TWI360942B - Rf application circuit - Google Patents
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Description
1360942 21334twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種射頻應用電路，且特別是有關於一 種利用二個雙載子電晶體所組成之開關組，並應用於共振 電路之電容單元内的射頻應用電路。 【先前技術】 傳統應用於射頻電路(RF circuit)中的電感電容濾波器 (LC filter)或電感電容振逯器(lc oscillator) ’其内部之電威 電容共振電路(LC tank)中用以當作電容庫（capadtance bank)内的切換開關（switch)元件，其大部分皆是採用N通 道金氧半導體(N-channel Metal-Oxide-Semiconductor，以下 簡稱NMOS)電晶體來實行之。而主要之原是因為NM〇s 電晶體之閘極端(gate side)與汲極端(drain side)間為相互隔 離，故當NMOS電晶體處在切換導通狀態時，不合影變: 直流準位。 胃〜θ 然而，習知以NMOS電晶體來當作電感電容共振電路 中之電容庫的切換開關元件時，會因為NM〇s電晶體在導 通(turn 0n)時的阻值過高，而導致其所應用的射頻電路較 為耗電。而針對上述所提及之問題，習知之解決方式亦^ 使用多個NMOS電晶體並聯在一起，藉此以降低其導通阻 值過高之缺點，但可想而知的是，當多個NM〇s電晶體並 聯在起時，此切換開關元件大小會變大，且其截止時的 寄生電谷(parasitic capacitance)值亦會隨之提升。 依據上述，為了要降mNM0S電晶體導通時的導通阻 5 21334twf.doc/n 上述 應用電路為振盪器。 、寺丨時，本發明之射頻 上述佳實施例所述之射頻應用電路，t中* 上迎王動電路的電路特性且 ，、τ當 應用電路為帶通放大器。’、s’’時’本發明之射頻 本發明所提供的射頻應用電 在反主動區域(reverse activpr ./、猎由至乂―對操作 成的開關組，來取代f知：二 =大據主广的電路特性(亦即為負電阻特 功能传為iiii大^ί發明所提供的射頻應用電路之 力此係為㈣放大0振盪器。藉此，不但可 電晶體所能達成之功效，且更可崎低切換開= 件(二亦即開關組)大小、導通時的導通阻值、截止時的寄生 電容值及其㈣_電路的功率消耗，並且可以提升 電容共振電路之電容庫的解析度，且其射頻應 功 效也隨之提升。 W功 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明頻 易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附·， 作洋細說明如下。 【實施方式】 圖1繪示為依照本發明較佳實施例之射頻應用電路 100的電路方塊圖。請參照圖i，於本實施例之射頻應用電 路100包括共振電路101、主動電路103，以及控制單元 1360942 21334twf.doc/n 105其中’共振電路101係由電感單元i〇3a與電容單元 1〇3b所組成，共振電路1〇1係為電感電容共振電路(LC tank)。 本實施例之射頻應用電路100會依據主動電路1〇3的 電路特性而決定其功能。也就是說，當主動電路的電 路特性具放大器特性時，射頻應用電路1〇〇之功能就為帶 通放大器（band pass amplifier);而當主動電路1〇3的電路 ，性具負電阻特性時，射頻應用電路⑽之功能就為振盡 裔（oscillator)’故依據射頻應用電路1〇〇在不同功能的狀熊 下上述電感單元l〇3a的電感L1與L2會與電容單元1〇3b 中的電容Cl與C2會產生對應的共振頻率。 一般而言，具有能提供放大轉性及負電阻特性的主 ，電路103 ’其仙該發明領域具有通f知識者 知，故在此並不再加以贅述之。 田了 於本實施例中，共振電路1〇1之電感單元ι〇 感L1及L2所组成，φ 士式T , t 由寬 ……心 電感1與[2彼此串接，且與電 谷=1〇3b並接在一起，而電感U與U的串接處“ j收-電源裝置(例如可以為電源供應器， 所: rirff3b係由__正整數)電容、=且 係由電容C1、開關組SW *電容C2 ’依序串聯而成，並當開關組 時，1所對庫的雪六f在—起；而當開_SW戴止 手”所對應的電夺C1與C2會斷路，藉此而決定電容單 8 21334twf.doc/n 元103b的總電容值。 一般而言，反 電容值變動”合電容組内的電容C1與C2所設計的 通常會加入較大’也亦因如此，電容單元腿 壓^而容二極體串接肋成，並依據一可變電
是由電容、、〇各值。於本實施例中’微調電容單元MCU 壓變容二極F nl4及壓變容三極體m、Μ所組成，且於 以達到當作数tD2的串接處接收可變電壓VR，藉此 乍散調-电谷單元1〇3b之電容值的功效。 — 工制如虎CS卜CS2及CS3的狀態而決 且母-_關組sw具有—對集極(⑽e 極 平行互接且基極(㈣相接的雙載子接面電晶體 所組成，並操作於反主動區K(reverse active 。其中，當每—個關組sw内之相接在—起的雙 雔巷電晶體η、T2之基極電壓高於其對接在-起的 又载子接面電晶體Th Τ2之集極與射極時即導通， 否則’則戴止。 步地，電容單元騰内的每一個開關組sw係由 雷Λ為正整數)雙載子接面電晶體所組成。以下將先以 =各早兀103b内的每一個開關組sw具有—對（亦即κ= 又载子接面電晶體T1與Τ2為例來說明，但並不限制於 、匕一其中，電晶體Τ1與Τ2之基極(base)彼此耦接在—起， 並文控制單元105所輪出的控制訊號CS3控制、電晶體 1360942 21334twf.doc/n T1之集極(collector)與電晶體T2之射極㈣泔㈣彼此耦接 在:起，並父控制單元1〇5所輪出的控制訊號cS1控制， 而電晶體τι之射極(emitter)與電晶體T2之集極(c〇丨丨ect〇r) 彼此搞接在-起，並受控制單元1〇5所輸出的控制訊號 CS2控制。故當控制單元1〇5所輸出之控制訊號匚幻的電 屢準位高於C S1與C S 2的電壓準位時，開關组s w係會導 通；反之’開關組SW則截止。
依據上述，將電晶體T1與T2操作在反主動區域，乃 是因為當開關组SW導通(turn οη)時會形成一循環電流 (circulating current)，亦即由電晶體耵與Τ2之射極流向集 極’故可使得射頻應用電路⑽較為省電，崎低其整體 的消耗功率。本實施例僅使用二個電晶體Τ1與Τ2所組成 的開關組sw，其體積大小亦㈣知所使用的乡個ν職 電晶體並接所形成的切換開關體積來的小。 接者，圖2緣示為本發明另一實施例中電容單元咖
=:=，喝由二對(亦即Κ=2)雙載子接面電 曰曰體所成的^•路示意圖。請合併參照圖1及圖2,雷曰 體Τ卜Τ2、Τ3及Τ4之基極彼此_在—起，並受控制^ 兀1〇5所輸出的控制訊號CS3控制、電晶體η、f 極與電晶體T2、T4之射極彼此純在—起，並受= 凡1〇5所輸出的控制訊號⑶控制，而電晶體工早 晶體T2、T4之集極彼此麵接在—起，並受‘ 早兀105所輪出的控制訊號CS2控制。苴中， 工 的開關組SW是由2對雙載子接面電晶體所料， -l 21334twf.doc/n ==:對開關組^之運作方式類似，故在此並不 -射提的是’在此另—實施例之開關組SW因由 皆合錄大，所的射頻應用電路之功率消耗 同二通時的導通阻值會變更小。然而，因其 二二呆·^反主動區域，故#其導通時亦會_彳《*« :開開者可依實際需求而選擇所需的如圖1或圖2 /[ ，甚至可將每一開關組SW内提升至-對以 3雙載子接面電晶體，如此皆可達到本發=玆： W圖3繪示為運用本發明之開關組sw盥習知運用 ==的開關在具有相輸時的寄生電容條= 與#值橫軸代表頻率，而縱軸各別代表電阻值 二】Γ g °月 > 照圖3 ’ *圖3的模擬比較圖300中可明 別ί 值各別為瓜與η·6Ω，而其寄生電容值各 有it fir知道，本實施撕運用的開_sw可以 有效=改善習知採用觀0S電晶體所產生的問題。 發明月是提供一種射頻應用電路。依據本 、〃月_ /、稭由利用—對雙載子接面電晶體所組成的 開關組’將其操作在反主動區域(謎rseac加 以 用的麵os電晶體，接著再依據主動= 電路特性（亦即為負電阻特性或放大器特性），以決定本發 11 1360942 21334twf.doc/n 明所提供的射頻應用電路之功能係為帶通放大器或振遂 态。藉此’本發明之開關組不但可以達到習知NMOS電晶 體所能達成之功效，且更可以降低運用在電感電容共曰 路之電容單元的切換開關元件大小、導通時的導通阻值、 截止時的寄生電容值及其射頻應用電路的功率消耗，如此 而使得電感電容共振電路之電容單元的解析度提升，且1 射頻應用電路的功效也隨之提升。
本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 \任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之精神 範^§可作⑽之更動與潤飾’因此本發明之保護 细之”專利範_界定者為準。 【圖式簡單說明】 電路$塊i Γ 4依S?、本發明触實關之魏朗電路的
開關===:;實施例中電容單元内的每-個 圖3终示為、重田+面電晶體所組成的電路示意圖。 晶體的開^1*用本發明之開關組與習知運用NM Ο S電 = 具有相㈣切的寄生電容條件下的模私匕 【主要元件符號說明】 100 :射頻應用電路 :共振電路 103 :主動電路 103a :電感單元 12 1360942 21334twf.doc/n 103b :電容單元 MCU :微調電容單元 105 :控制單元
Cl、C2、C3、C4 :電容 LI、L2 :電感
Vdd .糸統電源 SW :開關組 ΤΙ、T2、T3、T4 :雙載子接面電晶體 Dl、D2 :壓變容二極體 CS1〜CS3 :控制訊號 VR :可變電壓 13
Claims (1)
- 6 日修正本 100-12-6 十、申請專利範圍： 1.一種射頻應用電路，包括： 一共振電路，具有一電感單元與一 ^輕接該電感單元，該電容單元依據 組包括至少一對雙载子接面電晶體，該對^子 體的其中之—雙載子接面電晶體的集極與另—雔載子接: 且該對雙載子接面電晶:之基極相 ν為正;2 ::面電晶體係操作在-反主動區域， 而二Ϊ電路’耦接該共振電路，依據其電路特性，進 而決定該射頻應用電路之功能。 迴 括-=請專，第1項所述之射頻應用電路，更包 电導装：：輸出多數健制訊號以控制該些開關 對接的i㈣L虽每一該些開關組之基極電壓高於其他 子接的集極與射極電壓時導通，反之則截止。 該電3容第2項所述之射賴用轉，其中 N個電容組，每一該些電容組係由 關；與一第二電容依序串聯而成，其中當二 * ' 開關組所對應的該第一電容與該第二電容 之該總則，該卩视輯路，義決定該電容單元 4.如申睛專利範圍第3項所述之射頻應用電路，其中 丄湖942 -Λ 100-12-6 該電容單元更包括一微調電容單元，其與該些電容組並 接’該微調電容單元係由多個壓變容二極體串接所組成， 並依據一可變電壓而決定其電容值。 5.如申請專利範圍第1項所述之射頻應用電路，其中 該電感單元包括： 一第一電感；以及一第二電感，其中該第一電感與該第二電感串接，並 由串接處施加一系統電源以供該主動電路使用。電 _ 6·如申請專利範圍第1項所述之射頻應用電路，其中 該主動電路之該電路特性為負電阻特性時，該射頻應用 路之功能係為一振盪器。 制第1顿述之㈣躺電路，其中 該電路特性為放大器特性時，該射頻應用 電路之功此係為一帶通放大器。15
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