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JP2010028361A - Switch circuit for high frequency signal - Google Patents

Switch circuit for high frequency signal Download PDF

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JP2010028361A
JP2010028361A JP2008186060A JP2008186060A JP2010028361A JP 2010028361 A JP2010028361 A JP 2010028361A JP 2008186060 A JP2008186060 A JP 2008186060A JP 2008186060 A JP2008186060 A JP 2008186060A JP 2010028361 A JP2010028361 A JP 2010028361A
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JP
Japan
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frequency
transistor
switch
frequency signal
switch circuit
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Application number
JP2008186060A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiki Seshimo
敏樹 瀬下
Yoshitomo Sakae
美友 寒河江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】高周波信号の歪が少ない高周波信号用スイッチ回路を提供する。
【解決手段】SOI基板上に形成された高周波信号用スイッチ回路において、1つのアンテナ端子ANTと複数の高周波端子との間にそれぞれスルースイッチ部を設ける。スルースイッチ部M4Tにおいては、アンテナ端子ANTと高周波端子RF4との間にn個(nは2以上の整数)の電界効果型トランジスタM1〜Mnを直列に接続する。トランジスタM1〜Mnは、共通の制御信号Cont4に基づいてオン状態とオフ状態とを切替える。また、スルースイッチ部M4Tには電界効果型トランジスタMxを設け、トランジスタMnに対して並列に接続する。トランジスタMxのゲートには常時電源電位Vddを印加し、常時オン状態とする。
【選択図】図1
A high-frequency signal switch circuit with less distortion of a high-frequency signal is provided.
In a high frequency signal switch circuit formed on an SOI substrate, through switch portions are provided between one antenna terminal and a plurality of high frequency terminals. In the through switch unit M4T, n (n is an integer of 2 or more) field effect transistors M1 to Mn are connected in series between the antenna terminal ANT and the high frequency terminal RF4. The transistors M1 to Mn switch between an on state and an off state based on a common control signal Cont4. The through switch M4T is provided with a field effect transistor Mx, which is connected in parallel to the transistor Mn. The power supply potential Vdd is always applied to the gate of the transistor Mx, and the transistor Mx is always turned on.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、高周波信号用スイッチ回路に関し、特に、電界効果型トランジスタによって構成された高周波信号用スイッチ回路に関する。   The present invention relates to a high-frequency signal switch circuit, and more particularly, to a high-frequency signal switch circuit configured by field effect transistors.

携帯電話機においては、送信回路及び受信回路が高周波信号用スイッチ回路を介して共通のアンテナに選択的に接続されるようになっている。従来、このような高周波信号用スイッチ回路のスイッチ素子には、化合物半導体を用いたHEMT(High Electron Mobility Transistor:高電子移動度トランジスタ)が用いられてきたが、近年、シリコン基板上に形成されたMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:金属酸化物半導体電界効果トランジスタ)に置き換えることが検討されている。但し、通常のシリコン基板上に形成されたMOSFETを使用すると、ソース・ドレインと接地電位との間の寄生容量が大きくなり、また、シリコンは半導体なので電力の損失が大きくなる。そこで、高周波信号用スイッチ回路をSOI(Silicon On Insulator)基板上に形成する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   In a mobile phone, a transmission circuit and a reception circuit are selectively connected to a common antenna via a high-frequency signal switch circuit. Conventionally, HEMT (High Electron Mobility Transistor) using a compound semiconductor has been used as a switch element of such a high-frequency signal switch circuit, but in recent years, it has been formed on a silicon substrate. Replacement with a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is being studied. However, when a MOSFET formed on a normal silicon substrate is used, the parasitic capacitance between the source / drain and the ground potential increases, and the power loss increases because silicon is a semiconductor. Therefore, a technique for forming a high-frequency signal switch circuit on an SOI (Silicon On Insulator) substrate has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、このような高周波信号用スイッチ回路においては、送信又は受信される高周波信号が回路内を通過する際に、高調波が発生し、高周波信号が歪むという問題点がある。これは、スイッチ素子として用いているMOSFETの特性が非線形であることに起因する。MOSFETに起因する高周波信号の歪には、MOSFETがオン状態であるときに発生するオン歪と、オフ状態であるときに発生するオフ歪がある。そして、各状態にあるMOSFETの数が増えると、各歪の程度も増加する。   However, such a high-frequency signal switch circuit has a problem in that, when a high-frequency signal to be transmitted or received passes through the circuit, harmonics are generated and the high-frequency signal is distorted. This is because the characteristics of the MOSFET used as the switch element are nonlinear. The distortion of the high-frequency signal caused by the MOSFET includes an on-distortion that occurs when the MOSFET is in an on state and an off-distortion that occurs when the MOSFET is in an off state. As the number of MOSFETs in each state increases, the degree of each distortion also increases.

ところで、近年、マルチバンドの携帯電話機が普及している。マルチバンドの携帯電話機においては、高周波信号用スイッチ回路を介して、1本のアンテナに多数の送受信回路が接続可能となっている。このため、マルチバンドの携帯電話機の高周波信号用スイッチ回路においては、1本のアンテナ端子に多数のMOSFETが接続されており、1つのMOSFETのみがオン状態となり、残りのMOSFETはオフ状態となることにより、1つの回路のみをアンテナに接続している。このように、アンテナに接続されているMOSFETは、オフ状態にあるものの数が多く、従ってオフ歪が特に問題となる。   By the way, in recent years, multiband mobile phones have become widespread. In a multiband mobile phone, a large number of transmission / reception circuits can be connected to one antenna via a high-frequency signal switch circuit. Therefore, in a high-frequency signal switch circuit of a multiband mobile phone, a large number of MOSFETs are connected to one antenna terminal, and only one MOSFET is turned on, and the remaining MOSFETs are turned off. Thus, only one circuit is connected to the antenna. As described above, the MOSFETs connected to the antenna have many off-states, and thus off-distortion is a particular problem.

特表2005−515657号公報JP 2005-515657 A

本発明の目的は、高周波信号の歪が少ない高周波信号用スイッチ回路を提供することである。   An object of the present invention is to provide a switch circuit for a high frequency signal with less distortion of the high frequency signal.

本発明の一態様によれば、高周波入出力端子と第1の高周波端子との間に接続された第1のスイッチ部と、前記高周波入出力端子と第2の高周波端子との間に接続された第2のスイッチ部と、を備え、前記第1のスイッチ部は、前記高周波入出力端子と前記第1の高周波端子との間に直列に接続され、共通の制御信号に基づいてオン状態とオフ状態とが切替えられる複数の第1の電界効果型トランジスタと、前記複数の第1の電界効果型トランジスタのうちの少なくとも1つに対して並列に接続され、常時オン状態とされる少なくとも1つの第2の電界効果型トランジスタと、を有することを特徴とする高周波信号用スイッチ回路が提供される。   According to one aspect of the present invention, the first switch unit connected between the high-frequency input / output terminal and the first high-frequency terminal, and connected between the high-frequency input / output terminal and the second high-frequency terminal. A second switch unit, wherein the first switch unit is connected in series between the high-frequency input / output terminal and the first high-frequency terminal, and is turned on based on a common control signal. A plurality of first field effect transistors that are switched to an off state, and at least one of the plurality of first field effect transistors that are connected in parallel to each other and are always on. There is provided a high-frequency signal switch circuit comprising: a second field effect transistor.

本発明によれば、高周波信号の歪が少ない高周波信号用スイッチ回路を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a high-frequency signal switch circuit with less distortion of a high-frequency signal.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路を例示する回路図であり、
図2は、本実施形態における1つのスルースイッチ部を例示する回路図である。
なお、図2に示す範囲は図1に示す回路ブロックAに相当する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a high-frequency signal switch circuit according to this embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating one through switch unit in the present embodiment.
The range shown in FIG. 2 corresponds to the circuit block A shown in FIG.

本実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路(以下、単に「スイッチ回路」ともいう)は、1枚のSOI基板上に1つのチップとして形成された多ポートのスイッチICであり、例えば、携帯電話機に搭載され、携帯電話機のアンテナを6つの回路のいずれかに接続するSP6T(Single-Pole 6-Throw)型のスイッチ回路である。このスイッチ回路が形成されたチップには、外部から高電位側電源電位Vdd及び接地電位GNDが供給される。なお、高電位側電源電位Vddは接地電位GNDよりも高い。   The high-frequency signal switch circuit (hereinafter also simply referred to as “switch circuit”) according to the present embodiment is a multi-port switch IC formed as a single chip on a single SOI substrate. It is an SP6T (Single-Pole 6-Throw) type switch circuit that is mounted and connects an antenna of a mobile phone to one of six circuits. A high potential side power supply potential Vdd and a ground potential GND are supplied from the outside to the chip in which the switch circuit is formed. The high potential side power supply potential Vdd is higher than the ground potential GND.

図1に示すように、本実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路1においては、高周波入出力端子としてのアンテナ端子ANTが、6つの高周波端子RF1〜RF6に分岐されている。アンテナ端子ANTは携帯電話機のアンテナに接続されている。また、高周波端子RF1〜RF6は、相互に異なる高周波回路に接続されている。高周波端子RF1〜RF6に接続された6つの高周波回路は、例えば、携帯電話機が通信に用いる3つの周波数帯の送信回路及び受信回路である。   As shown in FIG. 1, in the high-frequency signal switch circuit 1 according to the present embodiment, an antenna terminal ANT as a high-frequency input / output terminal is branched into six high-frequency terminals RF1 to RF6. The antenna terminal ANT is connected to the antenna of the mobile phone. The high frequency terminals RF1 to RF6 are connected to different high frequency circuits. The six high-frequency circuits connected to the high-frequency terminals RF1 to RF6 are, for example, a transmission circuit and a reception circuit in three frequency bands used by the mobile phone for communication.

アンテナ端子ANTと高周波端子RF1〜RF6との間には、それぞれ、スルースイッチ部M1T〜M6Tが接続されている。また、高周波端子RF1〜RF6と接地電位GNDとの間には、それぞれ、シャントスイッチ部M1S〜M6Sが接続されている。
スルースイッチ部M1T〜M6Tは、それぞれ複数個の電界効果型トランジスタ(以下、単に「トランジスタ」ともいう)により構成されており、各スルースイッチ部に属するトランジスタのうち大部分のトランジスタは、それぞれ共通の制御信号Cont1〜Cont6によってオン状態とオフ状態とに切替えられる。制御信号Cont1〜Cont6は、例えば、ハイレベルを高電位側電源電位Vddとし、ロウレベルを低電位側電源電位Vssとする二値信号である。なお、低電位側電源電位Vssは、接地電位GNDよりも低い。
また、シャントスイッチ部M1S〜M6Sも、それぞれ複数個のトランジスタにより構成されており、大部分のトランジスタは、それぞれ共通の制御信号Cont1/〜Cont6/によってオン状態とオフ状態とに切替えられる。制御信号Cont1/〜Cont6/は、それぞれ制御信号Cont1〜Cont6の反転信号である。
Through switch portions M1T to M6T are connected between the antenna terminal ANT and the high frequency terminals RF1 to RF6, respectively. In addition, shunt switch portions M1S to M6S are connected between the high frequency terminals RF1 to RF6 and the ground potential GND, respectively.
Each of the through switch portions M1T to M6T is composed of a plurality of field effect transistors (hereinafter also simply referred to as “transistors”), and most of the transistors belonging to each through switch portion are common to each other. Switching between the on state and the off state is performed by the control signals Cont1 to Cont6. The control signals Cont1 to Cont6 are, for example, binary signals having a high level as the high potential side power supply potential Vdd and a low level as the low potential side power supply potential Vss. Note that the low potential side power supply potential Vss is lower than the ground potential GND.
Each of the shunt switch sections M1S to M6S is also composed of a plurality of transistors, and most of the transistors are switched between an on state and an off state by a common control signal Cont1 / to Cont6 /. The control signals Cont1 / to Cont6 / are inverted signals of the control signals Cont1 to Cont6, respectively.

以下、図2を参照して、各スルースイッチ部の構成を具体的に説明する。なお、図2においては、スルースイッチ部M4Tを例に挙げて説明するが、他のスルースイッチ部の構成も同様である。   Hereinafter, the configuration of each through switch section will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 2, the through switch unit M4T will be described as an example, but the configuration of other through switch units is the same.

図2に示すように、スルースイッチ部M4Tにおいては、アンテナ端子ANTと高周波端子RF4との間に、第1の電界効果型トランジスタとして、複数段、例えばn段の電界効果型トランジスタM1〜Mnが設けられている。nは2以上の整数である。トランジスタM1〜Mnはいずれも同じ導電型、例えばn型のMOSFETであり、相互に直列に接続されている。すなわち、ある段のトランジスタのソース・ドレインの一方が、隣の段のトランジスタのソース・ドレインの他方に接続されている。   As shown in FIG. 2, in the through switch unit M4T, a plurality of, for example, n-stage field effect transistors M1 to Mn are provided as the first field effect transistors between the antenna terminal ANT and the high frequency terminal RF4. Is provided. n is an integer of 2 or more. The transistors M1 to Mn are all the same conductivity type, for example, n-type MOSFETs, and are connected in series with each other. That is, one of the source and drain of a transistor at a certain stage is connected to the other of the source and drain of a transistor at the adjacent stage.

各トランジスタM1〜Mnのゲートは、制御信号Cont4が入力される制御端子Cont4に共通接続されている。なお、本明細書においては、制御端子とそれに入力される制御信号を同じ符号で表している。制御端子Cont4は、制御信号Cont4を生成する制御回路(図示せず)に接続されている。トランジスタM1〜Mnのゲートと制御端子Cont4との間には、それぞれゲート抵抗Rg1〜Rgnが接続されている。ゲート抵抗Rg1〜Rgnは、トランジスタM1〜Mnに印加される高周波信号が制御回路に漏洩しない程度に高い抵抗値を有している。また、トランジスタM1〜Mnのドレイン・ソース間には、それぞれ、抵抗Rds1〜Rdsnが並列に接続されている。   The gates of the transistors M1 to Mn are commonly connected to a control terminal Cont4 to which a control signal Cont4 is input. In the present specification, the control terminal and the control signal input thereto are denoted by the same reference numerals. The control terminal Cont4 is connected to a control circuit (not shown) that generates the control signal Cont4. Gate resistors Rg1 to Rgn are respectively connected between the gates of the transistors M1 to Mn and the control terminal Cont4. The gate resistors Rg1 to Rgn have resistance values that are high enough that high frequency signals applied to the transistors M1 to Mn do not leak to the control circuit. Also, resistors Rds1 to Rdsn are connected in parallel between the drains and sources of the transistors M1 to Mn, respectively.

そして、スルースイッチ部M4Tにおいては、第2の電界効果型トランジスタとして、トランジスタMxが設けられている。トランジスタMxは例えば最終段のトランジスタMnに対して並列に接続されている。トランジスタMxの導電型は必ずしもトランジスタM1〜Mnと同じである必要はないが、製造プロセスを簡略化するために同じ導電型であることが好ましく、本実施形態においては例えばn型である。そして、トランジスタMxのゲートには、ゲート抵抗Rgxを介して常に電源電位Vddが印加されている。これにより、トランジスタMxは常時オン状態とされている。   In the through switch unit M4T, a transistor Mx is provided as a second field effect transistor. The transistor Mx is connected in parallel to the final stage transistor Mn, for example. The conductivity type of the transistor Mx is not necessarily the same as that of the transistors M1 to Mn, but is preferably the same conductivity type in order to simplify the manufacturing process, and is, for example, n-type in this embodiment. The power supply potential Vdd is always applied to the gate of the transistor Mx via the gate resistance Rgx. Thus, the transistor Mx is always on.

シャントスイッチ部M1S〜M6Sの構成も、上述のスルースイッチ部の構成と同様であるが、シャントスイッチ部のトランジスタのゲート幅はスルースイッチ部のトランジスタM1〜Mnのゲート幅よりも小さく、従って、電流駆動能力が小さい。   The configuration of the shunt switch units M1S to M6S is the same as the configuration of the above-described through switch unit, but the gate width of the transistor of the shunt switch unit is smaller than the gate width of the transistors M1 to Mn of the through switch unit. The driving ability is small.

なお、常時オン状態となるトランジスタMxのゲートに接続されたゲート抵抗Rgxの抵抗値は、他のトランジスタM1〜Mnのゲートに接続されたゲート抵抗Rg1〜Rgnの抵抗値よりも高くすることが好ましい。その理由は、後述のシミュレーション結果で示すように、トランジスタMxのゲート幅はトランジスタM1〜Mnの各ゲート幅よりも小さく、従って、オン状態時のゲート容量が小さくインピーダンスが高いため、それに見合った分だけゲート抵抗を高くしなれけば、高周波信号が電源電位Vddに漏洩して偶数次の高調波歪が発生してしまうからである。ゲート抵抗Rgxを高くすることが困難である場合には、トランジスタMxのソース・ゲート間及びソース・ドレイン間に、相互に同一の容量値の容量素子、例えば、MIM(Metal Insulator Metal:金属−絶縁物−金属)容量素子を付加することが望ましい。   Note that the resistance value of the gate resistor Rgx connected to the gate of the transistor Mx that is always on is preferably higher than the resistance values of the gate resistors Rg1 to Rgn connected to the gates of the other transistors M1 to Mn. . The reason is that the gate width of the transistor Mx is smaller than the gate widths of the transistors M1 to Mn, as shown in the simulation results to be described later. Therefore, the gate capacitance in the ON state is small and the impedance is high. This is because if the gate resistance is increased as much as possible, the high-frequency signal leaks to the power supply potential Vdd and even-order harmonic distortion occurs. When it is difficult to increase the gate resistance Rgx, capacitive elements having the same capacitance value between the source and gate and between the source and drain of the transistor Mx, for example, MIM (Metal Insulator Metal: metal-insulation) It is desirable to add a (metal-metal) capacitive element.

次に、本実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路の動作について説明する。
動作の一例として、アンテナ端子ANTを高周波端子RF1のみに導通させ、他の高周波端子RF2〜RF6からは遮断する場合を考える。これにより、例えば、高周波端子RF1に接続されている高周波回路が送信回路である場合、この送信回路から出力された高周波信号が端子RF1からスルースイッチ部M1Tを導通してアンテナ端子ANTに到達し、アンテナから送信される。
Next, the operation of the high-frequency signal switch circuit according to this embodiment will be described.
As an example of the operation, let us consider a case where the antenna terminal ANT is conducted only to the high frequency terminal RF1 and is cut off from the other high frequency terminals RF2 to RF6. Thereby, for example, when the high-frequency circuit connected to the high-frequency terminal RF1 is a transmission circuit, the high-frequency signal output from the transmission circuit conducts the through switch portion M1T from the terminal RF1 and reaches the antenna terminal ANT. Sent from antenna.

この場合、制御信号Cont1をハイレベル(例えば、電源電位Vdd)とし、制御信号Cont2〜Cont6をロウレベル(例えば、電源電位Vss)とする。また、制御信号Cont1/はロウレベルとし、制御信号Cont2/〜Cont6/はハイレベルとする。これにより、図1に示すように、1つのスルースイッチ部M1Tのみがオン状態となり、他のスルースイッチ部M2T〜M6Tはオフ状態となり、また、1つのシャントスイッチ部M1Sのみがオフ状態となり、他のシャントスイッチ部M2S〜M6Sはオン状態となる。   In this case, the control signal Cont1 is set to the high level (for example, the power supply potential Vdd), and the control signals Cont2 to Cont6 are set to the low level (for example, the power supply potential Vss). Further, the control signal Cont1 / is set to the low level, and the control signals Cont2 // Cont6 / are set to the high level. As a result, as shown in FIG. 1, only one through switch unit M1T is turned on, the other through switch units M2T to M6T are turned off, and only one shunt switch unit M1S is turned off. The shunt switch sections M2S to M6S are turned on.

図2に示すように、オフ状態となっているスルースイッチ部M4Tにおいては、ロウレベルの制御信号Cont4がゲート抵抗Rg1〜Rgnを介してトランジスタM1〜Mnのゲートに印加される。これにより、トランジスタM1〜Mnはオフ状態となる。一方、トランジスタMxのゲートには、ゲート抵抗Rgxを介して電源電位Vddが常時印加されているため、トランジスタMxは、制御信号Cont4によらず、常にオン状態となる。なお、トランジスタM1〜Mnはオフ状態となっているため、スルースイッチ部M4T全体としては、オフ状態となる。   As shown in FIG. 2, in the through switch unit M4T in the off state, the low level control signal Cont4 is applied to the gates of the transistors M1 to Mn via the gate resistors Rg1 to Rgn. As a result, the transistors M1 to Mn are turned off. On the other hand, since the power supply potential Vdd is constantly applied to the gate of the transistor Mx via the gate resistance Rgx, the transistor Mx is always in the on state regardless of the control signal Cont4. Since the transistors M1 to Mn are in an off state, the entire through switch unit M4T is in an off state.

このとき、スイッチ回路1においては、高周波信号に歪が発生する。この歪は、オン状態にあるMOSFETによって生じるオン歪と、オフ状態にあるMOSFETによって生じるオフ歪とが合成されたものになる。そして、スイッチ回路1においては、高周波信号が印加されるオン状態のスルースイッチ部は1個、すなわち、スルースイッチ部M1Tのみであるが、オフ状態のスルースイッチ部は5個、すなわち、スルースイッチ部M2T〜M6Tである。また、この高周波信号はオフ状態のシャントスイッチ部M1Sにも印加される。このため、スイッチ回路1において発生する高調波歪は、オン歪よりもオフ歪の方が大きい。   At this time, in the switch circuit 1, distortion occurs in the high-frequency signal. This distortion is a combination of the on distortion generated by the MOSFET in the on state and the off distortion generated by the MOSFET in the off state. In the switch circuit 1, the number of on-state through switch portions to which a high-frequency signal is applied is only one, that is, only the through switch portion M1T, but the number of off-state through switch portions is five, that is, the through switch portion. M2T to M6T. The high frequency signal is also applied to the shunt switch M1S in the off state. For this reason, the harmonic distortion generated in the switch circuit 1 is larger in the off distortion than in the on distortion.

例えば、図2に示すように、スルースイッチ部M4Tにおいては、アンテナ端子ANT側から高周波信号が印加されるため、オフ状態となっているトランジスタM1〜Mnからはオフ歪が発生するが、オン状態となっているトランジスタMxからはオン歪が発生する。これにより、トランジスタM1〜Mnに起因するオフ歪と、トランジスタMxに起因するオン歪とが相殺される。そして、このオフ歪とオン歪との相殺の状況は、常時オン状態にあるトランジスタMxのゲート幅に依存する。従って、トランジスタMxのゲート幅を適切に選択すれば、スルースイッチ部M4T全体から発生する高調波歪を低減することができ、ひいては、スイッチ回路1全体から発生する高調波歪を低減することができる。   For example, as shown in FIG. 2, in the through switch unit M4T, a high frequency signal is applied from the antenna terminal ANT side, so that off distortion occurs from the transistors M1 to Mn in the off state, but the on state On-distortion occurs from the transistor Mx. As a result, the off distortion caused by the transistors M1 to Mn and the on distortion caused by the transistor Mx are offset. The state of offset between the off distortion and the on distortion depends on the gate width of the transistor Mx that is always on. Therefore, if the gate width of the transistor Mx is appropriately selected, harmonic distortion generated from the entire through switch unit M4T can be reduced, and consequently harmonic distortion generated from the entire switch circuit 1 can be reduced. .

なお、トランジスタのオフ歪は、原理的には奇数次の高調波歪のみが出現する。そして、奇数次の高調波歪のうち、最も強度が高い歪は3次高調波歪であるため、3次高調波歪のゲート幅に対する依存性を把握することにより、オフ歪全体のゲート幅依存性を把握することができる。   Note that only off-order harmonic distortion appears in principle for the off-distortion of a transistor. Of the odd-order harmonic distortions, the highest-strength distortion is the third-order harmonic distortion. Therefore, by grasping the dependency of the third-order harmonic distortion on the gate width, the dependence of the off-distortion on the entire gate width It is possible to grasp sex.

図3は、横軸に常時オン状態とされるトランジスタのゲート幅をとり、縦軸に高周波信号の3次高調波歪率をとって、常時オン状態とされるトランジスタのゲート幅が3次高調波歪に及ぼす影響を例示するグラフ図である。
図3は、トランジスタMxのゲート幅Wgxを変化させてシミュレーションを行った結果である。このシミュレーションの条件を、下記表1に示す。表1に示す「ゲート幅」とは、各段のトランジスタのゲート幅である。すなわち、h段目のトランジスタMhのゲート幅をWghとするとき、Wg1=Wg2=・・・=Wg11=Wg12+Wgx=4mm、である。
In FIG. 3, the horizontal axis represents the gate width of the transistor that is always on, and the vertical axis represents the third-order harmonic distortion factor of the high-frequency signal. It is a graph which illustrates the influence which acts on a wave distortion.
FIG. 3 shows the result of simulation by changing the gate width Wgx of the transistor Mx. The simulation conditions are shown in Table 1 below. The “gate width” shown in Table 1 is the gate width of the transistor at each stage. That is, when the gate width of the h-th stage transistor Mh is Wgh, Wg1 = Wg2 =... = Wg11 = Wg12 + Wgx = 4 mm.

Figure 2010028361
Figure 2010028361

図3に示すように、オン状態にあるトランジスタMxのゲート幅Wgxがある範囲Bの内部にあると、3次高調波歪率はトランジスタMxを設けない場合、すなわち、Wgx=0である場合よりも小さくなる。例えば、Wgx=0である場合の3次高調波歪は−90.5dBcであるのに対し、Wgx=76μmである場合の3次高調波歪は−101.5dBcであり、11dB改善した。そして、図3に示す例では、Wgx=0のときよりも3次高調波歪が改善するゲート幅Wgxの範囲Bは、概ね0.06〜0.13mmであり、トランジスタMnとトランジスタMxの合計のゲート幅に対して、概ね1.5〜3.2%に相当する。   As shown in FIG. 3, when the gate width Wgx of the transistor Mx in the on state is within a certain range B, the third-order harmonic distortion is higher than when the transistor Mx is not provided, that is, when Wgx = 0. Becomes smaller. For example, the third harmonic distortion when Wgx = 0 is −90.5 dBc, whereas the third harmonic distortion when Wgx = 76 μm is −101.5 dBc, which is an improvement of 11 dB. In the example shown in FIG. 3, the range B of the gate width Wgx in which the third-order harmonic distortion is improved as compared with the case of Wgx = 0 is approximately 0.06 to 0.13 mm, which is the sum of the transistor Mn and the transistor Mx. This corresponds to approximately 1.5 to 3.2% of the gate width.

なお、アンテナ端子ANTを高周波端子RF4に接続する場合、すなわち、スルースイッチ部M4Tをオン状態とする場合には、制御信号Cont4をハイレベルとする。これにより、トランジスタM1〜Mnが全てオン状態となり、アンテナ端子ANTと高周波端子RF4との間が導通する。このとき、トランジスタMxもオン状態である。また、上述の説明では、スルースイッチ部M4Tを例に挙げて説明したが、他のスルースイッチ部の動作も同様である。更に、シャントスイッチ部の動作も同様である。   When the antenna terminal ANT is connected to the high frequency terminal RF4, that is, when the through switch M4T is turned on, the control signal Cont4 is set to the high level. Thereby, the transistors M1 to Mn are all turned on, and the antenna terminal ANT and the high frequency terminal RF4 are electrically connected. At this time, the transistor Mx is also on. In the above description, the through switch unit M4T has been described as an example, but the operations of the other through switch units are the same. Further, the operation of the shunt switch unit is the same.

次に、本実施形態の効果について説明する。
上述の如く、本実施形態によれば、スルースイッチ部に常時オン状態となる電界効果型トランジスタMxを設けることにより、オフ歪とオン歪を相殺させて、全体の歪を低減することができる。なお、常時オン状態となるトランジスタのゲート幅の好適な範囲Bは、高周波信号の周波数及び各トランジスタの構成等の要因によって異なるが、スイッチ回路を設計する際に、シミュレーション等によって求めることができる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
As described above, according to the present embodiment, by providing the field effect transistor Mx that is always in the on state in the through switch section, it is possible to cancel off distortion and on distortion, and to reduce the overall distortion. Note that the preferable range B of the gate width of the transistor that is always on depends on factors such as the frequency of the high-frequency signal and the configuration of each transistor, but can be obtained by simulation or the like when designing the switch circuit.

次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図4は、本実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路における1つのスルースイッチ部を例示する回路図である。
なお、図4に示す範囲は図1に示す回路ブロックAに相当する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating one through switch portion in the high-frequency signal switch circuit according to this embodiment.
The range shown in FIG. 4 corresponds to the circuit block A shown in FIG.

図4に示すように、本実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路においては、各スルースイッチ部の各段を構成するトランジスタM1〜Mnが、それぞれマルチフィンガー型となっており、複数の単位トランジスタが相互に並列に接続されて構成されている。各単位トランジスタは各トランジスタの各フィンガーに相当する。すなわち、トランジスタM1は、相互に並列に接続されたm個の単位トランジスタM11〜M1mによって構成されている。なお、mは2以上の整数である。同様に、トランジスタM2は、相互に並列に接続されたm個の単位トランジスタM21〜M2mによって構成され、トランジスタM(n−1)は、単位トランジスタM(n−1)1〜M(n−1)mによって構成されている。これらの単位トランジスタのゲートには、共通の制御信号Cont4が印加される。   As shown in FIG. 4, in the high-frequency signal switch circuit according to the present embodiment, the transistors M1 to Mn constituting each stage of each through switch unit are each multi-finger type, and a plurality of unit transistors are provided. It is configured to be connected to each other in parallel. Each unit transistor corresponds to each finger of each transistor. That is, the transistor M1 is configured by m unit transistors M11 to M1m connected in parallel to each other. Note that m is an integer of 2 or more. Similarly, the transistor M2 includes m unit transistors M21 to M2m connected in parallel to each other, and the transistor M (n−1) includes the unit transistors M (n−1) 1 to M (n−1). ) M. A common control signal Cont4 is applied to the gates of these unit transistors.

また、トランジスタMn及びトランジスタMxは、相互に並列に接続されたm個の単位トランジスタMn1〜Mnmによって構成されている。これらの単位トランジスタMn1〜Mnmのうち、k個(kは1以上m未満の整数)の単位トランジスタMn1〜MnkはトランジスタMxを構成し、残りの(m−k)個の単位トランジスタMn(k+1)〜MnmはトランジスタMnを構成する。すなわち、単位トランジスタMn1〜Mnkのゲートには電源電位Vddが常に印加されて常時オン状態とされる。また、単位トランジスタMn(k+1)〜Mnmのゲートには制御信号Cont4が印加されて、単位トランジスタM11〜M(n−1)mと同期してオン状態又はオフ状態となる。   Further, the transistor Mn and the transistor Mx are configured by m unit transistors Mn1 to Mnm connected in parallel to each other. Among these unit transistors Mn1 to Mnm, k (k is an integer of 1 to less than m) unit transistors Mn1 to Mnk constitute a transistor Mx, and the remaining (m−k) unit transistors Mn (k + 1). ~ Mnm constitutes the transistor Mn. That is, the power supply potential Vdd is always applied to the gates of the unit transistors Mn1 to Mnk, and the unit transistors Mn1 to Mnk are always turned on. The control signal Cont4 is applied to the gates of the unit transistors Mn (k + 1) to Mnm, and the unit transistors M11 to M (n−1) m are turned on or off in synchronization with the unit transistors M11 to M (n−1) m.

なお、図4においては、任意の単位トランジスタは符号Mijで表されている。iは1乃至nの整数であり、jは1乃至mの整数である。そして、任意のi,jに関して、単位トランジスタMijは同一のゲート幅を有する。従って、トランジスタM1〜Mnのゲート幅をそれぞれWg1〜Wgnとし、トランジスタMxのゲート幅をWgxとすると、下記数式(1)が成立する。これにより、単位トランジスタM11〜Mnmは、SOI基板上にm行n列のマトリクス状に配列することができ、レイアウトが容易になる。

Wg1=Wg2=・・・=Wg(n−1)=Wg(n)+Wgx (1)
In FIG. 4, an arbitrary unit transistor is represented by a symbol Mij. i is an integer from 1 to n, and j is an integer from 1 to m. For any i and j, the unit transistors Mij have the same gate width. Therefore, when the gate widths of the transistors M1 to Mn are Wg1 to Wgn and the gate width of the transistor Mx is Wgx, the following formula (1) is established. Accordingly, the unit transistors M11 to Mnm can be arranged in a matrix of m rows and n columns on the SOI substrate, and the layout becomes easy.

Wg1 = Wg2 = ... = Wg (n-1) = Wg (n) + Wgx (1)

本実施形態によれば、スルースイッチ部における各段のトランジスタをマルチフィンガー型のトランジスタとすることにより、電流駆動能力を増大させることができる。また、少なくとも1段のトランジスタを構成する複数の単位トランジスタのうち、一部の単位トランジスタを常時オン状態とすることにより、従来の高周波信号用スイッチ回路のレイアウトから大きくなることなく、本実施形態に係るスイッチ回路を作製することができる。これにより、低コストで本実施形態に係るスイッチ回路を実現することが可能となる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。   According to the present embodiment, the current driving capability can be increased by making each stage transistor in the through switch section a multi-finger type transistor. In addition, the present embodiment does not increase from the layout of the conventional high-frequency signal switch circuit by constantly turning on some of the plurality of unit transistors constituting the transistor of at least one stage. Such a switch circuit can be manufactured. As a result, the switch circuit according to the present embodiment can be realized at low cost. Other configurations, operations, and effects of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.

次に、本実施形態の比較例について説明する。
図5は、本比較例に係る高周波信号用スイッチ回路における1つのスルースイッチ部を例示する回路図である。
図5に示すように、本比較例に係る高周波信号用スイッチ回路においては、各スルースイッチ部の各段を構成するトランジスタが、それぞれマルチフィンガー型となっており、複数の単位トランジスタが相互に並列に接続されて構成されている。そして、各スルースイッチ部に属する全ての単位トランジスタのゲートには、共通の制御信号が印加される。
Next, a comparative example of this embodiment will be described.
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating one through switch portion in the high-frequency signal switch circuit according to this comparative example.
As shown in FIG. 5, in the high frequency signal switch circuit according to this comparative example, the transistors constituting each stage of each through switch section are each multi-finger type, and a plurality of unit transistors are parallel to each other. Connected to and configured. A common control signal is applied to the gates of all unit transistors belonging to each through switch section.

本比較例においては、スルースイッチ部に常時オン状態となるトランジスタが設けられておらず、全てのトランジスタが共通の制御信号によってオン状態とオフ状態とに切り替えられる。このため、スルースイッチ部がオフ状態であるときに、オフ歪がオン歪によって相殺されることがなく、スルースイッチ部全体の歪が大きい。   In this comparative example, a transistor that is always on is not provided in the through switch section, and all transistors are switched between an on state and an off state by a common control signal. For this reason, when the through switch section is in the OFF state, the off distortion is not canceled out by the on distortion, and the distortion of the entire through switch section is large.

次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
図6は、本実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路における1つのスルースイッチ部を例示する回路図である。
なお、図6に示す範囲は図1に示す回路ブロックAに相当する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating one through switch portion in the high-frequency signal switch circuit according to this embodiment.
6 corresponds to the circuit block A shown in FIG.

図6に示すように、本実施形態においては、常時オン状態とされるトランジスタMxは、最終段のトランジスタMnではなく、中間段のトランジスタに対して並列に接続されている。すなわち、iを2以上(n−1)以下の整数とするとき、トランジスタMxは、トランジスタMiに対して並列に接続されている。   As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the transistor Mx that is always turned on is connected in parallel to the intermediate stage transistor, not the final stage transistor Mn. That is, when i is an integer of 2 or more and (n−1) or less, the transistor Mx is connected in parallel to the transistor Mi.

このような構成としても、前述の第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。なお、トランジスタMxは、最前段のトランジスタM1に対して並列に接続してもよい。また、各スルースイッチ部においてトランジスタMxを複数個設け、2以上の段のトランジスタに対してそれぞれ並列に接続してもよい。更に、本実施形態においても、前述の第2の実施形態と同様に、トランジスタM1〜Mnをそれぞれマルチフィンガー型のトランジスタとして、i段目のトランジスタMiを構成する複数の単位トランジスタの一部のゲートに、電源電位Vddを印加してもよい。   Even with such a configuration, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained. Other configurations, operations, and effects of the present embodiment are the same as those of the first embodiment. The transistor Mx may be connected in parallel to the foremost transistor M1. In addition, a plurality of transistors Mx may be provided in each through switch unit and connected in parallel to two or more stages of transistors. Further, in this embodiment as well, as in the second embodiment described above, the transistors M1 to Mn are each a multi-finger type transistor, and a part of gates of a plurality of unit transistors constituting the i-th transistor Mi. In addition, the power supply potential Vdd may be applied.

次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
図7は、本実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路における1つのスルースイッチ部を例示する回路図である。
なお、図7に示す範囲は図1に示す回路ブロックAに相当する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating one through switch section in the high-frequency signal switch circuit according to this embodiment.
The range shown in FIG. 7 corresponds to the circuit block A shown in FIG.

図7に示すように、本実施形態においては、各スルースイッチ部において、第3の電界効果型トランジスタとして、トランジスタMyが設けられている。トランジスタMyはトランジスタMx及びトランジスタMnに対して並列に接続されており、そのゲートにはゲート抵抗Rgyを介して制御信号ContF4が印加される。制御信号ContF4は、ハイレベルを高電位側電源電位Vddとし、ロウレベルを低電位側電源電位Vssとする二値信号である。なお、ゲート抵抗Rgyの抵抗値も、ゲート抵抗Rgxの抵抗値と同様に、偶数次の高調波歪の発生を防止するために、ゲート抵抗Rg1〜Rgnの抵抗値よりも高くすることが好ましい。また、それが困難な場合は、トランジスタMyのソース・ゲート間及びソース・ドレイン間に、相互に等しい容量値の容量素子を付加することが好ましい。   As shown in FIG. 7, in this embodiment, a transistor My is provided as a third field effect transistor in each through switch unit. The transistor My is connected in parallel to the transistor Mx and the transistor Mn, and a control signal ContF4 is applied to the gate of the transistor My via the gate resistance Rgy. The control signal ContF4 is a binary signal having a high level as the high potential side power supply potential Vdd and a low level as the low potential side power supply potential Vss. Note that, similarly to the resistance value of the gate resistance Rgx, the resistance value of the gate resistance Rgy is preferably higher than the resistance values of the gate resistances Rg1 to Rgn in order to prevent occurrence of even-order harmonic distortion. If this is difficult, it is preferable to add capacitive elements having the same capacitance value between the source and gate and between the source and drain of the transistor My.

次に、本実施形態の動作について説明する。
図8は、横軸に常時オン状態とされるトランジスタのゲート幅をとり、縦軸に高周波信号の3次高調波歪率をとって、常時オン状態とされるトランジスタのゲート幅が3次高調波歪に及ぼす影響を例示するグラフ図である。
図8においては、スイッチ回路を伝播する高周波信号の周波数が0.8GHzである場合と、1.9GHzである場合のシミュレーション結果を示している。このシミュレーションにおける上記以外の条件は、前述の図3に示すシミュレーションと同様である。
Next, the operation of this embodiment will be described.
In FIG. 8, the horizontal axis represents the gate width of the transistor that is always on, and the vertical axis represents the third-order harmonic distortion factor of the high-frequency signal. It is a graph which illustrates the influence which acts on a wave distortion.
FIG. 8 shows the simulation results when the frequency of the high-frequency signal propagating through the switch circuit is 0.8 GHz and 1.9 GHz. Conditions other than the above in this simulation are the same as in the simulation shown in FIG.

図8に示すように、常時オン状態とされるトランジスタのゲート幅のうち、常時オン状態とされるトランジスタを設けない場合と比較して3次高調波歪が減少するような範囲Bは、スイッチ回路に入力される高周波信号の周波数に依存する。図8に示す例では、高周波信号の周波数が0.8GHzのときは、範囲Bは概ね0.03〜0.06mmである。一方、周波数が1.9GHzのときは、範囲Bは概ね0.06〜0.13mmである。   As shown in FIG. 8, the range B in which the third harmonic distortion is reduced in the gate width of the transistor that is always on is smaller than that in the case where the transistor that is always on is not provided. Depends on the frequency of the high-frequency signal input to the circuit. In the example shown in FIG. 8, when the frequency of the high frequency signal is 0.8 GHz, the range B is approximately 0.03 to 0.06 mm. On the other hand, when the frequency is 1.9 GHz, the range B is approximately 0.06 to 0.13 mm.

そこで、本実施形態においては、トランジスタMxの他にトランジスタMyを設けることにより、スイッチ回路に入力される高周波信号の周波数に応じて、常時オン状態とされるトランジスタのゲート幅を選択する。具体的には、高周波信号の周波数が0.8GHzのときは、制御信号ContF4の値は制御信号Cont4と等しくする。これにより、トランジスタMyは、トランジスタM1〜Mnと同期して、オン状態とオフ状態とが切替えられる。一方、高周波信号の周波数が1.9GHzのときは、制御信号ContF4の値はハイレベル、すなわち、電源電位Vddとする。これにより、トランジスタMyは、トランジスタMxと同様に、常時オン状態となる。このように、トランジスタMyは、スイッチ回路を流れる高周波信号の周波数に応じて、共通の制御信号Cont4に基づいてオン状態とオフ状態とが切替えられるか、常時オン状態となるか、が選択される。   Therefore, in this embodiment, by providing the transistor My in addition to the transistor Mx, the gate width of the transistor that is always on is selected according to the frequency of the high-frequency signal input to the switch circuit. Specifically, when the frequency of the high frequency signal is 0.8 GHz, the value of the control signal ContF4 is made equal to the control signal Cont4. Thereby, the transistor My is switched between an on state and an off state in synchronization with the transistors M1 to Mn. On the other hand, when the frequency of the high frequency signal is 1.9 GHz, the value of the control signal ContF4 is set to the high level, that is, the power supply potential Vdd. As a result, the transistor My is always in an on state, like the transistor Mx. As described above, the transistor My selects whether the on state and the off state are switched or always on based on the common control signal Cont4 in accordance with the frequency of the high frequency signal flowing through the switch circuit. .

例えば、図8に示す例では、トランジスタMxのゲート幅を32μmとし、トランジスタMyのゲート幅は44μmとすればよい。これにより、0.8GHz帯の信号を送信するときには、常時オン状態のトランジスタを設けない場合には−97dBcであった3次高調波歪が−111dBcに減少し、1.9GHz帯の信号を送信するときには、常時オン状態のトランジスタを設けない場合には−90.5dBcであった3次高調波歪が−101.5dBcに減少する。   For example, in the example shown in FIG. 8, the gate width of the transistor Mx may be 32 μm, and the gate width of the transistor My may be 44 μm. As a result, when transmitting a signal in the 0.8 GHz band, the third-harmonic distortion, which was −97 dBc when the always-on transistor is not provided, is reduced to −111 dBc, and a signal in the 1.9 GHz band is transmitted. In this case, the third-order harmonic distortion, which was -90.5 dBc without the always-on transistor, is reduced to -101.5 dBc.

本実施形態によれば、高周波信号の周波数に応じて、常時オン状態とされるトランジスタのゲート幅を選択することができる。この結果、高周波信号の周波数によらず、高調波歪を低減することができる。例えば、マルチバンドの携帯電話機においても、使用する周波数によらず、高調波歪を抑制することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。   According to the present embodiment, it is possible to select the gate width of the transistor that is always on according to the frequency of the high-frequency signal. As a result, harmonic distortion can be reduced regardless of the frequency of the high-frequency signal. For example, even in a multiband mobile phone, harmonic distortion can be suppressed regardless of the frequency used. Other configurations, operations, and effects of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.

次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
本実施形態に係るスイッチ回路の回路構成は、前述の第1の実施形態(図1及び図2参照)と同様である。但し、トランジスタMxのゲート幅は、アンテナ端子と高周波端子との間に流れる高周波信号のうち、周波数が最も高い高周波信号の高調波歪を低減するように設定されている。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
The circuit configuration of the switch circuit according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIGS. 1 and 2). However, the gate width of the transistor Mx is set so as to reduce the harmonic distortion of the high-frequency signal having the highest frequency among the high-frequency signals flowing between the antenna terminal and the high-frequency terminal.

図8に示すように、高調波歪は、高周波信号の周波数が高い方が大きい。従って、本実施形態のようにトランジスタMyを設けず、ゲート幅を選択できないスイッチ回路を、前述の第4の実施形態のように複数の周波数帯を用いる用途に使用する場合には、より周波数が高い高周波信号の高調波歪を優先的に抑えることが好ましい。そこで、本実施形態においては、トランジスタMxのゲート幅を、アンテナ端子と高周波端子との間に流れる高周波信号のうち、周波数が最も高い高周波信号の高調波歪を低減するように設定している。これにより、低い周波数の信号の高調波歪を増大させることなく、高い周波数の信号の高調波歪を改善することができる。   As shown in FIG. 8, the higher the frequency of the high-frequency signal, the greater the harmonic distortion. Therefore, when the switch circuit in which the transistor My is not provided and the gate width cannot be selected as in the present embodiment is used for an application using a plurality of frequency bands as in the fourth embodiment, the frequency is further increased. It is preferable to preferentially suppress harmonic distortion of a high-frequency signal. Therefore, in the present embodiment, the gate width of the transistor Mx is set so as to reduce the harmonic distortion of the high-frequency signal having the highest frequency among the high-frequency signals flowing between the antenna terminal and the high-frequency terminal. Thereby, the harmonic distortion of the high frequency signal can be improved without increasing the harmonic distortion of the low frequency signal.

例えば、図8に示す例では、ゲート幅Wgxを76μmとすれば、周波数が1.9GHzの信号に関しては3次高調波歪をほぼ最小とすることができ、且つ、周波数が0.8GHzの信号に関しては、3次高調波歪をトランジスタMxを設けない場合(Wgx=0)とほぼ同程度に維持することができる。本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。   For example, in the example shown in FIG. 8, if the gate width Wgx is 76 μm, the third-order harmonic distortion can be substantially minimized with respect to a signal having a frequency of 1.9 GHz, and the signal having a frequency of 0.8 GHz. As for the third-order harmonic distortion, the third-order harmonic distortion can be maintained at substantially the same level as when the transistor Mx is not provided (Wgx = 0). Operations and effects other than those described above in the present embodiment are the same as those in the first embodiment described above.

次に、本発明の第6の実施形態について説明する。
図9は、本実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路を例示する回路図であり、
図10は、本実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路を例示する回路図である。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a high-frequency signal switch circuit according to this embodiment.
FIG. 10 is a circuit diagram illustrating the high-frequency signal switch circuit according to this embodiment.

図9及び図10に示すように、本実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路6は、SPDT(Single-Pole Double-Throw)型のスイッチ回路であり、アンテナ端子ANTを高周波端子RF1に接続するか高周波端子RF2に接続するかを切替えるものである。アンテナ端子ANTと高周波端子RF1との間には、スルースイッチ部M1Tが接続されており、アンテナ端子ANTと高周波端子RF2との間には、スルースイッチ部M2Tが接続されている。また、高周波端子RF1と接地電位GNDとの間には、シャントスイッチ部M1Sが接続されており、高周波端子RF2と接地電位GNDとの間には、シャントスイッチ部M2Sが接続されている。   As shown in FIGS. 9 and 10, the high-frequency signal switch circuit 6 according to the present embodiment is an SPDT (Single-Pole Double-Throw) type switch circuit, and connects the antenna terminal ANT to the high-frequency terminal RF1. It is switched whether to connect to the high frequency terminal RF2. A through switch portion M1T is connected between the antenna terminal ANT and the high frequency terminal RF1, and a through switch portion M2T is connected between the antenna terminal ANT and the high frequency terminal RF2. A shunt switch unit M1S is connected between the high frequency terminal RF1 and the ground potential GND, and a shunt switch unit M2S is connected between the high frequency terminal RF2 and the ground potential GND.

スルースイッチ部M1T及びM2Tの構成は、前述の第1の実施形態において説明したスルースイッチ部MT4の構成と同様である。すなわち、スルースイッチ部M1Tにおいては、高周波端子RF1とアンテナ端子ANTとの間に複数のトランジスタM1〜Mnが直列に接続されており、最も高周波端子RF1側に接続されたトランジスタMnに対して並列にトランジスタMx1が接続されており、トランジスタMx1のゲートには常時電源電位Vddが印加されている。同様に、スルースイッチ部M2Tにおいては、最も高周波端子RF2側のトランジスタMnに対して並列に、常時オン状態とされるトランジスタMx2が接続されている。そして、ゲート抵抗Rx1及びRx2の抵抗値は、他のゲート抵抗の抵抗値よりも高い。   The configurations of the through switch units M1T and M2T are the same as the configuration of the through switch unit MT4 described in the first embodiment. That is, in the through switch unit M1T, a plurality of transistors M1 to Mn are connected in series between the high frequency terminal RF1 and the antenna terminal ANT, and in parallel with the transistor Mn connected to the most high frequency terminal RF1 side. The transistor Mx1 is connected, and the power supply potential Vdd is always applied to the gate of the transistor Mx1. Similarly, in the through switch unit M2T, a transistor Mx2 that is always on is connected in parallel with the transistor Mn on the most high frequency terminal RF2 side. The resistance values of the gate resistors Rx1 and Rx2 are higher than the resistance values of the other gate resistors.

一方、シャントスイッチ部M1S及びM2Sにおいては、それぞれ、高周波端子と接地電位GNDとの間に複数のトランジスタMsが直列に接続されているが、常時オン状態とされるトランジスタは設けられていない。   On the other hand, in the shunt switch units M1S and M2S, a plurality of transistors Ms are connected in series between the high-frequency terminal and the ground potential GND, but no transistor that is always on is provided.

そして、スルースイッチ部M1TのトランジスタM1〜Mnのゲート、及びシャントスイッチ部M2SのトランジスタMsのゲートには、共通の制御信号Contが入力される。また、スルースイッチ部M2TのトランジスタM1〜Mnのゲート、及びシャントスイッチ部M1SのトランジスタMsのゲートには、共通の制御信号Cont/が入力される。制御信号Cont及び制御信号Cont/は、ハイレベルを高電位側電源電位Vddとし、ロウレベルを低電位側電源電位Vssとする二値信号であり、相補信号である。   A common control signal Cont is input to the gates of the transistors M1 to Mn of the through switch unit M1T and the gate of the transistor Ms of the shunt switch unit M2S. A common control signal Cont / is input to the gates of the transistors M1 to Mn of the through switch unit M2T and the gate of the transistor Ms of the shunt switch unit M1S. The control signal Cont and the control signal Cont / are binary signals having a high level as the high potential side power supply potential Vdd and a low level as the low potential side power supply potential Vss, and are complementary signals.

本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。なお、本実施形態においては、シャントスイッチ部には常時オン状態とされるトランジスタが設けられていないが、シャントスイッチ部を流れる高周波信号の強度はスルースイッチ部を流れる高周波信号の強度よりも小さいため、シャントスイッチ部に起因するオフ歪は小さく、実用上それほど問題にならない。   Other configurations, operations, and effects of the present embodiment are the same as those of the first embodiment. In the present embodiment, the transistor that is always on is not provided in the shunt switch unit, but the strength of the high-frequency signal flowing through the shunt switch unit is smaller than the strength of the high-frequency signal flowing through the through switch unit. The off-strain caused by the shunt switch is small and is not a problem in practice.

次に、本発明の第7の実施形態について説明する。
図11は、本実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路を例示する回路図である。
図11に示すように、本実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路7は、前述の第6の実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路6(図10参照)と比較して、常時オン状態とされるトランジスタMx2は、回路ブロックD(スルースイッチ部M2T)のみに設けられており、回路ブロックC(スルースイッチ部M1T)には設けられていない。また、スルースイッチ部M2Tのゲート幅は、スルースイッチ部M1Tのゲート幅よりも小さい。
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating the high-frequency signal switch circuit according to this embodiment.
As shown in FIG. 11, the high-frequency signal switch circuit 7 according to the present embodiment is always on compared to the high-frequency signal switch circuit 6 (see FIG. 10) according to the sixth embodiment described above. The transistor Mx2 is provided only in the circuit block D (through switch portion M2T) and is not provided in the circuit block C (through switch portion M1T). Further, the gate width of the through switch portion M2T is smaller than the gate width of the through switch portion M1T.

次に、本実施形態の動作について説明する。
本実施形態に係るスイッチ回路7は、例えば、携帯電話機に搭載される。そして、アンテナ端子は携帯電話機のアンテナに接続され、高周波端子RF1に送信回路が接続され、高周波端子RF2に受信回路が接続される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
The switch circuit 7 according to the present embodiment is mounted on, for example, a mobile phone. The antenna terminal is connected to the antenna of the mobile phone, the transmission circuit is connected to the high frequency terminal RF1, and the reception circuit is connected to the high frequency terminal RF2.

そして、送信時には、制御信号Contをハイレベル、制御信号Cont/をロウレベルとする。これにより、スルースイッチ部M1T及びシャントスイッチ部M2Sがオン状態となり、スルースイッチ部M2T及びシャントスイッチ部M1Sがオフ状態となって、高周波端子RF1とアンテナ端子ANTとの間が導通状態となり、送信回路がアンテナに接続される。一方、高周波端子RF2とアンテナ端子ANTとの間は遮断状態となる。このとき、強力な送信信号がオフ状態となっているスルースイッチ部M2Tに印加されるが、スルースイッチ部M2TにはトランジスタMx2が設けられているため、オフ歪を抑制することができる。   At the time of transmission, the control signal Cont is set to the high level and the control signal Cont / is set to the low level. As a result, the through switch unit M1T and the shunt switch unit M2S are turned on, the through switch unit M2T and the shunt switch unit M1S are turned off, and the high-frequency terminal RF1 and the antenna terminal ANT are in a conductive state. Is connected to the antenna. On the other hand, the high frequency terminal RF2 and the antenna terminal ANT are cut off. At this time, a strong transmission signal is applied to the through switch unit M2T in the off state. However, since the transistor Mx2 is provided in the through switch unit M2T, off distortion can be suppressed.

一方、受信時には、制御信号Cont/をハイレベル、制御信号Contをロウレベルとする。これにより、スルースイッチ部M2T及びシャントスイッチ部M1Sがオン状態となり、スルースイッチ部M1T及びシャントスイッチ部M2Sがオフ状態となって、アンテナ端子ANTと高周波端子RF2との間が導通状態となり、アンテナが受信回路に接続される。一方、アンテナ端子ANTと高周波端子RF1との間は遮断状態となる。このとき、受信信号がオフ状態となっているスルースイッチ部M1Tに印加されるが、受信信号は微弱であるため、スルースイッチ部M1TにはトランジスタMx1(図10参照)が設けられていなくても、オフ歪はほとんど発生しない。   On the other hand, at the time of reception, the control signal Cont / is set to the high level and the control signal Cont is set to the low level. As a result, the through switch unit M2T and the shunt switch unit M1S are turned on, the through switch unit M1T and the shunt switch unit M2S are turned off, the conductive state is established between the antenna terminal ANT and the high frequency terminal RF2, and the antenna is Connected to receiving circuit. On the other hand, the antenna terminal ANT and the high frequency terminal RF1 are cut off. At this time, the received signal is applied to the through switch unit M1T in the off state. However, since the received signal is weak, even though the transistor Mx1 (see FIG. 10) is not provided in the through switch unit M1T. , Almost no off-distortion occurs.

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態のように、スイッチ回路7の用途が特定されており、高周波端子RF1が送信回路に接続され、高周波端子RF2が受信回路に接続されることが予め決定されている場合には、オフ状態であるときに微弱な受信信号が印加される方のスルースイッチ部には常時オン状態とされるトランジスタを設けないことで、スイッチ回路全体の面積を縮小し、コストを低減することができる。これに対して、予め接続関係が決定されていない場合には、前述の第6の実施形態のように、両側のスルースイッチ部に常時オン状態のトランジスタMx1及びMx2を設ければよい。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第6の実施形態と同様である。
Next, the effect of this embodiment will be described.
When the use of the switch circuit 7 is specified as in the present embodiment and it is determined in advance that the high frequency terminal RF1 is connected to the transmission circuit and the high frequency terminal RF2 is connected to the reception circuit, it is turned off. By not providing a transistor that is always turned on in the through switch portion to which a weak received signal is applied in the state, the area of the entire switch circuit can be reduced and the cost can be reduced. On the other hand, when the connection relationship is not determined in advance, the transistors Mx1 and Mx2 that are always on may be provided in the through switch sections on both sides as in the sixth embodiment described above. Configurations, operations, and effects other than those described above in the present embodiment are the same as those in the above-described sixth embodiment.

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。例えば、前述の各実施形態においては、スイッチ回路がSP6T又はSPDTである例を示したが、本発明はこれに限定されず、高周波端子の数は2本以上であれば何本でもよい。   While the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. For example, those in which those skilled in the art appropriately added, deleted, or changed the design of the above-described embodiments are also included in the scope of the present invention as long as they have the gist of the present invention. For example, in each of the above-described embodiments, an example in which the switch circuit is SP6T or SPDT has been shown, but the present invention is not limited to this, and the number of high-frequency terminals may be any number as long as it is two or more.

本発明の第1の実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路を例示する回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a high-frequency signal switch circuit according to a first embodiment of the invention; 第1の実施形態における1つのスルースイッチ部を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates one through switch part in a 1st embodiment. 横軸に常時オン状態とされるトランジスタのゲート幅をとり、縦軸に高周波信号の3次高調波歪率をとって、常時オン状態とされるトランジスタのゲート幅が3次高調波歪に及ぼす影響を例示するグラフ図である。The horizontal axis represents the gate width of the transistor that is always on, and the vertical axis represents the third harmonic distortion factor of the high-frequency signal, so that the gate width of the transistor that is always on affects the third harmonic distortion. It is a graph which illustrates an influence. 本発明の第2の実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路における1つのスルースイッチ部を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates one through switch part in the switch circuit for high frequency signals concerning the 2nd embodiment of the present invention. 第2の実施形態の比較例に係る高周波信号用スイッチ回路における1つのスルースイッチ部を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates one through switch part in the switch circuit for high frequency signals concerning the comparative example of a 2nd embodiment. 本発明の第3の実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路における1つのスルースイッチ部を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates one through switch part in the switch circuit for high frequency signals concerning the 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路における1つのスルースイッチ部を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates one through switch part in the switch circuit for high frequency signals concerning the 4th embodiment of the present invention. 横軸に常時オン状態とされるトランジスタのゲート幅をとり、縦軸に高周波信号の3次高調波歪率をとって、常時オン状態とされるトランジスタのゲート幅が3次高調波歪に及ぼす影響を例示するグラフ図である。The horizontal axis represents the gate width of the transistor that is always on, and the vertical axis represents the third harmonic distortion factor of the high-frequency signal, so that the gate width of the transistor that is always on affects the third harmonic distortion. It is a graph which illustrates an influence. 本発明の第6の実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路を例示する回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a high-frequency signal switch circuit according to a sixth embodiment of the invention; 第6の実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路を例示する回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a high-frequency signal switch circuit according to a sixth embodiment; 本発明の第7の実施形態に係る高周波信号用スイッチ回路を例示する回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a high-frequency signal switch circuit according to a seventh embodiment of the invention;

符号の説明Explanation of symbols

1、6、7、101 高周波信号用スイッチ回路、A、C、D 回路ブロック、ANT アンテナ端子、B 範囲、Cont1〜Cont6、Cont1/〜Cont6/ 制御信号、GND 接地電位、RF1〜RF6 高周波端子、M1〜Mn、Mx、Mx1、Mx2、Mx トランジスタ、M1T〜M6T スルースイッチ部、M1S〜M6S シャントスイッチ部、M11〜Mnm 単位トランジスタ、Rds1〜Rdsn 抵抗、Rg1〜Rgn、Rgx ゲート抵抗、Vdd 電源電位、Wgx ゲート幅 1, 6, 7, 101 High-frequency signal switch circuit, A, C, D circuit block, ANT antenna terminal, B range, Cont1-Cont6, Cont1 / -Cont6 / control signal, GND ground potential, RF1-RF6 high-frequency terminal, M1 to Mn, Mx, Mx1, Mx2, Mx transistor, M1T to M6T through switch part, M1S to M6S shunt switch part, M11 to Mnm unit transistor, Rds1 to Rdsn resistance, Rg1 to Rgn, Rgx gate resistance, Vdd power supply potential, Wgx gate width

Claims (5)

高周波入出力端子と第1の高周波端子との間に接続された第1のスイッチ部と、
前記高周波入出力端子と第2の高周波端子との間に接続された第2のスイッチ部と、
を備え、
前記第1のスイッチ部は、
前記高周波入出力端子と前記第1の高周波端子との間に直列に接続され、共通の制御信号に基づいてオン状態とオフ状態とが切替えられる複数の第1の電界効果型トランジスタと、
前記複数の第1の電界効果型トランジスタのうちの少なくとも1つに対して並列に接続され、常時オン状態とされる少なくとも1つの第2の電界効果型トランジスタと、
を有することを特徴とする高周波信号用スイッチ回路。
A first switch connected between the high-frequency input / output terminal and the first high-frequency terminal;
A second switch portion connected between the high-frequency input / output terminal and a second high-frequency terminal;
With
The first switch unit includes:
A plurality of first field-effect transistors that are connected in series between the high-frequency input / output terminal and the first high-frequency terminal and are switched between an on state and an off state based on a common control signal;
At least one second field-effect transistor connected in parallel to at least one of the plurality of first field-effect transistors and being always on;
A high-frequency signal switch circuit comprising:
前記第2の電界効果型トランジスタのゲート幅は、前記高周波入出力端子と前記第2の高周波端子との間に流れる高周波信号のうち、周波数が最も高い高周波信号の高調波歪を低減するように設定されていることを特徴とする請求項1記載の高周波信号用スイッチ回路。   The gate width of the second field effect transistor is set so as to reduce harmonic distortion of a high-frequency signal having the highest frequency among high-frequency signals flowing between the high-frequency input / output terminal and the second high-frequency terminal. 2. The high frequency signal switch circuit according to claim 1, wherein the switch circuit is set. 前記第1のスイッチ部は、前記第2の電界効果型トランジスタに対して並列に接続され、前記高周波入出力端子と前記第2の高周波端子との間に流れる高周波信号の周波数に応じて、前記共通の制御信号に基づいてオン状態とオフ状態とが切替えられるか、常時オン状態となるか、が選択される第3の電界効果型トランジスタをさらに有することを特徴とする請求項1記載の高周波信号用スイッチ回路。   The first switch unit is connected in parallel to the second field effect transistor, and according to the frequency of a high-frequency signal flowing between the high-frequency input / output terminal and the second high-frequency terminal, 2. The high-frequency device according to claim 1, further comprising a third field effect transistor that selects whether the on state and the off state are switched based on a common control signal or is always on. Signal switch circuit. 前記複数の第1の電界効果型トランジスタのうち、前記第2の電界効果型トランジスタに対して並列に接続されていないものは、それぞれ、相互に並列に接続されたm個(mは2以上の整数)の単位トランジスタによって構成されており、
前記複数の第1の電界効果型トランジスタのうち、前記第2の電界効果型トランジスタに対して並列に接続されているものは、それぞれ、相互に並列に接続された(m−k)個(kは1以上m未満の整数)の単位トランジスタによって構成されており、
前記第2の電界効果型トランジスタは、それぞれ、相互に並列に接続されたk個の単位トランジスタによって構成されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の高周波信号用スイッチ回路。
Among the plurality of first field effect transistors, those not connected in parallel to the second field effect transistor are each m (m is 2 or more) connected in parallel to each other. (Integer) unit transistors,
Among the plurality of first field effect transistors, those connected in parallel to the second field effect transistor are each (m−k) (k) (k) connected in parallel to each other. Is an integer less than or equal to 1 and less than m).
3. The high-frequency signal switch circuit according to claim 1, wherein each of the second field-effect transistors includes k unit transistors connected in parallel to each other.
SOI基板に形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の高周波信号用スイッチ回路。   The high-frequency signal switch circuit according to claim 1, wherein the high-frequency signal switch circuit is formed on an SOI substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011228894A (en) * 2010-04-19 2011-11-10 Renesas Electronics Corp High-frequency switching circuit
JP2015076839A (en) * 2013-10-11 2015-04-20 株式会社東芝 Shunt switch

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