JP2005515657A - スイッチ回路および高周波信号のスイッチング方法 - Google Patents
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Abstract
Description
発明の分野
本発明はスイッチに関し、特に、集積回路内のスイッチ回路および高周波(RF)信号のスイッチング方法に関する。一実施形態では、このスイッチ回路には、無線通信設備、衛星およびケーブルテレビなどRFの適用分野において使用するための、シリコンオンインシュレータ(SOI)上に実現するCMOSデバイスが含まれる。
周知のように、高周波(RF)スイッチは、多くの無線通信システムにおいて、重要な構成ブロックとなっている。RFスイッチは、携帯電話機、無線ページャ、無線インフラ設備、衛星通信設備およびケーブルテレビ設備などの多くの異なる通信設備に使用されている。周知のように、RFスイッチの性能は、3つの主な動作性能パラメータ、すなわち挿入損失、スイッチ分離および「1dB圧縮ポイント」によって決められる。これら3つの性能パラメータは緊密に結びついており、RFスイッチ構成要素の設計において、いずれか1つのパラメータを重視すると、他のパラメータを犠牲にすることになる。RFスイッチ設計において時々考慮される第4のパラメータは、通常、スイッチング時間またはスイッチング速度(スイッチの片側をオンにし、反対側をオフにするのに必要な時間と定義される)と呼ばれている。RFスイッチの設計において重要な他の指標には、RFスイッチ集積の容易さと程度(レベル)、複雑さ、歩留まり、返品損失および製造コストが含まれる。
式1:ILはほぼ、10r/R0ln(10)=0.087r(dB)に等しい。
再び図1cを参照すると、分路トランジスタM2(7)の過渡電圧の結果、入力信号サイクルの一部期間に、分路トランジスタM2(7)がターンオンすると、入力電力はグラウンドへ送られ、出力に対しては失われる。この電力の損失は、入力電力が増加(すなわち、増加した電力の入力信号)すると増加し、それにより第1のタイプの圧縮を引き起こす。RFスイッチ10の1dB圧縮ポイントは、ターンオフした分路トランジスタM2(7)がオフのままでいられなくなるポイントにおける入力の信号振動によって決定される。結局、入力の負振動は、グラウンドより低く、同様にM2ゲート電位より低くなる(したがってソース化する)。この差異がVtに等しくなると、トランジスタM2(7)がターンオンし始め、圧縮が始まる。この第1のタイプの圧縮は、RFスイッチの分路レッグにおけるノーマリオフ型ゲートのターンオン現象によって引き起こされる。ひとたび分路トランジスタM2(7)がターンオンすると、出力ノード3の電力は、もはや、線形にスイッチ入力部の電力に従うことはない。第2のタイプのRFスイッチ圧縮は、分路トランジスタM2(7)のソースおよびドレインが過度の電圧でブレークダウンするときに発生する。サブミクロンのシリコンオンインシュレータ(SOI)デバイスに対して、この電圧は、供給電圧を直流約+1V超えるだけの可能性がある。ブレークダウンでは、分路デバイスは大量の電力を導通し始め、それにより出力で利用できる電力が減少する。
新規なRFスイッチ回路およびRF信号のスイッチング方法について説明する。RFスイッチは無線用途に使用可能で、シリコンオンインシュレータ技術で製造できる。一実施形態において、RFスイッチは、極薄シリコン(「UTSi」)基板上に製造する。一実施形態において、RFスイッチには、つぎのものが含まれる。すなわち、RF信号を受信するための入力部と、RF信号を受信するための入力部およびRF共通ポートに接続され、スイッチング電圧(SW)によって制御される第1のスイッチングトランジスタ・グループと、第1のスイッチングトランジスタ・グループおよびRF共通ポートに接続され、スイッチング電圧(SW_)によって制御される第2のスイッチングトランジスタ・グループとが含まれ、またSW_はSWの逆であり、第1のスイッチングトランジスタ・グループがオンのとき、第2のスイッチングトランジスタ・グループがオフになる。スイッチングトランジスタ・グループは、作動しているとき、それぞれのRF入力信号を、RF共通ポートへ二者択一的に接続する。この実施形態において、RFスイッチにはまた、スイッチングトランジスタ・グループに結合され、スイッチング電圧SWおよびSW_によって制御される分路トランジスタグループが含まれる。分路トランジスタグループは、作動しているとき、それらの関連するRF入力ノードを二者択一的にグラウンドに分路するように働き、それによってRFスイッチ分離を改善する。
なお、以下の図面の簡単な説明において、様々な図面の同じ参照符号は、同じ構成要素を示す。
この明細書を通して、明らかにする好適な実施形態および実施例は、本発明に対する限定というよりも、例示的なものとして考えるべきである。
本発明のRFスイッチ
本発明は、新規なRFスイッチ設計およびRF回路をスイッチングするための方法である。本発明のRFスイッチ30の第1の例示的な実施形態を、図3に示す。図3に示すように、一実施形態において、本発明のRFスイッチ30には、MOSFETトランジスタの4つのクラスタまたは「グループ」が含まれる。これらを、トランジスタグループ33、34、37および38として図3に示す。2つのトランジスタグループには、「パス」または「スイッチング」トランジスタグループ33および34が含まれ、2つのトランジスタグループには、分路トランジスタグループ37および38が含まれる。各トランジスタグループには、直列構成に配置された1つまたは複数のMOSFETトランジスタが含まれる。たとえば、図3に示す実施形態では、スイッチンググループ33には、3つのスイッチングトランジスタM33A、M33BおよびM33Cが含まれる。同様に、スイッチンググループ34には、3つのスイッチングトランジスタM34A、M34BおよびM34Cが含まれる。分路グループ37には、3つのトランジスタM37A、M37BおよびM37Cが含まれる。同様に、分路グループ38には、3つのトランジスタM38A、M38BおよびM38Cが含まれる。トランジスタグループ33、34、37および38は、3つのMOSFETトランジスタを含むものとして、図3には示してあるが、RFスイッチ設計分野の当業者は、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、代替のグループ構成が使用できることを、理解されるであろう。たとえば、以下により詳細に説明するように、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の都合のよい数のトランジスタを使用して、図3に示すグループを実現することができる。
シリコンオンインシュレータ(SOI)技術
図3におけるRFスイッチの説明において上記で言及したように、SOI技術は、絶縁基板の完全な絶縁性のために、RFスイッチの実現においては、魅力がある。周知のように、SOIは、高性能マイクロエレクトロニクスデバイスの実現、主に、放射線耐性および高速動作を必要とする用途に使用されてきた。SOI技術には、たとえば、SIMOX、絶縁層に接合された薄いシリコン層を有する接合ウエハおよびシリコンオンサファイアが含まれる。上記の望ましいスイッチ性能特性を達成するために、一実施形態において、本発明のRFスイッチは、サファイア基板上に製造される。
RFスイッチ設計トレードオフ
図3に関連して上記で説明した、本発明のRFスイッチ30を設計し実現するときに、いくつかの設計パラメータおよびトレードオフを考慮すべきである。本発明のRFスイッチは、所望のシステム設計要求およびRFスイッチ性能目標を満たすか超えるように仕立てることができる。RFスイッチ設計に影響を与える設計トレードオフおよび考慮すべきことについて、ここで説明する。
完全に集積化されたRFスイッチ
図4に、本発明に従って製造し、例示的で、完全に集積化されたRFスイッチ100の簡易ブロック図を示す。図4に示すように、完全に集積化されたRFスイッチ100には、上記において図3で説明した本発明のRFスイッチ30(図4においては、簡略化した図式表現で示す)CMOS制御論理回路110および負電圧発生器回路120(「電荷ポンプ」回路を用いて、一実施形態において実現する)が含まれる。制御信号130は、CMOS論理回路ブロック110入力する。一実施形態では、制御信号130は、0ボルトから+Vddの範囲におよぶが、デジタル論理回路設計分野の当業者は、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、他の論理回路レベルが使用できることを理解されるであろう。上記に提示した理由で、一実施形態では、完全に集積化されたRFスイッチ100は、UTSi基板上に製造する。しかし、他の絶縁基板技術を用いることもできる。
負電圧発生器−電荷ポンプ−第1の実施形態
図4に示すように、完全に集積化されたRFスイッチ100の一実施形態には、負電圧発生器すなわち電荷ポンプ120が含まれる。負電圧発生器120によって、完全に集積化されたRFスイッチ100の他の回路が必要とする負の電源電圧(以下、「−Vdd」と記す)を発生する。2つの入力セット、すなわち、正の直流電源電圧信号(Vdd)122およびクロック入力(単一の入力信号「Clk」として図に示す)124を、負電圧発生器120に供給する。クロック入力124は、図4で単一の入力信号として示してあるが、以下に図5bに関連して説明するように、本発明におけるRFスイッチのいくつかの実施形態では、クロック入力124は、2つまたはそれを超えるクロック入力信号を含むことができる。
図5aの簡易ブロック図に示すように、一実施形態において、2つの非重複クロック信号は、内部発振器202が発生する発振信号から派生する。図5aに示すように、発振器202は、発振信号を、クロック発生器回路204に入力し、今度はこの回路が、電荷ポンプトランジスタゲートを制御する2つの非重複クロック信号を(任意で便利な、周知の方法で)発生する。本発明の完全に集積化されたRFスイッチ100の一実施形態では、発振器202には、(数MHzのオーダの)比較的低周波の発振器が含まれる。この実施形態では、発振器には、簡単な弛張発振器が含まれる。しかしながら、集積回路分野の当業者は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、他のタイプの発振器を用いて本発明を実施できることを、理解されるであろう。
レベルシフト回路
電荷ポンプ回路は、この回路に印加された電源電圧を効率的に2倍にするので、これらの高い電圧に関連した、電位の信頼性問題に注意を払わなければならない。トランジスタの信頼性を高めるような方法で電荷ポンプを実現するために、レベルシフト回路を用いて、トランジスタのゲート−ソース電圧、ゲート−ドレイン電圧およびドレイン−ソース電圧を、許容できるレベルに制限する。
図6aのレベルシフタ300は、入力信号(すなわち、入力ノード318で供給される入力信号)の直流レベルをシフトし、一方、入力信号の周波数応答を不変にする。レベルシフタ300は、完全に集積化されたRFスイッチ100のシリコンオンインシュレータ基板での実現によって提供されるフローティング技術を十分に利用する。レベルシフタ300のインバータは、差動バイアスに基づいて動作する。すなわち、レベルシフタは、2つの電圧信号の差異に基づいてデジタル入力信号をシフトする。特に、インバータ(たとえば、出力インバータ306および312など)に供給される電力供給信号間の差異が、Vddのオーダである限りは、レベルシフタ300は、確実に機能して、入力信号を−Vddと+Vdd間の範囲でシフトする。一実施形態では、Vddは直流3Vに等しい。この実施形態において、レベルシフタ300のインバータ(たとえば、出力インバータ306および312)を構成するトランジスタでは、それらのソース/ドレインノード間に印加される電圧は、直流3Vよりも大きくはならない。このことによって、トランジスタデバイスの信頼性が増加する。
RFバッファ回路
図8aは、2段階レベルシフタ・バッファ回路400の電気図である。図8bは、デジタル制御入力およびバッファ回路400に対するインタフェースの簡易ブロック図である。図8aの2段階レベルシフタ・RFバッファ回路400には、第1段階レベルシフタ300および第2段階RFバッファ回路402が含まれる。第1段階レベルシフタ300は、図6a、6b、7aおよび7bに関連して上記で説明したものと同一であり、したがって、ここでより詳細に説明することはしない。上記で説明したように、レベルシフタ段階300は、デジタル制御信号の論理レベルをシフトして、−Vddから+Vddの範囲におよぶようにする。回路400の第2段階には、RFバッファ回路402が含まれる。RFバッファ回路402は、ドライバの役割のみ果たす(RFバッファ回路は、レベルシフトを行わない)。
本発明の代替レベルシフト回路において使用する分圧器
図9aは、低電流分圧器(「LCVD」)回路500における一実施形態の電気図である。この回路は、図6aに関連して上記に説明したレベルシフタ300における一実施形態のフィードバック経路で使用する。図9bに、図9aの分圧器500を表すために使用する簡易論理記号を示す。分圧器500を一実施形態で用いて、フィードバック・インバータトランジスタのゲート酸化物全体の過度の電圧振動に関連した潜在的なゲート酸化物信頼性問題と取り組む。レベルシフタ300に関連して上記で説明したように、レベルシフタを実現するために使用する様々なMOSFETのソース−ドレイン電圧は、Vddより大きな電圧を印加されることは決してないが、レベルシフタの出力(すなわち、出力信号「out」および「out_」)は、2×Vdd(すなわち、−Vddから+Vddまで)も振動する可能性があるので、フィードバックインバータ304および310のゲート酸化物は、2×Vddの電圧を印加される可能性がある。これらのフィードバック電圧レベルは、フィードバックインバータ304および310のゲート酸化物全体に印加され、結果として、ゲート酸化物信頼性問題が生じる可能性がある。
分圧器を用いる修正レベルシフタ
RFスイッチトランジスタのゲート酸化物に印加される電圧を減少することにより、図9aおよび9bの分圧器500を有利に使用して、上記のレベルシフタ300および電荷ポンプ回路の両方におけるトランジスタの信頼性を高めることができる。たとえば、図10に、図6aのレベルシフタ300と組み合わせて、図9aの分圧器500を使用する修正レベルシフタ600を示す。図10に示すように、レベルシフタ300におけるインバータ306の出力(出力ノード314における)は、第1の分圧器500’の入力部へ印加される。同様に、レベルシフタ300のインバータ312の出力(出力ノード316における)は、第2の分圧器500’’の入力部に印加される。分圧器の出力は、図10に示すように、フィードバックインバータ304および310の入力部へフィードバックされる。特に、図10を参照すると、出力ノード520’における、第1の分圧器の出力「out」は、フィードバックインバータ310の入力部へフィードバックされる。同様に、出力ノード520’’における、第2の分圧器の出力「out_」は、フィードバックインバータ304の入力部へフィードバックされる。図9aに関連して上記に説明したように、レベルシフタ500’および500’’により、フィードバック電圧を、−Vddから直流約+0.9Vの範囲に減少する。このフィードバック経路の減少した電圧振動のために、レベルシフタ600の機能が変わることはない。
修正レベルシフタ・RFバッファ回路
図8aに関連して上記で説明した、2段階のレベルシフタ・RFバッファ400では、RFバッファインバータ入力において、約2×Vddの電圧振動を経験する可能性がある。すでに説明したように、このレベルの電圧振動では、ゲート酸化物信頼性問題が生じ、RFバッファトランジスタの機能に有害な影響を与える可能性がある。
修正電荷ポンプ−代替実施形態
上記のように、図10の修正レベルシフタ600が発生する2つの出力信号「out_pos」および「out_neg」を、電荷ポンプ回路における代替の一実施形態で用いて、電荷ポンプに印加される過度の電圧に関連する、潜在的なゲート酸化物信頼性問題を減少または解消することができる。図5bおよび5cに関連して上記に説明したように、電荷ポンプトランジスタ(すなわち、Pチャネルトランジスタ208および210、ならびにNチャネルトランジスタ212および214)のゲートを制御するために用いるクロック信号には、2×Vddの電圧振動がある。たとえば、図5cに示すように、電荷ポンプクロック信号「Clk1」および「Clk2」は、負の電源電圧−Vddから正の電源電圧+Vddの範囲にわたる。RFバッファ回路およびレベルシフタ回路に関連して上記に説明したゲート酸化物信頼性問題と同様に、この全域にわたる電圧振動は、電荷ポンプ回路に酸化物信頼性問題を引き起こす可能性がある。したがって、ゲート酸化物に印加される電圧を、−Vddから0.9Vの範囲に制限することにより、潜在的なゲート酸化物信頼性問題を減少または解消する修正電荷ポンプ回路を、図12に示す。
概要
SOI・CMOSプロセスを用いて製造する新規なRFスイッチを提供する。SOI基板の上にスイッチを製造すると、結果として、基板バイアスがなくなり、主なCMOS回路構成ブロックを、RFスイッチ素子とともに集積することが可能となる。CMOS構成ブロックをRFスイッチ素子と集積することにより、単一外部電源(すなわち、負の電源電圧は、RFスイッチとともに集積された電荷ポンプ回路で内的に発生する)だけの使用が必要な、完全に集積化されたRFスイッチという解決法が提供される。この結果として、RFスイッチ分離、挿入損失および圧縮が改善される。一実施形態では、RFスイッチの1dB圧縮ポイントは約1ワットを超え、挿入損失は約0.5dB未満であり、スイッチ分離は約40dBほどの高さである。本発明スイッチにより、また、スイッチング時間が改善する。
Claims (42)
- (a) 第1のRF入力信号を受信する第1の入力ポートと、
(b) 第2のRF入力信号を受信する第2の入力ポートと、
(c) RF共通ポートと、
(d) 前記第1の入力ポートに結合された第1のノードと、前記RF共通ポートに結合された第2のノードとを有し、スイッチ制御信号(SW)によって制御される第1のスイッチトランジスタ・グループと、
(e) 前記第2の入力ポートに結合された第1のノードと、前記RF共通ポートに結合された第2のノードとを有し、前記スイッチ制御信号(SW)の反転信号(SW_)によって制御される第2のスイッチトランジスタ・グループと、
(f) 前記第2の入力ポートに結合された第1のノードと、グラウンドに結合された第2のノードとを有し、前記スイッチ制御信号(SW)によって制御される、第1の分路トランジスタグループと、
(g) 前記第1の入力ポートに結合された第1のノードと、グラウンドに結合された第2のノードとを有し、前記スイッチ制御信号(SW)の反転信号(SW_)によって制御される、第2の分路トランジスタグループと、
を含む、RF信号をスイッチングするためのRFスイッチ回路であって、
前記スイッチ制御信号SWが有効であるとき、前記第1のスイッチトランジスタ・グループおよび前記第1の分路トランジスタグループが作動する一方、前記第2のスイッチトランジスタ・グループおよび前記第2の分路トランジスタグループは不作動となり、それにより、前記第1のRF入力信号を前記RF共通ポートへ通過させて、前記第2のRF入力信号をグラウンドへ分路し、前記スイッチ制御信号SWが非有効であるときには、前記第2のスイッチトランジスタ・グループおよび前記第2の分路トランジスタグループが作動する一方、前記第1のスイッチトランジスタ・グループおよび前記第1の分路トランジスタグループは不作動となり、それにより、前記第2のRF入力信号を前記RF共通ポートへ通過させて、前記第1のRF入力信号をグラウンドへ分路するRFスイッチ回路。 - シリコンオンインシュレータ(SOI)技術において製造される、請求項1に記載のRFスイッチ回路。
- 極薄シリコン(「UTSi」)基板上に製造される、請求項1に記載のRFスイッチ回路。
- 前記トランジスタグループが、完全絶縁性サファイアウエハ上の薄いシリコン層に形成されるMOSFETトランジスタを含み、前記完全絶縁性サファイアウエハが、基板の結合効果を減少することによって、前記RFスイッチの性能特性を向上させる、請求項3に記載のRFスイッチ回路。
- スイッチ挿入損失が、前記MOSFETトランジスタのオン抵抗を減少することにより減少される、請求項4に記載のRFスイッチ回路。
- 前記RFスイッチのスイッチ分離特性が、前記MOSFETトランジスタのノード間の寄生容量を減少することにより改善される、請求項4に記載のRFスイッチ回路。
- 前記トランジスタグループが、積層構成に配置された複数のMOSFETトランジスタを含む、請求項3に記載のRFスイッチ回路。
- 前記積層MOSFETトランジスタが、それぞれの関連するゲート抵抗器に結合されたゲートノードを含み、前記ゲート抵抗器が、通常、スイッチング電圧によって制御される、請求項7に記載のRFスイッチ回路。
- 前記第1のスイッチトランジスタ・グループおよび前記第1の分路トランジスタグループのトランジスタゲート・ノードに結合された前記ゲート抵抗器が、通常、前記スイッチ制御信号SWによって制御される、請求項8に記載のRFスイッチ回路。
- 前記第2のスイッチトランジスタ・グループおよび前記第2の分路トランジスタグループのトランジスタゲート・ノードに結合された前記ゲート抵抗器が、通常、前記反転スイッチ制御信号SW_によって制御される、請求項8に記載のRFスイッチ回路。
- 前記MOSFETトランジスタが関連するゲート容量を有し、前記トランジスタグループ内の各MOSFETトランジスタに関連するRC時定数が、前記ゲート抵抗器および関連する前記ゲート容量の関数であり、各トランジスタの前記RC時定数が、前記RF入力信号の周期をはるかに超え、それによって、RF電圧が、前記MOSFETトランジスタ全体で等しく共用される、請求項8に記載のRFスイッチ回路。
- 選択したトランジスタグループの、前記複数の積層MOSFETトランジスタ全体の降伏電圧が、前記選択したトランジスタグループの個別MOSFETトランジスタの降伏電圧のn倍に効果的に増加され、nが、前記選択したトランジスタグループにおけるMOSFETトランジスタの総計を含む、請求項8に記載のRFスイッチ回路。
- 関連する1dB圧縮ポイントを有し、前記1dB圧縮ポイントを、前記積層MOSFETトランジスタ構成を用いて増加する、請求項12に記載のRFスイッチ回路。
- 前記第1のRF入力信号および前記第2のRF入力信号が、関連する入力電力レベルを有し、増加した入力電力レベルを、トランジスタグループごとのMOSFETトランジスタの数を増加することによって、前記RFスイッチ回路で調節できる、請求項7に記載のRFスイッチ回路。
- 前記第1のRF入力信号および前記第2のRF入力信号が、関連する入力電力レベルを有し、増加した入力電力レベルを、トランジスタグループの実現に使用するトランジスタの物理的サイズを変えることによって、前記RFスイッチ回路で調節できる、請求項7に記載のRFスイッチ回路。
- (a) 請求項3に記載のRFスイッチ回路と、
(b) 前記スイッチ制御信号(SW)および前記反転スイッチ制御信号(SW_)を出力する、前記RFスイッチ回路に結合された制御論理ブロックと、
(c) クロック入力信号および外部電源からの正の電源電圧を受取り、負の電源電圧を出力する、前記制御論理ブロックに結合された負電圧発生器と、
を含む、完全に集積化されたRFスイッチ回路。 - 前記RFスイッチ回路が、複数のデジタル回路およびアナログ回路とともに、集積回路(IC)に集積されている、請求項16に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- (a) クロック入力信号を出力する発振器と、
(b) 前記クロック入力信号を入力する前記発振器に結合され、負の電源電圧を出力する電荷ポンプと、
(c) 前記電荷ポンプに結合され、前記スイッチトランジスタ・グループおよび前記分路トランジスタグループの制御に使用する制御信号を出力する論理回路ブロックと、
(d) 前記論理回路ブロックおよび前記RFスイッチ回路に結合され、前記トランジスタグループを実現するために使用するMOSFETトランジスタのゲート−ドレイン、ゲート−ソースおよびドレイン−ソース電圧を減少するレベルシフト回路と、
(e) 前記RFスイッチ回路に結合され、RF信号エネルギを、前記電荷ポンプブロックおよび前記論理回路ブロックから分離するRFバッファ回路と、
をさらに含む、請求項16に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。 - 前記電荷ポンプが、
(a) 少なくとも2つのPチャネルMOSFETトランジスタと、
(b) 少なくとも2つのNチャネルMOSFETトランジスタであって、それぞれが、それぞれの関連するPチャネルMOSFETトランジスタと直列に結合され、それによって、前記電荷ポンプのそれぞれのレッグを形成するNチャネルMOSFETトランジスタと、
(c) 連続レッグに結合された前記電荷ポンプの各レッグを結合する、少なくとも1つの結合キャパシタと、
(d) 前記電荷ポンプの出力レッグに結合された出力キャパシタと、
を含み、
前記負の電源電圧を、前記PチャネルMOSFETトランジスタおよび前記NチャネルMOSFETトランジスタを駆動するための、非重複入力クロック信号を用い、前記結合キャパシタおよび前記出力キャパシタを交互に充電および放電することによって、前記電荷ポンプで発生する、請求項18に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。 - 前記非重複入力クロック信号が、2つの非重複クロック制御信号を含み、第1の非重複クロック制御信号がPチャネルトランジスタを制御し、第2の非重複クロック制御信号がNチャネルトランジスタを制御する、請求項19に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記Pチャネルトランジスタおよび前記Nチャネルトランジスタが、単一閾値トランジスタである、請求項19に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記非重複入力クロック信号が、パルスシフト回路によって発生される、請求項19に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記非重複入力クロック信号が、前記発振器クロック入力信号から引き出される、請求項19に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記発振器が、弛張発振器を含む、請求項19に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記非重複入力クロック信号が、−Vddから+Vddまでの電圧振幅で変化する、請求項19に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記レベルシフト回路が、フィードバック構成でともに結合された複数のインバータを含む、請求項18に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記インバータが、第1の差動入力と、第2の差動入力と、論理入力と、論理出力とを含み、前記レベルシフト回路が、
(a) 2つの入力差動インバータを含む入力インバータグループであって、第1の入力差動インバータが論理入力信号(input)を受信して、第1の論理入力信号(in)を出力し、第2の入力差動インバータが、前記第1の論理入力信号(in)を受信し、前記第1の論理入力信号の逆(in_)を出力する入力インバータグループと、
(b) 3つの差動インバータを含む第1のインバータグループであって、前記第1のインバータグループにおける第1のインバータの前記論理出力が、前記第1の論理入力信号(in)に結合され、前記第1のインバータの前記論理出力が、前記第1のインバータグループにおける出力インバータの第1の差動入力に結合され、前記第1のインバータグループにおける第2のインバータの前記論理出力が、前記第1のインバータグループにおける前記出力インバータの第2の差動入力に結合され、前記第1のインバータグループの前記出力インバータが、第1の出力信号(out)を出力する第1のインバータグループと、
(c) 3つの差動インバータを含む第2のインバータグループであって、前記第2のインバータグループの第1のインバータの前記論理出力が、前記第1の論理入力信号の前記逆(in_)に結合され、前記第2のインバータグループにおける前記第1のインバータの前記論理出力が、前記第2のインバータグループにおける出力インバータの第1の差動入力に結合され、前記第2のインバータグループにおける第2のインバータの前記論理出力が、前記第2のインバータグループにおける前記出力インバータの第2の差動入力に結合され、前記第2のインバータグループにおける前記出力インバータが、第2の出力信号(out_)を出力する前記第2のインバータグループと、を含み、
前記第1の出力信号(out)がフィードバックとして供給されて、前記第2のインバータグループにおける前記第2のインバータの論理入力部に入力され、前記第2の出力信号(out_)が、フィードバックとして供給されて、前記第1のインバータグループにおける前記第2のインバータの論理入力部に入力される請求項26に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。 - 前記第1の出力信号および前記第2の出力信号が、前記RFスイッチの、前記スイッチトランジスタ・グループおよび前記分路トランジスタグループを制御する、請求項27に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記レベルシフト回路が、前記入力信号の周波数応答に影響を与えずに、前記論理入力信号(input)の直流レベルをシフトする、請求項26に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記RFバッファ回路が、第1段階レベルシフト回路および第2段階RFバッファ回路を含む2段階回路を含み、前記第1段階レベルシフト回路が、請求項27で定義されたレベルシフト回路を含み、前記第2段階RFバッファ回路が、第2の複数の差動インバータを含み、前記第2の複数の差動インバータが、それぞれ、第1の差動入力と、第2の差動入力と、論理入力と、論理出力とを有し、前記第2段階RFバッファ回路が、さらに、
(a) 3つの差動インバータを含む第1のRFバッファインバータ・グループであって、前記第1のRFバッファインバータ・グループにおける第1のインバータと第2のインバータの前記論理入力が、前記レベルシフト回路によって、前記第1の出力信号(out)出力に結合され、前記第1のRFバッファインバータ・グループにおける前記第1のインバータの前記論理出力が、前記第1のRFバッファインバータ・グループにおける出力インバータの第1の差動入力に結合され、前記第1のRFバッファインバータ・グループにおける、前記第2のインバータの前記論理出力が、前記第1のRFバッファインバータ・グループにおける前記出力インバータの第2の差動入力に結合され、前記第1のRFバッファインバータ・グループの前記出力インバータが、第1の出力信号(OUT)を出力する第1のRFバッファインバータ・グループと、
(b) 3つの差動インバータを含む第2のRFバッファインバータ・グループであって、前記第2のRFバッファインバータ・グループにおける第1のインバータと第2のインバータの前記論理入力が、前記レベルシフト回路によって、前記第2の出力信号(out_)出力に結合され、前記第2のRFバッファインバータ・グループにおける前記第1のインバータの前記論理出力が、前記第2のRFバッファインバータ・グループにおける出力インバータの第1の差動入力に結合され、前記第2のRFバッファインバータ・グループにおける前記第2のインバータの前記論理出力が、前記第2のRFバッファインバータ・グループにおける前記出力インバータの第2の差動入力に結合され、前記第2のRFバッファインバータ・グループの前記出力インバータが、第2の出力信号(OUT_)を出力する第2のRFバッファインバータ・グループと、
を含む、請求項18に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。 - 前記RFバッファ回路が、デジタル論理信号を前記RFスイッチ回路から分離する、請求項30に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記第2段階RFバッファ回路が、前記出力信号OUTおよびOUT_のフィードバックを、前記第1段階レベルシフト回路に供給せず、それによって、前記デジタル論理信号からの、前記RFスイッチの分離を改善する、請求項31に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記第1段階レベルシフト回路を実現するために使用するトランジスタが、前記第2段階RFバッファ回路を実現するために使用するトランジスタよりも小さい、請求項30に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記出力信号(out)および(out_)に結合された分圧器回路をさらに含み、前記分圧器回路が、前記出力信号の電圧レベルを制限し、その後、前記出力信号が、前記第1インバータグループおよび前記第2インバータグループの前記第2のインバータにフィードバックとして供給される、請求項27に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記分圧器回路が、前記電圧レベルを、ほぼVddに制限する、請求項34に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記分圧器が、直列構成にともに結合された複数のMOSFETデバイスを含み、出力MOSFETデバイスが、バラスト抵抗器を介してグラウンドノードに結合され、前記MOSFETデバイスが、ダイオード機能を果たす、請求項34に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記RFバッファ回路が、第1段階レベルシフト回路と第2段階RFバッファ回路とを含む2段階回路を含み、前記第1段階レベルシフト回路が、請求項34で定義されたレベルシフト回路を含み、前記第2段階RFバッファ回路が、第2の複数の差動インバータを含み、前記第2の複数の差動インバータが、それぞれ、第1の差動入力と、第2の差動入力と、論理入力と、論理出力とを含み、前記第2段階RFバッファ回路が、さらに、
(a) 3つの差動インバータを含む第1のRFバッファインバータ・グループであって、前記第1のRFバッファインバータ・グループにおける第1のインバータの前記論理入力が、前記レベルシフト回路によって、第1の出力信号(out_pos1)出力に結合され、前記第1のRFバッファインバータ・グループにおける第2のインバータの前記論理入力が、前記レベルシフト回路によって、第2の出力信号(out_neg1)出力に結合され、前記第1のRFバッファインバータ・グループにおける前記第1のインバータの前記出力が、前記第1のRFバッファインバータ・グループにおける出力インバータの第1の差動入力に結合され、前記第1のRFバッファインバータ・グループにおける前記第2のインバータの前記論理出力が、前記第1のRFバッファインバータ・グループにおける前記出力インバータの第2の差動入力に結合され、前記第1のRFバッファインバータ・グループの前記出力インバータが、第1の出力信号(OUT)を出力する第1のRFバッファインバータ・グループと、
(b) 3つの差動インバータを含む第2のRFバッファインバータ・グループであって、前記第2のRFバッファインバータ・グループにおける第1のインバータの前記論理入力が、前記レベルシフト回路によって、第3の出力信号(out_pos2)出力に結合され、前記第2のRFバッファインバータ・グループにおける第2のインバータの前記論理入力が、前記レベルシフト回路によって、第4の出力信号(out_neg2)出力に結合され、前記第2のRFバッファインバータ・グループにおける前記第1のインバータの前記出力が、前記第2のRFバッファインバータ・グループにおける出力インバータの第1の差動入力に結合され、前記第2のRFバッファインバータ・グループにおける、前記第2のインバータの前記論理出力が、前記第2のRFバッファインバータ・グループにおける前記出力インバータの第2の差動入力に結合され、前記第2のRFバッファインバータ・グループの前記出力インバータが、第2の出力信号(OUT_)を出力する第2のRFバッファインバータ・グループと、を含み、
前記第1の出力信号(out_pos1)が、前記レベルシフト回路の前記第1のインバータグループにおける前記第1のインバータのバッファされた出力を含み、前記第2の出力信号(out_neg1)が、前記レベルシフト回路の前記第1のインバータグループにおける前記第2のインバータのバッファされた出力を含み、前記第3の出力信号(out_pos2)が、前記レベルシフト回路の前記第2のインバータグループにおける前記第1のインバータのバッファされた出力を含み、前記第4の出力信号(out_neg2)が、前記レベルシフト回路の前記第2のインバータグループにおける前記第2のインバータのバッファされた出力を含む、請求項18に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。 - 前記非重複入力クロック信号が、請求項34で定義されるレベルシフト回路へ入力され、その後前記電荷ポンプへ入力される、請求項20に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記レベルシフト回路が、第1のレベルシフト回路と第2のレベルシフト回路とを含み、前記第1のレベルシフト回路と前記第2のレベルシフト回路が請求項34で定義され、前記第1のレベルシフト回路が、その第1のインバータグループにおける前記第1のインバータの前記論理出力から第1の出力信号(clk1pos)を出力し、その第1のインバータグループにおける前記第2のインバータの前記論理出力から第2の出力信号(clk1neg)を出力し、その第2のインバータグループにおける前記第1のインバータの前記論理出力から第3の出力信号(clk1pos_)を出力し、その第2のインバータグループにおける前記第2のインバータの前記論理出力から第4の出力信号(clk1neg_)を出力し、前記第2のレベルシフト回路が、その第1のインバータグループにおける前記第1のインバータの前記論理出力から第5の出力信号(clk2pos)を出力し、その第1のインバータグループにおける前記第2のインバータの前記論理出力から第6の出力信号(clk2neg)を出力し、その第2のインバータグループにおける前記第1のインバータの前記論理出力から第7の出力信号(clk2pos_)を出力し、その第2のインバータグループにおける前記第2のインバータの前記論理出力から第8の出力信号(clk2neg_)を出力する、請求項38に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- 前記第3の出力信号(clk1pos_)が、前記電荷ポンプの第1のPチャネルMOSFETトランジスタを制御し、前記第4の出力信号(clk1neg_)が、前記電荷ポンプの第2のPチャネルMOSFETトランジスタを制御し、前記第5の出力信号(clk2pos)が、前記第1のPチャネルMOSFETトランジスタに関連する第1のNチャネルMOSFETトランジスタを制御し、前記第6の出力信号(clk2neg)が、前記第2のPチャネルMOSFETトランジスタに関連する第2のNチャネルMOSFETトランジスタを制御する、請求項39に記載の完全に集積化されたRFスイッチ回路。
- (a) 第1の高周波信号を受信するための第1の入力手段と、
(b) 第2の高周波信号を受信するための第2の入力手段と、
(c) 高周波共通ポート手段と、
(d) 前記第1の入力手段に結合された第1のノードと前記高周波共通ポート手段に結合された第2のノードとを有し、スイッチ制御信号(SW)によって制御される第1の積層トランジスタスイッチング手段と、
(e) 前記第2の入力手段に結合された第1のノードと前記高周波共通ポート手段に結合された第2のノードとを有し、前記スイッチ制御信号(SW)の反転信号(SW_)によって制御される第2の積層トランジスタスイッチング手段と、
(f) 前記第2の入力手段に結合された第1のノードと接地に結合された第2のノードとを有し、前記スイッチ制御信号(SW)によって制御される第1の積層トランジスタ分路手段と、
(g) 前記第1の入力手段に結合された第1のノードと接地に結合された第2のノードとを有し、前記スイッチ制御信号(SW)の反転信号(SW_)によって制御される第2の積層トランジスタ分路手段と、を備え、
前記スイッチング制御信号SWが有効であるときに、前記第1の積層トランジスタスイッチング手段及び及び前記第1の積層トランジスタ分路手段が有効となり、前記第2の積層トランジスタスイッチング手段及び前記第2の積層トランジスタ分路手段が非有効となって、前記第1の高周波入力信号を高周波共通ポート手段に通過させ、前記第2の高周波入力信号を接地に分流させ、
前記スイッチング制御信号SWが非有効であるときに、前記第2の積層トランジスタ分路手段が有効となり、前記第1の積層トランジスタ及び第1の積層トランジスタ分路手段が非有効となって、前記第2の高周波入力信号を前記高周波共通ポート手段に通過させ、前記第1の高周波入力信号を接地に分流させる、
高周波信号を切替える高周波スイッチング回路。 - (a) 複数の積層トランジスタを含む第1のスイッチトランジスタ・グループおよび第1の分路トランジスタグループに、第1のRF入力信号を入力するステップと、
(b) 複数の積層トランジスタを含む第2のスイッチトランジスタ・グループおよび第2の分路トランジスタグループに、第2のRF入力信号を入力するステップと、
(c) 前記第1のスイッチトランジスタ・グループを作動する一方、前記第1の分路トランジスタグループを不作動にし、同時に、前記第2のスイッチトランジスタ・グループを不作動にする一方、前記第2の分路トランジスタグループを作動し、それによって、前記第1のRF入力信号を通過させ、前記第2のRF入力信号を分路させるステップと、
(d) 前記第2のスイッチトランジスタ・グループを作動する一方、前記第2の分路トランジスタグループを不作動にし、同時に、前記第1のスイッチトランジスタ・グループを不作動にする一方、前記第1の分路トランジスタグループを作動し、それによって、前記第2のRF入力信号を通過させ、前記第1のRF入力信号を分路させるステップと、
を含む、RF信号をスイッチングする方法。
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