JP2022141299A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高品質な半導体装置を提供する。【解決手段】実施形態の半導体装置は、高周波増幅回路１１と、前記高周波増幅回路の入力端と第１ノードＮ１との間に接続される第１スイッチＳＷ１１と、前記第１ノードと前記高周波増幅回路の出力端との間に接続される第２スイッチＳＷ１２と、前記第１ノードと基準電位ノードとの間に接続される第３スイッチＳＷとを含み、前記第３スイッチの制御端は、前記第１ノードと前記基準電位ノードとのいずれかに接続されている。【選択図】図１０

Description

実施形態は、半導体装置に関する。

携帯端末等に用いられる増幅回路が知られている。

特開２００９－００５０９２号公報

高品質な半導体装置を提供する。

実施形態の半導体装置は、高周波増幅回路と、前記高周波増幅回路の入力端と第１ノードとの間に接続される第１スイッチと、前記第１ノードと前記高周波増幅回路の出力端との間に接続される第２スイッチと、前記第１ノードと基準電位ノードとの間に接続される第３スイッチとを含み、前記第３スイッチの制御端は、前記第１ノードと前記基準電位ノードとのいずれかに接続されている。

第１実施形態に係る増幅回路を含む無線装置の構成の一例を示すブロック図。 第１実施形態に係る増幅回路の回路構成の一例を示す図。 第１実施形態に係る増幅回路のバイパススイッチの３つのスイッチの閾値電圧、および、これらのスイッチに入力される制御信号の電圧、を説明するための図。 第１実施形態に係る増幅回路に含まれる高周波低ノイズ増幅回路の回路構成の一例を示す図。 第１実施形態に係る増幅回路が高周波信号をバイパススイッチを介して入出力端子間で伝達させる動作を模式的に説明するための図。 第１実施形態に係る増幅回路内でバイパススイッチを介して高周波信号が伝達される場合の、出力電力の値を、入力電力の値を変数としてプロットしたグラフの一例を示す図。 第１実施形態の比較例に係る増幅回路の回路構成の一例を示す図。 第２実施形態に係る増幅回路の回路構成の一例を示す図。 第２実施形態に係る増幅回路内でバイパススイッチを介して高周波信号が伝達される場合の、出力電力の値を、入力電力の値を変数としてプロットしたグラフの一例を示す図。 第３実施形態に係る増幅回路の回路構成の一例を示す図。 第３実施形態に係る増幅回路内でバイパススイッチを介して高周波信号が伝達される場合の、出力電力の値を、入力電力の値を変数としてプロットしたグラフの一例を示す図。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。以下の説明において、同一の機能および構成を有する構成要素には共通する参照符号を付す。共通する参照符号を有する複数の構成要素を区別する場合には、当該共通する参照符号に添え字を付して区別する。複数の構成要素について特に区別を要さない場合には、当該複数の構成要素には、共通する参照符号のみを付し、添え字は付さない。

各機能ブロックを、ハードウェアおよびソフトウェアのいずれかまたは両方を組み合わせたものにより実現することが可能である。また、各機能ブロックが以下に説明されるように区別されていることは必須ではない。例えば、一部の機能が例示の機能ブロックとは別の機能ブロックにより実行されてもよい。さらに、例示の機能ブロックがさらに細かい機能サブブロックに分割されていてもよい。また、以下の説明における各機能ブロックおよび各構成要素の名称は便宜的なものであり、各機能ブロックおよび各構成要素の構成および動作を限定するものではない。

＜第１実施形態＞
以下、第１実施形態に係る半導体装置について説明する。以下では、当該半導体装置を増幅回路１とも称する。

［構成例］
（１）無線装置
図１は、第１実施形態に係る増幅回路１を含む無線装置ＷＤの構成の一例を示すブロック図である。無線装置ＷＤは、例えば、スマートフォン、フィーチャーフォン、携帯端末（例えばタブレット端末）、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、ルーター、および基地局等である。無線装置ＷＤは、ＬＴＥ（登録商標）（Long Term Evolution）および／またはＷｉｆｉ等の通信規格を利用して信号の送受信を行う。図１に示される参照符号１ａ、１ｂについては、後続する実施形態において説明する。

増幅回路１は、例えば高周波増幅回路である。以下では、増幅回路１が、高周波低ノイズ増幅回路（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）を含むものとして説明を行う。

無線装置ＷＤは、増幅回路１に加えて、例えば、アンテナ２、アンテナスイッチ３、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band-Pass Filter）４、高周波（ＲＦ：Radio Frequency）集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）５、パワーアンプ（ＰＡ：Power Amplifier）６、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low-Pass Filter）７、および制御回路８を含む。

アンテナ２は、他の装置（例えば、基地局または他の無線装置）からの高周波信号を受け取る。アンテナ２は、無線装置ＷＤから他の装置への高周波信号の送信も可能とする。

アンテナスイッチ３は、無線装置ＷＤがアンテナ２を介して他の装置へ信号を送信するか他の装置から信号を受信するかを切り替えるスイッチ回路である。図１では、送信側の信号経路と受信側の信号経路とが各々１系統である例が示されている。しかしながら、送信側の信号経路と受信側の信号経路は各々、複数の周波数帯域の信号に対応可能な複数系統からなるものであってもよい。アンテナスイッチ３は、増幅回路１と同一の基板（例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板）上に設けられることにより増幅回路１とワンチップ化されていてもよい。アンテナスイッチ３と増幅回路１とが同一基板上に設けられる場合、高周波信号の電力損失の低減、消費電力の削減、および／または、回路面積の低減が、実現され得る。

バンドパスフィルタ４は、アンテナ２およびアンテナスイッチ３を介して高周波信号を受け取る。バンドパスフィルタ４は、当該高周波信号のうち、或る範囲に収まる周波数の高周波信号を選択的に通過させる。

増幅回路１は、バンドパスフィルタ４を通過した高周波信号を入力端子において受け取る。当該高周波信号の周波数は、無線装置ＷＤが利用するＬＴＥおよび／またはＷｉｆｉ等の通信規格で定められた範囲にあり、例えば３００メガヘルツ（ＭＨｚ）以上である。増幅回路１は、例えば、当該高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を出力端子から出力する。

高周波集積回路５は、増幅回路１から出力される高周波信号を受け取り、当該高周波信号に対して各種の処理を実行する。高周波集積回路５は、例えば、このような処理を行った後の高周波信号をパワーアンプ６に送信する。

パワーアンプ６は、高周波集積回路５から送信される高周波信号を受け取る。パワーアンプ６は、当該高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を出力する。

ローパスフィルタ７は、パワーアンプ６から出力される高周波信号を受け取る。ローパスフィルタ７は、当該高周波信号のうち、或る値以下の周波数の高周波信号を選択的に通過させる。ローパスフィルタ７を通過した高周波信号は、アンテナスイッチ３およびアンテナ２を介して無線装置ＷＤの外部へ送信される。

制御回路８は、例えば、増幅回路１、アンテナスイッチ３、高周波集積回路５、およびパワーアンプ６にそれぞれ制御信号ＣＮＴを送信する。制御信号ＣＮＴに基づいて、増幅回路１、アンテナスイッチ３、高周波集積回路５、およびパワーアンプ６による処理が行われる。制御回路８は高周波集積回路５内に設けられていてもよく、あるいは、高周波集積回路５が制御回路８の機能を有していてもよい。

（２）増幅回路
図２は、第１実施形態に係る増幅回路１の回路構成の一例を示す。
増幅回路１は、例えば、高周波低ノイズ増幅回路（ＬＮＡ）１１、バイパススイッチＢＳ、スイッチＳＷ２およびＳＷ３、抵抗Ｒ２およびＲ３、ならびに制御信号生成回路１２を含む。図２では、増幅回路１の入力端子および出力端子がそれぞれ、端子ＩＮおよび端子ＯＵＴとして示されている。

制御信号生成回路１２は、第１バイアス回路１２１を含む。第１バイアス回路１２１は、例えば、制御回路８からの制御信号ＣＮＴに基づいて制御信号ＣＴαを生成する。制御信号ＣＴαは、ハイ（Ｈ）レベルの電圧の信号と、ロー（Ｌ）レベルの電圧の信号とを含む。以下では、レベルという用語を用いる場合、特別な言及がない限り、電圧のレベルに言及している。第１バイアス回路１２１は、例えば、バイパススイッチＢＳ、ならびに、スイッチＳＷ２およびＳＷ３、の各々に、制御信号ＣＴαのうち、Ｈレベルの信号（以下、Ｈレベルの制御信号ＣＴαと称する。）とＬレベルの信号（以下、Ｌレベルの制御信号ＣＴαと称する。）とのいずれかを送信する。

スイッチＳＷ２の第１端は端子ＩＮに接続され、スイッチＳＷ２の第２端は高周波低ノイズ増幅回路１１の入力端子に接続される。

スイッチＳＷ２がオン状態にある間に第１端と第２端との間での信号の伝達が可能となる。スイッチＳＷ２は、例えば、ｎチャネルＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタのような電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）である。本明細書では、スイッチＳＷ２がｎチャネルＭＯＳトランジスタであるものとして説明を行う。特別な言及がない限り、他のスイッチＳＷについても同じである。

スイッチＳＷ２の制御ゲート（以下、ゲートまたは制御端とも称する。）にいずれかのレベルの制御信号ＣＴαが入力される。スイッチＳＷ２は、Ｌレベルの制御信号ＣＴαが入力される間はオフ状態であり、Ｈレベルの制御信号ＣＴαが入力される間はオン状態である。

なお、スイッチＳＷ２のゲートは抵抗Ｒ２の一端に接続される。上述した、スイッチＳＷ２のゲートへの当該制御信号ＣＴαの入力は、抵抗Ｒ２の他端に当該制御信号ＣＴαが入力されることにより実現される。他のスイッチＳＷの各々のゲートへの制御信号の入力も、特別な言及がない限り、同じく当該スイッチＳＷに接続される抵抗を介して行われる。

高周波低ノイズ増幅回路１１の出力端子はスイッチＳＷ３の第１端に接続され、スイッチＳＷ３の第２端は端子ＯＵＴに接続される。スイッチＳＷ３のゲートは抵抗Ｒ３の一端に接続される。抵抗Ｒ３の他端に、スイッチＳＷ２のゲートに入力されているのと同じレベルの制御信号ＣＴαが入力される。これにより、スイッチＳＷ３は、例えば、スイッチＳＷ２がオン状態にある間はオン状態にあり、スイッチＳＷ２がオフ状態にある間はオフ状態にある、ように制御される。

このように、端子ＩＮと端子ＯＵＴは、スイッチＳＷ２、高周波低ノイズ増幅回路１１、およびスイッチＳＷ３を介して電気的に接続されることが可能である。端子ＩＮから端子ＯＵＴへの電気的な接続を可能とする別の経路について説明する。

バイパススイッチＢＳの第１端は端子ＩＮに接続され、バイパススイッチＢＳの第２端は端子ＯＵＴに接続される。バイパススイッチＢＳに送信される制御信号ＣＴαにより、バイパススイッチＢＳは、例えば、スイッチＳＷ２がオン状態にある間はオフ状態にあり、スイッチＳＷ２がオフ状態にある間はオン状態にある、ように制御される。

先ず、スイッチＳＷ２およびＳＷ３がオン状態でありバイパススイッチＢＳがオフ状態であるように制御される場合について説明する。当該制御は、例えば、バンドパスフィルタ４を通過して端子ＩＮに入力される高周波信号ＲＦｉｎに係る高周波電力Ｐｉｎが或る値以下の場合に行われる。すなわち、高周波電力Ｐｉｎが当該値以下である場合、スイッチＳＷ２のゲートにＨレベルの制御信号ＣＴαが入力される。

端子ＩＮに入力される高周波信号ＲＦｉｎが、スイッチＳＷ２を介して、高周波低ノイズ増幅回路１１の入力端子に入力される。高周波低ノイズ増幅回路１１は、入力端子に入力された高周波信号ＲＦｉｎを、信号対雑音比の低下を抑えつつ増幅し、増幅後の高周波信号を出力端子から出力する。出力された高周波信号は、スイッチＳＷ３を介して端子ＯＵＴから出力される。図２では、端子ＯＵＴから出力される高周波信号は高周波信号ＲＦｏｕｔとして示されている。

続いて、バイパススイッチＢＳがオン状態でありスイッチＳＷ２およびＳＷ３がオフ状態であるように制御される場合について説明する。当該制御は、例えば、高周波電力Ｐｉｎが或る値を越える場合に行われる。すなわち、高周波電力Ｐｉｎが当該値を越える場合、スイッチＳＷ２のゲートにＬレベルの制御信号ＣＴαが入力される。

端子ＩＮに入力される高周波信号ＲＦｉｎが、オン状態のバイパススイッチＢＳを経由することにより、高周波低ノイズ増幅回路１１により増幅されることなく端子ＯＵＴから出力される。

以下、スイッチＳＷ２およびＳＷ３がオン状態でありバイパススイッチＢＳがオフ状態であるように制御されている間、増幅回路１は増幅モードにあるとも称する。一方、バイパススイッチＢＳがオン状態でありスイッチＳＷ２およびＳＷ３がオフ状態であるように制御されている間、増幅回路１はバイパスモードにあるとも称する。

（３）バイパススイッチ
引き続き図２を参照しながら、バイパススイッチＢＳの詳細について、制御信号生成回路１２の詳細と併せて説明する。

制御信号生成回路１２はさらに、第２バイアス回路１２２を含む。第２バイアス回路１２２は、例えば、制御信号ＣＮＴに基づいて制御信号ＣＴβを生成する。制御信号ＣＴβは、Ｈレベルの電圧の信号と、Ｌレベルの電圧の信号とを含む。第２バイアス回路１２２は、制御信号ＣＴβのうち、Ｈレベルの信号（以下、Ｈレベルの制御信号ＣＴβと称する。）とＬレベルの信号（以下、Ｌレベルの制御信号ＣＴβと称する。）とのいずれかを、バイパススイッチＢＳに送信する。

バイパススイッチＢＳは、例えば、スイッチＳＷ１１、抵抗Ｒ１１、スイッチＳＷ１２、抵抗Ｒ１２、スイッチＳＷ１３、および抵抗Ｒ１３を含む。バイパススイッチＢＳは、例えば、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２の各々が所謂スルースイッチとして用いられスイッチＳＷ３が所謂シャントスイッチとして用いられる、所謂Ｔ型スイッチとして機能する。

スイッチＳＷ１１の第１端は端子ＩＮに接続される。当該接続により、上述した、バイパススイッチＢＳの第１端と端子ＩＮとの接続が実現される。スイッチＳＷ１１の第２端はノードＮ１に接続される。スイッチＳＷ１１のゲートは抵抗Ｒ１１の一端に接続される。抵抗Ｒ１１の他端に、スイッチＳＷ２のゲートに入力されているのと反対のレベルの制御信号ＣＴαが入力される。これにより、スイッチＳＷ１１は、例えば、スイッチＳＷ２がオン状態にある間はオフ状態にあり、スイッチＳＷ２がオフ状態にある間はオン状態にある、ように制御される。

スイッチＳＷ１２の第１端はノードＮ１に接続される。スイッチＳＷ１２の第２端は端子ＯＵＴに接続される。当該接続により、上述した、バイパススイッチＢＳの第２端と端子ＯＵＴとの接続が実現される。スイッチＳＷ１２のゲートは抵抗Ｒ１２の一端に接続される。抵抗Ｒ１２の他端に、スイッチＳＷ２のゲートに入力されているのと反対のレベルの制御信号ＣＴαが入力される。これにより、スイッチＳＷ１２も、例えば、スイッチＳＷ２がオン状態にある間はオフ状態にあり、スイッチＳＷ２がオフ状態にある間はオン状態にある、ように制御される。

スイッチＳＷ１３の第１端はノードＮ１に接続される。スイッチＳＷ１３の第２端は例えば接地される。以下では、スイッチＳＷ１３の第２端が接地されており、ゆえに、当該第２端に０ボルト（Ｖ）の電圧が印加されているものとして説明する。スイッチＳＷ１３のゲートは抵抗Ｒ１３の一端に接続される。抵抗Ｒ１３の他端に、スイッチＳＷ２のゲートに入力されている制御信号ＣＴαのレベルと同じレベルの制御信号ＣＴβが入力される。本明細書において接地されていると説明する各構成要素は、必ずしも接地されている必要はなく、例えば、当該構成要素を含む回路中で用いられるいくつかの基準電位のうち低い基準電位にあればよい。このように或る構成要素が基準電位にあるようにするために当該構成要素に接続されるノードのことを基準電位ノードとも称する。

上述したバイパススイッチＢＳのオフ状態は、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２のゲートにＬレベルの制御信号ＣＴαが入力されスイッチＳＷ１３のゲートにＨレベルの制御信号ＣＴβが入力されるようにすることにより実現される。バイパススイッチＢＳのオフ状態について説明する。

Ｌレベルの制御信号ＣＴαがゲートに入力されているスイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２はオフ状態にあり、Ｈレベルの制御信号ＣＴβがゲートに入力されているスイッチＳＷ１３はオン状態である。ノードＮ１は接地されている。

上述したバイパススイッチＢＳのオン状態は、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２のゲートにＨレベルの制御信号ＣＴαが入力されスイッチＳＷ１３のゲートにＬレベルの制御信号ＣＴβが入力されるようにすることにより実現される。バイパススイッチＢＳのオン状態について説明する。

Ｈレベルの制御信号ＣＴαがゲートに入力されているスイッチＳＷ１１およびＳＷ１２はオン状態にある。スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２がオン状態にあることにより、端子ＩＮと端子ＯＵＴとの間での信号の伝達が可能となる。スイッチＳＷ１３は、例えば、スイッチＳＷ１３の第１端に接続されるノードＮ１の電位（以下、電圧とも称する。）に基づいて、高周波信号ＲＦｉｎの電圧を調整可能である。より具体的には、次の通りである。スイッチＳＷ１３は、ノードＮ１の電圧が或る値未満の間はオフ状態にあり、これにより、端子ＩＮに入力される高周波信号ＲＦｉｎを、高周波信号ＲＦｉｎの電圧を調整することなく、バイパススイッチＢＳを介して端子ＯＵＴに伝達することを可能とする。スイッチＳＷ１３は、ノードＮ１の電圧が或る値以上の間はオン状態にあり、これにより、高周波信号ＲＦｉｎの電圧を調整し、調整後の高周波信号を端子ＯＵＴに伝達することを可能とする。

高周波信号ＲＦｉｎの電圧をスイッチＳＷ１３がこのように調整することが意図されている。その目的で、スイッチＳＷ１３は、Ｌレベルの制御信号ＣＴβを受け取っている間に、ノードＮ１の電圧に基づいてオンまたはオフすることを意図される。このような動作が可能となるように、スイッチＳＷ１３の閾値電圧の大きさと、Ｌレベルの制御信号ＣＴβの電圧とが決定される。

より具体的には、ノードＮ１の電圧の想定される変動の範囲に基づいて、Ｌレベルの制御信号ＣＴβを受け取っているスイッチＳＷ１３がオン状態になり得るように、スイッチＳＷ１３の閾値電圧の大きさと、Ｌレベルの制御信号ＣＴβの電圧とが決定される。すなわち、後に詳述するように、スイッチＳＷ１３のゲートは、スイッチＳＷ１３の第１端とゲートとの間の寄生容量等によりノードＮ１の電圧の影響を受ける。このため、スイッチＳＷ１３のゲートの電圧は、Ｌレベルの制御信号ＣＴβの電圧と、ノードＮ１の電圧の半分の電圧と、の和になる。このゲートの電圧に基づいてスイッチＳＷ１３はオン状態になることが可能であり、オン状態のスイッチＳＷ１３はノードＮ１の電圧を下降させる。ノードＮ１の電圧の下降に応じて高周波信号ＲＦｏｕｔに係る電力が小さくされる。このようにして、高周波信号ＲＦｏｕｔに係る電力が或る値を超えないようにすることが可能である。このことが考慮されて、スイッチＳＷ１３の閾値電圧の大きさと、Ｌレベルの制御信号ＣＴβの電圧とが決定される。

図３は、第１実施形態に係る増幅回路１のバイパススイッチＢＳの３つのスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３の閾値電圧、および、これらのスイッチＳＷに入力される制御信号ＣＴαおよびＣＴβの電圧、を説明するための図である。

先ず、各スイッチＳＷの閾値電圧について説明する。或るスイッチＳＷの閾値電圧とは、当該スイッチＳＷをオフ状態からオン状態に切り替えることを可能とする、当該スイッチＳＷのゲートとソースとの間の最小の電位差のことである。

スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２の閾値電圧は、例えばいずれも電圧Ｖｔｈ１である。スイッチＳＷ１３の閾値電圧は、電圧Ｖｔｈ２である。上述した電圧の調整機能をスイッチＳＷ１３に持たせる目的で、電圧Ｖｔｈ２は電圧Ｖｔｈ１より小さい。例えば、（電圧Ｖｔｈ２の大きさ）／（電圧Ｖｔｈ１の大きさ）は、１／３以上５／６以下である。

次に、制御信号ＣＴαおよびＣＴβについて説明する。
Ｈレベルの制御信号ＣＴαおよびＣＴβの電圧は各々、電圧ＶＨである。電圧ＶＨは、例えば、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２のゲートに電圧ＶＨの制御信号が入力されている間にスイッチＳＷ１１およびＳＷ１２が常にオン状態にあり、スイッチＳＷ１３のゲートに電圧ＶＨの制御信号が入力されている間にスイッチＳＷ１３が常にオン状態にあるように、設定される。より具体的には、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、およびＳＷ１３のいずれのスイッチＳＷについても、当該スイッチＳＷのゲートに電圧ＶＨの制御信号が入力されている間に当該スイッチＳＷのゲートとソースとの間の電位差が当該スイッチＳＷの閾値電圧よりも十分に大きくなるように、電圧ＶＨは設定される。

Ｌレベルの制御信号ＣＴαの電圧は、電圧ＶＬ１である。電圧ＶＬ１は、例えば、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２のゲートに電圧ＶＬ１の制御信号が入力されている間にスイッチＳＷ１１およびＳＷ１２が常にオフ状態にあるように設定される。より具体的には、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２のいずれのスイッチＳＷについても、当該スイッチＳＷのゲートに電圧ＶＬ１の制御信号が入力されている間に当該スイッチＳＷのゲートとソースとの間の電位差が当該スイッチＳＷの閾値電圧よりも十分に小さくなるように、電圧ＶＬ１は設定される。例えば、電圧ＶＬ１は、負の値に設定される。

Ｌレベルの制御信号ＣＴβの電圧は、電圧ＶＬ２である。電圧ＶＬ２は、例えば、スイッチＳＷ１３のゲートに電圧ＶＬ２の制御信号が入力されている間に、スイッチＳＷ１３が、上述したようにオン状態とオフ状態との間で切り替わることによる高周波信号ＲＦｉｎの電圧の調整機能を有するように、設定される。例えば、電圧ＶＬ２は電圧ＶＬ１より高い電圧に設定される。電圧ＶＬ２は、電圧ＶＬ１が負の値を有する場合、例えば０以上の値に設定される。例えば、（電圧ＶＨと電圧ＶＬ２との電圧差）／（電圧ＶＨと電圧ＶＬ１との電圧差）は、１／３以上５／６以下である。

以下、電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２、ＶＨ、ＶＬ１、およびＶＬ２の一例を、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、およびＲ１３等と併せて説明する。

電圧Ｖｔｈ１は、例えば０．７Ｖであり、電圧Ｖｔｈ２は、例えば０．５Ｖ以下であり、より具体的には０．３Ｖである。この場合、例えば、電圧ＶＨは３Ｖであり、電圧ＶＬ１は－２Ｖであり、電圧ＶＬ２は０Ｖである。抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、およびＲ１３は各々、例えば１００キロオーム（ｋΩ）である。

上記では、スイッチＳＷ１３の閾値電圧を、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２の閾値電圧より小さくし、さらに、Ｌレベルの制御信号ＣＴβの電圧をＬレベルの制御信号ＣＴαの電圧より高くする場合について説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、およびＳＷ１３の閾値電圧を上述したような大小関係のものにする場合、Ｌレベルの制御信号ＣＴαおよびＣＴβの電圧は実質的に同一にしてもよい。あるいは、Ｌレベルの制御信号ＣＴαおよびＣＴβの電圧を上述したような大小関係のものにする場合、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、およびＳＷ１３の閾値電圧を実質的に同一にしてもよい。

上記では、増幅回路１がスイッチＳＷ２およびＳＷ３を含む場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されない。増幅回路１は、スイッチＳＷ２およびＳＷ３のうち一方を含まなくてもよい。

（３）高周波低ノイズ増幅回路
図４は、第１実施形態に係る増幅回路１に含まれる高周波低ノイズ増幅回路１１の回路構成の一例を示す。図４では、カスコード型の高周波低ノイズ増幅回路１１の回路構成の例が示される。図４に示される回路構成は、例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）プロセスにより製造される。

高周波低ノイズ増幅回路１１は、例えば、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＦＥＴ１およびＦＥＴ２、容量素子（キャパシタとも称される。）Ｃｘ、Ｃｉｎ、ＣＢ２、およびＣｏｕｔ、誘導素子（インダクタとも称される。）ＬｓおよびＬｄ、ならびに、抵抗ＲＢ１、ＲＢ２、およびＲｄを含む。図４では、高周波低ノイズ増幅回路１１の入力端子および出力端子がそれぞれ、端子ＬＮＡｉｎおよび端子ＬＮＡｏｕｔとして示されている。

容量素子Ｃｘの第１電極は端子ＬＮＡｉｎに接続され、容量素子Ｃｘの第２電極はトランジスタＦＥＴ１のゲートに接続される。

トランジスタＦＥＴ１の第１端（例えば、トランジスタＦＥＴ１のソース）は誘導素子Ｌｓの一端に接続され、トランジスタＦＥＴ１の第２端（例えば、トランジスタＦＥＴ１のドレイン）はトランジスタＦＥＴ２の第１端（例えば、トランジスタＦＥＴ２のソース）に接続される。誘導素子Ｌｓの他端は例えば接地される。ＦＥＴ２の第２端（例えば、トランジスタＦＥＴ２のドレイン）は誘導素子Ｌｄの一端に接続され、誘導素子Ｌｄの他端はノードＮＩＶに接続される。トランジスタＦＥＴ２の第２端とノードＮＩＶとの間には、抵抗Ｒｄが誘導素子Ｌｄと並列に接続される。ノードＮＩＶには、例えば基準電圧ＶＤＤ＿ＬＮＡが印加される。

トランジスタＦＥＴ１のゲートは容量素子Ｃｉｎの第１電極に接続され、トランジスタＦＥＴ１の第１端は容量素子Ｃｉｎの第２電極に接続される。トランジスタＦＥＴ１のゲートは抵抗ＲＢ１の一端に接続される。抵抗ＲＢ１の他端には電圧ＶＢ１が印加される。

トランジスタＦＥＴ２のゲートは抵抗ＲＢ２の一端に接続される。抵抗ＲＢ２の他端には電圧ＶＢ２が印加される。トランジスタＦＥＴ２のゲートは容量素子ＣＢ２の第１電極に接続される。容量素子ＣＢ２の第２電極は例えば接地される。

トランジスタＦＥＴ２の第２端は容量素子Ｃｏｕｔの第１電極に接続される。容量素子Ｃｏｕｔの第２電極は端子ＬＮＡｏｕｔに接続される。

トランジスタＦＥＴ１は、誘導素子Ｌｓによるインダクティブソースディジェネレーションを有するソース接地ＦＥＴとして機能する。トランジスタＦＥＴ２は、ゲートに第１電極が接続される容量素子ＣＢ２の第２電極が接地されることにより、ゲート接地ＦＥＴとして機能する。

例えば、高周波低ノイズ増幅回路１１の外部に誘導素子Ｌｅｘｔが設けられている。より具体的には、図２では図示が省略されているが、高周波信号ＲＦｉｎがスイッチＳＷ２を経由してから高周波低ノイズ増幅回路１１に伝達される経路上に誘導素子Ｌｅｘｔが設けられている。誘導素子Ｌｅｘｔ、容量素子ＣｘおよびＣｉｎ、ならびに誘導素子Ｌｓは例えば入力整合回路を形成する。入力整合回路により、トランジスタＦＥＴ１およびＦＥＴ２の利得整合とノイズ整合とを考慮した所望のインピーダンス整合が図られる。容量素子ＣｘはＤＣ（Direct Current）カットのためにも機能し得る。容量素子Ｃｉｎが設けられないこともある。

抵抗Ｒｄ、誘導素子Ｌｄ、および容量素子Ｃｏｕｔは例えば出力整合回路を形成する。抵抗Ｒｄは、例えば利得調整および安定化に寄与する。

電圧ＶＢ１およびＶＢ２は、例えば高周波低ノイズ増幅回路１１に含まれるバイアス電圧生成回路（図示せず）により生成され供給される。抵抗ＲＢ１およびＲＢ２により、例えば、高周波信号が当該バイアス電圧生成回路に回り込まない。

以上の構成により、高周波低ノイズ増幅回路１１は、端子ＬＮＡｉｎに入力される高周波信号を、信号対雑音比の低下を抑えつつ増幅し、増幅後の高周波信号を端子ＬＮＡｏｕｔから出力する。

［動作例］
以下、第１実施形態に係る増幅回路１が、バイパスモードにある間に、高周波信号ＲＦｉｎを、高周波低ノイズ増幅回路１１により増幅させることなく、バイパススイッチＢＳを介して端子ＩＮから端子ＯＵＴに伝達させる動作例について詳細に説明する。

図５は、第１実施形態に係る増幅回路１が高周波信号ＲＦｉｎをバイパススイッチＢＳを介して端子ＩＮから端子ＯＵＴに伝達させる動作を模式的に説明するための図である。

例えば、高周波信号ＲＦｉｎに係る高周波電力Ｐｉｎが或る値を越える場合について説明する。

第１バイアス回路１２１は、スイッチＳＷ２およびＳＷ３のゲートにそれぞれ抵抗Ｒ２およびＲ３を介してＬレベルの制御信号ＣＴαを入力する。第１バイアス回路１２１は、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２のゲートにそれぞれ抵抗Ｒ１１およびＲ１２を介してＨレベルの制御信号ＣＴαを入力する。第２バイアス回路１２２は、スイッチＳＷ１３のゲートに抵抗Ｒ１３を介してＬレベルの制御信号ＣＴβを入力する。

これにより、スイッチＳＷ２およびＳＷ３はオフ状態にされ、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２はオン状態にされる。

スイッチＳＷ２およびＳＷ３がオフ状態にある一方でスイッチＳＷ１１およびＳＷ１２がオン状態にあるため、端子ＩＮに入力される高周波信号ＲＦｉｎは、オン状態のスイッチＳＷ１１を介してノードＮ１に伝達される。以下では、ノードＮ１の電圧を電圧ＶＲＦと称する。

スイッチＳＷ１３のゲートとスイッチＳＷ１３の第１端との間には寄生容量ＣＰ１が生じている。スイッチＳＷ１３のゲートとスイッチＳＷ１３の第２端との間には寄生容量ＣＰ２が生じている。寄生容量ＣＰ１およびＣＰ２は、例えば実質的に同一の大きさである。この場合、スイッチＳＷ１３のゲートの電圧Ｖｇは、Ｌレベルの制御信号ＣＴβの電圧ＶＬ２と、電圧ＶＲＦの半分の電圧と、の和になる。電圧Ｖｇは、スイッチＳＷ１３のゲートとソースとの間の電位差でもある。電圧ＶＲＦが高くなるにつれて電圧Ｖｇも高くなる。

電圧Ｖｇが、スイッチＳＷ１３の閾値電圧である電圧Ｖｔｈ２より小さい場合、スイッチＳＷ１３はオフ状態にある。この場合、スイッチＳＷ１３は、ノードＮ１に伝達されている高周波信号ＲＦｉｎの電圧を調整しない。

電圧Ｖｇが電圧Ｖｔｈ２以上である場合、スイッチＳＷ１３はオン状態にある。オン状態のスイッチＳＷ１３を介して電流がノードＮ１から流れ出るため、ノードＮ１の電圧ＶＲＦは下降する。スイッチＳＷ１３による電圧ＶＲＦの下降は、例えば、電圧Ｖｇが電圧Ｖｔｈ２を下回るまで継続する。このように、オン状態のスイッチＳＷ１３により電圧ＶＲＦが調整され、例えば、電圧ＶＲＦの高電位側のピークがカットされる。

このようにスイッチＳＷ１３により適宜調整された電圧ＶＲＦが、オン状態のスイッチＳＷ１２を介して端子ＯＵＴに伝達されて、端子ＯＵＴから高周波信号ＲＦｏｕｔが出力される。調整後の高周波信号ＲＦｏｕｔに係る電力は、調整前の高周波信号ＲＦｉｎに係る電力より小さくされている。

図６は、第１実施形態に係る増幅回路１内でバイパススイッチＢＳを介して高周波信号ＲＦｉｎが伝達される場合の、高周波信号ＲＦｏｕｔに係る高周波電力Ｐｏｕｔ（以下、出力電力Ｐｏｕｔとも称する。）の値を、高周波信号ＲＦｉｎに係る高周波電力Ｐｉｎ（以下、入力電力Ｐｉｎとも称する。）の値を変数としてプロットしたグラフの一例を示す。横軸は、入力電力Ｐｉｎの値を示している。縦軸は、出力電力Ｐｏｕｔの値を示している。図６では、当該グラフが実線で示されている。図６に示される破線のグラフについては効果の項目で説明する。

図６に示される実線のグラフは、高周波信号ＲＦｉｎの周波数を実質的に或る一定の値とする条件下でのものである。当該グラフでは、入力電力Ｐｉｎおよび出力電力Ｐｏｕｔのいずれに対しても、デシベルミリワット（ｄＢｍＷ）（以下、ｄＢｍと称する。）の単位で表された値がプロットされている。ｄＢｍは、電力を、１ミリワット（ｍＷ）を基準値とするデシベル（ｄＢ）の値で表すのに用いられる単位である。横軸では５ｄＢｍ毎の目盛りが示されており、縦軸においても同じく５ｄＢｍ毎の目盛りが示されている。他の同様の図面に示される他のグラフも同一の条件下でのものである。以下では、或る電力の値という場合、当該電力をｄＢｍの単位で表した値に言及しているものとする。

図６に示されるように、入力電力Ｐｉｎの値が或る値Ｐ１より小さい場合、出力電力Ｐｏｕｔの値は、入力電力Ｐｉｎの値の増加に応じて一次関数にしたがって増加する。より具体的には、次の通りである。入力電力Ｐｉｎの値が例えば５ｄＢｍだけ増加すると、出力電力Ｐｏｕｔの値も同じく５ｄＢｍ増加する。出力電力Ｐｏｕｔの値は、例えば、入力電力Ｐｉｎの値から、通過損失として或る一定の減少があるだけである。このように実線のグラフの傾きが１であることから、出力電力ＰｏｕｔをｍＷの単位で表した値も、入力電力ＰｉｎをｍＷの単位で表した値の増加に応じて一次関数にしたがって増加する。

一方、入力電力Ｐｉｎの値がＰ１以上である場合は次の通りである。上述したようにスイッチＳＷ１３が高周波信号ＲＦｉｎを調整する。これにより、図６に示されるように、入力電力Ｐｉｎの値の増加に対する出力電力Ｐｏｕｔの値の増加が小さくなり、入力電力Ｐｉｎの値が大きくなっていっても出力電力Ｐｏｕｔの値は或る値Ｐｌｍを越えない。Ｐ１およびＰｌｍは各々、例えば、電圧Ｖｔｈ２および電圧ＶＬ２に基づいて変更され得る。例えば、Ｐｌｍが、増幅回路１の端子ＯＵＴに接続される次段の回路の耐圧を超えないようにする。当該次段の回路の耐圧は例えば１５ｄＢｍである。

上記で説明した増幅回路１の構成および動作は一例に過ぎない。例えば、高周波低ノイズ増幅回路１１の回路構成は図４に示したものに限定されない。さらに、上記では、高周波信号ＲＦｉｎがバイパススイッチＢＳを介して端子ＩＮから端子ＯＵＴに伝達される際に高周波信号ＲＦｉｎが高周波低ノイズ増幅回路１１を経由するのを防ぐ構成として、スイッチＳＷ２およびＳＷ３を説明した。増幅回路１は、例えば、スイッチＳＷ２およびＳＷ３のうち一方を含まなくてもよい。あるいは、増幅回路１は、スイッチＳＷ２およびＳＷ３と同様の機能を果たし得る他の構成を含んでもよい。他の実施形態についても同じである。

［効果］
図７は、第１実施形態の比較例に係る増幅回路１ｘの回路構成の一例を示す。
図７に示される増幅回路１ｘの回路構成は、図２に示した増幅回路１の回路構成において、バイパススイッチＢＳをバイパススイッチＢＳｘに置き換え、さらに、第２バイアス回路１２２が含まれないようにしたものである。バイパススイッチＢＳｘの接続関係については、バイパススイッチＢＳの接続関係について説明したのと同じ説明が成り立つ。

バイパススイッチＢＳｘの回路構成は、バイパススイッチＢＳの回路構成において、スイッチＳＷ１３をスイッチＳＷ１３ｘに置き換えたものである。スイッチＳＷ１３ｘの接続関係については、スイッチＳＷ１３の接続関係について説明したのと同じ説明が成り立つ。

スイッチＳＷ１３ｘの閾値電圧は、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２の閾値電圧と同じく、電圧Ｖｔｈ１である。スイッチＳＷ１３ｘのゲートには、抵抗Ｒ１３を介して、図２の例の制御信号ＣＴβの代わりに、スイッチＳＷ２のゲートに入力されているのと同じレベルの制御信号ＣＴαが入力される。

図５の例と同じく、増幅回路１ｘが、高周波信号ＲＦｉｎをバイパススイッチＢＳｘを介して端子ＩＮから端子ＯＵＴに伝達させる場合について説明する。

スイッチＳＷ２およびＳＷ３はオフ状態にされ、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２はオン状態にされる。高周波信号ＲＦｉｎは、オン状態のスイッチＳＷ１１を介してノードＮ１に伝達される。

図５を参照して説明したように、スイッチＳＷ１３ｘのゲートの電圧は、Ｌレベルの制御信号ＣＴαの電圧ＶＬ１と、電圧ＶＲＦの半分の電圧と、の和になる。スイッチＳＷ１３ｘのゲートの当該電圧は、電圧ＶＬ１が電圧ＶＬ２より低いため、図５の例の、スイッチＳＷ１３のゲートの電圧Ｖｇより低い。さらに、スイッチＳＷ１３ｘの閾値電圧である電圧Ｖｔｈ１は、スイッチＳＷ１３の閾値電圧である電圧Ｖｔｈ２より大きい。したがって、スイッチＳＷ１３ｘは、スイッチＳＷ１３と異なり終始オフ状態であり、ゆえに、ノードＮ１に伝達されている高周波信号ＲＦｉｎの電圧を調整しない。したがって、電圧ＶＲＦはスイッチＳＷ１３ｘにより調整されることなく、オン状態のスイッチＳＷ１２を介して端子ＯＵＴに伝達されて、端子ＯＵＴから高周波信号ＲＦｏｕｔが出力される。

この場合の、出力電力Ｐｏｕｔの値を入力電力Ｐｉｎの値を変数としてプロットしたグラフの一例を、図６に破線で示してある。入力電力Ｐｉｎの値がＰ１以上である場合も、スイッチＳＷ１３ｘが高周波信号ＲＦｉｎを調整しないため、入力電力Ｐｉｎの値と出力電力Ｐｏｕｔの値との関係を示す破線のグラフは実質的に直線である。よって、図６の実線のグラフと異なり、入力電力Ｐｉｎの値が大きくなると、出力電力Ｐｏｕｔの値が値Ｐｌｍを大きく超えていく。

これに対して、第１実施形態に係る増幅回路１は、高周波信号ＲＦｉｎをバイパススイッチＢＳを介して端子ＩＮから端子ＯＵＴに伝達させる場合、スイッチＳＷ１３が高周波信号ＲＦｉｎを適宜調整する。より具体的には、スイッチＳＷ１３のゲートの電圧Ｖｇが電圧Ｖｔｈ２以上である場合、スイッチＳＷ１３はオン状態にあり、ゆえに、ノードＮ１の電圧ＶＲＦが下降させられる。その結果、増幅回路１から出力される高周波信号ＲＦｏｕｔに係る高周波電力Ｐｏｕｔの値が或る値Ｐｌｍを超えないようにすることができる。当該調整は、スイッチＳＷ１３の閾値電圧である電圧Ｖｔｈ２が比較的小さく、スイッチＳＷ１３のゲートに入力されるＬレベルの制御信号ＣＴβの電圧が比較的高いために可能となっている。

したがって、第１実施形態に係る増幅回路１によると、例えば、増幅回路１の次段の回路である例えば受信信号復調回路の耐圧を超えるような電力の高周波信号ＲＦｏｕｔが増幅回路１から出力されないようにすることができ、ゆえに、当該次段の回路の破壊を防止することが可能となる。

一方、高周波信号ＲＦｉｎをバイパススイッチＢＳを介して端子ＩＮから端子ＯＵＴに伝達させない場合、すなわち、増幅回路１が増幅モードにある場合、スイッチＳＷ１３のゲートにＨレベルの制御信号ＣＴβが入力されてスイッチＳＷ１３はオン状態にある。スイッチＳＷ１３の第２端は例えば接地されている。これにより、スイッチＳＷ１３は、バイパススイッチＢＳの第１端と第２端との間の電気的なアイソレーションを実現する。このように、スイッチＳＷ１３は、増幅回路１のバイパスモードにおいては高周波信号ＲＦｉｎを調整する機能を実現し、増幅回路１の増幅モードにおいてはバイパススイッチＢＳの第１端と第２端とのアイソレーションをとる機能を実現する。高周波低ノイズ増幅回路１１、バイパススイッチＢＳ、ならびに、スイッチＳＷ２およびＳＷ３は、同一の半導体基板上に形成し得る。したがって、増幅回路１によると、装置全体の回路規模が削減され得る。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態に係る増幅回路１ａについて説明する。

第２実施形態に係る増幅回路１ａの構成について、第１実施形態に係る増幅回路１の構成と相違する点を中心に説明する。

増幅回路１に関係して図１を参照して行った説明が、増幅回路１ａについても成り立つ。より具体的には、図１の説明において、増幅回路１を増幅回路１ａに置き換えたものが成り立つ。

図８は、第２実施形態に係る増幅回路１ａの回路構成の一例を示す。
図８に示される増幅回路１ａの回路構成は、図２に示した増幅回路１の回路構成において、バイパススイッチＢＳをバイパススイッチＢＳａに置き換えたものである。バイパススイッチＢＳａは、バイパススイッチＢＳが有する構成に加えて、スイッチＳＷ１４をさらに含む。

増幅回路１ａの構成について、図２の説明において、増幅回路１を増幅回路１ａに、バイパススイッチＢＳをバイパススイッチＢＳａに、置き換えたものが成り立つ。さらにスイッチＳＷ１４について説明する。

スイッチＳＷ１４の第１端はノードＮ１に接続される。スイッチＳＷ１４の第２端は例えば接地される。以下では、スイッチＳＷ１４の第２端が接地されており、ゆえに、当該第２端に０Ｖの電圧が印加されているものとして説明する。スイッチＳＷ１４のゲートはノードＮ１に接続される。このように、スイッチＳＷ１４は、ノードＮ１に、順方向にダイオード接続されている。

バイパススイッチＢＳａがオフ状態の間、スイッチＳＷ１４の第１端およびゲートは、オン状態のスイッチＳＷ１３を介して接地される。スイッチＳＷ１４の第２端も接地されていることから、スイッチＳＷ１４はオフ状態にある。

バイパススイッチＢＳａがオン状態の間、スイッチＳＷ１４は、例えば、スイッチＳＷ１４の第１端に接続されるノードＮ１の電圧に基づいて、高周波信号ＲＦｉｎの電圧を調整可能である。より具体的には、次の通りである。スイッチＳＷ１４は、ノードＮ１の電圧が或る値未満の間はオフ状態にあり、ゆえに、高周波信号ＲＦｉｎの電圧を調整しないが、ノードＮ１の電圧が或る値以上の間はオン状態にあり、これにより、高周波信号ＲＦｉｎの電圧を調整する。

増幅回路１ａのバイパススイッチＢＳａのスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３の閾値電圧、および、制御信号ＣＴαおよびＣＴβの電圧については、図３の説明と同じ説明が成り立つ。さらにスイッチＳＷ１４の閾値電圧について説明する。

スイッチＳＷ１４の閾値電圧は、電圧Ｖｔｈ３である。上述した電圧の調整機能をスイッチＳＷ１４に持たせる目的で、電圧Ｖｔｈ３は、例えば電圧Ｖｔｈ１より小さい。例えば、（電圧Ｖｔｈ３の大きさ）／（電圧Ｖｔｈ１の大きさ）は、１／３以上５／６以下である。電圧Ｖｔｈ３は、電圧Ｖｔｈ２と等しくてもよい。

電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２、ＶＨ、ＶＬ１、およびＶＬ２が、第１実施形態において具体的に数値を示した通りである場合、電圧Ｖｔｈ３は、例えば０．５Ｖ以下であり、より具体的には０．３Ｖである。

第２実施形態に係る増幅回路１ａの動作について、第１実施形態に係る増幅回路１の動作と相違する点を中心に説明する。図５の例と同じく、増幅回路１ａが、バイパスモードにある間に、高周波信号ＲＦｉｎをバイパススイッチＢＳａを介して端子ＩＮから端子ＯＵＴに伝達させる場合について説明する。

先ず、図５の説明において、増幅回路１を増幅回路１ａに、バイパススイッチＢＳをバイパススイッチＢＳａに、置き換えたものが成り立つ。続いて、高周波信号ＲＦｉｎがバイパススイッチＢＳａを介して伝達される間のスイッチＳＷ１４について説明する。

スイッチＳＷ１４のゲートの電圧は、当該ゲートに接続されるノードＮ１の電圧ＶＲＦである。当該電圧ＶＲＦは、スイッチＳＷ１４のゲートとソースとの間の電位差でもある。

電圧ＶＲＦが、スイッチＳＷ１４の閾値電圧である電圧Ｖｔｈ２より小さい場合、スイッチＳＷ１４はオフ状態にある。この場合、スイッチＳＷ１４は、ノードＮ１に伝達されている高周波信号ＲＦｉｎの電圧を調整しない。

電圧ＶＲＦが電圧Ｖｔｈ２以上である場合、スイッチＳＷ１４はオン状態にある。オン状態のスイッチＳＷ１４を介して電流がノードＮ１から流れ出るため、ノードＮ１の電圧ＶＲＦは下降する。スイッチＳＷ１４による電圧ＶＲＦの下降は、例えば、電圧ＶＲＦが電圧Ｖｔｈ２を下回るまで継続する。このように、オン状態のスイッチＳＷ１４により電圧ＶＲＦが調整され、例えば、電圧ＶＲＦの高電位側のピークがカットされる。

このようにスイッチＳＷ１３およびＳＷ１４により適宜調整された電圧ＶＲＦが、オン状態のスイッチＳＷ１２を介して端子ＯＵＴに伝達されて、端子ＯＵＴから高周波信号ＲＦｏｕｔが出力される。調整後の高周波信号ＲＦｏｕｔに係る電力は、調整前の高周波信号ＲＦｉｎに係る電力より小さくされている。

図９は、第２実施形態に係る増幅回路１ａ内でバイパススイッチＢＳａを介して高周波信号ＲＦｉｎが伝達される場合の、出力電力Ｐｏｕｔの値を、入力電力Ｐｉｎの値を変数としてプロットしたグラフの一例を示す。横軸は、入力電力Ｐｉｎの値を示している。縦軸は、出力電力Ｐｏｕｔの値を示している。図９では、当該グラフが実線で示されている。当該グラフは、増幅回路１ａと第１実施形態に係る増幅回路１とに共通する構成については図６の例と同一の条件下でのものである。図９に示される破線のグラフは、図６に示した破線のグラフと同一のものである。

図９に示されるように、入力電力Ｐｉｎの値が或る値Ｐ１より小さい場合、出力電力Ｐｏｕｔの値は、入力電力Ｐｉｎの値の増加に応じて一次関数にしたがって増加し、図９の例の実線のグラフは、図６の例の実線のグラフと実質的に重なる。

一方、入力電力Ｐｉｎの値がＰ１以上である場合は次の通りである。上述したようにスイッチＳＷ１３およびＳＷ１４が高周波信号ＲＦｉｎを調整し得る。これにより、図９に示されるように、入力電力Ｐｉｎの値の増加に対する出力電力Ｐｏｕｔの値の増加が小さくなり、入力電力Ｐｉｎの値が大きくなっていっても出力電力Ｐｏｕｔの値は或る値Ｐｌｍａを越えない。ＰｌｍａはＰｌｍより小さい。

図８および図９では、バイパススイッチＢＳａがスイッチＳＷ１３およびＳＷ１４を含む場合について説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。バイパススイッチＢＳａは、スイッチＳＷ１３の代わりに、第１実施形態の比較例において説明したスイッチＳＷ１３ｘを含んでもよい。この場合、制御信号生成回路１２は、第２バイアス回路１２２を含まなくてもよい。この場合においても、スイッチＳＷ１４が高周波信号ＲＦｉｎを調整可能である。

以上、第２実施形態に係る増幅回路１ａは、高周波信号ＲＦｉｎをバイパススイッチＢＳａを介して端子ＩＮから端子ＯＵＴに伝達させる場合、スイッチＳＷ１３に加えてスイッチＳＷ１４も高周波信号ＲＦｉｎを適宜調整する。より具体的には、スイッチＳＷ１４のゲートの電圧ＶＲＦが電圧Ｖｔｈ２以上である場合、スイッチＳＷ１４はオン状態にあり、ゆえに、ノードＮ１の電圧ＶＲＦが下降させられる。

このように、第２実施形態に係る増幅回路１ａによると、スイッチＳＷ１３に加えてスイッチＳＷ１４も高周波信号ＲＦｉｎを調整可能である。したがって、図９に示されるように、入力電力Ｐｉｎの増加に対する出力電力Ｐｏｕｔの増加が、第１実施形態に係る増幅回路１の場合よりも抑えられ得る。

＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態に係る増幅回路１ｂについて説明する。

第３実施形態に係る増幅回路１ｂの構成について、第２実施形態に係る増幅回路１ａの構成と相違する点を中心に説明する。

増幅回路１に関係して図１を参照して行った説明が、増幅回路１ｂについても成り立つ。より具体的には、図１の説明において、増幅回路１を増幅回路１ｂに置き換えたものが成り立つ。

図１０は、第３実施形態に係る増幅回路１ｂの回路構成の一例を示す。
図１０に示される増幅回路１ｂの回路構成は、図８に示した増幅回路１ａの回路構成において、バイパススイッチＢＳａをバイパススイッチＢＳｂに置き換えたものである。バイパススイッチＢＳｂは、バイパススイッチＢＳａが有する構成に加えて、スイッチＳＷ１５をさらに含む。

増幅回路１ｂの構成について、図２に関連して第２実施形態において行った増幅回路１ａの構成の説明において、増幅回路１ａを増幅回路１ｂに、バイパススイッチＢＳａをバイパススイッチＢＳｂに、置き換えたものが成り立つ。さらにスイッチＳＷ１５について説明する。

スイッチＳＷ１５の第１端はノードＮ１に接続される。スイッチＳＷ１５の第２端は例えば接地される。以下では、スイッチＳＷ１５の第２端が接地されており、ゆえに、当該第２端に０Ｖの電圧が印加されているものとして説明する。スイッチＳＷ１５のゲートは、スイッチＳＷ２の第２端に接続される。このように、スイッチＳＷ１５は、ノードＮ１に、逆方向にダイオード接続されている。

バイパススイッチＢＳｂがオフ状態の間、スイッチＳＷ１５の第１端は、オン状態のスイッチＳＷ１３を介して接地される。スイッチＳＷ１５の第２端およびゲートも接地されていることから、スイッチＳＷ１５はオフ状態にある。

バイパススイッチＢＳｂがオン状態の間、スイッチＳＷ１５は、例えば、スイッチＳＷ１５の第１端に接続されるノードＮ１の電圧に基づいて、高周波信号ＲＦｉｎの電圧を調整可能である。より具体的には、次の通りである。スイッチＳＷ１５は、ノードＮ１の電圧が或る値を上回っている間はオフ状態にあり、ゆえに、高周波信号ＲＦｉｎの電圧を調整しないが、ノードＮ１の電圧が或る値以下の間はオン状態にあり、これにより、高周波信号ＲＦｉｎの電圧を調整する。

増幅回路１ｂのバイパススイッチＢＳｂのスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３、ＳＷ１４の閾値電圧、および、制御信号ＣＴαおよびＣＴβの電圧については、図３に関連して第２実施形態において行った説明と同じ説明が成り立つ。さらにスイッチＳＷ１５の閾値電圧について説明する。

スイッチＳＷ１５の閾値電圧は、電圧Ｖｔｈ４である。上述した電圧の調整機能をスイッチＳＷ１５に持たせる目的で、電圧Ｖｔｈ４は、例えば電圧Ｖｔｈ１より小さい。例えば、（電圧Ｖｔｈ４の大きさ）／（電圧Ｖｔｈ１の大きさ）は、１／３以上５／６以下である。電圧Ｖｔｈ４は、電圧Ｖｔｈ２および／または電圧Ｖｔｈ３と等しくてもよい。

電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２、Ｖｔｈ３、ＶＨ、ＶＬ１、およびＶＬ２が、第１実施形態および第２実施形態において具体的に数値を示した通りである場合、電圧Ｖｔｈ４は、例えば０．５Ｖ以下であり、より具体的には０．３Ｖである。

第３実施形態に係る増幅回路１ｂの動作について、第２実施形態に係る増幅回路１ａの動作と相違する点を中心に説明する。図５の例と同じく、増幅回路１ｂが、バイパスモードにある間に、高周波信号ＲＦｉｎをバイパススイッチＢＳｂを介して端子ＩＮから端子ＯＵＴに伝達させる場合について説明する。

先ず、図５に関連して第２実施形態において行った増幅回路１ａの動作の説明において、増幅回路１ａを増幅回路１ｂに、バイパススイッチＢＳａをバイパススイッチＢＳｂに、置き換えたものが成り立つ。続いて、高周波信号ＲＦｉｎがバイパススイッチＢＳｂを介して伝達される間のスイッチＳＷ１５について説明する。

スイッチＳＷ１５の第１端の電圧は、当該第１端に接続されるノードＮ１の電圧ＶＲＦである。スイッチＳＷ１５の第２端およびゲートが接地されている。このため、スイッチＳＷ１５は次の通りに動作する。

電圧ＶＲＦが、０Ｖより、スイッチＳＷ１５の閾値電圧である電圧Ｖｔｈ２以上低くはない場合、スイッチＳＷ１５はオフ状態にある。この場合、スイッチＳＷ１５は、ノードＮ１に伝達されている高周波信号ＲＦｉｎの電圧を調整しない。

電圧ＶＲＦが、０Ｖより電圧Ｖｔｈ２以上低い場合、スイッチＳＷ１５はオン状態にある。オン状態のスイッチＳＷ１５を介して電流がノードＮ１に流れ込むため、ノードＮ１の電圧ＶＲＦは上昇する。スイッチＳＷ１５による電圧ＶＲＦの上昇は、例えば、電圧ＶＲＦが、０Ｖより電圧Ｖｔｈ２以上低くはないようになるまで継続する。このように、オン状態のスイッチＳＷ１５により電圧ＶＲＦが調整され、例えば、電圧ＶＲＦの低電位側のピークがカットされる。

このようにスイッチＳＷ１３、ＳＷ１４、およびＳＷ１５により適宜調整された電圧ＶＲＦが、オン状態のスイッチＳＷ１２を介して端子ＯＵＴに伝達されて、端子ＯＵＴから高周波信号ＲＦｏｕｔが出力される。調整後の高周波信号ＲＦｏｕｔに係る電力は、調整前の高周波信号ＲＦｉｎに係る電力より小さくされている。

図１１は、第３実施形態に係る増幅回路１ｂ内でバイパススイッチＢＳｂを介して高周波信号ＲＦｉｎが伝達される場合の、出力電力Ｐｏｕｔの値を、入力電力Ｐｉｎの値を変数としてプロットしたグラフの一例を示す。横軸は、入力電力Ｐｉｎの値を示している。縦軸は、出力電力Ｐｏｕｔの値を示している。図１１では、当該グラフが実線で示されている。当該グラフは、増幅回路１ｂと第２実施形態に係る増幅回路１ａとに共通する構成については図９の例と同一の条件下でのものである。図１１に示される破線のグラフは、図６に示した破線のグラフと同一のものである。

図１１に示されるように、入力電力Ｐｉｎの値が或る値Ｐ１より小さい場合、出力電力Ｐｏｕｔの値は、入力電力Ｐｉｎの値の増加に応じて一次関数にしたがって増加し、図１１の例の実線のグラフは、図６の例の実線のグラフと実質的に重なる。

一方、入力電力Ｐｉｎの値がＰ１以上である場合は次の通りである。上述したようにスイッチＳＷ１３、ＳＷ１４、およびＳＷ１５が高周波信号ＲＦｉｎを調整し得る。これにより、図１１に示されるように、入力電力Ｐｉｎの値の増加に対する出力電力Ｐｏｕｔの値の増加が小さくなり、入力電力Ｐｉｎの値が大きくなっていっても出力電力Ｐｏｕｔの値は或る値Ｐｌｍｂを越えない。ＰｌｍｂはＰｌｍａより小さい。

図１０および図１１では、バイパススイッチＢＳｂがスイッチＳＷ１３、ＳＷ１４、およびＳＷ１５を含む場合について説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。バイパススイッチＢＳｂは、スイッチＳＷ１３の代わりに、第１実施形態の比較例において説明したスイッチＳＷ１３ｘを含んでもよい。この場合、制御信号生成回路１２は、第２バイアス回路１２２を含まなくてもよい。さらに、バイパススイッチＢＳｂは、スイッチＳＷ１４を含まなくてもよい。この場合においても、少なくともスイッチＳＷ１５が高周波信号ＲＦｉｎを調整可能である。

以上、第３実施形態に係る増幅回路１ｂは、高周波信号ＲＦｉｎをバイパススイッチＢＳｂを介して端子ＩＮから端子ＯＵＴに伝達させる場合、スイッチＳＷ１３およびＳＷ１４に加えてスイッチＳＷ１５も高周波信号ＲＦｉｎを適宜調整する。より具体的には、ノードＮ１の電圧ＶＲＦが、０Ｖより電圧Ｖｔｈ２以上低い場合、スイッチＳＷ１５はオン状態にあり、ゆえに、ノードＮ１の電圧ＶＲＦが上昇させられる。

このように、第３実施形態に係る増幅回路１ｂによると、スイッチＳＷ１３およびＳＷ１４に加えてスイッチＳＷ１５も高周波信号ＲＦｉｎを調整可能である。したがって、図
１１に示されるように、入力電力Ｐｉｎの増加に対する出力電力Ｐｏｕｔの増加が、第２実施形態に係る増幅回路１ａの場合よりも抑えられ得る。

＜他の実施形態＞
本明細書において“接続”とは、電気的な接続のことを示しており、例えば間に別の素子を介することを除外しない。

本明細書において、同一、一致、一定、および維持等の表記は、実施形態に記載の技術を実施する際に設計の範囲での誤差がある場合も含むことを意図して用いている。実質的に同一というように、これらの表記に実質的という用語を重ねて用いている場合についても同じである。また、或る電圧を印加または供給するとの表記は、当該電圧を印加または供給するような制御を行うことと、当該電圧が実際に印加または供給されることとの両方を含むことを意図して用いている。さらに、或る電圧を印加または供給することは、例えば０Ｖの電圧を印加または供給することを含んでいてもよい。

上記ではいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態およびその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，１ａ，１ｂ…増幅回路、２…アンテナ、３…アンテナスイッチ、４…バンドパスフィルタ、５…高周波集積回路、６…パワーアンプ、７…ローパスフィルタ、８…制御回路、ＷＤ…無線装置、１１…高周波低ノイズ増幅回路、１２…制御信号生成回路、１２１…第１バイアス回路、１２２…第２バイアス回路、ＢＳ，ＢＳａ，ＢＳｂ…バイパススイッチ、ＳＷ…スイッチ、Ｒ，ＲＢ…抵抗、Ｎ…ノード、ＦＥＴ…トランジスタ、Ｌ…誘導素子、Ｃ…容量素子。

Claims (9)

1. 高周波増幅回路と、
   前記高周波増幅回路の入力端と第１ノードとの間に接続される第１スイッチと、
   前記第１ノードと前記高周波増幅回路の出力端との間に接続される第２スイッチと、
   前記第１ノードと基準電位ノードとの間に接続される第３スイッチと
   を備え、
   前記第３スイッチの制御端は、前記第１ノードと前記基準電位ノードとのいずれかに接続されている、
   半導体装置。
2. 前記第３スイッチの制御端は、前記第１ノードに接続されており、
   前記半導体装置はさらに、前記第１ノードと前記基準電位ノードとの間に接続される第４スイッチを備え、
   前記第４スイッチの制御端は、前記基準電位ノードに接続されている、
   請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記第１ノードと前記基準電位ノードとの間に接続される第５スイッチと、
   第１信号を生成して出力する、ように構成される第１回路と
   をさらに備え、
   前記第１信号は、前記第５スイッチの制御端に入力され、
   前記第５スイッチの閾値電圧は、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの閾値電圧より小さい、
   請求項１又は２に記載の半導体装置。
4. 前記第１ノードと前記基準電位ノードとの間に接続される第５スイッチと、
   第１信号を生成して出力する、ように構成される第１回路と、
   第２信号を生成して出力する、ように構成される第２回路と
   をさらに備え、
   前記第１信号は、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの制御端に入力され、
   前記第２信号は、前記第５スイッチの制御端に入力され、
   前記第１信号は、第１レベルと第２レベルとの間で電圧が替わり、前記第２レベルの電圧は前記第１レベルの電圧より高く、
   前記第２信号は、第３レベルと第４レベルとの間で電圧が替わり、前記第４レベルの電圧は前記第３レベルの電圧より高く、
   前記第３レベルの電圧は、前記第１レベルの電圧より高い、
   請求項１又は２に記載の半導体装置。
5. 高周波増幅回路と、
   前記高周波増幅回路の入力端と第１ノードとの間に接続される第１スイッチ、前記第１ノードと前記高周波増幅回路の出力端との間に接続される第２スイッチ、および、前記第１ノードと基準電位ノードとの間に接続される第３スイッチを含む、第１回路と
   を備え、
   前記第１回路は、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチがオン状態にある間に、前記第３スイッチを介して前記第１ノードと前記基準電位ノードとを電気的に接続する、ように構成される、
   半導体装置。
6. 第１信号を生成して出力する、ように構成される第２回路と、
   第２信号を生成して出力する、ように構成される第３回路と
   をさらに備え、
   前記第１信号は、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの制御端に入力され、
   前記第２信号は、前記第３スイッチの制御端に入力され、
   前記第１信号は、第１レベルと第２レベルとの間で電圧が替わり、前記第２レベルの電圧は前記第１レベルの電圧より高く、
   前記第２信号は、第３レベルと第４レベルとの間で電圧が替わり、前記第４レベルの電圧は前記第３レベルの電圧より高く、
   前記第３レベルの電圧は、前記第１レベルの電圧より高い、
   請求項５に記載の半導体装置。
7. 前記第３スイッチの制御端は、前記第１ノードと前記基準電位ノードとのいずれかに接続されている、請求項５に記載の半導体装置。
8. 前記第１ノードと前記基準電位ノードとの間に接続される第４スイッチをさらに備え、
   前記第４スイッチの制御端は、前記第１ノードと前記基準電位ノードとのいずれかに接続されている、
   請求項６に記載の半導体装置。
9. 前記第４スイッチの制御端は、前記第１ノードに接続されており、
   前記半導体装置はさらに、前記第１ノードと前記基準電位ノードとの間に接続される第５スイッチを備え、
   前記第５スイッチの制御端は、前記基準電位ノードに接続されている、
   請求項８に記載の半導体装置。

Images