一种带新型体接触控制电路的射频开关单元及其电路制造技术

本发明专利技术公开一种带新型体接触控制电路的射频开关单元及其电路，所述射频开关单元包括：栅极偏置电路，用于将栅极控制电压VG传输至开关电路的开关管的栅极；开关电路，用于传输或关断射频链路；体接触控制电路，用于将所述开关电路的开关管的栅极电压或源漏电压转换为衬底控制电压以根据开关状态与栅极控制偏置实现自适应切换体接触的直流与交流状态，从而改善射频性能，通过本发明专利技术，可改善射频开关电路的射频性能。

A Radio Frequency Switching Unit with New Body Contact Control Circuit and Its Circuit

The invention discloses a radio frequency switching unit with a novel body contact control circuit and its circuit. The radio frequency switching unit includes: a gate bias circuit for transmitting gate control voltage VG to the gate of a switch tube of a switching circuit; a switching circuit for transmitting or switching off radio frequency links; and a body contact control circuit for transmitting gate voltage or switching off gate voltage of the switch tube of the switching circuit. The source-drain voltage is converted to the substrate control voltage to realize the DC and AC state of the self-adapting switching body contact according to the switching state and the gate control bias, thereby improving the radio frequency performance. The radio frequency performance of the radio frequency switching circuit can be improved by the present invention.

【技术实现步骤摘要】
一种带新型体接触控制电路的射频开关单元及其电路
本专利技术涉及射频开关
，特别是涉及一种带新型体接触控制电路的射频开关单元及其电路。
技术介绍
SOI(Silicon-On-Insulator，即绝缘衬底上的硅)开关器件的体区驱动方式对击穿电压及工艺FOM((FigureOfMerit，品质因子)至关重要。合理的体区驱动方式不仅有助于优化射频开关功率能力及谐波、插损与隔离度等性能，而且可以简化电路设计，节省芯片面积。图1为现有技术一种体区单独大电阻偏置的射频开关电路的电路示意图。如图1所示，现有技术的射频开关电路包括栅极电压控制模块10、开关模块20和体极电压控制模块30，栅极电压控制模块10由一个栅极偏置电阻Rg1组成，体极电压控制模块30由一个体极偏置电阻Rb1组成，开关模块20由1个NMOS开关管M1和一个通路电阻Rds1组成，射频输入RFin连接至NMOS开关管M1的漏极，射频输出RFout连接至NMOS开关管M1的源极，通常，栅极偏置电阻Rg1、体极偏置电阻Rb1和通路电阻Rds1使用50K欧或以上电阻以减小射频损耗。导通时，Vb＝0V，Vg为正电源电压Vdd，截止时，Vg为负电源电压－Vdd。该电路具有谐波等射频性能好的优点，但需要如电平位移器(levelshift)或三态门(tristate)电路等复杂的额外体区驱动电路。图2为现有技术一种体区二极管(Diode)自适应偏置的可改善射频开关特性的射频开关电路，其包括栅极电压控制模块10、开关模块20和体极电压控制模块30。其中，栅极电压控制模块10由一个栅极偏置电阻Rg1组成，用于提供射频开关导通和截止的电压；开关模块20由1个NMOS开关管M1和一个通路电阻Rds1组成，用于接通和断开射频信号通路；体极电压控制模块30由多个级联的体极偏置二极管Dk(k＝1，2，……，n，n≥2)组成，用于在射频开关导通和截止时进一步减小导通电阻Ron和减小关断电容Coff。射频输入RFin连接至NMOS开关管M1的漏极，射频输出RFout连接至NMOS开关管M1的源极，通路电阻Rds1跨接在NMOS开关管M1的漏极和源极间，栅极偏置电压Vg通过栅极偏置电阻Rg1连接至NMOS开关管M1的栅极和偏置二极管D1的阴极，偏置二极管D1的阳极连接偏置二极管D2的阴极，……，偏置二极管D(n-1)的阳极连接偏置二极管Dn的阴极，偏置二极管Dn的阳极连接NMOS开关管M1的体极。较佳地，栅极偏置电阻Rg1、体极偏置电阻Rds1使用50K欧或以上电阻以减小射频损耗，二极管可以使用漏极或源极与栅极短接的NMOS形成。这种射频开关电路连接简单，但是其体区电压自适应栅电压时有二极管(diode)压降，影响射频性能。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种带新型体接触控制电路的射频开关单元及其电路，以改善射频开关电路的射频性能。为达上述及其它目的，本专利技术提出一种带新型体接触控制电路的射频开关单元，包括：栅极偏置电路，用于将栅极控制电压VG传输至开关电路的开关管的栅极；开关电路，用于传输或关断射频链路；体接触控制电路，用于将所述开关电路的开关管的栅极电压或源漏电压转换为衬底控制电压以根据开关状态与栅极控制偏置实现自适应切换体接触的直流与交流状态，从而改善射频性能。优选地，所述栅极偏置电路包括栅极偏置电阻Rgi，所述开关电路包括NMOS开关管Mswi以及通路电阻Rdsi，所述体接触控制电路包括第一NMOS管N1i、第二NMOS驱动N2i、第三NMOS管N3i、第四NMOS驱动N4i。优选地，射频输入信号RFin连接至NMOS开关管Mswi的漏极，NMOS开关管Mswi的源极为射频开关支路的输出RFout，通路电阻Rdsi连接在所述NMOS开关管Mswi的漏极和源极间，栅极控制电压VG连接电阻Rgi的公共端，电阻Rgi的另一端与NMOS开关管Mswi的栅极和第一NMOS管N1i的栅极、第二NMOS管N2i的栅极以及第三NMOS管N3i的栅极相连组成栅极电压VGi节点，NMOS开关管Mswi的体区与第三NMOS管N3i的漏极相连组成体区电压VBi节点，第一NMOS管N1i的漏极与第四NMOS管N4i的栅极连接至NMOS开关管Mswi的漏极，第二NMOS管N2i的漏极连接至NMOS开关管Mswi的源极，第四NMOS管N4i的漏极连接至电阻Rgi的公共端的公共端即栅极控制电压VG，第一NMOS管N1i的源极与第二NMOS管N2i的源极、第三NMOS管N3i的源极以及第四NMOS管N4i的源极相连。优选地，当所述NMOS开关管Mswi导通时，栅极控制电压VG为高，第一至第三NMOS管N1i～N3i开启使得Mswi源极/漏极与体区B短接，体端偏置与源漏偏置同为0，第四NMOS管N4i关断等效为大电阻，射频开关单元近似为奇函数，改善偶次谐波非线性，并且第一NMOS管N1i、第二NMOS管N2i短接与所述NMOS开关管Mswi并联使得所述NMOS开关管Mswi的源漏通路电阻Ron减小。优选地，当所述NMOS开关管Mswi关断时，栅极控制电压VG为低，所述第一NMOS管N1i、第二NMOS管N2i关断等效为关断电容，第四NMOS管N4i开启提供所述NMOS开关管Mswi体接触关断电压VBi以及第一NMOS管N1i与第二NMOS管N2i至地的交流通路，使第一NMOS管N1i及第二NMOS管N2i所等效的关断电容表现为源漏接地电容而减小所述NMOS开关管Mswi的关断电容，并且所述第三NMOS管N3i关断等效为大电阻以为所述NMOS开关管Mswi体接触提供RF浮空。为达到上述目的，本专利技术还提供一种射频开关电路，所述射频开关电路采用N级如上所述的带新型体接触控制电路的射频开关单元进行层叠增强功率处理能力。优选地，所述射频开关电路包括多个级联的带体接触控制电路的射频开关单元，以在栅极控制电压VG的控制下将射频输入信号RFin向射频输出信号RFout传输。优选地，每个带体接触控制电路的射频开关单元包括栅极偏置电路、开关电路及体接触控制电路，所述栅极偏置电路包括栅极偏置电阻，所述开关电路包括NMOS开关管Mswi以及通路电阻Rdsi，所述体接触控制电路包括第一NMOS管N1i、第二NMOS驱动N2i、第三NMOS管N3i、第四NMOS驱动N4i。优选地，N个射频开关单元Stack1、Stack2、……、StackN依次级联，射频输入信号RFin连接至NMOS开关管Msw1的漏极，NMOS开关管Msw1的源极连接NMOS开关管Msw2的漏极，……，NMOS开关管Msw(N-1)的源极连接NMOS开关管MswN的漏极，NMOS开关管MswN的源极为所述射频开关电路的输出RFout。优选地，所述级数根据功率能力要求进行设计。优选地，利用所述射频开关电路进行串并联形成单刀多掷开关。与现有技术相比，本专利技术一种带新型体接触控制电路的射频开关单元及其电路通过通过增加体接触控制电路自适应切换子开关，根据开关状态与栅极控制偏置实现自适应切换体接触的直流DC与交流AC状态，可以优化减小Ron(导通电阻)与Coff(断开电容)，从而整体可以优化缩小FOM(品质因数)，改善射频性能。附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带新型体接触控制电路的射频开关单元，包括：栅极偏置电路，用于将栅极控制电压VG传输至开关电路的开关管的栅极；开关电路，用于传输或关断射频链路；体接触控制电路，用于将所述开关电路的开关管的栅极电压或源漏电压转换为衬底控制电压以根据开关状态与栅极控制偏置实现自适应切换体接触的直流与交流状态，从而改善射频性能。

【技术特征摘要】
1.一种带新型体接触控制电路的射频开关单元，包括：栅极偏置电路，用于将栅极控制电压VG传输至开关电路的开关管的栅极；开关电路，用于传输或关断射频链路；体接触控制电路，用于将所述开关电路的开关管的栅极电压或源漏电压转换为衬底控制电压以根据开关状态与栅极控制偏置实现自适应切换体接触的直流与交流状态，从而改善射频性能。2.如权利要求1所述的一种带新型体接触控制电路的射频开关单元，其特征在于：所述栅极偏置电路包括栅极偏置电阻Rgi，所述开关电路包括NMOS开关管Mswi以及通路电阻Rdsi，所述体接触控制电路包括第一NMOS管N1i、第二NMOS驱动N2i、第三NMOS管N3i、第四NMOS驱动N4i。3.如权利要求2所述的一种带新型体接触控制电路的射频开关单元，其特征在于：射频输入信号RFin连接至NMOS开关管Mswi的漏极，NMOS开关管Mswi的源极为射频开关支路的输出RFout，通路电阻Rdsi连接在所述NMOS开关管Mswi的漏极和源极间，栅极控制电压VG连接电阻Rgi的公共端，电阻Rgi的另一端与NMOS开关管Mswi的栅极和第一NMOS管N1i的栅极、第二NMOS管N2i的栅极以及第三NMOS管N3i的栅极相连组成栅极电压VGi节点，NMOS开关管Mswi的体区与第三NMOS管N3i的漏极相连组成体区电压VBi节点，第一NMOS管N1i的漏极与第四NMOS管N4i的栅极连接至NMOS开关管Mswi的漏极，第二NMOS管N2i的漏极连接至NMOS开关管Mswi的源极，第四NMOS管N4i的漏极连接至电阻Rgi的公共端的公共端即栅极控制电压VG，第一NMOS管N1i的源极与第二NMOS管N2i的源极、第三NMOS管N3i的源极以及第四NMOS管N4i的源极相连。4.如权利要求3所述的一种带新型体接触控制电路的射频开关单元，其特征在于：当所述NMOS开关管Mswi导通时，栅极控制电压VG为高，第一至第三NMOS管N1i～N3i开启使得Mswi源极/漏极与体区B短接，体端偏置与源漏偏置同为0，第四NMOS管N4i关断等效为大电阻，射频开关单元近似为奇函数，改善偶次谐波非线性，并且第一NMOS管N1i、第二NMOS管N2i短接与所述NM...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴若凡，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31