[发明专利]单片正压控制的低控制电压高功率容量单刀双掷开关

说明书

本发明公开了一种单片正压控制的低控制电压高功率容量单刀双掷开关，包括开关堆叠模块一至四、隔直电容C1至C8，偏置电阻R1至R6；本发明通过隔直电容以及偏置电阻将射频开关电路中的晶体管偏置在固定电压下，使开关在大信号工作时保证漏极/源极到衬底的结电容不会由于发生正向偏置而导通，从而提高开关的功率容量，且不影响开关的工作频带、插入损耗、隔离度等指标，且电路结构简单，性能稳定，集成度高。

技术领域

本发明属于微电子、半导体、通信技术及射频开关领域，涉及一种单片正压控制的低控制电压高功率容量单刀双掷开关芯片。

背景技术

射频开关是一种控制射频信号通断以及选择传输通道的电路，是射频前端模块中的重要器件，广泛应用于蜂窝GSM、点对点通信系统、微波通信、手持设备、雷达系统、相控阵、电子战、自动测试设备等众多商用、军用领域。随着通信技术的快速发展，小型化、低功耗、高性能是通信设备及模块的发展方向。众所周知，低功耗往往意味着低供电电压，射频开关的控制电压也随之降低。目前控制电压多数为3.3V、2.8V、2.4V或者更低，控制电压降低，会造成射频开关的功率容量降低。所以，研究单片正压控制的低控制电压高功率容量的单刀双掷开关具有十分重要的价值和意义。

常见的提高功率容量的方法是采用堆叠结构、阻抗变换法和最佳控制电压法。其中，阻抗变换法一般适用于窄带，本发明的应用频带较宽，该方法适用范围有限。最佳控制电压法需要额外的电压转换电路来实现，增加了电路的复杂度，且电压转换电路一旦出现问题，整个开关功能将不能实现。堆叠结构可以提高开关的功率容量，但堆叠的管子数量过多，会影响开关的其他性能，如插入损耗和隔离度恶化，工作频带变窄等等。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种单片正压控制的低控制电压高功率容量单刀双掷开关，包括开关堆叠模块一至四、隔直电容C1至C8，偏置电阻R1至R6；其中，所述开关堆叠模块一的源极S与电阻R1、电容C1和电容C5连接，所述开关堆叠模块一的漏极D与电容C2连接，所述开关堆叠模块一的栅极G与控制电压A、电阻R2、电阻R3和电阻R4连接；所述开关堆叠模块二的源极S与电阻R2的另一端、电容C3和电容C7连接，所述开关堆叠模块二的漏极D与电容C2的另一端、电容C4连接，所述开关堆叠模块二的栅极G与控制电压B、电阻R1的另一端、电阻R5和电阻R6连接；所述开关堆叠模块三的源极S与电阻R4的另一端、电容C6连接，所述开关堆叠模块三的漏极D与电容C5的另一端、电阻R3的另一端连接，所述开关堆叠模块三的栅极G与电容C6的另一端连接并接地；所述开关堆叠模块四的源极S与电阻R6的另一端、电容C8连接，所述开关堆叠模块四的漏极D与电容C7的另一端、电阻R5的另一端连接，所述开关堆叠模块四的栅极G与电容C8的另一端连接并接地；射频端口RFC与电容C4的另一端连接；射频端口RF1与电容C1的另一端连接；射频端口RF2与电容C3的另一端连接。

进一步地，所述开关堆叠模块包括晶体管M1至M4，偏置电阻R_b1～R_b4；其中，开关堆叠模块的漏极D与晶体管M1的漏极连接，晶体管M1的源极与晶体管M2的漏极连接，晶体管M1的栅极与偏置电阻R_b1连接；晶体管M2的源极与晶体管M3的漏极连接，晶体管M2的栅极与偏置电阻R_b2连接；晶体管M3的源极与晶体管M4的漏极连接，晶体管M3的栅极与偏置电阻R_b3连接；晶体管M4的源极与开关堆叠模块的源极S连接，晶体管M4的栅极与偏置电阻R_b4连接；开关堆叠模块的栅极G与偏置电阻R_b1、偏置电阻R_b2、偏置电阻R_b3、偏置电阻R_b4的另一端连接。

进一步地，所述晶体管M1至M4均为耗尽型晶体管，其开启与关闭由夹断电压Vp和栅源电压Vgs决定，其中，夹断电压Vp为负值，晶体管M1至M4的开启与关闭的具体实现方式为：当Vgs＞Vp时，晶体管开启；当Vgs≤Vp时，晶体管关断。