路。其中环形振荡器的输出端经第一反相器与第二反相器的输入端相连，第一反相器和第二反相器的输出端与第一非交叠时钟产生电路的两个输入端相连，第一非交叠时钟产生电路的两个输出端与正电压电荷泵的两个输入端连接，正电压电荷泵的四个输出端分别与第一电平转换电路，负电压电荷泵，第二非交叠时钟产生电路，第二电平转换电路的一个输入端连接，第一非交叠时钟产生电路的另外两个输出端与第一电平转换电路的另外两个输入端相连，第一电平转换电路的输出端与第二非交叠时钟产生电路的另一个输入端连接，第二非交叠时钟产生电路的两个输出端与负电压电荷泵的另外两个输入端连接，负电压电荷泵的输出端和正电压电荷泵的一个输出端经过第二电平转换电路为射频开关提供控制。正电压电荷泵电路为一个可以升压的电荷泵电路，负电压电荷泵电路为一个可以产生负压的电荷泵电路。正电压电荷泵的三个输出端分别与第一电平转换电路，第二非交叠时钟产生电路，负电压电荷泵的输入端连接作为电源使用。负电压电荷泵的输出端和正电压电荷泵的一个输出端供给第二电平转换电路.

实施例2：进一步作为优选的实施方式，包括环形振荡器、第一反相器、第二反相器、第一非交叠时钟产生电路、第二非交叠时钟产生电路、正电压电荷泵、负电压电荷泵、第一电平转换电路、第二电平转换电路、带隙基准及低压差线性稳压器。其中环形振荡器的输出端经反相器I1与反相器I2的输入端相连，第一反相器和第二反相器的输出端与第一非交叠时钟产生电路的两个输入端相连，第一非交叠时钟产生电路的两个输出端与正电压电荷泵的两个输入端连接，正电压电荷泵的三个输出端分别与第一电平转换电路，第二非交叠时钟产生电路，低压差线性稳压器的一个输入端连接，第一非交叠时钟产生电路的另外两个输出端与第一电平转换电路的另外两个输入端相连，第一电平转换电路的输出端与第二非交叠时钟产生电路的另一个输入端连接，第二非交叠时钟产生电路的两个输出端与负电压电荷泵的两个输入端连接，负电压电荷泵的另外一个输入端与低压差线性稳压器的一个输出端连接，低压差线性稳压器的另外一个输入端与带隙基准连接，低压差线性稳压器的另外一个输出与负电压电荷泵的输出经第二电平转换电路为射频开关提供控制。正电压电荷泵电路为一个可以升压的电荷泵电路。负电压电荷泵电路为一个可以产生负压的电荷泵电路。正电压电荷泵的三个输出端分别与第一电平转换电路，第二非交叠时钟产生电路，低压差线性稳压器的输入端连接作为电源使用。低压差线性稳压器的输出端接负电压电荷泵的输入端作为电源。负电压电荷泵的输出端和低压差线性稳压器的一个输出端供给第二电平转换电路.

本发明的第二实施例是在第一实施例的基础上引入带隙基准模块和低压差线性稳压器模块，可进一步在正电压电荷泵输出的电压与预定值相差较大时通过低压差线性稳压器进行调节，以提高系统精确度。但是，引入这两个模块提高系统精确度的代价是增大器件的面积同时增加了系统的功耗。

如附图4所示为本发明的正负压建立时间波形图，负压的建立相对要落后于正压建立。本发明中提出的两种实施例都是针对低电源供电时射频性能恶化而提出的改进。这种结构可以实现低电平驱动电路并控制射频开关，确保在低电源供电时仍能保持良好的射频性能。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的范围。

Claims (7)

1.一种应用于低电源电压射频开关的控制电路，其特征在于，其包括环形振荡器、第一反相器、第二反相器、第一非交叠时钟产生电路、第二非交叠时钟产生电路、正电压电荷泵、负电压电荷泵，第一电平转换电路及第二电平转换电路。

2.根据权利要求1所述的应用于低电源电压射频开关的控制电路，其特征在于，所述环形振荡器的输出端经所述第一反相器与所述第二反相器的输入端相连，所述第一反相器和所述第二反相器的输出端分别与所述第一非交叠时钟产生电路的两个输入端相连，所述第一非交叠时钟产生电路的两个输出端分别与所述正电压电荷泵的两个输入端连接，其另外两个输出端分别与所述第一电平转换电路的两个输入端相连，所述第一电平转换电路的输出端与所述第二非交叠时钟产生电路的一个输入端连接，所述正电压电荷泵的两个输出端分别与所述第一电平转换电路、所述第二非交叠时钟产生电路的一个输入端连接，所述第二非交叠时钟产生电路的两个输出端分别与所述负电压电荷泵的两个输入端连接。

3.根据权利要求2所述的应用于低电源电压射频开关的控制电路，其特征在于，所述正电压电荷泵的第三个输出端与所述负电压电荷泵的第三个输入端连接，所述负电压电荷泵的输出端和所述正电压电荷泵的第四个输出端经过所述第二电平转换电路为射频开关提供控制。

4.根据权利要求3所述的应用于低电源电压射频开关的控制电路，其特征在于，所述的正电压电荷泵的三个输出端分别与所述第一电平转换电路、所述第二非交叠时钟产生电路及所述负电压电荷泵的输入端连接作为电源使用。

5.根据权利要求1所述的应用于低电源电压射频开关的控制电路，其特征在于，其还包括带隙基准及低压差线性稳压器。

6.根据权利要求2或5所述的应用于低电源电压射频开关的控制电路，其特征在于，所述正电压电荷泵的第三个输出端与所述低压差线性稳压器的一个输入端连接，所述负电压电荷泵的第三个输入端与所述低压差线性稳压器的第一个输出端连接，所述低压差线性稳压器的第二个输入端与所述带隙基准的输出端连接，所述低压差线性稳压器的第二个输出与所述负电压电荷泵的输出经第二电平转换电路为射频开关提供控制。

7.根据权利要求6所述的应用于低电源电压射频开关的控制电路，其特征在于，所述的正电压电荷泵的三个输出端分别与第一电平转换电路，第二非交叠时钟产生电路，低压差线性稳压器的输入端连接作为电源使用。

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