高电压开关的制作方法

本申请要求于2015年1月29日提交的美国申请no.14/608,643的优先权，其全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。

背景技术：

除非另有说明，否则上述内容不被认为是本文所记载的权利要求的现有技术，并且不应被如此解释。

射频(rf)电路通常需要无源器件的高功率开关以用于功率控制、多频带调谐等。rf应用(例如，移动通信设备等)通常具有限制设计者可用的硅面积量的空间约束。

以高功率操作开关将开关暴露于跨越其源极、栅极、漏极和体极端子的高电压摆幅。高电压摆幅在将开关保持在关断状态方面面临挑战，从而影响高电压开关的可靠性。

附图说明

关于要进行的讨论、特别是附图，强调所示出的细节代表用于示例性讨论的示例，并且是提供本公开的原理和概念方面的描述的原因。在这方面，除了对本公开的基本理解所需要的内容之外，未尝试示出实现细节。以下讨论结合附图使得对于本领域技术人员来说，可以如何实践根据本公开的实施例变得明显。在附图中：

图1示出了用于根据本公开的电路的示意图。

图1a示出了用于根据本公开的电路的备选实施例的示意图。

图2图示了本公开的电路的一个具体实施例的示例。

图2a图示了图2中所示的电路的一个备选实施例。

图3图示了本公开的备选电路的一个实施例。

具体实施方式

在下面的描述中，为了解释的目的，阐述了许多示例和具体细节，以提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，在权利要求中表示的本公开可以包括这些示例中的一些特征或全部特征，单独地或与下文描述的其他特征组合，并且还可以包括本文所描述的特征和概念的修改和等同物。

图1示出了根据本公开的用于驱动负载10的电路100的高层级框图。电路100包括差分输入端子inp和inm以及输出端子out1和out2。该图图示了可以输入到电路100的输入信号12a、12b的示例。在所示出的示例中，输入信号12a、12b相对于彼此是180°异相的。峰间电压摆幅可以是2vdd，约为vdd的中心电压以及2vdd和0伏的峰值电压。

在一些实施例中，电路100可以是包括串联连接的第一和第二晶体管器件m1、m2的输出电路。在特定实施例中，m1和m2是场效应晶体管(fet)，特别是pmos型fet器件。然而，应当理解，在其他实施例中，m1和m2可以是nmos器件。晶体管m1和m2可以是增强型晶体管或耗尽型晶体管。

在图1所示的实施例中，m1的源极端子和m2的漏极端子与电压源vdd具有公共连接。输入端子inp、inm可以跨越晶体管m1和m2连接。例如，输入端子inp可以被连接到m1的漏极端子，并且输入端子inm可以被连接到m2的源极端子。

电路100可以包括第一和第二电感元件l，以将输入端子inp、inm耦合到输出端子out1、out2。例如，在图1所示的实施例中，每个电感元件l可以将输入端子inp、inm连接到相应的输出端子out1、out2。

根据本公开，电路100可以包括采样电路102。采样电路102的输入可以被连接，以感测输入信号(例如，12a、12b)。采样电路102的输入可以例如被连接到感测点104、106。根据本公开，感测点104、106可以是允许采样电路102感测输入信号的任何连接。例如，参考图1a，通常，输入端子inp、inm可以被图中由阻抗z表示的一般性网络114、116耦合到输出。采样电路102可以将其输入连接到网络114、116中沿信号路径与输入端子inp、inm电连通的感测点。

回到图1，采样电路102可以产生一个或多个电压vg1、vg2、vb1、vb2。在一些实施例中，电压vg1、vg2、vb1、vb2可以是相同的电压；即vg1＝vg2＝vb1＝vb2。在其他实施例中，vg1、vg2、vb1、vb2可以是不同的电压。在其他实施例中，电压vg1、vg2、vb1、vb2中的一些可以是相同的，一些可以不同。

根据本公开，采样102可以生成与输入端子inp、inm处的电压摆幅vsig成比例的电压vg1、vg2、vb1、vb2。在一些实施例中，可以根据以下关系产生电压vg1、vg2、vb1、vb2的电平：

偏置电压＝α×vsig+k

其中，α是实常数，

k是实常数，

vsig是输入端子处的电压摆幅(例如，峰间值)，

vdd是电源轨电压。

在一些实施例中，电压vg1和vg2可以分别连接到m1和m2的栅极端子。此外，根据一些实施例，电压vb1和vb2可以分别连接到m1和m2的体极端子。术语“体极端子”可以被不同地称为主体端子、基极端子、衬底端子、“第四”端子等。

现在参考图2来描述根据本公开的特定电路实施例。在图2所示的特定实施例中，电路200包括采样电路202，采样电路202具有连接到晶体管m1和m2的栅极端子g(经由电阻器rg)和体极端子b(经由电阻器rb)的输出212。采样电路202的输入被连接到感测点204和206。图2a示出了电路200'的示例，其中采样电路202的输入直接连接到输入端子inp、inm。

回到图2，在一些实施例中，采样电路202可以是全波整流器电路。输入信号12a、12b可以由采样电路202进行全波整流，以产生图2所示出的输出波形214。如本领域普通技术人员所知，输出波形214的等效直流电平vdc为：

在图2所示的实施例中，vpeak＝(2vdd-vdd)＝vdd。因此所计算的等效直流电平vdc为0.64vdd。然而，输出被直流偏移了vdd，并且因此实际的vdc为(vdd+0.64vdd)。

根据本公开，例如使用电阻器rg和rb，可以将输出212提供给晶体管m1、m2的栅极端子g和体极端子b，以偏置栅极端子和体极端子。因此，晶体管m1和m2的栅极端子g和体极端子b可以在电压电平(vdd+0.64vdd)处被偏置。因此，对于晶体管m1，栅极端子g处的电位和体极端子b的电位将始终比m1的漏极端子d处的电位高0.64vdd。这确保了体二极管的适当的反向偏置和m1的关断。类似地，栅极端子g处的电位和晶体管m2的体极端子b处的电位将始终比m2的源极端子s处的电位高0.64vdd，以确保体二极管的适当的反向偏置和m2的关断。

根据本公开的电路确保了可靠性，因为在关断模式下跨越任何两个端子的电压小于vdd。与常规解决方案相比，根据本公开的电路需要更少的开关，以实现相同或更好的关断性能。由于栅极和体极一直保持在比源极/漏极更高的电压电平，所以根据本公开的电路中使用的开关与在常规解决方案中使用的开关相比，在关断状态下显示更好的失真性能。

如图2所示，在一些实施例中，采样电路202包括全波整流器。应当理解，在其他实施例中，采样电路202可以包括备选电路系统。例如，采样电路202可以包括峰值检测电路。在其他实施例中，采样电路可以包括自混频本地振荡器设计等。这些电路的设计是本领域普通技术人员已知的。在一些实施例中，取决于输入被感测的位置，采样电路202可以包括放大电路系统，以生成具有合适电平的输出。通常，如结合图1所解释的，采样电路102可以操作以提供与输入端子处的电压摆幅成比例的一个或多个输出电压。

图3图示了根据本公开的另一电路实施例。在一些实施例中，电路300可以包括单个晶体管器件m。电路300的电路特性与图2中结合电路200所解释的基本相同。采样电路302可以包括全波整流器、峰值检测器、自混频本地振荡器等。在采样电路312包括全波整流器的实施例中，如上所述，输出波形314具有可用于偏置晶体管m的栅极端子g和体极端子b的等效直流电平vdc。

上面的描述说明了本公开的各种实施例，以及可以如何实现特定实施例的各方面的示例。上述示例不应被认为是仅有的实施例，并且上述示例被呈现以说明由所附权利要求限定的特定实施例的灵活性和优点。基于上述公开内容和所附权利要求，在不脱离由权利要求限定的本公开的范围的情况下，可以采用其他布置、实施例、实现方式和等同物。

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