專利名稱：半導(dǎo)體集成電路設(shè)備和高頻功率放大器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信等設(shè)備上安裝的半導(dǎo)體集成設(shè)備，尤其是，在減少發(fā)送/接收信號(hào)的失真中有效的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近來，移動(dòng)電話隨著使用除語音通信外的其他數(shù)據(jù)通信實(shí)施的各種業(yè)務(wù)發(fā)展起來。
歐洲的移動(dòng)電話的典型頻帶是900MHz頻帶的GSM(移動(dòng)通信裝置的全球系統(tǒng))系統(tǒng)和1.8GHz頻帶的DCS(數(shù)字蜂窩系統(tǒng))，而美國的是1.9GHz頻帶的PCS(個(gè)人通信業(yè)務(wù))系統(tǒng)和850MHz頻帶的GSM系統(tǒng)。此外，現(xiàn)在增加了使用2GHz頻帶的W-CDMA系統(tǒng)，這種情況讓引入多頻帶/多模式能力對(duì)于移動(dòng)電話來說是十分重要的。
隨著向移動(dòng)電話引入所述多頻帶/多模式能力，需要一種小型的、高性能SPDT(單刀雙擲)開關(guān)來發(fā)送/接收開關(guān)信號(hào)，其能夠選擇復(fù)雜的高頻信號(hào)。
SPDT開關(guān)主要用于減少較高的諧波失真。
為了實(shí)現(xiàn)減少較高的諧波失真，例如，有一種技術(shù)以串聯(lián)配置連接SPDT開關(guān)的FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)(參見專利參考文件1)。
當(dāng)通過SPDT開關(guān)將發(fā)送電路發(fā)送的電功率發(fā)送到天線側(cè)時(shí)，處于OFF狀態(tài)并且與接收電路側(cè)和天線側(cè)連接的FET不會(huì)導(dǎo)通，因?yàn)槠洳皇馨l(fā)送電路功率的影響。因此，在沒有泄露給接收系統(tǒng)的情況下將輸入功率輸出給天線，以便實(shí)現(xiàn)低損耗開關(guān)。
另外，由于級(jí)聯(lián)而分散FET上的RF(高頻)電壓，以便能夠減少每級(jí)的RF電壓。引起諧波失真的柵極-源極電容(Cgs)和柵極-漏極電容(Cgd)以及強(qiáng)加在ON-電阻上的RF電壓都減少了，以便能夠減少諧波失真。
作為在引入多柵極能力中進(jìn)一步改善諧波失真的措施，有一種技術(shù)采用在雙柵極FET的柵極之間的中點(diǎn)上提供電位供給線路的電路(參見專利參考文件2)。這可能穩(wěn)定中點(diǎn)的電位。結(jié)果，可以減少諧波失真。
作為在引入多柵極能力中進(jìn)一步改善諧波失真的另一種措施，有一種技術(shù)通過改變雙柵極FET的門之間的中點(diǎn)上的電位供給線路來抑制由漏電流引起的電位減少量，由此改善諧波失真(參見專利參考文件3)。
此外，考慮到上述專利參考文件1到3的電路技術(shù)，一些普通的SPDT開關(guān)都具備用于進(jìn)一步減少失真的升壓電路。
將該升壓電路與發(fā)送電路側(cè)和天線側(cè)之間連接的FET的柵極相連。當(dāng)其中一個(gè)FET導(dǎo)通時(shí)，升壓電路采用來自FET的高頻功率，產(chǎn)生升壓電壓(大約4.5V)，其略高于控制電壓(大約2V)，并將該升壓電壓施加給FET的柵極。
此外，從ON狀態(tài)的FET的柵極到另一個(gè)OFF狀態(tài)的FET的漏極(源極)都采用升壓電壓。OFF狀態(tài)的FET的柵極在參考電位VSS(0V)上，以便FET的柵極-源極(漏極)電壓Vgs(Vgd)是負(fù)電壓(大約等于-4.5V)。
因此，F(xiàn)ET進(jìn)入到柵極-源極電容(Cgs)和柵極-漏極電容(Cgd)都降低的較深的OFF狀態(tài)，以便能夠減少諧波失真。
專利參考文件1公開號(hào)為8(1996)-70245的日本未審專利申請(qǐng)。
專利參考文件2申請(qǐng)?zhí)枮?004-353715的日本專利申請(qǐng)。
專利參考文件3申請(qǐng)?zhí)枮?005-181669的日本專利申請(qǐng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在如上所述的SPDT開關(guān)中對(duì)諧波失真特性的改進(jìn)技術(shù)存在以下問題。
由于提供了上述升壓電路，所以改善了諧波失真特性。
同時(shí)，GSM系統(tǒng)不僅有語音通信，還有被稱作EDGE模式(用于GSM發(fā)展的加強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率)的數(shù)據(jù)通信模式。如圖8所示，這兩種模式通過幀單元一起執(zhí)行基站和移動(dòng)終端之間的通信，所述幀單元包括8個(gè)通信單元，每個(gè)在預(yù)定的時(shí)間間隔上(發(fā)送34.2μs，接收30.46μs)都具有被稱作時(shí)隙的預(yù)定時(shí)間段(576.923μs)。
近些年，為了實(shí)施各種業(yè)務(wù)，已經(jīng)引入了在同一個(gè)幀內(nèi)使用語音通信和EDGE模式的通信模式，其被稱作DTM(雙傳送模式)。但是接著出現(xiàn)了一個(gè)新的問題。
換句話說，在GSM系統(tǒng)的傳統(tǒng)發(fā)送模式中，要發(fā)送的同一個(gè)數(shù)據(jù)幀中包含的時(shí)隙被分配給語音通信或數(shù)據(jù)通信。但是在上述DTM模式情況下，如圖9所示，在同一個(gè)幀中既包括語音通信，又包括數(shù)據(jù)通信。GSM系統(tǒng)的語音通信數(shù)據(jù)是相位調(diào)制的，其在同一個(gè)幀的時(shí)隙中可能具有恒定的高數(shù)據(jù)功率(大約33dBm)。另一方面，是數(shù)據(jù)通信的EDGE模式除了相位調(diào)制外還執(zhí)行幅度調(diào)制，并且可能具有低的輸出功率(大約5dBm)。
在上述DTM模式中，同一個(gè)幀的每個(gè)時(shí)隙的高頻功率依賴于數(shù)據(jù)的類型(語音或數(shù)據(jù)通信)而改變。存在這樣一種情況，高功率(大約33dBm)通過的時(shí)隙后順序跟著低功率(大約5dBm)通過的時(shí)隙。
圖10是表示發(fā)明人研究的、在開關(guān)輸出端子上功率的時(shí)隙的視圖。理想情況下，5dBm的低功率時(shí)隙緊跟著33dBm的高功率時(shí)隙，這應(yīng)該是一個(gè)矩形波形。但是，在低功率時(shí)隙跟著高功率時(shí)隙的上升階段，輸出功率并沒有快速地增長(zhǎng)，并且出現(xiàn)了延時(shí)，如圖中的虛線所示。結(jié)果諧波失真增加，引起出現(xiàn)傳輸功率損耗的問題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠防止由SPDT開關(guān)中的時(shí)隙變化引起的上升延時(shí)的技術(shù)，以基本上減少SPDT開關(guān)的較高諧波失真。
從下面參照附圖的描述中，本發(fā)明的前述目的和其它目的以及新的特征都將變得清楚。
本申請(qǐng)中公開的典型發(fā)明內(nèi)容將概括如下。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體集成設(shè)備包括連接到天線的第一端子；連接到發(fā)送電路的第二端子；連接到接收電路的第三端子；在第一端子和第二端子之間提供的、用來切換第一和第二端子之間的連接的開關(guān)晶體管；對(duì)其輸入開關(guān)晶體管的控制信號(hào)的第四端子；升壓電路，用于當(dāng)通過第四端子輸入信號(hào)時(shí)取得通過開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)，產(chǎn)生高于輸入信號(hào)的電壓電平的升壓電壓，并將升壓電壓施加到開關(guān)晶體管的控制端子上；以及電壓控制器，用于執(zhí)行控制以便當(dāng)從開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)的信號(hào)電平降低時(shí)，開關(guān)晶體管的漏極電壓不高于開關(guān)晶體管的柵極電壓。
此外，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體集成設(shè)備包括連接到第一天線的第一端子；連接到發(fā)送電路的第二端子；連接到接收電路的第三端子；在第一端子和第二端子之間提供的、用來切換第一和第二端子之間的連接的開關(guān)晶體管；對(duì)其輸入開關(guān)晶體管的控制信號(hào)的第四端子；升壓電路，用于當(dāng)通過第四端子輸入信號(hào)時(shí)取得通過開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)，產(chǎn)生高于輸入信號(hào)的電壓電平的升壓電壓，并將升壓電壓施加到開關(guān)晶體管的控制端子上；以及電壓控制器，用于執(zhí)行控制，以便當(dāng)通過開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)的信號(hào)電平降低時(shí)，開關(guān)晶體管的漏極電壓不高于開關(guān)晶體管的柵極電壓，當(dāng)開關(guān)晶體管不工作時(shí)，電壓控制器對(duì)開關(guān)晶體管柵極上積累的電荷進(jìn)行放電。
本申請(qǐng)的其它發(fā)明內(nèi)容將進(jìn)一步概括如下。
根據(jù)本發(fā)明的高頻功率放大器模塊包括天線連接切換(switching)電路；以及高頻功率放大器，用于從發(fā)送電路接收發(fā)送信號(hào)，并將放大的發(fā)送信號(hào)提供給天線連接切換電路，其中天線連接切換電路具有連接到天線的第一端子；連接到高頻功率放大器的第二端子；連接到接收電路的第三端子；在第一和第二端子之間提供的、用來切換第一和第二端子的連接的開關(guān)晶體管；對(duì)其輸入開關(guān)晶體管的控制信號(hào)的第四端子；升壓電路，用于當(dāng)通過第四端子輸入信號(hào)時(shí)取得通過開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)，產(chǎn)生高于輸入信號(hào)的電壓電平的升壓電壓，并將升壓電壓施加到開關(guān)晶體管上；以及電壓控制器，用于執(zhí)行控制以便當(dāng)通過開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)的信號(hào)電平降低時(shí)，開關(guān)晶體管的漏極電壓不高于開關(guān)晶體管的柵極電壓。
此外，根據(jù)本發(fā)明的高頻功率放大器模塊包括天線連接切換電路；以及高頻功率放大器，用于從發(fā)送電路接收發(fā)送信號(hào)，并將放大的發(fā)送信號(hào)提供給天線連接切換電路，其中天線連接切換電路具有連接到天線的第一端子；連接到高頻功率放大器的第二端子；連接到接收電路的第三端子；在第一和第二端子之間提供的、用來切換第一和第二端子之間的連接的開關(guān)晶體管；對(duì)其輸入開關(guān)晶體管的控制信號(hào)的第四端子；升壓電路，用于當(dāng)通過第四端子輸入信號(hào)時(shí)取得通過開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)，產(chǎn)生高于輸入信號(hào)的電壓電平的升壓電壓，以及將升壓電壓施加到開關(guān)晶體管；以及電壓控制器，用于執(zhí)行控制以便當(dāng)通過開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)的信號(hào)電平降低時(shí)，開關(guān)晶體管的漏極電壓不高于開關(guān)晶體管的柵極電壓，并且當(dāng)開關(guān)晶體管不工作時(shí)，電壓控制器對(duì)開關(guān)晶體管柵極上積累的電荷進(jìn)行放電。
下面是通過這里公開的典型的發(fā)明內(nèi)容而獲得的效果的簡(jiǎn)要描述。
(1)可以在改善天線連接切換電路的諧波失真特性的同時(shí)防止在輸出功率上升時(shí)的延時(shí)。
(2)還可以通過使用(1)中所述的天線連接切換電路來配置高頻功率放大器模塊，改善例如通信設(shè)備等電子系統(tǒng)的可靠性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的高頻功率放大器模塊的框圖；圖2是圖1的高頻功率放大器模塊中提供的SPDT開關(guān)的電路圖；圖3是圖2的SPDT開關(guān)中提供的回流防止電路的電路圖；圖4是圖示圖2的SPDT開關(guān)中晶體管漏極(天線)電壓Vd和柵極電壓Vg之間的關(guān)系的框圖；圖5是圖示本發(fā)明人研究的、不具備回流防止電路的SPDT開關(guān)中晶體管漏極(天線)電壓Vd和柵極電壓Vg之間的關(guān)系的框圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的SPDT開關(guān)中提供的回流防止電路的例子的電路圖；圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的SPDT開關(guān)中提供的回流防止電路的例子的電路圖；圖8是表示GSM/EDGE系統(tǒng)的接收數(shù)據(jù)的管理時(shí)序例子的時(shí)序圖；圖9是表示DTM的GSM/EDGE系統(tǒng)的接收數(shù)據(jù)的管理時(shí)序例子的時(shí)序圖；以及圖10是圖示本發(fā)明人研究的、開關(guān)輸出端子上的功率時(shí)隙的圖表。
具體實(shí)施例方式
這里，將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。在所有解釋實(shí)施例的附圖中，將用相同的附圖標(biāo)記來表示具有相同功能的元件，并且省略對(duì)其重復(fù)的描述。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的高頻功率放大器模塊的框圖。圖2是圖1的高頻功率放大器模塊中提供的SPDT開關(guān)的電路圖。圖3是圖2的SPDT開關(guān)中提供的回流防止電路的電路圖。圖4是圖示圖2的SPDT開關(guān)中晶體管漏極(天線)電壓Vd和柵極電壓Vg之間的關(guān)系的框圖。圖5是圖示本發(fā)明人研究的、不具備回流防止電路的SPDT開關(guān)中晶體管漏極(天線)電壓Vd和柵極電壓Vg之間的關(guān)系的框圖。
在該實(shí)施例中，例如，高頻功率放大器模塊1是用于是通信系統(tǒng)的移動(dòng)電話的傳輸功率放大器模塊。如圖1所示，將高頻功率放大器模塊1配置成具有SPDT開關(guān)(天線連接切換電路、半導(dǎo)體集成設(shè)備)2、控制器3、高頻功率放大器(高功率放大器)4、5、低通濾波器6、7、以及電容8到13和27。
SPDT開關(guān)2基于控制器3的控制來切換發(fā)送/接收信號(hào)。SPDT開關(guān)2具備天線端子2a，發(fā)送信號(hào)端子2b、2c，接收信號(hào)端子2d到2g，以及控制端子2h到2n。
發(fā)送信號(hào)端子2b、2c，接收信號(hào)端子2d到2g以及天線端子2a分別與電容8到13和27的一端相連。電容10、11的另一端分別與低通濾波器6、7相連。
電容8、9、12、13的另一端分別與接收系統(tǒng)電路中提供的SAW(表面聲波)14到17相連。與電容27的另一端相連的是用于發(fā)送和接收信號(hào)波的天線ANT。
將電容8到13和27作為DC截?cái)嚯娙?。SAW14到17中的每個(gè)都使用壓電材料中的表面聲波選擇一個(gè)指定頻率的傳播信號(hào)作為高頻信號(hào)。
另外，將SAW14到17的后一級(jí)分別與LNA(低噪聲放大器)18到21相連。LNA18到21中的每一個(gè)都放大PCS/DSC(1800MHz/1900MHz)和GSM(800MHz、900MHz)頻帶的接收信號(hào)。
控制器3利用從基帶電路輸出的控制信號(hào)執(zhí)行SPDT開關(guān)2的操作控制。高頻功率放大器4放大GSM頻帶的發(fā)送信號(hào)，所述信號(hào)是從發(fā)送電路22提供的。高頻功率放大器5放大DCS/PCS頻帶的發(fā)送信號(hào)，所述是從發(fā)送電路23提供的。低通濾波器6、7允許通過分別從高頻功率放大器4、5輸出的發(fā)送信號(hào)中的發(fā)送頻帶。
圖2是表示SPDT開關(guān)2的一個(gè)例子的電路圖。
如圖中所示，將SPDT開關(guān)2配置成具有發(fā)送信號(hào)切換部分24、25，以及接收信號(hào)切換部分26。
將發(fā)送信號(hào)切換部分24配置成具有晶體管(開關(guān)晶體管)Qtx1、Qtx2，電阻Rgg1到Rgg5，電阻Rd1到Rd4，電容C1、C2，升壓電路SC1，以及回流防止電路(電壓控制器)28。
將發(fā)送信號(hào)切換部分25配置成具有晶體管(開關(guān)晶體管)Qtx3、Qtx4，電阻Rgg6到Rgg10，電阻Rd5到Rd8，電容C3、C4，升壓電路SC2，以及回流防止電路(電壓控制器)29。
另外，將接收信號(hào)切換部分26配置成具有晶體管Qrx1到Qrx5，電阻Rgg11到Rgg18，電阻Rd9到Rd15，以及電容C5、C6。
這些晶體管Qtx1、Qtx2、Qtx3、Qtx4、Qrx1到Qrx5每個(gè)都包括FET，例如HEMT(高電子移動(dòng)性晶體管)。晶體管Qtx1到Qtx4每個(gè)都包括具有兩個(gè)柵極的雙柵極FET，晶體管(開關(guān)晶體管)Qrx1包括具有3個(gè)柵極的多柵極FET。
將天線端子2a分別連接到晶體管Qtx1、Qtx4、Qrx1的一端，電容C2、C4、C6的一端以及電阻Rd4、Rd8、Rd9的一端。
此外，將電阻Rgg5的一端與控制端子2h相連接，將電阻Rgg5的另一端與電阻Rgg1到Rgg4的一端相連。
控制端子2h與回流防止電路28相連?；亓鞣乐闺娐?8是用于防止晶體管Qtx1、Qtx2的柵極上積累的電荷放電的電路。
電阻Rgg4的另一端分別與晶體管Qtx1的一個(gè)柵極和電容C2的另一端相連。電阻Rgg3的另一端與晶體管Qtx1的另一個(gè)柵極相連。
當(dāng)從回流防止電路28輸出的信號(hào)通過控制端子2h輸入到晶體管Qtx1和Qtx2時(shí)，升壓電路SC1從發(fā)送信號(hào)端子2b中獲取(GSM頻帶的)發(fā)送信號(hào)，產(chǎn)生高于相關(guān)信號(hào)的電壓電平的升壓電壓，并將升壓電壓施加到晶體管Qtx1和Qtx2的柵極。
電阻Rgg1的另一端分別與晶體管Qtx2的一個(gè)柵極以及電容C1的一端相連。電阻Rgg2的另一端與晶體管Qtx2的另一個(gè)柵極相連。
晶體管Qtx1的另一端與晶體管Qtx2的一端相連。晶體管Qtx2的另一端和電容C1的另一端分別與發(fā)送信號(hào)端子2b相連。
電阻Rd1到Rd4在晶體管Qrx1的一端和晶體管Qtx2的另一端之間串聯(lián)連接。在晶體管Qtx2的柵極之間連接電阻Rd和Rd2的結(jié)點(diǎn)，在晶體管Qtx1的柵極之間連接電阻Rd3和Rd4的結(jié)點(diǎn)。電阻Rd2和Rd3的結(jié)點(diǎn)與晶體管Qtx1和Qtx2的結(jié)點(diǎn)相連。
將電阻Rd1到Rd4用作在晶體管Qtx1的柵極和晶體管Qtx2的柵極之間提供電勢(shì)的電阻。
電阻Rgg10的一端與控制端子2i相連，電阻Rgg10的另一端分別與電阻Rgg6到Rgg9的一端相連。
與控制端子2i相連的是回流防止電路29。該回流防止電路29是用于防止晶體管Qtx3、Qtx4的柵極上積累的電荷放電的電路。
電阻Rgg6的另一端分別與晶體管Qtx3的一個(gè)柵極以及電容C3的另一端相連。與電阻Rgg7的另一端相連的是晶體管Qtx3的另一個(gè)柵極。
電阻Rgg9的另一端分別與晶體管Qtx4的一個(gè)柵極以及電容C4的另一端相連。與電阻Rgg8的另一端相連的晶體管Qtx4的另一個(gè)柵極。
晶體管Qtx3的另一端與晶體管Qtx4的一端相連。發(fā)送信號(hào)端子2c分別與晶體管Qtx3的一端以及電容C3的另一端相連。
電阻Rd5到Rd8在晶體管Qtx3的一端和晶體管Qtx4的另一端之間串聯(lián)連接。在晶體管Qtx3的柵極之間連接電阻Rd5和Rd6的結(jié)點(diǎn)，在晶體管Qtx4的柵極之間連接電阻Rd7和Rd8的結(jié)點(diǎn)。電阻Rd6和Rd7的結(jié)點(diǎn)與晶體管Qtx3和Qtx4的結(jié)點(diǎn)相連。
將電阻Rd5到Rd8用作在晶體管Qtx3的柵極和晶體管Qtx4的柵極之間提供電勢(shì)的電阻。
電阻Rgg10的一端分別與控制端子2i、電阻Rgg6到Rgg9的另一端相連。
從回流防止電路29輸出的信號(hào)通過控制端子2i輸入到晶體管Qtx3和Qtx4時(shí)，升壓電路SC2從發(fā)送信號(hào)端子2c中獲取發(fā)送信號(hào)，產(chǎn)生高于相關(guān)信號(hào)的電壓電平的升壓電壓，并將升壓電壓施加到晶體管Qtx3和Qtx4的柵極。
此外，電阻Rgg14的一端與控制端子2j相連，電阻Rgg14的另一端與電阻Rgg11到Rgg13的一端相連。
電阻Rgg11到Rgg13的另一端分別與晶體管Qrx1的三個(gè)柵極相連。另外，電阻Rgg11的另一端與電容C6的另一端相連，電阻Rgg13的另一端與電容C5的另一端相連。
電阻Rd9到Rd11在晶體管Qrx1的一端和另一端之間串聯(lián)連接。在晶體管Qrx1的第一個(gè)柵極和第二個(gè)柵極之間連接電阻Rd9和電阻Rd10的結(jié)點(diǎn)。
另外，在晶體管Qrx1的第二個(gè)和第三個(gè)柵極之間連接電阻Rd10和電阻Rd11的結(jié)點(diǎn)。電容C5的一端分別與晶體管Qrx1的另一端、晶體管Qrx2到Qrx5的一端以及電阻Rd12到Rd15的一端相連。
晶體管Qrx2的另一端和電阻Rd12的另一端分別與接收信號(hào)端子2d相連。晶體管Qrx3的另一端和電阻Rd13的另一端分別與接收信號(hào)端子2e相連。
晶體管Qrx4的另一端和電阻Rd14的另一端分別與接收信號(hào)端子2f相連。晶體管Qrx5的另一端和電阻Rd15的另一端分別與接收信號(hào)端子2g相連。
另外，晶體管Qrx2到Qrx5的柵極分別與電阻Rgg15到Rgg18的一端相連。電阻Rgg15到Rgg18的另一端分別與控制端子2k到2n相連。
電阻Rgg1到Rgg13是給晶體管Qtx1到Qtx4和Qrx1提供控制信號(hào)的電阻。電容C1到C6用作抵擋晶體管Qtx1到Qtx4和Qrx1的電功率的電容。
圖3是表示回流防止電路28(、29)的配置的電路圖。
將回流防止電路28(、29)配置成具有晶體管T1、T2和二極管D(放電阻斷部分)。晶體管(控制信號(hào)提供部分)T1包括P溝道，晶體管(放電部分)T2包括N溝道。
晶體管T1的一端與電源電壓VCC相連，另一端與二極管D的陽極相連。而二極管D的陰極與晶體管T2的一端和控制端子2h(、2i)相連。
晶體管T1、T2的柵極相連接以便分別對(duì)其輸入從控制器(圖1)輸出的控制信號(hào)C。晶體管T2的另一端與參考電勢(shì)VSS相連。
下面，將對(duì)根據(jù)本實(shí)施例的SPDT開關(guān)2中提供的回流防止電路28(、29)的操作進(jìn)行說明。
例如，在通過晶體管Qtx1和Qtx2在回流防止電路28中輸出發(fā)送信號(hào)的情況下，將等于參考電勢(shì)VSS的例如Lo電平的控制信號(hào)C分別輸入到晶體管T1、T2的柵極。
因此，導(dǎo)通晶體管T1并斷開晶體管T2，其中通過晶體管T1和二極管D輸出電源電壓VCC。然后將電源電壓VCC輸入到升壓電路SC1。
升壓電路SC1獲得具有高功率的發(fā)送信號(hào)，升壓電源電壓VCC以產(chǎn)生升壓電壓，并將升壓電壓分別輸出給晶體管Qtx1和Qtx2的柵極。當(dāng)發(fā)送信號(hào)具有低功率時(shí)，升壓電路SC1不工作，將電源電壓VCC分別輸出給晶體管Qtx1和Qtx2的柵極。
在發(fā)送模式中，通過高功率(大約33dBm)的時(shí)隙后跟著通過低功率(大約5dBm)的時(shí)隙，將對(duì)晶體管Qtx1和Qtx2的柵極的柵極上積累的電荷放電，但是這被二極管D阻斷了。
此時(shí)，各個(gè)晶體管Qtx1、Qtx2與天線端子2a相連的一端(漏極)的電壓，也就是漏極(天線)電壓Vds通過天線ANT緩慢地放電。
如上所述，阻止晶體管Qtx1、Qtx2的柵極電壓Vgs通過二極管D放電，這可以保持如下的相對(duì)關(guān)系漏極(天線)電壓Vd＜柵極電壓Vg，如圖4所示。由此，可以防止晶體管Qtx1、Qtx2不完全導(dǎo)通。
在晶體管Qtx1、Qtx2處于OFF狀態(tài)的情況下，換句話說，當(dāng)沒有通過晶體管Qtx1和Qtx2輸出發(fā)送信號(hào)時(shí)，分別向其輸入等于電源電壓VCC的例如Hi電平的控制信號(hào)C。
因此，斷開晶體管T1并導(dǎo)通晶體管T2，其中晶體管Qtx1、Qtx2的柵極通過晶體管T2與參考電勢(shì)VSS相連。結(jié)果，對(duì)晶體管Qtx1、Qtx2的柵極上積累的電荷進(jìn)行放電，并且完全斷開晶體管Qtx1、Qtx2。
另一方面，在其中未提供回流防止電路28(、29)的情況下，通過控制端子2h對(duì)晶體管Qtx1、Qtx2的柵極上積累的電荷快速放電。
另外，隨著晶體管Qtx1、Qtx2的漏極(天線)電壓Vds通過天線ANT被緩慢地放電，出現(xiàn)漏極(天線)電壓Vd高于柵極電壓Vg的反向電勢(shì)，如圖5所示，導(dǎo)致沒有完全導(dǎo)通晶體管Qtx1、Qtx2的現(xiàn)象。結(jié)果，發(fā)送信號(hào)的波形失真，這使得諧波失真(第二諧波失真，第三諧波失真)增加。
因此，根據(jù)該實(shí)施例，通過提供回流防止電路28、29，基本上可以減少SPDT開關(guān)2中的諧波失真。
順便說一下，在該實(shí)施例中，使用二極管和晶體管來配置回流防止電路28(、29)。但是，例如如圖6所示，可以這樣配置，當(dāng)晶體管Qtx1、Qtx2(或者晶體管Qtx3、Qtx4)處于OFF狀態(tài)時(shí)，通過電阻來吸引出柵極上積累的電荷。
在該情況下，如圖中所示，將回流防止電路28(、29)配置成具有二極管(控制信號(hào)提供部分，放電阻斷部分)D1和電阻(放電部分)R。連接二極管D1的陽極以便對(duì)其輸入從控制器3(圖1)輸出的控制信號(hào)C。而二極管D1的陰極與控制端子2h(、2i)以及電阻R的一端相連。與電阻R的另一端相連的是參考電勢(shì)VSS。
例如，在通過晶體管Qtx1、Qtx2在回流防止電路28中輸出發(fā)送信號(hào)的情況下，將Hi信號(hào)的控制信號(hào)C輸入到二極管D1的陽極。然后將Hi信號(hào)通過二極管D1輸入到升壓電路SC1。
在發(fā)送模式中，當(dāng)通過高功率(大約33dBm)的時(shí)隙后跟著通過低功率(大約5dBm)的時(shí)隙時(shí)，通過二極管D1來阻斷晶體管Qtx1、Qtx2的柵極上積累的電荷。
另外，當(dāng)晶體管Qtx1、Qtx2處于OFF狀態(tài)時(shí)，將晶體管Qtx1、Qtx2的柵極通過電阻R與參考電勢(shì)VSS相連，并對(duì)晶體管Qtx1、Qtx2的柵極上積累的電荷放電。
由于這個(gè)特征，還可以防止漏極(天線)電壓Vd增長(zhǎng)得高于柵極電壓Vg這樣一種反向電勢(shì)，以便能夠基本上減少SPDT開關(guān)2中的諧波失真。
另外，如圖7所示，可以將回流防止電路28(、29)配置成具有反相器Inv、晶體管Tr1和二極管(控制信號(hào)提供部分，放電阻斷部分)D2。
在該情況下，如圖中所示，這樣配置回流防止電路28(、29)使得晶體管Tr1包括N溝道MOS，反相器Inv包括P溝道MOS晶體管Tr2和N溝道MOS晶體管Tr3。
在電源電壓VCC和參考電勢(shì)VSS之間串聯(lián)連接晶體管Tr2、Tr3。連接晶體管Tr2、Tr3的柵極和二極管D2的陽極以便分別對(duì)其輸入從控制器3(圖1)輸出的控制信號(hào)。
晶體管Tr2和晶體管Tr3的結(jié)點(diǎn)與晶體管Tr1的柵極相連。晶體管Tr1的一端與二極管D2的陰極相連，晶體管Tr1的另一端與參考電勢(shì)VSS相連。與二極管的陰極相連的是控制端子2h(、2i)。
在圖7的回流防止電路28中通過晶體管Qtx1、Qtx2(圖2)輸出發(fā)送信號(hào)的情況下，分別向反相器Inv的輸入部分和二極管D2的陽極輸入Hi信號(hào)的控制信號(hào)C。通過二極管D2向升壓電路SC1(圖2)輸入電源電壓VCC。
反相器Inv通過Hi信號(hào)的控制信號(hào)C輸入Lo信號(hào)，然后斷開晶體管Tr1。
在發(fā)送模式中，當(dāng)通過高功率(大約33dBm)的時(shí)隙后跟著通過低功率(大約5dBm)的時(shí)隙時(shí)，通過二極管D2阻斷晶體管Qtx1、Qtx2的柵極上積累的電荷。
另外，當(dāng)晶體管Qtx1、Qtx2處于OFF狀態(tài)時(shí)，分別向反相器Inv的輸入部分和二極管D2的陽極輸入Lo信號(hào)的控制信號(hào)C。因此，導(dǎo)通晶體管Tr1，并通過晶體管Tr1對(duì)晶體管Qtx1、Qtx2的柵極上積累的電荷放電。
由于該特征，可以防止漏極(天線)電壓Vd增長(zhǎng)得高于柵極電壓Vg這樣一種反向電勢(shì)，以便能夠基本上減少SPDT開關(guān)2中的諧波失真。
已經(jīng)在實(shí)施例的基礎(chǔ)上具體描述了發(fā)明人做出的發(fā)明。但是本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以以各種方式進(jìn)行修改。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明適于用于減少移動(dòng)電話等通信系統(tǒng)中使用的SPDT開關(guān)中的諧波失真的技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種在移動(dòng)通信設(shè)備中使用的半導(dǎo)體集成設(shè)備，包括與天線相連接的第一端子；與發(fā)送電路相連接的第二端子；與接收電路相連接的第三端子；在所述第一端子和所述第二端子之間提供的、用來切換所述第一和第二端子之間的連接的開關(guān)晶體管；對(duì)其輸入所述開關(guān)晶體管的控制信號(hào)的第四端子；升壓電路，用于當(dāng)通過所述第四端子輸入信號(hào)時(shí)取得通過所述開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)，產(chǎn)生高于輸入信號(hào)的電壓電平的升壓電壓，并將升壓電壓施加到所述開關(guān)晶體管的控制端子上；以及電壓控制器，用于執(zhí)行控制以便當(dāng)通過所述開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)的信號(hào)電平降低時(shí)，所述開關(guān)晶體管的漏極電壓不高于所述開關(guān)晶體管的柵極電壓。
2.一種在移動(dòng)通信設(shè)備中使用的半導(dǎo)體集成設(shè)備，包括與天線相連接的第一端子；與發(fā)送電路相連接的第二端子；與接收電路相連接的第三端子；在所述第一端子和所述第二端子之間提供的、用來切換所述第一和第二端子之間的連接的開關(guān)晶體管；對(duì)其輸入所述開關(guān)晶體管的控制信號(hào)的第四端子；升壓電路，用于當(dāng)通過所述第四端子輸入信號(hào)時(shí)取得通過所述開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)，產(chǎn)生高于輸入信號(hào)的電壓電平的升壓電壓，并將升壓電壓施加到所述開關(guān)晶體管的控制端子上；以及電壓控制器，用于執(zhí)行控制以便當(dāng)通過所述開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)的信號(hào)電平降低時(shí)，所述開關(guān)晶體管的漏極電壓不高于所述開關(guān)晶體管的柵極電壓，而當(dāng)所述開關(guān)晶體管不工作時(shí)，所述電壓控制器對(duì)所述開關(guān)晶體管的柵極上積累的電荷放電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在移動(dòng)通信設(shè)備中使用的半導(dǎo)體集成設(shè)備，其中所述電壓控制器包括控制信號(hào)提供部分，基于從用于控制所述開關(guān)晶體管的控制電路向所述控制端子輸出的的控制信號(hào)，向所述開關(guān)晶體管輸出控制信號(hào)；放電阻斷部分，當(dāng)通過所述開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)的信號(hào)電平降低時(shí)，阻斷對(duì)所述開關(guān)晶體管的柵極上積累的電荷的放電；以及放電部分，當(dāng)所述開關(guān)晶體管不工作時(shí)，對(duì)所述開關(guān)晶體管的柵極上積累的電荷向參考電勢(shì)放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一個(gè)所述的在移動(dòng)通信設(shè)備中使用的半導(dǎo)體集成設(shè)備，其中所述開關(guān)晶體管是HEMT。
5.一種高頻功率放大器模塊，包括天線連接切換電路；以及高頻功率放大器，用于從發(fā)送電路接收發(fā)送信號(hào)，并將放大的發(fā)送信號(hào)提供給所述天線連接切換電路，所述天線連接切換電路包括與天線相連接的第一端子；與所述高頻功率放大器相連接的第二端子；與接收電路相連接的第三端子；在所述第一端子和所述第二端子之間提供的、用來切換所述第一和第二端子之間的連接的開關(guān)晶體管；對(duì)其輸入所述開關(guān)晶體管的控制信號(hào)的第四端子；升壓電路，用于當(dāng)通過所述第四端子輸入信號(hào)時(shí)取得通過所述開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)，產(chǎn)生高于輸入信號(hào)的電壓電平的升壓電壓，并將升壓電壓施加到所述開關(guān)晶體管的控制端子上；以及電壓控制器，用于執(zhí)行控制以便當(dāng)通過所述開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)的信號(hào)電平降低時(shí)，所述開關(guān)晶體管的漏極電壓不高于所述開關(guān)晶體管的柵極電壓。
6.一種高頻功率放大器模塊，包括天線連接切換電路；以及高頻功率放大器，用于從發(fā)送電路接收發(fā)送信號(hào)，并將放大的發(fā)送信號(hào)提供給所述天線連接切換電路，所述天線連接切換電路包括與天線相連接的第一端子；與所述高頻功率放大器相連接的第二端子；與接收電路相連接的第三端子；在所述第一端子和所述第二端子之間提供的、用來切換所述第一和第二端子之間的連接的開關(guān)晶體管；對(duì)其輸入所述開關(guān)晶體管的控制信號(hào)的第四端子；升壓電路，用于當(dāng)通過所述第四端子輸入信號(hào)時(shí)取得通過所述開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)，產(chǎn)生高于輸入信號(hào)的電壓電平的升壓電壓，并將升壓電壓施加到所述開關(guān)晶體管的控制端子上；以及電壓控制器，用于執(zhí)行控制以便當(dāng)通過所述開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)的信號(hào)電平降低時(shí)，所述開關(guān)晶體管的漏極電壓不高于所述開關(guān)晶體管的柵極電壓，而當(dāng)所述開關(guān)晶體管不工作時(shí)，所述電壓控制器對(duì)所述開關(guān)晶體管的柵極上積累的電荷放電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高頻功率放大器模塊，其中所述電壓控制器包括控制信號(hào)提供部分，基于從用于控制所述開關(guān)晶體管的控制電路向所述控制端子輸出的控制信號(hào)，向所述開關(guān)晶體管輸出控制信號(hào)；放電阻斷部分，當(dāng)通過所述開關(guān)晶體管輸出的發(fā)送信號(hào)的信號(hào)電平降低時(shí)，阻斷對(duì)所述開關(guān)晶體管的柵極上積累的電荷的放電；以及放電部分，當(dāng)所述開關(guān)晶體管不工作時(shí)，使所述開關(guān)晶體管的柵極上積累的電荷向參考電勢(shì)放電。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高頻功率放大器模塊，其中在所述天線連接切換電路中提供所述控制信號(hào)提供部分和所述放電部分，以及其中在所述天線連接切換電路的外部安裝所述放電阻斷部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高頻功率放大器模塊，其中在所述天線連接切換電路中提供所述電壓控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求5到9中任一個(gè)所述的高頻功率放大器模塊，其中所述開關(guān)晶體管是HEMT。
全文摘要
本發(fā)明提供了半導(dǎo)體集成電路設(shè)備和高頻功率放大器模塊。改善SPDT開關(guān)中的開關(guān)特性以便減少高功率時(shí)隙后跟著的低功率時(shí)隙中的上升延時(shí)。分別給SPDT的控制端子提供回流防止電路。將回流防止電路配置成具有兩個(gè)晶體管和一個(gè)二極管。在發(fā)送模式中，例如當(dāng)高功率通過晶體管的時(shí)隙后跟著低功率通過的時(shí)隙時(shí)，阻斷晶體管的柵極上積累的電荷。在晶體管處于OFF狀態(tài)的情況下，立即對(duì)晶體管的柵極上積累的電荷放電，以便允許完全斷開晶體管。
文檔編號(hào)H03K17/06GK1925325SQ200610115199
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者三浦俊廣, 赤嶺均, 重野靖, 中島秋重, 土屋雅裕 申請(qǐng)人:株式會(huì)社瑞薩科技