CN102098003A - 振荡电路及半导体装置 - Google Patents

Abstract

提供一种振荡电路及半导体装置，该振荡电路的频率可变范围较宽。振荡电路是共振型振荡电路，包括：电感元件，连接在第1端子与第2端子之间；放大电路，与电感元件并联连接在第1端子与第2端子之间；以及第1电容元件，连接在第1端子与第2端子之间，在电感元件的布线的中途设置两处以上的引出部，在两处以上所设置的引出部之间并联连接有导通时使该引出部之间短路的开关元件和第2电容元件。

Description

振荡电路及半导体装置

技术领域

本发明涉及一种振荡电路及半导体装置，尤其涉及可以改变振荡频率的共振型振荡电路以及在半导体基板上形成有该振荡电路的半导体装置。

背景技术

近年来，手机、无线LAN、蓝牙、地面波数字TV等各种高速数字无线方式已经得到实际应用。并且，在进行数字信号处理的半导体集成电路中尤其要进行GHz以上的高速动作，因而采用与无线电路相同的模拟技术。在这种电路中，无源元件采用形成于半导体基板上的片上电感器。该电感器形成为将半导体上的金属布线绕成旋涡状的形状。

这种片上电感器在模拟电路中被用作共振电路的一部分。共振电路将电感器和电容器串联或者并联连接使进行共振。其共振频率f0如式(1)所示，根据电感器的电感值L和电容器的电容值C确定。

式(1)

$f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}..........................\left(1\right)$

共振电路在该共振频率f0时发挥较高的增益、阻抗匹配、振荡等效果。但是，这种共振只在共振频率附近的狭小频带的频率时产生，所以为了形成能够在各种频率时进行动作的电路，需要改变共振频率。因此，必须改变L或者C。图9是使用了该共振电路的放大器的示例，如图所示，向MISFET M31连接由电感器L31和电容器C31构成的负载。在把M31的跨导设为Gm、把电感器的串联电阻设为R31，并忽视电容器的串联电阻和除电容器之外的寄生电容时，此时的增益利用式(2)表示。

式(2)

$\mathrm{gain}=\mathrm{Gm}\×\left(\frac{{R31}^2+{\mathrm{\ω}}^2{L31}^2}{R31}\right)=\mathrm{Gm}\×\left(\frac{L31}{C31R31}\right)............\left(2\right)$

根据式(2)，放大器的增益在增加电容时下降，在增加电感时提高。通常采用改变电容的方式来改变共振频率。这是为了容易在片上利用采用了p-n结的变容二极管等元件来实现可变电容器。但是，根据式(1)，在使电感固定，通过电容的变化来改变共振频率的情况下，在C增加的低频侧，增益下降。即，只根据电容的变化很难大幅改变共振频率。

专利文献1提出了在片上振荡器中使电感器和电容器一体化的结构。图10(a)表示其剖面的结构，图10(b)表示其平面的结构。图10(a)表示图10(b)的AA剖面的结构。如图10所示，将电感器布线L8正下方的由p型硅酮和n阱形成的p-n结部分与电感器布线连接。由此，在电感器布线和与n型基板连接的接地布线G8之间产生p-n结量的电容。该电容存在于整个电感器布线中，因而该电路成为具有图11所示的传输线路式电路的振荡器。但是，在该电路中，振荡频率依赖于传输线路的延迟时间，所以不进行集总常数(Lumped-constant)式LC共振器的动作。因此，存在产生许多不必要的高次谐波的问题。

另外，在专利文献2的图3中记载了一种扩大频率可变范围并减小Q的变化的振荡电路，在LC共振型振荡电路中，设置与构成LC振荡电路的电感元件(L1)相对配置并相互感应耦合的二次侧电感元件(L2)，在二次侧电感元件的两个端子之间并联连接电容元件(C2)和开关元件(SW1)，在上述开关元件截止的状态下，成为电容元件被连接在二次侧电感元件的两个端子之间的状态，等效电感增加，在上述开关元件导通的状态下，成为二次侧电感元件的两个端子之间短路的状态，等效电感减小。

专利文献1：日本特开2002-319624号公报

专利文献2：日本特开2007-174552号公报

下面的分析是由本发明提供的。在按照专利文献2所述利用相互电感使变压器的二次侧电感变化反映到一次侧的方式中，在一次侧只能产生相当于变压器的耦合系数的量的变化。尤其当在半导体基板上形成共振电路时，由于因基板而形成的损耗，很难增大一次侧与二次侧的耦合系数，电感值的变化受到限定。

在以往采用电感器和电容器的振荡电路中，很难大幅改变振荡频率。

发明内容

本发明的一个方面的共振型振荡电路，包括：电感元件，连接在第1端子与第2端子之间；放大电路，与所述电感元件并联地连接在所述第1端子与第2端子之间；以及第1电容元件，连接在所述第1端子与第2端子之间。所述共振型振荡电路还包括：一对引出部，被设置在所述电感元件一端和另一端的中途；开关元件，连接在所述一对引出部之间，在导通时使所述一对引出部之间短路；以及第2电容元件，在所述一对引出部之间与所述开关元件并联连接。

另外，本发明的另一个方面的半导体装置在半导体基板上形成有所述振荡电路。

根据本发明，能够利用一个开关同时切换电感器和电容器，所以能够在较宽的范围内改变振荡频率。并且，能够获得一种内置有振荡频率范围较宽的共振型振荡电路的半导体装置。

附图说明

图1是本发明的实施例1的振荡电路的框图。

图2是表示实施例1的振荡电路的具体结构的电路图的一例。

图3是比较例的振荡电路电路图。

图4是实施例2的振荡电路的框图。

图5是实施例3的振荡电路的框图。

图6是在实施例4中表示开关元件和第2电容元件的剖面结构的示意图。

图7是实施例5的振荡电路的框图。

图8是实施例6的振荡电路的框图。

图9是说明使用共振电路的放大器的等效电路图。

图10表示现有的分布常数型共振电路的结构，(a)是表示AA剖面的结构的图，(b)是表示平面结构的图。

图11是现有的分布常数型共振电路的等效电路图。

具体实施方式

首先说明本发明的实施方式的概况，然后根据各实施例进行详细说明。另外，在概况说明中引用的附图及附图中的标号只是作为实施方式的一个示例示出的，不能由此来限制本发明的实施方式的变形。

如表示一个示例的图1、图2、图4～图8所示，本发明的一个实施方式的振荡电路是共振型振荡电路，包括：电感元件(1、1A、1B)，连接在第1端子与第2端子(OUTT与OUTB)之间；放大电路2，与电感元件(1、1A、1B)并联地连接在第1端子与第2端子(OUTT与OUTB)之间；以及第1电容元件(V1、C1)，与第1端子及第2端子连接。在电感元件(1、1A+1B)的一端和另一端(OUTT、OUTB)的中途设置一对引出部(B和C、A和T、H和K、I和J、E和F)，在一对引出部(B和C、A和T、H和K、I和J、E和F)之间并联地连接有在导通时使一对引出部之间短路的开关元件(M1、M2、M21)和第2电容元件(V2、C2、V21、V22)。

另外，如表示一个示例的图7、图8所示，本发明的一个实施方式的振荡电路中，电感元件也可以包括并联连接在第1端子与第2端子(OUTT与OUTB)之间的第1部分和第2部分(1A、1B)。

另外，如表示一个示例的图1、图2、图5～图8所示，电感元件(1、1A+1B)和一对引出部(B和C、A和T、H和K、I和J、E和F)被对称配置，以与开关元件(M1、M2、M21)是否导通无关地，从第1端子(OUTT)观察时的电特性和从第2端子(OUTB)观察时的电特性相互相同。

此外，如表示一个示例的图5、图8所示，还包括：多对引出部(H和K、I和J)，分别成对的引出部(H和K，或者I和J)被设置在电感元件(1、1A+1B)的一端和另一端的中途；多个开关元件(M1、M2)，与多对引出部(H和K、I和J)分别对应地设置，连接在分别对应的成对的引出部之间；以及多个第2电容元件(V21、V22)，与多对引出部及多个开关元件分别对应地设置，在分别对应的成对的引出部之间与对应的开关元件并联连接，电感元件(1、1A+1B)和多对引出部(H和K、I和J)分别被对称配置，以与多个开关元件(M1、M2)中的任一个是否导通无关地，从第1端子(OUTT)观察时的电特性和从第2端子(OUTB)观察时的电特性相互相同。这样，通过对称地配置电感元件和引出部，在使开关元件导通时，各开关元件在电感器的中点连接。由于该点的电位在振荡过程中不变动，所以能够去除因开关元件的寄生电容造成的对振荡频率的影响。

另外，如表示一个示例的图4所示，一对引出部中的一个引出部T也可以设置在电感元件1的末端。但是，如果在电感器的两端连接开关元件，则在开关元件导通时将不能保持振荡，所以不是期望方式。因此，在这种情况下，不能将引出部对称配置。

另外，如表示一个示例的图7所示，一对引出部(E、F)包括：第1引出部E，被设置在电感元件的所述第1部分1A的一端与另一端的中途；和第2引出部，被设置在电感元件的所述第2部分1B的一端与另一端的中途。

另外，如表示一个示例的图8所示，还包括：多对引出部(H和K、I和J)，各成对的引出部(H和K、I和J)具有被设置在电感元件的第1部分1A的一端与另一端的中途的第1引出部(H、I)、和被设置在电感元件的所述第2部分1B的一端与另一端的中途的第2引出部(K、J)；多个开关元件(M1、M2)，与多对引出部分别对应地设置，连接在分别对应的成对的引出部之间；以及多个第2电容元件(V21、V22)，与多对引出部及多个开关元件分别对应地设置，在分别对应的成对的引出部之间与对应的开关元件并联连接。

另外，如表示一个示例的图1、图4～8所示，第1及第2电容元件中的至少一个电容元件的电容值可以改变。在通过开关元件的导通截止来改变电感及电容值的基础上，可以改变电容值，从而能够扩大频率的可变范围，并进行振荡频率的微调整。虽然更优选第1及第2电容元件都可以改变，但通过可以改变至少任意一方，即可获得其效果。但是，第2电容元件只在与该电容元件并联连接的开关元件截止的情况下才能获得可以改变电容值的效果。

另外，如表示一个示例的图6所示，本发明的半导体装置能够在半导体基板PS21上形成所述振荡电路。即，所述振荡电路的电感元件、放大电路、电容元件、开关元件都能够形成于半导体基板上。因此，能够实现内置有其他电路以及所述振荡电路的半导体集成电路。

另外，如表示一个示例的图6所示，第2电容元件也可以是形成于半导体基板PS21的pn结电容。在图6中，在引出部B和引出部C之间设置将源极漏极部D21与p阱PW21的pn结电容、和p阱PW21与源极漏极部S21的pn结电容串联连接形成的第2电容元件。

另外，如表示一个示例的图6所示，开关元件也可以是MISFET。在图6中，把MISFET(M21)用作开关元件。

另外，如表示一个示例的图6所示，第2电容元件也可以是形成于MISFET的源极漏极部(D21、S21)的pn结电容。在图6中，把源极漏极部(D21、S21)与p阱PW21的pn结电容用作第2电容元件。

另外，如表示一个示例的图6所示，在半导体基板PS21的表面上所设置的阱PW21的表面上形成MISFET(M21)，控制阱PW21的电位，从而改变所述第2电容元件的电容值。在图6中，阱PW21的电位在DC模式时根据从端子WCONT提供的电位而被固定，但在AC模式时不固定，所以能够改变由源极漏极部D21与p阱PW21的pn结电容、和p阱PW21与源极漏极部S21的pn结电容构成的串联连接的电容即第2电容元件的电容值。

以上结束概况的说明，下面参照附图详细说明本发明的实施例。

[实施例1]

图1是实施例1的振荡电路的框图。在图1中，OUTT端子和OUTB端子是振荡电路的输入输出端子。振荡波形被输出到OUTT端子和OUTB端子之间。电感元件1和放大电路2被并联连接在OUTT端子和OUTB端子之间。图1中的放大电路2由输入与OUTT端子连接、输出与OUTB端子连接的反相电路INV1、和输入与OUTB端子连接、输出与OUTT端子连接的反相电路INV2构成。另外，放大电路2不限于图1所示的结构，只要是将通过电感器和电容而形成的OUTB端子与OUTT端子之间的共振放大并保持的放大电路，则可以是任何结构的放大电路。但是，优选从OUTB端子和OUTT端子观察时对称的结构。另外，电容元件V1与OUTT端子和OUTB端子连接。该电容元件V1是变容二极管(Varactor)，能够改变电容值。

在电感元件1的布线的一端和另一端(OUTT和OUTB)的中途设有引出部B和C，电容元件V2和开关元件M1并联连接在引出部B和C之间。电容元件V2是与电容元件V1相同的变容二极管，能够改变电容值。另外，在图1中，电容元件V1和V2都是采用变容二极管的可变电容，但也可以是固定电容。但是，为了能够任意改变振荡电路的振荡频率，并且为了能够任意地更宽范围地改变至少一方的振荡频率的范围，优选将两者设为可变电容。并且，变容二极管是可变电容的一个示例，只要是能够从未图示的外部的电路来控制电容值的可变电容，则也可以是除变容二极管之外的可变电容。并且，开关M1是金属绝缘半导体型场效应晶体管(MISFET：Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)，根据从图1的外部提供的控制信号LCNT来控制导通截止。

电感元件1通过中间隔着引出部B和C的电感器L1、电感器L2、电感器L3串联连接而构成。在此，优选将电感器L1和电感器L3对称设置，以使从与电感元件1的两端连接的OUTT端子、OUTB端子观察时的电感元件1的特性相同。换言之，优选将引出部B和引出部C设置在对称的位置，以使从OUTT端子和OUTB端子观察时的电感元件的电特性相互相同。

电感器L1～L3和变容二极管V1和V2构成LC共振电路。在开关元件M1截止时，OUTT端子和OUTB端子的端子之间的LC共振器的电感为L1、L2、L3之和，电容能够视为将V1和V2并联连接得到的电容。并且，在开关元件M1导通时，LC共振器的电感为L1、L3之和，电容能够只视为是V1。并且，在将电感器L1和电感器L3对称设置来对称构成LC共振器时，在开关元件导通时，与MISFET M1连接的引出部B和C成为电感器的中点。因此，该点的电位在振荡过程中不变动，与该点连接的MISFET具有的寄生电容(省略图示)不会影响振荡频率。

下面详细分析该振荡电路的电特性。在图1中，忽视电感与电容的串联电阻，在开关截止时，求出从OUTT-OUTB端子观察时的由电感器和电容器构成的振荡器的导纳(Admittance)Y。在此，把V1和V2的电容值分别假设为固定值C1、C2来进行计算。根据图1，导纳Y由式(3)给出。

式(3)

$Y=\mathrm{j\ωC}1+\frac{1}{\mathrm{j\ω}(L1+L3)+\frac{1}{\mathrm{j\ωL}2+\mathrm{j\ωC}2}}$

$=\frac{(1-{\mathrm{\ω}}^{1}C1(L1+L3))\×(1-{\mathrm{\ω}}^{2}C2L2)-{\mathrm{\ω}}^{2}C1L2}{\mathrm{j\ω}((L1+L3)\×(1-{\mathrm{\ω}}^{2}C2L2)+L2)}$

$=\frac{{\mathrm{\ω}}^{4}C2L2C1(L1+L3)-{\mathrm{\ω}}^2(C1(L1+L3)+C1L2+C2L2)+1}{\mathrm{j\ω}((L1+L3)\×(1-{\mathrm{\ω}}^{2}C2L2)+L2)}.....\left(3\right)$

在式(3)中，导纳Y的分子为0的频率是该振荡器的振荡频率。式(3)具有两个振荡频率。其中，如果C2×L2足够小，则可以忽视ω⁴项，所以能够忽视较高的振荡频率，开关截止时的振荡频率利用式(4)表示。

式(4)

$f_{\mathrm{OFF}}=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{C1(L1+L2+L3)+C2L2}}.................\left(4\right)$

即，与没有C2时相比，使振荡器的振荡频率下降C2×L2的量。即，C2实质上作为式(5)的电容发挥作用。

式(5)

$C2\×\frac{L2}{L1+L2+L3}.........................\left(5\right)$

并且，由于C1和C2都是可变电容，所以C2的变化也有助于振荡频率变化。在开关导通时，L2和C2的两端被短路，所以整个振荡器总体的电容是C1，电感是L1+L3，振荡频率利用式(6)表示。

式(6)

$f_{\mathrm{ON}}=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{C1(L1+L3)}}......................\left(6\right)$

即，能够利用一个开关元件同时增减电感值和电容。并且，在电感值较小时，电容也能够变小，所以能够抑制电感减小时增益下降。以上是按照固定电容进行计算的，由于V1、V2是可变电容，所以f_OFF和f_ON都能够根据C1和C2的值的变化而增减。如果电感器是对称的，在开关元件导通时，开关元件的引出部B、C成为电感器的中点。因此，在图1中，在由INV1和INV2构成的振荡电路对称的情况下，电感器的中点的电压在振荡过程中不变动。因此，即使作为开关元件的MISFET具有寄生电容，该电容在开关元件导通时也不会影响振荡频率。

下面，利用式(3)来分析C2×L2较大时的情况。此时不能忽视ω⁴项。在式(3)中，假设ω²C2L2＞＞1时，式(7)成立。

式(7)

$Y=\frac{-{\mathrm{\ω}}^{2}L2(C1+C2-{\mathrm{\ω}}^{2}C1C2(L1+L3))}{\mathrm{j\ω}((L1+L3)\×(1-{\mathrm{\ω}}^{2}C2L2)+L2)}.............\left(7\right)$

在使用式(7)时，利用式(8)求出较高一侧的振荡频率。

式(8)

$\mathrm{fh}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{C2+C1}{C1C2(L1+L3)}}.....................\left(8\right)$

其中，在较高一侧的振荡频率fh是较低一侧的振荡频率f_OFF的2倍时，由于f_OFF的高次谐波和fh相互增强，所以相比f_OFF，fh的振荡成为主流，不能获得f_OFF的振荡。产生这种情况的条件可以利用式(9)求出。

式(9)

$\mathrm{fh}/f_{\mathrm{OFF}}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{C2+C1}{C1C2(L1+L3)}}/\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{C1(L1+L2+L3)+C2L2}}=2....\left(9\right)$

由于3倍以上的f的高次谐波比较小，即使这些频率与fh重合时也不会成为主流的振荡。因此，为了获得稳定的振荡，优选按照式(10)所示来选择C2、L2。

式(10)

$\frac{(C2+C1)\×(C1(L1+L2+L3)+C2L2)}{C1C2(L1+L3)}>4..............\left(10\right)$

其中，例如，如果L2＜＜L1+L3、C2L2＜＜C1(L1+L3)，则C1＞3C2，能够符合该条件。

图2是表示实施例1的振荡电路的更详细的结构的电路图的一例。在图2中，对结构、功能与图1相同的元件、电路、端子、信号标注相同的标号，并省略重复说明。在图2中，MISFET M13和M11、M12和M10都是反相电路，并与作为反相电路的电流源的MOSFET M15一起构成放大电路2。并且，在图2中，第1电容元件C1、第2电容元件C2都采用固定电容。其他结构与在图1中说明的情况相同。另外，图3是与图2进行比较的电路。图3所示的电路从图2中去除了第2电容元件C2，并把第1电容元件C1替换为电容值更大的固定电容C3。其他结构与图2相同。

针对图2所示的实施例1的电路和图3所示的比较例的电路，通过SPICE模拟计算了由于开关元件的导通截止而形成的振荡频率的变化。其结果如表1所示。另外，在表1所示的模拟中，假设为90nm节点的CMOS来进行了模拟。模拟的条件为电源电压VDD＝1V，开关元件的控制电压LCNT为0V(截止)或者1V(导通)。并且，设为L1＝L3＝2.5nH，L2＝5nH，并假设L1和L3为10Ω的串联寄生电阻，假设L2为20Ω的串联寄生电阻。另外，假设C1＝C2＝0.1pF，C3＝0.15pF。

[表1]

开关元件M1	实施例2(图2)	比较例3(图3)
			截止	3.49GHz	3.43GHz
导通	5.77GHz	4.90GHz

如表1所示，对图2所示的实施例和图3所示的比较例进行比较得知，图2所示的实施例能够获得更大的振荡频率的变化。即，可以理解为不仅单纯地设置开关元件M1，而且对开关元件M1并联连接第2电容元件C2，由此能够使振荡频率变化的范围更大。

[实施例2]

图4是实施例2的振荡电路的框图。在图4中，对结构、功能与图1相同的元件、电路、端子、信号标注相同的标号，并省略重复说明。在图4中，在电感元件1设有引出部A和T。引出部A与图1所示的引出部B、C相同地被设置在构成电感元件1的串联连接的多个电感器之间，引出部T被设于电感元件1的末端。作为开关元件发挥作用的MISFET M1和作为第2电容元件的变容二极管V2并联连接在该引出部A和T之间。在图4中，将引出部T设在电感元件1的末端，所以从OUTT端子、OUTB端子观看时引出部A和T的位置不是对称的，但只要不把开关元件即MISFET M1的寄生电容对振荡频率的影响视为问题，则图4所示的结构也没有问题。在图4所示的实施例2中，能够通过一个开关元件M1的导通截止来同时改变LC共振器的电感和电容值，所以能够获取更宽的振荡频率范围。

[实施例3]

图5是实施例3的振荡电路的框图。在图5中，在电感元件1的布线的中途四处设有引出部H、I、J、K，可以将电感元件1认为是将电感器L1、L2、L3、L4、L5这五个电感器串联连接形成的电感元件。在此，优选将电感器L1和L5以及L2和L4都对称配置，以使从与电感元件1的末端连接的端子OUTT、OUTB观察时的电特性相互等效。换言之，引出部I和J以及引出部H和K被配置成为从端子OUTT、OUTB观看时都对称。开关元件M1和电容元件V21在引出部I和J并联连接，开关元件M2和电容元件V22在引出部H和K并联连接。另外，开关元件M1、M2由MISFET构成，电容元件V1、V21、V22由可变电容元件即变容二极管构成。电容元件V1、V21、V22可以是固定电容，但为了获取更宽的频率可变范围，并能够任意变更频率，优选电容元件V1、V21、V22中一部分电容元件、更优选全部电容元件由可变电容元件构成。

在此，在开关元件M1和M2截止时，LC共振器的电感为L1～L5之和，电容能够视为是将V1和V21、V22并联连接而得到的电容。并且，在开关元件M1导通时，LC共振器的电感为L1、L2、L4、L5之和，电容能够视为是将V1和V22并联连接而得到的电容。在开关元件M2导通时，LC共振器的电感为L1与L5之和，电容能够视为只是V1。并且，如果将电感器元件1和引出部H～K对称设置以使LC共振器对称，在开关元件M1导通时，与MISFET M1连接的引出部I、J成为电感器的中点。因此，该点的电位在振荡过程中不变动，与该点连接的MISFET具有的寄生电容(未图示)不会影响振荡频率。另外，在开关元件M2导通时，与MISFET M2连接的引出部H、K成为电感器的中点。因此，该点的电位在振荡过程中不变动，与该点连接的MISFET M2及其内侧的M1具有的寄生电容(未图示)不会影响振荡频率。

[实施例4]

图6是表示在实施例4的半导体装置中构成振荡电路的开关元件和第2电容元件的剖面结构的示意图。实施例4是在半导体基板上形成图1所示的实施例1的振荡电路的半导体装置的实施例。实施例4的振荡电路的结构基本上与图1所示的实施例1的振荡电路的结构相同。另外，实施例4示出了在半导体基板上形成开关元件M21(相当于图1中的开关元件M1)和可变电容元件V2的一个具体示例。开关元件M21形成为半导体基板上的n型MISFET。

在图6中，n型MISFET M21形成于p阱PW21的表面上，p阱PW21被设于在p型基板PS21的表面上所设置的深n阱DNW21的表面上。在电感器L2的两端设置的引出部B和C分别与成为n型MISFETM21的漏极和源极的源极漏极部D21和S21连接。控制信号LCNT与n型MISFET M21的栅极电极连接。并且，p型基板PS21与接地电位连接，深n阱DNW21与电源电位VDD连接。另外，DNW21的电位不限于电源电位VDD，也可以取比p阱PW21高的任意的值。在此，如果与n型MISFET M21的栅极连接的控制信号LCNT的电压为n型MISFET M21的阈值电压以下，则M21截止，LC共振器的电感为L1、L2、L3之和。另一方面，如果LCNT的电压为阈值电压以上，则M21导通，LC共振器的电感为L1、L3之和。并且，源极漏极部S21和D21与p阱PW21之间形成pn结，并具有电容。该电容是S21-PW21之间以及D21-PW21之间的电容，但如果MISFET的源极-漏极对称，并把PW21的电压设为固定值，则也可以视为将两者的电容串联连接得到的电容位于S21-D21之间。该电容是通过p-n结而形成的，所以通过利用WCONT端子来改变PW21的电位，能够改变电容值。即，实质上能够发挥与图1所示的可变电容V2相同的作用。

[实施例5]

图7是实施例5的振荡电路的框图。在图7所示的实施例5的振荡电路中，电感元件(1A+1B)的第1部分1A和第2部分1B并联连接在OUTT端子和OUTB端子之间。并且，在第1部分1A的一端和另一端的中途设有引出部E，在第2部分1B的一端和另一端的中途设有引出部F。另外，开关元件M1和第2电容元件V2并联连接在引出部E和引出部F之间。开关元件M1是MISFET，第2电容元件V2是变容二极管。根据这种结构，形成由电感器L11～L13、L21～L23、电容元件V1、V2、开关元件M1构成的LC共振电路。在此，在开关元件M1截止时，第2电容元件V2的电容与图1所示的情况相同会影响到OUTT、OUTB的共振器的共振频率，但在开关元件M1导通时，该影响消失。即，与图1相同，能够通过开关的导通截止来同时切换电感和电容。另外，在该实施例中，优选电感元件1A+1B的形状及引出部E、F的位置是对称配置的，以使从OUTT端子和OUTB端子观察时的特性相同。

[实施例6]

图8是实施例6的振荡电路的框图。图8是在参照图7说明的实施例5的振荡电路的基础上，增加设于电感元件1A+1B的引出部的数量，并且增加并联连接的开关元件和电容元件的数量。在电感元件(1A+1B)的第1部分1A设有引出部H和I，在电感元件(1A+1B)的第2部分1B设有引出部J和K。另外，开关元件M1和第2电容元件V21并联连接在成对的引出部即引出部H和引出部K之间，开关元件M2和第2电容元件V22并联连接在成对的引出部即引出部I和引出部J之间。并且，在由MISFET构成的开关元件M1、M2的栅极连接有控制信号LCNT1和LCNT2。其他结构与其他实施例相同。根据上述结构，形成由电感器L11～L15、L21～L25、电容元件V1、V21、V22、开关元件M1、M2构成的LC共振电路。在此，示出了开关元件为两个即M1和M2的情况，但同样也能够制造具有三个以上的开关元件的结构。

在此，在开关元件M1、M2截止时，V21、V22的电容与图1所示的情况相同会影响到OUTT、OUTB的共振器的共振频率，但在M1导通时，V21的影响消失，在M2导通时，V22的影响消失。也能够使M1、M2双方导通，根据M1和M2的组合，能够实现四种电感和电容的状态。另外，在该实施例中，优选电感元件1A、1B的形状及引出部H和K以及I和J的位置都是对称配置的，以使从OUTT端子和0UTB端子观察时的特性相同。

以上对实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例的结构，当然包括本领域技术人员能够在本发明的范围内获得的各种变形、修改。

Claims (13)

1.一种共振型振荡电路，其特征在于，包括：

电感元件，连接在第1端子与第2端子之间；

放大电路，与所述电感元件并联地连接在所述第1端子与第2端子之间；

第1电容元件，连接在所述第1端子与第2端子之间；

一对引出部，被设置在所述电感元件的一端和另一端的中途；

开关元件，连接在所述一对引出部之间，在导通时使所述一对引出部之间短路；以及

第2电容元件，在所述一对引出部之间与所述开关元件并联连接。

2.根据权利要求1所述的共振型振荡电路，其特征在于，

所述电感元件包括在所述第1端子与所述第2端子之间并联连接的第1部分和第2部分。

3.根据权利要求1所述的共振型振荡电路，其特征在于，

所述电感元件和所述一对引出部被对称配置，以与所述开关元件是否导通无关地，从所述第1端子观察时的电特性和从所述第2端子观察时的电特性相互相同。

4.根据权利要求1所述的共振型振荡电路，其特征在于，

所述共振型振荡电路还包括：

多对引出部，分别成对的引出部被设置在所述电感元件的一端和另一端的中途；

多个开关元件，与所述多对引出部分别对应地设置，连接在分别对应的成对的引出部之间；以及

多个第2电容元件，与所述多对引出部及所述多个开关元件分别对应地设置，在分别对应的成对的引出部之间与对应的开关元件并联连接，

所述电感元件和所述多对引出部分别被对称配置，以与所述多个开关元件中的任一个是否导通无关地，从所述第1端子观察时的电特性和从所述第2端子观察时的电特性相互相同。

5.根据权利要求1所述的共振型振荡电路，其特征在于，

所述一对引出部中的一个引出部被设置于所述电感元件的末端。

6.根据权利要求2所述的共振型振荡电路，其特征在于，

所述一对引出部包括：

第1引出部，被设置在所述电感元件的所述第1部分的一端与另一端的中途；和

第2引出部，被设置在所述电感元件的所述第2部分的一端与另一端的中途。

7.根据权利要求2所述的共振型振荡电路，其特征在于，

所述共振型振荡电路还包括：

多对引出部，各成对的引出部具有被设置在所述电感元件的所述第1部分的一端与另一端的中途的第1引出部、和被设置在所述电感元件的所述第2部分的一端与另一端的中途的第2引出部；

多个开关元件，与所述多对引出部分别对应地设置，连接在分别对应的成对的引出部之间；以及

多个第2电容元件，与所述多对引出部及所述多个开关元件分别对应地设置，在分别对应的成对的引出部之间与对应的开关元件并联连接。

8.根据权利要求1所述的共振型振荡电路，其特征在于，

所述第1电容元件和第2电容元件中的至少一个电容元件的电容值可以改变。

9.一种半导体装置，其特征在于，

在半导体基板上形成有所述权利要求1～8中任一项所述的共振型振荡电路。

10.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于，

所述第2电容元件是形成于所述半导体基板的pn结电容。

11.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于，

所述开关元件是MISFET。

12.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于，

所述第2电容元件是形成于MISFET的源极漏极部的pn结电容。

13.根据权利要求12所述的半导体装置，其特征在于，

在半导体基板的表面上所设置的阱的表面形成所述MISFET，控制所述阱的电位，从而改变所述第2电容元件的电容值。

Images