TWI666841B

TWI666841B - 信號開關裝置

Info

Publication number: TWI666841B
Application number: TW107125264A
Authority: TW
Inventors: 陳智聖; 李宗翰; 趙傳珍
Original assignee: 立積電子股份有限公司
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2019-07-21
Also published as: CN110739948A; TW202008674A; US11165249B2; US20200028357A1; CN110739948B

Abstract

一種信號開關裝置，包括信號控制開關、開關電路、隔絕電容以及突波電流宣洩電路。信號控制開關耦接在第一信號收發端與第二信號收發端間，依據第一控制信號以被導通或斷開。開關電路具有至少一第一電晶體，開關電路的第一端耦接至第一信號收發端，並受控於第二控制信號以被導通或斷開。隔絕電容耦接在開關電路的第二端以及參考電位端間。突波電流宣洩電路具有至少一第二電晶體，突波電流宣洩電路耦接在開關電路的第二端與參考電位端間。第二電晶體於突波電流產生時，宣洩突波電流，並於信號開關裝置正常操作時依據第一偏壓電壓被斷開。

Description

信號開關裝置

本發明是有關於一種信號開關裝置，尤指一種在突波電流產生時有效宣洩突波電流的信號開關裝置。

在習知的技術領域中，信號開關裝置可在信號收發端上設置對應的分流電路。在當信號收發端執行信號傳收動作時，對應的分流電路被斷開，相對的，在當信號收發端不執行信號傳收動作時，對應的分流電路被導通以避免使信號被錯誤地傳送至不動作的信號收發端中。

值得注意的，當習知技術的信號開關裝置上發生突波電流時，為使信號開關裝置中的電子元件不致受到突波電流的損壞，常需要設置突波電流防護元件，以進行突波電流的宣洩動作。然而，習知技術中的突波電流防護元件，常需要很大的電路面積，且其所產生的寄生效應，也造成信號開關裝置所傳輸的高頻信號的信號品質下降，無論在產品成本上以及產品表現度上，皆造成負面的影響。

本發明提供一種信號開關裝置，在突波電流產生時有效宣洩突波電流。

本發明的信號開關裝置包括第一信號控制開關、第一開關電路、第一隔絕電容以及第一突波電流宣洩電路。第一信號控制開關耦接在第一信號收發端與第二信號收發端間，用以依據第一控制信號以被導通或斷開。第一開關電路具有至少一第一電晶體，第一開關電路的第一端耦接至第一信號收發端與第一信號控制開關之間，第一開關電路用以受控於第二控制信號以被導通或斷開。第一隔絕電容耦接在第一開關電路的第二端以及參考電位端間。第一突波電流宣洩電路具有至少一第二電晶體，第一突波電流宣洩電路耦接在第一開關電路的第二端與參考電位端間。至少一第二電晶體用以於突波電流產生時，宣洩突波電流，並於信號開關裝置正常操作時依據第一偏壓電壓被斷開。

本發明的另一信號開關裝置包括第一信號控制開關、第一開關電路、第一隔絕電容、第二隔絕電容以及第一突波電流宣洩電路。第一信號控制開關耦接在第一信號收發端與第二信號收發端間，用以依據第一控制信號以被導通或斷開。第一開關電路具有至少一第一電晶體，第一開關電路的第一端耦接至第一信號收發端與第一信號控制開關之間，第一開關電路用以受控於第二控制信號以被導通或斷開。第一隔絕電容與第一信號控制開關串聯耦接在第一信號收發端與第二信號收發端間，用以使第一信號控制開關透過第一隔絕電容耦接至第一信號收發端與第二信號收發端的其中之一。第二隔絕電容耦接在第一開關電路的第二端以及參考電位端間。第一突波電流宣洩電路具有至少一第二電晶體。第一突波電流宣洩電路具有第一端及第二端分別耦接至第一隔絕電容的第一端與第二端，第二電晶體用以於突波電流產生時，宣洩突波電流，第二電晶體於信號開關裝置正常操作時依據第一偏壓電壓被斷開。

本發明的又一信號開關裝置包括第一信號控制開關、第一開關電路、第一隔絕電容、第一突波電流宣洩電路、第二信號控制開關、第二開關電路、第二隔絕電容以及第二突波電流宣洩電路。第一信號控制開關耦接在第一信號收發端以及第二信號收發端間，用以依據第一控制信號以被導通或斷開。第一開關電路具有至少一第一電晶體，第一開關電路的第一端耦接至第一信號收發端與第一信號控制開關之間，第一開關電路並用以受控於第二控制信號以被導通或斷開。第一隔絕電容耦接在第一開關電路的第二端與參考電位端間。第一突波電流宣洩電路具有至少一第二電晶體，第一突波電流宣洩電路耦接在第一開關電路的第二端與參考電位端間，至少一第二電晶體用以於突波電流產生時，宣洩突波電流，並於該信號開關裝置正常操作時依據第一偏壓電壓被斷開。第二信號控制開關耦接在第三信號收發端以及第二信號收發端間，用以受控於第三控制信號以被導通或斷開。第二開關電路具有至少一第三電晶體，第二開關電路的第一端耦接至第三信號收發端與第二信號控制開關之間，第二開關電路用以受控於第四控制信號以被導通或斷開。第二隔絕電容耦接在第二開關電路的第二端與參考電位端間。第二突波電流宣洩電路具有至少一第四電晶體，第二突波電流宣洩電路耦接在第二開關電路的第二端與參考電位端間，至少一第四電晶體用以於突波電流產生時，宣洩突波電流，並於信號開關裝置正常操作時依據第二偏壓電壓被斷開。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的信號開關裝置的示意圖。信號開關裝置100包括信號控制開關SW1、開關電路110、隔絕電容ISC1以及突波電流宣洩電路120。信號控制開關SW1耦接在信號收發端RX1與信號收發端RFC間，信號控制開關SW1並受控於控制信號VC1以被導通或斷開。開關電路110的第一端耦接至信號收發端RX1與信號控制開關SW1之間，開關電路110的第二端則耦接至隔絕電容ISC1的第一端，開關電路110用以受控於控制信號VC2以被導通或斷開。在本實施例中，開關電路110具有至少一電晶體T1，其中電晶體T1的第一端耦接至信號收發端RX1與信號控制開關SW1之間，電晶體T1的第二端耦接至隔絕電容ISC1的第一端，且電晶體T1的控制端接收控制信號VC2。電晶體T1依據控制信號VC2以被導通或被斷開。在另一實施例中，開關電路110可具有多個相互串接於信號收發端RX1與隔絕電容ISC1間的電晶體T1，多個第一電晶體的控制端共同接收控制信號VC2。

在本實施例中，信號收發端RX1和RFC可用以接收或傳送射頻(Radio Frequency, RF)信號。

開關電路110以及隔絕電容ISC1用以形成一分流(shunt)路徑，隔絕電容ISC1的第一端耦接至開關電路110的第二端，且隔絕電容ISC1的第二端耦接至參考電位端GND，而在本實施例中，參考電位端GND可以提供接地電壓或是共同電壓。此外，突波電流宣洩電路120具有第一端與第二端，其第一端耦接在隔絕電容ISC1的第一端與開關電路110的第二端之間，其第二端耦接參考電位端GND。突波電流宣洩電路120具有至少一電晶體T2，其中電晶體T2的第一端耦接至突波電流宣洩電路120的第一端，電晶體T2的第二端耦接至突波電流宣洩電路120的第二端，且電晶體T2的控制端用以接收偏壓電壓VB1。也就是說，突波電流宣洩電路120及其所具有的電晶體T2可與隔絕電容ISC1並聯耦接。在此請注意，在信號開關裝置100正常操作時，電晶體T2可持續接收偏壓電壓VB1並依據偏壓電壓VB1以保持在被斷開的狀態。在另一實施例中，突波電流宣洩電路120可具有多個彼此串接的電晶體T2，共同接收偏壓電壓VB1並依據偏壓電壓VB1以保持在被斷開的狀態。

關於信號開關裝置100的動作細節，當要在信號收發端RX1以及RFC間進行信號傳收動作時，信號控制開關SW1可依據控制信號VC1以被導通。因此，信號可在信號收發端RX1以及RFC間進行信號傳輸。而在此同時，開關電路110中的電晶體T1則可依據控制信號VC2以被斷開，以避免信號洩漏到參考電位端GND造成能量的損失。相對的，當不要在信號收發端RX1以及RFC間進行信號傳收動作時，信號控制開關SW1可依據控制信號VC1以被斷開。因此，可避免信號在信號收發端RX1以及RFC間進行信號傳輸。而在此同時，開關電路110中的電晶體T1則可依據控制信號VC2以被導通，並用以分流經由信號控制開關SW1的斷開電容（Coff）向信號收發端RX1洩漏的信號，進一步避免信號送出至信號收發端RX1。也就是說，在信號開關裝置100正常操作時，電晶體T1以及信號控制開關SW1的被導通或被斷開的狀態是相反的。在此所提及的斷開電容，為當信號控制開關SW1被斷開時所具有的寄生電容。

在另一方面，在信號開關裝置100正常操作時，透過突波電流宣洩電路120中維持被斷開的電晶體T2，減少突波電流宣洩電路120對傳收的射頻信號品質的影響。

值得注意的，當突波電流產生於信號開關裝置100上時（非正常操作時），突波電流宣洩電路120中的電晶體T2可用以宣洩突波電流，並使信號開關裝置100中的電路元件，以及與信號開關裝置100相連接的電路元件不易受到突波電流的損害。在本實施例中，電晶體T2可在突波電流發生的瞬間被導通，並透過提供通道來宣洩突波電流。其中，電晶體T2可透過將突波電流宣洩至參考電位端GND，來進行突波電流的宣洩動作。

此外，在本發明另一實施例中，開關電路110更包括一耦合電容，耦接在電晶體T1的第一端與控制端VC2之間，用以使電晶體T1能通過更多的突波電流。

值得一提的，為了減少製程的複雜度，在本發明實施例中，電晶體T1以及T2可以皆為增強型的電晶體，或者也可以皆為空乏型的電晶體。在本發明另一實施例中，電晶體T1以及T2可以皆為N型的電晶體，或者也可以皆為P型的電晶體。

以下請參照圖1以及圖2A，其中圖2A繪示本發明實施例的偏壓電壓產生機制的示意圖。在本發明實施例中，電晶體T2所接收的偏壓電壓VB1可以由偏壓電壓產生器210來提供。關於偏壓電壓產生器210的實施方式，則請參照圖2B-2G繪示的偏壓電壓產生器的實施方式的電路圖。在圖2B中，偏壓電壓產生器210包括兩個串接的反相器（inverter）IV1、IV2以及由電阻R221和電容C221所構成的延遲電路。反相器IV1、IV2串接在電晶體T2的控制端與一內部節點REF間。反相器IV1的輸出端提供偏壓電壓VB1，並耦接至電晶體T2的控制端，反相器IV1的輸入端則耦接至反相器IV2的輸出端，反相器IV2的輸入端耦接至內部節點REF。電阻R221和電容C221依序串接於一參考電壓接收端及參考電位端GND間，參考電壓接收端用以接收參考電壓VCC，內部節點REF耦接於延遲電路中的電阻R221與電容C221之間。此外，電阻R221的一端接收參考電壓VCC，電阻R221的另一端耦接至內部節點REF。電容C221的第一端則耦接至內部節點REF，電容C221的第二端則耦接至參考電位端GND。延遲電路透過電阻R221以提供參考電壓VCC至內部節點REF。反相器IV1、IV2依據前述的輸入電壓以產生高電壓準位的偏壓電壓VB1。在本實施方式中，電晶體T2可以是P型的增強型電晶體。在本實施方式中，反相器的數量為偶數，數量的大小沒有固定的限制。在信號開關裝置100正常操作時，偏壓電壓產生器210所提供的偏壓電壓VB1的高電壓準位，可與參考電壓VCC的電壓準位相同，維持電晶體T2被斷開。增強型電晶體例如是增強型場效電晶體(E-FET)、增強型假晶高速電子移動電晶體(E-pHEMT)或增強型接面場效電晶體(E-JFET)。

圖2C繪示本發明另一實施例的偏壓電壓產生器的實施方式的電路圖，偏壓電壓產生器210包括一個於輸出端產生偏壓電壓VB1的反相器IV1。本實施例的電阻R231和電容C231的耦接方式與作動原理，分別與圖2B的電阻R221和電容C221類似，在此不再贅述。本實施例的反相器IV1的輸出端提供低電壓準位的偏壓電壓VB1，並耦接至電晶體T2的控制端，反相器IV1的輸入端則耦接至內部節點REF。在本實施方式中，電晶體T2可以是N型的增強型電晶體，在信號開關裝置100正常操作時，維持電晶體T2被斷開。在本實施方式中，反相器的數量為奇數，數量的大小沒有固定的限制。

圖2B與圖2C的實施例中，在當參考電壓VCC產生時，延遲電路可依據參考電壓VCC來提供輸入電壓至內部節點REF。當信號開關裝置100正常操作時，且在參考電壓VCC處於穩態狀態下，延遲電路則持續提供等於參考電壓VCC的輸入電壓到反相器IV1、或IV1與IV2，並使反相器IV1產生實質上使電晶體T2維持被斷開的偏壓電壓VB1，以減少突波電流宣洩電路120對傳收的射頻信號品質的影響。當突波電流產生時，延遲電路提供維持至少一定時間的低電壓準位，並使反相器IV1產生實質上使電晶體T2導通的偏壓電壓VB1，如此一來，突波電流可透過被導通的電晶體T2來進行宣洩動作，有效保護電路元件不易被突波電流所損壞。

在圖2D中，偏壓電壓產生器210包括電阻R241。電阻R241的一端耦接至一參考電壓端以接收參考電壓VCC，其另一端則耦接至電晶體T2的控制端，並提供偏壓電壓VB1。在本實施方式中，電晶體T2可以是P型的增強型電晶體。當信號開關裝置100正常操作時，電阻R241提供等於參考電壓VCC的偏壓電壓VB1，維持電晶體T2被斷開。

在圖2E中，偏壓電壓產生器210由傳輸導線W1所構成。傳輸導線W1連接在電晶體T2的控制端以及參考電位端GND間。當信號開關裝置100正常操作時，傳輸導線W1產生的偏壓電壓VB1等於參考電位端GND上的電壓，並提供偏壓電壓VB1至電晶體T2的控制端。在本實施方式中，電晶體T2可以是N型的增強型電晶體。在另一實施方式中，傳輸導線W1的一端可連接至一參考電壓接收端以接收參考電壓VCC，其另一端則連接電晶體T2的控制端，電晶體T2可以是P型的增強型電晶體。

在圖2F中，偏壓電壓產生器210包括電阻R241。電阻R241的一端產生偏壓電壓VB1，電阻R241的另一端耦接至參考電位端GND。電阻R241產生的偏壓電壓VB1等於參考電位端GND上的電壓，並提供偏壓電壓VB1至電晶體T2的控制端。在本實施方式中，電晶體T2可以是N型的增強型電晶體。

在圖2G中，偏壓電壓產生器210包括電容C251以及電阻R251。電容C251的第一端耦接至電晶體T2的第一端，電容C251的第二端接至電晶體T2的控制端以及電阻R251的第一端。電阻R251的第二端則耦接至參考電位端GND，並產生偏壓電壓VB1。在本實施方式中，電晶體T2可以是N型的增強型電晶體。

圖2D至圖2G的實施例中，當信號開關裝置100正常操作時，藉由參考電壓VCC或參考電位端GND上的電壓，偏壓電壓產生器210產生實質上使電晶體T2維持被斷開的偏壓電壓VB1，以減少突波電流宣洩電路120對傳收的射頻信號品質的影響。當突波電流產生時，電晶體T2的突波電流宣洩路徑被觸發導通，如此一來，突波電流可透過被導通的電晶體T2的突波電流宣洩路徑來進行宣洩動作，有效保護電路元件不易被突波電流所損壞。

接著請參照圖3，圖3繪示本發明另一實施例的信號開關裝置的示意圖。信號開關裝置300包括信號控制開關SW1、開關電路310、隔絕電容ISC1、突波電流宣洩電路330以及偏壓電壓產生器320。本實施例的信號控制開關SW1、隔絕電容ISC1以及突波電流宣洩電路330的耦接方式與作動原理，分別與圖1的信號控制開關SW1、隔絕電容ISC1以及突波電流宣洩電路120類似，在此不再贅述。而在本實施例中，開關電路310包括多個電晶體T11-T13，電晶體T11-T13串聯耦接於信號收發端RX1以及隔絕電容ISC1的第一端間。電晶體T11-T13的控制端共同耦接，並接收控制信號VC2。

在本實施例中，開關電路310中可包括多個電晶體，並且開關電路310中電晶體的數量可以由設計者依據實際的需求來設置，沒有固定的限制。

此外，偏壓電壓產生器320包括延遲電路321、導通電壓控制器322以及反相器323。導通電壓控制器322可以包括N個串接的二極體D1-DN，其中二極體D1的陽極耦接至信號收發端RX1，二極體DN的陰極耦接至反相器323的電源端，N為大於或等於1的正整數。在另一實施例中，二極體D1的陽極可以耦接至開關電路310串聯路徑中的任一端點，例如是開關電路310的第一端或第二端、或開關電路310中串聯的電晶體T11-T13中任一個電晶體的第一端或第二端。其中，導通電壓控制器322偵測信號收發端RX1上的電壓，並在當信號收發端RX1上的電壓大於二極體D1-DN的導通電壓的總和時被導通，提供電壓VD至反相器323的電源端。在本發明實施例中，二極體D1-DN的數量N由設計者依信號開關裝置300的操作需求來決定，避免射頻信號損失，並使電晶體T2維持被斷開的偏壓電壓VB1，以減少突波電流宣洩電路120對傳收的射頻信號品質的影響。

反相器323的輸入端接收延遲電路321所產生的信號ST，反相器323的輸出端依據信號ST以產生偏壓電壓VB1。延遲電路321則包括電阻R1以及電容C1，電阻R1的第一端耦接於電壓接收端VRN，用以接收參考電壓VCC，電阻R1的第二端耦接至電容C1的第一端，電容C1的第二端則耦接至參考電位端GND。其中電阻R1與電容C1耦接的內部節點產生信號ST。

在此請注意，當突波電流產生時，延遲電路提供維持至少一定時間的低電壓準位至與電阻R1及電容C1耦接的內部節點，並使反相器323產生實質上使電晶體T2導通的偏壓電壓VB1，此時偏壓電壓VB1的電位大致等於反相器323的電源端的操作電壓VD的電位。如此一來，突波電流可透過被導通的電晶體T2來進行宣洩動作，有效保護電路元件不易被突波電流所損壞。

相對的，在信號開關裝置300處於正常操作狀態下時（無突波電流產生時），延遲電路321產生的信號ST實質上等於參考電壓VCC的電位，使反相器323產生實質上等於參考電位端GND電位的偏壓電壓VB1。如此一來，電晶體T2可以維持被斷開，以減少突波電流宣洩電路330對傳收的射頻信號品質的影響。

以下請參照圖4，圖4繪示本發明另一實施例的信號開關裝置的示意圖。信號開關裝置400包括信號控制開關SW1、開關電路420、隔絕電容ISC1、突波電流宣洩電路430以及偏壓電壓產生器410。本實施例的信號控制開關SW1、開關電路420、隔絕電容ISC1以及突波電流宣洩電路430的耦接方式與作動原理，分別與圖1的信號控制開關SW1、開關電路110、隔絕電容ISC1以及突波電流宣洩電路120類似，在此不再贅述。

偏壓電壓產生器410則包括延遲電路411、反相器412以及電阻HR。反相器412由電晶體T41以及T42所構成，與前述實施例的信號開關裝置300不同的，反相器412的電晶體T41透過耦接至電晶體T1與電晶體T2相互耦接的端點來接收操作電壓VD，也就是說，操作電壓VD被提供至反相器412的電源端。另外，延遲電路411由電阻R41以及電容C41所構成，其中電阻R41與電容C41耦接的內部節點產生信號ST。電阻R41的第一端耦接於電壓接收端VRN，用以接收一偏壓電壓Vbias，電阻R41的第二端耦接至電容C41的第一端與內部節點，電容C41的第二端耦接至參考電位端GND。並且，電阻R41的第二端與電容C41的第一端共同耦接至內部節點與反相器412的輸入端，而電阻R41的第一端另耦接至電阻HR的第一端，電阻HR的第二端則耦接至開關電路420的第二端與電晶體T2的第一端之間，用以提供偏壓電壓Vbias給電晶體T1，並阻隔串聯路徑中的射頻信號洩漏至電壓接收端VRN，在一實施例中，電阻HR的電阻值約為或大於100kΩ。在另一實施例中，電阻HR的第二端可以耦接至開關電路420串聯路徑中的任一端點，例如是開關電路420的第一端或第二端、或開關電路420中的電晶體T1的第一端或第二端。在又一實施例中，開關電路420亦可如開關電路310包括多個電晶體T1，串聯耦接於信號收發端RX1以及隔絕電容ISC1的第一端間。

當突波電流發生時，延遲電路411提供維持至少一定時間的低電壓準位至與電阻R41及電容C41耦接的內部節點，使反相器412的輸出端產生電位大致等於操作電壓VD電位的偏壓電壓VB1，並使電晶體T2依據偏壓電壓VB1而導通。如此一來，突波電流可透過被導通的電晶體T2來進行宣洩動作，有效保護電路元件不易被突波電流所損壞。

相對的，在信號開關裝置400的正常操作狀態下（無突波電流發生），延遲電路411提供實質上等於偏壓電壓Vbias的電位的信號至反相器412的輸入端，使反相器412產生實質上等於參考電位端GND電位的偏壓電壓VB1，並使電晶體T2依據偏壓電壓VB1維持在被斷開的狀態。

值得一提的，偏壓電壓Vbias的電位可以與前述實施例的參考電壓VCC的電位不相同，在本發明一實施例中，偏壓電壓Vbias的電位可以小於參考電壓VCC的電位。在另一實施例中，偏壓電壓Vbias的電位可配合開關電路420的導通或斷開而改變，以最佳化信號開關裝置400的高頻操作特性。

以下請參照圖5A以及圖5B，圖5A以及圖5B分別繪示本發明不同實施例的信號開關裝置的示意圖。圖5A以及圖5B的信號控制開關SW1、開關電路530、隔絕電容ISC1、以及突波電流宣洩電路510的耦接方式與作動原理，分別與圖1的信號控制開關SW1、開關電路110、隔絕電容ISC1、以及突波電流宣洩電路120類似，在此不再贅述。在圖5A中，信號開關裝置500更包括隔絕電容ISCA1、以及突波電流宣洩電路520。隔絕電容ISCA1與信號控制開關SW1串接於信號收發端RX1與信號收發端RFC間，隔絕電容ISCA1的一端耦接至信號收發端RX1，隔絕電容ISCA1的另一端耦接至信號控制開關SW1的第一端，使該信號控制開關SW1透過該隔絕電容ISCA1間接耦接至信號收發端RX1。突波電流宣洩電路520的第一端耦接於隔絕電容ISCA1的一端與信號收發端RX1之間，突波電流宣洩電路520的第二端耦接於隔絕電容ISCA1的另一端與信號控制開關SW1之間。突波電流宣洩電路520具有電晶體TA1，突波電流宣洩電路520的第一端及第二端分別與電晶體TA1的第一端與第二端耦接，也就是說，突波電流宣洩電路520及其所具有的電晶體TA1與隔絕電容ISCA1並聯耦接。電晶體TA1的控制端接收偏壓電壓VCA1，並在信號開關裝置500正常操作下，依據偏壓電壓VCA1維持在被斷開的狀態。與前述多個實施例中的偏壓電壓VB1類似，偏壓電壓VCA1可由偏壓電壓產生器210、320或410所產生。

當突波電流發生在信號開關裝置500時（例如發生於信號收發端RX1上），電晶體TA1可對應突波電流而被導通，與前述實施例中的突波電流宣洩電路120類似，突波電流宣洩電路520可產生實質上並聯於隔絕電容ISCA1的突波電流的宣洩路徑，以有效宣洩突波電流，並達到電路元件保護的功效。

值得注意的，在本發明實施例中，電晶體T1、TA1可以皆是增強型電晶體，也可以皆是空乏型電晶體。在本發明另一實施例中，電晶體T1以及TA1可以皆為N型的電晶體，或者也可以皆為P型的電晶體。

以下請參照圖5B，圖5B與圖5A的主要差異在於，隔絕電容ISCA1的一端耦接至信號收發端RFC，隔絕電容ISCA1的另一端透過信號控制開關SW1耦接至信號收發端RX1，使該信號控制開關SW1透過該隔絕電容ISCA1間接耦接至信號收發端RFC。隔絕電容ISCA1以及與其並聯耦接的突波電流宣洩電路520，是串接在信號控制開關SW1與信號收發端RFC間。當突波電流發生在信號開關裝置500時（例如發生於信號收發端RFC上），電晶體TA1可對應突波電流而被導通，以有效宣洩突波電流，並達到電路元件保護的功效。

請參照圖6，圖6繪示本發明再一實施例的信號開關裝置的示意圖。信號開關裝置600可用以傳收高頻信號，例如是射頻信號。信號開關裝置600包括信號控制開關SW1、SW2、開關電路632、642、隔絕電容ISCB1、ISCB2以及突波電流宣洩電路612、622。本實施例的信號收發端RX1、RFC、信號控制開關SW1、開關電路632、隔絕電容ISCB1以及突波電流宣洩電路612的耦接方式與作動原理，分別與圖1的信號收發端RX1、RFC、信號控制開關SW1、開關電路110、隔絕電容ISC1以及突波電流宣洩電路120類似；且信號收發端RX2、RFC、信號控制開關SW2、開關電路642、隔絕電容ISCB2以及突波電流宣洩電路622的耦接方式與作動原理，亦分別與圖1的信號收發端RX1、RFC、信號控制開關SW1、開關電路110、隔絕電容ISC1以及突波電流宣洩電路120類似。信號控制開關SW1耦接在信號收發端RX1以及RFC間，並依據控制信號VC1以被導通或斷開。信號控制開關SW2耦接在信號收發端RFC以及RX2間，並依據控制信號VC2以被導通或斷開。開關電路632與電容ISCB1依序串接於信號收發端RX1與參考電位端GND間，開關電路632的電晶體T1並受控於控制信號（例如可為控制信號VC2）以被導通或斷開。開關電路642的電晶體T3與電容ISCB2依序串接於信號收發端RX2與參考電位端GND間，開關電路642的電晶體T3並受控於控制信號（例如可為控制信號VC1）以被導通或斷開。其中，信號控制開關SW1與電晶體T3的導通或斷開狀態可以是相同的，而信號控制開關SW2與電晶體T1的導通或斷開狀態可以是相同的，且信號控制開關SW1與SW2的導通或斷開狀態可以是互補的。

當信號控制開關SW1導通時，信號收發端RX1以及RFC間可進行高頻信號的傳收動作，且在此同時，信號控制開關SW2、電晶體T1同時被斷開以防止信號收發端RX1以及RFC的傳收路徑上的信號被信號收發端RX2上的信號干擾。並且，電晶體T3被導通，使信號收發端RX2被耦接到參考電位端GND，進一步避免信號收發端RX2上的信號對信號收發端RX1以及RFC的傳收路徑上的信號產生干擾。

在本實施例中，信號開關裝置600還可包括偏壓電阻RUP1-RUP5，並分別耦接在信號收發端RX1、RX2以及RFC與電位VP間，用以偏壓信號收發端RX1、RX2以及RFC至電位VP。此外，偏壓電阻RUP4-RUP5分別耦接在電晶體T1以及T3的第二端與電位VP間，以偏壓電晶體T1以及T3的第二端至電位VP。

信號開關裝置600還可括偏壓電壓產生器652、662。偏壓電壓產生器652包括串聯耦接的反相器IV1、IV2，反相器IV2的輸入端透過電阻耦接至參考電壓端以接收參考電壓VCC，並透過電容耦接至參考電位端GND，反相器IV1的輸出端則提供偏壓電壓VB1至電晶體T2的控制端，並使電晶體T2在沒有突波電流的條件下(例如是信號開關裝置600正常操作時)，維持被斷開的狀態。偏壓電壓產生器662則包括反相器IV3、IV4，其耦接方式與作動原理，與反相器IV1、IV2類似，在此不再贅述。

此外，在本實施例中，開關SW1、SW2、電晶體T1-T4可分別與電阻R1、R3、R2、R5、R4及R6並聯耦接。此外，本實施例中，電阻R1- R6可為旁通電阻，而電晶體T1-T4可均為增強型電晶體或均為空乏型電晶體。

在其他實施例中，亦可使用圖2B~圖2G的偏壓電壓產生器210、圖3的偏壓電壓產生器320、圖4的偏壓電壓產生器410，以產生偏壓電壓VB1或VB2。

綜上所述，本發明的信號開關裝置透過提供與隔絕電容並聯耦接的突波電流宣洩電路，並且，使突波電流宣洩電路中的電晶體依據所接收的偏壓電壓，在正常狀態下維持被斷開的狀態。如此一來，當信號開關裝置上產生突波電流時，突波電流宣洩電路中的電晶體可被導通，並提供通道以宣洩突波電流。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、300、400、500、600‧‧‧信號開關裝置

110、310、420、530、632、642‧‧‧開關電路

120、330、430、510、520、612、622‧‧‧突波電流宣洩電路

210、320、410、652、662‧‧‧偏壓電壓產生器

322‧‧‧導通電壓控制器

IV1-IV4、323、412‧‧‧反相器

321、411、612、622‧‧‧延遲電路

RX1、RX2、RFC‧‧‧信號收發端

T1~T4、T11-T13、T41、T42、TA1‧‧‧電晶體

VC1、VC2‧‧‧控制信號

ISC1、ISCA1、ISCB1、ISCB2‧‧‧隔絕電容

SW1、SW2‧‧‧信號控制開關

VB1、VB2、Vbias‧‧‧偏壓電壓

GND‧‧‧參考電位端

VRN‧‧‧電壓接收端

R1、R221、R231、R241、R251、R41、R1-R6、HR‧‧‧電阻

RUP1-RUP5‧‧‧偏壓電阻

C1、C221、C231、C251、C41‧‧‧電容

REF‧‧‧內部節點

VCC‧‧‧參考電壓

D1-DN‧‧‧二極體

ST‧‧‧信號

VD‧‧‧操作電壓

VP‧‧‧電位

W1‧‧‧傳輸導線

圖1繪示本發明一實施例的信號開關裝置的示意圖。圖2A繪示本發明實施例的偏壓電壓產生機制的示意圖。圖2B-2G繪示本發明實施例的偏壓電壓產生器的實施方式的電路圖。圖3繪示本發明另一實施例的信號開關裝置的示意圖。圖4繪示本發明另一實施例的信號開關裝置的示意圖。圖5A以及圖5B分別繪示本發明不同實施例的信號開關裝置的示意圖。圖6繪示本發明再一實施例的信號開關裝置的示意圖。

Claims

一種信號開關裝置，包括：一第一信號控制開關，耦接在一第一信號收發端與一第二信號收發端間，用以依據一第一控制信號以被導通或斷開；一第一開關電路，具有至少一第一電晶體，該第一開關電路的第一端耦接至該第一信號收發端與該第一信號控制開關之間，該第一開關電路用以受控於一第二控制信號以被導通或斷開；一第一隔絕電容，耦接在該第一開關電路的第二端以及一參考電位端間；以及一第一突波電流宣洩電路，具有至少一第二電晶體，該第一突波電流宣洩電路耦接在該第一開關電路的第二端與該參考電位端間，該至少一第二電晶體用以於突波電流產生時，宣洩該突波電流，並於該信號開關裝置正常操作時依據一第一偏壓電壓被斷開。
如申請專利範圍第1項所述的信號開關裝置，其中該至少一第一電晶體與該至少一第二電晶體均為增強型電晶體或均為空乏型電晶體。
如申請專利範圍第1項所述的信號開關裝置，其中於該信號開關裝置正常操作時，該第一信號控制開關與該第一開關電路的導通或斷開狀態為相反。
如申請專利範圍第1項所述的信號開關裝置，其中當該至少一第一電晶體的數量為多個時，該些第一電晶體相互串接於該第一信號收發端與該第一隔絕電容間，該些第一電晶體的控制端共同接收該第二控制信號。
如申請專利範圍第1項所述的信號開關裝置，其中該第一突波電流宣洩電路更包括：一第一偏壓電壓產生器，耦接至該至少一第二電晶體的控制端，用以產生該第一偏壓電壓。
如申請專利範圍第5項所述的信號開關裝置，其中該第一偏壓電壓產生器包括：至少一反相器，串接在該至少一第二電晶體的控制端與一內部節點間；以及一延遲電路，耦接至該內部節點；其中，該延遲電路用以於突波電流產生時，提供維持至少一定時間的低電壓準位至該內部節點，並於該信號開關裝置正常操作時依據一參考電壓提供一輸入電壓至該內部節點以產生該第一偏壓電壓。
如申請專利範圍第6項所述的信號開關裝置，其中該延遲電路包括依序串接於一參考電壓接收端及該參考電位端間的一電阻以及一電容，且該內部節點耦接於該電阻與該電容之間。
如申請專利範圍第5項所述的信號開關裝置，其中該第一偏壓電壓產生器包括：一傳輸導線，其一端連接至該至少一第二電晶體的控制端，其另一端連接至該參考電位端或一參考電壓接收端。
如申請專利範圍第5項所述的信號開關裝置，其中該第一偏壓電壓產生器包括：一電阻，其一端耦接至該至少一第二電晶體的控制端，其另一端耦接至該參考電位端或一參考電壓接收端。
如申請專利範圍第9項所述的信號開關裝置，其中該電阻的另一端耦接至該參考電位端，該至少一第二電晶體的第一端耦接至該第一開關電路的第二端，該至少一第二電晶體的第二端耦接至該參考電位端，該第一偏壓電壓產生器更包括：一電容，其一端耦接至該至少一第二電晶體的控制端，其另一端耦接至該至少一第二電晶體的第一端。
如申請專利範圍第5項所述的信號開關裝置，其中該第一偏壓電壓產生器包括：一反相器，具有：電源端，用以接收一操作電壓；輸入端；以及輸出端，耦接於該至少一第二電晶體的控制端；以及一延遲電路，耦接於該反相器的輸入端，用以於該突波電流產生時，提供維持至少一定時間的低電壓準位，使該反相器的輸出端的電位大致等於該操作電壓的電位。
如申請專利範圍第11項所述的信號開關裝置，其中該第一偏壓電壓產生器更包括：一導通電壓控制器，耦接至該第一信號收發端，依據該第一信號收發端上的電壓以產生該操作電壓。
如申請專利範圍第12項所述的信號開關裝置，其中該導通電壓控制器包括： N個串接的二極體，其中第一個二極體的陽極耦接至該至少一第一電晶體的第一端或第二端，第N個二極體的陰極耦接至該反相器的電源端。
如申請專利範圍第11項所述的信號開關裝置，其中該延遲電路包括依序串接於一電壓接收端及該參考電位端間的一電阻以及一電容。
如申請專利範圍第11項所述的信號開關裝置，其中該至少一第二電晶體的第一端耦接至該第一開關電路的第二端，該至少一第二電晶體的第二端耦接至該參考電位端，以及該反相器的電源端耦接至該至少一第二電晶體的第一端，該第一偏壓電壓產生器更包括：一電阻，串接在一電壓接收端與該至少一第一電晶體的第一端間，或串接在該電壓接收端與該至少一第一電晶體的第二端間。
如申請專利範圍第15項所述的信號開關裝置，其中該電壓接收端用以接收一偏壓電壓，且該偏壓電壓的電位根據該第一開關電路的導通或斷開而改變。
一種信號開關裝置，包括：一第一信號控制開關，耦接在該第一信號收發端與該第二信號收發端間，用以依據一第一控制信號以被導通或斷開；一第一開關電路，具有至少一第一電晶體，該第一開關電路的第一端耦接至該第一信號收發端與該第一信號控制開關之間，該第一開關電路用以受控於一第二控制信號以被導通或斷開；一第一隔絕電容，與該第一信號控制開關串聯耦接在該第一信號收發端與該第二信號收發端間，用以使該第一信號控制開關透過該第一隔絕電容耦接至該第一信號收發端與該第二信號收發端的其中之一；一第二隔絕電容，耦接在該第一開關電路的第二端以及一參考電位端間；以及一第一突波電流宣洩電路，具有至少一第二電晶體，該第一突波電流宣洩電路具有第一端及第二端以分別耦接至該第一隔絕電容的第一端與第二端，該第二電晶體用以於突波電流產生時，宣洩該突波電流，該第二電晶體並用以於該信號開關裝置正常操作時依據一第一偏壓電壓被斷開。
如申請專利範圍第17項所述的信號開關裝置，更包括：一第二突波電流宣洩電路，具有至少一第三電晶體，該第二突波電流宣洩電路耦接在該第一開關電路的第二端與該參考電位端間，該至少一第三電晶體用以於該突波電流產生時，宣洩該突波電流，並於該信號開關裝置正常操作時依據一第二偏壓電壓被斷開。
一種信號開關裝置，包括：一第一信號控制開關，耦接在一第一信號收發端以及一第二信號收發端間，用以依據一第一控制信號以被導通或斷開；一第一開關電路，具有至少一第一電晶體，該第一開關電路的第一端耦接至該第一信號收發端與該第一信號控制開關之間，該第一開關電路用以受控於一第二控制信號以被導通或斷開；一第一隔絕電容，耦接在該第一開關電路的第二端與一參考電位端間；一第一突波電流宣洩電路，具有至少一第二電晶體，該第一突波電流宣洩電路耦接在該第一開關電路的第二端與該參考電位端間，該至少一第二電晶體用以於突波電流產生時，宣洩該突波電流，並於該信號開關裝置正常操作時依據一第一偏壓電壓被斷開；一第二信號控制開關，耦接在一第三信號收發端以及該第二信號收發端間，用以依據一第三控制信號以被導通或斷開；一第二開關電路，具有至少一第三電晶體，該第二開關電路的第一端耦接至該第三信號收發端與該第二信號控制開關之間，該第二開關電路用以受控於一第四控制信號以被導通或斷開；一第二隔絕電容，耦接在該第二開關電路的第二端與該參考電位端間；以及一第二突波電流宣洩電路，具有至少一第四電晶體，該第二突波電流宣洩電路耦接在該第二開關電路的第二端與該參考電位端間，該至少一第四電晶體用以於該突波電流產生時，宣洩該突波電流，並於該信號開關裝置正常操作時依據一第二偏壓電壓被斷開。
如申請專利範圍第19項所述的信號開關裝置，其中，該至少一第一電晶體、該至少一第二電晶體、該至少一第三電晶體以及該至少一第四電晶體均為增強型電晶體或均為空乏型電晶體。