JP2006032805A - Voltage control oscillation circuit and semiconductor integrated device and wireless communication device using the circuit - Google Patents

Voltage control oscillation circuit and semiconductor integrated device and wireless communication device using the circuit Download PDF

Info

Publication number
JP2006032805A
JP2006032805A JP2004212358A JP2004212358A JP2006032805A JP 2006032805 A JP2006032805 A JP 2006032805A JP 2004212358 A JP2004212358 A JP 2004212358A JP 2004212358 A JP2004212358 A JP 2004212358A JP 2006032805 A JP2006032805 A JP 2006032805A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shaped coil
oscillation circuit
transistor
shaped
voltage controlled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004212358A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Masuoka
秀昭 桝岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2004212358A priority Critical patent/JP2006032805A/en
Publication of JP2006032805A publication Critical patent/JP2006032805A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage control oscillation circuit desirable for integration on the same chip because it rarely malfunctions for noise and to provide a semiconductor integrated device and a wireless communication device that employ the above oscillation circuit. <P>SOLUTION: This voltage control oscillation circuit comprises an 8-shaped coil 13 connecting in series the looped coils 11 and 12 so that they can form a point symmetry, a capacitor 16 with variable capacitance diodes 14 and 15 connected to the 8-shaped coil 13 in parallel and a differential amplifier 19 having transistors 17 and 18. The 8-shaped coil 13, capacitor 16 and differential amplifier 19 are positioned symmetrically so that the induced noise arising on the 8-shaped coil 13 will be an in-phase noise for the input terminal of the differential amplifier 19. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電圧制御発振回路に係り、特にノイズによる誤動作の少ない電圧制御発振回路およびそれを用いた半導体集積装置、無線通信装置に関する。   The present invention relates to a voltage controlled oscillation circuit, and more particularly to a voltage controlled oscillation circuit with less malfunction due to noise, a semiconductor integrated device using the voltage controlled oscillation circuit, and a wireless communication device.

携帯電話に代表される移動体通信端末等の無線通信装置は、RF(無線周波)信号処理部に外部からの印加電圧により発振周波数が可変できる電圧制御発振回路(VCO:Voltage Controlled Oscillator)を有している。   A wireless communication device such as a mobile communication terminal typified by a mobile phone has a voltage controlled oscillator (VCO) in which an oscillation frequency can be varied by an externally applied voltage in an RF (radio frequency) signal processing unit. is doing.

電圧制御発振回路には、無線通信装置の小型化のために、高密度実装時に周囲の電磁界との結合が最小限に抑えられることが要求される。   The voltage-controlled oscillation circuit is required to minimize the coupling with the surrounding electromagnetic field during high-density mounting in order to reduce the size of the wireless communication device.

従来、電圧制御発振回路として、コイルと印加電圧に応じて容量が可変できる容量可変ダイオードとトランジスタが基板に集積されたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a voltage controlled oscillation circuit is known in which a coil, a variable capacitance diode whose capacitance can be changed according to an applied voltage, and a transistor are integrated on a substrate (for example, see Patent Document 1).

特許文献1に開示された無線通信装置に用いられる電圧制御発振回路は、支持基板上にプリント配線により互いに左右反転したループ状の直列接続されたコイルが形成され、半導体基板上にコイル以外の素子、例えばコンデンサやトランジスタ等が形成されている。 コイルとコンデンサおよびトランジスタは、半導体チップの裏面に形成されたバンプをプリント配線上に当接することにより電気的接続されている。   In the voltage controlled oscillation circuit used in the wireless communication device disclosed in Patent Document 1, looped series-connected coils that are reversed from each other by printed wiring are formed on a support substrate, and elements other than the coil are formed on the semiconductor substrate. For example, a capacitor, a transistor, or the like is formed. The coil, the capacitor, and the transistor are electrically connected by bringing a bump formed on the back surface of the semiconductor chip into contact with the printed wiring.

然しながら、特許文献1に開示された互いに左右反転した形状のコイルを直列接続したコイルは、2つのコイルの同相接続となるので、コイルには外部からの電磁波や他の回路を流れる高周波電流による電磁界と結合した誘導ノイズが発生し易い。その結果、電圧制御発振回路には誘導ノイズによりスプリアスが発生し、発振周波数が変動すると言う問題がある。特に、共振周波数に近い周波数のノイズにより、発振周波数の揺らぎが大きくなる。   However, the coil disclosed in Patent Document 1 in which the coils of the left and right reversed shapes are connected in series is in-phase connection of the two coils. Therefore, the coil has electromagnetic waves caused by external electromagnetic waves and high-frequency currents flowing through other circuits. Inductive noise coupled with the field is likely to occur. As a result, the voltage controlled oscillation circuit has a problem that spurious is generated by induction noise and the oscillation frequency fluctuates. In particular, fluctuations in the oscillation frequency increase due to noise having a frequency close to the resonance frequency.

また、電圧制御発振回路自体が発生した高周波電流により、周辺回路に影響を及ぼす恐れがあるので、電圧制御発振回路と周辺回路、例えば高周波信号処理回路等を1チップに集積するのが難しくなるという問題がある。   In addition, since the high frequency current generated by the voltage controlled oscillation circuit itself may affect the peripheral circuit, it is difficult to integrate the voltage controlled oscillation circuit and the peripheral circuit such as a high frequency signal processing circuit on one chip. There's a problem.

従って、電圧制御発振回路を搭載した基板をシールドされた筐体に収納する必要があるので、装置の小型化が難しいという問題がある。
特開2002−252324号公報(4−6頁、図1)
Therefore, since it is necessary to store the substrate on which the voltage controlled oscillation circuit is mounted in a shielded casing, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the apparatus.
JP 2002-252324 A (page 4-6, FIG. 1)

本発明は、ノイズによる誤動作が少ない電圧制御発振回路およびそれを用いた半導体集積装置、無線通信装置を提供する。   The present invention provides a voltage controlled oscillation circuit that is less likely to malfunction due to noise, a semiconductor integrated device, and a wireless communication device using the voltage controlled oscillation circuit.

上記目的を達成するために、本発明の一態様の電圧制御発振回路は、ループ状コイルが互いに点対称になるように直列接続された8の字状コイルと、一方のアノードが前記8の字状コイルの一端に接続され、他方のアノードが前記8の字状コイルの他端に接続され、カソードが共通接続された可変容量ダイオードと、一方のトランジスタのコレクタが他方のトランジスタのベースおよび前記8の字状コイルの一端に接続され、前記他方のトランジスタのコレクタが前記一方のトランジスタのベースおよび前記8の字状コイルの他端に接続され、エミッタが共通接続された差動アンプとを有することを特徴としている。   In order to achieve the above object, a voltage controlled oscillation circuit according to an aspect of the present invention includes an eight-shaped coil connected in series so that loop-shaped coils are point-symmetric with each other, and one anode having the eight-shaped coil. A variable capacitance diode connected to one end of the coil, the other anode connected to the other end of the 8-shaped coil, and the cathode connected in common; the collector of one transistor is the base of the other transistor and the 8 A differential amplifier that is connected to one end of the U-shaped coil, the collector of the other transistor is connected to the base of the one transistor and the other end of the 8-shaped coil, and the emitter is commonly connected. It is characterized by.

また、本発明の他の態様の電圧制御発振回路は、ループ状コイルが互いに点対称になるように直列接続された第1の8の字状コイルと、一方のアノードが前記第1の8の字状コイルの一端に接続され、他方のアノードが前記第1の8の字状コイルの他端に接続され、カソードが共通接続された可変容量ダイオードと、ループ状コイルが、互いに点対称になるように直列接続された第2の8の字状コイルと、一方のトランジスタのコレクタが他方のトランジスタのベースおよび前記第2の8の字状コイルの一端に接続され、前記他方のトランジスタのコレクタが前記一方のトランジスタのベースおよび前記第2の8の字状コイルの他端に接続され、エミッタが共通接続された差動アンプとを具備し、前記第1および第2の8の字状コイルが電磁誘導により互いに結合していることを特徴としている。   The voltage controlled oscillation circuit according to another aspect of the present invention includes a first eight-shaped coil connected in series so that the loop coils are point-symmetric with each other, and one anode of the first eight-shaped coil. A variable capacity diode connected to one end of the letter-shaped coil, the other anode connected to the other end of the first eight-shaped coil, and the cathode connected in common, and the loop-shaped coil are point-symmetric with each other. And the collector of one transistor is connected to the base of the other transistor and one end of the second 8-shaped coil, and the collector of the other transistor is A differential amplifier connected to the base of the one transistor and the other end of the second 8-shaped coil and having an emitter connected in common, wherein the first and second 8-shaped coils are electromagnetic It is characterized in that it is bound to one another by guide.

本発明によれば、ループ状コイルが互いに点対称になるように直列接続された8の字状コイルを差動アンプに接続したので、外部からの電磁界による誘導ノイズは差動アンプの入力端に対して同相ノイズとすることができる。   According to the present invention, since the 8-shaped coils connected in series so that the loop-shaped coils are point-symmetric with each other are connected to the differential amplifier, inductive noise due to an external electromagnetic field is generated at the input end of the differential amplifier. Can be in-phase noise.

その結果、同相ノイズは互いに打ち消しあうので、電圧制御発振回路の発振周波数の安定性が向上する。従って、外部ノイズの影響を受けない高精度な無線通信装置を提供することができる。   As a result, the common-mode noise cancels each other, so that the stability of the oscillation frequency of the voltage controlled oscillation circuit is improved. Therefore, it is possible to provide a highly accurate wireless communication device that is not affected by external noise.

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1乃至図3は本発明の実施例1に係る電圧制御発振回路を示す図で、図1は半導体基板上に集積された電圧制御発振回路の平面図、図2はその等価回路を示す回路図、図3はその断面図で、図3(a)は図1のA−A線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図、図3(b)は図1のB−B線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図である。   1 to 3 are diagrams showing a voltage controlled oscillation circuit according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a plan view of the voltage controlled oscillation circuit integrated on a semiconductor substrate, and FIG. 2 is a circuit showing an equivalent circuit thereof. 3 is a cross-sectional view thereof, FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 and viewed in the direction of the arrow, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. It is sectional drawing which cut | disconnected along and was seen in the arrow direction.

図1に示すように、本実施例の半導体基板上に集積された電圧制御発振回路10は、ループ状のコイル11、12が互いに点対称になるように直列接続された8の字状コイル13と、8の字状コイル13に並列接続され、可変容量ダイオード14、15がカソードが対向するように直列接続されたキャパシタ16と、8の字状コイル13とキャパシタ16の並列共振回路の出力を増幅するトランジスタ17、18が襷がけに接続された差動アンプ19を有している。   As shown in FIG. 1, the voltage controlled oscillation circuit 10 integrated on the semiconductor substrate of the present embodiment has an 8-shaped coil 13 connected in series so that the loop-shaped coils 11 and 12 are point-symmetric with each other. And a capacitor 16 connected in parallel to the figure-shaped coil 13 and the variable capacitance diodes 14 and 15 connected in series so that the cathodes face each other, and the output of the parallel resonance circuit of the figure-shaped coil 13 and the capacitor 16 Transistors 17 and 18 to be amplified have a differential amplifier 19 connected to the edge.

8の字状コイル13は、ループ状コイル11と、コイル11の一端を回転中心としてコイル11を180度回転して得られるループ状コイル12とが回転中心で直列に接続されている。矢印a、bは、ある時刻にループ状コイル11、12に流れる電流の向きを示している。   In the figure-shaped coil 13, a loop-shaped coil 11 and a loop-shaped coil 12 obtained by rotating the coil 11 180 degrees around one end of the coil 11 are connected in series at the rotation center. Arrows a and b indicate the direction of current flowing in the loop coils 11 and 12 at a certain time.

可変容量ダイオード14、15はB−B線に対して離間対向して線対称に配置され、トランジスタ17、18は可変容量ダイオード14、15の間に近接して線対称に配置されている。   The variable capacitance diodes 14 and 15 are arranged in line symmetry so as to be opposed to each other with respect to the line BB, and the transistors 17 and 18 are arranged in line symmetry near the variable capacitance diodes 14 and 15.

図2に示すように、キャパシタ16は、可変容量ダイオード14、15を有し、可変容量ダイオード14のアノードA1がコイル11のノードAに接続され、可変容量ダイオード15のアノードA2がコイル12のノードBに接続されている。
カソードK1、K2は制御電圧入力端子21に共通に接続されている。制御電圧入力端子21には制御電圧Vcontが印加され、この制御電圧により可変容量ダイオード14、15のキャパシタンスが変化する。
As shown in FIG. 2, the capacitor 16 includes variable capacitance diodes 14 and 15, the anode A <b> 1 of the variable capacitance diode 14 is connected to the node A of the coil 11, and the anode A <b> 2 of the variable capacitance diode 15 is the node of the coil 12. Connected to B.
The cathodes K1 and K2 are commonly connected to the control voltage input terminal 21. A control voltage Vcont is applied to the control voltage input terminal 21, and the capacitances of the variable capacitance diodes 14 and 15 are changed by the control voltage.

差動アンプ19は、トランジスタ17、18を有し、トランジスタ17のコレクタC1がトランジスタ18のベースB2およびコイル11のノードAに接続され、トランジスタ18のコレクタC2がトランジスタ17のベースB1およびコイル12のノードBに接続されている。エミッタE1、E2は共通接地されている。
コレクタC1、C2はバイアス電流入力端子22、23にそれぞれ接続され、バイアス電流入力端子22、23にはバイアス電流が印加され、このバイアス電流により差動アンプ19が駆動される。
The differential amplifier 19 includes transistors 17 and 18. The collector C1 of the transistor 17 is connected to the base B2 of the transistor 18 and the node A of the coil 11. The collector C2 of the transistor 18 is connected to the base B1 of the transistor 17 and the coil 12. Connected to node B. The emitters E1 and E2 are commonly grounded.
The collectors C1 and C2 are connected to bias current input terminals 22 and 23, respectively. A bias current is applied to the bias current input terminals 22 and 23, and the differential amplifier 19 is driven by the bias current.

これにより、8の字状コイル13とキャパシタ16の並列共振回路と差動アンプ19の正帰還作用による発振回路が構成され、並列共振周波数で発振する。   Thus, a parallel resonance circuit of the figure-shaped coil 13 and the capacitor 16 and an oscillation circuit based on the positive feedback action of the differential amplifier 19 are configured, and oscillates at the parallel resonance frequency.

図3に示すよう、電圧制御発振回路10は、半導体基板31上に8の字状コイル13とキャパシタ16と差動アンプ19が集積して形成されている。   As shown in FIG. 3, the voltage controlled oscillation circuit 10 is formed by integrating an 8-shaped coil 13, a capacitor 16, and a differential amplifier 19 on a semiconductor substrate 31.

半導体基板31上に絶縁膜32、例えばシリコン酸化膜を形成した後、絶縁膜32の一部をエッチングにより除去した領域に、pn接合に逆バイアスを印加した際に生じる接合容量を利用した可変容量ダイオード14、15がカソードK1、K2が離間対向するように形成され、配線33により直列接続されている。   A variable capacitance utilizing a junction capacitance generated when a reverse bias is applied to a pn junction in a region where an insulating film 32, for example, a silicon oxide film, is formed on a semiconductor substrate 31 and then a part of the insulating film 32 is removed by etching. The diodes 14 and 15 are formed so that the cathodes K 1 and K 2 face each other and are connected in series by a wiring 33.

同様に、トランジスタ17、18が可変容量ダイオード14、15の間に近接して形成され、配線34を介して襷がけに接続されている。配線33と配線34は、絶縁膜(図示せず)により絶縁分離されている。   Similarly, the transistors 17 and 18 are formed close to each other between the variable capacitance diodes 14 and 15, and are connected to each other via the wiring 34. The wiring 33 and the wiring 34 are insulated and separated by an insulating film (not shown).

絶縁膜32上にAl配線により、例えば線幅40μm程度、膜厚3μm程度、直径220μm程度、インダクタンス0.3nH程度のループ状コイル11、12が形成されている。   For example, loop coils 11 and 12 having a line width of about 40 μm, a film thickness of about 3 μm, a diameter of about 220 μm, and an inductance of about 0.3 nH are formed on the insulating film 32 by Al wiring.

可変容量ダイオード14のアノードA1がビア35を介してコイル11のノードAに接続され、可変容量ダイオード15のアノードA2がビア36を介してコイル12のノードBに接続されている。   The anode A1 of the variable capacitance diode 14 is connected to the node A of the coil 11 via the via 35, and the anode A2 of the variable capacitance diode 15 is connected to the node B of the coil 12 via the via 36.

即ち、半導体基板31の上部表面にキャパシタ16および差動アンプ19が形成され、半導体基板31上に形成された絶縁膜32上に8の字状コイル13が形成されている。   That is, the capacitor 16 and the differential amplifier 19 are formed on the upper surface of the semiconductor substrate 31, and the 8-shaped coil 13 is formed on the insulating film 32 formed on the semiconductor substrate 31.

上述したループ状コイル11、12が互いに点対称になるように直列接続された8の字状コイル13は、8の字状コイル13の内部ではコイル11、12の磁界が互いに強め合い、8の字状コイル13の外部遠方ではコイル11、12の磁界が互いに打ち消し合うような磁界分布が形成される。   In the figure-shaped coil 13 connected in series so that the loop-shaped coils 11 and 12 are point-symmetric with each other, the magnetic fields of the coils 11 and 12 strengthen each other inside the figure-shaped coil 13, and A magnetic field distribution is formed so that the magnetic fields of the coils 11 and 12 cancel each other at a distance from the outside of the character coil 13.

これにより、外部からの電磁界により8の字状コイル13に生じる誘導ノイズは差動アンプ19の入力端に対して同相ノイズとすることができる。その結果、同相ノイズは互いに打ち消しあうので、電圧制御発振回路10の発振周波数の安定性を向上させることが可能である。   Thereby, inductive noise generated in the 8-shaped coil 13 by an external electromagnetic field can be in-phase noise with respect to the input terminal of the differential amplifier 19. As a result, the common-mode noise cancels each other, so that the stability of the oscillation frequency of the voltage controlled oscillation circuit 10 can be improved.

また、8の字状コイル13の外部遠方の磁界は互いに打ち消し合って弱められるので、周辺回路に与える影響を低減することが可能である。その結果、電圧制御発振回路10と周辺回路を同一のチップに集積することが容易であり、更に、筐体シールドが簡易に済む利点がある。   Further, since the magnetic fields far from the outside of the figure-shaped coil 13 cancel each other and are weakened, it is possible to reduce the influence on the peripheral circuit. As a result, it is easy to integrate the voltage controlled oscillation circuit 10 and the peripheral circuit on the same chip, and further, there is an advantage that the casing shield can be simplified.

図4は、図1に示す電圧制御発振回路10を用いた無線通信装置の構成を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication apparatus using the voltage controlled oscillation circuit 10 shown in FIG.

図4に示すように、本実施例の無線通信装置40は、電波信号を送信または受信するアンテナ41と、アンテナ41が電波信号を送信するかまたは受信するかを選択する切り替え器42と、外部から入力された入力信号を処理した電波信号をアンテナ41に出力する信号送信手段43と、アンテナ41が受信した電波信号を処理して外部に出力する信号受信手段44とを有している。   As shown in FIG. 4, the wireless communication device 40 of this embodiment includes an antenna 41 that transmits or receives a radio signal, a switch 42 that selects whether the antenna 41 transmits or receives a radio signal, Signal transmitting means 43 for outputting a radio wave signal obtained by processing the input signal inputted from the antenna 41 to the antenna 41, and a signal receiving means 44 for processing the radio wave signal received by the antenna 41 and outputting it to the outside.

信号送信手段43は、外部から入力された信号を処理する入力信号処理回路45と、入力信号処理回路45の出力信号により第1電圧制御発振回路46の出力信号を変調する変調回路47と、変調回路47の出力信号を増幅してアンテナ41へ出力するパワーアンプ48とを有している。   The signal transmission means 43 includes an input signal processing circuit 45 that processes a signal input from the outside, a modulation circuit 47 that modulates the output signal of the first voltage controlled oscillation circuit 46 by the output signal of the input signal processing circuit 45, and a modulation A power amplifier 48 that amplifies the output signal of the circuit 47 and outputs the amplified signal to the antenna 41.

信号受信手段44は、アンテナ41が受信した電波信号を増幅するローノイズアンプ49と、ローノイズアンプ49の出力と第2電圧制御発振回路50の出力信号を混合して電波信号を復調するミキサー51と、復調された信号を処理して外部に出力する出力信号処理回路52とを有している。   The signal receiving means 44 includes a low noise amplifier 49 that amplifies the radio signal received by the antenna 41, a mixer 51 that demodulates the radio signal by mixing the output of the low noise amplifier 49 and the output signal of the second voltage controlled oscillation circuit 50, And an output signal processing circuit 52 that processes the demodulated signal and outputs the processed signal to the outside.

これにより、外部からの入力信号、例えば音声/画像信号を所定の圧縮方式で圧縮してエンコードした信号の送信、あるいは受信された信号をデコードして元の音声/画像信号の再生をノイズによる誤動作なくおこなうことが可能である。   This makes it possible to transmit externally input signals such as audio / image signals compressed by a predetermined compression method and to encode or decode received signals to reproduce the original audio / image signals due to noise malfunction. It is possible to do without.

以上説明したように、本実施例によれば、ループ状コイル11、12が互いに点対称になるように直列接続された8の字状コイル13を差動アンプ19に接続したので、外部からの電磁界による誘導ノイズは差動アンプ19の入力端に対して同相ノイズとすることができる。   As described above, according to this embodiment, since the 8-shaped coil 13 connected in series so that the loop coils 11 and 12 are point-symmetric with each other is connected to the differential amplifier 19, Inductive noise due to the electromagnetic field can be in-phase noise with respect to the input terminal of the differential amplifier 19.

その結果、同相ノイズは互いに打ち消しあうので、電圧制御発振回路10の発振周波数の安定性が向上する。従って、外部ノイズの影響を受けない高精度な無線通信装置を提供することができる。   As a result, the common-mode noise cancels each other, so that the stability of the oscillation frequency of the voltage controlled oscillation circuit 10 is improved. Therefore, it is possible to provide a highly accurate wireless communication device that is not affected by external noise.

ここでは、無線通信装置40は信号送信手段43と信号受信手段44の両方を有する場合について説明したが、いずれかだけであっても構わない。   Here, the case where the wireless communication device 40 includes both the signal transmission unit 43 and the signal reception unit 44 has been described, but only one of them may be used.

図5乃至図7は本発明の実施例2に係る電圧制御発振回路を示す図で、図5は半導体基板上に集積された電圧制御発振回路の平面図で、図5(a)は第1の8の字状コイルを示す平面図、図5(b)は第2の8の字状コイルを示す平面図、図6はその等価回路を示す回路図、図7はその断面図で、図7(a)は図5のC−C線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図、図7(b)は図5のD−D線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図である。   5 to 7 are diagrams showing a voltage controlled oscillation circuit according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view of the voltage controlled oscillation circuit integrated on a semiconductor substrate. FIG. FIG. 5 (b) is a plan view showing a second 8-shaped coil, FIG. 6 is a circuit diagram showing an equivalent circuit thereof, and FIG. 7 is a sectional view thereof. 7A is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 5 and viewed in the direction of the arrow, and FIG. 7B is cut along the line DD in FIG. 5 and viewed in the direction of the arrow. It is sectional drawing.

本実施例において、上記実施例1と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。   In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different portions will be described.

本実施例が実施例1と異なる点は、8の字状コイルとキャパシタを有する並列共振回路と、並列共振回路の出力を正帰還増幅する差動アンプを電気的に分離し、電磁誘導により磁気的に結合したことにある。   This embodiment is different from the first embodiment in that a parallel resonant circuit having an 8-shaped coil and a capacitor and a differential amplifier for positive feedback amplification of the output of the parallel resonant circuit are electrically separated and magnetically generated by electromagnetic induction. It is to be combined.

即ち、図5に示すように、本実施例の電圧制御発振回路60は8の字状コイル13に並列接続されたキャパシタ16を有する並列共振回路61と、ループ状のコイル62、63が互いに点対称になるように直列接続された8の字状コイル64と、8の字状コイル64に並列接続された差動アンプ19を有し、並列共振回路61と電気的に分離され、電磁誘導により磁気的に結合した電磁結合差動アンプ65とを有している。   That is, as shown in FIG. 5, the voltage controlled oscillation circuit 60 of this embodiment includes a parallel resonant circuit 61 having a capacitor 16 connected in parallel to an 8-shaped coil 13 and looped coils 62 and 63. It has an 8-shaped coil 64 connected in series so as to be symmetrical, and a differential amplifier 19 connected in parallel to the 8-shaped coil 64, and is electrically separated from the parallel resonant circuit 61, and is electromagnetically induced. And an electromagnetically coupled differential amplifier 65 that is magnetically coupled.

図6に示すように、並列共振回路61は8の字状コイル13とキャパシタ16が並列接続され、磁気結合差動アンプ65は8の字状コイル64と差動アンプ19が並列接続されている。8の字状コイル13と8の字状コイル64は、電気的に分離され、電磁誘導により磁気的に結合している。   As shown in FIG. 6, the parallel resonant circuit 61 has an 8-shaped coil 13 and a capacitor 16 connected in parallel, and the magnetically coupled differential amplifier 65 has an 8-shaped coil 64 and a differential amplifier 19 connected in parallel. . The 8-shaped coil 13 and the 8-shaped coil 64 are electrically separated and are magnetically coupled by electromagnetic induction.

図7に示すように、絶縁膜66上の8の字状コイル64は、例えば、ループ状コイル11、12と同様に線幅40μm程度、膜厚3μm程度、直径220μm程度、インダクタンス0.3nH程度のループ状コイル62、63を有し、絶縁膜32上の8の字状コイル13と同じ位置に、8の字状コイル13と離間対向して形成されている。絶縁膜66により、8の字状コイル13と8の字状コイル64が電気的に分離されている。   As shown in FIG. 7, the 8-shaped coil 64 on the insulating film 66 has, for example, a line width of about 40 μm, a film thickness of about 3 μm, a diameter of about 220 μm, and an inductance of about 0.3 nH, similar to the loop coils 11 and 12. Loop-shaped coils 62 and 63, and are formed at the same position as the 8-shaped coil 13 on the insulating film 32 so as to be opposed to the 8-shaped coil 13. The insulating film 66 electrically separates the 8-shaped coil 13 and the 8-shaped coil 64 from each other.

絶縁膜66は、膜厚は8の字状コイル13と8の字状コイル64が磁気的に結合できる距離であれば特に限定されないが、3〜6μm程度が適当である。また、ループ状コイル11、12による段差に対して良好なステップカバレージと高い平坦度、埋め込み特性などに優れた膜であれば特に限定されないが、厚膜形成が容易なTEOS(テトラエトキシシラン)膜等が適している。   The thickness of the insulating film 66 is not particularly limited as long as it is a distance at which the figure-shaped coil 13 and the figure-shaped coil 64 can be magnetically coupled, but about 3 to 6 μm is appropriate. The TEOS (tetraethoxysilane) film can be easily formed as long as it is a film excellent in step coverage, high flatness, embedding characteristics, etc. Etc. are suitable.

8の字状コイル13と8の字状コイル64により、電圧制御発振回路60を並列共振回路61と電磁結合差動アンプ65に電気的に分離したので、並列共振回路61と電磁結合差動アンプ65をそれぞれ最適な条件で動作させることが可能である。   Since the voltage-controlled oscillation circuit 60 is electrically separated into the parallel resonance circuit 61 and the electromagnetic coupling differential amplifier 65 by the 8-shaped coil 13 and the 8-shaped coil 64, the parallel resonance circuit 61 and the electromagnetic coupling differential amplifier are separated. 65 can be operated under optimum conditions.

例えば、並列共振回路61ではキャパシタ16が共振器全体のQの劣化を最小限抑えるよう過不足なく可変でき、且つ可変範囲をリニアリティ良くカバーするように動作させることができる。また、磁気結合差動アンプ65では差動アンプ19が最適動作点で動作するようにバイアス電流を設定することができる。   For example, in the parallel resonance circuit 61, the capacitor 16 can be varied without excess or deficiency so as to minimize the deterioration of the Q of the entire resonator, and can be operated so as to cover the variable range with good linearity. In the magnetic coupling differential amplifier 65, the bias current can be set so that the differential amplifier 19 operates at the optimum operating point.

以上説明したように、本実施例の電圧制御発振回路60は、電気的に分離され、且つ磁気的に結合された並列共振回路61と磁気結合差動アンプ65を有しているので、並列共振回路61と磁気結合差動アンプ65をそれぞれ最適な条件で動作させることができる利点がある。   As described above, the voltage controlled oscillation circuit 60 of this embodiment includes the parallel resonance circuit 61 and the magnetic coupling differential amplifier 65 which are electrically separated and magnetically coupled. There is an advantage that the circuit 61 and the magnetic coupling differential amplifier 65 can be operated under optimum conditions.

上述した実施例においては、ループ状コイルが互いに点対称になるように直列接続された8の字状コイルを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、2つのコイルが点対称になるように配置されていれば同様の効果を得ることができる。   In the above-described embodiment, the case where the 8-shaped coils connected in series so that the loop-shaped coils are point-symmetric with each other has been described, but the present invention is not limited to this, and the two The same effect can be obtained if the coils are arranged so as to be point-symmetric.

例えば、スパイラス状コイルや方形状コイルがそれぞれ互いに点対称になるように直列接続された8の字状コイルであっても構わない。要求されるコイルのインダクタンスやQ値、半導体基板上のレイアウト等の許容範囲内であれば、自由に設計することができる。   For example, it may be an 8-shaped coil in which a spiral coil and a rectangular coil are connected in series so as to be point-symmetric with each other. Design can be freely made as long as it is within allowable ranges such as required inductance and Q value of the coil and layout on the semiconductor substrate.

本発明の実施例1に係る電圧制御発振回路を示す平面図。1 is a plan view showing a voltage controlled oscillation circuit according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係る電圧制御発振回路の等価回路を示す回路図。1 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a voltage controlled oscillation circuit according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係る電圧制御発振回路を示す断面図で、図3(a)は図2のA−A線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図、図3(b)は図2のB−B線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図。FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating the voltage controlled oscillation circuit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2 and viewed in the direction of the arrow. 本発明の実施例1に係る電圧制御発振回路を有する無線通信装置。1 is a wireless communication apparatus having a voltage controlled oscillation circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施例2に係る電圧制御発振回路を示す平面図で、図5(a)は第1の8の字状コイルを示す平面図、図5(b)は第2の8の字状コイルを示す平面図。5A is a plan view showing a voltage controlled oscillation circuit according to a second embodiment of the present invention, FIG. 5A is a plan view showing a first 8-shaped coil, and FIG. 5B is a second 8-shaped coil. The top view which shows a coil. 本発明の実施例2に係る電圧制御発振回路の等価回路を示す回路図。The circuit diagram which shows the equivalent circuit of the voltage control oscillation circuit which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る電圧制御発振回路を示す断面図で、図7(a)は図5のC−C線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図、図7(b)は図5のD−D線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図。FIG. 7A is a cross-sectional view showing a voltage controlled oscillation circuit according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7A is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 5 and viewed in the direction of the arrow.

符号の説明Explanation of symbols

10、60 電圧制御発振回路
11、12、62、63 ループ状コイル
13、64 8の字状コイル
14、15 可変容量ダイオード
16 キャパシタ
17、18 トランジスタ
19 差動アンプ
21 制御電圧入力端子
22、23 バイアス電流入力端子
31 半導体基板
32、66 絶縁膜
33、34 配線
35、36 ビア
40 無線通信装置
41 アンテナ
42 切り替え器
43 信号送信手段
44 信号受信手段
45 入力信号処理回路
46 第1電圧制御発振回路
47 変調回路
48 パワーアンプ
49 ローノイズアンプ
50 第2電圧制御発振回路
51 ミキサー
52 出力信号処理回路
61 並列共振回路
65 電磁結合差動アンプ
10, 60 Voltage-controlled oscillation circuit 11, 12, 62, 63 Loop-shaped coil 13, 648-shaped coil 14, 15 Variable capacitance diode 16 Capacitor 17, 18 Transistor 19 Differential amplifier 21 Control voltage input terminal 22, 23 Bias Current input terminal 31 Semiconductor substrate 32, 66 Insulating film 33, 34 Wiring 35, 36 Via 40 Wireless communication device 41 Antenna 42 Switch 43 Signal transmission means 44 Signal reception means 45 Input signal processing circuit 46 First voltage control oscillation circuit 47 Modulation Circuit 48 Power amplifier 49 Low noise amplifier 50 Second voltage control oscillation circuit 51 Mixer 52 Output signal processing circuit 61 Parallel resonance circuit 65 Electromagnetic coupling differential amplifier

Claims (5)

ループ状コイルが互いに点対称になるように直列接続された8の字状コイルと、
一方のアノードが前記8の字状コイルの一端に接続され、他方のアノードが前記8の字状コイルの他端に接続され、カソードが共通接続された可変容量ダイオードと、
一方のトランジスタのコレクタが他方のトランジスタのベースおよび前記8の字状コイルの一端に接続され、前記他方のトランジスタのコレクタが前記一方のトランジスタのベースおよび前記8の字状コイルの他端に接続され、エミッタが共通接続された差動アンプと
を有することを特徴とする電圧制御発振回路。
8-shaped coils connected in series so that the loop-shaped coils are point-symmetric with each other;
A variable capacitance diode having one anode connected to one end of the 8-shaped coil, the other anode connected to the other end of the 8-shaped coil, and a cathode commonly connected;
The collector of one transistor is connected to the base of the other transistor and one end of the 8-shaped coil, and the collector of the other transistor is connected to the base of the one transistor and the other end of the 8-shaped coil. And a voltage controlled oscillation circuit comprising a differential amplifier having emitters connected in common.
ループ状コイルが互いに点対称になるように直列接続された第1の8の字状コイルと、
一方のアノードが前記第1の8の字状コイルの一端に接続され、他方のアノードが前記第1の8の字状コイルの他端に接続され、カソードが共通接続された可変容量ダイオードと、
ループ状コイルが、互いに点対称になるように直列接続された第2の8の字状コイルと、
一方のトランジスタのコレクタが他方のトランジスタのベースおよび前記第2の8の字状コイルの一端に接続され、前記他方のトランジスタのコレクタが前記一方のトランジスタのベースおよび前記第2の8の字状コイルの他端に接続され、エミッタが共通接続された差動アンプと
を具備し、
前記第1および第2の8の字状コイルが電磁誘導により互いに結合していることを特徴とする電圧制御発振回路。
A first eight-shaped coil connected in series so that the loop coils are point-symmetric with each other;
A variable capacitance diode having one anode connected to one end of the first 8-shaped coil, the other anode connected to the other end of the first 8-shaped coil, and a cathode commonly connected;
A second eight-shaped coil connected in series so that the loop-shaped coils are point-symmetric with each other;
The collector of one transistor is connected to the base of the other transistor and one end of the second 8-shaped coil, and the collector of the other transistor is connected to the base of the one transistor and the second 8-shaped coil. A differential amplifier connected to the other end of the power source and having a common emitter connected thereto,
The voltage controlled oscillation circuit, wherein the first and second 8-shaped coils are coupled to each other by electromagnetic induction.
請求項1に記載の電圧制御発振回路を有する半導体集積装置において、前記差動アンプと、前記可変容量ダイオードおよび前記8の字状コイルが、同一チップ上に集積して形成されていることを特徴とする半導体集積装置。   2. The semiconductor integrated device having the voltage controlled oscillation circuit according to claim 1, wherein the differential amplifier, the variable capacitance diode, and the 8-shaped coil are integrated on the same chip. A semiconductor integrated device. 請求項2に記載の電圧制御発振回路を有する半導体集積装置において、前記差動アンプと、前記可変容量ダイオードと、前記第1および第2の8の字状コイルが、同一チップ上に集積して形成され、且つ前記第1の8の字状コイルと前記第2の8の字状コイルが異なる平面上の同じ位置に離間対向して形成されていることを特徴とする半導体集積装置。   3. The semiconductor integrated device having the voltage controlled oscillation circuit according to claim 2, wherein the differential amplifier, the variable capacitance diode, and the first and second 8-shaped coils are integrated on the same chip. A semiconductor integrated device, wherein the first 8-shaped coil and the second 8-shaped coil are formed to face each other at the same position on different planes. 外部から入力された入力信号に基づいて、請求項1または請求項2に記載の第1電圧制御発振回路の出力信号を変調し、前記変調された出力信号をアンテナから送信する信号送信手段と、
前記アンテナで受信した受信信号を、請求項1または請求項2に記載の第2電圧制御発振回路の出力信号を用いて復調し、前記復調された受信信号を外部へ出力する信号受信手段と、
の少なくともいずれかを有することを特徴とする無線通信装置。
Signal transmitting means for modulating the output signal of the first voltage controlled oscillator circuit according to claim 1 or 2 based on an input signal input from outside, and transmitting the modulated output signal from an antenna;
Signal receiving means for demodulating a received signal received by the antenna using an output signal of the second voltage controlled oscillation circuit according to claim 1 or 2, and outputting the demodulated received signal to the outside;
A wireless communication apparatus comprising at least one of the following.
JP2004212358A 2004-07-21 2004-07-21 Voltage control oscillation circuit and semiconductor integrated device and wireless communication device using the circuit Pending JP2006032805A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004212358A JP2006032805A (en) 2004-07-21 2004-07-21 Voltage control oscillation circuit and semiconductor integrated device and wireless communication device using the circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004212358A JP2006032805A (en) 2004-07-21 2004-07-21 Voltage control oscillation circuit and semiconductor integrated device and wireless communication device using the circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006032805A true JP2006032805A (en) 2006-02-02

Family

ID=35898758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004212358A Pending JP2006032805A (en) 2004-07-21 2004-07-21 Voltage control oscillation circuit and semiconductor integrated device and wireless communication device using the circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006032805A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007335492A (en) * 2006-06-13 2007-12-27 Sony Corp Variable passive device, and semiconductor device using the same
JP2008288889A (en) * 2007-05-17 2008-11-27 Showa Aircraft Ind Co Ltd Signal transmission coil communication device
WO2009081342A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Nxp B.V. Low magnetic field inductor
CN102132362A (en) * 2008-08-29 2011-07-20 剑桥硅无线电有限公司 Inductor structure
JP2016152343A (en) * 2015-02-18 2016-08-22 サンケン電気株式会社 Semiconductor device
JP2017162474A (en) * 2016-03-11 2017-09-14 株式会社ソシオネクスト Clock generator circuit
US10862544B2 (en) 2018-09-05 2020-12-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic coupler and communication system
WO2022209496A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 ナブテスコ株式会社 Semiconductor device and power converter

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007335492A (en) * 2006-06-13 2007-12-27 Sony Corp Variable passive device, and semiconductor device using the same
JP2008288889A (en) * 2007-05-17 2008-11-27 Showa Aircraft Ind Co Ltd Signal transmission coil communication device
WO2009081342A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Nxp B.V. Low magnetic field inductor
CN102132362A (en) * 2008-08-29 2011-07-20 剑桥硅无线电有限公司 Inductor structure
US20110267164A1 (en) * 2008-08-29 2011-11-03 Cambridge Silicon Radio Limited Inductor Structure
US8841983B2 (en) 2008-08-29 2014-09-23 Cambridge Silicon Radio Limited Inductor structure
JP2016152343A (en) * 2015-02-18 2016-08-22 サンケン電気株式会社 Semiconductor device
JP2017162474A (en) * 2016-03-11 2017-09-14 株式会社ソシオネクスト Clock generator circuit
US10862544B2 (en) 2018-09-05 2020-12-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic coupler and communication system
WO2022209496A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 ナブテスコ株式会社 Semiconductor device and power converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8183971B2 (en) 8-shaped inductor
Byeon et al. A 67-mW 10.7-Gb/s 60-GHz OOK CMOS transceiver for short-range wireless communications
TWI460919B (en) Rf-coupled digital isolator
US9577698B2 (en) Semiconductor device including spiral shape inductor and horseshoe shape inductor
JP4541800B2 (en) Semiconductor device with inductor
CN103546101A (en) System and method for a low noise amplifier
US20120122416A1 (en) Signal receiving apparatus, signal receiving method and electronic apparatus
US7383034B2 (en) Frequency conversion circuit, modulation circuit, polar modulation transmitting circuit, quadrature modulation transmitting circuit, communication instrument, and frequency conversion method
JP2006032805A (en) Voltage control oscillation circuit and semiconductor integrated device and wireless communication device using the circuit
KR100260965B1 (en) Amplifier and portable telephone apparatus using the same
US6714088B2 (en) Low-phase-noise oscillator with a microstrip resonator
US10524209B2 (en) Low power local oscillator
US7382198B2 (en) Differential amplifier circuitry formed on semiconductor substrate with rewiring technique
JP2005538586A (en) Oscillator and integrated circuit
WO2010035349A1 (en) Microwave/millimeter wave communication apparatus
WO2021241474A1 (en) Tracker module, power amplification module, high frequency module, and communication device
US4523159A (en) Microwave oscillator and single balanced mixer for satellite television receiver
CN1497778B (en) Amplitude-modulation antenna of noise reduced
JP4699097B2 (en) Oscillator and transmission module using the same
Ye et al. Ultralow power injection-locked GFSK receiver for short-range wireless systems
CN220544990U (en) Full differential isolator device
US4907219A (en) Duplex communication wireless
CN117040525A (en) Full differential isolator device
JP2002299953A (en) Voltage controlled oscillation circuit
JPH10135737A (en) Oscillation circuit and rf module using the circuit