DE102021108205A1

DE102021108205A1 - Selbstvorspannender Shunt-Schalter mit Bootstrapping

Info

Publication number: DE102021108205A1
Application number: DE102021108205.6A
Authority: DE
Inventors: Amitoj SINGH; Siu-Chuang Ivan Lu; Tienyu Chang
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2020-06-08
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2021-12-09
Also published as: CN113839655A; KR20210152937A; US20230261651A1; TW202220383A

Abstract

Ein Shunt-Schalter. In einigen Ausführungsformen umfasst der Shunt-Schalter einen Transistor-Stapel, der einen ersten Transistor und einen Kondensator umfasst. Der Transistor-Stapel kann einen ersten Endanschluss und einen zweiten Endanschluss aufweisen, wobei der erste Transistor mit dem ersten Endanschluss verbunden ist, wobei der erste Endanschluss mit einem Schalteranschluss des Shunt-Schalters verbunden ist. Der Kondensator kann einen ersten Anschluss aufweisen, der mit dem zweiten Endanschluss des Transistor-Stapels verbunden ist, und einen zweiten Anschluss aufweisen, der mit einem niederohmigen Knoten verbunden ist.

Description

GEBIET
Ein oder mehrere Aspekte von Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung betreffen Funkfrequenz- (bzw. Hochfrequenz-), Mikrowellen- und Millimeterwellenschaltungen und insbesondere einen Shunt-Schalter für eine Funkfrequenz-, Mikrowellen- und Millimeterwellenschaltung.
HINTERGRUND
Shunt-Schalter können aus mehreren, in Reihe geschalteten Transistoren aufgebaut sein, wobei allgemein eine größere Anzahl an Transistoren die Linearität des Schalters verbessert aber den Durchlasswiderstand des Schalters verschlechtert, und eine kleinere Anzahl an Transistoren allgemein den Durchlasswiderstand des Schalters verbessert aber die Linearität des Schalters verschlechtert.
Daher besteht ein Bedarf an einem verbesserten Shunt-Schalter.
KURZFASSUNG
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird ein Shunt-Schalter bereitgestellt, welcher umfasst: einen Transistor-Stapel, der einen ersten Transistor umfasst; und einen Kondensator, wobei der Transistor-Stapel einen ersten Endanschluss und einen zweiten Endanschluss aufweist, wobei der erste Transistor mit dem ersten Endanschluss verbunden ist, wobei der erste Endanschluss mit einem Schalteranschluss des Shunt-Schalters verbunden ist, wobei der Kondensator einen ersten Anschluss aufweist, der mit dem zweiten Endanschluss des Transistor-Stapels verbunden ist, und einen zweiten Anschluss aufweist, der mit einem niederohmigen Knoten verbunden ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Shunt-Schalter ferner einen Bootstrapping-Transistor, der zwischen den ersten Endanschluss und ein Gate des ersten Transistors geschaltet ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Transistor-Stapel ferner einen zweiten Transistor, der mit dem ersten Transistor in Reihe geschaltet ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Transistor-Stapel ferner einen Bootstrapping-Transistor, der zwischen den ersten Endanschluss und ein Gate des ersten Transistors geschaltet ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Transistor-Stapel ferner einen Vorspannungsschaltkreis, der mit einem Gate des ersten Transistors verbunden ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Transistor-Stapel ferner einen Bootstrapping-Transistor, der zwischen den ersten Endanschluss und ein Gate des ersten Transistors geschaltet ist.
In einigen Ausführungsformen ist der Vorspannungsschaltkreis ferner mit einem Gate des Bootstrapping-Transistors verbunden.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Transistor-Stapel ferner einen zweiten Transistor, wobei: der erste Transistor ein Feldeffekttransistor eines ersten Kanal-Typs ist, der zweite Transistor ein Feldeffekttransistor des ersten Kanal-Typs ist und der erste Transistor mit dem zweiten Transistor in Reihe geschaltet ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Transistor-Stapel ferner einen Vorspannungsschaltkreis, der verbunden ist mit: einem Gate des ersten Transistors und einem Gate des zweiten Transistors.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Vorspannungsschaltkreis eine erste Vorspannungsquelle, die verbunden ist mit: dem Gate des ersten Transistors durch einen ersten Widerstand und dem Gate des zweiten Transistors durch einen zweiten Widerstand.
In einigen Ausführungsformen ist der Vorspannungsschaltkreis ferner mit einer Source des ersten Transistors verbunden.
In einigen Ausführungsformen ist der Vorspannungsschaltkreis ferner mit einer Source des zweiten Transistors verbunden.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Vorspannungsschaltkreis ferner eine zweite Vorspannungsquelle, die verbunden ist mit: der Source des ersten Transistors durch einen dritten Widerstand; und mit der Source des zweiten Transistors durch einen vierten Widerstand.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Transistor-Stapel ferner einen Bootstrapping-Transistor, der zwischen den ersten Endanschluss und ein Gate des ersten Transistors geschaltet ist.
In einigen Ausführungsformen: ist der erste Transistor ein n-Kanal-Feldeffekttransistor, der zweite Transistor ein n-Kanal-Feldeffekttransistor und der Bootstrapping-Transistor ein n-Kanal-Feldeffekttransistor.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Transistor-Stapel ferner einen Vorspannungsschaltkreis, der umfasst: eine erste Vorspannungsquelle, die: durch einen ersten Widerstand mit einem Gate des ersten Transistors verbunden ist und durch einen zweiten Widerstand mit einem Gate des zweiten Transistors verbunden ist; eine zweite Vorspannungsquelle, die: durch einen dritten Widerstand mit einer Source des ersten Transistors verbunden ist; und durch einen vierten Widerstand mit einer Source des zweiten Transistors verbunden ist; und eine dritte Vorspannungsquelle, die durch einen fünften Widerstand mit einem Gate des Bootstrapping-Transistors verbunden ist.
In einigen Ausführungsformen: führt in einem eingeschalteten Zustand des Shunt-Schalters: die erste Vorspannungsquelle eine erste Spannung zu; die zweite Vorspannungsquelle eine zweite Spannung zu, und die dritte Vorspannungsquelle die zweite Spannung zu; und in einem ausgeschalteten Zustand des Shunt-Schalters: führt die erste Vorspannungsquelle die zweite Spannung zu; führt die zweite Vorspannungsquelle die erste Spannung zu und führt die dritte Vorspannungsquelle die erste Spannung zu, wobei die zweite Spannung größer ist als die erste Spannung.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird ein Sender bereitgestellt, welcher umfasst: einen ersten Leistungsverstärker, der einen Ausgang aufweist, der durch eine erste Übertragungsleitung mit einem gemeinsamen Knoten verbunden ist; und einen ersten Shunt-Schalter.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Sender ferner: einen zweiten Leistungsverstärker, der einen Ausgang aufweist, der durch eine zweite Übertragungsleitung mit dem gemeinsamen Knoten verbunden ist; und einen zweiten Shunt-Schalter, der einen Schalteranschluss aufweist, der mit dem Ausgang des zweiten Leistungsverstärkers verbunden ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird ein Shunt-Schalter bereitgestellt, der einen Schalteranschluss aufweist und umfasst: einen Transistor-Stapel, der einen ersten Transistor umfasst, wobei der Transistor-Stapel verbunden ist mit: dem Schalteranschluss und einem niederohmigen Knoten; wobei der Shunt-Schalter eingerichtet ist, sich selbst vorzuspannen: in einen eingeschalteten Zustand, wenn eine Signalleistung an dem Schalteranschluss kleiner ist als ein erster Schwellenwert, und in einen ausgeschalteten Zustand, wenn eine Signalleistung an dem Schalteranschluss größer ist als ein zweiter Schwellenwert, wobei der zweite Schwellenwert größer ist als der erste Schwellenwert.
Figurenliste
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf die Spezifikation, Ansprüche und beigefügten Zeichnungen ersichtlich und verständlich sein. Diese zeigen:

1 ein Blockschaltbild eines Senders gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2A eine schematische Darstellung eines Shunt-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2B eine schematische Darstellung eines Shunt-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3A eine schematische Darstellung eines Shunt-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3B eine vereinfachte schematische Darstellung eines Shunt-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3C einen Wellenformgraph gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3D ein Diagramm einer vereinfachten Ersatzschaltung eines Shunt-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3E ein Diagramm einer vereinfachten Ersatzschaltung eines Shunt-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3F einen Wellenformgraph gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3G ein Diagramm einer vereinfachten Ersatzschaltung eines Shunt-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3H ein Diagramm einer vereinfachten Ersatzschaltung eines Shunt-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3I einen Wellenformgraph gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3J einen Performance-Graph eines Shunt-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3K einen Performance-Graph eines Shunt-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
4A eine schematische Darstellung eines Shunt-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
4B eine schematische Darstellung eines Shunt-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
4C eine schematische Darstellung eines Shunt-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
4D eine schematische Darstellung eines Shunt-Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die detaillierte Beschreibung, die nachfolgend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen dargelegt ist, soll eine Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen eines selbstvorspannenden Shunt-Schalters mit Bootstrapping sein, der gemäß der vorliegenden Ausführungsform bereitgestellt wird, und soll nicht die einzigen Ausführungen wiedergeben, wie die vorliegende Offenbarung aufgebaut oder eingesetzt werden kann. Die Beschreibung legt die Merkmale der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit den dargestellten Ausführungsformen dar. Es versteht sich allerdings, dass die gesamten oder äquivalente Funktionen und Strukturen durch andere Ausführungsformen erzielt werden können, die ebenfalls im Schutzumfang der Offenbarung umfasst sein sollen. Wie an anderer Stelle hierin erwähnt, sollen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente oder Merkmale bezeichnen.
1 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Senders in einigen Ausführungsformen. Ein erster Verstärker 105 und ein zweiter Verstärker 110 sind über eine jeweilige Viertelwellenübertragungsleitung 120 mit einer Antenne 115 verbunden. Ein erster Shunt-Schalter 125 ist zwischen dem Ausgang des ersten Verstärkers 105 (z. B. einem Leistungsverstärker (PA)) und einem niederohmigen Knoten (z. B. Masse) geschaltet und ein zweiter Shunt-Schalter 130 ist zwischen dem Ausgang des zweiten Verstärkers 105 und einem niederohmigen Knoten geschaltet. Das System kann derart eingerichtet sein, dass jeweils nur ein Verstärker in Betrieb ist; wenn der erste Verstärker in Betrieb ist (z. B. ein Funkfrequenz-, Mikrowellen- oder Millimeterwellensignal an die Antenne steuert), ist der zweite Shunt-Schalter geschlossen, was zu einem (oder beinahe zu einem) Erdschluss an dem Ausgang des zweiten Verstärkers führt, und einem offenen Stromkreis (oder beinahe offenen Stromkreis) am Ende, in der Nähe der Antenne, der entsprechenden Viertelwellenübertragungsleitung 120. In einigen Ausführungsformen kann der niederohmige Knoten bei an einer Gleichspannung außer Masse liegen und er kann ein niederohmiger Knoten sein (z. B. als Ergebnis einer Verbindung mit einer offenen Viertelwellenleitung). Wie hierin verwendet, ist ein „niederohmiger Knoten“ ein Schaltungsknoten, der eine Impedanz gegen Erde bei Funkfrequenz, Mikrowellen- oder Millimeterwellenfrequenzen einer Größe aufweist, die wesentlich kleiner ist als eine charakteristische Impedanz der Schaltung, z.B. eine Größe von kleiner als 5 Ohm.
Dementsprechend ermöglicht das Schließen des zweiten Shunt-Schalters 130 dem Signal, von dem ersten Verstärker mit wenig Verlust an die Antenne übertragen zu werden. Der Betrieb des zweiten Verstärkers 110 kann analog dazu sein, wobei der erste Shunt-Schalter 125 geschlossen ist, wenn der zweite Verstärker in Betrieb ist. In einigen Ausführungsformen können die Verstärker in unterschiedlichen Frequenzbändern übertragen. Zwei Verstärker (jeder mit einem jeweiligen Shunt-Schalter) sind in 1 gezeigt; in einigen Ausführungsformen können mehr als zwei Verstärker (jeder mit einem jeweiligen Shunt-Schalter) mit dem gemeinsamen Knoten (an der Antenne) verbunden sein, wobei jeder durch eine jeweilige Viertelwellenübertragungsleitung 120 mit dem gemeinsamen Knoten verbunden ist. In einer solchen Ausführungsform kann jeder der Shunt-Schalter im Betrieb geschlossen sein, außer, wenn der Verstärker, mit dem er verbunden ist, in Betrieb ist. In einigen Ausführungsformen wird ein Shunt-Schalter, wie hierin offenbart, in anderen Anwendungen außer der in 1 dargestellten verwendet, zum Beispiel in einer kompakten Schaltung (z. B. auf einem Chip einer integrierten Schaltung), und imitiert das Verhalten einer Viertelwellenübertragungsleitung.
2A und 2B zeigen Shunt-Schalter in einigen Ausführungsformen. Jeder der Schalter umfasst einen Transistor-Stapel, der zwei (2A) oder drei (2B) Transistoren 205 umfasst, die in Reihe geschaltet sind. Wenn, wie hierin verwendet, die Verbindungen eines Transistors beschrieben werden, als ob der Transistor eine Vorrichtung mit zwei Anschlüssen wäre (z. B. zwei oder mehr Transistoren, die in „Reihe geschaltet“ sind oder ein Transistor, der „zwischen“ einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten geschaltet ist), werden die Verbindungen der Leistungsanschlüsse des Transistors (die Enden des Kanals eines Feldeffekttransistors, oder der Kollektor und Emitter eines Bipolartransistors) beschrieben. Wie hierin verwendet, ist ein „Transistor-Stapel“ (i) ein Transistor oder (ii) eine Mehrzahl von Transistoren, die in Reihe geschaltet sind. Der Transistor-Stapel kann einen ersten Endanschluss aufweisen (z. B. in 2A den Drain des ersten (oberen) Transistors) und einen zweiten Endanschluss (z. B. in 2A die Source des zweiten (unteren) Transistors).
Der Shunt-Schalter kann eine oder mehrere Vorspannungsquellen 210 umfassen, die Steuerschaltkreise mit einer niedrigen Ausgangsimpedanz sein können, z. B. Spannungsquellen. Jede der Vorspannungsquellen kann steuerbar sein (z. B. durch eine Verarbeitungsschaltung, die nachfolgend genauer erläutert wird), sodass sie (i) in dem eingeschalteten Zustand des Shunt-Schalters (wenn der Leistungsverstärker nicht in Betrieb ist) eine erste Vorspannung zuführt (z. B. eine Spannung von weniger als 0,1 V, in den Zeichnungen als „0“ dargestellt) und in dem ausgeschalteten Zustand des Shunt-Schalters (wenn der Leistungsverstärker in Betrieb ist) eine zweite Vorspannung zuführt (z. B. eine Spannung größer als 1,1 V, in den Zeichnungen als „1“ dargestellt), oder (ii) umgekehrt. Vorspannungen können von jeweiligen Vorspannungsquellen 210 durch eine Mehrzahl von Vorspannungswiderstände 215 angelegt werden (z. B. 10 k Ohm-Widerstände). Die Anzahl an Transistoren kann erhöht werden (z. B. können drei Transistoren, wie in 2B, verwendet werden anstelle von zwei, wie in 2A), um die Linearität des Schalters zulasten eines erhöhten Durchlasswiderstands zu verbessern, oder die Anzahl an Transistoren kann verringert werden (z. B. können zwei Transistoren, wie in 2A, verwendet werden anstelle von drei, wie in 2B), um den Durchlasswiderstand zulasten einer Verschlechterung der Linearität des Schalters zu reduzieren.
In einigen Ausführungsformen kann ein selbstvorspannender Shunt-Schalter gebildet werden, wie in 3A gezeigt und wie unten genauer erläutert. Wie die Ausführungsform aus 2A umfasst die Schaltung einen ersten (oberen) Transistor M1 und einen zweiten (unteren) Transistor M2, die in Reihe geschaltet sind. Der Shunt-Schalter weist einen „Schalteranschluss“ auf, d. h. einen Anschluss, der, wie gezeigt, mit dem Ausgang eines Leistungsverstärkers verbunden sein kann. Der Schalteranschluss ist der erste Endanschluss des Transistor-Stapels, z. B. der Drain des ersten (oberen) Transistors M1 in der Ausführungsform aus 3A. Die Ausführungsform aus 3A umfasst ferner einen Kondensator 305, einen Bootstrapping-Transistor 310 und eine Vorspannungsquelle 210, die mit dem Gate des Bootstrapping-Transistors 310 durch einen Vorspannungswiderstand 215 verbunden sind. Die Transistoren 205 des Transistor-Stapels können Feldeffekttransistoren des gleichen Kanal-Typs sein, z. B. können sie, wie gezeigt, n-Kanal-Feldeffekttransistoren sein. Die selbstvorspannende Shunt-Schalter-Struktur (die durch den Kondensator 305 ermöglicht wird und durch den Bootstrapping-Transistor 310 unterstützt wird, wie nachfolgend genauer erläutert) führen zusammen mit Vorspannungen, die von den Vorspannungsquellen 210 angelegt werden, dazu, dass der Schalter in einen eingeschalteten Zustand übergeht, wenn der Leistungsverstärker nicht in Betrieb ist (z. B. eine Ausgangsleistung erzeugt, die kleiner ist als ein erster Schwellenwert), und in den ausgeschalteten Zustand übergeht, wenn der Leistungsverstärker in Betrieb ist (z. B. eine Ausgangsleistung erzeugt, die einen zweiten Schwellenwert überschreitet).
In der Ausführungsform aus 3A (wie durch die Beschriftung bei jeder Vorspannungsquelle 210 in 3A angegeben) kann jeweils (i) die Vorspannungsquelle 210, die mit dem Gate des Bootstrapping-Transistors 310 verbunden ist, und (ii) die Vorspannungsquelle, die mit der Source und dem Drain des zweiten Transistors M2 verbunden ist, derart gesteuert werden, dass sie die erste Spannung erzeugt, wenn der Shunt-Schalter in dem eingeschalteten Zustand ist (und der Leistungsverstärker nicht in Betrieb ist), und die zweite Spannung erzeugt, wenn der Shunt-Schalter in dem ausgeschalteten Zustand ist (und der Leistungsverstärker in Betrieb ist). Die Vorspannungsquelle 210, die mit dem Gate des ersten Transistors M1 und mit dem Gate des zweiten Transistors M2 verbunden ist, kann derart gesteuert werden, dass sie die erste Spannung erzeugt, wenn sich der Shunt-Schalter in dem ausgeschalteten Zustand befindet (und der Leistungsverstärker in Betrieb ist), und dass sie die zweite Spannung erzeugt, wenn sich der Shunt-Schalter in dem eingeschalteten Zustand befindet (und der Leistungsverstärker nicht in Betrieb ist). In einigen Ausführungsformen ist anstelle der zwei Vorspannungsquellen 210, die in 3A gezeigt sind, die jeweils mit (i) der Source und dem Drain des zweiten Transistors M2 und (ii) dem Gate des Bootstrapping-Transistors 310 verbunden sind, eine einzelne Vorspannungsquelle mit (i) der Source des zweiten Transistors M2, (ii) dem Drain des zweiten Transistors M2 und (iii) dem Gate des Bootstrapping-Transistors 310 durch drei jeweilige Vorspannungswiderstände 215 verbunden.
Ein solcher selbstvorspannender Schalter (z. B. ein Schalter, der den Kondensator 305 und den Bootstrapping-Transistor 310 umfasst), kann eine bessere Linearität und einen besseren Durchlasswiderstand aufweisen als eine herkömmliche Schaltung mit mehreren gestapelten Vorrichtungen, die keine Selbstvorspannungsfunktion aufweist (z. B. ein in 2A gezeigter Schalter). Die Anwesenheit des Kondensators 305 kann es der Source des untersten Transistors in dem Transistor-Stapel ermöglichen, sich selbst bei einer Spannung vorzuspannen, die sich von der Gleichspannung des niederohmigen Knotens (z. B. Masse) unterscheidet (wie nachfolgend genauer erläutert).
Der Betrieb des selbstvorspannenden Schalters kann im Kontext der 3B bis 3I wie folgt verstanden werden. In einer Simulation ist zu beobachten, dass sich die verschiedenen Knoten in der Schaltung im ausgeschalteten Zustand bei einem stabilen Gleichspannungszustand stabilisieren, mit oder ohne Bereitstellung der externen Vorspannungen basieren auf dem Signalpegel, der durch den Sender erzeugt wird, mit einer geringen zusätzlichen Schwingung. Die relevanten Knoten sind S2, D2 und G2. D1 ist der Ausgang des Leistungsverstärkers (PA), der durch den Bootstrapping-Transistor mit G1 kurzgeschlossen wird. Auf den Bootstrapping-Transistor wird in der Schaltung aus 3B verzichtet, um die Analyse zu vereinfachen. Der Bootstrapping-Transistor bewirkt, dass sichergestellt wird, dass die Potentiale an den Knoten D1 und G1 gleich sind. Dies wird in den Erläuterungen zu 3B bis 3I hierin berücksichtigt. In der hierin verwendeten Terminologie werden auch Knotennamen verwendet, um sich auf die Potentiale an den entsprechenden Knoten zu beziehen, z. B. kann „S2“ den Knoten S2 oder das Potential an dem Knoten S2 bezeichnen.
Um zu verstehen, warum sich die Knoten der Schaltung auf eine bestimmte Art und Weise stabilisieren, wird S2 in der Simulation auf einen Anfangswert von -1 V eingestellt, um die Bewegung von S2 von -1 V bis zu seiner endgültigen Spannung, die über 0,8 V liegt, übermäßig zu vergrößern. Der nachfolgende Text erläutert den Übergangsbetrieb des Schalters, wenn er in den ausgeschalteten Zustand übergeht, unter Verwendung von Übergangswellenformen an verschiedenen Zeitpunkten, um das Verhalten des Schalters darzustellen.
Eine erste Phase, hierin als „Phase 1“ bezeichnet, stellt den Start des Übergangs dar. Hierin wird die nachfolgende Terminologie verwendet:
Der „positive Zyklus“ ist die ungefähre Zeit, während der G1 über D2 bleibt.
Der „negative Zyklus“ ist die Zeit, während der G1<D2, wodurch der obere Transistor ausgeschaltet wird.
Der „eingeschaltete Zustand“ eines Transistors ist eine beliebige Spannung, für die zumindest annähernd Vgs > Vth oder Vgd > Vth der Fall ist, wobei Vth die Schwellenwertspannung des Transistors ist. Diese Definition wird verwendet, weil die Transistoren groß sind und weil in jedem Transistor der Übergang zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand nicht ganz plötzlich ist; der Durchlasswiderstand (Ron) steigt weiter, während Vgs reduziert wird.
Der „ausgeschaltete Zustand“ des Schalters ist eine Bedingung, bei der sowohl Vgs < Vth als auch Vgd < Vth.
Die simulierten Wellenformen von 3C zeigen, dass, anders als Knoten S2, der in der Simulation mit einer Anfangsspannung initialisiert wird, sowohl D2 als auch G1 ebenfalls Anfangsspannungen von nicht null aufweisen. Beide Transistoren sind zu diesem Zeitpunkt eingeschaltet und daher besteht eine Spannungsteilung zwischen dem 50-Ohm-Leistungsverstärkeranschluss, der G1 eine Gleichspannung von 0 bereitstellt, und einer Anfangsspannung von -1 V, die die Anfangsbedingung durch Ron erfüllt.
In jedem positiven Zyklus der Phase 1 schalten M1 und M2 mit einer relativ hohen Vgs und folglich einem geringen Ron an. In dem negativen Zyklus ist der Transistor M2 immer noch an, während sich der Transistor M1 ausschaltet.
Während jedes positiven Zyklus von Phase 1 verhält sich die Schaltung annähernd wie die Schaltung aus 3D. Angenommen dass Ron = 10 Ω, CL = 2 pF und Freq = 28 GHz: $V d 2 = \frac{(1 + s * R o n * C L) * V a}{1 + s * 2 * R o n * C L}, | V d 2 | \approx 0,515 V a$
und $V s 2 = \frac{1 * V a}{1 + s * 2 * R o n * C L}, | V s 2 | \approx 0,14 V a$
wobei Va die Spannung an dem Ausgang des Leistungsverstärkers ist. Während jedes negativen Zyklus von Phase 1 verhält sich die Schaltung annähernd wie die Schaltung aus 3E, wobei C = 25 fF.
Dann $V d 2 = \frac{(C + s * R o n * C L * C) * V a}{C + C L + s * R o n * C L * C}, | V d 2 | \approx 0,045 V a$
und $V s 2 = \frac{C * V a}{C + C L + s * R o n * C L * C}, | V s 2 | \approx 0,0125 V a$
Aus Gleichungen 1, 2, 3 und 4 ist zu sehen, dass während des positiven Zyklus die Spannungen Vd2 und Vs2 Va näher folgen als während des negativen Zyklus, der ebenfalls in der Simulation zu sehen ist. Dies impliziert, dass die Spannungen an diesen Knoten insgesamt weiterhin steigen, bis sich das oben beschriebene Verhalten in dem positiven und dem negativen Zyklus fortsetzt. Dieses Verhalten kann man auch in den Wellenformen in 3C sehen. Diese Wellenformen zeigen auch, dass die Gleichspannungskomponente der Ausgangsspannung des Leistungsverstärkers ebenfalls bei 0 V langsam beginnt, sich nach oben zu bewegen, da dies zu diesem Punkt bei sowohl D1 als auch G1 die einzig mögliche Gleichstromlösung ist.
3F zeigt simulierte Wellenformen für eine zweite Phase, die vorliegend als „Phase 2“ bezeichnet wird. In 3F ist zu sehen, dass sich die Gate-Source-Spannungen (Vgs) und die Gate-Drain-Spannungen (Vgd) (insbesondere die Vgs des oberen Transistors M1) ziemlich schnell verringern. Dies impliziert einen höheren Ron mit jedem neuen Zyklus auf dem oberen Transistor M1.
Das Auftreten des gleichen Trends ist langsamer an dem unteren Transistors M2 zu beobachten, während S2 weiterhin steigt, während G2 nicht mit der gleichen Steigung steigt. Dies rührt daher, dass mit einer hohen Vgs und einem niedrigen Ron ein Großteil des Stroms in einem Transistor in dem eingeschalteten Zustand durch den Ron statt dem Cgs- und dem Cgd-Transistor abgeleitet wird. Basierend auf Gleichung 1 und 2 bewirkt der steigende Ron bei dem positiven Zyklus, dass die Amplitude von sowohl Vd2 als auch Vs2 beginnt, zu fallen. Während in dem negativen Zyklus basierend auf Gleichung 3 die Amplitude bei Vd2 beginnt, zu steigen, fällt die Amplitude von Vs2 immer noch, wodurch veranlasst wird, dass ihre Spannung in 1 Zeitspanne kontinuierlich steigt (basierend auf Gleichung 4).
Sowie der Ron des unteren Transistors M2 beginnt, zu steigen (von der Ersatzschaltung mit „niedrigem Ron“ aus 3G zu der Ersatzschaltung mit „hohem Ron“ aus 3G übergeht), beginnt, wie oben kurz erläutert, der Strom, der von dem oberen Transistor M1 kommt (oder an diesen geht), sich in Ron, Cgs (die gleich C sein kann) und Cgd (die gleich C sein kann) aufzuteilen, um schließlich CL zu erreichen. Dies bedeutet, dass die Vg2-Spannung einen größeren Anteil an dem Signalausschlag aufweist. Dies ist in den Wellenformen der Phase 2 in 3F dargestellt. Sowie dies geschieht, gleicht sich Vs2, die in dem negativen Zyklus flach bleibt, immer weiter an Vg2 an, bis Vgs2 null wird, und der Transistor sich nur aufgrund von Vgd2 einschaltet. In 3F ist ferner zu sehen, dass sich zusammen mit einem ansteigenden Ron die Dauer des positiven Zyklus in Phase 2 verringert, während die Dauer des negativen Zyklus steigt.
Während sich diese Änderungen der Dauer fortsetzen, beginnen die positiven Ausschläge bei Vd2, sich zu verringern und die negativen Ausschläge beginnen, zu steigen. Dies führt schließlich zu einer Reduzierung der DC-Spannung bei D2 und auch bei G2, die schlicht D2 folgt. Diese Veränderungen führen zu einem stabilen Betrieb, der vorliegend als „Phase 3“ bezeichnet wird. Eine vereinfachte Ersatzschaltung für den Shunt-Schalter in dem stabilen Zustand ist in 3H gezeigt und simulierte Wellenformen sind in 3I gezeigt. In Phase 3 sind die Ausschläge des positiven und des negativen Zyklus in etwa gleich und der Gleichstrom an den Knoten ist im Wesentlichen konstant. Dies ist nur möglich, wenn sich der Schalter sowohl im positiven als auch im negativen Zustand im gleichen Zustand befindet, was in diesem Fall der ausgeschaltete Zustand ist.
Zusammenfassend ist das qualitative Verhalten des Schalters während des Übergangs in den ausgeschalteten Zustand, dass der Gleichstrom bei G2 sinkt und M2 beginnt, sich auszuschalten und ein Kondensator zu werden, während Ron des oberen Transistors M1 weiter steigt. Dies setzt sich fort, bis sich der obere Transistor M1 nicht mehr einschaltet und genau wie ein Kondensator, Coff, reagiert.
Die Ausschläge bei jedem Knoten im stabilen Zustand können unter Verwendung der nachfolgenden Gleichungen für sowohl positive als auch negative Zyklen berechnet werden. $V d 2 = \frac{2 * V a}{3}$
$V g 2 = \frac{1 * V a}{3}$
$V s 2 \approx 0$
Der Bootstrapping-Schalter des oberen Transistors M1 hat zwei Haupteffekte. Er erlaubt einen niedrigeren Coff für die Struktur, indem der Cgd des oberen Transistors kurzgeschlossen wird, und erlaubt es, eine Gleichspannung wie durch den Leistungsverstärker gewünscht an seinem Ausgang bereitzustellen, während sichergestellt wird, dass sich der Schalter nicht aufgrund eines hohen Vgd-Ausschlags während des negativen Zyklus einschaltet. Der Source-Knoten D2 des oberen Transistors spannt sich wie oben erläutert selbst vor.
Die zusätzliche Vorspannung der Knoten D2, S2, G1 und G2 durch Vorspannungsquellen 210 (zusätzlich zu der Selbstvorspannung) können den Effekt haben, dass die Zeit, die der Shunt-Schalter benötigt, um zwischen dem eingeschalteten Zustand und dem ausgeschalteten Zustand überzugehen, verkürzt wird (um mindestens 30 %, z. B. um etwa einen Faktor von 2).
3J und 3K zeigen einen Verlust im ausgeschalteten Zustand aufgrund des Shunt-Schalters (3J) und die Linearität des Shunt-Schalters (3K) abhängig von einer Leistungsverstärker-Ausgangsleistung für (i) die Schaltung aus 2A (Kurven 321 und 331), (ii) die Schaltung aus 2B (Kurven 322 und 332) und (iii) die Schaltung aus 3A (Kurven 323 und 333). 3K zeigt eine höhere Linearität in der selbstvorspannenden Schalterkonfiguration aus 3A anstelle in den Schaltungen aus 2A und 2B. In einigen Ausführungsformen kann die Kombination aus (i) einem Leistungsverstärker, (ii) einem Shunt-Schalter gemäß 3A und (iii) einer Viertelwellenübertragungsleitung die folgenden Performance-Eigenschaften aufweisen: (i) Verlust = 1,3 dB (definiert als Verhältnis (1) der Leistung, die durch den Leistungsverstärker erzeugt wird, zu (2) der Leistung, die durch die Kombination des Leistungsverstärkers, des Shunt-Schalters und einer Übertragungsleitung erzeugt wird); (ii) Verlust aufgrund von Coff = 0,436 dB, berechnet durch Bereitstellen eines idealen Kurzschlusses anstelle von Ron; Verlust aufgrund von Ron = 1,154 dB, berechnet durch Bereitstellen einer idealen offenen Leitung anstelle von Coff; Verlust aufgrund der Viertelwellenübertragungsleitung = 0,15 dB; max. VDS-Ausschlag an einem Transistor = 2,2 V; und Übergangsstabilisierungszeit in den stabilen Zustand (der von einem Signalpegel abhängig sein kann) in einigen Fällen von weniger als 10 ns.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Transistor-Stapel weniger Transistoren als in der Ausführungsform aus 3A (d. h., einen Transistor, wie in 4A gezeigt) oder mehr Transistoren als in der Ausführungsform aus 3A, z. B. eine beliebige Anzahl an Transistoren, wie in 4B gezeigt. In einigen Ausführungsformen können alle oder einige der Vorspannungsquellen 210 und der Vorspannungswiderstände 215 fehlen, sodass die Knoten, die die Zustände der Transistoren des Transistor-Stapels beeinflussen, durch das Selbstvorspannen des Shunt-Schalters stärker vorgespannt werden. 4C und 4D zeigen solche Ausführungsformen, bei denen die Vorspannungsquelle 210 und Vorspannungswiderstände 215 fehlen, die in der Ausführungsform aus 3A S2 und D2 eine Vorspannung bereitstellen. Die Ausführungsform aus 4D unterscheidet sich ferner von der Ausführungsform aus 3A darin, dass der Bootstrapping-Transistor 310 fehlt.
Der Begriff „Verarbeitungsschaltung“ wird hierin verwendet, um jede beliebige Kombination an Hardware, Firmware und Software, die verwendet wird, um Daten oder Digitalsignale zu verarbeiten, zu bezeichnen. Eine Verarbeitungsschaltungs-Hardware kann zum Beispiel anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) oder Teile davon, zentrale Allzweck- oder Spezialverarbeitungseinheiten (CPUs), Digitalsignalprozessoren (DSPs), Grafikverarbeitungseinheiten (GPUs) und programmierbare Logikvorrichtungen, wie Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), enthalten. In einer Verarbeitungsschaltung, wie sie vorliegend verwendet wird, wird jede Funktion entweder durch Hardware durchgeführt, die eingerichtet ist, d. h. fest verdrahtet ist, diese Funktion durchzuführen, oder durch allgemeinere Hardware, wie beispielsweise eine CPU, die eingerichtet ist, in einem nicht-transitorischen Speichermedium gespeicherte Anweisungen auszuführen. Eine Verarbeitungsschaltung kann auf einer einzelnen Leiterplatte (PCB) produziert oder auf mehrere miteinander verbundene PCBs verteilt sein. Eine Verarbeitungsschaltung kann andere Verarbeitungsschaltungen umfassen; zum Beispiel kann eine Verarbeitungsschaltung zwei Verarbeitungsschaltungen umfassen, eine FPGA und eine CPU, die auf einer PCB miteinander verbunden sind.
Wie hierin verwendet sollte der Begriff „oder“ als „und/oder“ interpretiert werden, sodass, zum Beispiel „A oder B“ „A“ oder „B“ oder „A und B“ bedeutet.
Es versteht sich, dass, obwohl die Begriffe „erste/erster/erstes“, „zweite/zweiter/zweites“, „dritte/dritter/drittes“ etc. vorliegend verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Bereiche zu beschreiben, diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Bereiche nicht durch diese Begriffe beschränkt sein sollen. Diese Begriffe werden lediglich verwendet, um ein Element, eine Komponente, eine Region, eine Schicht oder einen Bereich von einem anderen Element, einer anderen Komponente, Region, Schicht oder Bereich zu unterscheiden. Somit könnte ein erstes Element, Komponente, Region, Schicht oder Bereich, die hierin erläutert werden, als zweites Element, Komponente, Region, Schicht oder Bereich bezeichnet werden, ohne von dem Geist und Umfang des erfinderischen Konzepts abzuweichen.
Die hierin verwendete Terminologie ist nur für den Zweck der Beschreibung von bestimmten Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu gedacht, das erfinderische Konzept zu beschränken. Wie vorliegend verwendet, werden die Begriffe „im Wesentlichen“, „etwa“ und ähnliche Begriffe als Begriffe der Annäherung und nicht als Begriffe eines Grads verwendet und sollen die Abweichungen, die gemessenen oder berechneten Werten eigen sind, berücksichtigen, die für einen üblichen Fachmann erkennbar wären.
Wie vorliegend verwendet, sind die Singularformen „einer“, „eines“ und „eine“ dazu gedacht, die Pluralformen ebenfalls zu enthalten, außer der Kontext gibt eindeutig anderes an. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „aufweisen“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Spezifikation verwendet werden, die Anwesenheit der gegebenen Merkmale, ganze Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten angeben, aber nicht die Anwesenheit oder Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen derselben ausschließen. Im Sinne des vorliegenden Textes umfasst der Begriff „und/oder“ jede beliebige und alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugehörigen angeführten Aufzählungspunkte. Ausdrücke wie zum Beispiel „mindestens eines von“, wenn sie einer Liste von Elementen voranstehen, modifizieren die gesamte Liste von Elementen und modifizieren nicht die einzelnen Elemente der Liste. Ferner bezieht sich die Verwendung von „kann“ in der Beschreibung von Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts auf „eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung“. Auch soll sich der Begriff „beispielhaft“ auf ein Beispiel oder eine Darstellung beziehen. Wie vorliegend verwendet, können die Begriffe „verwenden“, „verwendend“ und „verwendet“ als jeweils synonym zu den Begriffen „nutzt“, „nutzend“ und „genutzt“ erachtet werden.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element oder eine Schicht als „auf“, „allgemein verbunden mit“, „gekoppelt mit“ oder „neben“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet wird, dieses bzw. diese direkt auf, verbunden mit, gekoppelt mit oder neben dem anderen Element oder der anderen Schicht sein kann, oder eines oder mehrere Zwischenelemente oder -schichten vorliegen können. Wenn dagegen ein Element oder eine Schicht als „direkt auf“, „direkt verbunden mit“, „direkt gekoppelt mit“ oder „unmittelbar neben“ einem anderen Element oder Schicht bezeichnet wird, sind keine Zwischenelemente oder -schichten vorhanden. Wie hierin verwendet bedeutet „allgemein verbunden“ ein Verbinden durch einen elektrischen Pfad, der beliebige Zwischenelemente enthalten kann, einschließlich Zwischenelementen, deren Anwesenheit das quantitative Verhalten der Schaltung verändert. Wie hierin verwendet, bedeutet „verbunden“ (i) „direkt verbunden“ oder (ii) mit Zwischenelementen verbunden, wobei die Zwischenelemente jener Art sind (z. B. niederohmige Widerstände oder Induktoren, kurze Abschnitte einer Übertragungsleitung), die das Verhalten der Schaltung nicht qualitativ beeinflussen.
Jeder hierin angegebene numerische Bereich soll alle Unterbereiche der gleichen numerischen Präzision umfassen, die innerhalb des angegebenen Bereichs subsummiert sind. Zum Beispiel soll ein Bereich von „1,0 bis 10,0“ oder „zwischen 1,0 und 10,0“ alle Teilbereiche zwischen dem zitierten Mindestwert 1,0 und dem zitierten Höchstwert 10,0 (und jene enthaltend) umfassen, das heißt, einen Mindestwert, der gleich oder größer als 1,0 ist, und einen Höchstwert, der gleich oder kleiner ist als 10,0, wie zum Beispiel 2,4 bis 7,6, aufweisen. Jede maximale numerische Beschränkung, die hierin angegeben ist, soll alle niedrigeren numerischen Beschränkungen umfassen, die darin subsummiert sind, und jede minimale numerische Beschränkung, die in dieser Spezifikation angegeben ist, soll alle höheren numerischen Beschränkungen umfassen, die darin subsummiert sind.
Obwohl Ausführungsbeispiele eines selbstvorspannenden Shunt-Schalters mit Bootstrapping spezifisch beschrieben und dargestellt worden sind, werden für einen Fachmann viele Modifikationen und Variationen ersichtlich sein. Dementsprechend versteht es sich, dass ein selbstvorspannender Shunt-Schalter mit Boostrapping, der gemäß Prinzipien dieser Offenbarung aufgebaut ist, anders ausgeführt sein kann, als hierin spezifisch beschrieben. Die Erfindung wird außerdem durch die nachfolgenden Ansprüche und Äquivalente derselben definiert.

Claims

Shunt-Schalter aufweisend: einen Transistor-Stapel aufweisend einen ersten Transistor; und einen Kondensator, wobei der Transistor-Stapel einen ersten Endanschluss und einen zweiten Endanschluss aufweist, wobei der erste Transistor mit dem ersten Endanschluss verbunden ist, wobei der erste Endanschluss mit einem Schalteranschluss des Shunt-Schalters verbunden ist, wobei der Kondensator einen ersten Anschluss aufweist, der mit dem zweiten Endanschluss des Transistor-Stapels verbunden ist, und einen zweiten Anschluss aufweist, der mit einem niederohmigen Knoten verbunden ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Bootstrapping-Transistor, der zwischen den ersten Endanschluss und ein Gate des ersten Transistors geschaltet ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 1, wobei der Transistor-Stapel ferner einen zweiten Transistor aufweist, der mit dem ersten Transistor in Reihe geschaltet ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 3, ferner aufweisend einen Bootstrapping-Transistor, der zwischen den ersten Endanschluss und ein Gate des ersten Transistors geschaltet ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Vorspannungsschaltkreis, der mit einem Gate des ersten Transistors verbunden ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 5, ferner aufweisend einen Bootstrapping-Transistor, der zwischen den ersten Endanschluss und ein Gate des ersten Transistors geschaltet ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 6, wobei der Vorspannungsschaltkreis ferner mit einem Gate des Bootstrapping-Transistors verbunden ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 1, wobei der Transistor-Stapel ferner einen zweiten Transistor aufweist, wobei: der erste Transistor ein Feldeffekttransistor eines ersten Kanal-Typs ist, der zweite Transistor ein Feldeffekttransistor des ersten Kanal-Typs ist, und der erste Transistor mit dem zweiten Transistor in Reihe geschaltet ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 8, ferner aufweisend einen Vorspannungsschaltkreis, der verbunden ist mit: einem Gate des ersten Transistors, und einem Gate des zweiten Transistors.
Shunt-Schalter nach Anspruch 9, wobei der Vorspannungsschaltkreis eine erste Vorspannungsquelle umfasst, die: durch einen ersten Widerstand mit dem Gate des ersten Transistors verbunden ist, und durch einen zweiten Widerstand mit dem Gate des zweiten Transistors verbunden ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 10, wobei der Vorspannungsschaltkreis ferner mit einer Source des ersten Transistors verbunden ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 11, wobei der Vorspannungsschaltkreis ferner mit einer Source des zweiten Transistors verbunden ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 12, wobei der Vorspannungsschaltkreis ferner eine zweite Vorspannungsquelle umfasst, die: durch einen dritten Widerstand mit der Source des ersten Transistors verbunden ist; und durch einen vierten Widerstand mit der Source des zweiten Transistors verbunden ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 8, ferner aufweisend einen Bootstrapping-Transistor, der zwischen den ersten Endanschluss und ein Gate des ersten Transistors geschaltet ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 14, wobei: der erste Transistor ein n-Kanal-Feldeffekttransistor ist, der zweite Transistor ein n-Kanal-Feldeffekttransistor ist, und der Bootstrapping-Transistor ein n-Kanal-Feldeffekttransistor ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 15, ferner aufweisend einen Vorspannungsschaltkreis, aufweisend: eine erste Vorspannungsquelle, die: durch einen ersten Widerstand mit einem Gate des ersten Transistors verbunden ist, und durch einen zweiten Widerstand mit einem Gate des zweiten Transistors verbunden ist; eine zweite Vorspannungsquelle, die: durch einen dritten Widerstand mit einer Source des ersten Transistors verbunden ist; und durch einen vierten Widerstand mit einer Source des zweiten Transistors verbunden ist; und eine dritte Vorspannungsquelle, die durch einen fünften Widerstand mit einem Gate des Bootstrapping-Transistors verbunden ist.
Shunt-Schalter nach Anspruch 16, wobei: in einem eingeschalteten Zustand des Shunt-Schalters: die erste Vorspannungsquelle eine erste Spannung zuführt; die zweite Vorspannungsquelle eine zweite Spannung zuführt, und die dritte Vorspannungsquelle die zweite Spannung zuführt; und in einem ausgeschalteten Zustand des Shunt-Schalters: die erste Vorspannungsquelle die zweite Spannung zuführt; die zweite Vorspannungsquelle die erste Spannung zuführt, und die dritte Vorspannungsquelle die erste Spannung zuführt, die zweite Spannung größer ist als die erste Spannung.
Sender aufweisend: einen ersten Leistungsverstärker, der einen Ausgang aufweist, der durch eine erste Übertragungsleitung mit einem gemeinsamen Knoten verbunden ist; und einen ersten Shunt-Schalter, wobei der erste Shunt-Schalter ein Shunt-Schalter gemäß Anspruch 1 ist.
Sender nach Anspruch 18, ferner aufweisend: einen zweiten Leistungsverstärker, der einen Ausgang aufweist, der durch eine zweite Übertragungsleitung mit dem gemeinsamen Knoten verbunden ist; und einen zweiten Shunt-Schalter, der einen Schalteranschluss aufweist, der mit dem Ausgang des zweiten Leistungsverstärkers verbunden ist.
Shunt-Schalter, der einen Schalteranschluss aufweist und aufweist: einen Transistor-Stapel aufweisend einen ersten Transistor, wobei der Transistor-Stapel verbunden ist mit: dem Schalteranschluss und einem niederohmigen Knoten; wobei der Shunt-Schalter eingerichtet ist, sich selbst vorzuspannen: in einen eingeschalteten Zustand, wenn eine Signalleistung an dem Schalteranschluss kleiner ist als ein erster Schwellenwert, und in einen ausgeschalteten Zustand, wenn eine Signalleistung an dem Schalteranschluss größer ist als ein zweiter Schwellenwert, wobei der zweite Schwellenwert größer ist als der erste Schwellenwert.