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JP3596209B2 - Switch circuit - Google Patents

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JP3596209B2
JP3596209B2 JP1538597A JP1538597A JP3596209B2 JP 3596209 B2 JP3596209 B2 JP 3596209B2 JP 1538597 A JP1538597 A JP 1538597A JP 1538597 A JP1538597 A JP 1538597A JP 3596209 B2 JP3596209 B2 JP 3596209B2
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JP
Japan
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input
ground
output terminal
chip
fet
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Application number
JP1538597A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH10215162A (en
Inventor
一正 小浜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Priority to US09/010,041 priority patent/US5917362A/en
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  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波等の高周波を扱うスイッチ回路に関し、特に高アイソレーションを必要としたり、スイッチオフ時に整合していることが要求される場合などに用いて好適なスイッチ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、マイクロ波等の高周波を扱うスイッチ回路のスイッチング素子として、ガリウム砒素(GaAs)からなるFET(電界効果トランジスタ)が用いられることが多くなった。特に、その集積化による回路の小型化、高性能化、低コスト化への期待等により、MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) スイッチが重要視されている。
【0003】
同じスイッチICと言っても、その必要とされる性能や機能等により、様々な回路構成が採られる。一般に、スイッチ用のGaAsからなるFETの等価回路は、簡単には、オン時にはシリーズに接続される抵抗Ron、オフ時にはシリーズに接続される容量Coffとして表せる。一例として、オン時の抵抗Ronが2Ωmm、オフ時の容量Coffが300fF/mm程度となる。
【0004】
最近、携帯電話等、パーソナル通信が盛んになってきているが、これらが用いられている通信帯域は殆ど2GHz以下である。このような周波数帯域で比較的大きなアイソレーションを必要とし、しかも、オフのポートを50Ω整合させる場合には、例えば、図6に示すような回路構成のスイッチ回路が用いられる。
【0005】
すなわち、図6において、第1の入出力端子61と第2の入出力端子62との間には、FETQ61およびFETQ62が直列に接続されている。これらFETQ61,Q62の共通接続点とグランドとの間にはシャントFETQ63が接続され、第2の入出力端子62とグランドとの間にはシャントFETQ64が抵抗R69と直列に接続されている。FETQ61〜Q64の各ゲートには、抵抗R61〜R64がそれぞれ接続されている。
【0006】
同様にして、第1の入出力端子61と第3の入出力端子63との間には、FETQ65およびFETQ66が直列に接続されている。これらFETQ65,Q66の共通接続点とグランドとの間にはシャントFETQ67が接続され、第3の入出力端子63とグランドとの間にはシャントFETQ68が抵抗R70と直列に接続されている。FETQ65〜Q68の各ゲートには、抵抗R65〜R68がそれぞれ接続されている。
【0007】
上述した回路構成において、第1の入出力端子61と第2の入出力端子62の間の経路を導通させる場合、シリーズFETQ61,Q62およびシャントFETQ67,Q68をオン状態とし、シャントFETQ63,Q64およびシリーズFETQ65,Q66をオフ状態とする。シリーズFETQ61,Q62がオン状態であることにより、この経路での損失はなく、また、シャントFETQ63,Q64がオフ状態であるので、経路からグランドへの信号の洩れは少ない。したがって、第1の入出力端子61と第2の入出力端子62の間の経路が導通状態となる。
【0008】
一方、第1の入出力端子61と第3の入出力端子63の間の経路では、シリーズFETQ65,Q66がオフ状態となるため、この経路自体は非導通状態であるが、信号周波数が高くなるにしたがってシリーズFETQ65,Q66のオフ容量を介して信号が洩れ、アイソレーション特性が悪化する。このため、シャントFETQ67が設けられており、このシャントFETQ67がオンとなることにより、シリーズFETQ65を洩れてきた信号はグランドに引き込まれ、大きなアイソレーションを確保できる。さらに、オン状態のシャントFETQ68はシリーズFETQ66から洩れてきた信号をグランドへ引き込み、アイソレーションを向上させる。
【0009】
また、第3の入出力端子63から見たインピーダンスは、オフ状態にあるシリーズFETQ66により、このFETQ66よりもIC内側のインピーダンスが見えないため、近似的には、R70(=50Ω)だけが見えることから50Ωに見え、伝送線路のインピーダンスが50Ωならば整合することになる。以上のように、図6の回路により、オフポートの50Ω整合と大きなアイソレーションが実現できる。この回路のアイソレーション特性を図7に示す。この図7から明らかなように、2GHzにおけるアイソレーションは、66dBと大きくとれている。
【0010】
上記の回路例では、FETスイッチの実装は理想的であるとしている。しかしながら、実際には、様々な寄生成分が付加されるため、これらを無視できなくなる。例えば、携帯電話端末等では、端末の価格低下に伴い、そこで使われるICも低コスト化が要求される。このため、高周波特性が優れたセラミックパッケージ等はコスト的に見合わないことから、安価なプラスチックモールドパッケージが用いられることが多い。この場合、スイッチの特性に特に影響を与える寄生成分は、ICの信号端子や、グランド端子とIC外部の間にシリーズに存在するインダクタンス成分である。これは、ICチップとパッケージのI/Oピン間を接続するワイヤ、パッケージのピン等に起因する。例えば、ワイヤ1本で1nH以上となる。
【0011】
図8は、チップ上でグランドを共通にした場合の従来例であり、図中、図6と同等部分には同一符号を付して示してある。このように、チップ上でグランドを共通にした場合、チップ上の共通グランドとIC外部のグランドとの間に寄生インダクタンスLbが介在する。この場合のアイソレーション特性を図9に示す。この図9から、僅かな寄生インダクタンスによって大きくアイソレーションが劣化していることがわかる。例えば、寄生インダクタンスLbが0.5nHで、アイソレーションが33dBまで悪化している。
【0012】
この原因は、チップ上の共通グランドとIC外部のグランドとの間に寄生インダクタンスLbが介在することにより、チップ上の共通グランドがグランドとして十分でないためである。一例として、第1の入出力端子61と第2の入出力端子62の間の経路が導通となる場合について説明する。このとき、オン側のシャントFETQ63,Q64、さらにオフ側のシャントFETQ67から、信号がチップ上の共通グランドに洩れてくる。このチップ上の共通グランドがグランドとして不十分であるため、この洩れた信号がオン状態のシャントFETQ68を介して、第3の入出力端子63に洩れてアイソレーションを劣化させてしまう。このように、チップ上でグランドを共通にした従来例では、大きなアイソレーションを得るのは難しい。
【0013】
以上のようなアイソレーションの劣化を防ぐためになされた従来例として、図10に示す回路構成のものがある。この従来例では、各シャントFETQ63,Q64,Q67,Q68のグランド側を、寄生インダクタンスLbを介して直接に理想的なグランドに接続した構成を採っている。実際には、IC上の各シャントFETQ63,Q64,Q67,Q68のグランド側を、直接ICのI/Oピンにワイヤを介して接続した構成となっている。この場合のアイソレーション特性は、図11から明らかなように、大きく改善されていることがわかる。
【0014】
一例として、寄生インダクタンスLbが0.5nHの場合、約60dBのアイソレーションが得られている。しかし、この場合は、シャントFETの数だけグランドのI/Oピンが必要となるため、パッケージのピン数が増加し、パッケージの大型化につながる。これは、携帯端末のように、デバイスの小型化が要求される場合には、特に不都合である。
【0015】
また、IC上のグランドは独立にして、ICのグランドとなっているダイパッドにそれぞれワイヤによって接続する方法もある。この方法によれば、大きくアイソレーションは改善され、ICパッケージのI/Oピンの数を減らすことができる。しかし、図9からわかるように、僅かな寄生インダクタンスLbによってアイソレーションは大きく劣化しており、また、ダイパッドとIC外部の理想グランドの間にも、ワイヤ程ではないが、ある程度の寄生インダクタンスの介在は避けられない。その結果、非常に大きなアイソレーション特性を得ることはできない。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
準マイクロ波帯で用いられるスイッチ回路において、図8に示すように、チップ上のグランドを共通化した場合には、大きなアイソレーションを得ることは困難である。この場合、共通グランドとパッケージのダイパッドとを接続するワイヤの本数を増やせば、アイソレーションを改善することはできるが、図9からわかるように、非常に大きいアイソレーションを得ることはできない。
【0017】
さらに、ワイヤの本数を増やせば、ワイヤのインダクタンスは減少し、アイソレーション特性はかなり改善されるが、チップ上にワイヤ用のパッドの数が増すため、チップサイズが増大し、さらにコストアップにつながる。また、図10の場合は、パッケージのピン数が多くなるため、パッケージの大型化につながる。これは、携帯端末のように、デバイスの小型化が要求される場合には、特に不都合である。以上にように、従来の技術では、準マイクロ波帯で、高アイソレーション化、低コスト化、デバイスの小型化の実現は困難であった。
【0018】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、安価なプラスチックモールドパッケージを用いた場合でも、非常に大きなアイソレーション特性を持つスイッチ回路を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明によるスイッチ回路は、チップ上にIC化されたスイッチ回路であって、少なくとも第1,第2,第3の入出力端子と、第1,第2の入出力端子間に直列に接続された少なくとも2つのスイッチング素子を含む第1の信号経路と、第1,第3の入出力端子間に直列に接続された少なくとも2つのスイッチング素子を含む第2の信号経路と、第1の信号経路中の第1の入出力端子に接続されたスイッチング素子の第2の入出力端子側の端部とチップ上の共通グランドとの間に接続された第1のスイッチング素子と、第1の信号経路中の第2の入出力端子に接続されたスイッチング素子の第2の入出力端子側の端部とチップ外のグランドとの間に接続された第2のスイッチング素子と、第2の信号経路中の第1の入出力端子に接続されたスイッチング素子の第3の入出力端子側の端部とチップ上の共通グランドとの間に接続された第3のスイッチング素子と、第2の信号経路中の第3の入出力端子に接続されたスイッチング素子の第3の入出力端子側の端部とチップ外のグランドとの間に接続された第4のスイッチング素子とを備えた構成となっている。
【0020】
上記構成のスイッチ回路において、第1,第2の信号経路中の第1の入出力端子側の第1,第3のスイッチング素子のグランド側を、チップ上の共通グランドに接続することで、第1,第3のスイッチング素子のグランド側をダイパッドへ接続する際のワイヤ長を短く設定でき、しかもICパッケージのピン数を少なくできる。一方、第1,第2の信号経路中の第2,第3の入出力端子側の第2,第4のスイッチング素子のグランド側を、チップ外のグランドに接続することで、不十分なグランドからの信号の回り込みがない。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態を示す回路図である。
【0022】
図1において、第1の入出力端子11と第2の入出力端子12との間の第1の信号経路14には、FETQ11およびFETQ12が直列に接続されている。これらFETQ11,Q12の共通接続点と共通グランドとの間にはシャントFETQ13が接続され、第2の入出力端子12とIC外部のグランドとの間にはシャントFETQ14が整合用の抵抗R19と直列に接続されている。なお、抵抗R19および共通グランドとIC外部のグランドとの間には、寄生インダクタンスLbが介在している。FETQ11〜Q14の各ゲートには、抵抗R11〜R14がそれぞれ接続されている。
【0023】
同様にして、第1の入出力端子11と第3の入出力端子13との間の第2の信号経路15には、FETQ15およびFETQ16が直列に接続されている。これらFETQ15,Q16の共通接続点と共通グランドとの間にはシャントFETQ17が接続され、第3の入出力端子13とIC外部のグランドとの間にはシャントFETQ18が整合用の抵抗R20と直列に接続されている。なお、抵抗R20とIC外部のグランドとの間には、寄生インダクタンスLbが介在している。FETQ15〜Q18の各ゲートには、抵抗R15〜R18がそれぞれ接続されている。
【0024】
上述した構成において、スイッチング素子であるFETQ11,Q12,Q15,Q16およびシャントFETQ13,Q14,Q17,Q18として、ガリウム砒素(GaAs)からなる例えばジャンクションFETが用いられる。そして、これらジャンクションFETは、抵抗R11〜R20などと共にMMICとして構成される。
【0025】
ここで、第1の信号経路14において、シリーズFETQ11とシャントFETQ13が対をなし、シリーズFETQ12とシャントFETQ14が対をなしている。同様に、第2の信号経路15において、シリーズFETQ15とシャントFETQ17が対をなし、シリーズFETQ16とシャントFETQ18が対をなしている。
【0026】
図2は、上記構成のスイッチICの実装構造を示す概念図であり、図中、図1と同等部分には同一符号を付して示してある。図2において、ICパッケージ21内には、ICチップ22を搭載したダイパッド23が実装されており、このダイパッド23はIC外部のグランドに接続されている。ICパッケージ21は、IC外部のグランドに接続された例えば2本の第1,第2のグランド端子(ピン)24−1,24−2を有している。
【0027】
また、ICチップ22は、例えば4本の第1〜第4のグランド25−1〜25−4を有している。第1のグランド25−1は、ワイヤ26によってダイパッド23に接続されている。第2のグランド25−2は、ワイヤ27によってICパッケージ21上の第1のグランド端子24−1に接続されている。第3のグランド25−3は、ワイヤ28によってダイパッド23に接続されている。第4のグランド25−4は、ワイヤ29によってICパッケージ21上の第2のグランド端子24−2に接続されている。
【0028】
ICチップ22上において、第1の信号経路14側のシャントFETQ13のドレイン/ソースは、第1のグランド25−1に接続されている。シャントFETQ14のドレイン/ソースは、抵抗R19を介して第2のグランド25−2に接続されている。同様にして、第2の信号経路15側のシャントFETQ17のドレイン/ソースは第3のグランド25−3に接続され、シャントFETQ18のドレイン/ソースは抵抗R20を介して第4のグランド25−4に接続されている。
【0029】
上記構成の本実施形態に係るスイッチ回路において、第1の入出力端子11と第2の入出力端子12の間の第1の信号経路14を導通させる場合、シリーズFETQ11,Q12およびシャントFETQ17,Q18をオン状態とし、シャントFETQ13,Q14およびシリーズFETQ15,Q16をオフ状態とする。シリーズFETQ11,Q12がオン状態であることにより、この第1の信号経路14での損失はなく、また、シャントFETQ13,Q14がオフ状態であるので、信号経路からグランドへの信号の洩れは少ない。したがって、第1の入出力端子11と第2の入出力端子12の間の経路が導通状態となる。
【0030】
一方、第1の入出力端子11と第3の入出力端子13の間の第2の信号経路15では、シリーズFETQ15,Q16がオフ状態となるため、この経路自体は非導通状態である。ここで、信号周波数が高くなると、これに連れてシリーズFETQ15,Q16のオフ容量を介して信号が洩れる。ところが、シャントFETQ17がオン状態にあることにより、シリーズFETQ15を洩れてきた信号はこのシリーズFETQ17を通してグランドに引き込まれ、大きなアイソレーションを確保できる。さらに、オン状態のシャントFETQ18はFETQ16から洩れてきた信号をグランドへ引き込み、アイソレーションを向上させる作用をなす。
【0031】
上述したように、第1,第2の信号経路14,15において、第1の入出力端子11側のシャントFETQ13,Q17のグランド側を、ワイヤ26,28によってダイパッド23へ接続したことにより、ワイヤ26,28の長さを短くできるので、寄生インダクタンスLbを小さくできる。その結果、高アイソレーション化に寄与できる。図3に、アイソレーション特性を示す。この図から明らかなように、かなり大きなアイソレーションが実現できていることがわかる。例えば、ワイヤの寄生インダクタンスLbが0.5nHの場合でも、約55dBのアイソレーションが実現できる。
【0032】
また、第2,第3の入出力端子12,13側のシャントFETQ14,Q18のグランド側を、ワイヤ27,29によってICパッケージ21上の第1,第2のグランド端子24−1,24−2に接続したことで、不十分なグランドからの信号の回り込みがないため、アイソレーションを劣化させることもない。しかも、全てのシャントFETのグランド側をICパッケージ21のI/Oピンに接続する訳ではないため、ピン数が少なくて済み、ICパッケージ21の小型化に寄与できる。
【0033】
なお、上記実施形態では、各信号経路に設けられるシリーズFETとシャントFETの対を2組設けた場合について説明したが、3組以上設けた構成であっても良い。図4は、シリーズFETとシャントFETの対を4組設けた場合の回路図である。この場合には、第1の入出力端子11側の3組についてのシリーズFETのグランド側を、ダイパッド上の共通グランドに接続することにより、上記実施形態の場合と同様の作用効果を奏する。なお、共通グランドに接続するのは必ずしも第1の入出力端子11側の3組全てについてである必要はなく、3組のうちの少なくとも1組についてであれば良い。
【0034】
また、上記実施形態においては、信号経路として、第1の入出力端子11と第2の入出力端子12との間の第1の信号経路14と、第1の入出力端子11と第3の入出力端子13との間の第2の信号経路15の2つを有する構成としたが、これに限定されるものではなく、第1の入出力端子11を基点とする信号経路が3経路以上であっても良い。
【0035】
ところで、一般的に、GaAsのFETを駆動するためには負電源を必要とする。そこで、図5に示すように、各信号経路14,15とグランドとの間に配されたシャントFETQ13,Q14,Q17,Q18とグランド領域との間にコンデンサC11,C12,C13,C14を設けた構成を採ることにより、当該スイッチICを直流的に分離できるので、GaAsのFETを正電源のみでコントロールできることになる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第1,第2の信号経路中の第1の入出力端子側の第1,第3のスイッチング素子のグランド側をチップ上の共通グランドに接続する一方、第2,第3の入出力端子側の第2,第4のスイッチング素子のグランド側をチップ外のグランドに接続するようにしたことにより、第1,第3のスイッチング素子のグランド側をダイパッドへ接続する際のワイヤ長を短く設定できるとともに、ICパッケージのピン数を少なくでき、しかも不十分なグランドからの信号の回り込みもないため、安価なプラスチックモールドパッケージを用いた場合でも、非常に大きなアイソレーション特性を持つスイッチICを実現でき、しかもICの低コスト化、小型化に大きく寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す回路図である。
【図2】本発明に係るスイッチICの実装構造を示す概念図である。
【図3】本発明に係るアイソレーション特性図である。
【図4】本発明の変形例を示す回路図である。
【図5】本発明の他の変形例を示す回路図である。
【図6】理想的な実装の場合の回路図である。
【図7】理想的な実装の場合のアイソレーション特性図である。
【図8】一従来例を示す回路図である。
【図9】一従来例に係るアイソレーション特性図である。
【図10】他の従来例を示す回路図である。
【図11】他の従来例に係るアイソレーション特性図である。
【符号の説明】
11 第1の入出力端子 12 第2の入出力端子
13 第3の入出力端子 14 第1の信号経路 15 第2の信号経路21 ICパッケージ 22 ICチップ 23 ダイパッド
26,27,28,29 ワイヤ Lb 寄生インダクタンス
Q11,Q12,Q15,Q16 シリーズFET
Q13,Q14,Q17,Q18 シャントFET
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a switch circuit that handles high frequencies such as microwaves, and more particularly to a switch circuit that is suitable for use where high isolation is required or matching is required at the time of switch-off.
[0002]
[Prior art]
In recent years, FETs (field effect transistors) made of gallium arsenide (GaAs) have often been used as switching elements of switch circuits that handle high frequencies such as microwaves. In particular, MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) switches have been regarded as important because of the expectation of miniaturization, high performance, and low cost of circuits due to the integration.
[0003]
Even if the same switch IC is used, various circuit configurations are adopted depending on the required performance and functions. In general, an equivalent circuit of a GaAs FET for a switch can be simply represented as a resistor Ron connected to a series when turned on and a capacitance Coff connected to a series when turned off. As an example, the on-state resistance Ron is 2 Ωmm, and the off-state capacitance Coff is about 300 fF / mm.
[0004]
Recently, personal communications such as mobile phones have become popular, but the communication band in which they are used is almost 2 GHz or less. When relatively large isolation is required in such a frequency band and the OFF port is matched to 50Ω, for example, a switch circuit having a circuit configuration as shown in FIG. 6 is used.
[0005]
That is, in FIG. 6, between the first input / output terminal 61 and the second input / output terminal 62, the FET Q61 and the FET Q62 are connected in series. A shunt FET Q63 is connected between the common connection point of these FETs Q61 and Q62 and the ground, and a shunt FET Q64 is connected in series with the resistor R69 between the second input / output terminal 62 and the ground. Resistances R61 to R64 are connected to the gates of the FETs Q61 to Q64, respectively.
[0006]
Similarly, an FET Q65 and an FET Q66 are connected in series between the first input / output terminal 61 and the third input / output terminal 63. A shunt FET Q67 is connected between the common connection point of the FETs Q65 and Q66 and the ground, and a shunt FET Q68 is connected in series with the resistor R70 between the third input / output terminal 63 and the ground. Resistors R65 to R68 are connected to the gates of the FETs Q65 to Q68, respectively.
[0007]
In the circuit configuration described above, when the path between the first input / output terminal 61 and the second input / output terminal 62 is made conductive, the series FETs Q61, Q62 and the shunt FETs Q67, Q68 are turned on, and the shunt FETs Q63, Q64 and the series The FETs Q65 and Q66 are turned off. Since the series FETs Q61 and Q62 are on, there is no loss in this path, and since the shunt FETs Q63 and Q64 are off, there is little signal leakage from the path to ground. Therefore, the path between the first input / output terminal 61 and the second input / output terminal 62 becomes conductive.
[0008]
On the other hand, in the path between the first input / output terminal 61 and the third input / output terminal 63, since the series FETs Q65 and Q66 are turned off, the path itself is non-conductive, but the signal frequency increases. Accordingly, a signal leaks through the off-capacitance of the series FETs Q65 and Q66, and the isolation characteristics deteriorate. For this reason, the shunt FET Q67 is provided. When the shunt FET Q67 is turned on, a signal leaking from the series FET Q65 is pulled to the ground, and a large isolation can be secured. Further, the shunt FET Q68 in the ON state draws a signal leaked from the series FET Q66 to the ground, and improves isolation.
[0009]
Further, the impedance seen from the third input / output terminal 63 indicates that only the R70 (= 50Ω) can be seen approximately because the series FET Q66 in the off state cannot see the impedance inside the IC from the FET Q66. To 50Ω, and if the impedance of the transmission line is 50Ω, matching is achieved. As described above, the circuit shown in FIG. 6 can realize 50 Ω matching at the off-port and large isolation. FIG. 7 shows the isolation characteristics of this circuit. As is apparent from FIG. 7, the isolation at 2 GHz is as large as 66 dB.
[0010]
In the above circuit example, it is assumed that the mounting of the FET switch is ideal. However, actually, since various parasitic components are added, these cannot be ignored. For example, in a mobile phone terminal or the like, as the price of the terminal decreases, the cost of the IC used therein also needs to be reduced. For this reason, a ceramic package or the like having excellent high-frequency characteristics is not worth the cost, and an inexpensive plastic mold package is often used. In this case, the parasitic component that particularly affects the characteristics of the switch is an inductance component existing in a series between the signal terminal of the IC and the ground terminal and the outside of the IC. This is due to wires connecting the IC chip and the I / O pins of the package, pins of the package, and the like. For example, it becomes 1 nH or more with one wire.
[0011]
FIG. 8 shows a conventional example in which a common ground is used on a chip. In the figure, the same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals. Thus, when the ground is shared on the chip, the parasitic inductance Lb is interposed between the common ground on the chip and the ground outside the IC. FIG. 9 shows the isolation characteristics in this case. From FIG. 9, it can be seen that the isolation is greatly degraded by a small parasitic inductance. For example, the parasitic inductance Lb is 0.5 nH, and the isolation is deteriorated to 33 dB.
[0012]
This is because the common ground on the chip is not sufficient as the ground due to the presence of the parasitic inductance Lb between the common ground on the chip and the ground outside the IC. As an example, a case where a path between the first input / output terminal 61 and the second input / output terminal 62 becomes conductive will be described. At this time, a signal leaks from the ON-side shunt FETs Q63 and Q64 and the OFF-side shunt FET Q67 to the common ground on the chip. Since the common ground on the chip is not sufficient as the ground, the leaked signal leaks to the third input / output terminal 63 via the shunt FET Q68 in the ON state, thereby deteriorating the isolation. As described above, in the conventional example in which the ground is shared on the chip, it is difficult to obtain a large isolation.
[0013]
As a conventional example for preventing the deterioration of the isolation as described above, there is a circuit configuration shown in FIG. In this conventional example, the ground side of each of the shunt FETs Q63, Q64, Q67, Q68 is directly connected to an ideal ground via a parasitic inductance Lb. In practice, the ground side of each of the shunt FETs Q63, Q64, Q67, Q68 on the IC is directly connected to the I / O pins of the IC via a wire. It can be seen that the isolation characteristics in this case are greatly improved as is clear from FIG.
[0014]
As an example, when the parasitic inductance Lb is 0.5 nH, about 60 dB of isolation is obtained. However, in this case, ground I / O pins are required by the number of shunt FETs, so that the number of package pins increases, which leads to an increase in the size of the package. This is particularly inconvenient when miniaturization of the device is required, such as in a portable terminal.
[0015]
There is also a method in which the ground on the IC is made independent and connected to the die pad, which is the ground of the IC, with a wire. According to this method, the isolation is greatly improved, and the number of I / O pins of the IC package can be reduced. However, as can be seen from FIG. 9, the isolation is greatly degraded by the slight parasitic inductance Lb, and a certain degree of parasitic inductance intervenes between the die pad and the ideal ground outside the IC, although not as much as the wire. Is inevitable. As a result, very large isolation characteristics cannot be obtained.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
In a switch circuit used in the quasi-microwave band, as shown in FIG. 8, when the ground on the chip is shared, it is difficult to obtain a large isolation. In this case, the isolation can be improved by increasing the number of wires connecting the common ground and the die pad of the package. However, as can be seen from FIG. 9, a very large isolation cannot be obtained.
[0017]
Further, if the number of wires is increased, the inductance of the wires is reduced, and the isolation characteristics are considerably improved, but the number of pads for the wires on the chip is increased, thereby increasing the chip size and further increasing the cost. . Further, in the case of FIG. 10, the number of pins of the package increases, which leads to an increase in the size of the package. This is particularly inconvenient when miniaturization of the device is required, such as in a portable terminal. As described above, in the conventional technology, it has been difficult to realize high isolation, low cost, and downsizing of the device in the quasi-microwave band.
[0018]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a switch circuit having extremely large isolation characteristics even when an inexpensive plastic mold package is used.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
A switch circuit according to the present invention is a switch circuit integrated on a chip, and is connected in series between at least first, second, and third input / output terminals and first and second input / output terminals. A first signal path including at least two switching elements, a second signal path including at least two switching elements connected in series between the first and third input / output terminals, and a first signal path. A first switching element connected between a second input / output terminal side end of the switching element connected to the first input / output terminal and a common ground on the chip, and a first signal path A second switching element connected between the second input / output terminal side end of the switching element connected to the second input / output terminal and the ground outside the chip; connected to scan the first input-output terminal of the A third switching element connected between the third common ground on the end of the output terminal side and the tip of the switching element, which is connected to the third input terminal of the second signal path in The fourth switching element is connected between the third input / output terminal side end of the switching element and the ground outside the chip .
[0020]
In the switch circuit having the above-described configuration, the ground sides of the first and third switching elements on the first input / output terminal side in the first and second signal paths are connected to a common ground on the chip. First, the wire length when connecting the ground side of the third switching element to the die pad can be set short, and the number of pins of the IC package can be reduced. On the other hand, by connecting the ground sides of the second and fourth switching elements on the second and third input / output terminals side in the first and second signal paths to the ground outside the chip , insufficient grounding is achieved. No signal wraparound.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.
[0022]
In FIG. 1, an FET Q11 and an FET Q12 are connected in series in a first signal path 14 between a first input / output terminal 11 and a second input / output terminal 12. A shunt FET Q13 is connected between a common connection point of these FETs Q11 and Q12 and a common ground, and a shunt FET Q14 is connected in series with a matching resistor R19 between the second input / output terminal 12 and the ground outside the IC. It is connected. The parasitic inductance Lb is interposed between the resistor R19 and the common ground and the ground outside the IC. Resistances R11 to R14 are respectively connected to the gates of the FETs Q11 to Q14.
[0023]
Similarly, an FET Q15 and an FET Q16 are connected in series in a second signal path 15 between the first input / output terminal 11 and the third input / output terminal 13. A shunt FET Q17 is connected between the common connection point of these FETs Q15 and Q16 and a common ground, and a shunt FET Q18 is connected in series with the matching resistor R20 between the third input / output terminal 13 and the ground outside the IC. It is connected. Note that a parasitic inductance Lb is interposed between the resistor R20 and the ground outside the IC. Resistors R15 to R18 are connected to the gates of the FETs Q15 to Q18, respectively.
[0024]
In the configuration described above, for example, a junction FET made of gallium arsenide (GaAs) is used as the switching elements FETs Q11, Q12, Q15, Q16 and the shunt FETs Q13, Q14, Q17, Q18. These junction FETs are configured as MMICs together with the resistors R11 to R20 and the like.
[0025]
Here, in the first signal path 14, the series FET Q11 and the shunt FET Q13 form a pair, and the series FET Q12 and the shunt FET Q14 form a pair. Similarly, in the second signal path 15, the series FET Q15 and the shunt FET Q17 form a pair, and the series FET Q16 and the shunt FET Q18 form a pair.
[0026]
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the mounting structure of the switch IC having the above-described configuration. In the drawing, the same parts as those in FIG. 2, a die pad 23 on which an IC chip 22 is mounted is mounted in an IC package 21, and the die pad 23 is connected to a ground outside the IC. The IC package 21 has, for example, two first and second ground terminals (pins) 24-1 and 24-2 connected to the ground outside the IC.
[0027]
The IC chip 22 has, for example, four first to fourth grounds 25-1 to 25-4. The first ground 25-1 is connected to the die pad 23 by a wire 26. The second ground 25-2 is connected to a first ground terminal 24-1 on the IC package 21 by a wire 27. The third ground 25-3 is connected to the die pad 23 by a wire 28. The fourth ground 25-4 is connected to a second ground terminal 24-2 on the IC package 21 by a wire 29.
[0028]
On the IC chip 22, the drain / source of the shunt FET Q13 on the first signal path 14 side is connected to the first ground 25-1. The drain / source of the shunt FET Q14 is connected to the second ground 25-2 via the resistor R19. Similarly, the drain / source of the shunt FET Q17 on the second signal path 15 side is connected to the third ground 25-3, and the drain / source of the shunt FET Q18 is connected to the fourth ground 25-4 via the resistor R20. It is connected.
[0029]
In the switch circuit according to this embodiment having the above configuration, when the first signal path 14 between the first input / output terminal 11 and the second input / output terminal 12 is made conductive, the series FETs Q11 and Q12 and the shunt FETs Q17 and Q18 Are turned on, and the shunt FETs Q13 and Q14 and the series FETs Q15 and Q16 are turned off. Since the series FETs Q11 and Q12 are on, there is no loss in the first signal path 14, and since the shunt FETs Q13 and Q14 are off, there is little signal leakage from the signal path to ground. Therefore, the path between the first input / output terminal 11 and the second input / output terminal 12 is in a conductive state.
[0030]
On the other hand, in the second signal path 15 between the first input / output terminal 11 and the third input / output terminal 13, since the series FETs Q15 and Q16 are turned off, this path itself is non-conductive. Here, when the signal frequency increases, the signal leaks via the off-capacitance of the series FETs Q15 and Q16. However, since the shunt FET Q17 is in the ON state, a signal leaking from the series FET Q15 is drawn to the ground through the series FET Q17, and a large isolation can be secured. Further, the shunt FET Q18 in the ON state draws a signal leaked from the FET Q16 to the ground, and has an action of improving isolation.
[0031]
As described above, in the first and second signal paths 14 and 15, the ground side of the shunt FETs Q13 and Q17 on the first input / output terminal 11 side is connected to the die pad 23 by the wires 26 and 28, so that the wire Since the lengths of 26 and 28 can be reduced, the parasitic inductance Lb can be reduced. As a result, it is possible to contribute to higher isolation. FIG. 3 shows the isolation characteristics. As is clear from this figure, it can be seen that a considerably large isolation has been achieved. For example, even when the parasitic inductance Lb of the wire is 0.5 nH, isolation of about 55 dB can be realized.
[0032]
The ground sides of the shunt FETs Q14 and Q18 on the second and third input / output terminals 12 and 13 are connected by wires 27 and 29 to the first and second ground terminals 24-1 and 24-2 on the IC package 21. , There is no insufficient signal wraparound from the ground, so that isolation is not degraded. In addition, since the ground side of all shunt FETs is not connected to the I / O pins of the IC package 21, the number of pins can be reduced and the IC package 21 can be downsized.
[0033]
In the above embodiment, the case where two pairs of the series FET and the shunt FET provided in each signal path are described, but a configuration in which three or more pairs are provided may be used. FIG. 4 is a circuit diagram when four pairs of a series FET and a shunt FET are provided. In this case, by connecting the ground sides of the series FETs of the three sets on the first input / output terminal 11 side to the common ground on the die pad, the same operation and effect as in the above embodiment can be obtained. The connection to the common ground does not necessarily have to be made for all three sets on the first input / output terminal 11 side, but may be made for at least one of the three sets.
[0034]
In the above embodiment, the first signal path 14 between the first input / output terminal 11 and the second input / output terminal 12, and the first input / output terminal 11 and the third Although the configuration has two second signal paths 15 between the input / output terminals 13, the present invention is not limited to this, and three or more signal paths starting from the first input / output terminals 11 are provided. It may be.
[0035]
By the way, generally, a negative power supply is required to drive a GaAs FET. Therefore, as shown in FIG. 5, capacitors C11, C12, C13, and C14 are provided between the shunt FETs Q13, Q14, Q17, and Q18 disposed between the signal paths 14 and 15 and the ground and the ground area. With this configuration, the switch IC can be separated in a DC manner, so that the GaAs FET can be controlled only by the positive power supply.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the ground sides of the first and third switching elements on the first input / output terminal side in the first and second signal paths are connected to the common ground on the chip. On the other hand, the ground sides of the second and fourth switching elements on the second and third input / output terminal sides are connected to the ground outside the chip, so that the ground sides of the first and third switching elements are connected. Since the wire length when connecting to the die pad can be set short, the number of pins in the IC package can be reduced, and there is no insufficient signal sneak from the ground, so even if an inexpensive plastic mold package is used, A switch IC having a large isolation characteristic can be realized, and furthermore, it can greatly contribute to cost reduction and size reduction of the IC.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a mounting structure of a switch IC according to the present invention.
FIG. 3 is an isolation characteristic diagram according to the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a modification of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing another modified example of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram for an ideal mounting.
FIG. 7 is an isolation characteristic diagram for an ideal mounting.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a conventional example.
FIG. 9 is an isolation characteristic diagram according to a conventional example.
FIG. 10 is a circuit diagram showing another conventional example.
FIG. 11 is an isolation characteristic diagram according to another conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 1st input / output terminal 12 2nd input / output terminal 13 3rd input / output terminal 14 1st signal path 15 2nd signal path 21 IC package 22 IC chip 23 Die pad 26,27,28,29 Wire Lb Parasitic inductance Q11, Q12, Q15, Q16 Series FET
Q13, Q14, Q17, Q18 Shunt FET

Claims (5)

チップ上にIC化されたスイッチ回路であって、
少なくとも第1,第2,第3の入出力端子と、
前記第1,第2の入出力端子間に直列に接続された少なくとも2つのスイッチング素子を含む第1の信号経路と、
前記第1,第3の入出力端子間に直列に接続された少なくとも2つのスイッチング素子を含む第2の信号経路と、
前記第1の信号経路中の前記第1の入出力端子に接続されたスイッチング素子の前記第2の入出力端子側の端部と前記チップ上の共通グランドとの間に接続された第1のスイッチング素子と、
前記第1の信号経路中の前記第2の入出力端子に接続されたスイッチング素子の前記第2の入出力端子側の端部と前記チップ外のグランドとの間に接続された第2のスイッチング素子と、
前記第2の信号経路中の前記第1の入出力端子に接続されたスイッチング素子の前記第3の入出力端子側の端部と前記チップ上の共通グランドとの間に接続された第3のスイッチング素子と、
前記第2の信号経路中の前記第3の入出力端子に接続されたスイッチング素子の前記第3の入出力端子側の端部と前記チップ外のグランドとの間に接続された第4のスイッチング素子とを備えたことを特徴とするスイッチ回路。
A switch circuit integrated on a chip ,
At least first, second, and third input / output terminals;
A first signal path including at least two switching elements connected in series between the first and second input / output terminals;
A second signal path including at least two switching elements connected in series between the first and third input / output terminals;
First connected between the common ground on the first of the said end portion of the second input-output terminal side of the switching element connected to said first input-output terminal of the signal path in the chip A switching element;
A second switching element connected between an end of the switching element connected to the second input / output terminal in the first signal path on the side of the second input / output terminal and a ground outside the chip; Element,
Third connected between a common ground on the second of the said third input-output terminal side of the end of the first switching elements connected to the input and output terminals of the signal paths in the chip A switching element;
Fourth switching connected between an end on the third input / output terminal side of a switching element connected to the third input / output terminal in the second signal path and ground outside the chip. A switch circuit comprising: an element;
前記第1,第2の信号経路中の各スイッチング素子および前記第1,第2,第3,第4のスイッチング素子は、ガリウム砒素の電界効果トランジスタからなることを特徴とする請求項1記載のスイッチ回路。2. The switching device according to claim 1, wherein each of the switching elements in the first and second signal paths and the first, second, third, and fourth switching elements comprises a gallium arsenide field effect transistor. Switch circuit. 前記第1,第2の信号経路中の各スイッチング素子および前記第1,第2,第3,第4のスイッチング素子は、ジャンクション型電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項2記載のスイッチ回路。3. The switch according to claim 2, wherein each of the switching elements in the first and second signal paths and the first, second, third and fourth switching elements are junction field effect transistors. circuit. 前記第2,第4のスイッチング素子と前記チップ外のグランドとの間に整合用の抵抗を有することを特徴とする請求項1記載のスイッチ回路。2. The switch circuit according to claim 1, wherein a matching resistor is provided between the second and fourth switching elements and a ground outside the chip . 前記第1,第2,第3,第4のスイッチング素子と前記共通グランド又は前記チップ外のグランドとの間にコンデンサを有することを特徴とする請求項2記載のスイッチ回路。3. The switch circuit according to claim 2, further comprising a capacitor between the first, second, third, and fourth switching elements and the common ground or a ground outside the chip .
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