專利名稱:超寬頻的送收開關(guān)及其中隔離傳送與接收信號的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明是有關(guān)于一種送收開關(guān)及其中隔離傳送與接收信號的方法,且特別是關(guān)于一種可應(yīng)用在超寬頻無線通訊技術(shù),且具有靜電放電保護功能、能縮小芯片體積、高度的送收信號隔離能力、以及控制信號的電壓電平不需要很高的送收開關(guān)及其中隔離傳送與接收信號的方法。
背景技術(shù):
有別于傳統(tǒng)無線通訊技術(shù),超寬頻(ultrawideband,以下簡稱UWB)無線通訊技術(shù)并不使用連續(xù)的正弦波(Sine Waves)來傳送數(shù)據(jù),而是以快速發(fā)出脈沖的方式來進行信息傳輸,并采時間調(diào)制方式。由于UWB的脈沖信號在時域(Time Domain)上所占的時間非常的短暫,所以它在頻域(Frequency Domain)上就有非常寬的頻寬。
根據(jù)香農(nóng)(Shannon)的最大信道容量(Maximal Channel Capacity)公式傳輸速率=使用頻段×log2(1+S/N),其中S為信號的功率,N為噪聲的功率。傳輸速率將隨使用頻段的增加而呈現(xiàn)性增加。因此,理論上使用的頻段越寬,則可傳輸容量越大,由此自不難理解為何UWB能輕易達到100Mbps以上或480Mbps等的傳輸速度。
因此,UWB憑借其高速傳輸與低耗電的特性,使得各家廠商莫不爭相地將其應(yīng)用在多媒體以及高速傳輸?shù)亩叹嚯x無線傳輸領(lǐng)域的各種電子產(chǎn)品上。然而,不管是何種應(yīng)用UWB無線通訊技術(shù)的電子產(chǎn)品,都必須要配置一個送收開關(guān),以使應(yīng)用UWB無線通訊技術(shù)的電子產(chǎn)品能夠正常的動作。以下是二個送收開關(guān)的例子。
圖1為已知的超寬頻的送收開關(guān)。請參照圖1,圖1所示的送收開關(guān)為設(shè)計在無線通訊芯片(chip)中。由圖1可得知,此已知的超寬頻的送收開關(guān)至少需要二個電感,即電感101與102。然而,由于電感101與102為平面螺旋狀電感,而平面螺旋狀電感需占用較大的面積,故若平面螺旋狀電感在無線通訊芯片中的數(shù)量越多,將使得無線通訊芯片的體積變得更大,如此便與電子產(chǎn)品越趨微小化的趨勢背道而馳。并且,在此已知的超寬頻的送收開關(guān)的接收路徑上,由電感101、電容103與104所組成的濾波器,也將限制此已知的超寬頻的送收開關(guān)的頻寬。
圖2為另一已知的超寬頻的送收開關(guān)。請參照圖2,圖2顯示出在此已知的超寬頻的送收開關(guān)的傳送路徑上以及接收路徑上,并沒有設(shè)計任何靜電放電(Electrostatic Discharge,以下簡稱ESD)保護裝置,然而這樣對于此已知的超寬頻的送收開關(guān)而言,不僅是造成所傳輸?shù)男盘柸菀资艿届o電干擾,并且也容易因為靜電而導致已知的超寬頻的送收開關(guān)中的元件損壞,甚至導致連接至此已知的超寬頻的送收開關(guān)的電子裝置中的元件損壞,增加采用此已知的超寬頻的送收開關(guān)的電子裝置的不穩(wěn)定性。
另外,此已知的超寬頻的送收開關(guān)所需要的控制電壓VCTRL以及/VCTRL的電壓電平,也需要高過供應(yīng)此已知的超寬頻的送收開關(guān)的直流偏壓,造成使用者運用此已知的超寬頻的送收開關(guān)的不便。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在提供一種超寬頻的送收開關(guān),其具有靜電放電保護功能以及高度的送收信號隔離能力,且芯片的所使用的面積更小,而頻寬更為寬廣,另外本發(fā)明的控制信號的電壓電平并不需要很高。
本發(fā)明的另一目的是提供一種隔離傳送與接收信號的方法,其能使超寬頻的送收開關(guān)具有高度的送收信號隔離能力。
為達成上述及其它目的,本發(fā)明提出一種超寬頻的送收開關(guān),此超寬頻的送收開關(guān)包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、以及電感。其中第一開關(guān)具有第一端、第二端、以及控制端。第一開關(guān)的第一端耦接至信號傳送端,第一開關(guān)的第二端耦接至信號送收端,并且第一開關(guān)的控制端接收第一控制信號,以依據(jù)第一控制信號決定是否導通第一開關(guān)。第二開關(guān)具有第一端、第二端、以及控制端。第二開關(guān)的第一端耦接至信號接收端,第二開關(guān)的第二端耦接至信號送收端,并且第二開關(guān)的控制端接收第二控制信號,以依據(jù)第二控制信號決定是否導通第二開關(guān)。電感的其中一端耦接信號送收端,而電感的另一端耦接第一電位。
為達成上述及其它目的,本發(fā)明提出一種超寬頻的送收開關(guān),此超寬頻的送收開關(guān)包括第一晶體管、第二晶體管、控制裝置、以及電感。其中第一晶體管具有第一端、第二端、以及控制端。第一晶體管的第一端耦接至信號傳送端,第一晶體管的第二端耦接至信號送收端。第二晶體管具有第一端、第二端、以及控制端,第二晶體管的第一端耦接至信號接收端,第二晶體管的第二端耦接至信號送收端。
控制裝置耦接于第一晶體管的控制端與第二晶體管的控制端之間??刂蒲b置接收控制信號,并依據(jù)控制信號導通第一晶體管與第二晶體管其中之一。其中,當?shù)谝痪w管導通而使信號傳送端傳送輸出信號時,控制裝置將第二晶體管的控制端耦接至接地電壓,以使第二晶體管可通過其本身的寄生電容而將欲竄過第二晶體管至信號接收端的輸出信號通過第二晶體管的控制端傳導至接地電壓,當?shù)诙w管導通而使信號接收端接收輸入信號時,控制裝置將第一晶體管的控制端耦接至接地電壓,以使第一晶體管可通過其本身的寄生電容而將欲竄過第一晶體管至信號傳送端的輸入信號通過第一晶體管的控制端傳導至接地電壓。電感的其中一端耦接信號送收端,而電感的另一端耦接至接地電壓。
為達成上述及其它目的,本發(fā)明提出一種超寬頻的送收開關(guān),此超寬頻的送收開關(guān)包括第一MOS晶體管、第二MOS晶體管、反相裝置、以及電感。其中第一MOS晶體管的其中一源/漏極端耦接至信號傳送端,第一MOS晶體管的另一源/漏極端耦接至信號送收端。第二MOS晶體管的其中一源/漏極端耦接至信號接收端,第二MOS晶體管的另一源/漏極端耦接至信號送收端。反相裝置的輸入端耦接至第一MOS晶體管的柵極端,而反相裝置的輸出端耦接至第二MOS晶體管的柵極端,并且反相裝置的輸入端接收控制信號,反相裝置的輸出端輸出控制信號的反相信號。電感的其中一端耦接信號送收端,而電感的另一端耦接第一電位。
為達成上述及其它目的,本發(fā)明提出一種隔離傳送與接收信號的方法,此方法適用于包括第一MOS晶體管與第二MOS晶體管的收送信號切換電路。其中第一MOS晶體管的其中一源/漏極端耦接至信號傳送端,第一MOS晶體管的另一源/漏極端耦接至信號送收端。第二MOS晶體管的其中一源/漏極端耦接信號接收端,第二MOS晶體管的另一源/漏極端耦接至信號送收端。此方法包括當?shù)谝籑OS晶體管導通而使信號傳送端通過信號送收端傳送輸出信號時,將第二MOS晶體管截止,并將第二MOS晶體管的柵極端耦接至接地電壓。當?shù)诙﨧OS晶體管導通而使信號接收端通過信號送收端接收輸入信號時,將第一MOS晶體管截止,并將第一MOS晶體管的柵極端耦接至接地電壓,其中第一MOS晶體管與第二MOS晶體管非同時導通。
依照本發(fā)明的一實施例所述,上述的控制裝置包括反相器、第一旁路裝置、以及第二旁路裝置。其中反相器的輸入端接收控制信號,反相器的輸出端輸出控制信號的反相信號。第一旁路裝置耦接于反相器的輸入端與第一晶體管的控制端之間,用以將控制信號傳送至第一晶體管的控制端。第一旁路裝置亦接收控制信號的反相信號,并依據(jù)控制信號的反相信號決定是否將第一晶體管的控制端耦接至接地電壓。第二旁路裝置耦接于反相器的輸出端與第二晶體管的控制端之間,用以將控制信號的反相信號傳送至第二晶體管的控制端。第二旁路裝置亦接收控制信號,并依據(jù)控制信號決定是否將第二晶體管的控制端耦接至接地電壓。
依照本發(fā)明的一實施例所述,上述的第一旁路裝置包括第二電阻、第一開關(guān)、以及第一電容。其中第二電阻耦接于反相器的輸入端與第一晶體管的控制端之間。第一開關(guān)具有第一端、第二端、以及控制端,第一開關(guān)的第一端與第二端分別耦接于第二電阻的二端,第一開關(guān)的控制端接收控制信號的反相信號,并且當?shù)诙w管導通時,第一開關(guān)導通。第一電容的其中一端耦接至反相器的輸入端,第一電容的另一端耦接至接地電壓。
依照本發(fā)明的一實施例所述,上述的第二旁路裝置包括第三電阻、第二開關(guān)、以及第二電容。其中第三電阻耦接于反相器的輸出端與第二晶體管的控制端之間。第二開關(guān)具有第一端、第二端、以及控制端。第二開關(guān)的第一端與第二端分別耦接于第三電阻的二端,第二開關(guān)的控制端接收控制信號,并且當?shù)谝痪w管導通時,第二開關(guān)導通。第二電容的其中一端耦接反相器的輸出端,第二電容的另一端耦接至接地電壓。
依照本發(fā)明的一實施例所述,上述的第一開關(guān)包括NMOS晶體管,并且NMOS晶體管的二個源/漏極端分別為第一開關(guān)的第一端與第二端,NMOS晶體管的柵極端為第一開關(guān)的控制端。
依照本發(fā)明的一實施例所述,上述的第二開關(guān)包括NMOS晶體管,并且NMOS晶體管的二個源/漏極端分別為第二開關(guān)的第一端與第二端,NMOS晶體管的柵極端為第二開關(guān)的控制端。
依照本發(fā)明的一實施例所述,上述的第一開關(guān)包括PMOS晶體管,并且PMOS晶體管的二個源/漏極端分別為第一開關(guān)的第一端與第二端,PMOS晶體管的柵極端為第一開關(guān)的控制端。
依照本發(fā)明的一實施例所述,上述的第二開關(guān)包括PMOS晶體管,并且PMOS晶體管的二個源/漏極端分別為第二開關(guān)的第一端與第二端,PMOS晶體管的柵極端為第二開關(guān)的控制端。
依照本發(fā)明的一實施例所述,上述的第一電位為接地電壓。
依照本發(fā)明的一實施例所述,上述的第一晶體管與第二晶體管分別包括NMOS晶體管或PMOS晶體管。
依照本發(fā)明的一實施例所述,上述的第一MOS晶體管與第二MOS晶體管分別包括NMOS晶體管或PMOS晶體管。
依照本發(fā)明的一實施例所述,上述的反相裝置包括反相器,反相器的輸入端接收控制信號,反相器的輸出端輸出控制信號的反相信號。
依照本發(fā)明的一實施例所述,上述的反相裝置還包括第一電阻、第二電阻、以及第三電阻。其中第一電阻的其中一端耦接至控制信號,并且第一電阻的另一端耦接至反相器的輸入端。第二電阻的其中一端耦接至反相器的輸入端,并且第二電阻的另一端耦接至第一MOS晶體管的柵極端。第三電阻的其中一端耦接至反相器的輸出端,并且第三電阻的另一端耦接至第二MOS晶體管的柵極端。
依照本發(fā)明的一實施例所述,上述的信號送收端耦接至天線。
本發(fā)明所采用的技巧,乃是當?shù)谝痪w管導通而使信號傳送端傳送輸出信號時,將第二晶體管的控制端耦接至接地電壓,以使第二晶體管可通過其本身的寄生電容而將欲竄過第二晶體管至信號接收端的輸出信號通過第二晶體管的控制端傳導至接地電壓。當?shù)诙w管導通而使信號接收端接收輸入信號時,將第一晶體管的控制端耦接至接地電壓,以使第一晶體管可通過其本身的寄生電容而將欲竄過第一晶體管至信號傳送端的輸入信號通過第一晶體管的控制端傳導至接地電壓。如此一來,本發(fā)明便可高度地隔離輸出信號與輸入信號,避免輸出信號與輸入信號互相影響。本發(fā)明亦將電感的其中一端耦接于信號送收端(信號送收端可耦接至天線),并將電感的另一端耦接至接地電壓,使得本發(fā)明具有ESD保護功能。
另外,本發(fā)明相較于圖1所示的已知的超寬頻的送收開關(guān)之下,本發(fā)明只需使用到一個電感(圖1所示的已知的超寬頻的送收開關(guān)需要使用二個電感),因此使用本發(fā)明的芯片的體積比起使用圖1所示的已知的超寬頻的送收開關(guān)的芯片的體積更小,并且本發(fā)明的頻寬也更為寬廣。而本發(fā)明相較于圖2所示的已知的超寬頻的送收開關(guān),本發(fā)明的控制信號的電壓電平并不需要很高。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,并配合所附圖式,作詳細說明如下。
圖1為已知的超寬頻的送收開關(guān)。
圖2為另一已知的超寬頻的送收開關(guān)。
圖3為依照本發(fā)明一實施例的超寬頻的送收開關(guān)的裝置圖。
圖4、圖5為依照本發(fā)明另一實施例的超寬頻的送收開關(guān)的裝置圖。
圖6為依照本發(fā)明一實施例的隔離傳送與接收信號的方法。
圖7所示為已知的超寬頻的送收開關(guān)與本發(fā)明的超寬頻的送收開關(guān)的特性比較表。
301第一開關(guān)302第二開關(guān)304、305、401、402、501、502晶體管101、102、303、403、503電感404反相裝置504控制裝置405、505反相器506第一旁路裝置507第二旁路裝置406、407、408、508、509、512電阻510、513開關(guān)103、104、511、514電容515、518第一端
516、519第二端517、520控制端330、430、530信號傳送端340、440、540信號送收端350、450、550信號接收端360、460、560天線601使第一MOS晶體管導通、第二MOS晶體管截止,并將第二MOS晶體管的柵極端耦接接地電壓602使第二MOS晶體管導通、第一MOS晶體管截止,并將第一MOS晶體管的柵極端耦接接地電壓CS控制信號/CS控制信號的反相信號CS1第一控制信號CS2第二控制信號GND接地電壓具體實施方式
圖3為依照本發(fā)明一實施例的超寬頻的送收開關(guān)的裝置圖。請參照圖3。圖3所示的超寬頻的送收開關(guān)包括第一開關(guān)301、第二開關(guān)302、以及電感303。其中第一開關(guān)301與第二開關(guān)302皆具有第一端、第二端、以及控制端。在此實施例中,第一開關(guān)301與第二開關(guān)302分別采用NMOS晶體管304與NMOS晶體管305來實現(xiàn)。
NMOS晶體管304的源極端與漏極端分別為第一開關(guān)301的第一端與第二端,NMOS晶體管304的柵極端為第一開關(guān)301的控制端。NMOS晶體管305的源極端與漏極端分別為第二開關(guān)302的第一端與第二端,NMOS晶體管305的柵極端為第二開關(guān)302的控制端。
NMOS晶體管304的源極端耦接至信號傳送端330,NMOS晶體管304的漏極端耦接至信號送收端340,并且NMOS晶體管304的柵極端接收第一控制信號CS1,以依據(jù)第一控制信號CS1決定是否導通NMOS晶體管304。
NMOS晶體管305的源極端耦接至信號接收端350,NMOS晶體管305的漏極端耦接至信號送收端340,并且NMOS晶體管305的柵極端接收第二控制信號CS2,以依據(jù)第二控制信號CS2決定是否導通NMOS晶體管305。
電感303的其中一端耦接信號送收端340,而電感303的另一端耦接第一電位(在此實施例為接地電壓GND)。電感303是用來使此超寬頻的送收開關(guān)具有ESD保護功能。除此之外,若適當?shù)卣{(diào)整電感303的值,使電感303可以與NMOS晶體管304以及NMOS晶體管305的寄生電容產(chǎn)生共振,將可減小NMOS晶體管304以及NMOS晶體管305的阻抗值,進一步減小插入損失(Insertion Loss)。所謂插入損失是指在傳播系統(tǒng)中插入該裝置時,所產(chǎn)生的信號衰減損失。
上述的第二控制信號為第一控制信號的反相信號,然而在另一實施例中,第二控制信號可為任何與第一控制信號責任周期不同的控制信號。
上述的信號傳送端330為耦接至提供傳送信號的裝置,例如耦接至無線電收發(fā)機(transceiver)的傳送器。信號接收端350為耦接至接收傳送信號的裝置,例如耦接至無線電收發(fā)機(transceiver)的接收器。而信號送收端340為耦接至無線電波傳導裝置,例如耦接至天線360,或是耦接至光波傳導裝置,例如是光纖(圖中未顯示)。以下各實施例所述的信號傳送端、信號接收端、以及信號送收端皆如圖3所述的信號傳送端330、信號接收端350、以及信號送收端340,不再贅述。
另外,在此實施例中,第一開關(guān)301與第二開關(guān)302并非限定使用NMOS晶體管,使用者也可使用PMOS晶體管,或者其它具有開關(guān)動作以及寄生電容的裝置來實現(xiàn)。
圖4為依照本發(fā)明另一實施例的超寬頻的送收開關(guān)的裝置圖。請參照圖4。圖4所示的超寬頻的送收開關(guān)包括第一MOS晶體管401、第二MOS晶體管402、電感403、以及反相裝置404。在本實施例中,第一MOS晶體管401以及第二MOS晶體管402皆采用NMOS晶體管。
第一MOS晶體管401的源極端耦接至信號傳送端430,第一MOS晶體管401的漏極端耦接至信號送收端440。第二MOS晶體管402的源極端耦接至信號接收端450,第二MOS晶體管402的漏極端耦接至信號送收端440。信號送收端440可耦接至天線460。
電感403的其中一端耦接信號送收端440,而電感403的另一端耦接第一電位(在此實施例為接地電壓GND)。反相裝置404的輸入端耦接至第一MOS晶體管401的柵極端,反相裝置404的輸出端耦接至第二MOS晶體管402的柵極端,并且反相裝置404的輸入端接收控制信號CS,反相裝置404的輸出端輸出控制信號CS的反相信號/CS。
上述的反相裝置404包括反相器405、第一電阻406、第二電阻407、以及第三電阻408。其中第一電阻406的其中一端耦接至控制信號CS,并且第一電阻406的另一端耦接至反相器405的輸入端。第二電阻407的其中一端耦接至反相器405的輸入端,并且第二電阻407的另一端耦接至第一MOS晶體管401的柵極端。第三電阻408的其中一端耦接至反相器405的輸出端,并且第三電阻408的另一端耦接至第二MOS晶體管402的柵極端。
此實施例所述的超寬頻的送收開關(guān)的動作簡單描述如下當控制信號CS為高電位(即邏輯1)時,第一MOS晶體管401導通,而第二MOS晶體管402截止,故信號傳送端430可開始通過信號送收端440傳送輸出數(shù)據(jù)。當控制信號CS為低電位(即邏輯0)時,第二MOS晶體管402導通,而第一MOS晶體管401截止,故信號接收端450可開始通過信號送收端440接收輸入數(shù)據(jù)。
上述的電感403的功能相似于圖3所示的電感303的功能,因此電感403也是用來使此超寬頻的送收開關(guān)具有ESD保護功能,并且也需要適當?shù)卣{(diào)整電感403的值,以使電感403可以與第一MOS晶體管401以及第二MOS晶體管402的寄生電容產(chǎn)生共振,進而減小插入損失。另外,在此實施例中,第二電阻407與第三電阻408除了分別提供控制信號CS與控制信號CS的反相信號的傳遞路徑之外,更分別增強了第一MOS晶體管401與第二MOS晶體管402的線性。
本實施例并不限定于只使用NMOS晶體管,使用者可依照實際的需要而改采用PMOS晶體管,或是采用其它具有寄生電容的晶體管。
圖5為依照本發(fā)明另一實施例的超寬頻的送收開關(guān)的裝置圖。請參照圖5。圖5所示的超寬頻的送收開關(guān)包括第一晶體管501、第二晶體管502、電感503、以及控制裝置504。在此實施例中,第一晶體管501與第二晶體管502皆采用NMOS晶體管。NMOS晶體管的源極端即第一晶體管501的第一端515,以及第二晶體管502的第一端518。NMOS晶體管的漏極端即第一晶體管501的第二端516,以及第二晶體管502的第二端519。NMOS晶體管的柵極端即第一晶體管501的控制端517,以及第二晶體管502的控制端520。
第一晶體管501的源極端耦接至信號傳送端530,第一晶體管501的漏極端耦接至信號送收端540。第二晶體管502的源極端耦接至信號接收端550,第二晶體管502的漏極端耦接至信號送收端540。信號送收端540可耦接至天線560。電感503的其中一端耦接信號送收端540,而電感503的另一端耦接至接地電壓GND。
控制裝置504耦接于第一晶體管501的柵極端與第二晶體管502的柵極端之間,控制裝置504接收控制信號CS,并依據(jù)控制信號CS導通第一晶體管501與第二晶體管502其中之一。其中,當?shù)谝痪w管501導通而使信號傳送端530傳送輸出信號時,控制裝置504將第二晶體管502的柵極端耦接至接地電壓GND,以使第二晶體管502可通過其本身的寄生電容而將欲竄過第二晶體管502至信號接收端550的輸出信號通過第二晶體管502的柵極端傳導至接地電壓GND。當?shù)诙w管502導通而使信號接收端550接收輸入信號時,控制裝置504將第一晶體管501的柵極端耦接至接地電壓GND,以使第一晶體管501可通過其本身的寄生電容而將欲竄過第一晶體管501至信號傳送端530的輸入信號通過第一晶體管501的柵極端傳導至接地電壓GND。
上述的控制裝置504包括反相器505、第一旁路裝置506、第二旁路裝置507、以及第一電阻508。其中反相器505的輸入端接收控制信號CS,反相器505的輸出端輸出控制信號CS的反相信號/CS。第一旁路裝置506耦接于反相器505的輸入端與第一晶體管501的柵極端之間,用以將控制信號CS傳送至第一晶體管501的柵極端,第一旁路裝置506亦接收控制信號CS的反相信號/CS,并依據(jù)控制信號CS的反相信號/CS決定是否將第一晶體管501的柵極端耦接至接地電壓GND。
第二旁路裝置507耦接于反相器505的輸出端與第二晶體管502的柵極端之間,用以將控制信號CS的反相信號/CS傳送至第二晶體管502的柵極端,第二旁路裝置507亦接收控制信號CS,并依據(jù)控制信號CS決定是否將第二晶體管502的柵極端耦接至接地電壓GND。
第一電阻508的其中一端耦接至控制信號CS,并且第一電阻508的另一端耦接至反相器505的輸入端。
第一旁路裝置506包括第二電阻509、第一開關(guān)510、以及第一電容511。其中第二電阻509耦接于反相器505的輸入端與第一晶體管501的柵極端之間。第一開關(guān)510具有第一端、第二端、以及控制端,第一開關(guān)510的第一端與第二端分別耦接于第二電阻509的二端,第一開關(guān)510的控制端接收控制信號CS的反相信號/CS,并且當?shù)诙w管502導通時,第一開關(guān)510導通。第一電容511的其中一端耦接至反相器505的輸入端,第一電容511的另一端耦接至接地電壓GND。
第二旁路裝置507包括第三電阻512、第二開關(guān)513、以及第二電容514。其中第三電阻512耦接于反相器505的輸出端與第二晶體管502的柵極端之間。第二開關(guān)513具有第一端、第二端、以及控制端,第二開關(guān)513的第一端與第二端分別耦接于第三電阻512的二端,第二開關(guān)513的控制端接收控制信號CS,并且當?shù)谝痪w管501導通時,第二開關(guān)導通513。第二電容514(在此實施例中,電容514可省略)的其中一端耦接反相器505的輸出端,第二電容514的另一端耦接至接地電壓GND。
此實施例所描述的電感503的功能相似于圖4所示的電感403的功能,而第二電阻509以及第三電阻512的功能亦分別相似于圖4所示的第二電阻407與第三電阻408的功能,在此皆不再贅述。而本實施例所述的第一晶體管501與第二晶體管502并非限定于使用NMOS,使用者可依照實際的需要而改采用PMOS晶體管,或是采用其它具有寄生電容的晶體管。
圖6為依照本發(fā)明一實施例的隔離傳送與接收信號的方法。此實施例所述的隔離傳送與接收信號的方法適用于包括第一MOS晶體管與第二MOS晶體管的收送信號切換電路。以圖5的實施例來說,上述的第一MOS晶體管即為圖5中的采用NMOS的第一晶體管501,第二MOS晶體管即為圖5中的采用NMOS的第二晶體管502。請依照說明的需要而參照圖6及圖5。此方法包括當?shù)谝籑OS晶體管(即采用NMOS的第一晶體管501)導通而使信號傳送端530通過信號送收端540傳送輸出信號時,將第二MOS晶體管(即采用NMOS的第二晶體管502)截止,并將第二MOS晶體管的柵極端耦接至接地電壓GND(如圖6所示的步驟601)。如此一來,第二MOS晶體管便可通過其本身的寄生電容而將欲竄過第二MOS晶體管至信號接收端550的輸出信號通過第二MOS晶體管的柵極端傳導至接地電壓GND。
當?shù)诙﨧OS晶體管導通而使信號接收端550通過信號送收端540接收輸入信號時,將第一MOS晶體管截止,并將第一MOS晶體管的柵極端耦接至接地電壓(如圖6所示的步驟602)。其中第一MOS晶體管與第二MOS晶體管非同時導通。如此一來,第一MOS晶體管便可通過其本身的寄生電容而將欲竄過第一MOS晶體管至信號傳送端530的輸入信號通過第一MOS晶體管的柵極端傳導至接地電壓GND。
本方法所采用的MOS晶體管并非限定使用NMOS晶體管,使用者也可使用PMOS晶體管,或者其它具有開關(guān)動作以及寄生電容的裝置來實現(xiàn)。
圖7所示為圖1、圖2所示的已知的超寬頻的送收開關(guān),以及圖5所示的超寬頻的送收開關(guān)(第一晶體管501與第二晶體管502為采用NMOS晶體管)的特性比較表。請參照圖7,圖7中分別顯示出圖1所示的已知的超寬頻的送收開關(guān)操作在5.2GHz與2.4GHz頻段的各特性、圖2所示的已知的超寬頻的送收開關(guān)操作在2.4GHz與5.825GHz頻段的各特性、以及本發(fā)明的圖5實施例所述的超寬頻的送收開關(guān)操作在3.1~4.8GHz頻段的各特性。
圖7所顯示的各特性插入損失愈低愈好。隔離度(Isolation)愈高愈好。返回損失(Return Loss)為負值,其值愈小愈好。1-dB壓縮點(IP1dB)與輸入第三階截取點(IIP3)表示出電路的線性特性,其值愈大愈好。然而由于UWB適用于短距離的無線傳輸,故圖5實施例所述的超寬頻的送收開關(guān)的1-dB壓縮點(IP1dB)的值不需要太大。在直流功率方面,圖5實施例所述的超寬頻的送收開關(guān)可說幾乎是不耗電。在晶粒(die)區(qū)域(指占用晶粒的面積)方面,圖5實施例所述的超寬頻的送收開關(guān)只占用了很小的晶粒區(qū)域。另外,圖5實施例所述的超寬頻的送收開關(guān)的控制電壓也只有0~1.2伏特。
縱上所述,本發(fā)明所采用的技巧,乃是當?shù)谝痪w管導通而使信號傳送端傳送輸出信號時,將第二晶體管的控制端耦接至接地電壓,以使第二晶體管可通過其本身的寄生電容而將欲竄過第二晶體管至信號接收端的輸出信號通過第二晶體管的控制端傳導至接地電壓。當?shù)诙w管導通而使信號接收端接收輸入信號時,將第一晶體管的控制端耦接至接地電壓,以使第一晶體管可通過其本身的寄生電容而將欲竄過第一晶體管至信號傳送端的輸入信號通過第一晶體管的控制端傳導至接地電壓。如此一來,本發(fā)明便可高度地隔離輸出信號與輸入信號,避免輸出信號與輸入信號互相影響。本發(fā)明亦將一電感的其中一端耦接于信號送收端,并將電感的另一端耦接至接地電壓,使得本發(fā)明具有ESD保護功能。
另外,本發(fā)明相較于圖1所示的已知的超寬頻的送收開關(guān)之下,本發(fā)明只需使用到一個電感(圖1所示的已知的超寬頻的送收開關(guān)需要使用二個電感),因此使用本發(fā)明的芯片的體積比起使用圖1所示的已知的超寬頻的送收開關(guān)的芯片的體積更小,并且本發(fā)明的頻寬也更為寬廣。而本發(fā)明相較于圖2所示的已知的超寬頻的送收開關(guān)之下,本發(fā)明的控制信號的電壓電平并不需要很高。
權(quán)利要求
1.一種超寬頻的送收開關(guān),包括第一開關(guān),該第一開關(guān)具有第一端、第二端、以及控制端,該第一開關(guān)的該第一端耦接至信號傳送端,該第一開關(guān)的該第二端耦接至信號送收端,并且該第一開關(guān)的控制端接收第一控制信號,以依據(jù)該第一控制信號決定是否導通該第一開關(guān);第二開關(guān),該第二開關(guān)具有第一端、第二端、以及控制端,該第二開關(guān)的該第一端耦接至信號接收端,該第二開關(guān)的該第二端耦接至該信號送收端,并且該第二開關(guān)的控制端接收第二控制信號,以依據(jù)該第二控制信號決定是否導通該第二開關(guān);以及電感,該電感的其中一端耦接該信號送收端,而該電感的另一端耦接第一電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第二控制信號為該第一控制信號的反相。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超寬頻的送收開關(guān),還包括反相裝置,將該第一控制信號反相,以獲得該第二控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該反相裝置包括反相器,該反相器的輸入端耦接至該第一控制信號,該反相器的輸出端輸出該第二控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該反相裝置還包括第一電阻,該第一電阻的其中一端耦接至該第一控制信號,并且該第一電阻的另一端耦接至該反相器的輸入端;第二電阻,該第二電阻的其中一端耦接至該反相器的輸入端,并且該第二電阻的另一端耦接至該第一開關(guān)的控制端;以及第三電阻,該第三電阻的其中一端耦接至該反相器的輸出端,并且該第三電阻的另一端耦接至該第二開關(guān)的控制端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第一開關(guān)包括NMOS晶體管,并且該NMOS晶體管的二個源/漏極端分別為該第一開關(guān)的該第一端與該第二端,該NMOS晶體管的柵極端為該第一開關(guān)的該控制端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第二開關(guān)包括NMOS晶體管,并且該NMOS晶體管的二個源/漏極端分別為該第二開關(guān)的該第一端與該第二端,該NMOS晶體管的柵極端為該第二開關(guān)的該控制端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第一開關(guān)包括PMOS晶體管,并且該PMOS晶體管的二個源/漏極端分別為該第一開關(guān)的該第一端與該第二端,該PMOS晶體管的柵極端為該第一開關(guān)的該控制端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第二開關(guān)包括PMOS晶體管,并且該PMOS晶體管的二個源/漏極端分別為該第二開關(guān)的該第一端與該第二端,該PMOS晶體管的柵極端為該第二開關(guān)的該控制端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該信號送收端耦接至天線。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第一電位為接地電壓。
12.一種超寬頻的送收開關(guān),包括第一晶體管,具有第一端、第二端、以及控制端,該第一晶體管的該第一端耦接至信號傳送端,該第一晶體管的該第二端耦接至信號送收端;第二晶體管,具有第一端、第二端、以及控制端,該第二晶體管的該第一端耦接至信號接收端,該第二晶體管的該第二端耦接至該信號送收端;控制裝置,耦接于該第一晶體管的控制端與該第二晶體管的控制端之間,該控制裝置接收控制信號,并依據(jù)該控制信號導通該第一晶體管與該第二晶體管其中之一,其中,當該第一晶體管導通而使該信號傳送端傳送輸出信號時,該控制裝置將該第二晶體管的控制端耦接至接地電壓,以使該第二晶體管可通過其本身的寄生電容而將欲竄過該第二晶體管至該信號接收端的該輸出信號通過該第二晶體管的控制端傳導至接地電壓,當該第二晶體管導通而使該信號接收端接收輸入信號時,該控制裝置將該第一晶體管的控制端耦接至接地電壓,以使該第一晶體管可通過其本身的寄生電容而將欲竄過該第一晶體管至該信號傳送端的該輸入信號通過該第一晶體管的控制端傳導至接地電壓;以及電感,該電感的其中一端耦接該信號送收端,而該電感的另一端耦接至接地電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的超寬頻的送收開關(guān),該控制裝置包括反相器,該反相器的輸入端接收該控制信號,該反相器的輸出端輸出該控制信號的反相信號;第一旁路裝置,耦接于該反相器的輸入端與該第一晶體管的該控制端之間,用以將該控制信號傳送至該第一晶體管的該控制端,該第一旁路裝置亦接收該控制信號的反相信號,并依據(jù)該控制信號的反相信號決定是否將該第一晶體管的該控制端耦接至接地電壓;以及第二旁路裝置,耦接于該反相器的輸出端與該第二晶體管的該控制端之間,用以將該控制信號的反相信號傳送至該第二晶體管的該控制端,該第二旁路裝置亦接收該控制信號,并依據(jù)該控制信號決定是否將該第二晶體管的該控制端耦接至接地電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該控制裝置還包括第一電阻,該第一電阻的其中一端耦接至該控制信號,并且該第一電阻的另一端耦接至該反相器的輸入端。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第一旁路裝置包括第二電阻,該第二電阻耦接于該反相器的輸入端與該第一晶體管的該控制端之間;第一開關(guān),該第一開關(guān)具有第一端、第二端、以及控制端,該第一開關(guān)的該第一端與該第二端分別耦接于該第二電阻的二端,該第一開關(guān)的該控制端接收該控制信號的反相信號,并且當該第二晶體管導通時,該第一開關(guān)導通;以及第一電容,該第一電容的其中一端耦接至該反相器的輸入端,該第一電容的另一端耦接至接地電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第二旁路裝置包括第三電阻,該第三電阻耦接于該反相器的輸出端與該第二晶體管的控制端之間;第二開關(guān),該第二開關(guān)具有第一端、第二端、以及控制端,該第二開關(guān)的該第一端與該第二端分別耦接于該第三電阻的二端,該第二開關(guān)的該控制端接收該控制信號,并且當該第一晶體管導通時,該第二開關(guān)導通;以及第二電容,該第二電容的其中一端耦接該反相器的輸出端,該第二電容的另一端耦接至接地電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第一晶體管與該第二晶體管分別包括NMOS晶體管。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第一晶體管與該第二晶體管分別包括PMOS晶體管。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第一開關(guān)包括NMOS晶體管。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第二開關(guān)包括NMOS晶體管。
21.一種超寬頻的送收開關(guān),包括第一MOS晶體管,該第一MOS晶體管的其中一源/漏極端耦接至信號傳送端,該第一MOS晶體管的另一源/漏極端耦接至信號送收端;第二MOS晶體管,該第二MOS晶體管的其中一源/漏極端耦接至信號接收端,該第二MOS晶體管的另一源/漏極端耦接至該信號送收端;反相裝置,該反相裝置的輸入端耦接至該第一MOS晶體管的柵極端,該反相裝置的輸出端耦接至該第二MOS晶體管的柵極端,并且該反相裝置的輸入端接收控制信號,該反相裝置的輸出端輸出該控制信號的反相信號;以及電感,該電感的其中一端耦接該信號送收端,而該電感的另一端耦接第一電位。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該反相裝置包括反相器,該反相器的輸入端接收該控制信號,該反相器的輸出端輸出該控制信號的反相信號。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該反相裝置還包括第一電阻,該第一電阻的其中一端耦接至該控制信號,并且該第一電阻的另一端耦接至該反相器的輸入端;第二電阻,該第二電阻的其中一端耦接至該反相器的輸入端,并且該第二電阻的另一端耦接至該第一MOS晶體管的柵極端;以及第三電阻,該第三電阻的其中一端耦接至該反相器的輸出端,并且該第三電阻的另一端耦接至該第二MOS晶體管的柵極端。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第一MOS晶體管與該第二MOS晶體管分別包括NMOS晶體管。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第一MOS晶體管與該第二MOS晶體管分別包括PMOS晶體管。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該信號送收端耦接至天線。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的超寬頻的送收開關(guān),其中該第一電位為接地電壓。
28.一種隔離傳送與接收信號的方法,該方法適用于包括第一MOS晶體管與第二MOS晶體管的收送信號切換電路,其中該第一MOS晶體管的其中一源/漏極端耦接至信號傳送端,該第一MOS晶體管的另一源/漏極端耦接至信號送收端,該第二MOS晶體管的其中一源/漏極端耦接信號接收端,該第二MOS晶體管的另一源/漏極端耦接至該信號送收端,該方法包括當該第一MOS晶體管導通而使該信號傳送端通過該信號送收端傳送輸出信號時,將該第二MOS晶體管截止,并將該第二MOS晶體管的柵極端耦接至接地電壓;以及當該第二MOS晶體管導通而使該信號接收端通過該信號送收端接收輸入信號時,將該第一MOS晶體管截止,并將該第一MOS晶體管的柵極端耦接至接地電壓,其中該第一MOS晶體管與該第二MOS晶體管非同時導通。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的隔離收送信號的方法,其中該第一MOS晶體管與該第二MOS晶體管分別包括NMOS晶體管。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的隔離收送信號的方法,其中該第一MOS晶體管與該第二MOS晶體管分別包括PMOS晶體管。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的隔離收送信號的方法,其中該信號送收端耦接至天線。
全文摘要
一種超寬頻的送收開關(guān)及其中隔離傳送與接收信號的方法,其中超寬頻的送收開關(guān)包括第一、第二開關(guān)、以及電感。第一開關(guān)具有第一、第二端、以及控制端,且第一開關(guān)的第一端耦接信號傳送端,第一開關(guān)的第二端耦接信號送收端,第一開關(guān)的控制端接收第一控制信號,以依據(jù)第一控制信號決定是否導通。第二開關(guān)具有第一、第二端、以及控制端,且第二開關(guān)的第一端耦接信號接收端,第二開關(guān)的第二端耦接信號送收端,第二開關(guān)的控制端接收第二控制信號,以依據(jù)第二控制信號決定是否導通。電感的其中一端耦接信號送收端,電感的另一端耦接第一電位。
文檔編號H04B1/52GK101064525SQ20061007749
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者吳昌慶, 嚴國輝, 張仁忠, 廖以義 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司