半导体集成电路制造技术

本发明专利技术提供了一种通信半导体集成电路（ＲＦ?ＩＣ），其中，将用来对接收信号进行降频的混频电路的输出侧上的滤波器中包含的电容元件的电容减小，而不要求改变滤波器的截止频率，从而使得容易在芯片上制作元件并减少了所需外部元件的数目。吉尔伯特单元电路被用作混频电路，为了降频，此混频电路对接收信号和局部振荡信号进行合成。用来从输出中清除不希望有的电波的低通滤波器由上级差分晶体管的负载电阻器和提供在各差分输出端子之间的电容元件构成。负载电阻器的电阻被增大，并提供了用来将电流施加到上级差分晶体管的发射极或集电极的电流电路，使得可将能补偿因负载电阻增大而引起的电流量减小的电流从电流电路被施加到下级差分晶体管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种技术，此技术能够在IC芯片上制作待要提供在直接降频转换 混频器输出侧上的降低了电容的滤波器，为了转换频率，此混频器对接收信号和规定频率 的振荡器信号进行合成。更确切地说，本专利技术涉及到一种技术，此技术能够被有效地应用于 例如用来处理射频信号的半导体集成电路(射频IC)。
技术介绍
在诸如便携式电话之类的射频通信系统中，采用了内置有混频器的射频IC(RF IC)，为了转换频率，此混频器对接收信号和规定频率的振荡器振信号进行合成。常规提出 的便携式电话包括能够处理二个频带的信号的双频带便携电话，例如925-960MHZ GSM(全 球移动通信系统)以及1805-1880MHZ DCS (数字蜂窝系统)。近年来，对于三频带便携电话 也存在着需求，除了 GSM和DCS的信号之外，三频带便携电话还能够处理例如1930-1990MHZ PCS(个人通信系统)的信号。据信将来还会需要与更多频带兼容的便携电话。从减少元件数目的观点看，作为用于与多个频带兼容的便携电话的RF IC来说，直 接转换型是有效的。为了频率转换而合成接收信号和规定频率的振荡器信号的混频器的输 出，包含其频率等于二个信号的频率差的信号分量以及其它频率的信号分量。在包括混频 器的接收电路中，用来清除不希望有的电波和相邻信道的信号的低通滤波器，被提供在混 频器的输出侧上。直接转换混频器的输出信号被要求具有几百kHz的频率。因此，提供在混频器输 出侧上的低通滤波器的截止频率被要求是几百kHz。为了实现这一截止频率，必须采用电容 非常大，亦即IOOOpF或以上的电容元件。通常利用外部电容元件来满足这种要求。在日本 未经审查的专利公开No. 2004-104040中，描述了一种技术，其中，外部元件被用作包括在 待要提供在吉尔伯特单元混频器输出侧上的低通滤波器中的电容元件。采用外部元件作为包含在上述低通滤波器中的电容元件，导致了元件数目增大。 RF IC包括二个混频器，一个混频器用来解调I信号，此I信号是与基波相位相同的分量，而 另一个混频器用来解调Q信号，此Q信号是正交于基波的分量。低通滤波器被置于各混频 器的下游。因此，二个混频器要求二个外部电容元件。这就增大了所需元件的总数。此外， 为了将二个外部电容元件连接到RF IC，要求总共4个外部端子。这导致芯片尺寸更大，致 使无法将芯片做得更小。从减少元件数目的观点看，本专利技术的专利技术人考虑了一种用来构造待要安置在混频 器输出侧上的低通滤波器的技术。在此技术中，电容元件被连接在混频器的差分输出端子 之间，包括在滤波器中的电容元件和负载电阻器构成了滤波器，且电容元件被内置于芯片 中。但如上所述，提供在直接转换混频器输出侧上的低通滤波器要求具有几百kHz的 截止频率。为了实现这种截止频率，必须采用电容非常大，亦即IOOOpF或以上的电容元件。 当电容如此大的电容元件被形成在芯片上时，就要占据很大的芯片面积。因此，内置有这种 电容元件的RF IC就变得比采用外部电容元件的等效IC芯片更大。低通滤波器的截止频率由方程fc = 1/(2X π XCX2R)表示。从此方程可知，增 大包括在滤波器中的电阻器的电阻使得有可能减小滤波器的电容。但增大包括在混频器中 的电阻器的电阻而不改变通过混频器的电流量，降低了混频器输出的偏置点(DC电平)，使 混频器输出饱和，或下游高增益放大电路的动态范围变窄。如稍后所述，RF IC具有安置在混频器下游并由多个连接成多级结构的可变增益 放大器构成的高增益放大电路。当混频器输出的偏置点降低时，就必须相应地调整高增益 放大电路的DC输入电平。对设计进行这种改变是非常麻烦的。为了防止混频器输出的偏置点发生降低，可以考虑降低施加到混频器的电流，降 低的电流量对应于混频器负载电阻的增大。然而，增大负载电阻和降低电流就降低了施加 到混频器下级差分晶体管的电流。结果就有可能变得无法达到所希望的噪声特性或所希望 的信号畸变特性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种通信半导体集成电路(RF IC)，其中，降低了在提供于用 来对接收信号进行降频的混频电路的输出侧上的滤波器中包括的电容元件的电容，而不改 变滤波器的截止频率，从而使得容易在IC芯片上制作元件并减少所需外部元件的数目。本专利技术的另一目的是提供一种通信半导体集成电路(RF IC)，其中，能够降低在用 来对接收信号进行降频的混频电路的输出侧上的滤波器中包括的电容元件的电容，而不损 害混频电路和下游放大电路的特性，不大幅度增大芯片尺寸，且不改变滤波器的截止频率。参照附图从下列描述中，本专利技术的上述和其它目的和新颖特点将变得明显。下面是本申请公开的代表性专利技术的概况。根据本专利技术，吉尔伯特单元电路被用作混频电路，此混频电路为了降频而对接收 信号和局部振荡器信号进行合成，且用来从输出信号清除不希望有的电波的低通滤波器由 上级差分晶体管的负载电阻器和连接在差分输出端子之间的电容元件构成。在此结构中， 负载电阻器的电阻被增大，且利用所提供的用来将电流施加到上级差分晶体管的发射极或 集电极的电波电路，其电流量对应于负载电阻器的电阻增大的电流，被施加到下级差分晶 体管。根据上述设置，借助于增大负载电阻器的电阻，能够减小提供在混频电路输出侧 上的滤波器的电容，而不改变滤波器的截止频率。结果就变得更容易在IC芯片上制作电 容元件。而且，由于用来补偿因负载电阻器电阻的增大而引起的电流减小的电流能够被施 加到下级差分晶体管，故电容元件能够被做得更小而不损害混频电路和下游放大电路的特 性。以这种方式，待要包括在混频电路输出侧上的滤波器中的电容元件就能够被制作在芯 片上，而不大幅度增大芯片尺寸。用于施加电流的电流电路的阻抗比电流所施加到的节点的阻抗适当地更高是可 取的。这是为了防止输入信号泄漏到用于施加电流的电流电路中。采用MOSFET的电流镜电路是具有高阻抗的电流电路的一个例子。本申请公开的代表性专利技术具有下面简述的有利效果。根据本专利技术，能够减小包括在提供于用来对接收信号进行降频的混频电路输出侧 上的滤波器中的电容元件的电容，从而使得容易在芯片上制作元件。在芯片上制作电容元 件减少了系统部件的数目，使系统能够被做得更小。而且，当电容元件被制作在芯片上时， 就不再需要用来连接外部电容元件的端子，就没有必要执行焊丝键合操作。结果就能够降 低生产成本，并能够降低寄生信号的产生，此寄生信号的产生可归咎于经由键合焊丝或引 线框所捕获的射频(RF)信号。根据本专利技术，待要包括在提供于混频电路输出侧上的滤波器 中的电容元件能够被制作在芯片上，而不损害混频电路和下游放大器的特性，且不要求大 幅度增大芯片尺寸。附图说明图1是方框图，示出了根据本专利技术的一种示例性半导体集成电路器件(RF IC)以 及采用它的一种示例性射频通信系统。图2是电路图，示出了根据本专利技术的包括在RF IC接收电路中的混频电路的第一实施方案。图3是电路图，示出了第一实施方案的混频电路的更具体的结构。图4是电路图，示出了根据本专利技术的包括在RF IC接收电路中的混频电路的第二 实施方案。图5是电路图，示出了根据本专利技术的包括在RF IC接收电路中的混频电路的第三实施方案。图6是电路图，示出了上级差分晶体管Q21和Q24本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无线通信系统的半导体集成电路，包括：半导体衬底；置于所述半导体衬底之上的低噪声放大器（２１０），该低噪声放大器经由天线接收ＲＦ信号并放大该ＲＦ信号；置于所述半导体衬底之上的混频电路（２１２），该混频电路对来自所述低噪声放大器的输出ＲＦ信号进行降频转换；以及低通滤波器，它包括电阻（Ｒｃ１／Ｒｃ２）和电容（Ｃ１），并被耦连到所述混频电路，其中，所述电阻（Ｒｃ１／Ｒｃ２）和所述电容（Ｃ１）被置于所述半导体衬底之上。

【技术特征摘要】
JP 2005-3-29 2005-093840一种用于无线通信系统的半导体集成电路，包括半导体衬底；置于所述半导体衬底之上的低噪声放大器(210)，该低噪声放大器经由天线接收RF信号并放大该RF信号；置于所述半导体衬底之上的混频电路(212)，该混频电路对来自所述低噪声放大器的输出RF信号进行降频转换；以及低通滤波器，它包括电阻(Rc1/Rc2)和电容(C1)，并被耦连到所述混频电路，其中，所述电阻(Rc1/Rc2)和所述电容(C1)被置于所述半导体衬底之上。2.根据权利要求1的半导体集成电路，其中，所述低通滤波器被用于从所述输出RF信号减少不希望的波。3.根据权利要求1的半导体集成电路，其中，所述低通滤波器被用于减少相邻信道的信号。4.根据权利要求1的半导体集成电路， 还包括增益控制放大器(PGA21)，其中，来自所述低噪声放大器的输出RF信号通过所述低通滤波器被输入到所述增益 控制放大器。5.根据权利要求1的半导体集成电路，还包括产生RF振荡信号(Φ RF)的RF振荡电路(262)，其中，所述RF振荡信号(ctRF)被输入用于对来自所述低噪声放大器的所述输出RF信 号进行降频转换的所述混频电路。6.一种用于无线通信系统的半导体集成电路，包括 半导体衬底；置于所述半导体衬底之上的第一低噪声放大器(210a)，该第一低噪声放大器经由所述 天线接收第一 RF信号并放大该第一 RF信号；置于所述半导体衬底之上的第二低噪声放大器(210d)，该第二低噪声放大器经由天线 接收第二 RF信号并放大该第二 RF信号；置于所述半导体衬底之上的第一混频电路(212a)，该第一混频电路对来自所述第一低 噪声放大器的第一输出RF信号进行降频转换；置于所述半导体衬底之上的第二混频电路(212b)，该第二混频电路对来自所述第二低 噪声放大器的第二输出RF信号进行降频转换；第一低通滤波器，它包括第一电阻(Rcl/Rc2)和第一电容(Cl)，并被耦连到所述第一 混频电路；以及第二低通滤波器，它包括第二电阻(Rcl/Rc2)和第二电容(Cl)，并被耦连到所述第二 混频电路，其中，所述第一电阻(Rcl/Rc2)、所述第一电容(Cl)、所述第二电阻(Rcl/Rc2)和所述 第二电容(Cl)被置于所述半导体衬底之上。7.根据权利要求6的半导体集成电路，其中，所述第一低通滤波器被用于从所述第一输出RF信号减少不希望的波， 所述第二低通滤波器被用于从所述第二输出RF信号减少不希望的波。8.根据权利要求6的半导体集成电路，其中，所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波器被用于减少相邻信道的信号。9.根据权利要求6的半导体集成电路，还包括第一增益控制放大器(PGAll)和第二增益控制放大器(PGA21)， 其中，来自所述第一低噪声放大器的第一输出RF信号通过所述第一低通滤波器被输 入到所述第一增益控制放大器，其中，来自所述第二低噪声放大器的第二输出RF信号通过所述第二低通滤波器被输 入到所述第二增益控制放大器。10.根据权利要求6的半导体集成电路，还包括产生第一 RF振荡信号(CtRFl)和第二 RF振荡信号(ctRF2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉崎保展，和久田哲也，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]