CN114204910A - 半导体电路 - Google Patents

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濑下敏树
栗山保彦
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
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Abstract

半导体电路具备放大电路、输出电路以及旁路电路。放大电路包含级联连接的第一及第二晶体管,使经由输入端子向第一晶体管的栅极供给的信号放大。输出电路包含连接于放大电路的第一节点、第一及第二输出端子,使用第一或者第二输出模式执行输出动作,第一输出模式使用了第一及第二输出端子中的某个,第二输出模式使用了第一及第二输出端子。旁路电路连接在输入端子与第一节点间。输出电路包含连接在第二节点与第一输出端子间的第一开关电路、连接在第三节点与第二输出端子间的第二开关电路、连接在第二与第三节点间的第三开关电路、连接于第二节点的第一无源电路、连接于第三节点的第二无源电路、连接在第二与第三节点间的至少一个第三无源电路。

Description

半导体电路
相关申请
本申请享受以日本专利申请2020-156192号(申请日:2020年9月17日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的所有内容。
技术领域
实施方式主要涉及半导体电路。
背景技术
为了实现无线通信的高速化,在无线通信系统中使用了载波聚合。
发明内容
实施方式一种提供能够提高特性的半导体电路。
实施方式的半导体电路具备放大电路、输出电路以及旁路电路。放大电路包含级联连接的第一晶体管以及第二晶体管,使经由输入端子向第一晶体管的栅极供给的信号放大。输出电路包含连接于放大电路的第一节点、第一输出端子以及第二输出端子,使用第一输出模式或者第二输出模式执行输出动作,该第一输出模式使用了第一以及第二输出端子中的某一个输出端子,该第二输出模式使用了第一以及第二输出端子。旁路电路连接于输入端子与第一节点之间。输出电路包含连接于第二节点与第一输出端子之间的第一开关电路、连接于第三节点与第二输出端子之间的第二开关电路、连接于第二节点与第三节点之间的第三开关电路、连接于第二节点的第一无源电路、连接于第三节点的第二无源电路以及连接于第二节点与第三节点之间的至少一个第三无源电路。
附图说明
图1是表示包含实施方式的半导体电路的系统的框图。
图2是表示第一实施方式的LNA的构成例的等效电路图。
图3是表示第一实施方式的LNA的构造例的剖面图。
图4~图8是表示第一实施方式的LNA的动作例的图。
图9~图13是表示第一实施方式的LNA的特性的图。
图14是表示第二实施方式的LNA的构成例的电路图。
图15~图17是表示第二实施方式的LNA的动作例的图。
图18~图26是表示第二实施方式的LNA的特性的图。
图27是表示第三实施方式的LNA的构成例的框图。
图28是表示第三实施方式的LNA的构成例的电路图。
图29~图33是表示第三实施方式的LNA的动作例的图。
图34~图46是表示第三实施方式的LNA的特性的图。
图47是表示第四实施方式的LNA的构成例的电路图。
图48~图54是表示第四实施方式的LNA的动作例的图。
图55是表示第四实施方式的LNA的特性的图。
图56是表示第五实施方式的LNA的构成例的电路图。
图57~图60是表示第五实施方式的LNA的动作例的图。
图61是表示第五实施方式的LNA的特性的图。
图62是表示第六实施方式的LNA的构成例的电路图。
图63~图65是表示第六实施方式的LNA的动作例的图。
图66~图72是表示第六实施方式的LNA的特性的图。
图73是表示第七实施方式的LNA的构成例的电路图。
图74~图78是用于说明第七实施方式的LNA的动作例的图。
图79~图91是表示第七实施方式的LNA的特性的图。
具体实施方式
参照图1至图91,对实施方式的半导体电路进行说明。
以下,一边参照附图,一边详细地说明本实施方式。在以下的说明中,对于具有相同的功能以及(或者)构成的要素标注同一附图标记。
[实施方式]
(1)第一实施方式
参照图1至图13,对第一实施方式的半导体电路进行说明。
(1a)构成例
参照图1以及图2,对实施方式的半导体电路的构成例进行说明。
图1是表示实施方式的无线通信系统的框图。
图1的无线通信系统900包含第一实施方式的半导体电路1。
本实施方式的半导体电路1涉及放大电路(例如高频放大电路)1。本实施方式的半导体电路1例如是高频低噪声放大电路(LNA:Low noise amplifier)1。
如图1所示,无线通信系统900包含天线910、天线开关920、带通滤波器(BPF)930、LNA1、处理电路940、功率放大器(PA)950以及低通滤波器(LPF)960等。
天线910接收来自其他器件(例如基站或者其他无线通信系统)的高频信号(例如10kHz以上的信号,作为更具体的例子,是具有100MHz至28GHz的范围内的频率的信号)。
天线开关920是切换经由天线910的信号的发送以及接收的开关电路。另外,在图1中,示出了发送侧的信号路径(总线)以及接收侧的信号路径分别为一个系统的例子。但是,发送侧的信号路径以及接收侧的信号路径也可以分别对应于无线通信系统可收发的频带的数量而具有多个系统。
例如天线开关920也可以与LNA1设于同一基板(例如SOI基板)上。天线开关920与LNA1被单芯片化。在天线开关920与半导体电路1配置于SOI基板上的情况下,能够实现高频信号的电力损失的减少、消耗电力的减少以及(或者)系统/器件的小型化。
带通滤波器930选择性地使属于规定的频带(频率的范围)的高频信号通过。
本实施方式的LNA1接收通过了带通滤波器930的信号。例如LNA1的输入端子LNAin经由感应元件Lext连接于端子IN。带通滤波器930向端子IN供给某一频带的高频信号。
LNA1对于来自带通滤波器930的信号实施某一动作下的处理。LNA1基于某一动作而送至后级的电路(例如处理电路940)。
处理电路940对于来自LNA1的高频信号执行各种处理。例如处理电路940是高频集成电路(RFIC)。
功率放大器950将来自处理电路940的高频信号的信号值(电压值以及电流值中的至少一方)放大至规定的值。
低通滤波器960将比截止频率高的频率的信号截止。低通滤波器960将截止频率以下的频率(频带)的信号送至天线开关920。通过了低通滤波器960的信号经由天线开关920从天线910送向无线通信系统900的外部。
无线通信系统900还包含例如控制电路990等。
控制电路990执行针对接收到的信号的各种处理、用于信号的发送以及接收的各种处理以及无线通信系统900内的各种处理。控制电路990能够控制无线通信系统900内的多个电路(模块)的动作。例如控制电路990能够控制本实施方式的LNA1的动作。
控制电路990将各种控制信号CNT向LNA1及其他电路供给。
另外,控制电路990也可以设于处理电路940内。处理电路940也可以具有控制电路990的功能。
例如无线通信系统900是个人计算机、智能手机、未来电话(future phone)、便携终端(例如平板终端)、游戏机、路由器以及基站等。
图2是本实施方式的LNA1的等效电路图。
以下,有对LNA1内的构成要素(例如无源元件)冠以“串联”或者“并联”而表述的情况。在这种情况下,“串联”元件表示的是在信号(例如高频信号)的传递路径(信号路径、布线、节点)上以串联的方式配置(或者连接)的元件。“并联”元件表示的是在信号的传递路径与基准电位之间配置(或者连接)的元件。
<放大电路>
本实施方式的LNA1包含使被供给的高频信号RFin放大的级联连接放大电路10。级联连接放大电路10包含被级联连接的多个场效应晶体管FET1、FET2。以下,也将级联连接放大电路10简称为放大电路。
级联连接放大电路10包含核心(core)电路(也称为级联连接部)101与输出匹配电路(也称为输出匹配部)102。
核心电路101包含两个场效应晶体管(以下,简称为晶体管)FET1、FET2、电阻元件RB1、RB2、电容元件CB2以及感应元件Ls。
两个晶体管FET1、FET2被级联连接。在本实施方式中,各晶体管FET1、FET2n是沟道型的MOS晶体管。另外,各晶体管FET1、FET2也可以是p沟道型的MOS晶体管。
晶体管FET1的电流路径的一个端子(例如晶体管FET1的源极)电连接于感应元件Ls的一个端子。感应元件Ls的另一方的端子连接于被施加了基准电压VSS的端子(以下,也表述为基准电压端子VSS或者接地端子VSS)。电压(以下,称作接地电压)VSS具有0V的电压值。如此,晶体管FET1的源极经由感应元件Ls而接地。
晶体管FET1的电流路径的另一个端子(例如晶体管FET1的漏极)电连接于晶体管FET2的电流路径的一个端子(例如晶体管FET2的源极)。
晶体管FET2的电流路径的另一个端子(例如晶体管FET2的漏极)经由开关元件Sw1连接于节点(布线或者端子)nd1。
开关元件Sw1控制晶体管FET2的漏极与节点nd1之间的电连接。节点nd1是输出匹配电路102的输入节点。
晶体管FET1的控制端子(晶体管FET1的栅极)经由电容元件Cx连接于LNA1的输入端子LNAin。电容元件Cx使向晶体管FET1的栅极供给的信号的直流成分截止。
晶体管FET1的栅极连接于电阻元件RB1的一个端子。电阻元件RB1的另一个端子连接于LNA1内的偏压生成电路(未图示)。偏压生成电路将电压VB1向电阻元件RB1的另一个端子施加。电压VB1具有正的电压值。
另外,也可以对应于向LNA1供给的高频信号的频带而将电容元件连接于晶体管FET1的栅极与晶体管FET1之间。
晶体管FET2的控制端子(晶体管FET2的栅极)连接于电阻元件RB2的一个端子。电阻元件RB2的另一个端子连接于偏压生成电路。偏压生成电路将电压VB2向电阻元件RB2的另一个端子施加。电压VB2具有正的电压值。晶体管FET2的栅极连接于电容元件CB2的一个端子。电容元件CB2的另一个端子连接于接地端子。
例如电阻元件RB1、RB2为了防止高频信号RFin相对于偏压生成电路的潜通而设置。
在核心电路101中,晶体管FET1作为具有由感应元件(以下,也称为源极电感器)Ls带来的电感源极负反馈的源极接地场效应晶体管发挥功能。晶体管FET2作为基于对地电容CB2的栅极接地场效应晶体管发挥功能。
高频信号RFin的输入节点经由感应元件Lext连接于输入端子LNAin。高频信号RFin的输入节点例如是50Ω类的输入节点。例如感应元件(以下,也称为外部电感器)Lext设于设有级联连接放大电路10的半导体芯片的外部。但是,外部电感器Lext也可以设于设有级联连接放大电路10的半导体芯片内。
例如感应元件Lext、Ls以及电容元件Cx形成级联连接放大电路10的输入匹配电路。由此,可确保考虑了放大用的FET1、FET2的增益匹配以及噪声匹配而得到的阻抗匹配。
例如核心电路101通过使用了SOI工序的半导体器件制造工序形成。
图3是示意地表示本实施方式的LNA中的核心电路的构造例的剖面图。
如图3所示,晶体管FET1、FET2设于SOI基板800上。
另外,在图3中,示出了级联连接的两个晶体管FET1、FET2沿X方向排列的例子。但是,SOI基板800上的晶体管FET1、FET2的布局并不限定于图3的例子。
SOI基板800包含支承基板810、绝缘层820、半导体层830(830a、830b)。半导体层830设于支承基板810上方。绝缘层820设于半导体层830与支承基板810之间。半导体层830利用绝缘层820而与支承基板810电分离。
例如支承基板810是半导体基板(例如硅基板)。例如半导体层830是硅层。例如绝缘层820是氧化硅层。
晶体管FET1设于SOI基板800内的有源区域AA1内。有源区域AA1是由元件分离区域IS划分出的区域。绝缘层890设于元件分离区域IS内。
晶体管FET1的栅极电极81a设于与SOI基板800的上表面垂直的方向(Z方向)上的半导体层830a的上方。栅极绝缘膜82a设于栅极电极81a与半导体层830之间。
晶体管FET1的源极83a设于半导体层830a内。晶体管FET1的漏极84a设于半导体层830a内。半导体层830a中的源极83a与漏极84a之间的区域成为晶体管FET1的沟道区域。在晶体管FET1驱动时,晶体管FET1的沟道形成于沟道区域内。
晶体管FET2设于SOI基板800内的有源区域内。例如晶体管FET2的有源区域AA2利用元件分离区域IS而与有源区域AA1电分离。
晶体管FET2的栅极电极81b设于Z方向上的半导体层830b的上方。栅极绝缘膜82b设于栅极电极81b与半导体层830b之间。
晶体管FET2的源极83b以及漏极84b分别设于半导体层830b内。半导体层830b中的源极83b与漏极84b之间的区域成为晶体管FET2的沟道区域。在晶体管FET2驱动时,晶体管FET2的沟道形成于沟道区域内。
在各晶体管FET1、FET2中,栅极电极81(81a、81b)例如是包含多晶硅层、硅化物层、或者金属层等的导电层。另外,栅极电极81可以具有一层的单层构造,也可以具有多层的层叠构造。
在各晶体管FET1、FET2中,栅极绝缘膜82(82a、82b)例如是包含氧化硅层、高介电性绝缘层(high-k膜)等的绝缘层。另外,栅极绝缘膜82可以具有一层的单层构造,也可以具有包含多层的层叠构造。
如上述那样,对于形成于SOI基板800上的晶体管FET1、FET2的各端子分别连接电阻元件RB1、RB2、电容元件Cx、CB2以及感应元件Ls。晶体管FET1、FET2经由开关元件Sw1连接于节点nd1。
电阻元件RB1、RB2、感应元件Ls以及电容元件Cx、CB2的一个以上可以设于设有晶体管FET1、FET2的SOI基板800上。
如此,在级联连接放大电路10的晶体管FET1、FET2通过SOI工序形成的情况下,能够减小晶体管的寄生电容。由此,高频信号的电力损失变小。
在本实施方式中,将具有高频开关特性的场效应晶体管应用于高频LNA。由此,可实现高功能的LNA。
在级联连接放大电路10内,所供给的高频信号RFin经由电容元件Cx施加到级联连接的两个晶体管FET1、FET2中的晶体管FET1的栅极。晶体管FET1、FET2根据所供给的高频信号RFin而动作。
由此,在级联连接放大电路10内,核心电路101使所供给的高频信号RFin放大。
输出匹配电路102包含感应元件Ld、多个电容元件Cout、Cbyp2以及多个开关元件Sw1、Sw2。
感应元件Ld的一个端子连接于节点nd1。感应元件Ld经由节点nd1以及开关元件Sw1连接于晶体管FET2的漏极。感应元件Ld的另一个端子连接于偏压生成电路(未图示)。偏压生成电路将电压VDDLNA向感应元件Ld的另一个端子施加。电源电压VDDLNA具有正的电压值。
电容元件Cout的一个端子连接于节点nd1。电容元件Cout的另一个端子连接于节点nd2。
开关元件Sw1设于节点nd1与核心电路101之间。开关元件Sw1的一个端子连接于晶体管FET2的漏极。开关元件Sw1的另一个端子连接于节点nd1。
在开关元件Sw1为断开状态的情况下,晶体管FET2的漏极与节点nd1电分离。其结果,核心电路101与LNA1的输出端子OUT1、OUT2电分离。因此,核心电路101向输出匹配电路102的输出信号的输出被断开状态的开关元件Sw1截止。
在开关元件Sw1为接通状态的情况下,晶体管FET2的漏极电连接于节点nd1。其结果,核心电路101电连接于LNA1的输出端子。核心电路101的输出信号向LNA1的输出端子OUT1、OUT2传递。
在本实施方式中,输出匹配电路102包含电容元件Cbyp2以及开关元件Sw2。
电容元件Cbyp2的一个端子连接于节点nd1。电容元件Cbyp2的另一个端子连接于开关元件Sw2的一个端子。开关元件Sw2的另一个端子连接于节点nd2。
开关元件Sw2控制电容元件Cbyp2与节点nd2之间的电连接。在开关元件Sw2为断开状态的情况下,电容元件Cbyp2与节点nd2电分离。在开关元件Sw2为接通状态的情况下,电容元件Cbyp2电连接于节点nd2。在开关元件Sw2为接通状态的情况下,电容元件Cbyp2在两个节点nd1、nd2间以与电容元件Cout并联的方式连接。
如此,利用接通状态的开关元件Sw2,将电容元件Cbyp2设定为有效状态,利用断开状态的开关元件Sw2,将电容元件Cbyp2设定为无效状态。
在级联连接放大电路10内,输出匹配电路102确保考虑了放大用的FET1、FET2的增益匹配以及噪声匹配而得到的阻抗匹配。
例如输出匹配电路102确保向输出匹配电路102供给高频信号的电路(例如核心电路101或者后述的旁路电路20)与后级的电路(例如后述的分离电路30)之间的阻抗匹配。
也可以根据放大电路10的增益而将负载电阻(以及开关元件)连接于晶体管FET2的漏极。由此,可实现放大电路10的增益的调整以及动作的稳定化。
另外,输出匹配电路102也可以被视为与级联连接放大电路10的构成要素不同的要素。
<旁路电路>
本实施方式的LNA1包含旁路电路20。
在本实施方式中,旁路电路20设于LNA1的输入节点LNAin与输出匹配电路102的节点nd1之间。
开关电路T-Sw4的一个端子连接于LNA1的输入端子LNAin。开关电路T-Sw4的另一个端子经由电容元件Cbyp1连接于节点nd1。
开关电路T-Sw4是T型开关。T型开关T-Sw4包含三个开关元件。T型开关内的第一开关元件的一个端子连接于该T型开关的输入端子。第二开关元件连接于第一开关元件的另一个端子与T型开关的输出端子之间。第三开关元件连接于第一以及第二开关元件的连接点与基准电压端子(例如接地端子)之间。
电容元件Cbyp1的一个端子连接于T型开关元件T-Sw4的另一个端子。电容元件Cbyp1的另一个端子连接于节点nd1。
如此,T型开关T-Sw4以及电容元件Cbyp1在旁路电路20的信号路径(将端子LNAin与节点nd1连接的布线)上以串联的方式连接。例如电容元件Cbyp1通过电容元件Cbyp1与外部电感器Lext之间的串联谐振作用而减少外部电感器Lext的影响。
T型开关T-Sw4控制输入端子LNAin与节点nd1之间的电连接。在T型开关T-Sw4为断开状态的情况下,输入端子LNAin与节点nd1电分离。在T型开关T-Sw4为接通状态的情况下,输入端子LNAin经由电容元件Cbyp1电连接于节点nd1。
旁路电路20在本实施方式的LNA1内形成不经由核心电路101(放大电路10)的、从LNA1的输入端子至后述的分离电路30的高频信号RFin的传输路径。
由此,高频信号RFin在没有放大电路10的放大的情况下向分离电路30传递。
<分离电路>
本实施方式的LNA1包含分离电路30。分离电路30连接于节点nd2。节点nd2是输出匹配电路102的输出节点。但是,节点nd2也是分离电路30的输入节点。
分离电路30包含多个输出端子OUT1、OUT2。分离电路30作为本实施方式的LNA1中的输出电路发挥功能。
分离电路30如以下那样使用多个无源元件而构成。分离电路30包含连接于节点nd2与接地端子之间的多个电容元件C1、C2。
电容元件C1的一个端子连接于节点nd2。电容元件C1的另一个端子连接于接地端子。
电容元件C2的一个端子连接于节点nd2。电容元件C2的另一个端子连接于开关元件Sw3的一个端子。开关元件SW3的另一个端子连接于接地端子。电容元件C2以及开关元件Sw3在节点nd2与接地端子之间以串联的方式连接。
开关元件Sw3控制电容元件C2与接地端子之间的电连接。在开关元件Sw3为断开状态的情况下,电容元件C2与接地端子电分离。在开关元件Sw3为接通状态的情况下,电容元件C2电连接于接地端子。在这种情况下,电容元件C2在节点nd2与接地端子之间与电容元件C1以并联的方式连接。
如此,利用接通状态的开关元件Sw3,将电容元件C2设定为有效状态,利用断开状态的开关元件Sw3,将电容元件C2设定为无效状态。
分离电路30包含感应元件L1a。感应元件L1a连接于节点nd2与节点nd3之间。节点nd3是分离电路30的多个输出节点中的一个。感应元件L1a对于节点nd2与节点nd3之间的传递路径来说成为串联电感器。
感应元件L1a的一个端子连接于节点nd2。感应元件L1a的另一个端子连接于节点nd3。
分离电路30包含连接于节点nd3的多个电容元件C2a、C3a。多个电容元件C2a、C3a连接于节点nd3与接地端子之间。
电容元件C2a的一个端子连接于节点nd3。电容元件C2a的另一个端子连接于接地端子。电容元件C2a对于节点nd2与节点nd3之间的传递路径(布线以及(或者)端子)来说成为并联电容器。电容元件C3a的一个端子连接于节点nd3。电容元件C3a的另一个端子连接于开关元件Sw4的一个端子。开关元件Sw4的另一个端子连接于接地端子。电容元件C3a以及开关元件Sw4在节点nd3与接地端子之间以串联的方式连接。电容元件C3a对于节点nd2与节点nd3之间的传递路径来说成为并联电容器。
开关元件Sw4控制电容元件C3a与接地端子之间的电连接。在开关元件Sw4为断开状态的情况下,电容元件C3a与接地端子电分离。在开关元件Sw4为接通状态的情况下,电容元件C3a电连接于接地端子。在开关元件Sw4为接通状态的情况下,电容元件C3a在节点nd3与接地端子之间与电容元件C2a以并联的方式连接。
如此,利用接通状态的开关元件Sw4,将电容元件C3a设定为有效状态,利用断开状态的开关元件Sw4,将电容元件C3a设定为无效状态。
分离电路30包含设于节点nd3与输出端子OUT1之间的开关电路(例如T型开关)。
T型开关T-Sw1的一个端子连接于节点nd3。T型开关T-Sw1的另一个端子连接于LNA1的第一输出端子OUT1。
T型开关T-Sw1控制节点nd3与输出端子OUT1之间的电连接。在T型开关T-Sw1为断开状态的情况下,输出端子OUT1与节点nd3电分离。在T型开关T-Sw1为接通状态的情况下,输出端子OUT1电连接于节点nd3。
T型开关T-Sw1能够提高输出端子OUT1与其他构成要素(例如节点及其他输出端子等)之间的隔离特性。
分离电路30包含感应元件L1b。感应元件L1b连接于节点nd2与节点nd4之间。节点nd4是分离电路30的多个输出节点中的一个。
感应元件L1b的一个端子连接于节点nd2。感应元件L1b的另一个端子连接于节点nd4。感应元件L1b对于节点nd2与节点nd4之间的传递路径来说成为串联电感器。在节点nd与分离电路30的输出端子OUT1、OUT2之间,节点nd2与节点nd4之间的感应元件L1b相对于节点nd2与节点nd3之间的感应元件L1a具有并联的关系。在分离电路30中,成为串联电感器的感应元件L1a、L1b的组也被称作串联电感器对。
分离电路30包含连接于节点nd4的多个电容元件C2b、C3b。多个电容元件C2b、C3b连接于节点nd4与接地端子之间。
电容元件C2b的一个端子连接于节点nd4。电容元件C2b的另一个端子连接于接地端子。电容元件C2b对于节点nd2与节点nd4之间的传递路径来说成为并联电容器。在分离电路30中,成为并联电容器的电容元件C2a、C2b的组也被称作并联电容器对。
电容元件C3b的一个端子连接于节点nd4。电容元件C3b的另一个端子连接于开关元件Sw5的一个端子。开关元件Sw5的另一个端子连接于接地端子。电容元件C3b以及开关元件Sw5在节点nd4与接地端子之间以串联的方式连接。电容元件C3b对于节点nd2与节点nd4之间的传递路径来说成为并联电容器。
开关元件Sw5控制电容元件C3b与接地端子之间的电连接。在开关元件Sw5为断开状态的情况下,电容元件C3b与接地端子电分离。在开关元件Sw5为接通状态的情况下,电容元件C3b电连接于接地端子。在开关元件Sw5为接通状态的情况下,电容元件C3b在节点nd4与接地端子之间,与电容元件C2b以并联的方式连接。
如此,利用接通状态的开关元件Sw5,将电容元件C3b设定为有效状态,利用断开状态的开关元件Sw5,将电容元件C3b设定为无效状态。
分离电路30包含设于节点nd4与输出端子OUT2之间的开关电路(例如T型开关)。
T型开关T-Sw2的一个端子连接于节点nd4。T型开关T-Sw2的另一个端子连接于LNA1的第二输出端子OUT2。
T型开关T-Sw2控制节点nd4与输出端子OUT2之间的电连接。在T型开关T-Sw2为断开状态的情况下,输出端子OUT2与节点nd4电分离。在T型开关T-Sw2为接通状态的情况下,输出端子OUT2电连接于节点nd4。
分离电路30包含电阻元件Rox。电阻元件Rox连接于节点nd3与节点nd4之间。
电阻元件Rox的一个端子连接于节点nd3。电阻元件Rox的一个端子连接于节点nd4。
分离电路30包含开关电路(例如T型开关)T-Sw3。T型开关T-Sw3设于节点nd3与节点nd4之间。
T型开关T-Sw3的一个端子连接于节点nd3。T型开关T-Sw3的另一个端子连接于节点nd4。T型开关T-Sw3在两个节点nd3、nd4间与电阻元件Rox以并联的方式连接。
T型开关T-Sw3控制节点nd3与节点nd4之间的电连接。
本实施方式的LNA1通过上述的构成执行多个动作模式以及多个输出模式。
本实施方式的LNA1能够基于核心电路101以及旁路电路20中的某一个电路的选择,而选择放大模式以及旁路模式中的某一个。
本实施方式的LNA1能够基于分离电路30内的传递路径的选择,而选择单一输出模式以及分离输出模式中的某一个。
在高频信号RFin被供给到核心电路101的情况下,利用级联连接的晶体管FET1、FET2放大后的信号RFin经由输出匹配电路102向分离电路30输出。
分离电路30基于单一输出模式以及分离输出模式中的某一方,将来自放大电路10的信号向LNA1的外部输出。
在高频信号RFin被供给到旁路电路20的情况下,旁路电路20将供给的信号RFin在没有信号的放大的情况下向输出匹配电路102输出。来自旁路电路20的信号经由输出匹配电路102向分离电路30输出。
分离电路30根据LNA1的动作模式而动作。例如本实施方式的LNA能够执行基于单一输出模式以及分离输出模式的高频信号的输出。
在LNA1的单一输出模式时,LNA1使用输出端子OUT1、OUT2中的一个输出端子将高频信号向后级的电路输出。
例如在LNA1的分离输出模式时,LNA1使用LNA1的多个输出端子OUT将高频信号向后级的电路输出。
例如作为载波聚合技术之一,存在单频段(intra-band)载波聚合技术。在这种情况下,LNA的输出信号被分支为多个而向后级的电路输出。
因此,在实现与单频段载波聚合技术对应的LNA的情况下,期望LNA能够执行单一输出模式和分离输出模式。
例如期望的是分离输出模式时的LNA的输出端子(输出端口)间的隔离度为25dB以上。
(1b)动作例
参照图4至图8,对本实施方式的LNA的动作例进行说明。
图4是用于说明本实施方式的LNA的动作例的图。图4示出了各动作模式中的LNA1内的各开关元件的接通/断开的状态。
如图4所示,本实施方式的LNA能够通过LNA内的开关元件Sw1、Sw2、···、Sw5、T-Sw1、T-Sw2、···、T-Sw5的接通/断开的控制而实现多个动作模式。
例如LNA1内的各开关元件(例如开关元件Sw1、Sw2、···、Sw5、T-Sw1、T-Sw2、···、T-Sw5)的接通/断开由RFIC、系统900内的控制电路990或者LNA1的控制电路(未图示)控制。
<放大模式>
图5是表示本实施方式的LNA1基于放大模式动作的情况下的、LNA1内的高频信号到达节点nd2为止的传递路径的示意图。
如图4以及图5所示,在本实施方式的LNA1以放大模式动作的情况下,输出匹配电路102内的开关元件Sw1接通,旁路电路20内的T型开关T-Sw4断开。
利用断开状态的T-Sw4,旁路电路20与LNA1的输入端子LNAin电分离。
利用接通状态的开关元件Sw1,在放大电路10中,核心电路101电连接于输出匹配电路102的节点nd1。
在放大模式时,输出匹配电路102内的开关元件Sw2断开。由此,电容元件Cbyp2被设定为无效状态。
在核心电路101中,级联连接的晶体管FET1、FET2通过适当地设定的栅极偏置电压VB1、VB2而动作。
核心电路101使供给的高频信号RFin放大。核心电路101将放大后的高频信号RFamp经由接通状态的开关元件Sw1向输出匹配电路102输出。
输出匹配电路102将放大后的信号RFamp经由电容元件Cout向分离电路30输出。
分离电路30根据选择的输出模式将放大后的信号RFamp向LNA1的外部(例如RFIC)输出。
如以上那样,在放大模式时,供给的高频信号RFin被放大电路10放大,从LNA1的输出端子向LNA1的后级的电路传送。
<旁路模式>
图6是表示本实施方式的LNA1基于旁路模式动作的情况下的、LNA1内的高频信号到达节点nd2为止的传递路径的示意图。
旁路模式是在没有放大电路10的高频信号RFin的放大的情况下将所供给的高频信号RFin传递到分离电路30的动作模式。
如图4以及图6所示,在本实施方式的LNA1以旁路模式动作的情况下,输出匹配电路102内的开关元件Sw1断开,旁路电路20内的T型开关T-Sw4接通。
利用断开状态的开关元件Sw1,核心电路101与输出匹配电路102的节点nd1电分离。例如在旁路模式时,偏压生成电路停止电压VB1、VB2对核心电路101的供给。晶体管FET1、FET2的栅极的电位被设定为接地电压。另外,在旁路模式时,存在核心电路101的阻抗有助于旁路电路20的阻抗的情况。
在旁路模式时,开关元件Sw2接通。由此,电容元件Cbyp2被设定为有效状态。
利用接通状态的T型开关T-Sw4,旁路电路20电连接于LNA1的输入端子LNAin。
供给的高频信号RFin经由旁路电路20内的电容元件Cbyp1向输出匹配电路102输出。
输出匹配电路102将来自旁路电路20的信号RFbyp经由电容元件Cout、Cbyp2向分离电路30输出。
分离电路30根据所选择的输出模式,将信号RFbyp向LNA1的外部(例如RFIC)输出。
如以上那样,在旁路模式时,供给的高频信号RFin经由旁路电路20从LNA1的输出端子向LNA1的后级的电路传送。
<单一输出模式>
图7是表示本实施方式的LNA1基于单一输出模式动作的情况下的、LNA1内的信号从节点nd2向输出端子侧的传递路径的示意图。
如图4以及图7所示,在单一输出模式时,对应于被设定为能动(active)状态的输出端子OUT1、OUT2,分离电路30的T型开关T-Sw1、T-Sw2中的某一开关接通,T型开关T-Sw1、T-Sw2中的另一开关断开。
例如在LNA1的输出端子OUT1被设定为能动状态的情况下,如图7所示,T型开关T-Sw1接通,T型开关T-Sw2断开。由此,输出匹配电路102的节点nd2电连接于输出端子OUT1。在这种情况下,输出端子OUT2与节点nd2电分离。
例如在LNA1的输出端子OUT2被设定为能动状态的情况下,与图7的例子相反,T型开关T-Sw1断开,T型开关T-Sw2接通。由此,输出匹配电路102的节点nd2电连接于输出端子OUT2。在这种情况下,输出端子OUT1与节点nd2电分离。
在单一输出模式时,T型开关T-Sw3不取决于能动状态的输出端子OUT1、OUT2,而是接通。
在单一输出模式时,开关元件Sw3、Sw4、Sw5断开。由此,电容元件C2、C3a、C3b被设定为无效状态。电容元件C2、C3a、C3b在单一输出模式时不会有助于LNA1的输出阻抗。
在单一输出模式时,来自核心电路101或者旁路电路20的信号RFout从节点nd2向分离电路30输出。
分离电路30将高频信号RFout经由两个T型开关T-Sw1、T-Sw2中的接通状态的T型开关(以及接通状态的T型开关T-Sw3)从能动状态的输出端子向LNA1的外部(例如RFIC)输出。
如以上那样,在单一输出模式时,高频信号RFout从LNA1内的选择出的输出端子向LNA1的后级的电路传递。
<分离输出模式>
图8是表示本实施方式的LNA1基于分离输出模式动作的情况下的、LNA1内的高频信号从节点nd2向输出端子侧的传递路径的示意图。
如图4以及图8所示,在分离输出模式时,LNA1的多个输出端子OUT1、OUT2的全部被设定为能动状态。
在分离输出模式时,分离电路30的T型开关T-Sw1、T-Sw2这两方接通。由此,输出端子OUT1、OUT2这两方连接于输出匹配电路102的节点nd2。
在分离输出模式时,T型开关T-Sw3断开。
在分离输出模式时,开关元件Sw3、Sw4、Sw5接通。由此,电容元件C2、C3a、C3b被设定为有效状态。电容元件C2a、C2b、C3a、C3b在分离输出模式时有助于LNA1的输出阻抗。
在分离输出模式时,来自核心电路101或者旁路电路20的信号RFout从节点nd2向分离电路30输出。
分离电路30将信号RFout经由接通状态的两个T型开关T-Sw1、T-Sw2从能动状态的输出端子OUT1、OUT2的各个向LNA1的外部(例如RFIC)输出。
如以上那样,在分离输出模式时,高频信号从LNA1内的多个输出端子向LNA1的后级的电路传递。
(1c)特性
参照图9至图13,对本实施方式的LNA的特性进行说明。
图9至图12示出了本实施方式的LNA的构成例的模拟结果。
图9的(a)、图10的(a)、图11的(a)以及图12的(a)是表示本实施方式的LNA1中的频率与S参数的关系的图表。在图9的(a)中,示出了S参数中的S(1,1)、S(2,2)、S(2,1)、S(2,3)相关的频率特性。S参数中的端口1与高频信号输入节点IN对应,端口2与LNA1的输出端子OUT1对应,端口3与LNA1的输出端子OUT2对应。
在图9至图12的(a)中,图表的横轴与频率(单位:GHz)对应,图表的纵轴与增益/损失(单位:dB)对应。
图9的(b)、图10的(b)、图11的(b)以及图12的(b)是表示本实施方式的LNA1中的频率与噪声指数的关系的图表。
在图9至图12的(b)中,图表的横轴与频率(单位:GHz)对应,图表的纵轴与噪声指数(单位:dB)对应。
关于本实施方式的LNA的模拟,频带被设定为2496MHz至2690MHz的频带(BAND41)。在该模拟中,向本实施方式的LNA供给的电压VDDLNA被设定为1.2V。
在图9至图12的(a)中,“m2”的频率相当于频带中心频率。在图9至图12的(b)中,“m5”的频率相当于频带中心频率。
图9示出了本实施方式的LNA1的放大模式以及单一输出模式中的小信号特性。
如图9的(a)所示,本实施方式的LNA1的放大模式以及单一输出模式的频带中心增益(S21)为20.288dB。反射损耗(S11)为-9.473dB以下。反射损耗(S22)为-14.133dB以下。
如图9的(b)所示,噪声指数(NF)为0.777dB以下。
图10示出了本实施方式的LNA的放大模式以及分离输出模式中的小信号特性。
如图10的(a)所示,本实施方式的LNA1的放大模式以及分离输出模式的频带中心增益(S21)为17.46dB。反射损耗(S11)为-8.792dB以下。反射损耗(S22)为-18.673dB以下。如图10的(b)所示,噪声指数(NF)为0.746dB以下。
图11示出了本实施方式的LNA的旁路模式以及单一输出模式中的小信号特性。
如图11的(a)所示,在本实施方式的LNA1的旁路模式以及单一输出模式中,通过损失(-S21)为2.8dB左右。
图12示出了本实施方式的LNA的旁路模式以及分离输出模式中的小信号特性。
如图12的(a)所示,在本实施方式的LNA1的旁路模式以及分离输出模式中,通过损失(-S21)为6.6dB左右。
图13示出了图9至图12所示的本实施方式的LNA的小信号特性的模拟结果的一览。在图13中,关于“S21”的S参数,示出了频带中心值。关于“S11”、“S22”以及“S23”的S参数以及噪声指数的各个,示出了频带内的最差值。
在图13中,除了上述的参数之外,示出了LNA的偏置电流(IddLNA)。
如图13所示,本实施方式的LNA关于上述的各种参数具有较良好的特性。
本实施方式的LNA关于分离输出模式中的“S23”的参数,比一般的LNA的“S23”的参数良好。
例如LNA中的“S23”的参数所要求的一般的值为-25dB左右。
在本实施方式的分离输出模式的LNA中,放大模式时的“S23”的参数为-29.5dB,旁路模式时的“S23”的参数为-31dB。
如此,本实施方式的LNA的“S23”的参数能够确保足够的余量。其结果,本实施方式的LNA能够提高LNA的输出端口间的隔离特性。
如以上那样,第一实施方式的LNA能够实现单一输出模式与分离输出模式并且提高特性。
(2)第二实施方式
参照图14至图26,对本实施方式的LNA进行说明。
(2a)构成例
图14是表示本实施方式的LNA的电路图。
本实施方式的LNA1A具有用于选择性地接收多个频带中的一个频带的信号的功能。
本实施方式的LNA1A包含选择电路40A。选择电路40A能够选择频带。
选择电路40A接收来自带通滤波器的某一频带的高频信号。
选择电路40A连接于多个LNA1A中的对应的一个LNA。
如图14所示,本实施方式的LNA1A与第一实施方式相同,包含级联连接放大电路10A(核心电路101以及输出匹配电路102A)以及旁路电路20。
本实施方式的LNA1A还包含选择电路40A。
<选择电路>
本实施方式的LNA1A具有基于选择电路40A的频带选择功能。
例如在本实施方式中,选择电路40A以与第一频带(例如BAND40)以及第二频带(BAND41)的两个频带对应的方式控制信号路径的切换。作为第一频带的BAND40对应于2300MHz至2400MHz。作为第二频带的BAND41对应于2496MHz至2690MHz的频带。
选择电路40A包含电容元件Cb40与开关元件Sw6。
电容元件Cb40的一个端子连接于输入端子RFin。电容元件Cb40的另一个端子连接于开关元件Sw6的一个端子。开关元件Sw6的另一个端子连接于输入端子LNAin。
电容元件Cb40在两个端子RFin、LNAin间与感应元件Lext以并联的方式连接。
开关元件Sw6控制电容元件Cb40的有效状态/无效状态。
接通状态的开关元件Sw6能够将电容元件Cb40电连接于级联连接放大电路10以及旁路电路20。由此,电容元件Cdd对于LNA1A的输入阻抗的贡献被有效化。电容元件Cb40通过接通状态的开关元件Sw6而被设定为有效状态。
断开状态的开关元件Sw6能够使电容元件Cb40与级联连接放大电路10以及旁路电路20电分离。由此,电容元件Cb40对于LNA1A的输入阻抗的贡献被无效化。电容元件Cb40通过断开状态的开关元件Sw6而被设定为无效状态。
例如电容元件Cb40能够通过电容元件Cb40与感应元件Lext之间的并联谐振作用,改变感应元件Lext的有效的感应值。例如电容元件Cb40能够增大感应元件Lext的有效的感应值。
由此,本实施方式的LNA1A能够接收多个频带中的选择出的一个频带的高频信号。
<输出匹配电路>
在本实施方式中,伴随着选择电路40A(电容元件Cb40)的连接,输出匹配电路102A还包含例如电容元件Cdd以及开关元件Sw7。
电容元件Cdd的一个端子连接于节点nd1。电容元件Cdd的另一个端子连接于开关元件Sw7的一个端子。开关元件Sw7的另一个端子连接于接地端子。
开关元件Sw7根据由选择电路40A选择出的频带,控制电容元件Cdd的有效状态/无效状态。
接通状态的开关元件Sw7将电容元件Cdd电连接于接地端子。由此,电容元件Cdd对于节点nd1的贡献被有效化。利用接通状态的开关元件Sw7,电容元件Cdd被设定为有效状态。
断开状态的开关元件Sw7使电容元件Cdd与接地端子电分离。由此,电容元件Cdd对于节点nd1的贡献被无效化。利用断开状态的开关元件Sw7,电容元件Cdd被设定为无效状态。
例如电容元件Cdd能够通过电容元件Cdd与感应元件Ld之间的并联谐振作用,增大感应元件Ld的有效的感应值。
<分离电路>
在本实施方式中,伴随着选择电路40A(电容元件Cb40)的连接,分离电路30还包含电阻元件Rox2a、Rox2b以及开关元件Sw8。
电阻元件Rox2a的一个端子连接于节点nd3。电阻元件Rox2a的另一个端子连接于开关元件Sw8的一个端子。开关元件Sw8的另一个端子连接于电阻元件Rox2b的一个端子。电阻元件Rox2b的另一个端子连接于节点nd4。
电阻元件Rox2a、Rox2b在节点nd3与节点nd4之间串联连接。
开关元件Sw8控制两个电阻元件Rox2a、Rox2b的有效状态/无效状态。开关元件Sw8控制两个电阻元件Rox2a、Rox2b的电连接。
在开关元件Sw8为断开状态的情况下,电阻元件Rox2a与电阻元件Rox2b电分离。由此,电阻元件Rox2a、Rox2b对于节点nd3、nd4的贡献被无效化。利用断开状态的开关元件Sw8,电阻元件Rox2a、Rox2b被设定为无效状态。
在开关元件Sw8为接通状态的情况下,电阻元件Rox2a电连接于电阻元件Rox2b。由此,电阻元件Rox2a、Rox2b对于节点nd3、nd4的贡献被有效化。利用接通状态的开关元件Sw8,电阻元件Rox2a、Rox2b被设定为有效状态。在电阻元件Rox2、Rox2b为有效状态的情况下,被电连接的电阻元件Rox2a、Rox2b在节点nd3与节点nd4之间与电阻元件Rox以并联的方式连接。
在本实施方式中,通过开关元件Sw6、Sw7、Sw8的控制下的无源元件Cb40、Cdd相对于高频信号的传递路径的有效化/无效化,在第一频带(BAND40)的信号的接收时以及第二频带(BAND41)的信号的接收时,分别可确保LNA1A中的输入侧与输出侧的阻抗匹配。
通过电阻元件Rox2a、Rox2b的有效化/无效化,在第一频带(BAND40)的信号的接收时以及第二频带(BAND41)的信号的接收时,分离输出时的S参数(S23)分别变得良好。
另外,开关元件Sw6、Sw7、Sw8的接通/断开的控制由RFIC电路、控制电路990(或者RFIC940)执行。
(2b)动作例
参照图15至图17,对本实施方式的LNA的动作例进行说明。
图15是用于说明本实施方式的LNA的动作例的图。
如图15所示,与第一实施方式相同,根据LNA1A的动作模式(放大模式以及旁路模式)以及输出模式(单一输出模式以及分离输出模式)来控制各开关元件的接通/断开。
在本实施方式的LNA1A中,根据接收到的高频信号的频带来控制开关元件Sw6、Sw7、Sw8的接通/断开。
在本实施方式中,LNA1A的放大模式以及旁路模式的动作与在第一实施方式中说明的动作实质上相同。因此,本实施方式的LNA的放大模式以及旁路模式的动作的说明被省略。
在本实施方式中,LNA1A的单一输出模式以及分离输出模式的动作与在第一实施方式中说明的动作实质上相同。因此,本实施方式的LNA的单一输出模式以及分离输出模式的动作的说明被省略。
<BAND40选择模式>
图16是表示作为接收的频带选择了BAND40的情况下的、LNA1A的选择电路40A内的高频信号的传递路径的示意图。
如图16所示,在本实施方式中,在选择了BAND40的频带(2300MHz~2400MHz的频带)的情况下,开关元件Sw6、Sw7、Sw8接通。
由此,电容元件Cb40、Cdd以及电阻元件Rox2a、Rox2b被设定为有效状态。
BAND40的高频信号RFb40经由并联连接的电容元件Cb40以及外部电感器Lext,对应于LNA1A的动作模式地向级联连接放大电路10或者旁路电路20内供给。
对应于LNA1A的输出模式,来自级联连接放大电路10或者旁路电路20的信号从输出端子OUT1、OUT2向LNA1A的外部输出。
<BAND41选择模式>
图17是表示选择了BAND41作为接收的频带的情况下的、LNA1A的选择电路40A内的高频信号的传递路径的示意图。
如图17所示,在本实施方式中,在选择了BAND41的频带(2496MHz~2690MHz的频带)的情况下,开关元件Sw6、Sw7、Sw8断开。
由此,电容元件Cb40、Cdd以及电阻元件Rox2a、Rox2b被设定为无效状态。
BAND41的高频信号RFb41经由外部电感器Lext,对应于LNA1A的动作模式而向级联连接放大电路10或者旁路电路20内供给。
对应于LNA1A的输出模式,来自级联连接放大电路10或者旁路电路20的信号从输出端子OUT1、OUT2向LNA1A的外部输出。
如图16以及图17所示,本实施方式的LNA1A能够选择多个频带的高频信号中的所接收的频带的信号。
本实施方式的LNA1A通过开关元件的控制下的高频信号的无源元件的有效化/无效化,根据接收的高频信号的频带,能够确保输入阻抗以及输出阻抗的匹配以及分离输出模式时的良好的“S23”的参数。
(2c)特性
参照图18至图26,对本实施方式的LNA的特性进行说明。
图18至图25示出了本实施方式的LNA的构成例的模拟结果。
图18的(a)、图19的(a)、图20的(a)、图21的(a)、图22的(a)、图23的(a)、图24的(a)以及图25的(a)是表示本实施方式的LNA1A中的、频率与S参数的关系的图表。在图18至图25的(a)中,示出了S参数中的S(1,1)、S(2,2)、S(2,1)、S(2,3)相关的频率特性。S参数中的端口1与高频信号输入节点IN对应,端口2与LNA1A的输出端子OUT1对应,端口3与LNA1A的输出端子OUT2对应。
在图18至图25的(a)中,图表的横轴与频率(单位:GHz)对应,图表的纵轴与增益/损失(单位:dB)对应。
图18的(b)、图19的(b)、图20的(b)、图21的(b)、图22的(b)、图23的(b)、图24的(b)以及图25的(b)是表示本实施方式的LNA1A中的频率与噪声指数的关系的图表。
在图18至图25的(b)中,图表的横轴与频率(单位:GHz)对应,图表的纵轴与噪声指数(单位:dB)对应。
关于本实施方式的LNA的模拟,频带被设定为2496MHz至2690MHz的频带(BAND41)、或者2300MHz至2400MHz的频带(BAND40)。在该模拟中,电压VDDLNA被设定为1.2V。
图18示出了BAND41(2496MHz~2690MHz)中的本实施方式的LNA的放大模式以及单一输出模式中的小信号特性。
图19示出了BAND41中的本实施方式的LNA的放大模式以及分离输出模式中的小信号特性。
图20示出了BAND41中的本实施方式的LNA的旁路模式以及单一输出模式中的小信号特性。
图21示出了BAND41中的本实施方式的LNA的旁路模式以及分离输出模式中的小信号特性。
如图18至图21所示,BAND41中的本实施方式的LNA的各S参数以及噪声指数根据所供给的高频信号的频率以及LNA的动作模式而推移。
如此,对于BAND41的本实施方式的LNA的特性与第一实施方式的LNA的特性大致相同。
图22示出了BAND40(2300MHz~2400MHz)中的本实施方式的LNA的放大模式以及单一输出模式中的小信号特性。
图23示出了BAND40中的本实施方式的LNA的放大模式以及单一输出模式中的小信号特性。
图24示出了BAND40中的本实施方式的LNA的旁路模式以及单一输出模式中的小信号特性。
图25示出了BAND40中的本实施方式的LNA的旁路模式以及分离输出模式中的小信号特性。
如图23至图25所示,BAND40中的本实施方式的LNA的各S参数以及噪声指数根据所供给的高频信号的频率以及LNA的动作模式而推移。
如此,对于BAND40的本实施方式的LNA的特性与对于BAND41的本实施方式的LNA的特性为相同程度。
图26示出了本实施方式的LNA的特性的模拟结果。图26示出了图23至图25所示的本实施方式的LNA的小信号特性的模拟结果的一览。在图26中,关于“S21”的S参数,示出了频带中心值,关于噪声指数NF、“S11”、“S22”以及“S23”的S参数的各个,示出了频带内的最差值。
本实施方式的LNA中的S23的S参数在本实施方式的LNA可执行的所有模式下为-29.6dB以下。
本实施方式的LNA的“S23”的参数的值相对于一般要求的值(例如-25dB)能够确保足够的余量。
如此,本实施方式的LNA没有由频带选择功能带来的特性的恶化,能够提供良好的特性的LNA。
(3)第三实施方式
参照图27至图46,对本实施方式的LNA进行说明。
(3a)构成例
图27是包含本实施方式的LNA的无线通信系统的框图。
在图27中,提取并示出了无线通信系统的内部构成中的高频信号的接收侧的路径上的构成。
无线通信系统900进行使用了载波聚合技术的无线通信。由此,无线通信系统900使用多个频率(频带)进行无线通信。
如图27所示,无线通信系统与多个频带对应地包含多个LNA1B以及多个带通滤波器。
多个带通滤波器分别将无线通信系统可接收的多个频带中的某一个频带的高频信号送至后级的电路1。
本实施方式的LNA1B具有分离输出模式、旁路模式以及频带选择功能。
本实施方式的LNA1B还包含频带选择电路(以下,也称为频带选择开关电路)40。频带选择电路40设于带通滤波器930与放大电路10B之间。
频带选择电路40能够排他地选择多个频带的高频信号中的一个。由此,频带选择电路40能够将多个高频信号中的被选择的一个高频信号排他地获取到LNA1B的内部。
本实施方式的LNA1B包含旁路电路20。旁路电路20将所供给的高频信号RFin不经由级联连接放大电路10B地向分离电路30B输出。
例如本实施方式的LNA1B涉及与1GHz以下的频带对应的LNA。在本实施方式中,1GHz以下的频带被称作低频带(Low band)。
图28是表示本实施方式的LNA1B的构成例的等效电路图。
<放大电路>
在本实施方式的LNA1B中,级联连接放大电路10B经由外部电感器Lext1连接于频带选择电路40。放大电路10B的输入端子LNAin连接于外部电感器Lext1的一个端子。外部电感器Lext1的另一个端子连接于频带选择电路40的输出端子SWout。
在级联连接放大电路10B中,核心电路101与上述的实施方式相同,包含被级联连接的晶体管FET1、FET2。
但是,在本实施方式中,晶体管FET2的漏极不经由开关元件地连接于输出匹配电路102B的节点nd1。
在本实施方式中,输出匹配电路102B包含电阻元件Rd、感应元件Ld、多个电容元件Cout1、Cout2、Cout3、Cdd2、Cdd3以及多个开关元件Sw1a、Sw2a、Sw3a、Sw4a、Sw5a。
在输出匹配电路102B中,电阻元件Rd的一个端子连接于电源端子VDDLNA。电阻元件Rd的另一个端子连接于晶体管FET2的漏极。电阻元件Rd在电压端子VDDLNA与晶体管FET2的漏极之间与感应元件Ld以并联的方式连接。电阻元件Rd作为核心电路101的负载电阻发挥功能。
感应元件Ld的一个端子连接于电压端子VDDLNA。感应元件Ld的另一个端子连接于节点nd1。感应元件Ld对于高频信号的传递路径作为并联电感器发挥功能。
电容元件Cout1的一个端子连接于节点nd1。电容元件Cout1的另一个端子连接于开关元件Sw1a的一个端子。开关元件Sw1a的另一个端子连接于节点nd2。
电容元件Cout2的一个端子连接于节点nd1。电容元件Cout2的另一个端子连接于开关元件Sw2a的一个端子。开关元件Sw2a的另一个端子连接于节点nd2。
电容元件Cout3的一个端子连接于节点nd1。电容元件Cout3的另一个端子连接于开关元件Sw3a的一个端子。开关元件Sw3a的另一个端子连接于节点nd2。
各电容元件Cout1、Cout2、Cout3相对于节点nd1与节点nd2之间的传递路径串联连接。电容元件Cout1、Cout2、Cout3在节点nd1与节点nd2之间的传递路径中作为串联电容器发挥功能。
电容元件Cout1、Cout2、Cout3在节点nd1与节点nd2之间相互以并联的关系连接。
开关Sw1a、Sw2a、Sw3a分别根据选择出的频带将电容元件Cout1、Cout2、Cout3设定为无效状态或者有效状态。
电容元件Cdd2的一个端子连接于节点nd1。电容元件Cdd2的另一个端子连接于开关元件Sw4a的一个端子。开关元件Sw4a的另一个端子连接于接地端子。
电容元件Cdd3的一个端子连接于节点nd1。电容元件Cdd3的另一个端子连接于开关元件Sw5a的一个端子。开关元件Sw5a的另一个端子连接于接地端子。
电容元件Cdd2、Cdd3设于节点nd1与节点nd2之间的传递路径与接地之间。电容元件Cdd2、Cdd3对于传递路径作为并联电容器发挥功能。
电容元件Cdd2、Cdd3使感应元件Ld的感应值有效地变化。
在本实施方式中,在旁路模式时,开关元件Sw1a、Sw2a、Sw3a全部断开。由此,级联连接放大电路10B与分离电路30B以及输出端子OUT1、OUT2电分离。因此,从级联连接放大电路10B向分离电路30B的信号传输被截止。
在旁路模式时,输出匹配电路102B与后述的旁路电路20电分离。
<频带选择电路>
在本实施方式的LNA1B中,频带选择电路40包含多个输入端子SWin(SWin1、SWin2、SWin3)以及一个输出端子Swout。多个输入端子分别与多个频带中的一个对应。
输入端子SWin1与第一频带的信号RFin1对应。例如输入端子SWin2与比第一频带低的第二频带的信号RFin2对应。例如输入端子SWin3与比第二频带低的频带的信号RFin3对应。
在本实施方式中,例如信号RFin1的第一频带是859MHz至960MHz的频带。例如信号RFin2的第二频带是717MHz至821MHz的频带。例如信号RFin1的第三频带是617MHz至652MHz的频带。
在输入端子SWin2连接有感应元件(外部电感器)Lext2。在输入端子SWin3连接有感应元件(外部电感器)Lext3。
输入端子SWin1被供给第一频带(例如859MHz至960MHz的频带)的高频信号RFin1。输入端子SWin2被经由外部电感器Lext2供给第二频带(例如717MHz至821MHz的频带)的高频信号RFin2。输入端子SWin3被经由外部电感器Lext3供给第三频带(例如617MHz至652MHz的频带)的高频信号RFin3。
输出端子SWout连接于感应元件(外部电感器)Lext1。输出端子SWout经由外部电感器Lext1连接于放大电路10B的输入端子LNAin。
频带选择电路40包含多个开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G。开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G的各个连接于多个输入端子SWin中的对应的一个输入端子与输出端子SWout之间。
开关元件Sw1G的一个端子经由节点nda1连接于输入端子SWin1。开关元件Sw1G的另一个端子经由节点ndb连接于输出端子SWout。
开关元件Sw2G的一个端子经由节点nda2连接于输入端子SWin2。开关元件Sw2G的另一个端子经由节点ndb连接于输出端子SWout。
开关元件Sw3G的一个端子经由节点nda3连接于输入端子SWin3。开关元件Sw3G的另一个端子经由节点ndb连接于输出端子SWout。
频带选择电路的输出端子SWout经由外部电感器Lext1连接于放大电路10B的输入端子LNAin。
频带选择电路40包含多个开关元件Sw1S、Sw2S、Sw3S、Sw4S。开关元件Sw1S、Sw2S、Sw3S、Sw4S是用于使非能动的节点接地的开关元件。以下,开关元件Sw1S、Sw2S、Sw3S、Sw4S也被称作分路开关。
分路开关Sw1S的一个端子连接于开关元件Sw1G的一个端子(开关元件Sw1G与端子SWin1的连接节点nda1)。分路开关Sw1S的另一个端子连接于接地端子。
分路开关Sw2S的一个端子连接于开关元件Sw2G的一个端子(开关元件Sw2G与端子SWin2的连接节点nda2)。分路开关Sw2S的另一个端子连接于接地端子。
分路开关Sw3S的一个端子连接于开关元件Sw3G的一个端子(开关元件Sw3G与端子SWin3的连接节点nda3)。分路开关Sw3S的另一个端子连接于接地端子。
分路开关Sw4S的一个端子连接于开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G的另一个端子以及输出端子SWout(开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G与输出端子SWout的连接节点ndb)。分路开关Sw4S的另一个端子连接于接地端子。
在分路开关Sw1S、Sw2S、Sw3S、Sw4S为接通状态的情况下,连接有分路开关的节点nda1、nda2、nda3、ndb利用接通状态的分路开关而接地。
通过上述的构成,频带选择电路40能够排他地选择三个频带RFin1、RFin2、RFin3中的一个。
由此,供给到频带选择电路40的输入端子SWin1、SWin2、SWin3的高频信号经由多个开关元件Sw1G、SW2G、Sw3G中的接通状态的一个开关元件从频带选择电路40的输出端子SWout向放大电路10B的输入端子LNAin供给。
另外,在本实施方式中,频带并不限定于上述的值,也可以使用其他频率的范围。另外,频带选择电路40可排他地选择的频带的数量可以是两个,也可以是四个以上。
例如开关元件Sw1G、SW2G、Sw3G、Sw1S、Sw2S、Sw3S、Sw4S的接通/断开的控制由RFIC电路、控制电路990(或者RFIC940)执行。
<旁路电路>
在本实施方式的LNA1B中,旁路电路20设于频带选择电路40的多个输入端子SWin与输出匹配电路102B的输出节点(分离电路30B的输入节点)nd2之间。
旁路电路20在LNA1B的输入端子(输入节点)与后述的分离电路30B之间与放大电路10B以并联的方式连接。旁路电路20内的高频信号的传递路径与放大电路10B的核心电路101内的高频信号的传递路径分离。
旁路电路20包含多个开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B、Sw4B、Sw5S。旁路电路20包含电容元件Cbyp2、Cbyp3。
多个开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B的各个设于频带选择电路40的多个输入端子SWin中的对应的一个输入端子与输出匹配电路102B的输出节点(分离电路30B的输入节点)nd2之间。
多个开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B分别连接于频带选择电路40的多个输入端子SWin中的对应的一个输入端子与节点ndc之间。
开关元件Sw1B的一个端子连接于输入端子SWin1以及开关元件Sw1G的一个端子(节点nda1)。开关元件Sw1B的另一个端子连接于节点ndc。
开关元件Sw2B的一个端子经由电容元件Cbyp2连接于输入端子SWin2以及开关元件Sw2G的一个端子(节点nda2)。开关元件Sw2B的另一个端子连接于节点ndc。
开关元件Sw3B的一个端子经由电容元件Cbyp3连接于输入端子SWin3以及开关元件Sw3G的一个端子(节点nda3)。开关元件Sw3B的另一个端子连接于节点ndc。
开关元件Sw4B的一个端子连接于节点ndc。开关元件Sw4B的另一个端子连接于节点nd2。
开关元件Sw5S的一个端子连接于节点ndc。开关元件Sw5S的另一个端子连接于接地端子。开关元件Sw5S是用于使非能动的节点接地的分路开关。
电容元件Cbyp2的一个端子连接于输入端子SWin2(节点nda2)。电容元件Cbyp2的另一个端子连接于开关元件Sw2B的一个端子。电容元件Cbyp2在节点nda2与节点ndc之间与开关元件Sw2B以串联的方式连接。电容元件Cbyp2通过电容元件Cbyp2与外部电感器Lext2之间的串联谐振作用,减少外部电感器Lext2的影响。
电容元件Cbyp3的一个端子连接于输入端子SWin3(节点nda3)。电容元件Cbyp3的另一个端子连接于开关元件Sw3B的一个端子。电容元件Cbyp3在节点nda3与节点ndc之间与开关元件Sw3B以串联的方式连接。电容元件Cbyp3通过电容元件Cbyp3与外部电感器Lext3之间的串联谐振作用,减少外部电感器Lext3的影响。
在旁路电路20中,多个开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B、Sw4B、Sw5S将从频带选择电路40的输入端子SWin至分离电路30B的输入节点的、不经由放大电路10B的旁路路径形成于LNA1B内。
例如开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B作为旁路电路20的输入节点(输入节点集)发挥功能。对应于应接收的高频信号,开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B中的某一个开关元件作为有效状态的输入节点发挥功能。
在本实施方式的LNA1B的旁路模式时,开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B中的选择出的一个开关元件以及开关元件Sw4B接通。开关元件Sw5S断开。
例如开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B、Sw4B、Sw5S的接通/断开的控制由RFIC电路、控制电路990(或者RFIC940)执行。
<分离电路>
在本实施方式的LNA1B中,分离电路30B包含多个可变电容元件C1a、C1b、C1c、C1d、感应元件L2a、L2b、可变电阻元件Rox以及开关元件Sw6a、Sw7a、T-Sw1、T-Sw2、T-Sw3。
可变电容元件C1a的一个端子连接于节点nd2。可变电容元件C1a的另一个端子连接于可变电容元件C1b的一个端子。可变电容元件C1b的另一个端子连接于节点nd3b。
感应元件L2a的一个端子连接于可变电容元件C1a与可变电容元件C1b的连接节点nd3a(可变电容元件C1a的另一个端子以及可变电容元件C1b的一个端子)。感应元件L2a的另一个端子连接于开关元件Sw6a的一个端子。开关元件Sw6a的另一个端子连接于接地端子。
感应元件L2a是设于信号的传递路径(节点nd2与节点nd3b之间的路径)与接地端子之间的并联电感器。感应元件L2a也可以是可变感应元件。
感应元件L2a能够利用接通状态的开关元件Sw6a设定为有效状态。感应元件L2a能够利用断开状态的开关元件Sw6a设定为无效状态。
可变电容元件C1c的一个端子连接于节点nd2。可变电容元件C1c的另一个端子连接于可变电容元件C1d的一个端子。可变电容元件C1d的另一个端子连接于节点nd4b。
感应元件L2b的一个端子连接于可变电容元件C1c与可变电容元件C1d的连接节点nd4a(可变电容元件C1c的另一个端子以及可变电容元件C1d的一个端子)。感应元件L2b的另一个端子连接于开关元件Sw7a的一个端子。开关元件Sw7a的另一个端子连接于接地端子。
感应元件L2b作为并联电感器设于信号的传递路径(节点nd2与节点nd4b之间的路径)与接地端子之间。感应元件L2b也可以是可变感应元件。感应元件L2b能够利用接通状态的开关元件Sw7a设定为有效状态。感应元件L2b能够利用断开状态的开关元件Sw7a设定为无效状态。
可变电阻元件Rox的一个端子连接于节点nd3b。电阻元件Rox的另一个端子连接于节点nd4b。可变电阻元件Rox可确保分离输出模式时的输出端子OUT1、OUT2间的隔离度。
T型开关T-Sw1的一个端子连接于节点nd3b。T型开关T-Sw1的另一个端子连接于LNA1B的输出端子OUT1。T型开关T-Sw2的一个端子连接于节点nd4b。T型开关T-Sw2的另一个端子连接于LNA1B的输出端子OUT2。T型开关T-Sw3的一个端子连接于节点nd3b。T型开关T-Sw3的另一个端子连接于节点nd4b。
分离电路30B的四个可变电容元件C1a、C1b、C1c、C1d中的两个可变电容元件C1a、C1b成为一个组。可变电容元件C1a、C1b在节点nd2与输出端子OUT1之间与传递路径以串联的方式连接。以下,可变电容元件C1a、C1b的组也被称作串联可变电容器对C1a、C1b。
分离电路30B的四个可变电容元件C1a、C1b、C1c、C1d中的两个可变电容元件C1c、C1d成为一个组。可变电容元件C1c、C1d在节点nd2与输出端子OUT2之间与传递路径以串联的方式连接。以下,可变电容元件C1c、C1d的组也被称作串联可变电容器对C1c、C1d。
与上述的实施方式相同,分离电路30B根据LNA1B的动作模式而动作。例如在本实施方式的LNA1B中,分离电路30B能够执行单一输出模式以及分离输出模式下的高频信号的输出。
例如在LNA1的单一输出模式时,两个开关元件Sw6a、Sw7a中的某一方接通。由此,LNA1B的多个输出端子OUT中的连接于接通状态的开关元件的输出端子被设定为有效状态。
例如在LNA1B的分离输出模式时,两个开关元件Sw6a、Sw7a这两方接通。由此,LNA1B的多个输出端子OUT被设定为有效状态。
例如开关元件Sw6a、Sw7a、T-Sw1、T-Sw2、T-Sw3的接通/断开的控制由RFIC电路、控制电路990(或者RFIC940)执行。
在本实施方式中,在LNA1B的动作时,可变电容元件C1a、C1b、C1c、C1d的电容值被连动地控制为,在各动作模式中具有相同的电容值(这里,记载为“Cp1”)。可变电容元件C1a、C1b、C1c、C1d的电容值Cp1被设定为适当的值,由此,分离电路30B作为输出匹配电路102B的一部分发挥功能以及动作。
由此,本实施方式的LNA1B可获得良好的输出阻抗匹配。
例如控制电路990(或者RFIC940)以使可变电容元件的电容值具有与所选择的动作模式相应的规定的电容值的方式控制可变电容元件。
另外,也可以使用如下构成:取代可变电容元件C1a、C1b、C1c、C1d的每一个,将开关元件与电容元件串联连接而成的多个电路(以下,称作串联电路)并联连接于节点间。在这种情况下,根据希望的电容值,与电容值Cp1相应地控制串联电路内的开关元件的接通/断开。由此,节点间的串联电路内的电容元件的电连接得以控制。
在本实施方式中,通过分离电路30B内的感应元件L2a、L3b以及可变电容元件C1a、C1b、C1c、C1d的控制,分离电路30B作为放大电路10B的输出匹配电路102B的一部分发挥功能。由此,本实施方式的LNA1B能够确保良好的输出阻抗匹配。
通过以上的构成,本实施方式的LNA1B能够接收多个频带中的某一个频带所对应的高频信号,能够使用两个路径中的某一个路径将接收到的高频信号送向其他器件。
(3b)动作例
参照图29至图33,对本实施方式的LNA的动作例进行说明。
图29是用于说明本实施方式的LNA的动作例的图。
如图29所示,本实施方式的LNA能够通过LNA内的开关的接通/断开的控制实现多个动作模式。
<放大模式>
图30是用于说明本实施方式的LNA的放大模式中的、基于频带选择电路40的控制的、应接收的频带所对应的各电路的动作的示意图。在图30中,示意地表示LNA1内的信号到达节点nd2为止的传递路径。
如图29以及图30所示,在LNA1B的放大模式时,对应于应接收的频带,频带选择电路40内的多个开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3中的被选择的一个开关元件接通。
旁路电路20内的多个开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B、Sw4B的全部断开。
在图30的例子中,例如信号RFin1的接收被选择。
在这种情况下,开关Sw1G接通,开关元件Sw2G、Sw3G断开。
由于节点nda2、nda3的非能动化,因此分路开关Sw2S、Sw3S接通。由此,节点nda2、nda3连接于接地端子。分路开关Sw5S接通。节点ndc连接于接地端子。
分路开关Sw1S、Sw4S断开。
信号RFin1经由接通状态的开关元件Sw1G从频带选择电路40的输入端子SWin1向输出端子SWout传输。
核心电路10B使供给的信号RFin1放大。
在信号RFin1的选择时,在放大电路10B的输出匹配电路102B中,开关元件Sw1a接通,开关元件Sw2a、Sw3a断开。由此,电容元件Cout1连接于节点nd1与节点nd2。
在这种情况下,开关元件Sw4a、Sw5a断开。由此,电容元件Cdd1、Cdd2与节点nd1电分离。
输出匹配电路102B使放大后的信号RFamp经由电容元件Cout1从输出匹配电路102B的输出节点nd2向分离电路30B输出。分离电路30B根据选择出的输出模式,将放大后的信号送向后级的电路。
与此相同,如图29所示,在信号RFin2的选择时,信号RFin2通过开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G以及分路开关Sw1S、Sw2S、Sw3S、SW4的接通/断开的控制,经由接通状态的开关元件Sw2G从频带选择电路40向放大电路10B供给。
在信号RFin2的选择时,在输出匹配电路102B中,开关元件Sw1a、Sw2a、Sw4a接通,开关元件Sw3a、Sw5a断开。电容元件Cout1、Cout2电连接于节点nd2。电容元件Cout3与节点nd2电分离。电容元件Cdd2电连接于节点nd1。电容元件Cdd3与节点nd1电分离。
放大后的信号RFamp经由电容元件Cout1、Cout2从输出匹配电路102B向分离电路30B输出。
如图29所示,在信号RFin3的选择时,信号RFin3通过开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G以及分路开关Sw1S、Sw2S、Sw3S、SW4的接通/断开的控制,经由接通状态的开关元件Sw3G从频带选择电路40向放大电路10B供给。
在信号RFin3的选择时,在输出匹配电路102B中,开关元件Sw1a、Sw2a、Sw3a、Sw4a、Sw5a接通。电容元件Cout1、Cout2、Cout3电连接于节点nd2。电容元件Cout1、Cout2、Cout3在节点nd1、nd2之间以并联的方式连接。电容元件Cdd2、Cdd3电连接于节点nd1。
如此,在本实施方式的LNA1B的放大模式中,LNA1B将选择出的频带的高频信号放大,将放大后的信号送向后级的电路。
<旁路模式>
图31是用于说明本实施方式的LNA的旁路模式中的、基于频带选择电路40的控制的、应接收的频带所对应的各电路的动作的示意图。在图31中,示意地表示LNA1内的信号到达节点nd2为止的传递路径。
如图29以及图31所示,在LNA1B的旁路模式时,对应于应接收的频带,频带选择电路40内的多个开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3的全部断开。
旁路电路20内的多个开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B中的选择出的一个开关元件接通。
在图31的例子中,例如信号RFin1的接收被选择。
在这种情况下,开关Sw1B接通,开关元件Sw2B、Sw3B断开。
为了节点nda2、nda3的非能动化,分路开关Sw2S、Sw3S接通。由此,节点nda2、nda3连接于接地端子。开关元件Sw4S接通。由此,节点ndb连接于接地端子。
分路开关Sw1S、Sw5S断开。
开关元件Sw4B接通。由此,高频信号RFin1所对应的输入端子SWin1经由旁路电路20连接于分离电路30B。信号RFin1经由旁路电路20的接通状态的开关元件Sw1B、Sw4B从输入端子SWin1向节点nd2传输。
旁路电路20将所供给的高频信号RF作为高频信号RFbyp,向分离电路30B(节点nd2)输出。
分离电路30B根据所选择的输出模式,将来自旁路电路20的信号RFbyp送向后级的电路。
另外,如图29所示,在旁路模式时,输出匹配电路102B的开关元件Sw1a、Sw2a、Sw3a断开。开关元件Sw4a、Sw5被设定为任意的状态(断开状态或者接通状态中的某一个状态)。
如图29所示,在信号RFin2的选择时,信号RFin2基于开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G、Sw1B、Sw2B、Sw3B、Sw4B以及分路开关Sw1S、Sw2S、Sw3S、Sw4S、Sw5S的接通/断开的控制,经由接通状态的开关元件Sw2B且不经由放大电路10B地从旁路电路20向分离电路30B供给。
如图29所示,在信号RFin3的选择时,信号RFin3基于开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G、Sw1B、Sw2B、Sw3B、Sw4B以及分路开关Sw1S、Sw2S、Sw3S、Sw4S、Sw5S的接通/断开的控制,经由接通状态的开关元件Sw3B且不经由放大电路10B地从旁路电路20向分离电路30B供给。
如此,在本实施方式的LNA1B的旁路模式中,LNA1B将选择出的频带的高频信号在没有信号的放大的情况下送向后级的电路。
<单一输出模式>
图32是表示本实施方式的LNA1B基于单一输出模式动作的情况下的、LNA1B内的信号从节点nd2向输出端子侧的传递路径的示意图。
如图29以及图32所示,在单一输出模式中,连接于输出端子OUT1、OUT2的各个输出端子的T型开关T-Sw1、T-Sw2中的某一方接通。
在LNA1B的单一输出模式使用第一输出端子OUT1而执行的情况下,连接于输出端子OUT1的T型开关T-Sw1接通。连接于输出端子OUT2的T型开关T-Sw2断开。
在单一输出模式中,T型开关T-Sw3接通。
与可变电容元件C1a和可变电容元件C1b的连接点连接的感应元件L2a利用接通状态的开关元件Sw6a设定为有效状态。与可变电容元件C1c和可变电容元件C1d的连接点连接的感应元件L2a利用断开状态的开关元件Sw7a设定为无效状态。
可变电容元件C1a、C1b、C1c、C1d的电容值被控制为具有规定的电容值Cp1。
如此,分离电路30B的无源元件的有效状态/无效状态得以控制。由此,分离电路30B作为输出匹配电路102B的一部分发挥功能。其结果,本实施方式的LNA1B能够确保良好的输出阻抗匹配。
通过了节点nd4b的信号(通过了可变电容元件C1c、C1d的信号)经由电阻元件Rox以及接通状态的T型开关T-Sw3向节点nd3b供给。通过了节点nd4b的信号经由电阻元件Rox以及接通状态的T型开关T-Sw3被与通过了节点nd3b的信号(通过了可变电容元件C1a、C1b的信号)合成。
在该分离电路30B内合成后的信号作为单一输出模式中的LNA1B的输出信号RFout,从所选择的一个输出端子OUT1输出。
由此,来自放大电路10B或者旁路电路20的高频信号RF从输出端子OUT1向后级的电路输出。
另外,与图32的例子不同,在LNA1B的单一输出模式使用第二输出端子OUT2而执行的情况下,连接于输出端子OUT2的T型开关T-Sw2接通。连接于输出端子OUT1的T型开关T-Sw1断开。
感应元件L2a利用断开状态的开关元件Sw6a设定为无效状态。感应元件L2b利用接通状态的开关元件Sw7a设定为有效状态。可变电容元件C1a、C1b、C1c、C1d的电容值被控制为具有规定的电容值Cp1。
通过了节点nd3b的信号(通过了可变电容元件C1a、C1b的信号)经由电阻元件Rox以及接通状态的T型开关T-Sw3向节点nd4b供给。通过了节点nd4b的信号(通过了可变电容元件C1c、C1d的信号)经由电阻元件Rox以及接通状态的T型开关T-Sw3而合成到通过了节点nd3b的信号中。通过了节点nd3b的信号被与通过了节点nd4b的信号相加。
在该分离电路30B内合成后的信号作为单一输出模式中的LNA1B的输出信号而从输出端子OUT2输出。
由此,高频信号RFout从输出端子OUT2送向后级的电路。
如以上那样,本实施方式的LNA1B能够通过单一输出模式将信号向后级的电路输出。
<分离输出模式>
图33是表示本实施方式的LNA1B基于分离输出模式动作的情况下的、LNA1内的信号的从节点nd2向输出端子侧的传递路径的示意图。
如图29以及图33所示,在执行LNA1B的分离输出模式的情况下,两个T型开关T-Sw1、T-Sw2这两方接通。
由此,输出端子OUT1、OUT2这两方经由接通状态的T型开关T-Sw1、T-Sw2电连接于节点nd2。
在分离输出模式中,T型开关T-Sw3断开。
节点nd2与输出端子OUT1、OUT2之间的可变电容元件C1a、C1b、C1c、C1d的电容值被控制为具有规定的电容值Cp1。
感应元件L2a、L2b这两方利用接通状态的开关元件Sw6a、Sw7a设定为有效状态。
来自放大电路10B或者旁路电路20的高频信号RF经由可变电容元件C1a、C1b、C1c、C1d以及接通状态的T型开关T-Sw1、T-Sw2分别传输到两个输出端子OUT1、OUT2。
高频信号RFout1、RFout2从两个输出端子OUT1、OUT2这两方分别送向后级的电路。
如以上那样,本实施方式的LNA1B通过分离输出模式将高频信号向后级的电路输出。
(3c)特性
参照图34至图46,对本实施方式的LNA的特性进行说明。
图34至图46示出了本实施方式的LNA的构成例的模拟结果。
图34至图46的(a)是表示本实施方式的LNA1B中的频率与S参数的关系的图表。在图34至图46的(a)中,示出了S参数中的S11(=S(1,1))、S22(=S(2,2))、S21(=S(2,1))、S23(=S(2,3))相关的频率特性。S参数中的端口1与多个输入端子SWin中的能动的端子对应,端口2与LNA1B的输出端子OUT1对应,端口3与LNA1的输出端子OUT2对应。
在图34至图46的(a)中,图表的横轴与频率(单位:GHz)对应,图表的纵轴与增益/损失(单位:dB)对应。
图34至图46的(b)是表示本实施方式的LNA1B中的频率与噪声指数的关系的图表。
在图34至图46的(b)中,图表的横轴与频率(单位:GHz)对应,图表的纵轴与噪声指数(单位:dB)对应。
另外,在本实施方式中,第一频带与859MHz至960MHz的频带对应,第二频带与717MHz至821MHz的频带对应,第三频带与617MHz至652MHz的频带对应。
在该模拟中,向本实施方式的LNA供给的电压VDDLNA被设定为1.2V。
图34示出了第一频带中的本实施方式的LNA的放大模式以及单一输出模式中的小信号特性。
如图34的(a)所示,在“m6(859MHz)”至“m7(960MHz)”的频带中,频带中心增益(S21)为21.127dB。反射损耗(S11)为-8.502dB以下。反射损耗(S22)为-14.973dB以下。S23为-77.889dB以下。
如图34的(b)所示,在“m15(859MHz)”至“m16(960MHz)”的频带中,噪声指数取0.916dB至0.945dB的范围内的值。
图35示出了第一频带中的本实施方式的LNA的放大模式以及分离输出模式中的小信号特性。
如图35的(a)所示,在“m6(859MHz)”至“m7(960MHz)”的频带中,频带中心增益S21为18.053dB。反射损耗S11为-8.132dB以下。反射损耗S22为18.113dB以下。参数S23为-25.918dB以下。
如图35的(b)所示,在“m15(859MHz)”至“m16(960MHz)”的频带中,噪声指数取0.943dB至0.980dB的范围内的值。
图36示出了第一频带中的本实施方式的LNA的旁路模式以及单一输出模式中的小信号特性。
如图36的(a)所示,在“m15(859MHz)”至“m16(960MHz)”的频带中,频带中心增益(S21)为-2.014dB。反射损耗S11为-12.801dB以下。反射损耗S22为-18.442dB以下。参数S23为-76.493dB以下。
如图36的(b)所示,在“m5(859MHz)”至“m6(960MHz)”的频带中,噪声指数取2.248dB至1.875dB的范围内的值。
图37示出了第一频带中的本实施方式的LNA的旁路模式以及分离输出模式中的小信号特性。
如图37的(a)所示,在“m6(859MHz)”至“m7(960MHz)”的频带中,频带中心增益(S21)为-5.112dB。反射损耗S11为-12.917dB以下。反射损耗S22为-20.658dB以下。S23为-26.826dB以下。
如图37的(b)所示,在“m15(859MHz)”至“m16(960MHz)”的频带中,噪声指数取5.321dB至5.033dB的范围内的值。
图38示出了第二频带中的本实施方式的LNA的放大模式以及单一输出模式中的小信号特性。
如图38的(a)所示,在“m4(717MHz)”至“m6(821MHz)”的频带中,频带中心增益S21为21.288dB。反射损耗S11为-6.563dB以下。反射损耗S22为-15.981dB以下。参数S23为-81.639dB以下。
如图38的(b)所示,在“m13(717MHz)”至“m14(821MHz)”的频带中,噪声指数取0.729dB至0.702dB的范围内的值。
图39示出了第二频带中的本实施方式的LNA的放大模式以及分离输出模式中的小信号特性。
如图39的(a)所示,在“m4(717MHz)”至“m6(821MHz)”的频带中,频带中心增益S21为18.240dB。反射损耗S11为-6.417dB以下。反射损耗S22为-20.242dB以下。参数S23为-25.675dB以下。
如图39的(b)所示,在“m13(717MHz)”至“m14(821MHz)”的频带中,噪声指数取0.756dB至0.739dB的范围内的值。
图40示出了第二频带中的本实施方式的LNA的旁路模式以及单一输出模式中的小信号特性。
如图40的(a)所示,在“m4(717MHz)”至“m6(821MHz)”的频带中,频带中心增益S21为-2.387dB。反射损耗S11为-16.029dB以下。反射损耗S22为-13.291dB以下。参数S23为-81.884dB以下。
如图40的(b)所示,在“m13(717MHz)”至“m14(821MHz)”的频带中,噪声指数取2.590dB至2.070dB的范围内的值。
图41示出了第二频带中的本实施方式的LNA的分离输出旁路模式中的小信号特性。
如图41的(a)所示,在“m4(717MHz)”至“m6(821MHz)”的频带中,频带中心增益S21为-5.576dB。反射损耗S11为-14.615dB以下。反射损耗S22为-13.12dB以下。参数S23为-26.414dB以下。
如图41的(b)所示,在“m13(717MHz)”至“m14(821MHz)”的频带中,噪声指数取5.717dB至5.290dB的范围内的值。
图42示出了第三频带中的本实施方式的LNA的放大模式以及单一输出模式中的小信号特性。
如图42的(a)所示,在“m2(617MHz)”至“m3(652MHz)”的频带中,频带中心增益S21为21.573dB。反射损耗S11为-8.062dB以下。反射损耗S22为-12.426dB以下。参数S23为-86.838dB以下。
如图42的(b)所示,在“m11(617MHz)”至“m12(652MHz)”的频带中,噪声指数取0.730dB至0.708dB的范围内的值。
图43示出了第三频带中的本实施方式的LNA的放大模式以及分离输出模式中的小信号特性。
如图43的(a)所示,在“m2(617MHz)”至“m3(652MHz)”的频带中,频带中心增益S21为18.485dB。反射损耗S11为-7.985dB以下。反射损耗S22为-13.757dB以下。参数S23为-31.835dB以下。
如图43的(b)所示,在“m11(617MHz)”至“m12(652MHz)”的频带中,噪声指数取0.756dB至0.736dB的范围内的值。
图44示出了第三频带中的本实施方式的LNA的旁路模式以及单一输出模式中的小信号特性。
如图44的(a)所示,在“m2(617MHz)”至“m3(652MHz)”的频带中,频带中心增益S21为-3.563dB。反射损耗S11为-9.828dB以下。反射损耗S22为-10.267dB以下。参数S23为-86.781dB以下。
如图44的(b)所示,在“m11(617MHz)”至“m12(652MHz)”的频带中,噪声指数取3.521dB至3.020dB的范围内的值。
图45示出了第三频带中的本实施方式的LNA的分离输出旁路模式中的小信号特性。
如图45的(a)所示,在“m2(617MHz)”至“m3(652MHz)”的频带中,频带中心增益S21为-6.863dB。反射损耗S11为-8.386dB以下。反射损耗S22为-11.101dB以下。参数S23为-25.751dB以下。
如图45的(b)所示,在“m11(617MHz)”至“m12(652MHz)”的频带中,噪声指数取6.835dB至6.384dB的范围内的值。
如图34至图45所示,各S参数以及噪声指数根据所供给的高频信号的频率以及LNA的动作模式而推移。
图46是表示图34至图45的模拟结果的一览的图。
在图46中,关于“S21”的S参数,示出了频带内的中心值。关于噪声指数NF、“S11”、“S22”、“S23”的S参数,示出了频带内的最差值。
在图46中,还示出了本实施方式的LNA的放大模式中的偏置电流IddLNA。
如图34至图46所示,本实施方式的LNA1B能够获得实质上与上述的实施方式相同的特性。
因而,第三实施方式的LNA1B能够实现各种动作模式并且提高特性。
(4)第四实施方式
参照图47至图55,对本实施方式的LNA进行说明。
(4a)构成例
图47是表示本实施方式的LNA的构成例的电路图。
在本实施方式中,频带选择电路40以及旁路电路20的构成与第三实施方式(图28)的构成实质上相同。因此,省略本实施方式中的频带选择电路40以及旁路电路20的说明。
另外,放大电路10B的构成与第三实施方式(参照图28)的构成相同,但输出匹配电路102B的输出阻抗与第三实施方式不同。
第三实施方式中的输出匹配电路102B的输出阻抗的绝对值一般设定为50Ω附近。与此相对,第四实施方式中的输出匹配电路102B的输出阻抗的绝对值为比50Ω小的值,例如设定为35Ω左右。
如图47所示,本实施方式的LNA1C还包含阻抗转换电路60。
<阻抗转换电路>
阻抗转换电路60配置于信号从旁路电路20向分离电路30B的传递路径上。
阻抗转换电路60连接于旁路电路20的节点ndc与放大电路10B的输出节点(分离电路30B的输入节点)nd2之间。
例如阻抗转换电路60设于节点ndc与开关元件Sw4B之间。
阻抗转换电路60包含感应元件L3、多个电容元件Cmcs1、Cmcs2、Cmc1、Cmc2、Cmc3以及多个开关元件Sw9、Sw10、Sw90a、Sw90b、Sw91a、Sw91b、Sw4B。
感应元件L3的一个端子连接于节点ndc。感应元件L3的另一个端子连接于开关元件Sw9的一个端子。开关元件Sw9的另一个端子连接于接地端子。
开关元件Sw90a的一个端子连接于节点ndc。开关元件Sw90a的另一个端子连接于电容元件Cmcs1的一个端子。电容元件Cmcs1的另一个端子连接于接地端子。
电容元件Cmcs1在节点ndc与接地端子之间与感应元件L3以并联的方式连接。
开关元件Sw90b的一个端子连接于节点ndc。开关元件Sw90b的另一个端子连接于电容元件Cmcs2的一个端子。电容元件Cmcs2的另一个端子连接于接地端子。
电容元件Cmcs2在节点ndc与接地端子之间与感应元件L3以并联的方式连接。
两个电容元件Cmcs1、Cmcs2在节点ndc与接地端子之间相互以并联的方式连接。
对应于从旁路电路20向分离电路30B传送的信号的频带,电容元件Cmcs1、Cmcs2通过开关元件Sw90a、Sw90b的接通/断开被设定为有效状态或者无效状态。
另外,在节点ndc与接地端子之间以并联的方式连接于感应元件L3的电容元件Cmcs(Cmcs1、Cmcs2)也可以是一个。在这种情况下,对于一个电容元件只要设有一个开关元件即可。
开关元件Sw10的一个端子连接于节点ndc。开关元件Sw10的另一个端子连接于开关元件Sw4B的一个端子。开关元件Sw4B的另一个端子连接于节点nd2。
在节点ndc与开关元件Sw4B的一个端子之间,多个电容元件Cmc1、Cmc2、Cmc3的各个与开关元件Sw10的信号路径以并联的方式连接。
电容元件Cmc1的一个端子连接于节点ndc。电容元件Cmc1的另一个端子连接于开关元件Sw4B的一个端子。
电容元件Cmc2的一个端子连接于节点ndc。电容元件Cmc2的另一个端子连接于开关元件Sw91a的一个端子。开关元件SW91a的另一个端子连接于开关元件Sw4B的一个端子。
电容元件Cmc3的一个端子连接于节点ndc。电容元件Cmc3的另一个端子连接于开关元件Sw91b的一个端子。开关元件Sw91b的另一个端子连接于开关元件Sw4B的一个端子。
阻抗转换电路60包含能够与接收的频带对应地实现基于开关元件Sw91a、Sw91b的电分离以及连接的多个信号路径。
对应于从旁路电路20向分离电路30B传递的信号的频带,电容元件Cmc2、Cmc3通过开关元件Sw91a、Sw91b的接通/断开被设定为有效状态或者无效状态。
阻抗转换电路60作为能够切换对应频率的阻抗转换电路发挥功能。
阻抗转换电路60将从节点nd2(分离电路30B侧)观察到的阻抗转换电路60的频带内阻抗(例如阻抗转换电路60的输出阻抗)的值Zx从第一阻抗值(绝对值)Z0向第二阻抗值(绝对值)Z1改变。第二阻抗值Z1比第一阻抗值Z0低。
阻抗值Z0(绝对值)一般被设定为50Ω。在这种情况下,阻抗值Z1(绝对值)例如被设定为35Ω左右。
其结果,从节点nd2(分离电路30B侧)观察到的阻抗转换电路60的频带内阻抗被设定为35Ω(绝对值)左右。
例如在阻抗转换电路60中,从旁路电路20观察到的阻抗转换电路60的频带内阻抗(例如输入阻抗)的值(绝对值)比阻抗值Z1(例如35Ω)高。
阻抗转换电路60在LNA1C的旁路模式且分离输出模式时被设定为有效状态。
例如开关元件Sw9、Sw10、Sw90a、Sw90b、Sw91a、Sw91b、Sw4B的接通/断开的控制通过RFIC电路、控制电路990(或者RFIC940)执行。
<分离电路>
分离电路30B包含多个感应元件L2a、L2b、多个电容元件Csp1、Csp2、Csps1、Csps2、电阻元件Rox以及多个开关元件Sw6、Sw7、Sw8。
分离电路30B经由开关元件Sw6、Sw7连接于放大电路10B的输出节点nd2。
开关元件Sw6设于第一输出端子OUT1与输出节点nd2之间。
开关元件Sw6的一个端子连接于节点nd2。开关元件Sw6的另一个端子经由电容元件Csp1a连接于节点(连接节点)nd3a。
电容元件Csp1a的一个端子连接于开关元件Sw6的另一个端子。电容元件Csp1a的另一个端子连接于节点nd3a。
在开关元件Sw6的另一个端子与节点nd3a之间,多个电容元件Csp2a、Csp3a与电容元件Csp1a以并联的方式连接。
电容元件Csp2a的一个端子经由开关元件Sw30a连接于电容元件Csp1a的一个端子。电容元件Csp2a的另一个端子连接于节点nd3a。开关元件Sw30a的一个端子连接于电容元件Csp1a的一个端子。开关元件Sw30a的另一个端子连接于电容元件Csp2a的一个端子。串联连接的开关元件Sw30a以及电容元件Csp2a形成串联电路。
电容元件Csp3a的一个端子经由开关元件Sw31a连接于电容元件Csp1a的一个端子。电容元件Csp3a的另一个端子连接于节点nd3a。开关元件Sw31a的一个端子连接于电容元件Csp1a的一个端子。开关元件Sw31a的另一个端子连接于电容元件Csp3a的一个端子。串联连接的开关元件Sw31a以及电容元件Csp3a形成串联电路。
并联连接的多个电容元件Csp1a、Csp2a、Csp3a的组形成可变电容电路(可变电容元件)。包含多个电容元件Csp1a、Csp2a、Csp3a的可变电容电路的电容值基于开关元件Sw30a、Sw31a的接通/断开的控制而改变。
电容元件Csp1b经由节点nd3a连接于电容元件Csp1a。电容元件Csp1b的一个端子连接于节点nd3a。电容元件Csp1b的另一个端子连接于节点nd3b(输出端子OUT1)。
在节点nd3a、nd3b间,多个电容元件Csp2b、Csp3b与电容元件Csp1b以并联的方式连接。
电容元件Csp2b的一个端子经由开关元件Sw30b连接于节点nd3a。电容元件Csp2b的另一个端子连接于节点nd3b(输出端子OUT1)。开关元件Sw30b的一个端子连接于节点nd3a。开关元件Sw30b的另一个端子连接于电容元件Csp2b的一个端子。
电容元件Csp3b的一个端子经由开关元件Sw31b连接于节点nd3a。电容元件Csp3b的另一个端子连接于节点nd3b(输出端子OUT1)。开关元件Sw31b的一个端子连接于节点nd3a。开关元件Sw31b的另一个端子连接于电容元件Csp3b的一个端子。
并联连接的多个电容元件Csp1b、Csp2b、Csp3b的组形成可变电容电路(可变电容元件)。包含多个电容元件Csp1b、Csp2b、Csp3b的可变电容电路的电容值基于开关元件Sw30b、Sw31b的接通/断开的控制而改变。
感应元件L2a以及电容元件Csps1a、Csps2a连接于节点nd3a。
感应元件L2a的一个端子连接于节点nd3a。感应元件L2a的另一个端子连接于接地端子。感应元件L2a作为设于节点nd3a与接地端子之间的并联电感器发挥功能。
电容元件Csps1a的一个端子经由开关元件Sw32a连接于节点nd3a。电容元件Csps1a的另一个端子连接于接地端子。开关元件Sw32a的一个端子连接于节点nd3a。开关元件Sw32a的另一个端子连接于电容元件Csps1a的一个端子。
电容元件Csps2a的一个端子经由开关元件Sw33a连接于节点nd3a。电容元件Csps2a的另一个端子连接于接地端子。开关元件Sw33a的一个端子连接于节点nd3a。开关元件Sw33a的另一个端子连接于电容元件Csps2a的一个端子。
如此,在经由开关元件Sw6的放大电路10B与输出端子OUT1之间的信号的传递路径中连接有多个无源元件。
开关元件Sw7设于第二输出端子OUT2与输出节点nd2之间。
开关元件Sw7的一个端子连接于节点nd2。开关元件Sw7的另一个端子经由电容元件Csp1c连接于节点(连接节点)nd4a。
电容元件Csp1c的一个端子连接于开关元件Sw7的另一个端子。电容元件Csp1c的另一个端子连接于节点nd4a。
在开关元件Sw7的另一个端子与节点nd4a之间,多个电容元件Csp2c、Csp3c与电容元件Csp1c以并联的方式连接。
电容元件Csp2c的一个端子经由开关元件Sw30c连接于电容元件Csp1c的一个端子。电容元件Csp2c的另一个端子连接于节点nd4a。开关元件Sw30c的一个端子连接于电容元件Csp1c的一个端子。开关元件Sw30c的另一个端子连接于电容元件Csp2c的一个端子。串联连接的开关元件Sw30c以及电容元件Csp2c形成串联电路。
电容元件Csp3c的一个端子经由开关元件Sw31c连接于电容元件Csp1c的一个端子。电容元件Csp3c的另一个端子连接于节点nd4a。开关元件Sw31c的一个端子连接于电容元件Csp1c的一个端子。开关元件Sw31c的另一个端子连接于电容元件Csp3c的一个端子。串联连接的开关元件Sw31c以及电容元件Csp3c形成串联电路。
并联连接的多个电容元件Csp1c、Csp2c、Csp3c的组形成可变电容电路(可变电容元件)。包含多个电容元件Csp1c、Csp2c、Csp3c的可变电容电路的电容值基于开关元件Sw30c、Sw31c的接通/断开的控制而改变。
电容元件Csp1d经由节点nd4a连接于电容元件Csp1c。电容元件Csp1d的一个端子连接于节点nd4a。电容元件Csp1d的另一个端子连接于节点nd4b(输出端子OUT1)。
在节点nd4a、nd4b间,多个电容元件Csp2d、Csp3d与电容元件Csp1d以并联的方式连接。
电容元件Csp2d的一个端子经由开关元件Sw30d连接于节点nd4a。电容元件Csp2d的另一个端子连接于节点nd4b(输出端子OUT2)。开关元件Sw30d的一个端子连接于节点nd4a。开关元件Sw30d的另一个端子连接于电容元件Csp2d的一个端子。
电容元件Csp3d的一个端子经由开关元件Sw31d连接于节点nd4a。电容元件Csp3d的另一个端子连接于节点nd4b(输出端子OUT2)。开关元件Sw31d的一个端子连接于节点nd4a。开关元件Sw31d的另一个端子连接于电容元件Csp3d的一个端子。
并联连接的多个电容元件Csp1d、Csp2d、Csp3d的组形成可变电容电路(可变电容元件)。包含多个电容元件Csp1d、Csp2d、Csp3d的可变电容电路的电容值基于开关元件Sw30d、Sw31d的接通/断开的控制而改变。
感应元件L2b以及电容元件Csps1b、Csps2b连接于节点nd4a。
感应元件L2b的一个端子连接于节点nd4a。感应元件L2b的另一个端子连接于接地端子。
感应元件L2b作为设于节点nd4a与接地端子之间的并联电感器发挥功能。并联电感器L2a与并联电感器L2b的对被称作并联电感器对。
电容元件Csps1b的一个端子经由开关元件Sw32b连接于节点nd4a。电容元件Csps1b的另一个端子连接于接地端子。开关元件Sw32b的一个端子连接于节点nd4a。开关元件Sw32b的另一个端子连接于电容元件Csps1b的一个端子。
电容元件Csps2b的一个端子经由开关元件Sw33b连接于节点nd4a。电容元件Csps2b的另一个端子连接于接地端子。开关元件Sw33b的一个端子连接于节点nd4a。开关元件Sw33b的另一个端子连接于电容元件Csps2b的一个端子。
如此,在经由开关元件Sw7的放大电路10B与输出端子OUT2之间的信号的传递路径中,连接有多个无源元件。
如此,在分离电路30B内设有多个可变电容电路,通过适当地设定它们的电容值,能够扩大可处理的频带。
电阻元件Rox以及开关元件Sw8设于节点nd3b(输出端子OUT1)与节点nd4b(输出端子OUT2)之间。
开关元件Sw8的一个端子连接于节点nd3b。开关元件Sw8的另一个端子连接于电阻元件Rox的一个端子。电阻元件Rox的另一个端子连接于节点nd4b。
开关元件Sw8在LNA1C的分离输出模式时接通。由此,电阻元件Rox被设定为有效状态。
开关元件Sw8在LNA1C的单一输出模式中断开。由此,电阻元件Rox被设定为无效状态。
在单一输出模式时,连接于节点nd2的两个开关元件Sw6、Sw7中的某一方接通。
来自放大电路10B或者旁路电路20的信号经由两个开关元件Sw6、Sw7中的接通状态的开关元件从对应的一个输出端子被送向后级的电路。
例如开关元件Sw6、Sw7、Sw8的接通/断开的控制由RFIC电路、控制电路990(或者RFIC940)执行。
分离电路30B通过构成分离电路30B的无源元件的有效化/无效化的控制,作为阻抗转换电路的一部分发挥功能。
在本实施方式中,在LNA的分离输出模式时,分离电路30B的输入阻抗的绝对值被设定为比一般的50Ω小的值,例如35Ω附近。由此,在本实施方式的LNA中,与第三实施方式比较,分离输出模式时的“S23”的S参数得以改善。
(4b)动作例
参照图48至图54,对本实施方式的LNA的动作例进行说明。
图48是用于说明本实施方式的LNA的动作例的图。
如图48所示,本实施方式的LNA通过LNA内的开关的接通/断开的控制,能够实现12的动作模式。
<放大模式>
图49是表示本实施方式的LNA1C的放大模式的动作例的示意图。
在图49中示意地表示LNA1内的信号到达节点nd2的传递路径。
如图48以及图49所示,在LNA1C的放大模式时,开关元件Sw4B断开。由此,旁路电路20以及阻抗转换电路60与节点nd2电分离。
例如在阻抗转换电路60内,开关元件Sw9断开,开关元件Sw10接通。由此,感应元件L3与电容元件Cmc1、Cmc2、Cmc3被设定为无效状态。
高频信号RFin实质上与第三实施方式相同,经由频带选择电路40内的多个开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G中的接通状态的开关元件向核心电路101供给。高频信号由核心电路101放大,向输出匹配电路102B的节点nd2传输。
放大后的信号RFamp基于所选择的输出模式,从分离电路30B送向后级的电路。
<旁路模式>
图50是用于说明本实施方式的LNA的旁路模式时的LNA的动作例的示意图。
在图50中,示意地表示LNA1内的信号到达节点nd2为止的传递路径。
如图48以及图50所示,在频带选择电路40内,多个开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G断开。由此,放大电路10B与多个输入端子SWin1、SWin2、SWin3电分离。
高频信号RFin实质上与第三实施方式相同,经由旁路电路20内的多个开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B中的接通状态的开关元件向阻抗转换电路60供给。
根据所供给的高频信号,通过控制电路控制阻抗转换电路60内的感应元件L3以及电容元件Cmcs1、Cmcs2、Cmc2、Cmc3的有效化以及无效化。
在旁路模式且单一输出模式时,开关元件Sw9断开,开关元件Sw10接通。由此,感应元件L3以及电容元件Cmc1、Cmc2、Cmc3被设定为无效状态。
在旁路模式且分离输出模式时,开关元件Sw9接通,开关元件Sw10断开。由此,感应元件L3以及电容元件Cmc1被设定为有效状态。
例如在图50的例子中,输入端子SWin1的接收被选择,开关元件Sw1B接通。
图51是表示本实施方式的LNA的旁路模式时的阻抗转换电路的电容元件的控制的图。
例如如图50的例子那样,在第一频带(例如859MHz至960MHz的频带)的信号RF1被供给到阻抗转换电路60的情况下,开关元件Sw90a、Sw90b断开。由此,电容元件Cmcs1、Cmcs2这两方被设定为无效状态。
在这种情况下,开关元件91a接通,开关元件91b断开。由此,电容元件Cmc2被设定为有效状态,电容元件Cmc3被设定为无效状态。
例如在第二频带(例如717MHz至821MHz的频带)的信号RF2被供给到阻抗转换电路60的情况下,开关元件Sw90a接通,开关元件Sw90b断开。由此,电容元件Cmcs1被设定为有效状态,电容元件Cmcs2被设定为无效状态。
在这种情况下,开关元件Sw91a断开,开关元件Sw91b断开。由此,电容元件Cmc2、Cmc3这两方被设定为无效状态。
例如在第三频带(例如617MHz至6521MHz的频带)的信号RF3被供给到阻抗转换电路60的情况下,开关元件Sw90a接通,开关元件Sw90b接通。由此,电容元件Cmcs1、Cmcs2这两方被设定为有效状态。
在这种情况下,开关元件Sw91a接通,开关元件Sw91b接通。由此,电容元件Cmc2、Cmc3这两方被设定为有效状态。
如此,对应于所选择的高频信号的频带,由阻抗转换电路60的多个电容元件Cmcs1、Cmcs2、Cmc1、Cmc2形成的合成电容变化。
由此,在旁路模式时,从节点nd2观察到的阻抗转换电路60的输出阻抗值的绝对值被设定为比某一值(例如50Ω)小的值(例如35Ω左右)。
来自阻抗转换电路60的信号经由接通状态的开关元件Sw4B向节点nd2输出。
旁路模式中的信号RFbyp对应于所选择的输出模式而从分离电路30B被送向后级的电路。
<单一输出模式>
图52是用于说明本实施方式的LNA的单一输出模式的动作例的示意图。
在图52中,示意地表示LNA1内的信号从节点nd2向输出端子侧的传递路径。
如图48以及图52所示,在单一输出模式时,与输出匹配电路102B的节点nd2连接的开关元件Sw6、Sw7中的某一方接通。
在图52的例子中,开关元件Sw6接通,开关元件Sw7断开。
由此,输出端子OUT1经由接通状态的开关元件Sw6电连接于节点nd2。
开关元件Sw8断开。由此,在单一输出模式时,电阻元件Rox被设定为无效状态。输出端子OUT1与输出端子OUT2电分离。
来自节点nd2的信号经由节点nd3a、nd3b上的电容元件Csp1a、Csp1b向输出端子OUT1传输。
对应于所选择的输入信号的频带,连接于节点nd3a、nd3b的多个无源元件的有效化以及无效化得以控制。
图53是表示本实施方式的LNA中的分离电路30B的可变电容的控制的图。
如图53所示,在选择了第一频带(例如859MHz至960MHz的频带)的信号RF1的情况下,开关元件Sw30(Sw30a、Sw30b、Sw30c、Sw30d)以及开关元件Sw31(Sw31a、Sw31b、Sw31c、Sw31d)断开。
由此,串联电容器中的电容元件Csp2(Csp2a、Csp2b、Csp2c、Csp2d)以及电容元件Csp3(Csp3a、Csp3b、Csp3c、Csp3d)被设定为无效状态。
在这种情况下,开关元件Sw32(Sw32a、Sw32b)以及开关元件Sw33(Sw33a、Sw33b)断开。
由此,电容元件Csps1(Csps1a、Csps1b)以及电容元件Csps2(Csps2a、Csps2b)被设定为无效状态。
在选择了第二频带(例如717MHz至821MHz的频带)的信号RF1的情况下(例如图52),开关元件Sw30接通,开关元件Sw31断开。
由此,串联电容器中的电容元件Csp2被设定为有效状态,电容元件Csp3被设定为无效状态。
在这种情况下,开关元件Sw32接通,开关元件Sw33断开。由此,电容元件Csps1被设定为有效状态,电容元件Csps2被设定为无效状态。
在选择了第三频带(例如617MHz至652MHz的频带)的信号RF1的情况下,开关元件Sw30以及开关元件Sw31接通。由此,串联电容器中的电容元件Csp2以及电容元件Csp3被设定为有效状态。
在这种情况下,开关元件Sw32以及开关元件Sw33接通。由此,电容元件Csps1以及电容元件Csps2被设定为有效状态。
如此,分离电路30B内的可变电容的电容值对应于在分离电路30B内传输的信号(LNA1C的输出信号)的频带而变化。
来自节点nd2的信号RFout经由接通状态的开关元件Sw6以及节点nd3a、nd3b向输出端子OUT1传输。
在选择使用了输出端子OUT2的单一输出模式的情况下,开关元件Sw7接通,开关元件Sw6断开。如图53那样,对应于在分离电路30B内传输的信号的频带,连接于节点nd4a、nd4b的电容元件的有效化以及无效化得以控制。
来自节点nd2的信号RFout经由接通状态的开关元件Sw7以及节点nd4a、nd4b向输出端子OUT2传输。
如此,在本实施方式的LNA1C中,高频信号在单一输出模式下从分离电路30B被送向后级的电路。
在本实施方式中,在单一输出模式中,分离电路30B作为阻抗转换电路发挥功能。
<分离输出模式>
图54是用于说明本实施方式的LNA的分离输出模式的示意图。
在图54中,示意地表示LNA1内的信号从节点nd2向输出端子侧的传递路径。
如图48以及图54所示,在分离输出模式中,连接于节点nd2的开关元件Sw6、Sw7这两方接通。
由此,输出端子OUT1、OUT2这两方电连接于节点nd2。
开关元件Sw8接通。由此,电阻元件Rox被设定为有效状态。输出端子OUT1经由接通状态的开关元件Sw8以及电阻元件Rox电连接于输出端子OUT2。
在分离输出模式中,与单一输出模式相同,对应于选择出的频带,如图53所示,连接于节点nd3a、nd3b、nd4a、nd4b的电容元件Csp2、Csp3、Csps1、Csps2的有效化/无效化得以控制。
另外,在分离输出模式时,在LNA1C以放大模式动作的情况下,在阻抗转换电路60内,开关元件Sw4B断开。除此之外,开关元件Sw9断开,开关元件Sw10接通。由此,阻抗转换电路60不会给LNA1C的特性带来负面影响。
在分离输出模式时,在LNA1C以旁路模式动作的情况下,在阻抗转换电路60内,开关元件Sw9接通,开关元件Sw10断开。由此,阻抗转换电路60将50Ω例如转换为35Ω。
(4c)特性
参照图55,对本实施方式的LNA的特性进行说明。
图55示出了本实施方式的LNA的小信号特性的模拟结果的一览。
在图55中,关于“S21”的S参数,示出了频带内的中心值。关于噪声指数NF,“S11”、“S22”以及S23”的S参数,示出了频带内的最差值。
在图55中,与上述的实施方式相同,示出了各频带以及各动作模式中的噪声指数(NF)、“S11”、“S22”、“S21”以及“S23”的S参数的值。S参数中的端口1与多个输入端子SWin中的能动端子对应,端口2与LNA1C的输出端子OUT1对应,端口3与LNA1C的输出端子OUT2对应。
另外,在本实施方式中,第一频带与859MHz至960MHz的频带对应,第二频带与717MHz至821MHz的频带对应,第三频带与617MHz至652MHz的频带对应。
在该模拟中,向本实施方式的LNA供给的电压VDDLNA被设定为1.2V。
如图55所示,在本实施方式的LNA1C的各参数中,可获得实质上与其他实施方式相同的特性。
在本实施方式中,在LNA1C以分离输出模式动作的情况下,有“S23”的参数成为最差值的情况。本实施方式中的“S23”的参数的最差值是-29.1dB。
本实施方式的LNA即使在“S23”的参数为最差值时,也能够相对于一般要求的“S23”的参数值(例如-25dB)确保足够的余量。
因而,本实施方式的LNA1C能够实现各种动作模式并且提高特性。
(5)第五实施方式
参照图56至图61,对第五实施方式的LNA进行说明。
(5a)构成例
图56是表示本实施方式的LNA的构成例的电路图。
如图56所示,本实施方式的LNA1D包含两个旁路电路21、22。
<放大电路>
在放大电路10D内,开关元件SwA设于核心电路101的输出节点(晶体管FET2的漏极)与输出匹配电路102D的输入节点nd1之间。开关元件SwA的一个端子连接于晶体管FET2的漏极。开关元件SwA的另一个端子连接于节点nd1。
核心电路101与输出匹配电路102D的电连接通过开关元件SwA的接通/断开的控制来控制。
开关元件SwB设于电压端子VDDLNA与电阻元件(负载电阻)Rd之间。开关元件SwB的一个端子连接于电压端子VDDLNA。开关元件SwB的另一个端子经由电阻元件Rd连接于节点nd1。
基于开关元件SwB的接通/断开的控制,电阻元件Rd被设定为有效状态或者无效状态。
<频带选择电路>
频带选择电路40的多个输入端子SWin1、SWin2、SWin3经由对应的开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G分别连接于节点ndb。
频带选择电路40的输出端子SWout连接于节点ndb。
例如电容元件Csh连接于连接有输入端子SWin3的节点nda3。电容元件Csh的一个端子连接于节点nda3。电容元件Csh的另一个端子连接于开关元件Sw15。开关元件Sw15的另一个端子连接于接地端子。
基于开关元件Sw15的接通/断开的控制,电容元件Csh被设定为有效状态或者无效状态。
<第一旁路电路>
第一旁路电路21设于频带选择电路40的节点ndb(输出端子SWout)与输出匹配电路102D的输出节点nd2之间。
第一旁路电路21包含电容元件Cbyp1、T型开关T-SwA以及开关元件Sw13。
T型开关T-SwA的一个端子连接于频带选择电路40的节点ndb(输出端子SWout以及开关元件Sw1G、SW2G、Sw3G)。T型开关T-SwA的另一个端子经由电容元件Cbyp1连接于节点nd2。
电容元件Cbyp1的一个端子连接于T型开关T-SwA的另一个端子。电容元件Cbyp1的另一个端子连接于节点nd2。
开关元件Sw13的一个端子连接于T型开关T-SwA的另一个端子以及电容元件Cbyp1的一个端子。
开关元件Sw13的另一个端子连接于电容元件Cbyp1的另一个端子。开关元件Sw13在T型开关T-SwA与节点nd2之间的信号的传递路径中与电容元件Cbyp1以并联的方式连接。
如此,第一旁路电路21连接于频带选择电路40的节点ndb与输出匹配电路102D的输出节点nd2之间。
在本实施方式中,第一旁路电路21在LNA1D的单一输出模式时动作。旁路电路21作为LNA1D的旁路模式以及单一输出模式时的高频信号RFin的信号路径发挥功能。
例如开关元件Sw13、T-SwA的接通/断开的控制通过RFIC电路、控制电路990(或者RFIC940)来执行。
<第二旁路电路>
第二旁路电路22设于放大电路10D的输入端子(感应元件Lext1的输出侧节点)与输出匹配电路102D的节点nd1之间。
旁路电路22包含T型开关T-SwB、多个电容元件Cd1、Cd2、Cd3、Cbyp2、Cbyp3以及多个开关元件Sw10a、Sw11a、SW12a、SW14。
T型开关T-SwB的一个端子连接于端子LNAin。
T型开关T-SwB的另一个端子经由电容元件Cbyp2连接于输出匹配电路102D的输入节点nd1。
电容元件Cbyp2的一个端子连接于T型开关T-SwB的另一个端子。电容元件Cbyp2的另一个端子连接于节点nd1。
开关元件Sw14以及电容元件Cbyp3设于T型开关T-SwB与节点nd1之间。开关元件Sw14的一个端子连接于T型开关T-SwB的另一个端子。开关元件Sw14的另一个端子连接于电容元件Cbyp3的一个端子。电容元件Cbyp3的另一个端子连接于节点nd1。
在开关元件Sw14为接通状态的情况下,电容元件Cbyp3在T型开关T-SwB与节点nd1之间以并联的方式与电容元件Cbyp2连接。通过接通状态的开关元件Sw14,电容元件Cbyp3被设定为有效状态。
多个电容元件Cd1、Cd2、Cd3连接于T型开关T-SwB与节点nd1之间的传递路径。
电容元件Cd1的一个端子连接于节点nd1。电容元件Cd1的另一个端子连接于开关元件Sw10a的一个端子。开关元件Sw10a的另一个端子连接于接地端子。
电容元件Cd2的一个端子连接于节点nd1。电容元件Cd2的另一个端子连接于开关元件Sw11a的一个端子。开关元件Sw11a的另一个端子连接于接地端子。
电容元件Cd3的一个端子连接于节点nd1。电容元件Cd3的另一个端子连接于开关元件Sw12a的一个端子。开关元件Sw12a的另一个端子连接于接地端子。
电容元件的尺寸(芯片上的面积)比感应元件的尺寸小。因此,在使用电容元件Cd1、Cd2、Cd3调整传递路径的各参数以及阻抗的情况下,芯片尺寸的增大得以抑制。
例如开关元件(分路开关)SwX连接于T型开关T-SwB的一个端子以及输入端子LNAin。
在本实施方式中,第二旁路电路22在LNA1D的分离输出模式时动作。旁路电路22作为LNA1D的旁路模式以及分离输出模式时的高频信号的信号路径发挥功能。
例如开关元件Sw10a、Sw11a、SW12a、SW14、T-SwB的接通/断开的控制由RFIC电路、控制电路990(或者RFIC940)执行。
<分离电路>
分离电路30B与上述的例子(例如图47的例子)相同,设于输出匹配电路102D的节点nd2与输出端子OUT1、OUT2之间。
分离电路30B经由开关元件Sw6、Sw7连接于输出匹配电路102D的节点nd2。
如上述那样,通过与LNA1D的动作模式相应的电容元件的有效化以及无效化,分离电路30B内的多个电容元件Csp1a、···、Csp3a、Csp1b、···、Csp3b、Csp1c、···、Csp3c、Csp1d、···、Csp3d、Csps1a、Csps2a、Csps1b、Csps2b作为可变电容电路发挥功能。
分离电路30B与上述的例子相同,作为阻抗转换电路发挥功能。
由此,从节点nd2观察到的输出匹配电路102D的输出阻抗值(绝对值)被设定为比某一阻抗值(例如50Ω)低的阻抗值(例如35Ω左右)。
(5b)动作例
参照图57至图60,对本实施方式的LNA1D的动作例进行说明。
图57是表示本实施方式的LNA1D的各动作模式中的开关元件的接通/断开的状态的图。
<放大模式>
参照图57以及图58,对本实施方式的LNA1D的放大模式的动作例进行说明。
在图58中,示意地表示LNA1内的信号到达节点nd2为止的传递路径。
图58是表示本实施方式的LNA1D的放大模式的动作例的示意图。
如图57以及图58所示,在放大模式时,T型开关T-SwA、T-SwB断开。由此,旁路电路21、22与频带选择电路40电分离。
如上述那样,对应于应接收的高频信号RFin,频带选择电路40内的开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G中的某一个开关元件接通。由此,高频信号RFin经由接通状态的开关元件从频带选择电路40向放大电路10D供给。
在放大电路10D内,开关元件SwA、SwB接通。
核心电路101经由接通状态的开关元件SwA连接于输出匹配电路102D的输入节点nd1。
电阻元件Rd通过接通状态的开关元件SwB设定为有效状态。
由此,由核心电路101放大后的信号向输出匹配电路102D传输。
另外,也可以对应于所接收的信号的频带而使旁路电路22内的电容元件有效化。
例如在接收到的信号的频带是第一频带(例如859MHz至960MHz的频带)的情况下,开关元件Sw10a、Sw11a、Sw12a断开。在这种情况下,电容元件Cd1、Cd2、Cd3被设定为无效状态。
例如在接收到的信号的频带是第二频带(例如717MHz至821MHz的频带)的情况下,开关元件Sw10a接通,开关元件Sw11a、Sw12a断开。在这种情况下,电容元件Cd1被设定为有效状态,电容元件Cd2、Cd3被设定为无效状态。例如被设定为有效状态的电容元件Cd1的电容值可作用于输出匹配电路102D的阻抗值。
例如在接收到的信号的频带是第三频带(例如617MHz至652MHz的频带)的情况下,开关元件Sw10a、Sw11a接通,开关元件Sw12a断开。在这种情况下,电容元件Cd1、Cd2被设定为有效状态,电容元件Cd3被设定为无效状态。例如被设定为有效状态的电容元件Cd1、Cd2的电容值可作用于输出匹配电路102D的阻抗值。
放大模式时的LNA1D的输出模式实质上与上述的例子(例如图49的例子)相同地执行。
在放大模式的LNA1D通过单一输出模式输出高频信号的情况下,分离电路30B的开关元件Sw6、Sw7中的某一方对应于输出端子OUT1、OUT2中的被选择的一方而接通。在单一输出模式时,开关元件Sw8断开。由此,电阻元件Rox被设定为无效状态。对应于接收到的信号的频带,连接于输出端子OUT的多个电容元件被设定为有效状态或者无效状态。
如此,在放大模式的LNA1D以单一输出模式输出信号的情况下,LNA1的输出信号从所选择的一个输出端子OUT向后级的电路输出。
在放大模式的LNA1D通过分离输出模式输出高频信号的情况下,分离电路30B的开关元件Sw6、Sw7这两方接通。在分离输出模式时,开关元件Sw8接通。由此,电阻元件Rox被设定为有效状态。对应于接收到的信号的频带,连接于输出端子OUT的多个电容元件被设定为有效状态或者无效状态。
如此,在放大模式的LNA1D以分离输出模式输出信号的情况下,LNA1D的输出信号从两个输出端子OUT1、OUT2向后级的电路输出。
<旁路模式时的单一输出模式>
参照图57以及图59,对本实施方式的LNA1D的旁路模式时的动作例进行说明。
图59是表示本实施方式的LNA1D的旁路模式以及单一输出模式的动作例的示意图。
在图59中,示意地表示LNA1内的信号从节点nd2向输出端子侧的传递路径。
如图57以及图59所示,高频信号RFin与放大模式时相同,对应于应接收的高频信号RFin,经由接通状态的开关元件从输入端子SWin向节点ndb供给。
在旁路模式时,放大电路10D内的开关元件SwA、SwB断开。通过断开状态的开关元件SwA,核心电路101与输出匹配电路102D的输出节点nd1电分离。通过断开状态的开关元件SwB,电阻元件Rd被设定为无效状态。
另外,也有核心电路101所含的电容成分、感应成分以及电阻成分经由端子LNAin作用于节点ndb的情况。
在旁路模式的LNA中的单一输出模式时,T型开关T-SwA接通,T型开关T-SwB断开。
第二旁路电路22与频带选择电路40电分离。在旁路模式时以及单一输出模式时,旁路电路22内的开关元件SW10a、Sw11a、Sw12a、Sw14断开。
开关元件SwX在旁路模式时的单一输出模式时接通。由此,外部电感器Lext1被分流。例如分流后的外部电感器Lext1经由旁路电路21贡献于旁路模式时的从节点nd2观察到的阻抗值的转换(例如从50Ω向35Ω的转换)。
第一旁路电路21经由接通状态的T型开关T-SwA电连接于频带选择电路40的节点ndb。
来自频带选择电路40的高频信号RFin经由电容元件Cbyp1或者开关Sw13向节点nd2传输。
在旁路电路21内,开关元件Sw13对应于接收到的高频信号的频带而接通或者断开。
例如在接收到的信号的频带是第一频带(例如859MHz至960MHz的频带)的情况下,开关元件Sw13接通。例如在接收到的信号的频带是第二频带(例如717MHz至821MHz的频带)或者第三频带(例如617MHz至652MHz的频带)的情况下,开关元件Sw13断开。
开关元件Sw1a、Sw2a、Sw3a对应于接收到的高频信号的频带而接通或者断开。
例如在接收到的信号的频带是第一频带(例如859MHz至960MHz的频带)的情况下,开关元件Sw1a接通,开关元件Sw2a、Sw3a断开。由此,电容元件Cout1电连接于节点nd2。例如有效状态的电容元件Cout1的电容值可作用于节点nd2的阻抗值。
例如在接收到的信号的频带是第二频带(例如717MHz至821MHz的频带)的情况下,开关元件Sw1a、Sw2a接通,开关元件Sw3a断开。由此,电容元件Cout1、Cout2电连接于节点nd2。例如有效状态的电容元件Cout1、Cout2的电容值可作用于节点nd2的阻抗值。
例如在接收到的信号的频带是第三频带(例如617MHz至652MHz的频带)的情况下,开关元件Sw1a、Sw2a、Sw3a接通。由此,电容元件Cout1、Cout2、Cout3电连接于节点nd2。例如有效状态的电容元件Cout1、Cout2、Cout3的电容值可作用于节点nd2的阻抗值。
在以旁路模式动作的LNA1D通过单一输出模式将高频信号向后级的电路输出的情况下,与上述的例子相同,对应于用于信号的输出的输出端子OUT,开关元件Sw6、Sw7中的某一方接通。
关于在接通状态的开关元件与输出端子OUT之间连接的多个电容元件Csp1、Csp2、Csp3、Csps1、Csps2,多个电容元件Csp1、Csp2、Csp3、Csps1、Csps2如上述那样,对应于接收到的信号的高频频带,分别被设定为有效状态以及无效状态。
例如在频带选择电路40中,在单一输出模式时,在接收到的信号的频带为第三频带(例如617MHz至652MHz的频带)的情况下,开关元件Sw15接通。由此,电容元件Csh被设定为有效状态。
在接收到的信号的频带为第一或者第二频带的情况下,开关元件Sw15断开,电容元件Csh被设定为无效状态。
如以上那样,在本实施方式的LNA1D的旁路模式以及单一输出模式中,高频信号从LNA1的一个输出端子OUT向后级的电路输出。
<旁路模式时的分离输出模式>
参照图57以及图60,对本实施方式的LNA1的旁路模式时的动作例进行说明。
图60是表示本实施方式的LNA1D的旁路模式以及分离输出模式的动作例的示意图。
如图57以及图60所示,高频信号RFin对应于应接收的高频信号RFin,经由接通状态的开关元件从输入端子SWin向节点ndb供给。
在旁路模式时,与上述的图59的例子相同,利用断开状态的开关元件SwA,核心电路101与输出匹配电路102D的输出节点nd1电分离。利用断开状态的开关元件SwB,将电阻元件Rd设定为无效状态。
在旁路模式的LNA中的分离输出模式时,T型开关T-SwA断开,T型开关T-SwB接通。
第一旁路电路21与频带选择电路40电分离。旁路电路21内的开关元件Sw13断开。
第二旁路电路22经由接通状态的T型开关T-SwB电连接于频带选择电路40的节点ndb。
来自频带选择电路40的高频信号RFin被供给到旁路电路22内。
例如在高频信号的频带RFin是第一频带(859MHz至960MHz的频带)的情况下,开关元件Sw14断开。
在这种情况下,高频信号RFin经由电容元件Cbyp2向节点nd1传输。
在高频信号的频带是第二频带(717MHz至821MHz的频带)或者第三频带(617MHz至652MHz的频带)的情况下,开关元件Sw14接通。
在这种情况下,高频信号RFin经由并联连接的两个电容元件Cbyp2、Cbyp3向节点nd1传输。
在旁路电路22内的多个开关元件Sw10a、Sw11a、Sw12a中,开关元件Sw10a、Sw11a断开,开关元件Sw12a接通。由此,在旁路模式的LNA1D中的分离输出模式时,电容元件Cd3被设定为有效状态。此时,电容元件Cd1、Cd2被设定为无效状态。
旁路电路22将高频信号向输出匹配电路102D的节点nd1输出。
在旁路模式的LNA1D中的分离模式时,在输出匹配电路102D内,开关元件Sw1a、Sw2a、Sw3a对应于接收到的高频信号的频带而接通或者断开。
例如在接收到的信号的频带是第一频带(例如859MHz至960MHz的频带)的情况下,开关元件Sw1a接通,开关元件Sw2a、Sw3a断开。在这种情况下,来自旁路电路22的信号经由电容元件Cout1向节点nd2输出。
例如在接收到的信号的频带是第二频带(例如717MHz至821MHz的频带)的情况下,开关元件Sw1a、Sw2a接通,开关元件Sw3断开。在这种情况下,来自旁路电路22的信号经由并联连接的电容元件Cout1、Cout2向节点nd2输出。
例如在接收到的信号的频带是第三频带(例如617MHz至652MHz的频带)的情况下,开关元件Sw1a、Sw2a、Sw3a接通。在这种情况下,来自旁路电路22的信号经由并联连接的电容元件Cout1、Cout2、Cout3向节点nd2输出。
如此,高频信号RFin基于传递路径上的电容元件的有效状态以及无效状态的设定,经由旁路电路22的传递路径向输出匹配电路102D的节点nd2供给。
在分离输出模式中,开关元件Sw6、Sw7这两方接通。
关于连接于接通状态的开关元件与输出端子OUT之间的多个电容元件Csp1、Csp2、Csp3、Csps1、Csps2,多个电容元件Csp2、Csp3、Csps1、Csps2如上述那样,对应于接收到的信号的高频频带,分别被设定为有效状态以及无效状态。例如电容元件Csp1不依赖于信号的频带而始终被设定为有效状态。
利用接通状态的开关元件Sw8,电阻元件Rox被设定为有效状态。
关于在接通状态的开关元件Sw6、Sw7与输出端子OUT1、OUT2之间连接的多个电容元件Csp1、Csp2、Csp3、Csps1、Csps2,多个电容元件Csp1、Csp2、Csp3、Csps1、Csps2如上述那样,对应于接收到的信号的高频频带,分别被设定为有效状态以及无效状态。
如以上那样,在本实施方式的LNA1D的旁路模式以及分离输出模式中,高频信号从LNA1D的两个输出端子OUT1与OUT2向后级的电路输出。
(5c)特性
参照图61,对本实施方式的LNA1D的特性进行说明。
图61示出了本实施方式的LNA1D的小信号特性的模拟结果。
在图61中,关于“S21”的S参数,示出了频带的中心值。关于噪声指数NF、“S11”、“S22”以及“S23”的S参数,示出了频带内的最差值。
在图61中,与上述的实施方式相同,示出了各频带以及各动作模式中的噪声指数(NF)、“S11”、“S22”、“S21”以及“S23”的S参数的值。S参数中的端口1与多个输入端子SWin中的能动端子对应,端口2与LNA1D的输出端子OUT1对应,端口3与LNA1D的输出端子OUT2对应。
另外,在本实施方式中,第一频带与859MHz至960MHz的频带对应,第二频带与717MHz至821MHz的频带对应,第三频带与617MHz至652MHz的频带对应。
在该模拟中,向本实施方式的LNA供给的电压VDDLNA被设定为1.2V。
如图61所示,在本实施方式的LNA1D的各参数中,可获得实质上与其他实施方式相同的特性。
在本实施方式中,在LNA以分离输出模式动作的情况下,“S23”的参数有成为最差值的情况。例如本实施方式中的“S23”的参数的最差值是-27.7dB。
本实施方式的LNA即使“S23”的参数是最差值,也能够相对于一般要求的“S23”的参数值(例如-25dB)确保足够的余量。
因而,第五实施方式的LNA1D能够实现各种动作模式并且提高特性。
(6)第六实施方式
参照图62至图71,对第六实施方式的LNA进行说明。
(6a)构成例
图62是表示本实施方式的LNA的构成例的电路图。
本实施方式的LNA1E例如是低频带用LNA。
本实施方式的LNA1E包含放大电路10E、频带选择电路40以及输出结合电路50。
<频带选择电路>
频带选择电路40与上述的实施方式相同,包含多个输入端子RFin1、RFin2、RFin3。多个输入端子RFin1、RFin2、RF3in的各个与多个频带对应地设置。
频带选择电路40相对于供给到多个输入端子的各个输入端子的多个频带,具有接收的高频信号的频带的选择功能。
由此,频带选择电路40与上述的实施方式相同,能够选择并接收多个频带的高频信号中的一个。
<放大电路>
在本实施方式中,级联连接放大电路10E包含两个核心电路(级联连接部)101E1、101E2。
第一核心电路101E1包含晶体管FET11、FET21。
晶体管FET11的电流路径的一个端子(晶体管FET11的源极)连接于感应元件Ls的一个端子。晶体管FET11的电流路径的另一个端子(晶体管FET11的漏极)连接于节点nd11。晶体管FET11的控制端子(晶体管FET11的栅极)经由电容元件Cx连接于输入端子LNAin。
晶体管FET21的电流路径的一个端子(晶体管FET21的源极)连接于节点nd11。晶体管FET21的电流路径的另一个端子(晶体管FET21的漏极)连接于节点nd1a。
第二核心电路101E2包含晶体管FET12、FET22。
晶体管FET12的电流路径的一个端子(晶体管FET12的源极)连接于感应元件Ls的一个端子。晶体管FET12的电流路径的另一个端子(晶体管FET12的漏极)连接于节点nd12。晶体管FET12的控制端子(晶体管FET12的栅极)经由电容元件Cx连接于LNA1E的输入端子LNAin。
晶体管FET22的电流路径的一个端子(晶体管FET22的源极)连接于节点nd12。晶体管FET22的电流路径的另一个端子(晶体管FET22的漏极)连接于节点nd1b。
晶体管FET11的栅极以及晶体管FET12的栅极经由电阻元件RB1连接于电压端子VB1。
电阻元件RB1的一个端子连接于晶体管FET11的栅极以及晶体管FET12的栅极。电阻元件RB1的另一个端子连接于电压端子VB1。
晶体管FET21的栅极经由电阻元件RB21连接于电压端子VB2。
电阻元件RB21的一个端子连接于晶体管FET21的栅极。电阻元件RB21的另一个端子连接于电压端子VB2。
晶体管FET22的栅极经由电阻元件RB22连接于电压端子VB2。
电阻元件RB22的一个端子连接于晶体管FET22的栅极。电阻元件RB22的另一个端子连接于电源端子VB2以及电阻元件RB21的另一个端子。
电容元件CB21连接于晶体管FET21的栅极。电容元件CB21的一个端子连接于晶体管FET21的栅极以及电阻元件RB21的一个端子。电容元件CB21的另一个端子连接于接地端子。
电容元件CB22连接于晶体管FET22的栅极。电容元件CB22的一个端子连接于晶体管FET22的栅极以及电阻元件RB22的一个端子。电容元件CB22的另一个端子连接于接地端子。
在本实施方式中,感应元件Ls的一个端子共同地连接于两个晶体管FET11、FET12的源极。感应元件Ls的另一个端子连接于接地端子。
如此,在本实施方式中,两个核心电路101E1、101E2共享源极负反馈所用的感应元件Ls。两个核心电路101E1、101E2相对于感应元件Ls成对。
在节点nd11与节点nd12之间(晶体管FET11的漏极与晶体管FET12的漏极之间)连接有电容元件Cdx1、电阻元件Rdx1以及开关元件Sw21。
开关元件Sw21的一个端子连接于节点nd11(晶体管FET11的漏极)。开关元件Sw21的另一个端子连接于电容元件Cdx1的一个端子。电容元件Cdx1的另一个端子连接于电阻元件Rdx1的一个端子。电阻元件Rdx1的另一个端子连接于节点nd12(晶体管FET12的漏极)。
在开关元件Sw21为接通状态的情况下,晶体管FET11的漏极经由接通状态的开关元件Sw21、电容元件Cdx1以及电阻元件Rdx1连接于晶体管FET12的漏极以及晶体管FET22的源极。在开关元件Sw21为断开状态的情况下,电容元件Cdx1以及电阻元件Rdx1与节点nd11电分离。由此,电容元件Cdx1以及电阻元件Rdx1关于晶体管FET11的漏极与晶体管FET12的漏极的连接被设定为无效状态。
另外,电容元件Cdx1以及电阻元件Rdx1中的某一方也可以不设于节点nd11、nd12之间。
输出匹配电路102E经由输出匹配电路102E的输入节点nd1a、nd1b连接于核心电路101E1、101E2。
输出匹配电路102E包含多个电容元件Cdx2a、Cdx2b、多个可变电容元件Cdd1a、Cdd2b、Cout1a、Cout2a、电阻元件Rdx2、多个感应元件Ld1、Ld2以及多个开关元件Sw22a、Sw22b。
在节点nd1a与节点nd1b之间,连接有电容元件Cdx2a以及开关元件Sw22a。
开关元件Sw22a的一个端子连接于节点nd1a(晶体管FET21的漏极)。开关元件Sw22a的另一个端子连接于电容元件Cdx2a的一个端子。电容元件Cdx2a的另一个端子连接于节点nd1b。
在开关元件Sw22a为接通状态的情况下,晶体管FET21的漏极经由接通状态的开关元件Sw22a、电容元件Cdx2a连接于晶体管FET22的漏极。
在开关元件Sw22a为断开状态的情况下,电容元件Cdx2a与节点nd1a电分离。由此,电容元件Cdx2a关于晶体管FET21的漏极与晶体管FET22的漏极的连接被设定为无效状态。
另外,除了电容元件Cdx2a之外,也可以在节点nd1a、nd1b之间还设有电阻元件Rdx3。
在节点nd1a与节点nd1b之间(晶体管FET21的漏极与晶体管FET22的漏极之间),连接有电容元件Cdx2b、电阻元件Rdx2以及开关元件Sw22b。
开关元件Sw22b的一个端子连接于节点nd1a(晶体管FET21的漏极)。开关元件Sw22b的另一个端子连接于电容元件Cdx2b的一个端子。电容元件Cdx2b的另一个端子连接于电阻元件Rdx2的一个端子。电阻元件Rdx2的另一个端子连接于节点nd1b(晶体管FET22的漏极)。
在开关元件Sw22b为接通状态的情况下,晶体管FET21的漏极经由接通状态的开关元件Sw22b、电容元件Cdx2b以及电阻元件Rdx2连接于晶体管FET22的漏极。
在开关元件Sw22b为断开状态的情况下,电容元件Cdx2b以及电阻元件Rdx2与节点nd1a电分离。由此,电容元件Cdx2b以及电阻元件Rdx2关于晶体管FET21的漏极与晶体管FET22的漏极的连接被设定为无效状态。
另外,电容元件Cdx2b以及电阻元件Rdx2中的某一方也可以不设于节点nd1a、nd1b之间。
在节点nd1a与节点nd1b之间,包含开关元件Sw22b、电容元件Cdx2b以及Rdx2的传递路径与包含开关元件Sw22a以及电容元件Cdx2a的传递路径以并联的方式连接。
例如输出匹配电路102E包含第一匹配电路121与第二匹配电路122。第一匹配电路121是第一核心电路101E1所对应的输出匹配电路。第一匹配电路121包括感应元件Ld1以及可变电容元件Cdd1a、Cout1a。第二匹配电路122是第二核心电路101E2所对应的输出匹配电路。第二匹配电路122包含感应元件Ld2以及可变电容元件Cdd2a、Cout2a。
在输出匹配电路102E中,感应元件Ld1、可变电容元件Cdd1a以及可变电容元件Cout1a连接于节点nd1a与节点nd2a之间的传递路径。
感应元件Ld1的一个端子连接于节点nd1a。感应元件Ld1的另一个端子连接于电压端子VDDLNA。
可变电容元件Cdd1a的一个端子连接于节点nd1a。可变电容元件Cdd1a的另一个端子连接于接地端子。
可变电容元件Cout1a的一个端子连接于节点nd1a。可变电容元件Cout1a的另一个端子连接于节点nd2a。节点nd2a经由T型开关T-Sw1连接于输出端子OUT1。
在输出匹配电路102E中,感应元件Ld2、可变电容元件Cdd2a以及可变电容元件Cout2a连接于节点nd1b与节点nd2b之间的传递路径。
感应元件Ld2的一个端子连接于节点nd1b。感应元件Ld2的另一个端子连接于电源端子VDDLNA。
可变电容元件Cdd2a的一个端子连接于节点nd1b。可变电容元件Cdd2a的另一个端子连接于接地端子。
可变电容元件Cout2a的一个端子连接于节点nd1b。可变电容元件Cout2a的另一个端子连接于节点nd2b。节点nd2b经由T型开关T-Sw2连接于输出端子OUT2。
例如感应元件Ld1的感应值与感应元件Ld2的感应值相同。
例如可变电容元件Cout1a的电容值被设定为与可变电容元件Cout2a的电容值相同的值。
例如可变电容元件Cdd1a的电容值被控制成为与可变电容元件Cdd2a的电容值相同的值。
例如开关元件Sw21、Sw22a、Sw22b的接通/断开的控制由RFIC电路、控制电路990(或者RFIC940)执行。
<输出耦合电路>
输出耦合电路50能够切换单一输出模式与分离输出模式。
输出耦合电路50包含多个T型开关T-Sw1、T-Sw2、T-Sw3、电阻元件Rox以及开关元件Sw23。
T型开关T-Sw1的一个端子连接于节点nd2a。T型开关T-Sw1的另一个端子连接于LNA1E的输出端子OUT1。
T型开关T-Sw2的一个端子连接于节点nd2b。T型开关T-Sw2的另一个端子连接于LNA1E的输出端子OUT2。
LNA1E的输出端子OUT1经由T型开关T-Sw1连接于节点nd2a。LNA1E的输出端子OUT2经由T型开关T-Sw2连接于节点nd2b。
电阻元件Rox以及开关元件Sw23连接于节点nd2a与节点nd2b之间。电阻元件Rox的一个端子连接于节点nd2a。电阻元件Rox的另一个端子连接于开关元件Sw23的一个端子。开关元件Sw23的另一个端子连接于节点nd2b。
T型开关元件T-Sw3连接于节点nd2a与节点nd2b之间。T型开关T-Sw3的一个端子连接于节点nd2a。T型开关T-Sw3的另一个端子连接于节点nd2b。T型开关元件T-Sw3在节点nd2a与节点nd2b之间以并联的方式与电阻元件Rox以及开关元件Sw23连接。
例如开关元件Sw23、T-Sw1、T-Sw2、T-Sw3的接通/断开的控制由RFIC电路、控制电路990(或者RFIC940)执行。
在本实施方式中,包含电容元件Cdx1与电阻元件Rdx1的串联电路、包含电容元件Cdx2b与电阻元件Rdx2的串联电路、电容元件Cdx2a以及电阻元件Rox是为了改善分离输出模式中的LNA1E的S参数S23以及噪声指数NF而设置的。
例如通过放大电路10E内的开关元件Sw21、Sw22a、Sw22b的控制,以优化S参数S23以及噪声指数NF的值的方式,控制无源元件Cdx1、Cdx2a、Cdx2b、Rdx1、Rdx2、Rox的有效状态以及无效状态。
如此,在本实施方式的LNA1E中,对应于选择出的频带以及被执行的动作模式,放大电路10E内的输出匹配电路102E的构成(连接状态)可变。由此,对应于选择出的频带以及被执行的动作模式,信号适合的传递路径在放大电路10E内得以变更。
因而,本实施方式的LNA1E能够提高动作特性。
(6b)动作例
参照图63至图65,对本实施方式的LNA1E的动作例进行说明。
图63是用于说明本实施方式的LNA1E中的开关元件以及无源元件的控制的图。
图63的(a)是用于说明本实施方式的LNA1E的各动作模式中的开关元件的接通状态以及断开状态的图。
图63的(b)是表示本实施方式的LNA中的可变电容元件的控制的图。
如图63所示,本实施方式的LNA1E通过电路内的开关的接通/断开的控制,与上述的实施方式相同,能够实现多个动作模式。
<单一输出模式>
使用图63以及图64,对本实施方式的LNA1E的单一输出模式的动作例进行说明。
图64是用于说明本实施方式的LNA1E的单一输出模式的动作例的示意图。
在本实施方式中,与上述的实施方式相同,在LNA1E的单一输出模式时,两个输出端子OUT1、OUT2中的某一方被用于信号从LNA1E的输出。
例如如图63的(a)以及图64所示,在LNA1E通过使用了第一输出端子OUT1的单一输出模式而输出高频信号的情况下,连接于输出端子OUT1的T型开关T-Sw1接通,连接于输出端子OUT2的T型开关T-Sw2断开。
在单一输出模式时,T型开关T-Sw3不依赖于输出端子OUT的选择地接通。节点nd2b经由接通状态的T型开关T-Sw3电连接于输出端子OUT1。
合成后的信号作为LNA1E的输出信号LNAout,从输出端子OUT1向后级的电路输出。
在单一输出模式时,在放大电路10E内,开关元件Sw21、Sw22a、Sw22b、Sw23不依赖于输出端子OUT的选择,可以是接通状态,也可以是断开状态。
如图63的(b)所示,在单一输出模式中,可变电容元件Cdd1a、Cdd2a的电容值以及可变电容元件Cout1a、Cout2a的电容值根据由频带选择电路40选择出的频带而得以控制。
如此,对应于选择出的频带,放大电路10E的阻抗(例如放大电路10E相对于频带选择电路40的输入阻抗以及/或者放大电路10E相对于输出耦合电路50的输出阻抗)的大小得以调整。
另外,在LNA1E通过使用了第二输出端子OUT2的单一输出模式而输出高频信号的情况下,连接于输出端子OUT1的T型开关T-Sw1断开,连接于输出端子OUT2的T型开关T-Sw2接通。
T型开关T-Sw3接通。节点nd2b经由接通状态的T型开关T-Sw3而电连接于节点nd2a。由此,在节点nd2a内传输的信号被与在节点nd2b内传输的信号合成。
合成后的信号作为LNA1E的输出信号LNAout,从输出端子OUT2向后级的电路输出。
如此,本实施方式的LNA1E中的单一输出模式得以执行。
<分离输出模式>
使用图63以及图65,对本实施方式的LNA1E的分离输出模式进行说明。
图65是用于说明本实施方式的LNA的分离输出模式的动作例的示意图。
在本实施方式中,与上述的实施方式相同,在LNA1E的分离输出模式时,两个输出端子OUT1、OUT2中这两方被用于信号从LNA1E的输出。
例如如图63的(a)以及图65所示,在分离输出模式时,T型开关T-Sw1、T-Sw2这两方接通。T型开关T-Sw3断开。
由此,在分离模式时,高频信号被设定为能够从LNA1E的两个输出端子输出的状态。
在本实施方式中,在分离输出模式时,放大电路10E内的开关元件Sw21、Sw22a、Sw22b以及输出耦合电路50内的开关Sw23的接通/断开根据由频带选择电路40选择出的频带而得以控制。
如图63的(a)所示,在选择了第一频带(例如859MHz至960MHz的频带)的情况下,开关元件Sw21、Sw22a、Sw23接通。
由此,在放大电路10E内,电容元件Cdx1、Cdx2a以及电阻元件Rdx1被设定为有效状态。在输出耦合电路50内,电阻元件Rox被设定为有效状态。
开关元件Sw22b断开。由此,在放大电路10E内,电容元件Cdx2b以及电阻元件Rdx2被设定为无效状态。
如此,在第一频带的选择时,形成经由了节点nd11、nd12间的电容元件Cdx1以及电阻元件Rdx的传递路径、经由了节点nd1a、nd1b间的电容元件Cdx2a的传递路径以及经由了节点nd2a、nd2b间的电阻元件Rox的传递路径。
另外,图65示出了选择第一频带的情况下的LNA1E的状态。
在选择了第二频带(例如717MHz至821MHz的频带)的情况下,与第一频带的选择时相同,开关元件Sw21、Sw22a、Sw23接通,开关元件Sw22b断开。
由此,在第二频带的选择时,与第一频带的选择时相同,多个传递路径分别形成于各节点间。
在选择了第三频带(例如617MHz至652MHz的频带)的情况下,开关元件Sw22b接通。由此,电容元件Cdx2b以及电阻元件Rdx2被设定为有效状态。
开关元件Sw21、Sw22a、Sw23断开。由此,电容元件Cdx1、Cdx2a以及电阻元件Rdx1、Rox被设定为无效状态。
如此,在第三频带的选择时,形成经由了节点nd1a、nd1b间的电容元件Cdx2b以及电阻元件Rdx2的传递路径。
如此,选择出的频带的高频信号通过形成的传递路径而从输入端子LNAin向输出端子OUT传输。
如图63的(b)所示,在分离输出模式中,可变电容元件Cdd1a、Cdd2a的电容值以及可变电容元件Cout1a、Cout2a的电容值根据由频带选择电路40选择出的频带而得以控制。如此,对应于选择出的频带,放大电路10E的阻抗(例如放大电路10E相对于频带选择电路40的输入阻抗以及/或者放大电路10E相对于输出耦合电路50的输出阻抗)的大小得以调整。
传递到输出耦合电路50的信号从两个输出端子OUT1、OUT2向后级的电路输出。
如此,本实施方式的LNA1E中的分离输出模式得以执行。
(6c)特性
参照图66至图72,对本实施方式的LNA1E的特性进行说明。
图66至图71示出了本实施方式的LNA1E的构成例的模拟结果。
图66至图71的(a)是表示本实施方式的LNA1E中的频率与S参数的关系的图表。在图66至图71的(a)中,示出了S参数中的S11(=S(1,1))、S22(=S(2,2))、S21(=S(2,1))、S23(=S(2,3))相关的频率特性。S参数中的端口1与多个输入端子SWin中的能动端子对应,端口2与LNA1E的输出端子OUT1对应,端口3与LNA1E的输出端子OUT2对应。
在图66至图71的(a)中,图表的横轴与频率(单位:GHz)对应,图表的纵轴与增益/损失(单位:dB)对应。
图66至图71的(b)是表示本实施方式的LNA1E中的频率与噪声指数的关系的图表。
在图66至图71的(b)中,图表的横轴与频率(单位:GHz)对应,图表的纵轴与噪声指数(单位:dB)对应。
另外,在本实施方式中,第一频带与859MHz至960MHz的频带对应,第二频带与717MHz至821MHz的频带对应,第三频带与617MHz至652MHz的频带对应。
在该模拟中,向本实施方式的LNA1E供给的电压VDDLNA被设定为1.2V。
图66示出了第一频带中的本实施方式的LNA1E的单一输出模式中的小信号特性。
如图66的(a)所示,在“m6(859MHz)”至“m7(960MHz)”的频带中,频带中心增益S21为21.981dB。反射损耗S11为-9.662dB以下。反射损耗S22为-12.817dB以下。参数S23为-65.125dB以下。
如图66的(b)所示,在“m15(859MHz)”至“m16(960MHz)”的频带中,噪声指数在0.900dB至0.925dB的范围内变化。
图67示出了第一频带中的本实施方式的LNA的分离输出模式中的小信号特性。
如图67的(a)所示,在“m6(859MHz)”至“m7(960MHz)”的频带中,频带中心增益S21为21.156dB。反射损耗S11为-10.434dB以下。反射损耗S22为-15.327dB以下。参数S23为-27.558dB以下。
如图67的(b)所示,在“m15(859MHz)”至“m16(960MHz)”的频带中,噪声指数在0.973dB至1.021dB的范围内变化。
图68示出了第二频带中的本实施方式的LNA的单一输出模式中的小信号特性。
如图68的(a)所示,在“m4(717MHz)”至“m5(821MHz)”的频带中,频带中心增益S21为21.415dB。反射损耗S11为-6.575dB以下。反射损耗S22为-12.083dB以下。参数S23为-68.219dB以下。
如图68的(b)所示,在“m13(717MHz)”至“m14(821MHz)”的频带中,噪声指数在0.726dB至0.696dB的范围内变化。
图69示出了第二频带中的本实施方式的LNA的分离输出模式中的小信号特性。
如图69的(a)所示,在“m4(717MHz)”至“m5(821MHz)”的频带中,频带中心增益S21为21.043dB。反射损耗S11为-8.946dB以下。反射损耗S22为-18.871dB以下。参数S23为-28.077dB以下。
如图69的(b)所示,在“m13(717MHz)”至“m14(821MHz)”的频带中,噪声指数为0.81dB左右。
图70示出了第三频带中的本实施方式的LNA的单一输出模式中的小信号特性。
如图70的(a)所示,在“m2(617MHz)”至“m3(652MHz)”的频带中,频带中心增益S21为21.313dB。反射损耗S11为-6.648dB以下。反射损耗S22为-18.985dB以下。参数S23为-72.21dB以下。
如图70的(b)所示,在“m11(617MHz)”至“m12(652MHz)”的频带中,噪声指数在0.733dB至0.709dB的范围内变化。
图71示出了第三频带中的本实施方式的LNA的分离输出模式中的小信号特性。
如图71的(a)所示,在“m2(617MHz)”至“m3(652MHz)”的频带中,频带中心增益S21为20.945dB。反射损耗S11为-8.478dB以下。反射损耗S22为-14.344dB以下。参数S23为-40.022dB以下。
如图70的(b)所示,在“m11(617MHz)”至“m12(652MHz)”的频带中,噪声指数为0.86dB左右。
如图66至图71所示,各S参数以及噪声指数根据供给的高频信号的频率以及LNA的动作模式而推移。
图72示出了本实施方式的LNA的小信号特性的模拟结果的一览。
在图72中,关于“S21”的S参数,示出了频带的中心值。关于噪声指数NF、“S11”、“S22”以及“S23”的S参数,示出了频带内最差值。
在本实施方式中,在LNA1E以分离输出模式动作的情况下,“S23”的参数有时成为最差值。例如本实施方式中的“S23”的参数的最差值为-27.6B。
本实施方式的LNA1E即使“S23”的参数是最差值,也能够相对于一般要求的“S23”的参数值(例如-25dB)确保足够的余量。
因而,第六实施方式的LNA1E能够实现各种动作模式并且提高特性。
(7)第七实施方式
参照图73至图91,对第七实施方式的LNA进行说明。
(7a)构成例
图73是表示本实施方式的LNA的构成例的电路图。
在本实施方式中,在LNA1F还包含用于旁路模式的旁路电路这一点,与第六实施方式的LNA不同。
由此,本实施方式的LNA1F能够实现旁路模式的动作。
<放大电路>
如图73所示,级联连接放大电路10F与第六实施方式(参照图62)相同,包含两个核心电路101E1、101E2。
两个核心电路101E1、101E2共同地连接于用于源极负反馈的感应元件Ls。另外,电容元件Cx以及感应元件Lext1(以及感应元件Ls)对于两个核心电路101E1、101E2作为输入匹配电路发挥功能。
在核心电路101E1中,晶体管FET11以及晶体管FET21以串联的方式在感应元件Ls与节点nd1a之间连接。
在核心电路101E2中,晶体管FET12以及晶体管FET22以串联的方式在感应元件Ls与节点nd1b之间连接。
在本实施方式中,电容元件Cdx1以及电阻元件Rdx1在没有开关元件的情况下在节点nd11与节点nd12之间以串联的方式连接。
由此,在本实施方式中,电容元件Cdx1以及电阻元件Rdx1不依赖于LNA1F的动作模式地始终被设定为有效状态。
利用电容元件Cdx1以及电阻元件Rdx1,本实施方式的LNA的分离输出模式时的特性得以改善。
输出匹配电路102F包含可变感应元件Ld1z、Ld2z、电容元件Cdx2、可变电容元件Cout1z、Cout2z以及开关元件Sw1L、Sw2L。
可变感应元件Ld1z的一个端子连接于电压端子VDDLNA。可变感应元件Ld1z的另一个端子连接于节点ndx1。
可变感应元件Ld2z的一个端子连接于电压端子VDDLNA。可变感应元件Ld2z的另一个端子连接于节点ndx2。
可变电容元件Cout1z的一个端子连接于节点ndx1。可变电容元件Cout1z的另一个端子连接于节点nd2a。
电容元件Cout2z的一个端子连接于节点ndx2。可变电容元件Cout2z的另一个端子连接于节点nd2b。
开关元件Sw1L的一个端子连接于节点ndx1。开关元件Sw1L的另一个端子连接于节点nd1a。
开关元件Sw2L的一个端子连接于节点ndx2。开关元件Sw2L的另一个端子连接于节点nd1b。
在本实施方式中,电容元件Cdx2在没有开关元件的情况下连接于节点nd1a与节点nd2b之间。电容元件Cdx2的一个端子连接于节点nd1a。电容元件Cdx2的另一个端子连接于节点nd1b。由此,在本实施方式中,电容元件Cdx2不依赖于LNA1F的动作模式地始终被设定为有效状态。
利用电容元件Cdx2,本实施方式的LNA的分离输出模式时的特性得以改善。
可变感应元件Ld1z、Ld2z作为可变并联电感器发挥功能。可变电容元件Cout1z、Cout2z作为可变串联电容器发挥功能。
例如可变感应元件Ld1z、Ld2z被控制为,可变感应元件Ld1z的感应值成为与可变感应元件Ld2z的感应值相同的值。例如可变电容元件Cout1z、Cout2z被控制为,可变电容元件Cout1z的电容值成为与可变电容元件Cout2z的电容值相同的值。
另外,也可以是,取代在连接于电压端子VDDLNA的并联电感器中使用可变感应元件,而如第四实施方式(参照图47)那样将可变并联电容元件设于输出匹配电路102F内。
<频带选择电路>
频带选择电路40具有与上述的实施方式中的频带选择电路实质上相同的电路构成。
频带选择电路40包含多个输入端子SWin1、SWin2、SWin3。多个输入端子SWin1、SWin2、SWin3接收相互不同的频带的高频信号RFin1、RFin2、RFin3。
各输入端子SWin1、SWin2、SWin3经由多个开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G中的对应的一个开关元件连接于输出端子SWout。
在本实施方式的LNA的放大模式时,高频信号基于选择出的频带,经由多个开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G中的接通状态的开关元件而送至输出端子SWout。
<旁路电路>
旁路电路20X设于频带选择电路40与输出匹配电路102F的内部节点ndx1、ndx2之间。
旁路电路20X包含多个电容元件Cbyp2、Cbyp3、Csplt1、Csplt2以及多个开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B、Sw4B、Sw5B、Sw5S。
开关元件Sw1B的一个端子连接于频带选择电路40的第一输入端子SWin1。开关元件Sw1B的另一个端子连接于节点nd9。
电容元件Cbyp2的一个端子连接于频带选择电路40的第二输入端子SWin2。电容元件Cbyp2的另一个端子连接于开关元件Sw2B的一个端子。开关元件Sw2B的另一个端子连接于节点nd9。
电容元件Cbyp2通过串联谐振作用,能够减少外部电感器Lext2的影响。
电容元件Cbyp3的一个端子连接于频带选择电路40的第三输入端子SWin3。电容元件Cbyp3的另一个端子连接于开关元件Sw3B的一个端子。开关元件Sw3B的另一个端子连接于节点nd9。
电容元件Cbyp3通过串联谐振作用,能够减少外部电感器Lext3的影响。
例如开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B作为旁路电路20X的输入节点(输入节点集)发挥功能。对应于应接收的高频信号,开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B中的某一个开关元件作为有效状态的输入节点发挥功能。
开关元件Sw5S的一个端子连接于节点nd9。开关元件Sw5S的另一个端子连接于接地端子。开关元件Sw5S作为分路开关发挥功能。开关元件Sw5S在旁路电路的非能动时接通。由此,开关元件Sw5S将非有效状态的节点nd9连接于接地端子。
电容元件Csplt1以及开关元件Sw4B在节点ndx1与节点nd9之间以串联的方式连接。
开关元件Sw4B的一个端子连接于节点nd9。开关元件Sw4B的另一个端子连接于电容元件Csplt1的一个端子。电容元件Csplt1的另一个端子连接于节点ndx1。例如开关元件Sw4B的另一个端子作为旁路电路20X的第一输出节点发挥功能。
电容元件Csplt2以及开关元件Sw5B在节点ndx2与节点nd9之间以串联的方式连接。例如电容元件Csplt2的电容值与电容元件Csplt1的电容值相同。
开关元件Sw5B的一个端子连接于节点nd9。开关元件Sw5B的另一个端子连接于电容元件Csplt2的一个端子。电容元件Csplt2的另一个端子连接于节点ndx2。例如开关元件Sw5B的另一个端子作为旁路电路20X的第一输出节点发挥功能。
在本实施方式的LNA的旁路模式时,基于选择出的频带,多个开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B中的一个开关元件接通。由此,在旁路电路20X内,包含接通状态的开关元件的旁路路径成为有效状态。形成的旁路路径从频带选择电路40的输入端子RFin到达输出耦合电路50A。
在旁路模式时,高频信号基于选择出的频带,经由多个开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B中的接通状态的开关元件送至输出耦合电路50A。
例如开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B、Sw4B、Sw5B、Sw5S的接通/断开的控制由RFIC电路、控制电路990(或者RFIC940)执行。
<输出耦合电路>
输出耦合电路50A与第六实施方式相同,包含三个T型开关T-Sw1、T-Sw2、T-Sw3。
在本实施方式中,可变电阻元件Rox不经由开关元件地连接于节点nd2a、节点nd2b间。
利用可变电阻元件Rox,本实施方式的LNA的分离输出模式时的特性得以改善。
另外,也可以为了可变电阻元件Rox的有效化/无效化而将开关元件设于可变电阻元件Rox与节点nd2a之间。
(7b)动作例
参照图74至图78,对本实施方式的LNA的动作例进行说明。
图74是用于说明本实施方式的LNA的动作例的图。
如图74所示,本实施方式的LNA通过LNA内的开关的接通/断开的控制,能够实现12的动作模式。
<放大模式>
参照图74以及图75,对本实施方式的LNA的放大模式的动作例进行说明。
在图75中,示意地表示LNA1内的信号到达节点nd2a、nd2b为止的传递路径。
在LNA1F的放大模式时,旁路电路20X内的开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B、Sw4B、Sw5B断开。分路开关Sw5S接通。
由此,旁路电路20X与放大电路10F电分离。如此,在放大模式时,旁路电路20X被设定为无效状态。在这种情况下,在旁路电路20X内,旁路电路20X的输入节点(包含开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B中的接通状态的开关元件的节点)与连接于开关元件Sw4B、Sw5B的节点(例如节点ndx1、ndx2)成为非导通状态。
在频带选择电路40内,对应于选择出的频带,多个开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G中的某一个开关元件接通。分路开关Sw4S断开。另外,在频带选择电路40内的多个分路开关Sw1S、Sw2S、Sw3S中,断开与供选择出的频带的信号传递的信号路径连接的分路开关,并接通与供非选择的频带的信号传递的信号路径连接的分路开关。
多个输入端子RFin中的某一个输入端子经由接通状态的开关元件电连接于放大电路10F的输入端子LNAin。
由此,高频信号RFin被供给到放大电路10F的核心电路101E1、101E2。
在放大模式时,放大电路10F内的开关元件Sw1L、Sw2L这两方接通。
核心电路101E1、101E2的各个使所供给的高频信号RFin放大。
放大后的信号RFamp1经由接通状态的开关元件Sw1L以及可变电容元件Cout1z向节点nd2a传递。放大后的信号RFamp2经由接通状态的开关元件Sw2L以及可变电容元件Cout2z向节点nd2b传递。
另外,如图74所示,在放大模式时,对应于选择出的频带,可变感应元件Ld1z、Ld2z的感应值以及可变电容元件Cout1z、Cout2z的电容值被适当设定。
如此,本实施方式的LNA1F中的放大模式的动作得以执行。
<旁路模式>
参照图74以及图76,对本实施方式的LNA1F的旁路模式的动作例进行说明。
在图76中,示意地表示LNA1内的信号到达节点nd2a、nd2b为止的传递路径。
在旁路模式时,开关元件Sw1L、Sw2L断开。由此,核心电路101E1、102E2与节点ndx1、ndx2电分离。
在频带选择电路40内,开关元件Sw1G、Sw2G、Sw3G断开。
对应于选择出的频带,多个分路开关Sw1S、Sw2S、Sw3S的接通以及断开得以控制。分路开关Sw4S接通。
在旁路模式时,对应于选择出的频带,多个开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B中的一个开关元件接通。由此,输入端子SWin经由接通状态的开关元件(以及电容元件Cbyp)电连接于节点nd9。
开关元件Sw4B、Sw5B接通。由此,节点nd9经由接通状态的开关元件Sw4B、Sw5B以及电容元件Csplt1、Csplt2分别连接于节点nd1x、nd2x。
在旁路电路20X内,高频信号RFin经由接通状态的开关元件(以及电容元件Cbyp)到达节点nd9。
到达了节点nd9的高频信号RFin经由接通状态的开关元件Sw4B、Sw5B以及电容元件Csplt1、Csplt2、Cout1z、Cout2z而到达节点nd2a、nd2b。
例如在后述的分离输出模式中,到达了节点nd9的高频信号RFin向开关元件Sw4B侧(节点ndx1、nd2a侧)与开关元件Sw5B侧(节点ndx2、nd2b侧)分支。
在这种情况下,如图74所示,分别设定了电容元件Csplt1、Csplt2、Cout1z、Cout2z的电容值以及可变感应元件Ld1z、Ld2z的感应值以及可变电阻元件Rox的电阻值,以使电容元件(串联电容器)Csplt1、Csplt2、可变感应元件(并联电感器)Ld1z、Ld2z以及可变电容元件(串联电容器)Cout1z、Cout2z以及输出耦合电路50A内的可变电阻元件Rox作为分离器发挥功能。
如此,在本实施方式的LNA1F中的旁路模式时,旁路电路20X被设定为有效状态。在这种情况下,在旁路电路20X内,旁路电路20X的输入节点(包含开关元件Sw1B、Sw2B、Sw3B中的接通状态的开关元件的节点)经由接通状态的开关元件4B、5B而与节点ndx1、ndx2成为导通状态。高频信号RFin经由导通状态的节点从旁路电路20X被送向输出耦合电路50A。
如以上那样,本实施方式的LNA1F中的旁路模式下的动作得以执行。
<单一输出模式>
参照图74以及图77,对本实施方式的LNA1F的单一输出模式的动作例进行说明。
在图77中,示意地表示LNA1内的信号从节点nd2a、nd2b向输出端子侧的传递路径。
如图77所示,在本实施方式的LNA1F的单一输出模式中,与第六实施方式相同,在输出耦合电路50A中,T型开关T-Sw1、T-Sw2中的一方对应于选择出的输出端子(这里,输出端子OUT1)而接通。由此,本实施方式的LNA1F被设定为,可输出使用了两个输出端子OUT1、OUT2中的被选择的一个输出端子的信号的状态。
如上述那样,利用放大模式或者旁路模式,高频信号RF1、RF2被分别传递到节点nd2a、nd2b。
T型开关T-Sw3接通。在本实施方式中,可变电阻元件Rox在两个节点nd2a、nd2b间为有效状态。由此,节点nd2a的信号RF1被与节点nd2b的信号RF2合成。
该信号作为LNA的输出信号RFout,经由接通状态的T型开关从两个输出端子OUT1、OUT2中的被选择的一个输出端子被送向后级的电路。
如此,本实施方式的LNA1F中的单一输出模式下的动作得以执行。
<分离输出模式>
参照图74以及图78,对本实施方式的LNA的分离输出模式的动作例进行说明。
在图78中,示意地表示LNA1内的信号从节点nd2a、nd2b向输出端子侧的传递路径。
如图78所示,在本实施方式的LNA的分离输出模式中,与第六实施方式相同,在输出合成电路50A中,T型开关T-Sw1、T-Sw2这两方接通。由此,本实施方式的LNA1F被设定为,能够输出使用了两个输出端子OUT1、OUT2的信号的状态。
在分离输出模式中,T型开关T-Sw3断开。
信号RF1、RF2对应于LNA1F的放大模式以及旁路模式而分别到达节点nd2a、nd2b。
如上述那样,在本实施方式的LNA1F通过旁路模式动作的情况下,到达了节点nd9的高频信号向RFin开关元件Sw4B侧与开关元件Sw5B侧分支。
在这种情况下,如图74所示,分别设定了电容元件Csplt1、Csplt2、Cout1z、Cout2z的电容值以及可变感应元件Ld1z、Ld2z的感应值以及可变电阻元件Rox的电阻值,以使电容元件(串联电容器)Csplt1、Csplt2、可变感应元件(并联电感器)Ld1z、Ld2z以及可变电容元件(串联电容器)Cout1z、Cout2z以及输出耦合电路50A内的可变电阻元件Rox作为分离器发挥功能。
到达了节点nd2a、nd2b的信号分别经由接通状态的T型开关T-Sw1、T-Sw2,作为LNA的高频信号Rfout而从两个输出端子OUT1、OUT2分别送向后级的电路。
如此,本实施方式的LNA1F中的分离输出模式下的动作得以执行。
(7c)特性
参照图79至图91,对本实施方式的LNA的特性进行说明。
图79至图90示出了本实施方式的LNA的构成例的模拟结果。
图79至图90的(a)是表示本实施方式的LNA1F中的频率与S参数的关系的图表。在图79至图90的(a)中,示出了S参数中的S11(=S(1,1))、S22(=S(2,2))、S21(=S(2,1))、S23(=S(2,3))相关的频率特性。S参数中的端口1与多个输入端子SWin中的能动的端子对应,端口2与LNA1F的输出端子OUT1对应,端口3与LNA1F的输出端子OUT2对应。
在图79至图90的(a)中,图表的横轴与频率(单位:GHz)对应,图表的纵轴与增益/损失(单位:dB)对应。
图79至图90的(b)是表示本实施方式的LNA1F中的频率与噪声指数的关系的图表。
在图79至图90的(b)中,图表的横轴与频率(单位:GHz)对应,图表的纵轴与噪声指数(单位:dB)对应。
另外,在本实施方式中,第一频带与859MHz至960MHz的频带对应,第二频带与717MHz至821MHz的频带对应,第三频带与617MHz至652MHz的频带对应。
在该模拟中,向本实施方式的LNA供给的电压VDDLNA被设定为1.2V。
图79示出了第一频带中的本实施方式的LNA的放大模式以及单一输出模式中的小信号特性。
如图79的(a)所示,在“m6(859MHz)”至“m7(960MHz)”的频带中,频带中心增益S21为22.761dB。反射损耗S11为-9.273dB以下。反射损耗S22为-12.301dB以下。参数S23为-64.768dB以下。
如图79的(b)所示,在“m15(859MHz)”至“m16(960MHz)”的频带中,噪声指数在0.898dB至0.923dB的范围内变化。
图80示出了第一频带中的本实施方式的LNA的放大模式以及分离输出模式中的小信号特性。
如图80的(a)所示,在“m6(859MHz)”至“m7(960MHz)”的频带中,频带中心增益S21为20.934dB。反射损耗S11为-11.215dB以下。反射损耗S22为-19.028dB以下。参数S23为-27.895dB以下。
如图80的(b)所示,在“m15(859MHz)”至“m16(960MHz)”的频带中,噪声指数在0.984dB至1.031dB的范围内变化。
图81示出了第一频带中的本实施方式的LNA的旁路模式以及单一输出模式中的小信号特性。
如图81的(a)所示,在“m6(859MHz)”至“m7(960MHz)”的频带中,频带中心增益S21为-2.163dB。反射损耗S11为-12.773dB以下。反射损耗S22为-17.016dB以下。参数S23为-64.682dB以下。
如图81的(b)所示,在“m15(859MHz)”至“m16(960MHz)”的频带中,噪声指数在2.291dB至1.999dB的范围内变化。
图82示出了第一频带中的本实施方式的LNA的旁路模式以及分离输出模式中的小信号特性。
如图82的(a)所示,在“m6(859MHz)”至“m7(960MHz)”的频带中,频带中心增益S21为-5.892dB。反射损耗S11为-11.214dB以下。反射损耗S22为-18.787dB以下。参数S23为-28.690dB以下。
如图82的(b)所示,在“m15(859MHz)”至“m16(960MHz)”的频带中,噪声指数在6.182dB至5.693dB的范围内变化。
图83示出了第二频带中的本实施方式的LNA的放大模式以及单一输出模式中的小信号特性。
如图83的(a)所示,在“m4(717MHz)”至“m5(821MHz)”的频带中,频带中心增益S21为22.737dB。反射损耗S11为-6.143dB以下。反射损耗S22为-12.088dB以下。参数S23为-67.895dB以下。
如图83的(b)所示,在“m13(717MHz)”至“m14(821MHz)”的频带中,噪声指数在0.748dB至0.735dB的范围内变化。
图84示出了第二频带中的本实施方式的LNA的放大模式以及分离输出模式中的小信号特性。
如图84的(a)所示,在“m4(717MHz)”至“m5(821MHz)”的频带中,频带中心增益S21为20.739dB。反射损耗S11为-9.15dB以下。反射损耗S22为-14.788dB以下。参数S23为-29.669dB以下。
如图84的(b)所示,在“m13(717MHz)”至“m14(821MHz)”的频带中,噪声指数在0.839dB至0.854dB的范围内变化。
图85示出了第二频带中的本实施方式的LNA的旁路模式以及单一输出模式中的小信号特性。
如图85的(a)所示,在“m4(717MHz)”至“m5(821MHz)”的频带中,频带中心增益S21为-2.723dB。反射损耗S11为-12.358dB以下。反射损耗S22为-18.425dB以下。参数S23为-69.191dB以下。
如图85的(b)所示,在“m13(717MHz)”至“m14(821MHz)”的频带中,噪声指数在3.114dB至2.458dB的范围内变化。
图86示出了第二频带中的本实施方式的LNA的旁路模式以及分离输出模式中的小信号特性。
如图86的(a)所示,在“m4(717MHz)”至“m5(821MHz)”的频带中,频带中心增益S21为-6.15dB。反射损耗S11为-10.115dB以下。反射损耗S22为-20.55dB以下。参数S23为-28.458dB以下。
如图86的(b)所示,在“m13(717MHz)”至“m14(821MHz)”的频带中,噪声指数在6.683dB至5.840dB的范围内变化。
图87示出了第三频带中的本实施方式的LNA的放大模式以及单一输出模式中的小信号特性。
如图87的(a)所示,在“m2(617MHz)”至“m3(652MHz)”的频带中,频带中心增益S21为23.643dB。反射损耗S11为-6.587dB以下。反射损耗S22为-18.093dB以下。参数S23为-72.208dB以下。
如图87的(b)所示,在“m11(617MHz)”至“m12(652MHz)”的频带中,噪声指数在0.757dB至0.743dB的范围内变化。
图88示出了第三频带中的本实施方式的LNA的放大模式以及分离输出模式中的小信号特性。
如图88的(a)所示,在“m2(617MHz)”至“m3(652MHz)”的频带中,频带中心增益S21为21.917dB。反射损耗S11为-9.283dB以下。反射损耗S22为-22.678dB以下。参数S23为-33.418dB以下。
如图88的(b)所示,在“m11(617MHz)”至“m12(652MHz)”的频带中,噪声指数为0.83dB左右。
图89示出了第三频带中的本实施方式的LNA的旁路模式以及单一输出模式中的小信号特性。
如图89的(a)所示,在“m2(617MHz)”至“m3(652MHz)”的频带中,频带中心增益S21为-2.784dB。反射损耗S11为-13.244dB以下。反射损耗S22为-21.067dB以下。参数S23为-72.254dB以下。
如图89的(b)所示,在“m11(617MHz)”至“m12(652MHz)”的频带中,噪声指数在2.98dB至2.68dB的范围内变化。
图90示出了第三频带中的本实施方式的LNA的旁路模式以及分离输出模式中的小信号特性。
如图90的(a)所示,在“m2(617MHz)”至“m3(652MHz)”的频带中,频带中心增益S21为-6.652dB。反射损耗S11为-9.498dB以下。反射损耗S22为-26.109dB以下。参数S23为-32.98dB以下。
如图90的(b)所示,在“m11(617MHz)”至“m12(652MHz)”的频带中,噪声指数在6.959dB至6.550dB的范围内变化。
如图79至图90所示,各S参数以及噪声指数对应于供给的高频信号的频率以及LNA的动作模式而推移。
图91示出了本实施方式的LNA的小信号特性的模拟结果的一览。
在图91中,关于“S21”的S参数,示出了频带的中心值。关于噪声指数NF、“S11”、“S22”、“S23”的S参数,示出了频带内的最差值。
在本实施方式中,在LNA以分离输出模式动作的情况下,“S23”的参数有成为最差值的情况。例如本实施方式中的“S23”的参数的最差值为-27.9dB。
本实施方式的LNA即使“S23”的参数是最差值,也能够相对于一般要求的“S23”的参数值(例如-25dB)确保足够的余量。
如以上那样,第七实施方式的LNA能够实现各种动作模式并且提高特性。
(8)其他
在上述的实施方式中,本实施方式的LNA(半导体电路)被应用于无线通信系统。
但是,本实施方式的LNA也可以应用于无线通信系统以外的器件。
上述的多个实施方式的LNA的构成也可以被适当组合。
虽然说明了本发明的几个实施方式,但这些实施方式是作为例子而提出的,并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施,在不脱离发明的主旨的范围内,能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围、主旨中,并且包含在权利要求书所记载的发明与其等效的范围内。

Claims (20)

1.一种半导体电路,具备:
放大电路,包含级联连接的第一晶体管以及第二晶体管,使经由输入端子向所述第一晶体管的栅极供给的信号放大;
输出电路,包含连接于所述放大电路的第一节点、第一输出端子以及第二输出端子,并使用第一输出模式或者第二输出模式执行输出动作,该第一输出模式使用了所述第一输出端子以及所述第二输出端子中的某一个输出端子,所述第二输出模式使用了所述第一输出端子以及所述第二输出端子;以及
旁路电路,连接在所述输入端子与所述第一节点之间,
所述输出电路包含:
第一开关电路,连接在第二节点与所述第一输出端子之间;
第二开关电路,连接在第三节点与所述第二输出端子之间;
第三开关电路,连接在所述第二节点与所述第三节点之间;
第一无源电路,连接于所述第二节点;
第二无源电路,连接于所述第三节点;以及
至少一个第三无源电路,连接在所述第二节点与所述第三节点之间。
2.根据权利要求1所述的半导体电路,
在所述第一输出模式时,
所述第一开关电路以及所述第二开关电路中的某一个开关电路与所述第三开关电路成为导通状态,
在所述第二输出模式时,
所述第一开关电路以及所述第二开关电路这两者成为导通状态,所述第三开关电路成为非导通状态。
3.根据权利要求1所述的半导体电路,
所述第一无源电路包含:
第一感应元件,连接在所述第一节点与所述第二节点之间;以及
一个以上的第一电容元件,连接在所述第二节点与第二电压端子之间,
所述第二无源电路包含:
第二感应元件,连接在所述第一节点与所述第三节点之间;以及
一个以上的第二电容元件,连接在所述第三节点与第三电压端子之间,
所述第三无源电路包含连接在所述第二节点与所述第三节点之间的电阻元件。
4.根据权利要求1所述的半导体电路,
所述第一无源电路包含:
第一可变电容元件,连接在所述第一节点与第四节点之间;
第二可变电容元件,连接在所述第四节点与所述第二节点之间;以及
第一感应元件,连接在所述第四节点与第四电压端子之间,
所述第二无源电路包含:
第三可变电容元件,连接在所述第一节点与第五节点之间;
第四可变电容元件,连接在所述第五节点与所述第三节点之间;以及
第二感应元件,连接在所述第五节点与第五电压端子之间,
所述第三无源电路包含位于所述第二节点与所述第三节点之间的可变电阻元件,
在所述第一输出模式时,
所述第一感应元件以及所述第二感应元件中的某一感应元件成为无效状态。
5.根据权利要求1所述的半导体电路,还具备:
感应元件,连接于所述输入端子;
电容元件,具有连接于所述感应元件的第一端子和第二端子;以及
开关元件,具有连接于所述输入端子以及所述旁路电路的第三端子、连接于所述第二端子的第四端子,
在所述信号为第一频带的信号的情况下,所述开关元件接通,
在所述信号为与所述第一频带的信号不同的第二频带的信号的情况下,所述开关元件断开。
6.一种半导体电路,具备:
放大电路,包含级联连接的第一晶体管以及第二晶体管,使经由第一输入端子向所述第一晶体管的栅极供给的信号放大;
输出电路,包含连接于所述放大电路的第一节点、第一输出端子以及第二输出端子,并使用第一输出模式或者第二输出模式执行输出动作,该第一输出模式使用了所述第一输出端子以及所述第二输出端子中的某一个输出端子,所述第二输出模式使用了所述第一输出端子以及所述第二输出端子;以及
第一旁路电路,连接在所述第一输入端子与所述第一节点之间,
所述放大电路包含连接在所述第二晶体管的漏极与所述第一节点之间的输出匹配电路,
所述输出电路包含:
第一开关元件,连接在所述第一节点与第二节点之间;
第一无源电路,连接在所述第二节点与所述第一输出端子之间;
第二开关元件,连接在所述第一节点与第三节点之间;
第二无源电路,连接在所述第三节点与所述第二输出端子之间;以及
第三无源电路,包含连接在所述第一输出端子与所述第二输出端子之间的第三开关元件。
7.根据权利要求6所述的半导体电路,
还具备连接在所述第一旁路电路与所述第一节点之间的阻抗转换电路,
在所述第一输出模式时,
所述第一开关元件以及所述第二开关元件中的某一个开关元件成为导通状态,所述第三开关元件成为非导通状态,
在所述第二输出模式时,
所述第一开关元件、所述第二开关元件以及所述第三开关元件成为导通状态。
8.根据权利要求7所述的半导体电路,
在所述第二输出模式时、并且所述信号经由所述第一旁路电路向所述输出电路供给的情况下,所述阻抗转换电路的输出阻抗的绝对值比所述阻抗转换电路的输入阻抗的绝对值小,
在所述信号经由所述放大电路向所述输出电路供给的情况下,所述输出匹配电路的输出阻抗的绝对值比所述阻抗转换电路的输入阻抗的绝对值小。
9.根据权利要求7所述的半导体电路,
所述阻抗匹配电路包含:
感应元件,连接在所述第一旁路电路与第一电压端子之间;
第一电容元件,连接在所述第一旁路电路与第二电压端子之间;
第二电容元件,连接在所述第一旁路电路与第三电压端子之间;
第四开关元件,连接在所述第一旁路电路与所述第一节点之间;以及
一个以上的第三电容元件,在所述第一旁路电路与所述第一节点之间以并联的方式与所述第四开关元件连接。
10.根据权利要求7所述的半导体电路,
所述第一无源电路包含:
所述第二节点与第六节点之间的第一可变电容元件;
所述第六节点与所述第一输出端子之间的第二可变电容元件;以及
所述第六节点与第四电压端子之间的第二感应元件,
所述第二无源电路包含:
所述第三节点与第七节点之间的第三可变电容元件;
所述第七节点与所述第二输出端子之间的第四可变电容元件;以及
所述第七节点与第五电压端子之间的第三感应元件,
所述第三无源电路包含位于所述第一输出端子与所述第三开关元件之间的电阻元件。
11.根据权利要求7所述的半导体电路,
所述输出匹配电路包含:
第一电容元件,连接在所述第二晶体管的漏极与所述第一节点之间;
感应元件,连接在所述第二晶体管的漏极与第六电压端子之间;
电阻元件,连接在所述第二晶体管的漏极与所述第六电压端子之间;以及
第二电容元件,连接在所述第二晶体管的漏极与第七电压端子之间。
12.根据权利要求6所述的半导体电路,
还具备连接在所述第一输入端子与第五节点之间的第二旁路电路,
所述第五节点设置在所述第二晶体管的漏极与所述输出匹配电路的输入节点之间,
所述第一节点连接于所述第一旁路电路的输出节点,
所述第五节点连接于所述第二旁路电路的输出节点。
13.根据权利要求12所述的半导体电路,
在所述第一输出模式时,所述第一开关元件以及所述第二开关元件中的某一个开关元件成为导通状态,所述第三开关元件成为非导通状态,
在所述第二输出模式时,所述第一开关元件至所述第三开关元件成为导通状态,
在所述信号经由所述第一旁路电路向所述第一节点供给的情况下,所述第二旁路电路的输入节点经由导通状态的第四开关元件连接于第八电压端子。
14.根据权利要求13所述的半导体电路,
在所述信号经由所述第二旁路电路向所述第五节点供给的情况下,所述第二输出模式中的所述输出匹配电路的输出阻抗的绝对值比50Ω小。
15.根据权利要求12所述的半导体电路,
所述第一无源电路包含:
所述第二节点与第六节点之间的第一可变电容元件;
所述第六节点与所述第一输出端子之间的第二可变电容元件;以及
所述第六节点与第九电压端子之间的第二感应元件,
所述多个第二无源电路包含:
所述第三节点与第七节点之间的第三可变电容元件;
所述第七节点与所述第二输出端子之间的第四可变电容元件;以及
所述第七节点与第十电压端子之间的第三感应元件,
所述第三无源电路包含位于所述第一输出端子与所述第三开关元件之间的电阻元件。
16.根据权利要求12所述的半导体电路,
所述输出匹配电路包含:
第一电容元件,连接在所述第二晶体管的漏极与所述第一节点之间;
感应元件,连接在所述第二晶体管的漏极与第十一电压端子之间;以及
电阻元件,连接在所述第二晶体管的漏极与所述第十一电压端子之间。
17.一种半导体电路,具备:
输入端子,被供给信号;
输入匹配电路,连接于所述输入端子;
第一电路,包含级联连接的第一晶体管以及第二晶体管;
第二电路,包含级联连接的第三晶体管以及第四晶体管;
第一输出匹配电路,连接于所述第一电路;
第二输出匹配电路,连接于所述第二电路;
第一无源电路,连接于所述第一晶体管的漏极以及所述第三晶体管的漏极,至少包含一个第一无源元件;
第二无源电路,连接于所述第二晶体管的漏极以及所述第四晶体管的漏极,至少包含一个第二无源元件;
第三无源电路,连接在所述第一输出匹配电路的第一输出节点与所述第二输出匹配电路的第二输出节点之间,至少包含一个第三无源元件;
第一开关电路,连接在第一输出端子与所述第一输出匹配电路之间;
第二开关电路,连接在第二输出端子与所述第二输出匹配电路之间;以及
第三开关电路,连接在所述第一输出匹配电路的所述第一输出节点与所述第二输出匹配电路的所述第二输出节点之间,
所述第一晶体管的源极以及所述第三晶体管的源极连接于感应元件,
所述第一晶体管的栅极以及所述第三晶体管的栅极连接于第一节点,所述第一节点被供给来自所述输入端子的所述信号,
所述第一节点经由所述输入匹配电路连接于所述输入端子,
所述第二晶体管的源极连接于所述第一晶体管的所述漏极,
所述第四晶体管的源极连接于所述第三晶体管的所述漏极,
所述第二晶体管的所述漏极连接于第二节点,
所述第四晶体管的所述漏极连接于第三节点,
所述第二晶体管的栅极以及所述第四晶体管的栅极连接于电压端子,
所述第一输出匹配电路连接在所述第二节点与第四节点之间,
所述第二输出匹配电路连接在所述第三节点与第五节点之间,
所述第四节点经由所述第三无源电路连接于所述第五节点,
所述第一开关电路连接在所述第四节点与所述第一输出端子之间,
所述第二开关电路连接在所述第五节点与所述第二输出端子之间,
所述第三开关电路连接在所述第四节点与所述第五节点之间。
18.根据权利要求17所述的半导体电路,
所述第一电路以及所述第二电路,将经由所述输入端子向所述第一晶体管以及所述第三晶体管的栅极供给的信号分别输出到所述第一输出匹配电路以及所述第二输出匹配电路,
执行第一输出模式与第二输出模式,该第一输出模式使用了所述第一输出端子以及所述第二输出端子中的某一个输出端子,该第二输出模式使用了所述第一输出端子以及所述第二输出端子,
在所述第一输出模式时,
所述第一开关电路以及所述第二开关电路中的某一个开关电路与所述第三开关电路成为导通状态,
在所述第二输出模式时,
所述第一开关电路以及所述第二开关电路这两者成为导通状态,所述第三开关电路成为非导通状态。
19.根据权利要求17所述的半导体电路,还具备:
旁路电路,包含连接于所述输入端子的输入节点、连接于所述第一输出匹配电路的第六节点、连接于所述第二输出匹配电路的第七节点;
第一电容元件,连接在所述第二节点与所述第六节点之间;以及
第二电容元件,连接在所述第三节点与所述第七节点之间,
在所述旁路电路成为有效状态时,
所述旁路电路的所述输入节点与所述第六节点以及所述第七节点的连接成为导通状态,
在所述旁路电路成为无效状态时,
所述输入节点、所述第六节点以及所述第七节点的连接成为非导通状态。
20.根据权利要求17所述的半导体电路,
还具备选择电路,该选择电路选择多个频带的高频信号,并输出所选择的所述高频信号,
所述第一无源电路、所述第二无源电路以及所述第三无源电路的输出阻抗对应于所选择的所述信号的频带而转换。
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