JP7735225B2 - Semiconductor Devices - Google Patents
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Description
実施形態は、半導体装置に関する。 The embodiment relates to a semiconductor device.
携帯端末等に用いられるスイッチ回路が知られている。 Switch circuits are known for use in mobile devices, etc.
高品質な半導体装置を提供する。 Providing high-quality semiconductor devices.
実施形態の半導体装置は、入力端および出力端と、前記入力端および前記出力端の間に直列接続される複数のトランジスタとを含む半導体装置であって、前記複数のトランジスタは、前記直列接続に用いられる第1端および第2端を有する第1トランジスタと、前記直列接続に用いられる第3端および第4端、第1ゲート、ならびに第1ボディ、を有する第2トランジスタであって、前記第3端は前記第2端に接続される前記第2トランジスタとを含み、前記半導体装置はさらに、前記第1ボディおよび前記第1端の間に直列接続される、第3トランジスタおよび第1ダイオードを含み、前記第3トランジスタは、前記第1ゲートに接続される第2ゲートを有し、前記第1ダイオードのアノードは、前記第1ボディおよび前記第1端のうち前記第1ボディ側に設けられ、前記第1ダイオードのカソードは、前記第1ボディおよび前記第1端のうち前記第1端側に設けられる。 An embodiment of a semiconductor device includes an input terminal and an output terminal, and a plurality of transistors connected in series between the input terminal and the output terminal. The plurality of transistors include a first transistor having a first terminal and a second terminal used in the series connection, and a second transistor having a third terminal and a fourth terminal used in the series connection, a first gate, and a first body, the third terminal of the second transistor being connected to the second terminal. The semiconductor device further includes a third transistor and a first diode connected in series between the first body and the first terminal. The third transistor has a second gate connected to the first gate. The anode of the first diode is located on the first body side of the first body and the first terminal, and the cathode of the first diode is located on the first terminal side of the first body and the first terminal.
以下、図面を参照して実施形態について説明する。以下の説明において、同一の機能および構成を有する構成要素には共通する参照符号を付す。共通する参照符号を有する複数の構成要素を区別する場合には、当該共通する参照符号に添え字を付して区別する。複数の構成要素について特に区別を要さない場合には、当該複数の構成要素には、共通する参照符号のみを付し、添え字は付さない。 The following describes the embodiments with reference to the drawings. In the following description, components with the same function and configuration are assigned common reference symbols. When distinguishing between multiple components that share a common reference symbol, a subscript is added to the common reference symbol. When no particular distinction is required between multiple components, the multiple components are assigned only the common reference symbol, without a subscript.
各機能ブロックを、ハードウェアおよびソフトウェアのいずれかまたは両方を組み合わせたものにより実現することが可能である。また、各機能ブロックが以下に説明されるように区別されていることは必須ではない。例えば、一部の機能が例示の機能ブロックとは別の機能ブロックにより実行されてもよい。さらに、例示の機能ブロックがさらに細かい機能サブブロックに分割されていてもよい。また、以下の説明における各機能ブロックおよび各構成要素の名称は便宜的なものであり、各機能ブロックおよび各構成要素の構成および動作を限定するものではない。 Each functional block can be realized by either hardware or software, or a combination of both. Furthermore, it is not necessary for each functional block to be distinguished as described below. For example, some functions may be performed by a functional block other than the illustrated functional block. Furthermore, the illustrated functional block may be further divided into smaller functional sub-blocks. Furthermore, the names of each functional block and each component in the following description are for convenience only and do not limit the configuration or operation of each functional block and each component.
<第1実施形態>
以下、第1実施形態に係る半導体装置について説明する。以下では、当該半導体装置をスイッチ回路1とも称する。
First Embodiment
A semiconductor device according to a first embodiment will be described below. Hereinafter, this semiconductor device will also be referred to as a switch circuit 1.
[構成例]
(1)無線装置
図1は、第1実施形態に係るスイッチ回路1を含む無線装置WDの構成の一例を示すブロック図である。無線装置WDは、例えば、スマートフォン、フィーチャーフォン、携帯端末(例えばタブレット端末)、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、ルーター、および基地局等である。無線装置WDは、LTE(登録商標)(Long Term Evolution)および/またはWifi等の通信規格を利用して信号の送受信を行う。図1に示される参照符号1a、1b、1c、1d、および1eについては、後続する実施形態の説明において言及する。
[Configuration example]
(1) Wireless Device FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a wireless device WD including a switch circuit 1 according to the first embodiment. The wireless device WD is, for example, a smartphone, a feature phone, a mobile terminal (e.g., a tablet terminal), a personal computer, a game console, a router, a base station, or the like. The wireless device WD transmits and receives signals using communication standards such as LTE (registered trademark) (Long Term Evolution) and/or Wi-Fi. Reference numerals 1a, 1b, 1c, 1d, and 1e shown in FIG. 1 will be referred to in the description of the following embodiments.
無線装置WDは、スイッチ回路1に加えて、例えば、アンテナANT、スイッチ回路2、3、および4、信号処理回路5および6、ならびに制御回路7を含む。 In addition to switch circuit 1, wireless device WD includes, for example, antenna ANT, switch circuits 2, 3, and 4, signal processing circuits 5 and 6, and control circuit 7.
アンテナANTは、他の装置(例えば、基地局または他の無線装置)からの高周波信号を受信する。アンテナANTは、無線装置WDから他の装置への高周波信号の送信も可能である。 The antenna ANT receives high-frequency signals from other devices (e.g., base stations or other wireless devices). The antenna ANT can also transmit high-frequency signals from the wireless device WD to other devices.
制御回路7は、例えば、スイッチ回路1、2、3、および4に、ならびに、信号処理回路5および6に、制御信号CNTを送信する。スイッチ回路1、2、3、および4の各々について、当該スイッチ回路がオン状態にあるかオフ状態にあるかが、当該スイッチ回路が制御回路7から受信する制御信号CNTにより制御される。或るスイッチ回路がオン状態にある間、当該スイッチ回路は、当該スイッチ回路の第1端と第2端との間での信号の伝達が可能である。一方、或るスイッチ回路がオフ状態にある間、当該スイッチ回路は、当該スイッチ回路の第1端と第2端との間での信号の伝達を行わない。信号処理回路5および6は各々、制御回路7から受信する制御信号CNTに基づいて信号の処理を行う。 The control circuit 7 transmits control signals CNT to, for example, switch circuits 1, 2, 3, and 4, and to signal processing circuits 5 and 6. Whether each of switch circuits 1, 2, 3, and 4 is in an on or off state is controlled by the control signal CNT that the switch circuit receives from the control circuit 7. While a switch circuit is in an on state, the switch circuit is capable of transmitting signals between its first and second terminals. On the other hand, while a switch circuit is in an off state, the switch circuit does not transmit signals between its first and second terminals. The signal processing circuits 5 and 6 each process signals based on the control signal CNT that they receive from the control circuit 7.
スイッチ回路1の第1端はアンテナANTに接続され、スイッチ回路1の第2端は信号処理回路5に接続される。スイッチ回路1は、制御回路7から制御信号CNT1を受信する。スイッチ回路1は、制御信号CNT1に基づきオン状態にある間、例えば、アンテナANTを介して無線装置WDが受信した高周波信号を信号処理回路5に伝送する。 The first terminal of switch circuit 1 is connected to antenna ANT, and the second terminal of switch circuit 1 is connected to signal processing circuit 5. Switch circuit 1 receives control signal CNT1 from control circuit 7. While switch circuit 1 is in the on state based on control signal CNT1, it transmits, for example, a high-frequency signal received by wireless device WD via antenna ANT to signal processing circuit 5.
スイッチ回路2の第1端は、スイッチ回路1と信号処理回路5との間の信号経路に接続される。スイッチ回路2の第2端は、例えば接地される。 The first terminal of the switch circuit 2 is connected to the signal path between the switch circuit 1 and the signal processing circuit 5. The second terminal of the switch circuit 2 is, for example, grounded.
スイッチ回路2は、制御回路7から制御信号CNT2を受信する。スイッチ回路2は、例えば、スイッチ回路1がオフ状態にある間に、制御信号CNT2に基づいてオン状態にある。スイッチ回路2は、当該オン状態にある間、スイッチ回路1と信号処理回路5との間の信号経路の電位を接地電位に固定する。 Switch circuit 2 receives a control signal CNT2 from control circuit 7. For example, switch circuit 2 is in the ON state based on the control signal CNT2 while switch circuit 1 is in the OFF state. While in this ON state, switch circuit 2 fixes the potential of the signal path between switch circuit 1 and signal processing circuit 5 to ground potential.
信号処理回路5は、スイッチ回路1を介して伝送される高周波信号を受信し、制御回路7から受信する制御信号CNT3に基づいて、当該高周波信号に対して各種の処理を実行する。 The signal processing circuit 5 receives the high-frequency signal transmitted via the switch circuit 1 and performs various processes on the high-frequency signal based on the control signal CNT3 received from the control circuit 7.
スイッチ回路3の第1端はアンテナANTに接続され、スイッチ回路3の第2端は信号処理回路6に接続される。スイッチ回路3は、制御回路7から例えば制御信号CNT2を受信する。スイッチ回路3は、制御信号CNT2に基づきオン状態にある間、例えば、アンテナANTを介して無線装置WDが受信した高周波信号を信号処理回路6に伝送する。スイッチ回路3が伝送する高周波信号の周波数帯域は、例えば、スイッチ回路1が伝送する高周波信号の周波数帯域と相違する。スイッチ回路1とスイッチ回路3は、例えば、制御回路7による制御の下、選択的にオン状態にされる。 The first terminal of switch circuit 3 is connected to antenna ANT, and the second terminal of switch circuit 3 is connected to signal processing circuit 6. Switch circuit 3 receives, for example, a control signal CNT2 from control circuit 7. While switch circuit 3 is in the on state based on control signal CNT2, it transmits, for example, a high-frequency signal received by wireless device WD via antenna ANT to signal processing circuit 6. The frequency band of the high-frequency signal transmitted by switch circuit 3 is different, for example, from the frequency band of the high-frequency signal transmitted by switch circuit 1. Switch circuit 1 and switch circuit 3 are selectively turned on, for example, under the control of control circuit 7.
スイッチ回路4の第1端は、スイッチ回路3と信号処理回路6との間の信号経路に接続される。スイッチ回路4の第2端は、例えば接地される。スイッチ回路4は、制御回路7から例えば制御信号CNT1を受信する。スイッチ回路4は、例えば、スイッチ回路3がオフ状態にある間に、制御信号CNT1に基づいてオン状態にある。スイッチ回路4は、当該オン状態にある間、スイッチ回路3と信号処理回路6との間の信号経路の電位を接地電位に固定する。 The first end of the switch circuit 4 is connected to the signal path between the switch circuit 3 and the signal processing circuit 6. The second end of the switch circuit 4 is, for example, grounded. The switch circuit 4 receives, for example, a control signal CNT1 from the control circuit 7. For example, the switch circuit 4 is in an ON state based on the control signal CNT1 while the switch circuit 3 is in an OFF state. While in this ON state, the switch circuit 4 fixes the potential of the signal path between the switch circuit 3 and the signal processing circuit 6 to ground potential.
信号処理回路6は、スイッチ回路3を介して伝送される高周波信号を受信し、制御回路7から受信する制御信号CNT4に基づいて、当該高周波信号に対して各種の処理を実行する。 The signal processing circuit 6 receives the high-frequency signal transmitted via the switch circuit 3 and performs various processes on the high-frequency signal based on the control signal CNT4 received from the control circuit 7.
上記では、スイッチ回路1および3が各々、無線装置WDが他の装置から受信した高周波信号を伝送する場合について説明した。スイッチ回路1および3はこれに限定されない。スイッチ回路1および3のいずれも、無線装置WDが他の装置に送信する高周波信号を伝送するものであってもよい。 In the above, we have described a case where switch circuits 1 and 3 each transmit a high-frequency signal received by wireless device WD from another device. Switch circuits 1 and 3 are not limited to this. Either switch circuit 1 or 3 may transmit a high-frequency signal that wireless device WD transmits to another device.
以下、スイッチ回路1に着目して説明を行う。 The following explanation focuses on switch circuit 1.
(2)スイッチ回路
図2は、第1実施形態に係るスイッチ回路1の回路構成の一例を示す。図2では、各トランジスタの回路記号において当該トランジスタの或る一端がドレインであり別の一端がソースであるように示されているが、当該2つの端の電位の関係によりドレインとソースは入れ替わり得る。図2では、各種電圧VM01、VM12、VM23、VM34、VG2、VB2、VR12、およびVR23が示されているが、これらの電圧については後述する動作例の説明において言及する。
(2) Switch Circuit Fig. 2 shows an example of the circuit configuration of the switch circuit 1 according to the first embodiment. In Fig. 2, the circuit symbol for each transistor indicates that one end of the transistor is the drain and the other end is the source, but the drain and source may be interchanged depending on the relationship between the potentials of the two ends. Fig. 2 also shows various voltages VM01, VM12, VM23, VM34, VG2, VB2, VR12, and VR23, but these voltages will be mentioned in the description of an operational example described later.
スイッチ回路1は、n個(nは自然数)のトランジスタM1、M2、M3、M4、M5、・・・、M(n-2)、M(n-1)、およびMnを含む。これらのトランジスタは各々、例えばnチャネルMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタのような電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)である。特別な言及がない限り、本明細書でトランジスタと称される他の構成要素についても同じである。図2では、スイッチ回路1の第1端および第2端がそれぞれ、端子INおよび端子OUTとして示されている。 Switch circuit 1 includes n (n is a natural number) transistors M1, M2, M3, M4, M5, ..., M(n-2), M(n-1), and Mn. Each of these transistors is a field effect transistor (FET), such as an n-channel metal oxide semiconductor (MOS) transistor. Unless otherwise specified, the same applies to other components referred to as transistors in this specification. In FIG. 2, the first and second ends of switch circuit 1 are shown as terminals IN and OUT, respectively.
スイッチ回路1はさらに、抵抗Rg1、Rg2、Rg3、Rg4、Rg5、・・・、Rg(n-2)、Rg(n-1)、およびRgn、ならびに、抵抗Rb1、Rb2、Rb3、Rb4、・・・、Rb(n-2)、Rb(n-1)、およびRbnを含む。スイッチ回路1はさらに、抵抗Rds(1,1)、Rds(1,2)、Rds(2,1)、Rds(2,2)、Rds(3,1)、Rds(3,2)、Rds(4,1)、Rds(4,2)、Rds(5,1)、Rds(5,2)、・・・、Rds(n-2,1)、Rds(n-2,2)、Rds(n-1,1)、Rds(n-1,2)、Rds(n,1)、およびRds(n,2)を含む。 Switch circuit 1 further includes resistors Rg1, Rg2, Rg3, Rg4, Rg5, ..., Rg(n-2), Rg(n-1), and Rgn, as well as resistors Rb1, Rb2, Rb3, Rb4, ..., Rb(n-2), Rb(n-1), and Rbn. Switch circuit 1 further includes resistors Rds(1,1), Rds(1,2), Rds(2,1), Rds(2,2), Rds(3,1), Rds(3,2), Rds(4,1), Rds(4,2), Rds(5,1), Rds(5,2), ..., Rds(n-2,1), Rds(n-2,2), Rds(n-1,1), Rds(n-1,2), Rds(n,1), and Rds(n,2).
抵抗Rds(1,1)、Rds(1,2)、Rds(2,1)、Rds(2,2)、Rds(3,1)、Rds(3,2)、Rds(4,1)、Rds(4,2)、Rds(5,1)、Rds(5,2)、・・・、Rds(n-2,1)、Rds(n-2,2)、Rds(n-1,1)、Rds(n-1,2)、Rds(n,1)、およびRds(n,2)の抵抗値の大きさは、例えば実質的に同一のR1である。以下、これら抵抗Rdsの抵抗値の大きさが実質的に同一の場合について説明を行う。 The resistance values of resistors Rds(1,1), Rds(1,2), Rds(2,1), Rds(2,2), Rds(3,1), Rds(3,2), Rds(4,1), Rds(4,2), Rds(5,1), Rds(5,2), ..., Rds(n-2,1), Rds(n-2,2), Rds(n-1,1), Rds(n-1,2), Rds(n,1), and Rds(n,2) are, for example, substantially the same R1. Below, we will explain the case where the resistance values of these resistors Rds are substantially the same.
端子INと端子OUTとの間に、トランジスタM1、M2、M3、M4、M5、・・・、M(n-2)、M(n-1)、およびMnが直列に接続される。より具体的には次の通りである。端子INにトランジスタM1の第1端が接続され、トランジスタM1の第2端にトランジスタM2の第1端が接続される。トランジスタM2の第2端にトランジスタM3の第1端が接続され、トランジスタM3の第2端にトランジスタM4の第1端が接続される。以下、トランジスタM4、M5、・・・、M(n-2)、M(n-1)、およびMnの接続関係についても同様であり、トランジスタMnの第2端に端子OUTが接続される。 Transistors M1, M2, M3, M4, M5, ..., M(n-2), M(n-1), and Mn are connected in series between terminal IN and terminal OUT. More specifically, the first terminal of transistor M1 is connected to terminal IN, and the first terminal of transistor M2 is connected to the second terminal of transistor M1. The first terminal of transistor M3 is connected to the second terminal of transistor M2, and the first terminal of transistor M4 is connected to the second terminal of transistor M3. The same applies to the connection relationships of transistors M4, M5, ..., M(n-2), M(n-1), and Mn, with terminal OUT connected to the second terminal of transistor Mn.
トランジスタM1のゲート(以下、制御端とも称され得る。)とトランジスタM2のゲートとの間に抵抗Rg1が接続される。トランジスタM2のゲートとトランジスタM3のゲートとの間に抵抗Rg2が接続される。トランジスタM3のゲートとトランジスタM4のゲートとの間に抵抗Rg3が接続される。以下、抵抗Rg4、Rg5、・・・、Rg(n-2)、およびRg(n-1)についても同様である。トランジスタMnのゲートに、さらに、抵抗Rgnの一端が接続される。抵抗Rgnの他端は、信号GBが入力されるノードに接続される。図2では、スイッチ回路1に信号GBが入力される制御端が示されている。信号GBは、例えば、図1を参照して説明した制御信号CNT1である。信号GBは、例えば制御回路7により、ハイ(H)レベルとロー(L)レベルの間で変更され得る。本明細書では、レベルという用語を用いる場合、特別な言及がない限り電圧のレベルに言及している。 Resistor Rg1 is connected between the gate of transistor M1 (hereinafter also referred to as the control terminal) and the gate of transistor M2. Resistor Rg2 is connected between the gate of transistor M2 and the gate of transistor M3. Resistor Rg3 is connected between the gate of transistor M3 and the gate of transistor M4. The same applies to resistors Rg4, Rg5, ..., Rg(n-2), and Rg(n-1). One end of resistor Rgn is also connected to the gate of transistor Mn. The other end of resistor Rgn is connected to a node to which signal GB is input. Figure 2 shows the control terminal to which signal GB is input to switch circuit 1. Signal GB is, for example, the control signal CNT1 described with reference to Figure 1. Signal GB can be changed between high (H) and low (L) levels, for example, by control circuit 7. In this specification, when the term "level" is used, it refers to a voltage level unless otherwise specified.
トランジスタM1のボディ(以下、バックゲートとも称され得る。)とトランジスタM2のボディとの間に抵抗Rb1が接続される。トランジスタM2のボディとトランジスタM3のボディとの間に抵抗Rb2が接続される。トランジスタM3のボディとトランジスタM4のボディとの間に抵抗Rb3が接続される。以下、抵抗Rb4、・・・・、Rb(n-2)、Rb(n-1)についても同様である。トランジスタMnのボディに、さらに、抵抗Rbnの一端が接続される。抵抗Rbnの他端は、信号BBが入力されるノードに接続される。図2では、スイッチ回路1に信号BBが入力される制御端も示されている。信号BBは、例えば制御回路7により供給される。信号BBの電圧は、例えば、信号GBの電圧に応じて設定されている。 Resistor Rb1 is connected between the body of transistor M1 (hereinafter also referred to as the back gate) and the body of transistor M2. Resistor Rb2 is connected between the body of transistor M2 and the body of transistor M3. Resistor Rb3 is connected between the body of transistor M3 and the body of transistor M4. The same applies to resistors Rb4, ..., Rb(n-2), Rb(n-1). One end of resistor Rbn is also connected to the body of transistor Mn. The other end of resistor Rbn is connected to a node to which signal BB is input. Figure 2 also shows a control terminal to which signal BB is input to switch circuit 1. Signal BB is supplied, for example, by control circuit 7. The voltage of signal BB is set, for example, according to the voltage of signal GB.
トランジスタM1の第1端に抵抗Rds(1,1)の一端が接続され、抵抗Rds(1,1)の他端に抵抗Rds(1,2)の一端が接続され、抵抗Rds(1,2)の他端にトランジスタM1の第2端が接続される。トランジスタM2の第1端に抵抗Rds(2,1)の一端が接続され、抵抗Rds(2,1)の他端に抵抗Rds(2,2)の一端が接続され、抵抗Rds(2,2)の他端にトランジスタM2の第2端が接続される。トランジスタM3の第1端に抵抗Rds(3,1)の一端が接続され、抵抗Rds(3,1)の他端に抵抗Rds(3,2)の一端が接続され、抵抗Rds(3,2)の他端にトランジスタM3の第2端が接続される。以下、抵抗Rds(4,1)、Rds(4,2)、Rds(5,1)、Rds(5,2)、・・・、Rds(n-2,1)、Rds(n-2,2)、Rds(n-1,1)、Rds(n-1,2)、Rds(n,1)、およびRds(n,2)についても同様である。 One end of resistor Rds(1,1) is connected to a first end of transistor M1, one end of resistor Rds(1,2) is connected to the other end of resistor Rds(1,1), and a second end of transistor M1 is connected to the other end of resistor Rds(1,2). One end of resistor Rds(2,1) is connected to a first end of transistor M2, one end of resistor Rds(2,2) is connected to the other end of resistor Rds(2,1), and a second end of transistor M2 is connected to the other end of resistor Rds(2,2). One end of resistor Rds(3,1) is connected to a first end of transistor M3, one end of resistor Rds(3,2) is connected to the other end of resistor Rds(3,1), and a second end of transistor M3 is connected to the other end of resistor Rds(3,2). The same applies to resistors Rds(4,1), Rds(4,2), Rds(5,1), Rds(5,2), ..., Rds(n-2,1), Rds(n-2,2), Rds(n-1,1), Rds(n-1,2), Rds(n,1), and Rds(n,2).
なお、抵抗Rg、抵抗Rb、および抵抗Rdsのそれぞれは、例えばポリシリコンを用いて形成される。 Note that resistors Rg, Rb, and Rds are each formed using, for example, polysilicon.
スイッチ回路1はさらに、帰還回路の構成要素として、例えば、トランジスタTr(1,3)、Tr(1,4)、Tr(2,1)、Tr(2,2)、Tr(2,3)、Tr(2,4)、Tr(3,1)、Tr(3,2)、Tr(3,3)、Tr(3,4)、Tr(4,1)、Tr(4,2)、Tr(4,3)、Tr(4,4)、Tr(5,1)、Tr(5,2)、Tr(5,3)、Tr(5,4)、・・・、Tr(n-2,1)、Tr(n-2,2)、Tr(n-2,3)、Tr(n-2,4)、Tr(n-1,1)、Tr(n-1,2)、Tr(n-1,3)、Tr(n-1,4)、Tr(n,1)、およびTr(n,2)を含む。 The switch circuit 1 further includes, as components of the feedback circuit, transistors Tr(1,3), Tr(1,4), Tr(2,1), Tr(2,2), Tr(2,3), Tr(2,4), Tr(3,1), Tr(3,2), Tr(3,3), Tr(3,4), Tr(4,1), Tr(4,2), Tr(4,3), Tr(4,4), Tr(5,1), Tr(5,2), Tr(5,3), Tr(5,4), ..., Tr(n-2,1), Tr(n-2,2), Tr(n-2,3), Tr(n-2,4), Tr(n-1,1), Tr(n-1,2), Tr(n-1,3), Tr(n-1,4), Tr(n,1), and Tr(n,2).
トランジスタTr(1,3)およびTr(1,4)は、トランジスタM1に対応付けられている。 Transistors Tr(1,3) and Tr(1,4) are associated with transistor M1.
トランジスタTr(1,3)の第1端はトランジスタM1のボディに接続され、トランジスタTr(1,3)のゲートはトランジスタM1のゲートに接続される。トランジスタTr(1,3)の第2端に、トランジスタTr(1,4)の第1端と、トランジスタTr(1,4)のゲートとが接続される。このように、トランジスタTr(1,3)の第2端に、ダイオード接続されたトランジスタTr(1,4)が接続される。トランジスタTr(1,4)の第2端は、抵抗Rds(2,1)および抵抗Rds(2,2)を接続するノードに接続される。 The first terminal of transistor Tr(1,3) is connected to the body of transistor M1, and the gate of transistor Tr(1,3) is connected to the gate of transistor M1. The second terminal of transistor Tr(1,3) is connected to the first terminal of transistor Tr(1,4) and the gate of transistor Tr(1,4). Thus, the diode-connected transistor Tr(1,4) is connected to the second terminal of transistor Tr(1,3). The second terminal of transistor Tr(1,4) is connected to the node connecting resistors Rds(2,1) and Rds(2,2).
次の説明は、整数kが2からn-1の各々のケースについて成り立つ。
トランジスタTr(k,1)、Tr(k,2)、Tr(k,3)、およびTr(k,4)は、トランジスタMkに対応付けられている。
The following explanation holds for each case where the integer k is from 2 to n-1.
Transistors Tr(k,1), Tr(k,2), Tr(k,3), and Tr(k,4) are associated with transistor Mk.
トランジスタTr(k,1)の第1端はトランジスタMkのボディに接続され、トランジスタTr(k,1)のゲートはトランジスタMkのゲートに接続される。トランジスタTr(k,1)の第2端に、トランジスタTr(k,2)の第1端と、トランジスタTr(k,2)のゲートとが接続される。このように、トランジスタTr(k,1)の第2端に、ダイオード接続されたトランジスタTr(k,2)が接続される。トランジスタTr(k,2)の第2端は、抵抗Rds(k-1,1)および抵抗Rds(k-1,2)を接続するノードに接続される。 The first terminal of transistor Tr(k,1) is connected to the body of transistor Mk, and the gate of transistor Tr(k,1) is connected to the gate of transistor Mk. The second terminal of transistor Tr(k,1) is connected to the first terminal of transistor Tr(k,2) and the gate of transistor Tr(k,2). Thus, the diode-connected transistor Tr(k,2) is connected to the second terminal of transistor Tr(k,1). The second terminal of transistor Tr(k,2) is connected to the node connecting resistors Rds(k-1,1) and Rds(k-1,2).
トランジスタTr(k,3)の第1端はトランジスタMkのボディに接続され、トランジスタTr(k,3)のゲートはトランジスタMkのゲートに接続される。トランジスタTr(k,3)の第2端に、トランジスタTr(k,4)の第1端と、トランジスタTr(k,4)のゲートとが接続される。このように、トランジスタTr(k,3)の第2端に、ダイオード接続されたトランジスタTr(k,4)が接続される。トランジスタTr(k,4)の第2端は、抵抗Rds(k+1,1)および抵抗Rds(k+1,2)を接続するノードに接続される。 The first terminal of transistor Tr(k,3) is connected to the body of transistor Mk, and the gate of transistor Tr(k,3) is connected to the gate of transistor Mk. The second terminal of transistor Tr(k,3) is connected to the first terminal of transistor Tr(k,4) and the gate of transistor Tr(k,4). Thus, the diode-connected transistor Tr(k,4) is connected to the second terminal of transistor Tr(k,3). The second terminal of transistor Tr(k,4) is connected to the node connecting resistors Rds(k+1,1) and Rds(k+1,2).
トランジスタTr(n,1)およびTr(n,2)は、トランジスタMnに対応付けられている。 Transistors Tr(n,1) and Tr(n,2) are associated with transistor Mn.
トランジスタTr(n,1)の第1端はトランジスタMnのボディに接続され、トランジスタTr(n,1)のゲートはトランジスタMnのゲートに接続される。トランジスタTr(n,1)の第2端に、トランジスタTr(n,2)の第1端と、トランジスタTr(n,2)のゲートとが接続される。このように、トランジスタTr(n,1)の第2端に、ダイオード接続されたトランジスタTr(n,2)が接続される。トランジスタTr(n,2)の第2端は、抵抗Rds(n-1,1)および抵抗Rds(n-1,2)を接続するノードに接続される。 The first terminal of transistor Tr(n,1) is connected to the body of transistor Mn, and the gate of transistor Tr(n,1) is connected to the gate of transistor Mn. The second terminal of transistor Tr(n,1) is connected to the first terminal of transistor Tr(n,2) and the gate of transistor Tr(n,2). Thus, the diode-connected transistor Tr(n,2) is connected to the second terminal of transistor Tr(n,1). The second terminal of transistor Tr(n,2) is connected to the node connecting resistors Rds(n-1,1) and Rds(n-1,2).
信号GBがHレベルにある間、トランジスタM1、M2、M3、M4、M5、・・・、M(n-2)、M(n-1)、およびMnは各々オン状態にある、すなわち、スイッチ回路1はオン状態にある。 While signal GB is at H level, transistors M1, M2, M3, M4, M5, ..., M(n-2), M(n-1), and Mn are each in the ON state, i.e., switch circuit 1 is in the ON state.
信号GBがLレベルにある間、トランジスタM1、M2、M3、M4、M5、・・・、M(n-2)、M(n-1)、およびMnは各々オフ状態にある、すなわち、スイッチ回路1はオフ状態にある。スイッチ回路1がオフ状態にある間、上述した抵抗Rdsについての接続関係より、端子INと端子OUTとの間に印加される電圧が分圧された電圧がそれぞれ、トランジスタM1、M2、M3、M4、M5、・・・、M(n-2)、M(n-1)、およびMnに印加される。トランジスタM1、M2、M3、M4、M5、・・・、M(n-2)、M(n-1)、およびMnにそれぞれ印加される電圧は実質的に同一である。 While signal GB is at an L level, transistors M1, M2, M3, M4, M5, ..., M(n-2), M(n-1), and Mn are each in the OFF state; that is, switch circuit 1 is in the OFF state. While switch circuit 1 is in the OFF state, due to the connection relationship of resistor Rds described above, a divided voltage of the voltage applied between terminal IN and terminal OUT is applied to transistors M1, M2, M3, M4, M5, ..., M(n-2), M(n-1), and Mn, respectively. The voltages applied to transistors M1, M2, M3, M4, M5, ..., M(n-2), M(n-1), and Mn are substantially the same.
トランジスタM2のボディの電位(以下、電圧とも称される。)が、トランジスタTr(2,2)の第2端の電圧より高い場合、トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)がオン状態にある間、トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)を介して当該ボディから電流が流れる。このように電流が流れる場合、当該ボディの電圧は下降する。トランジスタTr(2,1)がオン状態にあるかオフ状態にあるかは、トランジスタM2のゲートの電圧に基づく。これは、トランジスタTr(2,1)のゲートがトランジスタM2のゲートに接続されることによる。 When the potential (hereinafter also referred to as the voltage) of the body of transistor M2 is higher than the voltage at the second end of transistor Tr(2,2), current flows from the body through transistors Tr(2,1) and Tr(2,2) while transistors Tr(2,1) and Tr(2,2) are in the on state. When current flows in this manner, the voltage of the body drops. Whether transistor Tr(2,1) is in the on state or off state depends on the voltage at the gate of transistor M2. This is because the gate of transistor Tr(2,1) is connected to the gate of transistor M2.
トランジスタM2のボディの電圧がトランジスタTr(2,4)の第2端の電圧より高い場合、トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)がオン状態にある間、トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)を介して当該ボディから電流が流れる。このように電流が流れる場合も、当該ボディの電圧は下降する。トランジスタTr(2,3)がオン状態にあるかオフ状態にあるかは、トランジスタM2のゲートの電圧に基づく。これは、トランジスタTr(2,3)のゲートがトランジスタM2のゲートに接続されることによる。 If the voltage of the body of transistor M2 is higher than the voltage at the second end of transistor Tr(2,4), current flows from the body through transistors Tr(2,3) and Tr(2,4) while transistors Tr(2,3) and Tr(2,4) are in the on state. Even when current flows in this way, the voltage of the body drops. Whether transistor Tr(2,3) is in the on state or off state depends on the voltage at the gate of transistor M2. This is because the gate of transistor Tr(2,3) is connected to the gate of transistor M2.
上記では、トランジスタM2に対応付けられているトランジスタTr(2,1)、Tr(2,2)、Tr(2,3)、およびTr(2,4)に関連する説明を行った。他のトランジスタMの各々についても、当該トランジスタMに対応付けられている各種トランジスタTrに関連して同様の説明が成り立つ。 The above explanation relates to transistors Tr(2,1), Tr(2,2), Tr(2,3), and Tr(2,4) associated with transistor M2. Similar explanations apply to each of the other transistors M in relation to the various transistors Tr associated with that transistor M.
上記では、例えばトランジスタTr(2,2)の第2端が、抵抗Rds(1,1)および抵抗Rds(1,2)を接続するノードに接続されるものとして説明した。このような接続関係では、例えば、抵抗Rds(1,1)の抵抗値が極めて小さい場合、トランジスタTr(2,2)の第2端が、抵抗素子を介することなくトランジスタM1の第1端に接続されているとも解釈され得る。抵抗Rds(1,1)の抵抗値が極めて小さい場合、例えば、抵抗Rds(1,2)の抵抗値は、抵抗Rds(1,1)の抵抗値と相違する。同様に接続されるものとして説明した他のトランジスタTrについても同じである。 In the above description, for example, the second end of transistor Tr(2,2) was described as being connected to the node connecting resistors Rds(1,1) and Rds(1,2). In this connection relationship, if the resistance value of resistor Rds(1,1) is extremely small, for example, it can also be interpreted that the second end of transistor Tr(2,2) is connected to the first end of transistor M1 without going through a resistive element. If the resistance value of resistor Rds(1,1) is extremely small, for example, the resistance value of resistor Rds(1,2) will differ from the resistance value of resistor Rds(1,1). The same applies to the other transistors Tr described as being connected in a similar manner.
上記では、例えば、トランジスタM2のボディからトランジスタM1の第1端までの経路に、トランジスタM2のゲートに接続されるゲートを有するトランジスタTr(2,1)、ダイオード接続されたトランジスタTr(2,2)が、トランジスタTr(2,1)、トランジスタTr(2,2)の順で設けられているものとして説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。トランジスタM2のボディからトランジスタM1の第1端までの経路に、トランジスタTr(2,1)とトランジスタTr(2,2)が逆の順で設けられていてもよい。同様に接続されるものとして説明した他のトランジスタTrについても同じである。 In the above description, for example, a path from the body of transistor M2 to the first end of transistor M1 is described as including transistor Tr(2,1), whose gate is connected to the gate of transistor M2, and diode-connected transistor Tr(2,2), in the order of transistor Tr(2,1), transistor Tr(2,2). However, this embodiment is not limited to this. Transistors Tr(2,1) and Tr(2,2) may also be provided in the reverse order on the path from the body of transistor M2 to the first end of transistor M1. The same applies to the other transistors Tr described as being connected in a similar manner.
上記では、スイッチ回路1の構成要素として、トランジスタTr(1,4)、Tr(2,2)、Tr(2,4)、Tr(3,2)、Tr(3,4)、・・・、Tr(n-1,2)、Tr(n-1,4)、およびTr(n,2)のような、ダイオード接続されたトランジスタが説明された。スイッチ回路1では、このようなトランジスタTrの代わりに、PN接合からなるダイオードが用いられてもよい。本明細書で説明される他のダイオード接続されたトランジスタについても同じである。本明細書で単に“ダイオード”と言及される場合、当該ダイオードとして、ダイオード接続されたトランジスタと、PN接合からなるダイオードとのいずれも用いられ得ることが意図されている。本明細書では、いずれの場合のダイオードについても、当該ダイオードの電極をアノードおよびカソードと称する。 In the above, diode-connected transistors such as transistors Tr(1,4), Tr(2,2), Tr(2,4), Tr(3,2), Tr(3,4), ..., Tr(n-1,2), Tr(n-1,4), and Tr(n,2) have been described as components of switch circuit 1. In switch circuit 1, diodes formed by PN junctions may be used instead of such transistors Tr. The same applies to the other diode-connected transistors described in this specification. When simply referring to a "diode" in this specification, it is intended that either a diode-connected transistor or a diode formed by a PN junction may be used as the diode. In either case, the electrodes of the diode are referred to as the anode and cathode in this specification.
図3は、第1実施形態に係るスイッチ回路1のトランジスタM2の構造を説明するための図である。図3では、スイッチ回路1の断面構造の一部が図示されている。以下ではトランジスタM2の構造を例に挙げて説明するが、他のトランジスタMも以下に説明するのと同様の構造を有し得る。一例として、スイッチ回路1がSOI(Silicon On Insulator)基板上に設けられている場合について説明する。 Figure 3 is a diagram illustrating the structure of transistor M2 of switch circuit 1 according to the first embodiment. Figure 3 illustrates a portion of the cross-sectional structure of switch circuit 1. The structure of transistor M2 will be described below as an example, but other transistors M may also have a similar structure to that described below. As an example, a case will be described in which switch circuit 1 is provided on an SOI (Silicon On Insulator) substrate.
半導体基板SBの上面上に酸化膜BOXが設けられる。酸化膜BOXの上面上にボディ層BDとして半導体層が設けられる。ボディ層BDは、例えばボロン(B)がドープされることによりp+不純物拡散層として用いられる。ボディ層BDの表面上にソース領域SRおよびドレイン領域DRが間隔を有して設けられる。ソース領域SRおよびドレイン領域DRは各々、例えばリン(P)がドープされることによりn+不純物拡散領域として用いられる。ゲート電極Gは、ソース領域SRおよびドレイン領域DRの間でボディ層BDの上面上にゲート絶縁体GIを介して設けられる。トランジスタM2は、ソース領域SR、ドレイン領域DR、およびゲート電極Gを含む。 An oxide film BOX is provided on the upper surface of the semiconductor substrate SB. A semiconductor layer is provided on the upper surface of the oxide film BOX as a body layer BD. The body layer BD is used as a p + impurity diffusion layer by being doped with, for example, boron (B). A source region SR and a drain region DR are provided on the surface of the body layer BD with a gap therebetween. The source region SR and the drain region DR are each used as an n + impurity diffusion region by being doped with, for example, phosphorus (P). A gate electrode G is provided on the upper surface of the body layer BD between the source region SR and the drain region DR via a gate insulator GI. The transistor M2 includes the source region SR, the drain region DR, and the gate electrode G.
ゲート電極Gの上面上に設けられるコンタクトプラグ(図示せず)等を介して、トランジスタM2のゲートと他の構成要素との接続が形成される。同様に、ドレイン領域DRおよびソース領域SRの上面上にそれぞれ設けられるコンタクトプラグ(図示せず)等を介して、トランジスタM2の第1端と他の構成要素との接続、および、トランジスタM2の第2端と他の構成要素との接続が形成される。 Connections between the gate of transistor M2 and other components are formed via contact plugs (not shown) provided on the upper surface of gate electrode G. Similarly, connections between the first end of transistor M2 and other components, and connections between the second end of transistor M2 and other components are formed via contact plugs (not shown) provided on the upper surfaces of drain region DR and source region SR, respectively.
例えば、ドレイン領域DRの電圧がボディ層BDの電圧より高い場合、ドレイン領域DRからボディ層BDに流れるリーク電流Ibが生じ得る。同様に、ソース領域SRの電圧がボディ層BDの電圧より高い場合、ソース領域SRからボディ層BDに流れるリーク電流Ibが生じ得る。 For example, if the voltage of the drain region DR is higher than the voltage of the body layer BD, leakage current Ib may flow from the drain region DR to the body layer BD. Similarly, if the voltage of the source region SR is higher than the voltage of the body layer BD, leakage current Ib may flow from the source region SR to the body layer BD.
このようなリーク電流Ibが生じる場合、トランジスタM2のボディの電圧が上昇し得る。トランジスタM2に対応付けられている各種トランジスタTrを介して上述したように電流が流れることにより、当該電圧の上昇が抑えられる。 When such a leakage current Ib occurs, the voltage of the body of transistor M2 may rise. This voltage rise is suppressed by the current flowing through the various transistors Tr associated with transistor M2 as described above.
[動作例]
以下、第1実施形態に係るスイッチ回路1がオフ状態にある間の、スイッチ回路1の動作例について説明する。
[Example of operation]
An example of the operation of the switch circuit 1 according to the first embodiment while the switch circuit 1 is in the OFF state will be described below.
(1)スイッチ回路1の動作の概要
図4は、第1実施形態に係るスイッチ回路1がオフ状態にある間にスイッチ回路1を流れる各種電流を説明するための図である。図4では、説明を簡潔にするためnが3である場合のスイッチ回路1の回路構成が示されている。以下ではnが3である場合について説明を行う。
(1) Overview of Operation of Switch Circuit 1 Fig. 4 is a diagram for explaining various currents that flow through the switch circuit 1 according to the first embodiment while the switch circuit 1 is in an off state. For simplicity of explanation, Fig. 4 shows the circuit configuration of the switch circuit 1 when n is 3. The following description will be given for the case where n is 3.
端子INに或る高周波信号が入力される場合、図3を参照して説明したリーク電流IbがトランジスタM1、M2、およびM3の各々で生じることがある。 When a high-frequency signal is input to terminal IN, the leakage current Ib described with reference to Figure 3 may occur in each of transistors M1, M2, and M3.
このようなリーク電流Ibにより、トランジスタM1、M2、およびM3それぞれのボディのバイアス電位(以下、バイアス電圧とも称される。)が上昇し得る。より具体的には次の通りである。 Such leakage current Ib can increase the bias potential (hereinafter also referred to as the bias voltage) of the bodies of transistors M1, M2, and M3. More specifically, this is as follows:
このようなリーク電流Ibは、抵抗Rb1、Rb2、およびRb3それぞれに流れる電流に影響を及ぼし得る。図4では、一例として、このようなリーク電流Ibが、トランジスタM1のボディから抵抗Rb1を介して電流が流れることに寄与し、トランジスタM2のボディから抵抗Rb2を介して電流が流れることに寄与し、トランジスタM3のボディから抵抗Rb3を介して電流が流れることに寄与する様子が示されている。これにより、各種抵抗Rbにおける電圧降下量が変化する。上述したトランジスタM1、M2、およびM3それぞれのボディのバイアス電圧の上昇の量は、当該変化の量に応じている。 This leakage current Ib can affect the current flowing through resistors Rb1, Rb2, and Rb3. Figure 4 shows, as an example, how this leakage current Ib contributes to current flowing from the body of transistor M1 through resistor Rb1, contributes to current flowing from the body of transistor M2 through resistor Rb2, and contributes to current flowing from the body of transistor M3 through resistor Rb3. This changes the amount of voltage drop across the various resistors Rb. The amount of increase in the bias voltage of the bodies of transistors M1, M2, and M3 described above corresponds to the amount of this change.
さらに、このようなリーク電流Ibにより、トランジスタM1の第2端、トランジスタM2の第1端および第2端、ならびに、トランジスタM3の第1端、それぞれのバイアス電圧が下降し得る。より具体的には次の通りである。 Furthermore, this leakage current Ib can cause the bias voltages at the second terminal of transistor M1, the first and second terminals of transistor M2, and the first terminal of transistor M3 to drop. More specifically, this is as follows:
このようなリーク電流Ibは、端子INから抵抗Rds(1,1)およびRds(1,2)を介して、トランジスタM1の第2端とトランジスタM2の第1端とを接続するノードに電流が流れることに寄与し得る。このようなリーク電流Ibは、端子OUTから抵抗Rds(3,2)およびRds(3,1)を介して、トランジスタM2の第2端とトランジスタM3の第1端とを接続するノードに電流が流れることに寄与し得る。これにより、各種抵抗Rdsにおける電圧降下量が変化する。上述したトランジスタM1の第2端、トランジスタM2の第1端および第2端、ならびに、トランジスタM3の第1端、それぞれのバイアス電圧の下降の量は、当該変化の量に応じている。 This leakage current Ib can contribute to current flowing from terminal IN through resistors Rds(1,1) and Rds(1,2) to the node connecting the second terminal of transistor M1 and the first terminal of transistor M2. This leakage current Ib can contribute to current flowing from terminal OUT through resistors Rds(3,2) and Rds(3,1) to the node connecting the second terminal of transistor M2 and the first terminal of transistor M3. This changes the amount of voltage drop across the various resistors Rds. The amount of bias voltage drop at the second terminal of transistor M1, the first and second terminals of transistor M2, and the first terminal of transistor M3 corresponds to the amount of this change.
上記では、nが3である場合について説明したが、nが3以外の他の整数である場合についても類似する説明が成り立つ。すなわち、各トランジスタMで生じるリーク電流Ibにより、各トランジスタMのボディのバイアス電圧が上昇し得、各トランジスタMの第1端および/または第2端それぞれのバイアス電圧が下降し得る。 The above describes the case where n is 3, but a similar explanation also applies when n is an integer other than 3. That is, the leakage current Ib generated in each transistor M may increase the bias voltage of the body of each transistor M, and may decrease the bias voltage of each first terminal and/or second terminal of each transistor M.
スイッチ回路1では、帰還回路を介して次に説明する電流も流れ得る。以下では、トランジスタM2に対応付けられているトランジスタTr(2,1)、Tr(2,2)、Tr(2,3)、およびTr(2,4)を介して流れる電流を例に挙げて説明する。他のトランジスタMの各々について、当該トランジスタMに対応付けられている各種トランジスタTrに関連して同様の説明が成り立つ。 In switch circuit 1, the following currents can also flow through the feedback circuit. The following describes the currents flowing through transistors Tr(2,1), Tr(2,2), Tr(2,3), and Tr(2,4) associated with transistor M2. Similar descriptions apply to each of the other transistors M in relation to the various transistors Tr associated with that transistor M.
トランジスタM2のボディの電圧がトランジスタTr(2,2)の第2端の電圧より高い場合は次の通りである。トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)がオン状態にある間、当該ボディから当該第2端に電流が流れる。当該電流は、当該第2端から抵抗Rds(1,1)を介して、抵抗Rds(1,1)とトランジスタM1の第1端とを接続するノードに電流が流れることに寄与する。 When the voltage of the body of transistor M2 is higher than the voltage of the second terminal of transistor Tr(2,2), the following occurs: While transistors Tr(2,1) and Tr(2,2) are in the on state, current flows from the body to the second terminal. This current contributes to current flow from the second terminal through resistor Rds(1,1) to the node connecting resistor Rds(1,1) and the first terminal of transistor M1.
トランジスタM2のボディの電圧がトランジスタTr(2,4)の第2端の電圧より高い場合は次の通りである。トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)がオン状態にある間、当該ボディから当該第2端に電流が流れる。当該電流は、当該第2端から抵抗Rds(3,2)を介して、抵抗Rds(3,2)とトランジスタM3の第2端とを接続するノードに電流が流れることに寄与する。 When the voltage of the body of transistor M2 is higher than the voltage of the second terminal of transistor Tr(2,4), the following occurs: While transistors Tr(2,3) and Tr(2,4) are in the on state, current flows from the body to the second terminal. This current contributes to current flow from the second terminal through resistor Rds(3,2) to the node connecting resistor Rds(3,2) and the second terminal of transistor M3.
上記では、nが3である場合について説明したが、nが3以外の他の整数である場合についても類似する説明が成り立つ。各トランジスタMのボディから上述したように帰還回路を介して電流が流れることにより、各トランジスタMのボディのバイアス電圧は、上記上昇が抑えられるように下降され、各トランジスタMの第1端および/または第2端それぞれのバイアス電圧は、上記下降が抑えられるように上昇する。 The above describes the case where n is 3, but a similar explanation also applies when n is an integer other than 3. As a result of current flowing from the body of each transistor M via the feedback circuit as described above, the bias voltage of the body of each transistor M is lowered so as to suppress the above-mentioned increase, and the bias voltage of each of the first terminal and/or second terminal of each transistor M is raised so as to suppress the above-mentioned decrease.
以下では、このような動作に関連して、端子INに種々の高周波信号が入力される場合のスイッチ回路1の動作例についてさらに詳細に説明する。以下、図4の説明と同様、直列接続されるトランジスタM1、M2、M3、・・・、およびMnのうちトランジスタM2に着目して説明を行う。 In relation to this operation, the following provides a more detailed explanation of an example of the operation of switch circuit 1 when various high-frequency signals are input to terminal IN. As with the explanation of Figure 4, the following explanation focuses on transistor M2 of the series-connected transistors M1, M2, M3, ..., and Mn.
以降の説明では、図2に示した各種電圧VM01、VM12、VM23、VM34、VG2、VB2、VR12、およびVR23に言及する。また、端子INおよび端子OUTに、バイアス電圧として0ボルト(V)の電圧が印加されているものとして説明を行う。 The following explanation will refer to the various voltages VM01, VM12, VM23, VM34, VG2, VB2, VR12, and VR23 shown in Figure 2. The explanation will also be given assuming that a bias voltage of 0 volts (V) is applied to terminals IN and OUT.
電圧VM01は、トランジスタM1の第1端の電圧である。電圧VM12は、トランジスタM1の第2端の電圧であり、トランジスタM2の第1端の電圧である。電圧VM23は、トランジスタM2の第2端の電圧であり、トランジスタM3の第1端の電圧である。電圧VM34は、トランジスタM3の第2端の電圧であり、トランジスタM4の第1端の電圧である。電圧VG2は、トランジスタM2のゲートの電圧である。電圧VB2は、トランジスタM2のボディの電圧である。電圧VR12は、トランジスタTr(2,2)の第2端と、抵抗Rds(1,1)と、抵抗Rds(1,2)と、を接続するノードの電圧である。電圧VR23は、トランジスタTr(2,4)の第2端と、抵抗Rds(3,1)と、抵抗Rds(3,2)と、を接続するノードの電圧である。 Voltage VM01 is the voltage at the first end of transistor M1. Voltage VM12 is the voltage at the second end of transistor M1 and the voltage at the first end of transistor M2. Voltage VM23 is the voltage at the second end of transistor M2 and the voltage at the first end of transistor M3. Voltage VM34 is the voltage at the second end of transistor M3 and the voltage at the first end of transistor M4. Voltage VG2 is the voltage at the gate of transistor M2. Voltage VB2 is the voltage at the body of transistor M2. Voltage VR12 is the voltage at the node connecting the second end of transistor Tr(2,2) with resistors Rds(1,1) and Rds(1,2). Voltage VR23 is the voltage at the node connecting the second end of transistor Tr(2,4) with resistors Rds(3,1) and Rds(3,2).
(2)スイッチ回路1の第1動作例
図5は、第1実施形態に係るスイッチ回路1に第1の高周波信号が入力される場合のスイッチ回路1の動作を説明するための図である。
(2) First Operation Example of Switch Circuit 1 FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the switch circuit 1 when a first high-frequency signal is input to the switch circuit 1 according to the first embodiment.
図5では、端子INに第1の高周波信号が入力される場合の電圧VM12、VM23、VG2、VB2、VR12、およびVR23それぞれの波形の一例が示されている。横軸は、時刻を示している。縦軸は、電圧の値を示している。当該電圧の値として、参照を容易にする目的で、トランジスタM2の第2端の電圧VM23との電位差の値が示されている。以降の説明で言及される各種電圧の値および信号波形については、このように電圧VM23を基準としたものである。さらに、以降の説明で言及される電圧の値は各々、説明を簡潔にするための一例に過ぎない。以降の説明で言及される同様の図面についても同じである。 Figure 5 shows an example of the waveforms of voltages VM12, VM23, VG2, VB2, VR12, and VR23 when a first high-frequency signal is input to terminal IN. The horizontal axis represents time. The vertical axis represents voltage values. For ease of reference, the voltage values shown are the potential difference values with respect to voltage VM23 at the second end of transistor M2. The various voltage values and signal waveforms mentioned in the following description are thus based on voltage VM23. Furthermore, the voltage values mentioned in the following description are merely examples for the sake of simplicity. The same applies to similar drawings mentioned in the following description.
端子INに第1の高周波信号が入力されると、上述した抵抗Rdsについての接続関係による分圧の結果、図5の例では、各トランジスタMの第1端と第2端との間に印加される電圧の信号は、2Vの振幅の高周波信号となる。このとき、電圧VM12の信号は、2Vの振幅の高周波信号である。また、電圧VR12の信号は、3Vの振幅の高周波信号であり、電圧VR23の信号は、1Vの振幅の高周波信号である。これらはそれぞれ、抵抗Rds(1,1)およびRds(1,2)による分圧、ならびに、抵抗Rds(3,1)およびRds(3,2)による分圧に基づくものである。電圧VR12の信号は電圧VM12の信号と実質的に同位相であり、電圧VR23の信号は電圧VM12の信号と実質的に逆位相である。 When a first high-frequency signal is input to terminal IN, as a result of the voltage division due to the connection relationship of resistor Rds described above, in the example of Figure 5, the voltage signal applied between the first and second terminals of each transistor M becomes a high-frequency signal with an amplitude of 2V. At this time, the voltage VM12 signal is a high-frequency signal with an amplitude of 2V. Furthermore, the voltage VR12 signal is a high-frequency signal with an amplitude of 3V, and the voltage VR23 signal is a high-frequency signal with an amplitude of 1V. These are based on the voltage division by resistors Rds(1,1) and Rds(1,2) and the voltage division by resistors Rds(3,1) and Rds(3,2), respectively. The voltage VR12 signal is substantially in phase with the voltage VM12 signal, and the voltage VR23 signal is substantially out of phase with the voltage VM12 signal.
図5の例では、信号GBのLレベルの電圧は-3Vである。このため、電圧VG2の信号は、バイアス電圧としての当該-3Vの電圧の信号に、1Vの振幅の高周波信号が重ね合わされたものになる。電圧VG2の信号は電圧VM12の信号と実質的に同位相である。これらは、例えば、トランジスタM2のゲートと第1端との間、および、トランジスタM2のゲートと第2端との間、にそれぞれ生じている寄生容量に基づくものである。 In the example of Figure 5, the L level voltage of signal GB is -3V. Therefore, the voltage VG2 signal is a bias voltage signal of -3V superimposed with a high-frequency signal of 1V amplitude. The voltage VG2 signal is substantially in phase with the voltage VM12 signal. These are due to the parasitic capacitances that occur, for example, between the gate and the first terminal of transistor M2 and between the gate and the second terminal of transistor M2.
図5の例では、信号BBの電圧も-3Vである。このため、電圧VB2の信号は、バイアス電圧としての当該-3Vの電圧に、1Vの振幅の高周波信号が重ね合わされたものになる。電圧VB2の信号は電圧VM12の信号と実質的に同位相である。これらは、例えば、トランジスタM2のボディと第1端との間、および、トランジスタM2のボディと第2端との間、にそれぞれ生じている寄生容量に基づくものである。 In the example of Figure 5, the voltage of signal BB is also -3V. Therefore, the voltage VB2 signal is a bias voltage of -3V superimposed on a high-frequency signal with an amplitude of 1V. The voltage VB2 signal is substantially in phase with the voltage VM12 signal. These are due to, for example, the parasitic capacitances occurring between the body and the first terminal of transistor M2, and between the body and the second terminal of transistor M2.
トランジスタM2に対応付けられているトランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)を介してトランジスタM2のボディから電流が流れ出るか否かは、例えば、電圧VB2、電圧VR12、および電圧VG2に基づく。トランジスタM2に対応付けられているトランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)を介してトランジスタM2のボディから電流が流れ出るか否かは、例えば、電圧VB2、電圧VR23、および電圧VG2に基づく。 Whether or not current flows out of the body of transistor M2 via transistors Tr(2,1) and Tr(2,2) associated with transistor M2 depends on, for example, voltages VB2, VR12, and VG2. Whether or not current flows out of the body of transistor M2 via transistors Tr(2,3) and Tr(2,4) associated with transistor M2 depends on, for example, voltages VB2, VR23, and VG2.
或る時刻T00および時刻T01の各々について、当該ボディからこのような電流が流れ出るか否かを説明する。時刻T00は、電圧VM12の値が極大となる時刻であり、時刻T01は、電圧VM12の値が極小となる時刻である。 We will explain whether such a current flows out of the body at times T00 and T01. Time T00 is the time when the value of voltage VM12 reaches a maximum, and time T01 is the time when the value of voltage VM12 reaches a minimum.
時刻T00では、電圧VB2および電圧VG2が-2Vであり、電圧VR12が3Vであり、電圧VR23が-1Vである。このとき、電圧VB2が電圧VR23より低いため、トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)を介して当該ボディから電流は流れ出ない。同様に、トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)を介して当該ボディから電流は流れ出ない。 At time T00, voltages VB2 and VG2 are -2 V, voltage VR12 is 3 V, and voltage VR23 is -1 V. At this time, because voltage VB2 is lower than voltage VR23, no current flows out of the body via transistors Tr(2,3) and Tr(2,4). Similarly, no current flows out of the body via transistors Tr(2,1) and Tr(2,2).
時刻T01では、電圧VB2および電圧VG2が-4Vであり、電圧VR12が-3Vであり、電圧VR23が1Vである。このとき、電圧VB2が電圧VR12より低いため、トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)を介して当該ボディから電流は流れ出ない。同様に、トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)を介して当該ボディから電流は流れ出ない。 At time T01, voltages VB2 and VG2 are -4 V, voltage VR12 is -3 V, and voltage VR23 is 1 V. At this time, because voltage VB2 is lower than voltage VR12, no current flows out of the body via transistors Tr(2,1) and Tr(2,2). Similarly, no current flows out of the body via transistors Tr(2,3) and Tr(2,4).
このように、図5の例では、電圧VB2は電圧VR23および電圧VR12より低く、ゆえに、当該ボディから電流は流れ出ない。 Thus, in the example of Figure 5, voltage VB2 is lower than voltage VR23 and voltage VR12, and therefore no current flows out of the body.
(3)スイッチ回路1の第2動作例
図6は、第1実施形態に係るスイッチ回路1に第2の高周波信号が入力される場合のスイッチ回路1の動作を説明するための図である。図6では、端子INに第2の高周波信号が入力される場合の電圧VM12、VM23、VG2、VB2、VR12、およびVR23それぞれの波形の一例が示されている。横軸は、時刻を示している。縦軸は、電圧の値を示している。
(3) Second Operation Example of Switch Circuit 1 Fig. 6 is a diagram for explaining the operation of the switch circuit 1 according to the first embodiment when a second high-frequency signal is input to the switch circuit 1. Fig. 6 shows an example of the waveforms of the voltages VM12, VM23, VG2, VB2, VR12, and VR23 when a second high-frequency signal is input to the terminal IN. The horizontal axis represents time. The vertical axis represents the voltage value.
端子INに第2の高周波信号が入力されると、上述した抵抗Rdsについての接続関係による分圧の結果、図6の例では、各トランジスタMの第1端と第2端との間に印加される電圧の信号は、3Vの振幅の高周波信号となる。このとき、電圧VM12の信号は、3Vの振幅の高周波信号であり、電圧VR12の信号は、4.5Vの振幅の高周波信号であり、電圧VR23の信号は、1.5Vの振幅の高周波信号である。電圧VR12の信号は電圧VM12の信号と実質的に同位相であり、電圧VR23の信号は電圧VM12の信号と実質的に逆位相である。 When a second high-frequency signal is input to terminal IN, as a result of voltage division due to the connection relationship of resistor Rds described above, in the example of Figure 6, the voltage signal applied between the first and second terminals of each transistor M becomes a high-frequency signal with an amplitude of 3V. At this time, the voltage VM12 signal is a high-frequency signal with an amplitude of 3V, the voltage VR12 signal is a high-frequency signal with an amplitude of 4.5V, and the voltage VR23 signal is a high-frequency signal with an amplitude of 1.5V. The voltage VR12 signal is substantially in phase with the voltage VM12 signal, and the voltage VR23 signal is substantially out of phase with the voltage VM12 signal.
図6の例では、信号GBのLレベルの電圧は-3Vである。このため、電圧VG2の信号は、バイアス電圧としての当該-3Vの電圧の信号に、1.5Vの振幅の高周波信号が重ね合わされたものになる。電圧VG2の信号は電圧VM12の信号と実質的に同位相である。 In the example of Figure 6, the L level voltage of signal GB is -3V. Therefore, the voltage VG2 signal is a bias voltage signal of -3V superimposed with a high-frequency signal of 1.5V amplitude. The voltage VG2 signal is substantially in phase with the voltage VM12 signal.
第2の高周波信号の振幅は第1の高周波信号の振幅より大きく、図6の例では、トランジスタM2でリーク電流Ibが生じる。当該リーク電流Ibにより、図4を参照して説明したように、トランジスタM2のボディのバイアス電圧が上昇する。このため、信号BBの電圧も-3Vであるが、電圧VB2の信号は、バイアス電圧としての、当該-3Vから上昇された-2Vの電圧の信号に、1.5Vの振幅の高周波信号が重ね合わされたものになる。電圧VB2の信号は電圧VM12の信号と実質的に同位相である。なお、図6の例では、説明を簡潔にする目的で、図4を参照して説明した、トランジスタM1の第2端、トランジスタM2の第1端および第2端、ならびに、トランジスタM3の第1端、それぞれの電圧の下降は無いものとされている。 The amplitude of the second high-frequency signal is greater than the amplitude of the first high-frequency signal, and in the example of FIG. 6, a leakage current Ib occurs in transistor M2. This leakage current Ib increases the bias voltage of the body of transistor M2, as described with reference to FIG. 4. Therefore, while the voltage of signal BB is also -3V, the voltage VB2 signal is a bias voltage signal of -2V increased from -3V, with a high-frequency signal of 1.5V amplitude superimposed on it. The voltage VB2 signal is substantially in phase with the voltage VM12 signal. Note that, for the sake of simplicity, in the example of FIG. 6, it is assumed that there is no voltage drop at the second terminal of transistor M1, the first and second terminals of transistor M2, and the first terminal of transistor M3, as described with reference to FIG. 4.
或る時刻T10および時刻T11の各々について、トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)を介して、あるいは、トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)を介して、トランジスタM2のボディから電流が流れ出るか否かを説明する。時刻T10は、電圧VM12の値が極大となる時刻であり、時刻T11は、電圧VM12の値が極小となる時刻である。 At times T10 and T11, we will explain whether current flows out of the body of transistor M2 through transistors Tr(2,1) and Tr(2,2) or through transistors Tr(2,3) and Tr(2,4). Time T10 is the time when the value of voltage VM12 reaches a maximum, and time T11 is the time when the value of voltage VM12 reaches a minimum.
時刻T10では、電圧VB2が-0.5Vであり、電圧VG2が-1.5Vであり、電圧VR12が4.5Vであり、電圧VR23が-1.5Vである。このとき、電圧VB2は電圧VR23より高いが、トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)を介して当該ボディから電流は流れ出ない。これは、電圧VG2が、トランジスタTr(2,3)をオン状態にするほどの高さになく、トランジスタTr(2,3)がオフ状態にあるためである。また、図5の例と同様、電圧VB2が電圧VR12より低いため、トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)を介して当該ボディから電流は流れ出ない。 At time T10, voltage VB2 is -0.5V, voltage VG2 is -1.5V, voltage VR12 is 4.5V, and voltage VR23 is -1.5V. At this time, voltage VB2 is higher than voltage VR23, but no current flows out of the body via transistors Tr(2,3) and Tr(2,4). This is because voltage VG2 is not high enough to turn on transistor Tr(2,3), so transistor Tr(2,3) is in the off state. Also, as in the example of Figure 5, voltage VB2 is lower than voltage VR12, so no current flows out of the body via transistors Tr(2,1) and Tr(2,2).
時刻T11では、電圧VB2が-3.5Vであり、電圧VG2が-4.5Vであり、電圧VR12が-4.5Vであり、電圧VR23が1.5Vである。このとき、電圧VB2は電圧VR12より高いが、トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)を介して当該ボディから電流は流れ出ない。これは、電圧VG2が、トランジスタTr(2,1)をオン状態にするほどの高さになく、トランジスタTr(2,1)がオフ状態にあるためである。また、図5の例と同様、電圧VB2が電圧VR23より低いため、トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)を介して当該ボディから電流は流れ出ない。 At time T11, voltage VB2 is -3.5V, voltage VG2 is -4.5V, voltage VR12 is -4.5V, and voltage VR23 is 1.5V. At this time, voltage VB2 is higher than voltage VR12, but no current flows out of the body via transistors Tr(2,1) and Tr(2,2). This is because voltage VG2 is not high enough to turn on transistor Tr(2,1), so transistor Tr(2,1) is in the off state. Also, as in the example of Figure 5, voltage VB2 is lower than voltage VR23, so no current flows out of the body via transistors Tr(2,3) and Tr(2,4).
このように、図6の例では、電圧VB2が電圧VR23より高かったとしてもトランジスタTr(2,3)はオフ状態にあり、電圧VB2が電圧VR12より高かったとしてもトランジスタTr(2,1)はオフ状態にある。ゆえに、当該ボディから電流は流れ出ない。 As such, in the example of Figure 6, even if voltage VB2 is higher than voltage VR23, transistor Tr(2,3) is in the off state, and even if voltage VB2 is higher than voltage VR12, transistor Tr(2,1) is in the off state. Therefore, no current flows out of the body.
(4)スイッチ回路1の第3動作例
図7は、第1実施形態に係るスイッチ回路1に第3の高周波信号が入力される場合のスイッチ回路1の動作を説明するための図である。図7では、端子INに第3の高周波信号が入力される場合の電圧VM01、VM12、VM23、VM34、VG2、VB2、VR12、およびVR23それぞれの波形の一例が示されている。横軸は、時刻を示している。縦軸は、電圧の値を示している。
(4) Third Operation Example of Switch Circuit 1 Fig. 7 is a diagram for explaining the operation of the switch circuit 1 according to the first embodiment when a third high-frequency signal is input to the switch circuit 1. Fig. 7 shows an example of the waveforms of the voltages VM01, VM12, VM23, VM34, VG2, VB2, VR12, and VR23 when a third high-frequency signal is input to the terminal IN. The horizontal axis represents time. The vertical axis represents the voltage value.
端子INに第3の高周波信号が入力されると、上述した抵抗Rdsについての接続関係による分圧の結果、図7の例では、各トランジスタMの第1端と第2端との間に印加される電圧の信号は、4Vの振幅の高周波信号となる。このとき、電圧VM01の信号は、8Vの振幅の高周波信号であり、電圧VM12の信号は、4Vの振幅の高周波信号であり、電圧VM34の信号は、4Vの振幅の高周波信号であり、電圧VR12の信号は、6Vの振幅の高周波信号であり、電圧VR23の信号は、2Vの振幅の高周波信号である。電圧VM01の信号と電圧VM12の信号と電圧VR12の信号は実質的に同位相である。電圧VM34の信号および電圧VR23の信号は、電圧VM12の信号と実質的に逆位相である。 When a third high-frequency signal is input to terminal IN, as a result of voltage division due to the connection relationship of resistor Rds described above, in the example of Figure 7, the voltage signal applied between the first and second terminals of each transistor M becomes a high-frequency signal with an amplitude of 4V. In this case, the voltage VM01 signal is a high-frequency signal with an amplitude of 8V, the voltage VM12 signal is a high-frequency signal with an amplitude of 4V, the voltage VM34 signal is a high-frequency signal with an amplitude of 4V, the voltage VR12 signal is a high-frequency signal with an amplitude of 6V, and the voltage VR23 signal is a high-frequency signal with an amplitude of 2V. The voltage VM01 signal, voltage VM12 signal, and voltage VR12 signal are substantially in phase. The voltage VM34 signal and voltage VR23 signal are substantially out of phase with the voltage VM12 signal.
図7の例では、信号GBのLレベルの電圧は-3Vである。このため、電圧VG2の信号は、バイアス電圧としての当該-3Vの電圧の信号に、2Vの振幅の高周波信号が重ね合わされたものになる。電圧VG2の信号は電圧VM12の信号と実質的に同位相である。 In the example of Figure 7, the L level voltage of signal GB is -3V. Therefore, the voltage VG2 signal is a bias voltage signal of -3V superimposed with a high-frequency signal of 2V amplitude. The voltage VG2 signal is substantially in phase with the voltage VM12 signal.
図7の例では、信号BBの電圧も-3Vである。このため、電圧VB2の信号は、バイアス電圧としての当該-3Vの電圧に、2Vの振幅の高周波信号が重ね合わされたものになる。電圧VB2の信号は電圧VM12の信号と実質的に同位相である。 In the example of Figure 7, the voltage of signal BB is also -3V. Therefore, the voltage VB2 signal is a bias voltage of -3V superimposed on a high-frequency signal with an amplitude of 2V. The voltage VB2 signal is substantially in phase with the voltage VM12 signal.
或る時刻T20および時刻T21の各々について、トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)を介して、あるいは、トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)を介して、トランジスタM2のボディから電流が流れ出るか否かを説明する。時刻T20は、電圧VM12の値が極大となる時刻であり、時刻T21は、電圧VM12の値が極小となる時刻である。 At times T20 and T21, we will explain whether current flows out of the body of transistor M2 through transistors Tr(2,1) and Tr(2,2) or through transistors Tr(2,3) and Tr(2,4). Time T20 is the time when the value of voltage VM12 reaches a maximum, and time T21 is the time when the value of voltage VM12 reaches a minimum.
時刻T20では、電圧VB2および電圧VG2が-1Vであり、電圧VR12が6Vであり、電圧VR23が-2Vである。このとき、電圧VB2は電圧VR23より高く、電圧VG2がトランジスタTr(2,3)をオン状態にするのに十分な高さである。ゆえに、トランジスタTr(2,3)およびトランジスタTr(2,4)はオン状態にあり、トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)を介して当該ボディから電流が流れ出る。当該電流は、トランジスタTr(2,4)の第2端から、トランジスタM3の第2端とトランジスタM4の第1端とを接続するノードに流れる。これは、電圧VR23が電圧VM34より高いことによる。このように電流が流れることは、当該ボディのバイアス電圧の下降につながる。一方、図5の例と同様、電圧VB2が電圧VR12より低いため、トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)を介して当該ボディから電流は流れ出ない。 At time T20, voltages VB2 and VG2 are -1 V, voltage VR12 is 6 V, and voltage VR23 is -2 V. At this time, voltage VB2 is higher than voltage VR23, and voltage VG2 is high enough to turn on transistor Tr(2,3). Therefore, transistors Tr(2,3) and Tr(2,4) are on, and current flows out of the body through transistors Tr(2,3) and Tr(2,4). This current flows from the second terminal of transistor Tr(2,4) to the node connecting the second terminal of transistor M3 and the first terminal of transistor M4. This is because voltage VR23 is higher than voltage VM34. This current flow leads to a decrease in the bias voltage of the body. On the other hand, as in the example of Figure 5, because voltage VB2 is lower than voltage VR12, no current flows out of the body via transistors Tr(2,1) and Tr(2,2).
時刻T21では、電圧VB2および電圧VG2が-5Vであり、電圧VR12が-6Vであり、電圧VR23が2Vである。このとき、電圧VB2は電圧VR12より高く、電圧VG2がトランジスタTr(2,1)をオン状態にするのに十分な高さである。ゆえに、トランジスタTr(2,1)およびトランジスタTr(2,2)はオン状態にあり、トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)を介して当該ボディから電流が流れ出る。当該電流は、トランジスタTr(2,2)の第2端から、当該第2端とトランジスタM1の第1端とを接続するノードに流れる。これは、電圧VR12が電圧VM01より高いことによる。このように電流が流れることは、当該ボディのバイアス電圧の下降につながる。一方、図5の例と同様、電圧VB2が電圧VR23より低いため、トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)を介して当該ボディから電流は流れ出ない。 At time T21, voltages VB2 and VG2 are -5V, voltage VR12 is -6V, and voltage VR23 is 2V. At this time, voltage VB2 is higher than voltage VR12, and voltage VG2 is high enough to turn on transistor Tr(2,1). Therefore, transistors Tr(2,1) and Tr(2,2) are on, and current flows out of the body through transistors Tr(2,1) and Tr(2,2). This current flows from the second terminal of transistor Tr(2,2) to the node connecting the second terminal and the first terminal of transistor M1. This is because voltage VR12 is higher than voltage VM01. This current flow leads to a decrease in the bias voltage of the body. On the other hand, as in the example of Figure 5, because voltage VB2 is lower than voltage VR23, no current flows out of the body via transistors Tr(2,3) and Tr(2,4).
第3の高周波信号の振幅は第2の高周波信号の振幅より大きく、ゆえに、図7の例においても、トランジスタM2でリーク電流Ibが生じる。当該リーク電流Ibにより、トランジスタM2のボディのバイアス電圧が上昇し得る。一方で、上述したように、トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)を介して当該ボディから電流が流れ、また、トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)を介して当該ボディから電流が流れる。このように電流が流れることにより、トランジスタM2のボディのバイアス電圧の当該上昇は抑えられる。このため、図7の例では、電圧VB2の信号において、図6の例とは異なり、バイアス電圧の上昇は見られない。 The amplitude of the third high-frequency signal is greater than the amplitude of the second high-frequency signal, and therefore, in the example of Figure 7 as well, a leakage current Ib occurs in transistor M2. This leakage current Ib can cause the bias voltage of the body of transistor M2 to increase. However, as described above, current flows from the body via transistors Tr(2,1) and Tr(2,2), and also flows from the body via transistors Tr(2,3) and Tr(2,4). This current flow suppresses the increase in the bias voltage of the body of transistor M2. Therefore, in the example of Figure 7, unlike the example of Figure 6, no increase in bias voltage is observed in the signal of voltage VB2.
(5)入力される高周波信号に係る高周波電力と、各種バイアス電圧との関係
図8は、第1実施形態に係るスイッチ回路1に高周波信号が入力される場合の、当該高周波信号に係る高周波電力Pinと、トランジスタM2の第1端およびボディそれぞれのバイアス電圧との関係を表すグラフの一例を示す。
(5) Relationship between High-Frequency Power Associated with Input High-Frequency Signal and Various Bias Voltages FIG. 8 shows an example of a graph illustrating the relationship between the high-frequency power P in associated with a high-frequency signal and the bias voltages at the first end and the body of the transistor M2 when the high-frequency signal is input to the switch circuit 1 according to the first embodiment.
図8の(a)に示されるグラフは、高周波電力Pinと、トランジスタM2の第1端のバイアス電圧VM12biasとの関係を示す。横軸は、高周波電力Pinの値を示している。縦軸は、バイアス電圧VM12biasの値を示している。 The graph shown in Figure 8(a) shows the relationship between the high-frequency power Pin and the bias voltage VM12bias at the first end of transistor M2. The horizontal axis represents the value of the high-frequency power Pin. The vertical axis represents the value of the bias voltage VM12bias.
図4、図5、および図6を参照して説明したように、高周波電力Pinが大きくなるにつれ、トランジスタM2でリーク電流Ibが生じてバイアス電圧VM12biasが下降する。図7を参照して説明したように、高周波電力Pinがさらに大きくなると、トランジスタM2のボディからトランジスタM1の第1端と端子INとを接続するノードに電流が流れ、当該ボディからトランジスタM3の第2端とトランジスタM4の第1端とを接続するノードに電流が流れる。同様に、トランジスタM2の第1端および第2端にも電流が流れてくる。各トランジスタMのボディからこのように電流が流れることにより、バイアス電圧VM12biasは、上記下降が抑えられるように上昇する。 As explained with reference to Figures 4, 5, and 6, as the radio frequency power Pin increases, a leakage current Ib occurs in transistor M2, causing the bias voltage VM12bias to decrease. As explained with reference to Figure 7, when the radio frequency power Pin increases further, current flows from the body of transistor M2 to the node connecting the first end of transistor M1 and terminal IN, and current flows from the body to the node connecting the second end of transistor M3 and the first end of transistor M4. Similarly, current also flows through the first and second ends of transistor M2. As current flows in this way from the bodies of each transistor M, the bias voltage VM12bias increases so as to suppress the above-mentioned decrease.
図8の(b)に示されるグラフは、高周波電力Pinと、トランジスタM2のボディのバイアス電圧VB2biasとの関係を示す。横軸は、高周波電力Pinの値を示している。縦軸は、バイアス電圧VB2biasの値を示している。 The graph shown in Figure 8(b) shows the relationship between the high-frequency power Pin and the bias voltage VB2bias of the body of transistor M2. The horizontal axis represents the value of the high-frequency power Pin. The vertical axis represents the value of the bias voltage VB2bias.
図4、図5、および図6を参照して説明したように、高周波電力Pinが大きくなるにつれ、トランジスタM2でリーク電流Ibが生じてバイアス電圧VB2biasが上昇する。図7を参照して説明したように、高周波電力Pinがさらに大きくなると、トランジスタM2のボディから電流が流れ出る。これにより、バイアス電圧VB2biasは、上記上昇が抑えられるように下降する。 As explained with reference to Figures 4, 5, and 6, as the radio frequency power Pin increases, a leakage current Ib occurs in transistor M2, causing the bias voltage VB2bias to rise. As explained with reference to Figure 7, when the radio frequency power Pin increases further, current flows out of the body of transistor M2. This causes the bias voltage VB2bias to fall so that the increase is suppressed.
[効果]
第1実施形態に係るスイッチ回路1がオフ状態にある間について説明する。端子INに入力される高周波信号に係る高周波電力が大きくなっていくと、各トランジスタMのドレインまたはソースからボディに流れるリーク電流Ibが生じ得る。
[effect]
The operation of the switch circuit 1 according to the first embodiment will be described while the circuit is in the off state. As the high-frequency power associated with the high-frequency signal input to the terminal IN increases, a leakage current Ib may flow from the drain or source of each transistor M to the body.
例えばトランジスタM2でリーク電流Ibが生じると、図4を参照して説明したように、トランジスタM2のボディのバイアス電圧は上昇し得、トランジスタM2の第1端および第2端それぞれのバイアス電圧は下降し得る。これによりトランジスタM2のボディとドレインとの電位差が小さくなると、トランジスタM2のドレインとソースとの間の寄生バイポーラトランジスタがオン状態になりやすくなる。或るトランジスタMの寄生バイポーラトランジスタがオン状態になると、他のトランジスタMにそれぞれ印加される電圧が大きくなる、すなわち、スイッチ回路1の耐圧が低下してしまう。 For example, when leakage current Ib occurs in transistor M2, as explained with reference to FIG. 4, the bias voltage of the body of transistor M2 may increase, and the bias voltages of the first and second terminals of transistor M2 may decrease. As a result, when the potential difference between the body and drain of transistor M2 decreases, the parasitic bipolar transistor between the drain and source of transistor M2 becomes more likely to turn on. When the parasitic bipolar transistor of a certain transistor M turns on, the voltage applied to each of the other transistors M increases, i.e., the breakdown voltage of switch circuit 1 decreases.
図2を参照して説明したように、スイッチ回路1は、帰還回路の構成要素として、トランジスタMの各々について、当該トランジスタMに対応付けられている各種トランジスタTrを含む。トランジスタM2に対応付けられている各種トランジスタTrについて説明する。トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)は、トランジスタM2のボディと、トランジスタM1の第1端との間に、直列に接続される。トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)は、トランジスタM2のボディと、トランジスタM3の第2端との間に、直列に接続される。図4および図7を参照して説明したように、トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)を介して、当該ボディからトランジスタM1の第1端と端子INとを接続するノードに電流が流れ得、トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)を介して、当該ボディからトランジスタM3の第2端とトランジスタM4の第1端とを接続するノードに電流が流れ得る。他のトランジスタMに関しても同様である。 As described with reference to FIG. 2, the switch circuit 1 includes, as components of the feedback circuit, various transistors Tr associated with each transistor M. The various transistors Tr associated with transistor M2 will now be described. Transistors Tr(2,1) and Tr(2,2) are connected in series between the body of transistor M2 and the first terminal of transistor M1. Transistors Tr(2,3) and Tr(2,4) are connected in series between the body of transistor M2 and the second terminal of transistor M3. As described with reference to FIGS. 4 and 7, current can flow from the body of transistors Tr(2,1) and Tr(2,2) to the node connecting the first terminal of transistor M1 and terminal IN, and current can flow from the body of transistors Tr(2,3) and Tr(2,4) to the node connecting the second terminal of transistor M3 and the first terminal of transistor M4. The same applies to the other transistors M.
このように電流が流れる(以下、帰還回路が動作する、とも称され得る。)ことにより、或るトランジスタMでリーク電流Ibが生じたとしても、当該トランジスタMのボディのバイアス電圧の上昇は抑えられ、当該トランジスタMの第1端および/または第2端それぞれのバイアス電圧の下降は抑えられる。したがって、第1実施形態に係るスイッチ回路1によると、トランジスタMで生じるリーク電流Ibに起因するスイッチ回路1の耐圧の低下が防がれる。 By allowing current to flow in this manner (hereinafter, this may also be referred to as the feedback circuit operating), even if a leakage current Ib occurs in a certain transistor M, an increase in the bias voltage of the body of that transistor M is suppressed, and a decrease in the bias voltage at the first terminal and/or second terminal of that transistor M is suppressed. Therefore, the switch circuit 1 according to the first embodiment prevents a decrease in the breakdown voltage of the switch circuit 1 due to the leakage current Ib generated in the transistor M.
図6の例では、時刻T10において、トランジスタM2のボディの電圧VB2が電圧VR23より高いがトランジスタTr(2,3)がオフ状態にある。これは、トランジスタTr(2,3)のゲートに接続されるトランジスタM2のゲートの電圧VG2が、トランジスタTr(2,3)をオン状態にするほどの高さにないことによる。図6の例では、時刻T11において、同様に、トランジスタM2のボディの電圧VB2が電圧VR12より高いがトランジスタTr(2,1)がオフ状態にある。 In the example of Figure 6, at time T10, the body voltage VB2 of transistor M2 is higher than voltage VR23, but transistor Tr(2,3) is in the off state. This is because the gate voltage VG2 of transistor M2, which is connected to the gate of transistor Tr(2,3), is not high enough to turn transistor Tr(2,3) on. Similarly, in the example of Figure 6, at time T11, the body voltage VB2 of transistor M2 is higher than voltage VR12, but transistor Tr(2,1) is in the off state.
図6の例では、端子INに第2の高周波信号が入力されてリーク電流Ibが生じたとしても、各トランジスタMの寄生バイポーラトランジスタがオン状態になるほどには、当該トランジスタMのボディのバイアス電圧は上昇せず、当該トランジスタMの第1端および第2端それぞれのバイアス電圧は下降しない。第1実施形態に係るスイッチ回路1では、端子INにこのような高周波信号が入力されても帰還回路は動作しない。 In the example of FIG. 6, even if a second high-frequency signal is input to terminal IN and a leakage current Ib occurs, the bias voltage of the body of each transistor M does not increase enough to turn on the parasitic bipolar transistor of that transistor M, and the bias voltages at the first and second terminals of that transistor M do not decrease enough. In the switch circuit 1 according to the first embodiment, the feedback circuit does not operate even if such a high-frequency signal is input to terminal IN.
ここで、第1実施形態に係るスイッチ回路1において、トランジスタTr(2,1)のゲート、および、トランジスタTr(2,3)のゲートが各々、トランジスタM2のゲートではなくトランジスタM2のボディに接続される場合を考える。すなわち、トランジスタM2のボディに、ダイオード接続されたトランジスタTr(2,1)と、ダイオード接続されたトランジスタTr(2,3)とが接続される場合を考える。各種電圧が時刻T10におけるのと同等であるとき、電圧VB2が電圧VR23より十分に高いことから、トランジスタTr(2,3)およびTr(2,4)を介して当該ボディからトランジスタM3の第2端とトランジスタM4の第1端とを接続するノードに電流が流れる。各種電圧が時刻T11におけるのと同等であるとき、電圧VB2が電圧VR12より十分に高いことから、トランジスタTr(2,1)およびTr(2,2)を介して当該ボディからトランジスタM1の第1端と端子INとを接続するノードに電流が流れる。このように、帰還回路の構成要素としてダイオードのみが用いられるようなスイッチ回路(以下、比較例に係るスイッチ回路と称する。)では、スイッチ回路1では帰還回路が動作しない程度の高周波信号が端子INに入力された場合でも、帰還回路が動作することがある。 Consider a case in which, in the switch circuit 1 according to the first embodiment, the gates of transistors Tr(2,1) and Tr(2,3) are each connected to the body of transistor M2 rather than to the gate of transistor M2. That is, consider a case in which diode-connected transistors Tr(2,1) and Tr(2,3) are connected to the body of transistor M2. When various voltages are the same as those at time T10, voltage VB2 is sufficiently higher than voltage VR23, so current flows from the body via transistors Tr(2,3) and Tr(2,4) to the node connecting the second end of transistor M3 and the first end of transistor M4. When various voltages are the same as those at time T11, voltage VB2 is sufficiently higher than voltage VR12, so current flows from the body via transistors Tr(2,1) and Tr(2,2) to the node connecting the first end of transistor M1 and terminal IN. In this way, in a switch circuit in which only a diode is used as a component of the feedback circuit (hereinafter referred to as a switch circuit according to a comparative example), the feedback circuit may operate even when a high-frequency signal of a level that would not cause the feedback circuit to operate is input to terminal IN in switch circuit 1.
図9は、第1実施形態に係るスイッチ回路1に高周波信号が入力される場合の、当該高周波信号に係る高周波電力Pinと、帰還回路の影響により発生する三次歪の電力Phd3との関係を表すグラフの一例を示す。横軸は、高周波電力Pinの値を示している。縦軸は、電力Phd3の値を示している。当該グラフでは、高周波電力Pinおよび電力Phd3のいずれに対しても、デシベルミリワット(dBmW)(以下、dBmと称する。)の単位で表された値がプロットされている。図9では、比較例に係るスイッチ回路の場合の同様のグラフも示されている。 Figure 9 shows an example of a graph illustrating the relationship between the high-frequency power Pin associated with a high-frequency signal and the power Phd3 of third-order distortion generated by the influence of the feedback circuit when the high-frequency signal is input to the switch circuit 1 according to the first embodiment. The horizontal axis represents the value of the high-frequency power Pin. The vertical axis represents the value of the power Phd3. In this graph, values expressed in units of decibel milliwatts (dBmW) (hereinafter referred to as dBm) are plotted for both the high-frequency power Pin and the power Phd3. Figure 9 also shows a similar graph for a switch circuit according to a comparative example.
帰還回路が動作して各トランジスタMのボディから電流が流れ出ることにより、スイッチ回路1の線形性が劣化する。これにより、スイッチ回路1で発生する三次歪の電力Phd3が増大し得る。上述したように、比較例に係るスイッチ回路では、第1実施形態に係るスイッチ回路1と比較して、端子INに入力される高周波信号の振幅が小さいうちから帰還回路が動作する。したがって、比較例に係るスイッチ回路では、第1実施形態に係るスイッチ回路1と比較して、高周波電力Pinがより小さいうちから三次歪の電力Phd3が増大し始め、電力Phd3がより大きくなる。第1実施形態に係るスイッチ回路1では、高周波電力Pinが、図7の例のように帰還回路が動作するほど大きくなってから、電力Phd3が増大し始める。図9では、電力Pinがさらに大きくなると、第1実施形態の場合の方が比較例の場合より電力Phdが大きくなるように示されているが、このような電力Pinは、例えば、スイッチ回路1を破壊する程の大きさであるため、実際に用いられない。 When the feedback circuit operates, current flows out of the body of each transistor M, degrading the linearity of the switch circuit 1. This can increase the third-order distortion power Phd3 generated in the switch circuit 1. As described above, in the switch circuit according to the comparative example, the feedback circuit operates while the amplitude of the high-frequency signal input to terminal IN is small, compared to the switch circuit 1 according to the first embodiment. Therefore, in the switch circuit according to the comparative example, the third-order distortion power Phd3 begins to increase while the high-frequency power Pin is still small, compared to the switch circuit 1 according to the first embodiment, resulting in a larger power Phd3. In the switch circuit 1 according to the first embodiment, the power Phd3 begins to increase only after the high-frequency power Pin becomes large enough to activate the feedback circuit, as in the example of FIG. 7. In FIG. 9, as the power Pin increases further, the power Phd in the first embodiment is shown to be larger than in the comparative example. However, such a power Pin is not actually used because it is large enough to destroy the switch circuit 1, for example.
このように、第1実施形態に係るスイッチ回路1では、各トランジスタMでリーク電流が生じたとしても各トランジスタMの寄生バイポーラトランジスタがオン状態にならないような場合には、帰還回路が動作しない。これにより、第1実施形態に係るスイッチ回路1によれば、スイッチ回路1の耐圧の低下が防がれ得るとともに、帰還回路の影響による線形性の劣化が抑えられ得る。 In this way, in the switch circuit 1 according to the first embodiment, even if a leakage current occurs in each transistor M, the feedback circuit does not operate if the parasitic bipolar transistor of each transistor M does not turn on. As a result, the switch circuit 1 according to the first embodiment can prevent a decrease in the withstand voltage of the switch circuit 1 and suppress degradation of linearity due to the influence of the feedback circuit.
[変形例]
第1実施形態に係るスイッチ回路1の帰還回路の構成は、図2に示されるものに限定されない。
[Modification]
The configuration of the feedback circuit of the switch circuit 1 according to the first embodiment is not limited to that shown in FIG.
図10は、第1実施形態に係るスイッチ回路1の回路構成の他の例を説明するための図である。以下では、図2を参照して説明した帰還回路を構成する各種トランジスタTrのうち、トランジスタM3に対応付けられているトランジスタTr(3,3)およびTr(3,4)に関連して説明を行う。図10では、スイッチ回路1が、帰還回路の構成要素として、トランジスタM3に対応付けられている他のトランジスタTrを含む場合の3つの例が示されている。図2を参照して説明した他の各種トランジスタTrについても同様の説明が成り立つ。 Figure 10 is a diagram illustrating another example of the circuit configuration of the switch circuit 1 according to the first embodiment. The following description will focus on transistors Tr(3,3) and Tr(3,4), which are associated with transistor M3, among the various transistors Tr constituting the feedback circuit described with reference to Figure 2. Figure 10 shows three examples in which the switch circuit 1 includes other transistors Tr associated with transistor M3 as components of the feedback circuit. Similar descriptions apply to the other various transistors Tr described with reference to Figure 2.
図10の(a)に示されるように、スイッチ回路1はさらに、帰還回路の構成要素として、トランジスタM3に対応付けられているトランジスタTr(3,5)を含んでいてもよい。 As shown in FIG. 10(a), the switch circuit 1 may further include a transistor Tr(3,5) associated with transistor M3 as a component of the feedback circuit.
トランジスタTr(3,5)は、トランジスタTr(3,4)と、抵抗Rds(4,1)および抵抗Rds(4,2)を接続するノードと、の間に接続される。より具体的には次の通りである。トランジスタTr(3,4)の第2端に、トランジスタTr(3,5)の第1端と、トランジスタTr(3,5)のゲートとが接続される。このように、トランジスタTr(3,4)の第2端に、ダイオード接続されたトランジスタTr(3,5)が接続される。トランジスタTr(3,5)の第2端は、抵抗Rds(4,1)および抵抗Rds(4,2)を接続するノードに接続される。 Transistor Tr(3,5) is connected between transistor Tr(3,4) and the node connecting resistors Rds(4,1) and Rds(4,2). More specifically, the second terminal of transistor Tr(3,4) is connected to the first terminal of transistor Tr(3,5) and the gate of transistor Tr(3,5). Thus, diode-connected transistor Tr(3,5) is connected to the second terminal of transistor Tr(3,4). The second terminal of transistor Tr(3,5) is connected to the node connecting resistors Rds(4,1) and Rds(4,2).
図10の(b)に示されるように、スイッチ回路1はさらに、帰還回路の構成要素として、トランジスタM3に対応付けられているトランジスタTr(3,6)を含んでいてもよい。 As shown in (b) of Figure 10, the switch circuit 1 may further include a transistor Tr(3,6) associated with transistor M3 as a component of the feedback circuit.
トランジスタTr(3,6)は、トランジスタTr(3,4)と、抵抗Rds(4,1)および抵抗Rds(4,2)を接続するノードと、の間に接続される。より具体的には次の通りである。トランジスタTr(3,4)の第2端に、トランジスタTr(3,6)の第1端が接続され、トランジスタTr(3,4)のゲートに、トランジスタTr(3,6)のゲートが接続される。トランジスタTr(3,6)の第2端は、抵抗Rds(4,1)および抵抗Rds(4,2)を接続するノードに接続される。 Transistor Tr(3,6) is connected between transistor Tr(3,4) and the node connecting resistors Rds(4,1) and Rds(4,2). More specifically, the first terminal of transistor Tr(3,6) is connected to the second terminal of transistor Tr(3,4), and the gate of transistor Tr(3,6) is connected to the gate of transistor Tr(3,4). The second terminal of transistor Tr(3,6) is connected to the node connecting resistors Rds(4,1) and Rds(4,2).
図10の(c)に示されるように、スイッチ回路1はさらに、帰還回路の構成要素として、トランジスタM3に対応付けられているトランジスタTr(3,7)を含んでいてもよい。 As shown in (c) of Figure 10, the switch circuit 1 may further include a transistor Tr(3,7) associated with transistor M3 as a component of the feedback circuit.
トランジスタTr(3,7)は、トランジスタTr(3,3)とトランジスタTr(3,4)との間に接続される。より具体的には次の通りである。トランジスタTr(3,7)の第1端はトランジスタTr(3,3)の第2端に接続され、トランジスタTr(3,7)のゲートはトランジスタM3のゲートに接続される。トランジスタTr(3,7)の第2端に、トランジスタTr(3,4)の第1端と、トランジスタTr(3,4)のゲートとが接続される。 Transistor Tr(3,7) is connected between transistor Tr(3,3) and transistor Tr(3,4). More specifically, the first terminal of transistor Tr(3,7) is connected to the second terminal of transistor Tr(3,3), and the gate of transistor Tr(3,7) is connected to the gate of transistor M3. The second terminal of transistor Tr(3,7) is connected to the first terminal of transistor Tr(3,4) and the gate of transistor Tr(3,4).
上記では、トランジスタM3のボディと、抵抗Rds(4,1)および抵抗Rds(4,2)を接続するノードとの間に、3個のトランジスタTrが接続される場合の3つの例が示された。当該ボディと当該ノードとの間に接続されるトランジスタTrの数は3個に限定されず、例えば4個以上であってもよい。この場合、図10の(a)、(b)、および(c)に示された例が適宜組み合わされてよい。 The above shows three examples in which three transistors Tr are connected between the body of transistor M3 and the node connecting resistors Rds(4,1) and Rds(4,2). The number of transistors Tr connected between the body and the node is not limited to three and may be, for example, four or more. In this case, the examples shown in Figure 10(a), (b), and (c) may be combined as appropriate.
このように、トランジスタM3のボディと、抵抗Rds(4,1)および抵抗Rds(4,2)を接続するノードとの間に接続される各種トランジスタTrの数と接続関係を、当該ボディから当該ノードに電流が流れ出すときの当該ボディと当該ノードとの間の所望の電圧差を考慮して、および/または、当該各種トランジスタTrの耐圧を考慮して、適宜変更可能である。 In this way, the number and connection relationship of the various transistors Tr connected between the body of transistor M3 and the node connecting resistors Rds(4,1) and Rds(4,2) can be changed as appropriate, taking into account the desired voltage difference between the body and the node when current flows from the body to the node, and/or the breakdown voltage of the various transistors Tr.
<第2実施形態>
以下、第2実施形態に係るスイッチ回路1aについて説明する。
第2実施形態に係るスイッチ回路1aの構成、動作、および効果について、第1実施形態に係るスイッチ回路1について説明したのと相違する点を中心に説明する。
Second Embodiment
The switch circuit 1a according to the second embodiment will be described below.
The configuration, operation, and effects of the switch circuit 1a according to the second embodiment will be described, focusing on the differences from those described for the switch circuit 1 according to the first embodiment.
スイッチ回路1に関係して図1を参照して行った説明が、スイッチ回路1aについても成り立つ。より具体的には、図1の説明において、スイッチ回路1をスイッチ回路1aに置き換えたものが成り立つ。以下、スイッチ回路1aに着目して説明を行う。 The explanation given with reference to Figure 1 in relation to switch circuit 1 also applies to switch circuit 1a. More specifically, the explanation given in Figure 1 applies with switch circuit 1 replaced with switch circuit 1a. The following explanation focuses on switch circuit 1a.
図11は、第2実施形態に係るスイッチ回路1aの回路構成の一例を示す。
スイッチ回路1aは、スイッチ回路1が含む構成に加えて、例えばPN接合からなるダイオードD1、D2、D3、D4、D5、・・・、D(n-2)、D(n-1)、およびDnを含む。スイッチ回路1aは、図2を参照して説明したスイッチ回路1の回路構成において、トランジスタM1、M2、M3、・・・、およびMnの各々について、当該トランジスタMのボディとゲートとの間にダイオードDが接続されるようにした回路構成を有する。より具体的には次の通りである。
FIG. 11 shows an example of the circuit configuration of a switch circuit 1a according to the second embodiment.
Switch circuit 1a includes, for example, diodes D1, D2, D3, D4, D5, ..., D(n-2), D(n-1), and Dn each formed of a PN junction, in addition to the components included in switch circuit 1. Switch circuit 1a has a circuit configuration in which, in the circuit configuration of switch circuit 1 described with reference to Fig. 2, a diode D is connected between the body and gate of each of transistors M1, M2, M3, ..., and Mn. More specifically, this is as follows.
ダイオードD1のアノードはトランジスタM1のボディに接続され、ダイオードD1のカソードはトランジスタM1のゲートに接続される。ダイオードD2のアノードはトランジスタM2のボディに接続され、ダイオードD2のカソードはトランジスタM2のゲートに接続される。ダイオードD3のアノードはトランジスタM3のボディに接続され、ダイオードD3のカソードはトランジスタM3のゲートに接続される。以下、ダイオードD4、D5、・・・、D(n-2)、D(n-1)、およびDnについても同様である。 The anode of diode D1 is connected to the body of transistor M1, and the cathode of diode D1 is connected to the gate of transistor M1. The anode of diode D2 is connected to the body of transistor M2, and the cathode of diode D2 is connected to the gate of transistor M2. The anode of diode D3 is connected to the body of transistor M3, and the cathode of diode D3 is connected to the gate of transistor M3. The same applies to diodes D4, D5, ..., D(n-2), D(n-1), and Dn.
例えば、トランジスタM2のボディの電圧がトランジスタM2のゲートの電圧より高い場合、ダイオードD2を介して当該ボディから当該ゲートに電流が流れ得る。このように電流が流れる場合、当該ボディの電圧は下降する。他のダイオードDに関連して同様の説明が成り立つ。このようにダイオードDを介して流れる電流も、トランジスタMのボディのバイアス電圧の上昇を抑えることに寄与し得る。特に、信号BBの電圧が、信号GBの電圧と同等以上の場合に、これらダイオードDは有効に動作し得る。 For example, if the voltage of the body of transistor M2 is higher than the voltage of the gate of transistor M2, current can flow from the body to the gate via diode D2. When current flows in this way, the voltage of the body drops. A similar explanation applies to other diodes D. Current flowing through diodes D in this way can also contribute to suppressing an increase in the bias voltage of the body of transistor M. In particular, these diodes D can operate effectively when the voltage of signal BB is equal to or higher than the voltage of signal GB.
上記では、スイッチ回路1aの構成要素として、ダイオードD1、D2、D3、D4、D5、・・・、D(n-2)、D(n-1)、およびDnのような、例えばPN接合からなるダイオードが説明された。スイッチ回路1aでは、このようなダイオードDの代わりに、ダイオード接続されたトランジスタが用いられてもよい。 In the above, diodes D1, D2, D3, D4, D5, ..., D(n-2), D(n-1), and Dn, each consisting of a PN junction, have been described as components of switch circuit 1a. In switch circuit 1a, diode-connected transistors may be used instead of diodes D.
<第3実施形態>
以下、第3実施形態に係るスイッチ回路1bについて説明する。
第3実施形態に係るスイッチ回路1bの構成、動作、および効果について、第1実施形態に係るスイッチ回路1について説明したのと相違する点を中心に説明する。
Third Embodiment
A switch circuit 1b according to the third embodiment will be described below.
The configuration, operation, and effects of the switch circuit 1b according to the third embodiment will be described, focusing on the differences from those described for the switch circuit 1 according to the first embodiment.
スイッチ回路1に関係して図1を参照して行った説明が、スイッチ回路1bについても成り立つ。より具体的には、図1の説明において、スイッチ回路1をスイッチ回路1bに置き換えたものが成り立つ。以下、スイッチ回路1bに着目して説明を行う。 The explanation given with reference to Figure 1 in relation to switch circuit 1 also applies to switch circuit 1b. More specifically, the explanation given in Figure 1 applies with switch circuit 1 replaced with switch circuit 1b. The following explanation focuses on switch circuit 1b.
図12は、第3実施形態に係るスイッチ回路1bの回路構成の一例を示す。
スイッチ回路1bの回路構成は、図2を参照して説明したスイッチ回路1の回路構成から、トランジスタM1、M2、M3、・・・、およびMnの各々について、当該トランジスタMの第1端と第2端との間に接続される抵抗が次のように置き換えられたものである。次の説明は、整数iが1からnの各々のケースについて成り立つ。
FIG. 12 shows an example of the circuit configuration of a switch circuit 1b according to the third embodiment.
The circuit configuration of the switch circuit 1b is obtained by replacing the resistor connected between the first terminal and the second terminal of each of the transistors M1, M2, M3, ..., and Mn in the circuit configuration of the switch circuit 1 described with reference to Fig. 2 with that of the transistor M as follows: The following explanation is valid for each case where the integer i is 1 to n.
トランジスタMiの第1端と第2端との間に接続される抵抗が、抵抗Rds(i,1)およびRds(i,2)から、抵抗Rds(i,1)b、Rds(i,2)b、およびRds(i,3)bに置き換えられる。より具体的には、トランジスタMiの第1端に抵抗Rds(i,1)bの一端が接続され、抵抗Rds(i,1)bの他端に抵抗Rds(i,2)bの一端が接続され、抵抗Rds(i,2)bの他端に抵抗Rds(i,3)bの一端が接続され、抵抗Rds(i,3)bの他端にトランジスタMiの第2端が接続される。 The resistors connected between the first and second terminals of transistor Mi are replaced from resistors Rds(i,1) and Rds(i,2) to resistors Rds(i,1)b, Rds(i,2)b, and Rds(i,3)b. More specifically, one terminal of resistor Rds(i,1)b is connected to the first terminal of transistor Mi, one terminal of resistor Rds(i,2)b is connected to the other terminal of resistor Rds(i,1)b, one terminal of resistor Rds(i,3)b is connected to the other terminal of resistor Rds(i,2)b, and the second terminal of transistor Mi is connected to the other terminal of resistor Rds(i,3)b.
整数iが1からnのいずれのケースでも、抵抗Rds(i,1)bおよび抵抗Rds(i,3)bの抵抗値の大きさは、例えば実質的に同一のR2であり、抵抗Rds(i,2)bの抵抗値の大きさは、例えば、R2の2倍である。以下、整数iが1からnのいずれのケースでも、抵抗Rds(i,1)bおよび抵抗Rds(i,3)bの抵抗値の大きさが実質的に同一のR2であり、抵抗Rds(i,2)bの抵抗値の大きさがR2の2倍である場合について説明を行う。 When the integer i is any value from 1 to n, the resistance values of resistors Rds(i,1)b and Rds(i,3)b are substantially the same, R2, for example, and the resistance value of resistor Rds(i,2)b is, for example, twice R2. Below, we will explain the case where the resistance values of resistors Rds(i,1)b and Rds(i,3)b are substantially the same, R2, for example, and the resistance value of resistor Rds(i,2)b is twice R2, for example, when the integer i is any value from 1 to n.
続いて、各トランジスタMに対応付けられる、帰還回路の構成要素としての各種トランジスタTrに係る接続関係について、第1実施形態に係るスイッチ回路1について説明したのと相違する点を説明する。 Next, we will explain the differences between the connection relationships of the various transistors Tr, which are components of the feedback circuit and correspond to each transistor M, and those explained for the switch circuit 1 according to the first embodiment.
トランジスタM1に対応付けられるトランジスタTr(1,4)の第2端は、抵抗Rds(2,2)bおよび抵抗Rds(2,3)bを接続するノードに接続される。 The second end of transistor Tr(1,4) associated with transistor M1 is connected to the node connecting resistors Rds(2,2)b and Rds(2,3)b.
トランジスタM2、M3、・・・、およびM(n-1)に対応付けられる各種トランジスタTrに関して、次の説明が、整数jが2からn-1の各々のケースについて成り立つ。
トランジスタTr(j,2)の第2端は、抵抗Rds(j-1,1)bおよび抵抗Rds(j-1,2)bを接続するノードに接続される。トランジスタTr(j,4)の第2端は、抵抗Rds(j+1,2)bおよび抵抗Rds(j+1,3)bを接続するノードに接続される。
With respect to the various transistors Tr associated with transistors M2, M3, . . . and M(n-1), the following statements hold for each case where the integer j is 2 to n-1.
A second end of the transistor Tr(j,2) is connected to a node connecting the resistors Rds(j-1,1)b and Rds(j-1,2)b. A second end of the transistor Tr(j,4) is connected to a node connecting the resistors Rds(j+1,2)b and Rds(j+1,3)b.
トランジスタMnに対応付けられるトランジスタTr(n,2)の第2端は、抵抗Rds(n-1,1)bおよび抵抗Rds(n-1,2)bを接続するノードに接続される。 The second end of transistor Tr(n,2) associated with transistor Mn is connected to the node connecting resistors Rds(n-1,1)b and Rds(n-1,2)b.
以降の説明では、図12に示した各種電圧VM01、VM12、VM23、VM34、VG2、VB2、VR12b、およびVR23bに言及する。 The following description will refer to the various voltages VM01, VM12, VM23, VM34, VG2, VB2, VR12b, and VR23b shown in Figure 12.
電圧VR12bは、トランジスタTr(2,2)の第2端と、抵抗Rds(1,1)bと、抵抗Rds(1,2)bと、を接続するノードの電圧である。電圧VR23bは、トランジスタTr(2,4)の第2端と、抵抗Rds(3,2)bと、抵抗Rds(3,3)bと、を接続するノードの電圧である。 Voltage VR12b is the voltage at the node connecting the second end of transistor Tr(2,2) with resistors Rds(1,1)b and Rds(1,2)b. Voltage VR23b is the voltage at the node connecting the second end of transistor Tr(2,4) with resistors Rds(3,2)b and Rds(3,3)b.
図13は、第3実施形態に係るスイッチ回路1bに第3の高周波信号が入力される場合のスイッチ回路1bの動作を説明するための図である。図13では、端子INに第3の高周波信号が入力される場合の電圧VM01、VM12、VM23、VM34、VG2、VB2、VR12b、およびVR23bそれぞれの波形の一例が示されている。横軸は、時刻を示している。縦軸は、電圧の値を示している。 Figure 13 is a diagram illustrating the operation of switch circuit 1b according to the third embodiment when a third high-frequency signal is input to switch circuit 1b. Figure 13 shows example waveforms of voltages VM01, VM12, VM23, VM34, VG2, VB2, VR12b, and VR23b when a third high-frequency signal is input to terminal IN. The horizontal axis represents time. The vertical axis represents the voltage value.
端子INに第3の高周波信号が入力されると、図7の例と同様、各トランジスタMの第1端と第2端との間に印加される電圧の信号は、4Vの振幅の高周波信号となる。図7の例と同様、信号GBのLレベルの電圧は-3Vであり、信号BBの電圧も-3Vであるものとして説明する。このとき、電圧VM01、VM12、VM23、VM34、VG2、およびVB2それぞれの波形は、図7の例と同等である。 When a third high-frequency signal is input to terminal IN, the voltage signal applied between the first and second terminals of each transistor M becomes a high-frequency signal with an amplitude of 4V, similar to the example in Figure 7. As in the example in Figure 7, the L-level voltage of signal GB is -3V, and the voltage of signal BB is also -3V. In this case, the waveforms of voltages VM01, VM12, VM23, VM34, VG2, and VB2 are the same as in the example in Figure 7.
また、電圧VR12bの信号は、7Vの振幅の高周波信号である。これは、抵抗Rds(1,1)bと、抵抗Rds(1,2)bおよびRds(1,3)bとによる分圧に基づくものである。同様に、電圧VR23bの信号は、3Vの振幅の高周波信号である。電圧VR12bの信号は電圧VM12の信号と実質的に同位相であり、電圧VR23bの信号は電圧VM12の信号と実質的に逆位相である。 The voltage VR12b signal is a high-frequency signal with an amplitude of 7 V. This is based on voltage division by resistors Rds(1,1)b and Rds(1,2)b and Rds(1,3)b. Similarly, the voltage VR23b signal is a high-frequency signal with an amplitude of 3 V. The voltage VR12b signal is substantially in phase with the voltage VM12 signal, and the voltage VR23b signal is substantially out of phase with the voltage VM12 signal.
或る時刻T30および時刻T31の各々について説明する。時刻T30は、電圧VM12の値が極大となる時刻である。時刻T31は、電圧VM12の値が極小となる時刻である。 Times T30 and T31 will be described below. Time T30 is the time when the value of voltage VM12 reaches a maximum. Time T31 is the time when the value of voltage VM12 reaches a minimum.
時刻T30では、図7の例の時刻T20と同様、電圧VB2および電圧VG2が-1Vであるが、電圧VR23bは、図7の例の時刻T20の電圧VR23の-2Vより低い-3Vである。このとき、図7の例の時刻T20と同様、トランジスタTr(2,3)およびトランジスタTr(2,4)を介してトランジスタM2のボディから電流が流れ出るが、図7の例の時刻T20の場合と比較して、トランジスタTr(2,4)のソースの電圧が低い。 At time T30, similar to time T20 in the example of Figure 7, voltages VB2 and VG2 are -1 V, but voltage VR23b is -3 V, lower than the -2 V of voltage VR23 at time T20 in the example of Figure 7. At this time, similar to time T20 in the example of Figure 7, current flows out of the body of transistor M2 via transistors Tr(2,3) and Tr(2,4), but the source voltage of transistor Tr(2,4) is lower compared to time T20 in the example of Figure 7.
時刻T31では、図7の例の時刻T21と同様、電圧VB2および電圧VG2が-5Vであるが、電圧VR12bは、図7の例の時刻T21の電圧VR12の-6Vより低い-7Vである。このとき、図7の例の時刻T21と同様に、トランジスタTr(2,1)およびトランジスタTr(2,2)を介してトランジスタM2のボディから電流が流れ出るが、図7の例の時刻T21の場合と比較して、トランジスタTr(2,2)のソースの電圧が低い。 At time T31, similar to time T21 in the example of Figure 7, voltages VB2 and VG2 are -5V, but voltage VR12b is -7V, lower than the -6V of voltage VR12 at time T21 in the example of Figure 7. At this time, similar to time T21 in the example of Figure 7, current flows out of the body of transistor M2 via transistors Tr(2,1) and Tr(2,2), but the source voltage of transistor Tr(2,2) is lower compared to time T21 in the example of Figure 7.
このようにトランジスタTr(2,2)およびTr(2,4)のソースの電圧が低くなることは、図12の例のスイッチ回路1cによれば、図2の例のスイッチ回路1と比較して、端子INに入力される高周波信号の振幅が小さくても帰還回路が動作し得ることを意味する。 This lowering of the source voltages of transistors Tr(2,2) and Tr(2,4) means that, in the switch circuit 1c of the example of Figure 12, the feedback circuit can operate even if the amplitude of the high-frequency signal input to terminal IN is smaller than in the switch circuit 1 of the example of Figure 2.
上記では、例えば、トランジスタM1の第1端とトランジスタTr(2,2)の第2端との間の抵抗の大きさがR2であり、トランジスタTr(2,2)の第2端とトランジスタM1の第2端との間の抵抗の大きさがR2の3倍である場合の例について説明された。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。トランジスタM1の第1端とトランジスタTr(2,2)の第2端との間の抵抗の大きさと、トランジスタTr(2,2)の第2端とトランジスタM1の第2端との間の抵抗の大きさとの比は、別の値であってもよい。例えば、トランジスタM1の第1端とトランジスタTr(2,2)の第2端との間の抵抗の大きさは、トランジスタTr(2,2)の第2端とトランジスタM1の第2端との間の抵抗の大きさの1/3倍から3倍の間である。他のトランジスタTr(1,4)、Tr(2,4)、Tr(3,2)、Tr(3,4)、・・・、Tr(n-1,2)、Tr(n-1,4)、およびTr(n,2)についても同様である。 In the above, for example, an example was described in which the resistance between the first terminal of transistor M1 and the second terminal of transistor Tr(2,2) is R2, and the resistance between the second terminal of transistor Tr(2,2) and the second terminal of transistor M1 is three times R2. However, this embodiment is not limited to this. The ratio of the resistance between the first terminal of transistor M1 and the second terminal of transistor Tr(2,2) to the resistance between the second terminal of transistor Tr(2,2) and the second terminal of transistor M1 may be a different value. For example, the resistance between the first terminal of transistor M1 and the second terminal of transistor Tr(2,2) is between 1/3 and 3 times the resistance between the second terminal of transistor Tr(2,2) and the second terminal of transistor M1. The same applies to the other transistors Tr(1,4), Tr(2,4), Tr(3,2), Tr(3,4), ..., Tr(n-1,2), Tr(n-1,4), and Tr(n,2).
このように、第3実施形態に係るスイッチ回路1cによれば、端子INに入力される高周波信号に係る高周波電力がどの程度の大きさで帰還回路が動作し始めるかを調節可能である。 In this way, the switch circuit 1c according to the third embodiment makes it possible to adjust the level of high-frequency power associated with the high-frequency signal input to terminal IN at which the feedback circuit begins to operate.
<第4実施形態>
以下、第4実施形態に係るスイッチ回路1cについて説明する。
第4実施形態に係るスイッチ回路1cの構成、動作、および効果について、第1実施形態に係るスイッチ回路1について説明したのと相違する点を中心に説明する。
Fourth Embodiment
A switch circuit 1c according to the fourth embodiment will be described below.
The configuration, operation, and effects of the switch circuit 1c according to the fourth embodiment will be described, focusing on the differences from those described for the switch circuit 1 according to the first embodiment.
スイッチ回路1に関係して図1を参照して行った説明が、スイッチ回路1cについても成り立つ。より具体的には、図1の説明において、スイッチ回路1をスイッチ回路1cに置き換えたものが成り立つ。以下、スイッチ回路1cに着目して説明を行う。 The explanation given with reference to Figure 1 in relation to switch circuit 1 also applies to switch circuit 1c. More specifically, the explanation given in Figure 1 applies with switch circuit 1 replaced with switch circuit 1c. The following explanation focuses on switch circuit 1c.
図14は、第4実施形態に係るスイッチ回路1cの回路構成の一例を示す。
スイッチ回路1cは、スイッチ回路1が含む構成に加えて、帰還回路の構成要素としてさらに、トランジスタTr(1,1)、Tr(1,2)、Tr(n,3)、およびTr(n,4)を含む。スイッチ回路1cは、図2を参照して説明したスイッチ回路1の回路構成において、トランジスタTr(1,1)、Tr(1,2)、Tr(n,3)、およびTr(n,4)が次のように接続された回路構成を有する。
FIG. 14 shows an example of the circuit configuration of a switch circuit 1c according to the fourth embodiment.
Switch circuit 1c further includes transistors Tr(1,1), Tr(1,2), Tr(n,3), and Tr(n,4) as components of a feedback circuit in addition to the configuration included in switch circuit 1. Switch circuit 1c has a circuit configuration in which transistors Tr(1,1), Tr(1,2), Tr(n,3), and Tr(n,4) are connected as follows in the circuit configuration of switch circuit 1 described with reference to FIG.
トランジスタTr(1,1)およびTr(1,2)は、トランジスタM1に対応付けられている。 Transistors Tr(1,1) and Tr(1,2) are associated with transistor M1.
トランジスタTr(1,1)の第1端はトランジスタM1のボディに接続され、トランジスタTr(1,1)のゲートはトランジスタM1のゲートに接続される。トランジスタTr(1,1)の第2端に、トランジスタTr(1,2)の第1端と、トランジスタTr(1,2)のゲートとが接続される。このように、トランジスタTr(1,1)の第2端に、ダイオード接続されたトランジスタTr(1,2)が接続される。トランジスタTr(1,2)の第2端は、抵抗Rds(2,1)および抵抗Rds(2,2)を接続するノードに接続される。 The first terminal of transistor Tr(1,1) is connected to the body of transistor M1, and the gate of transistor Tr(1,1) is connected to the gate of transistor M1. The second terminal of transistor Tr(1,1) is connected to the first terminal of transistor Tr(1,2) and the gate of transistor Tr(1,2). Thus, the diode-connected transistor Tr(1,2) is connected to the second terminal of transistor Tr(1,1). The second terminal of transistor Tr(1,2) is connected to the node connecting resistors Rds(2,1) and Rds(2,2).
トランジスタTr(n,3)およびTr(n,4)は、トランジスタMnに対応付けられている。 Transistors Tr(n,3) and Tr(n,4) are associated with transistor Mn.
トランジスタTr(n,3)の第1端はトランジスタMnのボディに接続され、トランジスタTr(n,3)のゲートはトランジスタMnのゲートに接続される。トランジスタTr(n,3)の第2端に、トランジスタTr(n,4)の第1端と、トランジスタTr(n,4)のゲートとが接続される。このように、トランジスタTr(n,3)の第2端に、ダイオード接続されたトランジスタTr(n,4)が接続される。トランジスタTr(n,4)の第2端は、抵抗Rds(n-1,1)および抵抗Rds(n-1,2)を接続するノードに接続される。 The first terminal of transistor Tr(n,3) is connected to the body of transistor Mn, and the gate of transistor Tr(n,3) is connected to the gate of transistor Mn. The second terminal of transistor Tr(n,3) is connected to the first terminal of transistor Tr(n,4) and the gate of transistor Tr(n,4). Thus, the diode-connected transistor Tr(n,4) is connected to the second terminal of transistor Tr(n,3). The second terminal of transistor Tr(n,4) is connected to the node connecting resistors Rds(n-1,1) and Rds(n-1,2).
図2を参照して説明したのと同様に、トランジスタTr(1,1)およびTr(1,2)を介してトランジスタM1のボディから電流が流れ得る。このように流れる電流も、トランジスタM1で生じるリーク電流Ibに起因するトランジスタM1のボディのバイアス電圧の上昇を抑えることに寄与し得る。同様に、トランジスタTr(n,3)およびTr(n,4)を介してトランジスタMnのボディから電流が流れ得る。このように流れる電流も、トランジスタMnで生じるリーク電流Ibに起因するトランジスタMnのボディのバイアス電圧の上昇を抑えることに寄与し得る。 As explained with reference to FIG. 2, current can flow from the body of transistor M1 via transistors Tr(1,1) and Tr(1,2). This current can also contribute to suppressing an increase in the bias voltage of the body of transistor M1 due to leakage current Ib generated in transistor M1. Similarly, current can flow from the body of transistor Mn via transistors Tr(n,3) and Tr(n,4). This current can also contribute to suppressing an increase in the bias voltage of the body of transistor Mn due to leakage current Ib generated in transistor Mn.
<第5実施形態>
以下、第5実施形態に係るスイッチ回路1dについて説明する。
第5実施形態に係るスイッチ回路1dの構成、動作、および効果について、第2実施形態に係るスイッチ回路1aについて説明したのと相違する点を中心に説明する。
Fifth Embodiment
A switch circuit 1d according to the fifth embodiment will be described below.
The configuration, operation, and effects of the switch circuit 1d according to the fifth embodiment will be described, focusing on the differences from those described for the switch circuit 1a according to the second embodiment.
スイッチ回路1に関係して図1を参照して行った説明が、スイッチ回路1dについても成り立つ。より具体的には、図1の説明において、スイッチ回路1をスイッチ回路1dに置き換えたものが成り立つ。以下、スイッチ回路1dに着目して説明を行う。 The explanation given with reference to Figure 1 in relation to switch circuit 1 also applies to switch circuit 1d. More specifically, the explanation given in Figure 1 applies with switch circuit 1 replaced with switch circuit 1d. The following explanation focuses on switch circuit 1d.
図15は、第5実施形態に係るスイッチ回路1dの回路構成の一例を示す。
スイッチ回路1dは、スイッチ回路1aが含む構成に対して、抵抗Rb1、Rb2、Rb3、Rb4・・・、Rb(n-2)、Rb(n-1)、およびRbnが省略された回路構成を有する。より具体的には次の通りである。
FIG. 15 shows an example of the circuit configuration of a switch circuit 1d according to the fifth embodiment.
The switch circuit 1d has a circuit configuration in which the resistors Rb1, Rb2, Rb3, Rb4, ..., Rb(n-2), Rb(n-1), and Rbn are omitted from the configuration of the switch circuit 1a. More specifically, this is as follows.
トランジスタM1のボディとトランジスタM2のボディとの間に、ポリシリコンを用いた抵抗は設けられない。トランジスタM2のボディとトランジスタM3のボディとの間に、ポリシリコンを用いた抵抗は設けられない。トランジスタM3のボディとトランジスタM4のボディとの間に、ポリシリコンを用いた抵抗は設けられない。以下、トランジスタM4のボディとトランジスタM5のボディとの間、・・・、トランジスタM(n-2)のボディとトランジスタM(n-1)のボディとの間、トランジスタM(n-1)のボディとトランジスタMnのボディとの間についても同様である。また、スイッチ回路1dには、信号BBは入力されない。 No polysilicon resistor is provided between the body of transistor M1 and the body of transistor M2. No polysilicon resistor is provided between the body of transistor M2 and the body of transistor M3. No polysilicon resistor is provided between the body of transistor M3 and the body of transistor M4. The same applies to the body of transistor M4 and the body of transistor M5, ..., between the body of transistor M(n-2) and the body of transistor M(n-1), and between the body of transistor M(n-1) and the body of transistor Mn. Furthermore, signal BB is not input to switch circuit 1d.
このように、スイッチ回路1dは、外部からトランジスタのボディに電圧を印加する端子や抵抗を含まない。このため、寄生容量が抑制され、信号がオン状態のスイッチ回路1dを通過する際の損失、すなわちインサーションロスが抑制される。 As such, switch circuit 1d does not include any terminals or resistors for applying voltage to the body of the transistor from the outside. This reduces parasitic capacitance and suppresses insertion loss, which occurs when a signal passes through switch circuit 1d in the on state.
<第6実施形態>
以下、第6実施形態に係るスイッチ回路1eについて説明する。
第6実施形態に係るスイッチ回路1eの構成、動作、および効果について、第5実施形態に係るスイッチ回路1dについて説明したのと相違する点を中心に説明する。
Sixth Embodiment
A switch circuit 1e according to the sixth embodiment will be described below.
The configuration, operation, and effects of the switch circuit 1e according to the sixth embodiment will be described, focusing on the differences from those of the switch circuit 1d according to the fifth embodiment.
スイッチ回路1に関係して図1を参照して行った説明が、スイッチ回路1eについても成り立つ。より具体的には、図1の説明において、スイッチ回路1をスイッチ回路1eに置き換えたものが成り立つ。以下、スイッチ回路1eに着目して説明を行う。 The explanation given with reference to Figure 1 in relation to switch circuit 1 also applies to switch circuit 1e. More specifically, the explanation given in Figure 1 applies with switch circuit 1 replaced with switch circuit 1e. The following explanation focuses on switch circuit 1e.
図16は、第6実施形態に係るスイッチ回路1eの回路構成の一例を示す。
スイッチ回路1eは、スイッチ回路1dが含む構成に対して、抵抗Rcontをさらに備え、抵抗Rg1、Rg2、Rg3、Rg4、Rg5、・・・、Rg(n-2)、Rg(n-1)、及びRgnの接続が変更された構成を有する。より具体的には次の通りである。
FIG. 16 shows an example of the circuit configuration of a switch circuit 1e according to the sixth embodiment.
The switch circuit 1e has a configuration in which a resistor Rcont is further included in the configuration included in the switch circuit 1d, and the connections of the resistors Rg1, Rg2, Rg3, Rg4, Rg5, ..., Rg(n-2), Rg(n-1), and Rgn are changed. More specifically, this is as follows.
抵抗Rg1の一端がトランジスタM1のゲートに接続される。抵抗Rg1の他端が抵抗Rcontの一端に接続される。抵抗Rg2の一端がトランジスタM2のゲートに接続される。抵抗Rg2の他端が抵抗Rcontの一端に接続される。抵抗Rg3の一端がトランジスタM3のゲートに接続される。抵抗Rg3の他端が抵抗Rcontの一端に接続される。以下、抵抗Rg4、Rg5、・・・、Rg(n-1)、およびRgnの接続関係についても同様である。抵抗Rcontの他端は、信号GBが入力されるノードに接続される。図16では、スイッチ回路1eに信号GBが入力される制御端が示されている。 One end of resistor Rg1 is connected to the gate of transistor M1. The other end of resistor Rg1 is connected to one end of resistor Rcont. One end of resistor Rg2 is connected to the gate of transistor M2. The other end of resistor Rg2 is connected to one end of resistor Rcont. One end of resistor Rg3 is connected to the gate of transistor M3. The other end of resistor Rg3 is connected to one end of resistor Rcont. The same applies to the connections of resistors Rg4, Rg5, ..., Rg(n-1), and Rgn. The other end of resistor Rcont is connected to a node to which signal GB is input. Figure 16 shows the control terminal to which signal GB is input to switch circuit 1e.
このように抵抗Rg1、Rg2、Rg3、・・・、Rg(n-1)、およびRgnの接続を変更しても、第6実施形態に係るスイッチ回路1eは、第5実施形態に係るスイッチ回路1dと同様に、インサーションロスを抑制できる。 Even if the connections of resistors Rg1, Rg2, Rg3, ..., Rg(n-1), and Rgn are changed in this way, the switch circuit 1e according to the sixth embodiment can suppress insertion loss, just like the switch circuit 1d according to the fifth embodiment.
<他の実施形態>
本明細書において“接続”とは、電気的な接続のことを示しており、例えば間に別の素子を介することを除外しない。また、本明細書における“抵抗”は、抵抗素子であってもよいし寄生抵抗であってもよい。
<Other Embodiments>
In this specification, the term "connection" refers to an electrical connection, and does not exclude the use of another element therebetween. Furthermore, in this specification, the term "resistance" may refer to a resistive element or a parasitic resistance.
本明細書において、同一、一致、一定、および維持等の表記は、実施形態に記載の技術を実施する際に設計の範囲での誤差がある場合も含むことを意図して用いている。実質的に同一というように、これらの表記に実質的という用語を重ねて用いている場合についても同じである。また、或る電圧を印加または供給するとの表記は、当該電圧を印加または供給するような制御を行うことと、当該電圧が実際に印加または供給されることとの両方を含むことを意図して用いている。さらに、或る電圧を印加または供給することは、例えば0Vの電圧を印加または供給することを含んでいてもよい。 In this specification, terms such as identical, coincident, constant, and maintain are intended to include cases where there may be design errors when implementing the technology described in the embodiments. The same applies when the term "substantially" is used in conjunction with these terms, such as "substantially identical." Furthermore, the term "applying or supplying a certain voltage" is intended to include both controlling the application or supply of that voltage and actually applying or supplying that voltage. Furthermore, applying or supplying a certain voltage may include, for example, applying or supplying a voltage of 0 V.
上記ではいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態およびその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments may be embodied in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, and modifications may be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and variations thereof are included within the scope and spirit of the invention, as well as within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.
1,1a,1b,1c,1d,1e,2,3,4…スイッチ回路、5,6…信号処理回路、7…制御回路、WD…無線装置、ANT…アンテナ、M,Tr…トランジスタ、Rg,Rb,Rds…抵抗、D…ダイオード、SB…半導体基板、BOX…酸化膜、BD…ボディ層、DR…ドレイン領域、SR…ソース領域、G…ゲート電極、GI…ゲート絶縁体。 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 2, 3, 4...switch circuit, 5, 6...signal processing circuit, 7...control circuit, WD...radio device, ANT...antenna, M, Tr...transistor, Rg, Rb, Rds...resistor, D...diode, SB...semiconductor substrate, BOX...oxide film, BD...body layer, DR...drain region, SR...source region, G...gate electrode, GI...gate insulator.
Claims (14)
前記複数のトランジスタは、
前記直列接続に用いられる第1端および第2端を有する第1トランジスタと、
前記直列接続に用いられる第3端および第4端、第1ゲート、ならびに第1ボディ、を有する第2トランジスタであって、前記第3端は前記第2端に接続される前記第2トランジスタと
を備え、
前記半導体装置はさらに、
前記第1ボディおよび前記第1端の間に直列接続される、第3トランジスタおよび第1ダイオードを備え、
前記第3トランジスタは、前記第1ゲートに接続される第2ゲートを有し、
前記第1ダイオードのアノードは、前記第1ボディおよび前記第1端のうち前記第1ボディ側に設けられ、前記第1ダイオードのカソードは、前記第1ボディおよび前記第1端のうち前記第1端側に設けられる、
半導体装置。 A semiconductor device comprising an input terminal, an output terminal, and a plurality of transistors connected in series between the input terminal and the output terminal,
The plurality of transistors include:
a first transistor having a first end and a second end used in the series connection;
a second transistor having a third end and a fourth end, a first gate, and a first body used in the series connection, the third end being connected to the second end;
The semiconductor device further comprises:
a third transistor and a first diode connected in series between the first body and the first end;
the third transistor has a second gate connected to the first gate;
an anode of the first diode is provided on the first body side of the first body and the first end, and a cathode of the first diode is provided on the first end side of the first body and the first end;
Semiconductor device.
前記第3トランジスタおよび前記第1ダイオードは、前記第1ボディと、前記第1抵抗および前記第2抵抗を接続するノードとの間に、直列接続される、
請求項1に記載の半導体装置。 further comprising a first resistor and a second resistor connected in series between the first end and the second end;
the third transistor and the first diode are connected in series between the first body and a node connecting the first resistor and the second resistor;
The semiconductor device according to claim 1 .
前記第3トランジスタは、前記第1ボディに接続される第5端、および第6端を有し、
前記第4トランジスタは、前記第6端に接続される第7端、前記第1抵抗および前記第2抵抗を接続するノードに接続される第8端、ならびに、前記第7端に接続される第3ゲート、を有する、
請求項2に記載の半導体装置。 a fourth transistor is used as the first diode;
the third transistor has a fifth terminal connected to the first body and a sixth terminal;
the fourth transistor has a seventh terminal connected to the sixth terminal, an eighth terminal connected to a node connecting the first resistor and the second resistor, and a third gate connected to the seventh terminal.
The semiconductor device according to claim 2 .
前記直列接続に用いられる第9端および第10端を有する第5トランジスタであって、前記第9端は前記第4端に接続される前記第5トランジスタを備え、
前記半導体装置はさらに、
前記第1ボディおよび前記第10端の間に直列接続される、第6トランジスタおよび第2ダイオードを備え、
前記第6トランジスタは、前記第1ゲートに接続される第4ゲートを有し、
前記第2ダイオードのアノードは、前記第1ボディおよび前記第10端のうち前記第1ボディ側に設けられ、前記第2ダイオードのカソードは、前記第1ボディおよび前記第10端のうち前記第10端側に設けられる、
請求項1に記載の半導体装置。 The plurality of transistors further comprises:
a fifth transistor having a ninth terminal and a tenth terminal used in the series connection, the ninth terminal being connected to the fourth terminal;
The semiconductor device further comprises:
a sixth transistor and a second diode connected in series between the first body and the tenth terminal;
the sixth transistor has a fourth gate connected to the first gate;
an anode of the second diode is provided on the first body side of the first body and the tenth end, and a cathode of the second diode is provided on the tenth end side of the first body and the tenth end;
The semiconductor device according to claim 1 .
前記直列接続に用いられる第5端および第6端を有する第4トランジスタであって、前記第5端は前記第4端に接続される前記第4トランジスタを備え、
前記半導体装置はさらに、
前記第1ボディおよび前記第6端の間に直列接続される、第5トランジスタおよび第2ダイオードを備え、
前記第5トランジスタは、前記第1ゲートに接続される第3ゲートを有し、
前記第2ダイオードのアノードは、前記第1ボディおよび前記第6端のうち前記第1ボディ側に設けられ、前記第2ダイオードのカソードは、前記第1ボディおよび前記第6端のうち前記第6端側に設けられ、
前記半導体装置はさらに、
前記第5端および前記第6端の間に直列接続される第3抵抗および第4抵抗を備え、
前記第5トランジスタおよび前記第2ダイオードは、前記第1ボディと、前記第3抵抗および前記第4抵抗を接続するノードとの間に、直列接続され、
前記第1端に前記第1抵抗の一端が接続され、前記第1抵抗の他端に前記第2抵抗の一端が接続され、前記第2抵抗の他端に前記第2端が接続され、
前記第5端に前記第3抵抗の一端が接続され、前記第3抵抗の他端に前記第4抵抗の一端が接続され、前記第4抵抗の他端に前記第6端が接続され、
前記第1抵抗と前記第4抵抗の抵抗値は同一であり、前記第2抵抗と前記第3抵抗の抵抗値は同一である、
請求項2に記載の半導体装置。 The plurality of transistors further comprises:
a fourth transistor having a fifth terminal and a sixth terminal used in the series connection, the fifth terminal being connected to the fourth terminal;
The semiconductor device further comprises:
a fifth transistor and a second diode connected in series between the first body and the sixth end;
the fifth transistor has a third gate connected to the first gate;
an anode of the second diode is provided on the first body side of the first body and the sixth end, and a cathode of the second diode is provided on the sixth end side of the first body and the sixth end,
The semiconductor device further comprises:
a third resistor and a fourth resistor connected in series between the fifth terminal and the sixth terminal;
the fifth transistor and the second diode are connected in series between the first body and a node connecting the third resistor and the fourth resistor;
one end of the first resistor is connected to the first end, one end of the second resistor is connected to the other end of the first resistor, and the second end is connected to the other end of the second resistor;
one end of the third resistor is connected to the fifth end, one end of the fourth resistor is connected to the other end of the third resistor, and the sixth end is connected to the other end of the fourth resistor;
the first resistor and the fourth resistor have the same resistance value, and the second resistor and the third resistor have the same resistance value;
The semiconductor device according to claim 2 .
前記第5トランジスタおよび前記第2ダイオードは、前記第1ボディおよび前記第1端の間に、前記第3トランジスタおよび前記第1ダイオードとは並列に接続され、
前記第5トランジスタは、前記第1ゲートに接続される第4ゲートを有し、
前記第2ダイオードのアノードは、前記第1ボディおよび前記第1端のうち前記第1ボディ側に設けられ、前記第2ダイオードのカソードは、前記第1ボディおよび前記第1端のうち前記第1端側に設けられる、
請求項1に記載の半導体装置。 further comprising a fifth transistor and a second diode connected in series between the first body and the first end;
the fifth transistor and the second diode are connected between the first body and the first end in parallel with the third transistor and the first diode;
the fifth transistor has a fourth gate connected to the first gate;
an anode of the second diode is provided on the first body side of the first body and the first end, and a cathode of the second diode is provided on the first end side of the first body and the first end;
The semiconductor device according to claim 1 .
前記第3トランジスタおよび前記第1ダイオードは、前記第1ボディと、前記第1抵抗および前記第2抵抗を接続するノードとの間に、直列接続され、
前記第6トランジスタおよび前記第2ダイオードは、前記第1ボディと、前記第5抵抗および前記第6抵抗を接続するノードとの間に、直列接続される、
請求項4に記載の半導体装置。 further comprising a first resistor and a second resistor connected in series between the first end and the second end, a third resistor and a fourth resistor connected in series between the third end and the fourth end, and a fifth resistor and a sixth resistor connected in series between the ninth end and the tenth end;
the third transistor and the first diode are connected in series between the first body and a node connecting the first resistor and the second resistor;
the sixth transistor and the second diode are connected in series between the first body and a node connecting the fifth resistor and the sixth resistor;
The semiconductor device according to claim 4 .
請求項9に記載の半導体装置。 the first resistor, the second resistor, the third resistor, the fourth resistor, the fifth resistor, and the sixth resistor have the same resistance value;
The semiconductor device according to claim 9 .
前記半導体装置はさらに、前記第2ボディと前記第3抵抗および前記第4抵抗を接続するノードとの間に直列接続される、第7トランジスタと第3ダイオードとを備え、
前記第7トランジスタは、前記第5ゲートに接続される第6ゲートを有し、
前記第3ダイオードのアノードは、前記第2ボディと前記第3抵抗および前記第4抵抗を接続するノードとのうち前記第2ボディ側に設けられ、前記第3ダイオードのカソードは、前記第2ボディと前記第3抵抗および前記第4抵抗を接続するノードとのうち前記第3抵抗および前記第4抵抗を接続するノード側に設けられる、
請求項9に記載の半導体装置。 the first transistor further has a fifth gate and a second body;
the semiconductor device further includes a seventh transistor and a third diode connected in series between the second body and a node connecting the third resistor and the fourth resistor;
the seventh transistor has a sixth gate connected to the fifth gate;
an anode of the third diode is provided on the second body side of a node connecting the second body to the third resistor and the fourth resistor, and a cathode of the third diode is provided on the node connecting the third resistor and the fourth resistor of a node connecting the second body to the third resistor and the fourth resistor.
The semiconductor device according to claim 9 .
前記半導体装置はさらに、前記第3ボディと前記第3抵抗および前記第4抵抗を接続するノードとの間に直列接続される、第8トランジスタと第4ダイオードとを備え、
前記第8トランジスタは、前記第7ゲートに接続される第8ゲートを有し、
前記第4ダイオードのアノードは、前記第3ボディと前記第3抵抗および前記第4抵抗を接続するノードとのうち前記第3ボディ側に設けられ、前記第4ダイオードのカソードは、前記第3ボディと前記第3抵抗および前記第4抵抗を接続するノードとのうち前記第3抵抗および前記第4抵抗を接続するノード側に設けられる、
請求項9に記載の半導体装置。 the fifth transistor further has a seventh gate and a third body;
the semiconductor device further includes an eighth transistor and a fourth diode connected in series between the third body and a node connecting the third resistor and the fourth resistor;
the eighth transistor has an eighth gate connected to the seventh gate;
an anode of the fourth diode is provided on the third body side of a node connecting the third body to the third resistor and the fourth resistor, and a cathode of the fourth diode is provided on the node connecting the third body to the third resistor and the fourth resistor,
The semiconductor device according to claim 9 .
前記第1ボディと前記第2ボディとを接続するポリシリコンを用いた第7抵抗が設けられる、請求項1乃至10のいずれかに記載の半導体装置。 the first transistor has a second body;
11. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a seventh resistor made of polysilicon connecting said first body and said second body.
前記第1ボディと前記第2ボディとを接続するポリシリコンを用いた抵抗が設けられない、請求項1乃至10のいずれかに記載の半導体装置。
the first transistor has a second body;
11. The semiconductor device according to claim 1, wherein a resistor using polysilicon connecting said first body and said second body is not provided.
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