TW201611516A

TW201611516A - 半導體裝置及無線通訊裝置

Info

Publication number: TW201611516A
Application number: TW104126432A
Authority: TW
Inventors: 佐野智弘; 溝神正和; 豊田研次; 古田善一
Original assignee: 瑞薩電子股份有限公司
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2015-08-13
Publication date: 2016-03-16
Also published as: EP2993797B1; US20170250684A1; US10224914B2; CN105406884B; US20180219540A1; JP2016058773A; US9680457B2; CN105406884A; EP2993797A1; KR20160029675A; US20160072490A1; US9960757B2

Abstract

本發明係提供一種可檢測諧波之振幅位準之半導體裝置。本發明之半導體裝置10包含：同相檢測電路11，其係同相檢測交流信號；檢波電路12，其檢測自同相檢測電路11輸出之偶次諧波之振幅位準。同相檢測電路11藉由將差動信號之交流信號以同相合成，而抵消奇次諧波，獲得直流與偶次諧波。檢波電路12藉由檢波而自同相檢測後之信號獲得偶次諧波之振幅位準，並輸出檢波後之振幅位準。

Description

半導體裝置及無線通訊裝置

本發明係關於半導體裝置及無線通訊裝置，例如關於進行抑制二次諧波之校準之半導體裝置及無線通訊裝置。

近年來，使用Bluetooth(藍牙)等無線之電腦機器之需求增長，且為搭載於可穿戴設備而要求無線電路之單晶片化等，因此，無線電路之對微電腦或SoC(System on a Chip：系統晶片)等之半導體裝置之搭載亦有所增加。

搭載於半導體裝置之無線電路係連接半導體裝置及基板所具備之晶片電阻或晶片電感連接而構成無線裝置。於該等無線裝置中，放大發送信號之電力後藉由天線將其作為無線信號而發送，但，於發送信號之放大中所使用之D級放大器中，應用脈衝寬度調變或脈衝密度調變，於以開關電路進行電力放大時，當放大發送信號之電力時會產生諧波。

作為該諧波之抑制技術，已知有專利文獻1。於專利文獻1中，藉由使放大後之發送信號通過LPF(Low Pass Filter：低通濾波器)，而抑制頻率高於發送信號之諧波。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]美國專利第5973568號公報

於先前之裝置中，必須安裝供電力較大之發送信號通過之LPF，若未具備該LPF，則有無法得知諧波為何種程度之問題。

其他課題與新穎之特徵可自本說明書之記述及附加圖式予以明瞭。

根據一實施形態，半導體裝置包含同相檢測電路、及檢波電路，同相檢測電路係同相檢測交流信號，檢波電路係對自同相檢測電路所輸出之偶次諧波之振幅位準進行檢波。

根據上述一實施形態，可檢測諧波之振幅位準。

10‧‧‧半導體裝置

11‧‧‧同相檢測電路

12‧‧‧檢波電路

50‧‧‧數據機

51‧‧‧局部振盪器

52‧‧‧功率放大器

53‧‧‧匹配器

54‧‧‧天線

55‧‧‧低雜訊放大器

56‧‧‧分頻器

57-1‧‧‧降頻器

57-2‧‧‧降頻器

58-1‧‧‧LPF

58-2‧‧‧LPF

59-1‧‧‧AD轉換器

59-2‧‧‧AD轉換器

100‧‧‧半導體裝置

101‧‧‧交流輸出電路

102‧‧‧平衡-非平衡轉換器

103‧‧‧同相檢測電路

104‧‧‧檢波電路

105‧‧‧控制電路

111‧‧‧參照電壓生成電路

112‧‧‧檢波器

113‧‧‧LPF

114‧‧‧放大電路

115‧‧‧比較器

201‧‧‧電容連接電路

300‧‧‧半導體裝置

301‧‧‧檢波電路

302‧‧‧AD轉換電路

303‧‧‧控制電路

400‧‧‧半導體裝置

401‧‧‧同相檢測電路

402‧‧‧相位比較器

403‧‧‧比較器

404‧‧‧LPF

405‧‧‧控制電路

500‧‧‧無線通訊系統

501‧‧‧無線通訊裝置

600‧‧‧基板

601‧‧‧半導體

602‧‧‧LPF

610‧‧‧基板

611‧‧‧半導體

700‧‧‧無線通訊裝置

701‧‧‧放大電路

702‧‧‧LPF

703‧‧‧天線

800‧‧‧無線通訊裝置

C1‧‧‧電容器

C2‧‧‧電容器

C3‧‧‧電容器

C4‧‧‧電容器

C5‧‧‧電容器

C21‧‧‧電容器

CS1‧‧‧電流源

LPF‧‧‧低通濾波器

FET1‧‧‧場效應電晶體

FET2‧‧‧場效應電晶體

FET3‧‧‧場效應電晶體

FET4‧‧‧場效應電晶體

HD2‧‧‧二次諧波

OUT_N‧‧‧輸出端N

OUT_P‧‧‧輸出端P

P0‧‧‧工作比

P1‧‧‧工作比

P1'‧‧‧工作比

P2‧‧‧工作比

P2'‧‧‧工作比

P0'‧‧‧工作比

R1-1‧‧‧電阻

R1-2‧‧‧電阻

R2-1‧‧‧電阻

R2-2‧‧‧電阻

R3‧‧‧電阻

R4‧‧‧電阻

R5‧‧‧電阻

R6‧‧‧電阻

R7‧‧‧電阻

R8‧‧‧電阻

R9‧‧‧電阻

SW1‧‧‧開關

SW31‧‧‧開關

SW32‧‧‧開關

SW33‧‧‧開關

SW34‧‧‧開關

VR1-1‧‧‧可變電阻

VR1-2‧‧‧可變電阻

VREF1‧‧‧參照電壓

VREF2‧‧‧參照電壓

α‧‧‧自脈衝波形之中心至電壓改變為止之時間

π‧‧‧半個週期之時間

圖1係表示實施形態之半導體裝置之概要構成之構成圖。

圖2係表示實施形態1之半導體裝置之構成之圖。

圖3係表示脈衝波形之一例之圖。

圖4係表示放大器之工作比與諧波之振幅位準之關係之圖。

圖5係表示放大器之工作比與檢波後之二次諧波之電壓之關係之圖。

圖6係表示放大器之工作比與檢波後之二次諧波之電壓之關係的圖。

圖7係表示放大器之工作比與同相檢測後之直流信號之關係之圖。

圖8係表示放大器之工作比與檢波後之二次諧波之電壓之關係之圖。

圖9係表示實施形態1之檢波電路之構成之方塊圖。

圖10係表示實施形態1之檢波電路之構成之電路圖。

圖11係表示輸入至檢波器112之信號之圖。

圖12係表示檢波後之信號之圖。

圖13係表示交流抑制後之信號之例之圖。

圖14係表示放大後之信號之例之圖。

圖15係表示實施形態2之檢波電路之構成之電路圖。

圖16係表示輸入至放大電路114之信號之圖。

圖17係表示實施形態3之半導體裝置之構成之圖。

圖18係表示實施形態3之檢波電路之構成之電路圖。

圖19係表示實施形態4之半導體裝置之構成之圖。

圖20係表示放大器之工作比與比較信號之電壓之關係之圖。

圖21係表示實施形態5之無線通信裝置之構成之圖。

圖22係表示安裝基板之一例之圖。

圖23係表示先前之無線通信裝置之電路之一例之圖。

圖24係表示本實施形態之無線通信裝置之電路之一例之圖。

為了說明之明確化，以下之記載及圖式係進行適當省略及簡略化而完成者。又，作為進行各種處理之功能方塊而記載於圖式之各構件中，硬體可由CPU、記憶體、及其他電路構成，軟體可藉由裝載於記憶體之程式等而實現。因此，對本領域技術人員而言應理解為，該等之功能方塊可僅由硬體、僅由軟體、或其等之組合之各種形式實現，而並非限定於任一者。另，於各圖式中，對相同構件附加相同符號，並視需要省略重複說明。

於以下之實施形態中，為方便起見，視需要分割成複數個部分或實施形態而進行說明，但除特別明示之情形外，該等並非互相為無關係者，有一者係另一者之一部分或全部之變化例、應用例、詳細說明、補充說明等之關係。又，於以下之實施形態中，於言及構件之數量等(包含個數、數值、數量、範圍等)之情形時，除特別明示之情形及原理上明確限定於特定數量之情形等之外，並非限定於其特定之數量者，既可為特定之數量以上，亦可為特定之數量以下。

進而，於以下之實施形態中，其等之構成要件(亦包含動作步驟等)，除特別明示之情形及認為原理上明確為必須之情形等之外，並非為必須者。同樣地，於以下之實施形態中，於言及構成要件等之形狀、位置關係等時，除特別明示之情形及認為原理上明確並非如此之情形等之外，實質性地設為包含與該形狀等近似或類似者等。該情形關於上述數量等(包含個數、數值、數量、範圍等)亦相同。

(實施形態之概要)

圖1係表示實施形態之半導體裝置之概要構成之構成圖。如圖1所示，實施形態之半導體裝置10包含：同相檢測電路11，其係同相檢測交流信號；檢波電路12，其檢測自同相檢測電路輸出之偶次諧波之振幅位準。

同相檢測電路11藉由將差動信號即交流信號以同相合成，而抵消奇次諧波，獲得直流與偶次諧波。然後，同相檢測電路將獲得之信號輸出至檢波電路12。

檢波電路12係藉由檢波而自同相檢測後之信號獲得偶次諧波之振幅位準，並輸出檢波後之振幅位準。

如圖1所示，藉由同相檢測交流信號，並對同相檢測後之信號進行檢波，可檢測出諧波之振幅位準。

(實施形態1)

以下，參照圖式對實施形態1進行說明。圖2係表示實施形態1之半導體裝置之構成之圖。如圖2所示，半導體裝置100包含：交流輸出電路101、平衡-非平衡轉換器102、同相檢測電路103、檢波電路104、控制電路105。

交流輸出電路101將輸入之差動信號即交流信號放大，且將放大後之交流信號輸出至平衡-非平衡轉換器102與同相檢測電路103。例如，交流輸出電路使用D級放大器放大交流信號。D級放大器係利用脈衝寬度調變，以開關電路進行電力放大。

平衡-非平衡轉換器102對差動信號即交流信號進行平衡-非平衡轉換，並經由天線將其作為無線信號而發送。

同相檢測電路103係藉由將差動信號即交流信號以同相合成，而抵消奇次諧波，獲取直流與偶次諧波。然後，同相檢測電路103將所獲取之信號輸出至檢波電路104。例如，同相檢測電路103亦可由將差動信號彼此經由電阻而合成之電路構成。

檢波電路104係對同相檢測後之信號進行檢波而獲取偶次諧波之振幅位準。接著，檢波電路104將檢波後之振幅位準輸出至控制電路105。

控制電路105控制交流輸出電路之參數，決定參數為由自檢波電路104獲得之振幅位準成為最小時之值。例如，控制電路105變更交流輸出電路101之D級放大器之脈衝寬度調變之工作比，而獲得工作比與偶次諧波之振幅位準之關係。接著，控制電路105將偶次諧波之振幅位準成為最小時之工作比，對交流輸出電流101指示。

D級放大器係若工作比改變，則產生之諧波之振幅位準亦改變。圖3係表示脈衝波形之一例之圖。於圖3中，橫軸表示時刻，縱軸表示電壓。且，於圖3中，π表示半個週期之時間，α表示自脈衝波形之中心至電壓改變為止之時間。

於圖3中，脈衝波形之電壓係由以下之式(1)表示。

[數1]

於式(1)中，ω表示脈衝信號之頻率，t表示時刻。且k意味著自然數。

此處，於工作比為0.5之情形時，成為α=π/2，脈衝波形之電壓係由以下之式(2)表示。

另一方面，於工作比偏離0.5之情形時，α=β+π/2(β為任意值)，脈衝波形之電壓係由以下之近似式(3)表示。

於式(3)中，直流成分由1/2+β/3表示，二次諧波由以下之式(4)表示。

此處，由於當β值較小時，sinβ近似β，故而二次諧波近似β/α。亦即，二次諧波係工作比越偏離0.5則越大。實施形態1之半導體裝置100係根據工作比與諧波之振幅位準之關係檢測出工作比之偏離。

具體而言，輸入至交流輸出電路101之差動信號係由以下之式(5)、(6)定義。

同相檢測電路103將差動信號之電壓彼此進行相加平均。因此，同相檢測電路103之輸出係由以下之式(7)表示。

此處，若以D(1週期中之“H”之時間/1週期之時間MAX=1)重寫α，則同相檢測電路103之輸出係由以下之式(8)表示。於式(8)中，D之範圍為0<D<1。

於以式(8)表示之輸出信號中，因3次以上之成分自然衰減而可忽略，故若僅著眼於式(8)之前面2項而記載，則成為式(9)。

此處，第1項之係數(e1)及第2項之係數(e2)係由式(10)、式(11)表示，而成為共同單調增加及單調減少之係數。

[數10] e ₁ =D．．．式(10)

VCMDET_O之信號接著被輸入至檢波電路104。檢波電路104係基於防止誤動作之目的，而由具有去除DC成分之功能及主要檢測振幅之峰值之功能之電路構成，峰值檢波電路輸出波形(VDET_O)之係數係根據e1/e2而算出，成為式(12)、式(13)。

[數12] e ₁ =0．．．式(12)

[數13]

此處，檢測e2成分者係檢波電路104，以檢波電路104內之LPF去除高頻(high frequency)後之VLPE_O可由以下之式(14)表示。

於式(14)中，成為D=0.5之值為可最抑制二次諧波之工作比。圖4係表示放大器之工作比與諧波之振幅位準之關係的圖。於圖3中，橫軸表示交流輸出電流101之D級放大器之工作比，縱軸表示於同相檢測電路103中藉由檢波而獲得之二次諧波之振幅。

如圖4所示，於工作比為P0之點，二次諧波之振幅為最小。又，二次諧波之振幅值係取工作比以P0之點為中心之左右對稱之值。

於半導體裝置100中，對包含二次諧波之偶次諧波之信號進行檢波，並檢索二次諧波之振幅成為最小之工作比。此處關於檢索之例，使用圖5進行說明。圖5係表示放大器之工作比與檢波後之二次諧波之電壓之關係之圖。於圖5中，橫軸表示交流輸出電路101之D級放大器之工作比，縱軸表示檢波電路104藉由檢波而獲得之二次諧波之振幅。

如圖5所示，檢波後之二次諧波之電壓係與圖4之檢波前之二次諧波之振幅位準同樣地，於工作比為P0之點，檢波後之信號之電壓成為最小。又，檢波後之信號之電壓係取工作比以P0之點為中心之左右對稱之值。

控制電路105係根據圖5所示之工作比與檢波後之二次諧波之電壓之關係，檢索檢波後之信號之電壓成為最小之工作比。既可單純地決定檢波後之信號之電壓為最小點，亦可藉由謀求檢波後之信號之電壓相等之工作比之中點而決定檢波後之信號之電壓為最小點。於圖5中，檢索檢波後之信號之電壓與成為閾值之電壓即0V相等之工作比P1及P2，自式P0=(P1+P2)/2求得中點P0。另，成為閾值之電壓可並非為0V，而可為任意之電壓。若將閾值設為VCMP_REF，則成為VLPF_O=VCMP_REF之2點之工作比D1、D2分別由式(15)、(16)表示。

此處，於將D1與D2之中點設為Dc=0.5×(D1+D2)之情形時，可獲得式(17)。

於式(17)中，Dc因0<{Dc，D1，D2}<1之制約，Dc=0.5為解。亦可以TXDUTY_P/N之數位位元(Digital bit)控制與工作比有關之變數，而檢索最適點。

以中點謀求最適當之工作比之方法具有對雜訊較強之效果。例如，於二次諧波之檢波位準較低之情形時，因雜訊層(noise floor)之影響，於檢波後之信號中之電壓較低之部分被埋入雜訊中。圖6係表示放大器之工作比與檢波後之二次諧波之電壓之關係的圖。與圖5同樣地，於圖6中，橫軸表示交流輸出電路101之D級放大器之工作比，縱軸表示檢波電路104藉由檢波而獲得之二次諧波之振幅。

於圖6中，於工作比P0附近，信號被埋入雜訊中。因此，於檢索電壓為最小之點之方法中，因最小點被埋入雜訊中，而無法找到電壓成為最小之點。

另一方面，於自成為特定電壓之二點之中點謀求最適當之工作比之方法中，因自未埋入雜訊中之部分之信號算出工作比，故而可不受雜訊之影響而謀求最適當之工作比。

又，實施形態1之半導體裝置具有不受信號電壓之偏移之影響而可謀求最適當之工作比之效果。

例如，可考慮自交流輸出電路101所放大之信號中之直流成分謀求最適當之工作比之方法。圖7係表示放大器之工作比與同相檢測後之直流信號之關係之圖。如圖7所示，由於放大器之工作比與同相檢測後之直流信號成為線性關係，故而，檢索最適當之工作比與特定之閾值電壓(例如0V)相等之點。

然而，由於構成裝置之零件之差異，導致直流信號中出現電壓偏移之情形時，如以虛線表示之斜線般，電壓為0V之工作比成為P0'，有可能將與應為最適當之工作比之P0不同之點誤認定為最適當之工作比。

另一方面，於實施形態1之半導體裝置中，由於二次諧波具有以最適當之工作比為中心之線對稱之特性，故而，即便信號中出現電壓偏移，亦可謀求最適當之工作比。圖8係表示放大器之工作比與檢波後之二次諧波之電壓之關係的圖。與圖5、6同樣地，於圖8中，橫軸表示交流輸出電路101之D級放大器之工作比，縱軸表示檢波電路104藉由檢波而獲得之二次諧波之振幅。於圖8中，虛線係電壓出現偏移之檢波後之信號。藉由電壓之偏移，電壓與成為閾值之0V相等之點分別偏移至P1'、P2'，由於P1、P2之中點係與P1'、P2'之中點相同之P0，故而，可決定最適當之工作比。

接著，對實施形態1之檢波電路104之內部構成進行說明。圖9係表示實施形態1之檢波電路之構成之方塊圖。於圖9中，檢波電路104包含參照電壓生成電路111、檢波器112、LPF113、放大電路114、及比較器115。

參照電壓生成電路111係生成檢波器112所使用之參照電壓。例如，參照電壓生成電路111產生2種參照電壓VREF1與VREF2。藉由該參照電壓VREF1與VREF2之差電壓決定所檢測之二次諧波之振幅位準。亦即，與圖5之P1及P2對應之電壓係藉由電壓VREF1與VREF2之差電壓決定。

檢波器112係藉由對同相檢測電路103中經同相檢測後之信號加上VREF2之電壓，與VREF1一起進行檢波，而取得將同相檢測之二次諧波之信號之振幅位準設為直流電壓之直流信號。接著，檢波器112將取得之振幅位準輸出至LPF113。

LPF113抑制於所取得之振幅位準之直流信號中包含之諧波成分，並將其輸出至放大電路114。

放大電路114將直流信號放大，並將其輸出至比較器115。

比較器115係對放大後之直流信號彼此之電壓進行比較。成為比較對象之2個信號之電壓差係反映二次諧波之信號之振幅位準與2個參照電壓之差者。如上所述，藉由參照電壓VREF1與VREF2之差電壓，決定與圖5之P1及P2對應之電壓。亦即，比較器115輸出二次諧波之信號之檢波信號之電壓與特定電壓相比是高或低之結果。

控制電路105變更交流輸出電路101之D級放大器之脈衝寬度調變之工作比，比較器115之結果產生變化之點之工作比於圖5中係以P1或P2檢測出。接著，控制電路105將P1與P2之中點P0作為最適當之工作比，反映於交流輸出電路101之D級放大器之脈衝寬度調變之工作比。

接著，對實施形態1之檢波電路104之具體電路之例進行說明。圖10係表示實施形態1之檢波電路之構成之電路圖。

檢波電路104包含：電阻R1-1、R1-2、R2-1、R2-2、R3、 R4、R5、R6、R7、R8、R9，電容器C1、C2、C3、C4，場效應電晶體FET1、FET2、FET3、FET4，可變電阻VR1-1、VR1-2，開關SW1，及電流源CS1。場效應電晶體FET1、FET2係例如pMOS-FET，且場效應電晶體FET3、FET4係例如nMOS-FET。開關SW1可藉由關閉而實施檢波，藉由開放不實施檢波。

於圖10中，於電源電位與接地電位之間，串聯連接有電阻R1-1、可變電阻VR1之固定電阻器、電阻R2-1，於可變電阻VR1之可變電阻端子與場效應電晶體FET1之閘極之間連接有電阻R3。又，於電源電位與接地電位之間，串聯連接有電阻R1-2、可變電阻VR12之固定電阻器、電阻R2-2，且可變電阻VR2之可變電阻端子與場效應電晶體FET2之閘極連接。又，於二次諧波之輸入端子與場效應電晶體FET1之間連接有電容器C1。

於檢波器112內之電路構成中，於電源電位與場效應電晶體FET1之源極之間，並聯連接有電阻R4與電容器2。且，於電源電位與場效應電晶體FET2之間，連接有電阻R5。場效應電晶體FET1之汲極與FET2之汲極與接地電位之間，連接有開關SW1。

LPF113包含電阻R6、R7及電容器C3、C4。其次，於場效應電晶體FET1之源極、場效應電晶體FET2之源極、場效應電晶體FET4之閘極之間，連接有電阻R6。又，於場效應電晶體FET3之閘極之間連接有電阻R7。又，於放大電路114側之電阻R6之端子與放大電路114側之電阻R7之端子之間，連接有電容器C3。又，於放大電路114側之電阻R7之端子與接地電位之間連接有電容器C4。

於放大電路114內之電流構成中，於電源電位與場效應電晶體FET3之源極之間連接有電阻R8。又，電源電位與場效應電晶體FET4之源極之間，連接有電阻R9。於場效應電晶體FET3之汲極與接地電位之間連接有電流源。又，場效應電晶體FET4之汲極與接地電位之間連接有電流源。因此，場效應電晶體FET3之源極與場效應電晶體FET4之源極分別連接有輸出端子。

其次，於以下，對該檢波電路104之信號處理進行說明。

自輸入端子輸入之二次諧波HD2抑制電容器C1中之直流成分。其次，將對直流成分受抑制之二次諧波HD2加上參照電壓VREF2後之信號輸入至場效應電晶體FET1之閘極。又，將參照電壓VREF1之信號輸入至場效應電晶體FET2之閘極。圖11係表示輸入至檢波器112之信號之圖。於圖11中，縱軸表示電壓，橫軸表示時刻。又，於圖11中，虛線表示參照電壓VREF2之信號，實線表示檢波對象之信號。如圖11所示，將對二次諧波HD2加上參照電壓VREF2之信號、及參照電壓VREF1之信號輸入至檢波器112。

檢波器112檢測對二次諧波HD2加上參照電壓VREF2之信號進行檢波，使其成為將二次諧波HD2之振幅轉換為直流電壓之信號。此處，若將2個參照電壓之差電壓設為Vrf，將對二次諧波HD2之振幅位準檢波後之電壓設為VDC1，則自場效應電晶體FET1之源極獲得之檢波電位可以Vo2=VDC1+Vrf而求得。且，若將自場效應電晶體FET2之源極獲得之檢波電位設為Vo1=VDC，則場效應電晶體FET1、FET2之電位差中，二次諧波之振幅位準成為△Vd=VDC1-VDC之關係。圖12係表示檢波後之信號之圖。於圖12中，縱軸表示電壓，橫軸表示時刻。又，於圖12中，虛線表示參照電壓VREF2之信號及檢波前之信號，實線表示檢波後之信號。如圖12所示，於檢波後之信號中，殘留有一部分交流成分。

LPF113抑制檢波後之信號之交流成分。圖13係表示交流抑制後之信號之例之圖。於圖13中，縱軸表示電壓，橫軸表示時刻。又，於圖13中，虛線表示參照電壓VREF2之信號及交流成分，實線表示交流抑制後之信號。因此，經由LPF113後，信號之電位分別為Vo2’ =VDC1+a×Vrf、Vo1’=VDC。此處，a為特定之常數。

接著，放大電路114放大交流抑制後之信號。圖14表示放大後之信號之例之圖。於圖14中，縱軸表示電壓，橫軸表示時刻。又，於圖14中，實線表示放大後之信號。其次，自放大電路114輸出之各信號之電位差成為V(OUT_N)-V(OUT_P)=Av×(△Vd+a×Vrf)。此處，Av係放大電路114之放大率。2個信號之電位差意指表示二次諧波HD2之振幅之電壓與成為閾值之電壓之差。

因此，於比較器115中，於判斷2個信號之電壓相等之情形時，意指著表示二次諧波HD2之振幅之電壓與閾值相等。基於該比較結果，可檢索檢波後之信號之電壓與成為閾值之電壓相等之工作比P1及P2，並自式P0=(P1+P2)/2求得成為中點之P0作為最適當之工作比。

作為決定最適當之工作比之時機係於通電後穩定之時機等之特定之時期，以控制電路105掃描所設定之工作比之範圍之方式而變化。接著，控制電路105根據自比較器115獲得之輸出與工作比之關係，檢索檢波後之二次諧波之信號電壓與成為閾值之電壓相等之工作比P1及P2，將成為P1與P2之中點之P0作為最適當之工作比而設定交流輸出電路101之工作比。可藉由以上動作執行求出最適當之工作比之交流輸出電路101之校準。

如以上般，實施形態1係藉由對自交流輸出電路輸出之交流信號進行同相檢測，對同相檢測後之信號之偶次諧波進行檢波，而獲得諧波之振幅位準，故而為了抑制諧波之振幅位準，可控制交流輸出電路。

(實施形態2)

以下，參照圖式，對實施形態2進行說明。於實施形態1中，將檢波後之二次諧波之信號，經由LPF而輸出至放大電路，但於本實施形態中，將檢波器與放大電路之連接線彼此以電容器連接。

圖15係表示實施形態2之檢波電路之構成之電路圖。對於與實施形態1相同之構成，附加相同符號，並省略說明。

於圖15中，電容連接電路201具備電容器C21。其次，於連接場效應電晶體FET1之源極與場效應電晶體FET3之閘極之線，和連接場效應電晶體FET2之源極與場效應電晶體FET4之閘極之線之間，連接有電容器C21。

藉由插入電容器，等效於在檢波器112與放大電路114之連接線之間發生交流短路。將僅進行諧波檢波後之一信號中本來存在之高頻成分，亦於參照電壓之信號側，以相同位準輸入至放大電路114。圖16係表示輸入至放大電路114之信號之例之圖。於圖16中，縱軸表示電壓，橫軸表示時刻。又，於圖16中，虛線表示檢波前之信號，實線表示藉由電容連接電路201，於兩者反映高頻成分之信號。

該高頻成分有效使用放大電路114之CMRR(Common Mode Rejection Ratio：共模拒斥比)，各信號之同位準之高頻成分於放大電路114之輸出中被除去。被除去之量分別由RC濾波器之截斷頻率與放大電路114之CMRR之特性決定。

根據實施形態2之半導體裝置，利用放大電路之CMRR去除高頻成分，由於並未使用LPF，故而，可削減如LPF電路之多之零件，從而可期待半導體裝置之節省面積之效果。

(實施形態3)

以下，參照圖式對實施形態3進行說明。於實施形態1中，使用比較器，對檢波後之二次諧波之信號之電壓與閾值電壓進行比較，但於本實施形態中，包含類比數位轉換電路，將檢波後之二次諧波之信號之電壓與閾值電壓之電位差轉換為數位信號。

圖17係表示實施形態3之半導體裝置之構成的圖。對與實施形態1相同之構成附加相同符號，並省略說明。

如圖17所示，半導體裝置300包含檢波電路301、AD轉換電路302、及控制電路303。

檢波電路301對同相檢測後之信號進行檢波而獲得偶次諧波之振幅位準。然後，檢波電路301將檢波後之振幅位準輸出至控制電路105。且，檢波電路301將同相檢測後之信號與參照電壓之信號輸出至AD轉換電路302。

AD轉換電路302將同相檢測後之信號與參照電壓之信號之電位差進行類比數位轉換，並將轉換後之數位信號輸出至控制電路303。

控制電路303控制交流輸出電路之參數，以自檢波電路301獲得之振幅位準成為最小之值決定參數。例如，控制電路303變更交流輸出電路101之D級放大器之脈衝寬度調變之工作比，而獲得工作比與偶次諧波之振幅位準之關係。其次，控制電路303將偶次諧波之振幅位準成為最小之工作比，對交流輸出電路101進行指示。

又，控制電路303係基於經AD轉換電路302轉換之數位信號，監控二次諧波之變動。關於詳細動作，將於後敘述。

其次，對檢波電路301之內部構成進行說明。圖18係表示實施形態3之檢波電路之構成之電路圖。對與實施形態1相同之構成附加相同符號，並省略說明。

於圖18中，檢波電路301包含開關SW31、SW32、SW33、SW34。

如圖18所示，於可變電阻VR1之可變電阻端子與電阻R6之間連接有開關SW31。又，於可變電阻VR2之可變電阻端子與電阻R7之間連接有開關SW31。

又，場效電晶體FET2之源極與電阻R6之間連接有開關SW33。且，場效電晶體FET1之源極與電阻R7之間連接有開關SW34。

SW31與SW32連動開關，同樣地SW33與SW34連動開關。其次，當SW31與SW32為打開狀態時，SW33與SW34為關閉狀態，將檢波後之信號輸入至LPF113。

又，當SW31與SW32為關閉狀態時，SW33與SW34為打開狀態，可繞過檢波器112而將二次諧波之信號及參照電壓之信號直接輸入至LPF113。

以下，對動作進行說明。使用實施形態1或2之二次諧波實施校準後，以由AD轉換電路監視放大電路114之輸出之方式切換信號路徑。此處，繞過檢波器112，對AD轉換電路輸入根據二次諧波單調變化之DC電壓(實施形態1中所述之e1成分)。於校準結束時，放大電路114之輸出係二次諧波成為最小之電壓(Vopt)，將此時之放大電路114之輸出暫時儲存於記憶體。由於若二次諧波因某些原因(例如溫度)而變動，則放大電路114之輸出亦隨之變化，故(1)以接近Vopt之方式調整duty。(2)若並未大為偏離Vopt，則選擇為不選擇校準動作之任一者。

作為並未大為偏離Vopt之判斷基準，可考慮電波法上容許之二次諧波之位準等。

以上，根據實施形態3之半導體裝置，即使相對於劇烈的環境變動，亦可藉由基於類比數位轉換電路之輸出，判斷是實施再度修正，還是根據二次諧波之變動程度不選擇校準動作之任一者，而縮短修正時間。

(實施形態4)

以下，參照圖式對實施形態4進行說明。於實施形態1中，使用二次諧波之振幅位準檢索最適當之工作比，而於本實施形態中，使用二次諧波之相位。

圖19係表示實施形態4之半導體裝置之構成的圖。對與實施形態1相同之構成附加相同符號，並省略說明。

如圖19所示，半導體裝置400包含同相檢測電路401、相位比較器402、LPF403、比較器404、及控制電路405。

同相檢測電路401藉由將輸入至交流輸入電路101之差動信號以同相合成，而抵消奇次諧波，獲得直流與偶次諧波。其次，同相檢測電路401將所獲得之信號輸出至相位比較器402。

相位比較器402將自同相檢測電路103輸出之信號，與自同相檢測電路401輸出之信號之相位進行比較，並輸出將比較結果設為電壓之比較信號。LPF403抑制比較信號之交流成分，並輸出至比較器404。

比較器404將比較信號與特定之閾值進行比較，且將比較結果輸出至控制電路405。控制電路405係基於比較結果，控制交流輸出電路101。

接著，對實施形態4之半導體裝置之動作進行說明。圖20係表示放大器之工作比與比較信號之電壓之關係之圖。於圖20中，橫軸表示交流輸出電路101之D級放大器之工作比，縱軸表示相位比較器402所獲得之比較信號之電壓。

控制電路405檢索圖20所示之比較信號之電壓與成為閾值之電壓相等之工作比，且將所獲得之工作比對交流輸出電路101指示。

以上，根據實施形態4之半導體裝置，藉由比對差動信號之放大前後之相位差，可檢測出最適當之工作比。

(實施形態5)

以下，參照圖式，對實施形態5進行說明。實施形態5係將實施形態1-4之半導體裝置應用於BLE(Bluetooth(登錄商標)Low Energy：低功耗藍牙)之例。

圖21係表示實施形態5之無線通訊裝置之構成之圖。對與實施形態1相同之構成附加相同符號，並省略說明。

於圖21中，無線通訊系統500係由無線通信裝置501、MCU502構成。又，於圖21中，無線通信裝置501係由數據機50、局部振盪器51、功率放大器52、匹配器53、天線54、低雜訊放大器55、分頻器56、降頻器57-1、57-2、LPF58-1、58-2、及AD轉換器59-1、59-2構成。

數據機50係調變自MCU502輸出之發送資料而獲得發送信號，並將其輸出至局部振盪器51。又，數據機50將自AD轉換器59-1及59-2輸出之接收信號進行解調而輸出至MCU502。

局部振盪器51產生以無線發送之頻率之信號，並將其疊加於經調變之發送信號而輸出至功率放大器52。

功率放大器52係包含實施形態1-4之任一者之半導體裝置之功率放大器。功率放大器52放大發送信號之電流，並輸出至匹配器53。

匹配器53整合功率放大器52與匹配器53之電阻。且，匹配器53亦整合天線54與低雜訊放大器55之電阻。

天線54將發送信號作為無線信號發送，並將所接收到之無線信號作為接收信號而輸出至匹配器53。

低雜訊放大器55放大接收信號之電流而輸出至降頻器57-1、57-2。

分頻器56將局部振盪器51所產生之頻率之信號進行分頻後輸出至降頻器57-1及57-2。

降頻器57-1及57-2將接收信號作頻率轉換後分別輸出至LPF58-1、58-2。

LPF58-1及58-2抑制接收信號之高頻成分，且分別輸出至AD轉換器59-1、59-2。

AD轉換器59-1及59-2將接收信號自類比信號轉換成數位信號，而輸出至數據機50。

以上，根據實施形態5之無線通訊裝置，可將使用二次諧波之最適當之工作比之檢測應用於無線通訊裝置，故而，可抑制以無線發送不需要之諧波。

又，於安裝於無線通訊裝置時，可削減連接於半導體裝置之外部零件之個數。

圖22係表示安裝基板之一例之圖。於圖22中，基板600係安裝有以往之無線通訊裝置之基板，基板600具有包含積體電路之半導體601、及LPF602。另一方面，基板610係安裝有本實施形態之無線通訊裝置之基板，基板610具有本實施形態之半導體611。如圖22所示，基板610相較於基板600，安裝於基板上之除半導體以外之零件個數較少。

以圖23及24為例說明具體之零件數量之削減。圖23係表示以往之無線通訊裝置之電路之一例之圖。又，圖24係表示本實施形態之無線通訊裝置之電路之一例之圖。於圖23中，以往之無線通訊裝置700包含放大電路701、LPF702、天線703。另一方面，於圖24中，本實施形態之無線通訊裝置800包含放大電路701及天線703。

若將圖23與圖24進行比較，相較於圖23，圖24中連接於半導體裝置之外部之零件較少。亦即，本實施形態之無線通訊裝置800係如於上述實施形態1至5中所闡述般，藉由對同相檢測後之信號之偶次諧波進行檢波，可獲得諧波之振幅位準，故而，為了抑制諧波之振幅位準，可控制交流輸出電路，故無需相對於放大後之高頻信號而抑制諧波之振幅位準之構成。相對於放大後之諧波信號之LPF電路與相對於微弱信號之LPF電路相比，所構成之電容器與電阻之尺寸較大。因此，省略該LPF電路十分有助於無線通信裝置之小型化。

另，上述無線通訊裝置亦可應用於利用BLE之無線通訊裝置及除BLE以外之無線通訊裝置。

作為具體之應用例，本實施形態之無線通訊裝置係健身、保健領域之所使用心律計、血壓計、或計步器與智慧型手機等之電腦機器以無線信號進行通訊之情形時，可搭載於各個裝置。

又，亦可應用於記錄自行車之行進內容之裝置。例如，於使自行車之車輪及把手所包含之感應器與把手所包含之記錄用之電腦以無線信號通信之情形，可搭載於各個裝置。

又，於針對對時或使手錶具有郵件接收通知功能之手錶，於NTP伺服器、郵件伺服器或接收郵件之電腦終端與手錶以無線信號通信之情形時，可搭載於各個裝置。

又，於使免鑰匙啟動系統裝置、iBeacon(登錄商標)等之設備間以無線信號通訊之情形時，可搭載於各個裝置。又，亦可搭載於可穿戴裝置。

又，於上述各實施形態之半導體裝置中，亦可設為使半導體基板、半導體層、擴散層(擴散區域)等之導電型(p型或n型)反轉之構成。因此，於將n型及p型之一者之導電型設為第1導電型，將另一導電型設為第2導電型之情形時，可將第1導電型設為p型，將第2導電型設為n型，反之，亦可將第1導電型設為n型，將第2導電型設為p型。

又，將上述實施形態之裝置替換為方法或系統而表現者、使電腦執行該裝置或該裝置之一部分處理之程式、及包含該裝置之無線通訊裝置等，作為本實施形態有效。

又，上述控制電路之控制動作及實現控制動作之程式，可使用各種類型之非暫時性電腦可讀媒體(non-transitory computer readable medium)予以儲存，並供給至電腦。非暫時性電腦可讀媒體包含各種類型之為實體之記錄媒體(tangible storage medium)。非暫時性電腦可讀媒體之例包含磁性記錄媒體(例如軟磁盤、磁帶、硬磁碟驅動機)、光磁性記錄媒體(例如磁光碟)、CD-ROM(Read Only Memory：唯讀記憶體)CD-R(可記錄光碟驅動器)、CD-R/W(可覆寫光碟)、半導體記憶體(例如包含遮罩式ROM、PROM(Programmable ROM，可編程ROM)、EPROM(Erasable PROM，可抹除RPOM)、快閃ROM、RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體))。又，程式亦可藉由各種類型之暫時性電腦可讀媒體(transitory computer readable medium)供給至電腦。暫時性電腦可讀媒體之例包含電流信號、光信號、及電磁波。暫時性電腦可讀媒體經由電線及光纖等之有線通信路徑，或無線通信路徑，將程式供給至電腦。

以上，已基於實施形態對本發明者所完成之發明進行具體說明，但，毋庸贅言，本發明並非限定於已敘述之實施形態者，而可於不脫離其主旨範圍內進行各種變更。

10‧‧‧半導體裝置

11‧‧‧同相檢測電路

12‧‧‧檢波電路

Claims

一種半導體裝置，其包含：同相檢測電路，其同相檢測交流信號；及檢波電路，其對自上述同相檢測電路輸出之偶次諧波之振幅位準進行檢波。
如請求項1之半導體裝置，其中上述檢波電路包含：檢波器，其對自上述同相檢測電路輸出之偶次諧波之振幅位準進行檢波；LPF電路，其抑制經上述檢波器檢波後之偶次諧波之振幅位準之信號之高頻成分；放大電路，其放大於上述LPF電路中高頻成分被抑制之偶次諧波之振幅位準之信號；及比較器，其將放大後之偶次諧波之振幅位準之信號與參照電壓進行比較。
如請求項2之半導體裝置，其包含生成第1參照電壓與第2參照電壓之參照電壓生成電路，且，上述檢波器包含：第1電晶體，其係對上述偶次諧波與上述第2參照電壓相加後之信號進行檢波；第2電晶體，其係對上述第1參照電壓進行檢波。
如請求項3之半導體裝置，其中上述LPF電路係於電源電位與上述第1電晶體之間串聯連接電阻與電容器，且於電源電位與上述第2電晶體之間連接電阻。
如請求項4之半導體裝置，其中上述比較器係將對上述偶次諧波與上述第2參照電壓相加之信號進行檢波後之信號之電壓，與對上述第1參照電壓進行檢波後之信號之電壓進行比較。
如請求項2之半導體裝置，其包含：交流輸出電路，其使工作比經改變之交流信號放大，並輸出至上述同相檢測電路；及控制電路，其係基於上述比較器之比較結果，根據上述交流信號之工作比與偶次諧波之關係，將上述交流信號之偶次諧波之振幅成為最小值時之工作比對上述交流輸出電路進行指示。
如請求項6之半導體裝置，其中上述控制電路將上述比較器之2個電壓變成相等時之2點之工作比之中點，作為上述交流信號之偶次諧波之振幅成為最小值時之工作比對上述交流輸出電路進行指示。
如請求項1之半導體裝置，其包含交流輸出電路，其使工作比經改變之交流信號輸出至上述同相檢測電路；及控制電路，其係基於經上述檢波電路檢波後之信號，根據上述交流信號之工作比與偶次諧波之關係，將上述交流信號之偶次諧波之振幅成為最小值之工作比對上述交流輸出電路進行指示。
如請求項2之半導體裝置，其包含參照電壓生成電路，其係生成第1參照電壓與第2參照電壓；且上述LPF電路包含：相對於上述偶次諧波與第2參照電壓相加之信號之第1電阻；相對於上述第1參照電壓之信號之第2電阻；連接上述第1電阻與上述第2電阻之間之電容器；及連接於一電阻與接地電位之間之電容器。
如請求項2之半導體裝置，其包含生成第1參照電壓與第2參照電壓之參照電壓生成電路，且，上述LPF電路包含於上述偶次諧波與上述第2參照電壓相加之信號、和上述第1參照電壓之信號之間形成電容之電容器。
如請求項1之半導體裝置，其包含將於上述檢波電路經檢波後之偶次諧波之信號之電位進行類比數位轉換之AD轉換電路。
如請求項11之半導體裝置，其包含：交流輸出電路，其使工作比經改變之交流信號輸出至上述同相檢測電路；及控制電路，其基於於上述AD轉換電路經類比數位轉換後之信號，判斷是否再度檢索工作比之最適當之值。
一種無線通訊裝置，其包含：數據機，其調變發送資料；局部振盪器，其係產生無線頻率之信號，並相對調變後之發送資料轉換成無線頻率而獲得發送信號；半導體裝置，其包含同相檢測交流信號之同相檢測電路及對自上述同相檢測電路輸出之偶次諧波之振幅位準進行檢波之檢波電路；及天線，其無線發送放大後之發送信號。