JP2008294649A - Switch semiconductor integrated circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switch semiconductor integrated device for changing step-up scaling factor in a boosting circuit depending on a use state of the circuit and reducing a consumption current. <P>SOLUTION: In a charge pump circuit 12, first to fourth depression type FETs 31 to 34, being charging and discharging field-effect transistors, can be on-off-controlled by boosting control signals Vcp1, Vcp2 output from a logic circuit 2. By selecting accordingly on-off states of the first to fourth depression type FETs 31 to 34, charging or discharging operations of first to fourth charging and discharging capacitors 5 to 8 can be selected. As a result, the step-up scaling factor can be changed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、携帯電話端末や移動体通信機等において、通信機器のアンテナと送信回路又は受信回路との接続を切り替える、いわゆるアンテナスイッチに係り、特に、昇圧回路を備えるスイッチ半導体集積回路にあって消費電力の低減等を図ったものに関する。   The present invention relates to a so-called antenna switch for switching a connection between an antenna of a communication device and a transmission circuit or a reception circuit in a mobile phone terminal, a mobile communication device, etc., and more particularly to a switch semiconductor integrated circuit including a booster circuit. The present invention relates to the reduction of power consumption.

近年、携帯電話端末などの通信機器が広く普及し、需要が増している。これらの無線機器では、送受信切替やマルチバンド化に伴う周波数帯の切替や、通信方式の切替にアンテナスイッチが広く用いられている。また、アンテナの送受信感度向上のため、複数のアンテナを切り替えるべく複数のアンテナ端子が必要となる場合もあり、このような場合にも、アンテナスイッチを用いて複数のアンテナを選択できるように構成することが行われる。
かかるアンテナスイッチに用いられる素子は、PINダイオード、GaAsFET、MOSFETなどが用いられる。この内、FETを用いた場合、ICの小型化が容易であると共に、消費電流が少なくできるという利点がある。
ところで、アンテナスイッチに要求される性能には、挿入損失特性やアイソレーション特性、低消費電流、歪み特性などがある。
In recent years, communication devices such as mobile phone terminals have become widespread and demand has increased. In these wireless devices, antenna switches are widely used for switching transmission / reception, switching frequency bands associated with multiband switching, and switching communication methods. Also, in order to improve the transmission / reception sensitivity of the antenna, a plurality of antenna terminals may be required to switch between the plurality of antennas. In such a case, the antenna switch is configured so that a plurality of antennas can be selected. Is done.
As an element used for such an antenna switch, a PIN diode, a GaAsFET, a MOSFET, or the like is used. Among these, when an FET is used, there are advantages that the IC can be easily downsized and the current consumption can be reduced.
By the way, the performance required for the antenna switch includes an insertion loss characteristic, an isolation characteristic, a low current consumption, a distortion characteristic, and the like.

アンテナスイッチには、上述のようなダイオードやFETなどの半導体素子が用いられるので、少なからず非線形特性が生ずる。そのため、携帯電話端末の送信信号がアンテナスイッチを通過する際には、この非線形特性に起因する歪みが発生する。
例えば、送信周波数の整数倍の周波数は、高調波と称されるが、高調波がアンテナから不要に輻射される電力レベルは、法律で規制されており、送信電力に対して、極めて低いレベルに抑圧することが求められる。
As the antenna switch, a semiconductor element such as a diode or an FET as described above is used, and thus nonlinear characteristics occur. Therefore, when the transmission signal of the mobile phone terminal passes through the antenna switch, distortion due to this nonlinear characteristic occurs.
For example, a frequency that is an integral multiple of the transmission frequency is called a harmonic, but the power level at which the harmonic is unnecessarily radiated from the antenna is regulated by law, and is extremely low compared to the transmission power. Suppression is required.

また、第3世代携帯電話で使用されるWCDMA(Wide Band CDMA)方式では、ブロッキング特性と称される仕様があり、歪み特性の重要な指標となっている。WCDMAやcdma方式では、送信と受信を同時に行うが、送信信号に対して特定の周波数信号が、外部から妨害信号としてアンテナスイッチに混入すると、アンテナスイッチの歪み特性によって受信周波数帯の信号を発生してしまう。これは、受信妨害を生ずるため、歪みにより妨害受信信号を発生するレベルは、極めて低いレベルが要求される。この特性は、IMD(Inter Modulation Distortion)特性と称されるものである。   In addition, the WCDMA (Wide Band CDMA) system used in the third generation mobile phones has a specification called blocking characteristics, which is an important index of distortion characteristics. In WCDMA and cdma systems, transmission and reception are performed simultaneously, but when a specific frequency signal is mixed into the antenna switch as an interference signal from the outside, a signal in the reception frequency band is generated due to the distortion characteristics of the antenna switch. End up. Since this causes reception interference, an extremely low level is required as a level for generating an interference reception signal due to distortion. This characteristic is called an IMD (Inter Modulation Distortion) characteristic.

このように、アンテナスイッチには、高調波やIMD等の歪みを抑制することが強く要求されている。
FETを用いたアンテナスイッチにおいて、低歪み特性を実現する場合、スイッチ回路を構成するトランジスタを多段に縦続接続する方法と、FETの動作電圧を上げる方法が考えられる。
前者は、設計上は容易であるが、スイッチを構成するICチップの面積が極めて大きくなり、コストが増大するという欠点がある。一方、後者は、スイッチを構成するICチップ面積を小さくすることができるという利点があるが、携帯電話端末ではバッテリ電圧に制約があるため、低電圧動作が要求されており、アンテナスイッチに外部から供給される電源電圧を上げることにより、FETの動作電圧を上げるという手法を単純に採ることはできない。
As described above, the antenna switch is strongly required to suppress distortion such as harmonics and IMD.
In order to realize low distortion characteristics in an antenna switch using an FET, a method of cascading transistors constituting the switch circuit in multiple stages and a method of increasing the operating voltage of the FET are conceivable.
The former is easy in design, but has the disadvantage that the area of the IC chip constituting the switch becomes very large and the cost increases. On the other hand, the latter has the advantage that the area of the IC chip constituting the switch can be reduced, but the cell phone terminal has a limitation on the battery voltage, so low voltage operation is required, and the antenna switch is externally provided. It is not possible to simply adopt the technique of increasing the operating voltage of the FET by increasing the supplied power supply voltage.

このように、低歪み特性を実現する上で、一長一短がある2つの方法に対して、解決方法の1つとして、アンテナスイッチ内部に、昇圧回路を内蔵し、外部から供給される電源電圧を昇圧し、スイッチを実際に駆動するための動作電圧を高くすることが考えられる。
動作電圧を上げるための昇圧回路を備えるスイッチ半導体集積回路としては、例えば、特許文献1や特許文献2等において、クロック発生器とチャージポンプを用いてなる昇圧回路を備えたものが開示されている。
As described above, as a solution to the two methods having advantages and disadvantages in realizing low distortion characteristics, a booster circuit is built in the antenna switch to boost the power supply voltage supplied from the outside. It is conceivable to increase the operating voltage for actually driving the switch.
As a switch semiconductor integrated circuit including a booster circuit for increasing the operating voltage, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a circuit including a booster circuit using a clock generator and a charge pump. .

図4には、そのような従来回路の一例が示されており、以下、同図を参照しつつ従来回路について説明する。
この従来のスイッチ半導体集積回路は、スイッチ回路3Aと、その動作制御を行う論理回路(図4においては「DEC1」と表記)2Aと、低歪み特性を実現するための昇圧回路1Aとを具備して構成されたものとなっている。
FIG. 4 shows an example of such a conventional circuit. Hereinafter, the conventional circuit will be described with reference to FIG.
This conventional switch semiconductor integrated circuit includes a switch circuit 3A, a logic circuit (denoted as “DEC1” in FIG. 4) 2A for controlling the operation thereof, and a booster circuit 1A for realizing low distortion characteristics. It is configured.

スイッチ回路3Aは、論理回路2Aから出力される2つの制御電圧Vcnt1,Vcnt2によって、スイッチS11A及びS12Aが開閉され、送信回路接続端子21A又は受信回路接続端子22Aが択一的にアンテナ端子20Aに接続されるようになっている。
論理回路2Aは、電源電圧VDDが電源供給端子61Aを介して供給されており、外部からの制御信号VCTLに応じて、スイッチS11A又はS12Aの開閉を制御する制御電圧Vcnt1,Vcnt2が出力されるよう構成されたものである。
先に述べたように、スイッチ回路3Aには、低歪み特性が要求されるため、論理回路2Aからは、電源電圧VDD以上の高い電圧が供給される必要があり、昇圧回路1Aは、そのためのものである。
In the switch circuit 3A, the switches S11A and S12A are opened and closed by the two control voltages Vcnt1 and Vcnt2 output from the logic circuit 2A, and the transmission circuit connection terminal 21A or the reception circuit connection terminal 22A is alternatively connected to the antenna terminal 20A. It has come to be.
The logic circuit 2A is supplied with the power supply voltage VDD via the power supply terminal 61A, and outputs control voltages Vcnt1 and Vcnt2 for controlling the opening / closing of the switch S11A or S12A according to the control signal VCTL from the outside. It is configured.
As described above, since the switch circuit 3A is required to have a low distortion characteristic, a high voltage higher than the power supply voltage VDD needs to be supplied from the logic circuit 2A. Is.

この図4に示された昇圧回路1Aは、5倍昇圧回路の構成例であり、所定の周波数で互いに逆相の矩形波信号CLK1,CLK2を出力するクロック発生器11Aと、チャージポンプ回路12Aを主たる構成要素として構成されたものである。
チャージポンプ回路12Aは、充放電用キャパシタC1〜C4、電源供給端子61Aへの逆流防止用ダイオードDx1〜Dx5、及び、昇圧した電圧保持のためのキャパシタC5を具備してなるものである。
The booster circuit 1A shown in FIG. 4 is a configuration example of a five-fold booster circuit. The booster circuit 1A includes a clock generator 11A that outputs rectangular wave signals CLK1 and CLK2 of mutually opposite phases at a predetermined frequency, and a charge pump circuit 12A. It is configured as the main component.
The charge pump circuit 12A includes charging / discharging capacitors C1 to C4, backflow prevention diodes Dx1 to Dx5 to the power supply terminal 61A, and a capacitor C5 for holding a boosted voltage.

かかる構成において、昇圧回路1Aは、次のように動作する。
例えば、クロック発生器11Aの一方の出力CLK1が論理値Lowに相当する電圧(0V)である時、キャパシタC1には、接続点42Aの電圧、すなわち、ほぼ電源電圧VDDに等しい電圧が充電される。
そして、クロック発生器11Aの一方の出力CLK1が論理値Lowから論理値Highに相当する電圧、すなわち、ほぼVDDに等しい電圧になると、その電圧がキャパシタC1に充電されていた電圧に加わり、接続点43Aには、VDD以上の電圧が出力されることとなる。
In such a configuration, the booster circuit 1A operates as follows.
For example, when one output CLK1 of the clock generator 11A is a voltage (0V) corresponding to the logic value Low, the capacitor C1 is charged with a voltage at the connection point 42A, that is, a voltage substantially equal to the power supply voltage VDD. .
When one output CLK1 of the clock generator 11A becomes a voltage corresponding to the logic value High from the logic value Low, that is, a voltage substantially equal to VDD, the voltage is added to the voltage charged in the capacitor C1, and the connection point A voltage equal to or higher than VDD is output to 43A.

一方、一端にクロック発生器11Aの他方の出力CLK2が印加されるキャパシタC2の充放電タイミングは、CLK2がCLK1とは逆位相であるために、キャパシタC1の充放電タイミングとは逆になっており、接続点43AがキャパシタC1により昇圧された際、キャパシタC2は、その接続点43Aの電圧で充電されることとなる。そして、キャパシタC2が放電する際は、接続点44Aがさらに昇圧される。   On the other hand, the charge / discharge timing of the capacitor C2 to which the other output CLK2 of the clock generator 11A is applied at one end is opposite to the charge / discharge timing of the capacitor C1 because CLK2 is in the opposite phase to CLK1. When the connection point 43A is boosted by the capacitor C1, the capacitor C2 is charged with the voltage at the connection point 43A. When the capacitor C2 is discharged, the connection point 44A is further boosted.

キャパシタC1,C2と同様にキャパシタC3,C4においても昇圧が行われる結果、昇圧回路1Aの昇圧出力Voutは、電源電圧VDDが5倍昇圧された電圧となる。そして、この昇圧出力Voutは、論理回路2Aを介してスイッチS11A、S12Aに供給されるため、スイッチ回路3Aは、最大送信可能電力が大きく、且つ、良好な歪み特性を得ることができる。
特開平11−55156号公報(第5−8頁、図1−図5) 特開2005−303337号公報(第10−16頁、図1−図11)
As a result of boosting the capacitors C3 and C4 as well as the capacitors C1 and C2, the boosted output Vout of the booster circuit 1A is a voltage obtained by boosting the power supply voltage VDD five times. Since this boosted output Vout is supplied to the switches S11A and S12A via the logic circuit 2A, the switch circuit 3A has a large maximum transmittable power and can obtain good distortion characteristics.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-55156 (page 5-8, FIGS. 1 to 5) Japanese Patent Laying-Open No. 2005-303337 (page 10-16, FIGS. 1 to 11)

しかしながら、上述の従来のスイッチ半導体集積回路における昇圧回路では、電源電圧以上の電圧を得ることができ、スイッチ回路は、非常に良好な歪み特性を得ることができる一方、例えば、低歪みが要求されないような通信方式を用いる場合であっても受信時や送信時でも昇圧され続けているため、消費電流は非常に大きくなるという問題がある。
例えば、先の特許文献2には、昇圧回路のオン・オフを可能とし、受信モードにおける昇圧回路の動作を停止させ、消費電力の軽減を図ったスイッチ半導体集積回路が開示されているが、送信時の条件に応じて、適切な昇圧出力を得ることができるものではない。
However, in the booster circuit in the above-described conventional switch semiconductor integrated circuit, a voltage higher than the power supply voltage can be obtained, and the switch circuit can obtain very good distortion characteristics, but, for example, low distortion is not required. Even when such a communication method is used, since the voltage is continuously boosted at the time of reception and transmission, there is a problem that the current consumption becomes very large.
For example, Patent Document 2 discloses a switch semiconductor integrated circuit that enables the booster circuit to be turned on / off, stops the operation of the booster circuit in the reception mode, and reduces power consumption. An appropriate boost output cannot be obtained according to the conditions of the time.

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、低い歪み特性の要求の程度に応じて昇圧回路における昇圧倍率を可変することができ、回路の使用状態に応じた消費電流の制限が可能なスイッチ半導体集積回路を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above-described situation, and the boosting ratio in the boosting circuit can be varied according to the degree of demand for low distortion characteristics, and the current consumption can be limited according to the use state of the circuit. A switch semiconductor integrated circuit is provided.

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るスイッチ半導体集積回路は、
少なくとも1つの共通入出力端子と、2つ以上の個別入出力端子と、前記各々の個別入出力端子に対応して設けられた電界効果トランジスタが、外部からの切替制御信号に応じて択一的に導通状態とされて、当該導通状態の電界効果トランジスタに対応する個別入出力端子と前記共通入出力端子とが接続されるよう構成されてなるスイッチ回路と、
前記スイッチ回路を構成する電界効果トランジスタの切替制御信号とされる電圧を生成、出力する昇圧回路と、
外部からの動作切替制御信号に基づいて、前記昇圧回路の出力電圧を、前記スイッチ回路を構成する電界効果トランジスタのいずれかへ前記切替制御信号として出力せしめる一方、外部からの動作切替制御信号に基づいて、前記昇圧回路の昇圧倍率を設定する昇圧制御信号を出力するよう構成された論理回路と、を具備してなるスイッチ半導体集積回路であって、
前記昇圧回路は、
互いに逆相の信号を繰り返し出力するクロック発生器と、チャージポンプ回路とを具備してなり、
前記チャージポンプ回路は、電源と出力保持用キャパシタとの間に、複数のダイオードが直列接続されて設けられ、前記複数のダイオードの相互の接続点には、当該接続点の数に応じて設けられたキャパシタの一端が接続され、前記各々のキャパシタの他端には、それぞれスイッチ素子を介して前記クロック発生器の出力信号が、隣接する前記キャパシタにおいて相互に逆相となるようにそれぞれ印加可能とされ、
前記スイッチ素子は、ソースとドレインとを介して前記キャパシタを前記クロック発生器の出力段に接続可能となるように設けられた充放電用電界効果トランジスタを有すると共に、当該充放電用電界効果トランジスタのゲートには、少なくとも2つの直列接続されたゲート抵抗器を介して、前記論理回路の昇圧制御信号が印加可能とされると共に、前記直列接続されたゲート抵抗器の1つには、ゲートがグランドに接続されたゲート制御用電界効果トランジスタがそれぞれ並列接続されてなり、
前記昇圧制御信号に応じて、前記充放電用電界効果トランジスタのオン・オフを選択可能とすることで、昇圧倍率を可変可能としてなるものである。
In order to achieve the above object of the present invention, a switch semiconductor integrated circuit according to the present invention comprises:
At least one common input / output terminal, two or more individual input / output terminals, and a field effect transistor provided corresponding to each of the individual input / output terminals are alternatively selected in accordance with an external switching control signal. A switching circuit configured to be connected to the individual input / output terminal corresponding to the field effect transistor in the conductive state and the common input / output terminal.
A step-up circuit that generates and outputs a voltage to be a switching control signal of a field-effect transistor constituting the switch circuit;
Based on the operation switching control signal from the outside, the output voltage of the booster circuit is output as the switching control signal to one of the field effect transistors constituting the switch circuit, while based on the operation switching control signal from the outside. A logic circuit configured to output a boost control signal for setting a boost ratio of the booster circuit, and a switch semiconductor integrated circuit comprising:
The booster circuit includes:
A clock generator that repeatedly outputs signals having opposite phases to each other, and a charge pump circuit;
The charge pump circuit is provided with a plurality of diodes connected in series between a power supply and an output holding capacitor, and the connection points of the plurality of diodes are provided according to the number of the connection points. One end of each capacitor is connected, and the output signal of the clock generator can be applied to the other end of each capacitor so that the output signals of the clock generator are in opposite phases to each other in the adjacent capacitors. And
The switch element includes a charge / discharge field effect transistor provided so that the capacitor can be connected to an output stage of the clock generator via a source and a drain. A boost control signal of the logic circuit can be applied to the gate via at least two gate resistors connected in series, and one of the gate resistors connected in series has a gate connected to the ground. The gate control field effect transistors connected to each other are connected in parallel,
By making it possible to select on / off of the charge / discharge field effect transistor in accordance with the boost control signal, the boost magnification can be varied.

本発明によれば、昇圧回路を構成するチャージポンプ回路において、充放電の対象とされるコンデンサを選択可能に構成することにより、昇圧倍率を可変可能としたので、送信時、特に高い最大送信可能電力や十分低い歪み特性が必要な通信方式が用いられる場合には、昇圧回路の昇圧倍率を高くする一方、送信時であっても、高い最大送信可能電力や良好な歪み特性が要求されない通信方式が用いられる場合には、必要最低限の昇圧電圧が得られるよう昇圧回路の昇圧倍率を下げることができ、そのため、回路の使用状態に応じた消費電流として不要な消費電流の発生を防止し、省電力が実現できるという効果を奏するものである。   According to the present invention, in the charge pump circuit constituting the booster circuit, the boosting magnification can be varied by configuring the capacitor to be charged / discharged so that a particularly high maximum transmission is possible during transmission. When a communication system that requires power or sufficiently low distortion characteristics is used, the boost ratio of the booster circuit is increased, while a communication system that does not require high maximum transmittable power or good distortion characteristics even during transmission Is used, the boosting ratio of the booster circuit can be lowered so that the necessary minimum boosted voltage can be obtained, thereby preventing the generation of unnecessary current consumption as current consumption according to the circuit usage state, There is an effect that power saving can be realized.

以下、本発明の実施の形態について、図1乃至図3を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態におけるスイッチ半導体集積回路の基本構成例について、図1を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態におけるスイッチ半導体集積回路は、高周波信号の通過経路の切り替えを行うスイッチ回路3と、このスイッチ回路3の動作を制御する論理回路(図1においては「DEC1」と表記)2と、昇圧回路1に大別されて構成されたものとなっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
The members and arrangements described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
First, a basic configuration example of a switch semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The switch semiconductor integrated circuit according to the embodiment of the present invention includes a switch circuit 3 that switches a high-frequency signal passing path, and a logic circuit (denoted as “DEC1” in FIG. 1) 2 that controls the operation of the switch circuit 3. Thus, the booster circuit 1 is roughly divided into components.

スイッチ回路3は、第1及び第2のスイッチ(図1においては、それぞれ「S11」、「S12」と表記)15,16を主たる構成要素として構成されてなるものである。第1及び第2のスイッチ15,16は、電界効果トランジスタ等の半導体素子を用いてなるもので、これら第1及び第2のスイッチ15,16は、論理回路2から入力される切替制御信号Vcnt1,Vcnt2によって、そのいずれかが択一的に導通状態とされて、個別入出力端子としての送信回路接続端子21又は受信回路接続端子22のいずれかと、共通入出力端子としてのアンテナ20とを接続状態とすることができるものとなっている。   The switch circuit 3 is constituted by first and second switches (indicated as “S11” and “S12” in FIG. 1) 15 and 16 as main components. The first and second switches 15 and 16 are made of semiconductor elements such as field effect transistors, and the first and second switches 15 and 16 are switched control signals Vcnt1 input from the logic circuit 2. , Vcnt2 are selectively turned on to connect either the transmission circuit connection terminal 21 or the reception circuit connection terminal 22 as an individual input / output terminal and the antenna 20 as a common input / output terminal. It can become a state.

この構成例においては、第1及び第2のスイッチ15,16の各々の一端が相互に接続されると共に、アンテナ20に接続される一方、第1のスイッチ15の他端は、送信回路接続端子21に、第2のスイッチ16の他端は、受信回路接続端子22に、それぞれ接続されたものとなっている。そして、第1のスイッチ15は、後述するように論理回路2から出力される切替制御信号(切替制御電圧)Vcnt1により、また、第2のスイッチ16は、論理回路2から出力される切替制御電圧Vcnt2により、それぞれ、その導通、非導通が制御されるようになっている。かかるスイッチ回路3は、従来のものと基本的に同一の構成を有するものである。   In this configuration example, one end of each of the first and second switches 15 and 16 is connected to each other and connected to the antenna 20, while the other end of the first switch 15 is connected to a transmission circuit connection terminal. 21, the other end of the second switch 16 is connected to the receiving circuit connection terminal 22. The first switch 15 is switched by a switching control signal (switching control voltage) Vcnt1 output from the logic circuit 2 as described later, and the second switch 16 is switched by a switching control voltage output from the logic circuit 2. The conduction and non-conduction are controlled by Vcnt2, respectively. The switch circuit 3 has basically the same configuration as the conventional one.

論理回路2は、電源供給端子61を介して電源電圧VDDの供給を受けると共に、制御信号端子62を介して外部から入力される動作切替制御信号VCTLに応じて、後述する昇圧回路1の出力電圧を、先の第1及び第2のスイッチ15,16を開閉成するための切替制御電圧Vcnt1,Vcnt2として出力するようになっている。
また、論理回路2は、動作切替制御信号VCTLに応じて昇圧回路1の昇圧動作を制御するため2つの昇圧制御信号Vcp1,Vcp2を出力するものとなっている(詳細は後述)。
The logic circuit 2 receives the supply of the power supply voltage VDD through the power supply terminal 61 and outputs the output voltage of the booster circuit 1 to be described later in accordance with an operation switching control signal VCTL input from the outside through the control signal terminal 62. Are output as switching control voltages Vcnt1 and Vcnt2 for opening and closing the first and second switches 15 and 16.
The logic circuit 2 outputs two boost control signals Vcp1 and Vcp2 for controlling the boost operation of the boost circuit 1 in accordance with the operation switching control signal VCTL (details will be described later).

なお、本発明の実施の形態における動作切替信号VCTLは、例えば、4ビットのデジタル信号とし、それぞれのビットを、上述の4つの信号、すなわち、切替制御電圧Vcnt1、切替制御電圧Vcnt2、昇圧制御信号Vcp1及び昇圧制御信号Vcp2に対応させると好適である。
いずれのビットをいずれの信号に対応させるかは任意であるが、例えば、最上位ビット(MSB)から最下位ビット(LSB)までを、便宜的に、MSB、B2、B1、LSBと表した場合、MSBを切替制御電圧Vcnt1に、B2を切替制御電圧Vcnt2に、B1を昇圧制御信号Vcp1に、LSBを昇圧制御信号Vcp2に、それぞれ対応させるように構成すればよい。
The operation switching signal VCTL in the embodiment of the present invention is, for example, a 4-bit digital signal, and each bit is set to the above four signals, that is, the switching control voltage Vcnt1, the switching control voltage Vcnt2, and the boosting control signal. It is preferable to correspond to Vcp1 and the boost control signal Vcp2.
It is arbitrary which bit corresponds to which signal. For example, when the most significant bit (MSB) to the least significant bit (LSB) are expressed as MSB, B2, B1, and LSB for convenience. MSB may correspond to the switching control voltage Vcnt1, B2 to the switching control voltage Vcnt2, B1 to the boost control signal Vcp1, and LSB to the boost control signal Vcp2.

そして、切替制御信号Vcnt1を論理値Highに相当する電圧とし、切替御電圧Vcnt2を論理値Lowに相当する電圧とする場合には、MSB=1、B2=0とし、これとは逆に、切替制御信号Vcnt1を論理値Lowに相当する電圧とし、切替御電圧Vcnt2を論理値Highに相当する電圧とする場合には、MSB=0、B2=1とし、論理回路2をそれに対応するように構成すれば良い。
また、同様に、昇圧制御信号Vcp1を論理値Highに、昇圧制御信号Vcp2を論理値Lowとする場合には、切替制御信号VCTLのB1=1、LSB=0とする一方、逆に、昇圧制御信号Vcp1を論理値Lowに、昇圧制御信号Vcp2を論理値Highとする場合には、B1=0、LSB=1として、論理回路2をそれに対応するように構成すれば良い。このような論理回路の構成は、従来から公知・周知のものであるので、ここでの詳細な説明は省略することとする。
When the switching control signal Vcnt1 is a voltage corresponding to the logical value High and the switching control voltage Vcnt2 is a voltage corresponding to the logical value Low, MSB = 1 and B2 = 0. When the control signal Vcnt1 is a voltage corresponding to the logic value Low and the switching control voltage Vcnt2 is a voltage corresponding to the logic value High, MSB = 0 and B2 = 1 are set, and the logic circuit 2 is configured to correspond thereto. Just do it.
Similarly, when the boost control signal Vcp1 is set to the logical value High and the boost control signal Vcp2 is set to the logic value Low, the switching control signal VCTL is set to B1 = 1 and LSB = 0, but conversely, the boost control. In the case where the signal Vcp1 is set to the logic value Low and the boost control signal Vcp2 is set to the logic value High, the logic circuit 2 may be configured to correspond to B1 = 0 and LSB = 1. Since the configuration of such a logic circuit is conventionally known and well known, a detailed description thereof will be omitted here.

昇圧回路1は、従来と異なり、昇圧倍率可変機能を有するものとなっており(詳細は後述)、本発明の実施の形態においては、クロック発生器(図1においては「CLK」と表記)11と、チャージポンプ回路(図1においては「CP」と表記)12とに大別されて構成されたものとなっている。
クロック発生器11は、従来と基本的に同一の構成を有し、互いに逆相の矩形波信号CLK1,CLK2を所定の周期で出力するものとなっており、この2つの矩形波信号CLK1,CLK2は、チャージポンプ回路12に入力されるようになっている。
Unlike the prior art, the booster circuit 1 has a variable boosting factor function (details will be described later). In the embodiment of the present invention, a clock generator (denoted as “CLK” in FIG. 1) 11 is used. And a charge pump circuit (denoted as “CP” in FIG. 1) 12.
The clock generator 11 has basically the same configuration as the conventional one, and outputs rectangular wave signals CLK1 and CLK2 having opposite phases to each other in a predetermined cycle. These two rectangular wave signals CLK1 and CLK2 are output. Is input to the charge pump circuit 12.

チャージポンプ回路12は、クロック発生器11の矩形波信号CLK1,CLK2を、論理回路2からの昇圧制御信号Vcp1,Vcp2に応じて、いわゆるチャージポンプ動作により昇圧し、論理回路2へ、その昇圧電圧Voutを出力するようになっているものである。   The charge pump circuit 12 boosts the rectangular wave signals CLK1 and CLK2 of the clock generator 11 by a so-called charge pump operation according to the boost control signals Vcp1 and Vcp2 from the logic circuit 2, and supplies the boosted voltage to the logic circuit 2. Vout is output.

図2には、チャージポンプ回路12の基本回路構成例が、また、図3には、より具体的な回路構成例が示されており、以下、これらの図を参照しつつチャージポンプ回路12について説明することとする。
まず、図2に示された基本回路構成例において、チャージポンプ回路12は、充放電経路開閉用スイッチ素子S1〜S4と、充放電用キャパシタ(図2においては、それぞれ「C1」、「C2」、「C3」、「C4」と表記)5〜8と、逆流防止用ダイオード(図2においては、それぞれ「Dx1」、「Dx2」、「Dx3」、「Dx4」、「Dx5」と表記)25〜29と、出力保持用キャパシタ(図2においては「C5」と表記)9とを主たる構成要素として構成されたものとなっている。
2 shows a basic circuit configuration example of the charge pump circuit 12, and FIG. 3 shows a more specific circuit configuration example. Hereinafter, the charge pump circuit 12 will be described with reference to these drawings. I will explain.
First, in the basic circuit configuration example shown in FIG. 2, the charge pump circuit 12 includes charge / discharge path switching switch elements S1 to S4 and charge / discharge capacitors (in FIG. 2, "C1" and "C2", respectively). , “C3” and “C4”) 5 to 8 and backflow prevention diodes (in FIG. 2, “Dx1”, “Dx2”, “Dx3”, “Dx4”, and “Dx5”, respectively) 25 To 29 and an output holding capacitor (indicated as “C5” in FIG. 2) 9 are configured as main components.

この図2において、充放電経路開閉用スイッチ素子S1〜S4は、スイッチの回路シンボルで表されているが、図3は、かかる充放電経路開閉用スイッチ素子S1〜S4の具体構成例として電界効果トランジスタ(以下「FET」と称する)を用いた場合の回路構成例を示し、この部分を除けば、他の回路部分の構成は、いずれの図においても同一である。
したがって、以下、図3を参照しつつチャージポンプ回路12の具体的な回路構成例について説明することとする。
In FIG. 2, the charge / discharge path switching elements S1 to S4 are represented by switch circuit symbols. FIG. 3 shows a field effect as a specific configuration example of the charge / discharge path switching elements S1 to S4. An example of a circuit configuration in the case where a transistor (hereinafter referred to as “FET”) is used is shown. Except for this portion, the configuration of other circuit portions is the same in any figure.
Therefore, a specific circuit configuration example of the charge pump circuit 12 will be described below with reference to FIG.

図3に示された回路構成例においては、充放電経路開閉用スイッチ素子S1〜S4(図2参照)は、充放電用電界効果トランジスタとしての第1乃至第4のデプレッション型FET(図3においては、それぞれ「D1」、「D2」、「D3」、「D4」と表記)31〜34と、ゲート制御用電界効果トランジスタとしての第5乃至第8のデプレッション型FET(図3においては、それぞれ「D5」、「D6」、「D7」、「D8」と表記)35〜38と、第1乃至第8のゲート抵抗器(図3においては、それぞれ「R1」、「R2」、「R3」、「R4」、「R5」、「R6」、「R7」、「R8」と表記)51〜58を用いて実現されたものとなっている。   In the circuit configuration example shown in FIG. 3, the charge / discharge path switching elements S1 to S4 (see FIG. 2) are first to fourth depletion type FETs (in FIG. 3) as charge / discharge field effect transistors. Are denoted by “D1”, “D2”, “D3”, “D4”) 31 to 34, and fifth to eighth depletion type FETs (in FIG. 3, respectively) as field control transistors for gate control. “D5”, “D6”, “D7”, “D8”) 35 to 38 and first to eighth gate resistors (in FIG. 3, “R1”, “R2”, “R3”, respectively) , “R4”, “R5”, “R6”, “R7”, and “R8”) 51 to 58).

以下、具体的に回路接続を説明すれば、まず、第1及び第3のデプレッション型FET31,33は、そのソース(又はドレイン)が相互に接続されて、クロック発生器11の一方の矩形波信号CLK1が印加されるようになっている。
そして、第1のデプレッション型FET31のドレイン(又はソース)は、第1の充放電用キャパシタ5の一端に、また、第3のデプレッション型FET33のドレイン(又はソース)は、第3の充放電用キャパシタ7の一端に、それぞれ接続されている。
Hereinafter, the circuit connection will be specifically described. First, the first and third depletion type FETs 31 and 33 are connected to each other at their sources (or drains), and one rectangular wave signal of the clock generator 11 is connected. CLK1 is applied.
The drain (or source) of the first depletion type FET 31 is at one end of the first charge / discharge capacitor 5, and the drain (or source) of the third depletion type FET 33 is at the third charge / discharge. Each of the capacitors 7 is connected to one end.

一方、第1乃至第5の逆流防止用ダイオード25〜29は、電源供給端子61と論理回路2の入力段との間において、電源供給端子61から論理回路2の方向へ順方向となるように、電源供給端子61側から第1乃至第5の逆流防止用ダイオード25〜29が順に直列接続されている。すなわち、電源供給端子61に第1の逆流防止用ダイオード25のアノードが、論理回路2の入力段に第5の逆流防止用ダイオード29のカソードが接続されたものとなっている。
なお、この逆流防止用ダイオード29のカソードと論理回路2の入力段との接続点とグランドとの間には、出力保持用キャパシタ9が接続されている。
On the other hand, the first to fifth backflow prevention diodes 25 to 29 are arranged in the forward direction from the power supply terminal 61 to the logic circuit 2 between the power supply terminal 61 and the input stage of the logic circuit 2. First to fifth backflow prevention diodes 25 to 29 are connected in series in this order from the power supply terminal 61 side. That is, the anode of the first backflow prevention diode 25 is connected to the power supply terminal 61, and the cathode of the fifth backflow prevention diode 29 is connected to the input stage of the logic circuit 2.
An output holding capacitor 9 is connected between the connection point between the cathode of the backflow prevention diode 29 and the input stage of the logic circuit 2 and the ground.

そして、先の第1の充放電用キャパシタ5の他端は、第1の逆流防止用ダイオード25のカソードと第2の逆流防止用ダイオード26のアノードとの接続点42に、第3の充放電用キャパシタ7の他端は、第3の逆流防止用ダイオード27のカソードと第4の逆流防止用ダイオード28のアノードとの接続点44に、それぞれ接続されている。   The other end of the first charging / discharging capacitor 5 is connected to a connection point 42 between the cathode of the first backflow prevention diode 25 and the anode of the second backflow prevention diode 26. The other end of the capacitor 7 is connected to a connection point 44 between the cathode of the third backflow prevention diode 27 and the anode of the fourth backflow prevention diode 28.

一方、第1のデプレッション型FET31のゲートには、論理回路2からの昇圧制御信号Vcp1が、直列接続された第1及び第2のゲート抵抗器51,52を介して印加されるようになっている。
また、第1のゲート抵抗器51には、第5のデプレッション型FET35が並列接続されている。すなわち、第5のデプレッション型FET35のソースが第1のゲート抵抗器51の一端に、ドレインが第1のゲート抵抗器51の他端(第1のゲート抵抗器51と第2のゲート抵抗器52との相互の接続点側)に、それぞれ接続される一方、ゲートは、グランドに接続されたものとなっている。
On the other hand, the boost control signal Vcp1 from the logic circuit 2 is applied to the gate of the first depletion type FET 31 via the first and second gate resistors 51 and 52 connected in series. Yes.
Further, a fifth depletion type FET 35 is connected to the first gate resistor 51 in parallel. That is, the source of the fifth depletion type FET 35 is at one end of the first gate resistor 51, and the drain is the other end of the first gate resistor 51 (the first gate resistor 51 and the second gate resistor 52). And the gate is connected to the ground, respectively.

第3のデプレッション型FET33のゲートには、論理回路2からの昇圧制御信号Vcp2が、直列接続された第5及び第6のゲート抵抗器55,56を介して印加されるようになっている。
また、第5のゲート抵抗器55には、第7のデプレッション型FET37が並列接続されている。すなわち、第7のデプレッション型FET37のソースが第5のゲート抵抗器55の一端に、ドレインが第5のゲート抵抗器55の他端(第5のゲート抵抗器55と第6のゲート抵抗器56との相互の接続点側)に、それぞれ接続される一方、ゲートは、グランドに接続されたものとなっている。
The boost control signal Vcp2 from the logic circuit 2 is applied to the gate of the third depletion type FET 33 via the fifth and sixth gate resistors 55 and 56 connected in series.
Further, a seventh depletion type FET 37 is connected in parallel to the fifth gate resistor 55. That is, the source of the seventh depletion type FET 37 is one end of the fifth gate resistor 55, and the drain is the other end of the fifth gate resistor 55 (the fifth gate resistor 55 and the sixth gate resistor 56. And the gate is connected to the ground, respectively.

また、第2及び第4のデプレッション型FET32,34は、そのソース(又はドレイン)が相互に接続されて、クロック発生器11の他方の矩形波信号CLK2が印加されるようになっている。
そして、第2のデプレッション型FET32のドレイン(又はソース)は、第2の充放電用キャパシタ6の一端に、また、第4のデプレッション型FET34のドレイン(又はソース)は、第4の充放電用キャパシタ8の一端に、それぞれ接続されている。
このように、第1乃至第4のデプレッション型FET31〜34は、隣接するもの同士へのクロック発生器11からの信号が互いに逆相となるように矩形波信号CLK1又はCLK2が印加されるようになっている。
The second and fourth depletion type FETs 32 and 34 are connected to each other at their sources (or drains) so that the other rectangular wave signal CLK2 of the clock generator 11 is applied.
The drain (or source) of the second depletion type FET 32 is at one end of the second charge / discharge capacitor 6, and the drain (or source) of the fourth depletion type FET 34 is at the fourth charge / discharge. Each of the capacitors 8 is connected to one end.
In this way, the first to fourth depletion type FETs 31 to 34 are applied with the rectangular wave signal CLK1 or CLK2 so that the signals from the clock generator 11 to the adjacent ones are in reverse phase with each other. It has become.

さらに、第2の充放電用キャパシタ6の他端は、第2の逆流防止用ダイオード26のカソードと第3の逆流防止用ダイオード27のアノードとの接続点43に、第4の充放電キャパシタ8の他端は、第4の逆流防止用ダイオード28のカソードと第5の逆流防止用ダイオード28のアノードとの接続点45に、それぞれ接続されている。
一方、第2のデプレッション型FET32のゲートには、論理回路2からの昇圧制御信号Vcp1が、直列接続された第3及び第4のゲート抵抗器53,54を介して印加されるようになっている。
また、第3のゲート抵抗器53には、第6のデプレッション型FET36が並列接続されている。すなわち、第6のデプレッション型FET36のソースが第3のゲート抵抗器53の一端に、ドレインが第3のゲート抵抗器53の他端(第3のゲート抵抗器53と第4のゲート抵抗器54との相互の接続点側)に、それぞれ接続される一方、ゲートは、グランドに接続されたものとなっている。
Further, the other end of the second charge / discharge capacitor 6 is connected to a connection point 43 between the cathode of the second backflow prevention diode 26 and the anode of the third backflow prevention diode 27, and the fourth charge / discharge capacitor 8. Are connected to a connection point 45 between the cathode of the fourth backflow prevention diode 28 and the anode of the fifth backflow prevention diode 28, respectively.
On the other hand, the boost control signal Vcp1 from the logic circuit 2 is applied to the gate of the second depletion type FET 32 via the third and fourth gate resistors 53 and 54 connected in series. Yes.
A sixth depletion type FET 36 is connected in parallel to the third gate resistor 53. That is, the source of the sixth depletion type FET 36 is at one end of the third gate resistor 53, and the drain is the other end of the third gate resistor 53 (the third gate resistor 53 and the fourth gate resistor 54). And the gate is connected to the ground, respectively.

第4のデプレッション型FET34のゲートには、論理回路2からの昇圧制御信号Vcp2が、直列接続された第7及び第8のゲート抵抗器57,58を介して印加されるようになっている。
また、第7のゲート抵抗器57には、第8のデプレッション型FET38が並列接続されている。すなわち、第8のデプレッション型FET38のソースが第7のゲート抵抗器57の一端に、ドレインが第7のゲート抵抗器57の他端(第7のゲート抵抗器57と第8のゲート抵抗器58との相互の接続点側)に、それぞれ接続される一方、ゲートは、グランドに接続されたものとなっている。
The boost control signal Vcp2 from the logic circuit 2 is applied to the gate of the fourth depletion type FET 34 via the seventh and eighth gate resistors 57 and 58 connected in series.
In addition, an eighth depletion type FET 38 is connected in parallel to the seventh gate resistor 57. That is, the source of the eighth depletion type FET 38 is at one end of the seventh gate resistor 57, and the drain is at the other end of the seventh gate resistor 57 (the seventh gate resistor 57 and the eighth gate resistor 58). And the gate is connected to the ground, respectively.

次に、かかる構成におけるスイッチ半導体集積回路の動作について、特に、昇圧回路1の動作を中心に説明する。
本発明の実施の形態における昇圧回路1は、第1乃至第4のデプレッション型FET31〜34の開閉成により、昇圧倍率が可変可能となっており、最大5倍の昇圧が可能となっている。
以下、具体的に説明すれば、まず、スイッチ回路3において、送信時、すなわち、第1のスイッチ15がオン(導通状態)、第2のスイッチ16がオフ(非導通状態)とされ、アンテナ20と送信回路接続端子21が導通状態とされる場合にあっては、最大送信可能電力は大きくなければならない。
Next, the operation of the switch semiconductor integrated circuit having such a configuration will be described focusing on the operation of the booster circuit 1 in particular.
In the booster circuit 1 according to the embodiment of the present invention, the boosting factor can be varied by opening and closing the first to fourth depletion type FETs 31 to 34, and the boosting can be performed up to 5 times.
Specifically, first, in the switch circuit 3, at the time of transmission, that is, the first switch 15 is turned on (conductive state), the second switch 16 is turned off (non-conductive state), and the antenna 20 When the transmission circuit connection terminal 21 is in a conductive state, the maximum transmittable power must be large.

また、低い歪み特性が要求される通信方式が適用される場合、スイッチ回路3には、十分高い電圧の供給が必要である。そのため、このような場合には、昇圧回路1は、最大の昇圧倍率である5倍昇圧で動作させる必要がある。
かかる場合、論理回路2からの昇圧制御信号Vcp1,Vcp2は、共に論理値Highに相当する電圧とされ、その結果、第1乃至第4のデプレッション型FET31〜34は、全てオンとなる。
Further, when a communication method requiring low distortion characteristics is applied, the switch circuit 3 needs to be supplied with a sufficiently high voltage. Therefore, in such a case, the booster circuit 1 needs to be operated at a five-fold boost, which is the maximum boost magnification.
In this case, the boost control signals Vcp1 and Vcp2 from the logic circuit 2 are both set to voltages corresponding to the logic value High, and as a result, the first to fourth depletion type FETs 31 to 34 are all turned on.

そして、クロック発生器11から出力される昇圧制御信号Vcp1,Vcp2によって、第1乃至第4の充放電用キャパシタ5〜8は、全て充放電されるため、5倍昇圧された電圧が、昇圧回路1の出力電圧Voutとして論理回路2へ出力されることとなる。
この場合のより詳細な動作を、第1のデプレション型FET31に注目して説明することとする。
The first to fourth charging / discharging capacitors 5 to 8 are all charged / discharged by the boost control signals Vcp1 and Vcp2 output from the clock generator 11, so that the voltage boosted five times is supplied to the booster circuit. 1 is output to the logic circuit 2 as the output voltage Vout of 1.
A more detailed operation in this case will be described by paying attention to the first depletion type FET 31.

まず、論理回路2の一方の昇圧制御信号Vcp1が論理値Highに相当する電圧とされた状態にあって、第1のデプレッション型FET31のソースには、
クロック発生器11の矩形波信号CLK1として、論理値Highに相当する電圧と論理値Lowに相当する電圧が、所定の繰り返し周期で交互に印加され、しかも、ゲートは、昇圧制御信号Vcp1により論理値Highであるために、第1のデプレッション型FET31のゲート・ソース間電圧VSGはゼロとなり、CLK1が論理値Highの際に、オンとなる。
First, when one boost control signal Vcp1 of the logic circuit 2 is set to a voltage corresponding to the logic value High, the source of the first depletion type FET 31 includes:
As the rectangular wave signal CLK1 of the clock generator 11, a voltage corresponding to the logic value High and a voltage corresponding to the logic value Low are alternately applied at a predetermined repetition period, and the gate is set to the logic value by the boost control signal Vcp1. Since it is High, the gate-source voltage VSG of the first depletion type FET 31 is zero, and it is turned on when CLK1 is the logical value High.

ここで、CLK1が論理値Lowの状態にあっては、第1の充放電用キャパシタ5は、接続点42の電圧、すなわち、第1の逆流防止用ダイオード25を介して印加される電源電圧VDDにほぼ等しい電圧に充電される。
そして、CLK1が論理値Highとなって、第1のデプレッション型FET31がオンとなると、第1の充放電用キャパシタ5は、その際に充電されていた電圧に加えて、矩形波信号CLK1の論理値Highに相当する電圧による充電を受け、接続点42は昇圧されると共に、その電圧は、第2の逆流防止用ダイオード26を介して接続点43に印加されることとなる。
Here, when CLK1 is in the logic low state, the first charging / discharging capacitor 5 is connected to the voltage at the connection point 42, that is, the power supply voltage VDD applied via the first backflow prevention diode 25. Is charged to a voltage approximately equal to.
When CLK1 becomes a logic value High and the first depletion type FET 31 is turned on, the first charge / discharge capacitor 5 adds the logic of the rectangular wave signal CLK1 to the voltage charged at that time. The connection point 42 is boosted by being charged with a voltage corresponding to the value High, and the voltage is applied to the connection point 43 via the second backflow prevention diode 26.

一方、第2の充放電用キャパシタ6の充放電タイミングは、第2のデプレッション型FET32に印加される矩形波信号CLK2が、CLK1と逆相であるため、接続点43が昇圧された際、第2の充放電用キャパシタ6は、接続端子43の電圧で充電され、矩形波信号CLK2が論理値Highである放電の際には、接続端子44がさらに昇圧されることとなる。
第2乃至第4の充放電用キャパシタ6〜8についても、上述の第1の充放電用キャパシタ5の場合と同様にして充放電が行われ、その結果として出力保持用キャパシタ9には、電源電圧VDDに対して5倍昇圧された電圧が保持され、論理回路2へ出力されることとなる。
On the other hand, the charging / discharging timing of the second charging / discharging capacitor 6 is such that the rectangular wave signal CLK2 applied to the second depletion type FET 32 has a phase opposite to that of CLK1, so that when the connection point 43 is boosted, The second charging / discharging capacitor 6 is charged by the voltage of the connection terminal 43, and when the rectangular wave signal CLK2 is discharged with the logical value High, the connection terminal 44 is further boosted.
The second to fourth charging / discharging capacitors 6 to 8 are charged / discharged in the same manner as the first charging / discharging capacitor 5 described above. As a result, the output holding capacitor 9 has a power supply. A voltage boosted five times with respect to the voltage VDD is held and output to the logic circuit 2.

ここで、昇圧制御信号Vcp1が論理値Highの場合、第5のデプレッション型FET35は、そのソースに論理値Highに相当する電圧が印加される一方、ゲートはグランドに接続されているため、ソース・ゲート間電圧VSGは、負電圧が印加されることとなり、第5のデプレッション型FET35は、オフとなる。そのため、第1のデプレッション型FET31のゲートには、高抵抗値に設定されている第1及び第2のゲート抵抗器51,52を介して、昇圧制御信号Vcp1の論理値Highに相当する電圧が印加されることとなる。   Here, when the boost control signal Vcp1 is a logical value High, the fifth depletion type FET 35 is applied with a voltage corresponding to the logical value High on its source, while its gate is connected to the ground. A negative voltage is applied to the inter-gate voltage VSG, and the fifth depletion type FET 35 is turned off. Therefore, a voltage corresponding to the logical value High of the boost control signal Vcp1 is applied to the gate of the first depletion type FET 31 via the first and second gate resistors 51 and 52 that are set to high resistance values. Will be applied.

第1及び第2のゲート抵抗器51,52を高抵抗値とすると、クロック発生器11の矩形波信号CLK1が、第1のデプレッション型FET31のドレイン、ソースから、ゲートへ漏洩することが防止される。そのため、第1のデプレッション型FET31の良好なオン特性が保持され、効率良く第1の充放電用キャパシタ5を機能させることができ、接続点42における昇圧出力電圧の保持は確実なものとなる。
なお、上述のような第5のデプレション型FET35の動作、第1及び第2のゲート抵抗器51,52の機能は、第6乃至第8のデプレッション型FET36〜38、第3及び第8のゲート抵抗器53〜58についても同様である。
When the first and second gate resistors 51 and 52 have high resistance values, the rectangular wave signal CLK1 of the clock generator 11 is prevented from leaking from the drain and source of the first depletion type FET 31 to the gate. The Therefore, the good ON characteristic of the first depletion type FET 31 is maintained, the first charge / discharge capacitor 5 can be efficiently functioned, and the boosted output voltage is reliably held at the connection point 42.
The operation of the fifth depletion type FET 35 as described above and the functions of the first and second gate resistors 51 and 52 are the same as those of the sixth to eighth depletion type FETs 36 to 38, the third and eighth depletion type FETs. The same applies to the gate resistors 53 to 58.

ところで、送信時であっても、最大送信可能電力は大きくなければならないが、とりわけ低い歪み特性が要求されないような通信方式が用いられる場合、例えば、昇圧回路1の昇圧倍率が3倍で十分な場合には、次述するように昇圧倍率が決定され、所望する昇圧電圧を得ることができる。
まず、論理回路2からの昇圧制御信号Vcp1は、論理値Highに、昇圧制御信号Vcp2は、論理値Lowに、それぞれ設定される。
それによって、第1及び第2のデプレッション型FET31,32は、オンとされる一方、第3及び第4のデプレッション型FET33,34は、オフとされる。
By the way, even at the time of transmission, the maximum transmittable power must be large, but when a communication method that does not require low distortion characteristics is used, for example, a boosting factor of the booster circuit 1 is sufficient to be three times. In this case, the boosting magnification is determined as described below, and a desired boosted voltage can be obtained.
First, the boost control signal Vcp1 from the logic circuit 2 is set to the logic value High, and the boost control signal Vcp2 is set to the logic value Low.
Accordingly, the first and second depletion type FETs 31 and 32 are turned on, while the third and fourth depletion type FETs 33 and 34 are turned off.

したがって、第1及び第2の充放電用キャパシタ5,6のみが、クロック発生器11の矩形波信号CLK1,CLK2により充放電される結果、出力保持用キャパシタ9には、3倍昇圧された電圧を得ることができる。
この際、第3及び第4のデプレッション型FET33,34のゲートに接続されている第5及び第6のゲート抵抗器55,56、第7及び第8のゲート抵抗器57,58と、第7及び第8のデプレッション型FET37,38は、第3及び第4のデプレッション型FET33,34が良好なオフ特性を維持できるよう機能する。
Therefore, only the first and second charging / discharging capacitors 5 and 6 are charged / discharged by the rectangular wave signals CLK1 and CLK2 of the clock generator 11. As a result, the output holding capacitor 9 has a voltage boosted three times. Can be obtained.
At this time, the fifth and sixth gate resistors 55 and 56, the seventh and eighth gate resistors 57 and 58 connected to the gates of the third and fourth depletion type FETs 33 and 34, and the seventh The eighth depletion type FETs 37 and 38 function so that the third and fourth depletion type FETs 33 and 34 can maintain good off characteristics.

すなわち、論理回路2からの昇圧制御信号Vcp2が論理値Lowである場合において、第3のデプレッション型FET33のソースは、クロック発生器11の矩形波信号CLK1により、論理値Highに相当する電位と論理値Lowに相当する電位とに交互に変化せしめられる一方、ゲートは論理値Lowとなる。
そして、矩形波信号CLK1が論理値Highの場合、第3のデプレッション型FET33のゲート・ソース間電圧VGSは、負電圧であり、そのため、第3のデプレッション型FET33は、オフとなる。
That is, when the boost control signal Vcp2 from the logic circuit 2 is the logic value Low, the source of the third depletion type FET 33 is set to the potential corresponding to the logic value High and the logic level by the rectangular wave signal CLK1 of the clock generator 11. While the potential is alternately changed to the potential corresponding to the value Low, the gate has the logic value Low.
When the rectangular wave signal CLK1 is a logical value High, the gate-source voltage VGS of the third depletion type FET 33 is a negative voltage, and therefore the third depletion type FET 33 is turned off.

かかる第3のデプレッション型FET33のオフにより、第3の充放電用キャパシタ7は、矩形波信号CLK1の変化に関わらず、充電されることはなく、そのため、接続端子44は昇圧されない。
このとき、第7のデプレッション型FET37のソースは、昇圧制御信号Vcp2により論理値Lowであり、ゲートは、グランドに接続されているため、ゲート・ソース間電圧VGSは、ゼロとなり、第7のデプレッション型FET37は、オン状態とされ、第5のゲート抵抗器55の両端が短絡された状態となる。
By turning off the third depletion type FET 33, the third charging / discharging capacitor 7 is not charged regardless of the change of the rectangular wave signal CLK1, and therefore the connection terminal 44 is not boosted.
At this time, the source of the seventh depletion type FET 37 is the logic value Low by the boost control signal Vcp2 and the gate is connected to the ground, so the gate-source voltage VGS becomes zero, and the seventh depletion type FET 37 The type FET 37 is turned on and both ends of the fifth gate resistor 55 are short-circuited.

したがって、第3のデプレッション型FET33のゲートには、第6のゲート抵抗器56のみを介して昇圧制御信号Vcp2が印加されることとなる。この場合、第5及び第6のゲート抵抗器55,56を介して昇圧制御信号が印加される場合に比して、第6のゲート抵抗器56のみであるので、抵抗値は低い。
このように第3のデプレッション型FET33のゲート抵抗が低くなることにより、ゲート電位は、より確実に昇圧制御信号Vcp2の論理値Lowに相当する電位に固定されることとなる。
これは、第4のデプレッション型FET34についても同様である。すなわち、第4のデプレッション型FET34のゲートには、第8のゲート抵抗器58のみを介して昇圧制御信号Vcp2が印加されることとなる。
Therefore, the boost control signal Vcp2 is applied to the gate of the third depletion type FET 33 only through the sixth gate resistor 56. In this case, since only the sixth gate resistor 56 is applied, the resistance value is low as compared with the case where the boost control signal is applied via the fifth and sixth gate resistors 55 and 56.
As the gate resistance of the third depletion type FET 33 is lowered in this way, the gate potential is more reliably fixed to a potential corresponding to the logical value Low of the boost control signal Vcp2.
The same applies to the fourth depletion type FET 34. That is, the boost control signal Vcp <b> 2 is applied to the gate of the fourth depletion type FET 34 only through the eighth gate resistor 58.

また、クロック発生器11の矩形波信号CLK2が、第4のデプレッション型FET34のソースからゲートへ漏洩し、昇圧制御信号Vcp2に重畳された状態で第3のデプレッション型FET56のゲート電位が振られることが、低抵抗の第6及び第8のゲート抵抗器56,58によって防止されるものとなっている。そのため、第3のデプレッション型FET33は、良好なオフ特性を維持できるものとなっている。
このように、第3及び第4の充放電用キャパシタ7,8は、充電されず、昇圧されないため、消費電力が抑制されることとなる。したがって、5倍昇圧時に比して低消費電力での送信が可能となる。
Further, the rectangular wave signal CLK2 of the clock generator 11 leaks from the source of the fourth depletion type FET 34 to the gate, and the gate potential of the third depletion type FET 56 is shaken in a state of being superimposed on the boost control signal Vcp2. Is prevented by the low resistance sixth and eighth gate resistors 56 and 58. Therefore, the third depletion type FET 33 can maintain a good off characteristic.
In this way, the third and fourth charging / discharging capacitors 7 and 8 are not charged and are not boosted, so that power consumption is suppressed. Therefore, transmission with low power consumption is possible as compared with the case of five times boosting.

一方、受信時、すなわち、第1のスイッチ15がオフ、第2のスイッチ16がオンとされ、アンテナ20と受信回路接続端子22とが導通する際には、大電力が通過することはなく、また、低歪み特性も必要とされない。
したがって、スイッチ回路3には、高い電圧を供給する必要はなく、昇圧回路1においては、昇圧しないように設定して消費電力を抑制することが適切である。そのため、この場合、論理回路2の昇圧制御信号Vcp1,Vcp2は、共に論理値Lowに相当する電圧とされ、その結果、第1乃至第4のデプレッション型FET31〜34は、全てオフとなる。
On the other hand, at the time of reception, that is, when the first switch 15 is turned off and the second switch 16 is turned on and the antenna 20 and the receiving circuit connection terminal 22 are brought into conduction, large power does not pass through. Also, low distortion characteristics are not required.
Therefore, it is not necessary to supply a high voltage to the switch circuit 3, and in the booster circuit 1, it is appropriate to suppress the power consumption by setting so as not to boost. Therefore, in this case, the boost control signals Vcp1 and Vcp2 of the logic circuit 2 are both set to voltages corresponding to the logic value Low, and as a result, all of the first to fourth depletion type FETs 31 to 34 are turned off.

そして、クロック発生器11の矩形波信号CLK1,CLK2による、第1乃至第4の充放電用キャパシタ5〜8の充放電はなされず、出力保持用キャパシタ9は、ほぼ電源電圧VDDに近い電圧に維持され、昇圧倍率は1倍(昇圧しない)となる。
このように、本発明の実施の形態におけるスイッチ半導体集積回路は、送信時や受信時、並びに、通信方式によってスイッチ回路3に適切な電圧を供給するため昇圧回路1の昇圧率を可変とすることで、余分な昇圧を行うことがなくなるため、消費電力を抑え、特に、携帯電話端末などで移動通信機器の低消費電流の要求に対応できるものとなっている。
The first to fourth charging / discharging capacitors 5 to 8 are not charged / discharged by the rectangular wave signals CLK1 and CLK2 of the clock generator 11, and the output holding capacitor 9 has a voltage substantially close to the power supply voltage VDD. Is maintained, and the boost ratio is 1 (not boosted).
As described above, in the switch semiconductor integrated circuit according to the embodiment of the present invention, the boosting rate of the booster circuit 1 is variable in order to supply an appropriate voltage to the switch circuit 3 at the time of transmission, reception, and communication method. Thus, since unnecessary boosting is not performed, power consumption can be suppressed, and in particular, a mobile phone terminal or the like can meet the demand for low current consumption of mobile communication devices.

なお、本発明の実施の形態においては、昇圧回路1の最大昇圧倍率が5倍に設定された例を示したが、勿論、これに限定される必要はなく、他の倍率としても良いものである。   In the embodiment of the present invention, the example in which the maximum boosting magnification of the booster circuit 1 is set to 5 has been shown, but it is needless to say that the present invention is not limited to this, and other magnifications may be used. is there.

本発明の実施の形態におけるスイッチ半導体集積回路の基本構成例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example of a basic composition of the switch semiconductor integrated circuit in embodiment of this invention. 昇圧回路の基本構成例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the basic structural example of a booster circuit. 昇圧回路の具体回路構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the specific circuit structural example of a booster circuit. 従来回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of a conventional circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1…昇圧回路
2…論理回路
3…スイッチ回路
11…クロック発生器
12…チャージポンプ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Booster circuit 2 ... Logic circuit 3 ... Switch circuit 11 ... Clock generator 12 ... Charge pump circuit

Claims (1)

少なくとも1つの共通入出力端子と、2つ以上の個別入出力端子と、前記各々の個別入出力端子に対応して設けられた電界効果トランジスタが、外部からの切替制御信号に応じて択一的に導通状態とされて、当該導通状態の電界効果トランジスタに対応する個別入出力端子と前記共通入出力端子とが接続されるよう構成されてなるスイッチ回路と、
前記スイッチ回路を構成する電界効果トランジスタの切替制御信号とされる電圧を生成、出力する昇圧回路と、
外部からの動作切替制御信号に基づいて、前記昇圧回路の出力電圧を、前記スイッチ回路を構成する電界効果トランジスタのいずれかへ前記切替制御信号として出力せしめる一方、外部からの動作切替制御信号に基づいて、前記昇圧回路の昇圧倍率を設定する昇圧制御信号を出力するよう構成された論理回路と、を具備してなるスイッチ半導体集積回路であって、
前記昇圧回路は、
互いに逆相の信号を繰り返し出力するクロック発生器と、チャージポンプ回路とを具備してなり、
前記チャージポンプ回路は、電源と出力保持用キャパシタとの間に、複数のダイオードが直列接続されて設けられ、前記複数のダイオードの相互の接続点には、当該接続点の数に応じて設けられたキャパシタの一端が接続され、前記各々のキャパシタの他端には、それぞれスイッチ素子を介して前記クロック発生器の出力信号が、隣接する前記キャパシタにおいて相互に逆相となるようにそれぞれ印加可能とされ、
前記スイッチ素子は、ソースとドレインとを介して前記キャパシタを前記クロック発生器の出力段に接続可能となるように設けられた充放電用電界効果トランジスタを有すると共に、当該充放電用電界効果トランジスタのゲートには、少なくとも2つの直列接続されたゲート抵抗器を介して、前記論理回路の昇圧制御信号が印加可能とされると共に、前記直列接続されたゲート抵抗器の1つには、ゲートがグランドに接続されたゲート制御用電界効果トランジスタがそれぞれ並列接続されてなり、
前記昇圧制御信号に応じて、前記充放電用電界効果トランジスタのオン・オフを選択可能とすることで、昇圧倍率を可変可能としてなることを特徴とするスイッチ半導体集積回路。
At least one common input / output terminal, two or more individual input / output terminals, and a field effect transistor provided corresponding to each of the individual input / output terminals are alternatively selected in accordance with an external switching control signal. A switching circuit configured to be connected to the individual input / output terminal corresponding to the field effect transistor in the conductive state and the common input / output terminal.
A step-up circuit that generates and outputs a voltage to be a switching control signal of a field-effect transistor constituting the switch circuit;
Based on the operation switching control signal from the outside, the output voltage of the booster circuit is output as the switching control signal to one of the field effect transistors constituting the switch circuit, while based on the operation switching control signal from the outside. A logic circuit configured to output a boost control signal for setting a boost ratio of the booster circuit, and a switch semiconductor integrated circuit comprising:
The booster circuit includes:
A clock generator that repeatedly outputs signals having opposite phases to each other, and a charge pump circuit;
The charge pump circuit is provided with a plurality of diodes connected in series between a power supply and an output holding capacitor, and the connection points of the plurality of diodes are provided according to the number of the connection points. One end of each capacitor is connected, and the output signal of the clock generator can be applied to the other end of each capacitor so that the output signals of the clock generator are in opposite phases to each other in the adjacent capacitors. And
The switch element includes a charge / discharge field effect transistor provided so that the capacitor can be connected to an output stage of the clock generator via a source and a drain. A boost control signal of the logic circuit can be applied to the gate via at least two gate resistors connected in series, and one of the gate resistors connected in series has a gate connected to the ground. The gate control field effect transistors connected to each other are connected in parallel,
A switch semiconductor integrated circuit, wherein a step-up magnification can be varied by making it possible to select on / off of the charge / discharge field effect transistor in accordance with the step-up control signal.
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