JP2011193449A - 高周波スイッチング回路 - Google Patents

Abstract

【課題】相互変調特性と、電流消費との間のバランスが良好な高周波スイッチを有する携帯電話を提供する。
【解決手段】高周波スイッチング回路１００は、高周波スイッチングトランジスタ１１０を備える。高周波スイッチング回路では、高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介して、高周波信号経路がのびている。高周波スイッチング回路は、制御回路１２０を備える。制御回路は、制御回路が受信した制御信号１４０に応じて、少なくとも２つの異なるバイアス電位を、高周波スイッチングトランジスタの基板１３０に印加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体電子工学の分野に関し、特に高周波スイッチの一技術分野に関する。

高周波信号を通過させる、または遮断するために、高周波スイッチが用いられる。高周波信号を通過させる場合には、高周波スイッチは、低オーム抵抗を有している必要があり、高周波を遮断する場合には、高周波スイッチは、一定の静電容量を有している必要がある。この一定の静電容量とは、十分に小さい、または可能な限り小さい静電容量である。高周波スイッチは、ＧａＡｓ技術またはＭＯＳ技術（ＭＯＳ＝金属酸化膜半導体）のような様々な技術において具現化され得る。

高周波スイッチは、一般に、携帯電話において用いられる。携帯電話では、相互変調特性と、電流消費との間のバランスが良好な高周波スイッチを有することが望まれている。相互変調特性は、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）のような高データレートシステムにとって重要であり、携帯電話の待機時間を長くするためには、低電流消費が重要である。

第１の態様によれば、本発明の実施形態は、高周波スイッチング回路を提供する。上記高周波スイッチング回路は、第１の高周波スイッチングトランジスタと制御回路とを備えている。第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介して、高周波信号経路がのびており、制御回路は、制御回路が受信した制御信号に応じて、少なくとも２つの異なるバイアス電位を、高周波スイッチングトランジスタの基板に印加するように構成されている。

第２の態様によれば、本発明の実施形態は、高周波スイッチング回路を提供する。

上記高周波スイッチング回路は、第１および第２のチャネル端子を含む第１の高周波スイッチングトランジスタを含む。上記高周波スイッチング回路では、第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介して、高周波信号経路がのびており、第１の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、第１のチャネル抵抗を介して、電位ノードに結合されている。上記高周波スイッチング回路は、さらに、第１および第２のチャネル端子を含む第２の高周波スイッチングトランジスタを含む。上記高周波スイッチング回路では、高周波信号経路は、第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介してのびている。第２の高周波スイッチングトランジスタの第１のチャネル端子は、第１の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子に結合されている。第２の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、電位ノードに結合されている。上記高周波スイッチング回路は、選択的に（択一的に）、電位ノードを所定の電位に引き寄せるか、または、電位ノードをフローティングした状態に維持するように、構成されている。

以下に、本発明に係る実施形態を、添付の図面を参照しながら、より詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す概略的なブロック図である。 高周波スイッチングトランジスタの基板電位に関するソース／ドレイン容量を示す図である。 高周波スイッチングトランジスタの基板電位に関する、２次相互変調歪み積を示す図である。 本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す概略的な回路図である。 高周波スイッチを示す簡略化された概略的な回路図である。 高周波スイッチング回路を示す概略的な回路図である。 本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係る携帯電話を示す概略的なブロック図である。

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照しながらより詳細に説明する前に、次のことに言及する。すなわち、図面では、同一または機能的に同等の部材は、同一の参照番号で示されており、これらの部材を繰り返し説明することは省かれているという点である。従って、同一の参照番号が付された部材の説明は、相互に交換可能であり、および／または、様々な実施形態において適用可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路１００を示す概略的な回路図である。高周波スイッチング回路１００は、高周波スイッチングトランジスタ１１０および制御回路１２０を含む。高周波スイッチングトランジスタ１１０のチャネル経路を介して、高周波信号経路がのびている。高周波信号経路は、例えば、携帯電話における、高周波信号のレシーバ（受信器）またはトランスミッタ（発信器）と、高周波アンテナとの間の電気経路であってよい。制御回路１２０は、制御回路１２０が受信した制御信号１４０に応じて、少なくとも２つの異なるバイアス電位を、高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板１３０に印加するように構成されている。

高周波スイッチングトランジスタ１１０は、ＭＯＳトランジスタであってよく、例えば、低濃度にｎ型ドープされた基板１３０を備えるｎ型チャネルＭＯＳトランジスタであってよい。幾つかの実施形態では、トランジスタ１１０は、他の半導体技術、例えばＧａＡｓ技術によって具現化されていてよい。

高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板１３０は、ＳＯＩ（ＳＯＩ＝silicon on insulator）プロセス、またはトリプルウェルプロセスから公知のｎ型ウェルであってよい。特に、高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板１３０は、例えば高周波スイッチング回路１００と同じダイ上にある、他の半導体素子の基板には、電気的に結合されていなくてよい。

幾つかの実施形態では、高周波スイッチング回路１００は、２つまたはそれ以上の高周波スイッチングトランジスタ１１０を含んでいてよく、これらの高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板１３０は、互いに結合されていてよく、高周波信号経路は、高周波スイッチングトランジスタ１１０の複数のチャネル経路を介してのびていてよい。

これらの高周波スイッチングトランジスタ１１０は、例えば、より高いドレイン電圧／ソース電圧（またはより高い電圧）を切替えることが可能なように、（直列に）積層されていてよい。

高周波スイッチング回路では、良好な相互変調特性、すなわち、相互変調歪みが少ないことが望ましい。良好な相互変調特性は、高周波スイッチング回路の非線形性を低減すること、例えば、高周波スイッチングトランジスタのドレイン領域／ソース領域と基板との間の寄生容量を低減することによって、実現可能である。

高周波スイッチング回路１００は、高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板１３０にバイアス電位を印加することによって、これらの静電容量を低減する。基板１３０にバイアス電位を印加することによって、第１のチャネル端子（例えばソース）と基板１３０との間の寄生容量、および、第２のチャネル端子（例えばドレイン）と基板１３０との間の寄生容量が、低減される。これによって、高周波スイッチングトランジスタ１１０の非線形性はより小さくなり、高周波スイッチングトランジスタ１１０および高周波スイッチング回路１００の相互変調特性はより良好になる。

基板１３０のバイアス電位と、基準電位、例えば、高周波スイッチング回路１００のグランド端子に印加されたグランド電位との間の電位差が高ければ高いほど、これらの寄生容量はより低くなり、高周波スイッチングトランジスタ１１０の相互変調特性はより良好になる（すなわち、相互変調歪みがより少なくなる）。

基板１３０のバイアス電位を上昇させることの１つの欠点は、例えば、制御回路１２０および高周波スイッチング回路１００全体の電流消費が高くなる点である。他の欠点は、基板バイアス電位を上昇させることが、例えば、高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板領域（例えばｎ型ウェル）とチャネル端子（例えば、ｐ＋型ドープされたソースまたはドレイン領域）との間のｎｐ＋型ダイオードの機能停止を導き、場合によっては、寿命の低減を導き得るという点である。

換言すると、基板１３０のバイアス電位を上昇させることは、高周波スイッチングトランジスタ１１０の信頼性の欠如を導き得る。図１に示される高周波スイッチング回路１００は、この問題を、高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板１３０に、選択的に、異なる２つのバイアス電圧を印加することによって、回避するものである。換言すると、高周波スイッチング回路１００は、制御信号１４０に応じて、良好な相互変調特性と、低電流消費および高信頼性とを結び付けて、相互変調特性と電流消費との間のバランスをより良好にすることを実現するものである。

携帯電話において実施される場合、高周波スイッチング回路１００は、高周波スイッチング回路１００の相互変調歪みが少ない、例えばＵＭＴＳのような高データレート用途に適した第１のモードと、高周波スイッチング回路１００が、低い電流消費を有すると同時に、相互変調歪みが十分に少ない第２のモードとを提供することが可能である。第２のモードは、例えば、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）のようなより低いデータレート用途、または、携帯電話の受信モード（例えば、携帯電話が待機モードにある場合）のような低電力用途に適している。

携帯電話のプロセッサは、必要な時だけ、例えばＵＭＴＳ伝送の時だけ、より高い基板バイアス電位（第１のモード）に切替えることが可能である。従って、高周波スイッチング回路１００は、ほとんど常に低電流消費モード（第２のモード）であり、このため、携帯電話の待機時間はより長くなると同時に、必要な場合には、依然として少ない相互変調歪みを提供する。

幾つかの実施形態によれば、携帯電話のロジックテーブルを用いて、高い線形性、従って高い基板バイアス電位が必要とされる特定のＨＦ経路を規定してもよい。

図２は、高周波スイッチングトランジスタ、例えば、図１に係る高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板電位に応じた、ソース／ドレイン容量を示す図４００である。横座標上には、様々な基板バイアス電位を認識可能である。縦座標上には、結果として生じる、高周波スイッチングトランジスタのチャネル端子と基板との間の寄生容量を認識可能である。これら様々な線は、様々なドーピング濃度を有する様々な形の高周波スイッチングトランジスタを示している。図２の図には、基板バイアス電位が高くなるにつれて、寄生容量が低くなることが明示されている。従って、非線形性は低減され、高周波スイッチングトランジスタの（相互変調歪みを減少させる）相互変調特性は、基板バイアス電位が高くなるにつれて、向上する。

図３は、高周波スイッチングトランジスタ、例えば、図１に係る高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板電位に関する、２次相互変調歪み積を示す図３００である。図３００の横座標は、様々な基板バイアス電位を示しており、図３００の縦座標は、相互変調歪みの２次の値を示している。これら様々な線は、様々なドーピング濃度を有する様々な形の高周波スイッチングトランジスタを示している。図３００は、既述のように、基板バイアス電位が高くなるにつれて、相互変調歪みが少なくなることを明示している。

図４００および図３００は共に、高周波スイッチングトランジスタの伝達容量（ソース／ドレイン容量）の低減によって、非線形性が最少化され得ることを示している。

図４は、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路２００を示す概略的な回路図である。高周波スイッチング回路２００は、制御回路１２０および高周波スイッチングトランジスタ１１０を含む。制御回路１２０は、異なる２つのバイアス電位を供給するように構成された電圧源を含む。電圧源は、電荷ポンプ（チャージポンプ）２１０を含んでいてよく、電荷ポンプ２１０は、異なる２つのバイアス電位を同時に供給するように構成されていてよい。電荷ポンプ２１０が、例えば、制御信号１４０に応じて、異なる２つのバイアス電位を、選択的に供給することも可能である。

高周波スイッチング回路２００内の電荷ポンプ２１０は、第１の出力部２２０を備えていてよく、ここで、第１の出力部２２０は、２つのバイアス電位のうちの第１のバイアス電位を供給するように構成されている。電荷ポンプ２１０はさらに、第２の出力部２３０を含む。ここで、第２の出力部２３０は、２つのバイアス電位のうちの第２のバイアス電位を供給するように構成されている。

以下では、バイアス電位は、バイアス電圧と呼んでもよい。この電圧は、高周波スイッチング回路の供給電位、例えば、高周波スイッチング回路のグランド端子に印加されたグランド電位に関連して、規定され得る。

高周波スイッチング回路２００の制御回路１２０は、制御信号１４０に応じて、高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板１３０を、選択的に、電荷ポンプ２１０の第１の出力部２２０または第２の出力部２３０に接続するように構成されていてよい。高周波スイッチング回路２００では、制御回路１２０のこの機能は、第１の制御回路スイッチングトランジスタ２５０、第２の制御回路スイッチングトランジスタ２６０、および、インバータ２４０を用いることによって、実装される。

上述のように、制御回路１２０のスイッチング機能は、第１の制御回路スイッチングトランジスタ２５０、第２の制御回路スイッチングトランジスタ２６０、およびインバータ２４０によって実装される。

第１の制御回路スイッチングトランジスタ２５０のゲート２５２は、インバータ２４０の入力部２４２に結合されている。第１の制御回路スイッチングトランジスタ２５０の第１のチャネル端子２５４（例えばソース）は、電荷ポンプ２１０の第２の出力部２３０に結合されている。第１の制御回路スイッチングトランジスタ２５０の第２のチャネル端子２５６（例えばドレイン）は、高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板１３０に結合されている。

第２の制御回路スイッチングトランジスタ２６０のゲート２６２は、インバータ２４０の出力部２４４に結合されている。第２の制御回路スイッチングトランジスタ２６０の第１のチャネル端子２６４（例えばソース）は、電荷ポンプ２１０の第１の出力部２２０に結合されている。第２の制御回路スイッチングトランジスタ２６０の第２のチャネル端子２６６（例えばドレイン）は、高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板１３０に結合されている。

インバータ２４０は、その入力部２４２において制御信号１４０を受信すると共に、その出力部２４４において制御信号１４０を逆転した信号バージョンを供給するように構成されている。制御信号１４０は、例えば、モード選択信号（例えば、携帯電話におけるＵＭＴＳモードをアクティブにするための信号）であってよい。

幾つかの実施形態によれば、制御回路１２０は、任意により、スイッチ状態信号に応じて、高周波スイッチングトランジスタ１１０のゲート２７０を、（選択的に、）例えば、負のゲート電圧を供給する電荷ポンプ２１０の第１の出力部２２０に接続して、高周波スイッチングトランジスタ１１０のチャネル経路を高インピーダンス状態にするか、または、例えば、正のゲート電圧を供給する第２の電圧源の出力部に接続して、高周波スイッチングトランジスタ１１０のチャネル経路を低インピーダンス状態にするように構成されていてよい。

ゲート２７０を電荷ポンプ２１０の第１の出力部２２０に接続すること、換言すると、高周波スイッチングトランジスタ１１０のゲート２７０に負のゲート電圧（例えば、−３Ｖ）を印加することは、高周波スイッチングトランジスタ１１０のチャネル経路を閉鎖すること（高周波スイッチングトランジスタ１１０のチャネル経路を高インピーダンス状態にすること）を導き得る。幾つかの実施形態では、用いられるトランジスタの種類によっては、高周波スイッチングトランジスタ１１０に負のゲート電圧を印加することにより、高周波スイッチングトランジスタ１１０のチャネル経路を開放すること（チャネル経路を低インピーダンス状態にすること）を導くことも可能である。

負のゲート電圧の値は、第１のバイアス電位（第１のバイアス電圧）の値と同一であってよい。換言すると、電荷ポンプ２１０の第１の出力部２２０は、選択的に、高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板１３０に第１のバイアス電位を供給すると共に、高周波スイッチングトランジスタ１１０のゲート２７０にゲート電位を供給するために、高周波スイッチングトランジスタ１１０に結合されていることが可能である。

図４に示される制御回路１２０では、負のゲート電圧を供給するため（例えば、高周波スイッチングトランジスタ１１０のチャネル経路を開放または閉鎖するため）に、さらなる電荷ポンプは必要ない。なぜなら、第１のバイアス電位およびゲート電位（例えば、負のゲート電位）の両方を供給するために、電荷ポンプ２１０を用いることが可能だからである。

電荷ポンプ２１０の第１の出力部２２０において供給された第１のバイアス電位と、基準電位、例えば、高周波スイッチング回路１１０のグランド端子に印加されたグランド電位との間の電位差は、電荷ポンプ２１０の第２の出力部２３０において供給された第２のバイアス電位と、基準電位との間の電位差よりも低くてよい。

換言すると、第１の基板バイアス電圧の絶対値は、第２のバイアス電圧の絶対値よりも低くてよい。例えば、第１のバイアス電圧は、−３ボルトであってよく、これは、例えば、高周波スイッチングトランジスタ１１０を開放または閉鎖するために用いられる負のゲート電圧と同じであり得る。第２のバイアス電圧は、例えば、−５ボルトであってよい。

以下に、制御回路１２０の機能について説明する。制御回路トランジスタ２５０、２６０のゲートに論理的に「高い」信号が印加されると、制御回路トランジスタ２５０、２６０のチャネル経路は低インピーダンス状態になり、制御回路トランジスタ２５０、２６０のゲートに論理的に「低い」信号が印加されると、制御回路トランジスタ２５０、２６０のチャネル経路は高インピーダンス状態になると想定される。

制御信号１４０は、例えば論理信号であってよく、例えば、「高」信号状態では＋３Ｖの電圧であり、「低」信号状態では−３Ｖの電圧である。制御信号１４０が高い状態にあるならば、第１の制御回路スイッチングトランジスタ２５０のゲート２５２およびインバータ２４０の入力部２４２には、高電圧（例えば、＋３ボルト）が印加され、制御回路スイッチングトランジスタ２５０のチャネル経路は、低インピーダンス状態になる。

インバータ２４０は、その出力部２４４において、制御信号１４０を逆転した信号バージョンを供給し、このため、第２の制御回路スイッチングトランジスタ２６０のゲート２６２には、低信号（例えば、０Ｖまたは−３ボルト）が印加され、第２の制御回路スイッチングトランジスタ２６０のチャネル経路を、高インピーダンス状態にする。

第１の制御回路スイッチングトランジスタ２５０のチャネル経路を低インピーダンス状態にすると共に、第２の制御回路スイッチングトランジスタ２６０のチャネル経路を高インピーダンス状態にすることによって、高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板１３０を、電荷ポンプ２１０の第２の出力部２３０に接続することが行われる。これは、高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板１３０に、第２のバイアス電位（例えば、−５Ｖの第２のバイアス電圧）が印加され、高周波スイッチングトランジスタ１１０の相互変調歪みが少なくなることが実現されることを意味している。

制御信号１４０が低状態、例えば、（制御回路トランジスタ２５０、２６０のＶｔｈに応じて）０Ｖまたは−３Ｖの電圧が印加されると、第１の制御回路スイッチングトランジスタ２５０のチャネル経路は、高インピーダンス状態になり、第２の制御回路スイッチングトランジスタ２６０のチャネル経路は、低インピーダンス状態になる。これにより、高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板１３０と、電荷ポンプ２１０の第１の出力部２２０との間が接続される。

換言すると、高周波スイッチングトランジスタ１１０の基板１３０に、第１のバイアス電位（例えば、−３Ｖの第１のバイアス電圧）が印加され、高周波スイッチング回路２００の低電流消費が実現される。第１のバイアス電圧の絶対値は、例えば、高周波スイッチングトランジスタ１１０の負のゲート電圧の絶対値と同一であってよい。

既述のように、基板バイアス電圧が（絶対値において）高いと、相互変調特性は良好になるが、電流消費がより高くなり得る。例えば、制御信号１４０を「高い」状態に設定し、基板１３０と電荷ポンプ２１０の第２の出力部２３０との間に低オーム接続を形成して、これによって、高い基板バイアス電圧を供給することは、制御信号１４０を低電圧に設定し、基板１３０と電荷ポンプ２１０の第１の出力部２２０との間に低オーム接続を形成して、これによって、低い基板バイアス電圧を供給することよりも、良好な相互変調特性をもたらす。

高周波スイッチング回路２００の電流消費量は、例えば、制御信号１４０が「高」状態にある時よりも、制御信号１４０が「低」状態にあるときに、より低くなり得る。携帯電話において実装される場合、携帯電話プロセッサは、例えば、相互変調特性に関する要件が高度である場合、例えば、ＵＭＴＳモードの場合に、制御信号１４０を「高」状態に設定し、かつ、良好な相互変調特性は重要ではないが、低電流消費が望ましい場合、例えば、ＧＳＭモードまたは受信モードの場合に、制御信号１４０を、「低」状態に設定することが可能であり得る。

全ての場合において、ＩＭＤ（ＩＭＤ＝相互変調歪み）および歪みが少ないことが、指定され、および必要とされることはないので、移動無線システムでは、例えば、ＵＭＴＳモードにおいてのみ、どれくらい長く、部品（携帯電話）を対応するモード（例えば、ＵＭＴＳモード）にするかを決定するユーザシナリオが適用可能である。

さらに、バイアス電圧は、好ましくは、例えば電荷ポンプを用いて生成されるが、より高いバイアス電圧は、電流消費がより高くなることも意味している。従って、線形性の要件が低度である場合には、バイアス電圧を低減することが望ましい。さらに、バイアス電圧は、高周波スイッチングトランジスタの信頼性に、特に（例えばｎ型ウェル基板内の）ウェルの破壊電圧に関して、影響を与える。

本発明に係る実施形態は、異なるモード（例えば、ＵＭＴＳオンモードおよびＵＭＴＳオフモード）が可能であり、基板バイアス電圧を切替可能にすることができるということを利用するものである。どのモードが現在使用されているかという情報は、既に利用可能な論理信号から、極めて容易に得ることが可能であり、例えば、高周波スイッチング回路１００の制御信号１４０として、用いることが可能である。

例えば、複数の実施形態では、基板バイアス電圧は、必要とされる場合にのみ、例えばＵＭＴＳモードにおいてのみ、上昇される。これは、例えば、ＵＭＴＳ経路（モード）に切替える間に、基板バイアス電圧も同時に上昇することを意味している。

別の場合には、基板バイアス電圧は低減される（例えば、ＧＳＭの場合）。例えば、一般に、送信する時よりも電力が著しく低い受信モードでは、バイアス基板電位は、さらに低減され得る（例えば、ＧＳＭの場合よりもさらに低減される）。例えば、携帯電話の電流消費が比較的小さい受信モードの場合に、高周波スイッチング回路１００の電流消費が低減されることは、携帯電話の待機時間が改善されることを意味している。

全ての時間を合計すると、より高いバイアス電圧がアクティブである時間は、低バイアス電圧と比べて、わずかである。このため、携帯電話の信頼性（または寿命）および待機時間の改善がもたらされる。

換言すると、図４の高周波スイッチング回路２００は、２つの電圧が切替えられるが、１つの高電圧だけを切替えるだけで十分な、実装可能な形態を示している。

幾つかの実施形態によれば、代替的に、電荷ポンプの制御回路を操作してもよい。これは、電荷ポンプが、１つの出力部だけを有していてよいことを意味している。この出力部は、選択的に、低バイアス電圧（例えば、−３Ｖ）および高バイアス電圧（例えば、−５Ｖ）を供給するように構成されていてよい。この解決方法の欠点は、１つの電圧から別の電圧に切替えることに、一定の安定化時間がかかるという点である。

幾つかの実施形態によれば、電荷ポンプは、任意により、２つ以上の出力部を含んでいてよい。これは、複数のバイアス電圧、例えば、ＵＭＴＳ−送信、ＵＭＴＳ−受信、ＧＳＭ−送信、およびＧＳＭ−受信の場合に、異なるバイアス電圧を供給するためのものである。

図５は、高周波スイッチ５００の簡略化された概略的な回路図を示す図である。ここでは、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路、例えば、図１に係る高周波スイッチング回路１００が実装（または使用）されていてよい。高周波スイッチ５００は、いわゆる「共通のゲート」構成にて具現化されており、このスイッチの基本回路が、図５に示されている。

高周波スイッチ５００は、第１の経路５１０（例えば受信経路）、および第２の経路５２０（例えば送信経路）を含む。第１の経路５１０は、いわゆる直列トランジスタである第１のトランジスタ５３０ａと、いわゆる分流トランジスタである第２のトランジスタ５４０ａを含む。第１の経路５１０と同様に、第２の経路５２０は、いわゆる直列トランジスタである第１のトランジスタ５３０ｂ、および、いわゆる分流トランジスタである第２のトランジスタ５４０ｂを含む。

第１の経路５１０の直列トランジスタ５３０ａのゲートは、第２の経路５２０の分流トランジスタ５４０ｂのゲートに結合されていると共に、インバータ５５０の第１の出力部５５２に結合されている。

第２の経路５２０の直列トランジスタ５３０ｂのゲートは、第１の経路５１０の分流トランジスタ５４０ａのゲートに結合されていると共に、インバータ５５０の第２の出力部５５４に結合されている。インバータ５５０は、入力部５５６において受信されたスイッチ状態信号（図５の「ＣＴＲＬ」）を、第１の出力部５５２に供給し、該スイッチ状態信号を逆転した信号バージョンを、第２の出力部５５４に供給するように構成されている。

従って、第１の経路５１０の直列トランジスタ５３０ａのゲート電圧は、第２の経路５２０の分流トランジスタ５４０ｂのゲート電圧と同一であり（またはわずかに異なり）、第２の経路５２０の直列トランジスタ５３０ｂのゲート電圧、および、第１の経路５１０の分流トランジスタ５４０ａのゲート電圧の逆転したものである（「共通のゲート」構成）。

トランジスタ５３０ａ、５３０ｂ、５４０ａ、５４０ｂは、例えば、図１および図４に係る高周波スイッチングトランジスタ１１０のような高周波スイッチングトランジスタであってよい。高周波スイッチングトランジスタ５３０ａ、５３０ｂ、５４０ａ、５４０ｂの基板は、制御回路１２０に結合されていてよい。制御回路１２０は、高周波スイッチングトランジスタの基板を、２つまたは３以上の、異なるバイアス電圧に選択的に接続するように構成されている。

直列トランジスタ５３０ａ、５３０ｂは、ＴＸ（例えば送信ポート）とアンテナポートとの間、または、ＲＸ（例えば受信ポート）とアンテナポートとの間の接続に用いられる。分流トランジスタ５４０ａ、５４０ｂは、絶縁を改善するために用いられる。これは、トランジスタの（基板、または、ゲート／ドレイン抵抗、ゲート／ソース抵抗を介した）クロストークが遮断されることを意味している。

スイッチ状態信号（図５の「ＣＴＲＬ」）は、第１の経路５１０または第２の経路５２０をアクティブにするために用いられる。第１の経路５１０は、例えば、第１の経路５１０の第１のトランジスタ５３０ａに「高い」信号を印加することによってアクティブにされ得る。このため、第１のトランジスタ５３０ａのチャネル経路が低インピーダンス状態になることによって、アンテナポートとＲＸとの間のオーム抵抗は低くなる。第１の経路５１０の第１のトランジスタ５３０ａのチャネル経路が低インピーダンス状態になると、第２の経路５２０の第１のトランジスタ５３０ｂのチャネル経路は、高インピーダンス状態になる。これは、第２の経路５２０が遮断されることを意味している。

さらに、第１の経路５１０の第１のトランジスタ５３０ａのチャネル経路が低インピーダンス状態になることは、（上述の共通のゲート構成のため）、第２の経路５２０の第２のトランジスタ５４０ｂのチャネル経路が低インピーダンス状態になり、第１の経路５１０の第２のトランジスタ５４０ａのチャネル経路が高インピーダンス状態になることを導き、絶縁がより良好になる。第２の経路５２０をアクティブにする場合には、この原理は、逆に機能する。

比較的小さな破壊電圧を有する新規の技術において、より高い、電圧レベルおよび電力の切替えを可能にするために、トランジスタは積層されている。これは、トランジスタが直列に結合されていることを意味している。これについては、図６に示されるとおりである。

図６は、高周波スイッチング回路６００を示す概略的な回路図である。高周波スイッチング回路６００は、例えば、高周波スイッチ５００の第１の経路（例えばＲＸ経路）５１０の代わりをすることが可能である。高周波スイッチング回路６００は、積層された４つの直列抵抗６３０ａ、６３０ｂ、６３０ｃ、６３０ｄを含む。これは、これらの抵抗が直列に結合されていることを意味している。これら４つの直列トランジスタ６３０ａ、６３０ｂ、６３０ｃ、６３０ｄは、高周波スイッチ５００の直列トランジスタ５３０ａまたは直列トランジスタ５３０ｂと同様の機能を有している。

これは、これら４つの直列トランジスタ６３０ａ〜６３０ｄを低インピーダンス状態にすることによって、高周波スイッチング回路６００の第２の高周波コネクタ６５０に結合されたアンテナまたアンテナネットワークと、高周波スイッチング回路６００の第１の高周波コネクタ６６０に結合された対応するポート（例えば、受信器の受信ポート）との間に、低い抵抗経路が形成されることを意味している。

回路６００はさらに、４つの分流トランジスタ６４０ａ、６４０ｂ、６４０ｃ、６４０ｄを含む。これら４つの分流トランジスタ６４０ａ、６４０ｂ、６４０ｃ、６４０ｄは、高周波スイッチ５００の分流トランジスタ５４０ａ、５４０ｂと同様の機能を有している。これは、４つの分流トランジスタ６４０ａ〜６４０ｄのチャネル経路を低インピーダンス状態にすることによって、ポートをアンテナから絶縁することを意味している。

上述のように、高周波スイッチング回路６００では、各経路（直列経路および分流経路）において、通常（トランジスタごとに）許容されるドレイン／ソース電圧の４倍のドレイン／ソース電圧にて切替えるために、４つのトランジスタが積層されている。ゲート／ソース電圧（すなわち、破壊電圧を超えない）の過大負荷を回避するために、トランジスタのゲートと、スイッチ電圧端子との間には、高オーム抵抗が望ましい（回路６００では、抵抗はＲ＿ＧＡＴＥと示されている）。

この抵抗（ゲート抵抗Ｒ＿ＧＡＴＥ）に（少なくともトランジスタの閾値電圧Ｖｔｈよりも大きい）正電圧を印加することによって、対応するトランジスタ（直列トランジスタまたは分流トランジスタ）は「開放（導通）される」。これは、トランジスタのチャネル経路が、低インピーダンス状態になることを意味している。

逆の電圧を印加する場合、負電圧（または一般に、閾値電圧Ｖｔｈよりも小さい、または著しく小さい電圧）が、チャネル経路の遮断を導く。高周波スイッチング回路６００は、典型的には、直列経路が開放されているならば、分流経路が閉鎖されるように（および、逆の場合もあてはまる）構成されている。

換言すると、直列トランジスタ６３０ａ〜６３０ｄのチャネル経路が低インピーダンス状態にあるならば、分流トランジスタ６４０ａ〜６４０ｄのチャネル経路は、高インピーダンス状態にある（逆の場合も当てはまる）。

０．３５マイクロメーターのＣＭＯＳ技術の場合の典型的なゲート電圧は、オン（チャネル経路を低インピーダンス状態にすること）の場合の＋３Ｖから、オフ（チャネル経路を高インピーダンス状態にすること）の場合の−３Ｖまでの範囲内にある。より高い電圧は、トランジスタの劣化を導き得るが、典型的には、オンの場合のトランジスタのドレインソース抵抗の低減を最小化する。図１に係る高周波スイッチング回路１００を用いて印加され得るような基板バイアス電圧は、トランジスタの積層を可能にし、トランジスタのドレインバルク／ダイオードを非アクティブにする。

上述のように、トランジスタの基板のバイアス電圧は、ゲート電圧と同じである必要はない。これは、トランジスタのオフ電圧が−３ボルトであり、基板バイアス電圧は、（桁の面で）大幅に高く、例えば−５ボルトであってよいことを意味している。図２および図３に係る図に示したように、基板バイアス電圧は、Ｃ（Ｖ）曲線の影響を有している。これは、電圧がより高いと（例えば、ソース／ドレイン容量の逆電圧の桁がより高いと）、トランジスタのバルク（基板）がより良好に空（クリアされること）になる（空乏化される）ことを意味している。

これによって、相互変調歪みがさらに改善され得るという利点を導くが、基板バイアス電圧が、ウェルの破壊電圧により接近し、信頼性の問題を生じさせ得るという欠点も導かれる。

本発明の複数の実施形態は、この問題を、相互変調歪みに関する要件に応じて基板バイアス電圧を選択的に切替えることによって、解決するものである。例えば、高周波スイッチング回路が携帯電話において実施される場合、高周波スイッチング回路の高周波トランジスタの基板バイアス電圧は、ほとんど常に、例えば受信の場合に、「低」レベルにあり、所定のモードにおいてのみ、例えばＵＭＴＳの場合においてのみ、「高」レベルであり得る。

図７は、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路７００を示す概略的な回路図である。高周波スイッチング回路７００は、第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａを含む。第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａは、ゲート７１２ａ、第１のチャネル端子７１４ａ（例えばソース）、および第２のチャネル端子７１６ａ（例えばドレイン）を備えている。

高周波スイッチング回路７００はさらに、第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂを含む。第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂは、ゲート７１２ｂ、第１のチャネル端子７１４ｂ（例えばソース）、および第２のチャネル端子７１６ｂ（例えばドレイン）を備えている。

第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａのチャネル経路および第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂのチャネル経路を介して、高周波信号経路がのびている。高周波信号経路は、例えば、高周波スイッチング回路７００のアンテナポートと高周波信号端子との間に、低オーム接続を形成することが可能である。高周波信号端子は、例えば、トランシーバまたは電力増幅器、または、低雑音増幅器に結合されていてよい。

第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａの第２のチャネル端子７１６ａは、チャネル抵抗７２０（ドレインソース抵抗）を介して、電位ノード７３０に結合されている。第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂの第１のチャネル端子７１４ｂは、第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａの第２のチャネル端子７１６ａに結合されている。第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂの第２のチャネル端子７１６ｂは、電位ノード７３０に結合されている。

高周波スイッチング回路７００は、選択的に、電位ノード７３０を所定の電位まで引き寄せるか、または、電位ノード７３０をフローティングした状態に維持するように構成されている。所定の電位とは、例えば、高周波スイッチング回路７００のグランド端子に印加された（または存在する）グランド電位であってよい。

高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ、７１０ｂのチャネル経路が高インピーダンス状態にあるならば、ＤＣ経路に、所定の電位、例えばグランド電位を供給するために、チャネル抵抗７２０が用いられる。この場合、高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ、７１０ｂのチャネル経路を介した高周波信号経路は、遮断される。

しかし、高周波スイッチング回路７００の線形性を改善するためには、第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａの第２のチャネル端子７１６ａおよび第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂの第１のチャネル端子７１４ｂの電位と、所定の電位（例えばグランド電位）との間の電位差が、可能な限り低くなくてはならないことが見出される。

従って、チャネル抵抗７２０を用いて、第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａの第２のチャネル端子７１６ａおよび第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂの第１のチャネル端子７１４ｂを、所定の電位（例えばグランド電位）まで引き寄せ、これによって、高周波スイッチング回路７００の線形性は、改善される。

換言すると、チャネル抵抗７２０は、高周波スイッチングトランジスタ７１０ａおよび高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂの各チャネル領域を空乏化するように構成されている。

各高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ、７１０ｂの各チャネル経路が低インピーダンス状態にあることを意味するオンの場合、チャネル抵抗７２０は、挿入損を導く。これは、所定の電位、例えばグランド電位までのオーム経路によるものである。高周波スイッチング回路７００は、この問題を、電位ノード７３０を選択的に所定の電位または「フローティング」状態に切替えることによって、解決するものである。ここでは、フローティングの場合、チャネル抵抗７２０を介した挿入損（または少なくとも重大な挿入損）は生じない。

換言すると、高周波スイッチング回路７００は、高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ、７１０ｂのスイッチ状態に応じて、選択的に、電位ノード７３０を所定の電位まで引き寄せるか、または、電位ノード７３０をフローティングした状態に維持するように構成されていてよい。

例えば、第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａのチャネル経路および第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂのチャネル経路が、低インピーダンス状態にあるならば、電位ノード７３０と所定の電位との間の接続は、中断される。

第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａのチャネル経路および第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂのチャネル経路、高インピーダンス状態にあるならば、電位ノード７３０は、例えば、低抵抗経路を介して、所定の電位、例えばグランド電位まで引き寄せられる。このことは、第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａの第２のチャネル端子７１６ａおよび第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂの第１のチャネル端子７１４ｂからチャネル抵抗７２０を介した所定の電位までのＤＣ経路によって、オンの場合（チャネル経路が低インピーダンス状態にある場合）には、低いかまたは極わずかな挿入損を導き、オフの場合（チャネル経路が高インピーダンス状態にある場合）には、高い線形性を導く。

換言すると、高周波スイッチング回路の線形性および電流消費は、クリア用の抵抗（図７のチャネル抵抗７２０）が選択的に「非アクティブにされる」（例えば、クリア用の抵抗が所定の電位から分離されている点において）か、クリア用の抵抗が必要ないか、または、例えば受信の場合に、小さな電力信号だけが切替えられる必要があるならば、改善され得る。

幾つかの実施形態によれば、所定の電位は、また、負の電位（例えば、高周波回路７００のグランド電位に関して）、例えば−１Ｖであってよい。負の電位は、（グランド電位と比べて）、オフの場合に、高周波スイッチング回路７００の線形性のさらなる改善を導く。

図８は、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路８００を示す概略的な回路図である。高周波スイッチング回路８００は、第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ、第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂ、第３の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｃ、および、第４の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｄを含む。

これら４つの高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ〜７１０ｄは、積層されており（これは、これらが直列に回路形成されていることを意味している）、上述のように、許容されるドレイン／ソース電圧の４倍の電圧を切替える（許容されるドレイン／ソース電圧の４倍である全電圧降下を許容する）。

第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａの第１のチャネル端子は、高周波スイッチング回路８００の第１の高周波信号端子またはコネクタ６５０に結合されている。第１の高周波信号端子またはコネクタ６５０は、例えば、アンテナネットワークまたはアンテナに結合されていてよい。

第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａの第２のチャネル端子は、第１のチャネル抵抗７２０ａを介して、電位ノード７３０に結合されている。第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａのゲートは、第１のゲート抵抗８１０ａを介して、第１のスイッチ状態信号線８３０ａに結合されている。

第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂの第１のチャネル端子は、第１の高周波スイッチングトランジスタ７１０ａの第２のチャネル端子に結合されている。第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂの第２のチャネル端子は、第２のチャネル抵抗７２０ｂを介して電位ノード７３０に結合されている。

第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂのゲートは、第２のゲート抵抗８１０ｂを介して、第１のスイッチ状態信号線８３０ａに結合されている。第３の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｃの第１のチャネル端子は、第２の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｂの第２のチャネル端子に結合されている。

第３の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｃの第２のチャネル端子は、第３のチャネル抵抗７２０ｃを介して、電位ノード７３０に結合されている。第３の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｃのゲートは、第３のゲート抵抗８１０ｃを介して、第１のスイッチ状態信号線８３０ａに結合されている。

第４の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｄの第１のチャネル端子は、第３の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｃの第２のチャネル端子に結合されている。第４の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｄの第２のチャネル端子は、直接または第４のチャネル抵抗７２０ｄを介して、電位ノード７３０に結合されていてよい。

第４の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｄのゲートは、第４のゲート抵抗８１０ｄを介して、第１のスイッチ状態信号線８３０ａに結合されている。第４の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｄの第２のチャネル端子は、さらに、高周波スイッチング回路８００の第２の高周波信号端子またはコネクタ６６０に結合されていてよい。

高周波スイッチング回路８００は、さらに、第５の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｅ、第６の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｆ、第７の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｇ、および第８の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｈを含む。

これらの高周波スイッチングトランジスタ７１０ｅ〜７１０ｈは、図５および図６に示されるように、分流トランジスタとして積層されている。これは、４つの高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ〜７１０ｄのチャネル経路が、高インピーダンス状態にある場合に、良好な絶縁能力および電力処理能力を提供するためのものである。

第５の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｅの第１のチャネル端子は、第４の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｄの第２のチャネル端子に結合されている。第５の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｅの第１のチャネル端子は、さらに、直接または第５のチャネル抵抗７２０ｅを介して、電位ノード７３０に結合されていてよい。

第５の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｅの第２のチャネル端子は、第６のチャネル抵抗７２０ｆを介して、電位ノード７３０に結合されている。第５の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｅのゲートは、第５のゲート抵抗８１０ｅを介して、第２のスイッチ状態信号線８３０ｂに結合されている。

第６の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｆの第１のチャネル端子は、第５の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｅの第２のチャネル端子に結合されている。第６の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｆの第２のチャネル端子は、第７のチャネル抵抗７２０ｇを介して、電位ノード７３０に結合されている。

第６の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｆのゲートは、第６のゲート抵抗８１０ｆを介して、第２のスイッチ状態信号線８３０ｂに結合されている。第７の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｇの第１のチャネル端子は、第６の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｆの第２のチャネル端子に結合されている。

第７の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｇの第２のチャネル端子は、第８のチャネル抵抗７２０ｈを介して、電位ノード７３０に結合されている。第７の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｇのゲートは、第７のゲート抵抗８１０ｇを介して、第２のスイッチ状態信号線８３０ｂに結合されている。

第８の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｈの第１のチャネル端子は、第７の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｇの第２のチャネル端子に結合されている。第８の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｈのゲートは、第８のゲート抵抗８１０ｈを介して、第２のスイッチ状態信号線８３０ｂに結合されている。

第８の高周波スイッチングトランジスタ７１０ｈの第２のチャネル端子は、基準電位ノード８４０に結合されている。基準電位ノード８４０は、例えば、高周波スイッチング回路８００のグランドノードまたはグランド端子であってよい。換言すると、基準電位ノード８４０は、例えば、グランド電位を有していることが可能である。

以下に、図８に示される高周波スイッチング回路８００の機能について、詳細に説明する。高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ〜７１０ｈのゲートに、「高」電圧、例えば＋３Ｖを印加することは、高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ〜７１０ｈのチャネル経路を、低インピーダンス状態に導くと想定される。さらに、高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ〜７１０ｈのゲートに、「低」電圧、例えば−３Ｖを印加することは、高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ〜７１０ｈのチャネル経路を、高インピーダンス状態に導くと想定される。高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ〜７１０ｈは、例えば、ＮＭＯＳトランジスタであり得る。

高周波スイッチング回路８００は、スイッチ状態制御回路をさらに含んでいてよい。スイッチ状態制御回路は、第１のスイッチ信号線８３０ａおよび第２のスイッチ状態信号線８３０ｂに電位を印加するように構成されている。ここで、第１のスイッチ状態信号線８３０ａの電位は、第２のスイッチ状態信号線８３０ｂの電位に対して逆の電位である。第１のスイッチ状態信号線８３０ａに「高」信号（例えば＋３Ｖ）を印加すると共に、第２のスイッチ状態信号線８３０ｂに「低」信号（例えば−３Ｖ）を印加することによって、高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ〜７１０ｄのチャネル経路は、低インピーダンス状態になり、高周波スイッチングトランジスタ７１０ｅ〜７１０ｈのチャネル経路は、高インピーダンス状態になる。

この場合、電位ノード７３０は、フローティングしており、このため、電位ノード７３０と基準電位ノード８４０（例えばグランドノード）との間の低抵抗接続は中断される。高周波信号、例えば、送信されてくる高周波信号は、高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ〜７１０ｄのチャネル経路を介して、例えば、第１の高周波信号端子またはコネクタ６５０から、第２の高周波信号端子またはコネクタ６６０に経路付けられることが可能である。この際に、チャネル抵抗７２０ａ〜７２０ｄでは、フローティング電位のノード７３０のために、挿入損は生じない（または著しい挿入損は生じない）。

換言すると、チャネル抵抗７２０ａ〜７２０ｄは、高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ〜７１０ｄのチャネル経路を介してのびる高周波信号経路には何の影響も与えない（または、著しい影響を与えない）。このため、送信の場合には、高周波スイッチング回路８００の電流消費は、より低くなり、受信の場合には、高周波スイッチング回路８００の感度はより高くなる。

第１のスイッチ状態信号線８３０ａに低電圧信号（−３Ｖ）が印加され、第２のスイッチ状態信号線８３０ｂに高電圧信号（＋３Ｖ）が印加されるならば、高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ〜７１０ｄのチャネル経路は、高インピーダンス状態になり、高周波スイッチングトランジスタ７１０ｅ〜７１０ｈのチャネル経路は、低インピーダンス状態になり、電位ノード７３０は、所定の電位まで引き寄せられる。

換言すると、電位ノード７３０と基準電位ノード８４０との間に、（低抵抗）ＤＣ経路が形成される。ここで、基準電位ノード８４０の電位は、例えば、グランド電位であってよい。この場合、高周波スイッチングトランジスタ７１０ａ〜７１０ｄの結合されたチャネル端子間には、例えば基板の寄生効果のために、電位（電位差）は形成されない。このため、高周波スイッチング回路８００の線形性は、向上する。

換言すると、クリア用の抵抗Ｒ＿ＤＳＣ（チャネル抵抗７２０ａ〜７２０ｈ）が、高周波スイッチング回路８００の状態に応じて切替えられるならば、高周波スイッチング回路の線形性および電流消費は、さらに改善される。

これらのクリア用の抵抗は、トランジスタの下に生成され得る電荷キャリアを空乏化するために、積層されたトランジスタのソース端子とドレイン端子との間、換言すると、積層されたトランジスタのチャネル端子の間に設置されている。

これらのクリア用の抵抗が高周波信号経路内に位置しているため、これらの抵抗は、ＨＦ電力の損失を生じさせる。高周波スイッチング回路８００は、この問題を、例えば、小さいＨＦ電力だけが切替えられる必要がある場合に、例えば受信の場合に、クリア用の抵抗を選択的に非アクティブにする（電位ノード７３０をフローティングした状態に維持する）ことによって、解決するものである。

換言すると、ＨＦ信号経路が切替えられるならば、対応するクリア用の抵抗が、ＨＦ信号経路と一緒に切替えられる。ＨＦ信号経路がオフの場合、クリア用の抵抗は、所定の電位（例えばグランド電位）まで引き寄せられ、これによって、線形性が改善され、ＨＦ信号経路がオンの場合、クリア用の抵抗は、フローティング状態を維持し、これによって、高周波スイッチング回路の電流消費を低減する。

さらに、クリア用の抵抗をフローティング状態で維持することは、挿入損を低減すると共に、リーク電流を低減する。これは、通常、負の電荷ポンプの電流消費を上昇させることになる。

幾つかの実施形態によれば、高周波スイッチング回路は、切替えられる必要があるドレイン電圧／ソース電圧（または全信号電圧）、または、高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介して切替えられる高周波信号の電力に応じて、複数の高周波スイッチングトランジスタを含んでいてよい。

幾つかの実施形態によれば、高周波信号は、例えば、携帯電話から送信された、または、携帯電話によって受信されたＧＳＭ信号またはＵＭＴＳ信号であってよい。

幾つかの実施形態によれば、チャネル抵抗７２０ａ〜７２０ｈ（Ｒ＿ＤＳＣ）の抵抗値は、１０ｋΩよりも大きいか、または、１００ｋΩよりも大きくてよく、幾つかの場合では、チャネル抵抗７２０ａ〜７２０ｈの抵抗値は、ゲート抵抗８１０ａ〜８１０ｈ（Ｒ＿ＧＡＴＥ）の抵抗値よりも大きくてよい。

図９は、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路９００を示す概略的な回路図である。高周波スイッチング回路９００は、本発明の上述の２つの態様を組み合わせたものである。

高周波スイッチング回路９００では、高周波スイッチング回路９００の電力消費を低減し、高周波スイッチング回路９００の線形性を改善するために、高周波スイッチングトランジスタの基板バイアス電圧が、制御信号に応じて切替えられ得る。

さらに、クリア用の抵抗Ｒ＿ＤＳＣ（チャネル抵抗）は、選択的に、所定の電位（例えばグランド）に切替えられるか、または、フローティングした状態に維持され、線形性および電流消費をさらに向上させる。

換言すると、高周波スイッチング回路９００は、高周波スイッチングトランジスタの基板バイアス電圧の切替と、高周波スイッチングトランジスタのチャネル端子間のクリア用の抵抗を選択的に、アクティブまたは非アクティブにする機能とを組み合わせたものである。

高周波スイッチング回路９００は、例えば、高周波ＣＭＯＳ−スイッチまたは高周波ＣＭＯＳ−増幅器の一部であってよく、例えば、ＣＭＯＳ−スイッチまたはＣＭＯＳ−増幅器の受信経路の一部、または送信経路の一部であってよい。高周波スイッチは、２つの高周波スイッチング回路９００を実装することが可能である。例えば、図５に示されるように、一方の高周波スイッチング回路９００は、受信経路のためのものであり、他方の高周波スイッチング回路９００は、送信経路のためのものである。

高周波スイッチング回路９００の高周波スイッチングトランジスタ用の負のゲート電圧が、高周波スイッチング回路９００の電荷ポンプから提供され得る。この電荷ポンプは、２つのバイアス基板電位を供給することが可能である。高ゲート電位は、例えば、高周波スイッチの電源電圧端子から導かれた電源電位であり得る。

ＵＭＴＳの送信の場合、電荷ポンプから高周波スイッチングトランジスタの基板に供給された第２のバイアス電位（例えば、−５Ｖ）を印加することによって、高周波スイッチングトランジスタの基板には、高バイアス電位が印加され得る。直列高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路は、低インピーダンス状態になり、分流高周波トランジスタのチャネル経路は、高インピーダンス状態になる。

ここで、電位ノードは、フローティングした状態に維持される。これは、クリア用の抵抗が、直列高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介してのびる高周波信号経路に何の影響も与えない（または、少なくとも著しい影響を与えない）ことを意味している。

ＧＳＭの送信の場合、高周波スイッチングトランジスタの基板に第１のバイアス電位（例えば、−３Ｖ）を印加することによって、高周波スイッチングトランジスタの基板には、低い基板バイアス電圧が供給され得るが、クリア用の抵抗は、ＵＭＴＳの場合と同様に、フローティングした状態に維持される。換言すると、高周波スイッチングトランジスタの基板バイアス電位は、高周波スイッチングトランジスタのスイッチ状態には無関係であり得る。

図１０は、本発明の一実施形態に係る携帯電話１０００を示すブロック図である。携帯電話１０００は、プロセッサ１１００（例えばＣＰＵ）および高周波スイッチング回路１２００を含む。高周波スイッチング回路１２００は、例えば、図１に係る高周波スイッチング回路１００と同一であってよい。プロセッサ１１００は、制御信号（例えば、図１に係る制御信号１４０）を、携帯電話１０００の状態（例えば、ＵＭＴＳのオンまたはオフ）に応じて供給するように構成されている。

携帯電話１０００の相互変調歪みは、第２の状態（例えばＵＭＴＳモードがオフされた状態）よりも、第１の状態（例えばＵＭＴＳモードがオンされた状態）においてより少なく、すなわち、携帯電話１０００の相互変調特性はより良好であり、携帯電話１０００の電流消費は、携帯電話１０００が第１の状態にあるときよりも、携帯電話１０００が第２の状態にあるときに、より低い。

換言すると、プロセッサ１１００は、ＵＭＴＳモードだけをアクティブにするように構成されている。これは、高周波スイッチング回路１２００が、必要な場合に、高周波スイッチング回路１２００の高周波スイッチングトランジスタの基板に高バイアス電位（例えば、−５Ｖ）を印加して、良好な相互変調特性を得ると共に、他の全ての場合には、低電流消費を有することを意味している。これによって、携帯電話において、良好な相互変調特性と電力消費との間のバランスが最適化される。

本発明の実施形態は、より良好な相互変調特性と、電流節減機能とを有するＨＦ−スイッチの設計を可能にする。換言すると、本発明に係る実施形態は、公知のスイッチング回路、例えば公知のＨＦ−スイッチよりも、相互変調特性と電流消費との間のバランスをより良好にすることを提供する。

本発明の実施形態は、例えば、ＨＦ−ＣＭＯＳスイッチまたはＨＦ−ＣＭＯＳ増幅器において、適用可能である。

Claims (18)

1. 高周波スイッチングトランジスタと制御回路とを備える高周波スイッチング回路であって、
   上記高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介して、高周波信号経路がのびており、
   上記制御回路は、上記制御回路が受信した制御信号に応じて、少なくとも２つの異なるバイアス電位を、上記高周波スイッチングトランジスタの基板に印加するように構成されている、高周波スイッチング回路。
2. 上記制御回路は、切換可能な電圧源を備え、上記切換可能な電圧源は、上記少なくとも２つの異なるバイアス電位を供給するように構成されている、請求項１に記載の高周波スイッチング回路。
3. 上記切換可能な電圧源は、第１の出力部および第２の出力部を有する電荷ポンプを備えており、
   上記電荷ポンプの第１の出力部は、上記少なくとも２つの異なるバイアス電位のうちの第１のバイアス電位を供給するように構成されており、
   上記電荷ポンプの第２の出力部は、少なくとも２つの異なるバイアス電位のうちの第２のバイアス電位を供給するように構成されており、
   上記制御回路は、上記高周波スイッチングトランジスタの基板を、上記制御信号に応じて、選択的に、上記第１の出力部または上記第２の出力部に接続するように構成されている、請求項２に記載の高周波スイッチング回路。
4. 上記電荷ポンプは、上記少なくとも２つの異なるバイアス電位を同時に供給するように構成されており、
   上記電荷ポンプの第１の出力部は、スイッチ状態信号に応じて、選択的に、上記高周波スイッチングトランジスタのゲートにゲート電位を供給するように構成されている、請求項３に記載の高周波スイッチング回路。
5. 上記第２のバイアス電位と、上記高周波スイッチング回路のグランド端子に印加されたグランド電位との間の電位差は、上記第１のバイアス電位と上記グランド電位との間の電位差よりも大きい、請求項４に記載の高周波スイッチング回路。
6. 上記制御回路は、
   第１の制御回路スイッチングトランジスタと、
   第２の制御回路スイッチングトランジスタと、
   インバータとをさらに備え、
   上記インバータは、上記インバータの入力部において、上記制御信号を受信し、上記インバータの出力部において、上記制御信号の逆の形を供給するように構成されており、
   上記第１の制御回路スイッチングトランジスタのゲートは、上記インバータの入力部に結合されており、
   上記第１の制御回路スイッチングトランジスタの第１のチャネル端子は、上記電荷ポンプの第２の出力部に結合されており、
   上記第１の制御回路スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、上記高周波スイッチングトランジスタの基板に結合されており、
   上記第２の制御回路スイッチングトランジスタのゲートは、上記インバータの出力部に結合されており、
   上記第２の制御回路スイッチングトランジスタの第１のチャネル端子は、上記電荷ポンプの第１の出力部に結合されており、
   上記第２の制御回路スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、上記高周波スイッチングトランジスタの基板に結合されている、請求項４に記載の高周波スイッチング回路。
7. 上記少なくとも２つのバイアス電位は、上記第１のバイアス電位が上記高周波スイッチングトランジスタの基板に印加されるときよりも、上記第２のバイアス電位が上記高周波スイッチングトランジスタの基板に印加されるときに、上記高周波スイッチング回路の相互変調歪みが少なくなり、上記第２のバイアス電位が上記高周波スイッチングトランジスタの基板に印加される時よりも、上記第１のバイアス電位が上記高周波スイッチングトランジスタの基板に印加されるときに、上記高周波スイッチング回路の電力消費が低くなるように選択される、請求項５に記載の高周波スイッチング回路。
8. 第１の高周波スイッチングトランジスタと第２の高周波スイッチングトランジスタとを備える高周波スイッチング回路であって、
   上記第１の高周波スイッチングトランジスタは、第１のチャネル端子および第２のチャネル端子を備え、上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介して、高周波信号経路がのびており、
   上記高周波信号経路は、上記第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介してのびており、
   上記第１の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、第１のチャネル抵抗を介して、電位ノードに結合されており、
   上記第２の高周波スイッチングトランジスタの第１のチャネル端子は、上記第１の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子に結合されており、
   上記第２の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、上記電位ノードに結合されており、
   上記高周波スイッチング回路は、選択的に、上記電位ノードを所定の電位まで引き寄せるか、または、上記電位ノードをフローティングした状態に維持するように構成されている、高周波スイッチング回路。
9. 制御回路をさらに備え、上記制御回路は、上記制御回路が受信した制御信号に応じて、選択的に、少なくとも異なる２つの電位を、上記第１の高周波スイッチングトランジスタの基板、および、上記第２の高周波スイッチングトランジスタの基板に印加するように構成されている、請求項８に記載の高周波スイッチング回路。
10. 上記高周波スイッチング回路は、上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および上記第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路が、高インピーダンス状態にあるときに、上記電位ノードを上記所定の電位まで引き寄せて、上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル領域および第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル領域を空乏化すると共に、上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および上記第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路が、低インピーダンス状態にあるときに、上記電位ノードをフローティングした状態に維持して、上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル領域および第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル領域を空乏化しないように構成されている、請求項８に記載の高周波スイッチング回路。
11. 上記第１の高周波スイッチングトランジスタのゲートは、上記高周波スイッチング回路の第１のスイッチ状態信号線に、第１のゲート抵抗を介して結合されており、
    上記第２の高周波スイッチングトランジスタのゲートは、上記高周波スイッチング回路の第１のスイッチ状態信号線に、第２のゲート抵抗を介して結合されており、
    上記第１のスイッチ状態信号線は、スイッチ状態信号を受信して、上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を、選択的に、低インピーダンス状態または高インピーダンス状態にするように構成されている、請求項８に記載の高周波スイッチング回路。
12. 第３の高周波スイッチングトランジスタと、
    第４の高周波スイッチングトランジスタと、
    スイッチ状態制御回路とをさらに備え、
    上記第３の高周波スイッチングトランジスタの第１のチャネル端子は、上記電位ノードに結合されており、
    上記第３の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、第２のチャネル抵抗を介して、上記電位ノードに結合されており、
    上記第３の高周波スイッチングトランジスタのゲートは、第３のゲート抵抗を介して、第２のスイッチ状態信号線に結合されており、
    上記第４の高周波スイッチングトランジスタの第１のチャネル端子は、上記第３の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子に結合されており、
    上記第４の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、基準電位ノードに結合されており、
    上記第４の高周波スイッチングトランジスタのゲートは、第４のゲート抵抗を介して、上記第２のスイッチ状態信号線に結合されており、
    上記スイッチ状態制御回路は、少なくとも異なる２つの電位を、選択的に、上記第１のスイッチ状態信号線および上記第２のスイッチ状態信号線に印加して、選択的に、上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および上記第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路が低インピーダンス状態にあるときに、上記第３の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および上記第４の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を、高インピーダンス状態にするか、または、上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および上記第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路が高インピーダンス状態にあるときに、上記第３の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および上記第４の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を、低インピーダンス状態にするように構成されている、請求項１１に記載の高周波スイッチング回路。
13. 上記第１の高周波スイッチングトランジスタの第１のチャネル端子は、上記高周波スイッチング回路の第１の高周波信号コネクタに結合されており、
    上記第２の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、上記高周波スイッチング回路の第２の高周波信号コネクタに結合されている、請求項８に記載の高周波スイッチング回路。
14. 上記高周波スイッチング回路は、第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路が高インピーダンス状態にあるときに、少なくとも上記第４の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を低インピーダンス状態にすることによって、上記電位ノードと上記基準電位ノードとの間にＤＣ経路を形成するように構成されている、請求項１２に記載の高周波スイッチング回路。
15. 上記基準電位ノードの電位は、上記電位ノードと上記基準電位ノードとの間に上記ＤＣ経路が形成される時に、上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル領域および上記第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル領域が空乏化されるように、選択される、請求項１４に記載の高周波スイッチング回路。
16. 高周波スイッチングトランジスタと制御回路とを備える高周波スイッチング回路であって、上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介して、高周波信号経路がのびており、
    上記制御回路は、上記制御回路が受信した制御信号に応じて、上記高周波スイッチングトランジスタの基板に、少なくとも２つの異なるバイアス電位を印加するように構成されており、上記制御回路は、
    第１の制御回路スイッチングトランジスタと、
    第２の制御回路スイッチングトランジスタと、
    インバータと、
    電荷ポンプとを備え、
    上記電荷ポンプは、第１の出力部および第２の出力部を有し、上記第１の出力部は、上記少なくとも２つの異なるバイアス電位のうちの第１のバイアス電位を供給するように構成されており、上記第２の出力部は、上記少なくとも２つの異なるバイアス電位のうちの第２のバイアス電位を供給するように構成されており、上記第２のバイアス電位と、上記高周波スイッチング回路のグランド端子に印加されたグランド電位との間の電位差は、上記第１のバイアス電位と上記グランド電位との間の電位差よりも大きく、
    上記インバータは、上記インバータの入力部において、上記制御信号を受信し、上記インバータの出力部において、上記制御信号を逆転した信号バージョンを供給するように構成されており、
    上記第１の制御回路スイッチングトランジスタのゲートは、上記インバータの入力部に結合されており、
    上記第１の制御回路スイッチングトランジスタの第１のチャネル端子は、上記電荷ポンプの第２の出力部に結合されており、
    上記第１の制御回路スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、上記高周波スイッチングトランジスタの基板に結合されており、
    上記第２の制御回路スイッチングトランジスタのゲートは、上記インバータの出力部に結合されており、
    上記第２の制御回路スイッチングトランジスタの第１のチャネル端子は、上記電荷ポンプの第１の出力部に結合されており、
    上記第２の制御回路スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、上記高周波スイッチングトランジスタの基板に結合されており、
    上記電荷ポンプの第１の出力部は、スイッチ状態信号に応じて、選択的に、上記高周波スイッチングトランジスタのゲートに、ゲート電位を供給するように構成されており、
    上記第１のバイアス電位および上記第２のバイアス電位は、上記第１のバイアス電位が上記高周波スイッチングトランジスタの基板に印加されるときよりも、上記第２のバイアス電位が上記高周波スイッチングトランジスタの基板に印加されるときに、上記高周波スイッチング回路の相互変調歪みが少なくなり、上記第２のバイアス電位が上記高周波スイッチングトランジスタの基板に印加されるときよりも、上記第１のバイアス電位が上記高周波スイッチングトランジスタの基板に印加されるときに、上記高周波スイッチング回路の電流消費が低くなるように選択される、高周波スイッチング回路。
17. 第１の高周波スイッチングトランジスタと、
    第２の高周波スイッチングトランジスタと、
    第３の高周波スイッチングトランジスタと、
    第４の高周波スイッチングトランジスタと、
    スイッチ状態制御回路とを備える、高周波スイッチング回路であって、
    上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および上記第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介して、高周波直列信号経路がのびており、
    上記第３の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および上記第４の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介して、高周波分流信号経路がのびており、
    上記第１の高周波スイッチングトランジスタの第１のチャネル端子は、上記高周波スイッチング回路の第１の高周波信号コネクタに結合されており、
    上記第１の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、第１のチャネル抵抗を介して、電位ノードに結合されており、
    上記第１の高周波スイッチングトランジスタのゲートは、第１のゲート抵抗を介して、上記高周波スイッチング回路の第１のスイッチ状態信号線に結合されており、
    上記第２の高周波スイッチングトランジスタの第１のチャネル端子は、上記第１の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子に結合されており、
    上記第２の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、上記電位ノードに結合されており、
    上記第２の高周波スイッチングトランジスタのゲートは、第２のゲート抵抗を介して、上記第１のスイッチ状態信号線に結合されており、
    上記第３の高周波スイッチングトランジスタの第１のチャネル端子は、上記電位ノードに結合されており、
    上記第３の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、第２のチャネル抵抗を介して、上記電位ノードに結合されており、
    上記第３の高周波スイッチングトランジスタのゲートは、第３のゲート抵抗を介して、第２のスイッチ状態信号線に結合されており、
    上記第４の高周波スイッチングトランジスタの第１のチャネル端子は、上記第３の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子に結合されており、
    上記第４の高周波スイッチングトランジスタの第２のチャネル端子は、基準電位ノードに結合されており、
    上記第４の高周波スイッチング端子のゲートは、第４のゲート抵抗を介して、上記第２のスイッチ状態信号線に結合されており、
    上記スイッチ状態制御回路は、少なくとも異なる２つの電位を、選択的に、上記第１のスイッチ状態信号線および上記第２のスイッチ状態信号線に印加して、選択的に、上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および上記第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路が低インピーダンス状態にあるときに、上記第３の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および上記第４の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を、高インピーダンス状態にするか、または、上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および上記第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路が高インピーダンス状態にあるときに、上記第３の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および上記第４の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を、低インピーダンス状態にするように構成されており、
    上記高周波スイッチング回路は、上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路が高インピーダンス状態にあるときに、少なくとも上記第４の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を低インピーダンス状態にすることによって、上記電位ノードと上記基準電位ノードとの間にＤＣ経路を形成するように構成されており、
    上記基準電位ノードの電位は、上記電位ノードと上記基準電位ノードとの間に上記ＤＣ経路が形成されるときに、上記第１の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路および上記第２の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路が空乏化されるように、選択される、高周波スイッチング回路。
18. 請求項１に記載の高周波スイッチング回路とプロセッサとを備える携帯電話であって、
    上記プロセッサは、上記携帯電話の状態に応じて、上記高周波スイッチング回路に上記制御信号を供給するように構成されており、
    上記携帯電話が第２の状態にあるときよりも、第１の状態にあるときに、上記携帯電話の相互変調歪みが少なく、
    上記携帯電話が第１の状態にあるときよりも、第２の状態にあるときに、上記携帯電話の電流消費が低い、携帯電話。

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