JP2005005858A - Switch circuit apparatus - Google Patents

Switch circuit apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2005005858A
JP2005005858A JP2003165096A JP2003165096A JP2005005858A JP 2005005858 A JP2005005858 A JP 2005005858A JP 2003165096 A JP2003165096 A JP 2003165096A JP 2003165096 A JP2003165096 A JP 2003165096A JP 2005005858 A JP2005005858 A JP 2005005858A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fet
gate
switching element
source
drain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003165096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Asano
哲郎 浅野
Mikito Sakakibara
幹人 榊原
Hidetoshi Ishihara
秀俊 石原
Toshikazu Hirai
利和 平井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2003165096A priority Critical patent/JP2005005858A/en
Publication of JP2005005858A publication Critical patent/JP2005005858A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DPDT switch circuit apparatus employing one control terminal without providing a logic circuit. <P>SOLUTION: A gate electrode of an FET 1 (4) is connected to the control terminal CTL respectively via a resistor Ra (Rh), a drain electrode of an FET 2 (3) is connected to the control terminal CTL respectively via a resistor Rd (Re), and the single control terminal controls the four FETs. When a control voltage applied to the control terminal is 0V, the two FETs are brought into an on state and the remaining two FETs are brought into an off state at the same time, and when the control voltage is a positive voltage, the FETs are brought into the opposite state to above. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波スイッチング用途に用いられるスイッチ回路装置、特に制御端子を1つにするスイッチ回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
携帯電話端末に良く採用されるスイッチ回路装置に、DPDT(Double Pole Double Throw)と呼ばれるスイッチ回路装置がある。これは4つのFETまたはFET群、2つの入力端子と、2つの出力端子を有する回路である。
【0003】
図10(A)は、GaAs FETの断面図を示している。ノンドープのGaAs基板1の表面部分にN型不純物をドープしてN型のチャネル領域2を形成し、チャネル領域2表面にショットキー接触またはPN接合を形成するゲート電極3を配置し、ゲート電極3の両脇にはGaAs表面にオーミック接触するソース・ドレイン電極4、5を配置したものである。このトランジスタは、デプレッション型FETであり、ゲート電極3の電位によって直下のチャネル領域2内に空乏層を形成し、もってソース電極4とドレイン電極5との間のチャネル電流を制御するものである。
【0004】
図10(B)は、GaAs FETまたはFET群を用いたDPDT(Double Pole Double Throw)と呼ばれるスイッチ回路装置の回路ブロック図を示している。
【0005】
DPDTは、スイッチとなる4つのFET(またはFET群)F1〜F4を有する。2つのRF端子RF1とRF3を別の2つのRF端子RF2とRF4にそれぞれ接続する組み合わせ方法を2種類に切り替えることができるように、RF1、RF2、RF3、RF4の各RF端子と4つのGND端子、1つの制御端子CTL、1つの電源端子VDDを有する。この回路は、F1とF3が同時にオン状態のとき、F2とF4を同時にオフ状態とする。また、F1とF3が同時にオフ状態のとき、F2とF4を同時にオン状態として、信号経路を切り替える。一般的には2つのFETまたはFET群を同時に動作させるので、2つのFETまたはFET群のゲート電極を共通として2つの制御端子が必要となるが、図の回路では、ロジック回路を設けることにより1つの制御端子で4つのFETまたはFET群を制御している(例えば、非特許文献1参照。)。
【0006】
【非特許文献1】
ロジックコントロール内蔵高パワーDPDTスイッチMMIC CXG1144EN カタログ、SONY
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記したスイッチ回路装置では、ロジック回路を設けることにより、1つの制御端子で、図10(C)の真理値表に示す回路動作を行っている。しかし、このような回路装置ではロジック回路を構成する余分なFETが必要となり、消費電力やパッケージサイズの増加、部品点数の増加または工数が増加するなどの問題点がある。
【0008】
また、ロジック回路を構成するFETはゲート幅が小さいため、静電破壊に弱く、スイッチ回路装置の静電破壊電圧が低くなる大きな問題もあった。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した諸々の事情に鑑み成されたもので、第1に、第1および第2のスイッチング素子と、前記両スイッチング素子のソースまたはドレインに接続する第1の共通入力端子と、前記両スイッチング素子のドレインまたはソースにそれぞれ接続する第1および第2の出力端子と、前記第1のスイッチング素子のゲートに接続する1つの制御端子と、前記第1のスイッチング素子のソース又はドレインに所定のバイアスを与える第1のバイアス手段と、前記1つの制御端子と前記第2のスイッチング素子のソース又はドレインに接続する第1の接続手段と、前記第2のスイッチング素子のゲートを接地する第1の接地手段と、前記第1の出力端子に接続する第3のスイッチング素子と、前記第2の出力端子に接続し、ゲートが前記制御端子に接続する第4のスイッチング素子と、前記第3のスイッチング素子のソースまたはドレインと前記制御端子とを接続する第2の接続手段と、前記第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを直流的に分離する第1の分離手段と、前記第1のスイッチング素子と前記第3のスイッチング素子とを直流的に分離する第2の分離手段と、前記第2のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子とを直流的に分離する第3の分離手段と、第3のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子とを直流的に分離する第4の分離手段と、前記第3のスイッチング素子のゲートを接地する第2の接地手段と、前記第4のスイッチング素子のソース又はドレインに所定のバイアスを与える第2のバイアス手段と、前記第3および第4のスイッチング素子のソースまたはドレインに接続する第2の共通入力端子とを具備することにより解決するものである。
【0010】
また、前記第1から第4のスイッチング素子は、それぞれ、チャネル層表面にソース電極およびドレイン電極を設け、前記ソースおよびドレイン電極間にゲート電極を配置したFETであることを特徴とするものである。
【0011】
また、前記第1から第4のスイッチング素子は、それぞれ、複数のFETを多段に直列接続した第1のFET群、第2のFET群、第3のFET群、第4のFET群であることを特徴とするものである。
【0012】
また、前記第1から第4のスイッチング素子は、それぞれ、ソース電極およびドレイン電極間に複数のゲート電極を配置してなるマルチゲートFETであることを特徴とするものである。
【0013】
また、前記第1および第2のバイアス手段は常に一定の正の直流電圧を供給することを特徴とするものである。
【0014】
また、前記第1、第2、第3、第4の分離手段はそれぞれ容量で形成されることを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図1から図9を参照して説明する。
【0016】
図1は、本発明の第1の実施形態のスイッチ回路装置を示す回路図である。スイッチ回路装置は、4つのFET1〜FET4、第1の共通入力端子IN1、第2の共通入力端子IN2、第1および第2の出力端子OUT1、OUT2、制御端子CTL、第1の分離手段、第2の分離手段、第3の分離手段、第4の分離手段、第1の接地手段、第2の接地手段、第1の接続手段、第2の接続手段、第1のバイアス手段、第2のバイアス手段とから構成される。
【0017】
FET1からFET4は、それぞれチャネル層表面にソース電極、ゲート電極およびドレイン電極を設けたデプレッション型のGaAs MESFETであり、図10(A)と同様であるので説明は省略する。
【0018】
本発明のDPDTのスイッチ回路装置は、FET1のソース電極(あるいはドレイン電極)とFET2のソース(あるいはドレイン電極)が第1の共通入力端子IN1に接続し、FET3のソース電極(あるいはドレイン電極)とFET4のソース電極(あるいはドレイン電極)とが第2の共通入力端子IN2に接続する。また、FET1のドレイン電極(あるいはソース電極)が第1の出力端子OUT1に接続し、FET2のドレイン電極(あるいはソース電極)が第2の出力端子OUT2に接続する。なお、ソース電極およびドレイン電極は等価であるので、以下いずれか一方を用いて説明する。
【0019】
本実施形態においては、1つの制御端子CTLで4つのFETの制御ができ、FET1およびFET4の各ゲート電極はそれぞれ抵抗Ra、Rhを介して制御端子CTLに接続し、FET2およびFET3の各ドレイン電極はそれぞれ抵抗Rd、Reを介して制御端子CTLに接続し、制御信号が印加される。
【0020】
第1のバイアス手段は、FET1のソース電極に、所定のバイアスVaを常に印加する手段である。具体的には、正の一定の直流電圧、例えば3Vを抵抗Rcを介して印加する。
【0021】
第1の接地手段は、FET2のゲート電極を抵抗Rbにより接地する手段である。これにより、FET2のゲート電極は常に接地電位に固定される。
【0022】
第1の接続手段は、制御端子CTLとFET2のドレイン電極とを抵抗Rdにより接続する手段である。
【0023】
第1の分離手段は、FET1のソース電極とFET2のソース電極の間に接続する容量Caであり、FET1とFET2の間を直流的に分離するものである。
【0024】
本実施形態においては図1の如く、FET1のゲート電極、第1の接地手段、第1のバイアス手段、第1の接続手段にはそれぞれ抵抗Ra、Rb、Rc、Rdが接続され、交流接地となる直流電位に対してそれぞれの接続ポイントから高周波信号が漏出することを防止している。
【0025】
また、この回路では、スイッチを行うFET1とFET2の出力端子OUT1とOUT2に、FET3、FET4のドレイン電極を接続する。さらにFET3およびFET4のソース電極は、第2の共通入力端子IN2に接続する。
【0026】
第2のバイアス手段は、FET4のドレイン電極に、所定のバイアスVbを常に印加する手段である。具体的には、正の一定の直流電圧、例えば3Vを抵抗Rgを介して印加する。
【0027】
第2の接地手段は、FET3のゲート電極を抵抗Rfにより接地する手段である。これにより、FET3のゲート電極は常に接地電位に固定される。
【0028】
第2の接続手段は、制御端子CTLとFET3のドレイン電極とを抵抗Reにより接続する手段である。
【0029】
第2の分離手段は、FET1とFET3の間に接続する容量Cbであり、FET1とFET3とを直流的に分離するものである。
【0030】
第3の分離手段は、FET2とFET4の間に接続する容量CcでありFET2とFET4の間とを直流的に分離するものである。
【0031】
第4の分離手段は、FET3とFET4間に接続する容量Ceであり、FET3とFET4の間を直流的に分離するものである。
【0032】
第2の接続手段、第2の接地手段、第2のバイアス手段、FET4のゲート電極にはそれぞれ抵抗Re、Rf、Rg、Rhが接続され、交流接地となる直流電位に対してそれぞれの接続ポイントから高周波信号が漏出することを防止している。
【0033】
次に、図2および図5を参照して本発明のスイッチ回路装置の動作原理について説明する。
【0034】
DPDTスイッチの場合、制御端子を1つにするためには、制御端子に印加される制御電圧が0Vのときには2つのFETが同時にオン状態、残り2つのFETがオフ状態になり、制御電圧が正電圧のときには逆の状態になれば良い。
【0035】
図2はFET2に対応する回路部分である。FET2のゲート電極は抵抗Rbを介して第1の接地手段で接地されているので、ゲート電圧は0Vに固定されている。このFET2がオン状態になるバイアス条件は、ゲート−ドレイン間およびゲート−ソース間の各々の電位差が0Vの状態である。すなわち、V=V=Vの状態であり、ゲート電圧Vは0Vであるので、V=V=V=0VのときにFET2はオン状態になる。
【0036】
逆に、ゲート電圧が0VでFET2がオフ状態になるバイアス条件は、ゲート−ドレイン間およびゲート−ソース間にFETがオフする電位差を与えれば良い。この回路では、制御端子CTLとFET2のソース電極またはドレイン電極が抵抗Rdを介して第1の接続手段で接続されているので、制御端子CTLに0Vを印加すればFET2はオン状態となり、正電圧(例えば3V)を印加すればFET2はオフ状態となる。
【0037】
図3はFET1に対応する回路部分である。ゲート電圧0VでFET1がオフ状態になるバイアス条件は、ゲート−ドレイン間およびゲート−ソース間にオフになるような電位差を与えればよい。従って、FET1のソースまたはドレイン側に常時正電圧(例えば3V)のバイアスを掛ける回路(バイアス手段)を接続すればよい。
【0038】
逆に、バイアス電圧と等しい電位を制御端子CTLからFET1のゲート電極に印加すれば、FET1がオン状態になる。従って、この回路では制御端子CTLが0VでFET1がオフ状態になり、3VでFET1がオン状態になる。
【0039】
また、図4はFET3に対応する回路部分である。FET3のゲート電極は抵抗Rfを介して第2の接地手段で接地されているので、ゲート電圧は0Vに固定されている。このFET3がオン状態になるバイアス条件は、ゲート−ドレイン間およびゲート−ソース間の各々の電位差が0Vの状態である。すなわち、Vg=Vd=Vsの状態であり、ゲート電圧Vgは0Vであるので、V=V=V=0VのときにFET3はオン状態になる。
【0040】
逆に、ゲート電圧が0VでFET3がオフ状態になるバイアス条件は、ゲート−ドレイン間およびゲート−ソース間にFETがオフする電位差を与えれば良い。この回路では、制御端子CTLとFET3のソース電極またはドレイン電極が抵抗Reを介して第2の接続手段で接続されているので、制御端子CTLに0Vを印加すればFET3はオン状態となり、正電圧(例えば3V)を印加すればFET3はオフ状態となる。
【0041】
図5はFET4に対応する回路部分である。ゲート電圧0VでFET4がオフ状態になるバイアス条件は、ゲート−ドレイン間およびゲート−ソース間にオフになるような電位差を与えればよい。従って、FET4のソースまたはドレイン側に常時正電圧(例えば3V)のバイアスを掛ける回路(バイアス手段)を接続すればよい。
【0042】
逆に、バイアス電圧と等しい電位を制御端子CTLからFET4のゲート電極に印加すれば、FET4がオン状態になる。従って、この回路では制御端子CTLが0VでFET4がオフ状態になり、3VでFET4がオン状態になる。
【0043】
この図2から図5の回路を組み合わせたのが、図1に示すスイッチ回路装置である。第1の分離手段である容量CaでFET1とFET2を直流的に分離して相互のバイアス条件の干渉を防止する。また、第2の分離手段である容量CbでFET1とFET3を直流的に分離し、第3の分離手段である容量CcでFET2とFET4とを直流的に分離し、第4の分離手段である容量CeでFET3とFET4とを直流的に分離する。
【0044】
このように、本実施形態ではFET2,FET3の各ゲート電極を抵抗Rb、Rfを介してそれぞれ接地し、ゲート電極が接地されたFET2、FET3のドレイン電極のバイアスを他方のFET1、FET4の各ゲート電極と共通にして制御端子CTLに接続する。また、そのFET1、FET4のソース電極またはドレイン電極のバイアスが常に一定電圧Va、Vbで供給される。さらに、FET1とFET2が容量Caにより直流的に分離され、FET1とFET3およびFET2とFET4とがそれぞれ容量Cb、Ccにより直流的に分離され、FET3とFET4がCeにより分離される。
【0045】
ここで、FET4のゲート電極は、制御端子CTLに接続しており、FET1への制御端子の制御信号が印加される。この結果、FET1がONのときはFET4がONする。一方、FET3とFET4とは第4の分離手段により直流的に分離されているので、FET2およびFET3がOFFとなる。
【0046】
これにより、図6の真理値表の如く、制御端子CTLに0Vが印加されたとき、第1共通入力端子IN1−第2出力端子OUT2および第2共通入力端子IN2−第1出力端子OUT1の信号経路がオンとなり、制御端子CTLに3Vが印加されたとき、第1の共通入力端子IN1−第1出力端子OUT1および第2の共通入力端子IN2−第2出力端子OUT2の信号経路がオンとなる。
【0047】
すなわち、ロジック回路を設けずに、1制御端子のDPDTスイッチ回路装置が実現できる。
【0048】
ここで、図7に本発明のスイッチ回路装置の応用例を示す。第1、第4の分離手段、第1および第2の接続手段、第1および第2のバイアス手段は、図1に示す接続例に限らず、図7の如き接続も可能である。すなわち、第1の分離手段は、FET1とFET2の間に接続してあればよく(図7(A)参照)、第1の接続手段は、FET2のソースまたはドレイン電極のいずれと接続しても良い(図7(B)参照)。更に、第1のバイアス手段も、FET1のソースまたはドレイン電極のいずれと接続しても良く(図7(C)参照)、第2のバイアス手段もFET4のソース又はドレイン電極のいずれと接続してもよい(図7(D)参照)。第2の接続手段は、FET3のソースまたはドレイン電極のいずれと接続してもよく(図7(E)参照)、第4の分離手段は、FET3とFET4間に接続してあればよい(図7(F)参照)。また、図7(A)から図7(F)の接続の変更はそれぞれ独立して実施でき、全ての組み合わせで同様の効果が得られる。さらに、図示はしないが、第2、第3の分離手段はそれぞれFET1とFET3、FET2とFET4の間を分離すれば良いので、それぞれ出力端子OUT1、OUT2に対し、FET1、FET2側に移動してもかまわない。
【0049】
次に、図8および図9を参照して本発明の第2および第3の実施形態を示す。
【0050】
現在GPS機能を持つ第3世代携帯端末に採用されるDPDTスイッチ回路装置では、26dBm程度の信号を通せるパワーが要求され、このようなハイパワーを実現するために、FETを複数直列接続する多段接続のFETや、ソース電極およびドレイン電極間にゲート電極を複数配置するマルチゲートFETを用いることが一般的である。
【0051】
図8は、本発明の第2の実施形態のスイッチ回路装置を示す回路図である。第2の実施形態の第1から第4のスイッチング素子は、それぞれ、チャネル層表面にソース電極、ゲート電極およびドレイン電極を設けたFETを3段直列に接続した第1から第4のFET群で構成される。なお、各FETはGaAs MESFET(デプレッション型FET)であり、図10(A)と同様であるので説明は省略する。また、本明細書においては、多段スイッチの一例として3段を例に説明するが、所望のパワーに応じて段数は適宜選択できる。
【0052】
第1のFET群F1の一端のFET1−1のソース電極と第2のFET群F2の一端のFET2−1のソース電極が第1の共通入力端子IN1に接続し、第3のFET群F3の一端のFET3−3のソース電極と第4のFET群F4の一端のFET4−3のソース電極が第2の共通入力端子IN2に接続する。また、第1のFET群F1の他端のFET1−3のドレイン電極と第3のFET群F3の他端のFET3−1のドレイン電極が第1の出力端子OUT1に接続し、第2のFET群F2の他端のFET2−3と第4のFET群F4の他端のFET4−1のドレイン電極のドレイン電極が第2の出力端子OUT2に接続する。以下、FET群(例えばF1)の一端に接続するFET(例えばFET1−1またはFET1−3)のソース電極をFET群のソースといい、FET群の他端に接続するFET(例えばFET1−3またはFET1−1)のドレイン電極をFET群のドレインという。
【0053】
本実施形態においては、1つの制御端子CTLで4つのFET群を制御することができる。第1のFET群F1の3つのゲート電極はそれぞれ抵抗Ra1、Ra2、Ra3を介して制御端子CTLに接続し、第4のFET群F4のすべてのゲート電極はそれぞれ抵抗Rh1、Rh2、Rh3を介して制御端子CTLに接続し、制御信号が印加される。
【0054】
第1のバイアス手段は、第1のFET群F1のソースに所定のバイアスVaを常に印加する手段である。具体的には、正の一定の直流電圧、例えば3Vを抵抗Rcを介して印加する。
【0055】
第1の接地手段は抵抗Rb1、Rb2,Rb3により、第2のFET群F2のそれぞれのゲート電極を接地する手段である。これにより、第2のFET群F2のゲート電極は常に接地電位に固定される。
【0056】
第1の接続手段は、第2のFET群F2のドレイン、すなわちFET2−3のドレイン電極と、制御端子CTLとを抵抗Rdで接続する手段である。
【0057】
第1の分離手段は、第1のFET群のソースと第2のFET群のソースの間に接続する容量Caであり、第1のFET群と第2のFET群を直流的に分離するものである。
【0058】
本実施形態においては図1の如く、FET群F1の各ゲート電極、第1の接地手段、第1のバイアス手段および第1の接続手段にはそれぞれ抵抗Ra1〜3、Rb1〜3、Rc、Rdが接続され、交流接地となる各直流電位に対してそれぞれの接続ポイントから高周波信号が漏出することを防止している。
【0059】
更に、この回路では、スイッチを行う第1のFET群F1と第2のFET群F2の出力端子OUT1とOUT2に、第3のFET群F3、第4のFET群4を接続する。さらに、第3のFET群F3と第4のFET群F4のソースは第2の共通入力端子IN2に接続する。
【0060】
第2のバイアス手段は、第4のFET群F4のドレイン(FET4−1またはFET4−3のドレイン電極)に、所定のバイアスVbを常に印加する手段である。具体的には、正の一定の直流電圧、例えば3Vを抵抗Rgを介して印加する。
【0061】
第2の接地手段は、第3のFET群F3のすべてのゲート電極をそれぞれ抵抗Rf1、Rf2、Rf3により接地する手段である。これにより、第3のFET群F3のゲート電極は常に接地電位に固定される。
【0062】
第2の接続手段は、制御端子CTLと第3のFET群F3のドレイン(FET3−1またはFET3−3のドレイン電極)とを抵抗Reにより接続する手段である。
【0063】
第2の分離手段は、第1のFET群F1のドレインと第3FET群F3のドレイン間に接続する容量Cbであり、第1のFET群F1と、第3FET群F3とを直流的に分離するものである。
【0064】
第3の分離手段は、第2のFET群F2のドレインと第4のFET群F4のドレイン間に接続する容量Ccであり、第2のFET群F2と、第4のFET群F4とを直流的に分離するものである。
【0065】
第4の分離手段は、第3のFET群F3のソースと第4のFET群F4のソース間に接続する容量Ceであり、第3のFET群F3と第4のFET群F4の間を直流的に分離するものである。
【0066】
第2の接続手段、第2の接地手段、第2のバイアス手段および第4のFET群F4の各ゲート電極にはそれぞれ抵抗Re、Rf1〜Rf3、Rg、Rh1〜Rh3が接続され、交流接地となる各直流電位に対してそれぞれの接続ポイントから高周波信号が漏出することを防止している。
【0067】
また、第1の分離手段である容量Caで第1のFET群F1と第2のFET群2を直流的に分離して相互のバイアス条件の干渉を防止する。また、第2の分離手段である容量Cbで第1のFET群F1と第3のFET群F3を直流的に分離し、第3の分離手段である容量Ccで第2のFET群F2と第4のFET群F4とを直流的に分離する。また、第4の分離手段である容量Ceで第4のFET群F4と第3のFET群F3を直流的に分離する。
【0068】
このように、本実施形態では第2のFET群F2、第3のFET群F3の各ゲート電極を抵抗Rb1〜Rb3、Rf1〜Rf3を介してそれぞれ接地し、ゲート電極が接地された第2のFET群F2、第3のFET群F3のドレインバイアスを他方の第1のFET群F1、第4のFET群F4の各ゲートバイアスと共通にして制御端子CTLに接続する。また、その第1のFET群F1、第4のFET群F4のソースバイアスが常に一定電圧Va、Vbで供給される。さらに、第1のFET群F1と第2のFET群F2が容量Caにより直流的に分離され、第1のFET群F1と第3のFET群F3および第2のFET群F2と第4のFET群F4とがそれぞれ容量Cb、Ccにより直流的に分離され、第3のFET群F3と第4のFET群F4が容量Ceにより直流的に分離される。
【0069】
ここで、第2の実施形態の回路動作は、第1の実施形態と同様であるので説明は省略するが、第4のFET群F4のゲート電極は、制御端子CTLに接続しており、第1のFET群F1への制御端子の制御信号が印加される。この結果、第1のFET群F1がONのときは第4のFET群F4がONする。一方、第3のFET群F3と、第4のFET群F4とは第4分離手段により直流的に分離されているので、第2のFET群F2および第3のFET群F3がOFFとなる。
【0070】
これにより、制御端子CTLに0Vが印加されたとき、第1共通入力端子IN1−第2出力端子OUT2および第2共通入力端子IN2−第1出力端子OUT1の信号経路がオンとなり、制御端子CTLに3Vが印加されたとき、第1の共通入力端子IN1−第1出力端子OUT1および第2の共通入力端子IN2−第2出力端子OUT2の信号経路がオンとなる(図6参照)。
【0071】
尚、FET群の段数が増えても、各ゲート電極に接続する抵抗RaおよびRb、Rf、Rhの数が増えるだけであり、他の回路構成は図1と同様である。
【0072】
ここで、第1、第4の分離手段、第1および第2の接続手段、第1および第2のバイアス手段は、図8に示す接続例に限らず、第1の実施形態と同様の応用回路が適用できる。すなわち、第1の分離手段は、第1と第2のFET群の間に接続してあればよく(図7(A)参照)、また、第1の接続手段は、第2のFET群のソースまたはドレインのいずれと接続しても良い(図7(B)参照)。更に、第1のバイアス手段も、第1のFET群F1のソースまたはドレインのいずれと接続しても良く(図7(C)参照)、第2のバイアス手段も第4のFET群F4のソース又はドレインのいずれと接続してもよい(図7(D)参照)。第2の接続手段は、第3のFET群F3のソースまたはドレインのいずれと接続してもよく(図7(E)参照)、第4の分離手段は、第3と第4のFET群の間に接続してあればよい(図7(F)参照)。また、上記の接続の変更はそれぞれ独立して実施でき、全ての組み合わせで同様の効果が得られる。さらに、図示はしないが、第2、第3の分離手段はそれぞれF1とF3、F2とF4の間を分離すれば良いので、それぞれ出力端子OUT1、OUT2に対し、F1、F2側に移動してもかまわない。
【0073】
次に、図9を参照して本発明の第3の実施形態を説明する。第3の実施形態は、スイッチング素子として、マルチゲート構造のFETを用いたものである。
【0074】
第2の実施形態では、ハイパワーを得るために複数のFETを多段接続しており、FETの個数が単純に増えるので、チップ面積が増大する。これを避けるためにマルチゲート型FETを用いると、チップ面積の増大を抑制して最大線型許容線型入力パワーを増やすことができる。マルチゲート構造のFETでは、図9(A)の如く、ソース電極4とドレイン電極5の間には例えば3本のゲート電極3を配置したGaAs MESFET(デプレッション型FET)である。
【0075】
金属層がオーミック接合を形成するソース電極4およびドレイン電極5は、3本のゲート電極3を挟んで交互に配置されるが、実際には各ゲート電極3を挟んだ両側のチャネル領域2がソース電極4、ドレイン電極5として働くため、ゲート電極3が1本のFET(図10(A)参照)が3つ直列に接続されたのと同じ効果となる。すなわち、ゲート電極が1本のFETを使用したスイッチ回路装置と比較して、最大許容線型電圧振幅として3倍、電力としてその2乗の9倍の最大許容線型入力パワーを得られるものである。
【0076】
図9(B)は、マルチゲート構造のFETを用いた1制御端子のDPDTを実現する回路図である。尚、図ではゲート電極が3本のトリプルゲート構造を例に説明するが、これに限らず、ゲート電極の数は必要なパワーに応じて適宜選択する。
【0077】
第3の実施形態のスイッチ回路装置における各FETでは3本のゲート電極の高周波電位はそれぞれ異なる。すなわちオフ側FETにおいてFETのソース電極またはドレイン電極に高周波最大パワーがかかったとき、3本あるゲート電極のうち最大パワーに近い側のゲート電極の直下では、ゲートバイアスによる空乏層でチャネルは常に閉じるという状況ではない。真中のゲート電極の直下では最大パワーに近い側のゲート電極直下に比べ、チャネルはさらに閉じる方向にはあるが同様に常に閉じるという状況にまでは至ってない。3番目の最大パワーから最も遠いゲート電極直下において初めてチャネルは常に閉じ、そのマルチゲートFETがオフできる。以上のように3本のゲート電極直下のチャネルの高周波電位が異なるということは3本のゲート電極の高周波電位が異なることを意味する。従ってこのマルチゲートFETの各ゲート電極にDCバイアスとしてのDC電位を印加する場合、各ゲート電極から高周波信号が高周波接地となるDC電位に漏れることを防止するため、抵抗を介してDC電位に接続するが、DC電位への接続方法として、それぞれ別の抵抗を介してDC電位に接続する必要がある。なぜならば3本のゲート電極をすべて直接接続した後、1つの抵抗を介してDC電位に接続しようとすると、3本のゲート電極の高周波電位まで、すべておなじ電位にしてしまう結果となり、高周波動作上シングルゲートFETと同じ動作となり、ハイパワーに耐え切れないFETとなってしまう。
【0078】
FET1のゲート電極は、動作領域外で第1ゲート電極、第2ゲート電極、第3ゲート電極にそれぞれ抵抗Ra1、Ra2、Ra3を介して制御端子CTLに接続し、制御信号が印加される。
【0079】
また、第1の接地手段は抵抗Rb1、Rb2,Rb3により、FET2のすべてのゲート電極を接地する手段である。これにより、FET2の全てのゲート電極は常に接地電位に固定される。
【0080】
FET4のすべてのゲート電極は動作領域外で第1ゲート電極、第2ゲート電極、第3ゲート電極にそれぞれ抵抗Rh1、Rh2、Rh3を介して制御端子CTLに接続し、制御信号が印加される。
【0081】
第2の接地手段は、抵抗Rf1、Rf2、Rf3により、FET3のすべてのゲート電極を接地する手段である。これにより、FET3のすべてのゲート電極は常に接地電位に固定される。
【0082】
なお、他の構成要素は第1の実施形態と同様であり、回路動作も第1の実施形態と同様であるので、各々説明は省略するが、本実施形態によればロジック回路を設けずに、また1つの制御端子でハイパワーのDPDTが実現できる。更に、多段FET構造と比較して、チップ上の専有面積を低減できる。
【0083】
また、第1、第4の分離手段、第1および第2の接続手段、第1および第2のバイアス手段は、図9に示す接続例に限らず、第1の実施形態と同様の応用回路も適用できる。すなわち、第1の分離手段は、FET1とFET2の間に接続してあればよく(図7(A)参照)、第1の接続手段は、FET2のソースまたはドレイン電極のいずれと接続しても良い(図7(B)参照)。更に、第1のバイアス手段も、FET1のソースまたはドレイン電極のいずれと接続しても良く(図7(C)参照)、第2のバイアス手段もFET4のソース又はドレイン電極のいずれと接続してもよい(図7(D)参照)。第2の接続手段は、FET3のソースまたはドレイン電極のいずれと接続してもよく(図7(E)参照)、第4の分離手段は、FET3とFET4間に接続してあればよい(図7(F)参照)。また、上記の接続の変更はそれぞれ独立して実施でき、全ての組み合わせで同様の効果が得られる。
【0084】
さらに、図示はしないが、第2、第3の分離手段はそれぞれFET1とFET3、FET2とFET4の間を分離すれば良いので、それぞれ出力端子OUT1、OUT2に対し、FET1、FET2側に移動してもかまわない。
【0085】
なお、ソース、ドレイン電極間のゲート電極の数が増えても、各ゲート電極に接続する抵抗Ra、Rb、Rf、Rhの数が増えるだけであり、他の回路構成は図1と同様となる。
【0086】
【発明の効果】
以上に詳述した如く、本発明に依ればロジック回路を用いないで1つの制御端子でGaAs FETを用いたDPDT(Double Pole Double Throw)と呼ばれるスイッチ回路装置を実現できる。これによりロジック回路を用意する必要がなくなり、回路配置が簡素化されてプリント基板の実装面積を小さくできる。また消費電力の低減も図れる。
【0087】
多段接続FETやマルチゲートFETを用いると、シングルゲートFET1段のスイッチと比較して、ハイパワーが実現できる。特に、マルチゲート構造を採用すると、ハイパワーでありながら、多段FET構造と比較してチップ上の専有面積を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明するための回路図である。
【図2】本発明を説明するための回路図である。
【図3】本発明を説明するための回路図である。
【図4】本発明を説明するための回路図である。
【図5】本発明を説明するための回路図である。
【図6】本発明を説明するための真理値表である。
【図7】本発明を説明するための回路図である。
【図8】本発明を説明するための回路図である。
【図9】本発明を説明するための(A)断面図、(B)回路図である。
【図10】従来例を説明するための(A)断面図、(B)回路ブロック図、(C)真理値表である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a switch circuit device used for high-frequency switching applications, and more particularly to a switch circuit device having one control terminal.
[0002]
[Prior art]
As a switch circuit device often used in a mobile phone terminal, there is a switch circuit device called DPDT (Double Pole Double Throw). This is a circuit having four FETs or FET groups, two input terminals, and two output terminals.
[0003]
FIG. 10A shows a cross-sectional view of a GaAs FET. The surface portion of the non-doped GaAs substrate 1 is doped with an N-type impurity to form an N-type channel region 2, and a gate electrode 3 that forms a Schottky contact or a PN junction is disposed on the surface of the channel region 2. On both sides, source / drain electrodes 4 and 5 are placed in ohmic contact with the GaAs surface. This transistor is a depletion type FET, and forms a depletion layer in the channel region 2 immediately below by the potential of the gate electrode 3, thereby controlling the channel current between the source electrode 4 and the drain electrode 5.
[0004]
FIG. 10B shows a circuit block diagram of a switch circuit device called DPDT (Double Pole Double Throw) using GaAs FETs or FET groups.
[0005]
The DPDT has four FETs (or FET groups) F1 to F4 that serve as switches. RF1, RF2, RF3, and RF4 RF terminals and four GND terminals so that the combination method of connecting the two RF terminals RF1 and RF3 to the other two RF terminals RF2 and RF4 can be switched between two types. It has one control terminal CTL and one power supply terminal VDD. This circuit simultaneously turns off F2 and F4 when F1 and F3 are on simultaneously. When F1 and F3 are simultaneously off, F2 and F4 are simultaneously turned on to switch the signal path. In general, since two FETs or FET groups are operated simultaneously, two control terminals are required with the gate electrodes of the two FETs or FET groups in common. However, in the circuit shown in FIG. Four FETs or FET groups are controlled by one control terminal (see, for example, Non-Patent Document 1).
[0006]
[Non-Patent Document 1]
Logic control built-in high power DPDT switch MMIC CXG1144EN catalog, SONY
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above switch circuit device, by providing a logic circuit, the circuit operation shown in the truth table of FIG. 10C is performed with one control terminal. However, such a circuit device requires extra FETs constituting a logic circuit, and has problems such as an increase in power consumption and package size, an increase in the number of parts, and an increase in man-hours.
[0008]
Further, since the FET constituting the logic circuit has a small gate width, it is vulnerable to electrostatic breakdown, and there has been a serious problem that the electrostatic breakdown voltage of the switch circuit device is lowered.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the various circumstances described above. First, the first and second switching elements, the first common input terminal connected to the source or drain of both the switching elements, First and second output terminals connected to the drains or sources of both switching elements, one control terminal connected to the gate of the first switching element, and a source or drain of the first switching element First bias means for applying a bias, first connection means for connecting the one control terminal to the source or drain of the second switching element, and first gate for grounding the gate of the second switching element. Grounding means, a third switching element connected to the first output terminal, and a gate connected to the second output terminal, the gate being the control A fourth switching element connected to the child, a second connecting means for connecting a source or drain of the third switching element and the control terminal, and the first switching element and the second switching element. A first separation means for direct current separation; a second separation means for direct current separation of the first switching element and the third switching element; the second switching element; and the fourth switching element. A third separation means for separating the switching element in a DC manner; a fourth separation means for separating the third switching element and the fourth switching element in a DC manner; and a gate of the third switching element. Second grounding means for grounding, second bias means for applying a predetermined bias to the source or drain of the fourth switching element, and the third and fourth Solves by and a second common input terminal connected to the source or drain of the switching element.
[0010]
In addition, each of the first to fourth switching elements is an FET in which a source electrode and a drain electrode are provided on the surface of a channel layer, and a gate electrode is disposed between the source and drain electrodes. .
[0011]
The first to fourth switching elements are a first FET group, a second FET group, a third FET group, and a fourth FET group in which a plurality of FETs are connected in series in multiple stages, respectively. It is characterized by.
[0012]
Each of the first to fourth switching elements is a multi-gate FET in which a plurality of gate electrodes are arranged between a source electrode and a drain electrode.
[0013]
Further, the first and second bias means always supply a constant positive DC voltage.
[0014]
The first, second, third and fourth separating means are each formed by a capacitor.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0016]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a switch circuit device according to a first embodiment of the present invention. The switch circuit device includes four FET1 to FET4, a first common input terminal IN1, a second common input terminal IN2, first and second output terminals OUT1 and OUT2, a control terminal CTL, a first separation unit, 2 separation means, 3rd separation means, 4th separation means, 1st grounding means, 2nd grounding means, 1st connection means, 2nd connection means, 1st bias means, 2nd And bias means.
[0017]
Each of FET1 to FET4 is a depletion type GaAs MESFET in which a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode are provided on the surface of the channel layer, and is the same as FIG.
[0018]
In the DPDT switch circuit device of the present invention, the source electrode (or drain electrode) of FET1 and the source (or drain electrode) of FET2 are connected to the first common input terminal IN1, and the source electrode (or drain electrode) of FET3 is connected to the source electrode (or drain electrode) of FET3. The source electrode (or drain electrode) of the FET 4 is connected to the second common input terminal IN2. Further, the drain electrode (or source electrode) of the FET1 is connected to the first output terminal OUT1, and the drain electrode (or source electrode) of the FET2 is connected to the second output terminal OUT2. In addition, since the source electrode and the drain electrode are equivalent, it demonstrates using either one below.
[0019]
In the present embodiment, four FETs can be controlled by one control terminal CTL, the gate electrodes of FET1 and FET4 are connected to the control terminal CTL via resistors Ra and Rh, respectively, and the drain electrodes of FET2 and FET3 are connected. Are connected to the control terminal CTL via resistors Rd and Re, respectively, and a control signal is applied.
[0020]
The first bias means is means for always applying a predetermined bias Va to the source electrode of the FET 1. Specifically, a positive constant DC voltage, for example, 3V is applied via the resistor Rc.
[0021]
The first grounding means is a means for grounding the gate electrode of the FET 2 by the resistor Rb. Thereby, the gate electrode of the FET 2 is always fixed to the ground potential.
[0022]
The first connection means is means for connecting the control terminal CTL and the drain electrode of the FET 2 by a resistor Rd.
[0023]
The first separating means is a capacitor Ca connected between the source electrode of FET1 and the source electrode of FET2, and separates the FET1 and FET2 in a DC manner.
[0024]
In this embodiment, as shown in FIG. 1, resistors Ra, Rb, Rc, and Rd are connected to the gate electrode of the FET 1, the first grounding means, the first biasing means, and the first connecting means, respectively. The high-frequency signal is prevented from leaking from each connection point with respect to the DC potential.
[0025]
In this circuit, the drain electrodes of FET3 and FET4 are connected to the output terminals OUT1 and OUT2 of FET1 and FET2 that perform switching. Further, the source electrodes of FET3 and FET4 are connected to the second common input terminal IN2.
[0026]
The second bias means is means for constantly applying a predetermined bias Vb to the drain electrode of the FET 4. Specifically, a positive constant DC voltage, for example, 3V is applied via the resistor Rg.
[0027]
The second grounding means is means for grounding the gate electrode of the FET 3 with the resistor Rf. Thereby, the gate electrode of the FET 3 is always fixed to the ground potential.
[0028]
The second connection means is means for connecting the control terminal CTL and the drain electrode of the FET 3 by a resistor Re.
[0029]
The second separation means is a capacitor Cb connected between the FET1 and FET3, and separates the FET1 and FET3 in a DC manner.
[0030]
The third separation means is a capacitor Cc connected between FET2 and FET4, and separates between FET2 and FET4 in a DC manner.
[0031]
The fourth separation means is a capacitor Ce connected between the FET 3 and the FET 4, and separates the FET 3 and the FET 4 in a DC manner.
[0032]
Resistors Re, Rf, Rg, and Rh are connected to the second connecting means, the second grounding means, the second biasing means, and the gate electrode of the FET 4, respectively. Prevents high-frequency signals from leaking out.
[0033]
Next, the operating principle of the switch circuit device of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0034]
In the case of a DPDT switch, in order to have one control terminal, when the control voltage applied to the control terminal is 0 V, the two FETs are turned on simultaneously, the other two FETs are turned off, and the control voltage is positive. In the case of voltage, the reverse state should be satisfied.
[0035]
FIG. 2 shows a circuit portion corresponding to FET2. Since the gate electrode of the FET 2 is grounded by the first grounding means via the resistor Rb, the gate voltage is fixed at 0V. The bias condition for turning on the FET 2 is that the potential difference between the gate and the drain and between the gate and the source is 0V. That is, V g = V d = V s And the gate voltage V g Is 0V, so V g = V d = V s When = 0V, FET2 is turned on.
[0036]
On the contrary, the bias condition for turning off the FET 2 when the gate voltage is 0V may be a potential difference that turns off the FET between the gate and the drain and between the gate and the source. In this circuit, the control terminal CTL and the source electrode or drain electrode of the FET 2 are connected by the first connecting means via the resistor Rd. Therefore, if 0 V is applied to the control terminal CTL, the FET 2 is turned on, and the positive voltage If (for example, 3 V) is applied, the FET 2 is turned off.
[0037]
FIG. 3 shows a circuit portion corresponding to FET1. The bias condition for turning off the FET 1 at a gate voltage of 0 V may be a potential difference that turns off between the gate and the drain and between the gate and the source. Therefore, a circuit (bias means) that always applies a positive voltage (for example, 3 V) bias may be connected to the source or drain side of the FET 1.
[0038]
Conversely, when a potential equal to the bias voltage is applied from the control terminal CTL to the gate electrode of the FET 1, the FET 1 is turned on. Accordingly, in this circuit, the FET 1 is turned off when the control terminal CTL is 0V, and the FET 1 is turned on at 3V.
[0039]
FIG. 4 shows a circuit portion corresponding to the FET 3. Since the gate electrode of the FET 3 is grounded by the second grounding means via the resistor Rf, the gate voltage is fixed at 0V. The bias condition for turning on the FET 3 is that the potential difference between the gate and the drain and between the gate and the source is 0V. That is, since Vg = Vd = Vs and the gate voltage Vg is 0 V, V g = V d = V s When = 0V, the FET 3 is turned on.
[0040]
On the contrary, the bias condition for turning off the FET 3 when the gate voltage is 0 V may be a potential difference that turns off the FET between the gate and the drain and between the gate and the source. In this circuit, the control terminal CTL and the source electrode or drain electrode of the FET 3 are connected by the second connection means via the resistor Re. Therefore, if 0 V is applied to the control terminal CTL, the FET 3 is turned on, and the positive voltage If (for example, 3V) is applied, the FET 3 is turned off.
[0041]
FIG. 5 shows a circuit portion corresponding to the FET 4. The bias condition for turning off the FET 4 at a gate voltage of 0 V may be a potential difference that turns off between the gate and the drain and between the gate and the source. Therefore, a circuit (bias means) that always applies a positive voltage (for example, 3 V) bias may be connected to the source or drain side of the FET 4.
[0042]
Conversely, when a potential equal to the bias voltage is applied from the control terminal CTL to the gate electrode of the FET 4, the FET 4 is turned on. Therefore, in this circuit, when the control terminal CTL is 0V, the FET 4 is turned off, and at 3V, the FET 4 is turned on.
[0043]
The switch circuit device shown in FIG. 1 is a combination of the circuits shown in FIGS. FET1 and FET2 are separated in a DC manner by a capacitor Ca which is the first separation means to prevent interference between the bias conditions. Further, the FET 1 and the FET 3 are DC separated by the capacitor Cb as the second separating means, and the FET 2 and the FET 4 are separated DC by the capacitor Cc as the third separating means, which is the fourth separating means. The capacitor Ce separates the FET 3 and the FET 4 in a DC manner.
[0044]
As described above, in this embodiment, the gate electrodes of FET2 and FET3 are grounded through the resistors Rb and Rf, respectively, and the drain of FET2 and FET3 whose gate electrodes are grounded are biased to the gates of the other FET1 and FET4. It is connected to the control terminal CTL in common with the electrode. Further, the bias of the source electrode or the drain electrode of the FET1 and FET4 is always supplied with the constant voltages Va and Vb. Further, FET1 and FET2 are galvanically separated by the capacitor Ca, FET1 and FET3, FET2 and FET4 are galvanically separated by the capacitors Cb and Cc, respectively, and FET3 and FET4 are separated by Ce.
[0045]
Here, the gate electrode of the FET 4 is connected to the control terminal CTL, and the control signal of the control terminal to the FET 1 is applied. As a result, when FET1 is ON, FET4 is turned ON. On the other hand, FET3 and FET4 are DC separated by the fourth separation means, so that FET2 and FET3 are turned off.
[0046]
Thus, as shown in the truth table of FIG. 6, when 0 V is applied to the control terminal CTL, the signals of the first common input terminal IN1-second output terminal OUT2 and the second common input terminal IN2-first output terminal OUT1. When the path is turned on and 3V is applied to the control terminal CTL, the signal path of the first common input terminal IN1-first output terminal OUT1 and second common input terminal IN2-second output terminal OUT2 is turned on. .
[0047]
That is, a DPDT switch circuit device having one control terminal can be realized without providing a logic circuit.
[0048]
FIG. 7 shows an application example of the switch circuit device of the present invention. The first and fourth separating means, the first and second connecting means, and the first and second biasing means are not limited to the connection example shown in FIG. 1, but can be connected as shown in FIG. In other words, the first separating means may be connected between FET1 and FET2 (see FIG. 7A), and the first connecting means may be connected to either the source or drain electrode of FET2. Good (see FIG. 7B). Further, the first bias means may be connected to either the source or drain electrode of FET 1 (see FIG. 7C), and the second bias means is connected to either the source or drain electrode of FET 4. It is also possible (see FIG. 7D). The second connecting means may be connected to either the source or drain electrode of the FET 3 (see FIG. 7E), and the fourth separating means only needs to be connected between the FET 3 and the FET 4 (see FIG. 7). 7 (F)). Further, the connection changes from FIG. 7A to FIG. 7F can be performed independently, and the same effect can be obtained in all combinations. Further, although not shown, the second and third separating means only have to separate between FET1 and FET3, and FET2 and FET4, respectively, so that they move to the FET1 and FET2 side with respect to the output terminals OUT1 and OUT2, respectively. It doesn't matter.
[0049]
Next, referring to FIGS. 8 and 9, second and third embodiments of the present invention will be described.
[0050]
In the DPDT switch circuit device currently used in the third generation portable terminal having the GPS function, the power required to pass a signal of about 26 dBm is required, and in order to realize such a high power, a multistage in which a plurality of FETs are connected in series. In general, a connection FET or a multi-gate FET in which a plurality of gate electrodes are arranged between a source electrode and a drain electrode is used.
[0051]
FIG. 8 is a circuit diagram showing a switch circuit device according to a second embodiment of the present invention. The first to fourth switching elements of the second embodiment are first to fourth FET groups in which FETs each having a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode on the surface of the channel layer are connected in series in three stages. Composed. Each FET is a GaAs MESFET (depletion type FET), which is the same as that shown in FIG. In the present specification, three stages are described as an example of a multistage switch, but the number of stages can be appropriately selected according to desired power.
[0052]
The source electrode of the FET 1-1 at one end of the first FET group F1 and the source electrode of the FET 2-1 at one end of the second FET group F2 are connected to the first common input terminal IN1, and the third FET group F3 The source electrode of the FET 3-3 at one end and the source electrode of the FET 4-3 at one end of the fourth FET group F4 are connected to the second common input terminal IN2. Also, the drain electrode of the FET 1-3 at the other end of the first FET group F1 and the drain electrode of the FET 3-1 at the other end of the third FET group F3 are connected to the first output terminal OUT1, and the second FET The drain electrode of the FET 2-3 at the other end of the group F2 and the drain electrode of the FET 4-1 at the other end of the fourth FET group F4 are connected to the second output terminal OUT2. Hereinafter, the source electrode of the FET (for example, FET1-1 or FET1-3) connected to one end of the FET group (for example, F1) is referred to as the source of the FET group, and the FET (for example, FET1-3 or the like) connected to the other end of the FET group. The drain electrode of the FET 1-1) is called a drain of the FET group.
[0053]
In the present embodiment, four FET groups can be controlled by one control terminal CTL. The three gate electrodes of the first FET group F1 are connected to the control terminal CTL via the resistors Ra1, Ra2, and Ra3, respectively, and all the gate electrodes of the fourth FET group F4 are connected to the resistors Rh1, Rh2, and Rh3, respectively. The control signal is applied to the control terminal CTL.
[0054]
The first bias means is means for always applying a predetermined bias Va to the source of the first FET group F1. Specifically, a positive constant DC voltage, for example, 3V is applied via the resistor Rc.
[0055]
The first grounding means is means for grounding each gate electrode of the second FET group F2 by the resistors Rb1, Rb2, and Rb3. As a result, the gate electrode of the second FET group F2 is always fixed to the ground potential.
[0056]
The first connection means is means for connecting the drain of the second FET group F2, that is, the drain electrode of the FET 2-3, and the control terminal CTL with a resistor Rd.
[0057]
The first separation means is a capacitor Ca connected between the source of the first FET group and the source of the second FET group, and separates the first FET group and the second FET group in a DC manner. It is.
[0058]
In this embodiment, as shown in FIG. 1, resistors Ra1 to R3, Rb1 to Rc, Rc, and Rd are provided for the gate electrodes of the FET group F1, the first grounding means, the first biasing means, and the first connecting means, respectively. Are connected to each other to prevent high-frequency signals from leaking out from the respective connection points with respect to each DC potential serving as AC grounding.
[0059]
Further, in this circuit, the third FET group F3 and the fourth FET group 4 are connected to the output terminals OUT1 and OUT2 of the first FET group F1 and the second FET group F2 to be switched. Further, the sources of the third FET group F3 and the fourth FET group F4 are connected to the second common input terminal IN2.
[0060]
The second bias unit is a unit that always applies a predetermined bias Vb to the drain of the fourth FET group F4 (the drain electrode of the FET 4-1 or the FET 4-3). Specifically, a positive constant DC voltage, for example, 3V is applied via the resistor Rg.
[0061]
The second grounding means is means for grounding all the gate electrodes of the third FET group F3 by resistors Rf1, Rf2, and Rf3, respectively. As a result, the gate electrode of the third FET group F3 is always fixed to the ground potential.
[0062]
The second connection means is means for connecting the control terminal CTL and the drain of the third FET group F3 (the drain electrode of the FET 3-1 or the FET 3-3) by the resistor Re.
[0063]
The second separation means is a capacitor Cb connected between the drain of the first FET group F1 and the drain of the third FET group F3, and separates the first FET group F1 and the third FET group F3 in a DC manner. Is.
[0064]
The third separation means is a capacitor Cc connected between the drain of the second FET group F2 and the drain of the fourth FET group F4. The second FET group F2 and the fourth FET group F4 are connected to each other by a direct current. Separate.
[0065]
The fourth separation means is a capacitor Ce connected between the source of the third FET group F3 and the source of the fourth FET group F4, and direct current is connected between the third FET group F3 and the fourth FET group F4. Separate.
[0066]
Resistors Re, Rf1 to Rf3, Rg, and Rh1 to Rh3 are connected to the gate electrodes of the second connecting means, the second grounding means, the second biasing means, and the fourth FET group F4, respectively. The high-frequency signal is prevented from leaking from each connection point for each DC potential.
[0067]
In addition, the first FET group F1 and the second FET group 2 are separated in a DC manner by the capacitor Ca serving as the first separation means to prevent interference between the bias conditions. Further, the first FET group F1 and the third FET group F3 are DC-isolated by the capacitor Cb as the second separating means, and the second FET group F2 and the second FET group are separated by the capacitor Cc as the third separating means. The four FET groups F4 are separated in a direct current manner. In addition, the fourth FET group F4 and the third FET group F3 are galvanically separated by the capacitor Ce as the fourth separation means.
[0068]
As described above, in the present embodiment, the gate electrodes of the second FET group F2 and the third FET group F3 are grounded via the resistors Rb1 to Rb3 and Rf1 to Rf3, respectively, and the second gate electrode is grounded. The drain biases of the FET group F2 and the third FET group F3 are connected to the control terminal CTL in common with the gate biases of the other first FET group F1 and fourth FET group F4. The source biases of the first FET group F1 and the fourth FET group F4 are always supplied at constant voltages Va and Vb. Further, the first FET group F1 and the second FET group F2 are DC-isolated by the capacitor Ca, and the first FET group F1, the third FET group F3, the second FET group F2, and the fourth FET are separated. The group F4 is DC-isolated by the capacitors Cb and Cc, respectively, and the third FET group F3 and the fourth FET group F4 are DC-isolated by the capacitor Ce.
[0069]
Here, since the circuit operation of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the description is omitted, but the gate electrode of the fourth FET group F4 is connected to the control terminal CTL, A control signal of the control terminal is applied to one FET group F1. As a result, when the first FET group F1 is ON, the fourth FET group F4 is ON. On the other hand, since the third FET group F3 and the fourth FET group F4 are galvanically separated by the fourth separating means, the second FET group F2 and the third FET group F3 are turned off.
[0070]
As a result, when 0 V is applied to the control terminal CTL, the signal path of the first common input terminal IN1-second output terminal OUT2 and the second common input terminal IN2-first output terminal OUT1 is turned on, and the control terminal CTL When 3 V is applied, the signal paths of the first common input terminal IN1, the first output terminal OUT1, and the second common input terminal IN2 to the second output terminal OUT2 are turned on (see FIG. 6).
[0071]
Even if the number of stages of the FET group is increased, only the number of resistors Ra and Rb, Rf, Rh connected to each gate electrode is increased, and other circuit configurations are the same as those in FIG.
[0072]
Here, the first and fourth separating means, the first and second connecting means, and the first and second biasing means are not limited to the connection example shown in FIG. 8, but are applied in the same manner as in the first embodiment. Circuit can be applied. In other words, the first separating means only needs to be connected between the first and second FET groups (see FIG. 7A), and the first connecting means is the second FET group. It may be connected to either the source or the drain (see FIG. 7B). Further, the first bias means may be connected to either the source or the drain of the first FET group F1 (see FIG. 7C), and the second bias means is also the source of the fourth FET group F4. Alternatively, it may be connected to any one of the drains (see FIG. 7D). The second connecting means may be connected to either the source or the drain of the third FET group F3 (see FIG. 7E), and the fourth separating means is connected to the third and fourth FET groups. It is only necessary to be connected between them (see FIG. 7F). The above connection changes can be performed independently, and the same effect can be obtained in all combinations. Further, although not shown, the second and third separation means only have to separate between F1 and F3, and F2 and F4, respectively, so that they move to the F1 and F2 sides with respect to the output terminals OUT1 and OUT2, respectively. It doesn't matter.
[0073]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment uses a multi-gate FET as a switching element.
[0074]
In the second embodiment, a plurality of FETs are connected in multiple stages in order to obtain high power, and the number of FETs simply increases, so that the chip area increases. If a multi-gate FET is used to avoid this, it is possible to suppress the increase in chip area and increase the maximum linear allowable linear input power. As shown in FIG. 9A, the multi-gate FET is a GaAs MESFET (depletion type FET) in which, for example, three gate electrodes 3 are arranged between the source electrode 4 and the drain electrode 5.
[0075]
The source electrode 4 and the drain electrode 5 in which the metal layer forms an ohmic junction are alternately arranged with the three gate electrodes 3 interposed therebetween, but actually the channel regions 2 on both sides of the gate electrodes 3 are the source. Since it functions as the electrode 4 and the drain electrode 5, the same effect is obtained as when three FETs (see FIG. 10A) having one gate electrode 3 are connected in series. In other words, the maximum allowable linear input power is 3 times as the maximum allowable linear voltage amplitude and 9 times the square of the power as compared with a switch circuit device using a single FET gate electrode.
[0076]
FIG. 9B is a circuit diagram for realizing DPDT of one control terminal using a multi-gate FET. In the figure, a triple gate structure having three gate electrodes is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the number of gate electrodes is appropriately selected according to the required power.
[0077]
In each FET in the switch circuit device of the third embodiment, the three gate electrodes have different high-frequency potentials. That is, when a high-frequency maximum power is applied to the source electrode or drain electrode of the FET in the off-side FET, the channel is always closed by a depletion layer due to the gate bias immediately below the gate electrode closer to the maximum power among the three gate electrodes. This is not the situation. Although the channel is in a further closing direction just below the gate electrode close to the maximum power just below the middle gate electrode, the situation that the channel is always closed is not reached. The channel is always closed for the first time just below the gate electrode farthest from the third maximum power, and the multi-gate FET can be turned off. As described above, the fact that the high-frequency potentials of the channels immediately below the three gate electrodes are different means that the high-frequency potentials of the three gate electrodes are different. Therefore, when a DC potential as a DC bias is applied to each gate electrode of the multi-gate FET, it is connected to the DC potential through a resistor in order to prevent a high frequency signal from leaking from each gate electrode to a DC potential serving as a high frequency ground. However, as a method for connecting to the DC potential, it is necessary to connect to the DC potential via different resistors. This is because if all three gate electrodes are directly connected and then connected to a DC potential through one resistor, all the high frequency potentials of the three gate electrodes are set to the same potential. The same operation as a single gate FET results in an FET that cannot withstand high power.
[0078]
The gate electrode of the FET 1 is connected to the control terminal CTL through the resistors Ra1, Ra2, and Ra3 to the first gate electrode, the second gate electrode, and the third gate electrode, respectively, outside the operation region, and a control signal is applied.
[0079]
The first grounding means is means for grounding all the gate electrodes of the FET 2 by the resistors Rb1, Rb2, and Rb3. Thereby, all the gate electrodes of the FET 2 are always fixed to the ground potential.
[0080]
All the gate electrodes of the FET 4 are connected to the control terminal CTL through the resistors Rh1, Rh2, and Rh3 to the first gate electrode, the second gate electrode, and the third gate electrode, respectively, outside the operation region, and a control signal is applied.
[0081]
The second grounding means is means for grounding all the gate electrodes of the FET 3 by the resistors Rf1, Rf2, and Rf3. Thereby, all the gate electrodes of the FET 3 are always fixed to the ground potential.
[0082]
The other components are the same as those in the first embodiment, and the circuit operation is also the same as that in the first embodiment. Therefore, the description thereof is omitted, but according to this embodiment, a logic circuit is not provided. In addition, high power DPDT can be realized with one control terminal. Furthermore, the area occupied on the chip can be reduced as compared with the multi-stage FET structure.
[0083]
Further, the first and fourth separation means, the first and second connection means, and the first and second bias means are not limited to the connection example shown in FIG. 9, but are the same application circuit as in the first embodiment. Is also applicable. In other words, the first separating means may be connected between FET1 and FET2 (see FIG. 7A), and the first connecting means may be connected to either the source or drain electrode of FET2. Good (see FIG. 7B). Further, the first bias means may be connected to either the source or drain electrode of FET 1 (see FIG. 7C), and the second bias means is connected to either the source or drain electrode of FET 4. It is also possible (see FIG. 7D). The second connecting means may be connected to either the source or drain electrode of the FET 3 (see FIG. 7E), and the fourth separating means only needs to be connected between the FET 3 and the FET 4 (see FIG. 7). 7 (F)). The above connection changes can be performed independently, and the same effect can be obtained in all combinations.
[0084]
Further, although not shown, the second and third separating means only have to separate between FET1 and FET3, and FET2 and FET4, respectively, so that they move to the FET1 and FET2 side with respect to the output terminals OUT1 and OUT2, respectively. It doesn't matter.
[0085]
Even if the number of gate electrodes between the source and drain electrodes is increased, only the number of resistors Ra, Rb, Rf, Rh connected to each gate electrode is increased, and the other circuit configuration is the same as in FIG. .
[0086]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, a switch circuit device called DPDT (Double Pole Double Throw) using a GaAs FET at one control terminal can be realized without using a logic circuit. This eliminates the need for preparing a logic circuit, simplifies the circuit arrangement, and reduces the mounting area of the printed circuit board. In addition, power consumption can be reduced.
[0087]
When a multi-stage connection FET or a multi-gate FET is used, high power can be realized as compared with a single-stage FET single-stage switch. In particular, when the multi-gate structure is adopted, the area occupied on the chip can be reduced as compared with the multi-stage FET structure while being high power.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram for explaining the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram for explaining the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram for explaining the present invention.
FIG. 6 is a truth table for explaining the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram for explaining the present invention.
FIG. 8 is a circuit diagram for explaining the present invention.
9A is a cross-sectional view and FIG. 9B is a circuit diagram for explaining the present invention.
10A is a sectional view, FIG. 10B is a circuit block diagram, and FIG. 10C is a truth table for explaining a conventional example.

Claims (6)

第1および第2のスイッチング素子と、
前記両スイッチング素子のソースまたはドレインに接続する第1の共通入力端子と、
前記両スイッチング素子のドレインまたはソースにそれぞれ接続する第1および第2の出力端子と、
前記第1のスイッチング素子のゲートに接続する1つの制御端子と、
前記第1のスイッチング素子のソース又はドレインに所定のバイアスを与える第1のバイアス手段と、
前記1つの制御端子と前記第2のスイッチング素子のソース又はドレインに接続する第1の接続手段と、
前記第2のスイッチング素子のゲートを接地する第1の接地手段と、
前記第1の出力端子に接続する第3のスイッチング素子と、
前記第2の出力端子に接続し、ゲートが前記制御端子に接続する第4のスイッチング素子と、
前記第3のスイッチング素子のソースまたはドレインと前記制御端子とを接続する第2の接続手段と、
前記第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを直流的に分離する第1の分離手段と、
前記第1のスイッチング素子と前記第3のスイッチング素子とを直流的に分離する第2の分離手段と、
前記第2のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子とを直流的に分離する第3の分離手段と、
前記第3のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子とを直流的に分離する前記第4の分離手段と、
前記第3のスイッチング素子のゲートを接地する第2の接地手段と、
前記第4のスイッチング素子のソース又はドレインに所定のバイアスを与える第2のバイアス手段と、
前記第3および第4のスイッチング素子のソースまたはドレインに接続する第2の共通入力端子とを具備することを特徴とするスイッチ回路装置。
First and second switching elements;
A first common input terminal connected to the source or drain of both the switching elements;
First and second output terminals respectively connected to the drains or sources of the switching elements;
One control terminal connected to the gate of the first switching element;
First bias means for applying a predetermined bias to the source or drain of the first switching element;
First connection means for connecting to the one control terminal and the source or drain of the second switching element;
First grounding means for grounding a gate of the second switching element;
A third switching element connected to the first output terminal;
A fourth switching element connected to the second output terminal and having a gate connected to the control terminal;
Second connection means for connecting the source or drain of the third switching element and the control terminal;
First separation means for DC-separating the first switching element and the second switching element;
A second separating means for DC-separating the first switching element and the third switching element;
Third separation means for DC-separating the second switching element and the fourth switching element;
The fourth separation means for DC-separating the third switching element and the fourth switching element;
Second grounding means for grounding a gate of the third switching element;
Second bias means for applying a predetermined bias to the source or drain of the fourth switching element;
A switch circuit device comprising a second common input terminal connected to the source or drain of the third and fourth switching elements.
前記第1から第4のスイッチング素子は、それぞれ、チャネル層表面にソース電極およびドレイン電極を設け、前記ソースおよびドレイン電極間にゲート電極を配置したFETであることを特徴とする請求項1に記載のスイッチ回路装置。2. The FET according to claim 1, wherein each of the first to fourth switching elements is an FET in which a source electrode and a drain electrode are provided on a channel layer surface, and a gate electrode is disposed between the source and drain electrodes. Switch circuit device. 前記第1から第4のスイッチング素子は、それぞれ、複数のFETを多段に直列接続した第1のFET群、第2のFET群、第3のFET群、第4のFET群であることを特徴とする請求項1に記載のスイッチ回路装置。The first to fourth switching elements are respectively a first FET group, a second FET group, a third FET group, and a fourth FET group in which a plurality of FETs are connected in series in multiple stages. The switch circuit device according to claim 1. 前記第1から第4のスイッチング素子は、それぞれ、ソース電極およびドレイン電極間に複数のゲート電極を配置してなるマルチゲートFETであることを特徴とする請求項1に記載のスイッチ回路装置。2. The switch circuit device according to claim 1, wherein each of the first to fourth switching elements is a multi-gate FET in which a plurality of gate electrodes are arranged between a source electrode and a drain electrode. 前記第1および第2のバイアス手段は常に一定の正の直流電圧を供給することを特徴とする請求項1に記載のスイッチ回路装置。2. The switch circuit device according to claim 1, wherein the first and second bias means always supply a constant positive DC voltage. 前記第1、第2、第3、第4の分離手段はそれぞれ容量で形成されることを特徴とする請求項1に記載のスイッチ回路装置。2. The switch circuit device according to claim 1, wherein each of the first, second, third, and fourth separation means is formed by a capacitor.
JP2003165096A 2003-06-10 2003-06-10 Switch circuit apparatus Pending JP2005005858A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003165096A JP2005005858A (en) 2003-06-10 2003-06-10 Switch circuit apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003165096A JP2005005858A (en) 2003-06-10 2003-06-10 Switch circuit apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005005858A true JP2005005858A (en) 2005-01-06

Family

ID=34091687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003165096A Pending JP2005005858A (en) 2003-06-10 2003-06-10 Switch circuit apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005005858A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8159283B2 (en) 2005-08-09 2012-04-17 Hitachi Metals, Ltd. High frequency switch circuit comprising a transistor on the high frequency path
DE102017113329A1 (en) 2017-06-17 2018-12-20 Vaude Gmbh & Co. Kg Backpack for cyclists
DE102018128614A1 (en) 2018-11-14 2020-05-14 Vaude Gmbh & Co. Kg Backpack especially for cyclists
DE102020125927A1 (en) 2020-10-04 2022-04-21 Vaude Sport Gmbh & Co. Kg Backpack

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8159283B2 (en) 2005-08-09 2012-04-17 Hitachi Metals, Ltd. High frequency switch circuit comprising a transistor on the high frequency path
DE102017113329A1 (en) 2017-06-17 2018-12-20 Vaude Gmbh & Co. Kg Backpack for cyclists
DE102018128614A1 (en) 2018-11-14 2020-05-14 Vaude Gmbh & Co. Kg Backpack especially for cyclists
DE102020125927A1 (en) 2020-10-04 2022-04-21 Vaude Sport Gmbh & Co. Kg Backpack

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11658654B2 (en) DC-coupled high-voltage level shifter
US10348293B2 (en) Timing controller for dead-time control
EP3069446B1 (en) Circuits and methods for improved quality factor in a stack of transistors
US7391282B2 (en) Radio-frequency switch circuit and semiconductor device
US8212604B2 (en) T switch with high off state isolation
US20070102730A1 (en) Switching circuit and semicondcutor device
JP2008011503A (en) High-frequency switching circuit, high-frequency switching device and transmission module device
JP2006332416A (en) Semiconductor device
US20060114051A1 (en) High-frequency switch circuit arrangement
US9595959B2 (en) Radio frequency switch with improved linearity
TWI536738B (en) Rf switch with complementary switching devices
JPH11112316A (en) Switch circuit using mesfet
JPH09181588A (en) Semiconductor switch
US7148737B2 (en) Semiconductor switching circuit
US9935092B2 (en) Radio frequency transistor stack with improved linearity
US10404252B2 (en) Bidirectional switch circuit and switch device
JP2007531402A (en) Low quiescent current radio frequency switch decoder
JP2005005858A (en) Switch circuit apparatus
JP3891443B2 (en) High frequency switch circuit and semiconductor device
JP3702189B2 (en) Compound semiconductor switch circuit device
JP2005353991A (en) Semiconductor device
JP2005005857A (en) Switch circuit apparatus
JP2005005859A (en) Switch circuit apparatus
JP2007258766A (en) Semiconductor switch circuit
JP4842150B2 (en) Switch device

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20051226