JP2014127731A - Semiconductor device and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその制御方法に関し、例えば、RF信号を受信する受信回路を内蔵した半導体装置及びその制御方法に好適に利用できるものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a control method thereof, and can be suitably used for, for example, a semiconductor device including a receiving circuit that receives an RF signal and a control method thereof.
近年、携帯電話端末などの無線通信端末が急速に普及しており、さらに、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)やEDGE(Enhanced Data rates for GSM Evolution)、GSM(Global System for Mobile Communication)(登録商標)、LTE(Long Term Evolution)など複数の通信方式を採用するマルチモード化が進められている。マルチモード化のためには、それぞれの通信方式のRF(Radio Frequency)信号を処理する複数の半導体装置(RFIC)が必要となるため、無線通信端末に内蔵される半導体装置の小型化、低コスト化が望まれている。このような要求に対応するため、無線通信端末の受信部では、ダイレクトコンバージョン方式が採用されている。 In recent years, wireless communication terminals such as mobile phone terminals are rapidly spreading, and further, W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access), EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), GSM (Global System for Mobile Communication) ( A multi-mode configuration employing a plurality of communication methods such as registered trademark (LTE) and LTE (Long Term Evolution) is being promoted. In order to achieve multimode, a plurality of semiconductor devices (RFICs) that process RF (Radio Frequency) signals of the respective communication methods are required. Therefore, downsizing and low cost of a semiconductor device built in a wireless communication terminal are required. Is desired. In order to respond to such a request, a direct conversion method is adopted in the receiving unit of the wireless communication terminal.
ダイレクトコンバージョン方式は、受信したRF周波数帯のRF信号をベースバンド周波数帯に直接ダウンコンバートする方式である。ダイレクトコンバージョン方式では、RF信号を直接ベースバンド周波数帯に変換するため、中間周波数帯を持たず、原理的にイメージ応答が存在しないことから、イメージ除去用のフィルタが不要である。また、ベースバンド用のフィルタが半導体集積化に適しているため、小型化が可能である。 The direct conversion method is a method for directly down-converting an RF signal in a received RF frequency band to a baseband frequency band. In the direct conversion method, since the RF signal is directly converted into the baseband frequency band, there is no intermediate frequency band, and no image response exists in principle, so that an image removal filter is unnecessary. In addition, since the baseband filter is suitable for semiconductor integration, the size can be reduced.
一方、ダイレクトコンバージョン方式の受信部では、受信信号に2次相互変調歪み(IM2:second order inter-modulation)が生じるため、受信感度が劣化することが知られている。受信信号に重畳するIM2成分(IM2信号)を低減するように、受信部のIM2特性を補正するIM2補正(IM2キャリブレーション)に関する技術が、例えば、特許文献1や2に記載されている。
On the other hand, it is known that the reception sensitivity of the direct conversion type receiver deteriorates because second order inter-modulation (IM2) occurs in the received signal. For example,
従来から、RF信号を受信する半導体装置では、IM2成分を低減するためにSAW(Surface Acoustic Wave:表面弾性波)フィルタが利用されてきた。近年、上記のように小型化及び低コスト化が要求されているため、SAWフィルタを除去し、部品数の削減を可能にする(SAWフィルタレス)半導体装置の研究が進められている。 Conventionally, in a semiconductor device that receives an RF signal, a SAW (Surface Acoustic Wave) filter has been used to reduce the IM2 component. In recent years, as described above, downsizing and cost reduction have been demanded, and research on a semiconductor device capable of removing the SAW filter and reducing the number of components (SAW filter-less) has been advanced.
本発明者は、SAWフィルタレスの半導体装置において受信感度を向上させるためIM2補正を行うことに関し検討を行った。 The inventor has studied IM2 correction to improve reception sensitivity in a SAW filterless semiconductor device.
特許文献1などの従来技術では、半導体装置のパワーオン時にIM2補正を行い、回路パラメータを調整することで、IM2成分を低減している。しかし、従来の半導体装置では、パワーオン時のIM2補正後に、半導体装置のIM2特性が変動することについて考慮されていないことに、本発明者は着目した。例えば、温度等の環境の変化によりIM2特性が変動する場合があるため、従来の半導体装置のようにパワーオン時のIM2補正のみでは、精度よくIM2成分を低減できず、受信感度が劣化する恐れがあることを、本発明者は見出した。
In the prior art such as
さらに、RF信号を受信する半導体装置でIM2補正を行うためには、RF信号の受信動作に影響を抑える必要があることに、本発明者は着目した。従来の半導体装置では、時間に余裕のあるパワーオン時のみのIM2補正であるため、IM2補正を行うための時間について考慮されていない。従来の半導体装置では、IM2補正を簡易に行い短時間で補正動作を終了できないため、RF信号の受信動作に影響する恐れがあることを、本発明者は見出した。 Furthermore, in order to perform IM2 correction in a semiconductor device that receives an RF signal, the inventor has paid attention to the need to suppress the influence on the reception operation of the RF signal. In the conventional semiconductor device, since the IM2 correction is performed only at the time of power-on with sufficient time, the time for performing the IM2 correction is not considered. In the conventional semiconductor device, the present inventor has found that since the IM2 correction can be performed simply and the correction operation cannot be completed in a short time, the reception operation of the RF signal may be affected.
このように、従来の半導体装置では、精度よく簡易にIM2補正を行うことができないという問題がある。 Thus, the conventional semiconductor device has a problem that IM2 correction cannot be performed accurately and easily.
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態によれば、半導体装置は、受信回路、補正回路、記憶回路、及び制御回路を備えている。受信回路は、受信したRF信号をベースバンド信号にダイレクトコンバートする。補正回路は、受信回路の2次相互変調歪特性を補正パラメータに基づき補正する。記憶回路は、第1のタイミングで、2次相互変調歪特性が向上するように補正パラメータに設定した第1の補正値を記憶する。制御回路は、第1のタイミングの後の第2のタイミングで、第1の補正値に基づいて2次相互変調歪特性が向上するように補正パラメータに第2の補正値を設定する。 According to one embodiment, the semiconductor device includes a receiving circuit, a correction circuit, a memory circuit, and a control circuit. The receiving circuit directly converts the received RF signal into a baseband signal. The correction circuit corrects the second-order intermodulation distortion characteristic of the reception circuit based on the correction parameter. The storage circuit stores the first correction value set in the correction parameter so that the second-order intermodulation distortion characteristic is improved at the first timing. The control circuit sets the second correction value in the correction parameter so that the second-order intermodulation distortion characteristic is improved based on the first correction value at the second timing after the first timing.
前記一実施の形態によれば、精度よく簡易にIM2補正を行うことができる。 According to the one embodiment, IM2 correction can be performed accurately and easily.
(実施の形態の概要)
実施の形態の説明に先立って、図1を用いて、実施の形態の主要な特徴についてその概要を説明する。図1に示すように、実施の形態に係る半導体装置100は、主要な構成として、受信回路11、補正回路12、記憶回路13、制御回路14を備えている。
(Outline of the embodiment)
Prior to the description of the embodiment, the outline of the main features of the embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the
受信回路11は、受信したRF信号をベースバンド信号にダイレクトコンバートする。補正回路12は、受信回路11の2次相互変調歪(IM2)特性を補正パラメータに基づき補正する。記憶回路13は、第1のタイミングで、2次相互変調歪特性が向上するように補正パラメータに設定した第1の補正値を記憶する。制御回路14は、第1のタイミングの後の第2のタイミングで、第1の補正値に基づいて2次相互変調歪特性が向上するように補正パラメータに第2の補正値を設定する。
The
例えば、第1のタイミングは、半導体装置100のパワーオン動作時であり、第2のタイミングは、半導体装置100がスリープ動作から通常動作へ移行するまでのウォームアップ動作時である。また、第2のタイミングは、繰り返し実行されるウォームアップ動作のうちいずれかのタイミングでもよい。
For example, the first timing is a power-on operation of the
上記のように、携帯電話端末などの高周波無線機器で使用される半導体装置(RFIC)への要望の一つに、外付け部品であるSAWフィルタの除去(SAWフィルタレス)がある。SAWフィルタレスのアーキテクチャでは送信部(TX)が出力した信号が受信部(RX)へ漏れ込む。このリーク信号は2次の相互変調歪み(IM2)により、ベースバンド帯域に妨害波(IM2成分)を生成し、IM2成分が所望信号に重畳することで受信感度を劣化させる。このため、SAWフィルタレスの半導体装置では、受信部に差動対のミスマッチ状態を補正する補正回路を搭載し、IM2特性を改善する必要がある。 As described above, one of the demands for a semiconductor device (RFIC) used in a high-frequency wireless device such as a mobile phone terminal is removal of a SAW filter as an external component (SAW filter-less). In the SAW filterless architecture, the signal output from the transmission unit (TX) leaks into the reception unit (RX). This leak signal generates an interference wave (IM2 component) in the baseband due to second-order intermodulation distortion (IM2), and the IM2 component is superimposed on the desired signal, thereby degrading the reception sensitivity. For this reason, in a semiconductor device without a SAW filter, it is necessary to improve the IM2 characteristics by mounting a correction circuit for correcting the mismatch state of the differential pair in the receiving unit.
しかし、半導体装置の受信部において差動回路を制御することで信号の偶数次歪みをキャンセルしても、回路デバイスのミスマッチや寄生アンバランスと起因してIM2補正が十分に行えない場合がある。IM2特性が最も改善される補正最適点は温度に依存し、さらに、依存性の程度は半導体装置(サンプル)毎に異なる。すなわち、RF信号の受信部を構成するアナログ回路は、一般に温度変化により特性が変動するとともに、製造プロセスによるバラツキを有しているため、補正最適点は、温度及び半導体装置ごとに変動する。このため、予め補正パラメータをテーブルに記憶し、このテーブルを使ってIM2補正を行うことは困難である。 However, even if the even-order distortion of the signal is canceled by controlling the differential circuit in the receiving unit of the semiconductor device, IM2 correction may not be sufficiently performed due to mismatch of circuit devices or parasitic imbalance. The optimum correction point at which the IM2 characteristic is most improved depends on the temperature, and the degree of dependence differs for each semiconductor device (sample). That is, the analog circuit that constitutes the RF signal receiver generally varies in characteristics due to temperature changes and has variations due to the manufacturing process. Therefore, the optimum correction point varies for each temperature and semiconductor device. For this reason, it is difficult to store correction parameters in a table in advance and perform IM2 correction using this table.
従来の半導体装置では、IM2補正後の温度変動によるIM2特性劣化分については、半導体装置の製品仕様にマージンを持たせ対応する場合もあった。すなわち、温度変動によるIM2特性劣化分のマージンを考慮した製品仕様を満たす半導体装置のみ良品と判断していた。この場合、IM2特性の温度劣化分は半導体装置のバラツキが大きいため、最も悪い劣化分まで考慮するとオーバーマージンとなり、歩留まりの低下が懸念される。 In the conventional semiconductor device, the IM2 characteristic deterioration due to the temperature fluctuation after the IM2 correction may be dealt with by giving a margin to the product specifications of the semiconductor device. That is, only a semiconductor device satisfying the product specification in consideration of a margin for deterioration of the IM2 characteristic due to temperature fluctuation has been determined to be a non-defective product. In this case, the temperature degradation of the IM2 characteristic has a large variation in the semiconductor device. Therefore, when the worst degradation is taken into account, it becomes an over margin and there is a concern that the yield may be reduced.
また、IM2成分による受信感度の劣化を軽減させるためのIM2補正回路は、テスト信号(2トーン信号)を受信部に入力するため、受信回路が実動作しているタイミングでIM2補正を行うと受信処理に影響する。このため、半導体装置が受信動作を行っているタイミングでIM2補正を行うことはできない。従来の半導体装置では、IM2補正に時間が掛かるため、時間に余裕があるRFICパワーオン時のみにIM2補正を行うが、上記のように温度変化により差動回路のミスマッチ状態が変わるとIM2特性が劣化する問題がある。 In addition, since the IM2 correction circuit for reducing the deterioration of the reception sensitivity due to the IM2 component inputs the test signal (two-tone signal) to the reception unit, reception is performed when IM2 correction is performed at the timing when the reception circuit is actually operating. Affects processing. For this reason, IM2 correction cannot be performed at the timing when the semiconductor device performs the receiving operation. In the conventional semiconductor device, since IM2 correction takes time, IM2 correction is performed only when the RFIC power is on, which has a sufficient time. However, when the mismatch state of the differential circuit changes due to a temperature change as described above, the IM2 characteristic changes. There is a problem of deterioration.
そこで、実施の形態では、図1のような構成により、パワーオン動作時(第1のタイミング)以外のタイミングでIM2補正(IM2再補正、IM2リキャリブレーション)を行うとともに、さらに、IM2補正時間を短縮可能にすることを主要な特徴としている。 Therefore, in the embodiment, IM2 correction (IM2 recorrection, IM2 recalibration) is performed at a timing other than the power-on operation (first timing) with the configuration as shown in FIG. The main feature is that it can be shortened.
すなわち、実施の形態に係る半導体装置では、パワーオン動作時のような第1のタイミングでIM2特性を補正し、さらに、ウォームアップ動作時のような第2のタイミングでIM2特性を再度補正することとした。これにより、温度等の環境の変化によりIM2特性が変動した場合でも、IM2特性を適切に精度よく補正することができる。また、第1のタイミングで補正した補正値に基づいて第2のタイミングで補正を行うため、より少ない動作で簡易に効率よく補正することができ、補正時間を短縮することができる。 That is, in the semiconductor device according to the embodiment, the IM2 characteristic is corrected at the first timing as in the power-on operation, and the IM2 characteristic is corrected again at the second timing as in the warm-up operation. It was. Thereby, even when the IM2 characteristic fluctuates due to a change in the environment such as temperature, the IM2 characteristic can be corrected appropriately and accurately. Further, since the correction is performed at the second timing based on the correction value corrected at the first timing, the correction can be easily and efficiently performed with fewer operations, and the correction time can be shortened.
(実施の形態1)
以下、図面を参照して実施の形態1について説明する。まず、図2を用いて、実施の形態適用前の参考例に係る半導体装置(RFIC)を含む無線通信端末の構成について説明する。
(Embodiment 1)
The first embodiment will be described below with reference to the drawings. First, the structure of a wireless communication terminal including a semiconductor device (RFIC) according to a reference example before application of the embodiment will be described with reference to FIG.
参考例の無線通信端末2は、図2に示すように、RFIC900、ベースバンドプロセッサ200、アンテナ201、DPX(デュプレクサ)202、アイソレータ203、HPA(ハイパワーアンプ)204、送信SAWフィルタ211、受信SAWフィルタ212を備えている。
As shown in FIG. 2, the
DPX202のアンテナ端子202aには、アンテナ201が接続されている。DPX202の受信端子202bとRFIC900のRF信号入力端子900aが接続されている。DPX202の送信端子202cとRFIC900のRF信号出力端子900bとは、アイソレータ203、HPA204、送信SAWフィルタ211を介して接続されている。RFIC900の受信フィルタ接続端子900d、900eに受信SAWフィルタ212が接続されている。RFIC900とベースバンドプロセッサ200は、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)インタフェース900cを介して入出力可能に接続されている。
The
参考例のRFIC900は、W−CDMA変調方式のRF信号を送受信するための半導体装置である。RFIC900は、SAWフィルタありのダイレクトコンバージョン送受信機であり、図2に示すように、受信ブロック901、送信ブロック902を備えている。図2では、受信ブロック901、送信ブロック902の一部の構成を図示し、その他の構成の図示を省略している。受信ブロック901は、LNA(低雑音アンプ)903、ミキサ(MIX)904、BE(バックエンド回路)905を含んでおり、LNA903とミキサ904の間に外付け部品として受信SAWフィルタ212が接続されている。また、送信ブロック902は、ドライバ906を含んでいる。
The
無線通信端末2が送信を行う場合、RFIC900は、LVDSインタフェース900cを介してベースバンドプロセッサ200からベースバンド送信信号が入力される。RFIC900の送信ブロック902は、入力されたベースバンド送信信号をRF周波数帯にアップコンバートし、このアップコンバートされた信号をドライバ906が増幅しRF送信信号を出力する。RFIC900から出力されたRF送信信号は、送信SAWフィルタ211により不要な周波数成分を除去した後、HPA204により増幅される。この増幅されたRF送信信号は、アイソレータ203を介してDPX202に入力され、DPX202からアンテナ201を介して基地局等へ送信される。
When the
無線通信端末2が受信を行う場合、アンテナ201が基地局等からRF受信信号を受信すると、DPX202により分波されてRF受信信号がRFIC900に入力される。RFIC900では、入力されたRF受信信号がLNA903により増幅され、受信SAWフィルタ212により不要な周波数成分を除去する。受信SAWフィルタ212を通過したRF受信信号は、ミキサ904によりベースバンド周波数帯のベースバンド受信信号にダウンコンバートされる。さらに、このベースバンド受信信号は、BE905により所定の信号処理が行われた後、LVDSインタフェース900cを介してベースバンドプロセッサ200へ出力される。
When the
W−CDMA変調方式では、受信ブロック901及び送信ブロック902が同時に動作するため、受信ブロック901にRF送信信号がリークし、このリーク妨害波信号が受信感度を劣化させる。このため、参考例のRFIC900では、図2に示すようにLNA903−ミキサ904間に外付け部品として配置された受信SAWフィルタ212によりリーク妨害波信号を抑圧している。
In the W-CDMA modulation scheme, since the
これに対し、本実施の形態では、RFICのマルチバンド化(マルチモード化)に対応して、周辺部品数や実装チップ面積の削減のために、SAWフィルタを取り除いた構成(SAWフィルタレス)とする。 On the other hand, in the present embodiment, a configuration in which the SAW filter is removed (SAW filter-less) in order to reduce the number of peripheral components and the mounting chip area in response to the multi-band RFIC (multi-mode). To do.
図3は、本実施の形態に係る半導体装置を含む無線通信端末の構成を示している。本実施形態に係る無線通信端末1は、携帯電話端末やスマートフォン、タブレット端末等である。図3に示すように、無線通信端末1は、図2の参考例の無線通信端末1と比べて、送信SAWフィルタ211及び受信SAWフィルタ212を有していない。すなわち、無線通信端末1は、RFIC100、ベースバンドプロセッサ200、アンテナ201、DPX202、アイソレータ203、HPA204を備えている。なお、RFIC100とベースバンドプロセッサ200を1つの半導体装置としてもよい。
FIG. 3 shows a configuration of a wireless communication terminal including the semiconductor device according to this embodiment. The
DPX202のアンテナ端子202aには、アンテナ201が接続されている。DPX202の受信端子202bとRFIC100のRF信号入力端子100aが接続されている。DPX202の送信端子202cとRFIC100のRF信号出力端子100bとは、アイソレータ203、HPA204を介して接続されている。RFIC100とベースバンドプロセッサ200は、LVDSインタフェース100cを介して入出力可能に接続されている。
The
本実施の形態に係るRFIC100は、1チップの半導体装置であり、W−CDMA変調方式のRF信号を送受信するための半導体装置である。RFIC100は、SAWフィルタレスのダイレクトコンバージョン送受信機であり、図3に示すように、受信ブロック101、送信ブロック102を備えている。図3では、受信ブロック101、送信ブロック102の一部の構成を図示し、その他の構成の図示を省略している。受信ブロック101は、LNA103、ミキサ104、BE105を含んでいる。また、送信ブロック102は、ドライバ106を含んでいる。
The
無線通信端末1が送信を行う場合、ベースバンドプロセッサ200は、送信データに基づき符号化等を行うことでベースバンド送信信号を生成する。RFIC100は、LVDSインタフェース100cを介してベースバンドプロセッサ200からベースバンド送信信号が入力される。RFIC100の送信ブロック102は、入力されたベースバンド送信信号をRF周波数帯にアップコンバートし、このアップコンバートされた信号をドライバ106が増幅しRF送信信号を出力する。RFIC100から出力されたRF送信信号は、HPA204により増幅される。この増幅されたRF送信信号は、アイソレータ203を介してDPX202に入力され、DPX202からアンテナ201を介して基地局等へ送信される。
When the
無線通信端末1が受信を行う場合、アンテナ201が基地局等からRF受信信号を受信すると、DPX202により分波されてRF受信信号がRFIC100に入力される。RFIC100では、入力されたRF受信信号がLNA103により増幅され、ミキサ104によりベースバンド周波数帯のベースバンド受信信号にダウンコンバートされる。さらに、このベースバンド受信信号は、BE105により所定の信号処理が行われた後、LVDSインタフェース100cを介してベースバンドプロセッサ200へ出力される。ベースバンドプロセッサ200は、ベースバンド受信信号に基づき復号化等を行うことで受信データを生成する。
When the
図4は、半導体装置100で処理する信号の周波数スペクトルを示している。図4(a)は、ミキサ104にLNA103から入力される入力信号の周波数スペクトルであり、図4(b)は、ローカルブロック(半導体装置内の発振器)から入力され、ミキサ104が乗算に用いる受信ローカル信号の周波数スペクトルであり、図4(c)は、ミキサ104から出力される出力信号の周波数スペクトルである。
FIG. 4 shows a frequency spectrum of a signal processed by the
上記のようにW−CDMA変調方式では、受信ブロック101及び送信ブロック102が同時に動作するため、受信ブロック101にRF送信信号がリークする。このため、図4(a)に示すように、ミキサ104には、周波数f_RXのRF受信信号と、周波数f_TXのリーク妨害波信号とが重畳されて入力される。周波数f_RXのRF受信信号は、2×f_BB(ベースバンド周波数)の帯域幅であり、周波数f_TXのリーク妨害波信号は、帯域幅がf_intである。
As described above, in the W-CDMA modulation scheme, since the
また、図4(b)に示すように、ミキサ104には、周波数f_RXの受信ローカル信号が入力される。ミキサ104は、図4(a)の信号と図4(b)の信号を乗算するため、図4(c)の信号を出力する。図4(c)に示すように、帯域幅f_BB(0〜f_BB)のベースバンド信号に、周波数f_intのIM2信号(IM2成分の信号)が重畳して出力される。
Further, as shown in FIG. 4B, the reception local signal having the frequency f_RX is input to the
すなわち、本実施形態に係るRFIC100では、SAWフィルタを有していないため、アンテナからのリーク妨害波信号はLNA103から直接ミキサ104に入力され、ミキサ段で高レベルのIM2信号が発生する。これにより、受信感度が劣化してしまうため、本実施の形態では、IM2補正(IM2キャリブレーション)を行い、IM2信号の発生を低減する。
That is, since the
以下、本実施の形態において、IM2補正を行う構成及び動作について説明する。図5は、本実施の形態に係る半導体装置(RFIC)のうち、主に受信ブロック101の構成を示している。図3で示した、LNA103、ミキサ104、BE105は、図5のLNA111、ミキサ113、ロジック部142(MPU130含む)にそれぞれ対応している。
Hereinafter, the configuration and operation for performing IM2 correction in the present embodiment will be described. FIG. 5 mainly shows the configuration of the
図5に示すように、本実施の形態に係るRFIC100は、受信アナログ部110、IM2補正回路120、MPU(Micro Processing Unit)130、ADC141、ロジック部142、DCOC制御部143、受信DCO(RXDCO:デジタル制御発振器)151、分周器(Divider)152、送信DCO(TXDCO)153、システムクロック発振器154を備えている。
As shown in FIG. 5, the
受信アナログ部110は、受信したRF受信信号をダイレクトダウンコンバートしてアナログのベースバンド受信信号を生成し出力する。受信アナログ部110は、LNA111、スイッチ回路112、ミキサ113、PMA114、LPF115、PGA116を備えている。IM2補正回路120は、テスト信号生成部122、IM2チューニング部121を備えている。MPU130は、RAM(Random Access Memory)132、CPU(Central Processing Unit)131を備えている。
The
LNA111は、アンテナ201から受信したRF受信信号がDPX202を介して入力され、この入力されたRF受信信号を低雑音で増幅し出力する。LNA111は、ベースバンドプロセッサ200により適切にゲイン設定される。
The
スイッチ回路112は、ミキサ113に入力する信号を、LNA111から出力されたRF受信信号、または、IM2補正回路120(テスト信号生成部122)から出力されたテスト信号のいずれかに切り替える。スイッチ回路112は、ロジック部142やベースバンドプロセッサ200から入力されるテストイネーブル信号に応じて、ミキサ113がダウンコンバートする信号を切り替える。スイッチ回路112は、アンテナ201が受信したRF受信信号を処理する場合、LNA111とミキサ113を接続し、IM2補正回路120が生成したテスト信号によりIM2補正を行う場合、IM2補正回路120とミキサ113を接続する。
The
ミキサ113は、通常の送受信動作時、LNA111により増幅されたRF受信信号がスイッチ回路112を介して入力され、この入力されたRF受信信号と受信ローカル信号とを乗算して、ベースバンド周波数帯のベースバンド受信信号(受信時のベースバンド信号)にダウンコンバートし出力する。ミキサ113は、直交復調器であり、RF受信信号と受信ローカル信号とに基づいてIch、Qchのベースバンド信号を生成する。以下、ミキサ113以降で処理されるベースバンド信号(ベースバンド受信信号)にはIch、Qchの信号を含む。また、ミキサ113は、IM2補正時、IM2補正回路120が生成したテスト信号がスイッチ回路112を介して入力され、この入力されたテスト信号と受信ローカル信号とを乗算して、ベースバンド周波数帯のIM2信号を含む信号(テスト時のベースバンド信号)にダウンコンバートし出力する。
During a normal transmission / reception operation, the
ミキサ113は、IM2補正回路120(IM2チューニング部121)から入力されるチューニング信号に応じてIM2特性を補正する。受信アナログ部110で最もIM2信号の発生への寄与が大きいミキサ113の差動ミスマッチをチューニングすることで、効果的にIM2補正を行う。すなわち、一般にIM2成分はミキサ113の非線形性により発生し、特に、IM2特性はミキサ113を構成する差動対のアンバランスによって劣化するため、差動対の回路パラメータを調整することで差動対のアンバランスを補正し、IM2成分を低減する。本実施形態では、チューニング信号により差動対のバックゲート電圧を調整する。なお、負荷抵抗値やバイアス値などその他の回路パラメータにより差動対を調整してもよい。
The
ミキサ113に入力される受信ローカル信号は、受信DCO151から生成された受信クロックを分周器152により分周して生成されている。また、受信DCO151は、受信PLL(Phase Locked Loop)151aを備えており、受信PLL151aのロック周波数に基づいた周波数の受信クロックを分周器152へ出力する。
The reception local signal input to the
PMA(Post mixer Amp:ミキサ後段アンプ)114は、ミキサ113がダウンコンバートした受信時またはテスト時のベースバンド信号が入力され、この入力された信号を増幅する。PMA114は、ベースバンドプロセッサ200により適切にゲイン設定されている。LPF(Low path filter)115は、PMA114によって増幅された受信時またはテスト時のベースバンド信号の高周波成分を除去し出力する。
A PMA (Post mixer Amp) 114 receives a baseband signal at the time of reception or test when the
PGA(Programmable Gain Amp:可変ゲインアップ)116は、PMA114により増幅されLPF115を通過した受信時またはテスト時のベースバンド信号が入力され、この入力された信号をさらに増幅する。PGA116は、ベースバンドプロセッサ200により適切にゲイン設定されている。また、PGA116は、DCOC制御部143から入力されるDCオフセット制御信号に応じてDC(直流)オフセットを低減する。DCオフセットを低減することで、PGA116の出力信号を、後段のADC141のダイナミックレンジの範囲内とする。
A PGA (Programmable Gain Amp) 116 receives a baseband signal that is amplified by the
テスト信号生成部122は、IM2補正を行うためのテスト信号を生成しスイッチ回路112へ出力する。テスト信号は、受信アナログ部110でIM2信号(テスト時のベースバンド信号)を発生させ、ロジック部142でIM2信号を検出するための信号である。テスト信号は、テスト用に疑似的にIM2信号を発生させるため、図4(a)のリーク妨害波信号(f_TXの信号)に相当する2トーン信号である。テスト信号生成部122は、ICMIX(ICミキサ)122aにより構成され、送信DCO153から出力される送信ローカル信号(周波数f_TX)と、システムクロック発振器154から出力されるシステムクロック(周波数f_int)を乗算し、2トーン信号を生成する。
The test
IM2チューニング部121は、ミキサ113に対しIM2成分を低減するためのチューニング信号を生成する。IM2チューニング部121は、ロジック部142から入力される補正パラメータに応じて、ミキサ113の差動対のバックゲートを制御するチューニング信号(バックゲート電圧)を生成する。すなわち、IM2チューニング部121は、ロジック部142から入力される補正パラメータを、ミキサ113の動作をチューニングするためのチューニング信号に変換する。
The
DCOC制御部143は、PGA116に対しDCオフセットを低減するためのDCオフセット制御信号を生成する。DCOC制御部143は、ロジック部142から入力されるオフセットパラメータに応じてDCオフセット制御信号を生成する。すなわち、DCOC制御部143は、ロジック部142から入力されるオフセットパラメータを、DCオフセットを低減するためのDCオフセット制御信号に変換する。
The
ADC(A/Dコンバータ)141は、受信アナログ部110がダウンコンバートしたアナログのベースバンド信号(受信時またはテスト時)を、ロジック部142でデジタル信号処理するためにデジタル信号に変換し出力する。
The ADC (A / D converter) 141 converts the analog baseband signal (during reception or test) down-converted by the
ロジック部142は、ADC141がA/D変換したデジタルのベースバンド信号(受信時またはテスト時)が入力され、この入力された信号に対しデジタル信号処理を行い、ベースバンドプロセッサ200へ出力する。
The
また、ロジック部142は、IM2補正時(テスト時)、テスト信号から受信アナログ部110により生成されたIM2信号のレベル(IM2値)を検出し、この検出に基づいてIM2信号を低減するための補正パラメータを算出し、算出した補正パラメータをIM2補正回路120に設定する。この補正パラメータの算出は、MPU130のCPU131及びRAM132により行われる。後述のように、複数のIM2値を検出し比較することでIM2信号を低減する補正パラメータを求めることができる。
The
さらに、ロジック部142は、DCオフセット補正時(DCオフセットキャリブレーション時)、ベースバンド受信信号のレベルに基づいて、DCオフセットを低減するための補正パラメータを算出し、算出した補正パラメータをDCOC制御部143に設定する。このパラメータの算出は、MPU130のCPU131及びRAM132により行われる。
Furthermore, at the time of DC offset correction (at the time of DC offset calibration), the
図6は、本実施の形態に係る半導体装置(RFIC)のうち、主に、ミキサ113、スイッチ回路112、IM2チューニング部121の回路構成の一例を示している。
FIG. 6 mainly shows an example of the circuit configuration of the
図6に示すように、ミキサ113は、第1の差動対(差動回路、差動トランジスタ)113a、第2の差動対113bを備えている。第1の差動対113aは、NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタN11及びN12を備え、第2の差動対113bは、N21、N22を備えている。
As shown in FIG. 6, the
NMOSトランジスタN11、N12のソースがノードA11に共通接続される。ノードA11は、ミキサ113の第1の入力端子であり、スイッチ回路112に接続される。同様に、NMOSトランジスタN21、N22のソースがノードA21に共通接続される。ノードA21は、ミキサ113の第2の入力端子であり、スイッチ回路112に接続される。
The sources of the NMOS transistors N11 and N12 are commonly connected to the node A11. The node A11 is a first input terminal of the
NMOSトランジスタN11、N22のドレインがノードA12に共通接続される。ノードA12は、第1のベースバンド信号(MIXout_T)を出力する第1の出力端子であり、PMA114に接続される。同様に、NMOSトランジスタN12、N21のドレインがノードA22に共通接続される。ノードA22は、第2のベースバンド信号(MIXout_B)を出力する第2の出力端子であり、PMA114に接続される。
The drains of the NMOS transistors N11 and N22 are commonly connected to the node A12. The node A12 is a first output terminal that outputs a first baseband signal (MIXout_T), and is connected to the
NMOSトランジスタN11、N21のゲートには、受信DCO151及び分周器152から第1の受信ローカル信号(RX_Local_T)が共通に入力される。同様に、NMOSトランジスタN12、N22のゲートには、受信DCO151及び分周器152から第2の受信ローカル信号(RX_Local_B)が共通に入力される。
The first reception local signal (RX_Local_T) is commonly input from the
NMOSトランジスタN11、N12、N21、N22により、ノードA11に入力されるRF受信信号またはテスト信号(LNAout_BまたはICMIXout_T)及びノードA21に入力されるRF受信信号とテスト信号(LNAout_TまたはICMIXout_B)と、受信ローカル信号(RX_Local_T、RX_Local_B)とを乗算し、ベースバンド信号(MXout_T、MXout_B)を出力する。 By the NMOS transistors N11, N12, N21, and N22, the RF reception signal or test signal (LNAout_B or ICMIXout_T) input to the node A11, the RF reception signal and test signal (LNAout_T or ICMIXout_B) input to the node A21, and reception local Multiplies the signals (RX_Local_T, RX_Local_B) and outputs baseband signals (MXout_T, MXout_B).
また、NMOSトランジスタN11、N22のバックゲートがノードA13に共通接続される。ノードA13は、ミキサ113の第1のチューニング端子であり、コンデンサC1を介して、IM2チューニング部121に接続される。同様に、NMOSトランジスタN12、N21のバックゲートがノードA23に共通接続される。ノードA23は、ミキサ113の第2のチューニング端子であり、コンデンサC2を介して、IM2チューニング部121に接続される。NMOSトランジスタN11、N12、N21、N22は、ノードA13、ノードA23に供給されるチューニング信号(バックゲート電圧)により、差動対のミスマッチ(アンバランス)が調整される。
The back gates of the NMOS transistors N11 and N22 are commonly connected to the node A13. The node A13 is a first tuning terminal of the
図6に示すように、スイッチ回路112は、RF受信信号を入力する第1のスイッチ入力部112a、テスト信号を入力する第2のスイッチ入力部112bを備えている。第1のスイッチ入力部112aは、PMOSトランジスタP31、P32を備え、第2のスイッチ入力部112bは、NMOSトランジスタN31、N32を備えている。
As shown in FIG. 6, the
PMOSトランジスタP31は、ドレインにLNA111から第1のRF受信信号(LNAout_T)が入力され、ソースがミキサ113のノードA21に接続される。PMOSトランジスタP32は、ドレインにLNA111から第2のRF受信信号(LNAout_B)が入力され、ソースがミキサ113のノードA11に接続される。
In the PMOS transistor P31, the first RF reception signal (LNAout_T) is input from the
NMOSトランジスタN31は、ソースにICMIX122aから第1のテスト信号(ICMIXout_T)が入力され、ドレインがミキサ113のノードA11に接続される。NMOSトランジスタN32は、ソースにICMIX122aから第2のテスト信号(ICMIXout_B)が入力され、ドレインがミキサ113のノードA21に接続される。
In the NMOS transistor N31, the first test signal (ICMIXout_T) is input from the
PMOSトランジスタP31、P32、NMOSトランジスタN31、N32のゲートには、ロジック部142またはベースバンドプロセッサ200からテストイネーブル信号(テスト信号イネーブルビット)が共通に入力される。テストイネーブルビットは、ミキサ113に入力する信号を切り替えるためのビットであり、IM2補正のためにテスト信号をミキサ113に入力するためのビットでもある。この例では、テスト信号イネーブルビットは1ビットであり、テスト信号イネーブルビットの"0"(ロー)または"1"(ハイ)に応じて、PMOSトランジスタP31、P32、NMOSトランジスタN31、N32がオン/オフし、ミキサ113に入力する信号を切り替える。
A test enable signal (test signal enable bit) is commonly input from the
テスト信号イネーブルビットが"0"の場合、PMOSトランジスタP31、P32がオンし、NMOSトランジスタN31、N32がオフするため、第1のRF受信信号(LNAout_T)がミキサ113のノードA21に入力され、第2のRF受信信号(LNAout_B)がミキサ113のノードA11に入力される。テスト信号イネーブルビットが"1"の場合、PMOSトランジスタP31、P32がオフし、NMOSトランジスタN31、N32がオンするため、第1のテスト信号(ICMIXout_T)がミキサ113のノードA11に入力され、第2のテスト信号(ICMIXout_B)がミキサ113のノードA21に入力される。
When the test signal enable bit is “0”, the PMOS transistors P31 and P32 are turned on and the NMOS transistors N31 and N32 are turned off, so that the first RF reception signal (LNAout_T) is input to the node A21 of the
図6に示すように、IM2チューニング部121は、バックゲートペア選択部121a、バックゲートチューニング部121bを備えている。バックゲートペア選択部121aは、NMOSトランジスタN41、N42、PMOSトランジスタP41、P42を備えている。バックゲートチューニング部121bは、NMOSトランジスタN101〜N116、抵抗R101〜R116を備えている。
As shown in FIG. 6, the
バックゲートペア選択部121aでは、NMOSトランジスタN41のドレインとPMOSトランジスタP41のソースは、コンデンサC1を介してミキサ113のノードA13に共通接続され、NMOSトランジスタN41のソースがGNDに接続され、PMOSトランジスタP41のドレインがノードA30に接続される。ノードA30は、ミキサ113にバックゲート電圧を出力するための出力端子である。NMOSトランジスタN42のドレインとPMOSトランジスタP42のソースは、コンデンサC2を介してミキサ113のノードA23に共通接続され、NMOSトランジスタN42のソースがノードA30に接続され、PMOSトランジスタP42のドレインがGNDに接続される。
In the back gate
NMOSトランジスタN41、N42、PMOSトランジスタP41、P42のゲートには、ロジック部142からバックゲートペア制御信号(バックゲートペア制御ビット)が共通に入力される。バックゲートペア制御ビットは、バックゲート電圧をチューニングするトランジスタを選択するためのビットであり、ロジック部142が設定する補正パラメータの正/負を示すビットでもある。この例では、バックゲートペア制御ビットは1ビットであり、バックゲートペア制御ビットの"0"(ロー)または"1"(ハイ)に応じて、NMOSトランジスタN41、N42、PMOSトランジスタP41、P42がオン/オフし、バックゲート電圧をチューニングするトランジスタを切り替える。
A back gate pair control signal (back gate pair control bit) is commonly input from the
バックゲートペア制御ビットが"0"の場合、NMOSトランジスタN41、N42がオフし、PMOSトランジスタP41、P42がオンするため、ミキサ113のノードA13がノードA30に接続され、ミキサ113のノードA23がGNDに接続される。このため、ミキサ113のNMOSトランジスタN11、N22のバックゲートが、バックゲートチューニング部121bにより生成される電圧により制御される。
When the back gate pair control bit is “0”, the NMOS transistors N41 and N42 are turned off and the PMOS transistors P41 and P42 are turned on. Therefore, the node A13 of the
バックゲートペア制御ビットが"1"の場合、NMOSトランジスタN41、N42がオンし、PMOSトランジスタP41、P42がオフするため、ミキサ113のノードA23がノードA30に接続され、ミキサ113のノードA13がGNDに接続される。このため、ミキサ113のNMOSトランジスタN12、N21のバックゲートが、バックゲートチューニング部121bにより生成される電圧により制御される。
When the back gate pair control bit is “1”, the NMOS transistors N41 and N42 are turned on and the PMOS transistors P41 and P42 are turned off. Therefore, the node A23 of the
バックゲートチューニング部121bでは、電源(VDD)とGNDの間に、抵抗R11〜R26が直列に接続される。各抵抗R11〜R26の間の各ノードとノードA30との間にそれぞれNMOSトランジスタN101〜N116が接続される。すなわち、NMOSトランジスタN101〜N116のドレインは、ノードA30に共通接続されている。NMOSトランジスタN101のソースはGNDに接続され、NMOSトランジスタN102のソースは抵抗R11と抵抗R12の間に接続され、NMOSトランジスタN103のソースは抵抗R12と抵抗R13の間に接続される。同様に、NMOSトランジスタN104〜N116のソースは、抵抗R13〜抵抗R26の間にそれぞれ接続される。
In the back
NMOSトランジスタN101〜N116のゲートには、ロジック部142からバックゲートチューニング信号(バックゲートチューニングビット)が共通に入力される。バックゲートチューニングビットは、ミキサ113に出力するバックゲート電圧を設定するためのビットであり、ロジック部142が設定する補正パラメータである。この例では、バックゲートチューニングビットは4ビットであり、この4ビットで表される"0"〜"15"の値がそれぞれNMOSトランジスタN101〜N116に対応している。例えば、1ビットのバックゲートペア制御ビットと、4ビットのバックゲートチューニングビットとを含む5ビットにより、"−15"〜"+15"の補正パラメータを設定できる。
A back gate tuning signal (back gate tuning bit) is commonly input from the
バックゲートチューニングビットが"0"の場合、NMOSトランジスタN101がオンし、他のNMOSトランジスタはオフするため、ノードA30がGNDに接続される。このため、ノードA13またはA23に供給するバックゲート電圧は0Vとなる。 When the back gate tuning bit is “0”, the NMOS transistor N101 is turned on and the other NMOS transistors are turned off, so that the node A30 is connected to GND. Therefore, the back gate voltage supplied to the node A13 or A23 is 0V.
バックゲートチューニングビットが"1"の場合、NMOSトランジスタN102がオンし、他のNMOSトランジスタはオフするため、ノードA30が抵抗R11と抵抗R12の間に接続される。このため、ノードA13またはA23に供給するバックゲート電圧は、電源電圧1.2Vが抵抗R11と抵抗R12〜R26とにより分圧されて0.03125Vとなる。 When the back gate tuning bit is “1”, the NMOS transistor N102 is turned on and the other NMOS transistors are turned off, so that the node A30 is connected between the resistor R11 and the resistor R12. Therefore, the back gate voltage supplied to the node A13 or A23 is 0.03125V by dividing the power supply voltage 1.2V by the resistor R11 and the resistors R12 to R26.
バックゲートチューニングビットが"2"の場合、NMOSトランジスタN103がオンし、他のNMOSトランジスタはオフするため、ノードA30が抵抗R12と抵抗R13の間に接続される。このため、ノードA13またはA23に供給するバックゲート電圧は、電源電圧1.2Vが抵抗R11〜R12と抵抗R13〜R26とにより分圧されて0.0625Vとなる。同様に、バックゲートチューニングビットが"3"の場合、NMOSトランジスタN104のみがオンし、バックゲート電圧は、電源電圧1.2Vが抵抗R11〜R13と抵抗R14〜R26とにより分圧されて0.09375Vとなる。バックゲートチューニングビットが"15"の場合、NMOSトランジスタN116のみがオンし、バックゲート電圧は、電源電圧1.2Vが抵抗R11〜R25と抵抗R26とにより分圧されて0.5Vとなる。 When the back gate tuning bit is “2”, the NMOS transistor N103 is turned on and the other NMOS transistors are turned off, so that the node A30 is connected between the resistor R12 and the resistor R13. Therefore, the back gate voltage supplied to the node A13 or A23 is 0.0625V by dividing the power supply voltage 1.2V by the resistors R11 to R12 and the resistors R13 to R26. Similarly, when the back gate tuning bit is “3”, only the NMOS transistor N104 is turned on, and the power supply voltage 1.2V is divided by the resistors R11 to R13 and the resistors R14 to R26 to become 0. 09375V. When the back gate tuning bit is “15”, only the NMOS transistor N116 is turned on, and the back gate voltage becomes 0.5 V by dividing the power supply voltage 1.2V by the resistors R11 to R25 and the resistor R26.
図7は、本実施の形態に係る半導体装置(RFIC)のIM2補正のタイミングを示している。まず、時刻T0に無線通信端末1(RFIC100)の電源がオンされると、RFIC100はパワーオン動作を行う。このパワーオン動作内で、RFIC100はIM2補正を行う(S11)。スイッチ回路112は、ベースバンドプロセッサ200の指示により、ミキサ113とテスト信号生成部122とを接続するように切り替え、テスト信号生成部122が生成したテスト信号をミキサ113に供給する。ロジック部142は、テスト信号に応じて受信アナログ部110から出力されるIM2信号を検出し、補正パラメータの最適値を算出してIM2チューニング部121に設定し、この最適値をRAM132に記憶する。
FIG. 7 shows the IM2 correction timing of the semiconductor device (RFIC) according to this embodiment. First, when the power of the wireless communication terminal 1 (RFIC 100) is turned on at time T0, the
パワーオン動作内のIM2補正が完了すると、時刻T1〜T2に、RFIC100は、基地局等との間で通常の送受信動作(通常動作)を行う。スイッチ回路112は、ベースバンドプロセッサ200の指示により、ミキサ113とLNA111とを接続するように切り替え、LNA111からのRF受信信号をミキサ113に供給する。ミキサ113は、S11で設定された補正パラメータにより差動対が適切にチューニングされており、IM2成分が低減されたベースバンド受信信号を出力する。ロジック部142は、このIM2成分が低減されたベースバンド受信信号に所定の信号処理を行い、ベースバンドプロセッサ200へ出力する。
When the IM2 correction in the power-on operation is completed, the
時刻T2の後のスリープ時間経過した時刻T3にウォームアップ動作を行う。このウォームアップ動作内で、RFIC100はさらにIM2補正(IM2再補正、IM2リキャリブレーション)を行う(S12)。
The warm-up operation is performed at time T3 when the sleep time elapses after time T2. Within this warm-up operation, the
送受信動作が終了すると、時刻T2でベースバンドプロセッサ200からの指示により、RFIC100はスリープ状態となる。例えば、RFIC100は、消費電力を低減するために所定の回路動作を停止する。その後、スリープ時間経過すると、時刻T2でベースバンドプロセッサ200からの指示により、RFIC100はスリープ状態が解除され、送受信動作を開始するためにウォームアップ動作を行う。ウォームアップ動作とは、RFICがスリープ状態から通常の送受信動作(通常動作)に遷移するための動作であり、スリープ状態で停止していた回路の起動等を行う。
When the transmission / reception operation is completed, the
ウォームアップ動作では、スイッチ回路112は、ベースバンドプロセッサ200の指示により、ミキサ113とテスト信号生成部122とを接続するように切り替え、テスト信号生成部122が生成したテスト信号をミキサ113に供給する。ロジック部142は、テスト信号に応じて受信アナログ部110から出力されるIM2信号を検出し、パワーオン時のS11で記憶した最適値に基づいて補正パラメータを再補正してIM2チューニング部121に設定し、この補正値をRAM132に記憶する。
In the warm-up operation, the
ウォームアップ動作内のIM2補正が完了すると、時刻T4〜T5に、基地局等との間で通常の送受信動作を行う。その後、RFIC100は、スリープ動作、ウォームアップ動作、送受信動作を繰り返し実行し、ウォームアップ動作時にIM2補正を繰り返す(S13)。S13では、ロジック部142は、テスト信号に応じて受信アナログ部110から出力されるIM2信号を検出し、前回のウォームアップ時のS12で記憶した補正値に基づいて補正パラメータを再補正してIM2チューニング部121に設定し、この補正値をRAM132に記憶する。
When the IM2 correction in the warm-up operation is completed, a normal transmission / reception operation is performed with the base station or the like at times T4 to T5. Thereafter, the
図7に示すように、本実施の形態では、パワーオン時にIM2補正を行い、その後のウォームアップ時にもIM2補正(IM2再補正)を行う。これにより、温度等の環境の変化によりIM2特性が変動した場合でも適切にIM2補正を行うことができる。 As shown in FIG. 7, in the present embodiment, IM2 correction is performed at power-on, and IM2 correction (IM2 re-correction) is also performed during subsequent warm-up. Thereby, even when the IM2 characteristics fluctuate due to changes in the environment such as temperature, the IM2 correction can be performed appropriately.
図8のグラフは、IM2特性の温度依存性を示している。図8のIM2特性グラフにおいて、縦軸はRFICで発生するIM2信号(IM2成分)のレベルを示し、横軸はIM2チューニング部に与える補正ビット(補正パラメータ)の値を示している。この補正ビットは、図6のバックゲートチューニングビット(バックゲートペア制御ビット含む)である。 The graph of FIG. 8 shows the temperature dependence of the IM2 characteristic. In the IM2 characteristic graph of FIG. 8, the vertical axis indicates the level of the IM2 signal (IM2 component) generated by the RFIC, and the horizontal axis indicates the value of the correction bit (correction parameter) given to the IM2 tuning unit. This correction bit is the back gate tuning bit (including the back gate pair control bit) of FIG.
図8に示すように、補正ビットに対するIM2特性は略V字状のカーブとなり、IM2信号のレベルが最も低い点が補正の最適点となる。高温時の特性301では、点304が最もIM2信号が低いため補正最適点であり、このときのS1が補正最適値となる。また、基準値303は製品仕様値であり、製品仕様を満たすためにはIM2信号が基準値303以下の必要がある。高温時に補正値S1で補正した場合、IM2信号は基準値303であるため、製品仕様を満たしている。
As shown in FIG. 8, the IM2 characteristic for the correction bit is a substantially V-shaped curve, and the point with the lowest IM2 signal level is the optimal point for correction. In the high temperature characteristic 301, the
一方、低温時の特性302は、高温時の特性301に比べて、特性グラフ上で左側(補正パラメータが小さくなる側)に移動した特性となる。低温時の特性302では、点306が最もIM2信号が低いため補正最適点であり、このときのS2が補正最適点となる。すなわち、温度が下がると、特性カーブは、特性302のように高温時よりも補正ビットが小さくなる方向に移動するため、補正最適点がS1からS2に移動する。
On the other hand, the characteristic 302 at the low temperature is a characteristic shifted to the left side (the side where the correction parameter becomes smaller) on the characteristic graph as compared with the characteristic 301 at the high temperature. In the
このため、高温の状態で、補正値S1によりIM2補正を行った後、温度が下がると、IM2特性が特性301から特性302へ変動するため、IM2信号のレベルが点305まで上昇する。このため、IM2信号により受信感度が劣化することになり、基準値303よりもIM2信号が大きいため、製品仕様を満たさなくなる。
Therefore, after the IM2 correction is performed with the correction value S1 in the high temperature state, when the temperature decreases, the IM2 characteristic changes from the characteristic 301 to the characteristic 302, so that the level of the IM2 signal rises to the
本実施の形態では、パワーオン時にIM2補正を行った後、ウォームアップ時にもIM2補正を行う。これにより、温度によりIM2特性が変化しても、IM2信号が点305から点306へ低下するように、補正値をS1からS2へ向かって変更する。したがって、適切にIM2補正を行うため、受信感度が向上し、製品仕様を満たすようになる。
In this embodiment, after performing IM2 correction at power-on, IM2 correction is also performed during warm-up. Thereby, even if the IM2 characteristic changes due to the temperature, the correction value is changed from S1 to S2 so that the IM2 signal decreases from the
なお、温度が低温から高温に変化した場合でも、同様に、IM2補正を再度行うことにより、補正値を適切に設定できる。また、半導体装置ごとにIM2特性はばらつきがあるため、温度依存性の向きや程度に規則性は無い。このため、半導体装置によっては、図8と比べて、温度に応じて特性変動の量が異なり、特性変動の方向も異なるが、この場合でも同様、IM2補正を再度行うことで、適正にIM2信号を低減することができる。 Even when the temperature changes from a low temperature to a high temperature, similarly, the correction value can be appropriately set by performing the IM2 correction again. Further, since the IM2 characteristics vary from one semiconductor device to another, there is no regularity in the direction and degree of temperature dependence. Therefore, depending on the temperature, the amount of characteristic variation differs depending on the temperature and the direction of characteristic variation differs depending on the temperature depending on the semiconductor device. Even in this case, the IM2 signal is appropriately corrected by performing IM2 correction again. Can be reduced.
図9は、本実施の形態に係る半導体装置(RFIC)における、パワーオン時のIM2補正動作を示している。この動作は、主に、RFIC100のロジック部142及びMPU130で実行される。RFIC100は、IM2補正用のプログラムを記憶する記憶部を備えており、このプログラムをRAM132にロードし、CPU131がRAM132にロードされたプログラムを実行することで、以下の動作が実現される。図9は、図7で示したS11の動作であり、RFIC100は、パワーオン動作時、次のようにIM2補正動作を開始する。
FIG. 9 shows an IM2 correction operation at power-on in the semiconductor device (RFIC) according to the present embodiment. This operation is mainly executed by the
まず、CPU131は、IM2信号を最小値にチューニングするため、補正パラメータ(X)をデフォルト値(m=0)に設定する(S101)。図8で示したようにIM2特性は補正パラメータに対し略V字状であるため、補正パラメータ(補正ビット)を0(最小値)に初期化し、順次増加させて最適点を求める。最小値から最大値へ向かってIM2値を検出することで、最も適切な補正パラメータを求めることができる。なお、補正パラメータを最大値に初期化して、順次減少させて最適点を求めてもよい。
First, the
ここで、補正パラメータ(X)は、ロジック部142からIM2チューニング部121に設定する補正ビット(バックゲートチューニングビット)である。"m"は、RAM132に保存され、補正パラメータ(X)に設定するための変数である。
Here, the correction parameter (X) is a correction bit (back gate tuning bit) set from the
次いで、設定点X(=m)とX+1それぞれのIM2値(IM2信号の大きさ)をロジック部142で検出し、CPU131で2つのIM2値を比較する(S102)。ここでは、補正パラメータ(X)の場合のIM2値をIM2(X)と表す。
Next, the IM2 value (the magnitude of the IM2 signal) at each of the set points X (= m) and X + 1 is detected by the
設定点X(m=0)のIM2信号を発生させるため、CPU131が設定点Xをロジック部142に通知し、ロジック部142は補正パラメータ(X=0)をIM2チューニング部121に設定する。この補正パラメータ(X=0)によりIM2チューニング部121からミキサ113の差動対のバックゲートが制御される。そうすると、補正パラメータ(X=0)に対応して受信アナログ部110で発生したIM2信号のIM2(X=0)をロジック部142で検出する。次に、CPU131は、m=0を1LSB(ビット)ずらすことで1だけ増加してm=1とし、ロジック部142から補正パラメータ(X=1)を設定し、補正パラメータ(X=1)に対応するIM2信号のIM2(X=1)を検出する。さらに、CPU131は、検出したIM2(X=0)とIM2(X=1)とを比較する。
In order to generate the IM2 signal of the set point X (m = 0), the
S102にて、IM2(X)とIM2(X+1)とを比較した結果、IM2(X)>IM2(X+1)である場合(S103)、CPU131は、m=m+1に更新(インクリメント)する(S104)。その後、S102にて、更新したmを設定したIM2(X)とIM2(X+1)とをさらに比較し、IM2(X)<IM2(X+1)となるまで補正パラメータをスイープ(変化)させる。
As a result of comparing IM2 (X) and IM2 (X + 1) in S102, if IM2 (X)> IM2 (X + 1) (S103), the
S102にて、IM2(X)とIM2(X+1)とを比較した結果、IM2(X)<IM2(X+1)である場合(S105)、IM2補正パラメータをXに設定し(S106)、mをRAM132に保存する(S107)。CPU131は、現在のmを最適点Xとしてロジック部142に通知し、ロジック部142は補正パラメータ(X=m)をIM2チューニング部121に設定する。この補正パラメータ(X=m)によりIM2チューニング部121からミキサ113の差動対のバックゲートが制御され、IM2信号が最も低くなるように設定される。さらに、CPU131は、ウォームアップ時におけるIM2補正で使用するため、IM2(X)<IM2(X+1)となったときのmをRAM132に保存する。
As a result of comparing IM2 (X) and IM2 (X + 1) in S102, if IM2 (X) <IM2 (X + 1) (S105), the IM2 correction parameter is set to X (S106), and m is stored in the
なお、IM2(X)=IM2(X+1)の場合は、最小値が連続していると考えられるため、S103〜S104の動作を行ってもよいし、S105〜S107の動作を行ってもよい。 Note that when IM2 (X) = IM2 (X + 1), the minimum values are considered to be continuous, so the operations of S103 to S104 may be performed, or the operations of S105 to S107 may be performed.
図10は、図9で示したパワーオン時のIM2補正動作の詳細なタイミングを示している。図10に示すように、パワーオン時のIM2補正動作では、DCオフセット補正(DCOC)、IM2セッティング(IM2補正回路120のセッティング)、IM2検出が行われる。また、周波数1バンドに対し、IchとQchの2ch分の補正が必要であるため、IM2セッティング及びIM2検出が2回行われる。なお、図10のIM2検出時間が、図9でIM2補正を行うためにIM2信号を検出する時間である。すなわち、図10のIM2検出のタイミングで、図9の動作が実行されている。 FIG. 10 shows the detailed timing of the IM2 correction operation at the time of power-on shown in FIG. As shown in FIG. 10, in the IM2 correction operation at power-on, DC offset correction (DCOC), IM2 setting (setting of the IM2 correction circuit 120), and IM2 detection are performed. Further, since it is necessary to correct two channels of Ich and Qch for one frequency band, IM2 setting and IM2 detection are performed twice. Note that the IM2 detection time in FIG. 10 is the time for detecting the IM2 signal in order to perform IM2 correction in FIG. That is, the operation in FIG. 9 is executed at the timing of IM2 detection in FIG.
ここでは、IM2セッティング時間=IM2補正回路120のデジタル回路を初期設定するためのデジタル設定時間(10usec)+IM2補正回路120の立ち上がり時間(20usec)=30usecとし、DCオフセット補正時間=25usecとする。
Here, IM2 setting time = digital setting time (10 usec) for initial setting of the digital circuit of the
パワーオン時の補正時間は、補正パラメータのビット数やIM2検出の際のアベレージ回数に依存するが、補正パラメータ6bit(=64LSB)制御、アベレージ回数60回(4usec程度)とすると、1chのIM2検出(IM2補正)時間が4usec*64=256usecとなる。 The correction time at power-on depends on the number of bits of the correction parameter and the number of averages when IM2 is detected, but if the correction parameter is 6 bits (= 64 LSB) and the number of averages is 60 times (about 4 usec), IM2 detection of 1ch (IM2 correction) time is 4 usec * 64 = 256 usec.
したがって、図10のように、DCオフセット時間+(IM2セッティング時間+IM2検出時間)*2=25+(30+256)*2=597となり、1バンド分のパワーオン時のIM2補正時間は、全体で600usec程度となる。 Therefore, as shown in FIG. 10, DC offset time + (IM2 setting time + IM2 detection time) * 2 = 25 + (30 + 256) * 2 = 597, and the IM2 correction time at the time of power-on for one band is about 600 usec as a whole. It becomes.
図11は、本実施の形態に係る半導体装置(RFIC)における、ウォームアップ時のIM2補正動作を示している。この動作は、図9と同様、主に、RFIC100のロジック部142及びMPU130で実行され、CPU131がIM2補正用のプログラムを実行することで、以下の動作が実現される。図11は、図7で示したS12及びS13の動作である。図7で示したように、パワーオン動作の後、送受信動作とスリープ動作を繰り返し、RFIC100は、スリープ動作と送受信動作の間のウォームアップ動作時、次のようにIM2補正動作を開始する。
FIG. 11 shows an IM2 correction operation during warm-up in the semiconductor device (RFIC) according to the present embodiment. This operation is executed mainly by the
まず、CPU131は、RAM132の保存値mを補正パラメータ(X)に設定する(S201)。パワーオン時または前回のウォームアップ時、IM2補正を行った際に保存した最適値mを初期値に設定することで、補正動作の簡略化を可能にする。
First, the
次いで、設定点X(=m)とX+1それぞれのIM2値をロジック部142で検出し、CPU131で2つのIM2値を比較する(S202)。設定点(X=m)のIM2信号を発生させるため、CPU131が設定点Xをロジック部142に通知し、ロジック部142は補正パラメータ(X)をIM2チューニング部121に設定する。この補正パラメータ(X)によりIM2チューニング部121からミキサ113の差動対のバックゲートが制御される。そうすると、補正パラメータ(X=m)に対応して受信アナログ部110で発生したIM2信号のIM2(X=m)をロジック部142で検出する。次に、CPU131は、mを1LSB(ビット)ずらすことで1だけ増加してm=m+1とし、ロジック部142から補正パラメータ(X+1)を設定し、補正パラメータ(X+1)に対応するIM2信号のIM2(X+1)を検出する。さらに、CPU131は、検出したIM2(X)とIM2(X+1)とを比較する。
Next, the IM2 values of the set points X (= m) and X + 1 are detected by the
なお、この例では、IM2(X)とIM2(X+1)とを比較するが、IM2(X)とIM2(X−1)とを比較してもよい。また、X+1に限らず、X+2やX+n(任意の整数)としてもよい。nは補正パラメータにより補正を行うための補正単位である。例えば、補正を行う間隔や頻度に応じて、nを設定してもよい。本実施の形態のようにn=1と設定すると、最も細かい単位で微調整できるため、精度よくIM2補正を行うことができる。 In this example, IM2 (X) and IM2 (X + 1) are compared, but IM2 (X) and IM2 (X-1) may be compared. Further, not limited to X + 1, it may be X + 2 or X + n (arbitrary integer). n is a correction unit for performing correction according to the correction parameter. For example, n may be set according to the interval and frequency of correction. When n = 1 is set as in the present embodiment, the fine adjustment can be performed in the finest units, so that IM2 correction can be performed with high accuracy.
S202にて、IM2(X)とIM2(X+1)とを比較した結果、IM2(X)>IM2(X+1)である場合(S203)、IM2補正パラメータをX+1に設定し(S204)、m+1をRAM132に保存する(S205)。ここでは、IM2(X)よりもIM2(X+1)の方が小さい場合、X+1を最適点(補正点)とする。
As a result of comparing IM2 (X) and IM2 (X + 1) in S202, if IM2 (X)> IM2 (X + 1) (S203), the IM2 correction parameter is set to X + 1 (S204), and m + 1 is stored in the
CPU131は、X+1を最適点としてロジック部142に通知し、ロジック部142は補正パラメータ(X+1)をIM2チューニング部121に設定する。この補正パラメータ(X+1)によりIM2チューニング部121からミキサ113の差動対のバックゲートが制御され、IM2信号がIM2(X)よりも低くなるように設定される。さらに、CPU131は、次のウォームアップ時におけるIM2補正で使用するため、IM2(X+1)に対応するm+1をRAM132に保存する。
The
S202にて、IM2(X)とIM2(X+1)とを比較した結果、IM2(X)<IM2(X+1)である場合(S206)、IM2補正パラメータをXに設定し(S207)、m−1をRAM132に保存する(S208)。ここでは、IM2(X+1)よりもIM2(X)の方が小さい場合、Xを最適点(補正点)とする。 As a result of comparing IM2 (X) and IM2 (X + 1) in S202, if IM2 (X) <IM2 (X + 1) (S206), the IM2 correction parameter is set to X (S207), and m−1. Is stored in the RAM 132 (S208). Here, when IM2 (X) is smaller than IM2 (X + 1), X is set as the optimum point (correction point).
CPU131は、Xを最適点としてロジック部142に通知し、ロジック部142は補正パラメータ(X)をIM2チューニング部121に設定する。これにより、IM2信号がIM2(X+1)よりも低くなるように設定される。さらに、CPU131は、次のウォームアップ時におけるIM2補正で使用するため、m−1をRAM132に保存する。IM2(X)に対応するmをRAM132に保存してもよいが、m−1を保存することで、次のウォームアップ時にm−1の点から補正を行うため、補正パラメータをさらに小さく補正することが可能になる。
The
なお、IM2(X)=IM2(X+1)の場合は、同じ値が設定されるため、S203〜S205の動作を行ってもよいし、S206〜S08の動作を行ってもよい。 When IM2 (X) = IM2 (X + 1), since the same value is set, the operations from S203 to S205 may be performed, or the operations from S206 to S08 may be performed.
図12は、図11で示したウォームアップ時のIM2補正動作の詳細なタイミングを示している。図12に示すように、ウォームアップ時のIM2補正動作では、DCオフセット補正(DCOC)、IM2セッティング(IM2補正回路120のセッティング)、IM2検出が行われる。なお、図12のIM2検出時間が、図11でIM2補正を行うためにIM2信号を検出する時間である。すなわち、図12のIM2検出のタイミングで、図11の動作が実行されている。 FIG. 12 shows the detailed timing of the IM2 correction operation during warm-up shown in FIG. As shown in FIG. 12, in the IM2 correction operation during warm-up, DC offset correction (DCOC), IM2 setting (setting of the IM2 correction circuit 120), and IM2 detection are performed. Note that the IM2 detection time in FIG. 12 is the time for detecting the IM2 signal in order to perform IM2 correction in FIG. That is, the operation in FIG. 11 is executed at the timing of IM2 detection in FIG.
ここでは、IM2セッティング時間、DCオフセット時間は、図10と同様に、30usec、25usecとする。図11で示したように、ウォームアップ時は、RAM132に保存されている補正最適値mを読み込み、補正パラメータ(X=m)によるIM2(X)と、補正パラメータ(X+1)によるIM2(X+1)の2点のみ検出し比較するため、IM2検出(IM2補正)時間は8usec(=4usec*2)となる。したがって、ウォームアップ時の全体のIM2補正時間は、IM2セッティング時間+DCオフセット時間+IM2検出時間=30+25+8=63usecとなる。IM2検出を2点に簡略化することで、図10のウォームアップ時の600usecに対し、IM2補正時間を1/10程度に短縮することができる。
Here, the IM2 setting time and the DC offset time are 30 usec and 25 usec, as in FIG. As shown in FIG. 11, at the time of warm-up, the optimum correction value m stored in the
また、図12に示すように、ウォームアップ時には、受信DCO151内の受信PLL151aがロックアップ動作を行い、所望のロック周波数にロックする。RF受信信号を受信しダウンコンバートするためには、受信ローカル信号を生成する受信PLL151aがロックしている必要がある。このため、受信PLLのロックに必要な受信PLLロックアップ時間経過後に、ロジック部142やベースバンドプロセッサ200で受信信号の信号処理が開始される。
Also, as shown in FIG. 12, at the time of warm-up, the
IM2検出(IM2補正)を開始するタイミングは、受信PLL151aがロックした後(ロック完了後)であることが好ましい。受信PLL151aがロックしていれば、RF受信信号を受信する場合と同じ状態でIM2信号を検出できるため、精度よくIM2補正を行うことができる。送受信動作(通常動作)の開始直前にIM2検出を開始することで、できるだけ受信PLLがロックした状態でIM2補正を行うことができる。
The timing for starting IM2 detection (IM2 correction) is preferably after the
例えば、受信PLLロックアップ時間は、PLLの仕様により予め設定された時間であり、所定のマージンを含んでいる。そうすると、一般に受信PLLロックアップ時間経過よりも前に受信PLL151aがロックしているため、受信PLLロックアップ時間経過よりも前にIM2検出を開始してもよい。この場合、受信PLLがロック、あるいは、ほぼロックした状態であるため、精度よくIM2補正を行うことができる。また、受信PLLロックアップ時間(ウォームアップ時間)とIM2検出時間が、同じタイミング、あるいは、ほぼ同じタイミングで終了するようにすることで、送受信動作を開始するまでの無駄な時間を削減できる。
For example, the reception PLL lockup time is a time set in advance according to the specification of the PLL, and includes a predetermined margin. Then, since the
また、図13に示すように、受信PLL151aは、時間の経過とともに周波数をロックさせる。すなわち、受信PLL151aは、動作開始(電源供給)すると、ロックアップ動作を開始し、ローカル周波数(PLLの出力周波数)をロック周波数に近づける。ここでは、受信PLL151aのロックアップ時間を160usecとして、受信PLL151aの動作開始から25usec経過後には、ローカル周波数はロック周波数の近傍まで上昇する。
Further, as shown in FIG. 13, the
受信PLL151aの動作開始から100usec経過後では、ロック周波数との周波数差(周波数ずれ)は百万分の1(1ppm)程度と非常に小さく、このタイミングでIM2検出を行っても、ロックアップ時間(160usec)経過後のIM2補正結果との差は小さい。このため、受信PLL151aの動作開始から100usec経過(ロックアップ時間の62.5%)後、もしくは周波数差が百万分の1(1ppm)程度でIM2検出を開始することが好ましい。
After the elapse of 100 usec from the start of the operation of the
さらに、受信PLL151aの動作開始から152usec経過後では、ロック周波数からの周波数差は0.15ppm程度とさらに小さく、このタイミングでIM2検出を行ってもIM2補正結果に与える影響は非常に小さい。このため、受信PLL151aの動作開始から152usec経過(ロックアップ時間の95%)後、もしくは周波数差が0.15ppm程度でIM2検出を開始することがさらに好ましい。
Furthermore, after 152 usec has elapsed since the start of the operation of the
このため、本実施の形態では、図12のように受信PLL151aの動作開始から152usec後にIM2検出を開始する。なお、IM2補正回路120のセッティングとDCオフセット補正は、受信PLLが十分にロックしていない時に行ってもIM2補正結果に影響はない。
For this reason, in the present embodiment, IM2 detection is started 152 usec after the start of operation of the
図12に示すように、受信PLL151aの動作開始から97usec後にIM2セッティング(IM2補正回路120のデジタル設定及び回路立ち上がり動作)のスタートアップを行う。その30usec後にIM2セッティングが終了し、IM2補正回路120と受信アナログ部110の間のパスが接続(スイッチがオン)されることで発生する差動間のDCオフセット値を補正する。その25usec後にDCオフセット動作が終了し、IM2検出(IM2補正)を行う。上記のように8usec後にIM2検出(IM2補正)が終了する。このタイミングで、受信PLLロックアップ時間も終了し、信号処理が開始される。
As shown in FIG. 12, IM2 setting (digital setting of
上記のように、IM2特性は温度により変動するため、最適点の変動に合わせて再度IM2補正を行う。しかし、IM2補正時にはテスト信号を受信アナログ部110に入力するため、IM2補正とRF受信信号を受信する実動作とを並行して行うことはできない。このため、本実施の形態では、通常の送受信動作開始前のウォームアップ中にIM2補正を行う。
As described above, since the IM2 characteristic varies depending on the temperature, the IM2 correction is performed again in accordance with the variation of the optimum point. However, since the test signal is input to the
また、IM2補正を厳密に行うと図10のように600usec/band必要となるため、パワーオン時以外にこのような時間を確保することは難しい。このため、本実施の形態では、IM2検出を2点に簡略化することでIM2補正時間を短縮し、ウォームアップ中における受信PLLロックアップ中にIM2補正を行う。 Further, if IM2 correction is performed strictly, 600 usec / band is required as shown in FIG. 10, and it is difficult to secure such a time other than when the power is turned on. For this reason, in this embodiment, IM2 correction time is shortened by simplifying IM2 detection to two points, and IM2 correction is performed during reception PLL lockup during warm-up.
以上のように、本実施の形態では、パワーオン時にIM2補正を行い、ウォームアップ時にIM2補正を再度行うため、ウォームアップごとにIM2補正パラメータが適切にアップデートされる。このため、温度変化による補正最適点の変動に追従できるため、精度よくIM2補正を行うことができ、受信感度の劣化を防ぐことができる。したがって、従来のように、温特劣化分のマージンをIM2仕様に考慮する必要はなく、歩留まりの低下を防ぐことができる。さらに、上記のように、ウォームアップ時のIM2補正動作を簡略化することにより、IM2補正時間を短縮できるため、受信動作に影響することなく効果的にIM2補正を行うことができる。 As described above, in the present embodiment, IM2 correction is performed at power-on, and IM2 correction is performed again at warm-up. Therefore, the IM2 correction parameter is appropriately updated at each warm-up. For this reason, since it is possible to follow fluctuations in the optimum correction point due to temperature changes, it is possible to perform IM2 correction with high accuracy and prevent deterioration in reception sensitivity. Therefore, unlike the conventional case, it is not necessary to consider the margin for the temperature characteristic deterioration in the IM2 specification, and it is possible to prevent the yield from being lowered. Furthermore, as described above, the IM2 correction time can be shortened by simplifying the IM2 correction operation during warm-up, so that IM2 correction can be performed effectively without affecting the reception operation.
(実施の形態2)
以下、図面を参照して実施の形態2について説明する。本実施の形態では、実施の形態1と比べて、ウォームアップ時のIM2補正動作において3点のIM2値を検出する。その他については、実施の形態1と同様であるため、説明を適宜省略する。
(Embodiment 2)
The second embodiment will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, compared with the first embodiment, three IM2 values are detected in the IM2 correction operation during warm-up. Others are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will be omitted as appropriate.
図14は、本実施の形態に係る半導体装置(RFIC)における、ウォームアップ時のIM2補正動作を示している。この動作は、図11と同様、主に、RFIC100のロジック部142及びMPU130で実行され、CPU131がIM2補正用のプログラムを実行することで、以下の動作が実現される。RFIC100は、図7のウォームアップ動作時(S12、S13)時、次のようにIM2補正動作を開始する。
FIG. 14 shows an IM2 correction operation during warm-up in the semiconductor device (RFIC) according to the present embodiment. This operation is mainly executed by the
まず、CPU131は、RAM132の保存値mを補正パラメータ(X)に設定する(S301)。次いで、設定点X(=m)とX+1、X−1それぞれのIM2値をロジック部142で検出し、CPU131で3つのIM2値を比較する(S302)。設定点(X=m)のIM2信号を発生させるため、CPU131が設定点Xをロジック部142に通知し、ロジック部142は補正パラメータ(X)をIM2チューニング部121に設定する。この補正パラメータ(X)によりIM2チューニング部121からミキサ113の差動対のバックゲートが制御される。そうすると、補正パラメータ(X=m)に対応して受信アナログ部110で発生したIM2信号のIM2(X)をロジック部142で検出する。次に、CPU131は、mを1LSB(ビット)プラス側にずらすことで1だけ増加してm=m+1とし、ロジック部142から補正パラメータ(X+1)を設定し、補正パラメータ(X+1)に対応するIM2信号のIM2(X+1)を検出する。次に、CPU131は、mを1LSB(ビット)マイナス側へずらすことで1だけ減少してm=m−1とし、ロジック部142から補正パラメータ(X−1)を設定し、補正パラメータ(X−1)に対応するIM2信号のIM2(X−1)を検出する。さらに、CPU131は、IM2(X)、IM2(X+1)、IM2(X−1)を比較する。なお、実施の形態1と同様に、X+1/X−1に限らず、その他X+n/X−nとしてもよい。
First, the
S302にて、IM2(X)、IM2(X+1)、IM2(X−1)を比較した結果、IM2(X+1)が最小の場合(S303)、IM2補正パラメータをX+1に設定し(S304)、m+1をRAM132に保存する(S304)。ここでは、3つのIM2値の中でIM2(X+1)が最小の場合、X+1を最適点(補正点)とする。 As a result of comparing IM2 (X), IM2 (X + 1), and IM2 (X-1) in S302, if IM2 (X + 1) is minimum (S303), the IM2 correction parameter is set to X + 1 (S304), m + 1 Is stored in the RAM 132 (S304). Here, when IM2 (X + 1) is the smallest among the three IM2 values, X + 1 is set as the optimum point (correction point).
CPU131は、X+1を最適点としてロジック部142に通知し、ロジック部142は補正パラメータ(X+1)をIM2チューニング部121に設定する。この補正パラメータ(X+1)によりIM2チューニング部121からミキサ113の差動対のバックゲートが制御され、IM2信号がIM2(X−1)、IM2(X)よりも低くなるように設定される。さらに、CPU131は、次のウォームアップ時におけるIM2補正で使用するため、IM2(X+1)に対応するm+1をRAM132に保存する。
The
S302にて、IM2(X)、IM2(X+1)、IM2(X−1)を比較した結果、IM2(X)が最小の場合(S306)、IM2補正パラメータをXに設定し(S307)、mをRAM132に保存する(S308)。ここでは、3つのIM2値の中でIM2(X)が最小の場合、Xを最適点(補正点)とする。 As a result of comparing IM2 (X), IM2 (X + 1), and IM2 (X-1) in S302, if IM2 (X) is minimum (S306), the IM2 correction parameter is set to X (S307), m Is stored in the RAM 132 (S308). Here, when IM2 (X) is the smallest among the three IM2 values, X is the optimum point (correction point).
CPU131は、Xを最適点としてロジック部142に通知し、ロジック部142は補正パラメータ(X)をIM2チューニング部121に設定する。これにより、IM2信号がIM2(X−1)、IM2(X−1)よりも低くなるように設定される。さらに、CPU131は、次のウォームアップ時におけるIM2補正で使用するため、IM2(X)に対応するmをRAM132に保存する。
The
S302にて、IM2(X)、IM2(X+1)、IM2(X−1)を比較した結果、IM2(X−1)が最小の場合(S309)、IM2補正パラメータをX−1に設定し(S310)、m−1をRAM132に保存する(S311)。ここでは、3つのIM2値の中でIM2(X−1)が最小の場合、X−1を最適点(補正点)とする。 In S302, if IM2 (X-1) is the minimum as a result of comparing IM2 (X), IM2 (X + 1), and IM2 (X-1) (S309), the IM2 correction parameter is set to X-1 ( S310), m-1 is stored in the RAM 132 (S311). Here, when IM2 (X-1) is the smallest among the three IM2 values, X-1 is set as the optimum point (correction point).
CPU131は、X−1を最適点としてロジック部142に通知し、ロジック部142は補正パラメータ(X−1)をIM2チューニング部121に設定する。これにより、IM2信号がIM2(X)、IM2(X−1)よりも低くなるように設定される。さらに、CPU131は、次のウォームアップ時におけるIM2補正で使用するため、IM2(X−1)に対応するm−1をRAM132に保存する。
The
なお、IM2(X)=IM2(X−1)=IM2(X+1)の場合は、同じ値が設定されるため、S303〜S305、S306〜S308、S309〜S311のいずれの動作を行ってもよい。 Note that when IM2 (X) = IM2 (X-1) = IM2 (X + 1), the same value is set, and therefore any operation of S303 to S305, S306 to S308, and S309 to S311 may be performed. .
図15は、図14で示したウォームアップ時のIM2補正動作の詳細なタイミングを示している。図14のように、本実施の形態では、IM2補正時、補正パラメータ(X=m)によるIM2(X)、補正パラメータ(X+1)によるIM2(X+1)、補正パラメータ(X−1)によるIM2(X−1)の3点を検出し比較するため、IM2検出(IM2補正)時間は12usec(=4usec*3)となる。したがって、ウォームアップ時の全体のIM2補正時間は、IM2セッティング時間+DCオフセット時間+IM2検出時間=30+25+12=67usecとなる。実施の形態1の図12よりも長くなるものの、図10のウォームアップ時と比べて、IM2検出を2点に簡略化することで、IM2補正時間を大幅に短縮することができる。 FIG. 15 shows the detailed timing of the IM2 correction operation during warm-up shown in FIG. As shown in FIG. 14, in the present embodiment, at the time of IM2 correction, IM2 (X) based on the correction parameter (X = m), IM2 (X + 1) based on the correction parameter (X + 1), and IM2 (X-1) based on the correction parameter (X-1) Since the three points X-1) are detected and compared, the IM2 detection (IM2 correction) time is 12 usec (= 4 usec * 3). Therefore, the total IM2 correction time during warm-up is IM2 setting time + DC offset time + IM2 detection time = 30 + 25 + 12 = 67 usec. Although it is longer than that in FIG. 12 of the first embodiment, the IM2 correction time can be greatly shortened by simplifying the IM2 detection to two points as compared with the warm-up in FIG.
また、本実施の形態では、図15のように受信PLL151aの動作開始から148usec後にIM2検出を開始する。図13のように、受信PLL151aの動作開始から100usec経過後であれば、受信PLL151aはほぼロックしているため、IM2補正結果に影響はない。
Further, in the present embodiment, IM2 detection is started after 148 usec from the start of operation of the
図12に示すように、受信PLL151aの動作開始から93usec後にIM2セッティング(IM2補正回路120のデジタル設定及び回路立ち上がり動作)のスタートアップを行う。その30usec後にIM2セッティングが終了し、IM2補正回路120と受信アナログ部110の間のパスが接続(スイッチがオン)されることで発生する差動間のDCオフセット値を補正する。その25usec後にDCオフセット動作が終了し、IM2検出(IM2補正)を行う。上記のように12usec後にIM2検出(IM2補正)が終了する。このタイミングで、受信PLLロックアップ時間も終了し、信号処理が開始される。
As shown in FIG. 12, the IM2 setting (digital setting of the
以上のように、本実施の形態では、ウォームアップ時のIM2補正において、IM2(X−1)、IM2(X)、IM2(X+1)の3点を検出することとした。これにより、実施の形態1に比べて、より精度よくIM2補正を行うことができる。すなわち、実施の形態1では、2点のIM2値しか検出しないため、IM2補正時間は最も短いものの、IM2特性が大きく変動した場合には、補正パラメータを最適値に設定するまでのウォームアップの回数(IM2補正動作回数)が多くなる。本実施の形態では、3点のIM2値を検出することにより、IM2特性が大きく変動した場合に、補正パラメータを最適値に設定するまでのウォームアップの回数(IM2補正動作回数)をより少なくすることができる。 As described above, in the present embodiment, three points IM2 (X-1), IM2 (X), and IM2 (X + 1) are detected in IM2 correction during warm-up. Thereby, IM2 correction can be performed more accurately than in the first embodiment. That is, in the first embodiment, since only two IM2 values are detected, the IM2 correction time is the shortest. However, when the IM2 characteristic changes greatly, the number of warm-ups until the correction parameter is set to the optimum value. (Number of IM2 correction operations) increases. In the present embodiment, by detecting three IM2 values, the number of warm-ups (the number of IM2 correction operations) until the correction parameter is set to the optimum value when the IM2 characteristics fluctuate greatly is further reduced. be able to.
なお、本実施の形態では、3点のIM2値を検出したが、その他、3点よりも多くのIM2値を検出してIM2補正を行うことで、さらに補正の精度を向上させてもよい。すなわち、受信PLLのロックアップ時間内で、IM2補正結果に影響がない程度の時間で、IM2検出を開始してもよいため、例えば、受信PLL151aの動作開始から100usec後から160usecまでの間に3点以上のIM2値を検出してもよい。
In this embodiment, three IM2 values are detected. However, the correction accuracy may be further improved by detecting more IM2 values than three points and performing IM2 correction. That is, the IM2 detection may be started within a time period that does not affect the IM2 correction result within the lock-up time of the reception PLL, and therefore, for example, between 3 and 100 usec after the start of the operation of the
(実施の形態3)
以下、図面を参照して実施の形態3について説明する。本実施の形態では、実施の形態1〜2と比べて、半導体装置にさらに温度センサを備えている。その他については、実施の形態1〜2と同様であるため、説明を適宜省略する。
(Embodiment 3)
The third embodiment will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, the semiconductor device further includes a temperature sensor as compared with the first and second embodiments. Since others are the same as those in the first and second embodiments, description thereof will be omitted as appropriate.
図16は、本実施の形態に係る半導体装置(RFIC)のうち、主に受信ブロック101の構成を示している。図16のRFIC100は、実施の形態1の図5のRFIC100に加えて、さらに温度センサ155を備えている。
FIG. 16 mainly shows the configuration of the
温度センサ155は、RFIC100に搭載されたオンチップ温度センサである。温度センサ155は、RFIC100の温度を検出し、検出した温度(温度データ)をロジック部142へ出力する。ロジック部142は、検出された温度にしたがって、IM2補正を行う。本実施の形態では、パワーオン時にIM2補正を実施したときの温度からの温度変化を温度センサでモニタし、温度変化が発生した場合にIM2補正を再度実施する。
The
図17は、本実施の形態に係る温度センサの構成の一例を示している。図17に示すように、温度センサ155は、抵抗R0〜R8、ダイオードD1、およびコンパレータCP1〜CP7から構成されている。
FIG. 17 shows an example of the configuration of the temperature sensor according to the present embodiment. As shown in FIG. 17, the
抵抗R0の一方の接続部は、たとえば、バンドギャップリファレンス回路によって生成された電源電圧Vbから生成された温度依存性がない電源電圧VDL0が供給されるように接続されており、該抵抗R0の他方の接続部には、ダイオードD1のアノードが接続されている。 One connection portion of the resistor R0 is connected so that, for example, the power supply voltage VDL0 generated from the power supply voltage Vb generated by the bandgap reference circuit and having no temperature dependency is supplied, and the other end of the resistor R0 is connected. Is connected to the anode of the diode D1.
ダイオードD1のカソードと基準電位VSSとの間には、直列接続された抵抗R1〜R8がそれぞれ接続されている。コンパレータCP1〜CP7の負(−)側入力端子には、電源電圧Vbが入力されるようにそれぞれ接続されている。 The resistors R1 to R8 connected in series are connected between the cathode of the diode D1 and the reference potential VSS. The negative (−) side input terminals of the comparators CP1 to CP7 are respectively connected so that the power supply voltage Vb is input.
コンパレータCP1の正(+)側入力端子には、抵抗R1と抵抗R2との接続部が接続されている。コンパレータCP2の正(+)側入力端子には、抵抗R2,R3の接続部が接続されており、コンパレータCP3の正(+)側入力端子には、抵抗R3,R4の接続部が接続されている。コンパレータCP4の正(+)側入力端子には、抵抗R4,R5の接続部が接続されており、コンパレータCP5の正(+)側入力端子には、抵抗R5,R6の接続部が接続されている。 同様に、コンパレータCP6の正(+)側入力端子には、抵抗R6,R7の接続部が接続されており、コンパレータCP7の正(+)側入力端子には、抵抗R7,R8の接続部が接続されている。 A connecting portion between the resistor R1 and the resistor R2 is connected to the positive (+) side input terminal of the comparator CP1. The connection part of resistors R2 and R3 is connected to the positive (+) side input terminal of the comparator CP2, and the connection part of resistors R3 and R4 is connected to the positive (+) side input terminal of the comparator CP3. Yes. The connection portion of resistors R4 and R5 is connected to the positive (+) side input terminal of the comparator CP4, and the connection portion of resistors R5 and R6 is connected to the positive (+) side input terminal of the comparator CP5. Yes. Similarly, resistors R6 and R7 are connected to the positive (+) side input terminal of the comparator CP6, and resistors R7 and R8 are connected to the positive (+) side input terminal of the comparator CP7. It is connected.
ダイオードD1は、温度が高くなると順方向電圧Vdが小さくなる特性を有している。したがって、抵抗R1〜R8の各接続部から出力される分圧電圧Vt0〜Vt6は、温度が高くなると高くなっていく。 The diode D1 has a characteristic that the forward voltage Vd decreases as the temperature increases. Therefore, the divided voltages Vt0 to Vt6 output from the connection portions of the resistors R1 to R8 increase as the temperature increases.
一方、バンドギャップリファレンス回路で生成された電源電圧Vbは、温度によらず一定である。よって、電源電圧Vbと分圧電圧Vt0〜Vt6とをコンパレータCP1〜CP7によってそれぞれ比較することにより、温度センサとして利用することができる。コンパレータCP1〜CP7は、それぞれ分圧電圧Vt0〜Vt6が電源電圧Vbより大きい場合、それぞれ検出信号To0〜To6にハイを出力する。 On the other hand, the power supply voltage Vb generated by the bandgap reference circuit is constant regardless of the temperature. Therefore, the power supply voltage Vb and the divided voltages Vt0 to Vt6 can be used as a temperature sensor by comparing them with the comparators CP1 to CP7, respectively. The comparators CP1 to CP7 output high to the detection signals To0 to To6, respectively, when the divided voltages Vt0 to Vt6 are higher than the power supply voltage Vb.
温度が25℃の場合には、たとえば、コンパレータCP1〜CP4の出力がハイ信号となり、コンパレータCP5〜CP7の出力がロー信号となる。これらコンパレータCP1〜CP7から出力される信号を温度データとしてロジック部142に出力する。ロジック部142は、この温度データに基づいてIM2補正を行う。
When the temperature is 25 ° C., for example, the outputs of the comparators CP1 to CP4 are high signals, and the outputs of the comparators CP5 to CP7 are low signals. The signals output from the comparators CP1 to CP7 are output to the
図18は、本実施の形態に係る半導体装置(RFIC)におけるパワーオン時のIM2補正動作を示している。 FIG. 18 shows an IM2 correction operation at power-on in the semiconductor device (RFIC) according to the present embodiment.
実施の形態1の図9と同様に、補正パラメータ(X)をm=0に設定し(S101)、IM2(X)とIM2(X+1)を比較し(S102)、IM2(X)>IM2(X+1)の場合(S103)、m+1として(S104)、IM2(X)とIM2(X+1)の比較を繰り返す。S102にて、IM2(X)<IM2(X+1)の場合(S105)、IM2補正パラメータをXに設定し(S106)、mをRAM132に保存する(S107)。 As in FIG. 9 of the first embodiment, the correction parameter (X) is set to m = 0 (S101), IM2 (X) and IM2 (X + 1) are compared (S102), and IM2 (X)> IM2 ( X + 1) (S103), m + 1 is set (S104), and the comparison between IM2 (X) and IM2 (X + 1) is repeated. If IM2 (X) <IM2 (X + 1) at S102 (S105), the IM2 correction parameter is set to X (S106), and m is stored in the RAM 132 (S107).
さらに、本実施の形態では、温度(温度データ)をRAM132に保存する(S108)。ウォームアップ時に温度の変化を検出するため、補正パラメータを設定したときの温度を温度センサ155で検出し、検出した温度をRAM132に保存する。
Further, in the present embodiment, the temperature (temperature data) is stored in the RAM 132 (S108). In order to detect a change in temperature during warm-up, the temperature when the correction parameter is set is detected by the
図19は、本実施の形態に係る半導体装置(RFIC)におけるウォームアップ時のIM2補正動作を示している。 FIG. 19 shows an IM2 correction operation during warm-up in the semiconductor device (RFIC) according to the present embodiment.
本実施の形態では、ウォームアップ時に、まず、温度の変化の有無を判定する(S209)。温度センサ155により現在の温度を検出し、CPU131は、検出された温度とRAM132に保存されている温度とを比較する。検出された温度とRAM132に保存されている温度が同じであれば、温度変化なしと判定され、検出された温度とRAM132に保存されている温度が異なれば温度変化ありと判定される。
In the present embodiment, at the time of warm-up, first, it is determined whether or not there is a temperature change (S209). The current temperature is detected by the
なお、RAM132に保存されている温度にマージンを含ませた値と、検出された温度とを比較してもよい。例えば、少なくともIM2特性が変動する程度の温度変化を検出するようにマージンを含ませることで、IM2補正動作をより省略することができる。
Note that a value obtained by adding a margin to the temperature stored in the
S209にて温度変化なしと判定された場合、IM2特性は変動していないため、IM2補正は行わずに動作を終了する。 If it is determined in S209 that there is no temperature change, the IM2 characteristics have not changed, and the operation is terminated without performing IM2 correction.
S209にて温度変化ありと判定された場合、実施の形態1の図11と同様にIM2補正を行う。なお、実施の形態2の図14と同様にIM2補正を行ってもよい。 When it is determined that there is a temperature change in S209, IM2 correction is performed as in FIG. 11 of the first embodiment. Note that IM2 correction may be performed similarly to FIG. 14 of the second embodiment.
すなわち、補正パラメータ(X)をRAM132の保存値mに設定し(S201)、IM2(X)とIM2(X+1)を比較し(S202)、IM2(X)>IM2(X+1)である場合(S203)、IM2補正パラメータをX+1に設定し(S204)、m+1をRAM132に保存する(S205)。また、IM2(X)<IM2(X+1)である場合(S206)、IM2補正パラメータをXに設定し(S207)、m−1をRAM132に保存する(S208)。 That is, the correction parameter (X) is set to the stored value m of the RAM 132 (S201), IM2 (X) and IM2 (X + 1) are compared (S202), and IM2 (X)> IM2 (X + 1) is satisfied (S203). ), The IM2 correction parameter is set to X + 1 (S204), and m + 1 is stored in the RAM 132 (S205). If IM2 (X) <IM2 (X + 1) (S206), the IM2 correction parameter is set to X (S207), and m-1 is stored in the RAM 132 (S208).
なお、補正を行うX+nにおけるnを検出した温度変化に応じて変化させてもよい。例えば、温度変化が小さい場合、IM2特性の変動も小さいため、nを小さく設定し、温度変化が大きい場合、IM2特性の変動も大きいため、nを大きく設定する。 In addition, you may change according to the temperature change which detected n in X + n which correct | amends. For example, when the temperature change is small, the fluctuation of the IM2 characteristic is also small, so n is set small. When the temperature change is large, the fluctuation of the IM2 characteristic is also large, and n is set large.
さらに、本実施の形態では、温度をRAM132に保存する(S210)。次のウォームアップ時に温度の変化を検出するため、補正パラメータを設定したときの温度を温度センサ155で検出し、検出した温度をRAM132に保存する。
Furthermore, in this embodiment, the temperature is stored in the RAM 132 (S210). In order to detect a change in temperature at the next warm-up, the temperature when the correction parameter is set is detected by the
以上のように、本実施の形態では、ウォームアップ時のIM2補正において、温度変化を検出した場合にのみ再度IM2補正を行うこととした。これにより、不要なIM2補正動作の実行を省略することができる。RFICの動作負荷を低減し、消費電力を抑えることができる。例えば、受信PLLのロックアップ時間後にIM2補正を行うような場合に、ウォームアップ時間を短縮することもできる。 As described above, in the present embodiment, IM2 correction is performed again only when a temperature change is detected in IM2 correction during warm-up. As a result, unnecessary execution of the IM2 correction operation can be omitted. The operating load of the RFIC can be reduced and power consumption can be suppressed. For example, when IM2 correction is performed after the lock-up time of the reception PLL, the warm-up time can be shortened.
なお、本実施の形態では、ウォームアップ時に温度変化を検出したが、パワーオン時に温度変化を検出してもよい。例えば、前回、IM2補正を行ったときの温度をフラッシュメモリなどのROMに記憶しておき、パワーオン時に記憶しておいた温度からの温度変化を検出した場合に、図18のIM2補正を行ってもよい。パワーオン時のIM2補正を省略することで、大幅にRFICの動作負荷を低減できる。 In the present embodiment, the temperature change is detected during warm-up, but the temperature change may be detected during power-on. For example, when the temperature at the time of the previous IM2 correction is stored in a ROM such as a flash memory and a temperature change from the temperature stored at the time of power-on is detected, the IM2 correction in FIG. 18 is performed. May be. By omitting the IM2 correction at power-on, the operation load of the RFIC can be greatly reduced.
(実施の形態4)
以下、図面を参照して実施の形態4について説明する。本実施の形態では、実施の形態1〜3と比べて、IM2補正動作において、ミキサ113のチューニングの他に、PMA114をチューニングする。その他については、実施の形態1〜3と同様であるため、説明を適宜省略する。
(Embodiment 4)
The fourth embodiment will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, the
図20は、本実施の形態に係る半導体装置(RFIC)のうち、主に受信ブロック101の構成を示している。図20のRFIC100は、実施の形態3の図20のRFIC100に対し、IM2補正回路120のIM2チューニング部121が2つのブロックを備えている。IM2チューニング部121は、ミキサ113をチューニングするミキサチューニング部123、PMA114をチューニングするPMAチューニング部124を備えている。
FIG. 20 mainly shows the configuration of the
ミキサチューニング部123は、実施の形態1〜3のIM2チューニング部121に相当し、ミキサ113に対しIM2成分を低減するためのチューニング信号を生成する。ミキサチューニング部123は、ロジック部142から入力される補正パラメータに応じて、ミキサ113の差動対のバックゲートを制御するチューニング信号(バックゲート電圧)を出力する。
The
PMAチューニング部124は、PMA114に対しIM2成分を低減するためのチューニング信号を生成する。PMA114に対し、ミキサ113のバックゲート電圧よりも、IM2補正感度が低い(微調整が可能な)パラメータを設定する。本実施の形態では、IM2補正感度が低いパラメータとして、差動対のバイアス電流によりPMA114を調整する。すなわち、PMAチューニング部124は、ロジック部142から入力される補正パラメータに応じて、PMA114の差動対のバイアス電流を制御するチューニング信号(バイアス電流制御信号)を出力する。
The
図21は、本実施の形態に係るPMAの回路構成の一例を示している。図21に示すように、PMA114は、NMOSトランジスタN201〜N204、抵抗R201〜R206、電流源I201〜I203、コンデンサC201〜C202を備えている。NMOSトランジスタN201〜N204は差動対を構成する。NMOSトランジスタN201とN203が差動対を構成し、NMOSトランジスタN202とN204が差動対を構成しているともいえる。
FIG. 21 shows an example of the circuit configuration of the PMA according to the present embodiment. As shown in FIG. 21, the
NMOSトランジスタN201〜N204のドレインは、それぞれ抵抗R201〜204を介して電源Vddに接続される。NMOSトランジスタN202のドレインは、第1の出力端子(output_p)に接続され、NMOSトランジスタN204のドレインは、第2の出力端子(output_p)に接続される。 The drains of the NMOS transistors N201 to N204 are connected to the power supply Vdd via resistors R201 to R204, respectively. The drain of the NMOS transistor N202 is connected to the first output terminal (output_p), and the drain of the NMOS transistor N204 is connected to the second output terminal (output_p).
NMOSトランジスタN201及びN203のソースは共通接続され、この共通ノードとGNDの間に電流源I203が接続される。NMOSトランジスタN202、N204のソースには、GNDとの間にそれぞれ電流源I201、I202が接続される。 The sources of the NMOS transistors N201 and N203 are connected in common, and a current source I203 is connected between the common node and GND. Current sources I201 and I202 are connected between the sources of the NMOS transistors N202 and N204, respectively, and GND.
NMOSトランジスタN201のゲートは、第1の入力端子(Input_p)に接続され、NMOSトランジスタN202のゲートは、NMOSトランジスタN201のドレインに接続される。NMOSトランジスタN203のゲートは、第2の入力端子(Input_m)に接続され、NMOSトランジスタN204のゲートは、NMOSトランジスタN203のドレインに接続される。 The gate of the NMOS transistor N201 is connected to the first input terminal (Input_p), and the gate of the NMOS transistor N202 is connected to the drain of the NMOS transistor N201. The gate of the NMOS transistor N203 is connected to the second input terminal (Input_m), and the gate of the NMOS transistor N204 is connected to the drain of the NMOS transistor N203.
第1の入力端子(Input_p)と第2の出力端子(output_m)の間に、抵抗R205とコンデンサC201が並列に接続される。第2の入力端子(Input_m)と第1の出力端子(output_p)の間に、抵抗R206とコンデンサC202が並列に接続される。 A resistor R205 and a capacitor C201 are connected in parallel between the first input terminal (Input_p) and the second output terminal (output_m). A resistor R206 and a capacitor C202 are connected in parallel between the second input terminal (Input_m) and the first output terminal (output_p).
電流源I201、I202は、NMOSトランジスタN202とN204の差動対のバイアス電流を生成する。この例では、電流源I201を可変電流源とし、電流源I202を固定電流源としている。電流源I201は、可変電流源であり、PMAチューニング部124からのチューニング信号に応じた電流を生成する。なお、電流源I201を固定電流源とし、電流源I202を可変電流源としてもよい。また、実施の形態1の図6と同様に、補正パラメータの正/負に応じて、電流を制御する電流源を切り替えてもよい。
Current sources I201 and I202 generate a bias current for the differential pair of NMOS transistors N202 and N204. In this example, the current source I201 is a variable current source, and the current source I202 is a fixed current source. The current source I201 is a variable current source and generates a current corresponding to a tuning signal from the
PMAチューニング部124は、PMA114の差動回路の片側のみのバイアス電流を調節し、出力信号レベルの差動間に振幅ミスマッチを発生させる。受信アナログ部110の回路全体でのIM2成分が最小になるように、バイアス電流の調節することで、IM2補正を行う。
The
図22及び図23は、本実施の形態に係る半導体装置(RFIC)のIM2補正のタイミングの一例を示している。 22 and 23 show an example of IM2 correction timing of the semiconductor device (RFIC) according to this embodiment.
図22の例では、時刻T0に無線通信端末1(RFIC100)の電源がオンされると、RFIC100はパワーオン動作を行う。このパワーオン動作内で、RFIC100はIM2補正を行う(S21)。
In the example of FIG. 22, when the power of the wireless communication terminal 1 (RFIC 100) is turned on at time T0, the
S21では、ミキサチューニング部123によりミキサ113をチューニングするとともに、PMAチューニング部124によりPMA114をチューニングする。すなわち、実施の形態1〜3と同様に、ロジック部142は、テスト信号に応じて受信アナログ部110から出力されるIM2信号を検出し、IM2信号に応じてミキサ113の補正パラメータの最適値を算出し、この最適値をミキサチューニング部123に設定するとともにRAM132に記憶する。さらに、ロジック部142は、テスト信号に応じて受信アナログ部110から出力されるIM2信号を検出し、IM2信号に応じてPMA114の補正パラメータの最適値を算出し、この最適値をPMAチューニング部124に設定するとともにRAM132に記憶する。
In S21, the
パワーオン時のIM2補正は、補正最適点の検出を広範囲のミスマッチ状態から検出するためにIM2補正感度が高いミキサのバッグゲート電圧を補正パラメータとして使用する。 IM2 correction at power-on uses the bag gate voltage of a mixer with high IM2 correction sensitivity as a correction parameter in order to detect the optimum correction point from a wide range of mismatch states.
パワーオン動作内のIM2補正が完了すると、時刻T1〜T2に、RFIC100は、基地局等との間で通常の送受信動作(通常動作)を行う。
When the IM2 correction in the power-on operation is completed, the
時刻T2の後のスリープ時間経過した時刻T3にウォームアップ動作を行う。このウォームアップ動作内で、RFIC100はさらにIM2補正を行う(S22)。S22では、ミキサ113のチューニングを行わず、PMAチューニング部124によりPMA114のみをチューニングする。ロジック部142は、テスト信号に応じて受信アナログ部110から出力されるIM2信号を検出し、パワーオン時のS21で記憶した最適値に基づいてPMA114の補正パラメータを再補正してPMAチューニング部124に設定し、この補正値をRAM132に記憶する。
The warm-up operation is performed at time T3 when the sleep time elapses after time T2. Within this warm-up operation, the
ウォームアップ時のIM2再補正では、温度変動に対する補正最適点の微調整を行うため、ミキサのバッグゲート電圧よりもIM2補正感度が低いPMAの差動電流値を補正パラメータとして使用し、IM2補正を行う。 In IM2 re-correction at the time of warm-up, in order to finely adjust the optimal correction point for temperature fluctuation, the differential current value of PMA having IM2 correction sensitivity lower than the mixer's bag gate voltage is used as a correction parameter, and IM2 correction is performed. Do.
ウォームアップ動作内のIM2補正が完了すると、時刻T4〜T5に、基地局等との間で通常の送受信動作を行う。その後、RFIC100は、スリープ動作、ウォームアップ動作、送受信動作を繰り返し実行し、ウォームアップ動作時にIM2補正を繰り返す(S23)。S23では、S22と同様に、前回のIM2補正で記憶した補正値に基づいてPMA114の補正パラメータを再補正してPMAチューニング部124に設定し、この補正値をRAM132に記憶する。
When the IM2 correction in the warm-up operation is completed, a normal transmission / reception operation is performed with the base station or the like at times T4 to T5. Thereafter, the
また、図23の例では、パワーオン時のIM2補正(S31)では、ミキサチューニング部123によりミキサ113のみをチューニングする。すなわち、実施の形態1〜3と同様に、ミキサ113の補正パラメータの最適値を算出し、この最適値をミキサチューニング部123に設定するとともにRAM132に記憶する。パワーオン時のIM2補正をミキサのみに行うことにより、図22と比べてIM2補正動作を簡略化することができる。
In the example of FIG. 23, only the
ウォームアップ時のIM2補正(S32,S33)では、図22と同様に、PMAチューニング部124によりPMA114のみをチューニングする。パワーオン時にPMAを補正していないため、S32では、デフォルト値(初期値)に基づいてPMA114の補正パラメータを補正してPMAチューニング部124に設定し、この補正値をRAM132に記憶する。S33では、前回のIM2補正で記憶した補正値に基づいてPMA114の補正パラメータを再補正してPMAチューニング部124に設定し、この補正値をRAM132に記憶する。
In the IM2 correction (S32, S33) at the time of warm-up, only the
以上のように、本実施の形態では、IM2補正において、ミキサのバックゲートによる補正の他に、PMAのバイアス電流による補正を行うこととした。ミキサのバックゲートによる補正では、補正感度(補正幅)が大きいため、微調整が難しい場合がある。このため、ミキサのバックゲートによる補正よりも、補正感度が小さい、PMAのバイアス電流により補正を行うことで、微調整を可能となる、より精度よくIM2補正を行うことができる。 As described above, in the present embodiment, in the IM2 correction, in addition to the correction by the mixer back gate, the correction by the PMA bias current is performed. In the correction by the back gate of the mixer, since the correction sensitivity (correction width) is large, fine adjustment may be difficult. For this reason, by performing correction with the bias current of the PMA, which has lower correction sensitivity than the correction by the back gate of the mixer, the IM2 correction can be performed with higher accuracy that enables fine adjustment.
特に、パワーオン時にIM2補正を最適値に設定しているため、ウォームアップ時のIM2補正は、パワーオン時に比べて微小な補正で足りる場合が多い。このため、パワーオン時はミキサのバックゲートにより補正を行い、ウォームアップ時はPMAのバイアス電流により補正を行うことで、効率よく補正を行うことができる。 In particular, since the IM2 correction is set to an optimum value at the time of power-on, the IM2 correction at the time of warm-up often requires a minute correction compared with the time of power-on. For this reason, correction can be performed efficiently by correcting by the back gate of the mixer at power-on and by correcting by the bias current of the PMA at warm-up.
なお、温度変化に応じて補正対象を切り替えてもよい。例えば、温度変化が小さい場合、IM2特性の変動も小さいため、PMAのバイアス電流により補正を行い、温度変化が大きい場合、IM2特性の変動も大きいため、ミキサのバックゲートにより補正を行う。 Note that the correction target may be switched according to the temperature change. For example, when the temperature change is small, the fluctuation of the IM2 characteristic is also small, so correction is performed by the bias current of the PMA. When the temperature change is large, the fluctuation of the IM2 characteristic is also large, and correction is performed by the back gate of the mixer.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で 種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
1 無線通信端末
11 受信回路
12 補正回路
13 記憶回路
14 制御回路
100 半導体装置
100a RF信号入力端子
100b RF信号出力端子
100c LVDSインタフェース
101 受信ブロック
102 送信ブロック
103 LNA(低雑音アンプ)
104 ミキサ
105 BE(バックエンド回路)
106 ドライバ
110 受信アナログ部
111 LNA
112 スイッチ回路
112a、112b スイッチ入力部
113 ミキサ
113a、113b 差動対
114 PMA(ミキサ後段アンプ)
115 LPF(ローパスフィルタ)
116 PGA(可変ゲインアンプ)
120 IM2補正回路
121 IM2チューニング部
121a バックゲートペア選択部
121b バックゲートチューニング部
122 テスト信号生成部
122a ICMIX
123 ミキサチューニング部
124 PMAチューニング部
130 MPU
131 CPU
132 RAM
141 ADC(A/Dコンバータ)
142 ロジック部
143 DCOC(DCオフセット)制御部
151 受信DCO(デジタル制御発振器)
151a 受信PLL
152 分周器
153 送信DCO
154 システムクロック発振器
155 温度センサ
200 ベースバンドプロセッサ
201 アンテナ
202a アンテナ端子
202b 受信端子
202c 送信端子
203 アイソレータ
204 HPA(ハイパワーアンプ)
211 送信SAWフィルタ
212 受信SAWフィルタ
DESCRIPTION OF
104
106
112
115 LPF (low pass filter)
116 PGA (variable gain amplifier)
120
123
131 CPU
132 RAM
141 ADC (A / D converter)
142
151a Receive PLL
152
154
211
Claims (20)
前記受信回路の2次相互変調歪特性を補正パラメータに基づき補正する補正回路と、
第1のタイミングで、前記2次相互変調歪特性が向上するように前記補正パラメータに設定した第1の補正値を記憶する記憶回路と、
前記第1のタイミングの後の第2のタイミングで、前記第1の補正値に基づいて前記2次相互変調歪特性が向上するように前記補正パラメータに第2の補正値を設定する制御回路と、
を備える半導体装置。 A receiving circuit that directly converts the received RF signal into a baseband signal;
A correction circuit for correcting second-order intermodulation distortion characteristics of the receiving circuit based on a correction parameter;
A storage circuit for storing a first correction value set in the correction parameter so that the second-order intermodulation distortion characteristic is improved at a first timing;
A control circuit that sets a second correction value to the correction parameter so that the second-order intermodulation distortion characteristic is improved based on the first correction value at a second timing after the first timing; ,
A semiconductor device comprising:
前記第2のタイミングは、前記半導体装置がスリープ動作から通常動作へ移行するまでのウォームアップ動作時である、
請求項1に記載の半導体装置。 The first timing is a power-on operation of the semiconductor device;
The second timing is during a warm-up operation until the semiconductor device shifts from a sleep operation to a normal operation.
The semiconductor device according to claim 1.
前記第1のタイミングは、前記ウォームアップ動作時であり、
前記第2のタイミングは、前記第1のタイミングのウォームアップ動作後の前記ウォームアップ動作時である、
請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device repeatedly operates in the order of sleep operation, warm-up operation, normal operation,
The first timing is during the warm-up operation,
The second timing is during the warm-up operation after the warm-up operation of the first timing.
The semiconductor device according to claim 1.
請求項1に記載の半導体装置。 The control circuit detects a second-order intermodulation distortion component included in an output signal output from the reception circuit, and sets the correction parameter based on the detected second-order intermodulation distortion component;
The semiconductor device according to claim 1.
請求項4に記載の半導体装置。 The control circuit sets the correction parameters by sequentially changing from the initial values at the first timing, and includes a plurality of output signals included in the plurality of output signals output by the receiving circuit according to the set correction parameters. Detecting the second-order intermodulation distortion component of
The semiconductor device according to claim 4.
請求項5に記載の半導体装置。 The control circuit determines a value of the correction parameter set corresponding to the lowest second-order intermodulation distortion component among the plurality of second-order intermodulation distortion components to be detected as the first correction value.
The semiconductor device according to claim 5.
請求項4に記載の半導体装置。 The control circuit uses, as the correction parameter, the first correction value and an increase value and / or a decrease value obtained by increasing and / or decreasing the first correction value by a predetermined value at the second timing. Setting and detecting a plurality of second order intermodulation distortion components included in the plurality of output signals output by the receiving circuit according to the set correction parameter;
The semiconductor device according to claim 4.
請求項7に記載の半導体装置。 The control circuit determines, as the second correction value, the correction parameter set corresponding to the lowest second-order intermodulation distortion component among the plurality of second-order intermodulation distortion components to be detected.
The semiconductor device according to claim 7.
前記第1の補正値を前記第2の補正値に決定した場合、当該第1の補正値を所定値だけ増加または減少させた値を前記第1の補正値として前記記憶回路に記憶する、
請求項8に記載の半導体装置。 When the increase value or the decrease value is determined as the second correction value, the increase value or the decrease value is stored in the storage circuit as the first correction value;
When the first correction value is determined as the second correction value, a value obtained by increasing or decreasing the first correction value by a predetermined value is stored in the storage circuit as the first correction value.
The semiconductor device according to claim 8.
請求項2に記載の半導体装置。 The second timing is immediately before the normal operation state is started.
The semiconductor device according to claim 2.
前記第2のタイミングは、前記PLL回路がロックするために必要なロックアップ時間終了の直前である、
請求項2に記載の半導体装置。 A PLL circuit for generating a local signal used for the direct conversion;
The second timing is immediately before the end of the lock-up time necessary for the PLL circuit to lock,
The semiconductor device according to claim 2.
請求項11に記載の半導体装置。 The lock-up time and the setting operation of the second timing end at substantially the same timing,
The semiconductor device according to claim 11.
前記第2のタイミングは、前記PLL回路のロックがほぼ完了したタイミングである、
請求項2に記載の半導体装置。 A PLL circuit for generating a local signal used for the direct conversion;
The second timing is a timing at which the lock of the PLL circuit is almost completed.
The semiconductor device according to claim 2.
前記温度センサにより温度の変化を検出した場合、前記制御回路は、前記第2のタイミングの設定動作を行う、
請求項1に記載の半導体装置。 A temperature sensor for measuring the temperature of the semiconductor device;
When a change in temperature is detected by the temperature sensor, the control circuit performs the second timing setting operation.
The semiconductor device according to claim 1.
前記補正回路は、前記補正パラメータに応じて前記ミキサを構成する差動対トランジスタのバックゲート電圧を制御する、
請求項1記載の半導体装置。 The receiving circuit includes a mixer that performs the direct conversion,
The correction circuit controls a back gate voltage of a differential pair transistor constituting the mixer according to the correction parameter.
The semiconductor device according to claim 1.
前記補正回路は、前記補正パラメータに応じて前記アンプを構成する差動対トランジスタのバイアス電流を制御する、
請求項15に記載の半導体装置。 The receiving circuit further includes an amplifier connected to a subsequent stage of the mixer,
The correction circuit controls a bias current of a differential pair transistor constituting the amplifier according to the correction parameter.
The semiconductor device according to claim 15.
前記第2のタイミングで、前記補正回路は前記アンプのみを制御する、
請求項16に記載の半導体装置。 At the first timing, the correction circuit controls the mixer and the amplifier,
At the second timing, the correction circuit controls only the amplifier.
The semiconductor device according to claim 16.
前記第2のタイミングで、前記補正回路は前記アンプのみを制御する、
請求項16に記載の半導体装置。 At the first timing, the correction circuit controls only the mixer,
At the second timing, the correction circuit controls only the amplifier.
The semiconductor device according to claim 16.
前記受信回路の2次相互変調歪特性を補正パラメータに基づき補正し、
第1のタイミングで、前記2次相互変調歪特性が向上するように前記補正パラメータに設定した第1の補正値を記憶し、
前記第1のタイミングの後の第2のタイミングで、前記第1の補正値に基づいて前記2次相互変調歪特性が向上するように前記補正パラメータに第2の補正値を設定する、
半導体装置の制御方法。 A method for controlling a semiconductor device including a receiving circuit that directly converts a received RF signal into a baseband signal,
Correcting the second-order intermodulation distortion characteristics of the receiving circuit based on a correction parameter;
Storing a first correction value set in the correction parameter so that the second-order intermodulation distortion characteristic is improved at a first timing;
A second correction value is set in the correction parameter so that the second-order intermodulation distortion characteristic is improved based on the first correction value at a second timing after the first timing;
A method for controlling a semiconductor device.
(a)受信したRF信号をベースバンド信号にダイレクトコンバートする受信回路と;
(b)前記受信回路の2次相互変調歪特性を補正パラメータに基づき補正する補正回路と;
(c)第1のタイミングで、前記2次相互変調歪特性が向上するように前記補正パラメータに設定した第1の補正値を記憶する記憶回路と;
(d)前記第1のタイミングの後の第2のタイミングで、前記第1の補正値に基づいて前記2次相互変調歪特性が向上するように前記補正パラメータに第2の補正値を設定する制御回路。 Semiconductor devices including:
(A) a receiving circuit that directly converts a received RF signal into a baseband signal;
(B) a correction circuit for correcting second-order intermodulation distortion characteristics of the receiving circuit based on a correction parameter;
(C) a storage circuit that stores a first correction value set in the correction parameter so that the second-order intermodulation distortion characteristic is improved at a first timing;
(D) A second correction value is set in the correction parameter so that the second-order intermodulation distortion characteristic is improved based on the first correction value at a second timing after the first timing. Control circuit.
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