JPH07245534A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH07245534A
JPH07245534A JP6056686A JP5668694A JPH07245534A JP H07245534 A JPH07245534 A JP H07245534A JP 6056686 A JP6056686 A JP 6056686A JP 5668694 A JP5668694 A JP 5668694A JP H07245534 A JPH07245534 A JP H07245534A
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power supply
circuit
potential
operational amplifier
inverting input
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JP6056686A
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Inventor
Hiroko Tanba
裕子 丹場
Kazuo Yamakido
一夫 山木戸
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 異なる電位の電源電圧を動作電源とする回路
間のインタフェース整合に適したレベルシフト回路を実
現する。これにより、そのコスト上昇及び性能低下を招
くことなく、携帯通信端末装置等の低電圧化及び低消費
電力化を推進し、その小型化,軽量化及び低価格化を図
る。 【構成】 異なる電位の電源電圧を動作電源とする複数
の回路つまりLSIを備える携帯通信端末装置等におい
て、各LSIにおけるアナログ信号の中心電位をその電
源電圧VDD及びVCCの二分の一にそれぞれ設定する
とともに、LSI間のインタフェース整合に供給される
レベルシフト回路LSFIを、その反転入力端子−に抵
抗R1を介して入力アナログ信号Viを受けその非反転
入力端子+に所定のバイアス電圧VLを受ける演算増幅
器OA2と、この演算増幅器の反転入力端子−及び出力
端子間に設けられる抵抗R2とを基本に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置に関し、例
えば、携帯通信端末装置ならびにそのレベルシフト回路
に利用して特に有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】D(ディジタル)/A(アナログ)変換
器,A/D変換器及びディジタル信号処理プロセッサ等
を含むベースバンド部と、位相変調器及び復調器等を含
む中間周波部と、高電力増幅器及び検波器等を含む高周
波部とを備え、電池によって駆動される無線電話器等の
携帯通信端末装置がある。これらの携帯通信端末装置で
は、その利用環境上、装置の小型化,軽量化及び低価格
化が必須とされ、これに呼応して携帯通信端末装置を構
成する回路の低消費電力化及び低電圧化が進みつつあ
る。しかし、携帯通信端末装置を構成する回路のうち、
ベースバンド部及び中間周波部は、その動作特性上、動
作電源を3V(ボルト)程度に低電圧化することは比較
的容易であるが、高周波部では、アンテナから送受信さ
れる信号の周波数が数百MHz(メガヘルツ)ないし数
GHz(ギガヘルツ)と高いことや電波送信のために比
較的高い電力を必要とするなどの理由から低電圧化が困
難であり、5V程度の比較的高い電源電圧を動作電源と
して使用せざるを得ない。この結果、異なる電位の電源
電圧を動作電源とするこれらの回路間で授受されるアナ
ログ信号のインタフェース整合が必要となり、アナログ
信号の中心電位つまりは直流電位を最適電位にシフトす
るレベルシフト回路が必要となる。
【0003】異なる電位の電源電圧を動作電源とする複
数の回路を備える携帯通信端末装置について、例えば、
特願平4−359957号に記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記に記載される従来
の携帯通信端末装置において、異なる電位の電源電圧を
動作電源とする複数の回路は、例えば電源電圧ごとに複
数の半導体基板に分割して形成され、複数のLSI(大
規模集積回路)を構成する。このため、異なる電位の電
源電圧を動作電源とする回路間つまりLSI間のインタ
フェース整合は、従来、これらのLSI間に複数の外付
け抵抗からなるレベルシフト回路を設ける方法か、LS
I間で授受されるアナログ信号の中心電位を無理に一致
させる方法のいずれかが採られてきた。ところが、前者
の方法を採った場合、LSI化つまり高集積化に逆行し
て外付け部品が必要となり、部品数が増えて携帯通信端
末装置の小型化,軽量化及び低価格化が阻害され、場合
によってはその低消費電力化が阻害されるとともに、電
源電圧やアナログ信号の中心電位が仕様変更されるたび
にレベルシフト回路を構成する抵抗の数や抵抗値の変更
を余儀なくされ、携帯通信端末装置の製造工数が増えて
コスト上昇を招く結果となる。
【0005】一方、後者の方法では、特に比較的高い電
位の電源電圧を動作電源とする回路でのアナログ信号の
中心電位が他方の回路の電源電圧電位より高い場合に
は、原理的に実現不可能であり、これが実現可能な場合
でも、アナログ信号の中心電位が偏るためにその許容振
幅が制限されるとともに、ディジタル回路が混載される
ことにより不可避的に生じる雑音や高周波部の直交変調
器等とのインタフェースに際して周辺部品又は信号線等
から生じる雑音等によってS/N(信号対雑音)比が劣
化し、携帯通信端末装置の性能低下を招く結果となる。
【0006】この発明の目的は、異なる電位の電源電圧
を動作電源とする回路間のインタフェース整合に適した
レベルシフト回路を実現することにある。この発明の他
の目的は、そのコスト上昇及び性能低下を招くことな
く、異なる電位の電源電圧を動作電源とする複数の回路
を備える携帯通信端末装置等の低電圧化及び低消費電力
化を推進し、その小型化,軽量化及び低価格化を図るこ
とにある。
【0007】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、異なる電位の電源電圧を動作
電源とする複数の回路つまりLSIを備える携帯通信端
末装置等において、各LSIにおけるアナログ信号の中
心電位をその電源電圧電位の二分の一にそれぞれ設定す
るとともに、LSI間のインタフェース整合に供される
レベルシフト回路を、その反転入力端子に第1の抵抗を
介して入力アナログ信号を受けその非反転入力端子に所
定のバイアス電圧を受ける演算増幅器と、この演算増幅
器の反転入力端子及び出力端子間に設けられる第2の抵
抗とを基本に構成する。
【0009】
【作用】上記手段によれば、抵抗等の外付け部品を要す
ることなく、各LSIにおけるアナログ信号の中心電位
を最適化し、その許容振幅を拡大することができる。こ
の結果、S/N比を高めてその性能低下を防止し、部品
数及び製造工数の増加を抑えてそのコスト上昇を防止し
つつ、携帯通信端末装置等の低電圧化及び低消費電力化
を推進し、小型化,軽量化及び低価格化を図ることがで
きる。
【0010】
【実施例】図1には、この発明が適用された携帯通信端
末装置の一実施例のブロック図が示されている。同図を
もとに、まずこの実施例の携帯通信端末装置の構成及び
動作の概要について説明する。
【0011】図1において、この実施例の携帯通信端末
装置は、ベースバンド部BB,中間周波部IF及び高周
波部HFと、ベースバンド部BBに結合されるスピーカ
SPK及びマイクロフォンMICならびに高周波部HF
に結合されるアンテナANTとを備える。また、各部の
動作を制御・統轄するマイクロコンピュータMCを備
え、さらに、内部電圧発生回路VG1及びVG2ならび
にクロック発生回路CG1及びCG2を備える。このう
ち、内部電圧発生回路VG1は、充電可能な電池BAT
から電源スイッチPSWを介して供給される主電源電圧
をもとに、+5Vのような比較的高い電位の電源電圧V
CC(第2の電源電圧)を形成し、高周波部HF及びク
ロック発生回路CG1に供給する。また、内部電圧発生
回路VG2は、上記主電源電圧をもとに、+3Vのよう
な比較的低い電位の電源電圧VDD(第1の電源電圧)
を形成し、中間周波部IF,ベースバンド部BB,クロ
ック発生回路CG2及びマイクロコンピュータMCに供
給する。
【0012】一方、クロック発生回路CG1は、水晶発
振子を含み、比較的高い周波数のクロック信号K1及び
K2を形成して、高周波部HF及びクロック発生回路C
G2に供給する。また、クロック発生回路CG2は、ク
ロック発生回路CG1から供給されるクロック信号K2
を分周して比較的低い周波数のクロック信号K3及びK
4を形成し、中間周波部IF及びベースバンド部BBに
供給する。
【0013】ここで、ベースバンド部BBは、プレフィ
ルタPRF2,A/D変換器ADC2,ディジタル信号
処理プロセッサDSP,D/A変換器DAC2ならびに
ポストフィルタPOF2を含む。このうち、プレフィル
タPRF2は、マイクロフォンMICから入力される送
信アナログ音声信号の高域雑音成分を抑圧してA/D変
換器ADC2に伝達し、A/D変換器ADC2は、プレ
フィルタPRF2から伝達される送信アナログ音声信号
をディジタル信号に変換してディジタル信号処理プロセ
ッサDSPに伝達する。ディジタル信号処理プロセッサ
DSPは、A/D変換器ADC2から伝達される送信デ
ィジタル音声信号に対してディジタル信号処理による帯
域圧縮処理を施し、中間周波部IFの変調器MOD1に
伝達するとともに、中間周波部IFの復調器DEM1か
ら伝達される受信ディジタル音声信号に対してやはりデ
ィジタル信号処理による帯域伸長処理を施し、D/A変
換器DAC2に伝達する。D/A変換器DAC2は、デ
ィジタル信号処理プロセッサDSPから伝達される受信
ディジタル音声信号をアナログ信号に変換する。この受
信アナログ音声信号は、ポストフィルタPOF2によっ
てその高調波成分が抑圧された後、増幅され、スピーカ
SPKに伝達される。
【0014】一方、中間周波部IFは、変調器MOD1
と,それぞれ2個のD/A変換器DACI及びDAC
Q,ポストフィルタPOFI及びPOFQ(第1の回
路)ならびにレベルシフト回路LSFI及びLSFQ
と、プレフィルタPRF1,A/D変換器ADC1及び
復調器DEM1とを備える。このうち、変調器MOD1
は、ベースバンド部BBのディジタル信号処理プロセッ
サDSPから出力される送信ディジタル音声信号に対し
て無線伝送に適した例えばπ/4シフト キュー・ピー
・エス・ケイ(QPSK)方式による変調処理を施し、
D/A変換器DACI及びDACQに伝達する。また、
D/A変換器DACI及びDACQは、変調器MOD1
から伝達される送信ディジタル変調信号を90度の位相
関係にある送信アナログ信号I及びQに変換し、ポスト
フィルタPOFI及びPOFQは、D/A変換器DAC
I及びDACQから供給される送信アナログ信号の高調
波成分を抑圧してそれぞれ180度の位相関係を有する
相補アナログ信号とする。これらの相補アナログ信号
は、対応するレベルシフト回路LSFI及びLSFQに
よりその中心電位が所定レベルだけシフトされた後、高
周波部HFの変調器MOD2に伝達される。また、オフ
セット調整回路OSにより、製造変動や使用環境温度の
変化にともなって相補アナログ信号の中心電位に生じる
オフセット電圧が調整される。なお、変調器MOD1,
ポストフィルタPOFI及びPOFQならびにレベルシ
フト回路LSFI及びLSFQは、システム構成に応じ
てそれぞれ複数の単位回路を備える。また、この実施例
のレベルシフト回路LSFI及びLSFQは、その回路
構成に特徴を有するが、これらのレベルシフト回路の具
体的構成及び動作ならびにその特徴については、後で詳
細に説明する。
【0015】中間周波部IFを構成するプレフィルタP
RF1は、高周波部HFの検波器DETから伝達される
受信アナログ変調信号の高域雑音成分を抑圧してA/D
変換器ADC1に伝達する。また、A/D変換器ADC
1は、プレフィルタPRF1を介して伝達される受信ア
ナログ変調信号を、所定ビットのディジタル信号に変換
する。これらの受信ディジタル変調信号は、復調器DE
M1によってその基本信号成分が復調された後、受信デ
ィジタル音声信号としてベースバンド部BBのディジタ
ル信号処理プロセッサDSPに伝達される。
【0016】次に、高周波部HFは、変調器MOD2
(第2の回路),高電力増幅器HAMP,送受信切り換
えスイッチTRSW,増幅器AMPならびに検波器DE
Tを備える。このうち、変調器MOD2は、中間周波部
IFのレベルシフト回路LSFI及びLSFQから相補
信号として伝達される送信アナログ変調信号に例えば8
00MHz(メガヘルツ)ないし2GHz(ギガヘル
ツ)程度の無線周波数キャリア信号による変調処理を施
す。これらの送信信号は、高電力増幅器HAMPにより
所定の送信電力まで増幅された後、送受信切り換えスイ
ッチTRSWを介してアンテナANTに伝達される。一
方、増幅器AMPは、アンテナANTから送受信切り換
えスイッチTRSWを介して入力される受信信号を増幅
し、検波器DETに伝達する。検波器DETは、これら
の受信信号から所望の受信アナログ変調信号を抽出し、
中間周波部IFのプレフィルタPRF1に伝達する。
【0017】この実施例において、携帯通信端末装置の
ベースバンド部BB及び中間周波部IFならびに高周波
部HFを構成する各ブロックは、3個の半導体基板SU
B1及びSUB2(第1の半導体基板)ならびにSUB
3(第2の半導体基板)上にそれぞれ分割して形成さ
れ、複数のLSIを構成する。このうち、高周波部HF
に対応するLSIは、その内部におけるアナログ信号の
周波数が高くまた比較的高い送信電力を要するために+
5Vのような比較的高い電位の電源電圧VCCをその動
作電源とするが、中間周波部IF及びベースバンド部B
Bに対応するLSIは、比較的低電圧化に適した回路構
成とされることで+3Vのような比較的低電位の電源電
圧VDDをその動作電源とする。周知のように、アナロ
グ信号の許容振幅は、その中心電位が電源電圧の二分の
一とされるとき最大となる。このため、この実施例の携
帯通信端末装置では、中間周波部IFのポストフィルタ
POFI及びPOFQから出力される相補アナログ信号
の中心電位が、その電源電圧VDDの二分の一つまり+
1.5V(第1の電位)に設定され、高周波部HFの変
調器MOD2に入力される相補アナログ信号の中心電位
が、その電源電圧VCCの二分の一つまり+2.5V
(第2の電位)に設定されるとともに、これらの回路間
にレベルシフト回路LSFI及びLSFQが設けられ、
相補アナログ信号のインタフェース整合が行われる。な
お、レベルシフト回路LSFI及びLSFQは、電源電
圧VDDを動作電源とする中間周波部IFの一部として
半導体基板SUB2上に形成されるが、その各部は、後
述するように、内部電圧発生回路VG1によって形成さ
れる電源電圧VCCを動作電源とする。
【0018】図2には、図1の携帯通信端末装置に含ま
れるレベルシフト回路LSFIの第1の実施例の部分的
な回路図が示され、図3には、図2のレベルシフト回路
LSFIに含まれるバイアス回路BCの第1の実施例の
回路図が示されている。これらの図をもとに、この実施
例の携帯通信端末装置のレベルシフト回路LSFIの具
体的構成及び動作ならびにその特徴について説明する。
なお、レベルシフト回路LSFIは、前述のようにシス
テム構成に応じて複数の単位回路を有するが、図2には
その一つが例示的に示されている。また、携帯通信端末
装置は、同様に複数の単位回路を有するレベルシフト回
路LSFQを備えるが、図2のレベルシフト回路LSF
Iと同一の構成とされるため、類推されたい。
【0019】図2において、レベルシフト回路LSFI
は、電源電圧VCCを動作電源とする演算増幅器OA2
(第1の演算増幅器)をその基本構成要素とする。演算
増幅器OA2の反転入力端子−には、ポストフィルタP
OFIの演算増幅器OA1からなるバッファアンプから
抵抗R1(第1の抵抗)を介して入力アナログ信号Vi
(第1の信号)が供給され、その非反転入力端子+に
は、バイアス回路BCから所定のバイアス電圧VLが供
給される。演算増幅器OA2の反転入力端子−及び出力
端子間には、所定の帰還抵抗R2(第2の抵抗)が設け
られ、その出力信号は、レベルシフト回路LSFIの出
力信号つまり出力アナログ信号Voとして高周波部HF
の変調器MOD2に供給される。なお、入力アナログ信
号Viは、ポストフィルタPOFIから出力される相補
アナログ信号の非反転又は反転信号に対応し、出力アナ
ログ信号Voは、変調器MOD2に対する相補アナログ
信号の非反転又は反転信号に対応する。また、入力アナ
ログ信号Viは、バイアス電圧VBを直流成分とするア
ナログ交流信号Vsigからなり、バイアス電圧VBは
入力アナログ信号Viの中心電位つまり+1.5Vに対
応する。
【0020】この実施例において、レベルシフト回路L
SFIの抵抗R1及びR2は、同一の抵抗値Raを持つ
べく設計される。また、バイアス回路BCは、図3に示
されるように、電源電圧供給点VCCと回路の接地電位
との間に直列形態に設けられる2個の抵抗R3(第3の
抵抗)及びR4(第4の抵抗)と、抵抗R3及びR4の
共通ノードとバイアス電圧供給点VBとの間に設けられ
る抵抗R5(第5の抵抗)とを含む。このうち、抵抗R
5は、所定の抵抗値Rbを持つべく設計され、抵抗R3
及びR4は、抵抗R5の抵抗値Rbの2倍つまり2Rb
の抵抗値を持つべく設計される。なお、バイアス電圧供
給点VBにおけるバイアス電圧VBが、上記入力アナロ
グ信号Viの中心電位つまりバイアス電圧VBであるこ
とは言うまでもない。また、バイアス回路BCは、さら
に、抵抗R3及びR4の共通ノードつまりバイアス回路
BCの出力端子と回路の接地電位との間に設けられる平
滑用キャパシタC1を含むが、このようなキャパシタは
必要不可欠のものではないし、他の回路の任意のノード
に必要に応じて追加することもできる。
【0021】周知のように、バイアス回路BCの出力端
子におけるバイアス電圧VLの電位VLは、抵抗R3〜
R5に流れる電流をそれぞれi3〜i5とするとき、 VL=VCC−i3×R3=VB−i5×R5=i4×R4・・・・(1) となり、電流i4は、 i4=i3+i5・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) である。また、前述のように、抵抗R3及びR4の抵抗
値は、抵抗R5の抵抗値Rbの2倍つまり2Rbとされ
るため、上記(1)式は、 VL=VCC−i3×2Rb=VB−i5×Rb=i4×2Rb・・(3) となる。したがって、(2)式及び(3)式からなる連
立方程式の解として、 i4=(VCC+2×VB)/8Rb が得られ、これをもとに、 VL=i4×2Rb =VCC/4+VB/2 なるバイアス電圧VLの電位VLが得られる。
【0022】一方、図2のレベルシフト回路LSFIに
おいて、出力アナログ信号Voの電位Voは、演算増幅
器OA2の増幅率をAdとしその反転入力端子における
入力アナログ信号の電位をVnとするとき、 Vo=Ad×(VL−Vn)・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4) となる。また、演算増幅器OA2の反転入力端子の入力
インピーダンスは無限大と見なせることから、抵抗R1
及びR2には同一の電流が流れ、 (Vi−Vn)/R1=(Vn−Vo)/R2・・・・・・・・・・(5) となる。前述のように、抵抗R1及びR2は、同一の抵
抗値Raとされる。したがって、(5)式は、 (Vi−Vn)/Ra=(Vn−Vo)/Ra つまり、 Vi−Vn=Vn−Vo となり、 Vn=(Vi+Vo)/2 となる。これを(4)式に代入して整理すると、 Vo(1+2/Ad)=2VL−Vi・・・・・・・・・・・・・・(6) となるが、演算増幅器OA2の増幅率Adは無限大と見
なせるため、 Vo=2VL−Vi・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(7) となる。
【0023】前記したように、入力アナログ信号Viの
電位Viは、 Vi=VB+Vsig であり、バイアス電圧VLの電位VLは、 VL=VCC/4+VB/2 である。したがって、これらを(7)式に代入して、 Vo=2×(VCC/4+VB/2)−(VB+Vsi
g)=VCC/2−Vsig となる。つまり、入力アナログ信号Viは、レベルシフ
ト回路LSFIを介することで、その交流成分Vsig
の位相が反転されかつその中心電位VBが高周波部HF
の動作電源である電源電圧VCCの二分の一すなわちV
CC/2にシフトされて出力アナログ信号Voとなる訳
であって、出力アナログ信号Voは、その中心電位がV
DD/2とされる入力アナログ信号Viとともに最大許
容振幅を有するものとなる。この結果、抵抗等の外付け
部品を要することなく、S/N比を高めてその性能低下
を防止し、部品数及び製造工数の増加を抑えてそのコス
ト上昇を防止しつつ、携帯通信端末装置等の低電圧化及
び低消費電力化を推進し、小型化,軽量化及び低価格化
を図ることができるものである。
【0024】図4には、図2のレベルシフト回路LSF
Iに含まれるバイアス回路BCの第2の実施例の回路図
が示されている。なお、この実施例は図3の実施例を基
本的に踏襲するものであるため、これと異なる部分につ
いて説明を追加する。
【0025】図4において、この実施例のバイアス回路
BCは、電源電圧供給点VCCと回路の接地電位との間
に直列形態に設けられる2個の抵抗R6(第6の抵抗)
及びR7(第7の抵抗)と、その非反転入力端子+が抵
抗R6及びR7の共通ノードに結合される演算増幅器O
A3(第2の演算増幅器)とを含む。演算増幅器OA3
の反転入力端子−は、その出力端子に共通結合される。
これにより、演算増幅器OA3は、いわゆるボルテージ
フォロア回路を構成し、その入力インピーダンスがほぼ
無限大とされ、その出力インピーダンスがほぼゼロとさ
れ、しかもその利得がほぼ1とされるバッファアンプと
して作用する。
【0026】バイアス回路BCは、さらに、演算増幅器
OA3の出力端子とバイアス電圧供給点VBとの間に直
列形態に設けられる2個の抵抗R8(第8の抵抗)及び
R9(第9の抵抗)と、その非反転入力端子+が抵抗R
8及びR9の共通ノードに結合される演算増幅器OA4
(第3の演算増幅器)とを含む。演算増幅器OA4の反
転入力端子−は、その出力端子に共通結合される。これ
により、演算増幅器OA4は、同様にボルテージフォロ
ア回路を構成し、バッファアンプとして作用する。演算
増幅器OA4の出力信号は、バイアス回路BCの出力信
号つまりバイアス電圧VLとして演算増幅器OA2の非
反転入力端子+に供給される。
【0027】この実施例おいて、抵抗R6及びR7は、
同一の抵抗値Rcを持つべく設計され、抵抗R8及びR
9も、同一の抵抗値Rdを持つべく設計される。このた
め、演算増幅器OA3の非反転入力端子+つまりその出
力端子における電位Vaは、 Va=VCC/2 となり、演算増幅器OA4の非反転入力端子+つまりそ
の出力端子における電位すなわちバイアス電圧VLは、 VL=VB+(Va−VB)/2 =VB+(VCC/2−VB)/2 =VCC/4+VB/2 となって、前記図3のバイアス回路BCと同一電位のバ
イアス電圧VLが得られる。なお、この実施例の場合、
演算増幅器OA3及びOA4からなるバッファアンプが
設けられることで、抵抗R6及びR7ならびに抵抗R8
及びR9をそれぞれ同一抵抗値としてバイアス電圧VL
の電位を容易に設定することができるとともに、バイア
ス電圧VLの電位を安定化することができる。
【0028】図5には、図1の携帯通信端末装置のレベ
ルシフト回路LSFIの第2の実施例の回路図が示され
ている。なお、この実施例は、前記図2の実施例を基本
的に踏襲するものであるため、これと異なる部分につい
て説明を追加する。
【0029】図5において、この実施例のレベルシフト
回路LSFIは、抵抗R1と演算増幅器OA2の反転入
力端子−との間に設けられるスイッチS1(第1のスイ
ッチ手段)と、演算増幅器OA2の反転入力端子−と抵
抗R2との間に設けられるスイッチS2(第2のスイッ
チ手段)とを含み、演算増幅器OA2の反転入力端子−
及び非反転入力端子+間に設けられるスイッチS3(第
3のスイッチ手段)を含む。これらのスイッチS1〜S
3は、Pチャンネル型(第2導電型)及びNチャンネル
型(第1導電型)のMOSFET(金属酸化物半導体型
電界効果トランジスタ。この明細書では、MOSFET
をして絶縁ゲート型電界効果トランジスタの総称とす
る)が並列結合されてなる相補スイッチからなり、スイ
ッチS1及びS2は、制御信号PDのロウレベルを受け
て選択的にオン状態、言い換えるならば制御信号PDの
ハイレベルを受けて選択的にオフ状態とされ、スイッチ
S3は、スイッチS1及びS2とは相補的な条件でつま
り制御信号PDのハイレベルを受けて選択的にオン状態
とされる。なお、制御信号PDは、携帯通信端末装置が
パワーダウン状態にあるとき選択的にハイレベルとされ
る。
【0030】この実施例のレベルシフト回路LSFI
は、さらに、そのゲートが演算増幅器OA2の出力端子
に結合されるNチャンネルMOSFETN1(第1のM
OSFET)を含む。MOSFETN1のドレインは、
PチャンネルMOSFETP1(第2のMOSFET)
を介して電源電圧供給点VCCに結合される。また、そ
のソースは、抵抗R2つまりレベルシフト回路LSFI
の出力端子に結合されるとともに、NチャンネルMOS
FETN2(第3のMOSFET)を介して回路の接地
電位に結合される。MOSFETN2のゲートは、所定
の電流バイアス回路IBの出力端子に結合されるととも
に、NチャンネルMOSFETN3(第4のMOSFE
T)を介して回路の接地電位に結合される。MOSFE
TP1及びN3のゲートには、上記制御信号PDが共通
に供給される。
【0031】この実施例において、電流バイアス回路I
Bは、MOSFETN2とカレントミラー形態とされる
出力MOSFETを含み、MOSFETN2に所定のミ
ラー電流を流すべく作用する。また、この電流バイアス
回路IBの動作は、制御信号PDがハイレベルとされる
ことで選択的に停止され、演算増幅器OA2の反転入力
端子−にバイアス電圧VLを与えるバイアス回路BCの
動作も、制御信号PDがハイレベルとされることで選択
的に停止される。
【0032】携帯通信端末装置がパワーオン状態とされ
制御信号PDがロウレベルとされるとき、レベルシフト
回路LSFIでは、バイアス回路BC及び電流バイアス
回路IBが動作状態とされるとともに、スイッチS1及
びS2がオン状態とされ、スイッチS3はオフ状態とさ
れる。また、MOSFETP1がオン状態なり、MOS
FETN3はオフ状態とされる。このため、MOSFE
TN2は、電流バイアス回路IBの出力MOSFETと
カレントミラー形態となって所定のミラー電流を流し、
MOSFETN1とともに演算増幅器OA2の出力信号
を伝達するソースフォロア回路を構成する。これによ
り、レベルシフト回路LSFIは、前記図2のレベルシ
フト回路LSFIと同じ様に作用し、入力アナログ信号
Viの交流成分Vsigの位相を反転しその中心電位を
VCC/2にシフトして、出力アナログ信号Voを形成
する。なお、演算増幅器OA2の出力インピーダンス
は、ソースフォロア回路が設けられることによって低く
される。
【0033】一方、携帯通信端末装置がパワーダウン状
態とされ制御信号PDがハイレベルとされると、レベル
シフト回路LSFIでは、バイアス回路BC及び電流バ
イアス回路IBの動作が停止されるとともに、スイッチ
S1及びS2がオフ状態とされ、代わってスイッチS3
がオン状態とされる。また、MOSFETP1がオフ状
態とされ、代わってMOSFETN3がオン状態とされ
る。このため、MOSFETN2は、そのゲートがMO
SFETN3を介して回路の接地電位に結合されること
でオフ状態とされ、MOSFETN1も、MOSFET
P1及びN2がオフ状態とされることで非動作状態とさ
れる。これにより、レベルシフト回路LSFIは、その
動作が完全に停止されるとともに、その出力インピーダ
ンスが高インピーダンス状態とされる。なお、この実施
例の携帯通信端末装置では、制御信号PDに従って各ブ
ロックの動作が併せて選択的に停止され、これによって
パワーダウン時における携帯通信端末装置の低消費電力
化が図られる。
【0034】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)異なる電位の電源電圧を動作電源とする複数の回
路つまりLSIを備える携帯通信端末装置等において、
各LSIにおけるアナログ信号の中心電位をその電源電
圧電位の二分の一にそれぞれ設定するとともに、LSI
間のインタフェース整合に供されるレベルシフト回路
を、その反転入力端子に第1の抵抗を介してアナログ信
号を受けその非反転入力端子に所定のバイアス電圧を受
ける第1の演算増幅器と、第1の演算増幅器の反転入力
端子及び出力端子間に設けられる第2の抵抗とを基本に
構成することで、抵抗等の外付け部品を要することな
く、各LSIにおけるアナログ信号の中心電位を最適化
し、その許容振幅を拡大することができるという効果が
得られる。 (2)上記(1)項により、S/N比を高めてその性能
低下を防止し、部品数及び製造工数の増加を抑えてその
コスト上昇を防止しつつ、携帯通信端末装置等の低電圧
化及び低消費電力化を推進し、小型化,軽量化及び低価
格化を図ることができるという効果が得られる。
【0035】(3)上記(1)項及び(2)項におい
て、第1の演算増幅器の反転入力端子に所定のバイアス
電圧を与えるためのバイアス回路を、後段回路の動作電
源となる第2の電源電圧の供給点と回路の出力端子との
間に設けられる第3の抵抗と、回路の出力端子と接地電
位との間に設けられ第3の抵抗と同一抵抗値を有する第
4の抵抗と、回路の出力端子と入力アナログ信号の中心
電位となる第1の電位の供給点との間に設けられ第3及
び第4の抵抗の二分の一の抵抗値を有する第5の抵抗と
により構成することで、レベルシフト回路の出力端子に
おける出力アナログ信号の中心電位を第2の電源電圧の
二分の一に設定するためのバイアス電圧を容易に得るこ
とができるという効果が得られる。 (4)上記(1)項及び(2)項において、第1の演算
増幅器の反転入力端子に所定のバイアス電圧を与えるた
めのバイアス回路を、後段回路の動作電源となる第2の
電源電圧の供給点と接地電位との間に直列形態に設けら
れる第6及び第7の抵抗と、その非反転入力端子が第6
及び第7の抵抗の共通ノードに結合されボルテージフォ
ロア形態とされる第2の演算増幅器と、第2の演算増幅
器の出力端子と入力アナログ信号の中心電位となる第1
の電位の供給点との間に直列形態に設けられる第8及び
第9の抵抗と、その非反転入力端子が第8及び第9の抵
抗の共通ノードに結合されボルテージフォロア形態とさ
れる第3の演算増幅器とにより構成することで、レベル
シフト回路の出力端子における出力アナログ信号の中心
電位を第2の電源電圧の二分の一に設定するためのバイ
アス電圧を容易に得ることができ、しかもその電位を安
定化できるという効果が得られる。
【0036】(5)上記(1)項ないし(4)項におい
て、レベルシフト回路を構成する第1の演算増幅器の反
転入力端子と第1及び第2の抵抗との間に、所定の制御
信号に従って選択的にオン状態とされる第1及び第2の
スイッチ手段をそれぞれ設け、第1の演算増幅器の反転
及び非反転入力端子間に第1及び第2のスイッチ手段と
相補的にオン状態とされる第3のスイッチ手段を設ける
とともに、第1の演算増幅器の出力信号を、そのゲート
が第1の演算増幅器の出力端子に結合されるNチャンネ
ル型の第1のMOSFETと、第2の電源電圧の供給点
と第1のMOSFETのドレインとの間に設けられ第1
及び第2のスイッチと同一条件でオン状態とされるPチ
ャンネル型の第2のMOSFETと、第1のMOSFE
Tのソースと回路の接地電位との間に設けられそのゲー
トが所定の電流バイアス回路の出力端子に結合されるN
チャンネル型の第3のMOSFETと、第3のMOSF
ETのゲートと回路の接地電位との間に設けられ第1及
び第2のスイッチと相補的にオン状態とされるNチャン
ネル型の第4のMOSFETとからなるソースフォロア
回路を介して伝達することで、パワーダウン時における
レベルシフト回路の出力インピーダンスを高めつつ、そ
の低消費電力化を図り、携帯通信端末装置の低消費電力
化を図ることができるという効果が得られる。
【0037】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は上記実施
例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言うまでもない。例え
ば、図1において、レベルシフト回路LSFI及びLS
FQは、中間周波部IFに含まれるものとしているが、
電源電圧VCCを動作電源とする高周波部HFに含めて
もよい。また、同様なレベルシフト回路は、中間周波部
IFのポストフィルタPOFI及びPOFQと高周波部
HFの変調器MOD2との間に限らず、必要に応じて任
意の個所に設けることができる。携帯通信端末装置は、
例えばキーパッドやダイヤル信号発生器,呼出信号発生
器等を備えることができる。また、高周波部HFの変調
器MOD2による変調は、例えば一旦455KHz又は
90MHz程度の比較的低い周波数で変調した後、80
0MHzないし2GHz程度のキャリア信号で変調する
等の方法を採ってもよい。携帯通信端末装置を構成する
ベースバンド部BB及び中間周波部IFならびに高周波
部HFは、1個の半導体基板上に形成してもよいし、所
定の組み合わせで任意数の半導体基板上に形成すること
ができる。さらに、携帯通信端末装置のブロック構成や
使用されるキャリア信号の具体的な周波数ならびに電源
電圧の極性及び絶対値等は、種々の実施形態を採りう
る。
【0038】図2及び図5において、入力アナログ信号
Vi及び出力アナログ信号Voの中心電位は、それぞれ
正確にVDD/2及びVCC/2に設定する必要はな
く、これに近い電位であればよい。また、演算増幅器O
A2は、電源電圧VDDをその動作電源とすることがで
きるし、その反転入力端子−に供給されるバイアス電圧
VLの値も限定はされない。レベルシフト回路LSFI
は、必要に応じて所定の平滑容量を含むことができる
し、制御信号PDの論理レベルに応じてMOSFETの
導電型を入れ換えることもできる。さらに、図2及び図
5に示されるレベルシフト回路LSFIの具体的構成や
図3及び図4に示されるバイアス回路BCの具体的構成
は、これらの実施例による制約を受けない。
【0039】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である携帯
通信端末装置に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、本発明は、少なくとも異な
る電位の電源電圧を動作電源とする複数の回路を備える
半導体装置に広く適用できる。
【0040】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、異なる電位の電源電圧を動
作電源とする複数の回路つまりLSIを備える携帯通信
端末装置等において、各LSIにおけるアナログ信号の
中心電位をその電源電圧電位の二分の一にそれぞれ設定
するとともに、LSI間のインタフェース整合に供され
るレベルシフト回路を、その反転入力端子に第1の抵抗
を介してアナログ信号を受けその非反転入力端子に所定
のバイアス電圧を受ける演算増幅器と、この演算増幅器
の反転入力端子及び出力端子間に設けられる第2の抵抗
とを基本に構成することで、抵抗等の外付け部品を要す
ることなく、各LSIにおけるアナログ信号の中心電位
を最適化して、その許容振幅を拡大することができる。
この結果、S/N比を高めてその性能低下を防止し、部
品数及び製造工数の増加を抑えてそのコスト上昇を防止
しつつ、携帯通信端末装置等の低電圧化及び低消費電力
化を推進し、小型化,軽量化及び低価格化を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用されたレベルシフト回路を含む
携帯通信端末装置の一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1の携帯通信端末装置に含まれるレベルシフ
ト回路の第1の実施例を示す部分的な回路図である。
【図3】図2のレベルシフト回路に含まれるバイアス回
路の第1の実施例を示す回路図である。
【図4】図2のレベルシフト回路に含まれるバイアス回
路の第2の実施例を示す回路図である。
【図5】図1の携帯通信端末装置に含まれるレベルシフ
ト回路の第2の実施例を示す部分的な回路図である。
【符号の説明】
BB・・・ベースバンド部、IF・・・中間周波部、H
F・・・高周波部。DSP・・・ディジタル信号処理プ
ロセッサ、DAC,DACI,DACQ・・・・D(デ
ィジタル)/A(アナログ)変換器、ADC1〜ADC
2・・・A(アナログ)/D(ディジタル)変換器、P
RF1〜PRF2・・・プレフィルタ、POF,POF
I,POFQ・・・ポストフィルタ、LSFI,LSF
Q・・・・レベルシフト回路、OS・・・オフセット調
整回路、MOD1〜MOD2・・・変調器、DEM・・
・復調器、DET・・・検波器、HAMP・・・高電力
増幅器、AMP・・・増幅器、TRSW・・・送受信切
り換えスイッチ、SPK・・・スピーカ、MIC・・・
マイクロフォン、ANT・・・アンテナ、MC・・・マ
イクロコンピュータ、VG1〜VG2・・・内部電圧発
生回路、CG1〜CG2・・・クロック発生回路、PS
W・・・電源スイッチ、BAT・・・電池、SUB1〜
SUB3・・・半導体基板。BC・・・バイアス回路、
IB・・・電流バイアス回路。OA1〜OA4・・・演
算増幅器、R1〜R9・・・抵抗、C1・・・平滑容量
(キャパシタ)、S1〜S3・・・スイッチ、P1・・
・PチャンネルMOSFET、N1〜N3・・・Nチャ
ンネルMOSFET。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電源電圧をその動作電源とし第1
    の電位を中心電位とする第1の信号を形成する第1の回
    路と、その非反転入力端子に所定のバイアス電圧を受け
    その反転入力端子に実質的な上記第1の信号を受ける第
    1の演算増幅器を含み上記第1の信号をもとに第2の電
    位を中心電位とする第2の信号を形成するレベルシフト
    回路と、第2の電源電圧をその動作電源とし上記第2の
    信号を受ける第2の回路とを具備することを特徴とする
    半導体装置。
  2. 【請求項2】 上記レベルシフト回路は、上記第1の信
    号を上記第1の演算増幅器の反転入力端子に伝達する第
    1の抵抗と、第1の演算増幅器の反転入力端子及び出力
    端子間に設けられる第2の抵抗と、上記バイアス電圧を
    形成するバイアス回路とを含むものであることを特徴と
    する請求項1の半導体装置。
  3. 【請求項3】 上記第1の電位は、上記第1の電源電圧
    のほぼ二分の一の電位とされ、上記第2の電位は、上記
    第2の電源電圧のほぼ二分の一の電位とされるものであ
    ることを特徴とする請求項1又は請求項2の半導体装
    置。
  4. 【請求項4】 上記第1の演算増幅器は、上記第2の電
    源電圧を動作電源とするものであり、上記バイアス電圧
    は、上記第2の電源電圧の四分の一の電位に第1の電位
    の二分の一の電位を加えた電位とされるものであって、
    上記バイアス回路は、上記第2の電源電圧の供給点と回
    路の出力端子との間に設けられる第3の抵抗と、回路の
    出力端子と回路の接地電位との間に設けられ上記第3の
    抵抗と同じ抵抗値を有する第4の抵抗と、回路の出力端
    子と上記第1の電位の供給点との間に設けられ上記第3
    及び第4の抵抗の二分の一の抵抗値を有する第5の抵抗
    とを含むものであることを特徴とする請求項3の半導体
    装置。
  5. 【請求項5】 上記第1の演算増幅器は、上記第2の電
    源電圧を動作電源とするものであり、上記バイアス電圧
    は、上記第2の電源電圧の四分の一の電位に第1の電位
    の二分の一の電位を加えた電位とされるものであって、
    上記バイアス回路は、上記第2の電源電圧の供給点と回
    路の接地電位との間に直列形態に設けられ同一抵抗値を
    有する第6及び第7の抵抗と、その非反転入力端子が上
    記第6及び第7の抵抗の共通ノードに結合されその反転
    入力端子及び出力端子が共通結合される第2の演算増幅
    器と、上記第2の演算増幅器の出力端子と上記第1の電
    位の供給点との間に直列形態に設けられ同一抵抗値を有
    する第8及び第9の抵抗と、その非反転入力端子が上記
    第8及び第9の抵抗の共通ノードに結合されその反転入
    力端子及び出力端子が共通結合される第3の演算増幅器
    とを含むものであることを特徴とする請求項3の半導体
    装置。
  6. 【請求項6】 上記レベルシフト回路は、上記第1の演
    算増幅器の反転入力端子と第1及び第2の抵抗との間に
    それぞれ設けられ所定の制御信号に従ってそれぞれ選択
    的にオン状態とされる第1及び第2のスイッチ手段と、
    上記第1の演算増幅器の非反転及び反転入力端子間に設
    けられ上記第1及び第2のスイッチと相補的にオン状態
    とされる第3のスイッチと、そのゲートが上記第1の演
    算増幅器の出力端子に結合されそのソースが回路の出力
    端子に結合される第1導電型の第1のMOSFETと、
    上記第2の電源電圧の供給点と第1のMOSFETのド
    レインとの間に設けられ上記第1及び第2のスイッチと
    同時にオン状態とされる第2導電型の第2のMOSFE
    Tと、回路の出力端子と回路の接地電位との間に設けら
    れそのゲートが所定の電流バイアス回路の出力端子に結
    合される第1導電型の第3のMOSFETと、上記第3
    のMOSFETのゲートと回路の接地電位との間に設け
    られ上記第1及び第2のスイッチと相補的にオン状態と
    される第1導電型の第4のMOSFETとを含むもので
    あることを特徴とする請求項2,請求項3,請求項4又
    は請求項5の半導体装置。
  7. 【請求項7】 上記第1及び第2の回路ならびにレベル
    シフト回路は、所定の携帯通信端末装置を構成するもの
    であり、上記第1の電源電圧は、上記第2の電源電圧よ
    り小さな絶対値の電位とされるものであって、上記第1
    の回路及びレベルシフト回路は、第1の半導体基板上に
    形成され、上記第2の回路は、第2の半導体基板上に形
    成されるものであることを特徴とする請求項1,請求項
    2,請求項3,請求項4,請求項5又は請求項6の半導
    体装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009070211A (ja) * 2007-09-14 2009-04-02 Panasonic Corp 電圧発生回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009070211A (ja) * 2007-09-14 2009-04-02 Panasonic Corp 電圧発生回路

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