TW561704B - Receiver - Google Patents

Description

561704 五、發明說明（

[技術領域] 本發明係有y a _ .. 1於一種接收機，其 波信號進行頻率轉換者。 係用以對接收之調i [習知背景] 採用超外差收音趟古 拉么 、去之一般接收機，係將透過天_ 接收之調變波作辨冷―> t 、人m …拖1放大後，使用混合電路以進行 進行解調處理者。有預疋頻率之中頻信號後再進-步

制特別是在最近，具有高頻零件之類比電路係藉CM0S ::Γ?Γ製程而於半導體基板上形成為-體之技術持 、、’、研Λ ，、且一部分之裝置趨於實用化。由於藉使用 CMOS衣私或M〇s製程而形成各種電路於單—晶片上 者，、可使裝置全體小型化或成本降低等，因此今後將擴大 形成於單一晶片上之裝置的範圍。 然而，卻具有如下之問題，gp，若將採用超外差收音 機方式之習知接收機之各個零件使肖CM〇s製程或Μ〇§ 製程而形成於單―晶片上，則稱作雜音之低頻雜音將 έ夂夕。一般而吕，與雙極電晶體相比，MOS型FET之 特徵為其Ι/f雜音比較大，而將構成接收機之各個零件使 用CMOS製程或M0S製程形成於單一晶片上時，其中所 含之放大元件之FET成為1//f雜音之產生來源。且，使 用混合電路而將高頻之調變波信號轉換成低頻之中頻信號 時，由於在中頻信號之1/f雜音成分之佔有比例變高，因 此因SN比之惡化而招致接收品質之劣化。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

丨丨丨丨 ΦΜ------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) « — — — — — — I— . •4- 561704 A7 B7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 [發明之揭示；| 本發明是有鑑於此而創作者，苴 收機，其係可減少在使用CM0S制μ 提供—種接 導體a板上…Γ 或Mos製程而於半 基板上形成為-體時所產生之低頻雜音者。 為了解決前述課題，本發明之接收機係具有 電路、局部振盪器、混合 大 哭去m 口㈣巾頻放大電路及中頻濾波 。。者。⑥頻放大電路係用以將透過天線接收之調變波位號 放大者。局部振“係用以產生預定之局部振I信號者

混合電路係用以將經^頻放 J 肝、，工回頻放大電路放大之調變波信號與由 局部振盪器輸出之局部振盪信號混合後再加以輸出者。、中 頻放大電路係用以放大由混合電路輸出之中頻信號者。中 頻渡波器係用以選擇性輸出中頻信號者。而且，至少混合 電路中頻放大電路、中頻濾波器及局部振盪器係藉 製程或MOS製程而於半導體基板上形成為一體，同時使 用：通道型FET而形成其等所含之放大元件。就放大元件 而5，由於使用遷移率小之p通道型fet，可減少1 /『 雜音自身，因而即使至少混合電路、中頻放大電路、中頻 濾波器及局部振盪器係藉CMOS製程或MOS製程而於半 導體基板上形成為一體時，也可減少在其等產生之低頻雜 又，前述中頻濾波器宜擷取調變波信號與局部振盪信 唬間之差成分以為中頻信號者。使用差成分時，由於頻率 切換後之中頻信號之頻率較調變波信號之頻率還低，因而 位於藉CMOS製程或M〇s製程形成之放大元件中之 1^ ^ AW- Μ--------IT----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #

j〇17〇4 五、 發明說明（ 亦隹曰的影響趨於顯著。因而 FET形成為雜音產 =况下，精經由P通道 果變大。 “之放大兀件’可使雜音減少之效 月]述局部振盪信號之頻率舆調變波信號之載波頻 率間之差宜小於調變波信號之佔有頻帶寬者。尤 t此之調變波㈣與局部㈣信號之各頻率已進行設定 τ由於，、直/從成分相近之領域使用為信號頻帶，因此i

/ f雜音的影響-# P 、… /㈢又侍更大。因而，在該情況下，藉經由p 通返FET而形成為雜音產生來源之放大元件，而使雜音減 少的效果變得更大。 又，别述混合電路、中頻放大器及中頻濾波器係成串 聯，且著眼於多級聯接成其等所含之放大元件之㈣時， 宜將配置於前段之FET之閘極長度L及閘極寬度w設定 成大於配置於後^又之FET之閘極長度l及閘極寬度w之 值者。一般已知在FET產生之1/f雜音，與閘極長度L 和閘極寬度W間各自之倒數比例會愈來愈大。因而，藉設 疋較大的閘極長度L及閘極寬度w，可減少在該FET產生 之1 / f雜音。尤其是在多級聯接為放大元件之Fet時， 由於在别段部分所含之FET所產生之l/f雜音在後段放 大，因而為了減少全體之低頻雜音，宜減少在前段部分所 含之FET產生之Ι/f雜音。又，由於在後段部分所含之 FET產生之1 / f雜音在後段之feT所放大的程度較少， 因此有助於全體低頻雜音之減少的比例也少。因而，藉將 該後段部分所含之FET之閘極長度L與閘極寬度W小於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ·裝--------訂--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6- 561704 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（j 前段之FET之其等之值者，可使經FET之佔有面積變小， 而因晶片之小型化而謀求成本降低。 又，前述混合電路、中頻放大器及中頻濾波器係成串 聯’且著眼於多級聯接成其等所含之放大元件之任意位置 之ET日守為使在该feT所產生雜訊成分小於輸入信號所 含之雜訊成分，宜設定各自之FET之閘極長度與閘極寬度 者。藉使在任一 FET之閘極長度L與閘極寬度w小於該 FET之輸入號之雜訊成分，可減少全體之低頻雜音。 又，宜前述半導體基板上形成N型井，且於該1^型井 上形成有至少包含混合電路、中頻放大電路、中頻濾波器 及局部振盪器之構成零件者為佳。藉在N型井上形成其等 之構成零件，可防止雜訊電流透過在N型井與其之下面之 半導體基板間形成之pn接面而流動，可防止N型井上之 電路產生之雜音通過半導體基板而往其他零件潛洩。 又，宜於前述半導體基板上構成零件之周圍形成一護 環者。藉此，可更有效地防止在㈣井上形成之電路產生 之雜音通過半導體基板往其他零件潛沒。 又，前述護環係宜形成於由半導體基板表面至較1^型 井還=之位置者。藉形成N型井於較深位置，可除去越過 該護環而潛洩之低頻領域之1 / f雜音。 [發明之實施形態] 以下’就適用本發明之一實施型態之接收機詳細說明。 第1圖係顯示本實施型態之FM接收機之構造圖。第！ 圖所示之FM接收機係具有：形成為單一晶片零件1〇之高 本紙張尺度_中國國家標準（c5s)A4規格⑽χ 297公爱 1 ^ ·«裝--------訂----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}

I ϋ ϋ I #. d〇17〇4 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 頻放大電路Π、混合電路】？Α θ σσ 电路12局部振盪器13、中頻濾波 器14、16、中頻放大雷跋7 ^ 5、極限黾路17、FM檢波器 18、立體解調電路19而構成者。 措南頻放大電路11访士、系、風 & 大通過天線20接收之FM調變 波信號後，再將之與由局部振盪哭 I派盈為13輸出之局部振盪信號 混合後，而進行由高頻作觫分士 “ q 4乜琥彺中頻h號之轉換。例如，令 由高頻放大電路U輸出之調變波信號之載波頻率為fi， 由局部振盪器13輸出之局部振盪信號之頻率| f2，則由 混合電路12輸出具有fl 一 f2頻率之中頻信號。 中頻濾、波器14、16係設於中頻放大電路15之前段及 後段，且只由輸入之中頻信號中擷取預定之頻帶成分者。 中頻放大電路1 5係用以放大通過中頻濾波器i 4、i 6之一 部分中頻信號者。 極限電路17係以高增益放大輸入之中頻信號者。fm 檢波電路1 8係用以對由極限電路丨7之振幅一定之信號進 行FM檢波處理者。立體解調電路19係用以對由fm檢波 電路18輸出之FM檢波後之複合信號進行立體解調處理， 而產生L信號及r信號者。 前述本實施型態之單一晶片零件10係使用CM〇s製程 或MOS製程而於半導體基板上形成為一體者。在該半導 體基板上’除了僅有構成第1圖所示之單一晶片零件1〇 之各電路形成外，尚形成有各種類比電路或數位電路。由 於易於藉由CMOS製程或MOS製程形成各種CMOS零 件’因此例如為了設定接收頻率，可改變局部振盪器1 3 ^ ^--------^---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # 561704 五、發明說明（》 之振盪頻率之頻率合成器或顯示裝置與該控制電路μ ^ 成於同一半導體基板上。 且7 % 製程 或MOS製程形成之FET之特徵係為低頻雜音之嗶立 較大。因而，利用CM0S製程或M〇s製程而將第1圖隹二 不之單一晶片零件10形成於單一晶片上時，就其中所=之 放大元件之FET便成為Ι/f雜音之產生來源。且，I用 混合電路12將高頻之調變波信號轉換成低頻之中頻信號 時，位於該中頻信號之Ι/f雜音所佔比例會變高，;2 SN比之惡化而招致接收品質之劣化。 因此’構成本實施型態之接收機之單一晶片零件1〇係 使用為至少混合電路12、中頻濾波器14、16、中頻放大電 路15及局部振盪器丨3所含之放大元件之p通道型ρΕτ者。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 第2圖係顯示使用CMOS製程或MOS製程製造之FET 之4 g特性圖。检軸、縱軸係各別表示頻率、雜音位準者。 又。以實線所示之特性、點線所示之特性係各別表示p通 這型FET之雜音特性、n通道型FET之雜音特性者。如第 2圖所示’p通道型FET與n通道型fet相比，前者出現 於低頻領域之1 / f雜音較小。此是由於p通道型FET之 遷移率較小之故。 因而’由於藉使用p通道型FET以為放大元件，可減 少1 / f雜音自身，因而減少在單一晶片零件1 〇之低頻雜 音之產生’而可謀求在接收機全體之SN比之提高及信號 口口貝之改善。 本紙張尺度細巾賴家標準（CNS)A4規格（㈤χ 297公爱 ^61704 五 、發明說明（ /又，考慮到由前述單一晶片零件〗〇所含之混合電路12 後#又之中頻濾波裔丨6(或至極限電路丨7)時，著眼於其等 口私路所含之放大率超A 1之放大元件時，彳想到將數級 之放大元件等效地進行多級聯接。 弟3圖係顯示多級聯接之放大元件之概略圖。如第3 圖所不，η段之放大元件川—卜％—2、3G_n係多級 聯接。如前述，各放大元件3〇_ i等係藉p通道型fet而 構成者。 然而，一般而言，M0S型FET產生之雜音電壓乂係 可表示如下。 W((8kT(l+??)//(3gm) + KF/(2f CoxWLK，))Z\ f) 在此式’ k係、玻耳兹曼常數，T係絕對溫度，^係互導， =〇x係隔有閘極氧化膜之閘極與通道間之電容，W係間極 # 見度，L係閘極長度，ί係頻率，△ f係頻率f之頻帶寬。 kf係雜音參數，相當於1〇-20〜1〇-25之值。又，^【係預 定之參數。 在該式中，可知右邊第2項係表示Ι/f雜音者，與f 之倒數成比例，即頻率f愈低，則1/f雜音愈大。 又，由该式可知丨/ f雜音係也與FE丁之閘極寬度W之 倒數或閘極長度L之倒數成比例。第4圖係閘極寬度W與 閘極長度L之顯示圖，且係顯示於半導體基板之表面附近 FET全體之平面圖。 因而，可知將閘極寬度w或閘極長度[設定成較大值， 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 -10- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 561704 A7 -—____ B7 五、發明說明（分 亦可減少Ι/f雜音。但是，針對全部之FET，由於若使閘 極寬度W與閘極長度L變大，各FET顯示之面積會變大 而招致晶片面積的增加，因此宜只針對1 / f雜音減少之效 果較大的FET，將閘極寬度w與閘極長度L設定成預定值 者。 尤其是在將藉FET構成之放大元件30 — 1等多級聯接 時’由於在前段部分所含之放大元件產生之1 / f雜音係在 後段之放大元件中放大，因而為了減少全體之低頻雜音， 宜減少在前段部分所含之放大元件產生之1 / f雜音。另一 方面’由於在後段部分所含之放大元件產生之Ι/f雜音， 在更後段之放大元件放大的程度較少，因此有助於全體低 頻雜音之減少的比例也少。因而，藉將構成該後段部分所 含之放大元件之FET之閘極長度L與閘極寬度W小於前 段之FET之其等之值者，可使經FET之佔有面積變小，而 因晶片之小型化，可謀求成本降低。 或’著眼於構成第3圖所示之任意位置之放大元件之 FET時’亦可設定構成各自之放大元件之FET之閘極長度 L與閘極寬度W，俾使經該FET產生之雜音成分小於該 FET之輸入信號所含之雜音成分。藉使在構成任一放大元 件之FET產生之雜音成分小於該fet之輸入信號之雜音成 分’可減少全體之低頻雜音。 再者，本發明並不限定於前述實施型態者，在本發明 要旨之範圍内可行種種之變形實施。例如，在前述實施型 悲中’已針對FM接收機作說明，但是，即使係在am接 本紙張尺度細㈣目家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 - 561704 A7 B7

部 智 慧 局 員 工 消 費

I 收機或數據終端裝置等之各種接收機或發送機或通訊機， 也可適用本發明。又’為了進行正交解調，針對具有2崔 混合電路與1個局部«器與1個相移器之接收機也可这 用本發明。 、又，在前述實施型態中，就局部振盈信號之頻率與調變 波信號之載波頻率間之關係沒有特別提及，但是，Μ之 頻率差小於調變波信號之佔有頻帶寬時，由於與位：由混 合電路12輸出之中頻信號之直流成分相近之領域使用為 “虎頻帶’因此1/f雜音之影響會變得更大。因而，藉在 已進行如此㈣之接收機中適用本發明，可使雜音減少之 效果更大。 又，在前述實施型態中，具有至少混合電路12、中頻 放大電路15、中頻渡波器14、16及局部振盈器13之構成 零件於半導體基板上形成為_體時，藉其等之構成零件形 成於N型井上’可防止通過半導體基板而由其等之構成零 件往其他電路之雜音潛沒。 第5圖係顯示在n型并卜花；& 1开上形成構成零件時之概略構造 之平面圖。又’第6圖係第5圖所示者之截面圖。在第5 圖所示之構造中，包含至少混合電路12、中頻放大電路1 5、中頻濾、波器14、1 6及片部、、具口口 及局邛振盪器13之構成零件4() 所含之多級聯接之放大元件係使用p通道型fet而構成 時，該構成零件40係形成於N型井52上者。 由於在N型井52與？型半導體基板間有一 pN接面形 成’N型井52之電位高於半導體基板5〇時，由n型井” 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公髮·

"7 . 9 Μ--------t--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -12 704 704 6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5

五、 發明說明（1() 流向半導體基板50之電流係於該ρΝ接面切斷者。因此， 可防：在形成於Ν型井52上之構成零件4〇產生之雜音通 過半導體基板50而往其他電路潛沒。 又，如第6圖所示，在半導奸美 V體基板5〇之表面附近，包 圍Ν型井52之周圍領域形成有一罐 ^ 叹％ 54。該護環54係於 Ν型領域形成Ρ型半導體基板5〇之—部分者。由於藉護環 54與半導體基板5G形成⑽層，因而可有㈣止在㈣ Ν型井52上形成之構成零件4〇妄& + μ 士 风7仵40產生之雜音通過半導體基 板50之表面附近而潛洩於其他電路。 特別是，該護環54係宜形成在到達較半導體基板5〇 更深層之領域，例如到達至較N型井52還深之處者。藉 此:在位於N型井52上形成之構成零件4〇產生之雜音^ 過遵環54之下側（半導體基板5〇之内部）而往其他電路潛 洩時，可防止更低頻成分之潛洩。 [產業上可利用性] 如上所述，根據本發明，就放大元件而言，由於使用 遷移率小之p通道型FET，可減少1/f雜音自身，因而即 使至少混合電路、中頻放大電路、中頻濾波器及局部振盛 器係藉CMOS製程或MOS製程而一體形成於半導體基板 上時’也可減少在其等產生之低頻雜音。 [圖式之簡單說明] 第1圖係一實施型態之FM接收機之構造圖。 第2圖係顯示使用CMOS製程或MOS製程製造之FET 雜音之特性圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -13- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 561704 Α7 Β7 五、發明說明（ii) 第3圖係顯示多級聯接之放大元件之概略圖。 第4圖係FET之閘極寬度W與閘極長度L之顯示圖。 第5圖係形成構成零件於N型井上時顯示概略構造之 平面圖。 第6圖係在第5圖所示之構造之截面圖。 [元件標號對照] 10.. .單一晶片零件 11.. .南頻放大電路 12…混合電路 13.. .局部振盪器 14，16…中頻濾波器 15.. .中頻放大電路 17…極限電路 18.. .FM檢波電路 19.. .立體解調電路 20…天線 30 — 1,30 — 2,30 — η·.·放大元件 40.. .構成零件 5 0...半導體基板 52…Ν型井 54…護環 W...閘極寬度 L...閘極長度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -14-

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1. 2. 3. 一種接收機，係具有· 一高頻放大電路，^ m 信號放大者； 仙以將透過天線接收之調變波 一局部振盪器，係 -混合電路，係用、 定之局部振盪信號者; 調變波信號與由前迷一述高頻放大電路放大之 混合後再加以輪I:局部輸輪出之局部《信號 一中頻放大電路李 之中頻信號者；及 放大“述混合電路輸出 波器’係用以選擇性輪出前述中頻信號者； ㈣Λ 心合電路、前述中頻放大電路、前述 製程而於半導體==係一製程或_ 板上形成為一體，同時使用ρ通道型 FET而形成其等中所含之放大元件者。 如申請:利範圍第1項之接收機，其中該中頻遽波器 係擷取前述調變波信號與前述局部振盪信號間之差成 分以為前述中頻信號者。 如申請專利範圍第！項之接收機，其中前述局部振廬 信號之頻率與前述調變波信號之載波頻率間之差係小 於前述調變波信號之佔有頻帶寬者。 如申請專利範圍第！項之接收機，其中前述混合電路、 月述中頻放大器及前述中頻濾波器係串聯，且著眼於 多級聯接成其等所含之前述放大元件之前述FET時， 係將配置於前段之前述FET之間極長度L及閘極寬度 4· 561704 A8 B8 C8 ----—D8_ 六、申請專利範圍 ^~ w设定成大於配置於後段之前述FET之閘極寬度L及 閘極寬度W之值者。 5·如申請專利範圍第丨項之接收機，其中前述混合電路、 前述中頻放大器及前述中頻濾波器係串聯，且著眼於 夕、.及耳外接為其等所|之前述放A元件之任意位置之前 述FET柃，係设定各自之前述FET閘極長度乙與閘極 寬度w，以使經由該FET而產生之雜訊成分小於輸入 信號所含之雜訊成分者。 6.如申請專利範圍第i項之接收機，其中該半導體基板 上形成N型彳，且於該1^型井上形成有至少包含前述 混合電路、前述中頻放大電路、前述中頻滤波器及前 述局部振盪器之構成零件者。 7·如申請專利範圍第6項之FET接收機，其中前述半導 體基板上於前述構成零件之周目幵）成有-護環者。 8·如申料利範圍第7項之接收機，其中該護環係形成 於由刖述半導體基板表面至較前述^^型井還深之位置 者0

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