JP5685664B2 - Semiconductor switch - Google Patents

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Description

本発明は、半導体スイッチに関する。   The present invention relates to a semiconductor switch.

携帯電話機の高周波回路部においては、送信回路および受信回路が高周波信号用スイッチ回路を介して共通のアンテナに選択的に接続されるようになっている。従来、このような高周波信号用スイッチ回路のスイッチ素子には、化合物半導体を用いたHEMT(High Electron Mobility Transistor:高電子移動度トランジスタ)が用いられてきたが、近年、低コスト、小型化の要求から、シリコン基板上に形成されたMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:金属酸化物半導体電界効果トランジスタ)に置き換えることが検討されている。   In the high-frequency circuit unit of the mobile phone, the transmission circuit and the reception circuit are selectively connected to a common antenna via a high-frequency signal switch circuit. Conventionally, a HEMT (High Electron Mobility Transistor) using a compound semiconductor has been used as a switch element of such a high-frequency signal switch circuit. Recently, however, there has been a demand for low cost and downsizing. Therefore, replacement with a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) formed on a silicon substrate has been studied.

ただし、通常のシリコン基板上に形成されたMOSFETでは、ソースあるいはドレイン電極とシリコン基板との間の寄生容量が大きい。また、シリコンは半導体であることから、高周波信号の電力損失が大きいといった問題がある。そこで、高周波信号用スイッチ回路をSOI(Silicon On Insulator)基板上に形成する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   However, in a MOSFET formed on a normal silicon substrate, the parasitic capacitance between the source or drain electrode and the silicon substrate is large. Further, since silicon is a semiconductor, there is a problem that power loss of high-frequency signals is large. Therefore, a technique for forming a high-frequency signal switch circuit on an SOI (Silicon On Insulator) substrate has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特表2009−27487号公報Special table 2009-27487

本発明の実施形態は、FETの端子間にかかる電圧を抑えつつ、高周波特性を向上できる半導体スイッチを提供する。   Embodiments of the present invention provide a semiconductor switch capable of improving high frequency characteristics while suppressing a voltage applied between terminals of an FET.

本発明の一態様によれば、電源入力部に供給される電源電圧よりも高電位な第1の電位と負の第2の電位とを生成する電圧生成回路と、入力信号が入力される信号入力部と、前記入力信号のハイレベルを前記第1の電位に変換する第1のレベルシフト回路と、前記入力信号のローレベルを前記第2の電位に変換する第2のレベルシフト回路と、を有する駆動回路と、前記駆動回路の出力により端子間の接続を切り替えるスイッチ部と、を備えたことを特徴とする半導体スイッチが提供される。前記第1のレベルシフト回路は、ソースがグランドに接続され、ゲートが一対の入力端子にそれぞれ接続された一対の第1のNチャネル型FET(Field Effect Transistor)と、前記一対の第1のNチャネル型FETのドレインにそれぞれドレインが接続され、ソースに前記第1の電位が供給され、ゲートが互いに相手のドレインと接続された一対の第1のPチャネル型FETと、を有する。前記第2のレベルシフト回路は、ソースに前記第1の電位が供給され、ゲートが前記一対の第1のPチャネル型FETのドレインとそれぞれ接続された一対の第2のPチャネル型FETと、ソースが前記一対の第2のPチャネル型FETのドレインとそれぞれ接続され、ゲートに前記第1のバイアス電位Vb1が供給される一対の第3のPチャネル型FETと、ドレインが前記一対の第3のPチャネル型FETのドレインおよび一対の制御信号出力端子とそれぞれ接続され、ゲートに第2のバイアス電位Vb2が供給される一対の第2のNチャネル型FETと、ソースに前記第2の電位が供給され、ゲートが互いに相手のドレインと接続されると共に前記一対の第2のNチャネル型FETのソースとそれぞれ接続された一対の第3のNチャネル型FETと、を有する。前記第1のバイアス電位Vb1及び前記第2のバイアス電位Vb2は、0<Vb1<Vb2の関係を満たす。   According to one embodiment of the present invention, a voltage generation circuit that generates a first potential and a negative second potential that are higher than a power supply voltage supplied to a power supply input unit, and a signal to which an input signal is input An input unit; a first level shift circuit that converts a high level of the input signal to the first potential; a second level shift circuit that converts a low level of the input signal to the second potential; There is provided a semiconductor switch comprising: a drive circuit including: a switch unit that switches connection between terminals according to an output of the drive circuit. The first level shift circuit includes a pair of first N-channel FETs (Field Effect Transistors) each having a source connected to the ground and a gate connected to a pair of input terminals, and the pair of first N-type FETs. Each of the channel FETs has a pair of first P-channel FETs each having a drain connected to the drain, a source supplied with the first potential, and a gate connected to the other drain. The second level shift circuit includes a pair of second P-channel FETs each having a source supplied with the first potential and a gate connected to the drains of the pair of first P-channel FETs, A pair of third P-channel FETs whose sources are connected to the drains of the pair of second P-channel FETs, respectively, and whose gates are supplied with the first bias potential Vb1, and drains of the pair of third P-channel FETs. A pair of second N-channel FETs connected to the drain of each P-channel FET and a pair of control signal output terminals and supplied with a second bias potential Vb2 at the gate, and the second potential at the source And a pair of third N-channels whose gates are connected to each other's drains and connected to the sources of the pair of second N-channel FETs, respectively. It has a type FET, a. The first bias potential Vb1 and the second bias potential Vb2 satisfy the relationship 0 <Vb1 <Vb2.

本発明の実施形態によれば、FETの端子間にかかる電圧を抑えつつ、高周波特性を向上させた半導体スイッチが提供される。   According to the embodiment of the present invention, a semiconductor switch having improved high frequency characteristics while suppressing a voltage applied between terminals of an FET is provided.

本発明の実施形態に係る半導体スイッチの構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the composition of the semiconductor switch concerning the embodiment of the present invention. 図1に表した半導体スイッチ1のスイッチ部2の構成を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a switch unit 2 of the semiconductor switch 1 illustrated in FIG. 1. 図1に表した半導体スイッチ1のデコーダ回路5および駆動回路4の構成を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the configuration of a decoder circuit 5 and a drive circuit 4 of the semiconductor switch 1 illustrated in FIG. 1. レベルシフト回路の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the composition of a level shift circuit. 図1に表した半導体スイッチ1の電圧生成回路7の構成を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a voltage generation circuit 7 of the semiconductor switch 1 illustrated in FIG. 1. 図1に表した半導体スイッチ1の電源制御回路6の構成を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a power supply control circuit 6 of the semiconductor switch 1 illustrated in FIG. 1. 電圧生成回路の出力電位の時間変化を表すグラフ図である。It is a graph showing the time change of the output potential of a voltage generation circuit. レベルシフト回路のシミュレーションに用いる電圧生成回路の出力電位の時間変化を表すグラフ図である。It is a graph showing the time change of the output potential of the voltage generation circuit used for the simulation of the level shift circuit. 貫通電流の時間変化を表すグラフ図である。It is a graph showing the time change of a through current. 第1のレベルシフト回路の出力OUT1A、OUT1Bの時間変化を表すグラフ図である。It is a graph showing the time change of outputs OUT1A and OUT1B of the first level shift circuit. 第2のレベルシフト回路の出力OUT2A、OUT2Bの時間変化を表すグラフ図である。It is a graph showing the time change of outputs OUT2A and OUT2B of the second level shift circuit. PMOS P21のゲート・ソース間電圧Vgs、ドレイン・ソース間電圧Vdsの時間変化を表すグラフ図である。It is a graph showing the time change of the gate-source voltage Vgs and the drain-source voltage Vds of PMOS P21. PMOS P22のゲート・ソース間電圧Vgs、ドレイン・ソース間電圧Vdsの時間変化を表すグラフ図である。It is a graph showing the time change of the gate-source voltage Vgs and the drain-source voltage Vds of PMOS P22. NMOS N23のゲート・ソース間電圧Vgs、ドレイン・ソース間電圧Vdsの時間変化を表すグラフ図である。It is a graph showing the time change of the gate-source voltage Vgs and the drain-source voltage Vds of NMOS N23. NMOS N24のゲート・ソース間電圧Vgs、ドレイン・ソース間電圧Vdsの時間変化を表すグラフ図である。It is a graph showing the time change of the gate-source voltage Vgs and drain-source voltage Vds of NMOS N24. レベルシフト回路の他の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates other composition of a level shift circuit. 電圧生成回路の出力電位の軌跡を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the locus | trajectory of the output potential of a voltage generation circuit. 電源制御回路の他の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates other composition of a power supply control circuit. 電源制御回路の他の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates other composition of a power supply control circuit. 図19に表した電源制御回路6bのパワーオンリセット回路35の構成を例示する回路図である。FIG. 20 is a circuit diagram illustrating a configuration of a power-on reset circuit 35 of the power supply control circuit 6b illustrated in FIG. 19. 図19に表した電源制御回路6bのパワーオンリセット回路35の動作を表す模式図である。FIG. 20 is a schematic diagram illustrating an operation of a power-on reset circuit 35 of the power supply control circuit 6b illustrated in FIG. 19. 電源制御回路の他の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates other composition of a power supply control circuit. 電源制御回路の他の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates other composition of a power supply control circuit. 電源制御回路の他の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates other composition of a power supply control circuit.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

図1は、本発明の実施形態に係る半導体スイッチの構成を例示するブロック図である。 図1に表したように、半導体スイッチ1は、スイッチ部2、駆動回路4、デコーダ回路5、電源制御回路6、電圧生成回路7、及び電源端子8を備える。そして、これらを同一基板に形成して、1チップ化した構造を備える。例えば、SOI基板に形成する。   FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a semiconductor switch according to an embodiment of the invention. As shown in FIG. 1, the semiconductor switch 1 includes a switch unit 2, a drive circuit 4, a decoder circuit 5, a power supply control circuit 6, a voltage generation circuit 7, and a power supply terminal 8. And these are formed in the same board | substrate and the structure made into one chip is provided. For example, it is formed on an SOI substrate.

マルチモード・マルチバンド無線機器などには、例えばSP8T(Single-Pole 8-Throw)のような多ポートのスイッチ部が用いられる。
半導体スイッチ1は、マルチモード・マルチバンド無線機器などに用いることのできる多ポートの半導体スイッチである。
For a multimode / multiband wireless device, for example, a multi-port switch unit such as SP8T (Single-Pole 8-Throw) is used.
The semiconductor switch 1 is a multi-port semiconductor switch that can be used in a multimode / multiband wireless device or the like.

スイッチ部2は、端子間の接続を切り替える。図1においては、スイッチ部2は、SP8Tであり、アンテナ端子ANTと、8つの高周波端子RF1〜RF8との間の接続を切り替える。なお、スイッチ部2は、例えばMOSFETにより構成することができる。   The switch unit 2 switches the connection between the terminals. In FIG. 1, the switch part 2 is SP8T, and switches the connection between the antenna terminal ANT and the eight high-frequency terminals RF1 to RF8. In addition, the switch part 2 can be comprised by MOSFET, for example.

図2は、図1に表した半導体スイッチ1のスイッチ部2の構成を例示する回路図である。
図2に表したように、アンテナ端子ANTと、各高周波端子RF1〜RF8との間には、スイッチ回路10a〜10hがそれぞれ接続されている。
スイッチ回路10a〜10hのそれぞれは、n段(nは自然数)のスルーFET(Field Effect Transistor)、m段(mは自然数)のシャントFET、及び高周波漏洩防止用の抵抗を有する。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the configuration of the switch unit 2 of the semiconductor switch 1 illustrated in FIG.
As shown in FIG. 2, switch circuits 10a to 10h are connected between the antenna terminal ANT and the high frequency terminals RF1 to RF8, respectively.
Each of the switch circuits 10a to 10h includes an n-stage (n is a natural number) through FET (Field Effect Transistor), an m-stage (m is a natural number) shunt FET, and a resistor for preventing high-frequency leakage.

アンテナ端子ANTと高周波端子RF1との間には、スイッチ回路10aのスルーFET T11、T12、・・・、T1nが直列に接続されている。高周波端子RF1と接地との間には、スイッチ回路10aのシャントFET S11、S12、・・・、S1mが直列に接続されている。   The through FETs T11, T12,..., T1n of the switch circuit 10a are connected in series between the antenna terminal ANT and the high frequency terminal RF1. The shunt FETs S11, S12,..., S1m of the switch circuit 10a are connected in series between the high frequency terminal RF1 and the ground.

高周波端子RF1に接続されたスイッチ回路10aのスルーFET T11、T12、・・・、T1nのゲートは、それぞれ高周波漏洩防止用の抵抗RT11、RT12、・・・、RT1nを介して、制御端子Con1aと接続されている。制御端子Con1aは、駆動回路4と接続されている。抵抗RT11、RT12、・・・、RT1nは、それぞれ高周波信号が駆動回路4に漏洩しない程度の高い抵抗値を有する。   The through FETs T11, T12,..., T1n of the switch circuit 10a connected to the high frequency terminal RF1 are connected to the control terminal Con1a via resistors RT11, RT12,. It is connected. The control terminal Con1a is connected to the drive circuit 4. Each of the resistors RT11, RT12,..., RT1n has a high resistance value such that a high-frequency signal does not leak to the drive circuit 4.

高周波端子RF1に接続されたスイッチ回路10aのシャントFET S11、S12、・・・、S1mのゲートは、それぞれ、高周波漏洩防止用の抵抗RS11、RS12、・・・、RS1mを介して、制御端子Con1bと接続されている。制御端子Con1bは、駆動回路4と接続されている。抵抗RS11、RS12、・・・、RS1mは、それぞれ高周波信号が駆動回路4に漏洩しない程度の高い抵抗値を有する。   The gates of the shunt FETs S11, S12,..., S1m of the switch circuit 10a connected to the high frequency terminal RF1 are respectively connected to the control terminal Con1b via the resistors RS11, RS12,. Connected with. The control terminal Con1b is connected to the drive circuit 4. Each of the resistors RS11, RS12,..., RS1m has a high resistance value such that a high-frequency signal does not leak to the drive circuit 4.

アンテナ端子ANTと各高周波端子RF2〜RF8との間には、同様にスイッチ回路10b〜10hのスルーFETがそれぞれ接続されている。各高周波端子RF2〜RF8と接地との間には、スイッチ回路10b〜10hのシャントFETがそれぞれ接続されている。   Similarly, through FETs of the switch circuits 10b to 10h are connected between the antenna terminal ANT and the high frequency terminals RF2 to RF8, respectively. The shunt FETs of the switch circuits 10b to 10h are connected between the high frequency terminals RF2 to RF8 and the ground, respectively.

各高周波端子RF2〜RF8に接続されたスイッチ回路10b〜10hのスルーFETのゲートは、高周波漏洩防止用の抵抗を介して、制御端子Con2a〜Con8aと接続されている。制御端子Con2a〜Con8aは、それぞれ駆動回路4と接続されている。   The gates of the through FETs of the switch circuits 10b to 10h connected to the high frequency terminals RF2 to RF8 are connected to the control terminals Con2a to Con8a via resistors for preventing high frequency leakage. The control terminals Con2a to Con8a are each connected to the drive circuit 4.

各高周波端子RF2〜RF8に接続されたスイッチ回路10b〜10hのシャントFETのゲートは、高周波漏洩防止用の抵抗を介して、制御端子Con2b〜Con8bと接続されている。制御端子Con2b〜Con8bは、それぞれ駆動回路4と接続されている。   The gates of the shunt FETs of the switch circuits 10b to 10h connected to the high frequency terminals RF2 to RF8 are connected to the control terminals Con2b to Con8b via high-frequency leakage prevention resistors. The control terminals Con2b to Con8b are each connected to the drive circuit 4.

例えば、高周波端子RF1とアンテナ端子ANTとの間を導通するためには、高周波端子RF1とアンテナ端子ANTとの間のn段直列接続スルーFET T11〜T1nをオンとし、高周波端子RF1と接地との間のm段直列接続シャントFET S11〜S1mをオフとする。同時に他の各高周波端子RF2〜RF8とアンテナ端子ANTとの間のスルーFETをすべてオフとし、他の各高周波端子RF2〜RF8と接地との間のシャントFETをすべてオンとすればよい。   For example, in order to conduct between the high frequency terminal RF1 and the antenna terminal ANT, the n-stage series connection through FETs T11 to T1n between the high frequency terminal RF1 and the antenna terminal ANT are turned on, and the high frequency terminal RF1 and the ground are connected to each other. The m-stage series-connected shunt FETs S11 to S1m are turned off. At the same time, all the through FETs between the other high frequency terminals RF2 to RF8 and the antenna terminal ANT may be turned off, and all the shunt FETs between the other high frequency terminals RF2 to RF8 and the ground may be turned on.

すなわち、上記の場合、制御端子Con1aにはオン電位Von、制御端子Con2b〜Con8bにはオン電位Von、制御端子Con1bにはオフ電位Voff、制御端子Con2a〜Con8aにはオフ電位Voffの電位が与えられる。オン電位Vonは、各FETが導通状態となりそのオン抵抗が十分小さい値になるゲート電位であり、オフ電位Voffは各FETが遮断状態となり高周波信号が重畳しても遮断状態を十分維持できるゲート電位である。各FETの閾値電圧Vthは例えば0Vである。   That is, in the above case, the control terminal Con1a is supplied with the ON potential Von, the control terminals Con2b to Con8b are supplied with the ON potential Von, the control terminal Con1b is supplied with the OFF potential Voff, and the control terminals Con2a to Con8a are supplied with the OFF potential Voff. . The on-potential Von is a gate potential at which each FET becomes conductive and the on-resistance becomes a sufficiently small value, and the off-potential Voff is a gate potential that can sufficiently maintain the cut-off state even when each FET is in a cut-off state and a high frequency signal is superimposed. It is. The threshold voltage Vth of each FET is, for example, 0V.

オン電位Vonが所望の電位(例えば3.5V)よりも低いと導通状態のFETのオン抵抗が高くなり、挿入損失が劣化すると共に、導通状態のFETで発生する歪(オン歪)が増大する。また、オフ電位Voffが所望の電位(例えば−1.5V)よりも高いと、最大許容入力電力が下がると共に、規定入力時に遮断状態のFETで発生する歪(オフ歪)が増大する。
ただし、オン電位Vonが高すぎたり、オフ電位Voffが低すぎるとFETの耐圧を超えてしまうので、オン電位Vonおよびオフ電位Voffには最適な範囲がある。
When the on-potential Von is lower than a desired potential (for example, 3.5 V), the on-resistance of the conducting FET is increased, the insertion loss is deteriorated, and the distortion (on-strain) generated in the conducting FET is increased. . Further, when the off potential Voff is higher than a desired potential (for example, −1.5 V), the maximum allowable input power is reduced and the distortion (off distortion) generated in the cutoff FET at the time of the specified input is increased.
However, if the on-potential Von is too high or the off-potential Voff is too low, the breakdown voltage of the FET is exceeded, so there is an optimum range for the on-potential Von and the off-potential Voff.

スイッチ部2の各FETのゲート電位を制御する制御信号は、図1に表した制御回路部3で生成される。
制御回路部3は、端子INに入力される端子切替信号をデコードするデコーダ回路5、スイッチ部2を駆動するための駆動回路4、電圧生成回路7などから構成されている。
A control signal for controlling the gate potential of each FET of the switch unit 2 is generated by the control circuit unit 3 shown in FIG.
The control circuit unit 3 includes a decoder circuit 5 that decodes a terminal switching signal input to the terminal IN, a drive circuit 4 for driving the switch unit 2, a voltage generation circuit 7, and the like.

図3は、図1に表した半導体スイッチ1のデコーダ回路5および駆動回路4の構成を例示する回路図である。
図3に表したように、端子切替信号は、デコーダ回路5aによりデコードされ、反転・非反転信号生成回路5bを介して、駆動回路4を制御する。なお、半導体スイッチ1においては、SP8Tのスイッチ部2を備えている。そのため、デコーダ回路5aは、3ビットの端子切替信号をデコードしている。
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating the configuration of the decoder circuit 5 and the drive circuit 4 of the semiconductor switch 1 shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the terminal switching signal is decoded by the decoder circuit 5a and controls the drive circuit 4 via the inversion / non-inversion signal generation circuit 5b. The semiconductor switch 1 includes an SP8T switch unit 2. Therefore, the decoder circuit 5a decodes the 3-bit terminal switching signal.

駆動回路4は、8つのレベルシフト回路20a〜20hが並置された構成である。駆動回路4は、高電位端子9、低電位端子9aを有する。高電位端子9には、電源端子8に供給される電源電圧Vddよりも高い第1の電位Vpが供給される。低電位端子9aには、負の第2の電位Vnが供給される。   The drive circuit 4 has a configuration in which eight level shift circuits 20a to 20h are juxtaposed. The drive circuit 4 has a high potential terminal 9 and a low potential terminal 9a. The high potential terminal 9 is supplied with a first potential Vp higher than the power supply voltage Vdd supplied to the power supply terminal 8. A negative second potential Vn is supplied to the low potential terminal 9a.

なお、レベルシフト回路20a〜20hは差動回路であるため、デコーダ回路5aと駆動回路4との間に、反転・非反転信号生成回路5bが設けられている。また、他の回路部、例えば駆動回路4の前段のデコーダ回路5aなどには電位Vdd1の電源が供給される。ここで、電位Vdd1は、例えば1.8Vであり、図示しないレギュレータにより供給される。また、電位Vdd1は電源電圧Vddと同じでもよい。   Since the level shift circuits 20 a to 20 h are differential circuits, an inversion / non-inversion signal generation circuit 5 b is provided between the decoder circuit 5 a and the drive circuit 4. Further, the power of the potential Vdd1 is supplied to other circuit portions, for example, the decoder circuit 5a in the previous stage of the drive circuit 4. Here, the potential Vdd1 is 1.8 V, for example, and is supplied by a regulator (not shown). The potential Vdd1 may be the same as the power supply voltage Vdd.

図4は、レベルシフト回路の構成を例示する回路図である。
図4においては、駆動回路4を構成するレベルシフト回路20の回路図を表わしている。
駆動回路4は、レベルシフト回路20と同一構成のレベルシフト回路20a〜20hにより構成される。
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating the configuration of the level shift circuit.
FIG. 4 shows a circuit diagram of the level shift circuit 20 constituting the drive circuit 4.
The drive circuit 4 includes level shift circuits 20 a to 20 h having the same configuration as the level shift circuit 20.

レベルシフト回路20は、第1のレベルシフト回路21と第2のレベルシフト回路22とを有する。第1のレベルシフト回路21は、一対のNチャンネル型MOSFET(以下、NMOS)N11、N12と、一対のPチャンネル型MOSFET(以下、PMOS)P11、P12とを有する。第2のレベルシフト回路22は、一対のPMOS P21、P22と、一対のNMOS N23、N24とを有する。   The level shift circuit 20 includes a first level shift circuit 21 and a second level shift circuit 22. The first level shift circuit 21 includes a pair of N-channel MOSFETs (hereinafter referred to as NMOS) N11 and N12 and a pair of P-channel MOSFETs (hereinafter referred to as PMOS) P11 and P12. The second level shift circuit 22 has a pair of PMOSs P21 and P22 and a pair of NMOSs N23 and N24.

NMOS N11、N12のソースは、それぞれ接地に接続されている。NMOS N11、N12のゲートはそれぞれ入力端子INA、INBを介して図示されない前段のデコーダ回路に接続されている。   The sources of NMOS N11 and N12 are each connected to ground. The gates of the NMOSs N11 and N12 are connected to a preceding decoder circuit (not shown) via input terminals INA and INB, respectively.

NMOS N11、N12のドレインは、それぞれPMOS P11、P12のドレインと接続されている。PMOS P11、P12のそれぞれのソースには、高電位端子9を介して、電圧生成回路7から第1の電位Vpが供給される。PMOS P11のゲートは、PMOS P12のドレインと接続され、これらは第1のレベルシフト回路21の差動出力の一方のラインOUT1Bに接続されている。PMOS P12のゲートは、PMOS P11のドレインと接続され、これらは第1のレベルシフト回路21の差動出力の他方のラインOUT1Aに接続されている。   The drains of the NMOSs N11 and N12 are connected to the drains of the PMOSs P11 and P12, respectively. The first potential Vp is supplied from the voltage generation circuit 7 to the sources of the PMOSs P11 and P12 via the high potential terminal 9. The gate of the PMOS P11 is connected to the drain of the PMOS P12, which is connected to one line OUT1B of the differential output of the first level shift circuit 21. The gate of the PMOS P12 is connected to the drain of the PMOS P11, which is connected to the other line OUT1A of the differential output of the first level shift circuit 21.

上記ラインOUT1A、OUT1Bはそれぞれ第2のレベルシフト回路22のPMOS P21、P22のゲートに接続される。ラインOUT1A、OUT1Bを介して第1のレベルシフト回路21の出力は、第2のレベルシフト回路22へ入力される。PMOS P21、P22のそれぞれのソースには、高電位端子9を介して、電圧生成回路7から第1の電位Vpが供給される。   The lines OUT1A and OUT1B are connected to the gates of the PMOSs P21 and P22 of the second level shift circuit 22, respectively. The output of the first level shift circuit 21 is input to the second level shift circuit 22 via the lines OUT1A and OUT1B. The first potential Vp is supplied from the voltage generation circuit 7 to the sources of the PMOSs P21 and P22 via the high potential terminal 9.

PMOS P21のドレインは、NMOS N23のドレインと接続され、これらの接続ノードは出力端子OUT2Aに接続されている。PMOS P22のドレインはNMOS N24のドレインと接続され、これらの接続ノードは出力端子OUT2Bに接続されている。出力端子OUT2A、OUT2Bを介して前述したオン電位Von、オフ電位Voffが、図2に表したスイッチ部2のスルーFET、シャントFETのゲートに供給される。   The drain of the PMOS P21 is connected to the drain of the NMOS N23, and these connection nodes are connected to the output terminal OUT2A. The drain of the PMOS P22 is connected to the drain of the NMOS N24, and these connection nodes are connected to the output terminal OUT2B. The above-described on potential Von and off potential Voff are supplied to the gates of the through FET and shunt FET of the switch unit 2 shown in FIG. 2 via the output terminals OUT2A and OUT2B.

第1のレベルシフト回路21の差動入力INA、INBの入力レベルは例えばハイレベルが1.8V、ローレベルが0Vであり、図示されない前段のデコーダ回路から供給される。高電位端子9には、第1の電位Vpとして、例えば3.5Vが供給される。   The input levels of the differential inputs INA and INB of the first level shift circuit 21 are, for example, a high level of 1.8V and a low level of 0V, which are supplied from a preceding decoder circuit (not shown). For example, 3.5 V is supplied to the high potential terminal 9 as the first potential Vp.

例えば、INAにハイレベル(1.8V)、INBにローレベル(0V)が入力すると、ラインOUT1Aの電位はローレベル(0V)になり、ラインOUT1Bの電位は、第1の電位Vpと等しい3.5Vになる。すなわち、第1のレベルシフト回路21における出力振幅は0〜Vpの3.5V程度となる。   For example, when a high level (1.8V) is input to INA and a low level (0V) is input to INB, the potential of the line OUT1A becomes low level (0V), and the potential of the line OUT1B is equal to the first potential Vp 3 .5V. That is, the output amplitude in the first level shift circuit 21 is about 3.5V, 0 to Vp.

第2のレベルシフト回路22は、第1のレベルシフト回路21の出力信号を入力とする。高電位端子9には、第1のレベルシフト回路21と同様第1の電位Vpとして、例えば3.5Vが供給され、低電位端子9aには、負の第2の電位Vnとして、例えば−1.5Vが供給される。   The second level shift circuit 22 receives the output signal of the first level shift circuit 21 as an input. For example, 3.5 V is supplied to the high potential terminal 9 as the first potential Vp as in the first level shift circuit 21, and as the negative second potential Vn to the low potential terminal 9 a, for example, −1. .5V is supplied.

例えば、ラインOUT1Aがローレベル(0V)、ラインOUT1Bがハイレベル(3.5V)とすると、出力端子OUT2Aの電位は、第1の電位Vpと等しい3.5Vになり、出力端子OUT2Bの電位は、第2の電位Vnと等しい−1.5Vになる。したがって、オン電位Vonとして3.5Vを、オフ電位Voffとして−1.5Vを、図2に示すスイッチ部2のスルーFET、シャントFETのゲートに供給することができ、スイッチ部2が駆動される。   For example, when the line OUT1A is at a low level (0V) and the line OUT1B is at a high level (3.5V), the potential of the output terminal OUT2A is 3.5V that is equal to the first potential Vp, and the potential of the output terminal OUT2B is , −1.5V which is equal to the second potential Vn. Therefore, 3.5 V as the ON potential Von and −1.5 V as the OFF potential Voff can be supplied to the through FET and the gate of the shunt FET shown in FIG. 2, and the switch portion 2 is driven. .

すなわち、第1のレベルシフト回路21は、入力のハイレベルがVdd1、ローレベルが0Vである差動入力信号を、ハイレベルが第1の電位Vp、ローレベルが0V(接地電位)の差動信号として出力する。すなわち、ハイレベルの電位を第1の電位Vpに変換する。また第2のレベルシフト回路22は、その出力レベルをハイレベルが第1の電位Vp、ローレベルが第2の電位Vnの差動信号として出力する。すなわちローレベルの電位を第2の電位Vnに変換する。   That is, the first level shift circuit 21 receives a differential input signal having an input high level of Vdd1 and a low level of 0V as a differential signal having a high level of the first potential Vp and a low level of 0V (ground potential). Output as a signal. That is, the high level potential is converted to the first potential Vp. The second level shift circuit 22 outputs the output level as a differential signal having a high level as the first potential Vp and a low level as the second potential Vn. That is, the low level potential is converted to the second potential Vn.

従って、レベルシフト回路20は、入力のハイレベルがVdd1、ローレベルが0Vである差動入力信号を、ハイレベルが第1の電位Vp、ローレベルが第2の電位Vnの差動信号として出力する。すなわち、入力されたハイレベル及びローレベルの電位をそれぞれ第1の電位Vp、第2の電位Vnに変換する。   Therefore, the level shift circuit 20 outputs a differential input signal whose input high level is Vdd1 and low level is 0V as a differential signal whose high level is the first potential Vp and low level is the second potential Vn. To do. That is, the inputted high level potential and low level potential are converted into the first potential Vp and the second potential Vn, respectively.

図5は、図1に表した半導体スイッチ1の電圧生成回路7の構成を例示する回路図である。
図5に表したように、電圧生成回路7は、発振回路11、チャージポンプ回路12a、12b、ローパスフィルタ13a、13b、内部レギュレータ14を有する。
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating the configuration of the voltage generation circuit 7 of the semiconductor switch 1 illustrated in FIG.
As shown in FIG. 5, the voltage generation circuit 7 includes an oscillation circuit 11, charge pump circuits 12 a and 12 b, low-pass filters 13 a and 13 b, and an internal regulator 14.

発振回路11は、奇数段のインバータで構成されたリングオシレータであり、相補クロックCK、CK−を出力する。
チャージポンプ回路12aは、直列接続した複数のダイオードと、各ダイオード間に一端が接続された複数の容量とを有する。直列接続した複数のダイオードのアノード側は、接地に接続され、カソード側は、ローパスフィルタ13aに接続されている。各容量の他端は、発振回路11の出力である相補クロックCK、CK−に交互に接続されている。
The oscillation circuit 11 is a ring oscillator composed of an odd number of inverters, and outputs complementary clocks CK and CK−.
The charge pump circuit 12a has a plurality of diodes connected in series and a plurality of capacitors having one ends connected between the diodes. The anode side of the plurality of diodes connected in series is connected to the ground, and the cathode side is connected to the low-pass filter 13a. The other end of each capacitor is alternately connected to complementary clocks CK and CK− that are outputs of the oscillation circuit 11.

チャージポンプ回路12bは、直列接続した複数のダイオードと、各ダイオード間に一端が接続された複数の容量とを有する。直列接続した複数のダイオードのカソード側は、接地に接続され、アノード側は、ローパスフィルタ13bに接続されている。各容量の他端は、発振回路11の出力である相補クロックCK、CK−に交互に接続されている。チャージポンプ回路12bは、ダイオードの向きと数がチャージポンプ回路12aと異なる。   The charge pump circuit 12b has a plurality of diodes connected in series and a plurality of capacitors with one ends connected between the diodes. The cathode side of the plurality of diodes connected in series is connected to the ground, and the anode side is connected to the low-pass filter 13b. The other end of each capacitor is alternately connected to complementary clocks CK and CK− that are outputs of the oscillation circuit 11. The charge pump circuit 12b differs from the charge pump circuit 12a in the direction and number of diodes.

相補クロックCK、CK−による電荷の蓄積、移動によりチャージポンプ回路12a、12bにそれぞれ正の電圧、負の電圧が生成される。
ローパスフィルタ13a、13bは、それぞれ抵抗と容量で構成される。チャージポンプ回路12a、12bの出力を平滑化してそれぞれ高電位端子9、低電位端子9aに出力する。
A positive voltage and a negative voltage are generated in the charge pump circuits 12a and 12b by accumulation and movement of charges by the complementary clocks CK and CK−, respectively.
The low-pass filters 13a and 13b are each composed of a resistor and a capacitor. The outputs of the charge pump circuits 12a and 12b are smoothed and output to the high potential terminal 9 and the low potential terminal 9a, respectively.

高電位端子9に接続されたローパスフィルタ13aの出力側の容量Cpの端子電圧が第1の電位Vpとなる。
また、低電位端子9aに接続されたローパスフィルタ13bの出力側の容量Cnの端子電圧が、第2の電位Vnとなる。
The terminal voltage of the capacitor Cp on the output side of the low-pass filter 13a connected to the high potential terminal 9 becomes the first potential Vp.
Further, the terminal voltage of the capacitor Cn on the output side of the low-pass filter 13b connected to the low potential terminal 9a becomes the second potential Vn.

なお、図示しないが、高電位端子9、低電位端子9aには、電位を一定にする回路としてクランプ回路またはレギュレータがそれぞれ設けられている。
また、発振回路11に供給される電源の電位Vdd2は、電源電圧Vddよりも低電位であり、例えば2.4Vである。図5に表したように、内部レギュレータ14から電位Vdd2の電源が供給される。なお、内部レギュレータ14を介さずに、電源端子8から電圧Vddを供給してもよい。
Although not shown, the high potential terminal 9 and the low potential terminal 9a are each provided with a clamp circuit or a regulator as a circuit for keeping the potential constant.
The power supply potential Vdd2 supplied to the oscillation circuit 11 is lower than the power supply voltage Vdd, for example, 2.4V. As shown in FIG. 5, the power supply of the potential Vdd2 is supplied from the internal regulator 14. Note that the voltage Vdd may be supplied from the power supply terminal 8 without using the internal regulator 14.

図6は、図1に表した半導体スイッチ1の電源制御回路6の構成を例示する回路図である。
図6に表したように、電源制御回路6は、接続回路31とパルス発生回路32とを有する。
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating the configuration of the power supply control circuit 6 of the semiconductor switch 1 shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the power supply control circuit 6 includes a connection circuit 31 and a pulse generation circuit 32.

パルス発生回路32は、電源投入時すなわち電源端子8に電源電圧が供給された後の第1の期間T1はハイレベルのパルスを発生する回路である。電源投入時からの第1の期間T1は、ハイレベルを出力し、第1の期間の経過後は、ローレベルを出力する。   The pulse generation circuit 32 is a circuit that generates a high-level pulse during the first period T1 when the power is turned on, that is, after the power supply voltage is supplied to the power supply terminal 8. A high level is output during the first period T1 from when the power is turned on, and a low level is output after the first period has elapsed.

ここで、第1の期間T1とは、第2のトランジスタP1を介して、電源端子8からローパスフィルタ13aの出力側の容量Cpが、電源電圧Vddに充電されるのに要する期間(例えば5μs)である。   Here, the first period T1 is a period (for example, 5 μs) required for the capacitor Cp on the output side of the low-pass filter 13a from the power supply terminal 8 to be charged to the power supply voltage Vdd via the second transistor P1. It is.

パルス発生回路32の出力は、接続回路31に入力される。
接続回路31は、高電位端子9と電源端子8とを接続し、また接続を切り離す回路である。接続回路31は、第1のトランジスタN1、第2のトランジスタP1、第1の抵抗R1を有する。
The output of the pulse generation circuit 32 is input to the connection circuit 31.
The connection circuit 31 is a circuit that connects the high potential terminal 9 and the power supply terminal 8 and disconnects the connection. The connection circuit 31 includes a first transistor N1, a second transistor P1, and a first resistor R1.

パルス発生回路32の出力は、第1のトランジスタN1のゲートに入力される。第1のトランジスタN1のソースは接地され、第1のトランジスタN1のドレインは、第1の抵抗R1を介して高電位端子9に接続されている。また、第1のトランジスタN1のドレインは、第2のトランジスタP1のゲートに接続される。第2のトランジスタP1のソースは高電位端子9に接続され、そのドレインは電源端子8に接続されている。   The output of the pulse generation circuit 32 is input to the gate of the first transistor N1. The source of the first transistor N1 is grounded, and the drain of the first transistor N1 is connected to the high potential terminal 9 via the first resistor R1. The drain of the first transistor N1 is connected to the gate of the second transistor P1. The source of the second transistor P 1 is connected to the high potential terminal 9, and the drain thereof is connected to the power supply terminal 8.

パルス発生回路32から、ハイレベルが出力されている第1の期間T1は、第1のトランジスタN1は、オン状態となる。そのため第2のトランジスタP1がオン状態となり、高電位端子9は、電源端子8に接続される。また、パルス発生回路32の出力がローレベルの場合は、第1のトランジスタN1、第2のトランジスタP1がオフ状態となり、高電位端子9と電源端子8との接続は切り離される。   In the first period T1 during which a high level is output from the pulse generation circuit 32, the first transistor N1 is in an on state. Therefore, the second transistor P1 is turned on, and the high potential terminal 9 is connected to the power supply terminal 8. Further, when the output of the pulse generation circuit 32 is at a low level, the first transistor N1 and the second transistor P1 are turned off, and the connection between the high potential terminal 9 and the power supply terminal 8 is disconnected.

このように、電源制御回路6は、第1の期間T1は、電圧生成回路7の出力(高電位端子9)を電源端子8に接続し、第1の期間T1の経過後は電圧生成回路7の出力(高電位端子9)を電源端子8から切り離すように制御する回路である。
なお、パルス発生回路に供給される電源の電位Vdd1は、例えば1.8Vであり、図示しないレギュレータにより供給される。また、電位Vdd1は電源電圧Vddと同じでもよい。
In this way, the power supply control circuit 6 connects the output (high potential terminal 9) of the voltage generation circuit 7 to the power supply terminal 8 in the first period T1, and the voltage generation circuit 7 after the elapse of the first period T1. The output (high potential terminal 9) is controlled to be disconnected from the power supply terminal 8.
The power supply potential Vdd1 supplied to the pulse generation circuit is, for example, 1.8 V, and is supplied by a regulator (not shown). The potential Vdd1 may be the same as the power supply voltage Vdd.

また、図6においては、第2のトランジスタP1のドレインは電源端子8に接続されている。しかし、電源端子8に接続され、電源電圧Vddよりも低電位Vdd2を生成する図5に表した内部レギュレータ14の出力に接続してもよい。
すなわち、電源制御回路6は、第1の期間T1は、電圧生成回路7の出力(高電位端子9)を電源電圧Vddよりも低電位Vdd2を生成する内部レギュレータ14の出力に接続する。そして、第1の期間T1の経過後は電圧生成回路7の出力(高電位端子9)から内部レギュレータ14の出力を切り離すように制御する構成としてもよい。
In FIG. 6, the drain of the second transistor P <b> 1 is connected to the power supply terminal 8. However, it may be connected to the power supply terminal 8 and connected to the output of the internal regulator 14 shown in FIG. 5, which generates a potential Vdd2 lower than the power supply voltage Vdd.
That is, the power supply control circuit 6 connects the output of the voltage generation circuit 7 (high potential terminal 9) to the output of the internal regulator 14 that generates a potential Vdd2 lower than the power supply voltage Vdd in the first period T1. Then, after the elapse of the first period T1, control may be performed so that the output of the internal regulator 14 is disconnected from the output (high potential terminal 9) of the voltage generation circuit 7.

図7は、電圧生成回路の出力電位の時間変化を表すグラフ図である。
図7においては、時間t=0で電源を投入してからの、第1及び第2の電位Vp、Vnの時間変化を、無負荷の場合について表している。なお、電源端子8に供給される電源電圧Vdd=2.4Vとしている。また、第1の電位Vpにおいて、電源制御回路6が有る場合とない場合とをそれぞれ実線、破線で表している。
FIG. 7 is a graph showing the time change of the output potential of the voltage generation circuit.
In FIG. 7, the time changes of the first and second potentials Vp and Vn after the power is turned on at time t = 0 are shown in the case of no load. Note that the power supply voltage Vdd supplied to the power supply terminal 8 is 2.4V. In the first potential Vp, the case where the power supply control circuit 6 is provided and the case where the power supply control circuit 6 is not provided are indicated by a solid line and a broken line, respectively.

電源が投入された後の第1の期間T1は、電圧生成回路7の出力、すなわち第1の電位Vpは、電源端子8に供給される電源電圧Vddに維持され、その後、第1の電位Vpの所望値V(ここでは3.5V)まで昇圧される。破線に表したように、比較例として電源制御回路6がない場合は、第1の電位Vpは0Vから昇圧が開始されることになる。また、第2の電位Vnは0Vから所望値V(ここでは−1.5V)に漸近する。 In the first period T1 after the power is turned on, the output of the voltage generation circuit 7, that is, the first potential Vp is maintained at the power supply voltage Vdd supplied to the power supply terminal 8, and then the first potential Vp. To a desired value V 1 (here, 3.5 V). As indicated by the broken line, when the power supply control circuit 6 is not provided as a comparative example, the first potential Vp starts to be boosted from 0V. Further, the second potential Vn gradually approaches from 0 V to a desired value V 2 (here, −1.5 V).

CMOSプロセスを用いる利点は、このような制御回路部3を高集積、低消費電力で実現でき、かつ、スイッチ部2と混載できる可能性を有していることである。
しかし、内蔵可能な発振回路およびチャージポンプ回路のレイアウト面積には限りがあるため、チャージポンプ回路の電流供給能力は必ずしも大きくない。
The advantage of using the CMOS process is that such a control circuit unit 3 can be realized with high integration and low power consumption, and can be mixed with the switch unit 2.
However, since the layout area of the oscillation circuit and the charge pump circuit that can be incorporated is limited, the current supply capability of the charge pump circuit is not necessarily large.

図1に表した半導体スイッチ1においては、チャージポンプ回路12a、12bの負荷は、上記のレベルシフト回路20を有する駆動回路4となる。
このレベルシフト回路20が、チャージポンプ回路12a、12bに負荷として接続された場合、高電位端子9から低電位端子9aに貫通電流が生じることがある。
In the semiconductor switch 1 shown in FIG. 1, the load of the charge pump circuits 12 a and 12 b is the drive circuit 4 having the level shift circuit 20 described above.
When the level shift circuit 20 is connected to the charge pump circuits 12a and 12b as a load, a through current may be generated from the high potential terminal 9 to the low potential terminal 9a.

すなわち、電源投入後の第1の電位Vpおよび第2の電位Vnが、所望の電位V、Vにそれぞれ到達するまでの間に、第2のレベルシフト回路22において高電位端子9から低電位端子9aに貫通電流が生じることがある。チャージポンプ回路12a、12bの電流供給能力がその貫通電流よりも十分大きければ問題ないが、小さいと第1の電位Vpおよび第2の電位Vnが所望の電位に到達できないという誤動作が生じる危険性がある。 That is, the first level Vp and the second potential Vn after power-on reach the desired potentials V 1 and V 2 , respectively, in the second level shift circuit 22 from the high potential terminal 9 to the low level. A through current may occur in the potential terminal 9a. If the current supply capability of the charge pump circuits 12a and 12b is sufficiently larger than the through current, there is no problem, but if it is small, there is a risk that the first potential Vp and the second potential Vn cannot reach the desired potential. is there.

本発明の実施形態に係る半導体スイッチ1の構成は、以下に説明するシミュレーション結果により新たに見いだされたレベルシフト回路の貫通電流という現象に基づいて構築されたものである。   The configuration of the semiconductor switch 1 according to the embodiment of the present invention is constructed on the basis of a phenomenon of a through current of a level shift circuit newly found from a simulation result described below.

図4に表したレベルシフト回路20の動作について、図8〜図15に表したシミュレーション結果を用いて説明する。
図8は、レベルシフト回路のシミュレーションに用いる電圧生成回路の出力電位の時間変化を表すグラフ図である。図9は、貫通電流の時間変化を表すグラフ図である。図10は、第1のレベルシフト回路の出力OUT1A、OUT1Bの時間変化を表すグラフ図である。図11は、第2のレベルシフト回路の出力OUT2A、OUT2Bの時間変化を表すグラフ図である。
The operation of the level shift circuit 20 shown in FIG. 4 will be described using the simulation results shown in FIGS.
FIG. 8 is a graph showing the time change of the output potential of the voltage generation circuit used for the simulation of the level shift circuit. FIG. 9 is a graph showing the change over time of the through current. FIG. 10 is a graph showing time changes of the outputs OUT1A and OUT1B of the first level shift circuit. FIG. 11 is a graph showing the time change of the outputs OUT2A and OUT2B of the second level shift circuit.

レベルシフト回路20の入力端子INAにハイレベル(1.8V)が、入力端子INBにローレベル(0V)が印加されている。図9においては、レベルシフト回路20の高電位端子9に第1の電位Vp、低電位端子9aに第2の電位Vnとして、図8に表された波形で印加された場合の、貫通電流を表している。また、図10、図11においては、各ノードの電位を表しいる。
なお、NMOSの閾値電圧は0.6V、PMOSの閾値電圧は−0.6Vである。
A high level (1.8V) is applied to the input terminal INA of the level shift circuit 20, and a low level (0V) is applied to the input terminal INB. In FIG. 9, the through current when the waveform shown in FIG. 8 is applied as the first potential Vp to the high potential terminal 9 of the level shift circuit 20 and the second potential Vn to the low potential terminal 9a is applied. Represents. 10 and 11, the potential of each node is shown.
The threshold voltage of NMOS is 0.6V, and the threshold voltage of PMOS is -0.6V.

図12〜図15は各FETのゲート・ソース間電圧Vgsとドレイン・ソース間電圧Vdsの波形を示している。
図12は、PMOS P21のゲート・ソース間電圧Vgs、ドレイン・ソース間電圧Vdsの時間変化を表すグラフ図である。図13は、PMOS P22のゲート・ソース間電圧Vgs、ドレイン・ソース間電圧Vdsの時間変化を表すグラフ図である。図14は、NMOS N23のゲート・ソース間電圧Vgs、ドレイン・ソース間電圧Vdsの時間変化を表すグラフ図である。図15は、NMOS N24のゲート・ソース間電圧Vgs、ドレイン・ソース間電圧Vdsの時間変化を表すグラフ図である。
12 to 15 show waveforms of the gate-source voltage Vgs and the drain-source voltage Vds of each FET.
FIG. 12 is a graph showing temporal changes in the gate-source voltage Vgs and the drain-source voltage Vds of the PMOS P21. FIG. 13 is a graph showing temporal changes in the gate-source voltage Vgs and the drain-source voltage Vds of the PMOS P22. FIG. 14 is a graph showing temporal changes in the gate-source voltage Vgs and the drain-source voltage Vds of the NMOS N23. FIG. 15 is a graph showing temporal changes in the gate-source voltage Vgs and the drain-source voltage Vds of the NMOS N24.

図12と図14に着目する。図12においては、PMOS P21のゲート・ソース間電圧Vgsとドレイン・ソース間電圧Vdsを表している。PMOS P21において、ゲート・ソース間電圧Vgsが−0.6Vに達した後はオン状態を維持する。
一方、図14においては、NMOS N23のゲート・ソース間電圧Vgsとドレイン・ソース間電圧Vdsを表している。
Attention is directed to FIGS. In FIG. 12, the gate-source voltage Vgs and the drain-source voltage Vds of the PMOS P21 are shown. In the PMOS P21, the ON state is maintained after the gate-source voltage Vgs reaches −0.6V.
On the other hand, FIG. 14 shows the gate-source voltage Vgs and the drain-source voltage Vds of the NMOS N23.

図14に図示される区間Aにおいてはゲート・ソース間電圧Vgsが0.6Vを超えており、NMOS N23はオン状態になる。すなわち、区間AにおいてはPMOS P21とNMOS N23の両方がオン状態となり、図9が示すように、区間Aにおいて、高電位端子9から低電位端子9aに貫通電流が生じることになる。その貫通電流は数百マイクロアンペア程度であり、第1の電位Vp、第2の電位Vnを生成するチャージポンプにそれ以上の電流供給能力がないと、貫通電流によって第1の電位Vp、第2の電位Vnがクランプされてしまうことになる。スイッチICに内蔵可能なチャージポンプの電源供給能力は高々数十マイクロアンペアであり、第1の電位Vp、第2の電位Vnが所望の値V、Vに達しないという起動エラーが生じることになる。 In section A shown in FIG. 14, the gate-source voltage Vgs exceeds 0.6 V, and the NMOS N23 is turned on. That is, in the section A, both the PMOS P21 and the NMOS N23 are turned on. As shown in FIG. 9, in the section A, a through current is generated from the high potential terminal 9 to the low potential terminal 9a. The through current is about several hundred microamperes. If the charge pump that generates the first potential Vp and the second potential Vn does not have a current supply capability beyond that, the first potential Vp, Potential Vn is clamped. The power supply capability of the charge pump that can be built in the switch IC is at most several tens of microamperes, and a start-up error occurs in which the first potential Vp and the second potential Vn do not reach the desired values V 1 and V 2. become.

上記のように、貫通電流は、2段構成のレベルシフト回路で生じる可能性がある。
図16は、レベルシフト回路の他の構成を例示する回路図である。
図16に表したように、レベルシフト回路23は、各FETの電極間に印加する電圧を抑制するため、以下に説明するようなカスコード接続を用いた構成になっている。
As described above, the through current may be generated in a level shift circuit having a two-stage configuration.
FIG. 16 is a circuit diagram illustrating another configuration of the level shift circuit.
As shown in FIG. 16, the level shift circuit 23 has a configuration using cascode connection as described below in order to suppress the voltage applied between the electrodes of each FET.

PMOS P11〜P14及びNMOS N11、N12により初段のレベルシフト回路21aが構成されている。
初段のレベルシフト回路21aの差動入力端子INA、INBの入力レベルは、例えばハイレベルが1.8V、ローレベルが0Vであり、図示されない前段のデコーダ回路から供給される。高電位端子9には第1の電位Vp、例えば3.5Vが供給される。
The first level shift circuit 21a is configured by the PMOSs P11 to P14 and the NMOSs N11 and N12.
The input levels of the differential input terminals INA and INB of the first level shift circuit 21a are, for example, a high level of 1.8V and a low level of 0V, which are supplied from a preceding decoder circuit (not shown). The high potential terminal 9 is supplied with a first potential Vp, for example, 3.5V.

PMOS P13、P14はカスコード接続段であり、そのゲートにはバイアス電位Vb1が供給される。Vb1を例えば1Vに設定することにより、各FETの端子間に印加される電圧は分圧される。PMOSのゲート・ソース間電圧Vgs、ドレイン・ソース間電圧Vdsは2.8Vを超えず、NMOSのゲート・ソース間電圧Vgs、ドレイン・ソース間電圧Vdsは3.5Vを超えることはない。   The PMOSs P13 and P14 are cascode connection stages, and a bias potential Vb1 is supplied to their gates. By setting Vb1 to, for example, 1V, the voltage applied between the terminals of each FET is divided. The gate-source voltage Vgs and drain-source voltage Vds of PMOS do not exceed 2.8V, and the gate-source voltage Vgs and drain-source voltage Vds of NMOS do not exceed 3.5V.

第1のレベルシフト回路21aの差動出力はPMOS P11とP13との接続点、およびPMOS P12とP14との接続点であり、それら出力のハイレベルは第1の電位Vpと等しく3.5V、ローレベルは1.2V程度となる。すなわち、第1のレベルシフト回路21aの出力振幅は2.3V程度となる。   The differential output of the first level shift circuit 21a is a connection point between the PMOSs P11 and P13 and a connection point between the PMOSs P12 and P14. The high level of these outputs is equal to the first potential Vp, 3.5V, The low level is about 1.2V. That is, the output amplitude of the first level shift circuit 21a is about 2.3V.

また、PMOS P21〜P24及びNMOS N21〜N24により第2のレベルシフト回路22aが構成されている。第2のレベルシフト回路22aは、第1のレベルシフト回路21aの出力信号を入力とする。高電位端子9の第1の電位Vpには、第1のレベルシフト回路21aと同様に、例えば3.5Vが、低電位端子9aの第2の電位Vnには、例えば−1.5Vが供給される。   The second level shift circuit 22a is configured by the PMOSs P21 to P24 and the NMOSs N21 to N24. The second level shift circuit 22a receives the output signal of the first level shift circuit 21a as an input. As in the first level shift circuit 21a, for example, 3.5V is supplied to the first potential Vp of the high potential terminal 9, and for example, -1.5V is supplied to the second potential Vn of the low potential terminal 9a. Is done.

PMOS P23、P24及びNMOS N21、N22はカスコード接続段であり、それぞれのゲートには前記バイアス電位Vb1及びバイアス電位Vb2が供給される。バイアス電位Vb2を例えば1.8Vに設定することにより、PMOSのゲート・ソース間電圧Vgs及びドレイン・ソース間電圧Vdsは2.8Vを超えず、NMOSのゲート・ソース間電圧Vgs及びドレイン・ソース間電圧Vdsは3.5Vを超えることない。そして、ハイレベルが3.5V、 ローレベルが−1.5Vの出力振幅を生成することが出来る。   The PMOSs P23 and P24 and the NMOSs N21 and N22 are cascode connection stages, and the bias potential Vb1 and the bias potential Vb2 are supplied to the respective gates. By setting the bias potential Vb2 to 1.8 V, for example, the PMOS gate-source voltage Vgs and the drain-source voltage Vds do not exceed 2.8 V, and the NMOS gate-source voltage Vgs and the drain-source voltage The voltage Vds does not exceed 3.5V. An output amplitude having a high level of 3.5V and a low level of -1.5V can be generated.

すなわち、微細プロセスゆえにNMOSの耐圧が3.5V、PMOSの耐圧が2.8Vと低くても、出力振幅が5Vの制御信号を生成することができる。
なお、NMOS N31、N32、ダイオードD11、D12は出力が立ち下がるとき、第2の電位Vnに放電する前に、まず、接地に放電するための回路である。この回路により、立下り波形を高速にすることが出来る。
That is, because of the fine process, a control signal with an output amplitude of 5V can be generated even if the breakdown voltage of NMOS is as low as 3.5V and the breakdown voltage of PMOS is as low as 2.8V.
The NMOSs N31 and N32 and the diodes D11 and D12 are circuits for discharging to the ground first before discharging to the second potential Vn when the output falls. With this circuit, the falling waveform can be made faster.

図17は、電圧生成回路の出力電位の軌跡を例示する模式図である。
図17においては、図16に表したレベルシフト回路23で生じる貫通電流発生領域(図中実線Xで囲んだ部分)および電源投入時の電圧生成回路の出力電位の軌跡を模式的に表している。すなわち、縦軸に第1の電位Vpを、横軸に第2の電位Vnをとり、電源投入後の点(Vn、Vp)の軌跡を表している。なお、実線Pは電源制御回路6がある場合を、実線Qは電源制御回路6がない場合である。
なお、貫通電流発生領域Xを貫通電流が発生する第1及び第2の電位Vp、Vnの組合せの点(Vn、Vp)として模式的に表している。
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating the locus of the output potential of the voltage generation circuit.
17 schematically shows a through current generation region (a portion surrounded by a solid line X in the figure) generated in the level shift circuit 23 shown in FIG. 16 and a locus of the output potential of the voltage generation circuit when the power is turned on. . In other words, the first potential Vp is taken on the vertical axis and the second potential Vn is taken on the horizontal axis, and the locus of the point (Vn, Vp) after power-on is represented. The solid line P 0 P 1 is the case where the power supply control circuit 6 is provided, and the solid line Q 0 Q 1 is the case where the power supply control circuit 6 is not provided.
The through current generation region X is schematically represented as a combination point (Vn, Vp) of the first and second potentials Vp, Vn where the through current is generated.

電源制御回路6が無い場合、点(Vn、Vp)の軌跡は、電源投入時の点Qから所望の電位の点P(V、V)へ行く途中の点Qにおいて貫通電流発生領域Xに衝突してしまう。従って、チャージポンプ回路12a、12bの電流供給能力が十分ないと貫通電流によって途中の点Qの第1及び第2の電位Vp、Vnにトラップされ、所望の電位V、Vに到達することが出来ない。 If the power supply control circuit 6 is not, the point (Vn, Vp) locus of the through current in terms to Q 1 the way from the point Q 0 at power to the point P 1 of the desired potential (V 2, V 1) It collides with the generation area X. Therefore, the charge pump circuit 12a, the first and second potential Vp point to Q 1 midway by a through current is not enough 12b current supply ability of being trapped in Vn, to reach the desired potential V 1, V 2 I can't.

一方、電源制御回路6を有する場合は、電源投入時の点P(0、Vdd)から所望の電位の点P(V、V)へ移動する。点(Vn、Vp)の軌跡が貫通電流発生領域Xに衝突することはなく、電源投入時に生じ得る誤動作を回避できる。 On the other hand, when the power supply control circuit 6 is provided, the point moves from the point P 0 (0, Vdd) when the power is turned on to the point P 1 (V 2 , V 1 ) having a desired potential. The locus of the point (Vn, Vp) does not collide with the through current generation region X, and a malfunction that may occur when the power is turned on can be avoided.

なお、図17においては、レベルシフト回路23を用いる場合を例に説明したが、図4に表したレベルシフト回路20を用いた場合についても同様の動作となる。すなわち、電源制御回路6を有する場合は、貫通電流発生領域に衝突することはなく、電源投入時に生じ得る誤動作を回避できる。   In FIG. 17, the case where the level shift circuit 23 is used has been described as an example. However, the same operation is performed when the level shift circuit 20 shown in FIG. 4 is used. That is, when the power supply control circuit 6 is provided, it does not collide with the through current generation region, and a malfunction that may occur when the power is turned on can be avoided.

このように、半導体スイッチ1によれば、レイアウト面積を増大させずに電圧生成回路の誤動作を回避した半導体スイッチを提供することができる。
なお、本実施例においては、SP8Tのスイッチの構成を例示したが、同様にSPnT、mPnT(m、nは2以上の自然数)などの多ポートのスイッチを構成することができる。
As described above, according to the semiconductor switch 1, it is possible to provide a semiconductor switch that avoids malfunction of the voltage generation circuit without increasing the layout area.
In the present embodiment, the configuration of the SP8T switch is exemplified, but similarly, a multi-port switch such as SPnT, mPnT (m and n are natural numbers of 2 or more) can be configured.

図18は、電源制御回路の他の構成を例示する回路図である。
図18に表したように、電源制御回路6aは、接続回路31とパルス発生回路32aとを有する。すなわち、電源制御回路6aは、図6に表した電源制御回路6のパルス発生回路32を、パルス発生回路32aに置き換えた構成である。
FIG. 18 is a circuit diagram illustrating another configuration of the power supply control circuit.
As shown in FIG. 18, the power supply control circuit 6a includes a connection circuit 31 and a pulse generation circuit 32a. That is, the power supply control circuit 6a has a configuration in which the pulse generation circuit 32 of the power supply control circuit 6 shown in FIG. 6 is replaced with a pulse generation circuit 32a.

パルス発生回路32aは、RC時定数回路33、インバータ34を有する。
RC時定数回路33は、電源端子8と接地との間に接続された抵抗と容量とからなる。RC時定数回路33の容量の端子電圧は、インバータ34に入力され、インバータ34の出力は、接続回路31に入力される。
The pulse generation circuit 32 a includes an RC time constant circuit 33 and an inverter 34.
The RC time constant circuit 33 includes a resistor and a capacitor connected between the power supply terminal 8 and the ground. The terminal voltage of the capacitor of the RC time constant circuit 33 is input to the inverter 34, and the output of the inverter 34 is input to the connection circuit 31.

電源端子8に電圧Vddの電源が投入されると、RC時定数回路33の容量の端子電圧はある時定数を持って0VからVddに上昇する。この時定数は、RC時定数回路33の容量及び抵抗値により決まる。容量の端子電圧がインバータ34の論理閾値電圧に達する時間は、第1の期間T1となるように設定されている。   When the power supply of the voltage Vdd is applied to the power supply terminal 8, the terminal voltage of the capacity of the RC time constant circuit 33 rises from 0V to Vdd with a certain time constant. This time constant is determined by the capacitance and resistance value of the RC time constant circuit 33. The time for the capacitance terminal voltage to reach the logical threshold voltage of the inverter 34 is set to be the first period T1.

なお、上記のとおり第1の期間T1とは、電源端子8に供給される電源により、第2のトランジスタP1を介して、ローパスフィルタ13aの出力側の容量Cpが、電源電圧Vddに充電されるのに要する時間(例えば5μs)である。   As described above, the first period T1 means that the power supply supplied to the power supply terminal 8 charges the output side capacitor Cp of the low-pass filter 13a to the power supply voltage Vdd via the second transistor P1. This is the time required (for example, 5 μs).

電源投入後の第1の期間T1までは、インバータ34の出力はハイレベルである。接続回路31の第1のトランジスタN1はオン状態で、第2のトランジスタP1はオン状態を維持する。従って、電源が投入された後の第1の期間T1は、高電位端子9は、電源端子8に接続され、第1の電位Vpは、電源電圧Vddとなる。   Until the first period T1 after the power is turned on, the output of the inverter 34 is at a high level. The first transistor N1 of the connection circuit 31 is in an on state, and the second transistor P1 is maintained in an on state. Therefore, in the first period T1 after the power is turned on, the high potential terminal 9 is connected to the power supply terminal 8, and the first potential Vp becomes the power supply voltage Vdd.

第1の期間T1経過後は、RC時定数回路33の容量の端子電圧は、インバータ34の論理閾値電圧よりも高くなる。インバータ34の出力はローレベルとなり、接続回路31の第1のトランジスタN1はオフ状態、第2のトランジスタP1はオフ状態となる。高電位端子9と電源端子8との接続は解除され、第1の電位Vpは、所望の電位Vに上昇する。 After the first period T1, the capacitance terminal voltage of the RC time constant circuit 33 becomes higher than the logical threshold voltage of the inverter 34. The output of the inverter 34 becomes a low level, the first transistor N1 of the connection circuit 31 is turned off, and the second transistor P1 is turned off. Connection between the high-potential terminal 9 and the power supply terminal 8 is released, the first potential Vp is increased to a desired potential V 1.

なお、インバータ34に供給される電源の電位Vdd1は、例えば1.8Vである。また、電位Vdd1は、電源電圧Vddと同じでもよい。   The power supply potential Vdd1 supplied to the inverter 34 is, for example, 1.8V. Further, the potential Vdd1 may be the same as the power supply voltage Vdd.

また、図18においては、第2のトランジスタP1のドレインは電源端子8に接続されている。しかし、電源端子8に接続され、電源電圧Vddよりも低電位Vdd2を生成する図5に表した内部レギュレータ14の出力に接続してもよい。   In FIG. 18, the drain of the second transistor P <b> 1 is connected to the power supply terminal 8. However, it may be connected to the power supply terminal 8 and connected to the output of the internal regulator 14 shown in FIG. 5, which generates a potential Vdd2 lower than the power supply voltage Vdd.

ところで、電源端子8に電圧Vddの電源が投入された後、一旦、電源を遮断した際、しばらくの間は、RC時定数回路33の容量の端子電圧は、インバータ34の論理閾値よりも高い電位を維持している。従って、この期間に電源が再投入されてしまうと、高電位端子9と電源端子8とは接続されないまま、チャージポンプ回路12a、12bが動作を開始してしまい、誤動作の危険性がある。   By the way, after the power supply of the voltage Vdd is turned on to the power supply terminal 8, once the power supply is cut off, the terminal voltage of the capacitor of the RC time constant circuit 33 is higher than the logical threshold value of the inverter 34 for a while. Is maintained. Therefore, if power is turned on again during this period, the charge pump circuits 12a and 12b start operating without being connected to the high potential terminal 9 and the power supply terminal 8, and there is a risk of malfunction.

図19は、電源制御回路の他の構成を例示する回路図である。
図19に表したように、電源制御回路6bは、接続回路31、パルス発生回路32bを有する。すなわち、電源制御回路6bは、図18に表した電源制御回路6aのパルス発生回路32aを、パルス発生回路32bに置き換えた構成である。
FIG. 19 is a circuit diagram illustrating another configuration of the power supply control circuit.
As shown in FIG. 19, the power supply control circuit 6b includes a connection circuit 31 and a pulse generation circuit 32b. That is, the power supply control circuit 6b has a configuration in which the pulse generation circuit 32a of the power supply control circuit 6a shown in FIG. 18 is replaced with a pulse generation circuit 32b.

パルス発生回路32bは、RC時定数回路33、インバータ34、パワーオンリセット回路35、NMOS N2を有する。すなわち、パルス発生回路32bは、図18に表したパルス発生回路32aに、パワーオンリセット回路35、NMOS N2を追加した構成である。   The pulse generation circuit 32b includes an RC time constant circuit 33, an inverter 34, a power-on reset circuit 35, and an NMOS N2. That is, the pulse generation circuit 32b has a configuration in which a power-on reset circuit 35 and an NMOS N2 are added to the pulse generation circuit 32a shown in FIG.

パワーオンリセット回路35は、電源投入時に一定時間ハイレベルとなるRESET信号を出力してパルス発生回路32bを初期化する回路である。
図20は、図19に表した電源制御回路6bのパワーオンリセット回路35の構成を例示する回路図である。
The power-on reset circuit 35 is a circuit that initializes the pulse generation circuit 32b by outputting a RESET signal that is at a high level for a certain time when the power is turned on.
FIG. 20 is a circuit diagram illustrating the configuration of the power-on reset circuit 35 of the power supply control circuit 6b shown in FIG.

図20に表したように、パワーオンリセット回路35は、3段構成のインバータ、PMOS P2、RC時定数回路36などを有する。
パワーオンリセット回路35に供給される電源は電位Vdd1で、ここで、RC時定数回路36の時定数は、図19に表したRC時定数回路33より小さく設定されている。RC時定数回路36の容量の端子電圧は、抵抗を介して3段構成のインバータに入力される。インバータの出力が、RESET信号となる。
As shown in FIG. 20, the power-on reset circuit 35 includes a three-stage inverter, a PMOS P2, an RC time constant circuit 36, and the like.
The power supplied to the power-on reset circuit 35 is the potential Vdd1, and the time constant of the RC time constant circuit 36 is set smaller than that of the RC time constant circuit 33 shown in FIG. The terminal voltage of the capacitor of the RC time constant circuit 36 is input to an inverter having a three-stage configuration via a resistor. The output of the inverter becomes a RESET signal.

図21は、図19に表した電源制御回路6bのパワーオンリセット回路35の動作を表す模式図である。
図21(a)は、パワーオンリセット回路35に供給される電源の電位Vdd1を、図21(b)は、パワーオンリセット回路35の出力信号RESETを、それぞれ模式的に表している。
FIG. 21 is a schematic diagram showing the operation of the power-on reset circuit 35 of the power supply control circuit 6b shown in FIG.
FIG. 21A schematically shows the potential Vdd1 of the power supplied to the power-on reset circuit 35, and FIG. 21B schematically shows the output signal RESET of the power-on reset circuit 35.

図21(a)に表したように、電源投入時、パワーオンリセット回路35には、時間t=0で、電位Vdd1の電源が供給される。
電源が印加されると、RC時定数回路36の容量の端子電圧は、ある時定数を持って0VからVdd1に上昇する。容量の端子電圧が3段構成のインバータの論理閾値電圧に達するまでは、3段構成のインバータはハイレベルを出力する。
As shown in FIG. 21A, when the power is turned on, the power-on reset circuit 35 is supplied with the power of the potential Vdd1 at time t = 0.
When power is applied, the terminal voltage of the capacitor of the RC time constant circuit 36 increases from 0 V to Vdd1 with a certain time constant. The three-stage inverter outputs a high level until the terminal voltage of the capacitor reaches the logic threshold voltage of the three-stage inverter.

出力信号RESETは、ハイレベルであり、3段構成のインバータの電源の電位Vdd1に追随する。
容量の端子電圧が、論理閾値を越えると、3段構成のインバータは、ローレベルを出力する。従って、出力信号RESETは、ローレベルとなる。
The output signal RESET is at a high level and follows the potential Vdd1 of the power supply of the three-stage inverter.
When the terminal voltage of the capacitor exceeds the logical threshold, the three-stage inverter outputs a low level. Therefore, the output signal RESET is at a low level.

図21(b)に表したように、出力信号RESETは、ハイレベルのパルスを発生する。このパルス幅は、RC時定数回路36の時定数により決まり、第1の期間T1よりも短く設定されている。   As shown in FIG. 21B, the output signal RESET generates a high level pulse. This pulse width is determined by the time constant of the RC time constant circuit 36, and is set shorter than the first period T1.

なお、PMOS P2は、3段構成のインバータの初段の入出力間に接続され、ノイズなどによる誤動作を防止する。
再度図20に戻ると、パワーオンリセット回路35の出力信号RESETは、NMOS N2のゲートに入力される。
The PMOS P2 is connected between the input and output of the first stage of the three-stage inverter, and prevents malfunction due to noise or the like.
Returning again to FIG. 20, the output signal RESET of the power-on reset circuit 35 is input to the gate of the NMOS N2.

電源投入直後、RC時定数回路33の出力と接地間に設けられたNMOS N2がオン状態となる。従って、電源投入直後は、確実にRC時定数回路33の出力はローレベルとなる。
パワーオンリセット回路35を設けることにより、電源再投入時にもパルス発生回路32bは初期化され確実に高電位端子9は電源端子8と接続される。これにより、電圧生成回路7の誤動作を回避することができる。
Immediately after the power is turned on, the NMOS N2 provided between the output of the RC time constant circuit 33 and the ground is turned on. Therefore, immediately after the power is turned on, the output of the RC time constant circuit 33 is surely at a low level.
By providing the power-on reset circuit 35, the pulse generation circuit 32b is initialized even when the power is turned on again, and the high potential terminal 9 is reliably connected to the power supply terminal 8. Thereby, malfunction of the voltage generation circuit 7 can be avoided.

なお、図19においては、第2のトランジスタP1のドレインは電源端子8に接続されている。しかし、電源端子8に接続され、電源電圧Vddよりも低電位Vdd2を生成する図5に表した内部レギュレータ14の出力に接続してもよい。   In FIG. 19, the drain of the second transistor P <b> 1 is connected to the power supply terminal 8. However, it may be connected to the power supply terminal 8 and connected to the output of the internal regulator 14 shown in FIG. 5, which generates a potential Vdd2 lower than the power supply voltage Vdd.

図22は、電源制御回路の他の構成を例示する回路図である。
図22に表したように、電源制御回路6cは、接続回路31とパルス発生回路32cとを有する。すなわち、電源制御回路6cは、図18に表した電源制御回路6aのパルス発生回路32aを、パルス発生回路32cに置き換えた構成である。
FIG. 22 is a circuit diagram illustrating another configuration of the power supply control circuit.
As illustrated in FIG. 22, the power supply control circuit 6 c includes a connection circuit 31 and a pulse generation circuit 32 c. That is, the power supply control circuit 6c has a configuration in which the pulse generation circuit 32a of the power supply control circuit 6a shown in FIG. 18 is replaced with a pulse generation circuit 32c.

パルス発生回路32cは、インバータ34、チャージポンプ回路12c、クランプ回路37を有する。すなわち、パルス発生回路32cは、図18に表したパルス発生回路32aのRC時定数回路33を、チャージポンプ回路12c、クランプ回路37に置き換えた構成である。   The pulse generation circuit 32 c includes an inverter 34, a charge pump circuit 12 c, and a clamp circuit 37. That is, the pulse generation circuit 32c has a configuration in which the RC time constant circuit 33 of the pulse generation circuit 32a shown in FIG. 18 is replaced with a charge pump circuit 12c and a clamp circuit 37.

電源投入時、チャージポンプ回路12cの出力は、0Vからクランプ回路37でクランプされる電位まで上昇する。チャージポンプ回路12cの出力の電位がインバータ34の論理閾値に達するまでの時間は、第1の期間T1となるように設定される。   When the power is turned on, the output of the charge pump circuit 12 c rises from 0 V to the potential clamped by the clamp circuit 37. The time until the potential of the output of the charge pump circuit 12c reaches the logic threshold value of the inverter 34 is set to be the first period T1.

なお、図22においては、第2のトランジスタP1のドレインは電源端子8に接続されている。しかし、電源端子8に接続され、電源電圧Vddよりも低電位Vdd2を生成する図5に表した内部レギュレータ14の出力に接続してもよい。   In FIG. 22, the drain of the second transistor P 1 is connected to the power supply terminal 8. However, it may be connected to the power supply terminal 8 and connected to the output of the internal regulator 14 shown in FIG. 5, which generates a potential Vdd2 lower than the power supply voltage Vdd.

ところで、図22に表した電源制御回路6cにおいても、図18に表した電源制御回路6aと同様に、電源再投入時に誤動作の危険性がある。
図23は、電源制御回路の他の構成を例示する回路図である。
図23に表したように、電源制御回路6dは、接続回路31とパルス発生回路32dを有する。すなわち、電源制御回路6dは、図22に表した電源制御回路6cのパルス発生にパワーオンリセット回路35を追加した構成である。
Incidentally, the power supply control circuit 6c shown in FIG. 22 also has a risk of malfunction when the power is turned on again, as in the case of the power supply control circuit 6a shown in FIG.
FIG. 23 is a circuit diagram illustrating another configuration of the power supply control circuit.
As shown in FIG. 23, the power supply control circuit 6d includes a connection circuit 31 and a pulse generation circuit 32d. That is, the power supply control circuit 6d has a configuration in which a power-on reset circuit 35 is added to the pulse generation of the power supply control circuit 6c shown in FIG.

パワーオンリセット回路35を設けることにより、電源再投入時にもパルス発生回路32dを初期化して確実に高電位端子9は電源端子8と接続される。これにより、電圧生成回路7の誤動作を回避することができる。   By providing the power-on reset circuit 35, the pulse generation circuit 32d is initialized even when the power is turned on again, so that the high potential terminal 9 is reliably connected to the power supply terminal 8. Thereby, malfunction of the voltage generation circuit 7 can be avoided.

なお、図23においては、第2のトランジスタP1のドレインは電源端子8に接続されている。しかし、電源端子8に接続され、電源電圧Vddよりも低電位Vdd2を生成する図5に表した内部レギュレータ14の出力に接続してもよい。   In FIG. 23, the drain of the second transistor P1 is connected to the power supply terminal 8. However, it may be connected to the power supply terminal 8 and connected to the output of the internal regulator 14 shown in FIG. 5, which generates a potential Vdd2 lower than the power supply voltage Vdd.

図24は、電源制御回路の他の構成を例示する回路図である。
図24に表したように、電源制御回路6eは、接続回路31、パルス発生回路32eを有する。すなわち、電源制御回路6eは、図6に表した電源制御回路6のパルス発生回路32をパルス発生回路32eに置き換えた構成である。
FIG. 24 is a circuit diagram illustrating another configuration of the power supply control circuit.
As illustrated in FIG. 24, the power supply control circuit 6e includes a connection circuit 31 and a pulse generation circuit 32e. That is, the power supply control circuit 6e has a configuration in which the pulse generation circuit 32 of the power supply control circuit 6 shown in FIG. 6 is replaced with a pulse generation circuit 32e.

パルス発生回路32eは、発振回路11の出力である相補クロックCK、CK−を入力して、第1の期間T1だけハイレベルのパルスを出力する回路である。例えば、タイマまたはカウンタにより構成することができる。なお、パルス発生回路32eは、電源投入直後に出力を強制的に0Vにするリセット機能(初期化機能)を有しており、電源制御回路6b、および6dと同様の効果が得られる。   The pulse generation circuit 32e is a circuit that inputs the complementary clocks CK and CK− that are the outputs of the oscillation circuit 11 and outputs a high-level pulse only during the first period T1. For example, it can be constituted by a timer or a counter. The pulse generation circuit 32e has a reset function (initialization function) for forcibly setting the output to 0 V immediately after the power is turned on, and the same effect as the power control circuits 6b and 6d can be obtained.

なお、図24においては、第2のトランジスタP1のドレインは電源端子8に接続されている。しかし、電源端子8に接続され、電源電圧Vddよりも低電位Vdd2を生成する図5に表した内部レギュレータ14の出力に接続してもよい。   In FIG. 24, the drain of the second transistor P1 is connected to the power supply terminal 8. However, it may be connected to the power supply terminal 8 and connected to the output of the internal regulator 14 shown in FIG. 5, which generates a potential Vdd2 lower than the power supply voltage Vdd.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to them, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

1 半導体スイッチ
2 スイッチ部
3 制御回路部
4 駆動回路
5、5a デコーダ回路
5b 反転・非反転信号生成回路
6、6a〜6e 電源制御回路
7 電圧生成回路
8 電源端子
9 高電位端子
9a 低電位端子
10a〜10h スイッチ回路
11 発振回路
12a〜12c チャージポンプ回路
13a、13b ローパスフィルタ
14 内部レギュレータ
20、20a〜20h、23 レベルシフト回路
21、21a 第1のレベルシフト回路
22、22a 第2のレベルシフト回路
31 接続回路
32、32a〜32e パルス発生回路
33、36 RC時定数回路
34 インバータ
35 パワーオンリセット回路
37 クランプ回路
ANT アンテナ端子
Cp、Cn 容量
D11、D12 ダイオード
N1 第1のトランジスタ
N2、N11,N12、N21〜N24、N31、N32 Nチャンネル型MOSFET(NMOS)
P1 第2のトランジスタ
P2、P11、P12、P21〜P24 Pチャンネル型MOSFET(PMOS)
R1 第1の抵抗
RS11〜RS1m、RT11〜RT1n 抵抗
RF1〜RF8 高周波端子
S11〜S1m シャントFET
T11〜T1n スルーFET
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor switch 2 Switch part 3 Control circuit part 4 Drive circuit 5, 5a Decoder circuit 5b Inversion / non-inversion signal generation circuit 6, 6a-6e Power supply control circuit 7 Voltage generation circuit 8 Power supply terminal 9 High potential terminal 9a Low potential terminal 10a -10h Switch circuit 11 Oscillator circuit 12a-12c Charge pump circuit 13a, 13b Low pass filter 14 Internal regulator 20, 20a-20h, 23 Level shift circuit 21, 21a First level shift circuit 22, 22a Second level shift circuit 31 Connection circuit 32, 32a to 32e Pulse generation circuit 33, 36 RC time constant circuit 34 Inverter 35 Power-on reset circuit 37 Clamp circuit ANT Antenna terminal Cp, Cn Capacitance D11, D12 Diode N1 First transistor N2, N11, N12 N21 to N24, N31, N32 N-channel MOSFET (NMOS)
P1 Second transistor P2, P11, P12, P21 to P24 P-channel MOSFET (PMOS)
R1 1st resistance RS11-RS1m, RT11-RT1n Resistance RF1-RF8 High frequency terminal S11-S1m Shunt FET
T11-T1n Through FET

Claims (8)

電源入力部に供給される電源電圧から第1の電位と負の第2の電位とを生成する電圧生成回路と、
入力信号が入力される信号入力部と、前記入力信号のハイレベルを前記第1の電位に変換する第1のレベルシフト回路と、前記入力信号のローレベルを前記第2の電位に変換する第2のレベルシフト回路と、を有する駆動回路と、
前記駆動回路の出力により端子間の接続を切り替えるスイッチ部と、
を備え、
前記第1のレベルシフト回路は、
ソースがグランドに接続され、ゲートが一対の入力端子にそれぞれ接続された一対の第1のNチャネル型FET(Field Effect Transistor)と、
前記一対の第1のNチャネル型FETのドレインにそれぞれドレインが接続され、ソースに前記第1の電位が供給され、ゲートが互いに相手のドレインと接続された一対の第1のPチャネル型FETと、
を有し、
前記第2のレベルシフト回路は、
ソースに前記第1の電位が供給され、ゲートが前記一対の第1のPチャネル型FETのドレインとそれぞれ接続された一対の第2のPチャネル型FETと、
ソースが前記一対の第2のPチャネル型FETのドレインとそれぞれ接続され、ゲートに第1のバイアス電位Vb1が供給される一対の第3のPチャネル型FETと、
ドレインが前記一対の第3のPチャネル型FETのドレインおよび一対の制御信号出力端子とそれぞれ接続され、ゲートに第2のバイアス電位Vb2が供給される一対の第2のNチャネル型FETと、
ソースに前記第2の電位が供給され、ゲートが互いに相手のドレインと接続されると共に前記一対の第2のNチャネル型FETのソースとそれぞれ接続された一対の第3のNチャネル型FETと、
を有し、
0<Vb1<Vb2であることを特徴とする半導体スイッチ。
A voltage generation circuit that generates a first potential and a negative second potential from a power supply voltage supplied to a power supply input unit;
A signal input unit to which an input signal is input, a first level shift circuit that converts the high level of the input signal to the first potential, and a second level that converts the low level of the input signal to the second potential. A drive circuit having two level shift circuits;
A switch unit for switching the connection between the terminals according to the output of the drive circuit;
With
The first level shift circuit includes:
A pair of first N-channel FETs (Field Effect Transistors) whose sources are connected to the ground and whose gates are respectively connected to a pair of input terminals;
A pair of first P-channel FETs each having a drain connected to a drain of the pair of first N-channel FETs, a first potential supplied to a source, and gates connected to the other drain; ,
Have
The second level shift circuit includes:
A pair of second P-channel FETs whose source is supplied with the first potential and whose gates are respectively connected to the drains of the pair of first P-channel FETs;
A pair of third P-channel FETs whose sources are respectively connected to the drains of the pair of second P-channel FETs and whose gates are supplied with a first bias potential Vb1;
A pair of second N-channel FETs whose drains are connected to the drains of the pair of third P-channel FETs and a pair of control signal output terminals, respectively, and whose gates are supplied with a second bias potential Vb2,
A pair of third N-channel FETs whose source is supplied with the second potential, whose gates are connected to each other's drains and which are respectively connected to the sources of the pair of second N-channel FETs;
Have
A semiconductor switch, wherein 0 <Vb1 <Vb2.
前記駆動回路は、
前記一対の制御信号出力端子にそれぞれアノードが接続された一対のダイオードと、
ドレイン・ソース間が前記一対のダイオードのそれぞれのカソードとグランドとの間に接続され、前記制御信号出力端子の電位がハイレベルからローレベルに切り替わる前に、前記ドレイン・ソース間が遮断状態から導通状態に切り替わる一対のFETと、
をさらに有することを特徴とする請求項1記載の半導体スイッチ。
The drive circuit is
A pair of diodes each having an anode connected to the pair of control signal output terminals;
The drain and the source are connected between the cathode and the ground of each of the pair of diodes, and the drain and the source are electrically connected from the cut-off state before the potential of the control signal output terminal is switched from the high level to the low level. A pair of FETs that switch to a state;
The semiconductor switch according to claim 1, further comprising:
SOI(Silicon On Insulator)基板をさらに備え、
前記電圧生成回路と前記駆動回路と前記スイッチ部とは、前記SOI基板に設けられる請求項1または2に記載の半導体スイッチ。
It further includes an SOI (Silicon On Insulator) substrate,
The semiconductor switch according to claim 1, wherein the voltage generation circuit, the drive circuit, and the switch unit are provided on the SOI substrate.
前記駆動回路は、前記第1の電位が供給される高電位入力部を有し、
前記電源入力部に電源電圧が供給された後の第1の期間は前記高電位入力部を前記電源入力部に接続し、前記第1の期間の経過後は前記高電位入力部を前記電源入力部から切り離すように制御する電源制御回路をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体スイッチ。
The drive circuit has a high potential input portion to which the first potential is supplied,
The high potential input section is connected to the power input section during a first period after the power supply voltage is supplied to the power input section, and the high potential input section is connected to the power input after the first period has elapsed. The semiconductor switch according to claim 1, further comprising a power supply control circuit that performs control so as to be disconnected from the unit.
前記電源入力部に接続され、前記電源電圧よりも低電位となる電圧を生成する内部レギュレータをさらに備え、
前記電源制御回路は、前記第1の期間においては前記高電位入力部を前記内部レギュレータの出力に接続し、前記第1の期間の経過後は前記高電位入力部を前記内部レギュレータの出力から切り離すように制御することを特徴とする請求項4記載の半導体スイッチ。
An internal regulator connected to the power supply input unit for generating a voltage lower than the power supply voltage;
The power supply control circuit connects the high potential input section to the output of the internal regulator in the first period, and disconnects the high potential input section from the output of the internal regulator after the first period has elapsed. 5. The semiconductor switch according to claim 4, wherein the semiconductor switch is controlled as follows.
前記電源制御回路は、
ソースが前記高電位入力部に接続され、ドレインが前記電源入力部に接続された第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタのゲートと前記高電位入力部との間に接続された第1の抵抗と、
ドレインが前記第1のトランジスタのゲートに接続され、ソースが接地に接続された第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタのゲートに接続され、前記第1の期間はハイレベルを出力し、前記第1の期間の経過後はローレベルを出力するパルス発生回路と、
を有することを特徴とする請求項4または5に記載の半導体スイッチ。
The power supply control circuit
A first transistor having a source connected to the high potential input and a drain connected to the power input;
A first resistor connected between the gate of the first transistor and the high potential input;
A second transistor having a drain connected to the gate of the first transistor and a source connected to ground;
A pulse generation circuit connected to a gate of the second transistor, outputting a high level during the first period, and outputting a low level after the first period;
The semiconductor switch according to claim 4 or 5, characterized by comprising:
前記電圧生成回路の出力の電流供給能力は、前記第1の期間において前記駆動回路を介して前記高電位入力部から前記低電位入力部へ流れる貫通電流よりも小さいことを特徴とする請求項4〜6のいずれか1つに記載の半導体スイッチ。   5. The current supply capability of the output of the voltage generation circuit is smaller than a through current flowing from the high potential input portion to the low potential input portion via the drive circuit in the first period. The semiconductor switch as described in any one of -6. 前記パルス発生回路は、前記電源入力部に電源電圧が供給されたときに、前記パルス発生回路を初期化するパワーオンリセット回路をさらに有することを特徴とする請求項6記載の半導体スイッチ。   The semiconductor switch according to claim 6, wherein the pulse generation circuit further includes a power-on reset circuit that initializes the pulse generation circuit when a power supply voltage is supplied to the power supply input unit.
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