[發明專利]振蕩器復合電路、半導體裝置以及電流再利用方法

無效

• 申請號: 201010621680.0
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102111110A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 王建欽
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H03D7/14
• 分類號: H03D7/14
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 關兆輝;穆德駿

技術領域

本發明涉及一種振蕩器，尤其涉及適用于頻率合成器等的情況下適合實現低功耗化的振蕩器復合電路、半導體裝置以及電流再利用方法。

背景技術

在用于通信設備、便攜式電話終端等的高頻集成電路中，需要利用本機振蕩器(Local?Oscillator)產生載波信號，并且使用鎖相環(Phase?Locked?Loop：縮寫為“PLL”)來固定(Lock)載波信號的頻率和相位。

作為實現上述目的的結構，例如，如圖10所示，根據頻率控制電壓來改變振蕩頻率的電壓控制振蕩器(Voltage?Controlled?Oscillator：縮寫為“VCO”)10的輸出信號經由緩沖放大器50供給至分頻器20和混頻器60。圖10是示意地示出產生本機振蕩信號并將其供給至混頻器的典型的高頻集成電路的結構的一個示例的圖。從緩沖放大器50供給至混頻器60的信號是本機振蕩信號。利用基準信號和相位比較器(Phase?Detector：縮寫為“PD”)檢測分頻器20的輸出的相位差，利用電荷泵(Charge?Pump：縮寫為“CP”)根據相位檢測結果對電容進行充放電，利用環路濾波器(低通濾波器LPF)平滑電荷泵(CP)的輸出電壓，從而作為頻率控制電壓供給至VCO10。在圖10所示的示例中，電壓控制振蕩器10包括L、C并聯共振電路和在L、C并聯共振電路與地之間連接的VCO交叉對120(源極連接至地，柵極和漏極交叉連接的晶體管對)，共振電路的電感器111的中點連接至電源，頻率控制電壓供給至在共振電路的輸出之間串聯連接的電容(Varactor?Diode：可變電容元件)112a、112b的連接點。此外，在圖10中，將作為PLL的構成要素的PD、CP和LPF統一設為標號40(PLL的要素)，由VCO10、緩沖放大器50、分頻器20、PD·CP·LPF?40構成PLL。

在該結構中，為了使電壓控制振蕩器10、分頻器20和混頻器60進行動作，需要給這些器件提供各自的直流供給電流。另外，由于是高頻動作，這些電路在整個集成電路中消耗較多的電力。

另一方面，在便攜式電話終端等的移動通信設備中，為了延長待機時間，要求實現發送/接收電路的低功耗化。

作為低功耗化的手段，雖然有在低電壓下進行動作及減小各功能塊的電流等各種方法，但提出了功能塊電流再利用的方案。例如，專利文獻1(日本特表2002-529949號公報)中公開了如下的方案：如圖11所示，在交叉對(M1、M2)連接至振蕩器(電容C(可變電容)與電感器L和電阻R的串聯電路并聯連接而成的并聯共振電路(當R較小時，共振頻率))的結構的輸出級，連接吉爾伯特單元結構的混頻器(由晶體管對(M7、M8)、(M3、M4)、(M5、M6)構成的吉爾伯特乘法器)，通過與混頻器共用振蕩器的電流來再利用電流。此外，圖11是引用專利文獻1的圖5的圖。在圖11中，交叉對晶體管M1、M2的連接的源極連接至nMOS晶體管30(電流源)的漏極，nMOS晶體管30的源極連接至地，并構成電流鏡的輸出。nMOS晶體管30的柵極連接至構成電流鏡的輸入的nMOS晶體管32的柵極和漏極，晶體管32的漏極連接至電流源34，源極與晶體管30的源極連接并接地。在圖11中，振蕩器的供給端子配置成傳送本機振蕩器信號電流和直流供給電流，混頻器供給端子與上述振蕩器供給端子連接來從所述振蕩器供給端子接收直流供給電流和本機振蕩器的交流電流。

在這種堆疊結構中，一方面振蕩器的振蕩信號以交流電流的形式輸入至混頻器，另一方面還輸入直流的供給電流，振蕩器的直流供給電流共用混頻器的直流供給電流，因此，從電路整體上看來，省去了混頻器的電流，實現了低功耗化。

專利文獻1：日本特表2002-529949號公報

下面給出現有技術的分析。

在圖11所示的現有技術的情況下，由于混頻器(吉爾伯特乘法器)與振蕩器直接連接，因此混頻器和振蕩器之間的隔離變差。例如，當對混頻器輸入強干擾信號(干擾波)輸入時，有時該干擾信號還到達振蕩器的共振電路，在振蕩器中引發牽引(pulling：由干擾信號引起的VCO的頻率偏移)及推移(pushing：當VCO的電源電壓過度地變化時在振蕩頻率上發生的變化)效應，從而振蕩器的動作變得不穩定。

發明內容