KR101901693B1 - 스위칭 회로 및 이를 포함하는 고주파 스위치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 스위칭 회로는, 서로 직렬 연결되는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 트랜지스터의 제어단에 제1 제어 신호가 제공되는 스위치 회로부 및 상기 제1 트랜지스터의 제어단과 상기 제1 트랜지스터의 제1단 사이에 접속되는 인버터부를 포함하고, 상기 인버터부는, 제2 제어 신호를 제공받아 상기 제1 트랜지스터의 게이트-소스(gate-source) 전압 레벨을 상기 제1 트랜지스터의 문턱(threshold) 전압 레벨 이하로 유지하며, 상기 제1 및 제2 제어 신호의 레벨은 서로 상보적일 수 있다.

Description

스위칭 회로 및 이를 포함하는 고주파 스위치 {SWITCHING CIRCUIT AND HIGH FREQUENCY SWITCH INCLUDING THE SAME}
본 발명은 스위칭 회로 및 이를 포함하는 고주파 스위치에 관한 것이다.
무선통신 기술의 발달에 따라, 다양한 통신 표준이 동시적으로 사용되고 있다. 또한, 무선 통신 모듈의 소형화 및 휴대 단말의 고성능화에 따라, 하나의 휴대 단말에 복수의 통신 표준을 적용하는 것이 요구되고 있다. 따라서, 하나의 휴대폰에서 지원해야 할 주파수 대역이 많아지고 있다.
즉, 셀룰러(Cellular) 영역에서는 기존의 2G 및 3G 통신 기술을 추가하여, LTE와 같은 4G 통신 방식이 널리 확대되어 적용되고 있는 추세이다. 또한, 와이파이(wifi)영역에서는 기존의 802.11b/g/n에 11ac 규격이 추가되어 새롭게 시장을 형성해나가고 있다.
이러한 동향에 따라, 알에프 프론트 엔드(RF Front-End) 분야에서도 다양한 주파수 대역의 지원이 요구되고 있다. 예컨대, 안테나와 알에프 칩셋 간의 신호 경로상에 위치하는 고주파 스위치에 대해서도, 다양한 주파수 대역을 지원하는 것이 요구되고 있으며, 이에 따라, 단극(SINGLE POLE) 쌍투(DOUBLE THROW)형 에스피디티(SPDT) 스위치가 다양한 부분에서 사용되고 있다.
한편, 근래에 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)등의 FET(Field Effect Transistor)에 기반한 공정 기술이 발달함에 따라, FET이 전기적 스위치를 제작하는데 많이 사용되고 있다. 다만, 상기 전기적 스위치에 하이 파워(High Power) RF 신호가 인가되면, 소스(source)의 전압 스윙(voltage swing)이 게이트(gate)전압보다 문턱 전압(Vth, threshold voltage)이상 내려갈 수 있고, 이 경우 스위치가 의도하지 않게 턴 온(turn on)되는 문제가 있다. 즉, FET의 게이트가 0(zero)V로 턴 오프(turn off)되어 있는 상태에서 소스에 인가되는 입력 신호의 네거티브 스윙(negative swing)이 문턱 전압(Vth)이상이 되면, Vgs > Vth 조건이 만족되어 스위치가 턴 온 되는 문제가 생기는 것이다.
하기의 선행기술문헌인 특허문헌 1은 RF 차폐 스위치 회로에 관한 것으로서 RF 스위치가 턴 온 되면, 소스와 벌크가 함께 단락되며 이로써 메인 트랜지스터의 임계 전압을 감소시키는 내용을 개시하고 있다. 다만, 상기 특허문헌 1은 본원과는 달리, 인버터부를 이용하여 Vgs의 전압 레벨을 문턱 전압 레벨 이하로 유지시킴으로써, 갑자기 큰 RF 신호가 입력되더라도 스위치가 턴 온 되는 것을 방지하는 내용에 대해서는 개시하고 있지 않다.
한국 공개특허공보 제 10-2013-0041991호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인버터부를 이용하여 트랜지스터의 Vgs의 전압 레벨을 문턱 전압 레벨 이하로 유지시켜 스위치가 턴 온 되는 것을 방지할 수 있는 스위칭 회로 및 이를 포함하는 고주파 스위치를 제안한다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따른 스위칭 회로는, 서로 직렬 연결되는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 트랜지스터의 제어단에 제1 제어 신호가 제공되는 스위치 회로부; 및 상기 제1 트랜지스터의 제어단과 일단이 접속되고, 상기 제1 트랜지스터의 제어단과 상기 제1 트랜지스터의 제1단 사이에 접속되는 인버터부를 포함하고, 상기 인버터부는, 제2 제어 신호를 제공받아 상기 제1 트랜지스터의 게이트-소스(gate-source) 전압 레벨을 상기 제1 트랜지스터의 문턱(threshold) 전압 레벨 이하로 유지하며, 상기 제1 및 제2 제어 신호의 레벨은 서로 상보적일 수 있다.
또한, 상기 인버터부는, 서로 직렬 연결되는 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터를 포함하고, 상기 제3 트랜지스터는 P-타입 트랜지스터이며, 상기 제4 트랜지스터는 N-타입 트랜지스터일 수 있다.
또한, 상기 제3 및 제4 트랜지스터는, 상기 제2 제어 신호를 각각의 제어단에 제공받아 서로 상보적으로 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제3 트랜지스터는, 제1단이 상기 제1 트랜지스터의 제어단과 접속되고, 제2단을 통해 구동 전압을 제공받을 수 있다.
또한, 상기 인버터부는, 상기 제2 트랜지스터가 턴 오프 되는 경우, 상기 제1 트랜지스터의 제어단과 상기 제1 트랜지스터의 제1단의 전압차를 동일하게 유지할 수 있다.
본 발명의 제2 기술적인 측면에 따른 고주파 스위치는, 안테나와 접속하여 고주파 신호를 송수신하는 공통 포트; 수신 모드에서 상기 공통 포트와 수신 포트 사이의 신호 전달 경로를 스위칭 동작을 수행하여 도통하는 수신 스위치부; 및 송신 모드에서 상기 공통 포트와 송신 포트 사이의 신호 전달 경로를 스위칭 동작을 수행하여 도통하는 송신 스위치부; 포함하고, 상기 수신 스위치부는, 상기 공통 포트와 상기 수신 포트 사이에 서로 직렬 연결되는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 갖는 제1 스위치부 및 상기 제1 트랜지스터의 제어단과 상기 제1 트랜지스터의 제1단 사이에 접속되는 제1 인버터부를 포함하고, 상기 송신 스위치부는, 상기 공통 포트와 상기 송신 포트 사이에 서로 직렬 연결되는 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터를 갖는 제2 스위치부 및 상기 제3 트랜지스터의 제어단과 상기 제3 트랜지스터의 제2단 사이에 접속되는 제2 인버터부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 송신 모드에서, 로우(low) 신호가 상기 제2 트랜지스터의 제어단에 제공되고, 하이(high) 신호가 상기 제1 인버터부에 제공되며, 상기 제1 인버터부는 상기 하이 신호에 따라 상기 제1 트랜지스터의 게이트-소스(gate-source) 전압 레벨을 상기 제1 트랜지스터의 문턱(threshold) 전압 레벨 이하로 유지하며, 상기 하이 신호가 상기 제4 트랜지스터의 제어단에 제공되고, 상기 로우 신호가 상기 제2 인버터부에 제공되며, 상기 제2 인버터부는 상기 로우 신호에 따라 외부로부터 구동 전압을 제공받아 상기 제3 트랜지스터를 턴 온 시킬 수 있다.
또한, 상기 수신 모드에서, 하이(high) 신호가 상기 제2 트랜지스터의 제어단에 제공되고, 로우(low) 신호가 상기 제1 인버터부에 제공되며, 상기 제1 인버터부는 상기 로우 신호에 따라 외부로부터 구동 전압을 제공받아 상기 제1 트랜지스터를 턴 온 시키며, 상기 로우 신호가 상기 제4 트랜지스터의 제어단에 제공되고, 상기 하이 신호가 상기 제2 인버터부에 제공되며, 상기 제2 인버터부는 상기 하이 신호에 따라 상기 제3 트랜지스터의 게이트-드레인(gate-drain) 전압 레벨을 상기 제3 트랜지스터의 문턱(threshold) 전압 레벨 이하로 유지할 수 있다.
또한, 상기 제1 인버터부는, 서로 직렬 연결되는 제5 트랜지스터 및 제6 트랜지스터를 포함하고, 상기 제5 트랜지스터는 P-타입 트랜지스터이며, 상기 제6 트랜지스터는 N-타입 트랜지스터이고, 상기 제2 인버터부는, 서로 직렬 연결되는 제7 트랜지스터 및 제8 트랜지스터를 포함하고, 상기 제7 트랜지스터는 P-타입 트랜지스터이며, 상기 제8 트랜지스터는 N-타입 트랜지스터일 수 있다.
또한, 상기 제5 트랜지스터는 제1단이 상기 제1 트랜지스터의 제어단과 접속되고, 제2단을 통해 구동 전압을 제공받으며, 상기 제7 트랜지스터는 제2단이 상기 제3 트랜지스터의 제어단과 접속되고, 제1단을 통해 구동 전압을 제공받을 수 있다.
또한, 상기 수신 포트와 상기 수신 스위치부 사이에 접속되어 상기 수신 포트와 접지 사이의 신호 전달 경로를 도통 또는 차단하는 제1 션트부; 및 상기 송신 포트와 상기 송신 스위치부 사이에 접속되어 상기 송신 포트와 접지 사이의 신호 전달 경로를 도통 또는 차단하는 제2 션트부; 를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 스위칭 회로 및 이를 포함하는 고주파 스위치는, 갑자기 큰 RF 신호가 입력되더라도, 원하지 않게 스위치가 턴 온 되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 누설 전류를 방지할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 회로를 나타낸 블록도이다.
도2는 도1에 도시한 스위칭 회로의 구성 중 인버터부를 나타낸 회로도이다.
도3은 도1에 도시한 스위칭 회로를 보다 상세하게 나타낸 회로도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 회로의 동작 결과를 나타내기 위한 그래프이다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고주파 스위치를 나타낸 블록도이다.
도6은 도5에 도시한 고주파 스위치를 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도7은 도5에 도시한 고주파 스위치를 보다 상세하게 나타낸 회로도이다.
도8은 도5에 도시한 고주파 스위치에 션트부를 추가된 회로도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 회로를 나타낸 블록도이다.
도1을 참조하면, 본 발명에 따른 스위칭 회로는, 스위치 회로부(100) 및 인버터부(200)를 포함할 수 있다.
상기 스위치 회로부(100)는 서로 직렬 연결되는 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR2)를 포함할 수 있다. 상기 제1 트랜지스터(TR1)는 제어단에 상기 인버터부(200)의 출력을 제공받을 수 있으며, 상기 제2 트랜지스터(TR2)는 제어단에 제1 제어 신호(G1)가 제공될 수 있다.
상기 인버터부(200)는 상기 제1 트랜지스터(TR1)의 제어단과 제1단 사이에 접속될 수 있다. 이때, 상기 제1 트랜지스터(TR1)의 일 실시예가 MOSFET으로 결정되는 경우라면, 상기 제1단은 상기 제1 트랜지스터(TR1)의 소스(source)가 될 수 있으며, 상기 제어단은 상기 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트가 될 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 스위칭 회로에 포함되는 제1 내지 제4 트랜지스터(TR1 내지 TR4)는 MOSFET인 경우를 가정하고 설명하기로 한다.
한편, 상기 인버터부(200)는 제2 제어 신호(G2)를 제공받을 수 있다. 이때, 상기 제2 제어 신호(G2)의 레벨은 상기 제1 제어 신호(G1)의 레벨과 서로 상보적일 수 있다. 이하, 인버터부(200)에 관해서 도2를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도2는 도1에 도시한 스위칭 회로의 구성 중 인버터부(200)를 나타낸 회로도이다.
도2를 참조하면, 상기 인버터부(200)는 서로 직렬 연결되는 제3 트랜지스터(TR3) 및 제4 트랜지스터(TR4)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제3 트랜지스터(TR3)는 P-타입(type) 트랜지스터일 수 있으며, 상기 제4 트랜지스터(TR4)는 N-타입(type) 트랜지스터일 수 있다. 이때, 상기 제3 및 제4 트랜지스터(TR3, TR4)는 제어단에 제2 제어 신호(G2)를 제공받을 수 있다. 즉, 제3 및 제4 트랜지스터(TR3, TR4)는 각각의 게이트를 통해 상기 제2 제어 신호(G2)를 제공받을 수 있으며, 이에 따라 서로 상보적으로 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제3 트랜지스터(TR3)는 제2단을 통해 구동 전압(VDD)을 제공받을 수 있다. 이때, 상기 제3 트랜지스터(TR3)가 MOSFET인 경우라면, 상기 제2단은 드레인(drain)이 될 수 있다.
다음으로, 도3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 회로의 동작을 설명하기로 한다.
도3은 도1에 도시한 스위칭 회로를 보다 상세하게 나타낸 회로도이다.
도3을 참조하면, 우선 제1 제어 신호(G1) 및 제2 제어 신호(G2)는 서로 상보적(logically complementary) 관계이다. 즉, 제1 제어 신호(G1)가 하이(high)이면, 제2 제어 신호(G2)는 로우(low)가 되며, 제1 제어 신호(G1)가 로우(low)이면, 상기 제2 제어 신호(G2)는 하이(high)가 된다.
한편, 입력단(IN)에서 출력단(OUT)까지의 신호 전달 경로가 차단되기 위해서는 상기 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR2)가 둘 다 턴 오프되어야 한다. 다만, 입력단(IN)에서 대 신호가 제공되는 경우, 출력단(OUT)으로는 리키지(leakage) 형태로 상기 신호가 출력될 수 있다. 이때, 상기 대 신호의 네거티브 스윙(negative swing)에서 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트-소스 전압(Vgs)이 문턱(threshod) 전압(Vth)보다 커지게 되면, 상기 제1 트랜지스터(TR1)가 원하지 않게 턴 온 되는 경우가 발생될 수 있다. 이로 인해, 스위칭 회로의 하이 파워 핸들링(High Power Handling)이 어려워지는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 본 발명에 따른 스위칭 회로는 입력단(IN)에서 출력단(OUT)까지의 신호 전달 경로를 차단하기 위해, 상기 제2 트랜지스터(TR2)의 게이트에 로우인 제1 제어 신호(G1)를 제공할 수 있으며, 상기 인버터부(200)에 대해서는 하이인 제2 제어 신호(G2)를 제공할 수 있다. 이로써, 상기 제2 트랜지스터(TR2)는 상기 로우인 제1 제어 신호(G1)를 제공받아, 턴 오프(turn-off)될 수 있다. 한편, 제3 트랜지스터(TR3)는 P-타입 트랜지스터로써, 하이인 제2 제어 신호(G2)를 게이트에 제공받아 턴 오프될 수 있다. 또한, 제4 트랜지스터(TR4)는 게이트를 통해 하이인 제2 제어 신호(G2)를 제공받아 턴 온될 수 있다.
즉, 상기 제1 트랜지스터(TR1)는 상기 제4 트랜지스터(TR4)의 온(On) 저항이 제1 트랜지스터(TR1)의 기생 임피던스보다 낮다면, 상기 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트 전압과 소스 전압이 같은 전위를 유지할 수 있다. 다시 말하면, 입력단(IN)에 대 신호(large signal)가 들어오더라도, 상기 인버터부(200)에 포함되는 상기 제4 트랜지스터(TR4)가 상기 제2 제어 신호(G2)를 제공받을 수 있고, 이로 인해 상기 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트-소스 전압(Vgs)은 제1 트랜지스터(TR1)의 문턱 전압(Vth)이하로 유지될 수 있다.
따라서, 상기 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트와 소스의 전압차를 동일하게 유지시킴으로써, 상기 제2 트랜지스터(TR2)가 턴 온되지 않도록 턴 오프 상태를 유지시킬 수 있다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 회로의 동작 결과를 나타내기 위한 그래프이다.
도4를 참조하면, 도4의 (a)는 1GHz의 25dBm 입력 신호를 갖는 종래의 스위칭 회로에서 제1 트랜지스터(TR1)의 소스와 게이트 간의 전압을 시뮬레이션한 결과이다.
한편, 도4의 (b)는 1GHz의 25dBm 입력 신호를 갖는 본 발명에 따른 스위칭 회로에서 제1 트랜지스터(TR1)의 소스와 게이트 간의 전압을 시뮬레이션한 결과이다.
도4의 종래의 스위칭 회로에 비해 (b)에 나타난 본 발명에 따른 스위칭 회로는 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트-소스 전압(Vgs)이 같은 전위를 유지하는 것을 확인할 수 있으며, 이로써 하이 파워 핸들링이 가능할 수 있다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고주파 스위치를 나타낸 블록도이다.
도6은 도5에 도시한 고주파 스위치를 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고주파 스위치는, 공통 포트(10), 수신 스위치부(300) 및 송신 스위치부(400)를 포함할 수 있다.
상기 공통 포트(10)는 안테나와 접속하여 고주파 신호를 송수신할 수 있다.
도6을 참조하면, 상기 수신 스위치부(300)는 상기 공통 포트(10)와 상기 수신 포트(11) 사이에서 서로 직렬 연결되는 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR2)를 갖는 제1 스위치부(310) 및 상기 제1 트랜지스터(TR1)의 제어단과 상기 제1 트랜지스터의 제1단에 접속되는 제1 인버터부(320)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(TR1, TR2)는 일 실시예로 MOSFET일 수 있으며, 이하 상기 제1 및 제2 트랜지스터(TR1, TR2)가 MOSFET인 경우를 가정하고 설명하기로 한다.
또한, 상기 송신 스위치부(400)는 상기 공통 포트(10)와 상기 송신 포트(12) 사이에서 서로 직렬 연결되는 제3 트랜지스터(TR3) 및 제4 트랜지스터(TR4)를 갖는 제2 스위치부(410) 및 상기 제3 트랜지스터(TR3)의 제어단과 상기 제3 트랜지스터의 제2단에 접속되는 제2 인버터부(420)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제3 및 제4 트랜지스터(TR3, TR4)는 일 실시예로 MOSFET일 수 있으며, 이하 상기 제3 및 제4 트랜지스터(TR1, TR2)가 MOSFET인 경우를 가정하고 설명하기로 한다.
다음으로, 도7을 참조하여 본 발명에 따른 고주파 스위치의 동작에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도7은 도5에 도시한 고주파 스위치를 보다 상세하게 나타낸 회로도이다.
도7을 참조하면, 상기 제1 인버터부(320)는 서로 직렬 연결되는 제5 트랜지스터(TR5) 및 제6 트랜지스터(TR6)를 포함할 수 있으며, 상기 제5 트랜지스터(TR5)는 P-타입 트랜지스터이며, 제6 트랜지스터(TR6)는 N-타입 트랜지스터일 수 있다.
이때, 상기 제5 및 제6 트랜지스터(TR5, TR6)는 일 실시예로 MOSFET일 수 있으며, 각각의 게이트로 제2 제어 신호(G2)를 제공받을 수 있다. 또한, 상기 제5 트랜지스터(TR5)는 드레인을 통해 구동 전압(VDD)을 제공받을 수 있으며, 상기 제6 트랜지스터(TR6)의 소스는 상기 제1 트랜지스터(TR1)의 소스와 접속될 수 있다.
한편, 상기 제2 인버터부(420)는 서로 직렬 연결되는 제7 트랜지스터(TR7) 및 제8 트랜지스터(TR8)를 포함할 수 있으며, 상기 제7 트랜지스터(TR7)는 P-타입 트랜지스터이며, 제8 트랜지스터(TR8)는 N-타입 트랜지스터일 수 있다.
이때, 상기 제7 및 제8 트랜지스터(TR7, TR8)는 일 실시예로 MOSFET일 수 있으며, 각각의 게이트로 제1 제어 신호(G1)를 제공받을 수 있다. 또한, 상기 제7 트랜지스터(TR7)는 소스를 통해 구동 전압(VDD)을 제공받을 수 있으며, 상기 제8 트랜지스터(TR8)의 드레인은 상기 제3 트랜지스터(TR3)의 드레인과 접속될 수 있다.
상기 수신 스위치부(300)는 수신 포트(11)와 상기 공통 포트(10) 사이의 신호 전달 경로를 스위칭 동작을 수행하여 도통 또는 차단할 수 있다. 또한, 상기 송신 스위치부(400)는 송신 포트(12)와 상기 공통 포트(10) 사이의 신호 전달 경로를 스위칭 동작을 수행하여 도통 또는 차단할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 고주파 스위치는 송신 모드 또는 수신 모드로 동작할 수 있다.
이때, 상기 송신 스위치부(400)는 상기 송신 모드에서 공통 포트(10)와 송신 포트(12) 사이의 신호 전달 경로를 스위칭 동작을 수행하여 도통시킬 수 있으며, 이 경우, 상기 수신 스위치부(300)는 상기 공통 포트(10)와 수신 포트(11) 사이의 신호 전달 경로를 스위칭 동작을 수행하여 차단시킬 수 있다.
즉, 상기 송신 모드에서 상기 수신 스위치부(300)의 동작에 대해 먼저 설명하면, 로우 신호가 제2 트랜지스터(TR2)의 게이트에 제공되어, 상기 제2 트랜지스터(TR2)는 턴 오프 상태가 된다. 또한, 하이 신호가 상기 제1 인버터부(320)에 포함되는 제5 및 제 트랜지스터(TR5, TR6)에 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제5 트랜지스터(TR5)는 턴 오프 상태가 되며, 상기 제6 트랜지스터(TR6)는 턴 온 상태가 된다. 이때, 상기 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트 전압(Vg)와 상기 제1 트랜지스터(TR1)의 소스 전압(Vs)이 같은 전위를 유지함으로써, 상기 제1 트랜지스터(TR1)는 턴 오프 상태를 유지할 수 있다.
반면에, 상기 송신 모드에서 상기 송신 스위치부(400)는, 하이 신호가 제4 트랜지스터(TR4)의 게이트에 제공되어, 상기 제4 트랜지스터(TR4)는 턴 온 상태가 된다. 또한, 로우 신호가 상기 제2 인버터부(420)에 포함되는 제7 및 제8 트랜지스터(TR7, TR8)에 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제7 트랜지스터(TR7)는 턴 온 상태가 되며, 상기 제8 트랜지스터(TR8)는 턴 오프 상태가 된다. 따라서, 상기 제3 트랜지스터(TR3)의 게이트 전압이 구동 전압(VDD)이 되면서 상기 제3 트랜지스터(TR3)도 턴 온 상태가 될 수 있다.
즉, 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트-소스(gate-source) 전압 레벨을 상기 제1 트랜지스터(TR3)의 문턱(threshold) 전압 레벨 이하로 유지하여, 대 신호(large signal)에서도 제1 트랜지스터(TR1)가 원치 않게 턴 온 상태로 전환되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 수신 스위치부(300)는 상기 수신 모드에서 공통 포트(10)와 수신 포트(11) 사이의 신호 전달 경로를 스위칭 동작을 수행하여 도통시킬 수 있으며, 이 경우, 상기 송신 스위치부(400)는 상기 공통 포트(10)와 송신 포트(12) 사이의 신호 전달 경로를 스위칭 동작을 수행하여 차단시킬 수 있다.
즉, 상기 수신 모드에서 상기 수신 스위치부(300)의 동작에 대해 먼저 설명하면, 하이 신호가 제2 트랜지스터(TR2)의 게이트에 제공되어, 상기 제2 트랜지스터(TR2)는 턴 온 상태가 된다. 또한, 로우 신호가 상기 제1 인버터부(320)에 포함되는 제5 및 제6 트랜지스터(TR5, TR6)에 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제5 트랜지스터(TR5)는 턴 온 상태가 되며, 상기 제6 트랜지스터(TR6)는 턴 오프 상태가 된다. 따라서, 상기 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트 전압이 구동 전압(VDD)이 되면서 상기 제1 트랜지스터(TR1)도 턴 온 상태가 될 수 있다.
반면에, 상기 수신 모드에서 상기 송신 스위치부(400)는, 로우 신호가 제4 트랜지스터(TR4)의 게이트로 제공되며, 상기 제4 트랜지스터(TR4)는 턴 오프 상태가 된다. 또한, 하이 신호가 상기 제2 인버터부(420)에 포함되는 상기 제7 및 제8 트랜지스터(TR7, TR8)에 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제7 트랜지스터(TR7)는 턴 오프 상태가 되며, 상기 제8 트랜지스터(TR8)는 턴 온 상태가 된다. 이때, 상기 제3 트랜지스터(TR3)의 게이트 전압(Vg)와 상기 제3 트랜지스터(TR3)의 드레인 전압(Vd)이 같은 전위를 유지함으로써, 상기 제3 트랜지스터(TR3)는 턴 오프 상태를 유지할 수 있다. 즉, 제3 트랜지스터(TR3)의 게이트-드레인(gate-drain) 전압 레벨을 상기 제3 트랜지스터(TR3)의 문턱(threshold) 전압 레벨 이하로 유지하여, 대 신호(large signal)에서도 제3 트랜지스터(TR3)가 원치 않게 턴 온 상태로 전환되는 것을 방지할 수 있다.
도8은 도5에 도시한 고주파 스위치에 션트부를 추가된 회로도이다.
도8을 참조하면, 본 발명에 따른 고주파 스위치는 제1 션트부(500) 및 제2 션트부(600)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 션트부(500)는 상기 수신 포트(11)와 상기 수신 스위치부(300) 사이에 접속되어 상기 수신 포트(11)와 접지 사이의 신호 전달 경로를 도통 또는 차단할 수 있다. 이때, 상기 제1 션트부(500)는 서로 직렬 연결되는 복수의 스위치 소자를 포함할 수 있으며, 복수의 스위치 소자 각각은 제어단에 제2 제어 신호(G2)를 제공받아 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
상기 제2 션트부(600)는 상기 송신 포트(12)와 상기 송신 스위치부(400) 사이에 접속되어 상기 송신 포트(12)와 접지 사이의 신호 전달 경로를 도통 또는 차단할 수 있다. 이때, 상기 제2 션트부(600)는 서로 직렬 연결되는 복수의 스위치 소자를 포함할 수 있으며, 복수의 스위치 소자 각각은 제어단에 제1 제어 신호(G1)를 제공받아 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 스위치 회로부
200: 인버터부
300: 수신 스위치부
310: 제1 스위치부
320: 제1 인버터부
400: 송신 스위치부
410: 제2 스위치부
420: 제2 인버터부
500: 제1 션트부
600: 제2 션트부

Claims (11)

  1. 서로 직렬 연결되는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 트랜지스터의 제어단에 제1 제어 신호가 제공되는 스위치 회로부; 및
    상기 제1 트랜지스터의 제어단과 상기 제1 트랜지스터의 제1단 사이에 접속되는 인버터부; 를 포함하고,
    상기 인버터부는, 제2 제어 신호를 제공받아 상기 제1 트랜지스터의 게이트-소스(gate-source) 전압 레벨을 상기 제1 트랜지스터의 문턱(threshold) 전압 레벨 이하로 유지하며,
    상기 제1 및 제2 제어 신호의 레벨은 서로 상보적인 스위칭 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인버터부는,
    서로 직렬 연결되는 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제3 트랜지스터는 P-타입 트랜지스터이며, 상기 제4 트랜지스터는 N-타입 트랜지스터인 스위칭 회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제3 및 제4 트랜지스터는,
    상기 제2 제어 신호를 각각의 제어단에 제공받아 서로 상보적으로 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 회로.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제3 트랜지스터는,
    제1단이 상기 제1 트랜지스터의 제어단과 접속되고, 제2단을 통해 구동 전압을 제공받는 스위칭 회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 인버터부는,
    상기 제2 트랜지스터가 턴 오프 되는 경우, 상기 제1 트랜지스터의 제어단과 상기 제1 트랜지스터의 제1단의 전압차를 동일하게 유지하는 스위칭 회로.
  6. 안테나와 접속하여 고주파 신호를 송수신하는 공통 포트;
    수신 모드에서 상기 공통 포트와 수신 포트 사이의 신호 전달 경로를 스위칭 동작을 수행하여 도통하는 수신 스위치부; 및
    송신 모드에서 상기 공통 포트와 송신 포트 사이의 신호 전달 경로를 스위칭 동작을 수행하여 도통하는 송신 스위치부; 포함하고,
    상기 수신 스위치부는, 상기 공통 포트와 상기 수신 포트 사이에 서로 직렬 연결되는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 갖는 제1 스위치부 및 상기 제1 트랜지스터의 제어단과 상기 제1 트랜지스터의 제1단 사이에 접속되는 제1 인버터부를 포함하고,
    상기 송신 스위치부는, 상기 공통 포트와 상기 송신 포트 사이에 서로 직렬 연결되는 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터를 갖는 제2 스위치부 및 상기 제3 트랜지스터의 제어단과 상기 제3 트랜지스터의 제2단 사이에 접속되는 제2 인버터부를 포함하는 고주파 스위치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 송신 모드에서,
    로우(low) 신호가 상기 제2 트랜지스터의 제어단에 제공되고, 하이(high) 신호가 상기 제1 인버터부에 제공되며, 상기 제1 인버터부는 상기 하이 신호에 따라 상기 제1 트랜지스터의 게이트-소스(gate-source) 전압 레벨을 상기 제1 트랜지스터의 문턱(threshold) 전압 레벨 이하로 유지하며,
    상기 하이 신호가 상기 제4 트랜지스터의 제어단에 제공되고, 상기 로우 신호가 상기 제2 인버터부에 제공되며, 상기 제2 인버터부는 상기 로우 신호에 따라 외부로부터 구동 전압을 제공받아 상기 제3 트랜지스터를 턴 온 시키는 고주파 스위치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 수신 모드에서,
    하이(high) 신호가 상기 제2 트랜지스터의 제어단에 제공되고, 로우(low) 신호가 상기 제1 인버터부에 제공되며, 상기 제1 인버터부는 상기 로우 신호에 따라 외부로부터 구동 전압을 제공받아 상기 제1 트랜지스터를 턴 온 시키며,
    상기 로우 신호가 상기 제4 트랜지스터의 제어단에 제공되고, 상기 하이 신호가 상기 제2 인버터부에 제공되며, 상기 제2 인버터부는 상기 하이 신호에 따라 상기 제3 트랜지스터의 게이트-드레인(gate-drain) 전압 레벨을 상기 제3 트랜지스터의 문턱(threshold) 전압 레벨 이하로 유지하는 고주파 스위치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제1 인버터부는,
    서로 직렬 연결되는 제5 트랜지스터 및 제6 트랜지스터를 포함하고, 상기 제5 트랜지스터는 P-타입 트랜지스터이며, 상기 제6 트랜지스터는 N-타입 트랜지스터이고,
    상기 제2 인버터부는,
    서로 직렬 연결되는 제7 트랜지스터 및 제8 트랜지스터를 포함하고, 상기 제7 트랜지스터는 P-타입 트랜지스터이며, 상기 제8 트랜지스터는 N-타입 트랜지스터인 고주파 스위치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제5 트랜지스터는 제1단이 상기 제1 트랜지스터의 제어단과 접속되고, 제2단을 통해 구동 전압을 제공받으며,
    상기 제7 트랜지스터는 제2단이 상기 제3 트랜지스터의 제어단과 접속되고, 제1단을 통해 구동 전압을 제공받는 고주파 스위치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 수신 포트와 상기 수신 스위치부 사이에 접속되어 상기 수신 포트와 접지 사이의 신호 전달 경로를 도통 또는 차단하는 제1 션트부; 및
    상기 송신 포트와 상기 송신 스위치부 사이에 접속되어 상기 송신 포트와 접지 사이의 신호 전달 경로를 도통 또는 차단하는 제2 션트부; 를 더 포함하는 고주파 스위치.
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