JP4324282B2 - IC for receiver - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は受信機、特にラジオ受信機や携帯電話機等の受信機用IC(集積回路)に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体技術の進歩でエレクトロニクス回路の大部分はIC化されているが、特に小型軽量化の必要性のある携帯型(ポータブル)受信機にあっては全ての回路のIC化が望ましい。しかも、できる限り少数のICパッケージにできる限り多くの回路を収めるのが小型軽量化と共に低価格化の為に好ましい。
【0003】
一般的な受信機100は、高感度とする為に図4に示す如くスーパーヘテロダイン方式が採用される。即ち、アンテナ101から受信したRF(無線周波数)信号は、RF増幅器111で増幅した後、ミキサ112にて後述する局部発振器からの局部発振信号と混合される。このミキサ112により得たIF(中間周波数)信号をIF増幅器113で所定振幅に増幅した後、検波器114で検波して、放送局からのRF信号中に含まれる変調信号である音声(オーディオ)信号を復調する。この検波器114の出力は、出力(又はオーディオ)増幅器130で所定電力に増幅してスピーカ140を駆動する。
【0004】
ここで、局部発振回路120は、局部発振周波数を変化させ、例えば複数の放送局からのRF信号の選局を行う機能を有する。最近の受信機では、この局部発振回路120は、PLL周波数シンセサイザ121より構成されるのが一般的である。このPLL周波数シンセサイザ121は、VCO(電圧制御発振器)、プログラマブルカウンタ(分周器)、基準発振器、位相比較器及び低域フィルタを含み、コントロール回路122にてプログラマブルカウンタ又は可変分周器の計数値又は分周比を設定することにより、任意周波数の局部発振信号が得られるよう構成している。
【0005】
即ち、一般的な受信機(例えばラジオ受信機)は、RF増幅器111乃至検波器114までを含む信号受信用アナログ回路部110と、PLL周波数シンセサイザ121およびコントロール回路122を含む制御用デジタル回路部120を含んでいる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
斯るアナログ回路部110及びデジタル回路部120を含む受信機回路をIC化しようとすると種々の問題がある。先ず、デジタル回路はMOS型ICプロセスに好適であり、比較的容易且つ安価に製造可能であるが、ノイズを発生し、特にAM(振幅変調方式)の受信機の受信回路のS/N比を低下させるので、同一チップ又はサブストレートに形成するのは不可能又は困難であった。一方、アナログ回路部は、比較的高周波で且つ線形動作する必要があるので、バイポーラICを使用するのが一般的である。
【0007】
そこで、従来のラジオ等の受信機にあっては、アナログ回路部とデジタル回路部とを夫々分離して複数のICを使用していた。しかし、この場合には、部品点数が増加し且つ、小型軽量化を阻害し、高価となるという問題があった。
【0008】
【発明の目的】
本発明の目的は、携帯型ラジオ受信機等に好適であり、MOSプロセスにてアナログ回路部及びデジタル回路部を単一チップ又はサブストレート上に形成可能な受信機用ICを提供することである。
【0009】
本発明の他の目的は、S/N比等の電気的特性を維持してアナログ回路部及びデジタル回路部の双方を含む受信機用ICを提供することである。
【0010】
【課題を解決する為の手段】
本発明の受信機用ICによると、受信アナログ信号処理用アナログ回路部と、制御用デジタル回路部とを同じサブストレート上に集積し、アナログ回路部のミキサやIF増幅器を平衡型回路により構成することを特徴とする。これにより、デジタル回路部から飛び込むノイズ(コモンモードノイズ)を効果的に相殺し、アナログ回路部が必要とするS/N比等の電気的特性を得る。
【0011】
斯る構成により、本発明の受信機用ICは、製造工程が比較的簡単で安価且つ低消費電力であるMOS型ICとすることが可能である。
【0012】
好ましくは、本発明受信機用ICのアナログ回路部はソースを結合した2対のMOSトランジスタにカスコード接続された1対の入力段MOSトランジスタを含む所謂マルチプライヤ構成とする。また、入力段MOSトランジスタのゲートバイアス抵抗としては、オン状態にバイアスされたMOSトランジスタを使用することによりサブストレート上の極めて微小領域に極めて高抵抗を容易に得ることができ、IC化に有効である。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の受信機用ICの好適実施形態例を添付図1乃至図3を参照して詳細に説明する。
【0014】
先ず図1は、本発明の受信機用ICのアナログ信号処理部110の主要部分のブロック図を示す。図1に示す受信機用ICのアナログ信号処理部(アナログ部)110は、図示せずもアンテナを介して受信し且つ高周波(RF)増幅器で増幅されたRF信号が入力されるRF入力端子11及びデジタル回路部120の局部発振器からの局部発振信号(LO)が入力されるLO入力端子12を有する平衡型ミキサ10と、このミキサ10からの差動(平衡型)IF(中間周波数)出力を結合コンデンサ21を介して増幅する複数段の差動型IF増幅器20a−20nとを含む。IF増幅器20a−20nの出力はIF出力端子25に得られる。
【0015】
本発明の受信機用ICには、このアナログ回路部110とデジタル回路部120とが含まれる。デジタル回路部120は、基本的にスイッチング動作をするので、ノイズの発生が多い。受信機用IC内でアナログ回路部110は、デジタル回路部120が発生するノイズの影響を受ける。ノイズには、電源ライン等を介して伝導する伝導ノイズ、輻射ノイズ及び電磁又は静電結合ノイズ等がある。デジタル回路部120に近接配置されたアナログ回路部110には、これら全種類のノイズの影響を受ける。 しかし、アナログ回路部110を図1に示す如く平衡又は差動構成とすることにより、これらのノイズを相殺又は軽減し、信号成分を効果的に増幅又は処理可能である。その理由は、上述したノイズは両入力端子に実質的に等しく入力され且つ電源端子にも等しく現れるので、差信号にはノイズ成分が相殺される為である。
【0016】
次に、図2は、図1のアナログ回路部110のIF増幅器20の具体例の詳細回路図である。図2(A)に示すIF増幅器20は、ソースが抵抗31を介して結合されると共に可変抵抗器として動作するMOSトランジスタ33a、33bを介して接続された1対の入力MOSトランジスタ32a,32bを有する。MOSトランジスタ33a,33bのゲートはバイアス電圧を印加するバイアス端子に接続される。また、入力MOSトランジスタ32a,32bのゲートは、夫々バイアス抵抗34a、34bを介して基準電圧源REFに接続される。入力MOSトランジスタ32a、32bのゲート端子35a,35bには前段回路から結合コンデンサ21を介して入力信号が印加される。
【0017】
入力MOSトランジスタ32a、33bのドレインは、夫々ソースが共通接続され且つ並列接続された2対の出力MOSトランジスタ36a−36b、36c−36dのソースに接続される。MOSトランジスタ36a、36dのゲートは端子37aに共通接続され、残りのMOSトランジスタ36b、36cのゲートは端子37bに共通接続される。また、MOSトランジスタ36a、36cのドレインは、出力端子38aに接続されると共に負荷抵抗39aを介して電源Vddに接続される。同様に、MOSトランジスタ36b,36dのドレインは、出力端子38bに接続されると共に負荷抵抗39bを介して電源Vddに接続される。
【0018】
上述の如く、入力MOSトランジスタ32a−32bのドレインは、出力MOSトランジスタ36a−36dのソースに縦続接続され、所謂カスコード増幅器を構成する。このカスコード増幅器の利得(ゲイン)は、入力段のソース抵抗31と、出力段の負荷抵抗39により決定される。換言すると、入力MOSトランジスタ32a−32bのゲート入力端子35a−35bに入力されるIF入力信号を、上述した抵抗39と31の比により決まる利得で増幅する。また、出力MOSトランジスタ36a−36dのゲート入力端子37a−37bに入力されるAGC(自動利得制御)回路の制御信号により利得を制御することが可能である。尚、負荷抵抗39a−39bは必要に応じて中間周波数(IF)に同調したLC(インダクタ及びキャパシタ)共振又はタンク回路であってもよい。
【0019】
図2(A)のバイアス抵抗34a、34bは、通常の抵抗素子であってもよいが、IC回路で20MΩオーダーの高抵抗を安定的に得るのは容易でない。そこで、本発明では、図2(B)に示す如く、オン状態にバイアスされたMOSトランジスタ40を使用する。即ち、MOSトランジスタ40のドレインとソース間抵抗をバイアス抵抗34a,346bとして使用する。これにより、20MΩ以上の高抵抗がサブストレート上に極めて小面積に形成可能であり、受信機用ICの小型化にも寄与する。このバイアス抵抗34a,346bを高抵抗とすることにより、図1に示した結合(カップリング)コンデンサ21を例えば1PFオーダーの小容量とすることが可能になり、IC内部に形成可能になる。即ち、結合コンデンサをIC外部に外付けする必要性をなくし、部品点数の減少と製造組立工程数が低減できる。
【0020】
次に、図3は本発明の受信機用ICのアナログ回路部110のミキサ回路10の具体的回路図を示す。図1を参照して上述した如く、ミキサ10も平衡型である。即ち、ソースが接続され、ゲートに端子51を介してバイアス電圧が印加されるバイアス用MOSトランジスタ50、このMOSトランジスタ50のドレインに共通接続された1対の入力MOSトランジスタ52a−52b、この入力MOSトランジスタ52a−52bのドレインにカスコード接続された2対の出力MOSトランジスタ54a−54b,54c−54dを含む。出力MOSトランジスタ54a−54dのドレインは交差接続され、54a−54cのドレインが負荷56aに接続され、54b−54dのドレインは負荷56bに接続される。次に、負荷56aに現れる出力電圧は、抵抗57aとコンデンサ58aの直列回路を介して接続され、接続点電圧を電源Vddと接続間に直列接続された1対のMOSトランジスタ59a−60aのうち59aのゲートに入力する。負荷56bについても同様構成とする。
【0021】
入力MOSトランジスタ52a−52bのゲートは、入力端子53a、53bであって、アンテナにより受信し、RF増幅器で増幅されたRF信号が入力される。一方、出力MOSトランジスタ54a、54dのゲートは端子55aに共通接続され、MOSトランジスタ54b,54cのゲートは端子55bに共通接続され、端子55a,55b間に局部発信信号が入力される。また、MOSトランジスタ60a,60bのゲートはバイアス端子61に接続されて、両トランジスタ60a−60bのゲートにバイアス電圧を印加する。更に、MOSトランジスタ59aのソースとMOSトランジスタ60aのドレインは出力端子62aが接続される。 同様に、MOSトランジスタ59bのソースと60bのドレインには出力端子62bが接続される。
【0022】
上述のミキサ10は、マルチライヤを構成し、出力端子62a−62b間に入力端子53a−53b間のRF入力信号とLO入力端子55a、55b間の局部発振信号との積の出力が現れる。この出力には、RF入力信号及び局部発振信号の周波数和及び差信号を含む多くの信号成分が現れる。しかし、MOSトランジスタ54a−54dのドレイン出力端子に接続された負荷56a、56bとして、両信号周波数差に等しい中間周波数(IF)の共振周波数のLCタンク回路とすることにより、IF信号が出力信号として出力端子62a、62bから得られる。また、抵抗57a,57bとコンデンサ58a、58bより成る回路は、低域フィルタを構成し、上述した両周波数差以外の信号が出力されるのを阻止する。
【0023】
以上、本発明の受信機用IC、特にそのアナログ回路部の構成及び動作を詳述した。しかし、本発明は斯る特定例のみに限定されるべきではなく、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形変更が可能であること当業者には容易に理解できよう。例えば、ミキサは1段のみである必要はなく、必要に応じて2段以上のミキサを用いてRF周波数を順次低周波のIF信号に変更して増幅してもよい。また、アナログ回路部のミキサ及びIF増幅器等は、差動又は平衡型である限り必ずしも上述した特定回路に限定するものではない。更に、IF増幅器は1段のみを図示して説明したが、実質的に同一構成の2段以上の多段構成とすることも可能である。
【0024】
【発明の効果】
上述の説明から理解される如く、本発明の受信機用ICによると、ミキサやIF増幅器等のアナログ信号処理回路を平衡型とすることにより、これをデジタル信号処理回路とを同じサブストレート上に配置して単一チップとしてIC化することを可能にした。特に、MOS型ICとすることにより製造工程数が少なく安価に製造可能であると共に小型軽量化が可能となり且つ低消費電力化が可能となる。
【0025】
また、MOSトランジスタのバイアス抵抗としてオン状態にバイアスされたMOSトランジスタを使用するので、極めて高抵抗のバイアス抵抗が容易に得られ、しかも結合コンデンサを例えばIPF程度の微小容量とすることを可能にするのでIC化に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による受信機用ICのアナログ信号処理部のブロック図である。
【図2】 図1に示すアナログ信号処理部のIF増幅器の回路図を示し、(A)は1段のIF増幅器の回路図、(B)はそのバイアス抵抗回路図を示す。
【図3】 図1に示すミキサ回路の一例の回路図である。
【図4】 一般的な受信機のブロック図である。
【符号の説明】
10 ミキサ
20a−20n IF増幅器
21 結合コンデンサ
32、53 入力段MOSトランジスタ
36、54 出力段MOSトランジスタ
34 バイアス抵抗
110 アナログ回路部
120 デジタル回路部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a receiver, particularly a receiver IC (integrated circuit) such as a radio receiver and a cellular phone.
[0002]
[Prior art]
With the advance of semiconductor technology, most of electronic circuits have been integrated into ICs. However, in particular, portable circuits (portable) receivers that need to be reduced in size and weight are preferably integrated into ICs. In addition, it is preferable to accommodate as many circuits as possible in as few IC packages as possible in order to reduce the size and weight and reduce the cost.
[0003]
A
[0004]
Here, the
[0005]
That is, a general receiver (for example, a radio receiver) includes a signal receiving
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
There are various problems when the receiver circuit including the
[0007]
Therefore, in a conventional receiver such as a radio, a plurality of ICs are used by separating an analog circuit unit and a digital circuit unit. However, in this case, there is a problem that the number of parts increases, and the reduction in size and weight is hindered, resulting in an increase in cost.
[0008]
OBJECT OF THE INVENTION
An object of the present invention is to provide an IC for a receiver that is suitable for a portable radio receiver or the like and can form an analog circuit part and a digital circuit part on a single chip or a substrate by a MOS process. .
[0009]
Another object of the present invention is to provide a receiver IC including both an analog circuit section and a digital circuit section while maintaining electrical characteristics such as an S / N ratio.
[0010]
[Means for solving the problems]
According to the receiver IC of the present invention, the reception analog signal processing analog circuit unit and the control digital circuit unit are integrated on the same substrate, and the analog circuit unit mixer and IF amplifier are configured by a balanced circuit. It is characterized by that. This effectively cancels out noise (common mode noise) jumping from the digital circuit section, and obtains electrical characteristics such as an S / N ratio required by the analog circuit section.
[0011]
With such a configuration, the receiver IC of the present invention can be a MOS IC having a relatively simple manufacturing process, low cost, and low power consumption.
[0012]
Preferably, the analog circuit portion of the receiver IC according to the present invention has a so-called multiplier configuration including a pair of input stage MOS transistors cascode-connected to two pairs of MOS transistors coupled to a source. In addition, as the gate bias resistance of the input stage MOS transistor, by using the MOS transistor biased to the on state, an extremely high resistance can be easily obtained in a very small area on the substrate, which is effective for IC implementation. is there.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a receiver IC according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0014]
First, FIG. 1 shows a block diagram of the main part of the analog
[0015]
The receiver IC of the present invention includes the
[0016]
Next, FIG. 2 is a detailed circuit diagram of a specific example of the
[0017]
The drains of the
[0018]
As described above, the drains of the input MOS transistors 32a-32b are cascade-connected to the sources of the output MOS transistors 36a-36d to form a so-called cascode amplifier. The gain of the cascode amplifier is determined by the
[0019]
The
[0020]
Next, FIG. 3 shows a specific circuit diagram of the
[0021]
The gates of the
[0022]
The
[0023]
The configuration and operation of the receiver IC of the present invention, particularly its analog circuit section, have been described in detail. However, it should be readily understood by those skilled in the art that the present invention should not be limited to such specific examples, and that various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the mixer need not be only one stage, and may be amplified by sequentially changing the RF frequency to a low-frequency IF signal using a mixer having two or more stages as necessary. Further, the mixer and IF amplifier of the analog circuit section are not necessarily limited to the specific circuit described above as long as they are differential or balanced. Furthermore, although only one stage of the IF amplifier has been illustrated and described, it is also possible to have a multistage configuration of two or more stages having substantially the same configuration.
[0024]
【The invention's effect】
As understood from the above description, according to the receiver IC of the present invention, the analog signal processing circuit such as the mixer or the IF amplifier is made a balanced type so that the digital signal processing circuit is placed on the same substrate. It was possible to arrange and make an IC as a single chip. In particular, by using a MOS IC, the number of manufacturing steps can be reduced and the manufacturing can be performed at low cost, and the size and weight can be reduced and the power consumption can be reduced.
[0025]
In addition, since the MOS transistor biased to the ON state is used as the bias resistance of the MOS transistor, a very high bias resistance can be easily obtained, and the coupling capacitor can be made to have a minute capacity such as IPF. Therefore, it is advantageous for IC.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an analog signal processing unit of a receiver IC according to the present invention.
2 shows a circuit diagram of an IF amplifier of the analog signal processing unit shown in FIG. 1, (A) shows a circuit diagram of a single-stage IF amplifier, and (B) shows a bias resistor circuit diagram thereof.
FIG. 3 is a circuit diagram of an example of the mixer circuit shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram of a general receiver.
[Explanation of symbols]
10
Claims (1)
前記信号受信用アナログ回路部は、それぞれが差動入出力端子を有するミキサおよびこのミキサの後段に接続される中間周波増幅器とを含み、これらミキサおよび中間周波増幅器のそれぞれを平衡型回路構成とし、
前記信号受信用アナログ回路部及び前記制御用デジタル回路部をMOSプロセスにより形成し、
前記制御用デジタル回路部による前記信号受信用アナログ回路部への干渉を低減し、
前記中間周波増幅器として、ソースを共通接続した2対のMOSトランジスタを並列接続すると共に前記共通接続されたソースに、ソースが抵抗を介して接続されるとともに入力ゲートバイアス抵抗としてオン状態にバイアスされたMOSトランジスタが接続された差動入力MOSトランジスタのドレインをカスコード接続して構成し、
前記中間周波増幅器には、結合コンデンサを介して信号が入力されることを特徴とする受信機用IC。In the receiver IC that integrates the signal receiving analog circuit portion and the control digital circuit portion in the same chip,
Each of the signal receiving analog circuit units includes a mixer having a differential input / output terminal and an intermediate frequency amplifier connected to a subsequent stage of the mixer, each of the mixer and the intermediate frequency amplifier having a balanced circuit configuration,
The signal receiving analog circuit part and the control digital circuit part are formed by a MOS process,
Reduce interference to the signal receiving analog circuit section by the control digital circuit section ,
As the intermediate frequency amplifier, two pairs of MOS transistors whose sources are commonly connected are connected in parallel, and the source is connected to the commonly connected sources via a resistor and is biased to an ON state as an input gate bias resistor. The drain of the differential input MOS transistor to which the MOS transistor is connected is configured by cascode connection,
Wherein the intermediate frequency amplifier, IC receiver to signal through the coupling capacitor and said Rukoto entered.
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