JP2005333313A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はインダクタを有する半導体集積回路に関し、特に送信と受信を時分割で行う通信方式に用いられ、送信部と受信部の双方にインダクタを有する送受信回路に好適な半導体集積回路に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit having an inductor, and more particularly to a semiconductor integrated circuit suitable for a transmission / reception circuit that is used in a communication system that performs transmission and reception in a time division manner and that has an inductor in both a transmission unit and a reception unit.
PHSや携帯電話の普及により、半導体集積回路による無線通信分野の技術開発が急速に進んでいる。その中で回路の小型化、低消費電力化は特に市場から望まれており、トランジスタの微細化、回路構成の工夫など様々な努力が行われている。 With the spread of PHS and mobile phones, technological development in the field of wireless communication using semiconductor integrated circuits is rapidly progressing. Among them, miniaturization of circuits and reduction of power consumption are particularly desired from the market, and various efforts such as miniaturization of transistors and ingenuity of circuit configurations have been made.
図3に一般的な無線送受信回路100を示す。無線送受信回路100はアンテナ101、受信部102、送信部103で構成されており、受信部102と送信部103の間には双方の信号が混信しないように、デュプレックスと呼ばれる送受信切替え機能が設けられている。
FIG. 3 shows a general wireless transmission /
デュプレックスの方式には時分割デュプレックスと周波数デュプレックスがあり、図3は時分割デュプレックスの例である。時分割デュプレックスは、受信部102と送信部103をスイッチ104によって切替え、同じ周波数帯をそれぞれ半分の時間ずつ使用する。スイッチ104の切替えは非常に高速に行われるため、通信者は切替えが行われていることに気づかない。一方、周波数デュプレックスは送受信に異なる周波数を用いるものであり、送信用周波数と受信用周波数はバンドパスフィルタで分離される。どちらのデュプレックス方式を用いるかは無線規格によって決っており、例えばDigital European Cordless Telephone (DECT)規格は時分割デュプレックス方式を採用している。
Duplex methods include time division duplex and frequency duplex, and FIG. 3 shows an example of time division duplex. In the time division duplex, the
通信回路の高周波化やトランジスタの微細化にともなって、受信部102、送信部103中の個々の回路には多くのインダクタ素子105が用いられるようになってきた(例えば、特許文献1)。図4、図5にそれぞれ典型的な増幅回路と発振回路を示す。
With the increase in the frequency of communication circuits and the miniaturization of transistors, many inductor elements 105 have been used in individual circuits in the
図4は電流源118を中心にして、二つのトランジスタ115a、115bを負荷インダクタ117a、117bに接続した差動型増幅器110であり、整合用インダクタ116a、116bと負荷インダクタ117a、117bの二種類のインダクタを用いている。整合用インダクタ116a、116bは回路の高周波化に伴って用いられるようになり、数GHz程度の周波数帯で一般的に用いられている。負荷インダクタ117a、117bは回路の低電源電圧化に伴って用いられるようになり、出力端子114a、114bの中心電圧が正電源電圧になるので、負荷として抵抗を用いるよりも電圧に余裕をもたせることができる。
FIG. 4 shows a
図5は電流源128を中心に、二つのトランジスタ124a、124bをたすき掛けに配線し、さらにそれぞれを二つの共振器125a、125bに接続したクロスカップル型発振器120である。共振器125a、125bは、インダクタ126a、126bとコンデンサ127a、127bを並列に接続したLC共振器であり、クロスカップル型発振器120はこの共振器の共振周波数で発振する。
FIG. 5 shows a
上述の図3に示す受信部102には、LNAやLOバッファ等、図4の差動型増幅器を基本とする増幅器が多く用いられ、LO用の発振器として図5のクロスカップ型発振器を基本とする発振器が用いられる。同様に送信部103にもバッファアンプやパワーアンプ等、図4の差動型増幅器を基本とする増幅器が用いられ、変調信号発生用に図5のクロスカップ型発振器を基本とする発振器が用いられる。
In the
なお、数GHzの周波数帯では、インダクタ素子としてスパイラルインダクタが用いられている。
ところで、スパイラルインダクタはトランジスタ素子に比べ、半導体基板上で非常に大きな面積を必要とする。そのため、上述のように多くのインダクタを用いるとチップ面積が大きくなり回路の小型化の妨げになる。本発明は、受信部と送信部のように複数の回路部を時分割でデュプレックスしている半導体集積回路において、インダクタを複数の回路部で共有することによってインダクタの数を減らし、半導体集積回路の小型化を図ることを目的とする。 Incidentally, the spiral inductor requires a very large area on the semiconductor substrate as compared with the transistor element. For this reason, if many inductors are used as described above, the chip area increases, which hinders miniaturization of the circuit. The present invention reduces the number of inductors in a semiconductor integrated circuit in which a plurality of circuit units are duplexed in a time division manner, such as a receiving unit and a transmitting unit, by sharing the inductors among the plurality of circuit units. The purpose is to reduce the size.
上記目的を達成するため、本願請求項1に係る発明は、半導体集積回路において、それぞれが時分割で動作する複数の回路と、上記複数の回路が共有するインダクタと、上記複数の回路と上記インダクタの接続を切り替えるスイッチとを有し、上記複数の回路のうち動作している回路と上記インダクタとを上記スイッチにより接続することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit including a plurality of circuits each operating in a time division manner, an inductor shared by the plurality of circuits, the plurality of circuits, and the inductor. And the inductor is connected to the operating circuit of the plurality of circuits by the switch.
請求項2に係る発明は、請求項1記載の半導体集積回路において、上記時分割で動作する複数の回路が、受信回路および送信回路であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor integrated circuit according to the first aspect, the plurality of circuits operating in time division are a reception circuit and a transmission circuit.
請求項3に係る発明は、請求項1または2いずれか記載の半導体集積回路において、上記共有するインダクタは、異なるインダクタンス値を選択して、上記複数の回路のうち動作している回路に接続を切り替えるスイッチを有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor integrated circuit according to the first or second aspect, the shared inductor selects a different inductance value and is connected to an operating circuit among the plurality of circuits. It has the switch to switch, It is characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、複数の回路部を時分割でデュプレックスしている半導体集積回路において、インダクタを共有することによってインダクタの数を減らし半導体集積回路を小型化することができる。特に、送信回路と受信回路を時分割する送受信回路では、インダクタの専有面積が大きく、共有によるインダクタの数を減らすことによる半導体集積回路の小型化の効果は大きい。インダクタとしてインダクタンス値を可変することができるインダクタを用いれば、所望のインダクタンス値を設定でき、半導体集積回路の特性向上を図ることができる。 According to the present invention, in a semiconductor integrated circuit in which a plurality of circuit units are duplexed in a time-sharing manner, the number of inductors can be reduced and the semiconductor integrated circuit can be reduced in size by sharing the inductors. In particular, in the transmission / reception circuit that time-divides the transmission circuit and the reception circuit, the area occupied by the inductor is large, and the effect of downsizing the semiconductor integrated circuit by reducing the number of shared inductors is great. If an inductor whose inductance value can be varied is used as the inductor, a desired inductance value can be set, and the characteristics of the semiconductor integrated circuit can be improved.
本発明は、時間を分割して動作する複数の回路とインダクタとを、スイッチにより切り替え、インダクタを共有する構成としている。以下、本発明の実施例について説明する。 In the present invention, a plurality of circuits that operate by dividing time and an inductor are switched by a switch and the inductor is shared. Examples of the present invention will be described below.
図1に本発明の実施例の無線送受信回路の説明図を示す。本発明の無線送受信回路1は、アンテナ2、受信部3、送信部4、受信部3と送信部4で共有されるインダクタ9a、9b及びスイッチ5、6a、6b、7a、7b、8a、8bで構成されている。受信部3と送信部4は、時分割でデュプレックスされており、切替えはスイッチ5で行う。スイッチ5が受信部3側に接続しているとき、それと同期してスイッチ6a、6bが受信部3側に接続し、スイッチ7a、7bがON状態、スイッチ8a、8bがOFF状態となる。その結果、インダクタ9a、9bは受信部3に接続されて、受信部3側のインダクタとして動作することになる。逆にスイッチ5が送信部4側に接続しているときは、それと同期してスイッチ6a、6bが送信部4側に接続し、スイッチ7a、7bがOFF状態、スイッチ8a、8bがON状態となる。その結果、インダクタ9a、9bは送信部4に接続されて、送信部4側のインダクタとして動作する。受信部3、送信部4は時分割されているので、インダクタ9a、9bを共有することによる混信は起こらない。なお図1では、共有するインダクタの数が2つの場合について示しているが、インダクタの数は1つでもそれ以上でも良い。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a wireless transmission / reception circuit according to an embodiment of the present invention. The wireless transmission /
図1に示す無線送受信回路では、インダクタ9のインダクタンス値を受信部3側と送信部4側とで、異なるようにしている。図2にインダクタンス値を可変することができるインダクタ9の一例を示す。インダクタンス値を可変にできるインダクタ9は、例えば半導体基板上にスパイラル状の第1の配線層10と引出し配線用の第2の配線層11a、11bおよびスイッチ12から構成されており、第2の配線層11a、11bで形成された二つの引出し配線がそれぞれ、スイッチ12の端子13a(図1の7a、7bに相当)、端子13b(図1の8a、8bに相当)に接続されている。また、第1の配線層10と第2の配線層11a、11bは貫通孔 14で接続されている。端子13a、端子13bをスイッチ12で切り替えることでインダクタ9のインダクタンス値を変化させることができる。図2の例では、スパイラル状の導体の巻き数が約2.5ターンであるため、スイッチ12を端子13aに切り替えると、約2.5ターンのインダクタとなる。スイッチ12を端子13bに切り替えると、ほぼ内周側に位置する1ターン部分を無効とすることができ、全体として約1.5ターンのインダクタとして使用することができる。以上のように、スイッチ12の切り替えによってインダクタンス値を変えることができる。
In the wireless transmission / reception circuit shown in FIG. 1, the inductance value of the inductor 9 is made different between the
このように所望のインダクタンス値を設定することができるインダクタを用いれば、受信部3と接続するインダクタのインダクタンス値と、送信部4と接続するインダクタのインダクタンス値を個別に設定でき、無線送受信回路の特性向上を図ることができる。なお、同一のインダクタンス値のインダクタを切替え接続しても良いことは言うまでもない。
If an inductor capable of setting a desired inductance value is used in this way, the inductance value of the inductor connected to the receiving
1: 無線送受信回路、2: アンテナ、3: 受信部、4: 送信部、5、6、8: スイッチ、9: インダクタ、10: 第1の配線層、11: 第2の配線層、12: スイッチ、13: 端子、14: 貫通孔、100: 無線送受信回路、101: アンテナ、102: 受信部、103: 送信部、104: スイッチ、105: インダクタンス素子、110: 差動型増幅器、111: 正電源、112: 負電源、113: 入力端子、114: 出力端子、115: トランジスタ、116: 整合用インダクタ、117: 負荷インダクタ、120: クロスカップル型発振器、121: 正電源、122: 負電源、123: 出力端子、124: トランジスタ、125: 共振器、126: インダクタ、127: コンデンサ 1: wireless transmission / reception circuit, 2: antenna, 3: reception unit, 4: transmission unit, 5, 6, 8: switch, 9: inductor, 10: first wiring layer, 11: second wiring layer, 12: Switch: 13: Terminal, 14: Through-hole, 100: Radio transceiver circuit, 101: Antenna, 102: Receiver, 103: Transmitter, 104: Switch, 105: Inductance element, 110: Differential amplifier, 111: Positive Power supply, 112: Negative power supply, 113: Input terminal, 114: Output terminal, 115: Transistor, 116: Inductor for matching, 117: Load inductor, 120: Cross-coupled oscillator, 121: Positive power supply, 122: Negative power supply, 123 : Output terminal, 124: transistor, 125: resonator, 126: inductor, 127: capacitor
Claims (3)
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the shared inductor includes a switch that selects a different inductance value and switches a connection to an operating circuit among the plurality of circuits. A semiconductor integrated circuit.
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Cited By (2)
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US7877063B2 (en) | 2005-04-08 | 2011-01-25 | Panasonic Corporation | High-frequency amplifier, and transmission/reception system |
US9735732B1 (en) | 2016-06-09 | 2017-08-15 | International Business Machines Corporation | Coupled oscillators |
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2004
- 2004-05-19 JP JP2004148762A patent/JP2005333313A/en active Pending
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