(57)【要約】【課題】  複数の回路部を時分割でデュプレックスしている半導体集積回路において、インダクタを複数の回路部で共有することによってインダクタの数を減らし、半導体集積回路の小型化を図ることを目的とする。【解決手段】  半導体集積回路において、それぞれが時間分割で動作する複数の回路と、複数の回路が共有するインダクタと、複数の回路とインダクタの接続を切り替えるスイッチとを有し、複数の回路のうち動作している回路とインダクタとをスイッチにより接続することで、インダクタの数を減らし、半導体集積回路の小型化を図る。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路において、それぞれが時分割で動作する複数の回路と、上記複数の回路が共有するインダクタと、上記複数の回路と上記インダクタの接続を切り替えるスイッチとを有し、上記複数の回路のうち動作している回路と上記インダクタとを上記スイッチにより接続することを特徴とする半導体集積回路。
【請求項２】
請求項１記載の半導体集積回路において、上記時分割で動作する複数の回路が、受信回路および送信回路であることを特徴とする半導体集積回路。
【請求項３】
請求項１または２いずれか記載の半導体集積回路において、上記共有するインダクタは、異なるインダクタンス値を選択して、上記複数の回路のうち動作している回路に接続を切り替えるスイッチを有することを特徴とする半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインダクタを有する半導体集積回路に関し、特に送信と受信を時分割で行う通信方式に用いられ、送信部と受信部の双方にインダクタを有する送受信回路に好適な半導体集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＨＳや携帯電話の普及により、半導体集積回路による無線通信分野の技術開発が急速に進んでいる。その中で回路の小型化、低消費電力化は特に市場から望まれており、トランジスタの微細化、回路構成の工夫など様々な努力が行われている。
【０００３】
図３に一般的な無線送受信回路１００を示す。無線送受信回路１００はアンテナ１０１、受信部１０２、送信部１０３で構成されており、受信部１０２と送信部１０３の間には双方の信号が混信しないように、デュプレックスと呼ばれる送受信切替え機能が設けられている。
【０００４】
デュプレックスの方式には時分割デュプレックスと周波数デュプレックスがあり、図３は時分割デュプレックスの例である。時分割デュプレックスは、受信部１０２と送信部１０３をスイッチ１０４によって切替え、同じ周波数帯をそれぞれ半分の時間ずつ使用する。スイッチ１０４の切替えは非常に高速に行われるため、通信者は切替えが行われていることに気づかない。一方、周波数デュプレックスは送受信に異なる周波数を用いるものであり、送信用周波数と受信用周波数はバンドパスフィルタで分離される。どちらのデュプレックス方式を用いるかは無線規格によって決っており、例えばDigital European Cordless Telephone （DECT）規格は時分割デュプレックス方式を採用している。
【０００５】
通信回路の高周波化やトランジスタの微細化にともなって、受信部１０２、送信部１０３中の個々の回路には多くのインダクタ素子１０５が用いられるようになってきた（例えば、特許文献１）。図４、図５にそれぞれ典型的な増幅回路と発振回路を示す。
【０００６】
図４は電流源１１８を中心にして、二つのトランジスタ１１５ａ、１１５ｂを負荷インダクタ１１７ａ、１１７ｂに接続した差動型増幅器１１０であり、整合用インダクタ１１６ａ、１１６ｂと負荷インダクタ１１７ａ、１１７ｂの二種類のインダクタを用いている。整合用インダクタ１１６ａ、１１６ｂは回路の高周波化に伴って用いられるようになり、数ＧＨｚ程度の周波数帯で一般的に用いられている。負荷インダクタ１１７ａ、１１７ｂは回路の低電源電圧化に伴って用いられるようになり、出力端子１１４ａ、１１４ｂの中心電圧が正電源電圧になるので、負荷として抵抗を用いるよりも電圧に余裕をもたせることができる。
【０００７】
図５は電流源１２８を中心に、二つのトランジスタ１２４ａ、１２４ｂをたすき掛けに配線し、さらにそれぞれを二つの共振器１２５ａ、１２５ｂに接続したクロスカップル型発振器１２０である。共振器１２５ａ、１２５ｂは、インダクタ１２６ａ、１２６ｂとコンデンサ１２７ａ、１２７ｂを並列に接続したＬＣ共振器であり、クロスカップル型発振器１２０はこの共振器の共振周波数で発振する。
【０００８】
上述の図３に示す受信部１０２には、ＬＮＡやＬＯバッファ等、図４の差動型増幅器を基本とする増幅器が多く用いられ、ＬＯ用の発振器として図５のクロスカップ型発振器を基本とする発振器が用いられる。同様に送信部１０３にもバッファアンプやパワーアンプ等、図４の差動型増幅器を基本とする増幅器が用いられ、変調信号発生用に図５のクロスカップ型発振器を基本とする発振器が用いられる。
【０００９】
なお、数ＧＨｚの周波数帯では、インダクタ素子としてスパイラルインダクタが用いられている。
【特許文献１】特開２００３−２８３２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、スパイラルインダクタはトランジスタ素子に比べ、半導体基板上で非常に大きな面積を必要とする。そのため、上述のように多くのインダクタを用いるとチップ面積が大きくなり回路の小型化の妨げになる。本発明は、受信部と送信部のように複数の回路部を時分割でデュプレックスしている半導体集積回路において、インダクタを複数の回路部で共有することによってインダクタの数を減らし、半導体集積回路の小型化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、半導体集積回路において、それぞれが時分割で動作する複数の回路と、上記複数の回路が共有するインダクタと、上記複数の回路と上記インダクタの接続を切り替えるスイッチとを有し、上記複数の回路のうち動作している回路と上記インダクタとを上記スイッチにより接続することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の半導体集積回路において、上記時分割で動作する複数の回路が、受信回路および送信回路であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１または２いずれか記載の半導体集積回路において、上記共有するインダクタは、異なるインダクタンス値を選択して、上記複数の回路のうち動作している回路に接続を切り替えるスイッチを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の回路部を時分割でデュプレックスしている半導体集積回路において、インダクタを共有することによってインダクタの数を減らし半導体集積回路を小型化することができる。特に、送信回路と受信回路を時分割する送受信回路では、インダクタの専有面積が大きく、共有によるインダクタの数を減らすことによる半導体集積回路の小型化の効果は大きい。インダクタとしてインダクタンス値を可変することができるインダクタを用いれば、所望のインダクタンス値を設定でき、半導体集積回路の特性向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、時間を分割して動作する複数の回路とインダクタとを、スイッチにより切り替え、インダクタを共有する構成としている。以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１に本発明の実施例の無線送受信回路の説明図を示す。本発明の無線送受信回路１は、アンテナ２、受信部３、送信部４、受信部３と送信部４で共有されるインダクタ９ａ、９ｂ及びスイッチ５、６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂで構成されている。受信部３と送信部４は、時分割でデュプレックスされており、切替えはスイッチ５で行う。スイッチ５が受信部３側に接続しているとき、それと同期してスイッチ６ａ、６ｂが受信部３側に接続し、スイッチ７ａ、７ｂがＯＮ状態、スイッチ８ａ、８ｂがＯＦＦ状態となる。その結果、インダクタ９ａ、９ｂは受信部３に接続されて、受信部３側のインダクタとして動作することになる。逆にスイッチ５が送信部４側に接続しているときは、それと同期してスイッチ６ａ、６ｂが送信部４側に接続し、スイッチ７ａ、７ｂがＯＦＦ状態、スイッチ８ａ、８ｂがＯＮ状態となる。その結果、インダクタ９ａ、９ｂは送信部４に接続されて、送信部４側のインダクタとして動作する。受信部３、送信部４は時分割されているので、インダクタ９ａ、９ｂを共有することによる混信は起こらない。なお図１では、共有するインダクタの数が２つの場合について示しているが、インダクタの数は１つでもそれ以上でも良い。
【００１７】
図１に示す無線送受信回路では、インダクタ９のインダクタンス値を受信部３側と送信部４側とで、異なるようにしている。図２にインダクタンス値を可変することができるインダクタ９の一例を示す。インダクタンス値を可変にできるインダクタ９は、例えば半導体基板上にスパイラル状の第１の配線層１０と引出し配線用の第２の配線層１１ａ、１１ｂおよびスイッチ１２から構成されており、第２の配線層１１ａ、１１ｂで形成された二つの引出し配線がそれぞれ、スイッチ１２の端子１３ａ（図１の７ａ、７ｂに相当）、端子１３ｂ（図１の８ａ、８ｂに相当）に接続されている。また、第１の配線層１０と第２の配線層１１ａ、１１ｂは貫通孔 １４で接続されている。端子１３ａ、端子１３ｂをスイッチ１２で切り替えることでインダクタ９のインダクタンス値を変化させることができる。図２の例では、スパイラル状の導体の巻き数が約２.５ターンであるため、スイッチ１２を端子１３ａに切り替えると、約２.５ターンのインダクタとなる。スイッチ１２を端子１３ｂに切り替えると、ほぼ内周側に位置する１ターン部分を無効とすることができ、全体として約１.５ターンのインダクタとして使用することができる。以上のように、スイッチ１２の切り替えによってインダクタンス値を変えることができる。
【００１８】
このように所望のインダクタンス値を設定することができるインダクタを用いれば、受信部３と接続するインダクタのインダクタンス値と、送信部４と接続するインダクタのインダクタンス値を個別に設定でき、無線送受信回路の特性向上を図ることができる。なお、同一のインダクタンス値のインダクタを切替え接続しても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例に係る無線送受信回路の構成を示した図である。
【図２】インダクタンス可変素子の説明図である。
【図３】従来の無線送受信回路の構成を示した図である。
【図４】インダクタを用いる増幅器の典型例を示す図である。
【図５】インダクタを用いる発振器の典型例を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１: 無線送受信回路、２: アンテナ、３: 受信部、４: 送信部、５、６、８: スイッチ、９: インダクタ、１０: 第１の配線層、１１: 第２の配線層、１２: スイッチ、１３: 端子、１４: 貫通孔、１００: 無線送受信回路、１０１: アンテナ、１０２: 受信部、１０３: 送信部、１０４: スイッチ、１０５: インダクタンス素子、１１０: 差動型増幅器、１１１: 正電源、１１２: 負電源、１１３: 入力端子、１１４: 出力端子、１１５: トランジスタ、１１６: 整合用インダクタ、１１７: 負荷インダクタ、１２０: クロスカップル型発振器、１２１: 正電源、１２２: 負電源、１２３: 出力端子、１２４: トランジスタ、１２５: 共振器、１２６: インダクタ、１２７: コンデンサ
【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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