JP2019118132A - Semiconductor device and radio communication apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide a semiconductor device capable of detecting an amplitude level of a harmonic wave.SOLUTION: A semiconductor device 100 comprises: an in-phase detection circuit 103 which synthesizes an AC signal in an in-phase manner and outputs a DC and an even-ordered harmonic wave; a detection circuit 104 for obtaining an amplitude level of the ordered harmonic wave; and a control circuit 105 for controlling the AC signal in such a manner that the amplitude level becomes minimum. The detection circuit includes: a detector by which a DC signal for bringing an amplitude level of a signal of a secondary harmonic wave into a DC voltage is generated and outputted due to the even-ordered harmonic wave; an LPF for suppressing a high frequency component included in the DC signal; an amplifier circuit for amplifying a suppressed DC signal resulting from suppressing the harmonic component; and a comparator for comparing a signal of the amplitude level of the amplified secondary harmonic wave to a reference voltage and outputting a result of comparison between a voltage of a detection signal of the secondary harmonic wave and a predetermined voltage. The control circuit controls the AC signal in accordance with the comparison result.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は半導体装置及び無線通信装置に関し、例えば二次高調波を抑圧するキャリブレーションを行う半導体装置及び無線通信装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a wireless communication device, and more particularly to a semiconductor device and a wireless communication device that perform calibration for suppressing second harmonics.

近年、Bluetooth(登録商標)等の無線を用いるコンピュータ機器の需要が増加しており、また、ウェアラブルデバイスに搭載するために、無線回路の1チップ化などが要求されていることから、マイコンやSoC(System on a Chip)などの半導体装置への無線回路の搭載が増加している。   In recent years, the demand for computer equipment using wireless such as Bluetooth (registered trademark) has been increasing, and in order to be mounted on a wearable device, a one-chip wireless circuit and the like are required. The mounting of wireless circuits on semiconductor devices such as (System on a Chip) is increasing.

半導体装置に搭載される無線回路は、半導体装置とともに基板に備えるチップ抵抗やチップインダクタと接続して無線装置を構成している。これらの無線装置では、送信信号の電力を増幅してアンテナより無線信号として送信するが、送信信号の増幅に用いるD級アンプでは、パルス幅変調やパルス密度変調を応用し、スイッチング回路で電力増幅を行う際に送信信号の電力を増幅する際に高調波が発生してしまう。   A wireless circuit mounted on a semiconductor device is connected to a chip resistor and a chip inductor provided on a substrate together with the semiconductor device to constitute a wireless device. In these radio devices, the power of the transmission signal is amplified and transmitted as a radio signal from the antenna, but in a class D amplifier used for amplification of the transmission signal, pulse width modulation or pulse density modulation is applied, and power amplification is performed by the switching circuit. When the power of the transmission signal is amplified, the harmonics are generated.

この高調波の抑圧する技術として、特許文献1が知られている。特許文献1では、増幅後の送信信号をLPF(Low Pass Filter)に通すことにより、送信信号より周波数の高い高調波を抑圧している。   Patent Document 1 is known as a technique for suppressing the harmonics. In Patent Document 1, harmonics having a frequency higher than that of the transmission signal are suppressed by passing the amplified transmission signal through an LPF (Low Pass Filter).

米国特許第5973568号公報U.S. Patent No. 5,973,568

従来の装置では、電力の大きい送信信号を通すLPFが必要であり、このLPFを備えない場合、高調波がどの程度出ているかを知ることができない問題があった。   The conventional device requires an LPF for transmitting a transmission signal with high power, and when this LPF is not provided, there is a problem that it is not possible to know how much harmonics are emitted.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   Other problems and novel features will be apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

一実施の形態によれば、半導体装置は、同相検知回路と、検波回路を備え、同相検知回路は、交流信号を同相検知し、検波回路は、同相検知回路から出力された偶数次高調波の振幅レベルを検波する。   According to one embodiment, the semiconductor device includes an in-phase detection circuit and a detection circuit, the in-phase detection circuit detects an in-phase AC signal, and the detection circuit includes even-order harmonics output from the in-phase detection circuit. Detect the amplitude level.

前記一実施の形態によれば、高調波の振幅レベルを検出することができる。   According to the one embodiment, the amplitude level of the harmonic can be detected.

実施の形態に係る半導体装置の概要構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a semiconductor device according to an embodiment. 実施の形態1に係る半導体装置の構成を示す図A diagram showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment パルス波形の一例を示す図A diagram showing an example of a pulse waveform アンプのデューティ比と高調波の振幅レベルとの関係を示す図Diagram showing the relationship between the duty ratio of the amplifier and the amplitude level of the harmonics アンプのデューティ比と、検波後の二次高調波の電圧との関係を示す図Diagram showing the relationship between the duty ratio of the amplifier and the voltage of the second harmonic after detection アンプのデューティ比と、検波後の二次高調波の電圧との関係を示す図Diagram showing the relationship between the duty ratio of the amplifier and the voltage of the second harmonic after detection アンプのデューティ比と、同相検知後の直流信号との関係を示す図Diagram showing the relationship between the duty ratio of the amplifier and the DC signal after the in-phase detection アンプのデューティ比と、検波後の二次高調波の電圧との関係を示す図Diagram showing the relationship between the duty ratio of the amplifier and the voltage of the second harmonic after detection 実施の形態1の検波回路の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the detection circuit of the first embodiment 実施の形態1の検波回路の構成を示す回路図A circuit diagram showing a configuration of a detection circuit according to a first embodiment 検波器112に入力される信号を示す図A diagram showing a signal input to the detector 112 検波後の信号を示す図Diagram showing the signal after detection 交流抑圧後の信号の例を示す図Diagram showing an example of signal after AC suppression 増幅後の信号の例を示す図Diagram showing an example of the signal after amplification 実施の形態2の検波回路の構成を示す回路図A circuit diagram showing a configuration of a detection circuit of a second embodiment 増幅回路114に入力する信号の例を示す図The figure which shows the example of the signal which is input into amplification circuit 114 実施の形態3に係る半導体装置の構成を示す図The figure which shows the configuration of the semiconductor device which relates to the form 3 of execution 実施の形態3の検波回路の構成を示す回路図A circuit diagram showing a configuration of a detection circuit of a third embodiment 実施の形態4に係る半導体装置の構成を示す図A diagram showing a configuration of a semiconductor device according to a fourth embodiment アンプのデューティ比と、比較信号の電圧との関係を示す図Diagram showing the relationship between the duty ratio of the amplifier and the voltage of the comparison signal 実施の形態5に係る無線通信装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the radio | wireless communication apparatus based on Embodiment 5. 実装基板の一例を示す図Figure showing an example of mounting board 従来の無線通信装置の回路の一例を示す図A diagram showing an example of a circuit of a conventional wireless communication apparatus 本実施の形態の無線通信装置の回路の一例を示す図The figure which shows an example of the circuit of the radio | wireless communication apparatus of this Embodiment

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、CPU、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。   The following description and drawings are omitted and simplified as appropriate for clarification of the explanation. In addition, each element described in the drawing as a functional block that performs various processing can be configured by a CPU, a memory, and other circuits in terms of hardware, and in terms of software, a program loaded into a memory And so on. Therefore, it is understood by those skilled in the art that these functional blocks can be realized in various forms by hardware only, software only, or a combination thereof, and is not limited to any of them. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and the redundant description is omitted as necessary.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。   In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, it will be described by dividing into a plurality of sections or embodiments, but they are not unrelated to each other unless specifically stated otherwise, one is the other And some of all the modifications, applications, detailed explanation, supplementary explanation, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), it is particularly pronounced and clearly limited to a specific number in principle. It is not limited to the specific number except for the number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(動作ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等(個数、数値、量、範囲等を含む)についても同様である。
(実施の形態の概要)
Further, in the following embodiments, the constituent elements (including the operation steps and the like) are not necessarily essential unless specifically stated and when it is considered to be obviously essential in principle. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships and the like of components etc., the shapes thereof are substantially the same unless particularly clearly stated and where it is apparently clearly not so in principle. It is assumed that it includes things that are similar or similar to etc. The same applies to the above-described numbers and the like (including the number, the numerical value, the amount, the range, and the like).
(Overview of the embodiment)

図1は、実施の形態に係る半導体装置の概要構成を示す構成図である。図1に示すように、実施の形態に係る半導体装置10は、交流信号を同相検知する同相検知回路11と、同相検知回路から出力された偶数次高調波の振幅レベルを検出する検波回路12とを備えている。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a semiconductor device according to the embodiment. As shown in FIG. 1, a semiconductor device 10 according to the embodiment includes an in-phase detection circuit 11 for detecting an in-phase AC signal, and a detection circuit 12 for detecting an amplitude level of even harmonics output from the in-phase detection circuit. Is equipped.

同相検知回路11は、差動信号である交流信号を同相で合成することにより、奇数次高調波を打ち消し、直流と偶数次高調波を得る。そして、同相検知回路は、得られた信号を検波回路12に出力する。   The in-phase detection circuit 11 cancels the odd harmonics by combining the AC signals which are differential signals in the same phase, and obtains the direct current and the even harmonics. Then, the in-phase detection circuit outputs the obtained signal to the detection circuit 12.

検波回路12は、検波により同相検知後の信号から偶数次高調波の振幅レベルを得て、検波した振幅レベルを出力する。   The detection circuit 12 obtains the amplitude level of even-order harmonics from the signal after in-phase detection by detection, and outputs the detected amplitude level.

図1のように、交流信号を同相検知し、同相検知した信号を検波することにより、高調波の振幅レベルを検出することができる。
(実施の形態1)
As shown in FIG. 1, the amplitude level of the harmonic can be detected by detecting the AC signal in phase and detecting the signal in phase.
Embodiment 1

以下、図面を参照して実施の形態1について説明する。図2は、実施の形態1に係る半導体装置の構成を示す図である。図2に示すように、半導体装置100は、交流出力回路101と、バラン102と、同相検知回路103と、検波回路104と、制御回路105と、を備えている。   The first embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the semiconductor device 100 includes an AC output circuit 101, a balun 102, an in-phase detection circuit 103, a detection circuit 104, and a control circuit 105.

交流出力回路101は、入力された、差動信号である交流信号を増幅し、増幅後の交流信号をバラン102と同相検知回路103に出力する。例えば、交流出力回路は、D級アンプを用いて交流信号を増幅する。D級アンプでは、パルス幅変調を用いて、スイッチング回路で電力増幅を行う。   The AC output circuit 101 amplifies the input AC signal which is a differential signal, and outputs the amplified AC signal to the balun 102 and the in-phase detection circuit 103. For example, an alternating current output circuit amplifies an alternating current signal using a class D amplifier. A class D amplifier uses pulse width modulation to perform power amplification in a switching circuit.

バラン102は、差動信号である交流信号を、平衡−非平衡変換し、アンテナを介して無線信号として送信する。   The balun 102 performs balanced-unbalanced conversion on an alternating current signal which is a differential signal, and transmits it as a wireless signal via an antenna.

同相検知回路103は、差動信号である交流信号を同相で合成することにより、奇数次高調波を打ち消し、直流と偶数次高調波を得る。そして、同相検知回路103は、得られた信号を検波回路104に出力する。例えば、同相検知回路103は、差動信号同士を、抵抗を介して合成する回路で構成されても良い。   The in-phase detection circuit 103 cancels the odd harmonics by combining AC signals which are differential signals in the same phase, and obtains DC and even harmonics. Then, the in-phase detection circuit 103 outputs the obtained signal to the detection circuit 104. For example, the in-phase detection circuit 103 may be configured by a circuit that combines differential signals via a resistor.

検波回路104は、同相検知後の信号を検波して偶数次高調波の振幅レベルを得る。そして検波回路104は、検波した振幅レベルを制御回路105に出力する。   The detection circuit 104 detects the signal after the in-phase detection to obtain the amplitude level of the even-order harmonic. Then, the detection circuit 104 outputs the detected amplitude level to the control circuit 105.

制御回路105は、交流出力回路のパラメータを制御し、検波回路104から得られた振幅レベルが最小となる値にパラメータを決定する。例えば、制御回路105は、交流出力回路101のD級アンプのパルス幅変調におけるデューティ比を変化させ、デューティ比と偶数次高調波の振幅レベルとの関係を得る。そして、制御回路105は、偶数次高調波の振幅レベルが最小となるデューティ比を交流出力回路101に指示する。   The control circuit 105 controls the parameters of the AC output circuit, and determines the parameter to a value at which the amplitude level obtained from the detection circuit 104 is minimum. For example, the control circuit 105 changes the duty ratio in the pulse width modulation of the class D amplifier of the AC output circuit 101, and obtains the relationship between the duty ratio and the amplitude level of the even harmonics. Then, the control circuit 105 instructs the AC output circuit 101 on a duty ratio that minimizes the amplitude level of the even harmonics.

D級アンプは、デューティ比が変化すると、発生する高調波の振幅レベルも変化する。図3は、パルス波形の一例を示す図である。図3において、横軸は時刻を示し、縦軸は電圧を示す。また図3において、πは半周期の時間を示し、αはパルス波形の中心から電圧が変化するまでの時間を示す。   In the class D amplifier, when the duty ratio changes, the amplitude level of the generated harmonics also changes. FIG. 3 is a diagram showing an example of a pulse waveform. In FIG. 3, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates voltage. Further, in FIG. 3, π indicates a half cycle time, and α indicates a time from the center of the pulse waveform to the voltage change.

図3において、パルス波形の電圧は以下の式(1)で示される。
式(1)において、ωはパルス信号の周波数を示し、tは時刻を示す。またkは自然数を意味する。
In FIG. 3, the voltage of the pulse waveform is represented by the following equation (1).
In equation (1), ω indicates the frequency of the pulse signal, and t indicates the time. Also, k means a natural number.

ここでデューティ比が0.5である場合、α=π/2となり、パルス波形の電圧は以下の式(2)で示される。
Here, when the duty ratio is 0.5, α = π / 2, and the voltage of the pulse waveform is represented by the following equation (2).

一方、デューティ比が0.5からずれた場合、α=β+π/2(ベータは任意の値)となり、パルス波形の電圧は以下の近似式(3)で示される。
On the other hand, when the duty ratio deviates from 0.5, α = β + π / 2 (beta is an arbitrary value), and the voltage of the pulse waveform is expressed by the following approximate expression (3).

式(3)において、直流成分は1/2+β/2で表され、二次高調波は以下の式(4)で表される。
In the equation (3), the direct current component is represented by 1/2 + β / 2, and the second harmonic is represented by the following equation (4).

ここでβの値が小さい場合、Sinβはβで近似できるので、二次高調波はβ/πに近似される。すなわち、二次高調波はデューティ比が0.5からずれるほど大きくなる。実施の形態1の半導体装置100は、デューティ比のずれを、デューティ比と高調波の振幅レベルとの関係から検出する。   Here, if the value of β is small, Sinβ can be approximated by β, so the second harmonic is approximated to β / π. That is, the second harmonic increases as the duty ratio deviates from 0.5. The semiconductor device 100 according to the first embodiment detects the deviation of the duty ratio from the relationship between the duty ratio and the amplitude level of the harmonics.

具体的には、交流出力回路101に入力される差動信号を以下の式(5)、式(6)で定義される。
Specifically, the differential signal input to the AC output circuit 101 is defined by the following equations (5) and (6).

同相検知回路103は、差動信号の電圧同士を相加平均することになる。従って、同相検知回路103の出力は、以下の式(7)で示される。
The common-mode detection circuit 103 adds and averages the voltages of the differential signals. Therefore, the output of the common mode detection circuit 103 is expressed by the following equation (7).

ここで、αをD(1周期のうち”H”の時間/1周期の時間 MAX=1)で書き直すと、同相検知回路103の出力は、以下の式(8)で示される。式(8)において、Dは0<D<1の範囲である。
Here, when α is rewritten as D (time of “H” in one period / time of one period MAX = 1), the output of the in-phase detection circuit 103 is expressed by the following equation (8). In formula (8), D is in the range of 0 <D <1.

式(8)で示される出力信号において、3次以上の成分は自然な減衰で無視できることから、式(8)の先頭の2項のみに注目して記載すると、式(9)となる。
In the output signal shown by the equation (8), the third and higher order components can be neglected by natural attenuation. Therefore, when only the first two terms of the equation (8) are described, the equation (9) is obtained.

ここで、第1項の係数(e1)および第2項の係数(e2)は、式(10)、式(11)で示され、共に単調増加および単調減少の係数となる。
Here, the coefficient (e1) of the first term and the coefficient (e2) of the second term are represented by equations (10) and (11), and both become coefficients of monotonous increase and monotonous decrease.

VCMDET_Oの信号は、次に検波回路104に入力される。検波回路104は、誤動作を防ぐ目的で、DC成分を除去する機能及び主に振幅のピーク値を検出する機能を有した回路で構成され、ピーク検波回路出力波形(VDET_O)における係数は、係数e1/e2から算出され、式(12)、式(13)となる。
The signal of VCMDET_O is then input to the detection circuit 104. The detection circuit 104 is composed of a circuit having a function of removing a DC component and a function of mainly detecting a peak value of amplitude for the purpose of preventing a malfunction, and the coefficient in the peak detection circuit output waveform (VDET_O) is a coefficient e1. It is calculated from / e2, and becomes equations (12) and (13).

ここでe2成分を検出するのが検波回路104であり、検波回路104内のLPFで高域を除去したVLPF_Oは以下の式(14)で表すことができる。
Here, the e2 component is detected by the detection circuit 104, and VLPF_O from which the high region is removed by the LPF in the detection circuit 104 can be expressed by the following equation (14).

式(14)において、D=0.5になる値が、二次高調波を最も抑圧できるデューティ比である。図4は、アンプのデューティ比と高調波の振幅レベルとの関係を示す図である。図3において、横軸は、交流出力回路101のD級アンプのデューティ比を示し、縦軸は同相検知回路103において検波により得られた二次高調波の振幅を示す。   In equation (14), the value for which D = 0.5 is the duty ratio that can most suppress the second harmonic. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the duty ratio of the amplifier and the amplitude level of the harmonics. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the duty ratio of the class D amplifier of the AC output circuit 101, and the vertical axis indicates the amplitude of the second harmonic obtained by detection in the in-phase detection circuit 103.

図4に示すように、デューティ比がP0の点において、二次高調波の振幅が最小になる。また、二次高調波の振幅の値は、デューティ比がP0の点を中心とした左右対称の値を取る。   As shown in FIG. 4, at the point where the duty ratio is P0, the amplitude of the second harmonic is minimized. In addition, the value of the amplitude of the second harmonic takes a symmetrical value with respect to the point where the duty ratio is P0.

半導体装置100では、二次高調波を含む偶数次高調波の信号を検波して、二次高調波の振幅が最小になるデューティ比をサーチする。ここでサーチの例について図5を用いて説明する。図5は、アンプのデューティ比と、検波後の二次高調波の電圧との関係を示す図である。図5において、横軸は、交流出力回路101のD級アンプのデューティ比を示し、縦軸は検波回路104において検波により得られた二次高調波の振幅を示す。   In the semiconductor device 100, even-order harmonic signals including the second harmonic are detected to search for a duty ratio that minimizes the amplitude of the second harmonic. Here, an example of the search will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the duty ratio of the amplifier and the voltage of the second harmonic after detection. In FIG. 5, the horizontal axis represents the duty ratio of the class D amplifier of the AC output circuit 101, and the vertical axis represents the amplitude of the second harmonic obtained by detection in the detection circuit 104.

図5に示すように、検波後の二次高調波の電圧は、図4の検波前の二次高調波の振幅レベルと同様に、デューティ比がP0の点において、検波後の信号の電圧が最小になる。また、検波後の信号の電圧は、デューティ比がP0の点を中心とした左右対称の値を取る。   As shown in FIG. 5, the voltage of the second harmonic after detection is the same as the amplitude level of the second harmonic before detection in FIG. It becomes the minimum. Further, the voltage of the signal after detection has a symmetrical value with respect to the point where the duty ratio is P0.

制御回路105は、図5に示すデューティ比と、検波後の二次高調波の電圧との関係から検波後の信号の電圧が最小になるデューティ比をサーチする。単純に検波後の信号の電圧が最小点を決定しても良いし、検波後の信号の電圧が等しいデューティ比の中点を求めることによりに検波後の信号の電圧が最小点を決定しても良い。図5では、検波後の信号の電圧が、閾値となる電圧である0Vと等しくなるデューティ比P1及びP2をサーチし、P0=(P1+P2)/2の式から中点となるP0を求めている。なお、閾値となる電圧は0Vでなくても良く、任意の電圧としても良い。閾値をVCMP_REFとすると、VLPF_O=VCMP_REFとなる2点のデューティ比D1、D2は、それぞれ式(15)、式(16)で示される。
The control circuit 105 searches for the duty ratio at which the voltage of the signal after detection is minimized, from the relationship between the duty ratio shown in FIG. 5 and the voltage of the second harmonic after detection. The voltage of the signal after detection may simply determine the minimum point, or the voltage of the signal after detection determines the minimum point by finding the middle point of the duty ratio with the same voltage of the signal after detection. Also good. In FIG. 5, the duty ratio P1 and P2 in which the voltage of the signal after detection is equal to 0 V which is the threshold voltage are searched, and P0 which is the middle point is determined from the equation P0 = (P1 + P2) / 2. . The threshold voltage may not be 0 V, but may be any voltage. Assuming that the threshold value is VCMP_REF, duty ratios D1 and D2 of two points at which VLPF_O = VCMP_REF are expressed by Equations (15) and (16), respectively.

ここでD1とD2の中点はDc=0.5×(D1+D2)とした場合、式(17)が得られる。
Here, when the middle point between D1 and D2 is Dc = 0.5 × (D1 + D2), equation (17) is obtained.

式(17)において、Dcは0<{Dc,D1,D2}<1の制約よりDc=0.5が解となる。デューティ比に関する変数をTXDUTY_P/Nといったディジタルビットで制御し、最適点を検索しても良い。   In equation (17), Dc is a solution of Dc = 0.5 due to the constraint of 0 <{Dc, D1, D2} <1. The variable related to the duty ratio may be controlled by digital bits such as TXDUTY_P / N to search for the optimum point.

中点により最適なデューティ比を求める方法はノイズに強いという効果を有する。例えば、二次高調波の検波レベルが低い場合、ノイズフロアの影響により、検波後の信号において、電圧の低い部分がノイズに埋もれてしまう。図6は、アンプのデューティ比と、検波後の二次高調波の電圧との関係を示す図である。図5と同様に図6において、横軸は、交流出力回路101のD級アンプのデューティ比を示し、縦軸は検波回路104において検波により得られた二次高調波の振幅を示す。   The method of determining the optimum duty ratio by the middle point has an effect of being resistant to noise. For example, when the detection level of the second harmonic is low, the low-voltage portion of the signal after detection is buried in the noise due to the influence of the noise floor. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the duty ratio of the amplifier and the voltage of the second harmonic after detection. Similar to FIG. 5, in FIG. 6, the horizontal axis shows the duty ratio of the class D amplifier of the AC output circuit 101, and the vertical axis shows the amplitude of the second harmonic obtained by detection in the detection circuit 104.

図6において、デューティ比P0付近では、信号がノイズに埋もれてしまっている。したがって、電圧が最小である点をサーチする方法では、最小点がノイズに埋もれており、電圧が最小となる点を見つけることができない。   In FIG. 6, the signal is buried in noise near the duty ratio P0. Therefore, in the method of searching for the point where the voltage is minimum, the minimum point is buried in noise and it is not possible to find the point where the voltage is minimum.

一方、所定の電圧となる二点の中点から最適なデューティ比を求める方法では、ノイズに埋もれていない部分の信号からデューティ比を算出するので、ノイズの影響を受けずに最適なデューティ比を求めることができる。   On the other hand, in the method of finding the optimum duty ratio from the middle point of two points at a predetermined voltage, the duty ratio is calculated from the signal of the portion not buried in the noise, so the optimum duty ratio is not affected by the noise. It can be asked.

また、実施の形態1の半導体装置は、信号電圧のオフセットに影響されずに最適なデューティ比を求めることができる効果を有する。   In addition, the semiconductor device according to the first embodiment has an effect that the optimum duty ratio can be obtained without being influenced by the offset of the signal voltage.

例えば、交流出力回路101が増幅した信号のうち、直流成分から最適なデューティ比を求める方法が考えられる。図7は、アンプのデューティ比と、同相検知後の直流信号との関係を示す図である。図7に示すように、アンプのデューティ比と、同相検知後の直流信号とは、直線関係になっているので、最適なデューティ比は所定の閾値電圧(例えば0V)と等しくなる点をサーチする。   For example, a method may be considered in which an optimum duty ratio is determined from a DC component among signals amplified by the AC output circuit 101. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the duty ratio of the amplifier and the DC signal after the in-phase detection. As shown in FIG. 7, since the duty ratio of the amplifier and the DC signal after the in-phase detection are in a linear relationship, a point where the optimum duty ratio is equal to a predetermined threshold voltage (for example, 0 V) is searched .

しかしながら、装置を構成する部品のばらつきにより、直流信号に電圧のオフセットが入る場合、破線で示す斜線のように電圧が0Vであるデューティ比はP0’になってしまい、最適なデューティ比であるはずのP0とは異なる点を最適なデューティ比と誤って認定してしまう可能性がある。   However, if the DC signal has a voltage offset due to the variation of the components that make up the device, the duty ratio at which the voltage is 0 V is P0 ', as indicated by the hatched broken line. There is a possibility that a point different from P0 may be mistaken as an optimal duty ratio.

一方、実施の形態1の半導体装置では、二次高調波が、最適なデューティ比を中心とした線対称の特性を有するので信号に電圧のオフセットが入っていても、最適なデューティ比を求めることができる。図8は、アンプのデューティ比と、検波後の二次高調波の電圧との関係を示す図である。図5、6と同様に図8において、横軸は、交流出力回路101のD級アンプのデューティ比を示し、縦軸は検波回路104において検波により得られた二次高調波の振幅を示す。図8において、破線は電圧にオフセットが入った検波後の信号である。電圧のオフセットにより、電圧が閾値となる0Vと等しくなる点はP1’及びP2’にそれぞれずれるが、P1とP2の中点は、P1’とP2’の中点と同じP0であるので、最適なデューティ比を決定することができる。   On the other hand, in the semiconductor device of the first embodiment, since the second harmonic has the characteristic of line symmetry centered on the optimum duty ratio, the optimum duty ratio should be determined even if the voltage offset is included in the signal. Can. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the duty ratio of the amplifier and the voltage of the second harmonic after detection. Similar to FIGS. 5 and 6, in FIG. 8, the horizontal axis shows the duty ratio of the class D amplifier of the AC output circuit 101, and the vertical axis shows the amplitude of the second harmonic obtained by detection in the detection circuit 104. In FIG. 8, a broken line is a signal after detection in which an offset is included in the voltage. The voltage offset shifts the point where the voltage equals 0V, which is the threshold, to P1 'and P2' respectively, but the midpoint between P1 and P2 is the same P0 as the midpoint between P1 'and P2', so it is optimal Duty ratio can be determined.

次に、実施の形態1の検波回路104の内部構成について説明する。図9は、実施の形態1の検波回路の構成を示すブロック図である。図9において、検波回路104は、参照電圧生成回路111と、検波器112と、LPF113と、増幅回路114と、比較器115とを備える。   Next, the internal configuration of the detection circuit 104 of the first embodiment will be described. FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the detection circuit of the first embodiment. In FIG. 9, the detection circuit 104 includes a reference voltage generation circuit 111, a detector 112, an LPF 113, an amplification circuit 114, and a comparator 115.

参照電圧生成回路111は、検波器112で用いる参照電圧を生成する。例えば、参照電圧生成回路111は2種類の参照電圧VREF1とVREF2とを生成する。この参照電圧VREF1とVREF2の差電圧により検出する二次高調波の振幅レベルが決まる。すなわち、図5におけるP1及びP2に対応する電圧は、電圧VREF1とVREF2の差電圧により決定される。   The reference voltage generation circuit 111 generates a reference voltage used by the detector 112. For example, the reference voltage generation circuit 111 generates two types of reference voltages VREF1 and VREF2. The difference between the reference voltages VREF1 and VREF2 determines the amplitude level of the second harmonic to be detected. That is, the voltages corresponding to P1 and P2 in FIG. 5 are determined by the difference voltage between the voltages VREF1 and VREF2.

検波器112は、同相検知回路103において同相検知された信号にVREF2の電圧を加え、VREF1と共に検波することにより、同相検知された二次高調波の信号の振幅レベルを直流電圧とする直流信号を得る。そして、検波器112は、得られた振幅レベルをLPF113に出力する。   The detector 112 adds the voltage of VREF2 to the signal detected in phase in the in-phase detection circuit 103 and detects it together with VREF1 to detect a DC signal whose amplitude level is the DC voltage of the second harmonic detected in phase. obtain. Then, the detector 112 outputs the obtained amplitude level to the LPF 113.

LPF113は、得られた振幅レベルの直流信号に含まれる高周波成分を抑圧して、増幅回路114に出力する。   The LPF 113 suppresses high frequency components included in the obtained DC signal of the amplitude level, and outputs the high frequency component to the amplifier circuit 114.

増幅回路114は、直流信号を増幅して、比較器115に出力する。   The amplifier circuit 114 amplifies the DC signal and outputs the amplified signal to the comparator 115.

比較器115は、増幅後の直流信号同士の電圧を比較する。比較対象となる2つ信号の電圧の差は、二次高調波の信号の振幅レベルと、2つの参照電圧の差を反映したものである。前述したように、参照電圧VREF1とVREF2の差電圧により、図5におけるP1及びP2に対応する電圧決定される。すなわち、比較器115は、二次高調波の信号の検波信号の電圧が、所定の電圧より高いか低いかの結果を出力することになる。   The comparator 115 compares the voltages of the amplified DC signals. The difference in voltage between the two signals to be compared reflects the difference between the amplitude level of the second harmonic signal and the two reference voltages. As described above, the voltage corresponding to P1 and P2 in FIG. 5 is determined by the difference voltage between the reference voltages VREF1 and VREF2. That is, the comparator 115 outputs the result as to whether the voltage of the detection signal of the signal of the second harmonic is higher or lower than a predetermined voltage.

制御回路105は、交流出力回路101のD級アンプのパルス幅変調におけるデューティ比を変化させ、比較器115の結果が変化する点のデューティ比を図5におけるP1またはP2として検出する。そして、制御回路105は、P1とP2の中点P0を最適なデューティ比として、交流出力回路101のD級アンプのパルス幅変調におけるデューティ比に反映させる。   The control circuit 105 changes the duty ratio in pulse width modulation of the class D amplifier of the AC output circuit 101, and detects the duty ratio at the point where the result of the comparator 115 changes as P1 or P2 in FIG. Then, the control circuit 105 reflects the middle point P0 of P1 and P2 as the optimum duty ratio on the duty ratio in the pulse width modulation of the class D amplifier of the AC output circuit 101.

次に、実施の形態1の検波回路104の具体的な回路の例について説明する。図10は、実施の形態1の検波回路の構成を示す回路図である。   Next, an example of a specific circuit of the detection circuit 104 of the first embodiment will be described. FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of the detection circuit of the first embodiment.

検波回路104は、抵抗R1−1、R1−2、R2−1、R2−2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9と、キャパシタC1、C2、C3、C4と、電界効果トランジスタFET1、FET2、FET3、FET4と、可変抵抗VR1−1、VR1−2と、スイッチSW1と、電流源CS1とを備える。電界効果トランジスタFET1、FET2は、例えばpMOS−FETであり、また電界効果トランジスタFET3、FET4は、例えばnMOS−FETである。スイッチSW1は、閉じることにより検波を実行可能とし、開くことにより検波を行わない。   The detection circuit 104 includes resistors R1-1, R1-2, R2-1, R2-2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, capacitors C1, C2, C3, C4, a field effect transistor It comprises FET1, FET2, FET3, FET4, variable resistors VR1-1, VR1-2, switch SW1, and current source CS1. The field effect transistors FET1 and FET2 are, for example, pMOS-FETs, and the field effect transistors FET3 and FET4 are, for example, nMOS-FETs. The switch SW1 enables detection by closing and does not perform detection by opening.

図10において、電源電位と接地電位の間に、抵抗R1−1、可変抵抗VR1の固定抵抗器、抵抗R2−1が直列に接続され、可変抵抗VR1の可変抵抗端子と、電界効果トランジスタFET1のゲートとの間に抵抗R3が接続されている。また、電源電位と接地電位の間に、抵抗R1−2、可変抵抗VR12固定抵抗器、抵抗R2−2が直列に接続され、可変抵抗VR2の可変抵抗端子と、電界効果トランジスタFET2のゲートとが接続されている。また、二次高調波の入力端子と電界効果トランジスタFET1との間にキャパシタC1が接続されている。   In FIG. 10, a resistor R1-1, a fixed resistor of a variable resistor VR1 and a resistor R2-1 are connected in series between a power supply potential and a ground potential, and a variable resistor terminal of the variable resistor VR1 and a field effect transistor FET1. A resistor R3 is connected between the gate and the gate. Further, between the power supply potential and the ground potential, the resistor R1-2, the variable resistor VR12 fixed resistor, and the resistor R2-2 are connected in series, and the variable resistor terminal of the variable resistor VR2 and the gate of the field effect transistor FET2 It is connected. Also, a capacitor C1 is connected between the input terminal of the second harmonic and the field effect transistor FET1.

検波器112内の回路構成では、電源電位と、電界効果トランジスタFET1のソースとの間に、抵抗R4と、キャパシタ2とが並列に接続されている。また電源電位と、電界効果トランジスタFET2との間に、抵抗R5が接続されている。電界効果トランジスタFET1のドレイン及びFET2のドレインと、接地電位との間に、スイッチSW1が接続されている。   In the circuit configuration in the detector 112, the resistor R4 and the capacitor 2 are connected in parallel between the power supply potential and the source of the field effect transistor FET1. Further, a resistor R5 is connected between the power supply potential and the field effect transistor FET2. The switch SW1 is connected between the drain of the field effect transistor FET1 and the drain of the FET2 and the ground potential.

LPF113は、抵抗R6、R7と、キャパシタC3、C4を備える。そして、電界効果トランジスタFET1のソースと、電界効果トランジスタFET2のソースと、電界効果トランジスタFET4のゲートとの間に、抵抗R6が接続されている。また、電界効果トランジスタFET3のゲートとの間に、抵抗R7が接続されている。また、増幅回路114側の抵抗R6の端子と、増幅回路114側の抵抗R7の端子との間に、キャパシタC3が接続されている。また、増幅回路114側の抵抗R7の端子と、接地電位との間に、キャパシタC4が接続されている。   The LPF 113 includes resistors R6 and R7 and capacitors C3 and C4. A resistor R6 is connected between the source of the field effect transistor FET1, the source of the field effect transistor FET2, and the gate of the field effect transistor FET4. Further, a resistor R7 is connected between the gate and the gate of the field effect transistor FET3. A capacitor C3 is connected between the terminal of the resistor R6 on the amplifier circuit 114 side and the terminal of the resistor R7 on the amplifier circuit 114 side. Further, a capacitor C4 is connected between the terminal of the resistor R7 on the amplification circuit 114 side and the ground potential.

増幅回路114内の回路構成では、電源電位と、電界効果トランジスタFET3のソースとの間に、抵抗R8が接続されている。また、電源電位と、電界効果トランジスタFET4のソースとの間に、抵抗R9が接続されている。電界効果トランジスタFET3のドレインと、接地電位との間に、電流源が接続されている。また、電界効果トランジスタFET4のドレインと、接地電位との間に、電流源が接続されている。そして、電界効果トランジスタFET3のソースと、電界効果トランジスタFET4のソースがそれぞれ出力端子に接続されている。   In the circuit configuration in the amplifier circuit 114, a resistor R8 is connected between the power supply potential and the source of the field effect transistor FET3. Further, a resistor R9 is connected between the power supply potential and the source of the field effect transistor FET4. A current source is connected between the drain of the field effect transistor FET3 and the ground potential. In addition, a current source is connected between the drain of the field effect transistor FET4 and the ground potential. The source of the field effect transistor FET3 and the source of the field effect transistor FET4 are connected to the output terminal.

次に、この検波回路104の信号処理を以下に説明する。   Next, the signal processing of the detection circuit 104 will be described below.

入力端子から入力された二次高調波HD2は、キャパシタC1において直流成分を抑圧される。そして、直流成分を抑圧された二次高調波HD2に参照電圧VREF2を加えた信号が電界効果トランジスタFET1のゲートに入力される。また、参照電圧VREF1の信号が電界効果トランジスタFET2のゲートに入力される。図11は、検波器112に入力される信号を示す図である。図11において、縦軸は電圧を示し、横軸は時刻を示す。また、図11において、破線は参照電圧VREF2の信号を示し、実線は、検波対象となる信号を示す。図11に示すように検波器112には、二次高調波HD2に参照電圧VREF2を加えた信号と、参照電圧VREF1の信号が入力される。   The DC component of the second harmonic HD2 input from the input terminal is suppressed by the capacitor C1. Then, a signal obtained by adding the reference voltage VREF2 to the second harmonic HD2 whose direct current component is suppressed is input to the gate of the field effect transistor FET1. Further, a signal of the reference voltage VREF1 is input to the gate of the field effect transistor FET2. FIG. 11 is a diagram showing a signal input to the detector 112. As shown in FIG. In FIG. 11, the vertical axis represents voltage, and the horizontal axis represents time. Further, in FIG. 11, a broken line indicates a signal of the reference voltage VREF2, and a solid line indicates a signal to be detected. As shown in FIG. 11, the detector 112 receives a signal obtained by adding the reference voltage VREF2 to the second harmonic HD2 and a signal of the reference voltage VREF1.

検波器112において、二次高調波HD2に参照電圧VREF2を加えた信号は検波され、二次高調波HD2の振幅を直流電圧に変換した信号となる。ここで、2つの参照電圧の差電圧をVrfとし、二次高調波の振幅レベルを検波した後の電圧をVDC1とすると、電界効果トランジスタFET1のソースから得られる検波電位はVo2=VDC1+Vrfで求められる。また電界効果トランジスタFET2のソースから得られる検波電位をVo1=VDCとすると、電界効果トランジスタFET1、FET2の電位差のうち、二次高調波の振幅レベルは、ΔVd=VDC1−VDCとの関係になる。図12は、検波後の信号を示す図である。図12において、縦軸は電圧を示し、横軸は時刻を示す。また、図12において、破線は参照電圧VREF2の信号及び検波前の信号を示し、実線は検波後の信号を示す。図12に示すように検波後の信号には、交流成分が一部残っている。   In the detector 112, a signal obtained by adding the reference voltage VREF2 to the second harmonic HD2 is detected, and becomes a signal obtained by converting the amplitude of the second harmonic HD2 into a DC voltage. Here, assuming that the difference voltage between two reference voltages is Vrf and the voltage after detecting the amplitude level of the second harmonic is VDC1, the detection potential obtained from the source of the field effect transistor FET1 is determined by Vo2 = VDC1 + Vrf . Further, assuming that the detection potential obtained from the source of the field effect transistor FET2 is Vo1 = VDC, the amplitude level of the second harmonic of the potential difference between the field effect transistors FET1 and FET2 has a relationship of ΔVd = VDC1−VDC. FIG. 12 shows the signal after detection. In FIG. 12, the vertical axis represents voltage, and the horizontal axis represents time. Further, in FIG. 12, the broken lines indicate the signal of the reference voltage VREF2 and the signal before detection, and the solid line indicates the signal after detection. As shown in FIG. 12, in the signal after detection, some AC components remain.

LPF113は、検波後の信号の交流成分を抑圧する。図13は、交流抑圧後の信号の例を示す図である。図13において、縦軸は電圧を示し、横軸は時刻を示す。また、図13において、破線は、参照電圧VREF2の信号及び交流成分を示し、実線は交流抑圧後の信号を示す。そして、LPF113を介した後、信号の電位は、それぞれVo2’=VDC1+a×Vrf、Vo1’=VDCとなる。ここでaは所定の定数である。   The LPF 113 suppresses the AC component of the signal after detection. FIG. 13 is a diagram showing an example of the signal after AC suppression. In FIG. 13, the vertical axis represents voltage, and the horizontal axis represents time. Further, in FIG. 13, the broken line indicates the signal and the AC component of the reference voltage VREF2, and the solid line indicates the signal after AC suppression. Then, after passing through the LPF 113, the potentials of the signals become Vo2 '= VDC1 + a × Vrf and Vo1' = VDC, respectively. Here, a is a predetermined constant.

そして、増幅回路114は、交流抑圧後の信号を増幅する。図14は、増幅後の信号の例を示す図である。図14において、縦軸は電圧を示し、横軸は時刻を示す。また、図14において、実線は増幅後の信号を示す。そして、増幅回路114から出力される各信号の電位差は、V(OUT_N)−V(OUT_P)=Av×(ΔVd+a×Vrf)となる。ここでAvは、増幅回路114における増幅率である。2つの信号の電位差は、二次高調波HD2の振幅を示す電圧と、閾値となる電圧との差を意味する。   Then, the amplifier circuit 114 amplifies the signal after AC suppression. FIG. 14 is a diagram showing an example of the signal after amplification. In FIG. 14, the vertical axis represents voltage and the horizontal axis represents time. Also, in FIG. 14, the solid line indicates the signal after amplification. The potential difference of each signal output from the amplifier circuit 114 is V (OUT_N) −V (OUT_P) = Av × (ΔVd + a × Vrf). Here, Av is an amplification factor in the amplifier circuit 114. The potential difference between the two signals means the difference between the voltage indicating the amplitude of the second harmonic HD2 and the threshold voltage.

したがって、比較器115において、2つの信号の電圧が等しいと判断される場合、二次高調波HD2の振幅を示す電圧が閾値に等しいことを意味する。この比較結果に基づいて、検波後の信号の電圧が、閾値となる電圧と等しくなるデューティ比P1及びP2をサーチし、P0=(P1+P2)/2の式から中点となるP0を最適なデューティ比として求めることができる。   Therefore, in the comparator 115, when it is determined that the voltages of the two signals are equal, it means that the voltage indicating the amplitude of the second harmonic HD2 is equal to the threshold. Based on the comparison result, the duty ratio P1 and P2 in which the voltage of the signal after detection is equal to the threshold voltage are searched, and P0 = (P1 + P2) / 2, the optimum duty P0 at the middle point It can be determined as a ratio.

最適なデューティ比の決定タイミングとしては、電源投入後に安定したタイミング等の所定の時期に、制御回路105は、設定しうるデューティ比の範囲を掃引するように変化させる。そして、制御回路105は、比較器115から得られる出力とデューティ比との関係から、検波後の二次高調波の信号の電圧が、閾値となる電圧と等しくなるデューティ比P1及びP2をサーチし、P1とP2の中点となるP0を最適なデューティ比として交流出力回路101のデューティ比を設定する。以上の動作により最適なデューティ比を求める交流出力回路101のキャリブレーションを実行することができる。   As the determination timing of the optimum duty ratio, the control circuit 105 changes so as to sweep the range of the duty ratio which can be set at a predetermined timing such as a stable timing after power on. Then, from the relationship between the output obtained from the comparator 115 and the duty ratio, the control circuit 105 searches for duty ratios P1 and P2 at which the voltage of the signal of the second harmonic after detection is equal to the threshold voltage. The duty ratio of the AC output circuit 101 is set with P0, which is the middle point between P1 and P2, as the optimum duty ratio. By the above-described operation, calibration of the AC output circuit 101 for obtaining an optimal duty ratio can be performed.

以上のように、実施の形態1は、交流出力回路から出力された交流信号を同相検知し、同相検知後の信号の偶数次高調波を検波することにより、高調波の振幅レベルを得ることができるので、高調波の振幅レベルを抑圧するために、交流出力回路を制御することができる。
(実施の形態2)
As described above, according to the first embodiment, the amplitude level of the harmonics can be obtained by detecting the AC signal output from the AC output circuit in phase and detecting even harmonics of the signal after in-phase detection. Because it can, the AC output circuit can be controlled to suppress the amplitude level of the harmonics.
Second Embodiment

以下、図面を参照して実施の形態2について説明する。実施の形態1では、検波後の二次高調波の信号を、LPFを介して増幅回路に出力しているが、本実施の形態では、検波器と増幅回路との接続線同士をキャパシタで接続する。   The second embodiment will be described below with reference to the drawings. In the first embodiment, the signal of the second harmonic after detection is output to the amplification circuit through the LPF, but in the present embodiment, the connection lines between the detector and the amplification circuit are connected by a capacitor. Do.

図15は、実施の形態2の検波回路の構成を示す回路図である。実施の形態1と同様の構成については同じ符番を付して説明を省略する。   FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of a detection circuit of the second embodiment. The same components as in the first embodiment are assigned the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図15において、容量接続回路201は、キャパシタC21を備える。そして、電界効果トランジスタFET1のソースと電界効果トランジスタFET3のゲートとを接続する線と、電界効果トランジスタFET2のソースと電界効果トランジスタFET4のゲートとを接続する線との間に、キャパシタC21が接続されている。   In FIG. 15, the capacitive connection circuit 201 includes a capacitor C21. The capacitor C21 is connected between a line connecting the source of the field effect transistor FET1 and the gate of the field effect transistor FET3 and a line connecting the source of the field effect transistor FET2 and the gate of the field effect transistor FET4. ing.

キャパシタを挿入する事で、検波器112と増幅回路114との接続ライン間は交流的にショートすることと等価となる。高調波を検波した一方の信号のみに本来存在した高周波成分を、参照電圧の信号側にも同レベルで増幅回路114に入力することになる。図16は、増幅回路114に入力する信号の例を示す図である。図16において、縦軸は電圧を示し、横軸は時刻を示す。また、図16において、破線は検波前の信号を示し、実線は、容量接続回路201により、高周波成分が双方に反映された信号を示す。   By inserting the capacitor, the connection line between the detector 112 and the amplifier circuit 114 is equivalent to shorting in an alternating current. The high frequency component that originally existed only in one of the detected harmonics is input to the amplifier circuit 114 at the same level on the signal side of the reference voltage. FIG. 16 is a diagram showing an example of a signal input to the amplifier circuit 114. As shown in FIG. In FIG. 16, the vertical axis represents voltage and the horizontal axis represents time. Further, in FIG. 16, a broken line indicates a signal before detection, and a solid line indicates a signal in which a high frequency component is reflected on both sides by the capacitive connection circuit 201.

この高周波成分は、増幅回路114のCMRR(Common Mode Rejection Ratio)を有効に使い、各信号の同レベルの高周波成分は増幅回路114の出力では除去される。除去される量は、RCフィルタのカットオフ周波数と増幅回路114のCMRRの特性でそれぞれ決定される。   This high frequency component effectively uses CMRR (Common Mode Rejection Ratio) of the amplifier circuit 114, and the high frequency component of the same level of each signal is removed at the output of the amplifier circuit 114. The amount to be removed is determined by the cutoff frequency of the RC filter and the CMRR of the amplifier circuit 114, respectively.

実施の形態2の半導体装置によれば、増幅回路のCMRRを利用して高調波成分を除去し、LPFを用いないので、LPF回路の分の部品を削減することができ、半導体装置の省面積効果が期待できる。
(実施の形態3)
According to the semiconductor device of the second embodiment, harmonic components are removed using CMRR of the amplifier circuit, and the LPF is not used. Therefore, the components of the LPF circuit can be reduced, and the area saving of the semiconductor device An effect can be expected.
Third Embodiment

以下、図面を参照して実施の形態2について説明する。実施の形態1では、比較器を用いて、検波後の二次高調波の信号の電圧と閾値電圧とを比較しているが、本実施の形態では、アナログデジタル変換回路を備え、検波後の二次高調波の信号の電圧と閾値電圧との電位差をデジタル信号に変換する。   The second embodiment will be described below with reference to the drawings. In the first embodiment, the voltage of the second harmonic signal after detection is compared with the threshold voltage using a comparator. However, in the present embodiment, an analog-to-digital converter circuit is provided, and The potential difference between the voltage of the second harmonic signal and the threshold voltage is converted to a digital signal.

図17は、実施の形態3に係る半導体装置の構成を示す図である。実施の形態1と同様の構成については同じ符番を付して説明を省略する。   FIG. 17 is a diagram showing the configuration of the semiconductor device according to the third embodiment. The same components as in the first embodiment are assigned the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図17に示すように、半導体装置300は、検波回路301と、AD変換回路302と、制御回路303を備える。   As shown in FIG. 17, the semiconductor device 300 includes a detection circuit 301, an AD conversion circuit 302, and a control circuit 303.

検波回路301は、同相検知後の信号を検波して偶数次高調波の振幅レベルを得る。そして検波回路301は、検波した振幅レベルを制御回路105に出力する。また検波回路301は、同相検知後の信号と参照電圧の信号をAD変換回路302に出力する。   The detection circuit 301 detects the signal after the in-phase detection to obtain the amplitude level of the even-order harmonic. Then, the detection circuit 301 outputs the detected amplitude level to the control circuit 105. Further, the detection circuit 301 outputs the signal after the in-phase detection and the signal of the reference voltage to the AD conversion circuit 302.

AD変換回路302は、同相検知後の信号と参照電圧の信号の電位差をアナログデジタル変換し、変換後のデジタル信号を制御回路303に出力する。   The AD conversion circuit 302 analog-digital converts the potential difference between the signal after the in-phase detection and the signal of the reference voltage, and outputs the converted digital signal to the control circuit 303.

制御回路303は、交流出力回路のパラメータを制御し、検波回路301から得られた振幅レベルが最小となる値にパラメータを決定する。例えば、制御回路303は、交流出力回路101のD級アンプのパルス幅変調におけるデューティ比を変化させ、デューティ比と偶数次高調波の振幅レベルとの関係を得る。そして、制御回路303は、偶数次高調波の振幅レベルが最小となるデューティ比を交流出力回路101に指示する。   The control circuit 303 controls the parameters of the AC output circuit, and determines the parameter to a value at which the amplitude level obtained from the detection circuit 301 is minimum. For example, the control circuit 303 changes the duty ratio in pulse width modulation of the class D amplifier of the AC output circuit 101, and obtains the relationship between the duty ratio and the amplitude level of the even-order harmonics. Then, the control circuit 303 instructs the AC output circuit 101 on a duty ratio that minimizes the amplitude level of the even-order harmonics.

また、制御回路303は、AD変換回路302において変換されたデジタル信号に基づいて、二次高調波の変動をモニタリングする。詳細な動作については後述する。   The control circuit 303 also monitors the variation of the second harmonic based on the digital signal converted by the AD conversion circuit 302. Detailed operations will be described later.

次に、検波回路301の内部構成について説明する。図18は、実施の形態3の検波回路の構成を示す回路図である。実施の形態1と同様の構成については同じ符番を付して説明を省略する。   Next, the internal configuration of the detection circuit 301 will be described. FIG. 18 is a circuit diagram showing a configuration of a detection circuit of the third embodiment. The same components as in the first embodiment are assigned the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図18において、検波回路301は、スイッチSW31、SW32、SW33、SW34を備える。   In FIG. 18, the detection circuit 301 includes switches SW31, SW32, SW33, and SW34.

図18に示すように、可変抵抗VR1の可変抵抗端子と、抵抗R6との間にスイッチSW31が接続されている。また、可変抵抗VR2の可変抵抗端子と、抵抗R7との間にスイッチSW31が接続されている。   As shown in FIG. 18, the switch SW31 is connected between the variable resistor terminal of the variable resistor VR1 and the resistor R6. Further, the switch SW31 is connected between the variable resistor terminal of the variable resistor VR2 and the resistor R7.

そして、電界効果トランジスタFET2のソースと、抵抗R6との間にスイッチSW33が接続されている。また、電界効果トランジスタFET1のソースと、抵抗R7との間にスイッチSW34が接続されている。   The switch SW33 is connected between the source of the field effect transistor FET2 and the resistor R6. Further, the switch SW34 is connected between the source of the field effect transistor FET1 and the resistor R7.

SW31とSW32は連動して開閉し、同様にSW33とSW34は連動して開閉する。そして、SW31とSW32が開状態のときは、SW33とSW34は閉状態であり、検波後の信号をLPF113に入力する。   The SW 31 and the SW 32 interlock with each other to open and close, and similarly, the SW 33 and the SW 34 interlock with each other to open and close. When the switches SW31 and SW32 are in the open state, the switches SW33 and SW34 are in the closed state, and the signal after detection is input to the LPF 113.

またSW31とSW32が閉状態のときは、SW33とSW34は開状態であり、検波器112をバイパスして二次高調波の信号及び参照電圧の信号と直接LPF113に入力する。   When SW31 and SW32 are in the closed state, SW33 and SW34 are in the open state, and bypass the detector 112 to directly input the signal of the second harmonic and the signal of the reference voltage to the LPF 113.

以下、動作について説明する。実施の形態1または2の二次高調波を用いたキャリブレーションを実施した後、増幅回路114の出力をAD変換回路にてモニタするように信号経路を切り替える。ここで、検波器112はバイパスし、AD変換回路には二次高調波に応じて単調に変化するDC電圧(実施の形態1で述べたe1成分)が入力される。キャリブレーション終了時、増幅回路114の出力は、二次高調波が最小となる電圧(Vopt)であり、このときの増幅回路114の出力を一時的にメモリに格納する。二次高調波が何らかの要因(例えば温度)で変動すると、追従して増幅回路114の出力も変化するので、
(1) Voptに近づけるようにdutyを調整する。
(2) Voptと大きく外れていなければ、キャリブレーション動作を選択しない
のいずれか選択をする。
The operation will be described below. After calibration using the second harmonic of Embodiment 1 or 2, the signal path is switched so that the output of the amplifier circuit 114 is monitored by the AD conversion circuit. Here, the detector 112 is bypassed, and a DC voltage (e1 component described in the first embodiment) which changes monotonously according to the second harmonic is input to the AD conversion circuit. At the end of the calibration, the output of the amplifier circuit 114 is a voltage (Vopt) at which the second harmonic is minimum, and the output of the amplifier circuit 114 at this time is temporarily stored in the memory. If the second harmonic fluctuates due to some factor (for example, temperature), the output of the amplification circuit 114 also changes accordingly,
(1) Adjust the duty so that it approaches Vopt.
(2) If it does not deviate greatly from Vopt, select either calibration operation not to be selected.

Voptと大きく外れていないとの判断基準としては、電波法上許容される二次高調波のレベルである等が考えられる。   As a judgment standard not to be largely deviated from Vopt, it can be considered that it is a level of a second harmonic permitted by the Radio Law.

以上、実施の形態3の半導体装置によれば、急激な環境変動に対してでも、再度補正を実施するか、二次高調波の変動の度合いに応じてキャリブレーション動作を選択しない、のいずれかをアナログデジタル変換回路の出力に基づいて判断することにより補正時間を短縮することができる。
(実施の形態4)
As described above, according to the semiconductor device of the third embodiment, either a correction is performed again even for a sudden environmental change, or a calibration operation is not selected according to the degree of the change of the second harmonic. The correction time can be shortened by judging on the basis of the output of the analog-to-digital converter.
Embodiment 4

以下、図面を参照して実施の形態4について説明する。実施の形態1では、二次高調波の振幅レベルを用いて最適なデューティ比をサーチしているが、本実施の形態では、二次高調波の位相を用いている。   The fourth embodiment will be described below with reference to the drawings. In the first embodiment, the optimum duty ratio is searched using the amplitude level of the second harmonic, but in the present embodiment, the phase of the second harmonic is used.

図19は、実施の形態4に係る半導体装置の構成を示す図である。実施の形態1と同様の構成については同じ符番を付して説明を省略する。   FIG. 19 is a diagram showing the configuration of the semiconductor device according to the fourth embodiment. The same components as in the first embodiment are assigned the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図19に示すように、半導体装置400は、同相検知回路401と、位相比較器402と、LPF403と、比較器404と、制御回路405とを備える。   As shown in FIG. 19, the semiconductor device 400 includes an in-phase detection circuit 401, a phase comparator 402, an LPF 403, a comparator 404, and a control circuit 405.

同相検知回路401は、交流出力回路101に入力される差動信号を同相で合成することにより、奇数次高調波を打ち消し、直流と偶数次高調波を得る。そして、同相検知回路401は、得られた信号を位相比較器402に出力する。   The in-phase detection circuit 401 cancels the odd harmonics by combining the differential signals input to the AC output circuit 101 in the same phase, and obtains the direct current and the even harmonics. Then, the in-phase detection circuit 401 outputs the obtained signal to the phase comparator 402.

位相比較器402は、同相検知回路103から出力された信号と、同相検知回路401から出力された信号との位相を比較し、比較した結果を電圧とする比較信号を出力する。LPF403は、比較信号の交流成分を抑圧して、比較器404に出力する。   The phase comparator 402 compares the phase of the signal output from the in-phase detection circuit 103 with the phase of the signal output from the in-phase detection circuit 401, and outputs a comparison signal using the comparison result as a voltage. The LPF 403 suppresses the AC component of the comparison signal and outputs the same to the comparator 404.

比較器404は、比較信号と所定の閾値とを比較し、比較結果を制御回路405に出力する。制御回路405は、比較結果に基づいて、交流出力回路101を制御する。   The comparator 404 compares the comparison signal with a predetermined threshold, and outputs the comparison result to the control circuit 405. The control circuit 405 controls the AC output circuit 101 based on the comparison result.

次に実施の形態4の半導体装置の動作について説明する。図20は、アンプのデューティ比と、比較信号の電圧との関係を示す図である。図20において、横軸は、交流出力回路101のD級アンプのデューティ比を示し、縦軸は位相比較器402において得られた比較信号の電圧を示す。   Next, the operation of the semiconductor device of the fourth embodiment will be described. FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the duty ratio of the amplifier and the voltage of the comparison signal. In FIG. 20, the horizontal axis represents the duty ratio of the class D amplifier of the AC output circuit 101, and the vertical axis represents the voltage of the comparison signal obtained by the phase comparator 402.

制御回路405は、図20に示す、比較信号の電圧と閾値となる電圧とが等しくなるデューティ比をサーチし、得られたデューティ比を交流出力回路101に指示する。   The control circuit 405 searches for a duty ratio at which the voltage of the comparison signal and the voltage serving as the threshold shown in FIG. 20 are equal, and instructs the AC output circuit 101 on the obtained duty ratio.

以上、実施の形態4の半導体装置によれば、差動信号の増幅前後の位相差を比較することにより、最適なデューティ比を検出することができる。
(実施の形態5)
As described above, according to the semiconductor device of the fourth embodiment, the optimal duty ratio can be detected by comparing the phase difference before and after amplification of the differential signal.
Fifth Embodiment

以下、図面を参照して実施の形態5について説明する。実施の形態5は、実施の形態1−4の半導体装置をBLE(Bluetooth(登録商標) Low Energy)に適用した例である。   The fifth embodiment will be described below with reference to the drawings. The fifth embodiment is an example in which the semiconductor device of the first to fourth embodiments is applied to BLE (Bluetooth (registered trademark) Low Energy).

図21は、実施の形態5に係る無線通信装置の構成を示す図である。実施の形態1と同様の構成については同じ符番を付して説明を省略する。   FIG. 21 is a diagram showing the configuration of the wireless communication apparatus according to the fifth embodiment. The same components as in the first embodiment are assigned the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図21において、無線通信システム500は、無線通信装置501と、MCU502から構成される。また、図21において、無線通信装置501は、モデム50と、局部発振器51と、パワーアンプ52と、マッチング53と、アンテナ54と、ローノイズアンプ55と、分周器56と、ダウンコンバータ57−1、57−2と、LPF58−1、58−2と、AD変換器59−1、59−2とから構成される。   In FIG. 21, a wireless communication system 500 includes a wireless communication device 501 and an MCU 502. Further, in FIG. 21, the wireless communication apparatus 501 includes a modem 50, a local oscillator 51, a power amplifier 52, a matching 53, an antenna 54, a low noise amplifier 55, a frequency divider 56, and a down converter 57-1. , 57-2, LPFs 58-1 and 58-2, and AD converters 59-1 and 59-2.

モデム50は、MCU502から出力された送信データを変調して送信信号を得て、局部発振器51に出力する。また、モデム50は、AD変換器59−1及び59−2から出力された受信信号を復調してMCU502に出力する。   The modem 50 modulates transmission data output from the MCU 502 to obtain a transmission signal, and outputs the transmission signal to the local oscillator 51. Also, the modem 50 demodulates the reception signals output from the AD converters 59-1 and 59-2 and outputs the result to the MCU 502.

局部発振器51は、無線で送信する周波数の信号を発生し、変調した送信信号に重畳してパワーアンプ52に出力する。   The local oscillator 51 generates a signal of a frequency to be transmitted wirelessly, superimposes it on the modulated transmission signal, and outputs it to the power amplifier 52.

パワーアンプ52は、実施の形態1−4のいずれかの半導体装置を含むパワーアンプである。パワーアンプ52は、送信信号の電力を増幅して、マッチング53に出力する。   The power amplifier 52 is a power amplifier including the semiconductor device according to any of the embodiments 1-4. The power amplifier 52 amplifies the power of the transmission signal and outputs the power to the matching 53.

マッチング53は、パワーアンプ52とアンテナ54とのインピーダンスを整合する。またマッチング53は、アンテナ54とローノイズアンプ55とのインピーダンスを整合する。   The matching 53 matches the impedances of the power amplifier 52 and the antenna 54. The matching 53 matches the impedance of the antenna 54 and the low noise amplifier 55.

アンテナ54は、送信信号を無線信号として送信し、受信した無線信号を受信信号としてマッチング53に出力する。   The antenna 54 transmits the transmission signal as a radio signal, and outputs the received radio signal to the matching 53 as a reception signal.

ローノイズアンプ55は、受信信号の電力を増幅してダウンコンバータ57−1及び57−2に出力する。   The low noise amplifier 55 amplifies the power of the received signal and outputs it to the downconverters 57-1 and 57-2.

分周器56は、局部発振器51が発生した周波数の信号を分周器してダウンコンバータ57−1及び57−2に出力する。   The frequency divider 56 divides the signal of the frequency generated by the local oscillator 51 and outputs it to the downconverters 57-1 and 57-2.

ダウンコンバータ57−1及び57−2は、受信信号を周波数変換してLPF58−1、58−2にそれぞれ出力する。   The downconverters 57-1 and 57-2 convert the frequency of the received signal and output the result to the LPFs 58-1 and 58-2.

LPF58−1及び58−2は、受信信号の高周波成分を抑圧して、AD変換器59−1、59−2にそれぞれ出力する。   The LPFs 58-1 and 58-2 suppress high frequency components of the reception signal and output the same to the AD converters 59-1 and 59-2.

AD変換器59−1及び59−2は、受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して、モデム50に出力する。   The AD converters 59-1 and 59-2 convert the received signal from an analog signal to a digital signal and output the converted signal to the modem 50.

以上、実施の形態5の無線通信装置によれば、二次高調波を用いた最適なデューティ比の検出を無線通信装置に適用することができるので、不要な高調波を無線で送信することが抑制される。   As described above, according to the wireless communication apparatus of the fifth embodiment, detection of the optimum duty ratio using the second harmonic can be applied to the wireless communication apparatus, so that unnecessary harmonics can be transmitted wirelessly. Be suppressed.

また、無線通信装置に実装する際に、半導体装置に接続する外部部品の点数を削減することができる。   In addition, when the semiconductor device is mounted in a wireless communication device, the number of external components connected to the semiconductor device can be reduced.

図22は、実装基板の一例を示す図である。図22において、基板600は、従来の無線通信装置を実装した基板であり、基板600は、集積回路を備える半導体601と、LPF602を有する。一方、基板610は、本実施の形態の無線通信装置を実装した基板であり、基板610は、本実施の形態の半導体611を有する。図22に示すように、基板610は、基板600に比べて基板上に実装された半導体以外の部品点数が少ない。   FIG. 22 is a view showing an example of the mounting board. In FIG. 22, a substrate 600 is a substrate on which a conventional wireless communication device is mounted, and the substrate 600 includes a semiconductor 601 including an integrated circuit and an LPF 602. On the other hand, the substrate 610 is a substrate on which the wireless communication device of the present embodiment is mounted, and the substrate 610 has the semiconductor 611 of the present embodiment. As shown in FIG. 22, the substrate 610 has a smaller number of parts other than the semiconductor mounted on the substrate than the substrate 600.

具体的な部品数の削減を図23及び23を例に説明する。図23は、従来の無線通信装置の回路の一例を示す図である。また図24は、本実施の形態の無線通信装置の回路の一例を示す図である。図23において、従来の無線通信装置700は、増幅回路701と、LPF702と、アンテナ703とを備える。一方、図24において、本実施の形態の無線通信装置800は、増幅回路701と、アンテナ703とを備える。   Specific reduction of the number of parts will be described by taking FIGS. 23 and 23 as an example. FIG. 23 is a diagram showing an example of a circuit of a conventional wireless communication apparatus. FIG. 24 is a diagram showing an example of the circuit of the wireless communication apparatus of this embodiment. In FIG. 23, the conventional wireless communication apparatus 700 includes an amplifier circuit 701, an LPF 702, and an antenna 703. On the other hand, in FIG. 24, the wireless communication apparatus 800 of this embodiment includes an amplifier circuit 701 and an antenna 703.

図23と図24を比較すると、図23に比べて図24では、半導体装置の外部に接続する部品が少ない。すなわち、本実施の形態の無線通信装置800は、上述の実施の形態1〜5で述べたように、同相検知後の信号の偶数次高調波を検波することにより、高調波の振幅レベルを得ることができるので、高調波の振幅レベルを抑圧するために、交流出力回路を制御することができるので、増幅後の高周波信号に対して高調波の振幅レベルを抑圧する構成が不要になる。増幅後の高周波信号に対するLPF回路は、微弱な信号に対するLPF回路に比べて、構成するキャパシタと抵抗のサイズが大きい。したがって、このLPF回路を不要とすることは、無線通信装置の小型化に大きく寄与するものである。 When FIG. 23 is compared with FIG. 24, compared with FIG. 23, there are few parts connected to the exterior of a semiconductor device in FIG. That is, as described in the first to fifth embodiments described above, radio communication apparatus 800 according to the present embodiment obtains the amplitude level of the harmonics by detecting the even-order harmonics of the signal after the in-phase detection. Therefore, since the AC output circuit can be controlled to suppress the amplitude level of the harmonics, it becomes unnecessary to provide a configuration for suppressing the amplitude level of the harmonics with respect to the amplified high frequency signal. The LPF circuit for high frequency signals after amplification has larger sizes of capacitors and resistors than the LPF circuit for weak signals. Therefore, eliminating the need for the LPF circuit greatly contributes to the miniaturization of the wireless communication device.

なお、上記無線通信装置は、BLEを利用した無線通信装置委及びBLE以外の無線通信装置にも適用できる。   The wireless communication apparatus can be applied to a wireless communication apparatus commission using BLE and a wireless communication apparatus other than BLE.

具体的な適用例としては、本実施の形態の無線通信装置は、フィットネス、ヘルスケア分野で用いられる心拍計、血圧計、または歩数計とスマートフォン等のコンピュータ機器とを無線信号で通信する場合に、個々の装置に搭載することができる。   As a specific application example, when the wireless communication device of the present embodiment communicates a heart rate monitor, a sphygmomanometer, or a pedometer and a computer device such as a smart phone used in fitness and health care fields by a wireless signal , Can be mounted on individual devices.

また、自転車の走行内容を記録する装置にも適用できる。例えば、自転車の車輪及びハンドルに備えるセンサとハンドルに備える記録用のコンピュータとを無線信号で通信する場合に、個々の装置に搭載することができる。   Moreover, it can apply also to the apparatus which records the travel content of a bicycle. For example, when communicating with a wireless signal between a sensor provided on the wheel and handle of a bicycle and a computer for recording provided on the handle, it can be mounted on each device.

また、時刻合わせ、または時計にメール着信通知機能を備える時計に対して、NTPサーバ、メールサーバあるいはメールを受信するコンピュータ端末と、時計とが無線信号で通信する場合に、個々の装置に搭載することができる。   In addition, when the clock has an NTP server, a mail server, or a computer terminal that receives a mail, and the clock communicates with a wireless signal, the clock is mounted on each device when the clock has a mail arrival notification function on the clock or the clock. be able to.

また、キーレスエントリー装置、iBeacon(登録商標)等、装置間を無線信号で通信する場合に、個々の装置に搭載することができる。また、ウェアラブルデバイスに搭載することもできる。   In addition, when communicating between devices using a wireless signal, such as a keyless entry device or iBeacon (registered trademark), the device can be mounted on each device. It can also be installed in wearable devices.

また、上記の各実施の形態に係る半導体装置では、半導体基板、半導体層、拡散層(拡散領域)などの導電型(p型もしくはn型)を反転させた構成としてもよい。そのため、n型、及びp型の一方の導電型を第1の導電型とし、他方の導電型を第2の導電型とした場合、第1の導電型をp型、第2の導電型をn型とすることもできるし、反対に第1の導電型をn型、第2の導電型をp型とすることもできる。   Further, in the semiconductor device according to each of the above embodiments, the conductivity type (p-type or n-type) of the semiconductor substrate, the semiconductor layer, the diffusion layer (diffusion region) or the like may be reversed. Therefore, when one of n-type and p-type conductivity types is the first conductivity type and the other conductivity type is the second conductivity type, the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is Alternatively, the first conductivity type may be n-type, and the second conductivity type may be p-type.

また、上記実施の形態の装置を方法やシステムに置き換えて表現したもの、該装置または該装置の一部の処理をコンピュータに実行せしめるプログラム、該装置を備えた無線通信装置なども、本実施の形態としては有効である。   In addition, a device or method in which the device of the above embodiment is replaced with a method or a system, a program that causes a computer to execute processing of the device or a part of the device, a wireless communication device including the device, etc. It is effective as a form.

また、上述した制御回路における制御動作及び制御動作を実現するプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non−transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(Random Access Memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。   Also, programs for realizing control operations and control operations in the control circuit described above can be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to a computer. . Non-transitory computer readable media include tangible storage media of various types. Examples of non-transitory computer readable media are magnetic recording media (eg flexible disk, magnetic tape, hard disk drive), magneto-optical recording media (eg magneto-optical disk), CD-ROM (Read Only Memory) CD-R, CD -R / W, semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (Random Access Memory)) is included. Also, the programs may be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of temporary computer readable media include electrical signals, light signals, and electromagnetic waves. The temporary computer readable medium can provide the program to the computer via a wired communication path such as electric wire and optical fiber, or a wireless communication path.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, although the invention made by the present inventor was concretely explained based on an embodiment, the present invention is not limited to the embodiment mentioned already, A various change in the range which does not deviate from the gist It goes without saying that it is possible.

10、100、300、400 半導体装置
11 同相検知回路
12 検波回路
101 交流出力回路
102 バラン
103、401 同相検知回路
104、301 検波回路
105、405 制御回路
111 参照電圧生成回路
112 検波器
113 LPF
114 増幅回路
115、404 比較器
201 容量接続回路
302 変換回路
303 制御回路
402 位相比較器
500 無線通信システム
501 無線通信装置
C1〜C4、C21 キャパシタ
CS1 電流源
FET1〜FET4 電界効果トランジスタ
R1〜R9 抵抗
SW1、SW31〜SW34スイッチ
VR1、VR2 可変抵抗
10, 100, 300, 400 Semiconductor device 11 In-phase detection circuit 12 Detection circuit 101 AC output circuit 102 Balun 103, 401 In-phase detection circuit 104, 301 Detection circuit 105, 405 Control circuit 111 Reference voltage generation circuit 112 Detector 113 LPF
114 amplification circuit 115, 404 comparator 201 capacitive connection circuit 302 conversion circuit 303 control circuit 402 phase comparator 500 wireless communication system 501 wireless communication devices C1 to C4 and C21 capacitor CS1 current source FET1 to FET4 field effect transistor R1 to R9 resistance SW1 , SW31 to SW34 switches VR1 and VR2 variable resistance

Claims (13)

交流信号を同相で合成し、直流と偶数次高調波を出力する同相検知回路と、
前記偶数次高調波の振幅レベルを得る検波回路と、
前記振幅レベルが最小となるように前記交流信号を制御する制御回路と、を備えた半導体装置であって、
前記検波回路は、
前記偶数次高調波に基づいて、二次高調波の信号の振幅レベルを直流電圧とする直流信号を生成して出力する検波器と、
前記直流信号に含まれる高周波成分を抑圧するLPF回路と、
前記高調波成分を抑圧した抑圧直流信号を増幅する増幅回路と、
増幅後の二次高調波の振幅レベルの信号と参照電圧とを比較し、二次高調波の検波信号の電圧と所定の電圧との比較結果を出力する比較器と、を備え、
前記制御回路は、前記比較結果に応じて、前記交流信号を制御する、半導体装置。
An in-phase detection circuit that combines an alternating current signal in phase and outputs a direct current and even harmonics;
A detection circuit for obtaining the amplitude level of the even harmonics;
A control circuit for controlling the alternating current signal so as to minimize the amplitude level;
The detection circuit is
A detector that generates and outputs a DC signal whose amplitude level is a DC voltage based on the even harmonics;
An LPF circuit that suppresses high frequency components included in the DC signal;
An amplification circuit for amplifying a suppressed DC signal in which the harmonic component is suppressed;
A comparator that compares the signal of the amplitude level of the amplified second harmonic with the reference voltage, and outputs the comparison result of the voltage of the detected signal of the second harmonic and a predetermined voltage,
The control device controls the alternating current signal according to the comparison result.
前記参照電圧を生成する参照電圧生成回路をさらに備え、
前記参照電圧生成回路は、第1の参照電圧と第2の参照電圧を生成し、前記二次高調波の振幅レベルは、前記第1の参照電圧と前記第2の参照電圧の差電圧に基づいて決定される、請求項1に記載の半導体装置。
It further comprises a reference voltage generation circuit that generates the reference voltage,
The reference voltage generation circuit generates a first reference voltage and a second reference voltage, and an amplitude level of the second harmonic is based on a difference voltage between the first reference voltage and the second reference voltage. The semiconductor device according to claim 1, which is determined as follows.
前記検波器は、前記同相検知された信号に前記第2の参照電圧を加え、前記第1の参照電圧と共に検波することで、前記二次高調波の信号の振幅レベルを直流電圧とする直流信号を生成する、請求項2に記載の半導体装置。   The detector adds the second reference voltage to the in-phase detected signal, and detects the second-harmonic signal together with the first reference voltage to set the amplitude level of the second harmonic signal as the DC voltage. The semiconductor device according to claim 2, which generates 前記LPF回路は、電源電位と前記第1のトランジスタとの間に抵抗とキャパシタとを並列に接続し、
電源電位と前記第2のトランジスタとの間に抵抗を接続する請求項3に記載の半導体装置。
The LPF circuit connects a resistor and a capacitor in parallel between a power supply potential and the first transistor,
The semiconductor device according to claim 3, wherein a resistor is connected between a power supply potential and the second transistor.
前記比較器は、前記二次高調波と前記第2の参照電圧とを加算し、増幅した信号を検波した信号の電圧と、前記第1の参照電圧を検波した信号の電圧とを比較する請求項4に記載の半導体装置。   The comparator adds the second harmonic and the second reference voltage, and compares a voltage of a signal obtained by detecting an amplified signal with a voltage of a signal obtained by detecting the first reference voltage. 5. The semiconductor device according to item 4. デューティ比を変化させて交流信号を増幅し、前記同相検知回路に出力する交流出力回路を備え、
前記制御回路は、前記比較器における比較結果に基づいて、前記交流信号のデューティ比と二次高調波の関係から、前記交流信号の二次高調波の振幅が最小値となるデューティ比を前記交流出力回路に指示する請求項1に記載の半導体装置。
And an AC output circuit which amplifies an AC signal by changing a duty ratio and outputs the amplified signal to the in-phase detection circuit.
The control circuit determines the duty ratio at which the amplitude of the second harmonic of the alternating current signal becomes a minimum value from the relationship between the duty ratio of the alternating current signal and the second harmonic based on the comparison result in the comparator. The semiconductor device according to claim 1, which instructs an output circuit.
前記制御回路は、前記比較器における2つの電圧が等しくなる2点のデューティ比の中点を、前記二次高調波の振幅が最小値となるデューティ比として前記交流出力回路に指示する請求項6に記載の半導体装置。   The control circuit instructs the AC output circuit to set a middle point between two duty ratios at which two voltages in the comparator become equal, as a duty ratio at which the amplitude of the second harmonic becomes a minimum value. The semiconductor device according to claim 1. デューティ比を変化させて交流信号を前記同相検知回路に出力する交流出力回路を備え、
前記制御回路は、前記検波回路において検波された信号に基づいて、前記交流信号のデューティ比と二次高調波の関係から、前記交流信号の二次高調波の振幅が最小値となるデューティ比を前記交流出力回路に指示する請求項1に記載の半導体装置。
An AC output circuit which outputs an AC signal to the common mode detection circuit by changing a duty ratio;
The control circuit determines a duty ratio at which the amplitude of the second harmonic of the alternating current signal becomes a minimum value from the relationship between the duty ratio of the alternating current signal and the second harmonic based on the signal detected in the detection circuit. The semiconductor device according to claim 1, which instructs the alternating current output circuit.
第1の参照電圧と第2の参照電圧とを生成する参照電圧生成回路を備え、
前記LPF回路は、前記二次高調波と前記第2の参照電圧とを加算した信号に対する第1抵抗と、前記第1の参照電圧の信号に対する第2抵抗と、前記第1抵抗と前記第2抵抗との間を接続するキャパシタと、一方の抵抗と接地電位との間に接続されるキャパシタとを備える請求項1に記載の半導体装置。
A reference voltage generation circuit that generates a first reference voltage and a second reference voltage;
The LPF circuit includes a first resistor for a signal obtained by adding the second harmonic and the second reference voltage, a second resistor for a signal of the first reference voltage, the first resistor, and the second resistor. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a capacitor connected between the resistors and a capacitor connected between one of the resistors and the ground potential.
第1の参照電圧と第2の参照電圧とを生成する参照電圧生成回路を備え、
前記LPF回路は、前記二次高調波と前記第2の参照電圧とを加算した信号と、前記第1の参照電圧の信号との間に容量を形成するキャパシタを備える請求項2に記載の半導体装置。
A reference voltage generation circuit that generates a first reference voltage and a second reference voltage;
The semiconductor according to claim 2, wherein the LPF circuit includes a capacitor forming a capacitance between a signal obtained by adding the second harmonic and the second reference voltage and a signal of the first reference voltage. apparatus.
前記検波回路において検波された二次高調波の信号の電位をアナログデジタル変換するAD変換回路を備える請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, further comprising an AD conversion circuit that performs analog-to-digital conversion on the potential of the second harmonic signal detected by the detection circuit. デューティ比を変化させて交流信号を前記同相検知回路に出力する交流出力回路と、
前記AD変換回路においてアナログデジタル変換された信号に基づいて、デューティ比の最適値を再度サーチするか否か判断する制御回路と、を備える請求項11に記載の半導体装置。
An AC output circuit which outputs an AC signal to the common mode detection circuit by changing a duty ratio.
12. The semiconductor device according to claim 11, further comprising: a control circuit that determines whether or not to search for the optimum value of the duty ratio again based on the signal analog-to-digital converted in the AD conversion circuit.
送信データを変調するモデムと、
無線周波数の信号を発生し、変調後の送信データに対して無線周波数に変換して送信信号を得る局部発振器と、
交流信号を同相で合成し、直流と偶数次高調波を出力する同相検知回路と、
前記偶数次高調波の振幅レベルを得る検波回路と、
前記振幅レベルが最小となるように前記交流信号を制御する制御回路と、を備えた半導体装置であって、
前記検波回路は、
前記偶数次高調波に基づいて、二次高調波の信号の振幅レベルを直流電圧とする直流信号を生成して出力する検波器と、
前記直流信号に含まれる高周波成分を抑圧するLPF回路と、
前記高調波成分を抑圧した抑圧直流信号を増幅する増幅回路と、
増幅後の二次高調波の振幅レベルの信号と参照電圧とを比較し、二次高調波の検波信号の電圧と所定の電圧との比較結果を出力する比較器と、を備え、
前記制御回路は、前記比較結果に応じて、前記交流信号を制御する、
半導体装置と、
増幅後の送信信号を無線送信するアンテナと、
を備える無線通信装置。
A modem to modulate transmit data,
A local oscillator that generates a radio frequency signal and converts the modulated transmission data to the radio frequency to obtain a transmission signal;
An in-phase detection circuit that combines an alternating current signal in phase and outputs a direct current and even harmonics;
A detection circuit for obtaining the amplitude level of the even harmonics;
A control circuit for controlling the alternating current signal so as to minimize the amplitude level;
The detection circuit is
A detector that generates and outputs a DC signal whose amplitude level is a DC voltage based on the even harmonics;
An LPF circuit that suppresses high frequency components included in the DC signal;
An amplification circuit for amplifying a suppressed DC signal in which the harmonic component is suppressed;
A comparator that compares the signal of the amplitude level of the amplified second harmonic with the reference voltage, and outputs the comparison result of the voltage of the detected signal of the second harmonic and a predetermined voltage,
The control circuit controls the AC signal according to the comparison result.
A semiconductor device,
An antenna for wirelessly transmitting the amplified transmission signal;
Wireless communication device comprising:
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