用于控制收發(fā)通路切換的射頻開(kāi)關(guān)、射頻系統(tǒng)和操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及電路，特別涉及但不限于一種適合在集成電路中應(yīng)用的射頻開(kāi)關(guān)。以通過(guò)配置該射頻開(kāi)關(guān)中NMOS FET的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)射頻系統(tǒng)的天線端口連接到該射頻系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)端口或者接收機(jī)端口。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，采用二極管來(lái)切換在發(fā)射機(jī)(TX)端口和接收機(jī)(RX)端口之間的RF端口(天線)。然而，二極管需要直流電流(DC)來(lái)進(jìn)行運(yùn)作，引入了直流功耗。此外，與二極管一起使用的電感為這些二極管提供了直流工作點(diǎn)。大尺寸的電感限制了二極管在收發(fā)機(jī)的開(kāi)關(guān)中的應(yīng)用。因此，需要一種裝置，該裝置可以設(shè)計(jì)成減少直流功耗并減小尺寸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，一種開(kāi)關(guān)和一種包括該開(kāi)關(guān)的電路采用金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors,簡(jiǎn)稱 MOSFETs)并被配置成與收發(fā)機(jī)一起工作。
[0004]在一實(shí)施方式中，上述開(kāi)關(guān)包括第一器件、第一 NMOS FET、第二器件、第二 NMOSFET、接收機(jī)使能節(jié)點(diǎn)、發(fā)射機(jī)使能節(jié)點(diǎn)、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、電壓源、第一電容和第二電容。上述第一器件的第一極與發(fā)射機(jī)端口連接，上述第一器件的第二極經(jīng)由上述第一電阻與接收機(jī)使能節(jié)點(diǎn)連接，上述第一器件的第三極經(jīng)由上述第一電容連接到地，上述第一器件的第四極經(jīng)由上述第二電阻連接到地，上述第一器件的第三極還經(jīng)由上述第九電阻與上述電壓源連接。上述第一 NMOS FET的漏極與天線端口連接，上述第一 NMOS FET的柵極經(jīng)由上述第三電阻與發(fā)射機(jī)使能節(jié)點(diǎn)連接，上述第一 NMOS FET的源極與發(fā)射機(jī)端口連接，上述第一NMOS FET的體端經(jīng)由上述第四電阻連接到地。上述第二器件的第一極與上述天線端口連接，上述第二器件的第二極經(jīng)由上述第五電阻與上述接收機(jī)使能節(jié)點(diǎn)連接，上述第二器件的第三極與接收機(jī)端口連接，上述第二器件的第四極經(jīng)由上述第六電阻連接到地。上述第二 NMOS FET的漏極與上述接收機(jī)端口連接，上述第二 NMOS FET的柵極經(jīng)由上述第七電阻與上述發(fā)射機(jī)使能節(jié)點(diǎn)連接，上述第二 NMOS FET的源極經(jīng)由上述第二電容連接到地，上述第二 NMOS FET的體端經(jīng)由上述第八電阻連接到地，上述第二 NMOS FET的源極還經(jīng)由上述第十電阻與上述電壓源連接。
[0005]在另一實(shí)施方式中，一種射頻系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)；接收機(jī)；天線，該天線配置成發(fā)射來(lái)自上述發(fā)射機(jī)的信號(hào)、或者接收信號(hào)并傳遞給上述接收機(jī)；開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)配置成切換上述發(fā)射機(jī)或上述接收機(jī)是否與上述天線通信連接。上述開(kāi)關(guān)包括多個(gè)NMOS FET，上述NMOSFET配置成在上述發(fā)射機(jī)與上述接收機(jī)之間切換，上述開(kāi)關(guān)還包括第一器件、第一 NMOSFET、第二器件、第二 NMOS FET、接收機(jī)使能節(jié)點(diǎn)、發(fā)射機(jī)使能節(jié)點(diǎn)、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、電壓源、第一電容和第二電容。上述第一器件的第一極與發(fā)射機(jī)端口連接，上述發(fā)射機(jī)端口與上述發(fā)射機(jī)通信連接，上述第一器件的第二極經(jīng)由上述第一電阻與接收機(jī)使能節(jié)點(diǎn)連接，上述第一器件的第三極經(jīng)由上述第一電容連接到地，上述第一器件的第四極經(jīng)由上述第二電阻連接到地，上述第一器件的第三極還經(jīng)由上述第九電阻與上述電壓源連接。上述第一 NMOSFET的漏極與天線端口連接，上述天線端口與上述天線通信連接，上述第一 NMOS FET的柵極經(jīng)由上述第三電阻與發(fā)射機(jī)使能節(jié)點(diǎn)連接，上述第一 NMOS FET的源極與發(fā)射機(jī)端口連接，上述第一 NMOS FET的體端經(jīng)由上述第四電阻連接到地。上述第二器件的第一極與上述天線端口連接，上述第二器件的第二極經(jīng)由上述第五電阻與上述接收機(jī)使能節(jié)點(diǎn)連接，上述第二器件的第三極與接收機(jī)端口連接，上述第二器件的第四極經(jīng)由上述第六電阻連接到地。上述第二 NMOS FET的漏極與上述接收機(jī)端口連接，上述接收機(jī)端口與上述接收機(jī)通信連接，上述第二 NMOS FET的柵極經(jīng)由上述第七電阻與上述發(fā)射機(jī)使能節(jié)點(diǎn)連接，上述第二NMOS FET的源極經(jīng)由上述第二電容連接到地，上述第二NMOS FET的體端經(jīng)由上述第八電阻連接到地，上述第二 NMOS FET的源極還經(jīng)由上述第十電阻與上述電壓源連接。
[0006]在另一實(shí)施方式中，操作上述開(kāi)關(guān)的方法包括以下步驟:在發(fā)射模式中，接通所述發(fā)射機(jī)端口 ；關(guān)閉所述接收機(jī)端口 ；將所述TXEN置為高電壓(H);將所述RXEN置為低電壓(L);關(guān)斷所述第一器件和所述第二器件；以及導(dǎo)通所述第一 NMOS FET和所述第二 NMOSFET ;在接收模式中，關(guān)閉所述發(fā)射機(jī)端口 ；接通所述接收機(jī)端口 ；將所述TXEN置為低電壓；將所述RXEN置為高電壓；導(dǎo)通所述第一器件和所述第二器件；以及關(guān)斷所述第一 NMOS FET和所述第二 NMOS FET。
[0007]本發(fā)明實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于:
[0008]在開(kāi)關(guān)中使用NMOS FET，沒(méi)有電感被引入，減小了電路尺寸，并且NMOS FET在工作時(shí)不需要直流電流，減少了直流功耗。
[0009]進(jìn)一步地，各電容放置于NMOS FET的各極之間，為各NMOS FET提供交流電流路徑，提高了電路運(yùn)作性能。
[0010]進(jìn)一步地，采用具有位于P阱與P襯底之間的深N阱的NMOS FET，可以在P阱與P襯底之間形成良好的隔離。在這種結(jié)構(gòu)下，若P阱經(jīng)由電阻連接到地，而深N阱是浮動(dòng)的，不管輸入信號(hào)的振幅多大，都不能在地與源極之間或地與漏極之間形成信號(hào)路徑。
【附圖說(shuō)明】
[0011]本發(fā)明的非限制性和非詳盡的各實(shí)施例將參照下列附圖進(jìn)行說(shuō)明，其中類似附圖標(biāo)記除詳細(xì)說(shuō)明外在各種視圖中指示類似部件。
[0012]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的射頻系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)框圖。
[0013]圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)的電路圖。
[0014]圖2B是示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)的電路圖。
[0015]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)的電路圖。
[0016]圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的操作開(kāi)關(guān)的方法的流程圖。
[0017]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的深N阱中的NMOS FET的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0018]圖6是圖5所示的結(jié)構(gòu)的等效電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]現(xiàn)將對(duì)本發(fā)明的各種方面和實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。以下的描述為了全面理解和說(shuō)明這些實(shí)例而提供了特定細(xì)節(jié)。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，即使沒(méi)有許多這些細(xì)節(jié)，也可以實(shí)施本發(fā)明。此外，一些公知結(jié)構(gòu)或功能可能沒(méi)有被示出或詳細(xì)描述，以避免不必要地模糊相關(guān)說(shuō)明。
[0020]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的射頻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]射頻系統(tǒng)10包括發(fā)射機(jī)(TX)、接收機(jī)(RX)、開(kāi)關(guān)120和天線(ANT)。可以將發(fā)射機(jī)TX和接收機(jī)RX包含于射頻(RF)收發(fā)機(jī)100中。發(fā)射機(jī)TX和接收機(jī)RX可以在收發(fā)機(jī)100中組合并共用公共電路和/或單個(gè)外殼。天線ANT發(fā)射來(lái)自發(fā)射機(jī)TX的信號(hào)，或接收信號(hào)并將該信號(hào)傳遞給接收機(jī)RX。開(kāi)關(guān)120在第一模式(也稱為發(fā)射模式)和第二模式(也稱為接收模式)間切換，在第一模式中，發(fā)射機(jī)TX與天線ANT通信連接，而接收機(jī)RX從天線ANT斷開(kāi)，在第二模式中，接收機(jī)RX與天線ANT通信連接，而發(fā)射機(jī)TX從天線ANT斷開(kāi)。圖1中所示的開(kāi)關(guān)120是單刀雙擲開(kāi)關(guān)，可以轉(zhuǎn)換與發(fā)射機(jī)TX和接收機(jī)RX的連接。開(kāi)關(guān)120的各實(shí)施例可以如開(kāi)關(guān)20A、20B或30來(lái)實(shí)施，這將在下面進(jìn)一步描述。
[0022]可選地，系統(tǒng)10還可以包括功率放大器(PA) 110，該功率放大器110通信連接發(fā)射機(jī)TX與開(kāi)關(guān)120并放大由該發(fā)射機(jī)TX輸出的信號(hào)。
[0023]圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)20A的電路圖。如圖2A所示，該開(kāi)關(guān)20A包括第一器件200、第一 NMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET) M22、第二器件210、第二 NMOS FETM26、接收機(jī)使能節(jié)點(diǎn)RXEN、發(fā)射機(jī)使能節(jié)點(diǎn)TXEN、第一電阻R20、第二電阻R21、第三電阻R22、第四電阻R23、第五電阻R24、第六電阻R25、第七電阻R26、第八電阻R27、第九電阻R28、第十電阻R29、電壓源VC、第一電容C20和第二電容C22。該開(kāi)關(guān)20A還可以包括發(fā)射機(jī)端口 TX PORT、接收機(jī)端口 RX PORT和天線端口 ANT PORT。需注意的是，由于射頻信號(hào)從天線端口發(fā)射，天線端口也可以稱為RF端口。
[0024]第一器件200的第一極與發(fā)射機(jī)端口 TX PORT連接，該發(fā)射機(jī)端口 TX PORT還與圖1中所示的發(fā)射機(jī)TX通信連接。該第一器件200的第二極經(jīng)由第一電阻R20與接收機(jī)使能節(jié)點(diǎn)RXEN連接。該第一器件200的第三極經(jīng)由第一電容C20連接到地。該第一器件200的第四極經(jīng)由第二電阻R21連接到地。該第一器件200的第三極還經(jīng)由第九電阻R28與電壓源VC連接。
[0025]第一 NMOS FET M22的漏極與天線端口 ANT PORT連接，該天線端口 ANT PORT還與圖1中所示的天線ANT通信連接。第一 NMOS FET M22的柵極經(jīng)由第三電阻R22與發(fā)射機(jī)使能節(jié)點(diǎn)TXEN連接。該第一 NMOS FET M22的源極與發(fā)射機(jī)端口 TX PORT連接。該第一 NMOSFET M22的體端經(jīng)由第四電阻R23連接到地。
[0026]第二器件210的第一極與天線端口 ANT PORT連接。該第二器件210的第二極經(jīng)由第五電阻R24與接收機(jī)使能節(jié)點(diǎn)RXEN連接。該第二器件210的第三極與接收機(jī)端口 RXPORT連接。該第二器件210的第四極經(jīng)由第六電阻