KR20230043983A - Switch FET body current management device and method - Google Patents
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Abstract
RF 스위치 스택에서 게이트 유도 드레인 누설 전류를 감소시키기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 상기 장치는 전력 스위치들의 비선형 성능 및 전력 처리 능력을 손상시킴 없이 다중 방전 경로들 및/또는 더 낮은 음의 바디 바이어스 전압들을 사용한다. 또한, 더 작은 풋프린트를 갖는 보다 콤팩트한 바이어스 전압 생성 회로가 본 개시된 장치의 일부로서 구현될 수 있다.A method and apparatus for reducing gate induced drain leakage current in an RF switch stack are disclosed. The device uses multiple discharge paths and/or lower negative body bias voltages without compromising the power handling and non-linearity performance of the power switches. Also, a more compact bias voltage generation circuit with a smaller footprint can be implemented as part of the disclosed device.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조CROSS REFERENCES TO RELATED APPLICATIONS
본 출원은 2020년 7월 31일에 "Methods And Devices To Generate Gate Induced Drain Leakage Current Sink Or Source Path For Switch FETs"라는 발명의 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 번호 16/945,283, 2021년 7월 27일에 "Switch FET Current Management Devices and Methods"라는 발명의 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 번호 17/386,374 및 2021년 7월 27일에 "Switch FET Current Management Devices and Methods"라는 발명의 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 번호 17/386,409에 대한 우선권을 주장하며, 이들 3개의 문헌 모두의 전체 내용은 참조로서 본 명세서에 포함된다.This application is filed on July 31, 2020 entitled "Methods And Devices To Generate Gate Induced Drain Leakage Current Sink Or Source Path For Switch FETs" and is filed under US Patent Application Serial No. 16/945,283, filed on July 27, 2021. U.S. Patent Application Serial No. 17/386,374 filed on July 27, 2021 entitled "Switch FET Current Management Devices and Methods" and filed on July 27, 2021 entitled "Switch FET Current Management Devices and Methods" Priority is claimed to Application No. 17/386,409, the entire contents of all three of which are incorporated herein by reference.
기술 분야technical field
본 개시는 스위치 FET에 관한 것이며, 보다 상세하게는 바디 전류 관리 방법을 사용하는 스위치 FET 및 방전 경로를 갖는 장치 및/또는 바디 전류 관리를 위해 감소된 음의 바디 바이어스 전압을 구현하는 스위치 FET에 관한 것이다.The present disclosure relates to a switch FET, and more particularly to a device having a switch FET and a discharge path using a body current management method and/or a switch FET implementing a reduced negative body bias voltage for body current management. will be.
통신 시스템을 설계할 때, RF 스위치는 일반적으로 이러한 스위치 스택의 큰 RF 전력 처리 요구 사항으로 인해 스택형 구성(stacked configuration)으로 구현된다. 도 1a는 직렬 배열의 트랜지스터들(T1, ..., Tn)을 포함하는 종래 기술의 FET(field effect transistor) 스위치 스택(100)을 도시한 것이다. FET 스위치 스택(100)은 도면에 도시된 바와 같이 바디 저항기들(RB1, ..., RBn+1)을 포함하는 바디 저항기 래더(body resistor ladder), 드레인-소스 저항기들(RDS1,..., RDSN)을 포함하는 드레인-소스 저항기 래더 및 트랜지스터들의 게이트 측에 있는 게이트 저항기 구조체를 사용하여 바이어스된다. 스위치 스택(100)은 바이어스 생성 회로(미도시)에 의해 생성된 바이어스 전압들(VB, VG)을 사용하여 바이어스된다.When designing communication systems, RF switches are typically implemented in a stacked configuration due to the large RF power handling requirements of these switch stacks. 1A shows a prior art field effect transistor (FET)
실제 조건들에서, 특히 오프 상태 동안 큰 RF 스윙들을 경험하는 스택형 스위치들에서, 스택 내의 각 트랜지스터는 RF 스윙의 피크가 증가함에 따라 증가하는 원하지 않는 게이트 유도 드레인/바디 누설 전류(GIDL)를 생성하게 된다. GIDL 전류는 도 1a에 도시된 바와 같이 화살표(110) 방향으로 바디 저항기 래더를 통해 흐른다. 원하지 않는 GIDL 전류의 흐름으로 인해, 바디 저항기 래더에 걸친 DC 전압 분포가 수정된다. 다시 말해, 바디 저항기 래더 내의 다양한 스위치 스택 노드들은 이러한 누설 전류가 없을 때 바이어싱 회로가 그 노드들에 제공하는 것과는 다른 원치 않는 DC 바이어스 전압들을 경험하게 된다. 명세서 전반에 걸쳐, 스택 전체에 걸친 DC 바이어스 전압 분포에 대한 GIDL 전류의 바람직하지 않은 효과는 "디바이어싱(de-biasing)" 효과로 지칭된다.In real world conditions, especially stacked switches that experience large RF swings during the off state, each transistor in the stack produces an undesirable gate induced drain/body leakage current (GIDL) that increases as the peak of the RF swing increases. will do The GIDL current flows through the body resistor ladder in the direction of
디바이어싱 효과는 도 1a의 스위치 스택(100)의 트랜지스터들의 바디들에 대한 예시적인 DC 평균 전압 프로파일들을 나타내는 도 1b의 곡선(102)에 의해 추가로 예시되어 있으며, 스택 내 트랜지스터들의 위치를 기준으로 플롯되어 있다. FET 바디 단자들의 DC 전압들은 스택의 상단에서 하단으로 갈수록 감소한다. 즉, 원하지 않는 GIDL 전류로 인한 전압 분포의 불균형으로 인해, 트랜지스터(Tn)의 바디 단자의 전압이 가장 높은 양의 전압으로 되고, 트랜지스터(T1)의 것이 가장 높은 음의 전압으로 된다.The debiasing effect is further illustrated by
전술한 바와 같은 바디 디바이어싱은 FET 스위치 스택들 내의 트랜지스터들, 특히 스택들의 상단에 더 가깝게 배치된 트랜지스터들의 조기 고장을 초래한다. 또한, GIDL 전류는 스위치 스택에 대하여 바이어스 전압들을 제공하는 바이어싱 회로에 의해 싱크되어야 한다. GIDL 전류가 높을수록, 더 높은 전류 강도 능력 요구 사항으로 인해 바이어스 생성기의 설계가 더 복잡해진다. 이 때문에 바이어스 생성기를 수용하려면 더 많은 설계 영역이 필요할 수 있다. 또한, 바이어스 회로의 DC 전류 소모도 증가하게 된다.Body debiasing, as described above, causes premature failure of transistors in FET switch stacks, particularly transistors placed closer to the top of the stacks. Also, the GIDL current must be sinked by a biasing circuit that provides bias voltages for the switch stack. The higher the GIDL current, the more complex the design of the bias generator due to the higher current strength capability requirements. Because of this, more design space may be required to accommodate the bias generator. In addition, the DC current consumption of the bias circuit also increases.
도 1a를 참조하면, 작동 조건들에서 RF 스위치가 오프 상태일 때, 더 높은 음의 바이어싱 전압(VB)을 인가하면, 선형성 성능이 향상된다. 그러나, 더 높은 음의 바이어싱 전압(VB)은 칩 상에서 더 넓은 영역을 차지하는 보다 복잡한 바이어싱 회로를 필요로 하게 된다. 또한 DC 전류 소모도 증가하게 된다.Referring to FIG. 1A , linearity performance is improved by applying a higher negative biasing voltage (VB) when the RF switch is off in operating conditions. However, a higher negative biasing voltage (VB) requires more complex biasing circuitry that occupies a larger area on the chip. DC current consumption also increases.
따라서, 오프 상태에서 작동하는 동안 RF 스위치 스택들의 선형성 성능 및 전력 처리 능력을 포함하지 않고서도 더 간단하고 저렴하며 더 작은 바이어싱 회로를 유지하면서 GIDL 전류의 바람직하지 않은 영향들을 줄이기 위한 방법 및 장치가 필요하다. 조기 전압 파괴의 가능성을 방지하기 위해 스택 전체에 걸쳐 적절한 전압 분포를 유지하는 데 도움이 되는 방법 및 장치가 또한 필요하다.Accordingly, a method and apparatus are provided for reducing the undesirable effects of GIDL current while maintaining a simpler, cheaper, and smaller biasing circuit without compromising the linearity performance and power handling capability of RF switch stacks during off-state operation. need. There is also a need for methods and devices that help maintain proper voltage distribution across the stack to prevent the possibility of premature voltage breakdown.
본 개시된 방법 및 장치는 위에서 언급한 문제점들을 해결하고 앞서 설명한 도전 과제들에 대한 솔루션을 제공한다.The presently disclosed method and apparatus solve the above-mentioned problems and provide solutions to the above-described challenges.
본 개시의 제 1 양태에 따르면, FET(field effect transistor) 스위치 스택이 제공되며, 이 FET 스위치 스택은 한쪽 단부가 제 1 단자에 커플링되고 다른쪽 단부가 제 2 단자에 커플링되는 직렬 연결된 FET들 - 제 1 단자는 입력 RF(radio frequency) 신호를 수신하도록 구성됨 -; 제 1 단자에 커플링되는 바디 저항성 래더 - 이 바디 저항성 래더는 직렬로 연결된 복수의 바디 저항기들을 포함하고, 각각의 바디 저항기는 직렬로 연결된 FET들 중 대응하는 인접 FET들의 바디 단자들의 양단에 커플링됨 -; 하나 이상의 다이오드들로 구성되고, 제 1 단자에 연결된 제 1 캐소드 단자 및 직렬 연결된 FET들 중 제 1 FET의 바디 단자에 연결된 제 1 애노드 단자를 갖는 제 1 다이오드 스택을 포함한다.According to a first aspect of the present disclosure, there is provided a field effect transistor (FET) switch stack comprising series connected FETs having one end coupled to a first terminal and the other end coupled to a second terminal. s - the first terminal is configured to receive an input radio frequency (RF) signal; A body resistive ladder coupled to the first terminal, the body resistive ladder including a plurality of body resistors connected in series, each body resistor coupled across body terminals of corresponding adjacent ones of the FETs connected in series. -; A first diode stack composed of one or more diodes and having a first cathode terminal connected to the first terminal and a first anode terminal connected to a body terminal of a first one of the series connected FETs.
본 개시의 제 2 양태에 따르면, FET(field effect transistor) 스위치 스택이 제공되며, 이 FET 스위치 스택은 한쪽 단부가 제 1 단자에 커플링되고 다른쪽 단부가 제 2 단자에 커플링되는 직렬 연결된 FET들 - 제 1 단자는 입력 RF(radio frequency) 신호를 수신하도록 구성됨 -; 제 1 단자에 커플링되는 드레인-소스 저항성 래더 - 이 드레인-소스 저항성 래더는 직렬로 연결된 복수의 드레인-소스 저항들을 포함하며, 각각의 드레인-소스 저항기는 직렬로 연결된 FET들의 대응하는 인접 FET들의 드레인-소스 단자들의 양단에 커플링됨 -; 하나 이상의 다이오드들로 구성되고, 제 1 단자에 연결된 제 1 애노드 단자 및 직렬 연결된 FET들 중 제 1 FET의 소스 단자에 연결된 제 1 캐소드 단자를 갖는 제 1 다이오드 스택을 포함한다.According to a second aspect of the present disclosure, there is provided a field effect transistor (FET) switch stack comprising series connected FETs having one end coupled to a first terminal and the other end coupled to a second terminal. s - the first terminal is configured to receive an input radio frequency (RF) signal; A drain-source resistive ladder coupled to the first terminal, the drain-source resistive ladder comprising a plurality of drain-source resistors connected in series, each drain-source resistor having a resistance of corresponding adjacent FETs of the FETs connected in series. coupled across the drain-source terminals -; A first diode stack composed of one or more diodes and having a first anode terminal connected to the first terminal and a first cathode terminal connected to a source terminal of a first one of the series connected FETs.
본 개시의 제 3 양태에 따르면, FET 스위치 스택에 걸친 전압 분포를 향해 FET 스위치 스택의 바이어스 전압들을 구동하는 방법이 개시되며, 이 방법은 RF 신호로부터 FET 스위치 스택에 걸친 RF(radio frequency) 전압 소스들을 생성하는 단계; 및 전류 방전 경로를 생성하여, FET 스위치 스택에 걸친 전압 분포를 형성하는 단계를 포함한다.According to a third aspect of the present disclosure, a method of driving bias voltages of a FET switch stack toward a voltage distribution across the FET switch stack is disclosed, the method comprising: a radio frequency (RF) voltage source across the FET switch stack from an RF signal; generating them; and creating a current discharge path to form a voltage distribution across the FET switch stack.
본 개시의 제 4 양태에 따르면, FET(field effect transistor) 스위치 스택이 제공되며, 이 FET 스위치 스택은, 한쪽 단부가 제 1 단자에 커플링되고 다른쪽 단부가 제 2 단자에 커플링되는 직렬 연결된 FET들 - 제 1 단자는 입력 RF(radio frequency) 신호를 수신하도록 구성됨 -; 제 1 단자에 커플링된 바디 저항기 래더 - 이 바디 저항기 래더는 직렬 연결된 복수의 바디 저항기 소자들을 포함하며, 각각의 바디 저항기 소자는 직렬 연결된 FET들의 대응하는 인접 FET들의 바디 단자들의 양단에 커플링됨 -; 및 바디 저항기 래더에 커플링된 바디 전류 관리 회로를 포함하며, FET 스위치 스택은 FET 스위치 스택의 게이트 바이어스 단자에서 제 1 바이어스 전압을 수신하고 FET 스위치 스택의 바디 바이어스 단자에서 제 2 바이어스 전압을 수신하도록 구성되고; FET 스위치 스택의 오프 상태에서, 제 1 바이어스 전압 및 제 2 바이어스 전압은 음의 바이어스 전압들이고; 오프 상태에서, 제 2 바이어스 전압은 제 1 바이어스 전압보다 더 낮은 음의 전압을 갖고, 바디 전류 관리 회로는 게이트 유도 드레인 누설 전류에 대한 하나 이상의 전류 방전 경로들을 제공하도록 구성된다.According to a fourth aspect of the present disclosure, a field effect transistor (FET) switch stack is provided, the FET switch stack coupled in series with one end coupled to a first terminal and the other end coupled to a second terminal. FETs, a first terminal configured to receive an input radio frequency (RF) signal; a body resistor ladder coupled to the first terminal, the body resistor ladder including a plurality of body resistor elements connected in series, each body resistor element coupled across body terminals of corresponding adjacent FETs of the series connected FETs; ; and a body current management circuit coupled to the body resistor ladder, the FET switch stack configured to receive a first bias voltage at the gate bias terminal of the FET switch stack and a second bias voltage at the body bias terminal of the FET switch stack. made up; In the off state of the FET switch stack, the first bias voltage and the second bias voltage are negative bias voltages; In the off state, the second bias voltage has a lower negative voltage than the first bias voltage, and the body current management circuit is configured to provide one or more current discharge paths for gate induced drain leakage current.
본 개시의 제 5 양태에 따르면, 한쪽 단부가 제 1 단자에 커플링되고 다른쪽 단부가 제 2 단자에 커플링되는 직렬 연결된 FET들을 포함하는 - 제 1 단자는 입력 RF(radio frequency) 신호를 수신하도록 구성됨 - RF(radiofrequency) FET(field-effect transistor) 스위치 스택을 오프 상태에서 바이어싱하는 방법이 개시되며, 이 방법은, 직렬 연결된 FET들의 게이트 단자에 음의 게이트 바이어스 전압을 인가하는 단계; 직렬 연결된 FET들의 바디 단자에 음의 바디 바이어스 전압을 인가하는 단계 - 바디 바이어스 전압은 게이트 바이어스 전압보다 더 낮은 음의 전압을 가짐 -; RF FET 스위치 스택의 오프 상태에서, RF FET 스위치 스택에 걸쳐 RF 신호를 인가하는 단계; 및 RF 신호를 인가하는 동안, 하나 이상의 전류 방전 경로들을 통해 게이트 유도 드레인 누설 전류를 방전하는 단계 - 상기 방전이 바디 바이어스보다 더 높은 음의 전압들에서 직렬 연결된 FET들의 바디 단자들에서 전압들을 풀다운함 - 를 포함한다.According to a fifth aspect of the present disclosure, comprising series connected FETs having one end coupled to a first terminal and the other end coupled to a second terminal, wherein the first terminal receives an input radio frequency (RF) signal. A method of biasing a radiofrequency (RF) field-effect transistor (FET) switch stack in an off state is disclosed, the method comprising: applying a negative gate bias voltage to gate terminals of series-connected FETs; applying a negative body bias voltage to body terminals of the series connected FETs, the body bias voltage having a lower negative voltage than the gate bias voltage; in an off state of the RF FET switch stack, applying an RF signal across the RF FET switch stack; and while applying an RF signal, discharging gate induced drain leakage current through one or more current discharge paths, wherein the discharge pulls down voltages at body terminals of the series connected FETs at negative voltages higher than the body bias. - include
본 개시의 제 6 양태에 따르면, FET(field effect transistor) 스위치 스택이 제공되며, 이 FET 스위치 스택은, 한쪽 단부가 제 1 단자에 커플링되고 다른쪽 단부가 제 2 단자에 커플링되는 직렬 연결된 FET들 - 제 1 단자가 RF(radio frequency) 신호를 수신하도록 구성됨 -; 제 1 단자에 커플링된 바디 저항기 래더 - 이 바디 저항기 래더는 직렬 연결된 복수의 바디 저항기 소자들을 포함하며, 각각의 바디 저항기 소자는 직렬 연결된 FET들의 대응하는 인접 FET들의 바디 단자들의 양단에 커플링됨 -; 및 i) 2개 이상의 다이오드 소자들을 포함하는 다이오드 소자 스택 - 이 다이오드 소자 스택은 바디 저항기 래더와 제 1 단자 사이에 커플링됨 -, 및 ii) 바디 저항기 래더에 커플링된 하나 이상의 추가 다이오드 소자들을 포함하는 제 1 다이오드 소자 배열을 포함한다.According to a sixth aspect of the present disclosure, a field effect transistor (FET) switch stack is provided, the FET switch stack coupled in series with one end coupled to a first terminal and the other end coupled to a second terminal. FETs, a first terminal configured to receive a radio frequency (RF) signal; a body resistor ladder coupled to the first terminal, the body resistor ladder including a plurality of body resistor elements connected in series, each body resistor element coupled across body terminals of corresponding adjacent FETs of the series connected FETs; ; and i) a diode element stack comprising two or more diode elements, the diode element stack coupled between the body resistor ladder and the first terminal, and ii) one or more additional diode elements coupled to the body resistor ladder. It includes a first diode element array that
본 개시의 제 7 양태에 따르면, RF(radio frequency) 스위치 스택의 오프 상태에서 게이트 유도 드레인 누설 전류를 제어하는 방법으로서, 이 RF 스위치 스택은 i) RF 신호를 수신하도록 구성된 직렬 연결된 FET들 및 ii) 직렬 연결된 FET들의 바디 단자들에 커플링된 바디 저항기 래더를 포함하는, 방법이 개시되며, 이 방법은 RF 스위치 스택에 RF 신호를 인가하는 단계; RF 스위치 스택의 오프 상태에서 제 1 시간 간격 동안 바디 저항기 래더를 통한 게이트 유도 드레인 누설 전류에 대한 제 1 전류 방전 경로를 생성하는 단계; 및 RF 스위치 스택의 오프 상태에서 제 2 시간 간격 동안 바디 저항기 래더를 통한 게이트 유도 드레인 누설 전류에 대한 제 2 전류 방전 경로를 생성하는 단계를 포함하며, 여기서 제 2 시간 간격은 제 1 전류 방전 경로 및 제 2 전류 방전 경로 모두가 생성되는 RF 스위치의 오프 상태에서의 제 1 중첩 시간 간격 동안 제 1 시간 간격과 시간적으로 일부 중첩된다.According to a seventh aspect of the present disclosure, a method for controlling a gate-induced drain leakage current in an off state of a radio frequency (RF) switch stack, the RF switch stack comprising i) series connected FETs configured to receive an RF signal and ii) ) a body resistor ladder coupled to body terminals of series connected FETs, the method comprising: applying an RF signal to an RF switch stack; generating a first current discharge path for a gate induced drain leakage current through the body resistor ladder during a first time interval in an off state of the RF switch stack; and generating a second current discharge path for a gate induced drain leakage current through the body resistor ladder for a second time interval in the off state of the RF switch stack, wherein the second time interval comprises the first current discharge path and During the first overlapping time interval in the OFF state of the RF switch in which all of the second current discharge paths are generated, the first time interval partially overlaps in time.
본 개시의 하나 이상의 실시예의 세부 사항이 첨부된 도면 및 아래의 설명에 설명되어 있다. 본 개시의 다른 특징, 목적 및 이점은 상세한 설명, 도면 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.The details of one or more embodiments of the present disclosure are set forth in the accompanying drawings and the description below. Other features, objects and advantages of the present disclosure will become apparent from the detailed description, drawings and claims.
도 1a는 종래 기술의 FET 스위치 스택을 도시한 것이다.
도 1b는 FET 스위치 스택이 오프 상태에 있을 때 스택 내의 이러한 트랜지스터들의 위치에 대한 스위치 스택의 트랜지스터들의 바디들에 대한 종래 기술의 평균 DC 전압 프로파일을 도시한 것이다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 FET 스위치 스택을 도시한 것이다.
도 2b는 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 RF 신호 파형들을 나타내는 시뮬레이션 결과들을 도시한 것이다.
도 2c는 본 개시의 일 실시예에 따른 스위치 스택의 바디 저항기 래더 내의 노드의 DC 전압의 예시적인 변화들을 도시한 것이다.
도 3a는 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 FET 스위치 스택을 도시한 것이다.
도 3b는 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 FET 스위치 스택 내의 이러한 노드들의 위치에 대한 드레인-소스 저항성 래더 내의 노드들의 DC 전압의 변화를 도시한 것이다.
도 3c는 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 FET 스위치 스택을 도시한 것이다.
도 4a-4b는 본 개시의 일 실시예에 따른 직렬 구성으로 구현된 예시적인 FET 스위치 스택들을 도시한 것이다.
도 5a는 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 FET 스위치 스택을 도시한 것이다.
도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 FET 스위치 스택의 일부를 도시한 것이다.
도 5c는 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 그래프를 도시한 것이다.
도 5d는 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 FET 스위치 스택의 일부를 도시한 것이다.
도 5e는 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 그래프를 도시한 것이다.
도 5f는 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 FET 스위치 스택의 일부를 도시한 것이다.
도 5g-5h 및 도 6은 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 FET 스위치 스택들을 도시한 것이다.
도 7은 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 그래프를 도시한 것이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 RF 회로의 블록도를 도시한 것이다.
도 9는 바이어스 생성 회로를 도시한 것이다.
도 10-11은 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 그래프들을 도시한 것이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 RF 회로의 블록도를 도시한 것이다.
다양한 도면에서 동일한 참조 번호 및 명칭은 동일한 요소를 나타낸다.1A shows a prior art FET switch stack.
FIG. 1B shows a prior art averaged DC voltage profile across the bodies of the transistors of a switch stack relative to the position of those transistors within the stack when the FET switch stack is in the off state.
2A illustrates an exemplary FET switch stack according to one embodiment of the present disclosure.
2B shows simulation results representing exemplary RF signal waveforms according to an embodiment of the present disclosure.
2C shows example changes in the DC voltage of a node in the body resistor ladder of a switch stack according to one embodiment of the present disclosure.
3A illustrates an exemplary FET switch stack according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 3B shows the change in DC voltage of nodes in a drain-source resistive ladder relative to the location of these nodes in an exemplary FET switch stack according to one embodiment of the present disclosure.
3C illustrates an exemplary FET switch stack according to one embodiment of the present disclosure.
4A-4B illustrate exemplary FET switch stacks implemented in a series configuration according to one embodiment of the present disclosure.
5A illustrates an exemplary FET switch stack according to one embodiment of the present disclosure.
5B illustrates a portion of an exemplary FET switch stack according to one embodiment of the present disclosure.
5C illustrates an exemplary graph according to one embodiment of the present disclosure.
5D illustrates a portion of an exemplary FET switch stack according to one embodiment of the present disclosure.
5E depicts an exemplary graph according to one embodiment of the present disclosure.
5F illustrates a portion of an exemplary FET switch stack according to one embodiment of the present disclosure.
5g-5h and FIG. 6 illustrate exemplary FET switch stacks in accordance with embodiments of the present disclosure.
7 depicts an exemplary graph according to embodiments of the present disclosure.
8 shows a block diagram of an exemplary RF circuit in accordance with one embodiment of the present disclosure.
9 shows a bias generation circuit.
10-11 show example graphs in accordance with embodiments of the present disclosure.
12 shows a block diagram of an exemplary RF circuit according to one embodiment of the present disclosure.
Like reference numbers and designations in the various drawings indicate like elements.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 FET 스위치 스택(200A), 특히 적어도 4개의 스위치 스택을 도시한 것이다. FET 스위치 스택(200A)은 한쪽 단부가 RF 포트(RF)에 연결되고 다른쪽 단부가 기준 전압(예를 들면, 접지)에 연결된다. 작동 상태들 동안에, RF 신호는 RF 포트(RF)를 통해 RF 스위치 스택(200A)으로 전달된다. FET 스위치 스택(200A)은 직렬 배열의 트랜지스터들(Ti,...,TN)을 포함한다. 이 FET 스위치 스택은 바디 저항기들(RB1, ..., RBn+1)을 포함하는 바디 저항기 래더, 드레인-소스 저항기들(RDS1, ..., RDSn)을 포함하는 드레인-소스 저항기 래더 및 트랜지스터들의 게이트 측 상의 게이트 저항기 구조체를 사용하여 바이어스될 수 있다. 또한 도 2a에는 FET 스위치 스택(200A)을 바이어스하는데 사용되는 바이어스 전압들(VB, VG)이 도시되어 있다. 바이어스 전압들(VB, VG)은 바이어스 전압 생성 회로(단순화를 위해 도시되지 않음)에 의해 생성될 수 있다. 작동 상태들에서, FET 스위치 스택(200A)이 오프 상태에 있을 경우, 바이어스 전압들(VB, VG)은 음의 바이어스 전압들일 수 있다.2A illustrates an exemplary
계속해서 도 2a를 참조하면, FET 스위치 스택(200A)은 다이오드 스택들(201 및 202)을 포함하며, 그 각각은 바디 저항기 래더의 하나 이상의 저항기들의 양단에 커플링된다. 본 개시의 실시예들에 따르면, 다이오드 스택(201)은 다이오드 스택(201)이 바디 저항기 래더에 연결되는 단자들(A1, K1)을 갖는, 직렬 연결된 하나 이상의 다이오드들(D1, ...DM)로 구성된다. 또한, 다이오드 스택(202)은 다이오드 스택(202)이 바디 저항기 래더에 연결되는 단자들(A2, K2)을 갖는, 직렬로 연결된 하나 이상의 다이오드들(D'1, ..., D'N)로 구성된다. 명세서 전반에 걸쳐, 다이오드라는 용어는 다이오드들 자체뿐만 아니라 다이오드로 연결된 트랜지스터들을 의미하는 것으로 사용된다. 최대 양의 전압 RF 신호가 FET 스위치 스택(200A)에 인가되고 다이오드 스택(201)이 오프 상태에 있으며, 다이오드 스택(201)의 각 다이오드의 노드들에 걸리는 전압이 다이오드의 전압 신뢰성 한계 내에 있기만 하다면 직렬로 연결된 가장 적은 수의 다이오드들이 다이오드 스택(201)에 사용될 수 있다. 최대 음의 전압 RF 신호가 FET 스위치 스택(200A)에 인가되고 다이오드 스택(202)이 오프 상태에 있으며, 다이오드 스택(201)의 각 다이오드의 노드들에 걸리는 전압이 다이오드의 전압 신뢰성 한계 내에 있기만 하다면 직렬로 연결된 가장 적은 수의 다이오드들이 다이오드 스택(202)에 사용될 수 있다.With continuing reference to FIG. 2A ,
본 개시의 교시들에 따라 2개의 다이오드 스택(201 또는 202) 중 하나만을 포함하는 다른 실시예들이 또한 상정될 수 있으며, 여기서는 하나의 기존 다이오드 스택만이 하나 이상의 다이오드를 가질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 단자(K1)는 RF 포트(RF)에 연결되고, 단자(A1)는 바디 저항기 래더 내의 노드에 연결되고, 단자(A2)는 바디 저항기 래더 내의 노드에 연결되며, 단자(K2)는 기준 전압(예를 들면, 접지)에 연결된다. 또한 저항기들(RB1, ..., RBn+1) 중 임의의 저항기가 2개 이상의 저항기로 분할될 수 있다. 단자(A1 또는 A2)는 이러한 분할된 저항기들 사이의 노드에 연결될 수 있다. 또한 도 2a에 도시된 바와 같이, 다이오드 스택들(201, 202)은 바디 저항기 래더 양단의 서로 반대되는 극성들과 연결될 수 있다. 예를 들어, 나중에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 작동 상태들에서, 다이오드 스택(202)은 위에서 아래쪽 방향으로 전류를 도통하는 반면, 다이오드 스택(201)은 아래에서 위쪽 방향으로 전류를 도통한다. 또한 위에서 언급한 바와 같이, 다이오드 스택들(201 또는 202) 내의 임의의 다이오드는 다이오드로 연결된 트랜지스터들을 사용하여 구현될 수 있다.Other embodiments are also contemplated that include only one of the two
앞에서 언급한 바와 같이, 스위치 스택들에서의 바람직하지 않은 GIDL 전류는 특히 RF 포트에 더 가까운 트랜지스터들의 경우, 스택 내 트랜지스터들의 조기 고장 가능성을 초래하는 디바이어싱 문제를 야기한다. 또한, GIDL 전류도 싱크되어야 한다(즉 스택 밖으로 방전되어야 한다). 도 2a를 더 참조하면, 다이오드 스택(201)은 GIDL 전류를 RF 포트로 싱크하는 것에 의하여 디바이싱 문제를 해결하고, 다이오드 스택(202)은 GIDL 전류를 접지로 싱크하는 것에 의하여 디바이싱 문제를 해결한다.As mentioned earlier, undesirable GIDL currents in switch stacks cause debiasing issues that lead to possible premature failure of transistors in the stack, especially for transistors closer to the RF port. Also, the GIDL current must also be sinked (i.e. discharged out of the stack). Referring further to FIG. 2A , the
도 2a를 계속 참조하면, FET 스위치 스택(200A)은 RF 포트(RF)를 통해 RF 신호를 수신한다. FET 스위치 스택(200A)이 오프 상태에 있는 경우 RF 신호의 음의 스윙 동안에, 다이오드 스택(201)이 턴 온되며, 이에 따라 RF 포트(RF)를 통해 GIDL 전류에 대한 방전 경로가 생성된다. 한편, 양의 스윙 동안에는, 다이오드 스택(202)이 턴 온됨으로써 접지를 통한 GIDL 전류에 대한 방전 경로를 생성하게 된다. 당업자는 두 다이오드 스택(201, 202)의 인-탠덤(in-tandem) 사용이 또한 FET 스위치 스택(200A)의 구조에 더 많은 대칭성을 제공함으로써, 스위치 스택의 비선형 왜곡 성능(예를 들어, 고조파 감소)을 개선시킨다는 것을 이해할 것이다. 또한 이러한 대칭성은 필수 사항이 아니라 선택 사항인 것으로 이해된다.With continued reference to FIG. 2A , the
이하의 단락들에서:In the paragraphs below:
● VRF+ 및 VRF-는 각각 피크 양의(positive) 및 피크 음의(negative) 인가 RF 전압들을 나타내고,- V RF+ and V RF- represent peak positive and peak negative applied RF voltages, respectively;
● RB1= RBn+1=R/2 및 RB2= RB3=......=RBn=R이고,● R B1 = R Bn+1 =R/2 and R B2 = R B3 =......=R Bn =R,
● VRB+ 및 VRB-는 각각 바디 저항기 래더의 R 바디 저항기 양단의 피크 양의 및 피크 음의 RF 전압 강하를 나타내고,● V RB+ and V RB- represent the peak positive and peak negative RF voltage drops across the R body resistor of the body resistor ladder, respectively;
● m 및 k는 각각 다이오드 스택들(201, 202)의 다이오드 수를 나타내고, 여기서 m 및 k는 동일하거나 상이할 수 있으며, 또한- m and k represent the number of diodes of the diode stacks 201 and 202, respectively, where m and k may be the same or different, and
● Vth는 다이오드 스택들(201 또는 202) 내 다이오드들의 임계 전압을 나타낸다.• V th represents the threshold voltage of the diodes in the diode stacks 201 or 202.
● 제한이 아닌, 예로서, 피크가 100V인 RF 전압이 25개의 트랜지스터를 가진 스위치 스택에 인가되는 경우, VRB+ = 100/25 = 4V 및 VRB- = - 100/25 = -4V가 된다.By way of example and not limitation, if an RF voltage with a peak of 100V is applied to a switch stack with 25 transistors, then V RB+ = 100/25 = 4V and V RB- = -100/25 = -4V.
도 2a를 다시 참조하여 위에서 언급한 정의를 사용하면, 인가된 RF 전압의 음의 스윙 동안에, (X * VRB-) - VB < m * Vth인 경우, 다이오드 스택(201)이 도통하여, GIDL 전류를 방전하기 시작한다. 파라미터 X는 다이오드 스택(201)이 커플링되는 바디 저항기들의 저항들을 기반으로 정의되는 비율이다. 더 명확히 하기 위한 일 예로서, 도 2a에 도시된 실시예의 경우, 파라미터 X는 X = (RBn + RBn+1) / RBn = (R + R/2) / R = 3/2로 정의된다. 인가된 RF 전압의 양의 스윙 동안에, 다이오드 스택(202)은 (Y * VRB+) + VB > k * Vth일 때 도통을 시작하며, 여기서 Y는 위의 경우와 유사하게 다이오드 스택(202)에 대해 Y = (RB1 + RB2) / RB2 = (R/2 + R) / R = 3/2로 정의된다. 인가된 RF 신호의 양의 스윙 동안에, 다이오드 스택(201)은 오프 상태에 있으며, 다이오드 스택(201) 내의 각 다이오드 양단의 피크 전압 Vr1은 Vr1 = ((X* VRB+) - VB ) / m으로 얻어질 수 있다. 한편, 인가된 RF 전압의 음의 스윙 동안에, 다이오드 스택(202)은 오프 상태에 있으며, 다이오드 스택(202) 내의 각 다이오드 양단의 피크 전압 Vr2는 Vr2 = (-Y * VRB-) - VB) / k로 얻어질 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따르면, Vr1 및 Vr2는 다이오드 스택들(201, 202) 내의 역방향 바이어스 다이오드(reverse-biased-diode)들의 피크 전압 신뢰성 한계보다 작다.Referring again to FIG. 2A and using the above definition, during a negative swing of the applied RF voltage, if (X * V RB- ) - VB < m * V th , the
도 2b는 RF 포트에서 바디 저항기 래더를 통해 접지로 흐르는 RF 전류를 시간의 함수로서 나타내는 몇 가지 시뮬레이션 결과를 보여준다. 곡선(210)은 본 개시의 교시들을 구현하기 전의 경우(즉, 다이오드 스택들이 없는 경우)를 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 곡선(210)은 시간 축에 대해 비대칭이다(즉, 진폭 a1과 a2가 동일하지 않음). 반면에, 곡선(220)은 다이오드 스택들을 구현한 후의 경우를 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 다이오드 스택들을 구현한 결과, RF 전류는 양의 피크 대 음의 피크 거동 측면에서 더 대칭적이게 되었다. 마지막으로, 곡선(230)은 바람직하지 않은 GIDL 전류의 부정적인 영향을 완화하기 위해 다이오드 스택들을 구현하는 긍정적인 영향을 강조하여 나타내기 위해 곡선들(210, 220) 간의 차이를 보여준다.Figure 2b shows some simulation results showing the RF current flowing from the RF port through the body resistor ladder to ground as a function of time.
도 2c는 바디 저항기 래더 내 노드들의 DC 전압 대 스택 내 이러한 노드들의 위치의 변화를 보여준다. 곡선들(260, 270)은 각각 본 개시의 교시들의 구현(즉, 도 2a의 다이오드 스택들(201, 202)의 구현)이 없을 경우 및 있을 경우의 변화들을 나타낸다. 앞에서 언급한 바와 같이, 본 개시의 교시들의 구현이 없는 경우, 상단으로부터 하단까지의 각 소자에 대한 DC 전압은 스택 내 위치의 감소 함수에 따라 떨어진다. 반면에, 다이오드 스택들의 구현이 있는 경우, 위치와 관련된 DC 전압의 소자별 변화가 훨씬 적다: 곡선이 더 평평해지고 전압 분포가 더 균일해진다.Figure 2c shows the DC voltage of nodes in the body resistor ladder versus the change in position of these nodes in the stack.
도 3a는 본 개시의 추가 실시예에 따른 예시적인 FET 스위치 스택(300A), 특히 적어도 4개의 스위치의 스택을 도시한 것이다. FET 스위치 스택(300A)의 구조와 도 2a의 FET 스위치 스택(200A) 구조 사이에 유사점들이 존재하지만, FET 스위치 스택(300A)의 바이어싱 방식은 FET 스위치 스택(300A)이 양의 로직(positive logic)으로 작동한다는 점에서 상이하다. 다시 말해, 바람직한 실시예에서, 작동 중에 FET 스위치 스택(300A)이 오프 상태에 있는 경우, 바이어스 전압(VG)은 0 V이고 드레인-소스 저항기 래더에 인가되는 바이어스 전압(VD)은 양의 바이어스 전압이다. 또한, 도 3a의 실시예에서는, 도 2a의 바디 저항기 래더에 이전에 배치되었던 커패시터들(C1, C2)이 이제는 (C'1, C'2)로 지정되어 드레인-소스 저항기 래더에 배치된다. 드레인-소스 저항기 래더의 전류 방향이 다르고 아래에서 위쪽이라는 점을 제외하면, 도 2a의 실시예와 관련하여 설명된 것과 유사하게, GIDL 전류는 FET 스위치 스택(300A)을 디바이싱하는 동일한 부정적 영향을 미친다. 이러한 차이의 이유는 스위치 스택 FET들이 오프 상태에 있을 때, GIDL 전류가 드레인 단자들로 흘러서 FET들의 바디 단자들 밖으로 흐르기 때문이다. 다시 말해서, 드레인-소스 저항기(RDS1)에서 드레인-소스 저항기(RDSn)로 진행하면서, 드레인-소스 저항기 래더의 다양한 노드들에서의 평균 DC 전압들이 감소한다. 또한 도 3a에 도시된 다이오드 스택(301)은 다이오드 스택(201)과는 달리, 드레인-소스 저항기 래더의 하나 이상의 드레인-소스 저항기들의 양단에 연결되고 다이오드 스택(301)은 직렬 연결의 다이오드들(D1, ...DM)로 구성되며 단자들(A3, K3)을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 애노드 단자(A3)는 RF 포트(RF)에 연결되고, 캐소드 단자(K3)는 드레인-소스 저항기 래더 내의 접지 이외의 노드에 연결된다.3A illustrates an exemplary
도 2a 및 도 3a를 더 참조하면, 드레인이 양의 전압에서 바이어스되고 드레인-소스 래더에서 흐르는 전류와 바디 저항기 래더에서 흐르는 전류가 서로 반대되는 방향을 가지기 때문에 다이오드 스택들이 서로 반대되는 극성들로 구현된다는 점을 제외하고는, 다이오드 스택(301)의 기능은 다이오드 스택(201)과 관련하여 앞서 설명된 것과 유사하다. 작동 상태들에서, FET 스위치 스택(300A)이 오프 상태에 있는 경우, 인가된 RF 신호의 양의 스윙 동안에, 다이오드 스택(301)은 ON 상태(도통)에 있으며, 이에 따라 드레인-소스 저항기 래더를 통해 흐르는 바람직하지 않는 GIDL 전류에 대해 RF 포트(RF)를 통한 소스 경로를 생성한다. 인가된 RF 신호의 음의 스윙 동안에는, 다이오드 스택(301)이 오프 상태(비-도통)에 있다.2A and 3A, since the drain is biased at a positive voltage and the current flowing in the drain-source ladder and the current flowing in the body resistor ladder have opposite directions, the diode stacks are implemented with opposite polarities. The function of
도 3b는 도 3a의 드레인-소스 저항기 래더 내 노드들의 DC 전압 대 스택 내 이러한 노드들 위치의 변화를 보여준다. 곡선들(320, 330)은 각각 본 개시의 교시들의 구현(즉, 도 3a의 다이오드 스택(301)의 구현)이 없는 경우와 있는 경우의 변화들을 나타낸다. 앞에서 언급한 바와 같이, 다이오드 스택의 구현이 없는 경우, DC 전압은 스택 내 위치의 증가 함수이다. 또한 도시된 바와 같이, 다이오드 스택의 구현이 있는 경우, 위치와 관련된 DC 전압의 요소별 변화가 훨씬 적다: 곡선이 더 평평해지고 전압 분포가 더 균일해진다.FIG. 3B shows the DC voltage of nodes in the drain-source resistor ladder of FIG. 3A versus the variation of the location of these nodes in the stack.
도 3c는 본 개시의 추가 실시예에 따른 예시적인 FET 스위치 스택(300C), 특히 적어도 4개의 스위치의 스택을 도시한 것이다. FET 스위치 스택(300C)은 양의 로직으로 기능하며, FET 스위치 스택(300C)이 GIDL 전류의 부정적인 영향을 더 극복하기 위해 다이오드 스택(301)과 인 탠덤으로 작동하는데 사용되는 다이오드 스택(302)을 더 포함한다는 것을 제외하고는, 그 작동 원리가 FET 스위치 스택(300A)과 관련하여 설명된 것과 유사하다. 작동 상태들에서, FET 스위치 스택(300C)이 오프 상태에 있는 경우, 인가된 RF 신호의 음의 스윙 동안에, 다이오드 스택(302)이 턴 온되어 바람직하지 않은 GIDL 전류에 대해, 접지를 통한 소스 경로를 제공한다. 다이오드 스택(302)은 인가된 RF 신호의 양의 스윙 동안에 오프 상태에 있다. 이전에 설명한 것과 유사하게, 스택(302)을 추가하면 구조에 더 많은 대칭성이 제공되며, 이에 따라 전체 비선형 왜곡 성능이 향상된다.3C illustrates an exemplary
도 2a, 3a, 3c에 도시된 실시예들에서는, FET 스위치 스택들이 션트(shunt) 구성에 따라, 즉 RF 단자와 기준 또는 접지 단자 사이에 구현된다. 그러나, 본 개시의 교시들은 FET 스위치 스택이 직렬 구성에 기초하여, 즉 2개의 RF 단자 사이에 구현되는 시나리오들에서 동등하게 적용 가능하다. 도 4a는 본 개시의 실시예들에 따른 FET 스위치 스택(400A), 특히 적어도 4개의 스위치의 스택을 도시한 것이다. FET 스위치 스택(400A)은 기본적으로 도 2a의 FET 스위치 스택(200A)과 동일하지만 직렬 구성으로 구현된다. RF 신호는 RF 포트(RF1)에서 입력되고 RF 포트(RF2)에서 출력된다. FET 스위치 스택(400A)의 직렬 구성을 고려하여 더 나은 대칭성을 위해, 바이어스 전압(VG, VB)은 도 2a의 FET 스위치 스택(200A)에서와 같은 래더들의 하단이 아닌 각 게이트 및 바디 래더들의 중간에 인가된다. 바람직한 실시예에서, 작동 중에 FET 스위치 스택(400A)이 오프 상태에 있는 경우, 바이어스 전압들(VG, VB)은 음의 바이어스 전압들일 수 있다.In the embodiments shown in Figures 2a, 3a and 3c, the FET switch stacks are implemented according to a shunt configuration, ie between the RF terminal and the reference or ground terminal. However, the teachings of this disclosure are equally applicable in scenarios where a FET switch stack is implemented based on a series configuration, ie between two RF terminals. 4A illustrates an
도 4b는 본 개시의 실시예들에 따른 FET 스위치 스택(400B), 특히 적어도 4개의 스위치의 스택을 도시한 것이다. FET 스위치 스택(400B)은 기본적으로 도 3c의 FET 스위치 스택(300C)과 동일하지만 RF1-RF2 직렬 구성으로 구현된다. RF 신호는 RF 포트(RF1)에서 입력되고 RF 포트(RF2)에서 출력된다. FET 스위치 스택(400B)의 직렬 구성을 고려하여 더 나은 대칭을 위해, 바이어스 전압(VG, VD)은 도 3c의 FET 스위치 스택(300C)에서와 같은 래더들의 하단이 아닌 각 게이트 및 드레인-소스 래더들의 중간에 인가된다. 바람직한 실시예에서, 작동 중에 FET 스위치 스택(400B)이 오프 상태에 있을 경우, 바이어스 전압(VG)은 약 0V이며 바이어스 전압(VD)은 양의 바이어스 전압일 수 있다.4B illustrates an
도 5a는 본 개시의 추가 실시예에 따른 예시적인 FET 스위치 스택(500A)을 도시한 것이다. 도 5a의 스위치 스택(500A)의 구조 및 기능은 아래에서 상세히 설명될 일부 추가 소자들 및 기능들을 제외하고는 도 2a의 스위치 스택(200A)에 대해 설명된 것과 유사하다.5A illustrates an exemplary
FET 스위치 스택(500A)은 다이오드 스택들(501A 및 502A)을 포함하며, 이들 각각은 바디 저항기 래더의 하나 이상의 저항기들의 양단에 커플링된다. 본 개시의 실시예들에 따르면, 다이오드 스택(501A)은 다이오드 스택(501A)이 바디 저항기 래더에 커플링되는 단자들(A1, K1)을 갖는, 직렬 연결된 하나 이상의 다이오드들(D1, ...DM)로 구성된다. 다이오드(D1)를 바디 저항기 래더에 연결하는 저항기(R0)는 선택 사항이며, 즉 저항기(R0)가 사용되지 않는 경우, 다이오드(D1)는 바디 저항기 래더에 직접 연결된다. 다이오드 스택(502A)은 다이오드 스택(302A)이 바디 저항기 래더에 연결되는 단자들(A2, K2)을 갖는, 직렬 연결된 하나 이상의 다이오드들(D'1,..., D'N)로 구성된다. 다이오드(D'k)를 바디 저항기 래더에 연결하는 저항기(R0')는 선택 사항이다.
이전 실시예들에서 이미 언급한 바와 같이, 다이오드라는 용어는 다이오드 그 자체뿐만 아니라 다이오드로 연결된 트랜지스터들을 의미하는 데에도 사용될 것이다. 도 5a를 계속 참조하면, 본 실시예에서도 다이오드 스택(501A)에 사용되는 직렬로 연결된 다이오드의 수는, 최대 양의 전압 RF 신호가 FET 스위치 스택(500A)에 인가되고 다이오드 스택(501A)이 오프 상태에 있고, 다이오드 스택(501A)의 각 다이오드의 노드들의 양단 전압이 다이오드의 전압 신뢰성 한계 내에 있기만 하다면 달라질 수 있다. 유사한 고려 사항들이 다이오드 스택(502A)에 적용된다.As already mentioned in the previous embodiments, the term diode will be used to mean the diode itself as well as the diode-connected transistors. Still referring to FIG. 5A , the number of diodes connected in series used in the
도 5a에 도시된 실시예에 따르면, FET 스위치 스택(500A)은 선택 사항인 저항기(R1)와 직렬로 배열된 "수평" 또는 "가로(rung)" 다이오드(D0) 및 선택 사항인 저항기(RF)와 직렬로 배열된 수평 또는 가로 다이오드(D0')를 더 포함한다. 저항기(R1)와 다이오드(D0)의 직렬 조합은 한쪽 단부가 바디 저항기 래더의 노드(P1)에 연결되고, 다른쪽 단부가 "수직" 또는 "레일(rail)" 다이오드 스택(501A)의 노드(P2)에 연결된다. 저항기(R1')와 다이오드(D0')의 직렬 조합은 한쪽 단부가 바디 저항기 래더의 노드(P3)에 연결되고, 다른쪽 단부가 "수직" 또는 "레일" 다이오드 스택(502A)의 노드(P4)에 연결된다.According to the embodiment shown in FIG. 5A, the
가로 다이오드들(DO, DO')의 존재는 레일 다이오드들의 스택들(501A, 502A)에 의해 제공되는 방전 경로들(510A, 511A)에 추가되는 FET 스위치 스택의 오프 상태 동안 GIDL 전류에 대한 방전 경로(513A, 512A)를 제공한다. 나중에 더 상세히 설명되는 바와 같이, FET 스위치 스택이 오프 상태에 있을 경우, 바람직하지 않은 GIDL 전류를 적어도 부분적으로 전달하기 위해 음의 RF 신호 스윙 동안에 2개의 전류 방전 경로(510A, 513A)가 형성된다. 유사하게, 양의 RF 신호 스윙 동안에, 그러한 스윙 중에 생성되는 GIDL 전류를 접지로 전달하기 위해 2개의 전류 방전 경로(511A, 512A)가 형성된다.The presence of transverse diodes DO and DO' is a discharge path for the GIDL current during the off state of the FET switch stack which is added to the
본 개시의 교시들에 따르면, 도 5a의 FET 스위치 스택(500A)은 션트(도시된 바와 같음) 또는 직렬(하단이 기준 전압 대신 RF 포트에 커플링되는 경우) 구성 모두에서 구현될 수 있다. 또한, 도 5a를 계속 참조하면, 본 개시의 교시들에 따라:In accordance with the teachings of this disclosure, the
● 바디 저항기 래더의 상단으로부터 하단으로 진행하여, 노드들(P1, P3)이 바디 저항기 래더 내 임의의 지점에 위치할 수 있고● Proceeding from the top of the body resistor ladder to the bottom, nodes P1 and P3 can be located at any point in the body resistor ladder and
● 노드(P2)는 다이오드 스택(501A) 하단에 있는 다이오드(D1)의 캐소드와 다이오드 스택(501A)의 상단에 있는 다이오드(DM)의 애노드 사이의 임의의 지점에나 위치할 수 있고● Node P2 may be located anywhere between the cathode of diode D1 at the bottom of
● 노드(P4)는 다이오드 스택(501A)의 하단에 있는 다이오드(D'N)의 애노드와 다이오드 스택(502A) 상단에 있는 다이오드(D'1)의 캐소드 사이의 임의의 지점에 위치할 수 있고- node P4 may be located anywhere between the anode of diode D'N at the bottom of
● 저항기들(RB1, ..., RBn+1) 중의 임의의 저항기가, 공통 연결 지점들이 탭핑(tapping) 지점들의 역할을 하는 두 개 이상의 직렬 저항기로 분할될 수 있다. 노드들(P1, P3)이 이러한 탭핑 지점들에 위치할 수도 있다. 일 예로서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 바디 저항기들(RB2, RB3)의 직렬 조합이 트랜지스터들(T1, T2)의 바디들의 양단에 커플링된다. 이 예에서는, 노드(P3)가 바디 저항기들(RB2, RB3) 사이에 있다.• Any of the resistors RB 1 , ..., R Bn+1 can be divided into two or more series resistors with common connection points serving as tapping points. Nodes P1 and P3 may be located at these tapping points. As an example, as shown in FIG. 5A, a series combination of body resistors RB2 and RB3 is coupled across the bodies of transistors T1 and T2. In this example, node P3 is between body resistors RB2 and RB3.
● 다음 단락에서도 언급되는 바와 같이, 다이오드들(DO, DO')에 추가되는 가로 다이오드들(및 선택 사항인 관련 저항기들)을 도입함으로써, 경로들(512A, 513A)에 추가되는 추가 경로들이 고안될 수 있다.- As also mentioned in the next paragraph, additional paths are devised that are added to
도 5a를 계속 참조하면, 단순함과 예시의 목적을 위해, FET 스위치 스택(500A)의 상부에는, 바디 저항기 래더 상의 노드(즉, P1)를 다이오드 스택(501A) 내의 대응하는 노드(P2)에 연결하는 하나의 저항기-다이오드 쌍(R1, DO)만이 도시되어 있다. 유사하게, 바디 저항기 래더 상의 노드(즉 P3)를 다이오드 스택(502A) 내의 대응하는 노드(P4)에 연결하는 하나의 저항기-다이오드 쌍(R1', DO')만이 또한 FET 스위치 스택(500A)의 하부에 도시되어 있다. 그러나, 이러한 가로 다이오드들 또는 가로 다이오드-저항기 조합들 중 2개 이상이 바디 저항기 래더의 2개 이상의 노드를 다이오드 스택(501A)의 대응하는 노드들에 커플링하고 및/또는 이러한 가로 다이오드들 또는 가로 다이오드-저항기 조합들 중 2개 이상이 바디 저항기 래더의 2개 이상의 노드를 다이오드 스택(502A)의 대응하는 노드들에 커플링하는 다른 실시예들이 상정될 수도 있다. 추가의 다이오드들 및/또는 다이오드-저항기 쌍들은 추가의 전류 방전 경로들을 생성하며, 이에 따라 바람직하지 않은 GIDL 전류의 부정적인 영향을 더 감소시키게 된다.With continued reference to FIG. 5A , for purposes of simplicity and illustration, at the top of the
위에서 개시된 개념을 보다 명확하게 하기 위해, 도 5a의 FET 스위치 스택(500A)의 예시적인 구현의 일부를 도시하는 도 5b를 참조한다. 단순화를 위해, FET 스위치 스택의 일부만 도시된다. 다이오드 스택(501B)은 도 5a의 다이오드 스택(501A)의 예시적인 구현이며 다이오드들(D1,...,D6)을 포함한다. 바디 저항기들(RB11, ..., RB15)을 포함하는 바디 저항기 래더의 일부가 또한 도시되어 있다. 이 예시적인 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 2개의 저항기-다이오드 쌍들((R11, D01) 및 (R12, D02))은 저항기 바디 래더 상의 2개의 각각의 노드를 다이오드 스택(501B) 내의 대응하는 노드들에 커플링한다.To further clarify the concepts disclosed above, reference is made to FIG. 5B which illustrates a portion of an exemplary implementation of the
도 5c는 본 개시의 교시들에 따른 예시적인 그래프를 도시한 것이다. 곡선(550)은 도 5a의 RF 포트(RF)를 통해 수신된 RF 신호의 진폭 대 시간을 나타내며, 이 시간은 양의 RF 신호 스윙(왼쪽)과 음의 RF 신호 스윙(오른쪽)으로 구성된다. 도 5a, 5b 및 5c를 참조하면, FET 스위치 스택(500A)이 오프 상태에 있는 경우 RF 신호의 음의 스윙의 제 1 시간 간격(ΔT1) 동안, 다이오드 스택(501B)이 턴 온되며, 이에 따라 RF 포트(RF)를 통한, 방향(510B)으로의, 저항기(R0)를 지나는 GIDL 전류에 대한 제 1 방전 경로를 생성한다. 또한, 제 2 시간 간격(ΔT2) 동안에, 다이오드(D02)가 턴 온됨으로써, RF 포트(RF)를 통한, 방향(514B)으로의, 저항기(R12)를 지나는 GIDL 전류에 대한 추가의 제 2 방전 경로를 생성할 수 있다. 제 3 시간 간격(ΔT3) 동안, 다이오드(D01)가 턴 온됨으로써, RF 포트(RF)를 통한, 방향(513B)으로의, 저항기(R11)를 지나는 GIDL 전류에 대한 제 3 방전 경로를 생성할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 방향(510B)의 제 1 방전 경로는 시간 간격들(ΔT1,ΔT2,ΔT3) 동안 활성이고, 제 2 방전 경로(514B)는 시간 간격들(ΔT2,ΔT3) 동안 활성이고, 제 3 방전 경로(513B)는 시간 간격(ΔT3) 동안 활성이다. 다시 말해, 이러한 바람직한 실시예에서, RF 전압의 음의 스윙 동안, 다양한 다이오드들이 다음과 같은 순서로 서로 다른 시간들에서 턴 온된다: 다이오드 스택(501B)이 먼저 턴 온된 다음, 다이오드(D02)가 나중에 턴 온되며, 마지막으로 다이오드(D01)가 턴 온된다.5C depicts an example graph in accordance with the teachings of this disclosure.
앞서 도 5b에 도시된 것과 유사하게, 도 5d는 도 5a의 FET 스위치 스택(500A)의 예시적인 구현의 다른 부분을 도시한 것이다. 단순화를 위해, FET 스위치 스택의 일부만 도시된다. 도 5a의 다이오드 스택(501A)의 예시적인 구현인 다이오드 스택(501D)은 다이오드들(D1', ..., D5')을 포함한다. 바디 저항기들(RB11', ..., RB14')을 포함하는 바디 저항기 래더의 부분이 또한 도시되어 있다. 이 예시적인 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 2개의 저항기-다이오드 쌍들((R11', D01') 및 (R12', D02'))은 저항기 바디 래더 상의 2개의 각각의 노드들을 다이오드 스택(501D) 내의 대응하는 노드들에 커플링한다.Similar to previously shown in FIG. 5B, FIG. 5D shows another portion of an exemplary implementation of the
앞서 도 5c에 도시된 것과 유사하게, 도 5e는 본 개시의 교시들에 따른 예시적인 그래프를 도시한 것이다. 곡선(550)은 도 5a의 RF 포트(RF)를 통해 수신된 RF 신호 진폭 대 시간을 나타낸다. 도 5a, 5d 및 5e를 참조하면, FET 스위치 스택(500A)이 오프 상태에 있는 경우 RF 신호의 양의 스윙의 제 1 시간 간격(ΔT1') 동안, 다이오드 스택(501D)이 턴 온됨으로써, 접지를 통한, 방향(511D)으로의, 저항기(RO')를 지나는 GIDL 전류에 대한 제 1 방전 경로를 생성한다. 또한, 제 2 시간 간격(ΔT2') 동안, 다이오드(D01')가 턴 온됨으로써, 접지를 통한, 방향(515D)으로의, 저항기(R11')를 지나는 GIDL 전류에 대한 제 2 방전 경로를 생성할 수 있다. 제 3 시간 간격(ΔT3') 동안, 다이오드(D02')가 턴 온됨으로써, 접지를 통한, 방향(516D)으로의, 저항기(R12')를 지나는 GIDL 전류에 대한 제 3 방전 경로를 생성할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 그리고 도 5e에 도시된 바와 같이, 방향(511D)의 제 1 방전 경로는 시간 간격들(ΔT1',ΔT2',ΔT3') 동안 활성이고, 제 2 방전 경로(515D)는 시간 간격들(ΔT2',ΔT3') 동안 활성이고, 제 3 방전 경로(516D)는 시간 간격(ΔT3') 동안 활성이다. 다시 말해, 이러한 바람직한 실시예에서, RF 전압의 양의 스윙 동안, 다양한 다이오드들이 다음과 같은 순서로 서로 다른 시간들에서 턴 온된다: 다이오드 스택(501D)이 먼저 턴 온된 다음, 다이오드(D01')가 나중에 턴 온되며, 마지막으로 다이오드(D02')가 턴 온된다. 다음의 예시적인 실시예에서는, 이러한 순서가 발생하기 위한 조건들에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.Similar to previously shown in FIG. 5C , FIG. 5E depicts an example graph in accordance with the teachings of this disclosure.
도 5f는 도 5a의 FET 스택(500A)의 예시적인 구현의 일부를 도시한다. 다이오드 스택(501F)을 턴 온하기 위해 노드(A)에 필요한 최소 RF 전압은 다음과 같이 계산될 수 있다:5F shows a portion of an exemplary implementation of the
VA = 6Vth V A = 6Vth
여기서 Vth는 6개의 다이오드(D1, D6) 각각의 임계 전압을 나타내며, (R0)의 존재에 의해 도입된 전압 강하는 단순화를 위해 고려되지 않았다. 노드(A)에서 RF 전압(VA)을 갖는 경우, 노드(B)에서의 전압(VB)은 다음과 같이 계산될 수 있다:Here, V th represents the threshold voltage of each of the six diodes D1 and D6, and the voltage drop introduced by the presence of (R0) is not considered for simplicity. With an RF voltage (V A ) at node A, the voltage (V B ) at node B can be calculated as:
그러나, 이러한 방전 경로에는 5개의 다이오드(하나는 수평, 네 개는 수직)가 존재하기 때문에, 방전 경로(515F)를 활성화하는데 필요한 최소 전압, 즉 다이오드들(DO, DI, ...D4)을 턴 온하는데 필요한 최소 전압은 5Vth가 된다. 상기 내용에 따라, 도 5c의 표현과 일관되게, 방전 경로(511F)가 방전 경로(515F) 이전에 먼저 활성화될 것이며, 여기서 간격 ΔT1의 지속 기간은 간격 ΔT2의 지속 기간보다 더 길다.However, since there are five diodes (one horizontal and four vertical) in this discharge path, the minimum voltage required to activate the
상기 개시된 개념의 관점에서, 당업자는 응용에 따라, 바디 저항기 래더에 걸친 전압 분할, 방전 경로의 수 및 각 경로에 사용되는 다이오드의 수와 같은 다양한 설계 파라미터를 조정함으로써, 바람직하지 않은 GIDL 전류에 대응하기 위해 복수의 방전 경로를 턴 온하기 위한 원하는 조건들(양의 및 음의 스윙 동안의 시간 및 RF 진폭)을 달성할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이를 통해 어려운 성능 요구 사항에 직면할 시에 더 많은 설계 유연성을 제공하게 된다.In view of the concepts disclosed above, one skilled in the art can, depending on the application, adjust various design parameters such as the voltage division across the body resistor ladder, the number of discharge paths and the number of diodes used in each path to counteract undesirable GIDL currents. It will be appreciated that the desired conditions (time and RF amplitude during positive and negative swings) can be achieved for turning on the plurality of discharge paths in order to do so. This provides more design flexibility when facing difficult performance requirements.
위의 단락들에서 언급한 바와 같이, 각각의 가로 다이오드, 및 가능하게는 레일 다이오드 스택의 최상단 및 최하단 다이오드들이 저항기를 통해 바디 래더에 커플링될 수 있다. 이러한 저항기들의 존재는 전류 제한 목적을 위한 것이다. 예를 들어, 도 5c 및 5e에 도시된 바와 같이, 둘 이상의 다이오드 경로가 도통되는 RF 신호의 양의 및 음의 스윙들 동안에 시간 간격들이 있게 되며(예를 들면, 간격(ΔT2) 동안 2개의 다이오드 경로, 간격(ΔT3) 동안 3개의 다이오드 경로), 레일 다이오드 스택 상에 대응하는 추가 전류 스트레스를 갖는다. (R0, R0'), (R1, R1'), (R11, R12) 등과 같은 잠재적인 저항기들의 존재는 당업자가 본 개시의 다이오드 경로들의 특정 구현들 및 설계 요구들에 따라 전류의 총량을 제한할 수 있도록 하는 툴을 제공하는 역할을 한다.As mentioned in the paragraphs above, each horizontal diode, and possibly the top and bottom diodes of the rail diode stack, may be coupled to the body ladder through a resistor. The presence of these resistors is for current limiting purposes. For example, as shown in FIGS. 5C and 5E , there are time intervals during the positive and negative swings of the RF signal in which two or more diode paths conduct (e.g., two diode path, three diode paths during the interval (ΔT 3 ), with corresponding additional current stress on the rail diode stack. The presence of potential resistors such as (R0, R0'), (R1, R1'), (R11, R12), etc. will allow one skilled in the art to limit the total amount of current depending on the specific implementations and design needs of the diode paths of this disclosure. It serves as a tool to enable
FET 스위치 스택(500A)과 관련하여, 본 개시의 교시들에 따른 실시예들은 다이오드 스택들(501A, 502A) 중 하나만 존재하는 경우도 상정할 수 있다. 그러한 실시예들의 예가 도 5g 및 5h에 주어져 있다.With respect to the
도 6은 본 개시의 추가 실시예에 따른 예시적인 FET 스위치 스택(600)을 도시한 것이다. FET 스위치 스택(600)의 작동 원리는 저항기-다이오드 쌍(R1, D0)이 다이오드 스택(601) 내의 노드에 연결되는 대신에, 별도의 직렬 스택의 다이오드들(Dm+1,...,Dw)을 통해 RF 포트(RF)에 커플링된다는 점을 제외하고는, 도 5의 FET 스위치(500A)와 관련하여 개시된 것과 유사하다. 유사하게, 저항기-다이오드 쌍(R1', DO')은 다이오드 스택(401) 내의 노드에 연결되는 대신에, 별도의 직렬 스택의 다이오드들(D'k+1, ..., D'q)을 통해 접지(또는 하단 RF 포트)에 커플링된다. 소자들(601, 602, 610, 611, 612, 613)은 각각의 도 5a의 소자들(501A, 502A, 510A, 511A, 512A, 513A)의 대응 구성들이다. 도 5a-5h와 관련하여 이전에 설명된 모든 교시들은 도 6의 실시예에 동일하게 적용 가능하다.6 illustrates an exemplary
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 그래프(700)를 도시한 것이며, 도 5a-5h 및 도 6에서 설명된 교시들의 적용 전후의 GIDL 전류 대 인가된 RF 진폭의 변화를 나타낸다. 곡선(710)은 하나의 방전 경로만이 구현된 경우에 해당한다. 도 2a의 FET 스위치 스택(200A)이 이 경우에 대한 예이다. 반면에, 곡선(720)은 바디 저항기 래더 상의 노드를 다이오드 스택 내의 각각의 노드에 커플링하는 하나의 저항기-다이오드 쌍의 추가에 의해 2개의 전류 방전 경로가 구현되는 경우를 나타낸다. 도 5a의 FET 스위치 스택(500A)이 이 경우에 대한 예이다. 알 수 있는 바와 같이, 저항기-다이오드 쌍을 사용하여 추가 방전 경로를 부가함으로써, GIDL 전류가 억제되고 상대적으로 평활화되었다. 이러한 추가 경로의 존재는 스위치 스택의 비선형 성능을 향상시킬 수 있는 능력을 가지고 있으며, 스택 전체에 걸쳐 보다 균형 잡힌 전압 분배를 제공할 수 있는 능력을 가지고 있다.FIG. 7 depicts an
도 2a의 RF 스위치(200A) 및 도 5a의 RF 스위치(500A)를 참조하면, 앞서 언급한 바와 같이, 단순화를 위해 도 2a 및 도 5a에 도시되지 않은 바이어스 전압 생성 회로에 의해서 바이어스 전압들(VB, VG)이 생성된다. 도 8은 RF 스위치들(200A, 500A)을 나타내는 RF 회로(800)를 도시한 것이며, 여기서 바이어스 전압 생성 회로(801)는 이러한 RF 스위치들의 코어로부터 분리되는 것으로 도시되어 있다. 본 명세서 전반에 걸쳐 "바디 전류 관리(body current management)"라는 용어는 바람직하지 않은 GIDL 전류에 대응하는 메커니즘을 의미한다. 일 예로서, 도 2a를 참조하면, 다이오드 스택들(201, 202)의 조합이 이러한 메커니즘을 제공한다. 추가 예로서, 도 5a를 참조하면, 이러한 메커니즘은 저항기-다이오드 쌍(R1, DO), 저항기(R0) 및 다이오드 스택(501A), 저항기-다이오드 쌍(R1', DO'), 저항기(R0') 및 다이오드 스택(511A)의 조합에 의해 제공된다. RF 회로(800)에 도시된 바와 같이, 소자(802)는 바이어스 전압 생성 회로(801)로부터 바이어스 전압들(VB, VG)을 수신하는 RF 스위치(예를 들어, 도 5a의 RF 스위치 스택(500A) 또는 도 2a의 RF 스위치 스택(200A))을 나타낸다. 또한 RF 회로(800)에 도시된 바와 같이, 바이어스 전압 생성 회로(801)는 바람직하지 않은 GIDL 전류로 인해 바이어스 전압 생성 회로(801)에 의해 소싱되는 전류를 나타내는 전류(Iss)의 소스이기도 하다.Referring to the
도 2a 및 도 5a의 RF 스위치들(200A, 500A)을 추가로 참조하면, 앞에서 언급한 바와 같이, RF 스위치의 오프 상태 동안 더 높은 음의 바이어스 전압(VB)이 있을수록, 이러한 스위치의 전체 선형성 성능이 더 좋아진다. 그러나, 이것은 도 8에 일반적으로 도시된 바와 같은 바이어스 전압 생성 회로(801)에 대한 더 복잡한 설계의 비용을 수반하며, 더 많은 공간을 차지하고 더 많은 전력을 소모하게 된다. 반면에, 바이어스 전압 생성 회로(801)의 보다 컴팩트한 설계를 구현하면 바람직하지 않게 비선형 성능이 저하되고 RF 스위치의 전력 처리 능력이 악화될 수 있다.Referring further to the RF switches 200A and 500A of FIGS. 2A and 5A , as mentioned earlier, the higher the negative bias voltage (VB) during the off state of the RF switch, the greater the overall linearity of such a switch. Performance gets better. However, this entails the cost of a more complex design for the bias
바이어스 전압들(VB, VG)에 대한 예시적인 값은 RF 스위치 스택이 오프 상태일 때 -3V이다. 본 개시의 일부 실시예들에 따르면, 오프 상태 동안 RF 스위치 스택에 더 낮은 음의 바이어스 전압(VB), 예를 들어 -2V가 제공될 수 있는 RF 스위치들이 상정될 수 있다. 이러한 실시예들에서 바디 전류 관리는 적어도 더 높은 RF 신호 진폭들을 인가할 때, FET 스위치 스택 내의 트랜지스터들의 바디 바이어스 전압들이 RF 신호에 의해서, 바이어스 전압 생성 회로(801)를 통해 제공되는 것(예를 들어 -2V)보다 더 높은 음의 전압들(예를 들어, -3V)로 전하 펌핑되도록 구현될 수 있다. 그 결과, RF 스위치 스택의 비선형 성능 및 전력 처리 능력을 손상시키지 않으면서 DC 전력 소모가 적은 보다 컴팩트한 바이어스 전압 생성 회로(801)가 구현될 수 있다. 즉, 지금까지 RF 스위치 스택 설계의 일부로서 개시된 다이오드 기반 바디 전류 관리 방법들을 구현함으로써, RF 스위치 스택의 전체 선형성 성능을 해치지 않으면서 더 작고 덜 복잡하며 더 저렴한 바이어스 전압 생성 회로의 사용이 가능하게 된다.An exemplary value for the bias voltages (VB, VG) is -3V when the RF switch stack is in an off state. According to some embodiments of the present disclosure, RF switches may be envisioned in which a lower negative bias voltage (VB) may be provided to the RF switch stack during the off state, for example -2V. Body current management in these embodiments is such that, at least when applying higher RF signal amplitudes, the body bias voltages of the transistors in the FET switch stack are provided by the RF signal, through the bias voltage generation circuit 801 (e.g. For example, it may be implemented to be charge pumped to negative voltages higher than -2V (eg, -3V). As a result, a more compact bias
이전에 알려진 오프 상태에서의 스위치 스택들은 동일한 바디 및 게이트 바이어스 전압(즉, VB=VG)을 요구할 수 있다. 이러한 구성에는 몇 가지 이유가 존재한다. 첫째, 일반적으로 하나의 음의 공급 전압만 설계하는 것이 그보다 많은 전압을 설계하는 것보다 더 용이하다. 둘째, 바이어스 전압(VG)에 대해 더 높은 음의 값을 선택하면 FET가 더 깊은 오프 상태가 되고, 결과적으로 전력 처리가 개선된다. 마지막으로, 더 높은 음의 바이어스 전압(VB)은 선형성을 향상시킨다. 이러한 일반적인 기술과는 달리, 본 명세서에 개시된 교시들의 이점들 중 하나는, 스위치 스택들의 설계에 개시된 바와 같은 바디 전류 방법들을 포함함으로써, 전력 처리 요구 사항들에 어떠한 영향도 미치지 않으면서 음의 바이어스 전압 요구량이 감소(완화)된다는 것이다. 또한, 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 스위치 스택들은 더 높은 음의 바디 바이어스 전압이 인가될 때 더 나은 선형성 성능의 이점을 얻게 된다. 이것은 FET 스위치 스택 내의 트랜지스터들의 바디 바이어스 전압들이 바이어스 전압 생성 회로에 의해 제공되는 것보다 더 높은 음의 전압들로 RF 신호에 의해 전하 펌핑되기 때문에, 본 개시의 교시들에 의해서, 더 높은 음의 값들을 갖는 바이어스 전압들에 대해 설계할 필요없이 가능하게 된다. 당업자는 본 개시에 따른 접근 방식이 FET 스위치 스택의 오프 상태에서 게이트 바이어스 전압 및 바디 바이어스 전압의 개별적인 서로 다른 처리를 필요로 하며 따라서 제어 로직 노력이 추가되기 때문에 직관에 반한다는 것을 이해할 것이다. 다른 한편으로, 본 발명자들은 이러한 직관에 반하는 접근 방식이 위에서 약술한 이점들 및 이득들을 가져온다는 것을 발견하였다.Switch stacks in the previously known off state may require the same body and gate bias voltage (ie, VB = VG). There are several reasons for this configuration. First, it is generally easier to design for only one negative supply voltage than to design for more than that. Second, choosing a higher negative value for the bias voltage (VG) puts the FET in a deeper off state, resulting in improved power handling. Finally, a higher negative bias voltage (VB) improves linearity. Contrary to this common technique, one of the advantages of the teachings disclosed herein is to incorporate body current methods as disclosed in the design of switch stacks, thereby providing a negative bias voltage without any impact on power handling requirements. That is, demand is reduced (relaxed). Also, as mentioned earlier, these switch stacks benefit from better linearity performance when a higher negative body bias voltage is applied. This is because, with the teachings of this disclosure, the body bias voltages of the transistors in the FET switch stack are charge pumped by the RF signal to higher negative voltages than provided by the bias voltage generation circuitry. This becomes possible without the need to design for bias voltages with . Those skilled in the art will appreciate that the approach according to the present disclosure is counterintuitive because it requires separate and different handling of the gate bias voltage and body bias voltage in the off state of the FET switch stack, thus adding control logic effort. On the other hand, the inventors have discovered that this counterintuitive approach yields the advantages and benefits outlined above.
상기한 관점에서, 도 2a 및 5a를 추가로 참조하면, 본 개시의 교시들에 따라, 다음과 같은 실시예들이 제공될 수 있다:In view of the foregoing, and with further reference to FIGS. 2A and 5A , in accordance with the teachings of this disclosure, the following embodiments may be provided:
● 바이어스 전압들(VB, VG)은 같지 않으며● Bias voltages (VB, VG) are not the same
● 바디 바이어스 전압(VB)은 게이트 바이어스 전압(VG)보다 더 낮은 음의 전압이고● The body bias voltage (VB) is a negative voltage lower than the gate bias voltage (VG) and
● 바디 바이어스 전압(VB)은 게이트 바이어스 전압(VG)보다 적어도 1V만큼 더 낮은 음의 전압이고● The body bias voltage (VB) is a negative voltage lower than the gate bias voltage (VG) by at least 1V, and
● 바디 바이어스 전압(VB)은 조정 가능하고● Body bias voltage (VB) is adjustable and
● 바디 바이어스 전압(VB)은 FET 스위치 스택의 원하는 전체 비선형 성능 및/또는 전력 처리 요구 사항에 따라 조정되고● The body bias voltage (VB) is adjusted according to the desired overall nonlinear performance and/or power handling requirements of the FET switch stack.
● 바디 바이어스 전압(VB)은 도 2a의 다이오드 스택들(201, 202) 또는 도 5a의 다이오드 스택들(501A, 502A)의 다이오드 수 및/또는 각각의 RF 스위치 스택들 내에서의 이러한 다이오드 스택들의 위치에 따라 조정된다.The body bias voltage (VB) is the number of diodes in the diode stacks 201 and 202 of FIG. 2A or the
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 바이어스 전압 생성 회로(900)를 도시한 것이다. 바이어스 전압 생성 회로(900)는 도 8의 바이어스 전압 생성 회로(801)의 예시적인 구현이며, 다단 전하 펌프 스위치 블록(901), LDO(low drop-out) 전압 변환기(902), 저항 분배기(903) 및 발진기(904)를 포함한다. 다단 전하 펌프 스위치 블록(901)은 전하 펌프 스위치 블록들(SW1, SW2, SW3)을 포함한다. LDO(902)는 트랜지스터(TO)에 연결된 OTA(operational transconductance amplifier)(905)를 포함한다. 작동 상태들에서, 충전 펌프 스위치(SW1, SW2, SW3)의 출력에서 각각 내림차순(즉, 더 낮은 음으로부터 더 높은 음으로)으로 서로 다른 음의 전압 레벨들(V_NEG1, V_NEG2, VSS)이 생성된다. 즉, V_NEG1이 이 회로에 의해 생성되는 가장 낮은 음의 바이어스 전압이며, VSS가 가장 큰 음의 바이어스 전압이다.9 illustrates a bias
또한 도 9에 도시된 바와 같이, 음의 전압(VSS)은 저항 분배기(903)의 상단부를 통해 OTA(905)의 제 1 입력으로 피드백된다. 저항 분배기(903)의 하단부는 예를 들어 밴드갭 기준 전압 회로(미도시)로서, 생성될 수 있는 기준 전압(VBG)을 수신한다. 제 1 입력에서 수신된 전압과 제 2 입력에서의 기준 전압(예를 들면, 접지) 간의 차이에 기초하여, OTA(905)는 출력에서 신호를 생성하여 트랜지스터(TO)의 도통을 제어함으로써 전하 펌프 스위치 블록(901)의 입력에 인가되는 전압(V_LDO)을 조절한다. 발진기(904)는 바이어스 전압 생성 회로(900)의 출력 전류 공급을 조정하는 역할을 하는 가변 레이트 클록을 포함한다.Also, as shown in FIG. 9 , the negative voltage VSS is fed back to the first input of the
도 2a, 5a 및 도 8-9를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따라, 출력 바이어스 전압들(V_NEG1, V_NEG2) 중 임의의 전압이 바디 바이어스 전압(VB)으로서 사용될 수 있으며, 음의 전압(VSS)은 본 출원의 이전 도 2a, 도 5a, 도 5g, 도 5h 및 도 6에 도시된 임의의 회로에 대한 게이트 바이어스 전압(VG)으로서 사용될 수 있다. 다음에서는, 도 2a, 도 5a, 도 5g, 도 5h 및 도 6에서 이전에 도시된 바디 전류 관리 기술을 구현하면서 바디 바이어스 전압을 더 낮은 음의 전압 값들로 설정하는 상기 개시된 방법들의 이점들을 더 강조하여 나타내기 위해 일부 예시적인 그래프들이 제시될 것이다.Referring to FIGS. 2A, 5A and 8-9, according to an embodiment of the present disclosure, any voltage among the output bias voltages V_NEG1 and V_NEG2 may be used as the body bias voltage VB, and a negative voltage (VSS) may be used as the gate bias voltage (VG) for any of the circuits shown in FIGS. 2A, 5A, 5G, 5H, and 6 prior to this application. In the following, further emphasis is placed on the advantages of the disclosed methods of setting the body bias voltage to lower negative voltage values while implementing the body current management technique previously shown in FIGS. 2A, 5A, 5G, 5H and 6. Some exemplary graphs will be presented to illustrate this.
도 2a, 도 5a 및 도 8-9를 더 참조하면, 도 10은 각각 바디 전류 관리를 구현하지 않고 구현하여 얻은 성능 결과들을 나타내는 두 세트의 곡선들(1001, 1002)을 포함하는 그래프들(1000)을 보여준다. 곡선들(1001)은 바디 전류 관리를 구현하지 않는 바디 바이어스 전압(VB)에 대한 전력 처리 FET 스위치들의 종속성을 나타낸다. 이 경우에 대한 예는 도 1a의 FET 스위치 스택(100)이다. 알 수 있는 바와 같이, FET 스위치 스택의 오프 상태 동안 바디 전류 바이어스 전압이 더 낮은 음의 값들로 증가함에 따라, 성능이 저하되고 FET 스위치는 더 낮은 전력 처리 능력을 나타낸다. 본 명세서 전반에 걸쳐, "전력 처리 능력"이라는 용어는 스위치 고장을 일으키지 않으면서 주어진 구성(예를 들면, 직렬 또는 션트) 및 RF 포트 임피던스 종단(예를 들면, 개방 또는 50옴)을 사용하여 오프 상태에서의 스위치 스택에 인가되는 최대 전력을 의미한다. 반면에, 곡선들(1002)은 본 개시의 교시들에 따른 바디 전류 관리가 구현되는 경우를 나타낸다. 이 경우에 대한 예시적인 FET 스위치 스택들은 각각 도 2a 및 5a의 FET 스위치 스택들(200A, 500A)이다. 알 수 있는 바와 같이, 바디 전류 관리를 구현한 후 전력 처리 능력이 향상되었으며, 특히 이 경우 인가되는 바이어스 전압(VB)에 대한 RF 스위치 스택의 전력 처리 능력의 종속성이 제거되었으며(즉, 1002 곡선들이 비교적 평평함), 이 경우 FET 스위치 스택들이 전력 처리 요구 사항들을 희생함 없이 본 개시의 직관에 반하는 교시들로부터 이익을 얻을 수 있다는 사실을 확인하였다. 각각의 곡선들(1001, 1002)은 부품 간 변화를 보여주는 서로 다른 스위치 스택에 각각 대응하는 두 개의 별도 플롯들을 포함한다.Referring further to FIGS. 2A , 5A and 8-9 , FIG. 10 is
도 11은 VB가 VSS보다 낮은 음의 값이고, 바디 전류 관리를 구현하지 않고 얻어진 성능 결과 및 구현하여 얻어진 성능 결과를 나타내는 4개 세트의 곡선들(1101, 1102, 1103, 1104)을 포함하는 그래프들(1100)을 보여준다. 곡선(1101)은 전류 관리를 구현하지 않은 경우의 바디 전류(Iss) FET 스위치 대 RF 피크 전압의 예시적인 변화를 나타내며, 바이어스 전압 VB는 바이어스 생성 레일에서 VSS보다 낮은 음의 전압(즉, VNEG1)에 연결된다. 곡선(1102)은 바디 전류 관리를 구현하지 않고, 바이어스 전압(VB)이 VSS에 연결되어 있는 경우의 바디 전류(Iss) FET 스위치들 대 RF 피크 전압의 예시적인 변화를 나타낸다. 곡선(1103)은 본 개시의 교시들에 따른 바디 전류 관리가 구현되고 바이어스 전압(VB)이 바이어스 생성 레일에서 VSS보다 낮은 음의 전압(즉, VNEG1)에 연결된 경우를 나타낸다. 곡선(1104)은 본 개시의 교시들에 따른 바디 전류 관리가 구현되고 바이어스 전압(VB)이 VSS에 연결된 경우를 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 곡선(1103)의 경우 바이어스 생성기가 처리해야 하는 최대 Iss는 곡선들(1101, 1102, 1104)에 비해 감소되었으며 따라서 바이어스 생성기의 복잡성 및 전력 소모 요구 사항을 감소시킨다.FIG. 11 is a graph containing four sets of
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 예시적인 RF 회로(1200)를 도시한 것이다. RF 회로(1200)의 작동 원리는 제어 회로(1303)의 추가를 제외하고는 도 8의 RF 회로(800)에 대해 설명된 것과 유사하다. 작동 상태들에서, RF 스위치(1202)가 오프 상태에 있을 때, RF 스위치(1202)의 원하는 선형성 성능에 따라, 제어 회로(1203)는 제어 신호(CTRL)를 발행하여 바디 바이어스 전압(VB)이 바이어스 전압 생성 회로(1201)에 의해 RF 스위치(1202)에 제공되어야 하는 레벨을 나타낸다.12 shows an
앞에서 이미 언급한 바와 같이, RF 스위치의 오프 상태 동안 바이어스 전압(VB)이 조정될 수 있다. 특히, RF 전력이 감소함에 따라, 다이오드들이 도통하지 않을 때 최적의 바디 전압 타겟 전압을 향해 더 큰 음의 전압으로 (VB)를 조정하는 것이 오프 모드에서 선형성을 유지하고 우수한 소 신호 격리를 유지하는데 유용할 수 있다. 이 백오프 상태에서, 관리해야 할 바디 전류는 일반적으로 크지 않다. 이러한 경우, (VB)는 가변 또는 불연속 단계들에 의해 조정될 수 있다. 이러한 조정 가능성은 예를 들어 아날로그 제어, 디지털 제어 레지스터 또는 오프 모드에서 스위치에 인가된 RF 전력의 함수로서 전압을 조정하는 RF 검출기의 디코딩된 출력에 의해 제어될 수 있다.As already mentioned above, the bias voltage VB can be adjusted while the RF switch is off. In particular, as the RF power decreases, tuning (VB) to a larger negative voltage towards the optimal body voltage target voltage when the diodes are not conducting helps to maintain linearity in the off mode and good small signal isolation. can be useful In this back-off state, the body current to manage is usually not large. In this case, (VB) can be adjusted by variable or discrete steps. This tunability can be controlled, for example, by an analog control, a digital control register, or the decoded output of an RF detector that adjusts the voltage as a function of RF power applied to the switch in off mode.
본 개시에서 사용되는 용어 "MOSFET"은 그 전압이 트랜지스터의 전도도를 결정하는 절연 게이트를 갖는 임의의 FET(field effect transistor)를 포함하고, 금속 또는 금속 유사체, 절연체 및/또는 반도체 구조체를 갖는 절연 게이트를 포함한다. "금속" 또는 "금속 유사체"라는 용어는 (알루미늄, 구리 또는 다른 금속, 또는 고도로 도핑된 폴리실리콘, 그래핀 또는 다른 전기 전도체와 같은) 적어도 하나의 전기 전도성 재료를 포함하고, "절연체"는 (실리콘 산화물 또는 다른 유전 재료와 같은) 적어도 하나의 절연 재료를 포함하고, "반도체"는 적어도 하나의 반도체 재료를 포함한다.As used in this disclosure, the term "MOSFET" includes any field effect transistor (FET) having an insulating gate whose voltage determines the conductivity of the transistor, and includes an insulating gate having a metal or metal analog, insulator, and/or semiconductor structure. includes The term "metal" or "metal analogue" includes at least one electrically conductive material (such as aluminum, copper or other metal, or highly doped polysilicon, graphene or other electrical conductor), and "insulator" includes ( at least one insulating material (such as silicon oxide or other dielectric material), and "semiconductor" includes at least one semiconductor material.
본 명세서에서 사용되는, "무선 주파수"(RF)라는 용어는 약 3kHz 내지 약 300GHz 범위의 발진 속도를 의미한다. 이 용어에는 무선 통신 시스템에서 사용되는 주파수도 포함된다. RF 주파수는 전자기파 또는 회로의 교류 전압 또는 전류의 주파수일 수 있다.As used herein, the term “radio frequency” (RF) refers to oscillation rates ranging from about 3 kHz to about 300 GHz. The term also includes frequencies used in wireless communication systems. The RF frequency can be the frequency of an electromagnetic wave or an alternating voltage or current in a circuit.
본 명세서에서 참조된 도면과 관련하여, 다양한 요소에 대한 치수는 비례하지 않는다; 일부 치수는 명확성 또는 강조를 위해 수직 및/또는 수평으로 크게 과장되었다. 또한 배향 및 방향에 대한 언급(예를 들면, "상단", "하단", "위", "아래", "측면", "수직", "수평" 등)은 예시 도면을 기준으로 하며, 반드시 절대적인 배향이나 방향은 아니다.With respect to the drawings referenced herein, the dimensions of the various elements are not to scale; Some dimensions have been greatly exaggerated vertically and/or horizontally for clarity or emphasis. Also, references to orientation and direction (eg, "top", "bottom", "above", "below", "side", "vertical", "horizontal", etc.) are based on the illustrative drawings, and must be It is not an absolute orientation or direction.
본 발명의 다양한 실시예는 광범위하게 다양한 규격을 충족하도록 구현될 수 있다. 위에서 달리 언급하지 않는 한, 적절한 구성 요소 값의 선택은 설계 선택의 문제이다. 본 발명의 다양한 실시예는 임의의 적절한 집적 회로(IC) 기술(MOSFET 구조를 포함하지만 이에 한정되지 않음), 또는 하이브리드 또는 이산 회로 형태로 구현될 수 있다. 집적 회로 실시예는 표준 벌크 실리콘, 고저항 벌크 CMOS, 실리콘-온-절연체(SOI: silicon-on-insulator) 및 실리콘-온-사파이어(SOS: silicon-on-sapphire)를 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 적절한 기판 및 프로세스를 사용하여 제조될 수 있다. 위에서 달리 언급하지 않는 한, 본 발명의 실시예는 바이폴라, BiCMOS, LDMOS, BCD, GaAs HBT, GaN HEMT, GaAs pHEMT, 및 MESFET 기술과 같은 다른 트랜지스터 기술로 구현될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예는 SOI 또는 SOS 기반 프로세스를 사용하여 제조될 때 또는 유사한 특성을 갖는 프로세스로 제조될 때 특히 유용하다. SOI 또는 SOS 프로세스를 사용하여 CMOS로 제조하면 전력 소모가 적은 회로, FET 적층으로 인해 동작 중 고전력 신호를 견딜 수 있는 능력, 우수한 선형성 및 고주파 동작(즉, 300 GHz까지 그리고 이를 초과하는 무선 주파수)을 가능하게 한다. 모놀리식 IC 구현은 일반적으로 신중한 설계에 의해 기생 커패시턴스를 낮게(또는 최소한으로 모든 유닛에 걸쳐 균일하게 유지하여 보상될 수 있게 함) 유지할 수 있기 때문에 특히 유용하다.Various embodiments of the present invention can be implemented to meet a wide variety of specifications. Unless otherwise noted above, selection of appropriate component values is a matter of design choice. Various embodiments of the present invention may be implemented in any suitable integrated circuit (IC) technology (including but not limited to MOSFET structures), or hybrid or discrete circuitry. Integrated circuit embodiments include, but are not limited to, standard bulk silicon, high resistance bulk CMOS, silicon-on-insulator (SOI) and silicon-on-sapphire (SOS). It may be fabricated using any suitable substrate and process. Unless otherwise noted above, embodiments of the present invention may be implemented with other transistor technologies such as bipolar, BiCMOS, LDMOS, BCD, GaAs HBT, GaN HEMT, GaAs pHEMT, and MESFET technologies. However, embodiments of the present invention are particularly useful when fabricated using SOI or SOS based processes or processes with similar properties. Fabrication in CMOS using the SOI or SOS process provides low-power circuitry, the ability to withstand high-power signals during operation due to FET stacking, good linearity, and high-frequency operation (i.e., radio frequencies up to and exceeding 300 GHz). make it possible Monolithic IC implementations are particularly useful because, usually by careful design, parasitic capacitance can be kept low (or at least kept uniform across all units so that it can be compensated for).
특정 규격 및/또는 구현 기술(예를 들어, NMOS, PMOS 또는 CMOS, 향상 모드 또는 공핍 모드 트랜지스터 디바이스)에 따라 전압 레벨이 조정되고/조정되거나 전압 및/또는 로직 신호 극성이 반전될 수 있다. 구성 요소 전압, 전류 및 전력 처리 능력은 필요에 따라 예를 들어, 디바이스 크기를 조정하고, 더 큰 전압을 견디도록 구성 요소(특히 FET)를 직렬로 "적층"하고/"적층"하거나 더 큰 전류를 처리하기 위해 복수의 구성 요소를 병렬로 사용하여 조정될 수 있다. 개시된 회로의 기능을 향상시키기 위해 및/또는 개시된 회로의 기능을 크게 변경하지 않고 추가 기능을 제공하기 위해 추가 회로 구성 요소가 추가될 수 있다.The voltage level may be adjusted and/or the voltage and/or logic signal polarity may be inverted according to a particular specification and/or implementation technology (e.g., NMOS, PMOS or CMOS, enhancement mode or depletion mode transistor device). Component voltage, current and power handling capabilities can be adjusted as needed, for example by sizing the device, "stacking" components (particularly FETs) in series to withstand higher voltages and/or "stacking" higher currents. can be coordinated by using multiple components in parallel to process Additional circuit components may be added to enhance the functionality of the disclosed circuitry and/or provide additional functionality without significantly altering the functionality of the disclosed circuitry.
본 발명에 따른 회로 및 디바이스는 단독으로 또는 다른 구성 요소, 회로 및 디바이스와 조합하여 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 처리, 제조 및/또는 개선된 성능을 용이하게 하기 위해 IC 패키지 및/또는 모듈에 포함될 수 있는 집적 회로(IC)로서 제조될 수 있다. 특히, 본 발명의 IC 실시예는 이러한 IC 중 하나 이상이 다른 회로 블록(예를 들어, 필터, 증폭기, 수동 구성 요소 및 가능하게는 추가 IC)과 하나의 패키지로 결합되는 모듈에서 종종 사용된다. 그 후, IC 및/또는 모듈은 통상적으로 종종 인쇄 회로 기판 상에서 다른 구성 요소와 결합되어 셀룰러 폰, 랩탑 컴퓨터 또는 전자 태블릿과 같은 최종 제품을 형성하거나 차량, 테스트 장비, 의료 디바이스 등과 같은 광범위하게 다양한 제품에서 사용될 수 있는 더 높은 레벨의 모듈을 형성한다. 모듈 및 어셈블리의 다양한 구성을 통해, 이러한 IC는 통상적으로 통신 모드, 종종 무선 통신을 가능하게 한다.Circuits and devices according to the present invention may be used alone or in combination with other components, circuits and devices. Embodiments of the present invention may be fabricated as integrated circuits (ICs) that may be included in IC packages and/or modules to facilitate processing, manufacturing, and/or improved performance. In particular, IC embodiments of the present invention are often used in modules where one or more of these ICs are combined with other circuit blocks (eg filters, amplifiers, passive components and possibly additional ICs) into a single package. The ICs and/or modules are then typically combined with other components, often on printed circuit boards, to form end products such as cellular phones, laptop computers or electronic tablets, or in a wide variety of products such as vehicles, test equipment, medical devices, and the like. form a higher level module that can be used in Through various configurations of modules and assemblies, these ICs typically enable communication modes, often wireless communication.
본 개시의 다수의 실시예가 설명되었다. 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 위에서 설명된 단계 중 일부는 순서 독립적일 수 있으므로 설명된 것과 다른 순서로 수행될 수 있다. 또한 위에서 설명한 단계 중 일부는 선택 사항일 수 있다. 위에서 식별된 방법과 관련하여 설명된 다양한 활동은 반복, 직렬 및/또는 병렬 방식으로 실행될 수 있다.A number of embodiments of the present disclosure have been described. It should be understood that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present disclosure. For example, some of the steps described above may be order independent and may therefore be performed in an order different from that described. Also, some of the steps described above may be optional. The various activities described in relation to the methods identified above may be executed in an iterative, serial and/or parallel fashion.
상술한 설명은 이하의 청구항의 범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니라 예시하기 위한 것이며, 다른 실시예가 청구항의 범위 내에 있음을 이해해야 한다. 특히, 본 발명의 범위는 아래의 청구항에 제시된 하나 이상의 프로세스, 기계, 제조 또는 물질 조성의 임의의 그리고 모든 가능한 조합을 포함한다. (청구항 요소에 대한 괄호 라벨은 이러한 요소를 쉽게 참조하기 위한 것으로, 그 자체로 요소의 특정 필수 순서 또는 열거를 나타내지 않으며; 또한 이러한 라벨은 충돌하는 라벨링 시퀀스를 시작하는 것으로 간주되지 않고 추가 요소에 대한 참조로서 종속 청구항에서 재사용될 수 있음에 유의한다.)It is to be understood that the foregoing description is illustrative rather than limiting of the scope of the present invention, which is defined by the scope of the following claims, and that other embodiments are within the scope of the claims. In particular, the scope of the present invention includes any and all possible combinations of one or more of the processes, machines, manufactures or compositions of matter set forth in the claims below. (Bracketed labels for claim elements are for ease of reference to those elements and do not by themselves indicate any particular required order or enumeration of the elements; furthermore, such labels are not to be considered as starting a conflicting labeling sequence and are not intended for additional elements. Note that it may be reused in dependent claims by reference.)
Claims (80)
한쪽 단부가 제 1 단자에 커플링되고 다른쪽 단부가 제 2 단자에 커플링되는 직렬 연결된 FET들 - 상기 제 1 단자는 입력 무선 주파수(RF) 신호를 수신하도록 구성됨 -;
상기 제 1 단자에 커플링되는 바디 저항성 래더(body resistive ladder) - 상기 바디 저항성 래더는 직렬로 연결된 복수의 바디 저항기들을 포함하고, 각각의 바디 저항기는 상기 직렬로 연결된 FET들 중 대응하는 인접 FET들의 바디 단자들의 양단에 커플링됨 -;
하나 이상의 다이오드들로 구성되고, 상기 제 1 단자에 연결된 제 1 캐소드 단자 및 상기 직렬 연결된 FET들 중 제 1 FET의 바디 단자에 연결된 제 1 애노드 단자를 갖는 제 1 다이오드 스택;
을 포함하는, FET 스위치 스택.As a field effect transistor (FET) switch stack,
series connected FETs having one end coupled to a first terminal and the other end coupled to a second terminal, the first terminal being configured to receive an input radio frequency (RF) signal;
A body resistive ladder coupled to the first terminal, wherein the body resistive ladder includes a plurality of body resistors connected in series, each body resistor having a corresponding one of the adjacent ones of the FETs connected in series. coupled to both ends of the body terminals -;
a first diode stack composed of one or more diodes and having a first cathode terminal connected to the first terminal and a first anode terminal connected to a body terminal of a first FET among the series connected FETs;
Including, FET switch stack.
상기 FET 스위치 스택의 오프 상태에서, 상기 제 1 다이오드 스택은, 상기 RF 신호의 음의 RF 스윙 동안 도통 상태에서, 게이트 유도 드레인 누설 전류(gate-induced drain leakage current)를 위해 상기 제 1 단자를 통한 방전 경로를 생성하며; 또한
상기 RF 신호의 양의 RF 스윙 동안 비-도통 상태에 있는, FET 스위치 스택.According to claim 1,
In the off state of the FET switch stack, the first diode stack is, in the conduction state during a negative RF swing of the RF signal, through the first terminal for gate-induced drain leakage current. create a discharge path; also
FET switch stack in a non-conductive state during a positive RF swing of the RF signal.
상기 직렬 연결된 FET들은 4개 이상의 직렬 연결된 FET들인, FET 스위치 스택.According to claim 1,
The FET switch stack, wherein the series-connected FETs are four or more series-connected FETs.
상기 제 2 단자에 연결된 제 2 캐소드 단자 및 상기 직렬 연결된 FET들 중 제 2 FET의 바디 단자에 연결된 제 2 애노드 단자를 갖는 제 2 다이오드 스택을 더 포함하는, FET 스위치 스택.According to claim 1,
and a second diode stack having a second cathode terminal connected to the second terminal and a second anode terminal connected to a body terminal of a second one of the series connected FETs.
상기 직렬 연결된 FET들은 4개 이상의 직렬 연결된 FET들인, FET 스위치 스택.According to claim 4,
The FET switch stack, wherein the series-connected FETs are four or more series-connected FETs.
상기 FET 스위치 스택의 오프 상태에서, 상기 제 2 다이오드 스택은, 상기 입력 RF 신호의 양의 RF 스윙 동안 도통 상태에서, 상기 게이트 유도 드레인 누설 전류를 위해 상기 제 2 단자를 통한 추가 방전 경로를 생성하며, 또한
상기 입력 RF 신호의 음의 RF 스윙 동안 비-도통 상태에 있는, FET 스위치 스택.According to claim 4,
in the off state of the FET switch stack, the second diode stack creates an additional discharge path through the second terminal for the gate induced drain leakage current, in the conduction state during a positive RF swing of the input RF signal; , also
FET switch stack in a non-conducting state during a negative RF swing of the input RF signal.
상기 FET 스위치 스택은 상기 FET 스위치 스택의 게이트 바이어스 단자에서 제 1 바이어스 전압을 수신하고 상기 FET 스위치 스택의 바디 바이어스 단자에서 제 2 바이어스 전압을 수신하도록 구성되며, 상기 게이트 바이어스 단자는 저항기를 통해 상기 제 2 단자에 가장 가까운 하단 FET의 게이트에 커플링되고, 상기 바디 바이어스 단자는 상기 하단 FET의 바디에 커플링되는, FET 스위치 스택.According to claim 6,
The FET switch stack is configured to receive a first bias voltage at a gate bias terminal of the FET switch stack and receive a second bias voltage at a body bias terminal of the FET switch stack, wherein the gate bias terminal is configured to receive the second bias voltage through a resistor. 2 coupled to the gate of the bottom FET closest to the terminal and wherein the body bias terminal is coupled to the body of the bottom FET.
상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서, 상기 제 1 바이어스 전압 및 상기 제 2 바이어스 전압은 음의 바이어스 전압들인, FET 스위치 스택.According to claim 7,
In the off state of the FET switch stack, the first bias voltage and the second bias voltage are negative bias voltages.
상기 바디 저항성 래더는 상기 제 1 단자에 가장 가까운 제 1 커패시터 및 상기 제 2 단자에 가장 가까운 제 2 커패시터를 포함하는, FET 스위치 스택.According to claim 1,
and the body resistive ladder includes a first capacitor closest to the first terminal and a second capacitor closest to the second terminal.
상기 제 2 단자는 기준 전압 또는 접지에 연결되는, FET 스위치 스택.According to claim 1,
wherein the second terminal is connected to a reference voltage or ground.
상기 제 2 단자는 출력 RF 포트로서 구성되는, FET 스위치 스택.According to claim 6,
wherein the second terminal is configured as an output RF port.
상기 FET 스위치 스택은 게이트 바이어스 단자에서 제 1 바이어스 전압을 수신하고 바디 바이어스 단자에서 제 2 바이어스 전압을 수신하도록 구성되며, 상기 게이트 바이어스 단자는 저항기를 통해 상기 직렬 연결된 FET들의 중간 FET의 게이트에 커플링되고, 상기 바디 바이어스 단자는 상기 중간 FET의 바디에 커플링되는, FET 스위치 스택.According to claim 11,
the FET switch stack is configured to receive a first bias voltage at a gate bias terminal and a second bias voltage at a body bias terminal, the gate bias terminal being coupled to a gate of an intermediate FET of the series connected FETs through a resistor; and wherein the body bias terminal is coupled to the body of the intermediate FET.
상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서, 상기 제 1 바이어스 전압 및 상기 제 2 바이어스 전압은 음의 바이어스 전압들인, FET 스위치 스택.According to claim 12,
In the off state of the FET switch stack, the first bias voltage and the second bias voltage are negative bias voltages.
한쪽 단부가 제 1 단자에 커플링되고 다른쪽 단부가 제 2 단자에 커플링되는 직렬 연결된 FET들 - 상기 제 1 단자는 입력 RF(radio frequency) 신호를 수신하도록 구성됨 -;
상기 제 1 단자에 커플링되는 드레인-소스 저항성 래더 - 상기 드레인-소스 저항성 래더는 직렬로 연결된 복수의 드레인-소스 저항들을 포함하며, 각각의 드레인-소스 저항기는 상기 직렬 연결된 FET들의 대응하는 인접 FET들의 드레인-소스 단자들의 양단에 커플링됨 -;
하나 이상의 다이오드들로 구성되고, 상기 제 1 단자에 연결된 제 1 애노드 단자 및 상기 직렬 연결된 FET들 중 제 1 FET의 소스 단자에 연결된 제 1 캐소드 단자를 갖는 제 1 다이오드 스택;
을 포함하는, FET 스위치 스택.As a field effect transistor (FET) switch stack,
series connected FETs having one end coupled to a first terminal and the other end coupled to a second terminal, the first terminal being configured to receive an input radio frequency (RF) signal;
a drain-source resistive ladder coupled to the first terminal, the drain-source resistive ladder comprising a plurality of drain-source resistors connected in series, each drain-source resistor having a corresponding adjacent FET of the series-connected FETs; coupled across the drain-source terminals of -;
a first diode stack comprising one or more diodes and having a first anode terminal connected to the first terminal and a first cathode terminal connected to a source terminal of a first one of the series connected FETs;
Including, FET switch stack.
상기 FET 스위치 스택의 오프 상태에서, 상기 제 1 다이오드 스택은, 상기 입력 RF 신호의 양의 RF 스윙 동안 도통 상태에서, 게이트 유도 드레인 누설 전류를 위해 상기 제 1 단자를 통한 소스 경로를 생성하며; 또한
상기 입력 RF 신호의 음의 RF 스윙 동안 비-도통 상태에 있는, FET 스위치 스택.15. The method of claim 14,
in the off state of the FET switch stack, the first diode stack creates a source path through the first terminal for a gate induced drain leakage current, in a conduction state during a positive RF swing of the input RF signal; also
FET switch stack in a non-conducting state during a negative RF swing of the input RF signal.
상기 직렬 연결된 FET들은 4개 이상의 직렬 연결된 FET들인, FET 스위치 스택.15. The method of claim 14,
The FET switch stack, wherein the series-connected FETs are four or more series-connected FETs.
상기 제 2 단자에 연결된 제 2 애노드 단자 및 상기 직렬 연결된 FET들 중 제 2 FET의 드레인 단자에 연결된 제 2 캐소드 단자를 갖는 제 2 다이오드 스택을 더 포함하는, FET 스위치 스택.15. The method of claim 14,
and a second diode stack having a second anode terminal connected to the second terminal and a second cathode terminal connected to a drain terminal of a second one of the series connected FETs.
상기 직렬 연결된 FET들은 4개 이상의 직렬 연결된 FET들인, FET 스위치 스택.18. The method of claim 17,
The FET switch stack, wherein the series-connected FETs are four or more series-connected FETs.
상기 FET 스위치 스택의 오프 상태에서, 상기 제 2 다이오드 스택은, 상기 입력 RF 신호의 음의 RF 스윙 동안 도통 상태에서, 상기 게이트 유도 드레인 누설 전류를 위해 상기 제 2 단자를 통한 추가 소스 경로를 생성하며, 또한
상기 입력 RF 신호의 양의 RF 스윙 동안 비-도통 상태에 있는, FET 스위치 스택.18. The method of claim 17,
in the off state of the FET switch stack, the second diode stack creates an additional source path through the second terminal for the gate induced drain leakage current, in the conduction state during a negative RF swing of the input RF signal; , also
FET switch stack in a non-conductive state during a positive RF swing of the input RF signal.
상기 FET 스위치 스택은 게이트 바이어스 단자에서 제 1 바이어스 전압을 수신하고 드레인 바이어스 단자에서 제 2 바이어스 전압을 수신하도록 구성되며, 상기 게이트 바이어스 단자는 저항기를 통해 상기 제 2 단자에 가장 가까운 하단 FET의 게이트에 커플링되고, 상기 드레인 바이어스 단자는 상기 하단 FET의 드레인 단자에 커플링되는, FET 스위치 스택.According to claim 19,
The FET switch stack is configured to receive a first bias voltage at a gate bias terminal and a second bias voltage at a drain bias terminal, the gate bias terminal being connected through a resistor to the gate of the bottom FET closest to the second terminal. coupled, wherein the drain bias terminal is coupled to the drain terminal of the bottom FET.
상기 FET 스위치 스택의 오프 상태에서, 상기 제 1 바이어스 전압은 0볼트이고, 상기 제 2 바이어스 전압은 양의 바이어스 전압인, FET 스위치 스택.21. The method of claim 20,
In an off state of the FET switch stack, the first bias voltage is 0 volts, and the second bias voltage is a positive bias voltage.
상기 드레인-소스 저항기 래더는 상기 제 1 단자에 가장 가까운 제 1 커패시터 및 상기 제 2 단자에 가장 가까운 제 2 커패시터를 포함하는, FET 스위치 스택.15. The method of claim 14,
wherein the drain-to-source resistor ladder includes a first capacitor closest to the first terminal and a second capacitor closest to the second terminal.
상기 제 2 단자는 기준 전압 또는 접지에 연결되는, FET 스위치 스택.According to claim 21,
wherein the second terminal is connected to a reference voltage or ground.
상기 제 2 단자는 출력 RF 포트로서 구성되는, FET 스위치 스택.According to claim 19,
wherein the second terminal is configured as an output RF port.
상기 FET 스위치 스택은 게이트 바이어스 단자에서 제 1 바이어스 전압을 수신하고 드레인 바이어스 단자에서 제 2 바이어스 전압을 수신하도록 구성되며, 상기 게이트 바이어스 단자는 저항기를 통해 상기 직렬 연결된 FET들의 중간 FET의 게이트에 커플링되고, 상기 드레인 바이어스 단자는 상기 중간 FET의 드레인 단자에 커플링되는, FET 스위치 스택.25. The method of claim 24,
The FET switch stack is configured to receive a first bias voltage at a gate bias terminal and a second bias voltage at a drain bias terminal, the gate bias terminal being coupled to a gate of an intermediate FET of the series connected FETs through a resistor. and wherein the drain bias terminal is coupled to the drain terminal of the intermediate FET.
상기 FET 스위치 스택의 오프 상태에서, 상기 제 1 바이어스 전압은 0볼트이고, 상기 제 2 바이어스 전압은 양의 바이어스 전압인, FET 스위치 스택.26. The method of claim 25,
In an off state of the FET switch stack, the first bias voltage is 0 volts, and the second bias voltage is a positive bias voltage.
RF 신호로부터 상기 FET 스위치 스택에 걸쳐 무선 주파수(RF) 전압원들을 생성하는 단계; 및
전류 방전 경로를 생성하여, 상기 FET 스위치 스택에 걸쳐 상기 전압 분포를 형성하는 단계;
를 포함하는, 방법.A method of driving bias voltages of a FET switch stack toward a voltage distribution across the FET switch stack, comprising:
generating radio frequency (RF) voltage sources across the FET switch stack from an RF signal; and
creating a current discharge path to form the voltage distribution across the FET switch stack;
Including, method.
상기 전류 방전 경로를 생성하는 단계는 상기 FET 스위치 스택에 커플링된 다이오드 스택을 사용하여 수행되는, 방법.28. The method of claim 27,
wherein generating the current discharge path is performed using a diode stack coupled to the FET switch stack.
한쪽 단부가 제 1 단자에 커플링되고 다른쪽 단부가 제 2 단자에 커플링되는 직렬 연결된 FET들 - 상기 제 1 단자는 입력 RF(radio frequency) 신호를 수신하도록 구성됨 -;
상기 제 1 단자에 커플링된 바디 저항기 래더 - 상기 바디 저항기 래더는 직렬 연결된 복수의 바디 저항기 소자들을 포함하며, 각각의 바디 저항기 소자는 상기 직렬 연결된 FET들의 대응하는 인접 FET들의 바디 단자들의 양단에 커플링됨 -; 및
상기 바디 저항기 래더에 커플링되는 바디 전류 관리 회로;를 포함하며,
여기서,
상기 FET 스위치 스택은 상기 FET 스위치 스택의 게이트 바이어스 단자에서 제 1 바이어스 전압을 수신하고 상기 FET 스위치 스택의 바디 바이어스 단자에서 제 2 바이어스 전압을 수신하도록 구성되고;
상기 FET 스위치 스택의 오프 상태에서, 상기 제 1 바이어스 전압 및 상기 제 2 바이어스 전압은 음의 바이어스 전압들이고;
상기 오프 상태에서, 상기 제 2 바이어스 전압은 상기 제 1 바이어스 전압보다 더 낮은 음의 전압이며, 또한
상기 바디 전류 관리 회로는 게이트 유도 드레인 누설 전류에 대한 하나 이상의 전류 방전 경로들을 제공하도록 구성되는, FET 스위치 스택.As a field effect transistor (FET) switch stack,
series connected FETs having one end coupled to a first terminal and the other end coupled to a second terminal, the first terminal being configured to receive an input radio frequency (RF) signal;
a body resistor ladder coupled to the first terminal, the body resistor ladder including a plurality of body resistor elements coupled in series, each body resistor element being coupled across body terminals of corresponding adjacent FETs of the series coupled FETs; ringed -; and
a body current management circuit coupled to the body resistor ladder;
here,
the FET switch stack is configured to receive a first bias voltage at a gate bias terminal of the FET switch stack and receive a second bias voltage at a body bias terminal of the FET switch stack;
In the OFF state of the FET switch stack, the first bias voltage and the second bias voltage are negative bias voltages;
In the off state, the second bias voltage is a negative voltage lower than the first bias voltage, and
wherein the body current management circuit is configured to provide one or more current discharge paths for gate induced drain leakage current.
상기 바디 전류 관리 회로는 제 1 다이오드 배열을 포함하고,
상기 제 1 다이오드 배열은 2개 이상의 다이오드를 포함하는 다이오드 스택을 포함하고, 상기 다이오드 스택은 상기 바디 저항기 래더와 상기 제 1 단자 사이에 커플링되고, 상기 다이오드 스택은 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태 동안 상기 하나 이상의 전류 방전 경로들 중의 제 1 전류 방전 경로를 제공하도록 구성되는, FET 스위치 스택.32. The method of claim 31,
the body current management circuit comprises a first diode arrangement;
The first diode arrangement includes a diode stack comprising two or more diodes, the diode stack coupled between the body resistor ladder and the first terminal, the diode stack in the off state of the FET switch stack. FET switch stack configured to provide a first current discharge path of the one or more current discharge paths while
상기 다이오드 스택은 도통 상태에 있고, 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 상기 RF 신호의 양의 또는 음의 스윙의 제 1 시간 부분 동안 상기 제 1 전류 방전 경로를 제공하도록 구성되는, FET 스위치 스택.33. The method of claim 32,
wherein the diode stack is in a conducting state and is configured to provide the first current discharge path during a first time portion of a positive or negative swing of the RF signal in the off state of the FET switch stack.
상기 제 1 다이오드 배열은 상기 바디 저항기 래더에 커플링된 하나 이상의 추가 다이오드들을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 추가 다이오드들은 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태 동안에 상기 하나 이상의 전류 방전 경로들 중의 적어도 제 2 전류 방전 경로를 제공하도록 구성되는, FET 스위치 스택.34. The method of claim 33,
The first diode arrangement further includes one or more additional diodes coupled to the body resistor ladder, wherein the one or more additional diodes conduct at least a second current of the one or more current discharge paths during the off state of the FET switch stack. A stack of FET switches configured to provide a discharge path.
상기 하나 이상의 추가 다이오드들은 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 상기 RF 신호의 상기 양의 또는 음의 스윙의 적어도 제 2 시간 부분 동안 도통 상태에 있으며 상기 적어도 제 2 전류 방전 경로를 제공하도록 구성되는, FET 스위치 스택.35. The method of claim 34,
wherein the one or more additional diodes are in a conducting state during at least a second time portion of the positive or negative swing of the RF signal in the off state of the FET switch stack and are configured to provide the at least second current discharge path. FET switch stack.
상기 적어도 제 2 시간 부분은 상기 제 1 시간 부분 내에 있는, FET 스위치 스택.36. The method of claim 35,
wherein the at least second time portion is within the first time portion.
상기 다이오드 스택 및 상기 하나 이상의 추가 다이오드들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 커플링 저항기를 통해 상기 바디 저항기 래더에 커플링되고, 상기 커플링 저항기는, 상기 제 1 전류 방전 경로와 상기 적어도 제 2 전류 방전 경로가 조합하여 제공될 때 상기 RF 신호의 상기 양의 또는 음의 스윙 중의 일부 동안 전류 제한 저항기로서 역할을 하는, FET 스위치 스택.35. The method of claim 34,
At least one of the diode stack and the one or more additional diodes is coupled to the body resistor ladder through at least one coupling resistor, the coupling resistor coupled to the first current discharge path and the at least second current discharge path. A stack of FET switches, which when provided in combination with paths act as current limiting resistors during some of the positive or negative swings of the RF signal.
상기 다이오드 스택 및 상기 하나 이상의 추가 다이오드들은 각각의 커플링 저항기들을 통해 상기 바디 저항기 래더에 커플링되는, FET 스위치 스택.38. The method of claim 37,
wherein the diode stack and the one or more additional diodes are coupled to the body resistor ladder through respective coupling resistors.
상기 다이오드 스택 및 상기 하나 이상의 추가 다이오드들은 상기 바디 저항기 래더의 상이한 탭핑(tapping) 지점들에서 상기 바디 저항기 래더에 커플링되는, FET 스위치 스택.35. The method of claim 34,
wherein the diode stack and the one or more additional diodes are coupled to the body resistor ladder at different tapping points of the body resistor ladder.
상기 다이오드 스택 및 상기 하나 이상의 추가 다이오드들은 i) 상기 적어도 제 2 전류 방전 경로의 제공을 시작하기 전에 상기 제 1 전류 방전 경로의 제공을 시작하고, ii) 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 상기 RF 신호의 상기 양의 또는 음의 스윙 동안 상기 적어도 제 2 전류 방전 경로의 제공을 중지한 후 상기 제 1 전류 방전 경로의 제공을 중지하도록 구성되는, FET 스위치 스택.35. The method of claim 34,
The diode stack and the one or more additional diodes i) start providing the first current discharge path before starting providing the at least second current discharge path, and ii) in the off state of the FET switch stack, the RF and stop providing the first current discharge path after stopping providing the at least second current discharge path during the positive or negative swing of a signal.
상기 하나 이상의 추가 다이오드들은 상기 다이오드 스택의 다이오드들의 서브세트와 조합하여 상기 적어도 제 2 전류 방전 경로를 제공하도록 구성되며, 이에 의해 상기 적어도 제 2 전류 방전 경로는 상기 제 1 GIDL 방전 경로와 일부 중첩되는, FET 스위치 스택.35. The method of claim 34,
wherein the one or more additional diodes are configured to provide the at least second current discharge path in combination with a subset of diodes of the diode stack, whereby the at least second current discharge path partially overlaps the first GIDL discharge path. , FET switch stack.
상기 하나 이상의 추가 다이오드들은 상기 다이오드 스택의 다이오드들의 서브세트와 조합하지 않고 상기 적어도 제 2 전류 방전 경로를 제공하도록 구성되며, 이에 의해 상기 적어도 제 2 전류 방전 경로는 상기 제 1 전류 방전 경로와 분리되는, FET 스위치 스택.35. The method of claim 34,
wherein the one or more additional diodes are configured to provide the at least second current discharge path without combining with a subset of diodes of the diode stack, whereby the at least second current discharge path is separated from the first current discharge path. , FET switch stack.
대응하는 다이오드 스택을 갖는 제 2 다이오드 배열을 더 포함하고,
상기 제 1 다이오드 배열의 상기 다이오드 스택은 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 상기 RF 신호의 상기 양의 스윙의 제 1 시간 부분 동안 도통 상태에 있으며 상기 제 1 전류 방전 경로를 제공하도록 구성되고, 또한
상기 제 2 다이오드 배열의 상기 다이오드 스택은 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 상기 RF 신호의 상기 음의 스윙의 제 1 시간 부분 동안 도통 상태에 있으며 상기 제 1 전류 방전 경로를 제공하도록 구성되는, FET 스위치 스택.32. The method of claim 31,
further comprising a second diode array having a corresponding diode stack;
wherein the diode stack of the first diode array is in a conducting state during a first time portion of the positive swing of the RF signal in the off state of the FET switch stack and is configured to provide the first current discharge path; and
wherein the diode stack of the second diode arrangement is in a conducting state during a first time portion of the negative swing of the RF signal in the off state of the FET switch stack and is configured to provide the first current discharge path. switch stack.
상기 제 1 다이오드 배열은,
상기 바디 저항기 래더에 커플링된 하나 이상의 추가 다이오드들을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 추가 다이오드들은 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 상기 RF 신호의 상기 양의 스윙의 제 2 시간 부분 동안 적어도 제 2 전류 방전 경로를 제공하도록 구성되며; 또한
상기 제 2 다이오드 배열은,
상기 바디 저항기 래더에 커플링된 하나 이상의 추가 다이오드들을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 추가 다이오드들은 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 상기 RF 신호의 상기 음의 스윙의 제 2 시간 부분 동안 상기 적어도 제 2 전류 방전 경로를 제공하도록 구성되는, FET 스위치 스택.34. The method of claim 33,
The first diode array,
and one or more additional diodes coupled to the body resistor ladder, the one or more additional diodes generating at least a second current during a second time portion of the positive swing of the RF signal in the off state of the FET switch stack. configured to provide a discharge path; also
The second diode array,
further comprising one or more additional diodes coupled to the body resistor ladder, the one or more additional diodes configured to transmit the at least second diode during a second time portion of the negative swing of the RF signal in the off state of the FET switch stack. A stack of FET switches configured to provide a current discharge path.
상기 오프 상태에서, 상기 제 2 바이어스 전압은 상기 RF 스위치 스택의 설정된 비선형 성능 및 전력 처리 능력에 대응하는 설정된 바디 바이어스 전압보다 더 낮은 음의 전압인, FET 스위치 스택.32. The method of claim 31,
In the off state, the second bias voltage is a negative voltage lower than a set body bias voltage corresponding to a set nonlinearity performance and power handling capability of the RF switch stack.
각각의 FET의 바디 단자들의 바이어스 전압들이 상기 설정된 바디 바이어스 전압 쪽으로 풀링되는, FET 스위치 스택.46. The method of claim 45,
The FET switch stack, wherein bias voltages of body terminals of each FET are pulled toward the set body bias voltage.
상기 제 2 바이어스 전압은 상기 설정된 바디 바이어스 전압보다 적어도 1V만큼 낮은 음의 전압인, FET 스위치 스택.46. The method of claim 45,
The second bias voltage is a negative voltage lower than the set body bias voltage by at least 1V, the FET switch stack.
상기 제 1 바이어스 전압과 상기 설정된 바디 바이어스 전압은 동일한, FET 스위치 스택.46. The method of claim 45,
The first bias voltage and the set body bias voltage are the same, FET switch stack.
상기 제 2 바이어스 전압은 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 조정 가능한, FET 스위치 스택.46. The method of claim 45,
Wherein the second bias voltage is adjustable in the off state of the FET switch stack.
상기 제 2 바이어스 전압은 상기 바디 전류 관리 회로가 상기 하나 이상의 전류 방전 경로들을 제공하지 않을 때 조정 가능한, FET 스위치 스택.50. The method of claim 49,
wherein the second bias voltage is adjustable when the body current management circuitry is not providing the one or more current discharge paths.
상기 커플링 저항기는 상기 제 1 전류 방전 경로 및 상기 적어도 제 2 전류 방전 경로가 동일한 다이오드들을 통해 제공될 때 상기 RF 신호의 상기 양의 또는 음의 스윙의 일부 동안 전류 제한 저항으로서 작용하는, FET 스위치 스택.38. The method of claim 37,
wherein the coupling resistor acts as a current limiting resistor during part of the positive or negative swing of the RF signal when the first current discharge path and the at least second current discharge path are provided through the same diodes. stack.
제 31 항의 FET 스위치 스택; 및
적어도 상기 FET 스위치 스택의 오프 상태 동안 제 1 바이어스 전압 및 제 2 바이어스 전압을 발생시키도록 구성된 바이어스 전압 생성 회로
를 포함하는, 회로 배열.As a circuit arrangement,
the FET switch stack of claim 31; and
a bias voltage generation circuit configured to generate a first bias voltage and a second bias voltage during at least an off state of the FET switch stack;
A circuit arrangement comprising a.
상기 바이어스 전압 생성 회로는 2개 이상의 상이한 음의 전압 레벨들을 생성하도록 구성된, 다단(multi-stage) 전하 펌프 스위치 블록을 포함하는, 회로 배열.53. The method of claim 52,
wherein the bias voltage generation circuit comprises a multi-stage charge pump switch block configured to generate at least two different negative voltage levels.
상기 2개 이상의 상이한 음의 전압 레벨들 중 제 1 음의 전압 레벨은 상기 제 1 바이어스 전압이고, 상기 2개 이상의 상이한 음의 전압 레벨들 중 제 2 음의 전압 레벨은 상기 제 2 바이어스 전압인, 회로 배열.54. The method of claim 53,
a first negative voltage level of the two or more different negative voltage levels is the first bias voltage and a second negative voltage level of the two or more different negative voltage levels is the second bias voltage; circuit arrangement.
상기 직렬 연결된 FET들의 게이트 단자들에 음의 게이트 바이어스 전압을 인가하는 단계;
상기 직렬 연결된 FET들의 바디 단자들에 음의 바디 바이어스 전압을 인가하는 단계 - 상기 바디 바이어스 전압은 상기 게이트 바이어스 전압보다 더 낮은 음의 전압임 -;
상기 RF FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서, 상기 RF FET 스위치 스택에 걸쳐 RF 신호를 인가하는 단계; 및
상기 RF 신호를 인가하는 동안, 하나 이상의 전류 방전 경로들을 통해 게이트 유도 드레인 누설 전류를 방전하는 단계 - 상기 방전이 상기 바디 바이어스보다 더 높은 음의 전압들에서 상기 직렬 연결된 FET들의 바디 단자들에서 전압들을 풀다운(pulling down)함 -;
를 포함하는, 방법.A series connected FET comprising one end coupled to a first terminal and the other end coupled to a second terminal, wherein the first terminal is configured to receive an input radio frequency (RF) signal. A method of biasing a field-effect transistor (FET) switch stack in an off state, comprising:
applying a negative gate bias voltage to gate terminals of the series-connected FETs;
applying a negative body bias voltage to body terminals of the series-connected FETs, wherein the body bias voltage is a negative voltage lower than the gate bias voltage;
in the off state of the RF FET switch stack, applying an RF signal across the RF FET switch stack; and
discharging a gate induced drain leakage current through one or more current discharge paths while applying the RF signal, the discharge causing voltages at body terminals of the series connected FETs at negative voltages higher than the body bias; pull down -;
Including, method.
상기 하나 이상의 전류 방전 경로들은 복수의 전류 방전 경로들인, 방법.56. The method of claim 55,
wherein the one or more current discharge paths are a plurality of current discharge paths.
상기 복수의 전류 방전 경로들 중 제 1 전류 방전 경로는 상기 RF FET 스택 스위치와 커플링된 다이오드 스택을 통해 생성되고, 상기 복수의 전류 방전 경로들 중 제 2 전류 방전 경로는 하나 이상의 추가 다이오드들을 통해 생성되는, 방법.57. The method of claim 56,
A first current discharge path of the plurality of current discharge paths is generated through a diode stack coupled with the RF FET stack switch, and a second current discharge path of the plurality of current discharge paths is generated through one or more additional diodes. generated, how.
상기 바디 단자에 상이한 음의 바이어스를 제공하기 위해 상기 음의 바디 바이어스 전압을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.56. The method of claim 55,
adjusting the negative body bias voltage to provide a different negative bias to the body terminal.
한쪽 단부가 제 1 단자에 커플링되고 다른쪽 단부가 제 2 단자에 커플링되는 직렬 연결된 FET들 - 상기 제 1 단자는 RF(radio frequency) 신호를 수신하도록 구성됨 -;
상기 제 1 단자에 커플링된 바디 저항기 래더 - 상기 바디 저항기 래더는 직렬 연결된 복수의 바디 저항기 소자들을 포함하며, 각각의 바디 저항기 소자는 상기 직렬 연결된 FET들의 대응하는 인접 FET들의 바디 단자들의 양단에 커플링됨 -; 및
제 1 다이오드 소자 배열;을 포함하며,
상기 제 1 다이오드 소자 배열은,
i) 2개 이상의 다이오드 소자들을 포함하는 다이오드 소자 스택 - 상기 다이오드 소자 스택은 상기 바디 저항기 래더와 상기 제 1 단자 사이에 커플링됨 -, 및
ii) 상기 바디 저항기 래더에 커플링된 하나 이상의 추가 다이오드 소자들
을 포함하는, FET 스위치 스택.As a field effect transistor (FET) switch stack,
series connected FETs having one end coupled to a first terminal and the other end coupled to a second terminal, wherein the first terminal is configured to receive a radio frequency (RF) signal;
a body resistor ladder coupled to the first terminal, the body resistor ladder including a plurality of body resistor elements coupled in series, each body resistor element being coupled across body terminals of corresponding adjacent FETs of the series coupled FETs; ringed -; and
A first diode element array; includes,
The first diode element array,
i) a diode element stack comprising two or more diode elements, the diode element stack coupled between the body resistor ladder and the first terminal; and
ii) one or more additional diode elements coupled to the body resistor ladder
Including, FET switch stack.
상기 다이오드 소자 스택은 상기 FET 스위치 스택의 오프 상태 동안 제 1 게이트 유도 드레인 누설(GIDL) 전류 방전 경로를 제공하도록 구성되는, FET 스위치 스택.The method of claim 59,
wherein the diode device stack is configured to provide a first gate induced drain leakage (GIDL) current discharge path during an off state of the FET switch stack.
상기 하나 이상의 추가 다이오드 소자들은 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태 동안 적어도 제 2 GIDL 전류 방전 경로를 제공하도록 구성되는, FET 스위치 스택.61. The method of claim 60,
wherein the one or more additional diode elements are configured to provide at least a second GIDL current discharge path during the off state of the FET switch stack.
상기 다이오드 소자 스택 및 상기 하나 이상의 추가 다이오드 소자들은, 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 상기 RF 신호의 양의 또는 음의 스윙의 일부 동안에 도통 상태에 있으며 상기 제 1 GIDL 전류 방전 경로 및 상기 적어도 제 2 GIDL 전류 방전 경로를 조합하여 제공하도록 구성되는, FET 스위치 스택.62. The method of claim 61,
The diode element stack and the one or more additional diode elements are in a conducting state during a portion of the positive or negative swing of the RF signal in the off state of the FET switch stack and the first GIDL current discharge path and the at least one 2 FET switch stack configured to provide in combination GIDL current discharge paths.
상기 다이오드 소자 스택의 상기 2개 이상의 다이오드 소자들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 커플링 저항기를 통해 상기 바디 저항기 래더에 커플링되는, FET 스위치 스택.62. The method of claim 61,
wherein at least one of the two or more diode elements of the diode element stack is coupled to the body resistor ladder through at least one coupling resistor.
상기 커플링 저항기는 상기 제 1 GIDL 전류 방전 경로 및 상기 적어도 제 2 GIDL 전류 방전 경로가 조합하여 제공될 때 상기 RF 신호의 상기 양의 또는 음의 스윙의 상기 일부 동안 전류 제한 저항기의 역할을 하는, FET 스위치 스택.64. The method of claim 63,
wherein the coupling resistor serves as a current limiting resistor during the portion of the positive or negative swing of the RF signal when the first GIDL current discharge path and the at least second GIDL current discharge path are provided in combination. FET switch stack.
상기 다이오드 소자 스택 및 상기 하나 이상의 추가 다이오드 소자들 모두는 각각의 커플링 저항기들을 통해 상기 바디 저항기 래더에 커플링되는, FET 스위치 스택.65. The method of claim 64,
wherein both the diode element stack and the one or more additional diode elements are coupled to the body resistor ladder through respective coupling resistors.
상기 다이오드 소자 스택 및 상기 하나 이상의 추가 다이오드 소자들은 상기 바디 저항기 래더의 상이한 탭핑 지점들에서 상기 바디 저항기 래더에 커플링되는, FET 스위치 스택.The method of claim 59,
wherein the diode element stack and the one or more additional diode elements are coupled to the body resistor ladder at different tapping points of the body resistor ladder.
상기 다이오드 소자 스택, 상기 하나 이상의 추가 다이오드 소자들 및 상기 적어도 하나의 커플링 저항기는, i) 상기 적어도 제 2 GIDL 전류 방전 경로의 제공을 시작하기 전에 상기 제 1 GIDL 전류 방전 경로의 제공을 시작하고, ii) 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 상기 RF 신호의 상기 양의 또는 음의 스윙 동안 상기 적어도 제 2 GIDL 전류 방전 경로의 제공을 중지한 후 상기 제 1 GIDL 전류 방전 경로의 제공을 중지하도록 구성되는, FET 스위치 스택.65. The method of claim 64,
wherein the diode element stack, the one or more additional diode elements and the at least one coupling resistor i) start providing the first GIDL current discharge path before starting providing the at least second GIDL current discharge path; , ii) stop providing the first GIDL current discharge path after stopping providing the at least second GIDL current discharge path during the positive or negative swing of the RF signal in the off state of the FET switch stack; consisting of a stack of FET switches.
상기 하나 이상의 추가 다이오드 소자들은 상기 다이오드 소자 스택의 다이오드 소자들의 서브세트와 조합하여 상기 적어도 제 2 GIDL 전류 방전 경로를 제공하도록 구성되며, 이에 의해 상기 제 2 GIDL 방전 경로는 상기 제 1 GIDL 방전 경로와 일부 중첩되는, FET 스위치 스택.65. The method of claim 64,
The one or more additional diode elements are configured to provide the at least second GIDL current discharge path in combination with a subset of diode elements of the diode element stack, whereby the second GIDL discharge path is different from the first GIDL discharge path. Some overlapping, FET switch stacks.
상기 하나 이상의 추가 다이오드 소자들은 상기 다이오드 소자 스택의 다이오드 소자들의 서브세트와 조합하지 않고 상기 적어도 제 2 GIDL 방전 경로를 제공하도록 구성되며, 이에 의해 상기 제 2 GIDL 방전 경로는 상기 제 1 GIDL 방전 경로와 분리되는, FET 스위치 스택.65. The method of claim 64,
The one or more additional diode elements are configured to provide the at least second GIDL discharge path without combining with a subset of diode elements of the diode element stack, whereby the second GIDL discharge path is different from the first GIDL discharge path. A separate, FET switch stack.
대응하는 다이오드 소자 스택 및 하나 이상의 추가 다이오드 소자들을 갖는 제 2 다이오드 소자 배열을 더 포함하고, 상기 제 1 다이오드 소자 배열의 상기 다이오드 소자 스택 및 상기 하나 이상의 추가 다이오드 소자들은 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 상기 RF 신호의 상기 양의 스윙의 일부 동안 상기 제 1 GIDL 전류 방전 경로 및 상기 적어도 제 2 GIDL 전류 방전 경로를 조합하여 제공하도록 구성되고, 또한
상기 제 2 다이오드 소자 배열의 상기 다이오드 소자 스택 및 상기 하나 이상의 추가 다이오드 소자들은 상기 FET 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 상기 RF 신호의 상기 음의 스윙의 일부 동안 상기 제 1 GIDL 전류 방전 경로 및 상기 적어도 제 2 GIDL 전류 방전 경로를 조합하여 제공하도록 구성되는, FET 스위치 스택.65. The method of claim 64,
and a second diode element arrangement having a corresponding diode element stack and one or more additional diode elements, wherein the diode element stack of the first diode element arrangement and the one or more additional diode elements are in the off state of the FET switch stack. and to provide in combination the first GIDL current discharge path and the at least second GIDL current discharge path during a portion of the positive swing of the RF signal at and
The diode element stack of the second diode element array and the one or more additional diode elements may be connected to the first GIDL current discharge path and the at least a first GIDL current discharge path during a portion of the negative swing of the RF signal in the off state of the FET switch stack. 2 FET switch stack configured to provide in combination GIDL current discharge paths.
상기 FET 스위치 스택은 상기 FET 스위치 스택의 게이트 바이어스 단자에서 제 1 바이어스 전압을 수신하고 상기 FET 스위치 스택의 바디 바이어스 단자에서 제 2 바이어스 전압을 수신하도록 구성되는, FET 스위치 스택.The method of claim 59,
wherein the FET switch stack is configured to receive a first bias voltage at a gate bias terminal of the FET switch stack and a second bias voltage at a body bias terminal of the FET switch stack.
상기 FET 스위치 스택의 오프 상태에서, 상기 제 1 바이어스 전압 및 상기 제 2 바이어스 전압은 음의 바이어스 전압들인, FET 스위치 스택.72. The method of claim 71,
In an off state of the FET switch stack, the first bias voltage and the second bias voltage are negative bias voltages.
상기 제 2 단자는 기준 전압 또는 접지에 커플링되도록 구성되는, FET 스위치 스택.The method of claim 59,
wherein the second terminal is configured to be coupled to a reference voltage or ground.
상기 제 2 단자는 RF 신호에 커플링되도록 구성되는, FET 스위치 스택.The method of claim 59,
wherein the second terminal is configured to be coupled to an RF signal.
상기 다이오드 소자 스택들 및 상기 하나 이상의 다이오드 소자들 중 적어도 하나는 다이오드 연결 트랜지스터(diode-connected transistor)들 또는 다이오드들을 포함하는, FET 스위치 스택.The method of claim 59,
and wherein at least one of the diode element stacks and the one or more diode elements comprises diode-connected transistors or diodes.
상기 직렬 연결된 FET들을 상기 제 1 단자에 커플링하는 제 1 커패시터 및 상기 직렬 연결된 FET들을 상기 제 2 단자에 커플링하는 제 2 커패시터를 더 포함하는, FET 스위치 스택.The method of claim 59,
and a first capacitor coupling the series connected FETs to the first terminal and a second capacitor coupling the series connected FETs to the second terminal.
상기 RF 스위치 스택에 상기 RF 신호를 인가하는 단계;
상기 RF 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 제 1 시간 간격 동안 상기 바디 저항기 래더를 통한 상기 게이트 유도 드레인 누설 전류에 대한 제 1 전류 방전 경로를 생성하는 단계; 및
상기 RF 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 제 2 시간 간격 동안 상기 바디 저항기 래더를 통한 상기 게이트 유도 드레인 누설 전류에 대한 제 2 전류 방전 경로를 생성하는 단계;를 포함하며,
상기 제 2 시간 간격은 상기 제 1 전류 방전 경로 및 상기 제 2 전류 방전 경로 모두가 생성되는 상기 RF 스위치의 상기 오프 상태에서의 제 1 중첩 시간 간격 동안 상기 제 1 시간 간격과 시간적으로 일부 중첩되는, 방법.A method of controlling gate-induced drain leakage current in an off state of a radio frequency (RF) switch stack, the RF switch stack comprising i) series connected FETs configured to receive an RF signal and ii) body terminals of the series connected FETs. a body resistor ladder coupled to the method comprising:
applying the RF signal to the RF switch stack;
generating a first current discharge path for the gate induced drain leakage current through the body resistor ladder during a first time interval in the off state of the RF switch stack; and
generating a second current discharge path for the gate induced drain leakage current through the body resistor ladder during a second time interval in the off state of the RF switch stack;
The second time interval partially overlaps in time with the first time interval during the first overlapping time interval in the off state of the RF switch in which both the first current discharge path and the second current discharge path are generated, method.
상기 제 1 전류 방전 경로는 상기 RF 스위치 스택 및 상기 바디 저항기 래더에 커플링된 다이오드 스택을 통해 생성되고, 상기 제 2 전류 방전 경로는 상기 다이오드 스택에 추가되는 하나 이상의 다이오드들을 상기 RF 스위치 스택 및 상기 바디 저항기 래더에 커플링함으로써 생성되는, 방법.78. The method of claim 77,
The first current discharge path is generated through a diode stack coupled to the RF switch stack and the body resistor ladder, and the second current discharge path connects one or more diodes added to the diode stack to the RF switch stack and the body resistor ladder. created by coupling to a body resistor ladder.
상기 다이오드 스택 및 상기 하나 이상의 다이오드들은 상기 바디 저항기 래더의 상이한 탭핑 지점들에서 상기 바디 저항기 래더에 커플링되는, 방법.79. The method of claim 78,
wherein the diode stack and the one or more diodes are coupled to the body resistor ladder at different tapping points of the body resistor ladder.
상기 RF 스위치 스택의 상기 오프 상태에서 제 3 시간 간격 동안 상기 바디 저항기 래더를 통한 상기 게이트 유도 드레인 누설 전류에 대한 제 3 전류 방전 경로를 생성하는 단계를 더 포함하며,
상기 제 3 시간 간격은 상기 제 1 전류 방전 경로, 상기 제 2 전류 방전 경로 및 상기 제 3 전류 방전 경로가 생성되는 상기 RF 스위치의 상기 오프 상태에서의 제 2 중첩 시간 간격 동안 상기 제 1 시간 간격 및 상기 제 2 시간 간격과 시간적으로 일부 중첩되는, 방법.78. The method of claim 77,
generating a third current discharge path for the gate induced drain leakage current through the body resistor ladder during a third time interval in the off state of the RF switch stack;
The third time interval is the first time interval and the second overlapping time interval in the off state of the RF switch in which the first current discharge path, the second current discharge path, and the third current discharge path are generated. partially overlapping in time with the second time interval.
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