KR101287692B1 - 저항 공유 스위칭 회로 - Google Patents

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KR101287692B1
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Abstract

본 발명은 저항 공유 스위칭 회로에 관한 것으로, 제1입출력단과 제2입출력단 사이를 온/오프 시키는 제1스위칭소자; 제1입출력단과 제3입출력단 사이를 온/오프 시키는 제2스위칭소자; 상기 제1스위칭소자의 제어단자 및 제2스위칭소자의 제어단자에 각각 연결되는 신호전달부; 및 상기 신호전달부에 일단이 연결되며, 타단은 제어신호 입력단과 연결되는 저항;을 포함할 수 있다.

Description

저항 공유 스위칭 회로{SWITCHING CIRCUIT SHARING RESISTOR}
본 발명은 저항 공유 스위칭 회로에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 RF 스위칭 회로를 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 송신단과 안테나 사이 및 수신단과 안테나 사이에는 스위칭소자가 구비되어 제어신호에 따라 송신단과 수신단을 안테나에 교대로 연결시킨다. 이때, 상기 제어신호가 상기 스위칭소자의 제어단자에 인가되기 위해서 상기 스위칭소자의 제어단자에 저항이 구비된다.
또한, 송신단에서 안테나로 전송되는 신호 및/또는 안테나에서 수신단으로 전송되는 신호는 전력이 상당히 큰 신호인 반면, 일반적으로 RF 스위칭 회로에 사용되는 트랜지스터 등 스위칭소자의 항복전압은 상대적으로 낮은 편이기 때문에, 상기 송신단 및/또는 수신단과 안테나 사이에 복수개의 트랜지스터를 직렬로 연결하여 사용하고 있다. 이렇게 복수개의 트랜지스터를 직렬로 연결하여 사용할 경우 각 트랜지스터의 제어단자에 연결되는 저항의 수도 증가하게 된다.
한편, 일반적으로 RF 스위칭 회로를 칩으로 구현함에 있어서, 상기 스위칭소자를 구성하는 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 제어단자에 연결되는 저항이 차지하는 공간이 RF 스위칭 회로가 구현된 칩에서 차지하는 비중은 매우 크다. 예를 들면 SPDT(Single-Pole-Double-Throw) RF 스위칭 회로의 경우 스위칭소자의 제어단자에 연결되는 저항이 차지하는 면적이 전체 칩 면적의 약 10% 정도에 이른다.
최근 각종 전자기기의 소형화 및 경량화가 이슈화 되고 있는 상황에서, 칩 사이즈를 감소시키고자 하는 노력이 계속되고 있지만, RF 스위칭 회로에서는 트랜지스터의 수 및 상기 트랜지스터의 제어단자에 연결되는 저항의 수를 감소시키지 못하는 한 칩의 소형화에는 한계가 있었다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은 스위칭 회로에 사용되는 저항의 수를 감소시킴으로써 회로를 소형화 할 수 있는 저항 공유 스위칭 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 일실시예에 따른 저항 공유 스위칭 회로는, 제1입출력단과 제2입출력단 사이를 온/오프 시키는 제1스위칭소자; 제1입출력단과 제3입출력단 사이를 온/오프 시키는 제2스위칭소자; 상기 제1스위칭소자의 제어단자 및 제2스위칭소자의 제어단자에 각각 연결되는 신호전달부; 및 상기 신호전달부에 일단이 연결되며, 타단은 제어신호 입력단과 연결되는 저항;을 포함할 수 있다.
이때, 상기 신호전달부는, 제1스위치와 인버터가 병렬로 연결되어 상기 제1스위칭소자와 저항 사이에 연결되는 제1전달부; 및 제2스위치와 인버터가 병렬로 연결되어 상기 제2스위칭소자와 저항 사이에 연결되는 제2전달부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1스위치에는 상기 제1스위칭소자를 온/오프 시키는 제어신호가 입력되고, 상기 제2스위치에는 상기 제2스위칭소자를 온/오프 시키는 제어신호가 입력되는 것일 수 있다.
또한, 상기 제1스위칭소자를 온 시키는 제어신호가 상기 제어신호 입력단 및 상기 제1스위치에 동시에 인가되고, 상기 제2스위칭소자를 온 시키는 제어신호가 상기 제어신호 입력단 및 상기 제2스위치에 동시에 인가되는 것일 수 있다.
또한, 상기 제1입출력단은 안테나일 수 있다.
또한, 상기 제1입출력단은 안테나이며, 상기 제2입출력단은 송신단이고, 제3입출력단은 수신단일 수 있다.
또한, 상기 제1스위칭소자 및 제2스위칭소자는 복수 개의 트랜지스터가 직렬로 연결된 것이고, 상기 신호전달부와 저항은 상기 제1스위칭소자 또는 제2스위칭소자를 이루는 트랜지스터의 수 만큼 구비되어 각각의 트랜지스터의 제어단자와 상기 신호전달부 각각이 연결되는 것일 수 있다.
이때, 상기 신호전달부 중 적어도 하나는 제1스위칭소자에 포함되는 하나의 트랜지스터의 제어단자 및 제2스위칭소자에 포함되는 하나의 트랜지스터의 제어단자에 연결되는 것일 수 있다.
또한, 상기 저항은 적어도 하나의 트랜지스터일 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 저항 공유 스위칭 회로는 유사한 성능과 동작을 구현하는 종래의 스위칭 회로에 비하여 칩에 구비되어야 하는 저항의 수가 절반으로 줄어들기 때문에 칩 사이즈가 감소될 수 있다는 유용한 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 일반적인 스위칭 회로를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저항 공유 스위칭 회로를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저항 공유 스위칭 회로를 개략적으로 예시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작동을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저항 공유 스위칭 회로(100)를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 저항 공유 스위칭 회로는 제1입출력단(1), 제2입출력단(2), 제3입출력단(3), 신호전달부(30), 저항(40) 및 제어신호 입력단을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1입출력단(1)과 제2입출력단(2)은 제1스위칭소자(10)에 의하여 연결되거나 차단될 수 있으며, 상기 제1입출력단(1)과 제3입출력단(3)은 제2스위칭소자(20)에 의하여 연결되거나 차단될 수 있다.
한편, 상기 제1입출력단(1)은 안테나, 제2입출력단(2)은 송신단, 제3입출력단(3)은 수신단일 수 있다.
상기 신호전달부(30)는 그 일단이 상기 제1스위칭소자(10)의 제어단자 및 제2스위칭소자(20)의 제어단자에 각각 연결되고 타단이 저항(40)과 연결될 수 있다.
이에 따라, 제어신호 입력단에 인가된 제어신호가 상기 저항(40)을 통과하여 제1스위칭소자(10) 및 제2스위칭소자(20)에 인가될 수 있는 것이며, 따라서, 상기 제1스위칭소자(10)와 제2스위칭소자(20)의 제어단자에 연결되도록 구비되는 저항(40)을 공유할 수 있고, 기존의 스위칭 회로에 비하여 저항이 반으로 줄어들 수 있는 것이다.
한편, 도 2에 예시한 바와 같이, 상기 신호전달부(30)는, 제1스위치(31-1)와 인버터(31-2)가 병렬로 연결되며, 상기 제1스위칭소자(10)와 저항(40) 사이에 연결되는 제1전달부(31); 및 제2스위치(32-1)와 인버터(32-2)가 병렬로 연결되어 상기 제2스위칭소자(20)와 저항(40) 사이에 연결되는 제2전달부(32);를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1스위치(31-1)에는 상기 제1스위칭소자(10)를 온/오프 시키는 제어신호가 입력되고, 상기 제2스위치(32-1)에는 상기 제2스위칭소자(20)를 온/오프 시키는 제어신호가 입력될 수 있다.
또한, 상기 제1스위칭소자(10)를 온 시키는 제어신호가 상기 제어신호 입력단 및 상기 제1스위치(31-1)에 동시에 인가되고, 상기 제2스위칭소자(20)를 온 시키는 제어신호가 상기 제어신호 입력단 및 상기 제2스위치(32-1)에 동시에 인가되는 것일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1스위칭소자(10)를 온 시키는 제어신호(Sc)가 제어신호 입력단 및 상기 제1스위치(31-1)에 인가되면, 상기 제1전달부(31)의 제1스위치(31-1)를 통하여 상기 제1스위칭소자(10)에 온 신호가 전달됨으로써 상기 제1스위칭소자(10)가 온 상태가 될 수 있다.
이때, 상기 제2전달부(32)의 제2스위치(32-1)는 오프 상태에 있기 때문에 인버터(32-2)에 의하여 반전된 신호가 상기 제2스위칭소자(20)의 제어단자에 전달되며, 상기 제2스위칭소자(20)는 오프 상태가 된다.
반대로, 상기 제2스위칭소자(20)를 온 시키는 제어신호(Sc')가 제어신호 입력단 및 상기 제2스위치(32-1)에 인가되면, 상기 제2전달부(32)의 제2스위치(32-1)를 통하여 상기 제2스위칭소자(20)에 온 신호가 전달됨으로써 상기 제2스위칭소자(20)가 온 상태가 될 수 있다.
이때, 상기 제1전달부(31)의 제1스위치(31-1)는 오프 상태에 있기 때문에 인버터(32-1)에 의하여 반전된 신호가 상기 제1스위칭소자(10)의 제어단자에 전달되며, 상기 제1스위칭소자(10)는 오프 상태가 된다.
이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 저항 공유 스위칭 회로는 서로 다른 입출력단에 구비되는 스위칭소자 간에 저항(40)을 공유하면서도 제1스위칭소자(10)를 제어하는 신호에 따라 제1스위칭소자(10)의 온/오프가 제어되고, 제2스위칭소자(20)를 제어하는 신호에 따라 제2스위칭소자(20)의 온/오프가 제어될 수 있다. 즉, 제1스위칭소자(10)와 제2스위칭소자(20)를 제어하는 신호에 따라 제1스위칭소자(10) 및 제2스위칭소자(20)가 교대로 온/오프되도록 제어될 수 있는 것이다.
한편, 트랜지스터는 인가되는 전압과 전류가 특정되면 회로 내에서 일종의 저항(40)으로써 기능할 수 있으므로 상기 저항(40)을 트랜지스터로 구현할 수도 있다. 이렇게 저항(40)을 트랜지스터로 구현한 경우에는 트랜지스터에 인가되는 전압과 전류를 조절함으로써 일종의 가변저항(40)과 같이 활용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저항 공유 스위칭 회로(200)를 개략적으로 예시한 도면이다.
이하에서는 도 3을 참조하여, 도 2에서 예시한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
상기 제1스위칭소자(110) 및 제2스위칭소자(120)는 각종 트랜지스터(111, 112, 121, 122)로 구현될 수 있으며, 이때, 상기 제1스위칭소자(110) 및 제2스위칭소자(120)를 통해 전달되는 신호의 크기와 상기 트랜지스터의 항복전압을 고려하여 복수 개의 트랜지스터를 직렬로 연결하여 스위칭소자(110, 120)를 구현할 수 있다.
예를 들면, 송신단(Tx)에서 안테나(ANT)로 전달되는 신호가 30V이고, 제1스위칭소자(110)를 구현하는 트랜지스터(111, 112) 각각의 항복전압이 3V라고 한다면, 상기 제1스위칭소자(110)는 최소 10개의 트랜지스터를 직렬로 연결하여 구현되어야만 송신단에서 안테나로 전달되는 신호에 의하여 트랜지스터가 열화되지 않고 정상적으로 동작할 수 있는 것이다.
한편, 상기 신호전달부(130)와 저항(140)은 상기 제1스위칭소자(110) 또는 제2스위칭소자(120)를 이루는 트랜지스터의 수 만큼 구비되어 각각의 트랜지스터의 제어단자와 상기 신호전달부 각각이 연결될 수 있다.
이때, 상기 신호전달부(130, 130') 중 적어도 하나는 제1스위칭소자(110)에 포함되는 하나의 트랜지스터(111, 112)의 제어단자 및 제2스위칭소자(120)에 포함되는 하나의 트랜지스터(121, 122)의 제어단자에 연결될 수 있다.
도 3에서 예시한 바와 같이, 제1스위칭소자(110) 및 제2스위칭소자(120)를 이루는 트랜지스터의 수가 각각 2개인 경우, 상기 신호전달부(130, 130')와 저항(140, 140')은 각각 2개씩 구비될 수 있다.
이때, 설명의 편의를 위하여 상기 2개의 신호전달부와 저항 각각을 제1신호전달부(130)와 제2신호전달부(130') 및 제1저항(140)과 제2저항(140')으로 구분한다.
예를 들어, 상기 제1스위칭소자(110)를 온 시키는 제어신호(Sc)가 제어신호 입력단, 제1신호전달부(130)의 제1스위치(131-1) 및 제2신호전달부(130')의 제1스위치(131-1')에 인가되면, 상기 제1스위치들(131-1, 131-1')을 통하여 상기 제1스위칭소자(110)를 이루는 각각의 트랜지스터(111, 112)의 제어단자에 온 신호가 전달됨으로써 상기 제1스위칭소자(110)가 온 상태가 될 수 있다.
이때, 상기 제1신호전달부(130) 및 제2신호전달부(130')의 제2스위치(132-1, 132-1')는 오프 상태에 있기 때문에 인버터(132-2, 132-2')에 의하여 반전된 신호가 상기 제2스위칭소자(120)를 이루는 각각의 트랜지스터(121, 122)의 제어단자에 전달되며, 상기 제2스위칭소자(120)는 오프 상태가 된다.
반대로, 상기 제2스위칭소자(120)를 온 시키는 제어신호(Sc')가 제어신호 입력단, 제1신호전달부(130)의 제2스위치(132-1) 및 제2신호전달부(130')의 제2스위치(132-1')에 인가되면, 상기 제2스위치(132-1, 132-1')들을 통하여 상기 제2스위칭소자(120)를 이루는 각각의 트랜지스터(121, 122)의 제어단자에 온 신호가 전달됨으로써 상기 제2스위칭소자(120)가 온 상태가 될 수 있다.
이때, 상기 제1신호전달부(130) 및 제2신호전달부(130')의 제1스위치(131-1, 131-1')는 오프 상태에 있기 때문에 인버터(131-2, 131-2')에 의하여 반전된 신호가 상기 제1스위칭소자(110)를 이루는 각각의 트랜지스터(111, 112)의 제어단자에 전달되며, 상기 제1스위칭소자(110)는 오프 상태가 된다.
이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 저항 공유 스위칭 회로(200)는 복수 개의 트랜지스터로 스위칭소자가 구현된 경우에도 서로 다른 입출력단에 구비되는 스위칭소자 간에 저항을 공유하면서도 제1스위칭소자(110)를 제어하는 신호에 따라 제1스위칭소자(110)의 온/오프가 제어되고, 제2스위칭소자(120)를 제어하는 신호에 따라 제2스위칭소자(120)의 온/오프가 제어될 수 있다. 즉, 제1스위칭소자(110)와 제2스위칭소자(120)를 제어하는 신호에 따라 제1스위칭소자(110) 및 제2스위칭소자(120)가 교대로 온/오프되도록 제어될 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 저항 공유 스위칭 회로는 스위칭소자의 제어단자에 연결되는 저항의 수가 SPDT의 경우 1/2, SP3T의 경우 1/3, SP4T의 경우 1/4로 감소될 수 있으므로, RF 스위칭 회로의 전체 사이즈를 적어도 5% 이상 감소시킬 수 있게 되는 것이다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 제1입출력단
2 : 제2입출력단
3 : 제3입출력단
10 : 제1스위칭소자
20 : 제2스위칭소자
30 : 신호전달부
31 : 제1전달부
31-1 : 제1스위치
31-2 : 인버터
32 : 제2전달부
32-1 : 제2스위치
32-2 : 인버터
40 : 저항
110 : 제1스위칭소자
111, 112 : 트랜지스터
120 : 제2스위칭소자
121, 122 : 트랜지스터
130 : 제1신호전달부
130' : 제2신호전달부
40 : 제1저항
40' : 제2저항

Claims (10)

  1. 제1입출력단과 제2입출력단 사이를 온/오프 시키는 제1스위칭소자;
    제1입출력단과 제3입출력단 사이를 온/오프 시키는 제2스위칭소자;
    상기 제1스위칭소자의 제어단자 및 제2스위칭소자의 제어단자에 각각 연결되는 신호전달부; 및
    상기 신호전달부에 일단이 연결되며, 타단은 제어신호 입력단과 연결되는 저항;
    을 포함하며,
    상기 신호전달부는,
    제1스위치와 인버터가 병렬로 연결되어 상기 제1스위칭소자와 저항 사이에 연결되는 제1전달부; 및
    제2스위치와 인버터가 병렬로 연결되어 상기 제2스위칭소자와 저항 사이에 연결되는 제2전달부;
    를 포함하는
    저항 공유 스위칭 회로.
  2. 제1입출력단과 제2입출력단 사이를 온/오프 시키는 제1스위칭소자;
    제1입출력단과 제3입출력단 사이를 온/오프 시키는 제2스위칭소자;
    상기 제1스위칭소자의 제어단자 및 제2스위칭소자의 제어단자에 각각 연결되는 신호전달부; 및
    상기 신호전달부에 일단이 연결되며, 타단은 제어신호 입력단과 연결되는 저항;
    을 포함하되,
    상기 저항은 적어도 하나의 트랜지스터인 것을 특징으로 하는
    저항 공유 스위칭 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1스위치에는 상기 제1스위칭소자를 온/오프 시키는 제어신호가 입력되고,
    상기 제2스위치에는 상기 제2스위칭소자를 온/오프 시키는 제어신호가 입력되는 것인
    저항 공유 스위칭 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1스위칭소자를 온 시키는 제어신호가 상기 제어신호 입력단 및 상기 제1스위치에 동시에 인가되고,
    상기 제2스위칭소자를 온 시키는 제어신호가 상기 제어신호 입력단 및 상기 제2스위치에 동시에 인가되는 것인
    저항 공유 스위칭 회로.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1입출력단은 안테나인
    저항 공유 스위칭 회로.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1입출력단은 안테나이며,
    상기 제2입출력단은 송신단이고, 제3입출력단은 수신단인
    저항 공유 스위칭 회로.
  7. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저항은 적어도 하나의 트랜지스터인
    저항 공유 스위칭 회로.
  8. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1스위칭소자 및 제2스위칭소자는 복수 개의 트랜지스터가 직렬로 연결된 것이고,
    상기 신호전달부와 저항은 상기 제1스위칭소자 또는 제2스위칭소자를 이루는 트랜지스터의 수 만큼 구비되어 각각의 트랜지스터의 제어단자와 상기 신호전달부 각각이 연결되는 것인
    저항 공유 스위칭 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 신호전달부 중 적어도 하나는 제1스위칭소자에 포함되는 하나의 트랜지스터의 제어단자 및 제2스위칭소자에 포함되는 하나의 트랜지스터의 제어단자에 연결되는 것인
    저항 공유 스위칭 회로.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 저항은 적어도 하나의 트랜지스터인
    저항 공유 스위칭 회로.
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