JP4435197B2 - 半導体集積回路 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体集積回路に関するもので、たとえば、精度が同程度であるDAC(デジタル−アナログ変換器)とADC(アナログ−デジタル変換器)とを搭載する無線通信向けベースバンド(BB)−LSIに用いて好適な半導体集積回路に関する。
現在、電気,電子技術者協会(the Institute of Electrical & Electronics Engineers/以下、IEEEと略記する)が定めた無線LAN通信の規格「802.11a」に準拠したBB−LSIにおいては、DACおよびADCの良品選別にLSIテスタを使用している。つまり、LSIテスタを用いて、テスト信号の生成および応答信号の解析を行っている。そのため、コストがかかるという問題があった。
そこで、BB−LSIがテスト信号を生成し、また、応答信号を解析することが望まれる。たとえば、内部で生成したテスト信号をDACに与え、そのDACの出力をさらにADCを通過(ループバック)させ、これにより得られる応答信号を、マッチドフィルタ(Matched Filter)を用いて解析する。しかしながら、応答信号の解析にマッチドフィルタを使用する、この方法の場合、ループバック信号の通過遅延量により解析の結果に差異が生じる。それを補償するために、選別環境構築時に調整の手間を要するという欠点がある。
また、応答信号の解析に、BB−LSIが内蔵するFFT(ファースト フーリエ トランスフォーム)を利用することも考えられる(たとえば、特許文献1参照)。しかしながら、FFTは、OFDM(オーソゴナル フリクエンシ ディビジョン マルチプレクス)送受信に特化しているために、応答信号の解析には精度が足りない。しかも、送受信兼用であるため、複雑な制御が必要で、ループバック動作への転用は容易でない。
特開2004−048383号公報
本発明は、上記の問題点を解決すべくなされたもので、搭載されるDACおよびADCの良品選別を効率よく実施することが可能な半導体集積回路を提供することを目的としている。
願発明の一態様によれば、テスト時に、スト信号を発生する信号生成部と、前記信号生成部で発生された前記テスト信号をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換器と、テスト時に、前記デジタル−アナログ変換器より出力される信号を取り込んで、デジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器と、前記アナログ−デジタル変換器より出力される信号の自己相関演算を行う演算部と、前記演算部での自己相関演算結果と所定の参照信号との直交性を評価する評価部とを具備したことを特徴とする半導体集積回路が提供される。
上記の構成により、搭載されるDACおよびADCの良品選別を効率よく実施することが可能な半導体集積回路を提供できる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的なものであり、各図面の寸法および比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係および/または比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。特に、以下に示すいくつかの実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置などによって、本発明の技術思想が特定されるものではない。この発明の技術思想は、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることができる。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態にしたがった半導体集積回路の構成例(要部)を示すものである。なお、ここでは、IEEEが定めた無線LAN通信の規格「802.11a」に準拠したBB−LSIを例に、その送受信部に搭載されたDACおよびADCの良品選別動作について説明する。
図1において、変調部11は、BB−LSIより送信する送信データを変調し、選択部12に出力するものである。テスト信号生成部13は、たとえばBB−LSIの制御部(図示していない)から供給されるテスト開始要求にしたがい、あらかじめ定められたテスト信号を生成して選択部12に出力するものである。ここで、テスト信号生成部13で生成されるテスト信号は、テスト時、つまりDACおよびADCの良品選別に用いる、一定の周期Tを有するデジタル信号である。
選択部12は、たとえばBB−LSIの制御部から供給される選択信号にしたがい、変調部11の出力またはテスト信号生成部13の出力の一方を選択し、D/Aコンバータ(DAC)14に出力するものである。D/Aコンバータ14は、変調部11の出力またはテスト信号生成部13の出力をアナログ信号に変換するものである。通常動作時には、選択部12によって変調部11の出力である変調後の送信データが選択されて、D/Aコンバータ14に送られる。そして、このD/Aコンバータ14によって、アナログ信号に変換された変調部11の出力(変調アナログ送信データ)が、当該BB−LSIの外部に出力される。
一方、テスト時には、選択部12によってテスト信号生成部13の出力であるテスト信号が選択されて、D/Aコンバータ14に送られる。テスト信号は、D/Aコンバータ14によってアナログ信号に変換された後、一旦、当該BB−LSIの外部に出力される。この出力信号(アナログテスト信号)は、当該BB−LSIの外部の結線21を介して、A/Dコンバータ(ADC)15に入力される。結線21は、テスト時のみ、D/Aコンバータ14とA/Dコンバータ15との間を接続する。
A/Dコンバータ15は、BB−LSIが受信した受信信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換、もしくは、D/Aコンバータ14からのアナログテスト信号をループバック信号となるデジタル信号に変換するもので、D/Aコンバータ14とほぼ同程度の精度(能力)を有している。A/Dコンバータ15は、通常動作時にはデジタル化された受信信号を復調部16に、テスト時にはデジタル化されたテスト信号を自己相関演算部17に、それぞれ出力する。復調部16は、A/Dコンバータ15の出力であるデジタルの受信信号を復調し、それを受信データとして、当該BB−LSIの内部に取り込むものである。
自己相関演算部17は、A/Dコンバータ15からの出力信号に自己相関演算を実施するものであって、デジタルテスト信号f(t)に対する、自己相関関数F(τ)=∫f(t)・f(t+τ)dtを算出する。本実施形態の場合、積分区間およびτの範囲を、テスト信号生成部13で生成されるテスト信号の周期Tと等しくする。すなわち、自己相関演算部17は、たとえばD/Aコンバータ14およびA/Dコンバータ15でのテスト信号の通過遅延量(応答信号の位相)を補償するために、位相にかかわらず、テスト信号の波形とほぼ同じ振幅の応答信号を得るものであって、後述する一致性評価部18でのテスト信号の通過遅延量に依存しない応答信号の解析を可能にする。この自己相関演算部17の演算結果F(τ)は、一致性評価部18に送られる。
一致性評価部18は、自己相関演算部17での演算結果F(τ)と参照信号生成部19からの参照信号との一致性から応答信号の解析、たとえばD/Aコンバータ14およびA/Dコンバータ15の歪みの有無を評価するものである。参照信号生成部19は、テスト信号生成部13からのテスト信号をもとに参照信号を生成するものであって、本実施形態ではテスト信号の波形とほぼ同じ振幅を有する参照信号を生成するようになっている。
ここで、参照信号を、D/Aコンバータ14およびA/Dコンバータ15が理想的に動作した場合の自己相関演算結果の期待値E(t)とし、一致性評価部18における評価関数をG(t)={F(τ)−E(t)}2 と定義する。これにより、一致性評価部18は、テスト結果である評価結果としてV=∫G(t)dt(ただし、積分区間はテスト信号の周期Tと同じ)を算出し、出力する。この場合、評価結果Vの値が“0”ならば、応答信号と参照信号とが一致していること、つまり、D/Aコンバータ14およびA/Dコンバータ15は歪みのない良品であることを示す。すなわち、得られる評価結果Vは、D/Aコンバータ14およびA/Dコンバータ15の歪みに起因する自乗誤差を表わしており、テスト信号生成部13の出力から自己相関演算部17の入力に至るまでの通過遅延量に依存しないものとなる。
なお、自己相関演算結果F(τ)の符号(値が正ならば+1、負であれば−1)を表わすFs(t)、および、期待値E(t)の符号を表わすEs(t)に対して、一致性評価部18の評価関数をGs(t)=Fs(t)・Es(t)と定義する。これにより、一致性評価部18が、評価結果としてVs=∫Gs(t)dt(ただし、積分区間はテスト信号の周期Tと同じ)を算出して、出力するようにしてもよい。この例の場合、評価結果Vsの値が大きいほど、応答信号と参照信号とが一致していることを示す。
次に、上記した構成における、BB−LSIに搭載されたDACおよびADCの良品選別にかかる動作について説明する。まず、テスト時には、BB−LSIの外部において、D/Aコンバータ14の出力端とA/Dコンバータ15の入力端とが結線21により接続される。この後、たとえばBB−LSIの制御部から供給されるテスト開始要求にしたがい、テスト信号生成部13において、図2(a)に示すようなテスト信号が生成される。このテスト信号は、選択部12を介して、D/Aコンバータ14に送られる。そして、そこでD/A変換されて、図2(b)に示すようなアナログテスト信号となる。
D/Aコンバータ14からのアナログテスト信号は、結線21を介して、A/Dコンバータ15に送られる。そして、そこでA/D変換されて、図2(c)に示すようなデジタルテスト信号f(t)となる。このデジタルテスト信号f(t)は、自己相関演算部17に送られ、そこでの自己相関関数F(τ)の算出に供される。これにより、図2(d)に示すような演算結果F(τ)が得られる。
この演算結果F(τ)は、一致性評価部18において、参照信号生成部19からの参照信号との一致性が評価される。本実施形態の場合、自己相関演算結果の期待値E(t)である、たとえば図2(a)に示したテスト信号の波形とほぼ同じ振幅を有する参照信号との一致性が評価される。これにより、応答信号の位相に依存しない評価結果を得ることが可能となる。評価結果であるテスト結果は、BB−LSIの内部に取り込まれ、D/Aコンバータ14およびA/Dコンバータ15の良品選別に利用される。
上記したように、D/AコンバータおよびA/Dコンバータを搭載するBB−LSIにおいて、自ら、テスト信号を生成するとともに、D/AコンバータおよびA/Dコンバータを順に通過したループバック信号の自己相関関数を求めることによって、応答信号の解析を行うようにしている。すなわち、応答信号に対する自己相関演算の結果F(τ)とその期待値E(t)とを比較し、その一致性から、BB−LSIに搭載されているD/AコンバータおよびA/Dコンバータの良品選別を行うようにしている。これにより、応答信号の解析において、応答信号の位相(テスト信号の通過遅延量)に依存しない評価結果を得ることが可能となる。それ故、コストのかかるLSIテスタなどを用いたりすることなしに、簡易にD/AコンバータおよびA/Dコンバータの性能(歪みの有無)を評価できるようになる。したがって、BB−LSIに搭載されるDACおよびADCの良品選別を効率よく実施することが可能となるものである。
特に、高精度のFFTを用いて同等の評価結果が得られるように構成することも可能であるが、高精度のFFTを用いるようにした場合に比して、回路規模を小さくできるというメリットがある。
なお、上記した実施形態の場合のように、自己相関関数と一致するテスト信号を参照信号としても共用できるようにした場合には、参照信号生成部を削減あるいは簡易化(参照信号生成部の回路規模を削減)することも可能である。
[第2の実施形態]
図3は、本発明の第2の実施形態にしたがった半導体集積回路の構成例(要部)を示すものである。ここでは、IEEEが定めた無線LAN通信の規格「802.11a」に準拠したBB−LSIを例に説明する。また、本実施形態においては、応答信号(ループバック信号)に対する自己相関演算結果とその期待値との直交性から、BB−LSIの送受信部に搭載されたDACおよびADCの良品選別を行うようにした場合について説明する。なお、図1と同一部分には同一符号を付して、詳しい説明は割愛する。
図3において、変調部11は、BB−LSIより送信する送信データを変調し、選択部12に出力するものである。テスト信号生成部13’は、たとえばBB−LSIの制御部(図示していない)から供給されるテスト開始要求にしたがい、あらかじめ定めたテスト信号を生成して選択部12に出力するものである。ここで、テスト信号生成部13’で生成されるテスト信号は、テスト時、つまりDACおよびADCの良品選別に用いる、一定の周期Tを有するデジタル信号である。また、本実施形態の場合、テスト信号生成部13’においては、ループバック信号に対する自己相関演算の結果とその期待値との比較(積和値)が“0”となるようなテスト信号が生成される。なお、期待値とは、DACおよびADCが理想的に動作した場合の自己相関演算の結果に直交する信号であり、テスト信号をもとに生成される。
選択部12は、たとえばBB−LSIの制御部から供給される選択信号にしたがい、変調部11の出力またはテスト信号生成部13’の出力の一方を選択し、D/Aコンバータ(DAC)14に出力するものである。D/Aコンバータ14は、変調部11の出力またはテスト信号生成部13’の出力をアナログ信号に変換するものである。通常動作時には、選択部12によって変調部11の出力である変調後の送信データが選択されて、D/Aコンバータ14に送られる。そして、このD/Aコンバータ14によって、アナログ信号に変換された変調部11の出力(変調アナログ送信データ)が、当該BB−LSIの外部に出力される。
一方、テスト時には、選択部12によってテスト信号生成部13’の出力であるテスト信号が選択されて、D/Aコンバータ14に送られる。テスト信号は、D/Aコンバータ14によってアナログ信号に変換された後、一旦、当該BB−LSIの外部に出力される。この出力信号(アナログテスト信号)は、当該BB−LSIの外部の結線21を介して、A/Dコンバータ(ADC)15に入力される。結線21は、テスト時のみ、D/Aコンバータ14とA/Dコンバータ15との間を接続する。
A/Dコンバータ15は、BB−LSIが受信した受信信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換、もしくは、D/Aコンバータ14からのアナログテスト信号をループバック信号となるデジタル信号に変換するもので、D/Aコンバータ14とほぼ同程度の精度(能力)を有している。A/Dコンバータ15は、通常動作時にはデジタル化された受信信号を復調部16に、テスト時にはデジタル化されたテスト信号を自己相関演算部17’に、それぞれ出力する。復調部16は、A/Dコンバータ15の出力であるデジタルの受信信号を復調し、それを受信データとして、当該BB−LSIの内部に取り込むものである。
自己相関演算部17’は、A/Dコンバータ15からの出力信号に自己相関演算を実施するものであって、デジタルテスト信号f(t)に対する、自己相関関数F(τ)=∫f(t)・f(t+τ)dtを算出する。本実施形態の場合、積分区間およびτの範囲を、テスト信号生成部13’で生成されるテスト信号の周期Tと等しくする。すなわち、自己相関演算部17’は、たとえばD/Aコンバータ14およびA/Dコンバータ15でのテスト信号の通過遅延量(応答信号の位相)および振幅(利得と減衰)を補償するために、位相にかかわらず、テスト信号の波形と直交する振幅の応答信号を得るものであって、後述する直交性評価部31でのテスト信号の通過遅延量、利得および減衰に依存しない応答信号の解析を可能にする。この自己相関演算部17’の演算結果F(τ)は、直交性評価部31に送られる。
直交性評価部31は、自己相関演算部17’での演算結果F(τ)と参照信号生成部32からの参照信号との直交性から応答信号の解析、たとえばD/Aコンバータ14およびA/Dコンバータ15の歪みの有無を評価するものである。参照信号生成部32は、テスト信号生成部13’からのテスト信号をもとに参照信号を生成するものであって、本実施形態ではテスト信号の波形とほぼ同じ振幅を有する参照信号を生成するようになっている。
ここで、参照信号を、D/Aコンバータ14およびA/Dコンバータ15が理想的に動作した場合の自己相関演算結果と直交する信号(期待値)O(t)とし、直交性評価部31における評価関数をI(t)=F(τ)・O(t)と定義する。これにより、直交性評価部31は、テスト結果である評価結果としてW=∫I(t)dt(ただし、積分区間はテスト信号の周期Tと同じ)を算出し、出力する。この場合、D/Aコンバータ14およびA/Dコンバータ15が歪みのない良品であれば、評価結果Wの値は、テスト信号生成部13’の出力から自己相関演算部17’の入力に至るまでの通過遅延量、利得および減衰に依存することなしに“0”となる。
次に、上記した構成における、BB−LSIに搭載されたDACおよびADCの良品選別にかかる動作について説明する。まず、テスト時には、BB−LSIの外部において、D/Aコンバータ14の出力端とA/Dコンバータ15の入力端とが結線21により接続される。この後、たとえばBB−LSIの制御部から供給されるテスト開始要求にしたがい、テスト信号生成部13’において、図4(a)に示すようなテスト信号が生成される。このテスト信号は、選択部12を介して、D/Aコンバータ14に送られる。そして、そこでD/A変換されて、図4(b)に示すようなアナログテスト信号となる。
D/Aコンバータ14からのアナログテスト信号は、結線21を介して、A/Dコンバータ15に送られる。そして、そこでA/D変換されて、図4(c)に示すようなデジタルテスト信号f(t)となる。このデジタルテスト信号f(t)は、自己相関演算部17’に送られ、そこでの自己相関関数F(τ)の算出に供される。これにより、図4(d)に示すような演算結果F(τ)が得られる。
この演算結果F(τ)は、直交性評価部31において、参照信号生成部32からの参照信号との直交性が評価される。本実施形態の場合、自己相関演算結果の期待値O(t)である、たとえば図4(a)に示したテスト信号の波形とほぼ同じ振幅を有する参照信号との直交性が評価される。これにより、応答信号の位相および振幅に依存しない評価結果を得ることが可能となる。評価結果であるテスト結果は、BB−LSIの内部に取り込まれ、D/Aコンバータ14およびA/Dコンバータ15の良品選別に利用される。
上記したように、ループバック信号の自己相関関数F(τ)と期待値O(t)との直交性を評価することによっても、応答信号の位相および振幅に依存しない評価結果を得ることが可能である。つまり、簡易にD/AコンバータおよびA/Dコンバータの歪みの有無を評価できるようになる結果、BB−LSIに搭載されるDACおよびADCの良品選別を効率よく実施することが可能となるものである。
なお、本実施形態の場合においても、同等の評価結果が得られるように高精度のFFTを用いて構成するようにした場合に比して、回路規模を小さくできるというメリットがある。
また、本実施形態の場合のように、自己相関関数と直交するテスト信号を参照信号としても共用できるようにした場合には、参照信号生成部を削減あるいは簡易化(参照信号生成部の回路規模を削減)することも可能である。
[その他の実施形態]
図5(a)は、BB−LSIでプレアンブル(スタンダード)な波形の信号をテスト信号とした場合の例である。このテスト信号は、たとえば40MHzごとの離散値32サンプルで構成される、800nsを1周期とする信号で、テスト信号生成部より連続的に繰り返し送出されるものとする。また、その波形は、1.25MHz,2.5MHz,3.75MHz,5MHz,6.25MHz,7.5MHzの各周波数成分を適当な位相で等利得に合成したものである。
図5(b)は、図5(a)に示した波形の信号をテスト信号とした場合の、自己相関演算部での自己相関関数の演算結果F(τ)を示す波形であって、テスト信号の波形と直交関係にある。
たとえば図3に示したBB−LSIにおいて、テスト信号生成部13’より図5(a)に示す波形のテスト信号を生成させるようにした場合、そのテスト信号は、自己相関演算結果F(τ)と直交する信号O(t)と等しいものとなる。よって、直交性評価部31は、テスト信号生成部13’からのテスト信号をそのまま参照信号として利用することが可能となる。その結果、参照信号生成部32が不要となり、回路規模をより小さくできるものである。
しかも、図5(a)に示す波形のテスト信号を用いるようにした場合には、複数の周波数成分に対するテストを一度に実行することが可能となり、特に有用である。
その他、本願発明は、上記(各)実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、上記(各)実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。たとえば、(各)実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題(の少なくとも1つ)が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果(の少なくとも1つ)が得られる場合には、その構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
本発明の第1の実施形態にしたがった、半導体集積回路(BB−LSI)の送受信部の構成例を示すブロック図。 図1に示したBB−LSIに搭載された、DACおよびADCの良品選別にかかる動作について説明するために示す信号波形図。 本発明の第2の実施形態にしたがった、半導体集積回路(BB−LSI)の送受信部の構成例を示すブロック図。 図3に示したBB−LSIに搭載された、DACおよびADCの良品選別にかかる動作について説明するために示す信号波形図。 本発明の他の実施形態にしたがった、テスト信号(参照信号)および自己相関演算結果の具体例を示す信号波形図。
符号の説明
13,13’…テスト信号生成部、14…D/Aコンバータ、15…A/Dコンバータ、17,17’…自己相関演算部、18…一致性評価部、19…参照信号生成部、21…結線、31…直交性評価部、32…参照信号生成部。

Claims (3)

  1. テスト時に、スト信号を発生する信号生成部と、
    前記信号生成部で発生された前記テスト信号をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換器と、
    テスト時に、前記デジタル−アナログ変換器より出力される信号を取り込んで、デジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器と、
    前記アナログ−デジタル変換器より出力される信号の自己相関演算を行う演算部と、
    前記演算部での自己相関演算結果と所定の参照信号との直交性を評価する評価部と
    を具備したことを特徴とする半導体集積回路。
  2. 記テスト信号は該テスト信号の自己相関関数が該テスト信号と直交するように設計された信号であり、
    前記所定の参照信号は、前記デジタル−アナログ変換器および前記アナログ−デジタル変換器が理想的に動作した場合の、前記自己相関演算結果の期待値であることを特徴とする請求項に記載の半導体集積回路。
  3. 前記所定の参照信号は、それぞれ、前記テスト信号をもとに生成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。
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