负电压产生电路、射频开关系统和射频开关电路控制方法与流程

本申请涉及射频电路技术领域，尤其涉及一种负电压产生电路、射频开关系统和射频开关电路控制方法。

背景技术：

在射频开关芯片中，开关切换时间(switching time)是衡量开关芯片性能的一项重要指标，其值通常在1～10μs量级，越小越好。

图1是现有的射频开关芯片的一个原理框图，如图1所示，正常工作时，电源VDD提供系统工作的正电压，负电压产生单元1提供系统工作的负电压。在图1中，RFC是射频信号接收端，例如可以是天线端，RF1和RF2分别为射频信号输出端口1和射频信号输出端口2；M1和M3均为PMOS晶体管；M2，M4，M5和M6均为NMOS晶体管，并且M5和M6为输出开关；CTRL为控制信号；U为反相器。

图1所述的射频开关芯片在正常工作时，在控制信号CTRL的作用下，如CTRL＝0，则M1，M4导通，M2，M3关闭，M5的栅极呈现负压，所以M5关闭，M6的栅极呈现正压，所以M6导通，射频信号从RF2输出；反之，当CTRL＝1时，则M5导通，M6关闭，射频信号从RF1输出。由此，当控制信号CTRL在不同的电平间切换时，能够对不同的输出开关进行切换，以将接收到的射频信号从不同的输出开关输出。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

本申请的发明人发现，现有的射频开关系统无法达到既降低开关切换时间、又降低开关系统共好的作用。

本申请提供一种负电压产生电路、射频开关系统和射频开关电路控制方法，在开关切换时，采用高速时钟驱动负电压产生单元，以提高切换速度，切换完成后改为用低速时钟驱动负电压产生单元，以降低系统功耗，由此，是既减小了开关切换时间又降低了系统功耗。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种负电压产生电路，用于为射频开关电路提供负电压，所述射频开关电路在控制信号的控制下对输出开关进行切换，以从不同输出开关输出射频信号，其特征在于，该负电压产生电路包括：

控制与延时单元，其接收用于控制射频开关电路的开关切换的控制信号，并输出延时信号，以设定延时时间，在所述延时时间内，所述延时信号具有第一电平，在所述延时时间外，所述延时信号具有第二电平；

振荡器单元，其根据所述延时信号，输出不同频率的时钟信号；以及

负电压产生单元，其根据所述时钟信号，将正电压转换为负电压并输出，

其中，在所述延时时间内，所述振荡器单元输出第一时钟信号，在所述延时时间之外，所述振荡器单元输出第二时钟信号，所述第一时钟信号的频率高于所述第二时钟信号的频率。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，在所述控制信号从高电平切换为低电平或从低电平切换为高电平的时刻起，所述延时信号切换为第一电平，经过所述延时时间后，所述延时信号切换为第二电平。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述延时时间为2微秒-5微秒。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述第一时钟信号的频率是所述第二时钟信号的频率的4-8倍。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述控制与延时电路是单稳态触发器。

根据本申请的一个方面，提供一种射频开关系统，该射频开关系统包括：

射频开关电路，包括至少两个输出开关，所述射频开关电路根据控制信号，对所述输出开关进行切换，以将接收到的射频信号从不同的所述输出开关输出，其中，所述射频开关电路在正电压和负电压下进行所述切换；

负电压产生电路，其根据所述控制信号，将所述正电压转换为负电压，以将负电压提供给所述射频开关电路，

所述负电压产生电路包括：

控制与延时单元，其接收所述控制信号，并输出延时信号，以设定延时时间，在所述延时时间内，所述延时信号具有第一电平，在所述延时时间外，所述延时信号具有第二电平；

振荡器单元，其根据所述延时信号，输出不同频率的时钟信号；以及

负电压产生单元，其根据所述时钟信号，产生所述负电压，其中，在所述延时时间内，所述振荡器单元输出第一时钟信号，在所述延时时间之外，所述振荡器单元输出第二时钟信号，所述第一时钟信号的频率高于所述第二时钟信号的频率。

根据本申请的一个方面，提供一种射频开关电路的控制方法，所述射频开关电路在控制信号的控制下对输出开关进行切换，以从不同输出开关输出射频信号，其特征在于，射频开关电路的控制方法包括：

根据用于控制射频开关电路的开关切换的控制信号，输出延时信号，以设定延时时间，在所述延时时间内，所述延时信号具有第一电平，在所述延时时间外，所述延时信号具有第二电平；

根据所述延时信号，输出不同频率的时钟信号；以及

根据所述时钟信号，产生负电压，其中，在所述延时时间内，所述时钟信号为第一时钟信号，在所述延时时间之外，所述时钟信号为第二时钟信号，所述第一时钟信号的频率高于所述第二时钟信号的频率。

本申请的有益效果在于：在开关切换时，采用高速时钟驱动负电压产生单元，以提高切换速度，切换完成后改为用低速时钟驱动负电压产生单元，以降低系统功耗，由此，是既减小了开关切换时间又降低了系统功耗。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是现有的射频开关芯片的一个原理框图；

图2是本实施例的负电压产生电路的一个结构示意图；

图3是本实施例的控制信号CTRL、延时信号A以及时钟信号B的时序图；

图4是本实施例的射频开关系统的一个组成示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

实施例1

本申请实施例1提供一种负电压产生电路，用于为射频开关电路提供负电压，其中，该射频开关电路在控制信号的控制下对输出开关进行切换，以从不同输出开关输出射频信号。

图2是本实施例的负电压产生电路的一个结构示意图，如图2所示，该负电压产生电路200包括控制与延时单元201、振荡器单元202以及负电压产生单元203。

在本实施例中，控制与延时单元201接收用于控制射频开关电路的开关切换的控制信号CTRL，并输出延时信号A，以设定延时时间t，在所述延时时间t内，所述延时信号A具有第一电平，在所述延时时间外，所述延时信号A具有第二电平；振荡器单元202根据所述延时信号A，输出不同频率的时钟信号B；负电压产生单元203根据所述时钟信号B，将正电压转换为负电压并输出。

在本实施例中，在所述延时时间t内，振荡器单元202输出第一时钟信号B1， 在延时时间t之外，振荡器单元202输出第二时钟信号，所述第一时钟信号的频率高于所述第二时钟信号的频率。

在本实施例中，控制信号CTRL可以在高电平与低电平之间切换，从而对输出开关进行切换。在本实施例中，在控制信号CTRL从高电平切换为低电平或从低电平切换为高电平的时刻起，延时信号A切换为第一电平，经过延时时间t后，延时信号A切换为第二电平。

根据本实施例，当射频开关电路的控制信号CTRL改变状态后，控制与延时单元201产生一段延时时间t，在该延时时间t内，使用高频时钟驱动负电压产生单元203，使得负电压产生单元203的电压能迅速降下来，从而减小射频开关的切换时间；延时完毕后，采用低频时钟驱动负电压产生单元203，并且，低频时钟工作有助于降低系统功耗。

在本实施例中，控制与延时单元201例如可以是单稳态触发器,当其输入控制信号有逻辑变化时,输出延迟一段时间后恢复为原输出状态，但本实施例并不限于此，该控制与延时单元201也可以是其它的能够产生延时信号的电路。

在本实施例中，振荡器单元202和负电压产生单元203的工作原理可以参考现有技术，本实施例不再赘述。

在本实施例中，延迟时间t可以在本申请所提供的思路下根据选择来设定，例如，如果该延迟时间过短，可能无法起到较好的降低开关切换时间的效果，但如果延迟时间过长，可能会提高系统的功耗，因此，可以综合考虑降低开关切换时间以及降低系统功耗这两个因素，来设定该延迟时间，例如，在没有加此延时单元201和振荡器单元202的情况下，开关切换时间是5us,加了之后开关切换时间缩短为2us，那么可以将延迟时间取为2微秒～5微秒之间。

在本实施例中，如果第一时钟信号的频率过高会使得原本在第二时钟信号下能正常工作的负压产生电路的效率下降或工作异常，并且，如果第一时钟信号的频率过高会增加系统的瞬态功耗。因此，在本实施例中，第一时钟信号的频率需要满足上述两点要求，即负压产生电路在第一时钟信号下仍能正常工作，并且使系统的瞬态功耗不会超过限制，为满足上述两个条件，该高频的第一时钟信号与低频的第二时钟信号的频率之比例如可以是4-8。

图3是本实施例的控制信号CTRL、延时信号A以及时钟信号B的时序图，如 图3所示，在控制信号为低电平时，延时信号A可以在电平较低的第二电平，此时，时钟信号为低频的第二时钟B2；当控制信号CTRL从低电平切换为高电平的切换的瞬间，或者控制信号CTRL从高电平切换为低电平的切换的瞬间，延时信号A变为电平较高的第一电平，此时，时钟信号为高频的第一时钟B1；在经过了延时时间t后，延时信号A变为电平较低的第二电平，时钟信号为低频的第二时钟B2。

在本实施例中，由于负电压产生单元驱动的是容性负载，所以时钟信号B的频率改变不会影响其输出电压，同时在低速模式下工作还有助于降低系统功耗。

实施例2

本申请实施例2提供一种射频开关系统。图4是本实施例的射频开关系统的一个组成示意图，如图4所示，该射频开关系统400包括射频开关电路401以及实施1所述的负电压产生电路200。

如图4所示，该射频开关电路包括至少两个输出开关M5和M6，所述射频开关电路根据控制信号CTRL，对所述输出开关进行切换，以将接收到的射频信号从不同的所述输出开关输出，其中，所述射频开关电路在正电压和负电压下进行所述切换；

负电压产生电路200，根据所述控制信号CTRL，将所述正电压转换为负电压，以将负电压提供给所述射频开关电路。

在本实施例中，该射频开关电路401可以与图1具有相同的组成结构，例如，RFC是射频信号接收端，例如可以是天线端，RF1和RF2分别为射频信号输出端口1和射频信号输出端口2；M1和M3均为PMOS晶体管；M2，M4，M5和M6均为NMOS晶体管，并且M5和M6为输出开关；CTRL为控制信号；U为反相器。关于射频开关电路401的工作原理，可以参考对图1的说明，此处不再重复。

对于负电压产生电路200的组成和工作原理，可以参考实施例1对图2和图3的说明，此处也不再重复。

根据本实施例的射频开关系统，当射频开关电路的控制信号CTRL改变状态后，控制与延时单元201产生一段延时时间t，在该延时时间t内，使用高频时钟驱动负电压产生单元203，使得负电压产生单元203的电压能迅速降下来，从而减小射频开关的切换时间；延时完毕后，采用低频时钟驱动负电压产生单元203，并且，低频时钟工作有助于降低系统功耗。

实施例3

实施例3提供一种射频开关电路的控制方法，所述射频开关电路在控制信号的控制下对输出开关进行切换，以从不同输出开关输出射频信号。本实施例的控制方法与实施例1、2对应。

在本实施例中，该射频开关电路的控制方法可以包括如下步骤：

S101、根据用于控制射频开关电路的开关切换的控制信号，输出延时信号，以设定延时时间，在所述延时时间内，所述延时信号具有第一电平，在所述延时时间外，所述延时信号具有第二电平；

S102、根据所述延时信号，输出不同频率的时钟信号；以及

S103、根据所述时钟信号，产生负电压，

其中，在所述延时时间内，所述时钟信号为第一时钟信号，在所述延时时间之外，所述时钟信号为第二时钟信号，所述第一时钟信号的频率高于所述第二时钟信号的频率。

关于上述各步骤的说明，可以参考实施例1对各单元的说明。

根据本实施例的射频开关电路的控制方法，能够减小射频开关的切换时间，并且，有助于降低系统功耗。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。