KR101823269B1 - 다이나믹 바이어스를 갖는 고주파 스위치 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 고주파 스위치 장치는, 제1 신호단자와 입력단자 사이에 접속된 제1 고주파 스위치 회로를 포함하고, 상기 제1 고주파 스위치 회로는 직렬 스위치와 션트 스위치를 포함하는 고주파 스위치; 배터리 전압을 이용하여, 상기 배터리 전압보다 기설정된 전압만큼 낮은 바이어스 전압 및 버퍼전압을 생성하여, 상기 바이어스 전압을 상기 입력단자에 접속된 신호 라인에 제공하는 다이나믹 바이어스 회로; 및 상기 배터리 전압 및 버퍼전압을 이용하여, 밴드 선택 신호에 따라 상기 제1 고주파 스위치 회로의 스위칭을 위한 제1 및 제2 게이트 전압을 생성하는 스위치 제어회로; 를 포함한다.

Description

다이나믹 바이어스를 갖는 고주파 스위치 장치{RADIO-FREQUENCY SWITCH APPARATUS WITH DYNAMIC BIAS}
본 발명은 다이나믹 바이어스를 이용하는 있는 고주파 스위치 장치에 관한 것이다.
최근, 파워 증폭기 모듈은, 그 복잡도가 점차 증가함에 따라 종래의 PHEMT(Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor) 스위치 대비 동등 이상의 RF(RADIO-FREQUENCY) 성능과 높은 집적도로 인해 SOI(Silicon-On-Insulator) CMOS switch가 좀 더 경쟁력 있는 솔루션이 되고 있다.
또한 벌크(bulk) CMOS는 비록 집적도와 가격 면에서 경쟁력이 높은 솔루션이지만, 원천적으로 손실을 갖는(lossy) 기판(substrate)을 이용하기 때문에 삽입손실(insertion loss)이나 아이솔레이션(isolation) 및 파워 핸들링(power handing) (P1dB) 측면에서 최적의 대안이 될 수 없다는 단점이 있다. 반면에 SOI CMOS 공정은 벌크 공정 대비 저렴한 비용으로 만족할 만한 성능을 낼 수 있기 때문에 RF 스위치 공정으로 최적화되어 있다고 볼 수 있다.
현재까지 SOI CMOS 공정으로 제작된 RF 스위치 집적회로(IC는) 높은 파워 핸들링(power handling)과 삽입손실(insertion loss) 및 고조파(harmonic) 특성 등을 만족시키기 위해서 플로팅 게이트(floating gate)/바디 방법, 네가티브 바이어싱(negative biasing) 방법, 스택(stacked)-FET 방법 등을 사용한다.
기존의 고주파 스위치에서 이용되는 네가티브 회로(negative generation circuits)는, 버퍼(buffer)를 포함하는 발진기(oscillator)와, 네가티브(negative) 전압을 만들어 내는 차지 펌프(charge pump)와, 로우 패스 필터(low pass filter)로 구성될 수 있다.
상기 차지 펌프(Charge pump)는 발진기(OSC)로부터 차동 클럭(differential clock)을 입력받아 네가티브 전압을 생성하고, 이 네가티브 전압은 밴드 선택 스위치(BSSW) 회로의 드라이버(driver) 또는 버퍼(buffer)로 입력되어 밴드 선택 스위치(BSSW)를 온/오프(on/off) 하는데 사용된다.
상기 네가티브 회로에 의해 생성된 네가티브 전압은 RF 스위치 회로의 스위치 소자를 오프시키기 위한 게이트 전압으로 이용되고, 상기 RF 스위치 회로는 직렬 스위치(series switch)와 션트 스위치(shunt switch)를 포함하고, 직렬 스위치(series switch)와 션트 스위치(shunt switch) 각각은 한 개 또는 그 이상의 트랜지스터(transistor)와 저항으로 구성되며, 입력되는 신호의 크기와 요구되는 성능에 따라 그 수를 달리 하고 있다.
전술한 바와 같이, RF 스위치 회로는 높은 파워 핸들링(power handling)과 삽입 손실(insertion loss), 고조파(harmonic) 특성 등을 만족시키기 위해서 네가티브 바이어싱(negative biasing) 방법을 사용하는데, 스위치를 오프 할 때, 상기 네가티브 회로에서 생성되는 네가티브 전압을 오프 스위치(off switch)의 게이트에 인가하여 그 특성을 개선할 수 있다.
그런데, 기존의 네가티브 전압(negative voltage)을 사용하는 RF 스위치 회로는, 스퓨리어스 방출(spurious emission) 문제와, 턴온 시간(turn-on time)등의 문제점이 있다.
미국 특허공개번호 제9,231,587호 공보
본 발명의 일 실시 예는, 다이나믹 바이어스를 이용하여 배터리 전압의 변동과 무관하게 삽입손실 특성을 특정 수준 이상으로 유지할 수 있는 다이나믹 바이어스를 갖는 고주파 스위치 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 의해, 제1 신호단자와 입력단자 사이에 접속된 제1 고주파 스위치 회로를 포함하고, 상기 제1 고주파 스위치 회로는 직렬 스위치와 션트 스위치를 포함하는 고주파 스위치; 배터리 전압을 이용하여, 상기 배터리 전압보다 기설정된 전압만큼 낮은 바이어스 전압 및 버퍼전압을 생성하여, 상기 바이어스 전압을 상기 입력단자에 접속된 신호 라인에 제공하는 다이나믹 바이어스 회로; 및 상기 배터리 전압 및 버퍼전압을 이용하여, 밴드 선택 신호에 따라 상기 제1 고주파 스위치 회로의 스위칭을 위한 제1 및 제2 게이트 전압을 생성하는 스위치 제어회로; 를 포함하는 고주파 스위치 장치가 제안된다.
본 과제의 해결 수단에서는, 하기 상세한 설명에서 설명되는 여러 개념들 중 하나가 제공된다. 본 과제 해결 수단은, 청구된 사항의 핵심 기술 또는 필수적인 기술을 확인하기 위해 의도된 것이 아니며, 단지 청구된 사항들 중 하나가 기재된 것이며, 청구된 사항들 각각은 하기 상세한 설명에서 구체적으로 설명된다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 다이나믹 바이어스를 이용하여 배터리 전압의 변동과 무관하게 스위치 소자의 제어 전압의 하이레벨과 신호 라인에 공급되는 바이어스 전압의 레벨간의 차 전압이 일정하도록 제어함으로써, 네가티브 전압을 이용하지 않으므로 스퓨리어스에 의한 악영향을 방지할 수 있고, 배터리 전압의 변동과 관계없이 삽입손실 특성을 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고주파 스위치 장치의 일 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고주파 스위치 장치의 다른 일 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다이나믹 바이어스 회로의 일 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레벨 시프트의 일 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 버퍼 회로의 일 예시도이다.
도 6의 (a),(b) 및 (c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다이나믹 바이어싱 설명도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 삽입손실 및 기존의 삽입손실을 보이는 그래프이다.
이하에서는, 본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 각 실시 예에 있어서, 하나의 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 예에 불과하므로, 이에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명의 실시 예들은 서로 조합되어 여러 가지 새로운 실시 예가 이루어질 수 있다.
그리고, 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고주파 스위치 장치의 일 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고주파 스위치 장치는 고주파 스위치(SWIC), 다이나믹 바이어스 회로(100) 및 스위치 제어회로(200)를 포함한다.
상기 고주파 스위치(SWIC)는 SPST(Single Pole Single Throw) 타입인 경우, 제1 신호단자(T1)와 입력단자(IN) 사이에 접속된 제1 고주파 스위치 회로(SW1)를 포함할 수 있다.
상기 제1 고주파 스위치 회로(SW1)는 제1 신호단자(T1)와 입력단자(IN) 사이의 신호 라인(SL)에 접속된 직렬 스위치(SW1-1)와 제1 신호단자(T1)와 접지 사이에 접속된 션트 스위치(SW1-2)를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 직렬 스위치(SW1-1) 및 상기 션트 스위치(SW1-2) 각각은 직렬로 접속된 복수의 스위치 소자를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 스위치 소자는 MOS 트랜지스터가 될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 각 실시 예에서는, 상기 직렬 스위치(SW1-1) 및 상기 션트 스위치(SW1-2)가 MOS 트랜지스터인 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 상기 직렬 스위치(SW1-1) 및 션트 스위치(SW1-2) 각각의 게이트는 제1 게이트 전압(Vg1-1) 및 제2 게이트 전압(Vg1-2)을 공급받는다.
또한, 상기 직렬 스위치(SW1-1) 및 션트 스위치(SW1-2) 각각의 바디는 제1 바디 전압(Vb1-1) 및 제2 바디 전압(Vb1-2)을 공급받을 수 있다.
상기 다이나믹 바이어스 회로(100)는, 배터리 전압(Vbat)을 이용하여, 상기 배터리 전압(Vbat)보다 기설정된 전압만큼 낮은 바이어스 전압(Vbias) 및 버퍼전압(Vbuffer)을 생성하여, 상기 바이어스 전압(Vbias)을 상기 입력단자(IN)에 접속된 신호 라인(SL)에 제공할 수 있다.
상기 스위치 제어회로(200)는, 상기 배터리 전압(Vbat) 및 버퍼전압(Vbuffer)을 이용하여, 밴드 선택 신호(BS)에 따라 상기 제1 고주파 스위치 회로(SW1)의 스위칭을 위한 제1 및 제2 게이트 전압(Vg1-1,Vg1-2)을 생성할 수 있다.
또한, 상기 스위치 제어회로(200)는, 스위치 소자로 이용되는 MOS 트랜지스터의 바디 효과에 의한 성능 저하를 방지하기 위해서, 상기 배터리 전압(Vbat) 및 버퍼전압(Vbuffer)을 이용하여, 밴드 선택 신호(BS)에 따라 상기 제1 고주파 스위치 회로(SW1)의 스위칭을 위한 제1 및 제2 바디 전압(Vb1-1,Vb1-2)을 생성할 수 있다.
상기 스위치 제어회로(200)는, 레벨시프트(210) 및 버퍼 회로(230)를 포함할 수 있다.
상기 레벨시프트(210)는 상기 배터리 전압(Vbat) 및 버퍼전압(Vbuffer)을 이용하여, 밴드 선택 신호(BS)의 전압레벨을 시프트할 수 있다.
상기 버퍼 회로(230)는 상기 레벨시프트(210)에 의해 레벨 시프트된 밴드 선택 신호(IBS)에 따라 상기 제1 고주파 스위치 회로(SW10)의 스위칭을 위한 제1 및 제2 게이트 전압(Vg1-1,Vg1-2))을 생성하고, 제1 및 제2 바디 전압(Vb1-1,Vb1-2)을 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고주파 스위치 장치의 다른 일 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고주파 스위치 장치는 고주파 스위치(SWIC), 다이나믹 바이어스 회로(100) 및 스위치 제어회로(200)를 포함할 수 있다.
상기 고주파 스위치(SWIC)는, SPMT(Single Pole Multi Throw) 타입인 경우, 제1 내지 제N 신호단자(T1~TN) 각각과 입력단자(IN) 사이에 접속된 제1 내지 제N 고주파 스위치 회로(SW1~SWN)를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제N 고주파 스위치 회로(SW1~SWN) 각각은 제1 내지 제N 신호단자(T1~TN) 각각과 입력단자(IN) 사이의 신호 라인(SL)에 접속된 직렬 스위치(SW1-1~SWN-1)와 해당 신호단자와 접지 사이에 접속된 션트 스위치(SW1-2~SWN-2)를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 직렬 스위치(SW1-1~SWN-1) 및 상기 션트 스위치(SW1-2,SWN-2) 각각은 직렬로 접속된 복수의 스위치 소자를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 스위치 소자는 MOS 트랜지스터가 될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 각 실시 예에서는, 상기 직렬 스위치(SW1-1~SWN-1) 및 상기 션트 스위치(SW1-2,SWN-2)가 MOS 트랜지스터인 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 상기 직렬 스위치(SW1-1~SWN-1) 및 션트 스위치(SW1-2,SWN-2) 각각의 게이트는 제1 게이트 전압(Vg1-1~VgN-1) 및 제2 게이트 전압(Vg1-2~VgN-2)을 공급받는다.
또한, 상기 직렬 스위치(SW1-1~SWN-1) 및 션트 스위치(SW1-2,SWN-2) 각각의 바디는 제1 바디 전압(Vb1-1~VbN-1) 및 제2 바디 전압(Vb1-2~VbN-2)을 공급받을 수 있다.
상기 다이나믹 바이어스 회로(100)는, 배터리 전압(Vbat)을 이용하여, 상기 배터리 전압(Vbat)보다 기설정된 전압만큼 낮은 바이어스 전압(Vbias) 및 버퍼전압(Vbuffer)을 생성하여, 상기 바이어스 전압(Vbias)을 상기 입력단자(IN)에 접속된 신호 라인(SL)에 제공할 수 있다.
상기 스위치 제어회로(200)는, 상기 배터리 전압(Vbat) 및 버퍼전압(Vbuffer)을 이용하여, 밴드 선택 신호(BS)에 따라 상기 제1 내지 제N 고주파 스위치 회로(SW1~SWN) 각각의 스위칭을 위한 제1 및 제2 게이트 전압(Vg1-1~VgN-1, Vg1-2~VgN-2)을 생성한다.
또한, 상기 스위치 제어회로(200)는, 스위치 소자로 이용되는 MOS 트랜지스터의 바디 효과에 의한 성능 저하를 방지하기 위해서, 상기 배터리 전압(Vbat) 및 버퍼전압(Vbuffer)을 이용하여, 밴드 선택 신호(BS)에 따라 상기 제1 내지 제N 고주파 스위치 회로(SW1~SWN) 각각의 스위칭을 위한 제1 및 제2 바디 전압(Vb1-1~VbN-1,Vb1-2~VbN-2)을 생성할 수 있다.
상기 스위치 제어회로(200)는 레벨시프트(210) 및 버퍼 회로(230)를 포함할 수 있다.
상기 레벨시프트(210)는 상기 배터리 전압(Vbat) 및 버퍼전압(Vbuffer)을 이용하여, 밴드 선택 신호(BS)의 전압레벨을 시프트할 수 있다.
상기 버퍼 회로(230)는 상기 레벨시프트(210)에 의해 레벨 시프트된 밴드 선택 신호(IBS)에 따라 상기 제1 고주파 스위치 회로(SW10)의 스위칭을 위한 제1 및 제2 게이트 전압(Vg1-1,Vg1-2)을 생성하고, 제1 및 제2 바디 전압(Vb1-1,Vb1-2)을 생성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다이나믹 바이어스 회로의 일 예시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 다이나믹 바이어스 회로(100)는, 상기 배터리 전압(Vbat)과 기준전압(Vref)과의 차전압을 이용하여 상기 바이어스 전압(Vbias)을 생성하고, 상기 바이어스 전압(Vbias)을 이용하여 상기 버퍼전압(Vbuffer)을 생성할 수 있다.
상기 다이나믹 바이어스 회로(100)는, 감산 회로(110), 제1 필터 회로(120) 및 출력 회로(130)를 포함할 수 있다.
상기 감산 회로(110)는 상기 기준전압(Vref)을 저항(R11)을 통해 입력받고, 접지에 저항(R13)을 통해 접속되는 반전 입력단과, 상기 배터리 전압(Vbat)을 저항(R12)을 통해 입력받고, 출력단에 저항(R14)을 통해 접속되는 비반전 입력단을 갖는 연산 증폭기(OP1)를 포함할 수 있다. 상기 연산 증폭기(OP1)는 상기 배터리 전압(Vbat)에서 상기 기준전압(Vref)을 감산하여 상기 바이어스 전압(Vbias)을 출력할 수 있다.
예를 들어, 상기 저항(R11) 및 저항(R12)이 동일한 저항값으로 설정되고, 상기 저항(R13) 및 저항(R14)이 동일한 저항값으로 설정되는 경우, 이 경우, 상기 바이어스 전압(Vbias)은 (Vbat-Vref)(R14/R11)로 결정될 수 있다. 여기서, 상기 저항(R11) 및 저항(R14)이 동일한 저항값으로 설정되는 경우에는 상기 바이어스 전압(Vbias)은 (Vbat-Vref)이 될 수 있다.
상기 제1 필터 회로(120)는 상기 바이어스 전압(Vbias)에서 교류 노이즈를 제거할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 필터 회로(120)는 저항(R15)과 커패시터(C15)를 포함하는 RC 필터로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 출력 회로(130)는 제1 출력 버퍼(131)와 제2 출력 버퍼(132)를 포함할 수 있고, 상기 제1 출력 버퍼(131)는 상기 제1 필터 회로(120)로부터의 바이어스 전압(Vbias)을 제공할 수 있고, 상기 제2 출력 버퍼(132)는 상기 제1 출력 버퍼(131)에 병렬로 접속되어 상기 바이어스 전압(Vbias)을 상기 버퍼전압(Vbuffer)으로 제공할 수 있다.
일 예로, 상기 배터리 전압(Vbat)은 3.7V ~ 4.5V 범위에서 변동될 수 있는 경우, 상기 배터리 전압(Vbat)은 4.0V이고, 상기 기준전압(Vref)이 2.5V라고 하면, 상기 바이어스 전압(Vbias) 및 상기 버퍼전압(Vbuffer)은 1.5V가 될 수 있다. 또는 상기 배터리 전압(Vbat)은 4.5V이고, 상기 기준전압(Vref)이 2.5V라고 하면, 상기 바이어스 전압(Vbias) 및 상기 버퍼전압(Vbuffer)은 2V가 될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 배터리 전압(Vbat)이 변동되더라도, 상기 배터리 전압(Vbat)과 바이어스 전압(Vbias)이 기준전압(Vref)만큼의 전압차를 유지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고주파 스위치 장치에 포함되는 직렬 스위치의 MOS 트랜지스터는 온상태일 경우, 게이트로 배터리 전압(Vbat)의 하이레벨이 입력되고, 신호 라인에는 바이어스 전압이 공급되어, 배터리전압의 변동에 무관하게 게이트-소스 전압이 상기 기준전압(Vref)과 동일하게 되므로, 배터리전압의 변동에 무관하게 고주파 스위치 장치의 삽입손실 특성이 특정 수준 이상으로 유지될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레벨 시프트의 일 예시도이다.
도 4를 참조하면, 상기 레벨시프트(210)는 정전압 보호회로(211), 제2 필터회로(213), 레벨 시프트 회로(215) 및 최종 레벨 시프트 회로(217)를 포함할 수 있다.
상기 정전압 보호회로(211)는 상기 밴드 선택 신호(BS)의 입력단에서 정전기를 차단하여 내부 회로를 보호할 수 있다. 일 에로, 상기 정전압 보호회로(211)는 기준전압(Vref) 단자와 접지 사이에 직렬로 접속되어, 정전압을 유지할 수 있도록 다이오드(D21,D22)를 포함할 수 있다.
상기 제2 필터회로(213)는 상기 정전압 보호회로(211)로부터의 밴드 선택 신호(BS)에서 노이즈를 제거할 수 있다. 일 예로, 상기 제2 필터회로(213)는 상기 정전압 보호회로(211)의 출력단과 접지 사이에 접속된 RC 병렬회로(R22,C21)를 포함할 수 있다.
상기 레벨 시프트 회로(215)는 상기 제2 필터회로(213)로부터의 밴드 선택 신호(BS)의 전압레벨을 기설정된 전압레벨까지 시프트할 수 있다.
일 예로, 상기 레벨 시프트 회로(215)는 인버터 바이어스 회로(215A)와 인버터 회로(215B)를 포함할 수 있다.
상기 인버터 바이어스 회로(215A)는 단계적으로 전압레벨이 상승되는 복수의 바이어스 전압을 인버터 회로(215B)에 공급할 수 있다.
상기 인버터 회로(215B)는 제2 필터회로(213)와 상기 최종 레벨 시프트 회로(217) 사이에 직렬로 접속된 복수의 인버터(INV1~INV5)를 포함하고, 상기 복수의 인버터(INV1~INV5) 각각은 상기 인버터 바이어스 회로(215A)로부터 복수의 바이어스 전압을 이용하여 상기 밴드 선택 신호(BS)의 전압레벨을 단계적으로 상승시킨다.
일 예로, 인버터 회로(215B)는 5개의 제1 내지 제5 인버터(INV1~INV5)를 포함하는 경우, 상기 밴드 선택 신호(BS)의 하이레벨의 전압이 1.8V이고, 로우레벨의 전압이 0V인 경우, 상기 제1 인버터(INV1)는 2.1V의 하이레벨의 전압과 0.3V의 로우레벨의 전압을 출력할 수 있고, 상기 제2 인버터(INV2)는 2.4V의 하이레벨의 전압과 0.6V의 로우레벨의 전압을 출력할 수 있고, 상기 제3 인버터(INV3)는 2.7V의 하이레벨의 전압과 0.9V의 로우레벨의 전압을 출력할 수 있고, 상기 제4 인버터(INV4)는 3.0V의 하이레벨의 전압과 1.2V의 로우레벨의 전압을 출력할 수 있고, 상기 제5 인버터(INV5)는 3.3V의 하이레벨의 전압과 1.5V의 로우레벨의 전압을 출력할 수 있다.
여기서, 인버터 회로(215B)에 포함되는 인버터의 개수나 전압을 레벨업하는 스텝은 상기 밴드 선택 신호(BS)의 전압레벨과, 상기 배터리 전압(Vbat) 및 버퍼전압(Vbuffer) 각각의 전압레벨에 따라 사전에 결정될 수 있다.
그리고, 상기 최종 레벨 시프트 회로(217)(Level Shifter)는 상기 배터리 전압(Vbat) 및 버퍼전압(Vbuffer)을 이용하여 상기 레벨 시프트 회로(215)로부터의 밴드 선택 신호(BS)를 상기 배터리 전압(Vbat) 및 버퍼전압(Vbuffer)의 레벨까지 시프트할 수 있다.
일 예로, 상기 배터리 전압(Vbat)이 4.0V이고, 상기 버퍼전압(Vbuffer) 1.5V인 경우, 상기 최종 레벨 시프트 회로(217)는 상기 레벨 시프트 회로(215)로부터의 밴드 선택 신호(BS)의 하이레벨의 전압을 4.0V까지, 밴드 선택 신호(BS)의 로우레벨의 전압을 1.5V까지 시프트할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 버퍼 회로의 일 예시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 버퍼 회로(230)는, 디코더(231), 인버터(233), 제1 버퍼 회로(235-1) 및 제2 버퍼 회로(235-2)를 포함할 수 있다.
상기 디코더(231)는 상기 레벨시프트(210)에 의해 레벨 시프트된 밴드 선택 신호(IBS)를 디코딩하여 고주파 스위치의 제어신호를 생성할 수 있다. 일 예로, 상기 디코더(231)가 4 to 16 인코더인 경우, 4비트의 밴드 선택 신호(IBS)(IBS<0>,IBS<1>,IBS<2>,IBS<3>)는 16개의 제어신호를 생성할 수 있고, 하나의 고주파 스위치 회로가 4개의 제어신호(게이트 전압 2개, 바디전압 2개)가 필요한 경우, 4비트의 밴드 선택 신호(IBS)로 4개의 고주파 스위치 회로를 제어할 수 있다.
상기 인버터(233)는 고주파 스위치의 제어신호중 일부를 인버트하여 해당 고주파 스위치 회로의 직렬 제어신호를 제공할 수 있다.
상기 제1 버퍼 회로(235-1)는 상기 인버터(233)로부터의 직렬 제어신호에 따라 제1 게이트 전압(Vg1-1) 및 제1 바디 전압(Vb1-1)을 직렬 스위치(SW1-1)에 제공할 수 있다.
상기 제2 버퍼 회로(235-2)는 상기 디코더(231)로부터의 제어신호중 상기 인버터(233)를 통하지 않은 션트 제어신호에 따라 제2 게이트 전압(Vg1-2) 및 제2 바디 전압(Vb1-2)을 션트 스위치(SW1-2)에 제공할 수 있다.
전술한 바에 따라, 상기 제1 게이트 전압(Vg1-1) 및 제1 바디 전압(Vb1-1)은 직렬 스위치(SW1-1)를 온상태로 하는 경우에는 배터리 전압(Vbat) 및 버터 전압(Vbuffer)이 되고, 상기 제1 게이트 전압(Vg1-1) 및 제1 바디 전압(Vb1-1) 각각은 직렬 스위치(SW1-1)를 오프상태로 하는 경우에는 모두 0(zero)전압이 된다.
도 6의 (a),(b) 및 (c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다이나믹 바이어싱 설명도이다.
도 6의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다이나믹 바이어스에 의한 바이어스 전압(Vbias)이 직렬 스위치 회로의 첫 번째 트랜지스터(M1-1)와 입력단자(IN) 사이에 저항(R1, R1-1)을 통해 공급될 수 있다.
또한, 상기 바이어스 전압(Vbias)은 도 6의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 서로 다르게 접속된 저항을 통해서, 직렬 스위치 회로의 복수의 트랜지스터(M1-1) 사이에 공급될 수 있다.
도 6의 (a), (b) 및 (c)는 바이어스 전압(Vbias)을 공급하는 예시로써, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 삽입손실 및 기존의 삽입손실을 보이는 그래프이다.
도 7에 도시된 G10은 게이트 전압의 로우레벨의 전압을 네가티브 전압으로 이용하는 기존 기술에 대한 삽입손실 그래프이고, G20은 신호 라인에 배터리 전압에 따라 다이나믹하게 가변되는 바이어스 전압을 이용하는 본 발명의 일 실시 예에 대한 삽입손실 그래프이다.
도 7의 G10 및 G20을 참조하면, 1GHz의 주파수에서 기존 기술에 의한 삽입손실은 -371.297[mdB] 정도이고, 본 발명의 일 실시 예에 의한 삽입손실은 -293.371[dB] 정도로, 본 발명의 일 실시 예에 의한 삽입손실이 개선됨을 보이고 있다.
100: 다이나믹 바이어스 회로
200: 스위치 제어회로
T1~TN: 제1 내지 제N 신호단자
IN; 입력단자
SW1~SWN: 제1 내지 제N 고주파 스위치 회로
SW1-1~SWN-1: 직렬 스위치
SW1-2~SWN-2: 션트 스위치
SWIC: 고주파 스위치
Vbat; 배터리 전압
Vbias: 바이어스 전압
Vbuffer: 버퍼전압
SL: 신호 라인
Vg1-1~VgN-1, Vg1-2~VgN-2: 제1 및 제2 게이트 전압
Vb1-1~VbN-1, Vb1-2~VbN-2: 제1 및 제2 바디 전압

Claims (14)

  1. 제1 신호단자와 입력단자 사이에 접속된 제1 고주파 스위치 회로를 포함하고, 상기 제1 고주파 스위치 회로는 직렬 스위치와 션트 스위치를 포함하는 고주파 스위치;
    배터리 전압을 이용하여, 상기 배터리 전압보다 기설정된 전압만큼 낮은 바이어스 전압 및 버퍼전압을 생성하여, 상기 바이어스 전압을 상기 입력단자에 접속된 신호 라인에 제공하는 다이나믹 바이어스 회로; 및
    상기 배터리 전압 및 버퍼전압을 이용하여, 밴드 선택 신호에 따라 상기 제1 고주파 스위치 회로의 스위칭을 위한 제1 및 제2 게이트 전압을 생성하는 스위치 제어회로; 를 포함하고,
    상기 다이나믹 바이어스 회로는,
    상기 배터리 전압과 기준전압과의 차전압을 이용하여 상기 바이어스 전압을 생성하고, 상기 바이어스 전압을 이용하여 상기 버퍼전압을 생성하는 고주파 스위치 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스위치 제어회로는
    상기 배터리 전압 및 버퍼전압을 이용하여, 밴드 선택 신호에 따라 상기 제1 고주파 스위치 회로의 스위칭을 위한 제1 및 제2 바디 전압을 생성하는
    고주파 스위치 장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서, 상기 다이나믹 바이어스 회로는,
    상기 배터리 전압에서 기준전압을 감산하는 연산 증폭기를 포함하고, 상기 연산 증폭기는 상기 바이어스 전압을 출력하는 감산 회로;
    상기 바이어스 전압에서 교류 노이즈를 제거하는 제1 필터 회로; 및
    상기 제1 필터 회로로부터의 바이어스 전압을 제공하는 제1 출력 버퍼와, 상기 제1 출력 버퍼에 병렬로 접속되어 상기 바이어스 전압을 상기 버퍼전압으로 제공하는 제2 출력 버퍼를 포함하는 출력 회로;
    를 포함하는 고주파 스위치 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 스위치 제어회로는
    상기 배터리 전압 및 버퍼전압을 이용하여, 밴드 선택 신호의 전압레벨을 시프트하는 레벨시프트; 및
    상기 레벨시프트에 의해 레벨 시프트된 밴드 선택 신호에 따라 상기 제1 고주파 스위치 회로의 스위칭을 위한 제1 및 제2 게이트 전압 및 제1 및 제2 바디 전압을 생성하는 버퍼 회로;
    를 포함하는 고주파 스위치 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 레벨시프트는
    상기 밴드 선택 신호의 입력단에서 정전기를 차단하여 내부 회로를 보호하는 정전압 보호회로;
    상기 정전압 보호회로로부터의 밴드 선택 신호에서 노이즈를 제거하는 제2 필터회로;
    상기 제2 필터회로로부터의 밴드 선택 신호의 전압레벨을 기설정된 전압레벨까지 시프트하는 레벨 시프트 회로; 및
    상기 레벨 시프트 회로로부터의 밴드 선택 신호를 상기 배터리 전압 및 버퍼전압의 레벨까지 시프트하는 최종 레벨 시프트 회로;
    를 포함하는 고주파 스위치 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 버퍼 회로는,
    상기 레벨시프트에 의해 레벨 시프트된 밴드 선택 신호를 디코딩하여 고주파 스위치의 제어신호를 생성하는 디코더;
    상기 고주파 스위치의 제어신호중 일부를 인버트하여 직렬 제어신호를 제공하는 인버터;
    상기 인버터로부터의 직렬 제어신호에 따라 제1 게이트 전압 및 제1 바디 전압을 직렬 스위치에 제공하는 제1 버퍼 회로; 및
    상기 디코더로부터의 제어신호중 상기 인버터를 통하지 않은 션트 제어신호에 따라 제2 게이트 전압 및 제2 바디 전압을 션트 스위치에 제공하는 제2 버퍼 회로;
    를 포함하는 고주파 스위치 장치.
  8. 제1 내지 제N 신호단자 각각과 입력단자 사이에 접속된 제1 내지 제N 고주파 스위치 회로를 포함하고, 상기 제1 내지 제N 고주파 스위치 회로 각각은 직렬 스위치와 션트 스위치를 포함하는 고주파 스위치;
    배터리 전압을 이용하여, 상기 배터리 전압보다 기설정된 전압만큼 낮은 바이어스 전압 및 버퍼전압을 생성하여, 상기 바이어스 전압을 상기 입력단자에 접속된 신호 라인에 제공하는 다이나믹 바이어스 회로; 및
    상기 배터리 전압 및 버퍼전압을 이용하여, 밴드 선택 신호에 따라 상기 제1 내지 제N 고주파 스위치 회로 각각의 스위칭을 위한 제1 및 제2 게이트 전압을 생성하는 스위치 제어회로; 를 포함하고,
    상기 다이나믹 바이어스 회로는,
    상기 배터리 전압과 기준전압과의 차전압을 이용하여 상기 바이어스 전압을 생성하고, 상기 바이어스 전압을 이용하여 상기 버퍼전압을 생성하는 고주파 스위치 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 스위치 제어회로는
    상기 배터리 전압 및 버퍼전압을 이용하여, 밴드 선택 신호에 따라 상기 제1 내지 제N 고주파 스위치 회로 각각의 스위칭을 위한 제1 및 제2 바디 전압을 생성하는
    고주파 스위치 장치.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 다이나믹 바이어스 회로는,
    상기 배터리 전압에서 기준전압을 감산하는 연산 증폭기를 포함하고, 상기 연산 증폭기는 상기 바이어스 전압을 출력하는 감산 회로;
    상기 바이어스 전압에서 교류 노이즈를 제거하는 제1 필터 회로; 및
    상기 제1 필터 회로로부터의 바이어스 전압을 제공하는 제1 출력 버퍼와, 상기 제1 출력 버퍼에 병렬로 접속되어 상기 바이어스 전압을 상기 버퍼전압으로 제공하는 제2 출력 버퍼를 포함하는 출력 회로;
    를 포함하는 고주파 스위치 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 스위치 제어회로는
    상기 배터리 전압 및 버퍼전압을 이용하여, 밴드 선택 신호의 전압레벨을 시프트하는 레벨시프트; 및
    상기 레벨시프트에 의해 레벨 시프트된 밴드 선택 신호에 따라 상기 제1 고주파 스위치 회로의 스위칭을 위한 게이트 전압 및 바디 전압을 생성하는 버퍼 회로;
    를 포함하는 고주파 스위치 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 레벨시프트는
    상기 밴드 선택 신호의 입력단에서 정전기를 차단하여 내부 회로를 보호하는 정전압 보호회로;
    상기 정전압 보호회로로부터의 밴드 선택 신호에서 노이즈를 제거하는 제2 필터회로;
    상기 제2 필터회로로부터의 밴드 선택 신호의 전압레벨을 기설정된 전압레벨까지 시프트하는 레벨 시프트 회로; 및
    상기 레벨 시프트 회로로부터의 밴드 선택 신호를 상기 배터리 전압 및 버퍼전압의 레벨까지 시프트하는 최종 레벨 시프트 회로;
    를 포함하는 고주파 스위치 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 버퍼 회로는,
    상기 레벨시프트에 의해 레벨 시프트된 밴드 선택 신호를 디코딩하여 고주파 스위치의 제어신호를 생성하는 디코더;
    상기 고주파 스위치의 제어신호중 일부를 인버트하여 직렬 제어신호를 제공하는 인버터;
    상기 인버터로부터의 직렬 제어신호에 따라 제1 게이트 전압 및 제1 바디 전압을 제1 직렬 스위치에 제공하는 제1 버퍼 회로; 및
    상기 디코더로부터의 제어신호중 상기 인버터를 통하지 않은 션트 제어신호에 따라 제2 게이트 전압 및 제2 바디 전압을 제2 션트 스위치에 제공하는 제2 버퍼 회로;
    를 포함하는 고주파 스위치 장치.
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