(57)【要約】  ノイズの混入による信号品質の低下を防止するとともに、回路規模を小さくすることができる半導体装置を提供することを目的とする。受信動作と送信動作の両方を行う送受信機の構成が半導体基板１００上に形成された半導体装置であり、受信動作および送信動作のそれぞれは、一部がアナログ処理によって行われ、他の一部がデジタル処理によって行われる。受信動作および送信動作のそれぞれに対応するデジタル処理が共通のデジタル信号処理装置２０を用いて行われる。また、受信動作に対応するアナログ処理を行う受信処理部１０が矩形形状を有する半導体基板１００の一の角部の近傍に配置され、この角部と隣接しない他の角部の近傍にデジタル信号処理装置２０が配置される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信動作と送信動作の両方を行う構成が半導体基板上に形成された半導体装置であって、
前記受信動作および前記送信動作のそれぞれは、一部がアナログ処理によって行われ、他の一部がデジタル処理によって行われ、
前記受信動作および前記送信動作のそれぞれに対応する前記デジタル処理を、共通のデジタル処理部を用いて行う半導体装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記受信動作に対応する前記アナログ処理を行う受信処理部と、前記送信動作に対応する前記アナログ処理を行う送信処理部とを備えており、
矩形形状を有する前記半導体基板の一の角部の近傍に前記受信処理部を配置し、前記一の角部と隣接しない他の角部の近傍に前記デジタル処理部を配置する半導体装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記受信処理部は、受信信号と第１の発振信号とを周波数混合して周波数変換動作を行い、前記送信処理部は、第２の発振信号を変調する変調動作を行っており、
共通の発振器を用いて前記第１および第２の発振信号を生成する半導体装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記受信動作に対応する前記アナログ処理を行う受信処理部と、前記送信動作に対応する前記アナログ処理を行う送信処理部とを備えており、
矩形形状を有する前記半導体基板の一の対角線の一方端近傍に前記受信処理部を、他方端近傍に前記デジタル処理部を配置する半導体装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記受信処理部は、受信信号と第１の発振信号とを周波数混合して周波数変換動作を行い、前記送信処理部は、第２の発振信号を変調する変調動作を行っており、
共通の発振器を用いて前記第１および第２の発振信号を生成する半導体装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記受信動作に対応してアナログ信号をデジタルデータに変換して前記デジタル処理部に入力する第１のアナログ−デジタル変換動作と、前記送信動作に対応してアナログ信号をデジタルデータに変換して前記デジタル処理部に入力する第２のアナログ−デジタル変換動作とが行われ、
共通のアナログ−デジタル変換器を用いて前記第１および第２のアナログ−デジタル変換動作を行う半導体装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記受信動作に対応して前記デジタル処理部から出力されるデジタルデータをアナログ信号に変換する第１のデジタル−アナログ変換動作と、前記送信動作に対応して前記デジタル処理部から出力されるデジタルデータをアナログ信号に変換する第２のデジタル−アナログ変換動作とが行われ、
共通のデジタル−アナログ変換器を用いて前記第１および第２のデジタル−アナログ変換動作を行う半導体装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記デジタル処理部は、前記送信動作に対応する前記デジタル処理として、入力される２系統のデータからステレオ複合データを生成するステレオ変調動作を行う半導体装置。
【請求項９】
請求項１において、
ＣＭＯＳプロセスあるいはＭＯＳプロセスを用いて、前記受信動作と送信動作の両方を行う構成が前記半導体基板上に形成された半導体装置。
【請求項１０】
請求項１の半導体装置を用いて構成される送受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送受信機が一の半導体基板上に形成された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、同一の基板上にアナログ回路とデジタル回路が混在する半導体装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。一般には、デジタル回路の動作時に入出力されるクロック信号等は、電圧レベルが急峻にローレベルからハイレベルに、あるいはハイレベルからローレベルに変化する。このため、受信機のフロントエンドのように微少な受信電波に対して所定の処理を行うアナログ回路を考えると、デジタルデータの電圧レベルが変化する際に発生するノイズが無視できないものになる。
【特許文献１】特開２００３−３７１７２号公報（第３−５頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した特許文献１に開示された半導体装置では、スイッチング回路の配置を工夫することでクロックラインを短くしてアナログ信号に混入するノイズを低減している。しかし、電圧レベルが急峻に変化する点では、デジタル回路において入出力されるクロック信号以外の信号（デジタルデータ）についても同様であるため、特許文献１に開示された半導体装置のようにクロックラインを短くするだけでは、ノイズ低減の十分な効果が得られないおそれがある。特に、微弱な放送波を受信して増幅する受信機の受信処理部にノイズが混入すると、微弱な放送波とともにノイズを増幅してしまうため、信号品質が大きく低下するという問題があった。【０００４】
また、半導体基板上に形成する回路構成は用途や目的等に応じて任意に決めることが可能であるが、受信動作と送信動作の両方を行う送受信機を半導体基板上に形成する場合には、受信動作に対応する構成と送信動作に対応する構成の両方を半導体基板上に形成する必要があるため、回路規模が大きくなるという問題があった。回路規模が大きくなれば、それだけ半導体基板の面積も大きくなって材料コストが上昇するため、小型化や低コストの観点からは回路規模を小さくすることが望ましい。【０００５】
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、ノイズの混入による信号品質の低下を防止するとともに、回路規模を小さくすることができる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の半導体装置は、受信動作と送信動作の両方を行う送受信機の構成が半導体基板上に形成されており、受信動作および送信動作のそれぞれは、一部がアナログ処理によって行われ、他の一部がデジタル処理によって行われ、受信動作および送信動作のそれぞれに対応するデジタル処理を共通のデジタル処理部を用いて行っている。これにより、送受信機としての機能を一の半導体基板上に形成した場合に、受信動作と送信動作の両方を共通のデジタル処理部を用いて処理するため、受信動作用のデジタル処理部と送信処理部用のデジタル処理部とを別々に備える必要がなく、半導体基板上に形成する回路の規模を小さくすることができる。【０００７】
また、上述した受信動作に対応するアナログ処理を行う受信処理部と、送信動作に対応するアナログ処理を行う送信処理部とを備えており、矩形形状を有する半導体基板の一の角部の近傍に受信処理部を配置し、一の角部と隣接しない他の角部の近傍にデジタル処理部を配置することが望ましい。あるいは、受信動作に対応するアナログ処理を行う受信処理部と、送信動作に対応するアナログ処理を行う送信処理部とを備えており、矩形形状を有する半導体基板の一の対角線の一方端近傍に受信処理部を、他方端近傍にデジタル処理部を配置することが望ましい。一般に、送受信機のフロントエンドとしての受信処理部は、受信した微弱な電波を抽出して増幅したり中間周波信号に変換するなどの処理を行っているため、ノイズが混入すると出力信号の品質が大きく低下する。このため、ノイズの発生源となるデジタル処理部と受信処理部とを最も隔たるように半導体基板上で離して配置することにより、受信処理部に混入するノイズを低減して受信処理部において入出力される信号品質を大幅に向上させることができる。【０００８】
また、上述した受信処理部は、受信信号と第１の発振信号とを周波数混合して周波数変換動作を行い、送信処理部は、第２の発振信号を変調する変調動作を行っており、共通の発振器を用いて第１および第２の発振信号を生成することが望ましい。これにより、発振器を共用することによる回路規模の縮小が可能になる。【０００９】
また、上述した受信動作に対応してアナログ信号をデジタルデータに変換してデジタル処理部に入力する第１のアナログ−デジタル変換動作と、送信動作に対応してアナログ信号をデジタルデータに変換してデジタル処理部に入力する第２のアナログ−デジタル変換動作とが行われ、共通のアナログ−デジタル変換器を用いて第１および第２のアナログ−デジタル変換動作を行うことが望ましい。受信動作と送信動作のそれぞれに対応して必要となる２種類のアナログ−デジタル変換動作を一つのアナログ−デジタル変換器を用いて行うことにより、別々にアナログ−デジタル変換器を備える場合に比べて回路規模の縮小が可能になる。【００１０】
また、上述した受信動作に対応してデジタル処理部から出力されるデジタルデータをアナログ信号に変換する第１のデジタル−アナログ変換動作と、送信動作に対応してデジタル処理部から出力されるデジタルデータをアナログ信号に変換する第２のデジタル−アナログ変換動作とが行われ、共通のデジタル−アナログ変換器を用いて第１および第２のデジタル−アナログ変換動作を行うことが望ましい。受信動作と送信動作のそれぞれに対応して必要となる２種類のデジタル−アナログ変換動作を一つのデジタル−アナログ変換器を用いて行うことにより、別々にデジタル−アナログ変換器を備える場合に比べて回路規模の縮小が可能になる。【００１１】
また、上述したデジタル処理部は、送信動作に対応するデジタル処理として、入力される２系統のデータからステレオ複合データを生成するステレオ変調動作を行うことが望ましい。これにより、専用のアナログ回路を備えることなくステレオ変調動作を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】半導体基板上に形成された一実施形態の半導体装置の構成図である。
【図２】本実施形態の半導体装置のレイアウトを示す図である。
【図３】半導体装置の他のレイアウトを示す図である。
【符号の説明】
【００１３】
１０  受信処理部
１２、４０  アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）
２０  デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）
３０、５０  デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）
５２  送信処理部
６０  電圧制御型発振器（ＶＣＯ）
６２  周波数シンセサイザ
１００  半導体基板
２００  アンテナ
３００  水晶振動子
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した一実施形態の半導体装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、半導体基板上に形成された一実施形態の半導体装置の構成図である。図１に示すように、本実施形態の半導体装置は、受信処理部１０、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１２、４０、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）２０、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）３０、５０、送信処理部５２、電圧制御型発振器（ＶＣＯ）６０、周波数シンセサイザ６２、アンテナ２００、水晶振動子３００を含んで構成されている。この半導体装置によって送受信機が構成されている。この中で、アンテナ２００と水晶振動子３００以外の各構成が半導体基板１００上にＣＭＯＳプロセスあるいはＭＯＳプロセスを用いて１チップ部品として形成されている。これらのプロセスを用いることにより、半導体基板１００上に形成された１チップ部品の小型化、低消費電力化を図ることができる。本実施形態の半導体装置は、受信動作と送信動作の両方を行う送受信機の構成が半導体基板１００上に形成されている。そして、受信動作および送信動作のそれぞれは、一部がアナログ処理によって行われ、他の一部がデジタル処理によって行われており、このデジタル処理が共通のデジタル処理部としてのデジタル信号処理装置２０を用いて行われる。【００１５】
受信処理部１０は、受信動作に対応するアナログ処理を行っており、アンテナ２００を介して受信した放送波信号（なお、放送波信号と同じような変調信号であれば送信元が放送局であっても家庭用等の送信機であってもよい）に対して周波数変換を行って中間周波信号を出力する。電圧制御型発振器６０、周波数シンセサイザ６２、水晶振動子３００によって局部発振器が構成されており、電圧制御型発振器６０から出力される局部発振信号が受信処理部１０に入力される。受信処理部１０は、アナログ処理によって周波数変換を行うアナログ回路であって、アンテナ２００を介して受信した放送波信号と、電圧制御型発振器６０から出力された局部発振信号とを周波数混合してアナログ信号としての中間周波信号を生成する。なお、この受信処理部１０には同調回路やＲＦアンプなどの受信機のフロントエンドとしての各構成が含まれている。受信処理部１０から出力されるアナログ信号としての中間周波信号は、アナログ−デジタル変換器１２によって所定ビット数のデジタルデータに変換される。【００１６】
デジタル信号処理装置２０は、デジタルデータに対してデジタル処理を行うデジタル処理部であって、アナログ−デジタル変換器１２から出力されるデジタルデータに対して所定の復調動作を行う。例えば、ＦＭ復調処理やＦＭステレオ復調処理が行われ、復調後のデジタルデータは、デジタル−アナログ変換器３０によって、アナログ信号に変換される。例えば、アナログ信号としてオーディオ信号を考えた場合には、このオーディオ信号は増幅された後スピーカ等から出力される。なお、デジタル信号処理装置２０によって行われる復調処理によって生成されるデジタルデータは、オーディオデータに限定されない。例えば、復調処理によって画像データが生成される場合であってもよい。【００１７】
また、外部から入力されたアナログ信号としてのオーディオ信号がアナログ−デジタル変換器４０によってデジタルデータ（オーディオデータ）に変換されて入力されると、デジタル信号処理装置２０は、このオーディオ信号に対応する変調信号を送信するために必要な所定のデジタル処理を行う。例えば、オーディオデータとしてＬデータとＲデータが入力された場合にはこれら２つのデータを合成するステレオ変調処理が行われる。また、Ｉ成分とＱ成分を生成する処理が行われる。デジタル信号処理装置２０から出力されるデジタルデータは、デジタル−アナログ変換器５０によってアナログ信号に変換される。【００１８】
送信処理部５２は、送信動作に対応するアナログ処理として変調処理を行うアナログ回路であって、デジタル−アナログ変換器５０から入力されるアナログ信号を用いて、電圧制御型発振器６０から出力される発振信号を変調してアンテナ２００から送信する。例えば、簡単な例としてはＦＭ変調処理を行う場合が考えられるが、その他の変調方式に対応する変調処理を行うようにしてもよい。電圧制御型発振器６０は、受信処理部１０および送信処理部５２の両方に接続されており、受信処理部１０による受信動作に必要な信号（第１の発振信号）と送信処理部５２による送信動作に必要な信号（第２の発振信号）を生成している。【００１９】
図２は、本実施形態の半導体装置のレイアウトを示す図である。図２に示すように、本実施形態の半導体装置では、矩形形状を有する半導体基板１００の一の角部の近傍に受信処理部１０が配置され、一の角部と隣接しない他の角部の近傍にデジタル信号処理装置２０が配置されている。換言すれば、本実施形態の半導体装置では、矩形形状を有する半導体基板１００の一の対角線の一方端近傍に受信処理部１０が配置され、他方端近傍にデジタル信号処理装置２０が配置されている。【００２０】
さらに具体的には、図２に示す矩形形状の半導体基板１００において、矩形形状の左上の角部近傍に受信処理部１０が、右下の角部近傍にデジタル信号処理装置２０が配置されている。右上の角部近傍に送信処理部５２が、左下の角部近傍に周波数シンセサイザ６２が配置されている。また、矩形形状の上辺に沿って配置された受信処理部１０と送信処理部５２のほぼ中央に電圧制御型発振器６０が配置されており、受信処理部１０と送信処理部５２のそれぞれと電圧制御型発振器６０とを接続する配線の長さが不必要に長くなることを防いでいる。さらに、アナログ−デジタル変換器１２、４０、デジタル−アナログ変換器３０、５０が、矩形形状のほぼ中央に横一列に配置されており、これらによって受信処理部１０、送信処理部５２、電圧制御型発振器６０からなる回路群と、デジタル信号処理装置２０および周波数シンセサイザ６２からなる回路群とが互いに隔てられている。【００２１】
図３は、半導体装置の他のレイアウトを示す図である。図３に示す半導体装置では、図１に示したレイアウトと同様に、矩形形状の左上の角部近傍に受信処理部１０が、右下の角部近傍にデジタル信号処理装置２０が配置されている。また、右上の角部近傍にアナログ−デジタル変換器１２、４０およびデジタル−アナログ変換器３０、５０が、左下の角部近傍に周波数シンセサイザ６２が配置されている。また、受信処理部１０と周波数シンセサイザ６２の間に電圧制御型発振器６０と送信処理部５２が配置されている。【００２２】
このように、ノイズの発生源となるデジタル信号処理装置２０と受信処理部１０とを最も隔たるように半導体基板１００上で離して配置することにより、受信処理部１０に混入するノイズを低減して受信処理部１０において入出力される信号品質を大幅に向上させることができる。【００２３】
また、受信動作と送信動作の両方を共通のデジタル信号処理装置２０を用いて処理するため、受信動作用のデジタル信号処理装置と送信処理部用のデジタル信号処理装置とを別々に備える必要がなく、半導体基板１００上に形成する回路の規模を小さくすることができる。しかも、共通の電圧制御型発振器６０を用いて受信動作と送信動作に必要な発振信号を生成することにより、電圧制御型発振器６０を共用することによる回路規模の縮小が可能になる。また、デジタル信号処理装置２０を用いてステレオ変調動作を行うことにより、専用のアナログ回路を備えることなくステレオ変調動作を行うことが可能になり、さらに回路規模を小さくすることができる。【００２４】
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。上述した実施形態では、図２あるいは図３に示すように２つのアナログ−デジタル変換器１２、４０を別々に備える場合を説明したが、一つの共通のアナログ−デジタル変換器（「共通アナログ−デジタル変換器」と称する）を用いてこれら２つのアナログ−デジタル変換器１２、４０の動作を行わせるようにしてもよい。例えば、受信動作と送信動作とが同時に行われない場合には、受信動作実施時には共通アナログ−デジタル変換器をアナログ−デジタル変換器１２として用い、送信動作実施時には共通アナログ−デジタル変換器をアナログ−デジタル変換器４０として用いればよい。また、受信動作と送信動作とが同時に行われる場合には、共通アナログ−デジタル変換器の処理を時分割で行うようにすればよい。【００２５】
同様に、図２あるいは図３に示すように２つのデジタル−アナログ変換器３０、５０を別々に備える場合を説明したが、一つの共通のデジタル−アナログ変換器（「共通デジタル−アナログ変換器」と称する）を用いてこれら２つのデジタル−アナログ変換器３０、５０の動作を行わせるようにしてもよい。例えば、受信動作と送信動作とが同時に行われない場合には、受信動作実施時には共通デジタル−アナログ変換器をデジタル−アナログ変換器３０として用い、送信動作実施時には共通デジタル−アナログ変換器をデジタル−アナログ変換器５０として用いればよい。また、受信動作と送信動作とが同時に行われる場合には、共通デジタル−アナログ変換器の処理を時分割で行うようにすればよい。【００２６】
このように、共通アナログ−デジタル変換器や共通デジタル−アナログ変換器を用いることにより、回路規模を小さくすることができる。また、上述したようにデジタル信号処理装置２０、電圧制御型発振器６０、共通アナログ−デジタル変換器、共通デジタル−アナログ変換器を受信動作と送信動作で共用することにより、別々に備える場合に比べて消費電力を下げる効果もある。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明によれば、送受信機としての機能を一の半導体基板上に形成した場合に、受信動作と送信動作の両方を共通のデジタル処理部を用いて処理するため、受信動作用のデジタル処理部と送信処理部用のデジタル処理部とを別々に備える必要がなく、半導体基板上に形成する回路の規模を小さくすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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