JP2005109618A - 通信用半導体集積回路および携帯端末システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 発振周波数帯を切り替え可能なVCO(11)と可変分周回路(12)と位相比較回路(15)とループフィルタ(17)を含むPLLループにおいて、開ループ状態で所定の固定電圧を印加可能にする切替えスイッチ(18)と、基準信号に対する可変分周回路の出力の位相の進みまたは遅れを判別する判別回路(22)と、該判別回路の出力に基づいてVCOの周波数帯を切り替える信号を生成する自動バンド切り替え回路(23)と、信号の遅延に基づく位相判別におけるずれを補償するようなオフセットを与えるオフセット付与回路(25)と、該オフセット付与回路に対する情報を設定するレジスタ(24)を設け、2分探査方式でVCOの周波数帯を切り替えながら最適な周波数帯を見つけそれに上記オフセットを加えて使用周波数帯を決定するようにした。
【選択図】 図1
Description
この発明のさらに他の目的は、部品点数が少なく小型化が可能であるとともに、最大通話可能時間や最大待ち受け時間を長くすることができる携帯電話機その他の無線通信システムを提供することにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添附図面から明らかになるであろう。
すなわち、発振周波数帯を切り替え可能なVCOと可変分周回路とループフィルタと位相比較回路を含むPLLループにおいて、開ループ状態で所定の固定電圧をVCOへ印加可能にする切替えスイッチと、所定の周波数の基準信号に対する上記可変分周回路の出力の位相の進みまたは遅れを判別する判別回路と、該判別回路の出力に基づいてVCOの周波数帯を切り替える信号を生成する自動バンド切り替え回路と、信号の遅延に基づく位相判別におけるずれを補償するようなオフセットを与えるオフセット付与回路と、該オフセット付与回路におけるオフセット量を示す情報を設定するレジスタを設け、2分探査方式でVCOの周波数帯を切り替えながら最適な周波数帯を見つけそれに上記オフセットを加えて使用周波数帯を決定するようにしたものである。
すなわち、本発明に従うと、VCOを多バンド構成にしたことにより広い周波数範囲に亘って高精度で発振動作することができるとともに、多バンド化によりVCOの制御感度を下げることができるためPLLループがノイズの影響を受けにくくなるとともに、抵抗値を大きくして容量値を小さくしても抵抗素子で発生する熱雑音の影響を受けにくいためループフィルタを含めてPLLを半導体チップに内蔵させることが容易になる。
図1には、外部からの設定周波数情報に基づいてVCOの使用バンドを自動的に選択する機能を備えた本発明に係るPLL回路の一実施例が示されている。
この実施例のPLL回路は、電圧制御発振回路(VCO)11と、該VCO11の発振信号φ0を1/Nに分周する可変分周回路12と、26MHzのような基準発振信号φrを生成する基準発振回路13からの発振信号φrを分周する固定分周回路14と、前記可変分周回路12と固定分周回路14で分周された信号φ1,φr'の位相差を検出する位相比較回路15と、検出された位相差に応じた充電電流または放電電流を生成するチャージポンプ16と、該チャージポンプ16の出力電流に応じた電圧を生成するループフィルタ17とを備え、該ループフィルタ17で平滑された電圧が発振制御電圧Vtとして前記VCO11にフィードバックされるように構成されている。
この実施例のVCOはLC共振型発振回路であり、ソースが共通接続されかつ互いにゲートとドレインとが交差結合された一対のNチャネルMOSトランジスタM1,M2と、該トランジスタM1,M2の共通ソースと接地点GNDとの間に接続された定電流源I0と、各トランジスタM1,M2のドレインと電源電圧端子Vccとの間にそれぞれ接続されたインダクタL1,L2と、上記トランジスタM1,M2のドレイン端子間に直列に接続されたバラクタ・ダイオードなどからなる可変容量素子Cv1,Cv2と、トランジスタM1,M12のドレイン端子間に直列に接続された容量C11−スイッチSW1−容量C12と、これらと並列に接続されたC21−SW2−C22,C31―SW3−C32,……C81−SW8−C82とから構成されている。
外部より制御回路26に対して発振周波数の切替えを指示する信号OFCが供給されると、制御回路26から、PLLループ上の切替えスイッチ18を固定電圧VDC側に切り替えるスイッチ切替え信号SCと周波数カウンタ21をリセットさせる信号RTが出力されるとともに、外部から供給された可変分周回路12の分周比「N」が可変分周回路12に設定される(タイミングt1)。この分周比が発振周波数情報に相当する。切替えスイッチ18が固定電圧VDC側に切り替えられると、この固定電圧VDCが制御電圧VtとしてVCO11に供給され、VCOはその固定電圧VDCに応じた周波数で発振を開始する。
位相進み遅れ判別回路22により可変分周回路12の出力パルスφ1の立ち上がりが固定分周回路14の出力パルスφr'の立ち上がりよりも進んでいるか遅れているか判別する実施例の自動バンド選択回路においては、可変分周回路12と固定分周回路14のリセット動作にずれがない場合には、図5(A)に示すように、リセット信号RESによるリセット時に固定分周回路14の出力パルスφr'の立ち上がりと可変分周回路12の出力パルスφ1の立ち上がりとが一致しているため、2.5μs後に行なわれる位相が進んでいるか遅れているかの判別を正確に行なうことができる。
受信系回路は、受信信号を増幅するロウノイズアンプ211と、高周波用発振回路(RFVCO)で生成された発振信号φRFとロウノイズアンプ211で増幅された受信信号とを合成することで復調およびダウンコンバートを行なうミキサ212と、復調されたI,Q信号をそれぞれ増幅してベースバンド回路300へ出力する高利得増幅部(PGA)213などからなる。
12 可変分周回路
13 基準発振回路
14 固定分周回路
15 位相比較回路
16 チャージポンプ
17 ループフィルタ
18 切替えスイッチ
19 レベル変換回路
20 自動バンド選択回路
24 オフセット設定用レジスタ
25 オフセット付与回路(加算回路)
100 送受信用アンテナ
110 送受信切り替え用のスイッチ
120 フィルタ
130 高周波電力増幅回路
200 高周波IC
211 ロウノイズアンプ
212 復調&ダウンコンバート用ミキサ
213 高利得増幅回路
232 変調&アップコンバート用ミキサ
260 制御回路
300 ベースバンド回路
Claims (19)
- 複数の周波数帯で発振動作可能に構成された発振回路と、該発振回路の出力信号を指定された分周比で分周する可変分周回路と、所定の周波数を有する基準信号を所定の分周比で分周する固定分周回路と、前記可変分周回路の出力信号の位相と前記固定分周回路の出力信号の位相とを比較して位相差を検出する位相比較回路と、該位相比較回路の出力に応じた電圧を生成するループフィルタとを含み、該ループフィルタにより生成された電圧により前記発振回路の発振周波数を制御するループを備えた通信用半導体集積回路であって、
前記ループを開いた状態で前記発振回路に所定のレベルの固定電位を制御電圧として供給可能な切替え手段と、該切替え手段により前記固定電位を前記発振回路に供給した状態で前記可変分周回路の出力信号の位相と前記固定分周回路の出力信号の位相とを比較して前記発振回路の発振周波数帯を選択するバンド選択回路と、前記可変分周回路と前記固定分周回路のリセット解除のタイミングのずれにより誤った発振周波数帯が選択されるのを防止するため前記選択された発振周波数帯に対してそれとは異なる発振周波数帯を選択させるような値を設定可能なレジスタとを有することを特徴とする通信用半導体集積回路。 - 前記バンド選択回路は、前記可変分周回路の出力信号の位相と前記固定分周回路の出力信号の位相とを比較することで選択された前記発振回路の発振周波数帯を示す信号に前記レジスタに設定された値を示す信号を加えて最終的な選択周波数帯を指定する信号を生成するオフセット付与回路を有することを特徴とする請求項1に記載の通信用半導体集積回路。
- 前記バンド選択回路は、前記可変分周回路の出力信号の位相と前記固定分周回路の出力信号の位相との比較と、その比較結果による選択周波数の変更とを繰り返し実行して2分探査方式で最終的な選択周波数帯を選択することを特徴とする請求項1または2に記載の通信用半導体集積回路。
- 前記ループフィルタは容量素子と抵抗素子とからなり、それらの容量素子と抵抗素子は前記発振回路と可変分周回路と固定分周回路と位相比較回路を構成する素子が形成された半導体チップと同一の半導体チップ上に形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の通信用半導体集積回路。
- 前記可変分周回路の少なくとも初段回路はバイポーラ・トランジスタにより、また前記固定分周回路はCMOS回路により構成され、前記可変分周回路に供給されるリセット信号のレベルを変換するレベル変換回路を有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の通信用半導体集積回路。
- 前記可変分周回路と前記固定分周回路は一部の回路を共用していることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の通信用半導体集積回路。
- 前記可変分周回路と前記固定分周回路はこれらをリセット状態にするリセット信号を出力する回路からの距離が異なることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の通信用半導体集積回路。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の通信用半導体集積回路と、送受信データのベースバンド処理を行なうベースバンド回路とからなり、前記レジスタに設定される値が前記ベースバンド回路から前記通信用半導体集積回路に供給されるようにされていることを特徴とする携帯端末システム。
- 前記可変分周回路の分周比を指定する値が前記ベースバンド回路から前記通信用半導体集積回路に供給されるようにされていることを特徴とする請求項8に記載の携帯端末システム。
- 複数の周波数帯で発振動作可能に構成された発振回路と、該発振回路の出力信号を指定された分周比で分周する可変分周回路と、所定の周波数を有する基準信号を所定の分周比で分周する固定分周回路と、前記可変分周回路の出力信号の位相と前記固定分周回路の出力信号の位相とを比較して位相差を検出する位相比較回路と、該位相比較回路の出力に応じた電圧を生成するループフィルタとを含み、該ループフィルタにより生成された電圧により前記発振回路の発振周波数を制御するループを備えた通信用半導体集積回路における使用バンドの選択方法であって、
前記ループを開いた状態で前記発振回路に所定レベルの電位を制御電圧として供給し、該電位を前記発振回路に供給した状態で前記可変分周回路の出力信号の位相と前記固定分周回路の出力信号の位相との比較とその比較結果による選択と周波数の変更とを繰り返し実行して2分探査方式で周波数帯を選択した後、前記可変分周回路と前記固定分周回路のリセット解除のタイミングのずれにより誤った発振周波数帯が選択されるのを防止するため所定の値を付与して前記選択された発振周波数帯に対してそれとは異なる発振周波数帯を使用する周波数帯として選択してから、前記ループを開状態から閉状態に移行させることを特徴とする使用バンドの選択方法。 - 複数の周波数帯で発振動作可能に構成された発振回路と、該発振回路の出力信号を分周する第1の分周回路と、所定の信号を分周する第2の分周回路と、前記第1の分周回路の出力信号の位相と前記第2の分周回路の出力信号の位相とを比較して位相差を検出する位相比較回路と、該位相比較回路の出力に応じた電圧を生成するループフィルタと、該ループフィルタにより生成された電圧により前記発振回路の発振周波数を制御するループとを備えた通信用半導体集積回路であって、
前記ループを開いた状態で前記発振回路に所定レベルの電位を制御電圧として供給可能な切替え手段と、前記電位が前記発振回路に供給されている状態で前記第2の分周回路の出力信号の位相と前記第1の分周回路の出力信号の位相とを比較して前記発振回路の発振周波数帯を特定するバンド特定回路と、前記バンド特定回路により特定された発振周波数帯に対してそれとは異なる発振周波数帯を、前記発信回路の発信周波数帯として選択させるような値を設定可能なレジスタとを有することを特徴とする通信用半導体集積回路。 - 前記バンド特定回路は、前記第1の分周回路の出力信号の位相と前記第2の分周回路の出力信号の位相とを比較することで特定された前記発振回路の発振周波数帯を示す信号を出力し、前記発振回路の発振周波数帯を示す前記信号に前記レジスタに設定された値を示す信号を加えることにより、選択されるべき前記周波数帯を指定する信号を生成するオフセット付与回路を有することを特徴とする請求項11に記載の通信用半導体集積回路。
- 前記バンド特定回路は、前記第1の分周回路の出力信号の位相と前記第2の分周回路の出力信号の位相との比較と、その比較結果による特定と、周波数の変更とを繰り返し実行して2分探査方式で前記周波数帯の特定を行うことを特徴とする請求項11または12に記載の通信用半導体集積回路。
- 前記ループフィルタは容量素子と抵抗素子とを有し、前記容量素子と前記抵抗素子は、前記発振回路と前記第1の分周回路と前記第2の分周回路と前記位相比較回路に含まれている素子が形成された半導体チップと同一の半導体チップに形成されていることを特徴とする請求項11ないし13のいずれかに記載の通信用半導体集積回路。
- 前記第1の分周回路の少なくとも初段回路はバイポーラ・トランジスタにより、また前記第2の分周回路はCMOS回路により構成され、前記第1の分周回路に供給されるリセット信号のレベルを変換するレベル変換回路を有することを特徴とする請求項11ないし14のいずれかに記載の通信用半導体集積回路。
- 前記第1の分周回路と前記第2の分周回路は一部の回路を共用していることを特徴とする請求項11ないし15のいずれかに記載の通信用半導体集積回路。
- 前記第1の分周回路と前記第2の分周回路は、これらをリセット状態にするリセット信号を出力する回路からの距離が異なることを特徴とする請求項11ないし14のいずれかに記載の通信用半導体集積回路。
- 請求項11〜17のいずれかに記載の通信用半導体集積回路と、送受信データのベースバンド処理を行なうベースバンド回路とを具備し、前記レジスタに設定される値が前記ベースバンド回路から前記通信用半導体集積回路に供給されるようにされていることを特徴とする携帯端末システム。
- 前記第1の分周回路の分周比を指定する値が前記ベースバンド回路から前記通信用半導体集積回路に供給されるようにされていることを特徴とする請求項18に記載の携帯端末システム。
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