特許 5744154 スイッチ回路とスイッチ回路の操作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5744154

(24)【登録日】2015年5月15日

(45)【発行日】2015年7月1日

(54)【発明の名称】スイッチ回路とスイッチ回路の操作方法

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/693 20060101AFI20150611BHJP

【ＦＩ】

   H03K17/693 A

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-217279(P2013-217279)

(22)【出願日】2013年10月18日

(65)【公開番号】特開2014-96792(P2014-96792A)

(43)【公開日】2014年5月22日

【審査請求日】2013年10月18日

(31)【優先権主張番号】13/673,516

(32)【優先日】2012年11月9日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500262038

【氏名又は名称】台湾積體電路製造股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｔａｉｗａｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100123434

【弁理士】

【氏名又は名称】田澤 英昭

(74)【代理人】

【識別番号】100101133

【弁理士】

【氏名又は名称】濱田 初音

(72)【発明者】

【氏名】金 俊徳

(72)【発明者】

【氏名】蔡 銘憲

(72)【発明者】

【氏名】葉 子禎

【審査官】 栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３０３３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０５５１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９４６４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｋ １７／６９３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

共通ポートと、二つ以上のスイッチポート、および
二つ以上のスイッチセルを含むスイッチ回路であって、前記スイッチセルは、それぞれ、
前記共通ポートに接続される第一ノードと、
前記スイッチポートの対応する一つに接続される第二ノードと、
第一電圧レベルを有するように設定される第一電力ノードに接続されるように設定される第三ノードと、
前記第二ノードと共に、前記第一電圧レベルより大きい第二電圧レベルを有するように設定される第二電力ノードに結合されるように設定されるバイアスノードと、
前記第一ノードと前記第二ノード間に結合され、前記第一電圧レベルと第三電圧レベル間のシグナルスウィングを有する制御信号に応じて、前記第一ノードと前記第二ノードを電気的に接続、および、切断するように設定され、前記第三電圧レベルが前記第一電圧レベルより大きく、前記第三電圧レベルと前記第一電圧レベル間の差が、前記第二電圧レベルと前記第一電圧レベル間の差の約二倍になる第一スイッチユニットと、
前記第二ノードと前記バイアスノード間に結合され、前記第一電圧レベルと前記第三電圧レベル間のシグナルスウィングを有する別の制御信号に応じて、前記第二ノードと前記バイアスノードを電気的に接続、および、切断するように設定される第二スイッチユニットと、
前記バイアスノードと前記第三ノード間に結合されるキャパシタと、
を含むことを特徴とするスイッチ回路。

【請求項2】

第一高スウィング制御信号は、第二高スウィング制御信号に対する論理的相補であることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ回路。

【請求項3】

前記第二ノードは、第一バイアス抵抗器により、前記第二電力ノードに接続され、前記バイアスノードは、第二バイアス抵抗器により、前記第二電力ノードに接続されることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ回路。

【請求項4】

前記第一スイッチユニットは、前記第一ノードに結合されるソース、前記第二ノードに結合されるドレイン、および、ゲートを有するトランジスタ、および
前記トランジスタの前記ゲートに接続される第一端、および、信号ブースタに結合される第二端を有するレジスタを含み、
前記第二スイッチユニットは、前記バイアスノードに結合されるソース、前記第一ノードに結合されるドレイン、および、ゲートを有するトランジスタ、および
前記トランジスタの前記ゲートに接続される第一端、および、前記信号ブースタに結合される第二端を有するレジスタ、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ回路。

【請求項5】

前記第一スイッチユニットは、前記第一ノードと前記第二ノード間に直列に接続される所定数のトランジスタ、およびそれぞれが、前記トランジスタの対応する一つのゲートに接続される第一端、および、信号ブースタに結合される第二端を有する所定数のレジスタを含み、
前記第二スイッチユニットは、前記第二ノードと前記バイアスノード間に直列に接続される所定数のトランジスタ、およびそれぞれが、前記トランジスタの対応する一つのゲートに接続される第一端、および、前記信号ブースタに結合される第二端を有する所定数のレジスタ、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ回路。

【請求項6】

前記第二電力ノードと前記第三電力ノードに結合され、前記第二電力ノードで、前記第二電圧レベルを受信するように設定され、前記第三電力ノードで、前記第三電圧レベルを生成する電源供給ユニットを含み、
前記電源供給ユニットは、前記第一電圧レベルと前記第二電圧レベル間のシグナルスウィングを有するクロック信号を生成するように設定されるクロック生成回路、および、
前記クロック信号に応じて、前記第三電力ノードを前記第三電圧レベルに充電するように設定される電圧ダブラー、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ回路。

【請求項7】

スイッチセルの第一ノードと第二ノードを電気的に結合する方法であって、前記スイッチセルは、さらに、第一電圧レベルを有する第一電力ノードに接続される第三ノード、バイアスノード、および、前記バイアスノードと前記第三ノード間に結合されるキャパシタを含み、前記方法は、
前記第一電圧レベルより大きい第二電圧レベルの直流（ＤＣ）電圧レベルで、前記第二ノードと前記バイアスノードにバイアスをかける工程と、
第三電圧レベルを有する第一制御信号により、前記第一ノードと前記第二ノード間に結合される第一スイッチユニットをオンにする工程であって、前記第三電圧レベルが前記第一電圧レベルより大きくなり、前記第三電圧レベルと前記第一電圧レベル間の差が、前記第二電圧レベルと前記第一電圧レベル間の差の約二倍になる工程と、
前記第一電圧レベルを有する第二制御信号により、前記第二ノードと前記バイアスノード間に結合される第二スイッチユニットをオフにする工程と、
を含むことを特徴とする方法。

【請求項8】

前記第一スイッチユニットを前記オンにする工程は、前記第一ノードに接続されるソース、および、前記第二ノードに接続されるドレインを有する一トランジスタをオンにする工程、または、前記第一ノードと前記第二ノード間に直列に接続される全トランジスタをオンにする工程を含み、
前記第二スイッチユニットを前記オフにする工程は、前記バイアスノードに接続されるソースと前記第二ノードに接続されるドレインを有する一トランジスタをオフにする工程、または、前記バイアスノードと前記第二ノード間に直列に接続される全トランジスタをオフにする工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。

【請求項9】

スイッチセルの第一ノードと第二ノードを電気的に分離する方法であって、前記スイッチセルは、さらに、第一電圧レベルを有する第一電力ノードに接続される第三ノード、バイアスノード、および、前記バイアスノードと前記第三ノード間に結合されるキャパシタを含み、前記方法は、
前記第一電圧レベルより大きい第二電圧レベルの直流（ＤＣ）電圧レベルで、前記第二ノードと前記バイアスノードにバイアスをかける工程と、
前記第一電圧レベルを有する第一制御信号により、前記第一ノードと前記第二ノード間に結合される第一スイッチユニットをオフにする工程と、 第三電圧レベルを有する第二制御信号により、前記第二ノードと前記バイアスノード間に結合される第二スイッチユニットをオンにする工程であって、前記第三電圧レベルが前記第一電圧レベルより大きくなり、前記第三電圧レベルと前記第一電圧レベル間の差が、前記第二電圧レベルと前記第一電圧レベル間の差の約二倍になる工程と、
を含むことを特徴とする方法。

【請求項10】

前記第一スイッチユニットを前記オフにする工程は、前記第一ノードに接続されるソース、および、前記第二ノードに接続されるドレインを有する一トランジスタをオフにする工程、または、直列に接続され、且つ、前記第一ノードと前記第二ノード間に接続される全トランジスタをオフにする工程を含み、
前記第一スイッチユニットを前記オンにする工程は、前記バイアスノードに接続されるソース、および、前記第二ノードに接続されるドレインを有する一トランジスタをオンにする、または、直列に接続され、且つ、前記バイアスノードと前記第二ノード間に接続される全トランジスタをオンにする工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スイッチ回路とスイッチ回路の操作方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

各種搬送周波数バンドで信号を送受信することができる移動体通信システムにおいて、アンテナは、通常、無線周波数(ＲＦ)スイッチ回路により、各種対応する中間周波数(Intermediate Frequency、ＩＦ)および／またはベースバンド回路によりシェアされる。“ＲＦ”という用語は、通常、約 3 kHz から 300 GHzの周波数帯域を有する電波のことである。所定搬送周波数バンドで、所定通信プロトコルにしたがって、移動通信システムが操作されて、アンテナを用いて、信号を送受信する時、ＲＦスイッチ回路は、アンテナと対応するＩＦおよび／またはベースバンドサブ回路を結合、および、別のＩＦおよび／またはベースバンドサブ回路からアンテナを分離(decouple)するように設定される。共通ポートを複数のＲＦスイッチポートの一つに選択的に結合するＲＦスイッチ回路は、また、単極多投(Single-Pole Multi-Throw)スイッチ回路と称される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、スイッチ回路とスイッチ回路の操作方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0004】

この発明の一態様によれば、スイッチ回路は、二つ以上のスイッチセルを含み、各スイッチセルは、共通ポートに接続される第一ノード、対応するスイッチポートに接続される第二ノード、第一電圧レベルを有する第一電力ノードに接続される第三ノード、バイアスノード、第一スイッチユニット、第二スイッチ回路、および、バイアスノードと第三ノード間に結合されるキャパシタを有し、バイアスノードおよび第二ノードは、第一電圧レベルより大きい第二電圧レベルを有する第二電力ノードに結合され、第一スイッチユニットは、第一ノードと第二ノード間に結合され、且つ、第一電圧レベルと第三電圧レベル間のシグナルスウィングを有する制御信号に応じて、第一ノードと第二ノードを電気的に接続、および、切断するように設定され、第二スイッチユニットは、第二ノードとバイアスノード間に結合され、第一電圧レベルと第三電圧レベル間のシグナルスウィングを有する別の制御信号に応じて、第二ノードとバイアスノードを電気的に接続、および、切断するように設定され、第三電圧レベルは第一電圧レベルより大きく、第三電圧レベルと第一電圧レベル間の差は、第二電圧レベルと第一電圧レベル間の差の約二倍である。
この発明の他の態様によれば、スイッチセルの第一ノードと第二ノードの電気的結合の方法は、第一電圧レベルより大きい第二電圧レベルの直流(ＤＣ)電圧レベルで、スイッチセルの第二ノードとバイアスノードにバイアスをかける工程を有している。第一ノードと第二ノード間に結合される第一スイッチユニットは、第三電圧レベルを有する第一制御信号によりオン状態になる。第三電圧レベルは第一電圧レベルより大きくなり、第三電圧レベルと第一電圧レベル間の差は、第二電圧レベルと第一電圧レベル間の差の約二倍である。また、第二ノードとバイアスノード間に結合される第二スイッチユニットは、第一電圧レベルを有する第二制御信号によりオフ状態になる。
この発明のさらに他の態様によれば、スイッチセルの第一ノードと第二ノードを電気的分離の方法は、第一電圧レベルより大きい第二電圧レベルの直流(ＤＣ)電圧レベルで、第二ノードとバイアスノードにバイアスをかける工程を含む。第一ノードと第二ノード間に結合される第一スイッチユニットは、第一電圧レベルを有する第一制御信号によりオフ状態になる。また、第二ノードとバイアスノード間に結合される第二スイッチユニットは、第三電圧レベルを有する第二制御信号によりオン状態になる。第三電圧レベルは第一電圧レベルより大きくなり、第三電圧レベルと第一電圧レベルの差は、第二電圧レベルと第一電圧レベル間の差の約二倍である。

【発明の効果】

【0005】

本発明にかかるスイッチ回路とスイッチ回路の操作方法よれば、第一電圧レベルより大きい第二電圧レベルの直流 (ＤＣ)電圧レベルで、スイッチセルの第二ノードとバイアスノードにバイアスをかける工程を提供することができる。また、第一ノードと第二ノード間に結合される第一スイッチユニットは、第三電圧レベルを有する第一制御信号によりオン状態にすることができる。また、第三電圧レベルは第一電圧レベルより大きくなり、第三電圧レベルと第一電圧レベル間の差は、第二電圧レベルと第一電圧レベル間の差の約二倍とすることができる。また、第二ノードとバイアスノード間に結合される第二スイッチユニットは、第一電圧レベルを有する第二制御信号によりオフ状態にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】一つ以上の実施例におけるＲＦスイッチ回路のシステムブロック図である。

【図2A】一つ以上の実施例における一例のスイッチセルの回路図である。

【図2B】一つ以上の実施例における他の例のスイッチセルの回路図である。

【図3A】一つ以上の実施例における一例のクロック生成回路の回路図である。

【図3B】一つ以上の実施例における一例の電圧ダブラーの回路図である。

【図3C】一つ以上の実施例における他の例の電圧ダブラーの回路図である。

【図4A】一つ以上の実施例におけるスイッチセルの第一ノードと第二ノードを結合する方法のフローチャートである。

【図4B】一つ以上の実施例におけるスイッチセルの第一ノードと第二ノードを分離する方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0007】

図１は、一つ以上の実施例によるＲＦスイッチ回路１００のシステムブロック図である。スイッチ回路１００は、共通ポート１１０、第一スイッチポート１１２、第二スイッチポート１１４と電力ノード１１８を有している。スイッチ回路１００は、また、共通ポート１１０と第一スイッチポート１１２に結合される第一スイッチセル１２２、共通ポート１１０と第二スイッチポート１１４に結合される第二スイッチセル１２４、デコーダ１３０、信号ブースタ１４０、および、電源供給ユニット１５０を有している。第一スイッチセル１２２は、バス１６２の制御信号に応じて、共通ポート１１０と第一スイッチポート１１２を結合、および、分離するように設定され、第二スイッチセル１２４は、バス１６４の制御信号に応じて、共通ポート１１０と第二スイッチポート１１４を結合、および、分離するように設定されている。

【0008】

図１に示される実施例は、二個の対応するスイッチポート１１２と１１４の２個のスイッチセル１２２と１２４が設けられている。よって、スイッチ回路１００は、また、単極双投(Single-Pole Two-Throw、SP2T)スイッチ回路と称されている。ある実施例において、二個以上のスイッチセル１２２と１２４がある。たとえば、少なくとも一つの実施例において、共通ポートと４個の対応するスイッチポートを接続する４個のスイッチセルがあり、形成されたスイッチ回路は、また、単極四投(Single-Pole Four-Throw、SP4T)スイッチ回路と称されている。

【0009】

デコーダ１３０は、二進数形式で、バス１６６から、一組の制御信号を受信し、スイッチセル１２２または１２４は、共通ポート１１０と対応するスイッチポート１１２または１１４と結合するように設定されている。デコーダ１３０は、対応するスイッチセル１２２と１２４に対し、バス１６６からの一組の制御信号により示される二進数を、対の論理的相補制御信号に変換する。対をなす論理的相補制御信号は、第一電圧レベルと第二電圧レベル間のシグナルスウィングを有している。例えば、第一電圧レベルは接地、第二電圧レベルは、電力ノード１１８で、電源電圧ＶＤＤと称されている。少なくとも一つの実施例において、第二電圧レベルは、第一電圧レベルより大きい。対をなす論理的相補制御信号は、バス１６８を経由して、信号ブースタ１４０に伝送される。

【0010】

信号ブースタ１４０は、バス１６８で、対をなす論理的相補制御信号を受信し、第一電圧レベルと第三電圧レベル間のシグナルスウィングを有する対応する制御信号を生成する。信号ブースタ１４０は、電力ノード１５２から、第三電圧レベルを有するブースト電源電圧を受信する。第三電圧レベルは、第一電圧レベルより大きく、第三電圧レベルと第一電圧レベル間の差は、第二電圧レベルと第一電圧レベル間の差の約二倍である。ある実施例において、第一電圧レベルは接地、第二電圧レベルはＶＤＤ、第三電圧レベルは２*ＶＤＤである。よって、信号ブースタ１４０は、バス１６８から、低スウィング(即ち、接地からＶＤＤまで) 制御信号を受信すると共に、バス１６２と１６４で、対応する 高スウィング (即ち、接地から２*ＶＤＤ)制御信号を生成および出力する。ある実施例において、第三電圧レベルと第一電圧レベルの差は、第二電圧レベルと第一電圧レベル間の差の大体２倍である。

【0011】

電源供給ユニット１５０は、電力ノード１１８と第三電力ノード１５２に結合される。電源供給ユニット１５０は、電力ノード１１８で、電源電圧ＶＤＤを受信し、電力ノード１５２で、第三電圧レベルを生成する。少なくとも一つの実施例において、電源供給ユニット１５０は、電圧ダブラー（倍電圧器）１５４、および、任意で、電圧ダブラー１５４を操作するクロック生成回路１５６を有している。少なくとも一つの実施例において、第二電圧レベルは 2*ＶＤＤである。

【0012】

ある実施例において、電圧レベルＶＤＤは、1 V から 4 Vである。少なくとも一つの実施例において、電圧レベルＶＤＤは約2.5 Vである。

【0013】

図２Ａは、一つ以上の実施例によるスイッチセル２００Ａの回路図である。スイッチセル２００Ａは、図１中のスイッチセル１２２または１２４として使用可能である。

【0014】

スイッチセル２００Ａは、第一ノード２１２、第二ノード２１４、第三ノード２１６とバイアスノード２１８を有している。スイッチセル２００Ａは、第一ノード２１２と第二ノード２１４間に結合される第一スイッチユニット２２０、第二ノード２１４とバイアスノード２１８間に結合される第二スイッチユニット２３０、および、バイアスノード２１８と第三ノード２１６間に結合されるキャパシタ２４０を有している。第一ノード２１２は、共通ポート１１０に接続される。第二ノード２１４は、スイッチポート１１２または１１４の対応する一つに接続されている。第三ノード２１６は、第一電圧レベルを有する電力ノード (即ち、接地)に接続されている。

【0015】

第一スイッチユニット２２０は、第一ノード２１２と第二ノード２１４間で直列に接続される４個のトランジスタ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃと２２２ｄを有する。第一スイッチユニット２２０は、また、４個のレジスタ２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃと２２４ｄを有し、それぞれ、トランジスタ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃと２２２ｄの対応する一つのゲートに接続される第一端、および、ノード２２６により、信号ブースタ１４０に結合される第二端を有している。第一スイッチユニット２２０は、ノード２２６で、第一高スウィング制御信号に応じて、第一ノード２１２と第二ノード２１４と電気的に接続、および、切断される。ある実施例において、第一スイッチユニット２２０は、直列に接続される所定数のトランジスタを有し、同じ所定数の対応するレジスタは、トランジスタのゲートとノード２２６間に設けられている。例えば、所定数は 2 から 8である。少なくとも一つの実施例において、所定数は1である。

【0016】

第二スイッチユニット２３０は、第二ノード２１４とバイアスノード２１８間に直列に接続される４個のトランジスタ２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃと２３２ｄを有している。第二スイッチユニット２３０は、また、４個のレジスタ２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃと２３４ｄを有し、それぞれ、トランジスタ２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃと２３２ｄの対応する一つのゲートに接続される第一端、および、ノード２３６により、信号ブースタ１４０に結合される第二端を有している。第二スイッチユニット２３０は、ノード２３６で、第二高スウィング制御信号に応じて、第二ノード２１４とバイアスノード２１８を電気的に接続、および、切断する。ある実施例において、第二スイッチユニット２３０は、直列に接続される所定数のトランジスタを有し、同じ所定数の対応するレジスタは、トランジスタのゲートとノード２３６間にある。ある実施例において、所定数は2 から 8である。少なくとも一つの実施例において、所定数は1である。

【0017】

ノード２２６と２３６は、対応するバス１６２または１６４により、信号ブースタ１４０に接続されている。ある実施例において、第一高スウィング制御信号は、第二高スウィング制御信号に対する論理的相補である。ある実施例において、第一スイッチユニット２２０と第二スイッチユニット２３０は、異なる数量の直列の接続トランジスタを有している。ある実施例において、第一スイッチユニット２２０と第二スイッチユニット２３０中のトランジスタは、Ｎチャネル金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(ＮＭＯＳトランジスタ)である。ある実施例において、各レジスタ２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃ、２２４ｄ、２３４ａ、２３４ｂと２３４ｄは、10 kΩ から 1 MΩの抵抗値を有している。

【0018】

第二ノード２１４は、バイアス抵抗器２５２により、第二電圧レベル (即ち、ＶＤＤ)を有する電力ノード１１８に結合されている。ある実施例において、バイアス抵抗器２５２は、10 kΩ から 1 MΩの抵抗値を有する。バイアスノード２１８は、また、バイアス抵抗器２５４により、電力ノード１１８に結合される。ある実施例において、バイアス抵抗器２５４は、10 kΩ から 1 MΩの抵抗値を有する。電力ノード１１８とバイアス抵抗器２５２と２５４の組み合わせは、第二電圧レベルの直流 (ＤＣ)電圧レベルで、第二ノード２１４とバイアスノード２１８にバイアスをかける。バイアス抵抗器２５２と２５４は、また、第二ノード２１４/バイアスノード２１８と電力ノード１１８間で、ＲＦ信号に高インピーダンス経路を提供して、第二ノード２１４および／またはバイアスノード２１８から電力ノード１１８に、ＲＦ信号が漏れるのを防止する。

【0019】

キャパシタ２４０は、ＲＦ信号に対し、バイアスノード２１８と第三ノード２１６間の信号経路を提供する間、バイアスノード２１８と第三ノード２１６で、ＤＣ電圧レベルを絶縁するＤＣ絶縁キャパシタとして作用する。よって、第二スイッチユニット２３０が第二ノード２１４とバイアスノード２１８を電気的に結合するように設定される時、第二ノード２１４も、キャパシタ２４０により、ＲＦバンドで、第三ノード２１８に電気的に結合されると見なされる。

【0020】

ある実施例において、スイッチセル２００Ａにより実行されるスイッチ回路の挿入損失値は 1 dBより小さく、絶縁値は 30 dBより大きく、1-dB 信号圧縮 (P1dB)の出力電力は30 dBmより大きい。少なくとも一つの実施例において、４個のスイッチセル２００Ａを用いた2 GHz 信号のSP4T スイッチ回路は、挿入損失値が約 0.5 dB、絶縁値が約 45 dB、1-dB 信号圧縮 (P1dB)の出力電力が約 38 dBmである。

【0021】

図２Ｂは、一つ以上の実施例による別の例のスイッチセル２００Ｂの回路図である。図２Ａのスイッチセル２００Ａと比較して、スイッチセル２００Ｂ中の第一スイッチユニット２２０は、１個のトランジスタ２２２ｅだけを有し、第二スイッチユニット２３０は１個のランジスタ２３２ｅだけを有している。第一スイッチユニット２２０において、トランジスタ２２２ｅは、第一ノード２１２に結合されるソース、第二ノード２１４に結合されるドレイン、および、レジスタ２２４ｅに結合されるゲートを有する。レジスタ２２４ｅは、トランジスタ２２２ｅのゲートに接続される第一端、および、ノード２２６により、信号ブースタ１４０に結合される第二端を有する。第二スイッチユニット２３０において、トランジスタ２３２ｅは、バイアスノード２１８に結合されるソース、第二ノード２１４に結合されるドレイン、および、レジスタ２３４ｅに結合されるゲートを有する。レジスタ２３４ｅは、トランジスタ２３２ｅのゲートに接続される第一端、および、ノード２３６により、信号ブースタ１４０に結合される第二端を有している。ある実施例において、各レジスタ２２４ｅと２３４ｅは、10 kΩ から 1 MΩの抵抗値を有する。

【0022】

スイッチセル２００Ｂの設定と操作は、スイッチセル２００Ａと同様であるので、ここに詳述しない。

【0023】

図３Ａは、一つ以上の実施例によるクロック生成回路１５６の回路図である。クロック生成回路１５６は、直列に接続された３個のインバータ３１２、３１４と３１６を含むリング発振器である。インバータの出力端の一つ、たとえば、インバータ３１６の出力端の一つは、クロック生成回路１５６の出力として、クロックノードＣＬＫに接続される。ある実施例において、クロックノードＣＬＫのクロック信号は、第一電圧レベル (即ち、接地)と第二電圧レベル (即ち、ＶＤＤ)間のシグナルスウィングを有する。ある実施例において、クロック生成回路１５６は、奇数の直列のインバータを含むリング発振器で、奇数は３より大きい。ある実施例において、電圧ダブラー１５６は外部クロック信号を受信し、よって、クロック生成回路１５６は省略できる。

【0024】

図３Ｂは、一つ以上の実施例による電圧ダブラー３００Ａの回路図である。電圧ダブラー３００Ａは、図１に示される電圧ダブラー１５６として使用可能である。

【0025】

電圧ダブラー３００Ａは、電力入力ノード３２２、電力出力ノード３２４、クロック入力ノード３２６、内部ノード３２８と参照電力ノード３２９を有している。電圧ダブラー３００Ａは、電力入力ノード３２２と電力出力ノード３２４の間に直列接続される二個のダイオード３３２と３３４、二個のキャパシタ３３６と３３８を有している。ダイオード３３２は、電力入力ノード３２２に接続される陽極端子と内部ノード３２８に接続される陰極端子を有している。ダイオード３３４は、内部ノード３２８に接続される陽極端子と電力出力ノード３２４に接続される陰極端子を有する。キャパシタ３３６は、クロック入力ノード３２６と内部ノード３２８間に接続され、キャパシタ３３８は、電力出力ノード３２４と参照電力ノード３２９間に接続される。ある実施例において、ダイオード３３２と３３４は、ダイオード-接続トランジスタである。

【0026】

参照電力ノード３２９は、第一電圧レベル (即ち、接地)を有する電力ノードに結合され、電力入力ノード３２２は、第二電圧レベル (即ち、ＶＤＤ)を有する電力ノード１１８に結合される。クロック入力ノード３２６は、クロック生成回路１５６のクロックノードＣＬＫまたは電源供給ユニット１５０外側のクロック生成回路に接続される。ある実施例において、クロック入力ノード３２６の電圧レベルが接地であるとき、キャパシタ３３６はＶＤＤに充電される。その後、クロック入力ノード３２６の電圧レベルがＶＤＤの時、内部ノード３２８の電圧レベルは、２*ＶＤＤに増加する。ダイオード３３４とキャパシタ３３８により、電力出力ノード３２４が充電されて、電圧レベルが２*ＶＤＤで維持される。

【0027】

図３Ｃは、一つ以上の実施例による別の例の電圧ダブラー３００Ｂの回路図である。電圧ダブラー３００Ａと同様、電圧ダブラー３００Ｂは、電力入力ノード３２２、電力出力ノード３２４、クロック入力ノード３２６と参照電力ノード３２９を含む。電圧ダブラー３００Ｂは、クロック入力ノード３２６からのクロック信号を、ノード３２６ａの同相クロック信号、および、ノード３２６ｂの180度の異相クロック信号に変換する複数のインバータ３４２、３４４、３４６と３４８を有する。電圧ダブラー３００Ｂは、また、電力入力ノード３２２と電力出力ノード３２４に接続される７個のダイオード-接続トランジスタ３５１、３５２ａ、３５２ｂ、３５２ｃ、３５４ａ、３５４ｂと３５４ｃを有する。ダイオード-接続トランジスタ３５２ａ、３５２ｂと３５２ｃの陽極端子は、キャパシタ３５６ａ、３５６ｂと３５６ｃの対応する一つにより、ノード３２６ａに結合される。ダイオード-接続トランジスタ３５４ａ、３５４ｂと３５４ｃの陽極端子は、キャパシタ３５８ａ、３５８ｂと３５８ｃの対応する一つにより、ノード３２６ｂに結合される。

【0028】

図４Ａは、一つ以上の実施例によるスイッチセル２００Ａまたは２００Ｂの第一ノード２１２と第二ノード２１４を結合する方法４００Ａのフローチャートである。追加操作は、図４Ａで示される方法４００Ａの前、その期間、および／または、その後に実行され、幾つかの別のプロセスは、この中に簡潔に記述されている。

【0029】

図４Ａ、および、図２Ａと図２Ｂに示されるように、操作４１０において、スイッチセル２００Ａまたは２００Ｂが提供される。スイッチセル２００Ａまたは２００Ｂは、第一ノード２１２、第二ノード２１４、第一電圧レベルを有する電力ノードに接続される第三ノード２１６、バイアスノード２１８、および、バイアスノード２１８と第三ノード２１６間に結合されるキャパシタを有する。スイッチセル２００Ａまたは２００Ｂは、また、第一ノード２１２と第二ノード２１４間に結合される第一スイッチユニット２２０、および、第二ノード２１４とバイアスノード２１８間に結合される第二スイッチユニット２３０を有している。

【0030】

操作４２０において、第二ノード２１４とバイアスノード２１８は、第一電圧レベルより大きい第二電圧レベルの直流 (ＤＣ)電圧レベルで、バイアスがかけられる。操作４３０において、第一スイッチユニット２２０は、第三電圧レベルを有する第一制御信号によりオンになる。第一スイッチユニット２２０をオンにするのは、第一ノード２１２と第二ノード２１４を電気的に結合することである。図２Ａで示される少なくとも一実施例において、第一スイッチユニット２２０のオンは、直列に接続され、且つ、第一ノード２１２と第二ノード２１４間に接続される全トランジスタ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄをオンにする工程を有している。図２Ｂで示される少なくとも別の実施例において、第一スイッチユニット２２０のオンは、トランジスタ２２２ｅをオンにする工程を有している。

【0031】

前述のように、第二電圧レベルは、第一電圧レベルより大きく、第三電圧レベルは、第一電圧レベルより大きい。ある実施例において、第三電圧レベルと第一電圧レベル間の差は、第二電圧レベルと第一電圧レベル間の差の約二倍である。少なくとも１つの実施例において、第一電圧レベルは接地、第二電圧レベルは電力ノード１１８の電源電圧ＶＤＤで、第三電圧レベルは２*ＶＤＤである。ある実施例において、電圧レベルＶＤＤは 1 V から4 Vである。少なくとも一つの実施例において、電圧レベルＶＤＤは約2.5 Vである。

【0032】

プロセスは操作４４０に進み、第二スイッチユニット２３０は、第一電圧レベルを有する第二制御信号によりオフになる。第二スイッチユニット２３０のオフは、第二ノード２１４とバイアスノード２１８の電気的な分離である。図２Ａで示される少なくとも一実施例において、第二スイッチユニット２３０のオフは、直列に接続され、且つ、第二ノード２１４とバイアスノード２１８間に接続される全トランジスタ２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄをオフにする工程を含む。図２Ｂで示される少なくとも別の実施例において、第二スイッチユニット２３０のオフは、トランジスタ２３２ｅをオフにする工程を有している。

【0033】

図４Ｂは、一つ以上の実施例によるスイッチセル２００Ａまたは２００Ｂの第一ノード２１２と第二ノード２１４を分離する方法４００Ｂのフローチャートである。方法４００Ｂの前、その期間、および／または、その後に実行され、幾つかの別のプロセスは、この中に簡潔に記述されている。

【0034】

図４Ｂ、および、図２Ａと図２Ｂに示されるように、方法４００Ｂは、図４Ａの操作４１０と４２０と同様の操作４１０と４２０で開始される。よって、操作４１０と４２０の詳細は省略する。

【0035】

プロセスは操作４５０に進み、第一スイッチユニット２２０は、現在、第一電圧レベルを有する第一制御信号により停止される。第一スイッチユニット２２０の停止は、第一ノード２１２と第二ノード２１４の電気的な分離である。図２Ａで示される少なくとも一実施例において、第一スイッチユニット２２０の停止は、直列に接続され、且つ、第一ノード２１２と第二ノード２１４間に接続される全トランジスタ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄの停止を含む。図２Ｂで示される少なくとも別の実施例において、第一スイッチユニット２２０の停止は、トランジスタ２２２ｅの停止を含む。

【0036】

プロセスは操作４６０に進み、第二スイッチユニット２３０は、今、第三電圧レベルを有する第二制御信号により停止される。第二スイッチユニット２３０の停止は、第二ノード２１４とバイアスノード２１８の電気的な分離である。図２Ａで示される少なくとも一実施例において、第二スイッチユニット２３０のオンは、直列に接続され、且つ、第二ノード２１４とバイアスノード２１８間に接続される全トランジスタ２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄをオンにする工程を含む。図２Ｂで示される少なくとも別の実施例において、第二スイッチユニット２３０のオンは、トランジスタ２３２ｅをオンにする工程を含む。

【0037】

一実施例によると、スイッチ回路は、二つ以上のスイッチセルを含む。さらに、各スイッチセルは、共通ポートに接続される第一ノード、対応するスイッチポートに接続される第二ノード、第一電圧レベルを有する第一電力ノードに接続される第三ノード、バイアスノード、第一スイッチユニット、第二スイッチ回路、および、バイアスノードと第三ノード間に結合されるキャパシタを有している。バイアスノードおよび第二ノードは、第一電圧レベルより大きい第二電圧レベルを有する第二電力ノードに結合される。第一スイッチユニットは、第一ノードと第二ノード間に結合され、且つ、第一電圧レベルと第三電圧レベル間のシグナルスウィングを有する制御信号に応じて、第一ノードと第二ノードを電気的に接続、および、切断するように設定される。第二スイッチユニットは、第二ノードとバイアスノード間に結合され、第一電圧レベルと第三電圧レベル間のシグナルスウィングを有する別の制御信号に応じて、第二ノードとバイアスノードを電気的に接続、および、切断するように設定される。第三電圧レベルは第一電圧レベルより大きく、第三電圧レベルと第一電圧レベル間の差は、第二電圧レベルと第一電圧レベル間の差の約二倍である。

【0038】

別の実施例によると、スイッチセルは、第一ノード、第二ノード、第一電圧レベルを有する第一電力ノードに接続される第三ノード、バイアスノード、および、バイアスノードと第三ノード間に結合されるキャパシタを含む。スイッチセルの第一ノードと第二ノードを電気的に結合する方法は、第一電圧レベルより大きい第二電圧レベルの直流 (ＤＣ)電圧レベルで、第二ノードとバイアスノードにバイアスをかける工程を有している。第一ノードと第二ノード間に結合される第一スイッチユニットは、第三電圧レベルを有する第一制御信号によりオン状態になる。第三電圧レベルは第一電圧レベルより大きくなり、第三電圧レベルと第一電圧レベル間の差は、第二電圧レベルと第一電圧レベル間の差の約二倍である。また、第二ノードとバイアスノード間に結合される第二スイッチユニットは、第一電圧レベルを有する第二制御信号によりオフ状態になる。

【0039】

別の実施例によると、スイッチセルは、第一ノード、第二ノード、第一電圧レベルを有する第一電力ノードに接続される第三ノード、バイアスノード、および、バイアスノードと第三ノード間に結合されるキャパシタを有している。スイッチセルの第一ノードと第二ノードを電気的に分離する方法は、第一電圧レベルより大きい第二電圧レベルの直流 (ＤＣ)電圧レベルで、第二ノードとバイアスノードにバイアスをかける工程を含む。第一ノードと第二ノード間に結合される第一スイッチユニットは、第一電圧レベルを有する第一制御信号によりオフ状態になる。また、第二ノードとバイアスノード間に結合される第二スイッチユニットは、第三電圧レベルを有する第二制御信号によりオン状態になる。第三電圧レベルは第一電圧レベルより大きくなり、第三電圧レベルと第一電圧レベルの差は、第二電圧レベルと第一電圧レベル間の差の約二倍である。

【0040】

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や変形を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

【符号の説明】

【0041】

１００ スイッチ回路、１１０ 共通ポート、１１２ 第一スイッチポート、１１４ 第二スイッチポート、１１８ 電力ノード、１２２ 第一スイッチセル、１２４ 第二スイッチセル、１３０ デコーダ、１４０ 信号ブースタ、１５０ 電源供給ユニット、１５２ 電力ノード、１５４ 電圧ダブラー、１５６ クロック生成回路、１６２ バス、１６４ バス、１６６ バス、１６８ バス、２００Ａ スイッチセル、２００Ｂ スイッチセル、２１２ 第一ノード、２１４ 第二ノード、２１６ 第三ノード、２１８ バイアスノード、２２０ 第一スイッチユニット、２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ トランジスタ、２２４ａ，２２４ｂ，２２４ｃ，２２４ｄ レジスタ、２３０ 第二スイッチユニット、２３２ａ，２２４ａ，２２４ｂ，２２４ｃ，２２４ｄ，２３２ｂ，２３２ｃ，２３２ｄ トランジスタ、２４０ キャパシタ、２２６ ノード、２３６ ノード、２５２ バイアス抵抗器、２５４ バイアス抵抗器、２２２ｅ トランジスタ、２２４ｅ レジスタ、３００Ａ 電圧ダブラー、３００Ｂ 電圧ダブラー、３２２ 電力入力ノード、３２４ 電力３４２，３４４，３４６，３４８ 出力ノード、３２６ クロック入力ノード、３２６ａ ノード、３２６ｂ ノード、３２８ 内部ノード、３２９ 参照電力ノード、３３４ ダイオード、３３６ キャパシタ、３３８ キャパシタ、３４２，３４４，３４６，３４８ インバータ、５１，３５２ａ，３５２ｃ，３５４ａ，３５４ｂ，３５４ｃ ダイオード-接続トランジスタ、３５２ｂ，３５２ｃ ダイオード-接続トランジスタ、３５６ａ，３５６ｂ，３５６ｃ キャパシタ。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】