JP3790227B2 - 高周波スイッチ回路 - Google Patents

高周波スイッチ回路 Download PDF

Info

Publication number
JP3790227B2
JP3790227B2 JP2003111464A JP2003111464A JP3790227B2 JP 3790227 B2 JP3790227 B2 JP 3790227B2 JP 2003111464 A JP2003111464 A JP 2003111464A JP 2003111464 A JP2003111464 A JP 2003111464A JP 3790227 B2 JP3790227 B2 JP 3790227B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
terminal
voltage
fet
control terminal
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003111464A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2004320439A (ja
Inventor
賢一 日高
勝司 多良
忠良 中塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2003111464A priority Critical patent/JP3790227B2/ja
Priority to US10/819,976 priority patent/US7106121B2/en
Priority to KR1020040024842A priority patent/KR100623453B1/ko
Priority to EP04008980A priority patent/EP1469602A3/en
Priority to CNB2004100368842A priority patent/CN1311631C/zh
Publication of JP2004320439A publication Critical patent/JP2004320439A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3790227B2 publication Critical patent/JP3790227B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03JTUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
    • H03J2200/00Indexing scheme relating to tuning resonant circuits and selecting resonant circuits
    • H03J2200/29Self-calibration of a receiver

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチ半導体集積回路および通信端末装置に内蔵された高周波スイッチ回路に関するものである。特に、低挿入損失かつ高アイソレーション、低歪特性が要求される高周波スイッチ回路およびこれを用いた通信端末装置に好適なものである。この高周波スイッチ回路は、例えば携帯電話のアンテナスイッチとして使用される。
【0002】
【従来の技術】
今日、自動車電話や携帯電話等を始めとする移動体通信ビジネスの発展は目覚しく世界各国において様々な移動体通信システムの運用が開始されている。一方、これらの移動体通信システムでは、多くの携帯端末の信号処理部分に半導体電界効果トランジスタ(FET(Field-effect transistor))が使用されている。特に携帯性が重要視される携帯端末の場合、小型化と低電圧駆動と低消費電力化とを同時に実現できる半導体集積回路素子としてGaAs−FETを用いたモノリシック マイクロウェーブ IC(MMIC(Monolithic Microwave IC))が盛んに開発されている。MMICの中でも携帯端末内で高周波信号を切り替える高周波スイッチの開発が重要となっている。
【0003】
FETをスイッチングデバイスとして使用するには、FETのゲート端子に印加するバイアス電圧を制御する必要がある。例えば、ゲート端子にピンチオフ電圧よりも十分に高いゲートバイアスを印加してドレイン−ソース間のインピーダンスを低くすることによりFETをオン状態に制御し、逆にゲート端子にピンチオフ電圧よりも十分に低いゲートバイアスを印加してドレイン−ソース間の高インピーダンスを高くすることによりFETをオフ状態に制御することができる。
【0004】
このようにして、GaAs−FETを単体でスイッチングデバイスとして用いる場合、挿入損失は小さいが、アイソレーションを高くできないという問題がある。FET単体で高アイソレーションを得るには、FETのゲート幅を小さくすれば良いが、ゲート幅を小さくするとオン抵抗が増大するため、挿入損失が悪化するという問題があり、低挿入損失、高アイソレーションの両立は難しい。
【0005】
このようにFET単体での低挿入損失、高アイソレーションの両立は難しいが、FETを組み合わせることによりこの問題の解決が図られている。
【0006】
このような構成の高周波スイッチ回路の例として、信号経路に対してシリーズFET(信号ライン間に挿入接続されたFET)とシャントFET(信号ラインとグラウンドとの間に接続されたFET)とをそれぞれ1個ずつ組み合わせてなるSPDT(Single Pole Dual Throw)スイッチがある(例えば特許文献1参照)。
【0007】
この構成にすることにより、オフ状態のシリーズFETの寄生容量成分を介して漏れてくるRF信号を、オン状態にあるシャントのFETによりグラウンドに引き込むことができ、高アイソレーションが得られるようになる。
【0008】
また、オフ状態のシリーズFETからの信号の漏れを低減するために、シリーズのFETとシャントのFETとをそれぞれ1個ずつ組み合わせて構成されるFET回路を、1段ではなく複数段縦続接続することも考えられている。このように構成することによって、1段のFET回路で起こっていた信号の漏れを低減できるようになる。
【0009】
しかしながら、このようなFET回路を数段縦続接続した構成では、直列接続された複数のシリーズFETの中間接続点での電圧が決定されないため、シリーズFETの動作が不安定になり、ゲート電圧の制御により確実にオン・オフの切り替えを行うことができなくなる。
【0010】
そのため、複数のFETの直列接続回路における、各FETのソース・ドレイン間を抵抗により接続するというものが報告されている(特許文献2参照)。このような接続を行ったものを図8に示す。図8において、111〜114は直列に接続されたFET、211〜214はFET111〜114のゲートに一端が接続された抵抗器、215〜218はFET111〜114のソース・ドレイン間を各々接続する抵抗器、311は高周波信号入出力端子、312は高周波信号入出力端子、411は抵抗器211〜214の他端に共通に接続されてFET111〜114のオン・オフを制御する制御信号が入力される制御端子である。
【0011】
このように、FET111〜114のソース・ドレイン間を抵抗器215〜218で接続する構成により、複数の直列接続されたシリーズFETの中間接続点の電圧の決定がなされ、FETの動作が安定化する。
【0012】
【特許文献1】
特開平8−213893号公報(第2−3頁、第2図)
【特許文献2】
特開2000−277703号公報(第4−5頁、第1図)
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、複数のFETを直列接続した構成において、FET同士の中間接続点での電圧は決定される。ところが、その電圧は、FETのゲート電圧と、FETのゲート・ソース間抵抗Rgsおよびゲート・ドレイン間抵抗Rgdにより任意に決定される値である。
【0014】
任意の電圧で、FETをオフ状態にしようとした場合、ゲート電圧が変化するために中間接続点の電圧も変化する。そのため、信号が例えば片側の高周波信号入出力端子301から入力されていた場合、その信号を確実に遮断できなくなる。特に、大信号が入力された場合、FETを確実にオフ状態にすることができないため、信号の漏れが起こる。
【0015】
ここで、大信号が入力された場合にFETを確実にオフにできなくなる理由について説明する。FETで構成される高周波スイッチ回路に高周波信号が入力される場合、入力された電力により電圧の振幅が変化する。大電力の信号が入力された場合には、電圧振幅も大きくなる。その結果、高周波電圧の波形のピーク付近のタイミングで、FETのゲート・ソース間の状態を逆バイアス状態に維持することができなくなり、高周波電圧の波形のピーク付近でFETが一時的に導通してしまうからである。この点は、特開平7−106937号公報に詳しく記載されている。
【0016】
また、例えばアンテナスイッチとしてFETを用いる場合に一番優先されるのは、挿入損失の低減であり、この挿入損失の低減にはFETのオン抵抗の低減が必要である。FETは順バイアス状態で用いることにより、FETのオン抵抗の値を下げることができるが、上記従来の構成では、任意に中間接続点の電圧が決定されるため、オン抵抗の値が一番低い状態で、高周波スイッチ回路を使用できていなかった。
【0017】
したがって、本発明の目的は、大信号入力時でもFETのオフ状態を維持することができる高周波スイッチ回路を提供することである。
【0018】
また、本発明の他の目的は、オン状態の時、確実に順バイアス状態で使用することができ、挿入損失を低減することができる高周波スイッチ回路を提供することである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記従来の構成の課題を解決するために、請求項1記載の高周波スイッチ回路は、第1のFET(101)のドレイン端子と第2のFET(102)のソース端子とを接続し、第2のFET(102)のドレイン端子と第3のFET(103)のソース端子とを接続し、第3のFET(103)のドレイン端子と第4のFET(104)のソース端子とを接続し、第1のFET(101)のソース端子を第1の高周波信号入出力端子(301)に接続し、第4のFET(104)のドレイン端子を第2の高周波信号入出力端子(302)に接続し、第1のFET(101)のゲート端子に第1の抵抗器(201)の一端を接続し、第2のFET(102)のゲート端子に第2の抵抗器(202)の一端を接続し、第3のFET(103)のゲート端子に第3の抵抗器(203)の一端を接続し、第4のFET(104)のゲート端子に第4の抵抗器(204)の一端を接続し、第1から第4までの抵抗器(201〜204)の他端を第1の制御端子(401)に共通に接続し、第1の高周波信号入出力端子(301)に第5の抵抗器(205)の一端を接続し、第1のFET(101)と第2のFET(102)との接続点に第6の抵抗器(206)の一端を接続し、第2のFET(102)と第3のFET(103)との接続点に第7の抵抗器(207)の一端を接続し、第3のFET(103)と第4のFET(104)との接続点に第8の抵抗器(208)の一端を接続し、第2の高周波信号入出力端子(302)に第9の抵抗器(209)の一端を接続し、第5から第9までの抵抗器(205〜209)の他端を第2の制御端子(402)に共通に接続し、第3の制御端子(403)に昇圧回路(1001)の電圧入力端子を接続し、昇圧回路(1001)の電圧出力端子に電圧選択回路(1003)の一方の電圧入力端子を接続し、第3の制御端子(403)に電圧選択回路(1003)の他方の電圧入力端子を接続し、電圧選択回路(1003)の電圧出力端子に第2の制御端子(402)を接続し、昇圧回路(1001)の電圧出力端子に論理回路(1002)の電源電圧端子を接続し、第4の制御端子(404)に論理回路(1002)の信号入力端子を接続し、論理回路(1002)の信号出力端子に第1の制御端子(401)を接続し、第4の制御端子(404)に電圧選択回路(1003)の切換制御端子を接続し、第4の制御端子(404)に第1ないし第4のFET(101〜104)をオフにする制御信号が与えられたときに電圧選択回路(1003)が第3の制御端子(403)の電圧を選択し、第4の制御端子(404)に第1ないし第4のFET(101〜104)をオンにする制御信号が与えられたときに電圧選択回路(1003)が昇圧回路(1001)の出力電圧を選択するようにしたことを特徴とする。
【0023】
この構成によれば、第1の高周波信号入出力端子に第5の抵抗器の一端を接続し、第1のFETと第2のFETとの接続点に第6の抵抗器の一端を接続し、第2のFETと第3のFETとの接続点に第7の抵抗器の一端を接続し、第3のFETと第4のFETとの接続点に第8の抵抗器の一端を接続し、第2の高周波信号入出力端子に第9の抵抗器の一端を接続し、第5から第9までの抵抗器の他端を第2の制御端子に共通に接続し、第2の制御端子に所定の電圧を印加するようにしているので、第1ないし第4のFETの直列接続回路の両端および中間接続点、つまり第1ないし第4のFETのソース・ドレインの電圧を固定することができ、入力信号のレベルによってソース・ドレインの電圧が変動することはない。したがって、予測される入力信号のレベルの最大値に対応してソース・ドレインの電圧を設定することが可能となる。このように、ソース・ドレイン電圧を設定することで、大信号入力時でも第1ないし第4のFETのオフ状態を維持することができる。また、この構成により第1ないし第4のFETがオン状態の時、第1ないし第4のFETを確実に順バイアス状態で使用することが可能で、挿入損失の低減をすることができる。
ソース・ドレイン電圧を固定しないと、オフ状態にある直列接続された2つのFETの中点の電位が確定しない。その際、2つのFETの中点の電位がFETのゲート電圧に近づく方向に変化した場合、大信号入力時にFETのソース・ドレイン間を逆バイアス状態に維持できず、大信号入力時に各FETのオフ状態を維持することができなくなる。
【0025】
また、外部から第3および第4の制御端子に入力される制御信号を昇圧回路で昇圧して第2および第1の制御端子に与えるようにしているので、同じ直列数のFETで構成した場合、昇圧回路を用いたものの方が、より高いハンドリングパワーを得ることができるようになる。これは、言い換えると、より高い入力電力を有した信号を確実にスイッチングすることが可能となるということになる。また、同じハンドリングパワーが要求される場合でも、FETの段数を減らすことができ、チップサイズ低減に効果的である。上記のハンドリングパワーというのは、扱える電力のことを意味する。つまり、ある電圧が高周波スイッチ回路に与えられたときに、高周波スイッチ回路で扱うこと(スイッチングを行うこと)が可能な電力のことを意味する。
【0029】
また、第3の制御端子の電圧と昇圧回路の出力電圧とを選択的に第2の制御端子に加える電圧選択回路を設けたので、第1ないし第4のFETをオフからオンに変化させるときの第2の制御端子の電圧を低くすることができる。その結果、第4の制御端子に加えられる制御信号が、第1ないし第4のFETをオフにする状態からオンにする状態に変化したときに、第1ないし第4のFETのバイアスをすみやかに順バイアス状態に移行させることができ、第1ないし第4のFETがオフからオンに変化するときのタイミングの遅れを少なくすることができる。
【0030】
請求項記載の発明の高周波スイッチ回路は、請求項記載の高周波スイッチ回路において、電圧選択回路(1003)の電圧出力端子から第2の制御端子(402)へ至る経路にダイオード(501)を、アノードが電圧選択回路(1003)の電圧出力端子側に位置しカソードが第2の制御端子(402)側に位置する状態に挿入している。
【0031】
この構成によれば、外部から第3および第4の制御端子に入力される制御信号を昇圧回路で昇圧して第2および第1の制御端子に与える時に第2の制御端子の電圧を第1の制御端子の電圧よりダイオードの順方向電圧降下分だけ低くすることができるので、昇圧回路を用いた場合において、より抵抗値が低いバイアス状態でFETを使用することが可能であり、従来よりも低い挿入損失にすることができる。その他は請求項と同様である。
【0032】
請求項記載の発明の高周波スイッチ回路は、請求項1または2に記載の高周波スイッチ回路において、第5から第9までの抵抗器(205〜209)の抵抗値を1kΩ以上にすることを特徴とする。
【0033】
この構成によれば、第1ないし第4のFETを通過する信号が第5ないし第9の抵抗を介して漏れることを防止することができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態の説明に先立って参考例について説明する。
【0035】
参考例1)
図1に参考例1の高周波スイッチ回路の回路図を示す。図1において、101から104までは直列接続されたデプレション型の第1ないし第4のFETである。201から204までは第1ないし第4のFET101〜104にゲートバイアスを与える第1ないし第4の抵抗器である。205から209までは第1ないし第4のFET101〜104のソース・ドレイン電圧を固定する第5ないし第9の抵抗器である。301は第1の高周波信号入出力端子、302は第2の高周波信号入出力端子である。401は第1の制御端子、402は第2の制御端子である。
【0036】
以下、具体的な接続関係について説明する。FET101のドレイン端子とFET102のソース端子とが接続され、FET102のドレイン端子とFET103のソース端子とが接続され、FET103のドレイン端子とFET104のソース端子とが接続されている。
【0037】
FET101のソース端子が高周波信号入出力端子301に接続され、FET104のドレイン端子が高周波信号入出力端子302に接続されている。
【0038】
FET101のゲート端子に抵抗器201の一端が接続され、FET102のゲート端子に抵抗器202の一端が接続され、FET103のゲート端子に抵抗器203の一端が接続され、FET104のゲート端子に抵抗器204の一端が接続されている。抵抗器201〜204の他端が制御端子401に共通に接続されている。
【0039】
高周波信号入出力端子301に抵抗器205の一端が接続され、FET101とFET102との接続点に抵抗器206の一端が接続され、FET102とFET103との接続点に抵抗器207の一端が接続され、FET103とFET104との接続点に抵抗器208の一端が接続され、高周波信号入出力端子302に抵抗器209の一端が接続されている。抵抗器205〜209の他端が制御端子402に共通に接続されている。
【0040】
上記のように構成された高周波スイッチ回路について、以下動作を説明する。
【0041】
高周波信号入力端子301に入力された信号を、高周波信号入出力端子302から出力する場合、制御端子401にハイレベルの電圧を印加する。
【0042】
また、制御端子402にハイレベルの電圧を印加する。これにより、抵抗205〜209を介して、高周波信号入出力端子301,302およびFET101〜104の直列回路の中間接続点に制御端子402に与えられるハイレベルの電圧が加えられる。その結果、高周波信号入出力端子301,302およびFET101〜104の直列回路の中間接続点の電位が固定される。
【0043】
このとき、FET101〜104には、閾値が−1V程度のデプレション型FETを使用しているため、上記電圧条件において、FET101〜104はオン状態になる。
【0044】
このとき、制御端子402に印加する電圧を適切に設定すると、制御端子401と制御端子402との電圧差により、FET101〜104を十分な順バイアス電圧で駆動でき、FET101〜104には充分に低いオン抵抗値が得られる。例えば、制御端子401に3V、制御端子402に2.5Vを印加した場合、FET101〜104のゲートとソース・ドレインとの電位の差を0.5Vにすることができる。これにより、FET101〜104には、十分な順バイアス状態が得られる。
【0045】
また、高周波信号入力端子301に入力された信号を、高周波信号入出力端子302から出力しない場合、制御端子401にローレベルの電圧を印加する。
【0046】
また、制御端子402にハイレベルの電圧を印加する。これにより、抵抗205〜209を介して、高周波信号入出力端子301,302およびFET101〜104の直列回路の中間接続点に制御端子402に与えられるハイレベルの電圧が加えられる。その結果、高周波信号入出力端子301,302およびFET101〜104の直列回路の中間接続点の電位が固定される。
【0047】
このとき、FET101〜104には閾値が−1V程度のデプレション型FETを使用しているため、上記電圧条件において、FET101〜104はオフ状態になる。
【0048】
このとき、制御端子402に印加する電圧を適切に設定すると、制御端子401と制御端子402との電圧差により、FET101〜104に対して十分な逆バイアス状態を与えることができ、FET101〜104を確実にオフできる状態になり、その結果高いアイソレーションが得られる。例えば、制御端子401に0V、制御端子402に2.5Vを印加した場合、FET101〜104のゲートとソース・ドレインとの電位の差を−2.5Vにすることができ、これにより十分な逆バイアス状態が得られる。
【0049】
このような構成をとった場合には、複数個のFET101〜104の直列回路の両端および各中間接続点の電位を固定することができ、大信号入力時でもFET101〜104のオフ状態を維持することができる。またオン状態の時、確実に順バイアス状態で使用することが可能となり、例えばアンテナスイッチとして用いたときの挿入損失を低減することができる。結局、従来例のように、FETのソース・ドレインを抵抗で接続する場合に比べ、より抵抗値が低いバイアス状態で使用することが可能であり、従来よりも低い挿入損失にすることができる。
【0050】
参考例2)
参考例2の回路は、参考例1において、FET101〜104の直列回路の両端および中間接続点の電位を固定する抵抗205〜209の抵抗値を1kΩ以上にするという構成をとる。抵抗205〜209の抵抗値の上限はとくに規定されるものではないが、実用上1MΩ程度以下ないし10MΩ程度以下の抵抗を使用することが好ましい。また、抵抗201〜204の抵抗値は、例えば数十k〜数百kΩの範囲に設定される。
【0051】
この構成により、FET102〜104を通過する信号が抵抗205〜209を介して漏れることを防止することができる。その他の効果は、参考例1と同様である。
【0052】
参考例3)
図2に参考例3の高周波スイッチ回路の回路図を示す。上記の参考例1においては、制御端子401および制御端子402には、外部より供給される電圧をそのまま与えていた。しかし、この参考例3では、外部より印加される電圧をいったん昇圧し、その昇圧電圧を制御端子401および制御端子402に与えることを特徴としている。
【0053】
そのために、この参考例3では、参考例1の構成に、昇圧回路1001と論理回路1002とが追加され、その昇圧回路1001へ制御電圧を与える制御端子403と、論理回路1002へ制御電圧を与える制御端子404とが追加されている。昇圧回路1001は、チャージポンプを用いて制御端子403から印加された電圧を、所望の電圧まで上昇させるものである。論理回路1002は、昇圧回路1001によって昇圧された電圧を電源電圧として用いることにより、制御端子404から入力された制御信号を、昇圧電圧のレベルを有した制御信号に変換できるものである。上記の論理回路1002としては、NAND回路やNOR回路等の一般的なものが使用される。
【0054】
具体的に説明すると、制御端子403に昇圧回路1001の電圧入力端子を接続し、昇圧回路1001の電圧出力端子に制御端子402を接続し、昇圧回路1001の電圧出力端子に論理回路1002の電源電圧端子を接続し、制御端子404に論理回路1002の信号入力端子を接続し、論理回路1002の信号出力端子に制御端子401を接続している。その他の構成は図1と同様である。
【0055】
上記のように構成された高周波スイッチ回路について、以下動作を説明する。参考例1においては制御端子402に印加していた電圧を、制御端子403に印加すると、その電圧は昇圧回路1001によって昇圧され、その昇圧された電圧が制御端子402に印加される。
【0056】
また、参考例1においては制御端子401に印加していた電圧を、制御端子404から論理回路1002に印加することにより、外部から印加される電圧レベルを有した制御信号を、昇圧された電圧レベルを有した制御信号へ変換することができる。この昇圧された電圧レベルを有する制御信号をスイッチオン状態にするときはハイレベル、スイッチオフ状態にするときはローレベルになるようにして、制御端子401に印加する。これにより、参考例1においては外部より供給された電圧レベルで制御されていたものが、より高い電圧レベルで制御できることになる。その結果、同じ段数のFETで構成した場合、昇圧回路を用いたものの方が、より高いハンドリングパワーを得ることができるようになる。また、同じハンドリングパワーが要求される場合でも、FETの段数を減らすことができ、チップサイズ低減に効果的である。
【0057】
参考例4)
図3に参考例4の高周波スイッチ回路の回路図を示す。この参考例4では、上記の参考例3において制御端子402と昇圧回路1001のとの間に、ダイオード501を挿入した構成をとる。
【0058】
具体的には、昇圧回路1001の電圧出力端子にダイオード501のアノードを接続し、ダイオード501のカソードに制御端子402を接続している。その他は図2と同様である。
【0059】
上記のように構成された高周波スイッチ回路について、以下動作を説明する。
【0060】
制御端子403に印加された電圧は、昇圧回路1001によって昇圧される。そして、その昇圧電圧がダイオード501および抵抗205〜209を介してFET101〜104のソース・ドレインに印加される。その結果、昇圧回路1001で昇圧された電圧は、ダイオード501で約0.7V下げられ、その電圧が、抵抗205〜209を介して、高周波信号入出力端子301,302および、FET101〜104の中間接続点に与えられ、それによって、それらの各点の電位は固定される。
【0061】
この構成をとることにより、制御端子401に与えられるハイレベルの制御信号の電圧レベルよりも、高周波信号入出力端子301,302およびFET101〜104の中間接続点に与えられる電圧のレベルを約0.7V低くすることができる。そのため、実施の形態1では、オンの場合にゼロバイアス状態であったFET101〜104を、約0.7Vの順バイアス状態にすることができる。したがって、昇圧回路101を用いた場合でも、より抵抗値が低いバイアス状態で使用することが可能であるので、従来よりも、低い挿入損失にすることができる。
【0062】
なお、ダイオードの段数を増やし、電圧の差を大きくすることも可能である。
【0063】
(実施の形態
図4に本発明の実施の形態の高周波スイッチ回路の回路図を示す。上記の参考例3においては、昇圧回路1003による昇圧電圧をそのまま制御端子402に印加する構成であった。これに対し、この実施の形態では、電圧選択回路1003を追加し、電圧選択回路1003により制御端子403から入力された制御電圧と、昇圧回路1001による昇圧電圧との何れか一方を選択的に制御端子402に印加することができるようにしている。
【0064】
図9に電圧選択回路1003の一例の回路図を示している。図9において、601,602,603はPチャネルトランジスタ、604はNチャネルトランジスタ、605は選択信号入力端子、606は昇圧電圧VCPが入力される昇圧電圧入力端子、607は制御電圧(電源電圧VDD)が入力される制御電圧入力端子、608は電圧出力端子である。
【0065】
以上のような構成において、選択信号入力端子605にローレベルの電圧を加えると、Pチャネルトランジスタ601,602,603がオン、オン、オフ、Nチャネルトランジスタ604がオフとなり、電圧出力端子607から昇圧電圧VCPが出力される。また、選択信号入力端子605にハイレベルの電圧を加えると、Pチャネルトランジスタ601,602,603がオフ、オフ、オン、Nチャネルトランジスタ604がオンとなり、電圧出力端子607から電源電圧VDDが出力される。
【0066】
具体的には、昇圧回路1001の電圧出力端子に電圧選択回路1003の一方の電圧入力端子を接続し、制御端子403に電圧選択回路1003の他方の電圧入力端子を接続し、電圧選択回路1003の電圧出力端子に制御端子402を接続し、制御端子404にFET104〜104をオフにする制御信号が与えられたときに電圧選択回路1003が制御端子403の電圧を選択し、制御端子404にFET101〜104をオンにする制御信号が与えられたときに電圧選択回路1003が昇圧回路1001の出力電圧を選択するようにしている。その他は、図2と同様である。
【0067】
電圧選択回路1003の選択制御には、制御端子404から入力される制御信号を用いる。
【0068】
上記のように構成された高周波スイッチ回路について、以下動作を説明する。
【0069】
高周波スイッチ回路は、オン状態とオフ状態を切り替えて使うものであり、その切り替え時に制御信号を入力してから、波形が出力されるまでの遅延時間が重要となってくる。
【0070】
上記、参考例3において、常に昇圧回路1001からの出力電圧(昇圧電圧)を制御端子402に印加していたが、この構成では、図5(a)に示すように、ソース・ドレインの電圧が昇圧された後の電圧であるため、制御端子404に入力された制御信号を論理回路1002で昇圧し、制御端子401の電圧が上昇し、FET101〜104をオン状態にするための電圧に到達するまでに時間がかかる。このため、制御端子404に時間0で制御信号を入力してから、実際に、図5(b)に示すように出力波形が出力されるまでに、遅延が発生する。
【0071】
上記参考例4のように、ダイオード501を介して高周波信号入出力端子301,302およびFET101〜104の中間接続点の電位を固定した場合は、参考例3の場合よりもソース・ドレインの電圧が低いため、やや遅延時間が短くなるが、その時間の差は短いものである。
【0072】
この課題を解決するために、FET101〜104がオフ状態の場合は電圧選択回路1003により、制御端子403の電圧がそのままで制御端子402に印加され、FET101〜104がオン状態の場合に昇圧回路1001で昇圧された電圧が制御端子402に印加されるようにする。これにより、図6(a)で示すように、ソース・ドレインの電圧は3Vから昇圧後の電圧まで上昇を始める。
【0073】
この構成をとることにより、図5で示すソース・ドレインの電圧が昇圧回路1001の電圧で一定の場合に比べ、FET101〜104が早く逆バイアス状態を脱するので、FET101〜104を早くオン状態にできる。FET101〜104を早くオン状態にすることができるため、制御端子404に制御信号を入力してから、図6(b)に示すように、波形が出力されるまでの遅延時間を短くすることができる。
【0074】
以上説明したように、この実施の形態の構成によれば、制御端子403の電圧と昇圧回路1001の出力電圧とを選択的に制御端子402に加える電圧選択回路1003を設けたので、FET101〜104をオフからオンに変化させるときの制御端子402の電圧を低くすることができる。その結果、制御端子404に加えられる制御信号が、FET101〜104をオフにする状態からオンにする状態に変化したときに、FET101〜104のバイアスをすみやかに順バイアス状態に移行させることができ、FET101〜104がオフからオンに変化するときのタイミングの遅れを少なくすることができる。
【0075】
これにより、TDMA方式で用いられるバースト動作を行うFETの切り替え時の出力波形の立ち上がり時間を改善し、立ち上がりを早くすることができる。
【0076】
(実施の形態
図7に本発明の実施の形態の高周波スイッチ回路の回路図を示す。この実施の形態は、実施の形態の構成において、電圧選択回路1003と制御端子402との間に参考例4で用いたものと同様のダイオード501を挿入したものである。
【0077】
これにより、電圧選択回路1003を用いた場合でも、ダイオード501を用いることで、FET101〜104を約0.7Vの順バイアス状態にすることができ、昇圧回路1001を用いた場合でも、より抵抗値が低いバイアス状態で使用することが可能であるので、従来よりも、低い挿入損失にすることができる。その他は実施の形態と同様である。
【0078】
【発明の効果】
本発明の高周波スイッチ回路によれば、複数のFETの直列接続回路を用いるときに、FETの直列接続回路の両端と中間接続点の電位を固定するので、大信号入力時でも各FETのオフ状態を維持することができる。また、この構成により、各FETがオン状態の時、各FETを確実に順バイアス状態で使用することが可能で、挿入損失の低減をすることができ、優れた高周波特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例1の高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。
【図2】 参考例3の高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。
【図3】 参考例4の高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。
【図4】 本発明の実施の形態の高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。
【図5】 参考例3の高周波スイッチ回路における制御端子の電圧波形(a)および出力信号波形(b)を示す波形図である。
【図6】 本発明の実施の形態の高周波スイッチ回路における制御端子の電圧波形(a)および出力信号波形(b)を示す波形図である。
【図7】 本発明の実施の形態の高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。
【図8】 従来例の高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。
【図9】 電圧選択回路の一例の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
101〜104 デプレション型のFET(第1〜第4)
201〜204 ゲートバイアス用の抵抗(第1〜第4)
205〜209 FET電圧固定用の抵抗(第5〜第9)
301〜302 高周波信号入出力端子(第1,第2)
401〜404 制御端子(第1〜第4)
501 ダイオード
1001 昇圧回路
1001 論理回路
1001 電圧選択回路

Claims (3)

  1. 第1のFET(101)のドレイン端子と第2のFET(102)のソース端子とを接続し、第2のFET(102)のドレイン端子と第3のFET(103)のソース端子とを接続し、第3のFET(103)のドレイン端子と第4のFET(104)のソース端子とを接続し、前記第1のFET(101)のソース端子を第1の高周波信号入出力端子(301)に接続し、前記第4のFET(104)のドレイン端子を第2の高周波信号入出力端子(302)に接続し、前記第1のFET(101)のゲート端子に第1の抵抗器(201)の一端を接続し、前記第2のFET(102)のゲート端子に第2の抵抗器(202)の一端を接続し、前記第3のFET(103)のゲート端子に第3の抵抗器(203)の一端を接続し、前記第4のFET(104)のゲート端子に第4の抵抗器(204)の一端を接続し、前記第1から第4までの抵抗器(201〜204)の他端を第1の制御端子(401)に共通に接続し、前記第1の高周波信号入出力端子(301)に第5の抵抗器(205)の一端を接続し、前記第1のFET(101)と前記第2のFET(102)との接続点に第6の抵抗器(206)の一端を接続し、前記第2のFET(102)と前記第3のFET(103)との接続点に第7の抵抗器(207)の一端を接続し、前記第3のFET(103)と前記第4のFET(104)との接続点に第8の抵抗器(208)の一端を接続し、前記第2の高周波信号入出力端子(302)に第9の抵抗器(209)の一端を接続し、前記第5から第9までの抵抗器(205〜209)の他端を第2の制御端子(402)に共通に接続し、第3の制御端子(403)に昇圧回路(1001)の電圧入力端子を接続し、前記昇圧回路(1001)の電圧出力端子に電圧選択回路(1003)の一方の電圧入力端子を接続し、前記第3の制御端子(403)に前記電圧選択回路(1003)の他方の電圧入力端子を接続し、前記電圧選択回路(1003)の電圧出力端子に前記第2の制御端子(402)を接続し、前記昇圧回路(1001)の電圧出力端子に論理回路(1002)の電源電圧端子を接続し、第4の制御端子(404)に前記論理回路(1002)の信号入力端子を接続し、前記論理回路(1002)の信号出力端子に前記第1の制御端子(401)を接続し、前記第4の制御端子(404)に前記電圧選択回路(1003)の切換制御端子を接続し、前記第4の制御端子(404)に前記第1ないし第4のFET(101〜104)をオフにする制御信号が与えられたときに前記電圧選択回路(1003)が前記第3の制御端子(403)の電圧を選択し、前記第4の制御端子(404)に前記第1ないし第4のFET(101〜104)をオンにする制御信号が与えられたときに前記電圧選択回路(1003)が前記昇圧回路(1001)の出力電圧を選択するようにしたことを特徴とする高周波スイッチ回路。
  2. 前記電圧選択回路(1003)の電圧出力端子から前記第2の制御端子(402)へ至る経路にダイオード(501)を、アノードが前記電圧選択回路(1003)の電圧出力端子側に位置しカソードが前記第2の制御端子(402)側に位置する状態に挿入した請求項1に記載の高周波スイッチ回路。
  3. 第5から第9までの抵抗器(205〜209)の抵抗値を1kΩ以上にすることを特徴とする請求項1または2に記載の高周波スイッチ回路。
JP2003111464A 2003-04-16 2003-04-16 高周波スイッチ回路 Expired - Fee Related JP3790227B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003111464A JP3790227B2 (ja) 2003-04-16 2003-04-16 高周波スイッチ回路
US10/819,976 US7106121B2 (en) 2003-04-16 2004-04-08 High frequency switch circuit
KR1020040024842A KR100623453B1 (ko) 2003-04-16 2004-04-12 고주파 스위칭 회로
EP04008980A EP1469602A3 (en) 2003-04-16 2004-04-15 High frequency switch circuit
CNB2004100368842A CN1311631C (zh) 2003-04-16 2004-04-16 高频开关电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003111464A JP3790227B2 (ja) 2003-04-16 2003-04-16 高周波スイッチ回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004320439A JP2004320439A (ja) 2004-11-11
JP3790227B2 true JP3790227B2 (ja) 2006-06-28

Family

ID=32906035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003111464A Expired - Fee Related JP3790227B2 (ja) 2003-04-16 2003-04-16 高周波スイッチ回路

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7106121B2 (ja)
EP (1) EP1469602A3 (ja)
JP (1) JP3790227B2 (ja)
KR (1) KR100623453B1 (ja)
CN (1) CN1311631C (ja)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6804502B2 (en) 2001-10-10 2004-10-12 Peregrine Semiconductor Corporation Switch circuit and method of switching radio frequency signals
JP4009553B2 (ja) * 2002-05-17 2007-11-14 日本電気株式会社 高周波スイッチ回路
JP2004096441A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Fujitsu Quantum Devices Ltd スイッチング回路、スイッチングモジュール及びその制御方法
JP2005006072A (ja) * 2003-06-12 2005-01-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高周波スイッチ装置および半導体装置
JP2005006143A (ja) * 2003-06-13 2005-01-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高周波スイッチ回路および半導体装置
KR20060048619A (ko) * 2004-06-30 2006-05-18 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 고주파 스위치 회로장치
US20060158812A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Harris Richard A Transient blocking unit having shunt for over-voltage protection
JP2006304013A (ja) * 2005-04-21 2006-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd スイッチ回路
US20080076371A1 (en) * 2005-07-11 2008-03-27 Alexander Dribinsky Circuit and method for controlling charge injection in radio frequency switches
US9653601B2 (en) 2005-07-11 2017-05-16 Peregrine Semiconductor Corporation Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETs using an accumulated charge sink-harmonic wrinkle reduction
JP4712492B2 (ja) * 2005-08-31 2011-06-29 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路装置および高周波電力増幅モジュール
JP2007143112A (ja) * 2005-10-17 2007-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高周波スイッチ回路、半導体装置および通信端末装置
US20070085592A1 (en) * 2005-10-17 2007-04-19 Eiji Yasuda High-frequency switch circuit, semiconductor device and communication terminal apparatus
US7755222B2 (en) * 2006-01-09 2010-07-13 Raytheon Company Method and system for high power switching
JP2007295481A (ja) * 2006-04-27 2007-11-08 Alps Electric Co Ltd 信号切替回路
US7982243B1 (en) 2006-05-05 2011-07-19 Rf Micro Devices, Inc. Multiple gate transistor architecture providing an accessible inner source-drain node
US7459988B1 (en) * 2006-09-18 2008-12-02 Rf Micro Devices, Inc. High linearity wide dynamic range radio frequency antenna switch
US7915946B2 (en) 2006-05-23 2011-03-29 Nec Corporation Switch circuit for high frequency signals wherein distortion of the signals are suppressed
GB0612800D0 (en) * 2006-06-28 2006-08-09 Filtronic Compound Semiconduct A field effect transistor and a linear antenna switch arm
JP4939125B2 (ja) * 2006-06-29 2012-05-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路装置および高周波モジュール
JP4939857B2 (ja) * 2006-07-04 2012-05-30 パナソニック株式会社 スイッチ回路
JP4928882B2 (ja) * 2006-09-20 2012-05-09 新日本無線株式会社 半導体スイッチ回路
US7928607B2 (en) * 2007-03-29 2011-04-19 Lamar Technologies Llc Aircraft power system and apparatus for supplying power to an aircraft electrical system
JP2008252251A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Advantest Corp スイッチ回路、信号出力装置および試験装置
KR100980112B1 (ko) * 2008-03-27 2010-09-03 광주과학기술원 Rf 스위칭 장치 및 방법
US8395435B2 (en) * 2009-07-30 2013-03-12 Qualcomm, Incorporated Switches with bias resistors for even voltage distribution
JP4903845B2 (ja) * 2009-08-31 2012-03-28 株式会社東芝 半導体スイッチ
JP5400567B2 (ja) * 2009-10-23 2014-01-29 株式会社東芝 半導体スイッチ
US8446050B2 (en) * 2009-12-17 2013-05-21 Hamilton Sundstrand Corporation Solid-state alternating current (AC) switch
US9570974B2 (en) 2010-02-12 2017-02-14 Infineon Technologies Ag High-frequency switching circuit
US8093940B2 (en) * 2010-04-16 2012-01-10 Sige Semiconductor Inc. System and method of transistor switch biasing in a high power semiconductor switch
US9209784B2 (en) 2010-04-27 2015-12-08 Rf Micro Devices, Inc. Switchable capacitive elements for programmable capacitor arrays
US9673802B2 (en) 2010-04-27 2017-06-06 Qorvo Us, Inc. High power FET switch
JP2012118033A (ja) * 2010-12-03 2012-06-21 Toshiba Corp 半導体装置およびその検査方法
JP5857898B2 (ja) * 2012-07-11 2016-02-10 三菱電機株式会社 電力増幅器
KR101378866B1 (ko) * 2012-08-23 2014-03-27 주식회사 하이딥 저전력 rf 스위치
CN104242881A (zh) * 2013-06-24 2014-12-24 瑞昱半导体股份有限公司 半导体开关
US9621129B2 (en) 2013-06-28 2017-04-11 Skyworks Solutions, Inc. Flexible L-network antenna tuner circuit
US9584097B2 (en) * 2014-04-29 2017-02-28 Infineon Technologies Ag System and method for a switchable capacitance
US10211830B2 (en) 2017-04-28 2019-02-19 Qualcomm Incorporated Shunt termination path
CN107493094B (zh) * 2017-08-09 2020-08-25 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种射频开关电路
US10910714B2 (en) 2017-09-11 2021-02-02 Qualcomm Incorporated Configurable power combiner and splitter

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4367421A (en) * 1980-04-21 1983-01-04 Reliance Electric Company Biasing methods and circuits for series connected transistor switches
JPS58184821A (ja) 1982-03-31 1983-10-28 Fujitsu Ltd 昇圧回路
US4718374A (en) * 1984-11-28 1988-01-12 Hayes Norman J Animal ear tag and identification system
US4719374A (en) 1986-04-11 1988-01-12 Ampex Corporation Broadband electric field controlled switching circuit
US4929855A (en) * 1988-12-09 1990-05-29 Grumman Corporation High frequency switching device
US5350957A (en) * 1989-10-20 1994-09-27 Texas Instrument Incorporated Electronic switch controlled by plural inputs
JPH04207219A (ja) 1990-11-28 1992-07-29 Mitsubishi Electric Corp 半導体構造
JP3263798B2 (ja) 1993-09-30 2002-03-11 ソニー株式会社 半導体スイツチ
JPH08204528A (ja) 1995-01-23 1996-08-09 Sony Corp スイツチ回路及び複合スイツチ回路
JPH08204530A (ja) * 1995-01-23 1996-08-09 Sony Corp スイツチ回路
JP3284015B2 (ja) 1995-02-02 2002-05-20 東芝マイクロエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路
JP3441236B2 (ja) * 1995-04-24 2003-08-25 ソニー株式会社 半導体集積回路装置
US5883541A (en) * 1997-03-05 1999-03-16 Nec Corporation High frequency switching circuit
JPH11136111A (ja) 1997-10-30 1999-05-21 Sony Corp 高周波回路
US6218890B1 (en) * 1998-07-14 2001-04-17 Sanyo Electric Co., Ltd. Switching circuit device and semiconductor device
JP2000277703A (ja) 1999-03-25 2000-10-06 Sanyo Electric Co Ltd スイッチ回路装置
US6804502B2 (en) * 2001-10-10 2004-10-12 Peregrine Semiconductor Corporation Switch circuit and method of switching radio frequency signals
US6853235B2 (en) * 2002-04-26 2005-02-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. High frequency switch, amplifying circuit, and mobile communication terminal
US6803680B2 (en) * 2002-09-13 2004-10-12 Mia-Com, Inc. Apparatus, methods, and articles of manufacture for a switch having sharpened control voltage

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004320439A (ja) 2004-11-11
KR100623453B1 (ko) 2006-09-18
CN1311631C (zh) 2007-04-18
KR20040090445A (ko) 2004-10-25
CN1538621A (zh) 2004-10-20
US20040207454A1 (en) 2004-10-21
US7106121B2 (en) 2006-09-12
EP1469602A3 (en) 2004-11-17
EP1469602A2 (en) 2004-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3790227B2 (ja) 高周波スイッチ回路
US11855611B2 (en) Methods and devices to improve switching time by bypassing gate resistor
US11290087B2 (en) Positive logic digitally tunable capacitor
US8295784B2 (en) Semiconductor switching device
US7492209B2 (en) High-frequency switching device with reduced harmonics
US7436237B2 (en) Distortion reducing semiconductor switch
US7659770B2 (en) High frequency switching circuit
US20070290744A1 (en) Radio frequency switching circuit, radio frequency switching device, and transmitter module device
JP2008017416A (ja) 高周波スイッチ装置
JP3902111B2 (ja) スイッチ半導体集積回路
EP2218183B1 (en) Methods and apparatuses for selectable voltage supply
US20070013432A1 (en) Semiconductor device and method of controlling the same
KR20040107425A (ko) 고주파 스위칭회로 및 반도체장치
US20060252394A1 (en) Switching circuit
KR20220103760A (ko) 캐스코드 증폭기의 턴 온 시간 가속
US9020448B2 (en) Switch control circuit, semiconductor device, and radio communication device
US20240030906A1 (en) Bypass circuitry to improve switching speed
US20120068757A1 (en) Semiconductor switch
KR20020067531A (ko) 부트스트랩형 이중 게이트 클래스 e 증폭기 회로
US6008689A (en) Body grabbing switch
US20050206439A1 (en) Low quiescent current radio frequency switch decoder
JP3560232B2 (ja) アンテナ用スイッチ付きアンプ
JP3539106B2 (ja) 高周波用半導体スイッチ回路およびそれを用いた制御方法
JP2007143112A (ja) 高周波スイッチ回路、半導体装置および通信端末装置
JPH10190380A (ja) スイッチ付きアンプ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041105

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051220

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060220

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060328

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060330

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100407

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110407

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120407

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130407

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130407

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140407

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees