射频开关常见优化技术——交流悬浮技术、MOS堆叠
交流悬浮技术
交流悬浮技术,在MOS栅极、P阱、深N阱,通过一定的大阻抗连接至直流偏压上,使得每个对应端口处于悬浮状态。
当存在大摆幅信号,信号电压摆幅基本被大阻抗承担,因此栅-漏极间压降、寄生二极管压降被自举至最初的直流偏置电压附近,而不会受到大信号摆动的过多影响,可以很好的优化开关的插入损耗与线性度。
结构
交流悬浮技术的结构之一:LC并联谐振网络。
采用LC并联谐振网络接入P阱偏置端,可以在特定的频率下形成大阻抗,实现悬浮偏置。
问题:这总结构可实现的带宽窄,且芯片面积过大,因此整体性能不理想。
交流悬浮技术的结构之一:大电阻悬浮偏置。深N阱MOS大电阻交流悬浮
优点:带宽性能好,且面积小。
二极管D3与MOS有源区之间有P阱、深N阱起到隔离作用,因此对于P衬底无需采用大电阻悬浮设计。
问题:电阻悬浮技术会造成噪声增大、切换时间增加等问题
MOS堆叠技术
射频天线所发射的信号功率常高达数十dBm,如此高功率对射频链路的耐压提出了要求。
在发射状态,接收支路的串联MOS管关断以提供一定的隔离度,但若信号功率过大,则可能在信号波谷处导致关断MOS误导通。
CMOS开关的线性度还受到另外两种因素限制:
- 漏源有源区与衬底间寄生二极管的导通电压限制;
- MOS栅氧击穿的稳定性
通过交流悬浮偏置优化,单个MOS管耐功率可达10dBm左右,为了进一步提高开关的线性度,采用MOS管堆叠结构,将多个MOS管串联,降低每个MOS管分的电压。
问题:串联的堆叠MOS结构会导致支路导通增大,恶化插入损耗。
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