JP2009017286A - Ａｍ／ｆｍラジオ受信機およびこれに用いる受信用半導体集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】共用アンテナでＡＭ電波とＦＭ電波を受信できるように成されたＡＭ／ＦＭラジオ受信機において、ＩＣの外付け部品点数を減らして小型化を図る。
【解決手段】ＡＭ受信回路の初段アンプとＦＭ受信回路の初段アンプとをそれぞれ差動増幅回路３，４としてＩＣ２に内蔵し、ＡＭ／ＦＭの共用アンテナ１が接続される第１のパッドＰ１に対して、ＡＭ用差動増幅回路３を接続するとともに、このＡＭ用差動増幅回路３と並列に、ＦＭ分離用コンデンサＣ１およびＦＭ用差動増幅回路４を接続することにより、ＡＭ用差動増幅回路３が接続される第１のパッドＰ１と基板との間に形成されるパッド容量Ｃ_Ｐを、ＦＭ周波数帯の信号のみを吸収しＡＭ周波数帯の信号は通過させる容量として機能させ、従来は外付け部品としていたＡＭ分離用のコイルを不要にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＡＭ電波とＦＭ電波との両方が受信可能なラジオ受信機およびこれに用いる受信用半導体集積回路に関し、特に、ＡＭ電波の信号がＦＭ受信回路に、ＦＭ電波の信号がＡＭ受信回路にそれぞれノイズとして混入しないようにしたラジオ受信機に関するものである。

従来、ＡＭ電波とＦＭ電波との両方が受信可能な車載用のＡＭ／ＦＭラジオ受信機において、ＡＭ電波とＦＭ電波とを共通のアンテナ素子で受信できるようになされたものが存在する。共用アンテナを用いてＡＭ電波とＦＭ電波とを受信する場合、ＡＭ電波の信号がＦＭ受信回路に、ＦＭ電波の信号がＡＭ受信回路にそれぞれ干渉しないようにする必要がある。そのために、アンテナ素子の基端にＡＭ信号を分離するＡＭ分離回路とＦＭ信号を分離するＦＭ分離回路とが接続される（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１１６２８４号公報

図２は、ＡＭ電波とＦＭ電波とを共用アンテナで受信できるようになされた従来のＡＭ／ＦＭラジオ受信機のチューナ部の構成を示す回路図である。図２において、ＡＭ電波とＦＭ電波との共用アンテナ１１で受信された電波は、コイルＬ１１およびコンデンサＣ１１により、ＡＭ電波（ＡＭ周波数帯の信号）とＦＭ電波（ＦＭ周波数帯の信号）とに分離される。

コイルＬ１１は、ＡＭ周波数帯の信号は通過させるがＦＭ周波数帯の信号の通過を阻止できるようにインダクタを設定した、ＡＭ分離用のコイルである。すなわち、コイルＬ１１は、ＡＭ周波数帯に対しては低インピーダンスとして作用し、ＡＭ周波数帯の信号は通過させる。一方、ＦＭ周波数帯に対しては高インピーダンスとして作用し、ＦＭ周波数帯の信号の通過を遮断する。

コンデンサＣ１１は、ＦＭ周波数帯の信号は通過させるがＡＭ周波数帯の信号の通過を阻止できるように容量を設定した、ＦＭ分離用のコンデンサである。すなわち、コンデンサＣ１１は、ＡＭの低い周波数帯に対しては高インピーダンスとして作用し、ＡＭ周波数帯の信号の通過を遮断する。一方、ＦＭの高い周波数帯に対しては低インピーダンスとして作用し、ＦＭ周波数帯の信号は通過させる。

コイルＬ１１により分離されたＡＭ信号は、ＡＭ受信回路１２に供給される。ＡＭ受信回路１２では、バイパスコンデンサＣを通過したＡＭ信号が接合形電界効果トランジスタ（ジャンクションＦＥＴ）あるいはＭＯＳトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｔｒ１１で構成される初段アンプにより増幅され、増幅されたＡＭ信号がバイポーラトランジスタＴｒ１２を介して次段のミキサ部１３に出力される。

一方、コンデンサＣ１１により分離されたＦＭ信号は、ＦＭ受信回路１４に供給される。ＦＭ受信回路１４では、コイルＬ１２と可変容量ダイオード（バラクタ）Ｄ１１とで構成されるＦＭ同調回路１５において特定周波数のＦＭ信号のみが増幅される。続いて、カスコード接続された２つのＦＥＴトランジスタＴｒ１３，Ｔｒ１４で構成される初段アンプによりＦＭ信号が増幅され、増幅されたＦＭ信号が次段のミキサ部１６に出力される。

ＡＭ信号用のミキサ部１３以降の回路（図示せず）およびＦＭ信号用のミキサ部１６以降の回路（図示せず）は共に、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）プロセスによる半導体チップ（ＩＣ）２０上に集積されている。一方、ＡＭ分離用のコイルＬ１１、ＦＭ分離用のコンデンサＣ１１、ＡＭ受信回路１２およびＦＭ受信回路１４は、ＩＣ２０の外付け部品として構成されている。

ＡＭ受信回路１２のトランジスタＴｒ１２は、一般的に整合を図り易いバイポーラ形トランジスタを用いて構成される。また、ＡＭ受信回路１２のトランジスタＴｒ１１およびＦＭ受信回路１４のトランジスタＴｒ１３，Ｔｒ１４は、一般的に入力インピーダンスが大きいとともに入力静電容量が小さい接合形電界効果トランジスタを用いて構成される。バイポーラ形トランジスタ、接合形電界効果トランジスタの何れも、ＣＭＯＳプロセスのＭＯＳ形トランジスタと同一のＩＣ２０上に集積することは困難である。そのため、これらはＩＣ２０の外付け部品として構成されている。

また、コイルＬ１１やコンデンサＣ１１は、外付け部品であるＡＭ受信回路１２、ＦＭ受信回路１４よりも前段に設けられている。このため、コイルＬ１１やコンデンサＣ１１をＩＣ２０上へ集積化することは物理的に困難である。また、コイルＬ１１に関しては、ＦＭ周波数帯に対して高インピーダンスの素子として作用させるように、インダクタを大きくする必要があるため、ＩＣ２０上へ集積化することは技術的にも難しい。そのため、コイルＬ１１およびコンデンサＣ１１は、ＩＣ２０の外付け部品として構成されている。

しかしながら、上記従来の技術では、ＩＣの外付け部品点数が多く、ラジオ受信機の小型化の阻害要因になっているという問題があった。本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、共用アンテナでＡＭ電波とＦＭ電波を受信できるように成されたＡＭ／ＦＭラジオ受信機において、ＩＣの外付け部品点数を減らして小型化を図れるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、ＡＭ受信回路の初段アンプとＦＭ受信回路の初段アンプとをそれぞれ差動増幅回路として集積回路に内蔵し、ＡＭ／ＦＭの共用アンテナが接続される集積回路の一のパッドに対して、ＡＭ用差動増幅回路を接続するとともに、このＡＭ用差動増幅回路と並列に、ＦＭ分離用コンデンサおよびＦＭ用差動増幅回路を接続した。

上記のように構成した本発明によれば、ＡＭ用差動増幅回路およびＦＭ用差動増幅回路をＭＯＳトランジスタにより構成することができ、従来はＩＣの外付け部品としていたＡＭ受信回路の初段アンプおよびＦＭ受信回路の初段アンプをＩＣ内に集積することができる。また、ＣＭＯＳプロセスのＩＣ上では、ＡＭ用差動増幅回路が接続される一のパッドと基板との間に形成される容量（以下、パッド容量と称する）が小さくなる。このため、当該パッド容量が、ＦＭ周波数帯の信号のみを吸収し、ＡＭ周波数帯の信号は通過させる容量として作用するようになる。これにより、従来は外付け部品としていたＡＭ分離用のコイルが不要となる。以上により、ＩＣの外付け部品点数が格段に少なくなり、ＡＭ／ＦＭラジオ受信機の小型化を図ることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による受信用半導体集積回路を用いたＡＭ／ＦＭラジオ受信機のチューナ部の構成例を示す回路図である。図１に示すように、本実施形態のＡＭ／ＦＭラジオ受信機は、ＡＭ電波およびＦＭ電波を受信する共用アンテナ１と、当該共用アンテナ１が接続される受信用半導体集積回路（ＩＣ）２とを備えて構成されている。ＩＣ２は、ＣＭＯＳプロセスで構成された半導体チップである。

ＩＣ２の構成において、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３はパッドである。このうち、第１のパッドＰ１（本発明の一のパッドに相当）には共用アンテナ１がＩＣ２の外部側に接続される。また、第２および第３のパッドＰ２，Ｐ３（本発明の他のパッドに相当）には、ＦＭ同調回路５の一部を構成するコイルＬ２がＩＣ２の外部側に接続されるとともに、ＦＭ同調回路５の一部を構成する可変容量ダイオードＤ１（本発明の可変容量回路に相当）がＩＣ２の内部側に接続されている。

なお、ここでは可変容量回路の例として可変容量ダイオードＤ１を用いているが、これに限定されない。例えば、容量値の異なる複数のコンデンサと、当該複数のコンデンサの何れかを選択するスイッチとにより可変容量回路を構成しても良い。

また、ＩＣ２の内部において、第１のパッドＰ１にＡＭ用差動増幅回路３が接続されている。ＡＭ用差動増幅回路３は、共用アンテナ１で受信されたＡＭ周波数帯の信号を差動増幅する。このＡＭ用差動増幅回路３は、４つのｐＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ４を備えて構成されている。

Ｍ１，Ｍ２は入力差増対を構成し、その一方のｐＭＯＳトランジスタＭ１に対して共用アンテナ１で受信されたＡＭ電波の信号が入力され、もう一方のｐＭＯＳトランジスタＭ２に対してバイアス電圧Ｖ_Ｂ１の信号が入力される。また、Ｍ３，Ｍ４は差増対を構成し、その両方のｐＭＯＳトランジスタＭ３、Ｍ４に対してバイアス電圧Ｖ_Ｂ２の信号が入力される。このＡＭ用差動増幅回路３で増幅されたＡＭ信号は、次段のＡＭ用ミキサ部６に出力される。

ＡＭ用差動増幅回路３が接続される第１のパッドＰ１と基板（グランド）との間には、容量値の小さなパッド容量Ｃ_Ｐが形成される。このパッド容量Ｃ_Ｐは、ＦＭ周波数帯の信号のみを吸収する容量として機能する。すなわち、パッド容量Ｃ_Ｐは、ＡＭの低い周波数帯に対しては高インピーダンスとして作用するため、ＡＭ周波数帯の信号はパッド容量Ｃ_Ｐからグランドに流れることがない。一方、パッド容量Ｃ_Ｐは、ＦＭの高い周波数帯に対しては低インピーダンスとして作用し、グランドとの間をショートするため、ＦＭ周波数帯の信号を吸収してＡＭ用差動増幅回路３には供給されないようにする。

ＡＭ用差動増幅回路３からＡＭ用ミキサ部６に接続される２本の差動出力線には、ローパスフィルタの役割を果たすコンデンサＣ２，Ｃ３が接続されている。上述のように、パッド容量Ｃ_ＰはＦＭ周波数帯の信号を吸収するが、完全に吸収し切れないことも考えられる。コンデンサＣ２，Ｃ３から成るローパスフィルタは、ＦＭ周波数帯を遮断する（ＡＭ周波数帯以上は急激に信号を減衰させる）ような周波数特性に設定されている。このようなコンデンサＣ２，Ｃ３を設けることにより、ＡＭ受信回路へのＦＭ信号の干渉をより確実に抑制することが可能となる。

また、ＡＭ用差動増幅回路３の入力差動対Ｍ１，Ｍ２には、抵抗ＲａおよびコンデンサＣａから成るハイパスフィルタが接続されている。このハイパスフィルタは、５０〜６０Ｈｚ以下の低周波領域を遮断するような周波数特性に設定されている。このハイパスフィルタは、アース電位差に起因して電磁誘導により生じるハムを除去するためのハム除去フィルタとして機能する。図２では図示していないが、従来のラジオ受信機では、ハムを除去するために、数ｍＨ〜５０ｍＨといったインダクタンスの大きいコイルをアンテナ１１に接続する必要があった。これに対して本実施形態では、ＩＣ２の内部において抵抗ＲａおよびコンデンサＣａから成るハイパスフィルタを構成するだけで、外付け部品無しでハムを除去することが可能である。

ＩＣ２の第１のパッドＰ１には、ＡＭ用差動増幅回路３と並列にＦＭ分離用コンデンサＣ１も接続されている。ＦＭ分離用コンデンサＣ１は、ＦＭ周波数帯の信号は通過させるがＡＭ周波数帯の信号の通過を阻止できるように容量を設定した、ＦＭ分離用のコンデンサである。すなわち、ＦＭ分離用コンデンサＣ１は、ＡＭ周波数帯に対しては高インピーダンスとして作用し、ＡＭ周波数帯の信号の通過を遮断する。一方、ＦＭ周波数帯に対しては低インピーダンスとして作用し、ＦＭ周波数帯の信号は通過させる。

ＦＭ分離用コンデンサＣ１の後段には、ＦＭ用差動増幅回路４およびＦＭ同調回路５が接続されている。ＦＭ同調回路５は、ＩＣ２の内部に集積された可変容量ダイオードＤ１とＩＣ２の外部に外付け部品として接続されたコイルＬ２とにより構成される。ＦＭ分離用コンデンサＣ１により分離されたＦＭ信号は、ＦＭ同調回路５において特定周波数のＦＭ信号のみが増幅されて、ＦＭ用差動増幅回路４に出力される。

ＦＭ用差動増幅回路４は、共用アンテナ１で受信されＦＭ分離用コンデンサＣ１を通過したＦＭ周波数帯の信号を増幅する。このＦＭ用差動増幅回路４は、４つのｎＭＯＳトランジスタＭ５〜Ｍ８を備えて構成されている。

Ｍ５，Ｍ６は入力差増対を構成し、その一方のｎＭＯＳトランジスタＭ５に対して、共用アンテナ１で受信されＦＭ分離用コンデンサＣ１を通過したＦＭ電波の信号が入力される。もう一方のｐＭＯＳトランジスタＭ６にはバイアス電圧Ｖ_Ｂ４の信号が入力される。また、Ｍ７，Ｍ８は差増対を構成し、その両方のｎＭＯＳトランジスタＭ７、Ｍ８に対してバイアス電圧Ｖ_Ｂ３の信号が入力される。このＦＭ用差動増幅回路４で増幅されたＦＭ信号は、次段のＦＭ用ミキサ部７に出力される。

以上詳しく説明したように、本実施形態では、ＡＭ受信回路の初段アンプとＦＭ受信回路の初段アンプとをそれぞれ差動増幅回路３，４としてＩＣ２内に集積し、ＡＭ／ＦＭの共用アンテナ１が接続される第１のパッドＰ１に対して、ＡＭ用差動増幅回路３を接続するとともに、このＡＭ用差動増幅回路３と並列に、ＦＭ分離用コンデンサＣ１およびＦＭ用差動増幅回路４を接続した。

このように構成した本実施形態のＡＭ／ＦＭラジオ受信機によれば、ＡＭ用差動増幅回路３およびＦＭ用差動増幅回路４をミキサ部６，７以降の回路と同様にＭＯＳトランジスタにより構成することができる。このため、従来は図２のようにＩＣ２０の外付け部品としていたＡＭ受信回路の初段アンプおよびＦＭ受信回路の初段アンプを、図１のようにＩＣ２内に集積することができる。

また、ＣＭＯＳプロセスのＩＣ２上では、ＡＭ用差動増幅回路３が接続される第１のパッドＰ１と基板（グランド）との間に容量値の小さなパッド容量Ｃ_Ｐが形成される。このパッド容量Ｃ_Ｐは、ＦＭ周波数帯の信号のみを吸収する容量として機能する。これにより、従来は図２のように外付け部品としていたＡＭ分離用のコイルＬ１１が不要となる。

以上により、本実施形態のＡＭ／ＦＭラジオ受信機によれば、従来に比べてＩＣ２の外付け部品点数が格段に少なくなる。すなわち、図１に示すように、ＩＣ２の外付け部品は共用アンテナ１およびＦＭ同調回路５のコイルＬ２だけで済む。したがって、殆どの回路をＩＣ２内に集積し、ＡＭ／ＦＭラジオ受信機の小型化を図ることができる。

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、ＡＭ電波の信号がＦＭ受信回路に、ＦＭ電波の信号がＡＭ受信回路にそれぞれノイズとして混入しないようにしたＡＭ／ＦＭラジオ受信機、例えば車載用のラジオ受信機に有用である。

本実施形態による受信用半導体集積回路を用いたＡＭ／ＦＭラジオ受信機のチューナ部の構成例を示す図である。 従来のＡＭ／ＦＭラジオ受信機のチューナ部の構成例を示す図である。

符号の説明

１ 共用アンテナ
２ 受信用半導体集積回路（ＩＣ）
３ ＡＭ用差動増幅回路
４ ＦＭ用差動増幅回路
５ ＦＭ同調回路
Ｃ１ ＦＭ分離用コンデンサ
Ｃ２，Ｃ３ ローパスフィルタ用コンデンサ
Ｄ１ 可変容量ダイオード
Ｌ２ 同調用コイル
Ｃ_Ｐ パッド容量
Ｒａ ハイパスフィルタ用抵抗
Ｃａ ハイパスフィルタ用コンデンサ

Claims (4)

1. ＡＭ電波およびＦＭ電波を受信する共用アンテナと、上記共用アンテナが接続される受信用半導体集積回路とを備え、
   上記受信用半導体集積回路は、上記共用アンテナが接続される一のパッドと、
   上記一のパッドに接続され、上記共用アンテナで受信されたＡＭ電波を増幅するＡＭ用差動増幅回路と、
   上記一のパッドから上記ＡＭ用差動増幅回路と並列に接続されたコンデンサであって、ＡＭ周波数帯に対しては高インピーダンスとして作用し、ＦＭ周波数帯に対しては低インピーダンスとして作用するＦＭ分離用コンデンサと、
   上記ＦＭ分離用コンデンサに接続され、上記共用アンテナで受信され上記ＦＭ分離用コンデンサを通過したＦＭ電波を増幅するＦＭ用差動増幅回路とを備えたことを特徴とするＡＭ／ＦＭラジオ受信機。
2. 上記受信用半導体集積回路は、上記ＦＭ分離用コンデンサに接続されたＦＭ同調回路用の可変容量回路を更に備え、
   上記可変容量回路に対して、上記一のパッドとは異なる他のパッドを介して上記受信用半導体集積回路の外部において接続された、上記ＦＭ同調回路用のコイルを備えたことを特徴とする請求項１に記載のＡＭ／ＦＭラジオ受信機。
3. ＡＭ電波およびＦＭ電波を受信する共用アンテナが接続される一のパッドと、
   上記一のパッドに接続され、上記共用アンテナで受信されたＡＭ電波を増幅するＡＭ用差動増幅回路と、
   上記一のパッドから上記ＡＭ用差動増幅回路と並列に接続されたコンデンサであって、ＡＭ周波数帯に対しては高インピーダンスとして作用し、ＦＭ周波数帯に対しては低インピーダンスとして作用するＦＭ分離用コンデンサと、
   上記ＦＭ分離用コンデンサに接続され、上記共用アンテナで受信され上記ＦＭ分離用コンデンサを通過したＦＭ電波を増幅するＦＭ用差動増幅回路とを備えたことを特徴とする受信用半導体集積回路。
4. 上記ＡＭ用差動増幅回路および上記ＦＭ用差動増幅回路はＭＯＳトランジスタにより構成されることを特徴とする請求項３に記載の受信用半導体集積回路。