GSM前端中下一代CMOS開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)(04-100)
GaAs pHEMT(準(zhǔn)晶高電子遷移率晶體管)開(kāi)關(guān)(見(jiàn)圖1b)能減少ASM的體積并降低其復(fù)雜度,已成為除PIN二極管外又一種可行的替代品。采用GaAs開(kāi)關(guān),每條路徑需用多個(gè)FET,還需一條控制線(xiàn)。此外,與PIN不同,pHEMT FET本質(zhì)上承受不了17.8Vpk GSM信號(hào)。只有將多個(gè)FET串聯(lián)在一起,將電壓分散到每個(gè)器件,才能滿(mǎn)足功率容量要求。并聯(lián)FET能提高隔離度,增強(qiáng)抗擾度,當(dāng)然控制信號(hào)數(shù)也要從6個(gè)翻番至12個(gè)。為了滿(mǎn)足GSM的35dB隔離度要求,必須使用并聯(lián)FET或級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)。
為了減少pHEMT ASM接口的復(fù)雜性,通常在A(yíng)SM中備有一個(gè)CMOS 譯碼芯片。盡管能實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型和耗盡型兩種器件的pHEMT工藝已在研發(fā)之中,但目前仍不能在pHEMT中制作互補(bǔ)器件,因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)靜態(tài)邏輯器件。附加CMOS芯片會(huì)增加面積和路由的復(fù)雜性。要想防止RF耦合至控制信號(hào),布局設(shè)計(jì)時(shí)要謹(jǐn)慎行事。
GaAs開(kāi)關(guān)的ESD承受能力較低,通常為250~500V,需另加保護(hù)。正是這一要求與實(shí)現(xiàn)困難度兩方面因素,迫使很多設(shè)計(jì)人員放棄真正的SP6T開(kāi)關(guān),轉(zhuǎn)而改用2個(gè)SP3T和雙工器組合結(jié)構(gòu)。雙工器提供ESD保護(hù),代價(jià)是設(shè)計(jì)中增加了0.4dB插入損耗。某些供應(yīng)商選擇另一種實(shí)施方案,即在單個(gè)IC中將SP4T和SP3T級(jí)聯(lián)起來(lái)。SP4T的輸出路由至RX端口,形成RX與TX兩個(gè)開(kāi)關(guān)的串聯(lián)。這個(gè)方案在頻帶重疊區(qū)提供適當(dāng)?shù)母綦x來(lái)保護(hù)LNA,但同時(shí)也增加了插入損耗,從而增加噪聲值。
GaAs開(kāi)關(guān)是用耗盡型FET制作的,其負(fù)VGS值應(yīng)低于截?cái)嚯妷海瑢⑵骷P(guān)閉。此外,要想和來(lái)自CMOS邏輯的正控制信號(hào)一起工作,F(xiàn)ET是隔直的,且源和漏要偏置在CMOS電源VDD電壓。這樣才有可能用0~VDD信號(hào)來(lái)控制GaAs開(kāi)關(guān)。隔直電容可集成在LTCC中,雖然它會(huì)增加面積和LTCC襯底的層數(shù)。
最近,RF CMOS異軍突起,并已進(jìn)入前端開(kāi)關(guān)領(lǐng)域(見(jiàn)圖1c)。傳統(tǒng)上,RF CMOS僅適合低壓應(yīng)用,但器件和電路技術(shù)的突破,使RF CMOS開(kāi)關(guān)完全能滿(mǎn)足GSM的各項(xiàng)要求。
評(píng)論