(57)【要約】【課題】スプリアスの発生を低減することができる水晶発振器および半導体装置を提供すること。【解決手段】一方端が接地された水晶振動子５２と、この水晶振動子５２とともに共振回路を構成するコンデンサ３３、３４と、この共振回路の共振周波数の信号を増幅するＦＥＴ３１とを備える。水晶振動子５２以外の共振回路とＦＥＴ３１とが半導体基板上に形成されており、この半導体基板上に形成されたパッド５４に水晶振動子５２の他方端が接続されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方端が接地された水晶振動子を含んで構成される共振回路と、前記共振回路の共振周波数の信号を増幅する増幅器とを備え、前記水晶振動子を除く前記共振回路と前記増幅器とを半導体基板上に形成するとともに、この半導体基板上に形成された一のパッドに前記水晶振動子の他方端が接続されていることを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】
請求項１において、
前記水晶振動子の一方端は、前記半導体基板が搭載されたプリント基板の固定電位ラインに接続されていることを特徴とする水晶発振器。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記増幅器は、バイアス電圧がゲートに印加されてソースに抵抗あるいは定電流源が接続されたＦＥＴであり、
前記共振回路は、前記ＦＥＴのゲートに他方端が接続された前記水晶振動子と、一方端が前記ＦＥＴのゲートに接続され他方端が前記ＦＥＴのソースに接続された第１のコンデンサと、一方端が前記ＦＥＴのソースに接続され他方端が接地された第２のコンデンサとを有することを特徴とする水晶発振器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの水晶発振器に含まれる前記水晶振動子以外の構成部品と、前記増幅器によって増幅された信号を前記水晶発振器の出力として取り込んで動作する他の回路とが前記半導体基板上に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶振動子が接続された水晶発振器および半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スーパーへテロダイン方式を採用した一般の受信機は、アンテナを介して受信した変調波信号を高周波増幅し、所定の周波数を有する中間周波信号に変換した後に復調処理を行っている。
【０００３】
特に、最近では、受信周波数の設定や各種の表示制御等をデジタル処理によって行う受信機が多くなっており、このようなデジタル処理においては精度の高いクロック信号やＰＬＬ回路用の基準周波数信号を生成するために水晶振動子を用いた発振器（水晶発振器）が用いられている。
【０００４】
従来から、水晶発振器としては、インバータ回路を用いた構成が広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。この水晶発振器では、インバータ回路と水晶振動子とが並列接続されているとともに、インバータ回路の入出力端子間にフィードバック用の抵抗が接続されている。このような構成によって、周波数精度が高く安定した発振状態を実現することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２１３６８６号公報（第４頁、図１１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では各種のアナログ回路を含むほとんどの部品を半導体基板上に形成して１チップ部品とすることにより小型化やコスト低減を図る手法が一般的になりつつあるが、この場合であっても水晶振動子は必ず外付け部品となるため、水晶振動子以外の各種部品が内蔵された１チップ部品と水晶振動子とを接続する配線部分が必ず存在する。特に、上述した特許文献１に開示された水晶発振器では、水晶振動子の両端が別々にそれ以外の部品と接続されており、水晶振動子を接続するために２つのパッドとこれらから延びる配線部分が存在する。このため、この２箇所の配線部分から受信機のアンテナ側に水晶振動子の固有振動周波数の基本成分や高調波成分のノイズが回り込んでスプリアスが発生するという問題があった。このスプリアスの発生は、感度の抑圧や受信品質の劣化を招くことになる。また、水晶振動子の両端を別々に接続する必要があるため、発振器あるいは発振器とその他の部品とを１チップ部品として形成する場合に、必要なパッド数が多くなってしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、パッド数を低減することが可能であり、スプリアスの発生を低減することができる水晶発振器および半導体装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の水晶発振器は、一方端が接地された水晶振動子を含んで構成される共振回路と、共振回路の共振周波数の信号を増幅する増幅器とを備え、水晶振動子を除く共振回路と増幅器とを半導体基板上に形成するとともに、この半導体基板上に形成された一のパッドに水晶振動子の他方端が接続されている。水晶振動子の一方端が接地されており、他方端側のみを専用のパッドを介して水晶発振器の他の部品と接続することが可能になるため、半導体基板上にこれらの他の部品を形成した場合に水晶振動子との間の配線部分が１箇所になり、この配線部分からノイズが回り込むことによるスプリアスの発生を低減することができる。
【０００９】
また、上述した水晶振動子の一方端は、半導体基板が搭載されたプリント基板の固定電位ラインに接続されていることが望ましい。接地ラインや電源ライン等の固定電位ラインに水晶振動子の一方端を接続することにより、水晶振動子の一方端を接続するために専用のパッドを設ける必要がなくなり、パッド数を低減することができる。
【００１０】
また、上述した増幅器は、バイアス電圧がゲートに印加されてソースに抵抗あるいは定電流源が接続されたＦＥＴであり、共振回路は、ＦＥＴのゲートに他方端が接続された水晶振動子と、一方端がＦＥＴのゲートに接続され他方端がＦＥＴのソースに接続された第１のコンデンサと、一方端がＦＥＴのソースに接続され他方端が接地された第２のコンデンサとを有することが望ましい。このような水晶発振器の構成を採用することにより、水晶振動子の他方端を接地して形成した共振回路から出力される信号を増幅器に入力するとともに、この増幅器の出力を共振回路に帰還させることが可能になり、共振回路の共振周波数による安定した発振が維持される。
【００１１】
また、本発明の半導体装置は、上述した水晶発振器に含まれる水晶振動子以外の構成部品と、この水晶発振器に含まれる増幅器によって増幅された信号を水晶発振器の出力として取り込んで動作する他の回路とが半導体基板上に形成されている。このように、水晶発振器とその出力側の他の回路との間の結線を半導体基板上で行うことにより、この半導体基板から外部に露出する配線部分から水晶発振器の発振周波数の基本成分あるいは高調波成分のノイズが漏れることを最小限に抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の受信機について詳細に説明する。
図１は、本実施形態の受信機の構成を示す図である。図１に示す受信機は、１チップ部品としての半導体装置１０として形成された高周波増幅回路２１、混合回路２２、局部発振器２３、中間周波フィルタ２４、２６、中間周波増幅回路２５、ＰＬＬ回路２７、発振器３０を含んで構成されている。なお、半導体装置１０にはその他の回路、例えば受信機の種類に応じた検波回路等を含めるようにしてもよい。
【００１３】
アンテナ５０によって受信した変調波信号を高周波増幅回路２１によって増幅した後、局部発振器２３から出力される局部発振信号を混合することにより、高周波信号から中間周波信号への変換を行う。中間周波フィルタ２４、２６は、中間周波増幅回路２５の前段および後段に設けられており、入力される中間周波信号から所定の帯域成分のみを抽出する。中間周波増幅回路２５は、中間周波フィルタ２４、２６を通過する一部の中間周波信号を増幅する。
【００１４】
発振器３０は、パッド５４に接続された外付け部品としての水晶振動子５２を共振回路の一部として用いており、この水晶振動子５２の固有振動周波数ｆ０（実際にはこれより若干高い共振周波数ｆｒ）で発振動作を行う。
ＰＬＬ回路２７は、局部発振器２３とともに周波数シンセサイザを構成しており、発振器３０から出力された信号を基準信号として用いることにより、この基準信号のＮ倍の周波数で局部発振器２３を発振させる制御を行う。このＮの値は、制御部（図示せず）によって任意に変更可能であり、Ｎの値を切り替えることにより局部発振器２３の発振周波数の切り替えが行われる。
【００１５】
上述した本実施形態の半導体装置１０は、ＣＭＯＳプロセスやＭＯＳプロセスを用いて半導体基板上に一体形成されている。
また、上述した水晶振動子５２は、一方端がパッド５４に接続されており、他方端が半導体装置１０が搭載されたプリント基板（図示せず）の固定電位ラインとしての接地ラインに接続されている。この接地ラインには、半導体装置１０が形成された半導体基板上に設けられた接地用パッドが接続されているため、水晶振動子５２の両端が専用のパッド５４と接地用パッドを介して発振器３０に接続される。
【００１６】
図２は、発振器３０の具体的な構成例を示す回路図である。図２に示すように、発振器３０は、外付けされた水晶振動子５２を共振回路の一部に用いて所定の発振動作を行うクラップ発振回路であり、ＦＥＴ３１、抵抗３２、コンデンサ３３、３４、定電流源３５を含んで構成されている。水晶振動子５２とコンデンサ３３、３４とによってＬＣの並列共振回路が形成されており、これらの各素子の素子定数によって決まる共振周波数の信号をＦＥＴ３１（増幅器）で増幅することにより、この共振周波数で発振動作が行われる。
【００１７】
図１および図２に示すように、本実施形態では、水晶振動子５２を除く水晶発振器の各構成部品と、水晶発振器の出力を取り込んで動作するＰＬＬ回路２７等が１チップの半導体装置１０として半導体基板上に形成されている。水晶振動子以外の水晶発振器の構成部品と水晶発振器の後段の回路とを同じ半導体基板上に形成して１チップ部品とすることにより、これらの間の結線が半導体基板上で行われることになるため、半導体基板から外部に露出する配線部分から水晶発振器の発振周波数の基本成分あるいは高調波成分のノイズが漏れることを最小限に抑えることができ、この配線部分から放出されるノイズが高周波増幅回路２１等に回り込むことによるスプリアスの発生を低減することができる。
【００１８】
また、水晶振動子５２と発振器３０とによって構成される本実施形態の水晶発振器では、水晶振動子５２の一方端が接地されており、水晶振動子５２の他方端側のみを専用のパッド５４を介して発振器３０と接続することが可能になるため、半導体基板上に発振器３０を形成した場合に水晶振動子５２との間の配線部分が１箇所になり、この配線部分から放出されるノイズが高周波増幅回路２１等に回り込むことによるスプリアスの発生を低減することもできる。
【００１９】
さらに、水晶振動子５２専用には一つのパッド５４を設ければよいため、半導体装置１０に必要なパッド数を少なくすることができる。
このように、本実施形態の半導体装置１０は、発振器３０とその後段のＰＬＬ回路２７等を含む１チップ部品とするとともに、水晶振動子５２の接続形態を工夫することによりこの１チップ部品のパッド数を低減している。これにより、発振器３０から延びる配線部分の中で、水晶発振器の発振周波数の基本成分あるいは高調波成分のノイズが漏れる箇所がパッド５４周辺の１箇所になるため、このチップ部品から放出されるノイズが高周波増幅回路２１等に回り込むことにより発生するスプリアスを大幅に低減することができる。また、この１チップ部品のパッド数が減ることから、小型化した１チップ部品（半導体装置１０）の製造が容易となる。さらに、水晶振動子５２以外の水晶発振器の構成部品（発振器３０）とその後段のＰＬＬ回路２７等からなる１チップ部品を用いることにより、スプリアスの発生を低減することが可能になり、１チップ部品である半導体装置１０内の各部品に影響を与えることが少なくなる。
【００２０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、受信機に含まれる半導体装置１０内に発振器３０を形成する場合を考えたが、受信機以外に含まれる半導体装置内に発振器を形成して水晶振動子を外部に接続する場合に本発明を適用することができる。
【００２１】
また、上述した実施形態では、発振器３０に含まれるＦＥＴ３１を直接水晶振動子５２の一方端に接続するようにしたが、これらの間にコンデンサを挿入するようにしてもよい。また、ＦＥＴ３１のソースに定電流源３５を接続したが、この定電流源３５を抵抗に置き換えるようにしてもよい。
【００２２】
また、上述した実施形態では、水晶振動子５２の一方端が接地されているが、この一方端は、必ずしも０Ｖ電位の接地ライン等に直接接続されている必要はなく、０Ｖ以外の固定電位ライン（例えば動作電圧Ｖｄｄが印加された電源ライン）に接続されていてもよい。
【００２３】
また、図２に示した発振器３０の構成では、ＦＥＴ３１のゲートにバイアス電圧を印加するバイアス回路を、ゲートとドレインとの間に接続した１つの抵抗３２によって形成したが、一方端が接地され他方端がＦＥＴ３１のゲートに接続された抵抗を追加したバイアス回路でバイアス電圧を生成したり、定電圧源の出力電圧を分圧回路で分圧して適切なバイアス電圧を生成するようにしてもよい。
【００２４】
また、上述した半導体装置１０に含まれる発振器３０では、ＦＥＴ３１のソースから出力を取り出しているが、ゲートから出力を取り出すようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、水晶振動子の一方端が接地されており、他方端側のみを専用の端子を介して水晶発振器の他の部品と接続することが可能になるため、半導体基板上に他の部品を形成した場合に水晶振動子との間の配線部分が１箇所になり、この配線部分のノイズが回り込むことによるスプリアスの発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の受信機の構成を示す図である。
【図２】発振器の具体的な構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
１０  半導体装置
２１  高周波増幅回路
２２  混合回路
２３  局部発振器
２４、２６  中間周波フィルタ
２５  中間周波増幅回路
２７  ＰＬＬ回路
３０  発振器
３１  ＦＥＴ
３２  抵抗
３３、３４  コンデンサ
３５  定電流源
５０  アンテナ
５２  水晶振動子
５４  パッド
【図１】
2004159114.tif 000003
【図２】
2004159114.tif 000004