Rf开关电路的制作方法_2

文档序号:9306384阅读:来源:国知局
、第二端子和控制端子的第二晶体管,所述第二晶体管的第一端子耦合至RF输出端子,所述第二晶体管的第二端子耦合至天线端子,所述第二晶体管的第一端子和所述第二晶体管的第二端子耦合至第二偏置电压输出,所述第一晶体管的第一端子耦合至RF输入端子,所述第一晶体管的第二端子耦合至天线端子,其中所述RF开关电路可操作为将RF输入端子耦合至天线端子或者将天线端子耦合至RF输出端子;并且所述偏置交换电路可操作为响应于RF开关电路的操作模式的改变在第一偏置电压输出和第二偏置电压输出之间交换第一偏置电压值和第二偏置电压值。
[0025]RF开关电路可以实现SPDT开关,所述SPDT开关可以在发送模式下将发射机输出连接到天线并且在接收模式下将天线连接到接收机输入。
[0026]在实施例中,RF开关电路可以包含在RF收发机中。
[0027]可以将RF收发机和RF开关电路实现在单一集成电路上。通过简化偏置布置,可以使用CMOS技术更容易地将RF开关与RF收发机集成在一起。
[0028]在实施例中,一种移动设备可以包括RF开关电路。
[0029]在实施例中,移动设备可以包括实现了 SPDT开关的RF开关电路、天线和RF收发机,其中,RF输入端子耦合至RF收发机的输出,RF输出端子耦合至RF收发机的输入,并且天线親合至天线端子。
[0030]在实施例中,晶体管可以是MOSFET晶体管。
【附图说明】
[0031]在附图和说明书中,相似的参考数字表示相似的特征。现在仅通过示例,如附图所示,详细描述本发明的实施例,附图中:
[0032]图1示出了已知的MOSFET RF开关;
[0033]图2示出了已知的MOSFET RF开关;
[0034]图3示出了另一已知的MOSFET RF开关;
[0035]图4示出了根据实施例的RF开关;
[0036]图5示出了根据实施例的具有模式检测的RF开关;
[0037]图6示出了根据另一实施例的具有信号功率检测的RF开关;
[0038]图7示出了根据另一实施例的具有电源检测的RF开关;
[0039]图8示出了根据实施例的具有温度检测的RF开关;以及
[0040]图9示出了根据实施例的天线RF开关电路的另一实现方式。
【具体实施方式】
[0041]图4示出了 RF开关电路400。第一电阻器Rl可以连接在NMOS晶体管10的漏极与偏置交换(swap)电路30的输出之间。第二电阻器R2可以连接在NMOS晶体管10的源极与偏置交换电路30的输出之间。去耦电容器Cl可以连接在NMOS晶体管10的漏极与RF开关的RF输入16之间。去耦电容器C2可以连接在NMOS晶体管10的源极与RF输出14之间。自举栅极电阻器Rg可以连接在控制输入18与NMOS 10的控制端子或栅极之间。体偏置电阻器Rb可以连接到偏置电压电源轨,所述偏置电压电源轨可以是地电位。
[0042]在操作中,可以将RF输入16与RF信号源相连,源阻抗为Rs。RF信号源可以是例如RF功率放大器或天线。可以将RF开关RF输出14与表不为RL的输出负载相连。该输出负载可以是例如天线或低噪放大器。
[0043]偏置交换电路30可以根据RF开关400的操作状况输出不同的偏置电压。对于2.5V的示例电源电压,偏置交换电路30可以在开关接通时输出0V,在开关关断时输出2.5V。开关接通时的状况可以被看作是一个操作模式,开关关断时的状况可以被看作是第二操作模式。为了接通RF开关400,可以向输入端子18施加2.5V电压,并且可以利用偏置交换电路30在OV处偏置漏极和源极。然后将可以被看作是配置为开关的NMOS晶体管10完全导通。为了关断RF开关400,可以向输入端子施加OV电压。由于偏置电压被偏置交换电路30改变或交换,RF开关处于强关断状态,从而能够处理更大的信号。偏置交换电路30改善了 RF开关300的性能,而无需附加的电荷栗电路。
[0044]本领域技术人员将认识到,实现在诸如2.5V和OV等电源轨电压值之间交换偏置电压的偏置交换电路比实现电荷栗需要更少的电路。这使得可以使用诸如NXP Qubic4等工艺,将RF开关与例如RF收发机等其他电路集成在相同的管芯上,所述NXP Qubic4工艺具有5.3nm栅极氧化物和0.25 μ m最小沟道长度MOSFET,这意味着栅源电压或栅漏电压具有2.5V的典型最大值。
[0045]在其他示例中,偏置交换电路还可以在多于两个电压电平之间交换。偏置交换电路可以与输入端子18相连以在施加到栅极的电压改变时直接触发偏置改变。备选地,偏置交换电路可以与其他电路相连以触发偏置电压的改变。
[0046]电源电压可以由包括RF开关400的移动设备中的电池来提供。电池电压输出可以例如在2.3V至4.8V的范围内。
[0047]NMOS晶体管10可以是对称的,在这种情况下,无所谓哪个端子是源极哪个端子是漏极。因此,图4中分派了任意源极和漏极。对于MOS器件非对称(例如,具有扩展的源极)的RF开关,可以认为漏极是能够处理较高电压从而将具有大部分电压应力的端子。
[0048]RF开关400包括利用电阻器的自举。其他示例可以利用电感器来实现自举。在适当自举所需的RF频率下,电阻器和电感器均可以提供高阻抗。电感器在低频率下提供低阻抗,但可以高于电阻器。
[0049]示出NMOS晶体管10具有体连接。这种体或P阱(对于NM0SFET而言)可以通过衬底被连接,或如同在隔离器件中一样被直接连接。还可以对隔离器件中的η型隔离进行自举。
[0050]图5示出了 RF开关500,RF开关500具有模式控制32以控制RF开关500的模式。自举栅极电阻器Rg可以连接在模式控制32的输出与NMOS晶体管10的栅极之间。偏置交换电路30可以具有与模式控制32的输出相连的输入。模式控制32的输出可以指示RF开关500的操作模式。第一电阻器Rl可以连接在NMOS晶体管10的漏极与偏置交换电路30的输出之间。第二电阻器R2可以连接在NMOS晶体管10的源极与偏置交换电路34的输出之间。去耦电容器Cl可以连接在NMOS晶体管10的漏极与RF开关的输入16之间。去耦电容器C2可以连接在NMOS晶体管10的源极与RF输出14之间。体偏置电阻器Rb可以连接到偏置电压源轨,所述偏置电压源轨可以是地电位或OV。
[0051]模式控制32可以响应于电路模式的改变来切换RF开关500。例如,这可以是例如在诸如RF收发机等电路的发送模式与接收模式之间的改变。模式控制32可以触发偏置交换电路34改变或交换NMOS晶体管10的源极或漏极处的偏置电压电平。模式控制32可以通过开关NMOS晶体管10来接通或关断RF开关。模式控制32可以触发偏置交换电路34在相同时刻或不同时刻改变NMOS晶体管10。为了接通RF开关500,模式控制32可以向NMOS晶体管10的栅极施加2.5V电压。模式控制32可以触发偏置交换电路34将偏置电压交换为OV电压。因此,NMOS晶体管10的漏极和源极处的偏置电压可以处于0V。于是NMOS晶体管10完全导通。为了关断RF开关500,模式控制32可以向栅极施加OV电压。模式控制32可以触发偏置交换电路34将偏置电压交换到2.5V。NMOS晶体管10的漏极和源极处的偏置电压可以为2.5V。由于偏置电压被偏置交换电路332改变或交换,RF开关500可以处于强关断状态,这是因为栅源电压为-2.5V。因此,RF开关500可以处理更大的RF输入信号。因此,偏置交换电路32可以改善RF开关500的性能,而不需要附加的电荷栗电路。
[0052]图6示出了可以根据RF信号输入电平来交换偏置电压的RF开关600。RF信号功率检测器42的输入可以与RF输入16相连。功率检测器42的输出可以与偏置交换电路40相连。模式控制32的输出可以与偏置交换电路40相连。模式控制32的输出可以指示RF开关600的操作模式。
[0053]自举栅极电阻器Rg可以连接在模式控制32的输出与NMOS晶体管10的栅极之间。第一电阻器Rl可以连接在NMOS晶体管10的漏极与偏置交换电路40的输出之间。第二电阻器R2可以连接在NMOS晶体管10
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