WO2013102971A1 - 保護回路 - Google Patents

保護回路 Download PDF

Info

Publication number
WO2013102971A1
WO2013102971A1 PCT/JP2012/007909 JP2012007909W WO2013102971A1 WO 2013102971 A1 WO2013102971 A1 WO 2013102971A1 JP 2012007909 W JP2012007909 W JP 2012007909W WO 2013102971 A1 WO2013102971 A1 WO 2013102971A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit
terminal
transformer
input
protection circuit
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/007909
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正樹 金丸
Original Assignee
パナソニック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
Priority to US14/236,433 priority Critical patent/US9276400B2/en
Priority to CN201280032461.6A priority patent/CN103635995B/zh
Publication of WO2013102971A1 publication Critical patent/WO2013102971A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/041—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using a short-circuiting device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
    • H01L27/0288—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using passive elements as protective elements, e.g. resistors, capacitors, inductors, spark-gaps

Definitions

  • the present disclosure relates to a protection circuit provided in an electronic circuit, for example, a protection circuit for preventing destruction of a circuit due to disturbance including electrostatic discharge (Electro-Static Discharge (ESD)) in an electronic circuit that inputs a high-frequency signal.
  • ESD Electro-Static Discharge
  • FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a configuration example in which an ESD protection circuit is provided in the high-frequency signal input unit of the reception block of the wireless circuit.
  • a low noise amplifier (Low Noise Amplifier, LNA) 102 is connected to the subsequent stage of the terminal portion (pad) 101 to which signals are input from the outside.
  • an ESD diode circuit 103 as an ESD protection circuit is inserted between the terminal portion 101 and the low noise amplifier 102 in order to prevent the input signal amplitude from exceeding the allowable voltage value due to electrostatic discharge. .
  • the ESD diode circuit 103 two diodes 103a and 103b are connected in series, the cathode of one diode 103a is connected to the power supply, and the anode of the other diode 103b is connected to the ground (GND).
  • the diode 103a When the input signal changes to the positive side due to electrostatic discharge, the diode 103a is turned on, preventing a current from flowing through the diode 103a and exceeding the power supply voltage. Further, when the input signal changes to the negative side, the diode 103b is turned on to prevent a current from flowing through the diode 103b and falling below the ground potential.
  • parasitic capacitance components exist in the diodes 103a and 103b constituting the ESD diode circuit 103.
  • the parasitic capacitance of the diode is a factor that deteriorates the transfer characteristic of the received signal when the ESD diode circuit 103 is provided.
  • a technique for reducing the parasitic capacitance of the ESD diode circuit has been studied in order to suppress the influence on the transfer characteristics.
  • the influence of parasitic capacitance increases as the frequency increases. For example, when a millimeter wave signal of several tens GHz whose frequency is ten times or more of the microwave band is handled, the influence of the parasitic capacitance increases. For this reason, it is difficult to eliminate the deterioration of transfer characteristics due to parasitic capacitance in a millimeter-wave band radio circuit.
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing a first example of the ESD protection circuit described in Patent Document 1.
  • FIG. 12 is a circuit diagram showing a second example of the ESD protection circuit described in Patent Document 1. As shown in FIG.
  • a first example of FIG. 11 includes a transmission line 154 that connects a terminal portion (pad) 151 and a ground point, a transmission line 155 that connects an input of an on-chip circuit (for example, a low noise amplifier) 157 and a bias power supply circuit 168, And a capacitor 156 that connects the terminal portion 151 and the input of the on-chip circuit 157.
  • an on-chip circuit for example, a low noise amplifier
  • the impedance of the transmission line 154 is high, a signal passes from the terminal portion 151 toward the on-chip circuit 157.
  • a signal generated by electrostatic discharge has a frequency sufficiently lower than that of the millimeter wave band.
  • the impedance of the transmission line 154 is low and exhibits the same characteristics as when the signal path and the grounding point are short-circuited. Therefore, the electrostatic discharge signal to the on-chip circuit 157 Transmission can be suppressed.
  • FIG. 12 is a configuration in which the transmission line 154 and the capacitor 156 in FIG. 11 are not provided.
  • An ESD diode circuit 103 and a resistor 159 are connected between the transmission line 155 and the bias power supply circuit 168, one end of the capacitor 158 is connected to a connection point between the transmission line 155 and the ESD diode circuit 103, and the other end of the capacitor 158. Is grounded.
  • the impedance of the transmission line 155 is high in the millimeter wave band, the influence of the parasitic capacitance of the ESD diode circuit 103 on the signal path can be suppressed.
  • the impedance of the transmission line 155 is low, and exhibits the same characteristics as when the signal path and the ESD diode circuit 103 are connected. Therefore, when electrostatic discharge occurs, ESD occurs. The signal amplitude can be suppressed by the diode circuit 103.
  • An object of the present disclosure is to suppress the performance deterioration due to the parasitic capacitance in the protection circuit and improve the protection function without increasing the occupied area.
  • the protection circuit of the present disclosure includes a transformer having a plurality of magnetically coupled inductors provided between a terminal portion of an electronic circuit and an input or output of the electronic circuit, and the terminal-side inductor of the transformer has one end. The other end of the transformer is connected to the input or output of the electronic circuit, and the other end is connected to the bias power supply circuit of the electronic circuit.
  • the protection circuit of the present disclosure includes a transformer having a plurality of inductors magnetically coupled between a terminal portion of the electronic circuit and an input or output of the electronic circuit, and the terminal-side inductor of the transformer has one end. Connected to the terminal portion, the other end is grounded, the electronic circuit is a circuit having a differential configuration, the circuit-side inductor of the transformer has a midpoint terminal, and one end is one of the electrons having the differential configuration The other end is connected to the input or output of the circuit, the other end is connected to the input or output of the other electronic circuit in the differential configuration, and the midpoint terminal is connected to the bias power supply circuit of the electronic circuit.
  • a signal is transmitted by magnetic coupling between the terminal-side inductor and the circuit-side inductor of the transformer, but since it is insulated in terms of DC, it is disconnected. For this reason, the DC potential of the terminal portion of the electronic circuit and the outside and the input / output of the electronic circuit are separated, and the potential of the terminal portion and the bias potential of the electronic circuit can be separated without using a capacitor connected in series to the signal path. .
  • the impedance can be lowered for a signal having a frequency lower than the signal band generated by electrostatic discharge, and the electrostatic discharge signal can flow from the other end of the inductor on the transformer terminal side to the ground point and be input to the electronic circuit side. It is prevented.
  • the protection circuit it is possible to suppress the performance deterioration due to the parasitic capacitance and improve the protection function without increasing the occupied area.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless circuit provided with a protection circuit according to a first embodiment of the present disclosure.
  • 2A and 2B are diagrams illustrating a structure example in which the transformer 11 of the present embodiment is formed on an IC, in which FIG. 3A is a top view, and FIG. The figure which shows the radio
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a specific example of an on-chip circuit applied to the wireless circuit illustrated in FIG. 1, where (a) illustrates a configuration example applied to a reception circuit, and (b) illustrates a configuration example applied to a transmission circuit.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless circuit provided with a protection circuit according to a first embodiment of the present disclosure.
  • 2A and 2B are diagrams illustrating a structure example in which the transformer 11 of the present embodiment is formed on an IC, in which FIG. 3A is a top view,
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of an on-chip circuit applied to the wireless circuit illustrated in FIG. 3, in which (a) illustrates a configuration example applied to a reception circuit, and (b) illustrates a configuration example applied to a transmission circuit.
  • wireless circuit of the 2nd modification which provided the ESD diode circuit in the terminal part side with respect to the structure of FIG. The figure which shows an example of the bias power supply circuit used for this embodiment
  • wireless circuit of the 3rd modification which provided the matching circuit element with respect to the structure of FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a wireless circuit provided with a protection circuit according to a second embodiment of the present disclosure.
  • wireless circuit The circuit diagram which shows the 1st example of the ESD protection circuit described in patent document 1
  • the circuit diagram which shows the 2nd example of the ESD protection circuit described in patent document 1 The figure which shows the example of the conventional ESD protection circuit which considered the proof pressure
  • each transmission line 154, 155 becomes a part of the input matching circuit of the on-chip circuit 157. Yes.
  • elements such as a transmission line, a resistor, a capacitor, and an inductor are separately connected between the terminal portion 151 and the on-chip circuit 157 as necessary.
  • Patent Document 1 The technique proposed by Patent Document 1 shown in FIGS. 11 and 12 has the following problems.
  • the capacitor 156 used in the first example of FIG. 11 is desired to have a sufficiently large capacitance value from the viewpoint of expanding the bandwidth of the matching circuit.
  • the parasitic capacitance with respect to the substrate becomes large, causing a signal loss.
  • the protection circuit since the protection circuit is realized without using the capacitor 156, the characteristic deterioration due to the parasitic capacitance does not occur.
  • the DC potential of the terminal portion 151 and the input of the on-chip circuit 157 is common, a capacitive element for separating the DC potential is required outside the IC, which may increase the mounting cost.
  • FIG. 11 and FIG. 12 there is one transmission line for ESD protection, but there may be a case where one transmission line is not enough to obtain sufficient resistance against electrostatic discharge. . It is necessary to connect similar transmission lines in parallel, leading to an increase in occupied area. In the configuration of FIG. 11, it is necessary to consider the breakdown voltage of the capacitor 156. In FIG. 13, a new transmission line 160 is connected to a point closer to the terminal portion 151 than the capacitor 156 in consideration of the withstand voltage.
  • the present disclosure provides a protection circuit capable of suppressing the performance deterioration due to the parasitic capacitance of the circuit and improving the protection function without increasing the occupied area.
  • a protection circuit capable of separating the potential of the terminal portion and the bias potential of the electronic circuit without using a capacitor connected in series to the signal path is provided.
  • a configuration example using an on-chip circuit that forms a circuit in a wireless IC is shown as an example of an electronic circuit to which the present disclosure is applied.
  • the on-chip circuit for example, a circuit including either a low noise amplifier or a power amplifier is assumed.
  • a signal input / output to / from the circuit a millimeter wave signal of several tens of GHz is assumed.
  • the protection circuit according to the embodiment of the present disclosure is provided in the input unit or the output unit of the on-chip circuit.
  • a transformer is used as the input / output matching circuit of the on-chip circuit.
  • the transformer is provided connected to a circuit around a terminal portion (pad) of the input or output of the on-chip circuit.
  • the transformer uses the function of two inductors that are insulated from each other and magnetically coupled.
  • the on-chip circuit for example, a low noise amplifier provided in the input unit of the receiving unit and a power amplifier provided in the output unit of the transmitting unit are assumed.
  • the terminal part and the grounding point or the ESD protection circuit (ESD diode circuit) are connected by the terminal part side inductor of the transformer.
  • the input or output of the on-chip circuit and the bias power supply circuit are connected by the circuit-side inductor (on-chip circuit side inductor) of the transformer.
  • an ESD countermeasure circuit can be configured by an occupied area of one inductor forming the transformer, and an increase in the occupied area is not required for enhancing ESD tolerance.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless circuit provided with a protection circuit according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the protection circuit of the present embodiment includes a transformer 11 having two inductors and four terminals as an input / output matching circuit of the on-chip circuit 7.
  • the transformer 11 is not limited to two windings, including two inductors that are insulated and magnetically coupled to each other. For example, depending on the circuit configuration and the mountable area, the transformer 11 has three or more windings. Also good.
  • the terminal 11a of the transformer 11 is connected to the terminal portion (pad) 1 of the wireless IC, the terminal 11b is connected to the ground point, the terminal 11c is connected to the input or output of the on-chip circuit 7, and the terminal 11d is connected to the bias power supply circuit 18. Yes.
  • a signal is transmitted by magnetic coupling between the terminal-side inductor 11f of the transformer 11 and the circuit-side inductor (on-chip circuit-side inductor) 11g, and is isolated and separated in terms of DC. For this reason, different DC potentials are applied to the terminal section 1 and the input or output of the on-chip circuit 7.
  • the impedance of the transformer 11 is sufficiently large, and a signal is transmitted from the terminal section 1 to the on-chip circuit 7 by magnetic coupling.
  • the impedance of the transformer 11 decreases, and the same characteristics as when the terminals 11a and 11b and the terminals 11c and 11d of the transformer 11 are short-circuited are exhibited.
  • a large-amplitude low-frequency signal generated by electrostatic discharge flows into the ground point connected to the terminal 11 b of the transformer 11 and can be prevented from being transmitted to the on-chip circuit 7.
  • FIG. 2A and 2B are diagrams showing an example of a structure in which the transformer 11 of this embodiment is formed on an IC.
  • FIG. 2A is a top view
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • a terminal-side inductor 11f is formed by a substantially octagonal annular wiring layer. Terminals 11a and 11b are formed at the end of the terminal-side inductor 11f.
  • a circuit-side inductor 11g is formed of a substantially octagonal annular wiring layer.
  • the terminal-side inductor 11f and the circuit-side inductor 11g are formed on the same layer.
  • the end of the circuit-side inductor 11g bypasses the terminal-side inductor 11f, is connected to one end of the wiring layer 11h via a connection conductor, and the other end of the wiring layer 11h is connected to the terminals 11c and 11d via the connection conductor.
  • the transformer 11 has two inductor wirings stacked on the same layer and can be created with an occupied area equivalent to that of one inductor.
  • the transmission line required in the circuit configuration of the conventional example shown in FIGS. 11 and 12 requires an area equivalent to one inductor per one. Therefore, the circuit of the present embodiment shown in FIG. 1 can realize an equivalent function with an occupation area of about 1 ⁇ 2 of the conventional circuit shown in FIG.
  • the transformer can reduce the impedance of a signal having a frequency lower than the signal band generated by electrostatic discharge without providing a capacitor, and can prevent the electrostatic discharge signal from flowing to the ground and being input to the on-chip circuit.
  • FIG. 3 is a diagram showing a radio circuit of a first modified example in which ESD resistance is strengthened with respect to the configuration of FIG.
  • an ESD diode circuit 3 and a resistor 9 as an ESD protection circuit are connected between a terminal 11d of the transformer 11 and a bias power supply circuit 18, and an AC is connected to a connection point between the terminal 11d and the ESD diode circuit 3.
  • One end of the grounding capacitor 8 is connected, and the other end of the AC grounding capacitor 8 is grounded.
  • the ESD diode circuit 3 two diodes 3a and 3b are connected in series, the cathode of one diode 3a is connected to a power source, and the anode of the other diode 3b is grounded.
  • the diode 3a When the input signal changes to the positive side due to electrostatic discharge, the diode 3a is turned on, preventing a current from flowing through the diode 3a and exceeding the power supply voltage. Further, when the input signal changes to the negative side, the diode 3b is turned on to prevent a current from flowing through the diode 3b and falling below the ground potential.
  • the withstand voltage of the capacitor 156 is low, it is difficult to insert an ESD countermeasure circuit into the transmission line 155.
  • the withstand voltage of the transformer 11 of this embodiment is sufficiently large. Therefore, by connecting the ESD diode circuit 3 to the terminal 11d, it is possible to prevent a large-amplitude low-frequency signal generated by electrostatic discharge from being input to the on-chip circuit 7, and an effect of suppressing the signal amplitude can be obtained.
  • the ESD resistance is enhanced by an occupation area substantially equal to that of the circuit of this embodiment shown in FIG. Compared with the circuit configuration of FIG. 13 that is considered to have equivalent ESD tolerance, the occupation area can be reduced to about 1/3.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of an on-chip circuit applied to the wireless circuit illustrated in FIG. 1, in which (a) is a configuration example applied to a reception circuit, and (b) is a configuration example applied to a transmission circuit.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of an on-chip circuit applied to the wireless circuit illustrated in FIG. 1, in which (a) is a configuration example applied to a reception circuit, and (b) is a configuration example applied to a transmission circuit.
  • a low noise amplifier 2 is provided as the on-chip circuit 7.
  • the input of the low noise amplifier 2 is connected to the terminal 11 c of the transformer 11.
  • a power amplifier (Power Amplifier, PA) 16 is provided as the on-chip circuit 7.
  • the output of the power amplifier 16 is connected to the terminal 11 c of the transformer 11.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a specific example of an on-chip circuit applied to the wireless circuit illustrated in FIG. 3, in which (a) is a configuration example applied to a reception circuit, and (b) is a configuration example applied to a transmission circuit.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a specific example of an on-chip circuit applied to the wireless circuit illustrated in FIG. 3, in which (a) is a configuration example applied to a reception circuit, and (b) is a configuration example applied to a transmission circuit.
  • the low-noise amplifier 2 is provided as the on-chip circuit 7.
  • the input of the low noise amplifier 2 is connected to the terminal 11 c of the transformer 11.
  • a power amplifier 16 is provided as the on-chip circuit 7.
  • the output of the power amplifier 16 is connected to the terminal 11 c of the transformer 11.
  • the configuration of the present embodiment is effective in the receiving circuit and the transmitting circuit. Further, when the ESD resistance is enhanced in the transmission circuit, a current flows from the bias power supply circuit 18 toward the on-chip circuit 7, so that the resistor 9 in FIG. 3 is not inserted in order to suppress the voltage drop. it can.
  • FIG. 6 is a diagram showing a radio circuit of a second modification example in which an ESD diode circuit is provided on the terminal side with respect to the configuration of FIG.
  • ESD resistance may be enhanced on the terminal part 1 side as shown in FIG.
  • the ESD diode circuit 3 is connected to the terminal 11 b of the transformer 11, and one end of the AC grounding capacitor 8 is connected to the connection point between the terminal 11 b and the ESD diode circuit 3. The end is grounded. Thereby, ESD tolerance can be further strengthened.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the bias power supply circuit used in the present embodiment, and shows an example applied to the configuration of FIG.
  • the bias power supply circuit 18 includes a transistor 12. The gate and drain of the transistor 12 are connected to the bias power supply terminal 19, and the source is grounded. A desired DC potential can be generated at the bias power supply terminal 19 by flowing the reference current Ir from the drain to the source.
  • the bias power supply circuit 18 adjusts the bias potential based on the ambient temperature change according to the temperature characteristics of the circuit.
  • a predetermined bias voltage is applied from the bias power supply terminal 19 to the terminal 11 d of the transformer 11 via the resistor 9 and the ESD diode circuit 3. For example, even when the performance of the transistor changes due to the temperature using the bias circuit by the transistor 12, the change in the characteristics of the on-chip circuit 7 can be suppressed by applying the DC potential.
  • FIG. 8 is a diagram showing a wireless circuit of a third modified example in which matching circuit elements are provided in the configuration of FIG.
  • a matching circuit element may be provided as shown in FIG.
  • the transmission line 13 is connected between the terminal portion 1 and the terminal 11 a of the transformer 11 and between the on-chip circuit 7 and the terminal 11 c of the transformer 11.
  • a capacitor 14 is connected between the terminals 11a and 11b of the transformer 11 and between the terminals 11c and 11d.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a wireless circuit provided with a protection circuit according to the second embodiment of the present disclosure.
  • an on-chip circuit having a single configuration is assumed, but the present invention can also be applied to an on-chip circuit having a differential configuration.
  • the second embodiment shows an example of a differential configuration.
  • the protection circuit of the second embodiment includes a five-terminal transformer 15 having a midpoint terminal 15e on the on-chip circuit side.
  • the terminal 15a of the transformer 15 is a terminal portion (pad) 1 of the wireless IC
  • the terminal 15b is a ground point
  • the terminal 15c is an input or output of the first on-chip circuit 7a
  • the terminal 15d is a second on-chip circuit.
  • the inputs or outputs of 7b are connected to each other.
  • bias power supply circuit 18 is connected to the midpoint terminal 15e via the ESD diode circuit 3 and the resistor 9, and one end of the AC grounding capacitor 8 is connected to the connection point between the midpoint terminal 15e and the ESD diode circuit 3. The other end of the AC grounding capacitor 8 is connected to ground.
  • a signal is transmitted by magnetic coupling between the terminal-side inductor 15f and the circuit-side inductor 15g of the transformer 15, but is isolated because it is insulated in terms of DC.
  • Signals whose phases are inverted are transmitted to the terminals 15c and 15d at both ends of the circuit-side inductor 15g of the transformer 15. That is, a signal with the polarity reversed is transmitted to the first on-chip circuit 7a and the second on-chip circuit 7b connected to the terminals 15c and 15d, respectively.
  • the ESD resistance can be enhanced by inserting the ESD diode circuit 3 between the midpoint terminal 15e and the bias power supply circuit 18.
  • a first protection circuit of the present disclosure includes a transformer having a plurality of magnetically coupled inductors provided between a terminal portion of an electronic circuit and an input or output of the electronic circuit, and the terminal-side inductor of the transformer is One end is connected to the terminal portion, the other end is grounded, and the circuit-side inductor of the transformer has one end connected to the input or output of the electronic circuit and the other end connected to the bias power supply circuit of the electronic circuit. It is a thing.
  • a second protection circuit of the present disclosure includes a transformer having a plurality of inductors magnetically coupled between a terminal portion of an electronic circuit and an input or output of the electronic circuit, and the terminal-side inductor of the transformer has one end Is connected to the terminal portion, the other end is grounded, the electronic circuit is a circuit having a differential configuration, the circuit-side inductor of the transformer has a midpoint terminal, and one end is one of the differential configurations. The other end is connected to the input or output of the electronic circuit, the other end is connected to the input or output of the other electronic circuit in the differential configuration, and the midpoint terminal is connected to the bias power supply circuit of the electronic circuit.
  • a third protection circuit of the present disclosure is the first or second protection circuit described above, Between the other end of the circuit-side inductor and the bias power supply circuit, an ESD protection circuit is provided in which a diode is connected in series, one end is connected to a power supply, and the other end is grounded.
  • a fourth protection circuit of the present disclosure is the third protection circuit,
  • the ESD protection circuit is provided between the other end of the terminal-side inductor and a grounding ground, and a connection point between the series-connected diodes is grounded via a capacitor.
  • a fifth protection circuit of the present disclosure is any one of the first to fourth protection circuits,
  • the electronic circuit is a low noise amplifier provided in a receiving unit of a wireless device, and the transformer is provided between the terminal unit and an input of the low noise amplifier.
  • a sixth protection circuit of the present disclosure is any one of the first to fourth protection circuits,
  • the electronic circuit is a power amplifier provided in a transmission unit of a radio apparatus, and the transformer is provided between the terminal unit and the output of the power amplifier.
  • This disclosure has the effect of suppressing the performance deterioration due to the parasitic capacitance in the protection circuit and improving the protection function without increasing the occupied area.
  • the present disclosure is useful as a protection circuit for preventing destruction of a circuit due to a disturbance including electrostatic discharge in a protection circuit provided in the electronic circuit, for example, an electronic circuit for inputting a high-frequency signal.
  • Terminal (pad) Low noise amplifier 3 ESD diode circuit 7, 7a, 7b On-chip circuit 8 AC grounding capacitor 9 Resistance 11, 15 Transformer 11a, 11b, 11c, 11d, 15a, 15b, 15c, 15d Terminal 11f, 15f Terminal side inductor 11g 15g Circuit side inductor 11h Wiring layer 12 Transistor 13 Transmission line 14 Capacitance 15e Midpoint terminal 16 Power amplifier 18 Bias power supply circuit 19 Bias power supply terminal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

　保護回路としてトランスフォーマ１１を有し、トランスフォーマ１１の端子１１ａが無線ＩＣの端子部１、端子１１ｂが接地点、端子１１ｃがオンチップ回路７の入力または出力、端子１１ｄがバイアス電源回路１８にそれぞれ接続される。端子側インダクタ１１ｆと回路側インダクタ１１ｇとの間は、磁気結合により信号が伝送され、ＤＣ的には絶縁されて完全に切り離されており、端子部１とオンチップ回路７の入力または出力とには、異なるＤＣ電位を与えることが可能である。

Description

保護回路
　本開示は、電子回路に設ける保護回路に関し、例えば高周波信号を入力する電子回路において、静電気放電（Electro-Static Discharge，ＥＳＤ）を含む外乱による回路の破壊を防ぐための保護回路に関する。
　高周波信号を入力する電子回路において、例えば無線回路のＩＣ（Integrated Circuit）には、静電気放電による回路の破壊を防ぐための保護回路が設けられる。図１０は、無線回路の受信ブロックの高周波信号入力部にＥＳＤ保護回路を設けた構成例を示す回路図である。
　外部から信号入力される端子部（パッド）１０１の後段には、低雑音増幅器（Low Noise Amplifier，ＬＮＡ）１０２が接続されている。図１０の例では、静電気放電により入力信号振幅が許容電圧値以上になることを防ぐために、ＥＳＤ保護回路としてのＥＳＤダイオード回路１０３が端子部１０１と低雑音増幅器１０２との間に挿入されている。
　ＥＳＤダイオード回路１０３は、二つのダイオード１０３ａ、１０３ｂが直列接続され、一方のダイオード１０３ａのカソードが電源に、他方のダイオード１０３ｂのアノードがグランド（ＧＮＤ）にそれぞれ接続されている。静電気放電により入力信号が正側に変化すると、ダイオード１０３ａがＯＮ状態になり、ダイオード１０３ａに電流が流れて電源電圧以上になることを防ぐ。また、入力信号が負側に変化すると、ダイオード１０３ｂがＯＮ状態になり、ダイオード１０３ｂに電流が流れて接地電位以下になることを防ぐ。
　しかし、ＥＳＤダイオード回路１０３を構成するダイオード１０３ａ、１０３ｂには、寄生容量成分が存在する。ダイオードの寄生容量は、ＥＳＤダイオード回路１０３を設ける場合に受信信号の伝達特性を劣化させる要因となっている。入力信号として数ＧＨｚのマイクロ波信号を扱う無線回路では、伝達特性への影響を抑制するためにＥＳＤダイオード回路の寄生容量を小さくする技術が検討されてきた。
　寄生容量は、周波数が高くなるほど影響が大きくなり、例えば周波数がマイクロ波帯の十倍以上である数十ＧＨｚのミリ波信号を扱う場合、寄生容量の影響が増大する。このため、ミリ波帯の無線回路においては、寄生容量による伝達特性の劣化を取り除くことは困難である。
　上記ダイオードの寄生容量に起因する課題に対する解決策として、伝送線路を用いたＥＳＤ保護回路が提案されている（特許文献１参照）。図１１は、特許文献１に記載されたＥＳＤ保護回路の第１例を示す回路図、図１２は、特許文献１に記載されたＥＳＤ保護回路の第２例を示す回路図である。
　図１１の第１例は、端子部（パッド）１５１と接地点とを接続する伝送線路１５４、オンチップ回路（例えば低雑音増幅器）１５７の入力とバイアス電源回路１６８とを接続する伝送線路１５５、および端子部１５１とオンチップ回路１５７の入力とを接続する容量１５６を有する。
　ミリ波帯において、伝送線路１５４のインピーダンスは高いため、端子部１５１からオンチップ回路１５７に向かって信号が通過する。一方、静電気放電により発生する信号はミリ波帯よりも十分に低い周波数である。低い周波数の静電気放電信号に対しては、伝送線路１５４のインピーダンスは低くなり、信号経路と接地点とがショートされている場合と同様の特性を示すため、オンチップ回路１５７への静電気放電信号の伝達を抑制できる。
　図１２の第２例は、図１１における伝送線路１５４と容量１５６を設けない構成である。伝送線路１５５とバイアス電源回路１６８との間に、ＥＳＤダイオード回路１０３、抵抗１５９が接続され、伝送線路１５５とＥＳＤダイオード回路１０３との接続点に容量１５８の一端が接続され、容量１５８の他端が接地されている。
　ミリ波帯において、伝送線路１５５のインピーダンスは高いため、ＥＳＤダイオード回路１０３の寄生容量による信号経路への影響を抑制できる。低い周波数の静電気放電信号に対しては、伝送線路１５５のインピーダンスは低くなり、信号経路とＥＳＤダイオード回路１０３とが接続されている場合と同様の特性を示すため、静電気放電が生じた場合にＥＳＤダイオード回路１０３によって信号振幅を抑制できる。
米国特許出願公開第２００８／０１１２１０１号明細書
　本開示の目的は、保護回路において、寄生容量による性能劣化を抑制し、占有面積を増加させることなく保護機能を向上することである。
　本開示の保護回路は、電子回路の端子部と前記電子回路の入力または出力との間に設けた、磁気結合される複数のインダクタを有するトランスフォーマを備え、前記トランスフォーマの端子側インダクタは、一端が前記端子部に接続され、他端が接地され、前記トランスフォーマの回路側インダクタは、一端が前記電子回路の入力または出力に接続され、他端が前記電子回路のバイアス電源回路に接続される。
　また、本開示の保護回路は、電子回路の端子部と前記電子回路の入力または出力との間に、磁気結合される複数のインダクタを有するトランスフォーマを備え、前記トランスフォーマの端子側インダクタは、一端が前記端子部に接続され、他端が接地され、前記電子回路は差動構成の回路であり、前記トランスフォーマの回路側インダクタは、中点端子を有し、一端が前記差動構成の一方の電子回路の入力または出力に接続され、他端が前記差動構成の他方の電子回路の入力または出力に接続され、前記中点端子が前記電子回路のバイアス電源回路に接続される。
　上記構成により、トランスフォーマの端子側インダクタと回路側インダクタとの間は、磁気結合により信号が伝送されるが、ＤＣ的には絶縁されているので、切り離される。このため、電子回路の端子部及び外部と電子回路の入出力とのＤＣ電位が分離され、信号経路に直列接続する容量を用いることなく、端子部の電位と電子回路のバイアス電位とを切り離しできる。また、静電気放電により発生する信号帯域よりも低い周波数の信号に対してインピーダンスを低くでき、静電気放電信号をトランスフォーマの端子側インダクタの他端より接地点に流し、電子回路側に入力されることが防がれる。
　本開示によれば、保護回路において、寄生容量による性能劣化を抑制し、占有面積を増加させることなく保護機能を向上できる。
本開示の第１の実施形態に係る保護回路を設けた無線回路の構成を示す図 本実施形態のトランスフォーマ１１をＩＣ上に作成した構造例を示した図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線断面図 図１の構成に対してＥＳＤ耐性の強化を施した第１変形例の無線回路を示す図 図１に示した無線回路に適用するオンチップ回路の具体例を示す図であり、（ａ）は受信回路に適用した構成例を、（ｂ）は送信回路に適用した構成例をそれぞれ示す図 図３に示した無線回路に適用するオンチップ回路の具体例を示す図であり、（ａ）は受信回路に適用した構成例を、（ｂ）は送信回路に適用した構成例をそれぞれ示す図 図３の構成に対して端子部側にＥＳＤダイオード回路を設けた第２変形例の無線回路を示す図 本実施形態に用いるバイアス電源回路の一例を示す図 図３の構成に対して整合回路素子を設けた第３変形例の無線回路を示す図 本開示の第２の実施形態に係る保護回路を設けた無線回路の構成を示す図 無線回路の受信ブロックの高周波信号入力部にＥＳＤ保護回路を設けた構成例を示す回路図 特許文献１に記載されたＥＳＤ保護回路の第１例を示す回路図 特許文献１に記載されたＥＳＤ保護回路の第２例を示す回路図 耐圧を考慮した従来のＥＳＤ保護回路の例を示す図
（本開示の一形態を得るに至った経緯）
　ＥＳＤ保護回路の例として、図１１に示した第１例、及び図１２に示した第２例において、それぞれの伝送線路１５４、１５５は、オンチップ回路１５７の入力整合回路の一部となっている。実際の回路では、必要に応じて端子部１５１とオンチップ回路１５７との間に別途伝送線路、抵抗、容量、インダクタといった素子が接続される。
　図１１及び図１２に示した特許文献１が提案する技術には、次に示す課題がある。図１１の第１例にて使用される容量１５６は、整合回路の帯域幅を広げる観点から、十分に大きい容量値であることが望まれる。一方、ＩＣ上に大きな容量を実装すると、基板に対しての寄生容量が大きくなり、信号ロスの要因となる。図１２の第２例では、容量１５６を使用せずに保護回路を実現しているため、寄生容量による特性の劣化は発生しない。しかし、端子部１５１とオンチップ回路１５７の入力とのＤＣ電位が共通になるため、ＩＣ外部においてＤＣ電位を切り離すための容量素子が必要となり、実装コストの増大につながる恐れがある。
　また、図１１および図１２に示した構成では、ＥＳＤ保護用の伝送線路は１本であるが、静電気放電に対して十分な耐性を得るためには伝送線路が１本では足りない場合がある。同様の伝送線路を並列に接続する必要があり、占有面積の増大につながる。なお、図１１の構成においては、容量１５６の耐圧も考慮する必要がある。図１３では、耐圧を考慮し、容量１５６よりも端子部１５１に近い点に新たな伝送線路１６０が接続されている。
　上記事情を鑑み、本開示では、回路の寄生容量による性能劣化を抑制し、占有面積を増加させることなく保護機能を向上することが可能な保護回路を提供する。また、信号経路に直列接続する容量を用いることなく、端子部の電位と電子回路のバイアス電位とを切り離すことが可能な保護回路を提供する。
（本開示の実施形態）
　以下の実施形態では、本開示を適用する電子回路の一例として、無線ＩＣにおいて回路を形成するオンチップ回路を用いる構成例を示す。オンチップ回路としては、例えば低雑音増幅器、電力増幅器のいずれかを含む回路を想定する。回路に対して入出力する信号としては、数十ＧＨｚのミリ波信号を想定する。オンチップ回路の入力部または出力部において、本開示の実施形態に係る保護回路が設けられる。
　本実施形態では、オンチップ回路の入出力整合回路として、トランスフォーマを用いる。トランスフォーマは、オンチップ回路の入力または出力の端子部（パッド）周辺の回路に接続されて設けられる。トランスフォーマにおいて、互いに絶縁され磁気結合する二つのインダクタの機能を利用する。
　オンチップ回路としては、例えば、受信部の入力部に設けられる低雑音増幅器、送信部の出力部に設けられる電力増幅器を想定する。トランスフォーマの端子部側インダクタにより、端子部と接地点あるいはＥＳＤ保護回路（ＥＳＤダイオード回路）とを接続する。また、トランスフォーマの回路側インダクタ（オンチップ回路側インダクタ）により、オンチップ回路の入力または出力とバイアス電源回路とを接続する。
　これにより、ＤＣ電位切り離し用の容量素子を用いずに、入力または出力の端子部の電位とオンチップ回路のバイアス電位との切り離しができる。また、トランスフォーマを形成するインダクタ一つ分の占有面積によってＥＳＤ対策回路を構成でき、ＥＳＤ耐性の強化においても占有面積の増加を必要としない。
（第１の実施形態）
　図１は本開示の第１の実施形態に係る保護回路を設けた無線回路の構成を示す図である。本実施形態の保護回路は、オンチップ回路７の入出力整合回路として、二つのインダクタを有し４つの端子を持つトランスフォーマ１１を備える。なお、トランスフォーマ１１は、互いに絶縁され磁気結合する２つのインダクタを含めば、２巻線に限らず、例えば、回路構成、実装可能な占有面積の状況により、使用可能であれば３巻線以上としてもよい。
　トランスフォーマ１１の端子１１ａには無線ＩＣの端子部（パッド）１、端子１１ｂには接地点、端子１１ｃにはオンチップ回路７の入力または出力、端子１１ｄにはバイアス電源回路１８がそれぞれ接続されている。
　トランスフォーマ１１の端子側インダクタ１１ｆと回路側インダクタ（オンチップ回路側インダクタ）１１ｇとの間は、磁気結合により信号が伝送されており、ＤＣ的には絶縁され、切り離されている。このため、端子部１とオンチップ回路７の入力または出力とには、異なるＤＣ電位を与えられる。
　周波数が数十ＧＨｚであるミリ波帯においては、トランスフォーマ１１のインピーダンスは十分大きく、磁気結合により端子部１からオンチップ回路７に信号が伝送される。一方、ミリ波帯より低い周波数では、トランスフォーマ１１のインピーダンスが小さくなり、トランスフォーマ１１の端子１１ａと端子１１ｂ、および端子１１ｃと端子１１ｄがショートした場合と同様の特性を示す。これにより、静電気放電により発生する大振幅の低周波信号は、トランスフォーマ１１の端子１１ｂに接続された接地点に流れ込み、オンチップ回路７への伝送を防止できる。
　図２は本実施形態のトランスフォーマ１１をＩＣ上に作成した構造例を示した図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。半導体基板上には、略八角形の環状の配線層によって端子側インダクタ１１ｆが形成されている。端子側インダクタ１１ｆの端部には、端子１１ａ、１１ｂが形成される。また、端子側インダクタ１１ｆの内側（環の中心側）には、同様に略八角形の環状の配線層によって回路側インダクタ１１ｇが形成されている。
　端子側インダクタ１１ｆと回路側インダクタ１１ｇとは同一面の層において形成される。回路側インダクタ１１ｇの端部は、端子側インダクタ１１ｆを迂回し、接続導体を介して配線層１１ｈの一端と接続され、配線層１１ｈの他端が接続導体を介して端子１１ｃ、１１ｄと接続される。
　図２（ａ）、（ｂ）では、トランスフォーマ１１は、二つのインダクタ配線が同一面の層において重ねて配置されており、インダクタ一つと同等の占有面積によって作成できる。一方、図１１および図１２にて示した従来例の回路構成において必要となる伝送線路は、一つにつきインダクタ一つと同等の面積が必要となる。従って、図１に示される本実施形態の回路は、図１１で示される従来例の回路のおよそ１／２の占有面積によって同等の機能を実現できる。
　本実施形態では、トランスフォーマを用いることによって、ＩＣ外部とオンチップ回路の入出力とのＤＣ電位を分離できるので、信号経路に直列接続する容量を用いることなく、端子部の電位とオンチップ回路のバイアス電位とを切り離しできる。また、トランスフォーマによって、容量を設けることなく、静電気放電により発生する信号帯域よりも低い周波数の信号に対してインピーダンスを低くでき、静電気放電信号をグランドに流してオンチップ回路に入力することを防止できる。
　本実施形態におけるトランスフォーマを用いる構成では、ＥＳＤ保護および外部とのＤＣ電位分離のために容量素子が必須ではないので、寄生容量による性能劣化を抑制でき、占有面積を増加させることなく静電気放電への耐性を強化し、保護機能を向上できる。また、ＥＳＤ保護のために伝送線路も必須ではないので、電子回路の性能劣化を抑制でき、占有面積を削減できる。電子回路として低雑音増幅器を用いる場合は、ＤＣ電位分離用の容量を除くことにより、低雑音増幅器の利得及び雑音性能が改善できる。
　図３は、図１の構成に対してＥＳＤ耐性の強化を施した第１変形例の無線回路を示す図である。第１変形例では、トランスフォーマ１１の端子１１ｄとバイアス電源回路１８との間に、ＥＳＤ保護回路としてのＥＳＤダイオード回路３、抵抗９が接続され、端子１１ｄとＥＳＤダイオード回路３との接続点にＡＣ接地用容量８の一端が接続され、ＡＣ接地用容量８の他端が接地されている。
　ＥＳＤダイオード回路３は、二つのダイオード３ａ、３ｂが直列接続され、一方のダイオード３ａのカソードが電源に接続され、他方のダイオード３ｂのアノードが接地されている。静電気放電により入力信号が正側に変化すると、ダイオード３ａがＯＮ状態になり、ダイオード３ａに電流が流れて電源電圧以上になることを防ぐ。また、入力信号が負側に変化すると、ダイオード３ｂがＯＮ状態になり、ダイオード３ｂに電流が流れて接地電位以下になることを防ぐ。
　図１３に示した従来例においては、容量１５６の耐圧が低いため、伝送線路１５５に対してＥＳＤ対策用の回路を挿入することは困難であった。これに対し本実施形態のトランスフォーマ１１の耐圧は十分に大きい。よって、端子１１ｄにＥＳＤダイオード回路３を接続することにより、静電気放電により発生する大振幅の低周波信号がオンチップ回路７に入力されることを防止でき、信号振幅抑制の効果が得られる。
　また、回路構成の追加、例えば、新たに線路の追加は必要ないため、図１に示した本実施形態の回路とほぼ同等の占有面積によって、ＥＳＤ耐性の強化を実現している。同等のＥＳＤ耐性を持つと考えられる図１３の回路構成と比較すると、占有面積をおよそ１／３に減少できる。
　なお、本実施形態は、受信回路、送信回路いずれにも適用することが可能である。図４は、図１に示した無線回路に適用するオンチップ回路の具体例を示す図であり、（ａ）は受信回路に適用した構成例を、（ｂ）は送信回路に適用した構成例をそれぞれ示す図である。
　図４（ａ）に示す受信回路の構成では、オンチップ回路７として低雑音増幅器２が設けられる。トランスフォーマ１１の端子１１ｃには、低雑音増幅器２の入力が接続される。図４（ｂ）に示す送信回路の構成では、オンチップ回路７として電力増幅器（Power Amplifier，ＰＡ）１６が設けられる。トランスフォーマ１１の端子１１ｃには、電力増幅器１６の出力が接続される。
　図５は、図３に示した無線回路に適用するオンチップ回路の具体例を示す図であり、（ａ）は受信回路に適用した構成例を、（ｂ）は送信回路に適用した構成例をそれぞれ示す図である。
　図５（ａ）に示す受信回路の構成では、オンチップ回路７として低雑音増幅器２が設けられる。トランスフォーマ１１の端子１１ｃには、低雑音増幅器２の入力が接続される。図５（ｂ）に示す送信回路の構成では、オンチップ回路７として電力増幅器１６が設けられる。トランスフォーマ１１の端子１１ｃには、電力増幅器１６の出力が接続される。
　なお、本実施形態の構成は、受信回路、および、送信回路において、効果が得られる。また、送信回路にＥＳＤ耐性の強化を施す場合には、バイアス電源回路１８からオンチップ回路７に向けて電流が流れるため、電圧降下を抑制するためには、図３の抵抗９は挿入を省略できる。
　図６は、図３の構成に対して端子部側にＥＳＤダイオード回路を設けた第２変形例の無線回路を示す図である。
　端子部１が接地電位以外を有する場合には、図６のように、端子部１側にＥＳＤ耐性の強化を施してもよい。第２変形例では、トランスフォーマ１１の端子１１ｂにＥＳＤダイオード回路３が接続され、端子１１ｂとＥＳＤダイオード回路３との接続点にＡＣ接地用容量８の一端が接続され、ＡＣ接地用容量８の他端が接地されている。これにより、ＥＳＤ耐性をさらに強化できる。
　図７は本実施形態に用いるバイアス電源回路の一例を示す図であり、図３の構成に適用した例を示している。バイアス電源回路１８は、トランジスタ１２を有している。トランジスタ１２のゲートとドレインがバイアス電源端子１９に接続され、ソースが接地される。ドレインからソースに向けて基準電流Ｉｒを流すことで、所望のＤＣ電位をバイアス電源端子１９に発生できる。バイアス電源回路１８は、回路の温度特性に応じて、周囲の温度変化に基づきバイアス電位を調整する。
　これにより、バイアス電源端子１９から抵抗９、ＥＳＤダイオード回路３を介して、トランスフォーマ１１の端子１１ｄに所定のバイアス電圧が印加される。トランジスタ１２によるバイアス回路を用い、例えば、温度によりトランジスタの性能に変化があった場合にも、ＤＣ電位を与えることによって、オンチップ回路７の特性の変化を抑制できる。
　図８は、図３の構成に対して整合回路素子を設けた第３変形例の無線回路を示す図である。
　トランスフォーマ１１によってＩＣ外部とオンチップ回路の入力または出力とのインピーダンスを整合することが困難な場合には、図８のように、整合回路素子を設けてもよい。第３変形例では、端子部１とトランスフォーマ１１の端子１１ａとの間、およびオンチップ回路７とトランスフォーマ１１の端子１１ｃとの間に、伝送線路１３が接続される。また、トランスフォーマ１１の端子１１ａと１１ｂとの間、および端子１１ｃと１１ｄとの間に、容量１４が接続される。
　これにより、ＩＣ外部とオンチップ回路との間のインピーダンスを容易に整合できる。ただし、トランスフォーマ１１によってインピーダンスが整合できる状態では、整合回路素子の追加は、信号伝送特性を劣化させる恐れがある。
（第２の実施形態）
　図９は本開示の第２の実施形態に係る保護回路を設けた無線回路の構成を示す図である。第１の実施形態においてはシングル構成のオンチップ回路を想定していたが、差動構成のオンチップ回路に対しても適用できる。第２の実施形態では差動構成の例を示す。
　第２の実施形態の保護回路は、オンチップ回路側に中点端子１５ｅを有する５端子のトランスフォーマ１５を備える。トランスフォーマ１５の端子１５ａには無線ＩＣの端子部（パッド）１、端子１５ｂには接地点、端子１５ｃには第１のオンチップ回路７ａの入力または出力、端子１５ｄには第２のオンチップ回路７ｂの入力または出力がそれぞれ接続されている。
　また、中点端子１５ｅには、ＥＳＤダイオード回路３、抵抗９を介して、バイアス電源回路１８が接続され、中点端子１５ｅとＥＳＤダイオード回路３との接続点にＡＣ接地用容量８の一端が接続され、ＡＣ接地用容量８の他端が接地されている。トランスフォーマ１５の端子側インダクタ１５ｆと回路側インダクタ１５ｇとの間は、磁気結合により信号が伝送されるが、ＤＣ的には、絶縁されているので、切り離されている。
　トランスフォーマ１５の回路側インダクタ１５ｇの両端の端子１５ｃと端子１５ｄとには、互いに位相が反転した信号が伝送される。すなわち、端子１５ｃ、１５ｄにそれぞれ接続される第１のオンチップ回路７ａと第２のオンチップ回路７ｂには、正負が逆転した信号が伝送される。また、中点端子１５ｅとバイアス電源回路１８との間にＥＳＤダイオード回路３を挿入することで、ＥＳＤ耐性を強化できる。
　差動構成においても、トランスフォーマを用いた保護回路を適用できるので、第１の実施形態と同様、寄生容量による性能劣化を抑制でき、占有面積を増加させることなく静電気放電への耐性を強化し、保護機能を向上できる。
　なお、本開示は、本開示の趣旨ならびに範囲を逸脱することなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が様々な変更、応用することも本開示の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。また、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
（開示の一態様の概要）
　本開示の第１の保護回路は、電子回路の端子部と前記電子回路の入力または出力との間に設けた、磁気結合される複数のインダクタを有するトランスフォーマを備え、前記トランスフォーマの端子側インダクタは、一端が前記端子部に接続され、他端が接地され、前記トランスフォーマの回路側インダクタは、一端が前記電子回路の入力または出力に接続され、他端が前記電子回路のバイアス電源回路に接続されたものである。
　本開示の第２の保護回路は、電子回路の端子部と前記電子回路の入力または出力との間に、磁気結合される複数のインダクタを有するトランスフォーマを備え、前記トランスフォーマの端子側インダクタは、一端が前記端子部に接続され、他端が接地され、前記電子回路は差動構成の回路であり、前記トランスフォーマの回路側インダクタは、中点端子を有し、一端が前記差動構成の一方の電子回路の入力または出力に接続され、他端が前記差動構成の他方の電子回路の入力または出力に接続され、前記中点端子が前記電子回路のバイアス電源回路に接続されたものである。
　本開示の第３の保護回路は、上記第１又は第２の保護回路であって、
　前記回路側インダクタの他端と前記バイアス電源回路との間に、ダイオードを直列接続して一端を電源に接続し、他端を接地したＥＳＤ保護回路を設けたものである。
　本開示の第４の保護回路は、上記第３の保護回路であって、
　前記端子側インダクタの他端と接地用グランドとの間に、前記ＥＳＤ保護回路を設け、前記直列接続したダイオード間の接続点を、容量を介して接地したものである。
　本開示の第５の保護回路は、上記第１から第４のいずれかの保護回路であって、
　前記電子回路は無線装置の受信部に設けられる低雑音増幅器であり、前記トランスフォーマは、前記端子部と前記低雑音増幅器の入力との間に設けられる。
　本開示の第６の保護回路は、上記第１から第４のいずれかの保護回路であって、
　前記電子回路は無線装置の送信部に設けられる電力増幅器であり、前記トランスフォーマは、前記端子部と前記電力増幅器の出力との間に設けられる。
　本出願は、２０１２年１月５日出願の日本特許出願（特願2012-000795）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本開示は、保護回路において、寄生容量による性能劣化を抑制し、占有面積を増加させることなく保護機能を向上できる効果を有する。本開示は、電子回路に設ける保護回路、例えば高周波信号を入力する電子回路において、静電気放電を含む外乱による回路の破壊を防ぐための保護回路等として有用である。
　１　端子部（パッド）
　２　低雑音増幅器
　３　ＥＳＤダイオード回路
　７、７ａ、７ｂ　オンチップ回路
　８　ＡＣ接地用容量
　９　抵抗
　１１、１５　トランスフォーマ
　１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ　端子
　１１ｆ、１５ｆ　端子側インダクタ
　１１ｇ、１５ｇ　回路側インダクタ
　１１ｈ　配線層
　１２　トランジスタ
　１３　伝送線路
　１４　容量
　１５ｅ　中点端子
　１６　電力増幅器
　１８　バイアス電源回路
　１９　バイアス電源端子

Claims (6)

  1. 　電子回路の端子部と前記電子回路の入力または出力との間に設けた、磁気結合される複数のインダクタを有するトランスフォーマを備え、
    　前記トランスフォーマの端子側インダクタは、一端が前記端子部に接続され、他端が接地され、
    　前記トランスフォーマの回路側インダクタは、一端が前記電子回路の入力または出力に接続され、他端が前記電子回路のバイアス電源回路に接続された、保護回路。
  2. 　電子回路の端子部と前記電子回路の入力または出力との間に、磁気結合される複数のインダクタを有するトランスフォーマを備え、
    　前記トランスフォーマの端子側インダクタは、一端が前記端子部に接続され、他端が接地され、
    　前記電子回路は差動構成の回路であり、
    　前記トランスフォーマの回路側インダクタは、中点端子を有し、一端が前記差動構成の一方の電子回路の入力または出力に接続され、他端が前記差動構成の他方の電子回路の入力または出力に接続され、前記中点端子が前記電子回路のバイアス電源回路に接続された、保護回路。
  3. 　請求項１又は２に記載の保護回路であって、
    　前記回路側インダクタの他端と前記バイアス電源回路との間に、ダイオードを直列接続して一端を電源に接続し、他端を接地したＥＳＤ保護回路を設けた、保護回路。
  4. 　請求項３に記載の保護回路であって、
    　前記端子側インダクタの他端と接地用グランドとの間に、前記ＥＳＤ保護回路を設け、前記直列接続したダイオード間の接続点を、容量を介して接地した、保護回路。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の保護回路であって、
    　前記電子回路は無線装置の受信部に設けられる低雑音増幅器であり、
    　前記トランスフォーマは、前記端子部と前記低雑音増幅器の入力との間に設けられる、保護回路。
  6. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の保護回路であって、
    　前記電子回路は無線装置の送信部に設けられる電力増幅器であり、
    　前記トランスフォーマは、前記端子部と前記電力増幅器の出力との間に設けられる、保護回路。
PCT/JP2012/007909 2012-01-05 2012-12-11 保護回路 WO2013102971A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/236,433 US9276400B2 (en) 2012-01-05 2012-12-11 Protection circuit
CN201280032461.6A CN103635995B (zh) 2012-01-05 2012-12-11 保护电路

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-000795 2012-01-05
JP2012000795A JP5828768B2 (ja) 2012-01-05 2012-01-05 保護回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013102971A1 true WO2013102971A1 (ja) 2013-07-11

Family

ID=48745048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/007909 WO2013102971A1 (ja) 2012-01-05 2012-12-11 保護回路

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9276400B2 (ja)
JP (1) JP5828768B2 (ja)
CN (1) CN103635995B (ja)
WO (1) WO2013102971A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016167649A (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路、通信モジュール、及びスマートメータ

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI419631B (zh) * 2011-12-05 2013-12-11 Au Optronics Corp 多層電路板以及靜電放電保護結構
JP2016171163A (ja) * 2015-03-12 2016-09-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路、通信モジュール、及びスマートメータ
US9698594B2 (en) * 2015-11-10 2017-07-04 Analog Devices Global Overvoltage protection device, and a galvanic isolator in combination with an overvoltage protection device
US10637234B2 (en) * 2016-06-22 2020-04-28 International Business Machines Corporation ESD protection circuit
US10582317B2 (en) 2016-12-29 2020-03-03 Oticon A/S Hearing device including an external antenna part and an internal antenna part
EP3591996A1 (en) * 2018-07-03 2020-01-08 Oticon A/s A hearing device including an external antenna part and an internal antenna part
US20210057404A1 (en) * 2019-08-22 2021-02-25 Qualcomm Incorporated On-die electrostatic discharge protection
CN110995310B (zh) * 2019-12-25 2021-09-17 上海晶曦微电子科技有限公司 一种射频前端电路及其控制方法
WO2023153984A1 (en) * 2022-02-09 2023-08-17 Fingerprint Cards Anacatum Ip Ab Biometric smartcard comprising integrated esd-protection

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010095368A1 (ja) * 2009-02-20 2010-08-26 日本電気株式会社 受信回路及び信号受信方法
WO2010119625A1 (ja) * 2009-04-13 2010-10-21 日本電気株式会社 半導体装置及びそのテスト方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7081796B2 (en) * 2003-09-15 2006-07-25 Silicon Laboratories, Inc. Radio frequency low noise amplifier with automatic gain control
JP2006186596A (ja) 2004-12-27 2006-07-13 Hitachi Media Electoronics Co Ltd アンテナ共用装置およびそれを用いた無線通信端末
CN103956977A (zh) * 2005-12-02 2014-07-30 Nxp股份有限公司 低噪声放大器
TW200729697A (en) 2005-12-26 2007-08-01 Toshiba Kk Power amplifier
JP4768591B2 (ja) 2005-12-26 2011-09-07 株式会社東芝 電力増幅器
US20080112101A1 (en) * 2006-11-15 2008-05-15 Mcelwee Patrick T Transmission line filter for esd protection
US8073417B2 (en) * 2006-12-06 2011-12-06 Broadcom Corporation Method and system for a transformer-based high performance cross-coupled low noise amplifier
US8362481B2 (en) * 2007-05-08 2013-01-29 Scanimetrics Inc. Ultra high speed signal transmission/reception
CN101897095A (zh) * 2007-12-11 2010-11-24 加利福尼亚微型装置公司 用于保护高速接口的阻抗补偿esd电路及使用其的方法
US7973365B2 (en) * 2008-01-25 2011-07-05 Infineon Technologies Ag Integrated RF ESD protection for high frequency circuits
US8483627B2 (en) * 2008-05-09 2013-07-09 Texas Instruments Incorporated Circuits, processes, devices and systems for full integration of RF front end module including RF power amplifier
US8306494B2 (en) * 2008-08-14 2012-11-06 Broadcom Corporation Method and system for a single-ended input low noise amplifier with differential output
US7894173B2 (en) * 2008-09-16 2011-02-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Enhancing bandwidth of ESD network using transformers
US8076996B2 (en) * 2009-02-10 2011-12-13 Electronics And Telecommunications Research Institute Hybrid balun apparatus
JP5348050B2 (ja) 2010-03-30 2013-11-20 富士通株式会社 雑音発生回路及び受信回路
EP2987174A4 (en) * 2012-12-12 2016-12-07 Oceaneering Int Inc WIRELESS POWER TRANSMISSION BY INDUCTIVE COUPLING USING MAGNETS
WO2014145623A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Rf Micro Devices, Inc. Transformer-based power amplifier stabilization and reference distortion reduction

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010095368A1 (ja) * 2009-02-20 2010-08-26 日本電気株式会社 受信回路及び信号受信方法
WO2010119625A1 (ja) * 2009-04-13 2010-10-21 日本電気株式会社 半導体装置及びそのテスト方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016167649A (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路、通信モジュール、及びスマートメータ
US10263576B2 (en) 2015-03-09 2019-04-16 Renesas Electronics Corporation Semiconductor integrated circuit, communication module, and smart meter

Also Published As

Publication number Publication date
US9276400B2 (en) 2016-03-01
CN103635995A (zh) 2014-03-12
CN103635995B (zh) 2017-05-24
JP5828768B2 (ja) 2015-12-09
US20140168834A1 (en) 2014-06-19
JP2013140899A (ja) 2013-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5828768B2 (ja) 保護回路
US9818524B2 (en) Coupling element for differential hybrid coupler
CN106026952B (zh) 用于针对毫米波功率应用的共源共栅放大器拓扑结构的设备和方法
TWI479801B (zh) 變壓器耦合分布放大器
US10122356B2 (en) Semiconductor switch
EP2463905A1 (en) Packaged RF transistor with special supply voltage leads
US10886730B2 (en) Filter having an ESD protection device
US20130267185A1 (en) Transceiver having an on-chip co-transformer
US20140273825A1 (en) Semiconductor Chip Configuration with a Coupler
CN102195574A (zh) 功率放大器器件
US9077292B2 (en) Power amplifier
US9209760B2 (en) High-frequency, broadband amplifier circuit
US20180240761A1 (en) Resonance-coupled signaling between ic modules
CN104935287B (zh) 射频接收器及其电感耦合单端输入差分输出低噪声放大器
US8295018B2 (en) Transmission-line-based ESD protection
US10511267B2 (en) Power amplifier
US9774310B2 (en) Common mode noise suppressing device
TW201631747A (zh) 高頻半導體積體電路
US10062947B2 (en) RF transceiver and RF transmitter of the same
KR20140001102A (ko) 소형의 바이어스 티
CN108400791B (zh) 射频收发装置及其射频发射机
US9257947B2 (en) Semiconductor device
JP2008236354A (ja) 増幅器
US20230353187A1 (en) Transceiver switch circuitry
US20170302269A1 (en) Electronically switchable diplexer

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12864238

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14236433

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12864238

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1