JP4808097B2 - Semiconductor switch integrated circuit - Google Patents
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Description
本発明は、高周波信号の切り換えに用いられる半導体スイッチ集積回路に関し、特にチップ面積を小さくすることができる半導体スイッチ集積回路に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor switch integrated circuit used for switching high-frequency signals, and more particularly to a semiconductor switch integrated circuit capable of reducing the chip area.
従来、高周波信号の切り換えに用いられる半導体スイッチ集積回路では、例えば特許文献1に記載されているように、高周波信号スイッチ素子を制御するデコーダ回路へ高周波信号が漏洩してデコーダ回路が誤動作してしまうことを防止するため、制御線にそれぞれ外付けまたは内蔵されたバイパスコンデンサが接続されている。 Conventionally, in a semiconductor switch integrated circuit used for switching high-frequency signals, as described in Patent Document 1, for example, a high-frequency signal leaks to a decoder circuit that controls a high-frequency signal switch element, and the decoder circuit malfunctions. In order to prevent this, an external or built-in bypass capacitor is connected to each control line.
図4は、従来のこの種の半導体スイッチ集積回路の一例で、デコーダ回路部51、バイパスコンデンサ部54及び高周波スイッチ回路部3から構成され、例えば、デコーダ回路部51、バイパスコンデンサ部54及び高周波スイッチ回路部3は、GaAs基板上に形成されている。
FIG. 4 shows an example of a conventional semiconductor switch integrated circuit of this type, which includes a decoder circuit unit 51, a
デコーダ回路部51は、高周波スイッチ回路部3へ高周波信号の入力端子及び出力端子を切り換えるための制御信号を出力するデコーダ出力端子52、53を備えている。
The decoder circuit unit 51 includes
バイパスコンデンサ部54は、デコーダ出力端子52から出力される制御信号を伝達する制御線55に一端を接続し、他端を接地するバイパスコンデンサ57と、デコーダ出力端子53から出力される制御信号を伝達する制御線56に一端を接続し、他端を接地するバイパスコンデンサ58を備えている。
The
高周波スイッチ回路部3は、高周波信号の第1の入出力端子31、第2の入出力端子32、第3の入出力端子33を備え、第1の入出力端子31と第2の入出力端子32との間に、第1の高周波信号スイッチ素子34を接続し、第1の入出力端子31と第3の入出力端子33の間に第2の高周波信号スイッチ素子35を接続している。
The high-frequency switch circuit unit 3 includes a first input /
ここで、第1の高周波信号スイッチ素子34は、電界効果トランジスタ(以下「FET」と示す)36と抵抗器38で構成し、第2の高周波信号スイッチ素子35は、FET37と抵抗器39で構成している。
Here, the first high-frequency
デコーダ出力端子52から出力された制御信号は、抵抗器38を介してFET36のゲート端子に印加され、FET36のドレイン端子−ソース端子間を導通状態あるいは非導通状態とし、デコーダ出力端子53から出力される制御信号は、抵抗器39を介してFET37のゲート端子に印加され、FET37のドレイン端子−ソース端子端子間を非導通状態あるいは導通状態とする。
The control signal output from the
図4に示した従来の回路の動作について説明する。図5は高周波スイッチ回路部3の高周波信号の通過経路とデコーダ出力端子52の出力電圧(制御信号)(図5では「V52」と示している)とデコーダ出力端子53の出力電圧(制御信号)(図5では「V53」と示している)示した真理値表である。例えば、高周波スイッチ回路部3の第1の入出力端子31と第2の入出力端子32間(図5では「端子31-端子32」と示している)を導通状態とするには、デコーダ出力端子52から制御線55を介して第1の高周波信号スイッチ素子34のFET36をオン状態にする制御信号(図5では「H」と示している)を出力し、一方デコーダ出力端子53から制御線56を介して第2の高周波信号スイッチ素子35のFET37をオフ状態にする制御信号(図5では「L」と示している)を出力することになる。
The operation of the conventional circuit shown in FIG. 4 will be described. 5 shows a high-frequency signal passing path of the high-frequency switch circuit unit 3, an output voltage (control signal) of the decoder output terminal 52 (indicated as “V52” in FIG. 5), and an output voltage (control signal) of the
また、高周波スイッチ回路部3の第1の高周波入出力端子31と第3の高周波入出力端子33間(図5では「端子31-端子33」と示している)を導通状態とするには、デコーダ出力端子52から制御線55を介して第1の高周波信号スイッチ素子34のFET36をオフ状態にする制御信号を出力し、一方デコーダ出力端子53から制御線56を介して第2の高周波信号スイッチ素子35のFET37をオン状態にする制御信号を出力する。
Further, in order to bring the first high-frequency input /
このような構成の高周波スイッチ集積回路では、例えばGaAs半導体プロセスによってデコーダ回路部51を形成する場合、デコーダ回路部51の出力回路(図示せず)が抵抗負荷のインバータ等で構成され、FET36をオン状態にする制御信号を出力する際には、高周波スイッチ回路部3側から見たデコーダ回路部51側は高インピーダンスになる。このような状態において、導通状態の高周波信号スイッチ素子34を通過する高周波信号が制御線55に漏洩した場合、漏洩した高周波信号がデコーダ回路部51に伝わり、デコーダ回路部51の誤動作を招く場合がある。このような誤動作を防止するため、バイパスコンデンサ57を備え、バイパスコンデンサ57を介して高周波的に接地することで、デコーダ回路部51側に高周波信号を漏洩させないようにしている。つまりバイパスコンデンサ57は、高周波スイッチ回路部3とデコーダ回路部51間の高周波信号の回り込みを防ぐ機能を有している。バイパスコンデンサ58も、バイパスコンデンサ57と同様に機能している。
従来の高周波スイッチ集積回路では、第1の高周波信号スイッチ素子34の導通状態を制御する制御信号を伝達する制御線55にバイパスコンデンサ57を、第2の高周波信号スイッチ素子35の導通状態を制御する制御信号を伝達する制御線56にバイパスコンデンサ58を設けており、制御線と同数のバイパスコンデンサを設ける必要があった。
In the conventional high-frequency switch integrated circuit, the bypass capacitor 57 is connected to the control line 55 for transmitting a control signal for controlling the conduction state of the first high-frequency
しかしながら、半導体スイッチ集積回路を同一基板上に形成する場合に、バイパスコンデンサは他の素子に比べ、占有面積が大きい。そのため、上述の高周波スイッチ集積回路やさらに多数の入出力端子間を切り換えるような大規模な半導体スイッチ集積回路の場合には、制御線の数が多くなり、それに伴いバイパスコンデンサの数も多くなってしまう。その結果、チップ面積が増加し、コストの増加につながるという問題が生じる。本発明は上記問題点を解消し、バイパスコンデンサの占有面積の小さい半導体スイッチ集積回路を提供することを目的とする。 However, when the semiconductor switch integrated circuit is formed on the same substrate, the bypass capacitor occupies a larger area than other elements. Therefore, in the case of the above-described high-frequency switch integrated circuit and a large-scale semiconductor switch integrated circuit that switches between a large number of input / output terminals, the number of control lines increases, and accordingly, the number of bypass capacitors also increases. End up. As a result, there arises a problem that the chip area increases and the cost increases. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor switch integrated circuit that solves the above problems and has a small occupied area of a bypass capacitor.
上記目的を達成するため、本発明は、複数の高周波信号の入出力端子と、該入出力端子間に接続した高周波信号スイッチ素子とを備え、前記高周波信号スイッチ素子を導通状態とすることで、前記入出力端子間を導通状態とする高周波スイッチ回路部と、前記高周波信号スイッチ素子を導通状態あるいは非導通状態とする制御信号を生成し、前記高周波スイッチ回路部に出力するデコーダ回路部と、該デコーダ回路部から出力する前記制御信号を前記高周波信号スイッチ素子に伝達する制御線に接続するバイパスコンデンサとを備えた半導体スイッチ集積回路において、前記複数の制御線のそれぞれに、バイパスコンデンサ切換スイッチ素子の一端を接続し、複数の該バイパスコンデンサ切換スイッチ素子の他端を、少なくとも一つの前記バイパスコンデンサの一端に接続し、該バイパスコンデンサの他端を、接地に接続したバイパスコンデンサ切換回路部を備え、前記デコーダ回路部から、制御線を介して、前記高周波信号スイッチ素子を導通状態とする制御信号が伝達する前記制御線に一端を接続する前記バイパスコンデンサ切換スイッチ素子を導通状態とする制御信号を出力すると共に、前記高周波信号スイッチ素子を非導通状態とする制御信号が伝達する前記制御線に一端を接続した前記バイパスコンデンサ切換スイッチ素子を非導通状態とする制御信号を出力することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a plurality of high-frequency signal input / output terminals and a high-frequency signal switch element connected between the input / output terminals. A high-frequency switch circuit unit that conducts between the input and output terminals; a decoder circuit unit that generates a control signal that renders the high-frequency signal switch element conductive or non-conductive, and outputs the control signal to the high-frequency switch circuit unit; In a semiconductor switch integrated circuit comprising a bypass capacitor connected to a control line for transmitting the control signal output from the decoder circuit section to the high-frequency signal switch element, each of the plurality of control lines includes a bypass capacitor switching switch element. One end is connected, and the other ends of the plurality of bypass capacitor changeover switch elements are connected to at least one of the bars. A bypass capacitor switching circuit unit is connected to one end of a pass capacitor and the other end of the bypass capacitor is connected to the ground, and the high frequency signal switch element is turned on from the decoder circuit unit via a control line. The control line for outputting a control signal for turning on the bypass capacitor changeover switch element connected at one end to the control line for transmitting a control signal and for transmitting the control signal for turning off the high-frequency signal switch element A control signal for making the bypass capacitor changeover switch element having one end connected to the non-conductive state is output.
本発明によれば、高周波信号スイッチ素子を制御する制御信号を伝達する制御線より少ない数のバイパスコンデンサで、高周波スイッチ回路部3からデコーダ回路部51へ高周波信号が回り込むことを防ぐことができる。その結果、チップ面積が縮小され、コストの低減につながるという利点がある。 According to the present invention, it is possible to prevent the high-frequency signal from flowing from the high-frequency switch circuit unit 3 to the decoder circuit unit 51 with a smaller number of bypass capacitors than the control line for transmitting the control signal for controlling the high-frequency signal switch element. As a result, there is an advantage that the chip area is reduced and the cost is reduced.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は本発明の半導体スイッチ集積回路の説明図である。本発明の半導体スイッチ集積回路は、デコーダ回路部1、バイパスコンデンサ切換回路部2、高周波スイッチ回路部3から構成されており、例えば、GaAs半導体基板上に形成されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor switch integrated circuit according to the present invention. The semiconductor switch integrated circuit of the present invention comprises a decoder circuit unit 1, a bypass capacitor switching circuit unit 2, and a high frequency switch circuit unit 3, and is formed on, for example, a GaAs semiconductor substrate.
デコーダ回路部1は、高周波スイッチ回路部3に制御信号を出力する第1のデコーダ出力端子11及び第2のデコーダ出力端子12と、バイパスコンデンサ切換回路部2に制御信号を出力する第3のデコーダ出力端子13及び第4のデコーダ出力端子14を備えている。
The decoder circuit unit 1 includes a first
バイパスコンデンサ切換回路部2は、第1の制御線21と第2の制御線22との間に、第1のバイパスコンデンサ切換スイッチ素子25と第2のバイパスコンデンサ切換スイッチ素子26とを直列接続し、第1のバイパスコンデンサ切換スイッチ素子25と第2のバイパスコンデンサ切換スイッチ素子26の接続点と接地との間にバイパスコンデンサ27を備えている。
The bypass capacitor switching circuit unit 2 connects a first bypass
第1のバイパスコンデンサ切換スイッチ素子25は、第3のデコーダ出力端子13から第3の制御線23を介して出力される制御信号によって、導通状態あるいは非導通状態となるように制御される。第2のバイパスコンデンサ切換スイッチ素子26は、第4のデコーダ出力端子14から第4の制御線24を介して出力される制御信号によって、非導通状態あるいは導通状態となるように制御される。
The first bypass capacitor
高周波スイッチ回路部3は、高周波信号の第1の入出力端子31、第2の入出力端子32、第3の入出力端子33を備え、第1の入出力端子31と第2の入出力端子32との間に、第1の高周波信号スイッチ素子34を接続し、第1の入出力端子31と第3の入出力端子33との間に第2の高周波信号スイッチ素子35を接続している。
The high-frequency switch circuit unit 3 includes a first input /
第1の高周波信号スイッチ素子34は、第1のデコーダ出力端子11から第1の制御線21を介して出力される制御信号により導通状態あるいは非導通状態となるように制御され、第2の高周波信号スイッチ素子35は、第2のデコーダ出力端子12から第2の制御線22を介して出力される制御信号により非導通状態あるいは導通状態となるように制御される。
The first high-frequency
次に、図1に示した本発明の実施形態の動作について説明する。図2は高周波スイッチ回路部3の高周波信号の通過経路と第1のデコーダ出力端子11の出力電圧(制御信号)(図2では「V11」と示している)、第2のデコーダ出力端子12の出力電圧(図2では「V12」と示している)、第3のデコーダ出力端子13の出力電圧(図2では「V13」と示している)及び第4のデコーダ出力端子14の出力電圧(図2では「V14」と示す)を示した真理値表である。
Next, the operation of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described. 2 shows a high-frequency signal passing path of the high-frequency switch circuit unit 3, an output voltage (control signal) of the first decoder output terminal 11 (indicated as “V11” in FIG. 2), and a second
例えば、高周波スイッチ回路部3の第1の入出力端子31と第2の高周波入出力端子32間(図2では「端子31-端子32」と示している)を導通状態とするには、第1のデコーダ出力端子11から制御線21を介して第1の高周波スイッチ素子34を導通状態にする制御信号(図2では「H」と示している)を出力し、一方第2のデコーダ出力端子12から第2の制御線22を介して第2の高周波信号スイッチ素子35を非導通状態にする制御信号(図2では「L」と示している)を出力する。同時に本発明では、第3のデコーダ出力端子13から第3の制御線23を介して第1のバイパスコンデンサ切換スイッチ素子25を導通状態にする制御信号(図2では「Hi」と示している)を出力し、第4のデコーダ出力端子14から第4の制御線24を介して第2のバイパスコンデンサ切換スイッチ素子26を非導通状態にする制御信号(図2では「Lo」と示す)を出力し、第1の高周波信号スイッチ素子34を通過する高周波信号が第1の制御線21に漏洩した場合に、第1のバイパスコンデンサ切換スイッチ25及びバイパスコンデンサ27を介して、高周波的に接地する構成としている。
For example, in order to bring the first input /
同様に高周波スイッチ回路3の第1の高周波入出力端子31と第3の高周波入出力端子33間(図2では「端子31-端子33」と示している)を導通状態とするには、第1のデコーダ出力端子11から制御線21を介して第1の高周波信号スイッチ素子34を非導通状態にする制御信号を出力し、一方第2のデコーダ出力端子12から第2の制御線22を介して第2の高周波信号スイッチ素子35を導通状態とする制御信号を出力する。同時に、第3のデコーダ出力端子13から第3の制御線23を介して第1のバイパスコンデンサ切換スイッチ素子25を非導通状態にする制御信号を出力し、第4のデコーダ出力端子14から第4の制御線24を介して第2のバイパスコンデンサ切換スイッチ素子26を導通状態にする制御信号を出力し、第2の高周波信号スイッチ素子35を通過する高周波信号が第2の制御線22に漏洩した場合に、第1のバイパスコンデンサ切換スイッチ26及びバイパスコンデンサ27を介して、高周波的に接地する構成としている。
Similarly, in order to bring the first high-frequency input /
次に本発明の実施例について説明する。図3は本発明の実施例の回路図である。第1のバイパスコンデンサ切換スイッチ素子25がFET28、第2のバイパスコンデンサ切換スイッチ素子26がFET29、第1の高周波信号スイッチ素子34がFET36及び抵抗器38、第2の高周波信号スイッチ素子35がFET37及び抵抗器39で構成されている。
Next, examples of the present invention will be described. FIG. 3 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. The first bypass capacitor change-
このような構成の半導体スイッチ集積回路では、デコーダ回路部1から出力される制御信号は、各FETを動作状態あるいは非動作状態とする電圧信号となる。 In the semiconductor switch integrated circuit having such a configuration, the control signal output from the decoder circuit unit 1 is a voltage signal for setting each FET in an operating state or a non-operating state.
以上のように本発明によれば、高周波スイッチ回路部3とデコーダ回路部1との間の高周波信号の回り込みを防ぎ、第1の高周波信号スイッチ素子34の導通状態あるいは非導通状態を制御する制御信号を伝達する第1の制御線21と、第2の高周波信号スイッチ素子35の導通状態あるいは非導通状態を制御する制御信号を伝達する第2の制御線22に対して、バイパスコンデンサ27を1つ設けるだけでよく、従来回路に比べ、バイパスコンデンサの数が削減できるという効果がある。その結果、バイパスコンデンサが占有する面積が小さくなり、チップ面積の削減、コストの低減につながるという効果を奏することになる。
As described above, according to the present invention, the control for preventing the high-frequency signal from wrapping between the high-frequency switch circuit unit 3 and the decoder circuit unit 1 and controlling the conduction state or non-conduction state of the first high-frequency
なお、上記実施例では高周波スイッチ回路が2つの高周波信号スイッチ素子である場合について説明したが、本発明は2つの高周波信号スイッチ素子で構成された場合に限らず、高周波スイッチ回路が3つ以上の高周波信号スイッチ素子で構成された半導体スイッチ集積回路に適用することもできる。その場合に本発明を適用すれば、導通状態とする通過経路の高周波信号スイッチ素子の導通、非導通状態に応じて、その制御信号を伝達する制御線に、バイパスコンデンサ切換スイッチ素子を介してバイパスコンデンサが接続する構成とすることにより、バイパスコンデンサの数をさらに大幅に削減することができ、効果が大きい。 In the above-described embodiment, the case where the high-frequency switch circuit is two high-frequency signal switch elements has been described. However, the present invention is not limited to the case where the high-frequency switch circuit is configured by two high-frequency signal switch elements. The present invention can also be applied to a semiconductor switch integrated circuit composed of high-frequency signal switch elements. In this case, if the present invention is applied, the control signal for transmitting the control signal is bypassed via the bypass capacitor changeover switch element in accordance with the conduction / non-conduction state of the high-frequency signal switch element in the passage path to be in the conduction state. By adopting a configuration in which capacitors are connected, the number of bypass capacitors can be further greatly reduced, and the effect is great.
1:デコーダ回路部、2:バイパスコンデンサ切換回路部、3:高周波スイッチ回路部、11:第1のデコーダ出力端子、12:第2のデコーダ出力端子、13:第3のデコーダ出力端子、14:第4のデコーダ出力端子、21:第1の制御線、22:第2の制御線、23:第3の制御線、24:第4の制御線、25:第1のバイパスコンデンサ切換スイッチ素子、26:第2のバイパスコンデンサ切換スイッチ素子、27:バイパスコンデンサ、28、29、36、37:電界効果トランジスタ(FET)、31:第1の入出力端子、32:第2の入出力端子、33:第3の入出力端子、34:第1の高周波信号スイッチ素子、35:第2の高周波信号スイッチ素子、38、39:抵抗器、51:デコーダ回路部、52、53:デコーダ出力端子、54:バイパスコンデンサ、55、56:制御線、57、58:バイパスコンデンサ
1: decoder circuit unit, 2: bypass capacitor switching circuit unit, 3: high frequency switch circuit unit, 11: first decoder output terminal, 12: second decoder output terminal, 13: third decoder output terminal, 14: 4th decoder output terminal, 21: 1st control line, 22: 2nd control line, 23: 3rd control line, 24: 4th control line, 25: 1st bypass capacitor changeover switch element, 26: second bypass capacitor changeover switch element, 27: bypass capacitor, 28, 29, 36, 37: field effect transistor (FET), 31: first input / output terminal, 32: second input / output terminal, 33 : Third input / output terminal, 34: first high frequency signal switch element, 35: second high frequency signal switch element, 38, 39: resistor, 51: decoder circuit section, 52, 53: decoder output Terminal, 54: bypass capacitors, 55 and 56: control lines, 57, 58: Bypass capacitor
Claims (1)
前記高周波信号スイッチ素子を導通状態あるいは非導通状態とする制御信号を生成し、前記高周波スイッチ回路部に出力するデコーダ回路部と、
該デコーダ回路部から出力する前記制御信号を前記高周波信号スイッチ素子に伝達する制御線に接続するバイパスコンデンサとを備えた半導体スイッチ集積回路において、
前記複数の制御線のそれぞれに、バイパスコンデンサ切換スイッチ素子の一端を接続し、複数の該バイパスコンデンサ切換スイッチ素子の他端を、少なくとも一つの前記バイパスコンデンサの一端に接続し、該バイパスコンデンサの他端を、接地に接続したバイパスコンデンサ切換回路部を備え、
前記デコーダ回路部から、制御線を介して、前記高周波信号スイッチ素子を導通状態とする制御信号が伝達する前記制御線に一端を接続する前記バイパスコンデンサ切換スイッチ素子を導通状態とする制御信号を出力すると共に、前記高周波信号スイッチ素子を非導通状態とする制御信号が伝達する前記制御線に一端を接続した前記バイパスコンデンサ切換スイッチ素子を非導通状態とする制御信号を出力することを特徴とする半導体スイッチ集積回路。
A high-frequency signal input / output terminal and a high-frequency signal switch element connected between the input / output terminals, and the high-frequency signal switch element is in a conductive state, whereby the high-frequency signal switch element is in a conductive state. A switch circuit section;
A decoder circuit unit that generates a control signal for making the high-frequency signal switch element conductive or non-conductive, and outputs the control signal to the high-frequency switch circuit unit;
In a semiconductor switch integrated circuit comprising a bypass capacitor connected to a control line for transmitting the control signal output from the decoder circuit section to the high-frequency signal switch element,
One end of a bypass capacitor changeover switch element is connected to each of the plurality of control lines, and the other end of the plurality of bypass capacitor changeover switch elements is connected to one end of at least one bypass capacitor. Provided with a bypass capacitor switching circuit section whose end is connected to the ground,
From the decoder circuit unit, a control signal for turning on the bypass capacitor changeover switch element connected at one end to the control line through which a control signal for turning on the high-frequency signal switch element is transmitted via the control line. And outputting a control signal for turning off the bypass capacitor changeover switch element having one end connected to the control line for transmitting a control signal for turning off the high-frequency signal switch element. Switch integrated circuit.
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