包括加速元件的電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及包括加速元件的電路。電路包括具有第一端子、第二端子和控制端子的切換元件。電路還包括被耦合在控制端子與切換節(jié)點(diǎn)之間的阻抗網(wǎng)絡(luò)。電路還包括被耦合在控制端子與第一節(jié)點(diǎn)之間的第一加速元件。該第一節(jié)點(diǎn)與切換節(jié)點(diǎn)不同。該電路被配置為當(dāng)切換元件的切換狀態(tài)將被改變時(shí)暫時(shí)激活第一加速元件。
【專利說明】包括加速元件的電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 實(shí)施例涉及包括加速元件的電路。另外的實(shí)施例涉及用于切換具有加速元件的電 路的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在許多應(yīng)用中，期望切換模擬或數(shù)字信號。例如，在射頻開關(guān)中，對射頻信號進(jìn)行 路由所經(jīng)由的路徑被打開或關(guān)閉。然而，在現(xiàn)代系統(tǒng)中，在開關(guān)(例如，射頻開關(guān)）的不同狀 態(tài)之間的快速切換是期望的，甚至是必需的。此外，也期望具有開關(guān)在"開"狀態(tài)中的較小 的衰減(或插入損耗)，以及在"關(guān)"狀態(tài)中的良好隔離。然而，在許多情況下達(dá)到快速切換 時(shí)間并不容易。因此，期望創(chuàng)建帶來快速切換時(shí)間的概念。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種電路，其包括具有第一端子、第二端子和控制端子的 切換元件；耦合在控制端子與切換節(jié)點(diǎn)之間的阻抗網(wǎng)絡(luò)；以及耦合在控制端子與第一節(jié)點(diǎn) 之間的第一加速元件，該第一節(jié)點(diǎn)與切換節(jié)點(diǎn)不同。該電路被配置為當(dāng)切換元件的切換狀 態(tài)將被改變時(shí)暫時(shí)激活第一加速元件。
[0004] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種電路，其包括具有第一端子、第二端子和控制端子的 切換元件。該電路進(jìn)一步包括被耦合在切換元件的控制端子與第一端子之間的第一加速元 件，以及可選地包括被耦合在切換元件的控制端子與第二端子之間的第二加速元件。該電 路被配置為當(dāng)切換元件的切換狀態(tài)將被改變時(shí)暫時(shí)激活加速元件中的至少一個(gè)。
[0005] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種射頻開關(guān)。該射頻開關(guān)包括如先前所述的第一電路和 如先前所述的第二電路。第一電路的切換元件與第二電路的切換元件被串聯(lián)電路連接。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種電路，其包括具有漏極端子、源極端子和柵極端 子的場效應(yīng)晶體管（FET)。該電路還包括被耦合在FET的柵極端子與漏極端子之間的第一 加速元件，以及被耦合在FET的柵極端子與源極端子之間的第二加速元件。該電路還包括 被耦合在FET的柵極端子與用于提供切換信號的控制電路之間的控制電阻器(或者，更一 般地，阻抗網(wǎng)絡(luò))，以及被耦合在切換元件的漏極端子與參考電位之間的電阻器。該電路被 配置為暫時(shí)激活第一加速元件和第二加速元件二者，以用于從FET的第一切換狀態(tài)改變到 FET的第二切換狀態(tài)，以及暫時(shí)激活第一加速元件和第二加速元件二者，以用于從FET的第 二切換狀態(tài)改變到FET的第一切換狀態(tài)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例創(chuàng)建了一種方法，用于切換包括具有第一端子、第二端 子和控制端子的切換元件的電路。該方法包括，當(dāng)切換元件的切換狀態(tài)將被改變時(shí)，暫時(shí)激 活被耦合在切換元件的控制端子與第一端子之間的第一加速元件，和/或被耦合在切換元 件的控制端子與第二端子之間的第二加速元件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 參考附圖，本文中描述了本發(fā)明的實(shí)施例。
[0009] 圖1示出根據(jù)實(shí)施例的電路100的框圖； 圖2示出根據(jù)實(shí)施例的電路200的電路圖； 圖3示出根據(jù)實(shí)施例的電路300的示意圖； 圖4示出堆疊電路200A、200B的實(shí)施例的電路圖； 圖5示出放電脈沖發(fā)生器電路500的實(shí)施例的框圖； 圖6示出來自根據(jù)圖5的電路的電壓圖； 圖7示出脈沖發(fā)生器和RS觸發(fā)器的仿真框圖600 ; 圖8示出根據(jù)實(shí)施例的電路700的仿真框圖； 圖9示出RC電路的階躍響應(yīng)； 圖10示出從關(guān)（OFF)狀態(tài)到開（0N)狀態(tài)的切換轉(zhuǎn)變的時(shí)間縮減； 圖11示出從開狀態(tài)到關(guān)狀態(tài)的切換轉(zhuǎn)變的時(shí)間縮減； 圖12示出對于"開"關(guān)"和"關(guān)"開"轉(zhuǎn)變的不同切換分布圖； 圖13示出在沒有放電晶體管的情況下"關(guān)狀態(tài)"開關(guān)處的電壓； 圖14示出在具有放電晶體管的情況下"關(guān)狀態(tài)"開關(guān)處的電壓； 圖15示出根據(jù)實(shí)施例的電路中電壓的時(shí)間演變的圖形表示； 圖16示出電路的物理實(shí)現(xiàn)方式的布局表示； 圖17示出來自具有沿開關(guān)晶體管分布的放電晶體管的物理實(shí)現(xiàn)方式的布局表示的摘 要； 圖18示出根據(jù)實(shí)施例的電路1800的電路圖； 圖19示出根據(jù)實(shí)施例的電路1900的框圖； 圖20示出根據(jù)實(shí)施例的電路2000的電路圖； 圖21示出根據(jù)實(shí)施例的電路2100的電路圖； 圖22示出根據(jù)實(shí)施例的電路2200的框圖； 圖23示出根據(jù)實(shí)施例的電路2300的電路圖； 圖24示出根據(jù)實(shí)施例的電路2400的框圖； 圖25示出根據(jù)實(shí)施例的電路2500的電路圖； 圖26示出根據(jù)實(shí)施例的電路2600的框圖；以及 圖27示出根據(jù)實(shí)施例的電路2700的框圖。
[0010] 在后繼描述中，相同或等同的元件或者具有相同或等同功能的元件由相同或等同 的參考數(shù)字所表示。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 在后繼描述中，對多個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行闡述以提供對本發(fā)明實(shí)施例的透徹解釋。但是，對 于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下 進(jìn)行實(shí)踐。在其他情況下，眾所周知的結(jié)構(gòu)和裝置以框圖形式而不是詳細(xì)地被示出，以避免 使本發(fā)明的實(shí)施例難理解。此外，除非另行具體指出，否則在下文中所描述的不同實(shí)施例的 特征可以彼此相組合。
[0012] 術(shù)語"電壓"也可以被稱為"電位"或"電壓電位"，而術(shù)語"電壓差"也被稱為"電 位差"或"電壓電位差"。在后繼描述中，電壓是相對于參考電壓而被描述的。
[0013] 電路的實(shí)施例可以包括具有任何晶體管技術(shù)的晶體管，例如場效應(yīng)晶體管技術(shù) (FET)或雙極晶體管技術(shù)。因此，以下技術(shù)無關(guān)的術(shù)語被用于描述相應(yīng)的晶體管端子："控 制端子"指定了柵極端子或基極端子，"第一端子"指定了源極端子或發(fā)射極端子，以及"第 二端子"指定了漏極端子或集電極端子。
[0014] 圖1示出根據(jù)實(shí)施例的電路100的框圖。電路100包括切換元件110、第一加速 元件130以及第二加速元件140。切換元件110包括第一端子112、第二端子114以及控制 端子116。第一加速元件130被耦合在切換元件110的控制端子116與第一端子112之間 (其中，例如，切換元件的第一端子可以被視為"第一節(jié)點(diǎn)")。第二加速元件140被耦合在切 換元件110的控制端子116與第二端子114之間。電路100被配置為當(dāng)切換元件110的切 換狀態(tài)將被改變時(shí)暫時(shí)激活加速元件130、140中的至少一個(gè)。
[0015] 切換元件110的切換狀態(tài)可以在第一切換狀態(tài)與第二切換狀態(tài)之間進(jìn)行改變。
[0016] 例如，在第一切換狀態(tài)中，切換元件110被控制為激活用于信號的路徑，該路徑被 施加在切換元件110的第一端子112與第二端子114之間。為了激活路徑裝置，可以在切 換元件110的第一端子112與第二端子114之間將切換元件帶入導(dǎo)電條件(例如，低電阻） 中，這允許信號流過切換元件110。
[0017] 例如，在第二切換狀態(tài)中，切換元件110被控制為停用切換元件110的第一端子 112與第二端子114之間的用于信號的路徑。為了停用路徑裝置，在切換元件110的第一端 子112與第二端子114之間將切換元件110帶入非導(dǎo)電條件(例如，高電阻)中，并防止信號 流過切換元件110。
[0018] 例如，放電元件130可以產(chǎn)生切換元件110的第一端子112與控制端子116之間 的低阻抗連接，以及切換元件110的第二端子114與控制端子116之間的低阻抗連接。這 允許對在切換元件110的切換狀態(tài)改變期間切換元件110中仍然可用（或存儲)的電荷載流 子進(jìn)行放電。例如，低阻抗連接是"短路"。
[0019] 例如，只要切換元件110 (或特定的電容，例如像柵-源極電容或漏-源極電容)不 被放電，加速元件130、140的暫時(shí)激活就可以持續(xù)，或者例如加速元件130、140的暫時(shí)激活 可以持續(xù)預(yù)定的持續(xù)時(shí)間。
[0020] 圖2示出包括加速放電電路200的切換電路的實(shí)施例的電路圖。該電路包括切換 元件110、第一加速元件130以及第二加速元件140。切換元件110包括第一晶體管Ml 210， 其具有作為源極端子212的第一端子112、作為漏極端子214的第二端子114以及作為柵極 端子216的控制端子116。
[0021] 第一加速元件130包括第二晶體管M2 230,其具有源極端子232、漏極端子234以 及柵極端子236。第一加速元件130進(jìn)一步包括電阻器R3 238,其被連接在M2的柵極端子 236與放電脈沖端子120之間，在那里可以施加放電脈沖。
[0022] 第二加速元件140包括第三晶體管M3 240,其具有源極端子242、漏極端子244以 及柵極端子246。第二加速元件140進(jìn)一步包括電阻器R4 248,其被連接在M3的柵極端子 246與放電脈沖端子120之間，在那里可以施加放電脈沖。
[0023] Ml的漏極端子214與M2的漏極端子234相連接，而Ml的柵極端子216與M2的源 極端子232相連接。
[0024] Ml的源極端子212與M3的漏極端子244相連接，而Ml的柵極端子216與M3的源 極端子242相連接。
[0025] 可以將第二晶體管的控制端子與第三晶體管的控制端子進(jìn)行電連接，例如具有在 其之間電路連接的電阻器R3、R4。
[0026] 電路進(jìn)一步包括射頻（RF)電流路徑218,其中可以施加 RF信號。RF電流路徑218 在Ml的源極端子212與Ml的漏極端子214之間延伸。
[0027] 電路200進(jìn)一步包括電阻器R1 250和電阻器R2 260。電阻器R1 250被連接在 Ml的柵極端子216與用于提供切換信號的控制電路之間（其中控制電路未在圖2中示出）， 并且例如，可以被連接到切換節(jié)點(diǎn)（"開關(guān)信號")端子118。電阻器R2 260可以被連接在切 換元件的第一端子212或第二端子214與參考電位之間。圖2中，電阻器R2 260被連接在 Ml的漏極端子214與偏置電位之間。例如，該偏置電位可以是接地電位。
[0028] 圖2的電路中的晶體管Ml 210、M2 230和M3 240是N溝道M0SFET。晶體管Ml 210、M2 230和M3 240可以是單極晶體管，優(yōu)選場效應(yīng)晶體管（FET)，例如像金屬氧化物半 導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（M0SFET)。例如，晶體管M2 230和M3 240的溝道寬度例如至少可以是 晶體管Ml 210的溝道寬度的1/40。
[0029] 例如，場效應(yīng)晶體管210的閾值電壓可以在[-0. 7V和+0. 7V]之間的范圍內(nèi)或在 [-0. 5V和+0. 5V]之間的范圍內(nèi)。
[0030] 第二晶體管230和第三晶體管240二者可以是相同的溝道類型。例如，二者都是 N型單極晶體管或都是P型單極晶體管。
[0031] 當(dāng)FET (例如，F(xiàn)ET 210)從導(dǎo)通切換到非導(dǎo)通狀態(tài)或從非導(dǎo)通切換到導(dǎo)通狀態(tài)，晶 體管中的自由電荷載流子必須被減少或增加。由于FET的柵極的相對較高的容量，許多自 由電荷載流子必須從柵極移除或建立到柵極中。FET的阻斷電壓和電流強(qiáng)度越大，F(xiàn)ET的 漏-源極溝道就越大。因此FET的柵極端子的尺寸通常也被增加，以便將FET的溝道帶入 導(dǎo)電或非導(dǎo)電狀態(tài)。通過增加?xùn)艠O的尺寸，柵極的容量也將增加，并且這限制了 FET的快速 切換。
[0032] 為了從晶體管Ml 210的第一切換狀態(tài)切換到第二切換狀態(tài)，將自由電荷載流子 從柵極216移除或被移動到柵極216中。該充電(或放電)過程可以由柵極端子216與源極 端子212之間的暫時(shí)低電阻連接，和/或由晶體管Ml的柵極端子216與漏極端子212之間 的暫時(shí)低電阻連接來加速。
[0033] 放電脈沖可以被施加到加速元件130、140。當(dāng)放電脈沖被施加在放電脈沖端子 120時(shí)，F(xiàn)ET M2 230、M3 240被切換到導(dǎo)電條件。結(jié)果，Ml的柵極端子216與源極端子212 之間的低電阻連接和Ml的柵極端子216與漏極端子212之間的低電阻連接存在。
[0034] 加速元件130、140的接通電阻可以小于被連接在切換元件110的控制端子116的 電阻器R1 250的電阻，或可以小于控制端子116的電阻器R1 250的電阻的1/10或1/100 或 1/1000。
[0035] 源極212、漏極214與柵極216之間低電阻連接的時(shí)間段應(yīng)當(dāng)短到不干擾開關(guān)晶體 管Ml 210的新切換狀態(tài)。在優(yōu)選實(shí)施例中，F(xiàn)ET的M2 230和M3 240被激活的時(shí)間段小 于Ml的柵極216的控制電阻器R1 250和電容的RC時(shí)間常數(shù)，或該時(shí)間段可以小于RC時(shí) 間常數(shù)的十分之一，或該時(shí)間段可以，例如，小于RC時(shí)間常數(shù)的1/50。
[0036] 通過對柵-漏極電容和柵-源極電容進(jìn)行放電(其可以通過激活晶體管M2 230和 M3 240來實(shí)現(xiàn))，晶體管Ml 210的柵極電位被迅速帶至接近閾值電位。然而，由于柵-漏極 電容和柵-源極電容的放電曲線示出了近似指數(shù)的特性，緩慢達(dá)至1」"穩(wěn)定狀態(tài)"值(或端值)。 然而，當(dāng)柵-漏極電壓或柵-源極電壓的量值降至低于，例如，100毫伏時(shí)，柵-漏極電容或 柵-源極電容可以被視為基本上被放電。
[0037] 在對Ml的柵極216放電，或至少基本上放電后，可以停用放電脈沖。從而FET M2 230、M3 240被切換到非導(dǎo)電狀態(tài)。因此，Ml的柵極端子216與源極端子212之間的高電阻 連接和Ml的柵極端子216與漏極端子214之間的高電阻將被重新建立。Ml的柵極216可 以經(jīng)由R1 250被進(jìn)一步充電至其穩(wěn)態(tài)接通值或其穩(wěn)態(tài)關(guān)斷值。
[0038] 為了在線性范圍內(nèi)操作晶體管M1，不應(yīng)當(dāng)超過被施加在源極端子212與漏極端子 214之間的一定電壓。為了能夠切換更大的電壓，多個(gè)切換晶體管單元200可以被彼此串聯(lián) 堆疊。
[0039] 換言之，兩個(gè)小的放電晶體管M2 230和M3 240被置于每個(gè)堆疊切換晶體管Ml 210的柵極216與源極212之間以及柵極216與漏極214之間。電阻器R3 238和R4 248 分別被置于放電晶體管M2 230、M3 240的控制端子236、246與控制電路之間。在切換晶體 管210進(jìn)行切換時(shí)(例如，當(dāng)在開關(guān)控制端子處的電平被充電時(shí))，脈沖被施加到放電晶體管 M2 230和M3 240以對開關(guān)晶體管Ml 210的柵極216放電。
[0040] 每個(gè)切換晶體管單元200都可以由以下構(gòu)成(或包括）：切換晶體管Ml 210、切換 電阻器R1 250、放電電阻器R2 260、被連接在Ml 210的柵極216與漏極214之間和柵極 216與源極212之間的兩個(gè)放電晶體管M2 230和M3 240,以及被連接在放電晶體管的柵極 236、246與控制邏輯(未在圖2中示出）之間的兩個(gè)電阻器R3 238和R4 248。每個(gè)切換晶 體管單元200都可以與其他相同的晶體管單元200A和200B串聯(lián)堆疊。當(dāng)在切換節(jié)點(diǎn)118 處的控制電壓改變時(shí)，再充電電流開始通過R1 250流到Ml的柵極216中。為了加快充/ 放電過程，電壓脈沖被施加到端子120并打開(例如，帶入導(dǎo)電狀態(tài)中）晶體管M2 230和M3 240,其將Ml的柵極216放電至Ml的源極212和漏極214處的DC電壓。在對柵極放電后， 端子120處的控制電壓改變，驅(qū)動M2 230和M3 240到截止區(qū)中。Ml的柵極216繼續(xù)通過 R1 250充電。R3-Cg2和R4-Cg3時(shí)間常數(shù)（其中Cg2和Cg3分別為M2 230和M3 240的柵 極電容）顯著低于Rl-Cgl時(shí)間常數(shù)，其中Cgl為Ml 210的柵極電容。
[0041] 圖3示出包括加速放電電路的切換電路300的實(shí)施例。從而切換電路的晶體管U1 210和第二及第三晶體管U5 230、U7 240是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（M0SFET)。第 二和第三晶體管U5 230和U7 240的溝道寬度大約是U1 210的溝道寬度的1/40。
[0042] 電阻器R1 250被連接在晶體管U1的柵極216與切換節(jié)點(diǎn)118 (GateCtrl)之間。 在第二晶體管U5的柵極236與放電脈沖端子120(DischargeGateCtrl)之間，電阻器R10 238被電路連接，而在第三晶體管U7的柵極246與放電脈沖端子120(DischargeGateCtrl) 之間，電阻器R13 248被電路連接。電阻器R10 238和R13 248具有1ΜΩ的值。電阻器R1 250 是 R10 238 和 R13 248 的 1/2. 5 并具有 400kQ 的值。
[0043] 電阻器R2 260被連接在晶體管U1的漏極端子214與接地電位(相應(yīng)地是偏置電 位）之間。電阻器R2 260具有400kQ的值。
[0044] 從圖3中可以看到某些進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，其可以被認(rèn)為是可選的。
[0045] 圖4示出兩個(gè)堆疊放電電路200A和200B。每個(gè)電路200A、200B都包括MOSFET 作為切換元件210A、210B，其具有第一端子212A、212B，第二端子214A、214B以及控制端子 216A、216B。此外，每個(gè)電路200A、200B都包括第二晶體管230A、230B和第三晶體管240A、 240B。
[0046] 相應(yīng)的第一加速元件130A、130B在相應(yīng)的切換元件210A、210B的控制端子216A、 216B與第二端子214A、214B之間，而相應(yīng)的第二加速元件140AU40B被連接在相應(yīng)的切換 元件210A、210B的控制端子216A、216B與第一端子212A、212B之間。
[0047] 每個(gè)加速元件都包括MOSFET 236A、246A、236B、246B以及電阻器238A、248A、 238B、248B。電阻器238A、248A、238B、248B可以被連接在提供放電脈沖的端子120與MOSFET 236A、246A、236B、246B的柵極之間。放電脈沖端子120可以被直接連接到每個(gè)加速元件 130A、140A、130B、140B。
[0048] 電阻器250A、250B被連接在切換元件210A、210B的每個(gè)控制端子216A、216B與切 換節(jié)點(diǎn)118之間。
[0049] 電路400可以被配置為同時(shí)激活第一電路200A和第二電路200B的加速元件 130A、140A、130B、140B，并通過公共切換節(jié)點(diǎn)118同時(shí)將切換信號提供給第一電路200A和 第二電路200B。
[0050] 第一電路200A的切換元件210A的第二端子214A可以通過第一偏置裝置260A被 耦合到參考電位。類似地，第二電路200B的切換元件210B的第二端子214B可以通過第二 偏置裝置260B被耦合到參考電位。這些偏置裝置260A、260B具有使切換元件210A、210B 的第一端子212A、212B或第二端子214A、214B被偏置到參考電位的效果。圖4中的偏置裝 置260A、260B是電阻器。在該電路的優(yōu)選實(shí)施例中，偏置裝置260A、260B也可以是電感或 具有低通特性的其他裝置。
[0051] 第一電路200A的切換元件210A與第二電路200B的切換元件210B可以被串聯(lián)電 路連接。更確切地說，第一電路200A的切換元件210A的源極端子212A可以被耦合到第二 電路200B的切換元件210B的漏極端子214B。
[0052] 圖5示出產(chǎn)生放電脈沖的電路500的框圖。電路500包括脈沖發(fā)生器310、RS觸 發(fā)器320、驅(qū)動器325、作為低通濾波器的RC元件330以及比較器340。脈沖發(fā)生器310的 輸入端口被連接到開關(guān)狀態(tài)信號端子119,其中可以提供開關(guān)控制信號。脈沖發(fā)生器310的 輸出端口被連接到RS觸發(fā)器320的置位端子。放大器325被連接在RS觸發(fā)器320的輸出 端口與放電脈沖端子120之間。
[0053] 電路的反饋被連接在放電脈沖端子120與RS觸發(fā)器320的復(fù)位端子之間。反饋 包括RC元件330作為低通濾波器，由此電阻器R10 332被連接到放電脈沖端子120以及電 容M10 334。電容M10 334被進(jìn)一步連接到偏置電壓電平。例如，電阻器R10 332的電阻 值與第一和第二加速元件130、140的電阻器R3 238和R4 248的電阻值類似。例如，電容 M10 334的電容值與加速元件的晶體管230、240之一的電容值相同。RC元件330的電容可 以由晶體管M10形成，其除溝道寬度外，與形成加速元件之一的晶體管230、240相同。
[0054] 比較器340的輸入端子被連接在電阻器R10與電容M10之間。另一個(gè)輸入端子被 連接到閾值電位。比較器的輸出端子被連接到RS觸發(fā)器的復(fù)位端子。
[0055] 電路500提供放電脈沖以暫時(shí)激活加速元件130、140中的至少一個(gè)。RS觸發(fā)器 320可以被配置為當(dāng)切換元件110的切換狀態(tài)將被改變時(shí)進(jìn)行置位，而當(dāng)加速元件130U40 已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的狀態(tài)時(shí)進(jìn)行復(fù)位。
[0056] RC元件330可以被配置成為加速元件130U40中的一個(gè)或多個(gè)接收控制電壓。其 中RS觸發(fā)器320被配置為當(dāng)RC元件330的電容334達(dá)到或超過預(yù)定的閾值電壓時(shí)進(jìn)行復(fù) 位。例如，RC元件330的RC時(shí)間常數(shù)可以等于由電阻器R3 238和加速元件之一的晶體管 M2 230的柵極電容所形成的RC時(shí)間常數(shù)。
[0057] 換句話說，產(chǎn)生放電脈沖的電路在圖5中被示出。該電路包含脈沖發(fā)生器310、RS 觸發(fā)器320、驅(qū)動器325、電阻器R10 332以及電容連接的晶體管M10 334。R10 332和M10 334二者都可以與R3 238和M2 230相同。該電路還包括比較器340。當(dāng)開關(guān)控制信號改變 其邏輯狀態(tài)時(shí)，脈沖發(fā)生器310產(chǎn)生將RS觸發(fā)器320的輸出置位成"高"狀態(tài)的短脈沖，而 驅(qū)動器325開始對放電晶體管M2 230及M3 240以及M10 334的柵極充電。一旦M10 334 處的電壓(并且因此，在M2 230和M3 240的柵極處的電壓)達(dá)到預(yù)定的閾值電壓345,比較 器340改變其輸出并復(fù)位RS觸發(fā)器320,從而關(guān)閉晶體管M2 230和M3 240。選擇345處 的閾值以及M2 230和M3 240的大小，使得切換元件Ml 210的柵極216被放電(或至少基 本上放電)，直到產(chǎn)生針對RS觸發(fā)器320的復(fù)位信號。
[0058] 圖6不出來自根據(jù)圖5的電路500的幾個(gè)圖表。第一圖表651不出開關(guān)狀態(tài)信號 端子119處的電壓。狀態(tài)的每個(gè)變化都在脈沖發(fā)生器310中產(chǎn)生針脈沖，如第二圖表652 中所示。針脈沖可以對RS觸發(fā)器320進(jìn)行置位。當(dāng)存在于電阻器R10 332與RC元件M10 334的電容之間的信號Vc達(dá)到比較器345的閾值電壓時(shí)，RS觸發(fā)器320可以被復(fù)位。
[0059] 圖7示出脈沖發(fā)生器310和RS觸發(fā)器320的實(shí)施例的電路圖600。脈沖發(fā)生器 310可以包括被串聯(lián)連接的若干反相器或驅(qū)動器312。反相器312的數(shù)量可以是偶數(shù)。驅(qū) 動器312的數(shù)量可以是奇數(shù)。例如，電路600具有被串聯(lián)連接的5個(gè)驅(qū)動器312。第一驅(qū)動 器312的輸入端子被連接到切換狀態(tài)信號端子119。最后一個(gè)反相器的輸出端子被連接到 異或門（EX0R-Gate)314的輸入端子。異或門314的另一個(gè)輸入端子被連接到切換狀態(tài)信 號端子119。
[0060] RS觸發(fā)器320包括兩個(gè)非或門（NOR-Gate) 322、323,由此第一非或門322的輸出 端子被連接到第二非或門323的輸入端子，而其中第二非或門323的輸出端子與第一非或 門322的輸入端子相連接。第一非或門322的另一個(gè)輸入端子為RS觸發(fā)器320的置位端 子。該置位端子與脈沖發(fā)生器310的異或門314的輸出端子相連接。第二非或門323的另 一個(gè)輸入端子為RS觸發(fā)器310的復(fù)位端子。反相器或驅(qū)動器324被連接在第二非或門232 的輸出端子與Z端子之間，在那里為放電脈沖端子120提供放電脈沖。
[0061] 從圖7可以看出某些進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，其可以被認(rèn)為是可選的。
[0062] 圖8示出根據(jù)實(shí)施例的電路800的仿真框圖。電路包括一個(gè)晶體管作為切換元件 A1 210,以及兩個(gè)晶體管作為加速元件N2 230、N3 240。晶體管A1 210和第二及第三晶體 管N2 230、N3 240與之前提到的圖中所示的切換元件和加速元件類似。在電路中使用具有 不同值的晶體管210、230、240是可能的。
[0063] 此外，該電路包括控制電阻器R20 250,其被連接在切換元件A1 210的控制端子 216與切換節(jié)點(diǎn)118之間?？刂齐娮杵鱎20 250與上文所描述的圖中所示的控制電阻器250 類似。在電路中使用具有不同值的電阻器250是可能的。
[0064] 另外的裝置，例如像加速元件230、240的電阻器238、248,電阻器260, RS觸發(fā)器 320,與上文描述的圖中所示的裝置類似。在不同的實(shí)施例中使用不同類型的具有不同值的 類似裝置是可能的，使得本文中所示的值應(yīng)當(dāng)僅僅被視為示例。
[0065] 此外，圖8中的電路包括反相或非反相切換信號驅(qū)動器750,其被配置為基于開關(guān) 狀態(tài)信號端子119處的開關(guān)狀態(tài)信號，在切換節(jié)點(diǎn)118處提供切換信號。
[0066] 在第二和第三晶體管的控制端子236和246與放電脈沖端子120之間，電阻器R15 238和R22 248被電路連接。
[0067] 放電脈沖信號可以由RS脈沖發(fā)生器715來提供，其包括脈沖發(fā)生器310和RS觸 發(fā)器320。所述信號可以是驅(qū)動器325的輸入信號，由此驅(qū)動器325的輸出信號被連接到 RC元件330和放電脈沖端子120。RC元件330具有到RS脈沖發(fā)生器的反饋。
[0068] RS脈沖發(fā)生器715提供脈沖以暫時(shí)激活加速元件130、140中的至少一個(gè)，其中RS 脈沖發(fā)生器715被配置為當(dāng)切換元件110的切換狀態(tài)將被改變時(shí)進(jìn)行置位，并且其中RS脈 沖發(fā)生器715被配置為當(dāng)加速元件130U40已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的狀態(tài)時(shí)進(jìn)行復(fù)位。
[0069] 例如，電路700可以被配置為激活第一加速元件130和第二加速元件140二者，用 于從切換元件110的第一切換狀態(tài)，例如開狀態(tài)，改變到切換元件110的第二切換狀態(tài)，以 及激活第一加速元件130和第二加速元件140二者，用于從切換元件110的第二切換狀態(tài)， 例如關(guān)狀態(tài)，改變到切換元件110的第一切換狀態(tài)。
[0070] 在電路700中可以產(chǎn)生放電脈沖。該電路可以被配置為當(dāng)加速元件130、140已經(jīng) 達(dá)到預(yù)定的狀態(tài)時(shí)終止放電脈沖。放電脈沖在一個(gè)時(shí)間段器件繼續(xù)，該時(shí)間段足夠長以將 切換元件110的控制端子116、第一端子112和第二端子114之間的電容放電低至小于初始 電荷的10%。
[0071] 該電路可以被配置為響應(yīng)于開關(guān)狀態(tài)信號的轉(zhuǎn)變而暫時(shí)激活加速元件130U40 中的至少一個(gè)，以及基于開關(guān)狀態(tài)信號提供切換信號，其通過控制電阻器250被耦合到切 換元件的控制端子116,或通過控制電阻器250將開關(guān)狀態(tài)信號耦合到切換元件的控制端 子 116。
[0072] 電路700可以被配置為提供切換信號，其通過控制電阻器250被耦合到切換元件 的控制端子116,使得切換信號的狀態(tài)由開關(guān)狀態(tài)信號的狀態(tài)來確定。
[0073] 在下文中，將提供促進(jìn)對表述的理解的一些附加解釋。
[0074] 圖9示出RC電路的階躍響應(yīng)。在沒有放電晶體管情況下切換元件的切換轉(zhuǎn)變期 間，柵-源極電壓可以利用這樣的RC電路階躍響應(yīng)進(jìn)行近似。針對柵-源極電壓Vgsl的 階躍響應(yīng)相當(dāng)于：

【權(quán)利要求】
1. 一種電路，包括： 具有第一端子、第二端子和控制端子的切換元件； 被耦合在所述控制端子與切換節(jié)點(diǎn)之間的阻抗網(wǎng)絡(luò)；以及 被耦合在所述控制端子與第一節(jié)點(diǎn)之間的第一加速元件，所述第一節(jié)點(diǎn)與所述切換節(jié) 點(diǎn)不同； 其中所述電路被配置為當(dāng)所述切換元件的切換狀態(tài)將被改變時(shí)暫時(shí)激活所述第一加 速元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的電路，其中所述第一節(jié)點(diǎn)為第一端子。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的電路，其中所述第一加速元件利用第一端子被耦合到所述切換元 件的所述控制端子，并且被配置為當(dāng)所述切換元件的切換狀態(tài)將被改變時(shí)暫時(shí)對所述控制 端子充電或放電；以及 其中第二加速元件利用第一端子被耦合到所述切換元件的所述控制端子，并且被配置 為當(dāng)所述切換元件的切換狀態(tài)將被改變時(shí)暫時(shí)對所述控制端子充電或放電。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的電路，其中所述第一加速元件利用第一端子被耦合到所述切換元 件的所述控制端子，并且被配置為當(dāng)所述切換元件的切換狀態(tài)將被改變時(shí)暫時(shí)對所述控制 端子充電或放電。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的電路，其中第一裝置被耦合在所述切換元件的第一端子與接地之 間； 其中第二裝置被耦合在所述切換元件的第二端子與接地之間；以及 其中第三裝置被耦合在所述切換元件的第一端子與第二端子之間，其中所述切換元件 的第一端子、第二端子和控制端子中的至少一個(gè)被適配為將信號提供給反饋放大器，并且 其中所述切換元件的所述控制端子被適配為從所述反饋放大器接收暫時(shí)的電荷注入。
6. -種電路，包括： 具有第一端子、第二端子和控制端子的切換元件；以及 被耦合在所述切換元件的所述控制端子與所述第一端子之間的第一加速元件； 其中所述電路被配置為當(dāng)所述切換元件的切換狀態(tài)將被改變時(shí)暫時(shí)激活所述第一加 速元件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的電路，進(jìn)一步包括被耦合在所述切換元件的所述控制端子與所述 第二端子之間的第二加速元件，其中所述電路被配置為當(dāng)所述切換元件的切換狀態(tài)將被改 變時(shí)暫時(shí)激活所述第二加速元件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6的電路，進(jìn)一步包括被耦合在所述切換元件的所述控制端子與用于 提供切換信號的控制電路之間的阻抗網(wǎng)絡(luò)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的電路，其中所述阻抗網(wǎng)絡(luò)包括電阻器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6的電路，其中所述電路被配置為產(chǎn)生放電脈沖以暫時(shí)激活所述第 一加速元件。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7的電路，其中電路被配置為產(chǎn)生放電脈沖以暫時(shí)激活所述第二加 速元件。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6的電路，其中所述第一加速元件被配置為將所述切換元件的控制 端子處的電位帶至中間電位，其在所述切換元件的開狀態(tài)控制電位與所述切換元件的關(guān)狀 態(tài)控制電位之間。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的電路，其中在一定時(shí)間段內(nèi)在±100mV的容限內(nèi)達(dá)到所述中間 電位，所述時(shí)間段小于所述切換元件的控制電阻器和柵極電容的RC時(shí)間常數(shù)，或者其小于 所述RC時(shí)間常數(shù)的十分之一，或者其小于所述RC時(shí)間常數(shù)的1/50。
14. 根據(jù)權(quán)利要求6的電路，其中所述加速元件的接通電阻小于被耦合在所述切換 元件的所述控制端子處的電阻器的電阻，或者小于被耦合在所述控制端子處的電阻器的 1/10。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7的電路，其中所述第一加速元件是第二晶體管，并且所述第二晶體 管的控制端子被配置為接收放電控制信號；以及 其中所述第二加速元件是第三晶體管，并且所述第三晶體管的控制端子被配置為接收 放電控制信號。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的電路，其中所述第二晶體管和所述第三晶體管均為N型單極晶 體管或均為P型單極晶體管。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15的電路，其中所述第二晶體管的所述控制端子與所述第三晶體管 的所述控制端子被電耦合。
18. 根據(jù)權(quán)利要求6的電路，其中電阻器被耦合在所述切換元件的所述第一端子或所 述第二端子與參考電位之間。
19. 根據(jù)權(quán)利要求6的電路，其中所述切換元件為單極晶體管、場效應(yīng)晶體管（FET)或 金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET)，其中所述場效應(yīng)晶體管的閾值電壓在[-0. 7V 和+0. 7V]之間的范圍內(nèi)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求6的電路，其中所述電路被配置為響應(yīng)于開關(guān)狀態(tài)信號的轉(zhuǎn)變而暫 時(shí)激活所述加速元件中的至少一個(gè)，以及 基于所述開關(guān)狀態(tài)信號來提供切換信號，所述切換信號通過阻抗網(wǎng)絡(luò)被耦合到所述切 換元件的控制端子，或者 通過所述阻抗網(wǎng)絡(luò)將所述開關(guān)狀態(tài)信號耦合到所述切換元件的控制端子。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的電路，其中所述電路被配置為提供所述切換信號，其通過所述 阻抗網(wǎng)絡(luò)被耦合到所述切換元件的所述控制端子，使得所述切換信號的狀態(tài)由所述開關(guān)狀 態(tài)信號的狀態(tài)來確定。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的電路，其中所述電路包括反相或非反相電平轉(zhuǎn)換器，其被配置 為基于所述開關(guān)狀態(tài)信號來提供所述切換信號。
23. 根據(jù)權(quán)利要求7的電路，其中所述電路被配置為針對從所述切換元件的第一切換 狀態(tài)到所述切換元件的第二切換狀態(tài)的改變來激活所述第一加速元件和所述第二加速元 件二者，；以及 針對從所述切換元件的第二切換狀態(tài)到所述切換元件的第一切換狀態(tài)的改變來激活 所述第一加速元件和所述第二加速元件二者。
24. 根據(jù)權(quán)利要求6的電路，其中所述電路被配置為在一定時(shí)間段期間產(chǎn)生放電脈沖， 所述時(shí)間段足夠長以將所述切換元件的所述控制端子、所述第一端子和所述第二端子之間 的電容放電為低至小于初始電荷的10%。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24的電路，其中所述電路被配置為當(dāng)所述第一加速元件已經(jīng)達(dá)到預(yù) 定的狀態(tài)時(shí)終止所述放電脈沖。
26. 根據(jù)權(quán)利要求6的電路，其中所述電路包括RS觸發(fā)器來提供脈沖以暫時(shí)激活所述 加速元件； 其中所述RS觸發(fā)器被配置為當(dāng)所述切換元件的切換狀態(tài)將被改變時(shí)進(jìn)行置位；以及 其中所述RS觸發(fā)器被配置為當(dāng)所述加速元件已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的狀態(tài)時(shí)進(jìn)行復(fù)位。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的電路，其中所述電路包括RC元件，所述RC元件被配置為接收針 對所述加速元件的控制電壓，并且其中所述RS觸發(fā)器被配置為當(dāng)所述RC元件的電容達(dá)到 或超過預(yù)定的閾值電壓時(shí)進(jìn)行復(fù)位。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27的電路，其中所述RC元件的電容由晶體管所形成，除溝道寬度外， 所述晶體管與形成所述加速元件的晶體管相同。
29. 根據(jù)權(quán)利要求6的電路，其中所述加速元件的晶體管的溝道寬度至少是所述切換 元件的晶體管的溝道寬度的1/40。
30. 根據(jù)權(quán)利要求6的電路，其中所述加速元件的加速晶體管沿所述切換元件的晶體 管分布。
31. 一種射頻開關(guān)，包括： 根據(jù)權(quán)利要求6的第一電路；以及 根據(jù)權(quán)利要求6的第二電路； 其中所述第一電路的切換元件與所述第二電路的切換元件被串聯(lián)地電路連接。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31的射頻開關(guān)，其中所述第一電路的切換元件的第一端子通過第 一偏置裝置被耦合到參考電位，使得所述第一電路的切換元件的第一端子被偏置到參考電 位； 其中所述第一電路的切換元件的第二端子被耦合到所述第二電路的切換元件的第一 端子；以及 其中所述第二電路的切換元件的第一端子通過第二偏置裝置被耦合到所述參考電位， 使得所述第二電路的切換元件的第一端子被偏置到所述參考電位。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31的射頻開關(guān)，其中所述電路被配置為同時(shí)激活所述第一電路和所 述第二電路的加速元件，并且同時(shí)將所述切換信號提供給所述第一電路和所述第二電路。
34. -種電路，包括： 用于切換的裝置，具有用于射頻信號的第一端子和第二端子，和控制端子； 用于將用于切換的裝置的所述控制端子和所述第一端子短路的裝置； 其中所述電路被配置為當(dāng)用于切換的裝置的切換狀態(tài)將被改變時(shí)暫時(shí)激活用于短路 的裝置。
35. 一種電路，包括： 具有漏極端子、源極端子和柵極端子的場效應(yīng)晶體管（FET); 被連接在所述FET的柵極端子與漏極端子之間的第一加速元件，以及被連接在所述 FET的柵極端子與源極端子之間的第二加速元件； 被連接在所述FET的柵極端子與用于提供切換信號的控制電路之間的阻抗網(wǎng)絡(luò)；以及 被連接在所述FET的漏極端子與參考電位之間的電阻器； 其中所述電路被配置為針對從所述FET的第一切換狀態(tài)到所述FET的第二切換狀態(tài)的 改變來暫時(shí)激活所述第一加速元件和所述第二加速元件二者，以及針對從所述FET的第二 切換狀態(tài)到所述FET的第一切換狀態(tài)來激活所述第一加速元件和所述第二加速元件二者。
36. -種用于切換電路的方法，包括： 具有第一端子、第二端子和控制端子的切換元件，所述方法包括； 當(dāng)所述切換元件的切換狀態(tài)將被改變時(shí)， 暫時(shí)激活被連接在所述切換元件的控制端子與所述第一端子之間的第一加速元件，和 /或被連接在所述切換元件的所述控制端子與所述第二端子之間的第二加速元件。
【文檔編號】H03H11/28GK104283526SQ201410321399
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月8日
【發(fā)明者】W.巴卡爾斯基, N.伊爾科夫, W.辛比爾格, V.索洛姆科 申請人:英飛凌科技股份有限公司