(57)【要約】【課題】アナログ回路の回路特性を切り替えて、その特性が所定の範囲内に入るように調整することができる半導体集積回路において、調整の精度を下げることなく調整時間を短縮し、低消費電力を実現する。【解決手段】アナログ回路１の調整動作の終了後に、調整した結果である特性切替信号と、そのときの所望特性信号とを記憶回路４に記憶する。同じ所望特性信号で再びアナログ回路１の調整動作を行うときは、記憶回路４に記憶された前回の特性切替信号を初期値として設定してから調整動作を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ回路の特性を検出する特性検出手段と、
前記アナログ回路の回路定数を変化させて前記特性が所定の範囲内に入るように調整する調整手段と、
調整動作の終了後に前記調整手段の調整結果と調整時の所望特性とを記録する記憶回路とを備え、
２回目以降の調整動作において前記記憶回路に記録されている同じ所望特性での前回の調整結果を初期値として、前記調整手段にて調整動作を開始することを特徴とする半導体集積回路。
【請求項２】
複数の周波数帯で発振可能で、かつ制御電圧端子に印加される電圧に応じた周波数の信号を発振する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力の周波数を分周した信号を出力する第１の分周器と、基準信号の周波数を分周する第２の分周器と、前記第１の分周器の出力信号と前記第２の分周器の出力信号との位相を比較してその位相差を出力する位相比較器と、前記位相比較器の出力信号をループフィルタを介して前記電圧制御発振器の制御電圧端子に出力するチャージポンプとを備えた、前記アナログ回路としての周波数シンセサイザと、
前記特性検出手段により、前記第１の分周器の出力信号と前記第２の分周器の出力信号との周波数誤差を検出する前記特性検出手段と、
その検出結果に応じて前記電圧制御発振器の発振周波数帯を切り替える前記調整手段と、
前記調整手段の動作時に、前記電圧制御発振器の制御電圧端子に任意の電圧を印加し、前記チャージポンプの出力信号をハイ・インピーダンス状態にするバイアス制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路。
【請求項３】
２回目以降の調整動作の結果が、前記記憶回路にある前回の調整結果を比較して、所定値以上に異なる場合は前記記憶回路の調整結果を更新し、前記所定値以下であれば更新しないことを特徴とする請求項１または２記載の半導体集積回路。
【請求項４】
半導体集積回路の温度と電源電圧との少なくともいずれか一方を検出する状態検出器を備え、
調整動作の終了後に前記調整手段の調整結果と調整時の所望特性と前記状態検出器の検出結果とを前記記憶回路に記憶し、
２回目以降の調整動作において前記記憶回路にある同じ所望特性と同じ温度と同じ電源電圧での前回の調整結果を初期値として調整動作を開始することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の半導体集積回路。
【請求項５】
調整動作時に同じ所望特性と同じ温度と同じ電源電圧で前回の調整結果が記憶されていないとき、前記記憶回路に記憶されている情報の中から演算して初期値を決定する演算回路を備えたことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の半導体集積回路。
【請求項６】
前記演算回路は、前記記憶回路に記憶されている調整結果の中から所望特性または温度または電源電圧の全てまたはいずれかが近い条件で複数の調整結果の平均値を演算して初期値とすることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の半導体集積回路。
【請求項７】
前記演算回路は、前記記憶回路に記憶されている調整結果の中からひとつを選択し、調整時と記憶されている前回の調整結果における所望特性または温度または電源電圧の全てまたはいずれかの差分によって所定の値を増減する演算を行い、その結果を初期値とすることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の半導体集積回路。
【請求項８】
前記記憶回路は、不揮発性でかつ書き換え可能な記憶回路であることを特徴とする請求項１〜７に記載の半導体集積回路。
【請求項９】
製造途中または出荷前に調整動作を行い、前記記憶回路に調整結果が記憶された状態で出荷されることを特徴とする請求項８に記載の半導体集積回路
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ回路の特性を検出し、その特性が所定の範囲内に入るように調整することのできる半導体集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話など小型携帯機器がますます普及し、さらなる機器の小型化や長時間駆動させるために低消費電力化が要求されている。これらの要求に対し、半導体集積回路の役割は、ますます重要度を増してきている。
【０００３】
一方、半導体集積回路は、製造上の理由から素子の特性がばらつくため、形成されるアナログ回路の特性がばらついてしまう。また、集積回路が使用される温度や供給される電源電圧によってもアナログ回路特性が変化する。また、経時変化によってアナログ回路特性は変化する。さらに、半導体集積回路の製造時における検査と、セットで実際に使用するとき、電源のノイズ特性が異なることによってアナログ回路特性が変化する。
【０００４】
このように、さまざまな理由により変化するアナログ回路の特性に関して、要求されるスペックを満たすために、それらを調整する機能を備えた半導体集積回路がある。
【０００５】
このような半導体集積回路としては、例えば特許文献１に記載されているような、アナログ回路と、このアナログ回路の特性を検出する特性検出回路と、アナログ回路の回路定数を調整して特性が所望の範囲内に入るように調整する調整回路とが備えられた構成のものがある。
【０００６】
特許文献１に示される半導体集積回路は、複数の周波数帯で発振可能な電圧制御型発振器（ＶＣＯ）を有する周波数シンセサイザにおいて、所望の発振周波数で位相ロックが可能な周波数帯を選択し、ＶＣＯの回路定数を調整するものである。
【０００７】
そして、図５に示すフローチャートのように、外部から与えられた所望の周波数信号に対して、まず所定の初期値の発振周波数帯でＶＣＯを発振させる（Ｓ１）。ＶＣＯの制御電圧端子に一定の電圧Ｖ１を与え、特性検出回路は基準信号ｆｒｅｆと、ＶＣＯ出力の分周信号である比較信号ｆｄｉｖの時間差を検出することによってＶＣＯの発振周波数特性を検出する（Ｓ２）。検出された発振周波数特性が所定値以内であれば、その発振周波数帯で所望周波数が発振可能と判断される（Ｓ３のｙｅｓ）。しかし、所望周波数で発振できないと判断されたならば（Ｓ３のｎｏ）、調整回路はＶＣＯの回路定数を変更し、周波数帯を切り替えて（Ｓ４）、再度、ＶＣＯの発振周波数特性を検出する。そして発振周波数が所定値以内になるまで、発振周波数帯の切り替えと発振周波数特性の検出を繰り返す（Ｓ２〜Ｓ４）。
【特許文献１】特開２００１−３３９３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記従来の半導体集積回路のような調整方法においては、特性検出動作一回あたりに要する時間に、アナログ回路の回路定数を切り替えた回数を乗算した時間が、調整動作時間となる。調整動作中はアナログ回路の本来の動作をしていないため、それだけ回路の消費電力は増大するという問題がある。
【０００９】
さらに、特許文献１に示されるような周波数シンセサイザでは、周波数帯の調整時間が位相ロックまでに必要な時間として加算される。このためロックアップタイムのスペックを満たすことが、ますます困難になってくる。
【００１０】
特性検出の精度を下げることは、調整動作時間の短縮に有効ではあるが、アナログ回路の特性が要求される性能を満たさないという不具合が発生する。特許文献１に示されるような周波数シンセサイザでは、選択された周波数帯で位相ロックができないということが起こり得るという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、アナログ回路特性の調整でその精度を下げることなく、短時間で調整動作を終了することにより、回路特性がよく低消費電力化を図ることができ、また、複数の周波数帯で発振可能なＶＣＯ周波数シンセサイザに適用することにより、高速にロック可能で低消費電力化を図ることができる半導体集積回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明に係る半導体集積回路は、アナログ回路の特性を検出する特性検出手段と、前記アナログ回路の回路定数を変化させて前記特性が所定の範囲内に入るように調整する調整手段と、調整動作の終了後に前記調整手段の調整結果と調整時の所望特性とを記録する記憶回路とを備え、２回目以降の調整動作において前記記憶回路に記録されている同じ所望特性での前回の調整結果を初期値として、前記調整手段にて調整動作を開始するものである。この構成によって、調整動作の精度を下げることなく、かつ短時間で調整動作を終了することができるために、回路特性がよく低消費電力の半導体集積回路を提供することができる。
【００１３】
また、本発明を複数の周波数帯で発振可能なＶＣＯ周波数シンセサイザに適用することにより、高速にロック可能な周波数シンセサイザを提供することができる。
【００１４】
また、調整動作時に状態検出器により温度と電源電圧の情報を得て、前記記憶回路に調整結果と所望特性と併せて記録しておくことにより、再び調整動作を行うときは、同じ所望特性・温度条件・電源電圧条件で記憶されている前回の調整結果を初期値として調整動作を開始することによって、より回路特性がよく低消費電力の半導体集積回路を提供することができる。
【００１５】
また、前記記憶回路に同じ所望特性，温度条件，電源電圧条件における調整結果が記憶されていないときは、それに近い条件で存在する前回の調整結果から初期値を演算することにより、より回路特性がよく低消費電力の半導体集積回路を提供することができる。
【００１６】
また、２回目以降の調整動作の結果が、前記記憶回路にある前回の調整結果と比較して所定値以上に異なる場合は、前記記憶回路の調整結果を更新し、前記所定値以下であれば更新しないようにすることにより、より低消費電力の半導体集積回路を提供することができる。
【００１７】
また、前記記憶回路に書き換え可能な不揮発性の記憶回路を用いて、半導体集積回路の製品出荷前に適切な条件で調整動作を行うことにより、ユーザは使用開始時から回路特性がよく低消費電力の半導体集積回路を利用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の半導体集積回路によれば、一度行った調整動作の調整結果と調整時の条件を記憶することにより、再び同じ条件で調整動作を行うときは、高速で調整動作を終了することができるため、回路特性がよく低消費電力化を実現することができる。
【００１９】
また、本発明を複数の周波数帯で発振可能なＶＣＯ周波数シンセサイザに適用することにより、高速にロック可能であり、かつ低消費電力の周波数シンセサイザを実現することができる。
【００２０】
さらに、半導体集積回路の製品出荷前に調整動作を行うことにより、ユーザは使用開始時から高速で調整動作が可能なため、回路特性がよく低消費電力の半導体集積回路を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施形態を説明するための半導体集積回路の構成を示すブロック図であり、１はアナログ回路、２は特性検出手段、３は調整手段、４は記憶回路、５は状態検出器、６は演算回路である。
【００２３】
図２は本実施形態を複数の周波数帯で発振可能な電圧制御型発振器（ＶＣＯ）を有する周波数シンセサイザである半導体集積回路に適用した場合のシステム構成例を示すブロック図であり、１１は複数の周波数帯で発振可能なＶＣＯ、１２はプリスケーラ、１３はカウンタ、１４は温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）、１５は基準分周器、１６は位相比較器、１７はチャージポンプ、１８はループフィルタ、１９はスイッチであって、前記アナログ回路１を構成している。
【００２４】
また、２１はカウンタ、２２はカウンタ、２３は時間差検出手段、２４は時間差判定手段、２５スイッチ切替手段であって、前記特性検出手段２を構成している。
【００２５】
図２に示す周波数シンセサイザにおいて、特性検出手段２はＶＣＯ１１の発振周波数を検出する周波数検出手段であり、調整手段３は、所望の周波数で発振できるように、発振周波数が所定の範囲内になるような周波数帯を選択して切り替える周波数帯切替手段３１である。
【００２６】
次に、前記構成の本実施形態の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。
【００２７】
（第１の段階）
調整動作の第１段階として、調整時における温度と電源電圧を状態検出器５で検出する（Ｓ１１）。
【００２８】
まず、ある温度ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜・・・＜ｔｋに対し、電源電圧領域Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，・・・，Ｔｋを一例として次のように定義する。
【００２９】
Ｔ１  ＜  ｔ１
ｔ１  ≦  Ｔ２  ＜  ｔ２
・・・・・
ｔｋ−２  ≦  Ｔｋ−１  ＜  Ｔｋ−１
ｔｋ  ≦  Ｔｋ  
なお、不等号につけられた等号はすべての温度がただひとつの温度領域に含まれるように適切に選択すればよい。
【００３０】
同様に、ある電源電圧ｖ１＜ｖ２＜ｖ３＜・・・＜ｖｌに対し、電圧領域Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，・・・，Ｖｌを一例として次のように定義する。
【００３１】
Ｖ１  ＜  ｖ１
ｖ１  ≦  Ｔ２  ＜  ｔ２
・・・・・
ｖｌ−２  ≦  Ｖｌ−１  ＜  ｖｌ−１
ｖｌ  ≦  Ｖｌ  
なお、不等号につけられた等号は、全ての電源電圧がただひとつの領域に含まれるように適切に選択すればよい。
【００３２】
そして、先ほどの状態検出器の結果から調整時の温度Ｔが温度領域Ｔａにあるという温度領域信号と、電源電圧ＶがＶｂにあるという電源電圧領域信号を出力する。
【００３３】
ＶＣＯ１１が温度によって周波数特性がほとんど変わらないならば、状態検出器５の温度検出機能を省略することができる。このときはｋ＝１とし、常に温度領域信号はＴ１を出力しているとみなすことによって以下の説明と同様に成り立つ。
【００３４】
同じく、ＶＣＯ１１が電源電圧によって周波数特性がほとんど変わらないならば、状態検出器５の電源電圧検出機能を省略することができ、ｌ＝１として常に電源電圧領域信号はＶ１を出力しているとみなすことができる。
【００３５】
（第２段階）
第２段階では、周波数調整動作における周波数帯の初期値を演算して設定を行う。
【００３６】
まず、第１段階で得られた温度領域信号と電源電圧領域信号と所望周波数信号とから、それに対応する前回の調整結果である周波数帯を記憶回路４から読み出す。前回の調整結果が存在すれば（Ｓ１２のｙｅｓ）、その周波数帯を第３段階における調整動作の初期値とする（Ｓ１３）。
【００３７】
後述するが、記憶回路４には、以前に同じ温度範囲，電源電圧範囲において、所望の発振周波数で発振可能なように調整された結果である周波数帯が記憶されている。しかし、当然ながら初めての条件で調整するときは、前回の調整結果はない（Ｓ１２のｎｏ）。そのときは次のようにして（Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２０）、初期値を演算回路６で演算して求める。
【００３８】
すなわち、第１段階で得られた温度範囲がＴａ、電源電圧範囲がＶｂ、所望の発振周波数がｆｃとする。これらの条件に対して、近い条件での調整結果を記憶回路４から読み出す。例えば温度範囲がＴａ、電源電圧範囲がＶｂで、所望の発振周波数がｆｃ＋１のときの調整結果である周波数帯を読み出す。近い条件であるので、今回の条件と近い周波数帯が得られる。もし、この条件での調整結果も存在しないならば、別の条件で今回の調整条件に近い条件での調整結果を探す。そして読み出した近い条件での調整結果から、今回の条件での調整結果を条件の違いから演算して初期値を求める（Ｓ１９）。
【００３９】
演算方法の例を以下に２つ挙げる。第１の方法は、近い条件での調整結果を複数集めて平均値を取る方法である。具体的に説明すると、記憶回路４に記憶されている前回の調整結果が、温度範囲Ｔａ，電圧範囲Ｖｂ，所望の周波数ｆｃ＋１においてＳＷ（ａ，ｂ，ｃ＋１）、温度範囲Ｔａ，電圧範囲Ｖｂ，所望の周波数ｆｃ−１においてＳＷ（ａ，ｂ，ｃ−１）のとき、今回の温度範囲Ｔａ，電圧範囲Ｖｂ，所望の周波数がｆｃの初期値は｛  ＳＷ（ａ，ｂ，ｃ＋１）  ＋  ＳＷ（ａ，ｂ，ｃ−１）｝／２とする。
【００４０】
また第２の方法は、条件差に対応した所定の値を一律に加減算する方法である。具体的に説明すると、温度範囲がひとつ異なるごとにΔＴを、また電源電圧範囲がひとつ異なるごとにΔＶを、また所望の発振周波数がひとつ異なるごとにΔｆをそれぞれ加減算する。記憶回路４に記憶されている前回の調整結果が、温度範囲Ｔａ−１，電圧範囲Ｖｂ−１，所望の周波数ｆｃ−１においてＳＷ（ａ−１，ｂ−１，ｃ＋１）であったとき、今回の温度範囲Ｔａ，電圧範囲Ｖｂ，所望の周波数がｆｃの初期値は｛ＳＷ（ａ−１，ｂ−１，ｃ＋１）  ＋ΔＴ＋ΔＶ−Δｆ｝とする。
【００４１】
なお、まったく記憶回路４に記録された情報が存在しないとき、あるいは十分に近い条件での記録が存在しないときは規定の値を初期値とする（Ｓ２０）。
【００４２】
このようにして求められた初期値の周波数帯をＶＣＯ１１に設定する（Ｓ１４）。
【００４３】
（第３段階）
第３段階では、まず第２段階で設定された初期値でＶＣＯ１１の周波数特性を検出する（Ｓ１５）。すなわち、ＳＷ１９を切り替えてＶＣＯ１１に一定の電圧Ｖ１を与えた状態で、特性検出手段２を用いて発振周波数を検出する。それが所定の範囲内であり、所望周波数でロック可能な周波数帯であるかを判断する（Ｓ１６）。もし所定の範囲外であれば（Ｓ１６のｎｏ）、特性検出結果に応じて周波数帯を切り替えた（Ｓ２１）後に、再び特性検出（Ｓ１５）を行う。この動作を周波数特性が所定の範囲内に入るまで繰り返すことで、その周波数帯で所望周波数が発振可能と判断して第４段階へと移る。
【００４４】
第２段階において、今回の調整条件における前回の調整結果があり、その値を初期値として設定されていたときは、部品の経時変化などの特別な環境変化がない限り、特性検出結果は所定の範囲内に収まり（Ｓ１６のｙｅｓ）、特性切り替え動作（Ｓ２１）は一度も行わずに第４段階へと移ることができる。よって、高速の調整動作が実現でき、したがって、低消費電力の半導体集積回路が得られる。
【００４５】
特許文献１における周波数シンセサイザにおいては、ＶＣＯ１１の周波数特性を検出するための時間がロックアップタイムに加算されるが、本実施形態では、特性検出精度を低下させることなく短時間で周波数帯の調整動作を終了することができるので、高速にロック可能な周波数シンセサイザを提供することができる。
【００４６】
（第４段階）
第４段階において、第３段階における調整動作の結果と温度範囲情報，電源電圧情報，所望周波数の情報を記憶回路４に記憶する。繰り返しの説明になるが、記憶する情報は実際に調整した結果と、そのときの温度，電源電圧，所望周波数の情報であるので、再び同じ条件で調整するときは、特別な環境変化がない限り同じ調整結果となる。
【００４７】
そこで同じ条件で２回目以降の調整動作の結果は、既に記憶回路４にある同じ条件での前回の調整結果との差が所定の範囲内であれば（Ｓ１７のｙｅｓ）、更新することなく一連の調整動作を終了する。このように動作することにより、記憶回路４の情報書き換えに要する電力を減らし、さらなる低消費電力化を実現できる。また、記憶回路４の書き換え回数が有限であったときは、２次的な効果として書き換え回数の減少により長寿命が実現できる。
【００４８】
経時変化や特別な環境変化が起こったことにより、すでに記憶回路４にある同じ条件における前回の調整結果との差が所定の値以上であれば（Ｓ１７のｎｏ）、記憶情報を更新して（Ｓ２２）、調整動作を終了する。
【００４９】
図４は、これまでに説明した動作で調整動作を行う本実施形態の半導体集積回路において、記憶回路４に不揮発性で書き換え可能なものを用いることにより、さらに好適となる製品出荷までのフローを示すフローチャートである。
【００５０】
なお、不揮発性で書き換え可能な記憶回路としては、ＥＥＰＲＯＭ，ＦＬＡＳＨ，ＦｅＲＡＭなどがあるが、比較的書き換え回数の多いＦｅＲＡＭを用いることが好適である。
【００５１】
図４において、まずウェハ上に集積回路を形成する拡散工程（Ｓ３０）を行い、その後、形成された集積回路を検査する拡散後検査工程（Ｓ３１）を行う。その後、検査に合格した集積回路は図３にて説明した一連の調整動作（Ｓ３２）を行う。
【００５２】
そして、ウェハ上の集積回路は切断されて個別のパッケージに組み立てる組立工程（Ｓ３３）を経て、組立後検査（Ｓ３４）を行う。その後、検査に合格した集積回路は再び図３にて説明した一連の調整動作（Ｓ３５）を行い、出荷する。
【００５３】
このように各工程における検査後に、本実施形態における一連の調整動作を行うことにより、出荷時には少なくとも一つ以上の調整結果が記憶回路４に記録される。さらに、ステップ（Ｓ３２，Ｓ３５）における調整動作において、温度，電源電圧，所望周波数信号を適切に選択することにより、十分に高速な調整動作が可能な記録を記憶回路４に行うことができる。
【００５４】
不揮発性の記憶回路を用いることにより、十分な量の調整結果を記憶回路４に記録した状態で出荷することができる。よって、ユーザは使用開始時から高速で調整動作が可能なため、回路特性がよく低消費電力の半導体集積回路を得ることができる。
【００５５】
以上の説明において特定の構成からなる実施形態を参照して説明を行ったが、その説明は本発明の応用の一例に過ぎず、本例に限定されない。例えば前記実施形態は、複数の周波数帯で発振可能なＶＣＯを備え、周波数帯を調整することのできる周波数シンセサイザについて説明しているが、その他の回路で調整回路を有する半導体集積回路においても同様にして高速に調整動作を行うことができる。
【００５６】
また、図４に示したフローチャートにおいても、特定順序のステップで説明されているが、このようなステップの順序は一般に変更することができ、ステップによってはフローから省略することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、アナログ回路の特性を検出し、その特性が所定の範囲内に入るように調整する半導体集積回路に適用され、特に、アナログ回路特性の調整でその精度を下げることなく、かつ短時間で調整動作を終了し、回路特性が良好で低消費電力化を図ること、あるいは複数の周波数帯で発振可能なＶＣＯ周波数シンセサイザに適用することにより、高速にロック可能で低消費電力化を図ることが要求される半導体集積回路に実施して有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態を説明するための半導体集積回路の構成を示すブロック図
【図２】本実施形態を複数の周波数帯で発振可能なＶＣＯを有する周波数シンセサイザに適用した場合のシステム構成例を示すブロック図
【図３】本実施形態における調整動作に係るフローチャート
【図４】本実施形態における製品出荷までのフローを示すフローチャート
【図５】従来のアナログ回路の調整機能を備えた半導体集積回路における調整動作のフローチャート
【符号の説明】
【００５９】
１  アナログ回路
２  特性検出手段
３  調整手段
４  記憶回路
５  状態検出器
６  演算回路
１１  複数の周波数帯で発振可能なＶＣＯ
１２  プリスケーラ
１３  カウンタ
１４  ＴＣＸＯ（温度補償水晶発振器）
１５  基準分周器
１６  位相比較器
１７  チャージポンプ
１８  ループフィルタ
１９  スイッチ
３１  カウンタ
２２  カウンタ
２３  時間差検出手段
２４  時間差判定手段
２５  スイッチ切替手段
３１  周波数帯切替手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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