[發明專利]用于RF開關優化的本體偏置

有效

• 申請號: 201510608720.0
• 申請日: 2015-09-22
• 公開（公告）號: CN105450205A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: H·康
• 申請（專利權）人: ACCO公司
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李輝;呂世磊

相關申請的交叉引用

本申請涉及于2014年2月18日提交并且主題為“開關控制(SwitchControls)”的美國專利申請序列號14/183,215，在此通過引用的方式將其并入本文。

技術領域

本發明總體涉及RF電路，并且更特別地涉及可用于激勵和去激勵RF路徑的開關，包括在多個傳輸路徑之間切換天線，以及其他應用。

背景技術

圖1示出了耦合至天線110的現有技術RF電路100。電路100包括許多傳輸路徑120以及將天線110耦合至數個傳輸路徑120的天線開關130。每個傳輸路徑120包括通過開關160交替地連接至天線開關130的功率放大器140和接收器放大器150。在天線開關130內，每個傳輸路徑120可切換地通過串聯開關170而耦合至天線110，并且可選地也通過并聯開關180可切換地耦合接地。

如圖1中所示，當一個傳輸路徑120耦合至天線110(所述處于導通(ON)模式)時，用于該傳輸路徑120的串聯開關170閉合，而并聯開關180斷開，然而開關170、180對于所有其他傳輸路徑120反轉(關斷(OFF)模式)。雖然天線開關130將僅利用串聯開關170進行工作，但是并聯開關180的添加通過將并未使用的傳輸路徑120接地而提供了更好的隔離。

圖2示出了適合用作開關170、180的現有技術開關200。開關200包括許多源極至漏極串聯布置的串聯晶體管210。開關200內串聯晶體管210的集合有時稱作堆疊。梯形電阻器220與多個晶體管210中的每個相關聯，梯形電阻器220對于給定的晶體管210并聯連接在該晶體管210的源極和漏極之間。多個晶體管210的柵極通過包括共用控制線230和多個電阻器240的偏置網絡一起控制，其中每個晶體管210通過一個電阻器240連接至共用控制線230。

當開關200關斷(OFF模式)時，晶體管210的源極和漏極之間的總電容由源極至柵極、漏極至柵極、源極至溝道、以及漏極至溝道電容組成。當開關在OFF模式時堆疊的電容(Coff)為單個晶體管210的電容除以堆疊中晶體管210的數目。當開關導通(ON模式)時，堆疊的電阻為Ron，晶體管210的單個電阻的總和。Ron和Coff的乘積產生了品質因數(Ron*Coff)，其代表開關的RF性能。Ron*Coff數值越低，開關200的性能越好。

發明內容

本發明的示例性開關包括兩個偏置網絡以及串聯布置的多個晶體管，多個晶體管的每個晶體管包括源極、漏極、布置在它們之間的溝道、以及用于控制溝道的柵極。在各個實施例中，開關限定在CMOS中和/或開關限定在絕緣體上硅裸片上。開關可以是RF裝置的部件，除了在本文中所述的開關之外，RF裝置還包括多個功率放大器和天線。在這些實施例中，在本文中所述的開關可以是在天線開關內的串聯開關，其中天線開關被配置為一次將多個功率放大器中的一個耦合至天線。在這些實施例中，天線開關包括用于每個功率放大器的一個這種串聯開關。

示例性開關的兩個偏置網絡之中，第一偏置網絡被配置為偏置多個晶體管的柵極，而第二偏置網絡被配置為偏置多個晶體管的本體或者至少溝道。在其他實施例中，開關進一步包括被配置為提供可變偏置電壓的DC控制電路，以及第一和第二偏置網絡被配置為從DC控制電路接收相同的可變偏置電壓。例如，DC控制電路可以提供從+2.5V至-2.5V變化的可變偏置電壓，并且相同的電壓提供至兩個偏置網絡。對于每個晶體管，各個實施例進一步包括并聯連接在晶體管的源極和漏極之間的梯形電阻器。

第二偏置網絡可選地包括用于多個晶體管的每個晶體管的電阻器，其中電阻器串聯設置，其中每個電阻器具有近端和遠端，其中每個電阻器的每個遠端與節點相關聯，以及其中每個所述節點對了對應晶體管的溝道進行偏置。第二偏置網絡可選地也可以包括布置在DC控制電路與晶體管的溝道之間的第一二極管。在包括了第一正向偏置二極管的實施例中，第二偏置網絡可以進一步包括與第一二極管串聯的第二和第三二極管，第二和第三二極管也被正向偏置。在包括第一正向偏置二極管的另外其他實施例中，第二偏置網絡可以進一步包括與第一二極管并聯設置的第二二極管，第二二極管被反向偏置。

附圖說明

圖1是根據現有技術的RF收發器的示意圖。

圖2是可用作圖1的結構內的天線開關的一部分的現有技術開關的示意圖。

圖3是根據本發明各個實施例的開關的示意圖。