JP2875010B2 - ダイオードスイッチ駆動回路 - Google Patents

ダイオードスイッチ駆動回路

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JP2875010B2 JP33300390A JP33300390A JP2875010B2 JP 2875010 B2 JP2875010 B2 JP 2875010B2 JP 33300390 A JP33300390 A JP 33300390A JP 33300390 A JP33300390 A JP 33300390A JP 2875010 B2 JP2875010 B2 JP 2875010B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、マイクロ波レーダ装置、通信装置等にお
いて、高周波信号の切換やパルス変調器等に用いられる
ダイオードスイッチ駆動回路に関する。
(従来の技術) 一般に、マイクロ波帯RF信号の伝送線路を断続する回
路には、第4図に示すようにRFスイッチ用ダイオード
(例えばPINダイオード)によるダイオードスイッチ駆
動回路が用いられる。
第4図において、1はRFスイッチ用ダイオード、2は
PNPトランジスタ、4はNPNトランジスタ、5,6は信号伝
送線路、7,8は直流阻止用キャパシタ、9はRFチョーク
コイル、10はRFバイパス用キャパシタ、11,17はスピー
ドアップ用キャパシタ、12,13,16は抵抗、15はキャパシ
タ、21は切換制御信号SCの入力端である。
この回路は、信号伝送線路5,6間に並列に接続したダ
イオード1に、切換制御信号SCのローレベル、ハイレベ
ルに応じてそれぞれ順方向バイアス電流(正極性電流)
IF、逆方向バイアス電圧(負極性電圧)VRを選択的に印
加する回路である。これによってRFスイッチとしては、
切換制御信号SCがローレベルでオフ、ハイレベルでオン
状態となる。
ダイオードの順方向から逆方向への切換の場合、すな
わち、切換制御信号SCがローレベルからハイレベルへの
切換の場合、ダイオードに蓄積されているキャリアQは
順方向バイアス電流をIF、ダイオードの少数キャリア蓄
積時間をτとすると、Q=IF・τで表される。この
とき、キャパシタ15がトランジスタ4を介して充電され
る時間だけトランジスタ4を導通状態に設定し、順方向
バイアス電流IFの印加時にダイオード1に蓄積されたキ
ャリアを逆バイアス電源V(−)に流すことによって高
速に切換えるようにしてある。
ここで、切換中の電流をI(F→R)とすると、切換
時間τ(F→R)は τ(F→R)=τ・IF/I(F→R) となる。このため、ハンドリングパワーがそれほど大き
くならなくてもよい場合であっても、例えばPINダイオ
ードの耐圧が100V程度のとき、PINダイオードのI層幅W
Iは12μm程度で、少数キャリア寿命時間τ=4μs
程度と長くなってしまう。そこで、τ=4μs程度の
PINダイオードを用いて、例えば0.1μsで切換える場
合、切換中の電流I(F→R)はIFの数十倍にする必要
がある。
一方、逆方向から順方向への切換の場合、すなわち、
切換制御信号SCがハイレベルからローレベルへの切換の
場合、ダイオードに蓄積されるべきQはキャパシタ17に
より短時間で充電される。この切換中の電流I
(F→R)と切換時間とQの関係は前記I(F→R)
切換時間とQの関係と同じである。また、ハンドリング
パワーの大きなRFスイッチをPINダイオードで構成する
場合、PINダイオードの耐圧を高くするだけでなく、順
方向バイアス電流IFと逆バイアス用電圧VRも大きくしな
ければならない。そのため、トランジスタ2,4の耐圧、
電流も大きくしなければならないので、トランジスタ2,
4の応答速度は切換時間に比べて十分時間が短くできな
い。
このようなことから、従来のダイオードスイッチ回路
は以下のような欠点を有する。
逆方向から順方向への切換中に、IFより大きな電流を
ダイオード1に流す目的でキャパシタ17(スピードアッ
プコンデンサ)を接続しているが、順方向から逆方向へ
の切換中に、本来ならばトランジスタ4でダイオード1
に蓄積されたキャリアだけを放電させたいところ、キャ
パシタ17を介してトランジスタ2に蓄積されたキャリア
までも同時にV(−)電源に放電させなければならな
い。
すなわち、逆方向から順方向への切換を高速にするた
めにはキャパシタ17の容量を大きくしなければならない
が、順方向から逆方向への切換を高速にするためには、
キャパシタ17の容量を大きくできないという矛盾があ
る。このため、順方向から逆方向へ、逆方向から順方向
への両切換時の電流をIFより十分大きくし、高速化する
のは困難であった。
(発明が解決しようとする課題) 以上述べたように従来のダイオードスイッチ駆動回路
では、ハンドリングパワーが大きい場合には、順方向か
ら逆方向、逆方向から順方向への切換時間を両方とも短
縮することが困難であり、スイッチング速度の高速化は
実現困難であった。
この発明は上記の課題を解決するためになされたもの
で、ハンドリングパワーが大きくても、順方向から逆方
向、逆方向から順方向への切換時間を同時に短縮するこ
とができ、これによってスイッチング速度の高速化を実
現できるダイオードスイッチ駆動回路を提供することを
目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するためにこの発明は、 高周波信号の伝送線路及び基準電位間にダイオードを
接続し、前記ダイオードに対して逆方向バイアス電流を
発生する第1の電源と順方向バイアス電圧を発生する第
2の電源とを備え、切換制御信号に応じて前記ダイオー
ドに前記第1、第2の電源を選択的に接続することによ
りダイオードをオン/オフ制御し、前記高周波信号の伝
送を断続するダイオードスイッチ駆動回路において、 前記ダイオードと前記第1の電源とをつなぐ第1の抵
抗と、 第1のトランジスタのエミッタが前記第1の電源に接
続され、ベースが第1のキャパシタを介して前記切換制
御信号の入力端子に接続され、コレクタが前記ダイオー
ドスイッチに接続される第1のトランジスタ回路と、 第2のトランジスタのエミッタが前記第2の電源に接
続され、ベースが第2の抵抗と第2のキャパシタの並列
回路を介して前記切換制御信号の入力端子に接続され、
コレクタが第3の抵抗を介して前記ダイオードに接続さ
れる第2のトランジスタ回路と、 第3のトランジスタのエミッタが前記第2の電源に接
続され、ベースが第3のキャパシタを介して前記切換制
御信号の入力端子に接続され、コレクタが前記ダイオー
ドスイッチに接続される第3のトランジスタ回路とを具
備して構成される。
(作用) 上記構成によるダイオードスイッチ駆動回路では、切
換制御信号がハイレベルからローレベルに切替わった場
合、第2のトランジスタは非導通状態から導通状態に、
第1のトランジスタは非導通状態のままで、ダイオード
は逆方向バイアスから順方向バイアスになり、RFスイッ
チとしてはオン状態からオフ状態になる。この切換中
に、第3のトランジスタは、第3のキャパシタからのベ
ース電流によって充電される時間だけ導通状態になり、
ダイオードに順方向バイアス電流より十分大きい電流が
流れ、これによって逆方向から順方向への切換が高速化
される。
次に、切換制御信号がローレベルからハイレベルに切
替わった場合、第2のトランジスタは導通状態から非導
通状態になり、ダイオードは順方向バイアスから逆方向
バイアスになり、RFスイッチとしてはオフ状態からオン
状態になる。このとき、第1のキャパシタが充電される
時間だけ第1のトランジスタは導通状態となり、ダイオ
ードに蓄積されたキャリアを急速に第1の電源に流出さ
せることができる。そして、第3のトランジスタは非導
通状態で、放電しなければならないキャリアは蓄積され
ていない。また、第2のトランジスタに蓄積されたキャ
リアは第2の抵抗を介して放電されるため、従来のよう
にスピードアップコンデンサを介して瞬時的に大電流が
第1の電源に流出することはない。したがって、順方向
から逆方向への切換も高速化される。
(実施例) 以下、第1図を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。第1図は第4図に示した回路にこの発明を適用した
場合の構成を示すものである。第1図において第4図同
一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分
について述べる。
第1図において、この発明に係るタイオードスイッチ
駆動回路では、従来のダイオードスイッチ駆動回路から
キャパシタ17(スピードアップコンデンサ)を取り除
き、トランジスタ3を設け、そのベースをキャパシタ14
を介して切換制御信号入力端21に、エミッタを順方向バ
イアス用電源V(+)に、コレクタをチョークコイル
9、伝送線路5を介してダイオード1のアノードに接続
するようにしたものである。
上記構成において、以下その動作について説明する。
まず、切換制御信号SCがハイレベルからローレベルに
切替わった場合、トランジスタ2は非導通状態から導通
状態に、トランジスタ4は非導通状態のままで、ダイオ
ード1は逆方向バイアスから順方向バイアスになり、RF
スイッチとしてはオン状態からオフ状態になる。この切
換中に、トランジスタ3はキャパシタ14からのベース電
流によって充電される時間だけ導通状態になり、ダイオ
ードにIFより十分大きい電流が流れ、これによって逆方
向から順方向への切換が高速化される。
次に、切換制御信号SCがローレベルからハイレベルに
切替わった場合、トランジスタ2は導通状態から非導通
状態になり、ダイオード1は順方向バイアスから逆方向
バイアスになり、RFスイッチとしてはオフ状態からオン
状態になる。このとき、キャパシタ15が充電される時間
だけトランジスタ4は導通状態となり、ダイオード1に
蓄積されたキャリアを急速にV(−)電源に流出させる
ことができる。そして、トランジスタ3は非導通状態
で、放電しなければならないキャリアは蓄積されていな
い。また、トランジスタ2に蓄積されたキャリアは抵抗
13を介して放電されるため、従来のようにスピードアッ
プコンデンサを介して瞬時的に大電流がV(−)電源に
流出することはない。したがって、順方向から逆方向へ
の切換も高速化される。
ここで、第2図に示すように、上記トランジスタ2〜
4のベース・エミッタ間に抵抗18〜20を介在させれば、
ベース・エミッタ間のもれ電流によりトランジスタが誤
動作するような不安定な状態になることを避けることが
でき、しかもキャパシタ11,14,15の充放電の時定数を安
定させることもできる。
さらに、第3図に示すように、トランジスタ3のエミ
ッタに前記順方向バイアス電源V(+)の電圧よりも高
い電源V(++)を接続すれば、逆方向から順方向への
切換をさらに高速化できる。
尚、第2図及び第3図において、第1図と同一部分に
は同一符号を付して示し、その説明を省略する。
また、このダイオードスイッチ駆動回路はRFスイッチ
に限らず、移相器、ステップアッテネータ等に用いるダ
イオードスイッチにも実施可能であることはいうまでも
ない。
[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、ハンドリングパワー
が大きくても、順方向から逆方向、逆方向から順方向へ
の切換時間を同時に短縮することができ、これによって
スイッチング速度の高速化を実現できるダイオードスイ
ッチ駆動回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係るダイオードスイッチ駆動回路の
一実施例を示す回路図、第2図及び第3図はそれぞれこ
の発明に係る他の実施例を示す回路図、第4図は従来の
ダイオードスイッチ駆動回路の構成を示す回路図であ
る。 1……RFスイッチ用ダイオード、2,3……PNPトランジス
タ、4……NPNトランジスタ、5,6……信号伝送線路、7,
8……直流阻止用キャパシタ、9……RFチョークコイ
ル、10……RFバイパス用キャパシタ、11,17……スピー
ドアップ用キャパシタ、12,13,16,18〜20……抵抗、14,
15……キャパシタ、21……切換制御信号入力端、SC……
切換制御信号。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高周波信号の伝送線路及び基準電位間にダ
    イオードを接続し、前記ダイオードに対して逆方向バイ
    アス電流を発生する第1の電源と順方向バイアス電圧を
    発生する第2の電源とを備え、切換制御信号に応じて前
    記ダイオードに前記第1、第2の電源を選択的に接続す
    ることによりダイオードをオン/オフ制御し、前記高周
    波信号の伝送を断続するダイオードスイッチ駆動回路に
    おいて、 前記ダイオードと前記第1の電源とをつなぐ第1の抵抗
    と、 第1のトランジスタのエミッタが前記第1の電源に接続
    され、ベースが第1のキャパシタを介して前記切換制御
    信号の入力端子に接続され、コレクタが前記ダイオード
    スイッチに接続される第1のトランジスタ回路と、 第2のトランジスタのエミッタが前記第2の電源に接続
    され、ベースが第2の抵抗と第2のキャパシタの並列回
    路を介して前記切換制御信号の入力端子に接続され、コ
    レクタが第3の抵抗を介して前記ダイオードに接続され
    る第2のトランジスタ回路と、 第3のトランジスタのエミッタが前記第2の電源に接続
    され、ベースが第3のキャパシタを介して前記切換制御
    信号の入力端子に接続され、コレクタが前記ダイオード
    スイッチに接続される第3のトランジスタ回路とを具備
    するダイオードスイッチ駆動回路。
  2. 【請求項2】前記第3のトランジスタのエミッタは、前
    記第2の電源の発生電圧より高い電圧を発生する第3の
    電源に接続されることを特徴とする請求項1記載のダイ
    オードスイッチ駆動回路。
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