GSM前端中下一代CMOS開關設計(04-100)

　　GaAs pHEMT(準晶高電子遷移率晶體管)開關(見圖1b)能減少ASM的體積并降低其復雜度，已成為除PIN二極管外又一種可行的替代品。采用GaAs開關，每條路徑需用多個FET，還需一條控制線。此外，與PIN不同，pHEMT FET本質上承受不了17.8Vpk GSM信號。只有將多個FET串聯(lián)在一起，將電壓分散到每個器件，才能滿足功率容量要求。并聯(lián)FET能提高隔離度，增強抗擾度，當然控制信號數(shù)也要從6個翻番至12個。為了滿足GSM的35dB隔離度要求，必須使用并聯(lián)FET或級聯(lián)開關。

　　為了減少pHEMT ASM接口的復雜性，通常在ASM中備有一個CMOS 譯碼芯片。盡管能實現(xiàn)增強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中制作互補器件，因此無法實現(xiàn)靜態(tài)邏輯器件。附加CMOS芯片會增加面積和路由的復雜性。要想防止RF耦合至控制信號，布局設計時要謹慎行事。

　　GaAs開關的ESD承受能力較低，通常為250~500V，需另加保護。正是這一要求與實現(xiàn)困難度兩方面因素，迫使很多設計人員放棄真正的SP6T開關，轉而改用2個SP3T和雙工器組合結構。雙工器提供ESD保護，代價是設計中增加了0.4dB插入損耗。某些供應商選擇另一種實施方案，即在單個IC中將SP4T和SP3T級聯(lián)起來。SP4T的輸出路由至RX端口，形成RX與TX兩個開關的串聯(lián)。這個方案在頻帶重疊區(qū)提供適當?shù)母綦x來保護LNA，但同時也增加了插入損耗，從而增加噪聲值。

　　GaAs開關是用耗盡型FET制作的，其負VGS值應低于截斷電壓，將器件關閉。此外，要想和來自CMOS邏輯的正控制信號一起工作，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信號來控制GaAs開關。隔直電容可集成在LTCC中，雖然它會增加面積和LTCC襯底的層數(shù)。

　　最近，RF CMOS異軍突起，并已進入前端開關領域(見圖1c)。傳統(tǒng)上，RF CMOS僅適合低壓應用，但器件和電路技術的突破，使RF CMOS開關完全能滿足GSM的各項要求。