[发明专利]振荡器复合电路、半导体装置以及电流再利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种振荡器，尤其涉及适用于频率合成器等的情况下适合实现低功耗化的振荡器复合电路、半导体装置以及电流再利用方法。

背景技术

在用于通信设备、便携式电话终端等的高频集成电路中，需要利用本机振荡器(Local Oscillator)产生载波信号，并且使用锁相环(Phase Locked Loop：缩写为“PLL”)来固定(Lock)载波信号的频率和相位。

作为实现上述目的的结构，例如，如图10所示，根据频率控制电压来改变振荡频率的电压控制振荡器(Voltage Controlled Oscillator：缩写为“VCO”)10的输出信号经由缓冲放大器50供给至分频器20和混频器60。图10是示意地示出产生本机振荡信号并将其供给至混频器的典型的高频集成电路的结构的一个示例的图。从缓冲放大器50供给至混频器60的信号是本机振荡信号。利用基准信号和相位比较器(Phase Detector：缩写为“PD”)检测分频器20的输出的相位差，利用电荷泵(Charge Pump：缩写为“CP”)根据相位检测结果对电容进行充放电，利用环路滤波器(低通滤波器LPF)平滑电荷泵(CP)的输出电压，从而作为频率控制电压供给至VCO10。在图10所示的示例中，电压控制振荡器10包括L、C并联共振电路和在L、C并联共振电路与地之间连接的VCO交叉对120(源极连接至地，栅极和漏极交叉连接的晶体管对)，共振电路的电感器111的中点连接至电源，频率控制电压供给至在共振电路的输出之间串联连接的电容(Varactor Diode：可变电容元件)112a、112b的连接点。此外，在图10中，将作为PLL的构成要素的PD、CP和LPF统一设为标号40(PLL的要素)，由VCO10、缓冲放大器50、分频器20、PD·CP·LPF 40构成PLL。

在该结构中，为了使电压控制振荡器10、分频器20和混频器60进行动作，需要给这些器件提供各自的直流供给电流。另外，由于是高频动作，这些电路在整个集成电路中消耗较多的电力。

另一方面，在便携式电话终端等的移动通信设备中，为了延长待机时间，要求实现发送/接收电路的低功耗化。

作为低功耗化的手段，虽然有在低电压下进行动作及减小各功能块的电流等各种方法，但提出了功能块电流再利用的方案。例如，专利文献1(日本特表2002-529949号公报)中公开了如下的方案：如图11所示，在交叉对(M1、M2)连接至振荡器(电容C(可变电容)与电感器L和电阻R的串联电路并联连接而成的并联共振电路(当R较小时，共振频率))的结构的输出级，连接吉尔伯特单元结构的混频器(由晶体管对(M7、M8)、(M3、M4)、(M5、M6)构成的吉尔伯特乘法器)，通过与混频器共用振荡器的电流来再利用电流。此外，图11是引用专利文献1的图5的图。在图11中，交叉对晶体管M1、M2的连接的源极连接至nMOS晶体管30(电流源)的漏极，nMOS晶体管30的源极连接至地，并构成电流镜的输出。nMOS晶体管30的栅极连接至构成电流镜的输入的nMOS晶体管32的栅极和漏极，晶体管32的漏极连接至电流源34，源极与晶体管30的源极连接并接地。在图11中，振荡器的供给端子配置成传送本机振荡器信号电流和直流供给电流，混频器供给端子与上述振荡器供给端子连接来从所述振荡器供给端子接收直流供给电流和本机振荡器的交流电流。

在这种堆叠结构中，一方面振荡器的振荡信号以交流电流的形式输入至混频器，另一方面还输入直流的供给电流，振荡器的直流供给电流共用混频器的直流供给电流，因此，从电路整体上看来，省去了混频器的电流，实现了低功耗化。

专利文献1：日本特表2002-529949号公报

下面给出现有技术的分析。

在图11所示的现有技术的情况下，由于混频器(吉尔伯特乘法器)与振荡器直接连接，因此混频器和振荡器之间的隔离变差。例如，当对混频器输入强干扰信号(干扰波)输入时，有时该干扰信号还到达振荡器的共振电路，在振荡器中引发牵引(pulling：由干扰信号引起的VCO的频率偏移)及推移(pushing：当VCO的电源电压过度地变化时在振荡频率上发生的变化)效应，从而振荡器的动作变得不稳定。

发明内容