JP2008028524A - Signal switch unit - Google Patents

Signal switch unit Download PDF

Info

Publication number
JP2008028524A
JP2008028524A JP2006196697A JP2006196697A JP2008028524A JP 2008028524 A JP2008028524 A JP 2008028524A JP 2006196697 A JP2006196697 A JP 2006196697A JP 2006196697 A JP2006196697 A JP 2006196697A JP 2008028524 A JP2008028524 A JP 2008028524A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
signal
field effect
control input
power supply
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.)
Withdrawn
Application number
JP2006196697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Wakita
和弥 脇田
Tadayoshi Nakatsuka
忠良 中塚
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial 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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2006196697A priority Critical patent/JP2008028524A/en
Publication of JP2008028524A publication Critical patent/JP2008028524A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)
  • Transceivers (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal switch unit achieving low distortion and high isolation characteristics to a high power output signal even in a situation of a decreased control signal voltage outputted from a digital circuit. <P>SOLUTION: The signal switch unit includes a voltage conversion circuit 101 for outputting, to a high-frequency switch 100, a control signal to control conduction/cutoff of the high-frequency switch 100, by inputting a control input signal externally supplied to control the conduction/cutoff of the high-frequency switch 100, and by voltage-converting the control input signal. A regulator voltage is externally applied to the supply voltage terminal of the voltage conversion circuit 101. By supplying a voltage, converted from the regulator voltage to a predetermined voltage value within the absolute value range of the regulator voltage value, to the high-frequency switch 100 as a control signal, a potential difference between the high-level signal potential and the low-level signal potential of the control signal is made larger than a potential difference between the high-level signal potential and the low-level signal potential of the control input signal. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体集積回路で構成されて携帯電話機や無線通信機等の通信端末装置に用いられる高周波信号切替装置に関するものである。この信号切替装置は、例えばアンテナに対する信号経路の切り替えに用いられる。   The present invention relates to a high-frequency signal switching device that is composed of a semiconductor integrated circuit and is used in a communication terminal device such as a mobile phone or a wireless communication device. This signal switching device is used, for example, for switching a signal path for an antenna.

今日、携帯電話機を初めとする移動体通信ビジネスの発展は目覚しい。これらの移動体通信に用いられる携帯端末では、小型化、低消費電力化を実現するためにMMIC(Monolithic Microwave IC)が用いられ、MMICの開発は盛んに行われている。携帯端末内で高周波信号を切り替える高周波信号切替装置もMMICで作製され、その開発が重要となってきている。   Today, the development of mobile communication business including mobile phones is remarkable. In these mobile terminals used for mobile communication, MMIC (Monolithic Microwave IC) is used to realize miniaturization and low power consumption, and MMIC is being actively developed. A high-frequency signal switching device that switches a high-frequency signal in a portable terminal is also manufactured by MMIC, and its development has become important.

このような用途に使用される信号切替装置の従来例は、例えば、特開平8−070245号公報に開示されている。高周波信号切替装置における高周波スイッチのスイッチングデバイスとしては電界効果トランジスタ(FET)がよく用いられる。   A conventional example of a signal switching device used for such a purpose is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-070245. A field effect transistor (FET) is often used as a switching device for a high-frequency switch in a high-frequency signal switching device.

図7は、信号切替装置の先行技術を示すブロック図である。この信号切替装置は、図7に示すように、高周波スイッチ100を含んで構成され、入力端子I1〜In(nは自然数)と、出力端子O1〜Onと、制御入力端子S1〜Snとを有している。そして、制御入力端子S1〜Snへ加えられる制御入力信号の状態に応じて、入力端子I1〜Inと出力端子O1〜Onとの間の接続関係が切り替えられる。高周波スイッチ100には、制御入力端子S1〜Snへ入力される制御入力信号がそのまま与えられ、それによって高周波スイッチ100はスイッチデバイスの導通遮断を制御する。   FIG. 7 is a block diagram showing the prior art of the signal switching device. As shown in FIG. 7, this signal switching device includes a high-frequency switch 100, and has input terminals I1 to In (n is a natural number), output terminals O1 to On, and control input terminals S1 to Sn. is doing. Then, the connection relationship between the input terminals I1 to In and the output terminals O1 to On is switched according to the state of the control input signal applied to the control input terminals S1 to Sn. The high frequency switch 100 is directly supplied with the control input signals input to the control input terminals S1 to Sn, and thereby the high frequency switch 100 controls the conduction interruption of the switch device.

FETをスイッチングデバイスとして使用するには、FETのゲート端子に印加するバイアス電圧を制御する必要がある。例えば、ゲート端子にピンチオフ電圧よりも十分に高いゲートバイアスを印加してドレイン−ソース間を低インピーダンスにすることによりFETをオン状態に制御し、逆にゲート端子にピンチオフ電圧よりも十分に低いゲートバイアスを印加してドレイン−ソース間を高インピーダンスにすることによりFETをオフ状態に制御することができる。   In order to use the FET as a switching device, it is necessary to control the bias voltage applied to the gate terminal of the FET. For example, by applying a gate bias sufficiently higher than the pinch-off voltage to the gate terminal to make the drain-source low impedance, the FET is controlled to be turned on, and conversely, the gate is sufficiently lower than the pinch-off voltage to the gate terminal. The FET can be controlled to be in an off state by applying a bias to make the drain-source high impedance.

このようにして、FETのゲート端子の電圧を変化させて、信号経路を切り替えることにより、高周波スイッチの機能を持たせている。   In this way, the function of the high-frequency switch is provided by switching the signal path by changing the voltage of the gate terminal of the FET.

このような構成のスイッチ回路の例として、信号経路に対してシリーズFETとシャントFETをそれぞれ1個ずつ組み合わせてなるSPDT(Single Pole Dual Throw)スイッチがある。この構成にすることにより、オフ状態のシリーズFETより容量成分を介して漏れてくるRF(Radio Frequency)信号をオン状態にあるシャントFETがグラウンドに引き込むことができ、高アイソレーションが得られるようになる。   As an example of the switch circuit having such a configuration, there is an SPDT (Single Pole Dual Throw) switch formed by combining one series FET and one shunt FET with respect to the signal path. By adopting this configuration, the RF (Radio Frequency) signal leaking from the series FET in the off state through the capacitive component can be drawn into the ground by the shunt FET in the on state, so that high isolation can be obtained. Become.

FETをスイッチ素子として用いる場合に、低歪、高アイソレーション特性で処理可能な最大送信可能電力(Pmax)は次式で表される。   When an FET is used as a switching element, the maximum transmittable power (Pmax) that can be processed with low distortion and high isolation characteristics is expressed by the following equation.

Pmax=2|Vc−Vp|/Z
Vc:ゲート端子制御電圧
Vp:ピンチオフ電圧
Z :負荷インピーダンス
このとき、最大送信可能電力を増加させるには、ゲート端子制御電圧(Vc)とピンチオフ電圧(Vp)との差を大きくする必要がある。
特開平8−70245号公報
Pmax = 2 | Vc−Vp | 2 / Z
Vc: gate terminal control voltage Vp: pinch-off voltage Z: load impedance At this time, in order to increase the maximum transmittable power, it is necessary to increase the difference between the gate terminal control voltage (Vc) and the pinch-off voltage (Vp).
JP-A-8-70245

今日、携帯端末に搭載されるLSIの微細化が進んでおり、それに伴ってLSI内のトランジスタの耐圧の影響から、ベースバンド回路などのディジタル回路の出力電圧の低電圧化が進んでいる。このような状況において高周波スイッチを制御するために、ディジタル回路から出力される制御信号電圧も従来の3Vから1.5V程度に低電圧化し、高周波スイッチを高出力で動作させるために十分な制御電圧が得られないという課題がある。   Today, LSIs mounted on portable terminals have been miniaturized, and accordingly, the output voltage of digital circuits such as baseband circuits has been lowered due to the influence of the breakdown voltage of transistors in the LSI. In order to control the high-frequency switch in such a situation, the control signal voltage output from the digital circuit is also lowered from the conventional 3V to about 1.5V, and the control voltage sufficient to operate the high-frequency switch at high output. There is a problem that cannot be obtained.

したがって、本発明の目的は、ディジタル回路から出力される制御信号電圧が低電圧化した状況においても、高出力信号に対して低歪、高アイソレーション特性を実現する信号切替装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a signal switching device that realizes low distortion and high isolation characteristics for a high output signal even when the control signal voltage output from the digital circuit is low. is there.

上記課題を解決するために、本発明の信号切替装置は、高周波スイッチと、外部から高周波スイッチの導通・遮断を制御するために与えられる制御入力信号を入力し、制御入力信号を電圧変換して高周波スイッチへ高周波スイッチの導通・遮断を制御する制御信号として出力する電圧変換回路とを備え、電圧変換回路は、外部から電源電圧端子に電源電圧が印加され、電源電圧を電源電圧の電圧値の絶対値の範囲内の所定の電圧値に変換した電圧を、高周波スイッチに制御信号として供給することによって、制御信号のハイレベル信号の電位とローレベル信号の電位との電位差を、制御入力信号のハイレベル信号の電位とローレベル信号の電位との電位差に比べて、大きくなる状態に変換するようにしている。   In order to solve the above-described problems, a signal switching device according to the present invention receives a high-frequency switch and a control input signal supplied from outside to control conduction / cutoff of the high-frequency switch, and converts the control input signal to a voltage. A voltage conversion circuit that outputs a control signal for controlling conduction / cutoff of the high frequency switch to the high frequency switch. The voltage conversion circuit is configured such that a power supply voltage is externally applied to the power supply voltage terminal, and the power supply voltage is set to a voltage value of the power supply voltage. By supplying a voltage converted to a predetermined voltage value within the absolute value range as a control signal to the high-frequency switch, the potential difference between the high-level signal potential and the low-level signal potential of the control signal is changed to the control input signal. It is converted to a state where it becomes larger than the potential difference between the potential of the high level signal and the potential of the low level signal.

この構成によれば、ベースバンド回路などのディジタル回路の低下した出力電圧に比べて高いレギュレータ電圧など他の回路の出力電圧を電源電圧として、電圧変換回路の電源電圧端子に印加することにより、高周波スイッチを制御するためにディジタル回路から出力された低電圧化された制御信号電圧を高い電圧に変換することができる。これにより、図7に示す従来例に比べて、高周波スイッチを低歪、高アイソレーション特性で動作させることができる。   According to this configuration, by applying the output voltage of another circuit such as a regulator voltage higher than the reduced output voltage of a digital circuit such as a baseband circuit to the power supply voltage terminal of the voltage conversion circuit as a power supply voltage, In order to control the switch, the reduced control signal voltage output from the digital circuit can be converted into a higher voltage. Thereby, compared with the prior art example shown in FIG. 7, the high frequency switch can be operated with low distortion and high isolation characteristics.

また、電圧変換回路は発振回路などを用いないため、スプリアスなどの発生が少なく、簡素な回路構成で実現できる。   In addition, since the voltage conversion circuit does not use an oscillation circuit or the like, the occurrence of spurious and the like can be reduced, and the voltage conversion circuit can be realized with a simple circuit configuration.

上記構成においては、電圧変換回路は、電源電圧端子と接地端子との間に、電源電圧端子側から順に抵抗と、接地端子と抵抗との間の導通・遮断を切り替える直流スイッチとが直列に接続された構成を有し、直流スイッチは、制御入力信号によって、導通・遮断が制御されるものであることが好ましい。   In the above configuration, the voltage conversion circuit is connected in series between the power supply voltage terminal and the ground terminal, a resistor and a DC switch that switches conduction / cutoff between the ground terminal and the resistor in order from the power supply voltage terminal side. It is preferable that the DC switch is configured such that conduction / cutoff is controlled by a control input signal.

また、上記構成においては、電圧変換回路は、電源電圧端子と接地端子との間に、2個の直流スイッチが直列に接続された構成を有し、2個の直流スイッチは、一方が導通するとき他方が遮断する回路構成で、制御入力信号によって、2個の直流スイッチの導通・遮断が制御されるものであってもよい。   In the above configuration, the voltage conversion circuit has a configuration in which two DC switches are connected in series between the power supply voltage terminal and the ground terminal, and one of the two DC switches is conductive. In some cases, the other circuit may be cut off, and the conduction / cutoff of the two DC switches may be controlled by a control input signal.

上記の2個の直流スイッチは、例えばCMOS回路を構成するpMOSFETとnMOSFETとからなる。   The two DC switches are composed of, for example, a pMOSFET and an nMOSFET that constitute a CMOS circuit.

また、上記構成においては、電圧変換回路の電源電圧としては、例えば負の電圧が用いられる。また、電圧変換回路の電源電圧として正の電圧と負の電圧が用いられることもある。   In the above configuration, for example, a negative voltage is used as the power supply voltage of the voltage conversion circuit. Also, a positive voltage and a negative voltage may be used as the power supply voltage of the voltage conversion circuit.

また、上記構成においては、信号切替装置は、高周波スイッチと電圧変換回路とを同一半導体基板上に集積して1チップ化することが好ましい。   In the above configuration, the signal switching device preferably integrates the high-frequency switch and the voltage conversion circuit on the same semiconductor substrate into a single chip.

また、上記構成においては、信号切替装置は、高周波スイッチと電圧変換回路とを複数の半導体基板を用いて作製し、一つのパッケージに実装してもよい。   In the above configuration, the signal switching device may be manufactured by using a plurality of semiconductor substrates and the high-frequency switch and the voltage conversion circuit mounted on one package.

本発明の信号切替回路によれば、上記構成を有し、ディジタル回路から出力される制御信号電圧が低電圧化した状況においても、高出力信号に対して低歪、高アイソレーション特性を実現することができる。   The signal switching circuit of the present invention has the above-described configuration, and realizes low distortion and high isolation characteristics for a high output signal even when the control signal voltage output from the digital circuit is lowered. be able to.

図1は、本発明の信号切替装置の構成を示すブロック図である。この信号切替装置は、図1に示すように、高周波スイッチ100と、電圧変換回路101とを含んで構成され、入力端子I1〜In(nは自然数)と、出力端子O1〜Onと、制御入力端子S1〜Snとを有している。そして、制御入力端子S1〜Snへ加えられる制御入力信号の状態に応じて、入力端子I1〜Inと出力端子O1〜Onとの間の接続関係が切り替えられる。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the signal switching device of the present invention. As shown in FIG. 1, the signal switching device includes a high-frequency switch 100 and a voltage conversion circuit 101, and includes input terminals I1 to In (n is a natural number), output terminals O1 to On, and control inputs. It has terminals S1 to Sn. Then, the connection relationship between the input terminals I1 to In and the output terminals O1 to On is switched according to the state of the control input signal applied to the control input terminals S1 to Sn.

電圧変換回路101は、高周波スイッチ100の導通・遮断を制御するために外部から制御入力端子S1〜Sn(nは自然数)へ入力される制御入力信号を受け、制御入力信号を電圧変換して高周波スイッチ100へ高周波スイッチ100の導通・遮断を制御する制御信号として出力する。そして、制御入力端子S1〜Snへ加えられる制御入力信号の状態に応じて、高周波スイッチ100が入力端子I1〜Inと出力端子O1〜Onとの間の接続関係を切り替える。   The voltage conversion circuit 101 receives a control input signal input from the outside to the control input terminals S1 to Sn (n is a natural number) to control conduction / cutoff of the high frequency switch 100, converts the control input signal into a voltage, and converts the high frequency The control signal is output to the switch 100 as a control signal for controlling conduction / cutoff of the high frequency switch 100. And according to the state of the control input signal applied to the control input terminals S1 to Sn, the high frequency switch 100 switches the connection relationship between the input terminals I1 to In and the output terminals O1 to On.

上記の高周波スイッチ100は、複数のスイッチデバイスから構成され、それらの導通遮断が制御信号によって制御されることにより、入力端子I1〜Inと出力端子O1〜Onとの間の高周波信号の経路が切り替わる。   The high-frequency switch 100 is composed of a plurality of switch devices, and their conduction and interruption are controlled by a control signal, whereby the path of the high-frequency signal between the input terminals I1 to In and the output terminals O1 to On is switched. .

電圧変換回路101は、外部から電源電圧端子Vddに電源電圧が印加され、電源電圧を電源電圧の電圧値の絶対値の範囲内の所定の電圧値に変換した電圧を、制御信号のハイレベル信号もしくはローレベル信号の電位とすることによって、制御信号のハイレベル信号の電位とローレベル信号の電位との電位差を、制御入力端子S1〜Snへの制御入力信号のハイレベル信号の電位とローレベル信号の電位との電位差に比べて、大きくなる状態に変換している。   The voltage conversion circuit 101 applies a power supply voltage to the power supply voltage terminal Vdd from the outside, and converts a voltage obtained by converting the power supply voltage into a predetermined voltage value within the absolute value range of the power supply voltage. Alternatively, by setting the potential of the low level signal, the potential difference between the potential of the high level signal of the control signal and the potential of the low level signal is changed to the potential of the high level signal of the control input signal to the control input terminals S1 to Sn and the low level. It is converted to a state where it becomes larger than the potential difference from the signal potential.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
本発明の信号切替回路の第1の実施の形態として、アンテナスイッチ半導体集積回路を図2に示す。これはSP3T(Single Pole Three Throw)スイッチである。この実施の形態のアンテナスイッチ半導体集積回路は、ガリウム砒素(GaAs)半導体チップで構成される。
(First embodiment)
As a first embodiment of the signal switching circuit of the present invention, an antenna switch semiconductor integrated circuit is shown in FIG. This is an SP3T (Single Pole Three Throw) switch. The antenna switch semiconductor integrated circuit of this embodiment is composed of a gallium arsenide (GaAs) semiconductor chip.

具体的に説明すると、このアンテナスイッチ半導体集積回路においては、高周波スイッチ100は、電界効果トランジスタFET1−FET3から構成されている。また、電圧変換回路101は、抵抗R1−R3と、電界効果トランジスタFET4−FET6とから構成されている。   More specifically, in this antenna switch semiconductor integrated circuit, the high frequency switch 100 is composed of field effect transistors FET1-FET3. The voltage conversion circuit 101 includes resistors R1-R3 and field effect transistors FET4-FET6.

上記の各電界効果トランジスタFET1−FET6はデプレッション型のMESFETである。電界効果トランジスタFET1からFET3は、信号の通過及び遮断を行なう高周波スイッチ用電界効果トランジスタである。電界効果トランジスタFET4からFET6はDCスイッチとして電圧変換回路の出力電圧、つまり制御信号のハイレベル、ローレベルを切り替える動作を担う。また、電源電圧端子Vdd1に本発明の信号切替回路を搭載したシステム(例えば携帯電話、以下単に「セット」と呼ぶ。)のDC電源のレギュレータ電圧など、制御入力端子INAから制御入力端子INCに印加される制御入力信号電圧に比べて高い電圧を印加する。   Each of the field effect transistors FET1 to FET6 is a depletion type MESFET. The field effect transistors FET1 to FET3 are high frequency switch field effect transistors that pass and block signals. The field effect transistors FET4 to FET6 function as DC switches to switch the output voltage of the voltage conversion circuit, that is, the high level and low level of the control signal. Further, a regulator voltage of a DC power source of a system (for example, a mobile phone, hereinafter simply referred to as “set”) in which the signal switching circuit of the present invention is mounted on the power supply voltage terminal Vdd1 is applied from the control input terminal INA to the control input terminal INC. A voltage higher than the control input signal voltage is applied.

例えば、制御入力信号として制御入力端子INAに電界効果トランジスタFET4がオフ状態になる程度の正の電圧を印加し、制御入力端子INBと制御入力端子INCとに0Vの電圧を印加すると、電源電圧端子Vdd1の印加電圧に対し、電界効果トランジスタのゲートリーク電流による抵抗R1の電圧降下分低下した電圧が電界効果トランジスタFET1のゲートに印加され、電界効果トランジスタFET1がオン状態になり、RF入出力端子(アンテナ端子)ANTとRF入出力端子PORTAとの間で信号を通過させる。このとき、抵抗R1の抵抗値を調整することにより、電源電圧端子Vddに印加している電圧の電圧値の(絶対値)の範囲内で、電界効果トランジスタFET1のゲートに印加する電圧の電圧値を、制御入力端子INAに印加している電圧の電圧値に対して、変換することができる。   For example, when a positive voltage to the extent that the field effect transistor FET4 is turned off is applied to the control input terminal INA as a control input signal, and a voltage of 0 V is applied to the control input terminal INB and the control input terminal INC, the power supply voltage terminal A voltage reduced by the voltage drop of the resistor R1 due to the gate leakage current of the field effect transistor with respect to the applied voltage of Vdd1 is applied to the gate of the field effect transistor FET1, the field effect transistor FET1 is turned on, and the RF input / output terminal ( Antenna terminal) A signal is passed between the ANT and the RF input / output terminal PORTA. At this time, by adjusting the resistance value of the resistor R1, the voltage value of the voltage applied to the gate of the field effect transistor FET1 within the range of the absolute value of the voltage value applied to the power supply voltage terminal Vdd. Can be converted to the voltage value of the voltage applied to the control input terminal INA.

一方、電界効果トランジスタFET5とFET6とはオン状態になり、電界効果トランジスタFET2とFET3のゲートの電位はほぼ0Vとなる。このとき、電界効果トランジスタFET1のゲートから電界効果トランジスタFET2とFET3のゲートへ流れる電流は、電界効果トランジスタFET2とFET3のショットキー障壁の逆方向バイアス時のリーク電流分のみであり、ごく少量の電流しか流れない。そのため、電界効果トランジスタFET1のゲート・ソース間には電界効果トランジスタFET1がオンする最低限の電圧よりさらに大きな電圧はかからず、代わりに、電界効果トランジスタFET1のゲートに印加された電圧の大半の電圧が電界効果トランジスタFET2とFET3のゲート・ソース間にかかる。これにより電界効果トランジスタFET2とFET3のゲート・ソース間に逆方向電圧がかかるため、電界効果トランジスタFET2とFET3はオフ状態になり、RF入出力端子ANTとRF入出力端子PORTBとの間の信号、RF入出力端子ANTとRF入出力端子PORTCとの間の信号を遮断する。   On the other hand, the field effect transistors FET5 and FET6 are turned on, and the potentials of the gates of the field effect transistors FET2 and FET3 are approximately 0V. At this time, the current flowing from the gate of the field effect transistor FET1 to the gates of the field effect transistors FET2 and FET3 is only a leakage current at the time of reverse bias of the Schottky barrier of the field effect transistors FET2 and FET3. Only flows. Therefore, a voltage larger than the minimum voltage at which the field effect transistor FET1 is turned on is not applied between the gate and the source of the field effect transistor FET1, and instead, most of the voltage applied to the gate of the field effect transistor FET1 is not applied. A voltage is applied between the gate and source of the field effect transistors FET2 and FET3. As a result, a reverse voltage is applied between the gate and source of the field effect transistors FET2 and FET3, so that the field effect transistors FET2 and FET3 are turned off, and a signal between the RF input / output terminal ANT and the RF input / output terminal PORTB, A signal between the RF input / output terminal ANT and the RF input / output terminal PORTTC is blocked.

この状態において、電界効果トランジスタFET1のゲートの電位と電界効果トランジスタFET2、FET3のゲートの電位との電位差が大きい程、電界効果トランジスタFET2とFET3のゲート・ソース間にかかる逆電圧が大きくなり、電圧振幅の大きい高出力の高周波信号が入力されても、信号を遮断すべき電界効果トランジスタFET2とFET3がオン状態になることはないため、高出力信号に対応できる。   In this state, the larger the potential difference between the gate potential of the field effect transistor FET1 and the gate potentials of the field effect transistors FET2 and FET3, the greater the reverse voltage applied between the gate and source of the field effect transistors FET2 and FET3. Even when a high-output high-frequency signal having a large amplitude is input, the field-effect transistors FET2 and FET3 to be cut off are not turned on, and thus can respond to a high-output signal.

この実施の形態のアンテナスイッチ半導体集積回路によれば、制御入力信号電圧を高周波スイッチ用の電界効果トランジスタFET1−FET3のゲート端子にそのまま印加する場合に比べ、高周波スイッチ用の電界効果トランジスタFET1−FET3のゲート端子制御電圧(Vc)を高くすることができる。これによって信号を通過させる電界効果トランジスタのゲートと信号を遮断する電界効果トランジスタのゲートとの電位差を大きくできるため、高出力対応可能である。また、セットのDC電源のレギュレータ電圧を使用することにより、上記信号切替回路用の昇圧回路を改めて構成する必要がなく、回路構成が簡素であり、小型の信号切替装置を実現できる。   According to the antenna switch semiconductor integrated circuit of this embodiment, the field effect transistors FET1-FET3 for high-frequency switches are compared with the case where the control input signal voltage is directly applied to the gate terminals of the field-effect transistors FET1-FET3 for high-frequency switches. The gate terminal control voltage (Vc) can be increased. As a result, the potential difference between the gate of the field effect transistor that allows the signal to pass through and the gate of the field effect transistor that blocks the signal can be increased. Further, by using the regulator voltage of the set DC power source, there is no need to reconfigure the booster circuit for the signal switching circuit, the circuit configuration is simple, and a small signal switching device can be realized.

この実施の形態のアンテナスイッチ半導体集積回路においては、高周波スイッチ100と電圧変換回路101とが同一半導体基板上に集積されて1チップ化される。もしくは、高周波スイッチ100と電圧変換回路101とが複数の半導体基板を用いて作製され、一つのパッケージに実装される構成でもよい。   In the antenna switch semiconductor integrated circuit of this embodiment, the high-frequency switch 100 and the voltage conversion circuit 101 are integrated on the same semiconductor substrate to form a single chip. Alternatively, the high-frequency switch 100 and the voltage conversion circuit 101 may be manufactured using a plurality of semiconductor substrates and mounted in one package.

なお、高周波スイッチとしてエンハンスメント型電界効果トランジスタを用いた場合や、電圧変換回路のDCスイッチとしてMOS電界効果トランジスタやバイポーラトランジスタを用いた場合も同様な回路を実現できることは、言うまでもない。   Needless to say, a similar circuit can be realized when an enhancement type field effect transistor is used as the high frequency switch, or when a MOS field effect transistor or bipolar transistor is used as the DC switch of the voltage conversion circuit.

また、高周波スイッチとして、MES電界効果トランジスタの代わりに、Si半導体チップのMOS電界効果トランジスタを用いてもよい。   Further, as the high frequency switch, a MOS field effect transistor of a Si semiconductor chip may be used instead of the MES field effect transistor.

(第2の実施の形態)
本発明の信号切替回路の第2の実施の形態として、アンテナスイッチ半導体集積回路を図3に示す。これはSPDT(Single Pole Dual Throw)スイッチである。この実施の形態のアンテナスイッチ半導体集積回路は、ガリウム砒素(GaAs)半導体チップで構成される。
(Second Embodiment)
As a second embodiment of the signal switching circuit of the present invention, an antenna switch semiconductor integrated circuit is shown in FIG. This is an SPDT (Single Pole Dual Throw) switch. The antenna switch semiconductor integrated circuit of this embodiment is composed of a gallium arsenide (GaAs) semiconductor chip.

具体的に説明すると、このアンテナスイッチ半導体集積回路においては、高周波スイッチ100は、電界効果トランジスタFET1−FET4から構成されている。また、電圧変換回路101は、抵抗R1−R2と、電界効果トランジスタFET5−FET6とから構成されている。   More specifically, in this antenna switch semiconductor integrated circuit, the high frequency switch 100 includes field effect transistors FET1-FET4. The voltage conversion circuit 101 includes resistors R1-R2 and field effect transistors FET5-FET6.

上記の各電界効果トランジスタFET1−FET6はデプレッション型のMESFETで、電界効果トランジスタFET1とFET2とは、信号の通過及び遮断を行う高周波スイッチ用電界効果トランジスタである。電界効果トランジスタFET3とFET4とは、遮断経路のオフ状態の電界効果トランジスタから漏れた信号をグラウンドに引き込むためのシャントFETである。電界効果トランジスタFET5とFET6はDCスイッチとして電圧変換回路の出力電圧、つまり制御信号のハイレベル、ローレベルを切り替える動作を担う。また、電源電圧端子Vdd1にはセットのDC電源のレギュレータ電圧等、制御入力端子INAと制御入力端子INBに印加される制御入力信号電圧に比べて高い電圧を印加する。   Each of the field effect transistors FET1-FET6 is a depletion type MESFET, and the field effect transistors FET1 and FET2 are high-frequency switch field effect transistors that pass and block signals. The field effect transistors FET3 and FET4 are shunt FETs for drawing a signal leaked from the field effect transistor in the OFF state of the cutoff path to the ground. The field effect transistors FET5 and FET6 function as DC switches to switch the output voltage of the voltage conversion circuit, that is, the high level and low level of the control signal. Further, a higher voltage than the control input signal voltage applied to the control input terminal INA and the control input terminal INB, such as a regulator voltage of a set DC power supply, is applied to the power supply voltage terminal Vdd1.

例えば、制御入力端子INAに電界効果トランジスタFET5がピンチオフする程度の正の電圧を印加し、制御入力端子INBに電界効果トランジスタFET6がオン状態になる程度の低電圧(ほぼ0V)を印加すると、電界効果トランジスタFET5がピンチオフすることにより、電源電圧端子Vdd1の印加電圧から電界効果トランジスタFET1のゲートリーク電流による抵抗R1の電圧降下分だけ低下した電圧が、電界効果トランジスタFET1とFET4のゲートに印加される。   For example, when a positive voltage is applied to the control input terminal INA so that the field effect transistor FET5 is pinched off, and a low voltage (approximately 0V) is applied to the control input terminal INB such that the field effect transistor FET6 is turned on, When the effect transistor FET5 is pinched off, a voltage that is reduced by the voltage drop of the resistor R1 due to the gate leakage current of the field effect transistor FET1 from the applied voltage of the power supply voltage terminal Vdd1 is applied to the gates of the field effect transistors FET1 and FET4. .

一方、電界効果トランジスタFET6はON状態であり、制御入力端子INBに印加された電圧(ほぼ0V)がそのまま電界効果トランジスタFET2、電界効果トランジスタFET3のゲートに印加される。   On the other hand, the field effect transistor FET6 is in the ON state, and the voltage (approximately 0 V) applied to the control input terminal INB is directly applied to the gates of the field effect transistors FET2 and FET3.

このとき、第1の実施の形態と同様に、電界効果トランジスタFET1とFET4のゲート・ソース間にはあまり電圧がかからない状態で、電界効果トランジスタFET1とFET4はON状態になり、電界効果トランジスタFET1は信号を通過させ、電界効果トランジスタFET4は電界効果トランジスタFET2から漏れた信号をグラウンドに逃がす。そして、電界効果トランジスタFET2とFET3のゲート・ソース間に、逆電圧として電界効果トランジスタFET1とFET4のゲートに印加された電圧の大半の電圧がかかるため、電界効果トランジスタFET2とFET3はピンチオフして、信号を遮断する。   At this time, as in the first embodiment, the field-effect transistors FET1 and FET4 are turned on in a state where no voltage is applied between the gate and source of the field-effect transistors FET1 and FET4, and the field-effect transistor FET1 is The signal is passed, and the field effect transistor FET4 releases the signal leaked from the field effect transistor FET2 to the ground. Since most of the voltage applied to the gates of the field effect transistors FET1 and FET4 is applied as a reverse voltage between the gate and source of the field effect transistors FET2 and FET3, the field effect transistors FET2 and FET3 are pinched off, Cut off the signal.

この実施の形態のアンテナスイッチ半導体集積回路によれば、制御入力信号電圧を高周波スイッチ用の電界効果トランジスタFET1−FET2のゲート端子にそのまま印加する場合に比べ、高周波スイッチ用の電界効果トランジスタのゲート端子制御電圧(Vc)を高くすることができる。これによって信号を通過させる電界効果トランジスタのゲートと信号を遮断する電界効果トランジスタのゲートとの電位差を大きくできるため、高出力対応可能である。また、セットのDC電源のレギュレータ電圧を使用することにより、上記信号切替回路用の昇圧回路を改めて構成する必要がなく、回路構成が簡素であり、小型の信号切替装置を実現できる。   According to the antenna switch semiconductor integrated circuit of this embodiment, the gate terminal of the field effect transistor for the high frequency switch is compared with the case where the control input signal voltage is directly applied to the gate terminals of the field effect transistors FET1 to FET2 for the high frequency switch. The control voltage (Vc) can be increased. As a result, the potential difference between the gate of the field effect transistor that allows the signal to pass through and the gate of the field effect transistor that blocks the signal can be increased. Further, by using the regulator voltage of the set DC power source, there is no need to reconfigure the booster circuit for the signal switching circuit, the circuit configuration is simple, and a small signal switching device can be realized.

(第3の実施の形態)
本発明の信号切替回路の第3の実施の形態として、アンテナスイッチ半導体集積回路を図4に示す。これはSP3T(Single Pole Three Throw)スイッチである。この実施の形態のアンテナスイッチ半導体集積回路は、高周波スイッチ部分はガリウム砒素(GaAs)半導体チップで構成され、電圧変換回路部分はSi半導体チップで構成される。
(Third embodiment)
As a third embodiment of the signal switching circuit of the present invention, an antenna switch semiconductor integrated circuit is shown in FIG. This is an SP3T (Single Pole Three Throw) switch. In the antenna switch semiconductor integrated circuit of this embodiment, the high-frequency switch portion is composed of a gallium arsenide (GaAs) semiconductor chip, and the voltage conversion circuit portion is composed of a Si semiconductor chip.

具体的に説明すると、このアンテナスイッチ半導体集積回路においては、高周波スイッチ100は、電界効果トランジスタFET1−FET3から構成されている。また、電圧変換回路101は、CMOS回路CMOS1−CMOS3と、p型MOS電界効果トランジスタpMOS1−pMOS3と、抵抗R1−R3とから構成されている。   More specifically, in this antenna switch semiconductor integrated circuit, the high frequency switch 100 is composed of field effect transistors FET1-FET3. The voltage conversion circuit 101 is composed of CMOS circuits CMOS1-CMOS3, p-type MOS field effect transistors pMOS1-pMOS3, and resistors R1-R3.

上記の電界効果トランジスタFET1からFET3は信号の通過及び遮断を行なう高周波スイッチ用FETでデプレッション型のMESFETである。CMOS回路CMOS1からCMOS3はDCスイッチとして電圧変換回路の出力電圧、つまり制御信号のハイレベル、ローレベルを切り替える動作を担う。p型MOS電界効果トランジスタpMOS1からpMOS3は、制御入力端子IN/Aから制御入力端子IN/Cに印加された制御入力信号に応じて、CMOS回路CMOS1からCMOS回路CMOS3のゲート・ソース間の電位差を切り替える動作を担う。電源電圧端子Vdd2には、制御入力端子IN/Aから制御入力端子IN/Cに印加される制御入力信号電圧の電圧値の絶対値より、絶対値が大きい電圧値のセットの負電源の電圧を印加する。   The field effect transistors FET1 to FET3 are depletion type MESFETs, which are high-frequency switching FETs for passing and blocking signals. The CMOS circuits CMOS1 to CMOS3 serve as DC switches and switch the output voltage of the voltage conversion circuit, that is, the high level and low level of the control signal. The p-type MOS field effect transistors pMOS1 to pMOS3 change the potential difference between the gate and source of the CMOS circuit CMOS1 to the CMOS circuit CMOS3 according to the control input signal applied from the control input terminal IN / A to the control input terminal IN / C. Responsible for switching. The power supply voltage terminal Vdd2 is supplied with a negative power supply voltage having a voltage value set larger than the absolute value of the voltage value of the control input signal voltage applied from the control input terminal IN / A to the control input terminal IN / C. Apply.

例えば制御入力端子IN/Aに0Vの電圧を印加し、制御入力端子IN/Bと制御入力端子IN/Cとにp型MOS電界効果トランジスタpMOS2とpMOS3がオン状態になる程度の正の電圧を印加する。このとき、p型MOS電界効果トランジスタpMOS1はオフ状態となり抵抗R1には電流が流れず、CMOS回路CMOS1のn型MOS電界効果トランジスタのゲートとソースが同電位となってCMOS回路CMOS1のn型MOS電界効果トランジスタはオフ状態となり、代わりにCMOS回路CMOS1のp型MOS電界効果トランジスタがオン状態になる。そのため、ほぼ0Vの電圧が電界効果トランジスタFET1のゲートに印加される。   For example, a voltage of 0 V is applied to the control input terminal IN / A, and positive voltages are applied to the control input terminal IN / B and the control input terminal IN / C so that the p-type MOS field effect transistors pMOS2 and pMOS3 are turned on. Apply. At this time, the p-type MOS field effect transistor pMOS1 is turned off and no current flows through the resistor R1, and the gate and the source of the n-type MOS field effect transistor of the CMOS circuit CMOS1 become the same potential and the n-type MOS of the CMOS circuit CMOS1. The field effect transistor is turned off, and the p-type MOS field effect transistor of the CMOS circuit CMOS1 is turned on instead. Therefore, a voltage of approximately 0V is applied to the gate of the field effect transistor FET1.

一方、p型MOS電界効果トランジスタpMOS2とpMOS3とはオン状態になり抵抗R2と抵抗R3に電流が流れCMOS回路CMOS2とCMOS回路CMOS3のnMOSのゲート・ソース間に電位差が生じて、CMOS回路CMOS2とCMOS回路CMOS3のn型MOS電界効果トランジスタがオン状態になり、電源電圧端子Vdd2に印加された負電圧とほぼ同じ電圧が電界効果トランジスタFET2とFET3のゲートに印加される。   On the other hand, the p-type MOS field effect transistors pMOS2 and pMOS3 are turned on, current flows through the resistors R2 and R3, and a potential difference is generated between the gates and sources of the nMOSs of the CMOS circuit CMOS2 and the CMOS circuit CMOS3. The n-type MOS field effect transistor of the CMOS circuit CMOS3 is turned on, and a voltage substantially the same as the negative voltage applied to the power supply voltage terminal Vdd2 is applied to the gates of the field effect transistors FET2 and FET3.

このような状態においても、第1の実施の形態と同様に、電界効果トランジスタFET1については電界効果トランジスタFET1がオン状態になる最低限の電位差が電界効果トランジスタFET1のゲート・ソース間に生じ、電界効果トランジスタFET1は信号を通過させる。そして、電界効果トランジスタFET2とFET3については、電界効果トランジスタFET1のゲートと電界効果トランジスタFET2、FET3のゲートとの電位差の電圧の大半が、電界効果トランジスタFET2とFET3のゲート・ソース間に逆方向電圧として印加され、電界効果トランジスタFET2とFET3はオフ状態になり、電界効果トランジスタFET2とFET3は信号を遮断する。   Even in such a state, as in the first embodiment, the field effect transistor FET1 has a minimum potential difference between the gate and the source of the field effect transistor FET1 so that the field effect transistor FET1 is turned on. The effect transistor FET1 passes a signal. For the field effect transistors FET2 and FET3, most of the voltage of the potential difference between the gate of the field effect transistor FET1 and the gates of the field effect transistors FET2 and FET3 is a reverse voltage between the gate and source of the field effect transistors FET2 and FET3. Are applied, the field effect transistors FET2 and FET3 are turned off, and the field effect transistors FET2 and FET3 block the signal.

この実施の形態のアンテナスイッチ半導体集積回路は、高周波スイッチ100と電圧変換回路101とが複数の半導体基板を用いて作製され、一つのパッケージに実装される構成である。   The antenna switch semiconductor integrated circuit of this embodiment has a configuration in which the high-frequency switch 100 and the voltage conversion circuit 101 are manufactured using a plurality of semiconductor substrates and mounted in one package.

この実施の形態のアンテナスイッチ半導体集積回路によれば、制御入力信号電圧を高周波スイッチ用の電界効果トランジスタFET1−FET3のゲート端子にそのまま印加する場合に比べ、高周波スイッチ用電界効果トランジスタのゲート端子制御電圧(Vc)を高くすることができる。これによって信号を通過させる電界効果トランジスタのゲートと信号を遮断する電界効果トランジスタのゲートとの電位差を大きくできるため、高出力対応可能である。また、セットのDC電源のレギュレータ電圧を使用することにより、上記信号切替回路用の昇圧回路を改めて構成する必要がなく、回路構成が簡素であり、小型の信号切替装置を実現できる。   According to the antenna switch semiconductor integrated circuit of this embodiment, compared with the case where the control input signal voltage is directly applied to the gate terminals of the high-frequency switch field effect transistors FET1-FET3, the gate terminal control of the high-frequency switch field effect transistor is performed. The voltage (Vc) can be increased. As a result, the potential difference between the gate of the field effect transistor that allows the signal to pass through and the gate of the field effect transistor that blocks the signal can be increased. Further, by using the regulator voltage of the set DC power source, there is no need to reconfigure the booster circuit for the signal switching circuit, the circuit configuration is simple, and a small signal switching device can be realized.

(第4の実施の形態)
本発明の信号切替回路の第4の実施の形態として、アンテナスイッチ半導体集積回路を図5に示す。これはSP3T(Single Pole Three Throw)スイッチである。この実施の形態のアンテナスイッチ半導体集積回路は、高周波スイッチ部分はガリウム砒素(GaAs)半導体チップで構成され、電圧変換回路部分はSi半導体チップで構成される。
(Fourth embodiment)
As a fourth embodiment of the signal switching circuit of the present invention, an antenna switch semiconductor integrated circuit is shown in FIG. This is an SP3T (Single Pole Three Throw) switch. In the antenna switch semiconductor integrated circuit of this embodiment, the high-frequency switch portion is composed of a gallium arsenide (GaAs) semiconductor chip, and the voltage conversion circuit portion is composed of a Si semiconductor chip.

具体的に説明すると、このアンテナスイッチ半導体集積回路においては、高周波スイッチ100は、電界効果トランジスタFET1−FET3から構成されている。また、電圧変換回路101は、CMOS回路CMOS1−CMOS6と、p型MOS電界効果トランジスタpMOS1−pMOS3と、n型MOS電界効果トランジスタnMOS1−nMOS3と、抵抗R1−R6とから構成されている。   More specifically, in this antenna switch semiconductor integrated circuit, the high frequency switch 100 is composed of field effect transistors FET1-FET3. The voltage conversion circuit 101 includes a CMOS circuit CMOS1-CMOS6, p-type MOS field effect transistors pMOS1-pMOS3, n-type MOS field effect transistors nMOS1-nMOS3, and resistors R1-R6.

上記の電界効果トランジスタFET1からFET3は信号の通過及び遮断を行なう高周波スイッチ用電界効果トランジスタでデプレッション型のMESFETである。CMOS回路CMOS1からCMOS回路CMOS3はDCスイッチとして電圧変換回路の出力電圧、つまり制御信号のハイレベル、ローレベルを切り替える動作を担う。CMOS回路CMOS4からCMOS回路CMOS6はDCスイッチとしてCMOS回路CMOS1からCMOS回路CMOS3のn型MOS電界効果トランジスタのソース電位のハイレベル、ローレベルを切り替える動作を担う。p型MOS電界効果トランジスタpMOS1からpMOS3は、制御入力端子INAから制御入力端子INCに印加された制御入力信号に応じて、CMOS回路CMOS1からCMOS回路CMOS3のゲート・ソース間の電位差を切り替える動作を担う。n型MOS電界効果トランジスタnMOS1からnMOS3は制御入力端子INAから制御入力端子INCに印加された制御入力信号のハイレベル、ローレベルを反転させるインバータ用FETである。電源電圧端子Vdd1にはレギュレータ電圧など、制御入力端子INAから制御入力端子INCに印加される制御入力信号電圧に比べて高い電圧を印加し、電源電圧端子Vdd2には負電圧を印加する。   The field effect transistors FET1 to FET3 are high-frequency switch field effect transistors that pass and block signals and are depletion type MESFETs. The CMOS circuits CMOS1 to CMOS3 operate as DC switches to switch the output voltage of the voltage conversion circuit, that is, the high level and low level of the control signal. The CMOS circuits CMOS4 to CMOS6 are responsible for switching the high level and low level of the source potential of the n-type MOS field effect transistors of the CMOS circuits CMOS1 to CMOS3 as DC switches. The p-type MOS field effect transistors pMOS1 to pMOS3 are responsible for switching the potential difference between the gate and the source of the CMOS circuit CMOS1 to the CMOS circuit CMOS3 according to the control input signal applied from the control input terminal INA to the control input terminal INC. . The n-type MOS field effect transistors nMOS1 to nMOS3 are inverter FETs that invert the high level and low level of the control input signal applied from the control input terminal INA to the control input terminal INC. A voltage higher than the control input signal voltage applied from the control input terminal INA to the control input terminal INC, such as a regulator voltage, is applied to the power supply voltage terminal Vdd1, and a negative voltage is applied to the power supply voltage terminal Vdd2.

例えば、制御入力信号として制御入力端子INAにn型MOS電界効果トランジスタnMOS1がオンする程度の正の電圧を印加し、制御入力端子INBと制御入力端子INCに0Vの電圧を印加する。このとき、n型MOS電界効果トランジスタnMOS1がオン状態なので、CMOS回路CMOS1のゲートとp型MOS電界効果トランジスタpMOS1のドレインの電位は抵抗R4の電圧降下によりほぼ0Vであり、p型MOS電界効果トランジスタpMOS1はオフ状態となるため、第2の実施の形態と同様の原理でCMOS回路CMOS4のn型MOS電界効果トランジスタはオフ状態となりCMOS回路CMOS4はほぼ0Vの電圧を出力する。これにより、CMOS回路CMOS1のn型MOS電界効果トランジスタのソースの電位はほぼ0Vであり、CMOS回路CMOS1のn型MOS電界効果トランジスタはオフ状態となり、代わりにCMOS回路CMOS1のp型MOS電界効果トランジスタがオン状態となり、電源電圧端子Vdd1に印加された電圧とほぼ同程度の電圧を出力し、FET1のゲートに印加する。   For example, a positive voltage is applied to the control input terminal INA as a control input signal so that the n-type MOS field effect transistor nMOS1 is turned on, and a voltage of 0 V is applied to the control input terminal INB and the control input terminal INC. At this time, since the n-type MOS field effect transistor nMOS1 is in the ON state, the potential of the gate of the CMOS circuit CMOS1 and the drain of the p-type MOS field effect transistor pMOS1 is approximately 0 V due to the voltage drop of the resistor R4. Since the pMOS 1 is turned off, the n-type MOS field effect transistor of the CMOS circuit CMOS 4 is turned off on the same principle as in the second embodiment, and the CMOS circuit CMOS 4 outputs a voltage of approximately 0V. As a result, the source potential of the n-type MOS field effect transistor of the CMOS circuit CMOS1 is almost 0 V, and the n-type MOS field effect transistor of the CMOS circuit CMOS1 is turned off. Instead, the p-type MOS field effect transistor of the CMOS circuit CMOS1 Is turned on, and a voltage substantially equal to the voltage applied to the power supply voltage terminal Vdd1 is output and applied to the gate of the FET1.

一方、n型MOS電界効果トランジスタnMOS2はオフ状態であり、CMOS回路CMOS2のゲートとp型MOS電界効果トランジスタpMOS2のドレインの電位は電源電圧端子Vdd1に印加された電圧と同程度の電位であるため、p型MOS電界効果トランジスタpMOS2はオン状態で、第2の実施の形態と同様の原理でCMOS回路CMOS5のn型MOS電界効果トランジスタはオン状態となりCMOS回路CMOS5は電源電圧端子Vdd2に印加された電圧と同程度の電圧を出力する。これにより、CMOS回路CMOS2のn型MOS電界効果トランジスタのソースには電源電圧端子Vdd2に印加された負電圧と同程度の電圧が印加されるので、CMOS回路CMOS2のn型MOS電界効果トランジスタはオン状態となり、CMOS回路CMOS2は電源電圧端子Vdd2に印加された負電圧と同程度の電圧を出力し、電界効果トランジスタFET2のゲートに印加する。CMOS回路CMOS6も同様にして電界効果トランジスタFET3のゲートに、電源電圧端子Vdd2に印加された負電圧と同程度の電圧を印加する。   On the other hand, the n-type MOS field effect transistor nMOS2 is in the off state, and the potentials of the gate of the CMOS circuit CMOS2 and the drain of the p-type MOS field effect transistor pMOS2 are approximately the same as the voltage applied to the power supply voltage terminal Vdd1. The p-type MOS field effect transistor pMOS2 is in the on state, and the n-type MOS field effect transistor in the CMOS circuit CMOS5 is turned on in the same principle as in the second embodiment, and the CMOS circuit CMOS5 is applied to the power supply voltage terminal Vdd2. Outputs the same voltage as the voltage. As a result, a voltage similar to the negative voltage applied to the power supply voltage terminal Vdd2 is applied to the source of the n-type MOS field effect transistor of the CMOS circuit CMOS2, so that the n-type MOS field effect transistor of the CMOS circuit CMOS2 is turned on. The CMOS circuit CMOS2 outputs a voltage approximately equal to the negative voltage applied to the power supply voltage terminal Vdd2, and applies it to the gate of the field effect transistor FET2. Similarly, the CMOS circuit CMOS6 applies a voltage approximately equal to the negative voltage applied to the power supply voltage terminal Vdd2 to the gate of the field effect transistor FET3.

この場合も第1の実施と同様に電界効果トランジスタFET1はオン状態になり信号を通過させ、電界効果トランジスタFET2とFET3のゲート・ソース間には大きな逆電圧がかかってオフ状態となり、電界効果トランジスタFET2とFET3は信号を遮断する。   Also in this case, as in the first embodiment, the field effect transistor FET1 is turned on to pass a signal, and a large reverse voltage is applied between the gate and source of the field effect transistors FET2 and FET3 to turn off the field effect transistor. FET2 and FET3 block signals.

この実施の形態のアンテナスイッチ半導体集積回路によれば、制御入力信号電圧を高周波スイッチ用電界効果トランジスタのゲート端子にそのまま印加する場合に比べ、信号を通過させる電界効果トランジスタのゲートと信号を遮断する電界効果トランジスタのゲートのと電位差を大きくできるため、高出力対応可能であり、昇圧回路のように発振回路を用いないので、スプリアスなどの発生が小さい信号切替装置を実現できる。   According to the antenna switch semiconductor integrated circuit of this embodiment, the signal and the gate of the field effect transistor that allows the signal to pass are cut off as compared with the case where the control input signal voltage is directly applied to the gate terminal of the field effect transistor for the high frequency switch. Since the potential difference between the gate of the field-effect transistor and the gate can be increased, a high output response can be achieved, and an oscillation circuit is not used unlike the booster circuit.

(第5の実施の形態)
本発明の信号切替回路の第3の実施の形態として、アンテナスイッチ半導体集積回路を図6に示す。これはSP3T(Single Pole Three Throw)スイッチである。この実施の形態のアンテナスイッチ半導体集積回路は、ガリウム砒素(GaAs)半導体チップで構成される。
(Fifth embodiment)
As a third embodiment of the signal switching circuit of the present invention, an antenna switch semiconductor integrated circuit is shown in FIG. This is an SP3T (Single Pole Three Throw) switch. The antenna switch semiconductor integrated circuit of this embodiment is composed of a gallium arsenide (GaAs) semiconductor chip.

具体的に説明すると、電界効果トランジスタはデプレッション型のMESFETで、電界効果トランジスタFET1からFET3は、信号の通過及び遮断を行うスイッチ用電界効果トランジスタである。電界効果トランジスタFET4からFET6は、遮断経路のオフ状態の電界効果トランジスタから漏れた信号をグラウンドに引き込むためのシャント電界効果トランジスタである。ダイオードD1からD6はOR論理回路として動作させるため、ショットキーダイオードを用いている。電界効果トランジスタFET7からFET9はDCスイッチとして電圧変換回路の出力電圧、つまり制御信号のハイレベル、ローレベルを切り替える動作を担う。また、電源電圧端子Vdd1にはセットのDC電源のレギュレータ電圧等、制御入力端子INAから制御入力端子INCに印加される制御入力信号電圧に比べて高い電圧を印加する。   More specifically, the field effect transistor is a depletion type MESFET, and the field effect transistors FET1 to FET3 are switching field effect transistors for passing and blocking signals. Field effect transistors FET4 to FET6 are shunt field effect transistors for drawing a signal leaked from a field effect transistor in an OFF state of the cutoff path to the ground. Since the diodes D1 to D6 are operated as OR logic circuits, Schottky diodes are used. The field effect transistors FET7 to FET9 function as DC switches to switch the output voltage of the voltage conversion circuit, that is, the high level and low level of the control signal. Further, a voltage higher than the control input signal voltage applied from the control input terminal INA to the control input terminal INC, such as a regulator voltage of a set DC power supply, is applied to the power supply voltage terminal Vdd1.

例えば、制御入力端子INAに電界効果トランジスタFET7がピンチオフする程度の正の電圧を印加し、制御入力端子INBと制御入力端子INCに電界効果トランジスタFET8とFET9がオン状態になる程度の低電圧(ほぼ0V)を印加すると、電界効果トランジスタFET7がピンチオフすることにより、電源電圧端子Vdd1の印加電圧から電界効果トランジスタFET1のゲートリーク電流による電圧降下分だけ低下した電圧が、電界効果トランジスタFET1のゲート、ダイオードD3とダイオードD6に印加され、電界効果トランジスタFET1は第1の実施の形態と同様にON状態になり信号を通過させ、ダイオードD3とダイオードD6はOR論理回路として動作し、電界効果トランジスタFET5、FET6のゲート電位をハイレベルにするため、第1の実施の形態と同様に電界効果トランジスタFET5、FET6がON状態になり、電界効果トランジスタFET5とFET6は電界効果トランジスタFET2とFET3から漏れた信号をグラウンドに逃がす。   For example, a positive voltage is applied to the control input terminal INA so that the field effect transistor FET7 is pinched off, and the control input terminal INB and the control input terminal INC are applied with a low voltage (approximately the same as the field effect transistors FET8 and FET9 are turned on). 0V), the field effect transistor FET7 is pinched off, so that the voltage that is reduced by the voltage drop due to the gate leakage current of the field effect transistor FET1 from the voltage applied to the power supply voltage terminal Vdd1 is reduced. The field effect transistor FET1 is applied to D3 and the diode D6, and is turned on to pass the signal as in the first embodiment. The diode D3 and the diode D6 operate as an OR logic circuit, and the field effect transistors FET5 and FET6. The game In order to set the potential to the high level, the field effect transistors FET5 and FET6 are turned on as in the first embodiment, and the field effect transistors FET5 and FET6 let the signals leaking from the field effect transistors FET2 and FET3 escape to the ground. .

一方、電界効果トランジスタFET8、FET9はON状態であり制御入力端子INB、制御入力端子INCに印加された電圧(ほぼ0V)がそのまま電界効果トランジスタFET2、FET3のゲートに印加され、第1の実施の形態と同様に電界効果トランジスタFET2、FET3がオフ状態になり、信号を遮断する。   On the other hand, the field effect transistors FET8 and FET9 are in the ON state, and the voltage (approximately 0V) applied to the control input terminal INB and control input terminal INC is directly applied to the gates of the field effect transistors FET2 and FET3. Similarly to the embodiment, the field effect transistors FET2 and FET3 are turned off to block signals.

この実施の形態のアンテナスイッチ半導体集積回路によれば、制御入力信号電圧を高周波スイッチ用電界効果トランジスタのゲート端子にそのまま印加する場合に比べ、高周波スイッチ用電界効果トランジスタのゲート端子制御電圧(Vc)を高くすることができる。これによって信号を通過させる電界効果トランジスタのゲートと信号を遮断する電界効果トランジスタのゲートとの電位差を大きくできるため、高出力対応可能であり、また、セットのDC電源のレギュレータ電圧を使用することにより、上記信号切替回路用の昇圧回路を改めて構成する必要がなく、回路構成が簡素であり、小型の信号切替装置を実現できる。   According to the antenna switch semiconductor integrated circuit of this embodiment, the gate terminal control voltage (Vc) of the high-frequency switch field effect transistor is compared with the case where the control input signal voltage is directly applied to the gate terminal of the high-frequency switch field effect transistor. Can be high. As a result, the potential difference between the gate of the field effect transistor that allows the signal to pass through and the gate of the field effect transistor that blocks the signal can be increased, so that it is possible to cope with high output, and by using the regulator voltage of the DC power supply of the set The booster circuit for the signal switching circuit does not need to be reconfigured, the circuit configuration is simple, and a small signal switching device can be realized.

以上説明したように、本発明にかかる信号切替装置においては、複数のスイッチ用電界効果トランジスタと、外部から電源電圧端子に印加される電源電圧によって、スイッチ用電界効果トランジスタの動作を制御するためにベースバンド回路などのディジタル回路から出力される制御信号電圧を、変換して出力する電圧変換回路を有しており、
・高周波スイッチを構成するスイッチ用電界効果トランジスタとして、GaAs半導体チップのMESFETを用いた構成
・高周波スイッチを構成するスイッチ用電界効果トランジスタとして、Si半導体チップのMOSFETを用いた構成
のいずれかを用い、
・電圧変換回路として、GaAs半導体チップのMESFETを用いた構成
・電圧変換回路として、Si半導体チップのMOSFETを用いた構成
・電圧変換回路として、バイポーラトランジスタを用いた構成
のいずれかを用いた構成を備える。そして、用いたFETについてはシングルゲート、マルチゲートのどちらでもよく、また、エンハンスメント型、デプレッション型のどちらでもよい。電圧変換回路に印加する電源電圧は正負どちらの電圧でも良く、正負両方用いてもよい。さらに、上記回路をGaAsもしくはSi基板上に集積して1チップ化した構成でもよい。さらに、高周波スイッチ部分と電圧変換回路部分とを別々の半導体基板を用いて作成し、一つのパッケージに実装してもよい。
As described above, in the signal switching device according to the present invention, in order to control the operation of the switching field effect transistor by the plurality of switching field effect transistors and the power supply voltage applied to the power supply voltage terminal from the outside. It has a voltage conversion circuit that converts and outputs a control signal voltage output from a digital circuit such as a baseband circuit,
A structure using a MESFET of a GaAs semiconductor chip as a switching field effect transistor constituting a high-frequency switch.A structure using a MOSFET of a Si semiconductor chip is used as a switching field effect transistor constituting a high-frequency switch.
・ Configuration using GaAs semiconductor chip MESFET as voltage conversion circuit ・ Configuration using MOSFET of Si semiconductor chip as voltage conversion circuit ・ Configuration using bipolar transistor as voltage conversion circuit Prepare. The FET used may be either a single gate or a multi-gate, and may be either an enhancement type or a depletion type. The power supply voltage applied to the voltage conversion circuit may be either positive or negative, or both positive and negative. Further, the circuit may be integrated on a GaAs or Si substrate to form a single chip. Further, the high-frequency switch portion and the voltage conversion circuit portion may be formed using different semiconductor substrates and mounted on one package.

本発明にかかる信号切替回路は、制御入力信号電圧を高周波スイッチ用の電界効果トランジスタのゲート端子にそのまま印加する場合に比べ、高周波スイッチ用の電界効果トランジスタのゲート端子制御電圧を高くすることができ、これによって信号を通過させる電界効果トランジスタのゲートと信号を遮断する電界効果トランジスタのゲートとの電位差を大きくできるため、高出力対応可能であり、また昇圧回路を用いないので、回路構成が簡素であるため小型の信号切替装置を実現でき、携帯電話機や無線通信機等の通信端末装置に用いられる高周波信号切替装置として有用である。ベースバンド回路等のディジタル回路の出力電圧の低電圧化に対応した、低ひずみ、高アイソレーション特性を持つ信号切替装置を提供することができる。   The signal switching circuit according to the present invention can increase the gate terminal control voltage of the field effect transistor for the high frequency switch as compared with the case where the control input signal voltage is directly applied to the gate terminal of the field effect transistor for the high frequency switch. Because of this, it is possible to increase the potential difference between the gate of the field effect transistor that passes the signal and the gate of the field effect transistor that blocks the signal, so that it can cope with high output, and since the booster circuit is not used, the circuit configuration is simple. Therefore, a small signal switching device can be realized, and it is useful as a high-frequency signal switching device used in a communication terminal device such as a mobile phone or a wireless communication device. It is possible to provide a signal switching device having low distortion and high isolation characteristics corresponding to lowering of the output voltage of a digital circuit such as a baseband circuit.

本発明の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of this invention. 本発明の第1の実施の形態の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 5th Embodiment of this invention. 従来の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conventional structure.

符号の説明Explanation of symbols

FET1〜FET9 電界効果トランジスタ
CMOS1〜CMOS6 CMOS回路
nMOS1〜nMOS3 n型MOS電界効果トランジスタ
pMOS1〜pMOS3 p型MOS電界効果トランジスタ
D1〜D6 ショットキーダイオード
R1〜R6 抵抗
Vdd1、Vdd2 電源電圧端子
INA,INB 制御入力端子
ANT,PORTA〜PORTC RF入出力端子
100 高周波スイッチ
101 電圧変換回路
FET1-FET9 Field effect transistors CMOS1-CMOS6 CMOS circuit nMOS1-nMOS3 n-type MOS field-effect transistors pMOS1-pMOS3 p-type MOS field-effect transistors D1-D6 Schottky diodes R1-R6 Resistors Vdd1, Vdd2 Power supply voltage terminals INA, INB Control input Terminals ANT, PORTA to PORTTC RF input / output terminal 100 High frequency switch 101 Voltage conversion circuit

Claims (8)

高周波スイッチと、
外部から前記高周波スイッチの導通・遮断を制御するために与えられる制御入力信号を入力し、前記制御入力信号を電圧変換して前記高周波スイッチへ前記高周波スイッチの導通・遮断を制御する制御信号として出力する電圧変換回路とを備え、
前記電圧変換回路は、外部から電源電圧端子に電源電圧が印加され、前記電源電圧を前記電源電圧の電圧値の絶対値の範囲内の所定の電圧値に変換した電圧を、前記高周波スイッチに前記制御信号として供給することによって、前記制御信号のハイレベル信号の電位とローレベル信号の電位との電位差を、前記制御入力信号のハイレベル信号の電位とローレベル信号の電位との電位差に比べて、大きくなる状態に変換するようにした信号切替装置。
A high frequency switch,
A control input signal given to control conduction / cut-off of the high-frequency switch from outside is input, and the control input signal is converted into a voltage and output to the high-frequency switch as a control signal for controlling conduction / cut-off of the high-frequency switch. And a voltage conversion circuit that
The voltage conversion circuit applies a power supply voltage to a power supply voltage terminal from the outside, and converts the power supply voltage into a predetermined voltage value within a range of absolute values of the power supply voltage to the high-frequency switch. By supplying as a control signal, the potential difference between the high-level signal potential and the low-level signal potential of the control signal is compared with the potential difference between the high-level signal potential and the low-level signal potential of the control input signal. The signal switching device adapted to convert to a larger state.
前記電圧変換回路は、前記電源電圧端子と接地端子との間に、前記電源電圧端子側から順に抵抗と、前記接地端子と前記抵抗との間の導通・遮断を切り替える直流スイッチとが直列に接続された構成を有し、前記直流スイッチは、前記制御入力信号によって、導通・遮断が制御される請求項1に記載の信号切替装置。   In the voltage conversion circuit, a resistor and a DC switch for switching between conduction and interruption between the ground terminal and the resistor are connected in series between the power supply voltage terminal and the ground terminal in order from the power supply voltage terminal side. The signal switching device according to claim 1, wherein the DC switch is controlled to be turned on and off by the control input signal. 前記電圧変換回路は、前記電源電圧端子と接地端子との間に、2個の直流スイッチが直列に接続された構成を有し、前記2個の直流スイッチは、一方が導通するとき他方が遮断する回路構成で、前記制御入力信号によって、前記2個の直流スイッチの導通・遮断が制御される請求項1に記載の信号切替装置。   The voltage conversion circuit has a configuration in which two DC switches are connected in series between the power supply voltage terminal and a ground terminal, and when one of the two DC switches is conductive, the other is cut off. 2. The signal switching device according to claim 1, wherein the two DC switches are controlled to be turned on and off by the control input signal. 前記2個の直流スイッチは、CMOS回路を構成するpMOSFETとnMOSFETとからなる請求項3に記載の信号切替装置。   The signal switching device according to claim 3, wherein the two DC switches include a pMOSFET and an nMOSFET that constitute a CMOS circuit. 前記電圧変換回路の電源電圧として負の電圧を用いた請求項1記載の信号切替装置。   The signal switching device according to claim 1, wherein a negative voltage is used as a power supply voltage of the voltage conversion circuit. 前記電圧変換回路の電源電圧として正の電圧と負の電圧を用いた請求項1記載の信号切替装置。   The signal switching device according to claim 1, wherein a positive voltage and a negative voltage are used as power supply voltages of the voltage conversion circuit. 前記高周波スイッチと前記電圧変換回路とを同一半導体基板上に集積して1チップ化した請求項1記載の信号切替装置。   2. The signal switching device according to claim 1, wherein the high-frequency switch and the voltage conversion circuit are integrated on the same semiconductor substrate to form a single chip. 前記高周波スイッチと前記電圧変換回路とを複数の半導体基板を用いて作製し、一つのパッケージに実装した請求項1記載の信号切替装置。   The signal switching device according to claim 1, wherein the high-frequency switch and the voltage conversion circuit are manufactured using a plurality of semiconductor substrates and mounted in one package.
JP2006196697A 2006-07-19 2006-07-19 Signal switch unit Withdrawn JP2008028524A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006196697A JP2008028524A (en) 2006-07-19 2006-07-19 Signal switch unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006196697A JP2008028524A (en) 2006-07-19 2006-07-19 Signal switch unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008028524A true JP2008028524A (en) 2008-02-07

Family

ID=39118759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006196697A Withdrawn JP2008028524A (en) 2006-07-19 2006-07-19 Signal switch unit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008028524A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011188102A (en) * 2010-03-05 2011-09-22 Toshiba Corp Transmission/reception module

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011188102A (en) * 2010-03-05 2011-09-22 Toshiba Corp Transmission/reception module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070290744A1 (en) Radio frequency switching circuit, radio frequency switching device, and transmitter module device
US8295784B2 (en) Semiconductor switching device
JP3790227B2 (en) High frequency switch circuit
JP2006332416A (en) Semiconductor device
US8232827B2 (en) Semiconductor switch
US9048840B2 (en) 20V to 250V high current ASIC PIN diode driver
JP5677930B2 (en) Semiconductor switch and wireless device
JP2004146862A (en) Switch semiconductor integrated circuit
JP2008017416A (en) High-frequency switch device
US20120068757A1 (en) Semiconductor switch
US4698524A (en) MESFET logic using integral diode level shifting
US9887637B1 (en) High speed programmable threshold gallium nitride power limiter
CN215897704U (en) Radio frequency switching circuit and multi-stage buffer
US6008689A (en) Body grabbing switch
US7301399B2 (en) Class AB CMOS output circuit equipped with CMOS circuit operating by predetermined operating current
JP2008035560A (en) High-frequency switching circuit
KR20070006851A (en) Low quiescent current radio frequency switch decoder
KR100759775B1 (en) Input/output buffer circuit
US9455700B1 (en) Transmit/receive module including gate/drain switching control
JP2008028524A (en) Signal switch unit
JP4945215B2 (en) Semiconductor switch integrated circuit
JP2008182388A (en) Signal switching apparatus
US6269042B1 (en) I/O circuit of semiconductor integrated device
JP2011259236A (en) Semiconductor switch circuit
US6900687B2 (en) Circuitry and method to provide a high speed comparator for an input stage of a low-voltage differential signal receiver circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081120

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20091130