JP3469680B2 - Semiconductor switch circuit - Google Patents

Semiconductor switch circuit

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JP3469680B2 JP18776395A JP18776395A JP3469680B2 JP 3469680 B2 JP3469680 B2 JP 3469680B2 JP 18776395 A JP18776395 A JP 18776395A JP 18776395 A JP18776395 A JP 18776395A JP 3469680 B2 JP3469680 B2 JP 3469680B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体スイッチ回路、特
に超短波帯から準マイクロ波帯での高周波信号の断続又
は切替えを行うための半導体スイッチ回路の特性改善を
図ったものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor switch circuit, and more particularly to a semiconductor switch circuit for improving the characteristics of a semiconductor switch circuit for connecting and disconnecting a high frequency signal in the ultra-high frequency band to the quasi-microwave band.

【0002】[0002]

【従来の技術】高周波信号を扱う各種の無線機器等の装
置では、装置の動作に応じて回路中における高周波信号
の伝送を断続し、又は切替するために、電界効果トラン
ジスタ等を用いた半導体スイッチ回路が多く用いられて
いる。
2. Description of the Related Art In a device such as various radio equipment which handles a high frequency signal, a semiconductor switch using a field effect transistor or the like in order to intermittently or switch the transmission of the high frequency signal in the circuit according to the operation of the device. Circuits are often used.

【0003】図5には、このような半導体スイッチの一
回路例が示されており、以下、同図を参照しつつこの半
導体スイッチ回路について概略的に説明する。この半導
体スイッチ回路は、高周波信号が印加される入力端子1
と、高周波信号が出力される出力端子2との間に、第1
の電界効果トランジスタ(以下、第1のFETと言
う。)3のドレインが入力端子1に、ソースが出力端子
2に、それぞれ接続される。この第1のFET3とし
て、具体的には、例えばGaAsを用いてなるMESFE
T(Metal Semiconducctor Field Effect Transistor)
等の高周波特性の良好なものが用いられる。
FIG. 5 shows an example of a circuit of such a semiconductor switch. Hereinafter, the semiconductor switch circuit will be schematically described with reference to FIG. This semiconductor switch circuit has an input terminal 1 to which a high frequency signal is applied.
And an output terminal 2 for outputting a high frequency signal, the first
The field effect transistor (hereinafter, referred to as the first FET) 3 is connected to the input terminal 1 at the drain and to the output terminal 2 at the source. As the first FET 3, specifically, for example, a MESFE made of GaAs is used.
T (Metal Semiconducctor Field Effect Transistor)
Those having good high frequency characteristics such as

【0004】そして、この第1のFET3のゲートに
は、抵抗4を介してゲート電圧がゲート端子5から印加
される。更に、シャントFETと称される第2のFET
6が、そのドレインが入力端子1に、ソースがアース
に、それぞれ接続されるようにして設けられており、ゲ
ートには抵抗7を介してゲート端子8に印加されるゲー
ト電圧が印加される。また、第2のFET6のドレイン
とゲートの間には、コンデンサ9が接続されている。
A gate voltage is applied to the gate of the first FET 3 from the gate terminal 5 via the resistor 4. In addition, a second FET called a shunt FET
6, the drain is connected to the input terminal 1 and the source is connected to the ground, and the gate voltage applied to the gate terminal 8 is applied to the gate through the resistor 7. A capacitor 9 is connected between the drain and gate of the second FET 6.

【0005】このような構成において、第1のFET3
がデプレッションモードのものである場合、ゲート端子
5に、入力端子1及び出力端子2における電圧と同電位
の電圧が印加されると、第1のFET3は導通状態とな
り、入力端子1に印加された信号が、出力端子2に出力
される一方、ゲート端子5に、入力端子1及び出力端子
2における電位に対して第1のFET3が有するいわゆ
るピンチオフ電圧以下の電圧が印加されると、第1のF
ET3が非導通状態となり、入力端子1に印加された信
号が、出力端子2に出力されないこととなる。
In such a configuration, the first FET 3
In the depletion mode, when a voltage having the same potential as the voltage at the input terminal 1 and the output terminal 2 is applied to the gate terminal 5, the first FET 3 becomes conductive and is applied to the input terminal 1. While the signal is output to the output terminal 2, when a voltage below the so-called pinch-off voltage of the first FET 3 with respect to the potentials at the input terminal 1 and the output terminal 2 is applied to the gate terminal 5, the first F
The ET3 becomes non-conductive, and the signal applied to the input terminal 1 is not output to the output terminal 2.

【0006】一方、第2のFET6は、第1のFET3
が導通状態となる場合には、非導通状態となるように、
また、第1のFET3が非導通状態となる場合には、導
通状態となるように、それぞれ所定のゲート電圧がゲー
ト端子8に印加されるようになっており、この第2のF
ET6の動作は、第1のFET3の動作とは丁度逆動作
となる。第2のFET6をこのように動作させること
で、特に、第1のFET3が非導通状態における入力端
子1と出力端子2間におけるアイソレーション特性が改
善されるようになっている。
On the other hand, the second FET 6 is the first FET 3
When becomes conductive, it becomes non-conductive,
Further, when the first FET 3 is in the non-conducting state, a predetermined gate voltage is applied to the gate terminal 8 so that the first FET 3 is in the conducting state.
The operation of ET6 is just the reverse operation of the operation of the first FET3. By operating the second FET 6 in this manner, particularly, the isolation characteristic between the input terminal 1 and the output terminal 2 when the first FET 3 is in the non-conducting state is improved.

【0007】そうして、第2のFET6のドレインとゲ
ート間にコンデンサ9が接続されて折り、このコンデン
サ9は上記第2のFET6のドレイン・ゲート間の静電
容量を増加させることにより、このスイッチ回路の通過
周波数帯域を、より低域側に拡げる働きを担っている。
Then, the capacitor 9 is connected between the drain and the gate of the second FET 6 and folded, and the capacitor 9 increases the electrostatic capacitance between the drain and the gate of the second FET 6, thereby It is responsible for expanding the pass frequency band of the switch circuit to the lower frequency side.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
半導体スイッチ回路において、第2のFET6のドレイ
ン・ゲート間に設けられたコンデンサ9は、スイッチ回
路における通過周波数の下限を拡げるという働きをなす
反面、入力端子1に比較的振幅の大きな信号が印加され
た場合に、スイッチ回路のアイソレーション特性を低下
させるという問題があった。即ち、図5に示された回路
において、第1のFET3が非導通状態にあり、第2の
FET6が導通状態であって、入力信号に対して第2の
FET6がいわゆるシャントとして機能している状態に
おいて、入力端子1に大振幅の信号が印加され、特にそ
の振幅が負極側に振れた場合、第2のFET6のゲート
には、この負極性の信号が、コンデンサ9及び第2のF
ET6の寄生容量で定まる分圧比に応じて、ゲート端子
8に予め印加されているゲート電圧に重畳されることと
なる。
However, in the semiconductor switch circuit described above, the capacitor 9 provided between the drain and the gate of the second FET 6 functions to expand the lower limit of the pass frequency in the switch circuit, When a signal having a relatively large amplitude is applied to the input terminal 1, there is a problem that the isolation characteristic of the switch circuit is deteriorated. That is, in the circuit shown in FIG. 5, the first FET 3 is non-conductive, the second FET 6 is conductive, and the second FET 6 functions as a so-called shunt for an input signal. In this state, when a large-amplitude signal is applied to the input terminal 1 and the amplitude is especially swung to the negative side, the negative-polarity signal is applied to the gate of the second FET 6 by the capacitor 9 and the second F
According to the voltage division ratio determined by the parasitic capacitance of ET6, it is superimposed on the gate voltage applied in advance to the gate terminal 8.

【0009】第2のFET6がいわゆるデプレッション
モードのものである場合には、この負極性電圧は、第2
のFET6を導通状態とすべくゲート端子8に予め印加
されていた電圧を相殺するものとなる。従って、第2の
FET6のゲートに印加される電圧は、いわゆるピンチ
オフ電圧に近づくこととなるため、第2のFET6の導
通状態が崩れだし、シャントとしての機能が低下し、入
力端子1に印加されている信号が、出力端子2へ漏洩さ
れて、アイソレーション特性の低下を招くこととなる。
When the second FET 6 is in the so-called depletion mode, this negative voltage is
The voltage previously applied to the gate terminal 8 in order to bring the FET 6 into the conductive state is canceled. Therefore, since the voltage applied to the gate of the second FET 6 approaches the so-called pinch-off voltage, the conduction state of the second FET 6 begins to collapse, the function as the shunt deteriorates, and the voltage is applied to the input terminal 1. The leaking signal leaks to the output terminal 2 and deteriorates the isolation characteristic.

【0010】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、通過帯域の下限周波数の拡
大を図りつつ、しかも、大振幅入力における入出力端子
間のアイソレーション特性の低下を抑止することの可能
な半導体スイッチ回路を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and its purpose is to increase the lower limit frequency of the pass band and, at the same time, to improve the isolation characteristic between the input and output terminals in a large amplitude input. An object of the present invention is to provide a semiconductor switch circuit capable of suppressing a decrease.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、入出力端子間の開閉成をする第1の半導
体スイッチ素子が設けられ、上記第1の半導体スイッチ
素子が非導通状態の際に、導通状態となる第2の半導体
スイッチ素子が上記入力端子とアース間に接続され、入
力端子と上記第2の半導体スイッチ素子の切替え機能を
担う端子との間に通過可能な下限周波数の拡大のための
コンデンサが設けられた半導体スイッチ回路において、
上記第2の半導体スイッチ素子が導通状態にある場合、
上記コンデンサを、上記入力端子又は上記第2の半導体
スイッチ素子の切替え機能を担う端子に対して非接続状
態とするスイッチ手段を設けてなることを特徴とする。
特に、上記半導体スイッチ素子及びスイッチ回路は電界
効果トランジスタとされ、第1の半導体スイッチ素子と
しての第1の電界効果トランジスタのドレインは入力端
子に、ソースは出力端子に、それぞれ接続され、第2の
半導体スイッチ素子としての第2の電界効果トランジス
タのドレインは上記入力端子に、ソースはアースにそれ
ぞれ接続され、スイッチ手段としての第3の電界効果ト
ランジスタのドレインは上記入力端子に、ソースはコン
デンサの一端に接続され、上記第1の電界効果トランジ
スタのゲートと第3の電界効果トランジスタのゲートと
が共に接続されて同一のゲート信号が入力されるよう構
成される一方、上記第2の電界効果トランジスタのゲー
トには、上記コンデンサの他端が接続されると共に、こ
のゲートは、上記第1の電界効果トランジスタのゲート
に入力されるゲート信号とは逆論理の信号が入力可能と
されているものが好適である。
In order to achieve the above object, the present invention is provided with a first semiconductor switch element that opens and closes between input and output terminals, and the first semiconductor switch element is non-conductive. In the state, the second semiconductor switch element that is in a conductive state is connected between the input terminal and the ground, and the lower limit that can be passed between the input terminal and the terminal that performs the switching function of the second semiconductor switch element. In a semiconductor switch circuit provided with a capacitor for frequency expansion,
When the second semiconductor switch element is in the conductive state,
It is characterized in that a switch means is provided for disconnecting the capacitor from the input terminal or the terminal having a switching function of the second semiconductor switch element.
In particular, the semiconductor switch element and the switch circuit are field effect transistors, the drain of the first field effect transistor serving as the first semiconductor switch element is connected to the input terminal, and the source is connected to the output terminal. The drain of the second field effect transistor as a semiconductor switch element is connected to the input terminal and the source thereof is connected to the ground, respectively, and the drain of the third field effect transistor as the switch means is connected to the input terminal and the source thereof is one end of the capacitor. And the gate of the first field effect transistor and the gate of the third field effect transistor are connected together so that the same gate signal is input to the gate of the second field effect transistor. The other end of the capacitor is connected to the gate, and the gate is The gate signal inputted to the first gate of the field effect transistor is preferred that reverse logic of the signal is possible input.

【0012】[0012]

【作用】上記構成によれば、第1の半導体スイッチ素子
が導通状態にあり、入力端子へ印加された高周波信号が
第1の半導体スイッチ素子を介して出力端子に出力され
る場合には、スイッチ手段によりコンデンサが入力端子
とアース間に接続されることとなり、入出力間の通過信
号の下限周波数の拡大が図られる一方、第1の半導体ス
イッチ素子が非導通状態にある場合、即ち第2の半導体
スイッチ素子が導通状態となる場合には、コンデンサ
は、スイッチ手段により入力端子又はアースからは切り
離されることとなるため、このコンデンサが第2の半導
体スイッチ素子の導通状態に影響を及ぼすようなことが
抑止されることとなる。
According to the above structure, when the first semiconductor switch element is in the conductive state and the high frequency signal applied to the input terminal is output to the output terminal through the first semiconductor switch element, the switch is performed. By connecting the capacitor between the input terminal and the ground by the means, the lower limit frequency of the passing signal between the input and the output can be increased, while the first semiconductor switch element is in the non-conducting state, that is, the second semiconductor switch element. When the semiconductor switch element is in the conducting state, the capacitor is disconnected from the input terminal or the ground by the switching means, so that the capacitor affects the conducting state of the second semiconductor switching element. Will be suppressed.

【0013】[0013]

【実施例】図1には、第1実施例に係る半導体スイッチ
回路、例えば超短波帯から準マイクロ波帯における高周
波信号を扱う回路に適用されるものが示されており、こ
の回路の主要構成は、図5に示された従来の構成と同様
となっている。即ち、図示されるように、高周波信号が
印加される入力端子1と、高周波信号が出力される出力
端子2との間に、第1の半導体スイッチ素子としての第
1のFET3が、そのドレインが入力端子1に、ソース
が出力端子2に、それぞれ接続されるようにして設けら
れると共に、いわゆるシャントとしての機能を果たす第
2の半導体スイッチ素子としての第2のFET6が、入
力端子1とアース間において、そのドレインが入力端子
1に、ソースがアースに、それぞれ接続されるようにし
て設けられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a semiconductor switch circuit according to the first embodiment, for example, one applied to a circuit for handling high frequency signals in the ultra-high frequency band to the quasi-microwave band. The configuration is the same as the conventional configuration shown in FIG. That is, as shown in the figure, between the input terminal 1 to which a high-frequency signal is applied and the output terminal 2 to which a high-frequency signal is output, the first FET 3 as the first semiconductor switch element, and its drain are A second FET 6 serving as a second semiconductor switching element that is provided so that the source is connected to the input terminal 1 and the output terminal 2 respectively and that functions as a so-called shunt is provided between the input terminal 1 and the ground. In, the drain is connected to the input terminal 1 and the source is connected to the ground.

【0014】更に、本実施例においては、入力端子1と
第2のFET6のゲートとの間に、スイッチ手段として
の第3のFET10と、コンデンサ9とが直列接続され
たものが、第3のFET10のドレインが入力端子1に
ソースがコンデンサ9に、コンデンサ9の他端が第2の
FET6のゲートに、それぞれ接続されるようにして設
けられると共に、この第3のFET10とコンデンサ
(静電容量値C1)9との接続点とアース間には、第3
のFET10のソースにバイアス電圧を与えるための抵
抗(抵抗値R4)11が接続されている。なお、上記コ
ンデンサ9と第3のFET10を入れ替えた接続とする
こともできる。
Further, in the present embodiment, a third FET 10 as a switch means and a capacitor 9 are connected in series between the input terminal 1 and the gate of the second FET 6 to form a third FET. The drain of the FET 10 is connected to the input terminal 1, the source is connected to the capacitor 9, and the other end of the capacitor 9 is connected to the gate of the second FET 6, and the third FET 10 and the capacitor (electrostatic capacitance) are connected. Between the connection point with the value C1) 9 and the ground, the third
A resistor (resistance value R4) 11 for applying a bias voltage is connected to the source of the FET 10. The capacitor 9 and the third FET 10 may be replaced with each other.

【0015】また、ゲート端子5と第1のFET3のゲ
ートとの間には抵抗(抵抗値R1)4が、ゲート端子5
と第3のFET10のゲートとの間には抵抗(抵抗値R
3)12が、それぞれ接続されており、第1のFET3
と第3のFET10とには、同一のゲート電圧が印加さ
れるようになっている。更に、ゲート端子8と第2のF
ET6のゲートとの間には、抵抗(抵抗値R2)7が接
続されており、ゲート端子5に印加されるゲート電圧と
は逆論理のゲート電圧が印加されるようになっている。
上記の抵抗4,7,12は、高周波信号の漏洩を阻止す
ると共に、端子5,8側から過大電流が流入することを
防止する。
A resistor (resistance value R1) 4 is provided between the gate terminal 5 and the gate of the first FET 3 and the gate terminal 5
Between the gate and the gate of the third FET 10 (resistance value R
3) 12 are connected to each other, and the first FET3
The same gate voltage is applied to the third FET 10 and the third FET 10. Further, the gate terminal 8 and the second F
A resistor (resistance value R2) 7 is connected between the gate of the ET 6 and a gate voltage having an inverse logic to the gate voltage applied to the gate terminal 5 is applied.
The resistors 4, 7 and 12 prevent leakage of high frequency signals and prevent an excessive current from flowing from the terminals 5 and 8 side.

【0016】上記の構成によれば、まず出力端子2から
信号を取り出す(端子1,2間を閉状態とする)場合、
ゲート端子5には、入力端子1及び出力端子2と同電位
のゲート電圧を印加する一方、ゲート端子8には第2の
FET6のゲート・ソース間を完全なピンチオフ状態に
維持するに足りるゲート電圧を印加する。この結果、第
1のFET3が導通状態となり、入力端子1に印加され
た信号は、第1のFET3のドレイン・ソース間を通過
して出力端子2に現れることとなる。一方、この場合第
2のFET6は、非導通状態となり、また、第3のFE
T10は導通状態となって、入力端子1と第2のFET
6のゲート間に第3のFET10を介してコンデンサ9
が接続された状態となる。
According to the above construction, when a signal is first taken out from the output terminal 2 (the terminals 1 and 2 are closed),
A gate voltage having the same potential as that of the input terminal 1 and the output terminal 2 is applied to the gate terminal 5, while a gate voltage sufficient to maintain a complete pinch-off state between the gate and source of the second FET 6 is applied to the gate terminal 8. Is applied. As a result, the first FET 3 becomes conductive, and the signal applied to the input terminal 1 passes between the drain and source of the first FET 3 and appears at the output terminal 2. On the other hand, in this case, the second FET 6 becomes non-conductive, and the third FE
T10 becomes conductive, and the input terminal 1 and the second FET
Capacitor 9 via the third FET 10 between the gates of 6
Is connected.

【0017】この場合、第1のFET3のドレイン・ソ
ース間は、線形な低抵抗状態となっているため、この部
分での信号損失は、極小さなものとなる。また、同様に
第3のFET10のドレイン・ソース間も低抵抗状態に
あるため、コンデンサ9は、第3のFET10による低
抵抗を介して入力端子1と第2のFET6のゲートの間
に接続された状態となっている。
In this case, since the drain-source of the first FET 3 is in a linear low resistance state, the signal loss in this portion is extremely small. Similarly, since the drain-source of the third FET 10 is also in a low resistance state, the capacitor 9 is connected between the input terminal 1 and the gate of the second FET 6 via the low resistance of the third FET 10. It is in a state of

【0018】従って、コンデンサ9は、第2のFET6
のゲート・ドレイン間の寄生容量Cgdに対して並列に接
続されることとなり、従来と同様に、このスイッチ回路
の通過帯域における低域側の拡大が図られ、大振幅信号
が印加された際の通過損失が低減される。即ち、この特
性改善が得られる低域側の臨界周波数fは、f=1/
(2π×R2×C1)で表され、この臨界周波数fよりも
高い周波数で上述の特性改善が得られる。この式から、
コンデンサ9の静電容量値C1をより大とすれば、臨界
周波数fをより低く設定できることが理解される。
Therefore, the capacitor 9 is the second FET 6
Since it is connected in parallel to the parasitic capacitance Cgd between the gate and drain of the switch circuit, the low-frequency side of the pass band of this switch circuit is expanded as in the conventional case, and when a large amplitude signal is applied. Passage loss is reduced. That is, the critical frequency f on the low frequency side where this characteristic improvement is obtained is f = 1 /
It is represented by (2π × R2 × C1), and the above-mentioned characteristic improvement can be obtained at a frequency higher than the critical frequency f. From this formula,
It is understood that if the capacitance value C1 of the capacitor 9 is made larger, the critical frequency f can be set lower.

【0019】一方、出力端子2からの信号出力を停止す
る(端子1,2間を開状態とする)場合には、ゲート端
子5を介して第1のFET3及び第3のFET10のゲ
ートに、これら2つのFET3,10のゲート・ソース
間を完全なピンチオフ状態とするに足りる電圧を印加す
ると共に、第2のFET6のゲートにはソース電位と同
電位の電圧を印加する。この結果、FET3,10は共
に非導通状態となり、入力端子1と出力端子2との間の
導通状態が解除される一方、第2のFET6は導通状態
となって、入力信号に対してシャントとしての機能を果
たすこととなる。
On the other hand, when the signal output from the output terminal 2 is stopped (the terminals 1 and 2 are opened), the gates of the first FET 3 and the third FET 10 are connected via the gate terminal 5. A voltage sufficient to completely pinch off the gate and source of these two FETs 3 and 10 is applied, and a voltage of the same potential as the source potential is applied to the gate of the second FET 6. As a result, the FETs 3 and 10 are both non-conductive, and the conductive state between the input terminal 1 and the output terminal 2 is released, while the second FET 6 is conductive and serves as a shunt for the input signal. Will fulfill the function of.

【0020】この場合、第3のFET10が非導通状態
であるために、入力端子1と第2のFET6のゲート間
即ち、第2のFET6のドレインとゲート間において、
コンデンサ9が非接続状態となり、第2のFET6のド
レイン・ソース間の導通状態における交流信号に対する
特性としては、第2のFET6のドレイン、ゲート及び
ソースの各々に存在する寄生容量による結合が主とな
り、コンデンサ9の影響が排除されることとなる。従っ
て、第2のFET6が導通状態において、入力端子1に
大振幅信号が印加された場合に、従来のようにコンデン
サ9の影響により第2のFET6が不完全な導通状態と
なるようなことがなくなり、入出力端子1,2間のアイ
ソレーション特性の低下が抑止されることとなる。
In this case, since the third FET 10 is non-conductive, between the input terminal 1 and the gate of the second FET 6, that is, between the drain and the gate of the second FET 6,
As a characteristic of the second FET 6 in the conduction state between the drain and the source of the second FET 6, the coupling with the parasitic capacitance existing in each of the drain, the gate, and the source of the second FET 6 is the main characteristic. , The influence of the capacitor 9 is eliminated. Therefore, when a large amplitude signal is applied to the input terminal 1 while the second FET 6 is in the conducting state, the second FET 6 may be incompletely conducting due to the influence of the capacitor 9 as in the conventional case. Therefore, deterioration of the isolation characteristic between the input / output terminals 1 and 2 is suppressed.

【0021】ここで、上記のアイソレーション特性低下
の抑止ができることを、図2に示された等価回路図を参
照しながら以下に説明する。図2には、第1及び第3の
FET3,10が非導通状態にあり、かつ第2のFET
6が導通状態にある場合、即ち、第2のFET6がシャ
ント機能を果たして、入力端子1と出力端子2とが遮断
されている状態における交流等価回路が示されている。
即ち、図1の回路は、入力端子1とアース間に、第2の
FET6の導通時におけるドレイン・ソース間の抵抗値
Rds2で表される抵抗13が接続され、入力端子1とア
ース間には、第3のFET10のゲート・ドレイン間に
おける寄生容量値Cgd3で表されるコンデンサ14、ゲ
ート・ソース間における寄生容量値Cgs3で表されるコ
ンデンサ15及び抵抗(抵抗値R4)11が直列接続さ
れたものと等価となる。
Here, it will be described below with reference to the equivalent circuit diagram shown in FIG. 2 that the isolation characteristic deterioration can be suppressed. In FIG. 2, the first and third FETs 3 and 10 are in a non-conducting state, and the second FET is
The AC equivalent circuit is shown when 6 is in a conducting state, that is, when the second FET 6 performs the shunt function and the input terminal 1 and the output terminal 2 are cut off.
That is, in the circuit of FIG. 1, the resistor 13 represented by the resistance value Rds2 between the drain and the source when the second FET 6 is conducting is connected between the input terminal 1 and the ground, and between the input terminal 1 and the ground. , The capacitor 14 represented by the parasitic capacitance value Cgd3 between the gate and drain of the third FET 10, the capacitor 15 represented by the parasitic capacitance value Cgs3 between the gate and source, and the resistor (resistance value R4) 11 were connected in series. It is equivalent to the one.

【0022】そして、コンデンサ14,15の接続点と
アース間には、抵抗(抵抗値R3)12が接続されてお
り、コンデンサ15と抵抗11との接続点と入力端子1
との間には、第3のFET10のドレイン・ソース間に
おける寄生容量値Cds3で表されるコンデンサ16が接
続されたものと等価となる。また、抵抗13の両端に
は、第2のFET6のゲート・ドレイン間における寄生
容量値Cgd2で表されるコンデンサ17及びゲート・ソ
ース間における寄生容量値Cgs2で表されるコンデンサ
18が直列接続されたものが、並列接続されたと等価と
なる。更に、この2つのコンデンサ17,18の接続点
は、抵抗(抵抗値R2)7を介して接地されると共に、
コンデンサ9を介してコンデンサ15と抵抗11との接
続点に接続されたものと等価となる。
A resistor (resistance value R3) 12 is connected between the connection point between the capacitors 14 and 15 and the ground, and the connection point between the capacitor 15 and the resistor 11 and the input terminal 1 are connected.
Is equivalent to the capacitor 16 represented by the parasitic capacitance value Cds3 between the drain and the source of the third FET 10 being connected between and. Further, a capacitor 17 represented by a parasitic capacitance value Cgd2 between the gate and drain of the second FET 6 and a capacitor 18 represented by a parasitic capacitance value Cgs2 between the gate and source of the second FET 6 are connected in series to both ends of the resistor 13. Things are equivalent to being connected in parallel. Furthermore, the connection point between these two capacitors 17 and 18 is grounded via a resistor (resistance value R2) 7, and
It is equivalent to one connected to the connection point between the capacitor 15 and the resistor 11 via the capacitor 9.

【0023】ところで、第1のFET3が非導通状態に
ある場合、即ち、入力端子1と出力端子2との間が開状
態となっている場合の入出力端子間のアイソレーション
特性を良好なものとするには、図2に示された等価回路
において、入力端子1とアースとの間のインピーダンス
が極力低く保持される必要がある。図2の等価回路で
は、抵抗13の抵抗値Rds2は、第2のFET6のいわ
ゆるオン抵抗値であるので、第2のFET6が完全な導
通状態であれば、その値は低い値を示すものとなる。
By the way, when the first FET 3 is in the non-conductive state, that is, when the input terminal 1 and the output terminal 2 are in the open state, the isolation characteristic between the input and output terminals is excellent. To achieve this, the impedance between the input terminal 1 and the ground must be kept as low as possible in the equivalent circuit shown in FIG. In the equivalent circuit of FIG. 2, the resistance value Rds2 of the resistor 13 is a so-called on-resistance value of the second FET 6, so that the value shows a low value when the second FET 6 is in a completely conductive state. Become.

【0024】一方、入力端子1に印加される高周波信号
が第2のFET6のゲート(図2においては、コンデン
サ17とコンデンサ18との接続点)に印加される割合
は、主に、静電容量値Cds3,C1,Cgd2及びCgs2の合
成と分圧により定まる。特に、入力端子1に印加される
高周波信号の振幅が過大となった場合に、第2のFET
6のゲートを負側にバイアスする結果を招き、このため
第2のFET6のいわゆるオン抵抗が上昇し、アイソレ
ーション特性の劣化を招くこととなる。
On the other hand, the ratio of the high frequency signal applied to the input terminal 1 to the gate of the second FET 6 (the connection point between the capacitor 17 and the capacitor 18 in FIG. 2) mainly depends on the capacitance. It is determined by the composition of the values Cds3, C1, Cgd2 and Cgs2 and the partial pressure. In particular, when the amplitude of the high frequency signal applied to the input terminal 1 becomes excessive, the second FET
This results in biasing the gate of the MOSFET 6 to the negative side, which increases the so-called on-resistance of the second FET 6 and deteriorates the isolation characteristic.

【0025】従って、このようなオン抵抗の上昇を防ぐ
には、第2のFET6のゲートに分圧される高周波信号
成分を小さくする必要があり、そのためには、第2のF
ET6のゲート・ドレイン間の容量を極力低減すること
である。これは、特にコンデンサ9の容量値C1の影響
を排除することで実現される。
Therefore, in order to prevent such an increase in on-resistance, it is necessary to reduce the high frequency signal component divided by the gate of the second FET 6, and for that purpose, the second F
The goal is to reduce the gate-drain capacitance of ET6 as much as possible. This is achieved in particular by eliminating the influence of the capacitance value C1 of the capacitor 9.

【0026】ここで、第3のFET10のゲート幅を第
2のFET6のそれと同等又はそれ以下の大きさとする
と、コンデンサ16の容量値Cds3は、コンデンサ9の
容量値C1に対して十分に低いものとすることができ、
かかる前提の下で、第2のFET6のゲート・ドレイン
間に外部で付加される静電容量を考えると次のようにな
る。
If the gate width of the third FET 10 is equal to or smaller than that of the second FET 6, the capacitance value Cds3 of the capacitor 16 is sufficiently lower than the capacitance value C1 of the capacitor 9. Can be
Under such a premise, the capacitance added externally between the gate and drain of the second FET 6 is as follows.

【0027】まず、第2のFET6のゲート・ドレイン
間に外部で付加される静電容量値をCgdxとし、コンデ
ンサ14,15,16の合成容量値をCj3とすると、C
gdxは次の(1)式のように表される。 Cgdx=1/{(1/C1)+(1/Cj3)} … (1) 但し、Cj3は次の(2)式で表されるものである。 Cj3=Cds3+1/{(1/Cgs3)+(1/Cgd3)} … (2) 従って、Cgdx<Cgd2を満足することができ、第2のF
ET6のゲートへの高周波信号の重畳の影響を低下させ
ることが可能となる。
First, let Cgdx be the electrostatic capacitance value added externally between the gate and drain of the second FET 6, and Cj3 be the combined capacitance value of the capacitors 14, 15 and 16, and C
gdx is expressed by the following equation (1). Cgdx = 1 / {(1 / C1) + (1 / Cj3)} (1) However, Cj3 is represented by the following equation (2). Cj3 = Cds3 + 1 / {(1 / Cgs3) + (1 / Cgd3)} (2) Therefore, Cgdx <Cgd2 can be satisfied, and the second F
It is possible to reduce the influence of the superposition of the high frequency signal on the gate of the ET6.

【0028】図4には、試験結果の一例として、入力信
号の大きさとアイソレーションとの関係を示す特性線図
が示されており、入力端子1に100MHzの高周波信号
を印加し、その入力電力の変化に対する入出力端子間の
アイソレーションの変化を示したものである。この図に
示されるように、点線で示された従来回路では、入力電
力が10dBm付近までは、入力電力に対するアイソレー
ションの変化が殆どないが、それ以後入力電力が26dB
m付近までの間で、約30dBm程のアイソレーションの劣
化が見られる。これに対し、実線で示された本発明回路
では、入力電力が10dBm以後26dBm付近までの間で、
アイソレーションの低下は約6dBm程度となり、大振幅
入力時において格段に改善されたことが伺える。
FIG. 4 shows, as an example of the test results, a characteristic diagram showing the relationship between the magnitude of the input signal and the isolation. A high frequency signal of 100 MHz is applied to the input terminal 1 and its input power is increased. It shows the change in isolation between the input and output terminals with respect to the change in. As shown in this figure, in the conventional circuit shown by the dotted line, there is almost no change in the isolation with respect to the input power until the input power is around 10 dBm, but thereafter the input power is 26 dB.
Isolation deterioration of about 30 dBm is seen up to around m. On the other hand, in the circuit of the present invention shown by the solid line, when the input power is from 10 dBm to around 26 dBm,
The decrease in isolation was about 6 dBm, which can be seen to be much improved when a large amplitude input is applied.

【0029】次に、第2実施例について、図3を参照し
ながら説明する。この第2実施例における回路は、上述
した第1実施例の回路と基本的に同一構成の2つの回
路、即ち第1のスイッチ部20及び第2のスイッチ部2
1を設け、出力端子2において、2種類の信号のいずれ
かを選択的に得るようにしたものである。なお、以下の
説明では、第1のスイッチ部20の各構成要素について
は、図1と同一の符号を付してその説明を省略し、第1
実施例の回路と異なる点を中心に説明する。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The circuit of the second embodiment is basically the same as the circuit of the first embodiment described above, that is, two circuits, that is, a first switch section 20 and a second switch section 2.
1 is provided so that either one of the two types of signals can be selectively obtained at the output terminal 2. In addition, in the following description, each component of the first switch unit 20 will be denoted by the same reference numeral as in FIG. 1, and description thereof will be omitted.
The differences from the circuit of the embodiment will be mainly described.

【0030】図3において、第2のスイッチ部21の第
4のFET22は第1のFET3に、第5のFET23
は第2のFET6に、第6のFET24は第3のFET
10に、それぞれ対応するものである。また、コンデン
サ25はコンデンサ9に、抵抗26は抵抗4に、抵抗2
7は抵抗7に、抵抗28は抵抗11に、抵抗29は抵抗
12に、それぞれ対応している。
In FIG. 3, the fourth FET 22 of the second switch section 21 is the first FET 3 and the fifth FET 23.
Is the second FET6, the sixth FET24 is the third FET
10 corresponds to each. The capacitor 25 is connected to the capacitor 9, the resistor 26 is connected to the resistor 4, and the resistor 2 is connected to the resistor 2.
Reference numeral 7 corresponds to resistance 7, resistance 28 corresponds to resistance 11, and resistance 29 corresponds to resistance 12, respectively.

【0031】そして、この第2実施例においては、抵抗
26と抵抗29の一端は、共に第1のスイッチ部20の
ゲート端子8に接続される一方、抵抗27の一端は第1
のスイッチ部20のゲート端子5に接続されて、第2の
スイッチ部21の動作と第1のスイッチ部20の動作が
丁度逆となるようにしてある。即ち、例えば、ゲート端
子5に0vを、ゲート端子8に−2vを、それぞれ印加
した場合には、第1のスイッチ部20の第1のFET3
は導通状態となる一方、第2のスイッチ部21の第4の
FET22は非導通状態となる。従って、この場合に
は、入力端子1に印加されている高周波信号が、出力端
子2に得られることとなり、入力端子30に印加されて
いる高周波信号の出力端子2への出力は断たれることと
なる。
In the second embodiment, one ends of the resistors 26 and 29 are both connected to the gate terminal 8 of the first switch section 20, while one end of the resistor 27 is the first.
It is connected to the gate terminal 5 of the switch section 20 so that the operation of the second switch section 21 and the operation of the first switch section 20 are just opposite. That is, for example, when 0 v is applied to the gate terminal 5 and −2 v is applied to the gate terminal 8, the first FET 3 of the first switch section 20 is applied.
Is turned on, while the fourth FET 22 of the second switch section 21 is turned off. Therefore, in this case, the high frequency signal applied to the input terminal 1 is obtained at the output terminal 2, and the output of the high frequency signal applied to the input terminal 30 to the output terminal 2 is cut off. Becomes

【0032】一方、ゲート端子5に−2vを、ゲート端
子8に0vを、それぞれ印加した場合には、第1のスイ
ッチ部20の第1のFET3は非導通状態となり、第2
のスイッチ部21の第4のFET22は導通状態とな
る。従って、この場合には、入力端子30に印加されて
いる高周波信号が、出力端子2に得られることとなり、
入力端子1に印加されている高周波信号の出力端子2へ
の出力は断たれることとなる。
On the other hand, when -2v is applied to the gate terminal 5 and 0v is applied to the gate terminal 8, the first FET 3 of the first switch section 20 is turned off and the second FET 2 is turned off.
The fourth FET 22 of the switch section 21 becomes conductive. Therefore, in this case, the high frequency signal applied to the input terminal 30 is obtained at the output terminal 2.
The output of the high frequency signal applied to the input terminal 1 to the output terminal 2 is cut off.

【0033】なお、第2のスイッチ部21において、第
5のFET23が導通状態にある場合に、コンデンサ2
5が第5のFET23のゲート電圧へ及ぼす影響が軽減
される点については、図2に示された等価回路を用いて
説明したと基本的に全く同様であるので、ここでの詳細
な説明は省略することとする。
In the second switch section 21, when the fifth FET 23 is in the conducting state, the capacitor 2
The effect that 5 has on the gate voltage of the fifth FET 23 is basically the same as that described using the equivalent circuit shown in FIG. 2, and therefore the detailed description thereof will be omitted here. It will be omitted.

【0034】本実施例においては、半導体スイッチ素子
としてFETを用いたが、FETと同様なスイッチング
特性を有するものであれば、他の半導体スイッチ素子を
用いて回路構成してもよく、例えば、第3のFET10
及び第6のFET24に代えて、ピンダイオードを用い
ることもできる。
In this embodiment, the FET is used as the semiconductor switching element, but the circuit may be constructed by using another semiconductor switching element as long as it has a switching characteristic similar to that of the FET. FET 10 of 3
A pin diode may be used instead of the sixth FET 24.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体スイッチ回路の通過周波数の拡大を図るために設
けられた入力端子とアース間に設けられたコンデンサ
を、この半導体スイッチ回路に設けられたいわゆるシャ
ント機能を果たす半導体スイッチ素子が導通状態にある
場合、即ち入出力端子間が開成状態にある場合には、入
力端子又はアースのいずれかに対して非接続状態となる
ように構成することにより、高周波信号を通過させる場
合だけ、コンデンサが所定の箇所に接続されることとな
るので、従来と同様に通過信号の低域周波数の拡大を図
る機能を果たす。また一方では、入出力端子間が開成状
態にある場合に、上記コンデンサがシャント機能を果た
す半導体スイッチの導通状態へ与える影響が低減され、
特に大振幅の信号が入力端子に印加されたのアイソレー
ション特性の低下が抑止され、特性改善が図られるとい
う効果を奏する。
As described above, according to the present invention,
When the semiconductor switch element provided in this semiconductor switch circuit and performing a so-called shunt function is in a conductive state, the capacitor provided between the input terminal and the ground provided to increase the pass frequency of the semiconductor switch circuit is That is, when the input and output terminals are in the open state, the capacitor is placed in a predetermined position only when the high frequency signal is passed by configuring the input terminal or the ground so as to be disconnected. Since they are connected, they function to expand the low frequency band of the passing signal as in the conventional case. On the other hand, when the input and output terminals are in the open state, the influence of the capacitor on the conduction state of the semiconductor switch that performs the shunt function is reduced,
In particular, it is possible to suppress the deterioration of the isolation characteristic when a signal of large amplitude is applied to the input terminal and improve the characteristic.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る半導体スイッチ回路
の構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor switch circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示された回路の交流信号に対する等価回
路図である。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the circuit shown in FIG. 1 for an AC signal.

【図3】第2実施例の構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a second embodiment.

【図4】従来回路及び本発明に係る半導体スイッチ回路
における、入力電力の変化に対するアイソレーションの
変化を示す特性線図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a change in isolation with respect to a change in input power in a conventional circuit and a semiconductor switch circuit according to the present invention.

【図5】従来のスイッチ回路の一例を示す回路図であ
る。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a conventional switch circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,30 … 入力端子、 2 … 出力端子、 3 … 第1のFET、 5 … ゲート端子、 6 … 第2のFET、 9,25 … コンデンサ、 10 … 第3のFET、 22 … 第4のFET、 23 … 第5のFET、 24 … 第6のFET。 1,30 ... Input terminal, 2… Output terminal, 3 ... First FET, 5… Gate terminal, 6 ... the second FET, 9, 25 ... Capacitor, 10 ... Third FET, 22 ... Fourth FET, 23 ... Fifth FET, 24 ... 6th FET.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入出力端子間の開閉成をする第1の半導
体スイッチ素子が設けられ、 上記第1の半導体スイッチ素子が非導通状態の際に、導
通状態となる第2の半導体スイッチ素子が上記入力端子
とアース間に接続され、 入力端子と上記第2の半導体スイッチ素子の切替え機能
を担う端子との間に通過可能な下限周波数の拡大のため
のコンデンサが設けられた半導体スイッチ回路におい
て、 上記第2の半導体スイッチ素子が導通状態にある場合、
上記コンデンサを、上記入力端子又は上記第2の半導体
スイッチ素子の切替え機能を担う端子に対して非接続状
態とするスイッチ手段を設けてなることを特徴とする半
導体スイッチ回路。
1. A first semiconductor switch element is provided which opens and closes between input and output terminals, and a second semiconductor switch element which becomes conductive when the first semiconductor switch element is non-conductive. In the semiconductor switch circuit, which is connected between the input terminal and the ground, and provided with a capacitor for expanding the lower limit frequency that can be passed between the input terminal and the terminal that carries out the switching function of the second semiconductor switching element, When the second semiconductor switch element is in the conductive state,
A semiconductor switch circuit comprising switch means for disconnecting the capacitor from the input terminal or a terminal having a switching function of the second semiconductor switch element.
【請求項2】 上記半導体スイッチ素子及びスイッチ手
段は電界効果トランジスタとされ、 第1の半導体スイッチ素子としての第1の電界効果トラ
ンジスタのドレインは入力端子に、ソースは出力端子
に、それぞれ接続され、 第2の半導体スイッチ素子としての第2の電界効果トラ
ンジスタのドレインは上記入力端子に、ソースはアース
にそれぞれ接続され、 スイッチ手段としての第3の電界効果トランジスタのド
レインは上記入力端子に、ソースはコンデンサの一端に
接続され、 上記第1の電界効果トランジスタのゲートと第3の電界
効果トランジスタのゲートとが共に接続されて同一のゲ
ート信号が入力されるよう構成される一方、 上記第2の電界効果トランジスタのゲートには、上記コ
ンデンサの他端が接続されると共に、このゲートは、上
記第1の電界効果トランジスタのゲートに入力されるゲ
ート信号とは逆論理の信号が入力可能とされていること
を特徴とする第1請求項記載の半導体スイッチ回路。
2. The semiconductor switch element and the switch means are field effect transistors, the drain of the first field effect transistor as the first semiconductor switch element is connected to the input terminal, and the source is connected to the output terminal, respectively. The drain of the second field effect transistor as the second semiconductor switch element is connected to the input terminal and the source thereof is connected to the ground, respectively, and the drain of the third field effect transistor as the switch means is connected to the input terminal and the source is The second electric field is connected to one end of a capacitor, the gate of the first field effect transistor and the gate of the third field effect transistor are connected together, and the same gate signal is input to the gate of the second field effect transistor. The other end of the capacitor is connected to the gate of the effect transistor, and The semiconductor switching circuit of the first claim, wherein the inverse logic of the signal is possible input to the gate signal input to the gate of the first field effect transistor.
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