JP2017139544A - 発振モジュール、電子機器及び移動体 - Google Patents

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Abstract

【課題】マスタースライスによる発振信号の周波数帯の変更が、容易に行える発振モジュールの提供。【解決手段】発振モジュール(1)は、SAWフィルター(2)と、集積回路3内に構成されたハイパスフィルター(70)と、を備え、ハイパスフィルター(70)は、コイル74と、容量部72と、コイル74と容量部72とを接続する第1の配線PP1と、を有し、容量部72は、容量アレイ72Aを含むことを特徴とする。【選択図】図12

Description

本発明は、発振モジュール、この発振モジュールを備えている電子機器及び移動体に関する。
特許文献1には、ECLラインレシーバーにより構成される発振用差動増幅器と、ECLラインレシーバーにより構成され、エミッター終端抵抗により出力端子が終端された帰還バッファ用差動増幅器と、スイッチ回路と、電圧制御型移相回路と、所定の共振周波数を有するSAW共振子と、インピーダンス回路とから構成され、少なくとも、発振用差動増幅器、帰還バッファ用差動増幅器、電圧制御型移相回路及びSAW共振子により正帰還発振ループが形成されている発振回路が開示されている。この発振回路によれば、帰還バッファ用差動増幅器のエミッター終端抵抗を可変させてSAW共振子のドライブレベルを増加させることにより、SAW共振子からの信号の振幅がこれに重畳するノイズに比べて相対的に大きくなる。言い換えるとSN比が大きくとれるので、SAW共振子からの信号に重畳されたノイズに起因するジッターを低減することができる。
この発振回路は、SAW共振子の共振周波数付近の周波数の発振信号を出力するが、後段に逓倍回路を設けることでN倍の周波数の信号を発生させることもできる。例えば、特許文献2には、リングオシレーターの後段に逓倍回路が設けられた発振回路が開示されている。この逓倍回路は、リングオシレーターを構成する奇数段のインバーターのうちのいずれか2つの段のインバーターから取り出した2つの信号の排他的論理和を出力する構成であり、例えば、特許文献1に記載の発振回路の後段に特許文献2に記載の逓倍回路を設ければ、回路面積の増大を抑えながら逓倍出力を得ることができる。
特開2004−040509号公報 特開2007−013565号公報
上記発振回路は、SAW共振子の共振周波数付近の周波数の発振信号及びこれの逓倍の周波数の発振信号を出力する構成となっているが、マスタースライスによる発振信号の周波数帯の変更に関して改善の余地がある。
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例にかかる発振モジュールは、SAWフィルターと、集積回路内に構成されたハイパスフィルターと、を備え、前記ハイパスフィルターは、コイル部と、容量部と、前記コイル部と前記容量部とを接続する第1の配線と、を有し、前記容量部は、容量アレイを含むことを特徴とする。
これによれば、発振モジュールは、SAWフィルターと、ハイパスフィルターと、を備え、ハイパスフィルターが、コイル部と、容量部とを有し、容量部が容量アレイ(配列された複数の容量(例えば、コンデンサー)の集まり、容量群)を含むことから、容量部の容量アレイ内の容量の選択により所望の周波数帯をハイパスフィルターの通過帯域とすることができる。
これにより、発振モジュールは、SAWフィルターの変更で発振周波数が変化しても、ハイパスフィルターの容量アレイの調整(例えば、配線層マスクの変更)のみで、その変化に対応することができる。
この結果、発振モジュールは、マスタースライスによる発振信号の周波数帯の変更(発振周波数のシリーズ化)に関する納期の短縮及びコストの低減を図ることが可能となる。
[適用例2]上記適用例にかかる発振モジュールにおいて、前記コイル部は、前記第1の配線が設けられている第1の配線層よりも厚い第2の配線層に設けられていることが好ましい。
これによれば、発振モジュールは、コイル部が第1の配線が設けられている第1の配線層よりも厚い第2の配線層に設けられていることから、コイル部のインダクタンスのばらつきを抑制することができる。
[適用例3]上記適用例にかかる発振モジュールにおいて、前記第2の配線層は、前記第1の配線層の上方に積層されていることが好ましい。
これによれば、発振モジュールは、第2の配線層が第1の配線層の上方に積層されていることから、第2の配線層と第1の配線層とで容量部を形成することができる。
[適用例4]上記適用例にかかる発振モジュールにおいて、前記容量アレイは、第1の容量を含み、前記第1の容量の少なくとも一方の電極は、前記第1の配線が設けられている第1の配線層に設けられていることが好ましい。
これによれば、発振モジュールは、容量アレイが第1の容量を含み、第1の容量の少なくとも一方の電極が第1の配線層に設けられていることから、第1の配線の一部を第1の容量の一方の電極とすることができる。
[適用例5]上記適用例にかかる発振モジュールにおいて、前記第1の容量の他方の電極は、第2の配線層と、第3の配線層とに跨って設けられ、前記一方の電極が設けられている前記第1の配線層を、前記第2の配線層と前記第3の配線層とで挟むように構成されていることが好ましい。
これによれば、発振モジュールは、第1の容量の他方の電極が、第2の配線層と、第3の配線層とに跨って設けられ、第1の配線層を、第2の配線層と第3の配線層とで挟むように構成されていることから、他の構成よりも少ない平面積で所望の容量値を得ることができる。
[適用例6]上記適用例にかかる発振モジュールにおいて、前記コイル部と接続されている第1の端子と、前記ハイパスフィルターの外部と接続されている第2の端子とを、更に備え、前記第1の配線は、前記一方の電極と前記第1の端子とを電気的に接続し、前記第2の配線層に設けられている第2の配線及び前記第3の配線層に設けられている第3の配線は、前記他方の電極と前記第2の端子とを電気的に接続していることが好ましい。
これによれば、発振モジュールは、第1の配線が第1の容量の一方の電極と第1の端子とを電気的に接続し、第2の配線及び第3の配線が、第1の容量の他方の電極と第2の端子とを電気的に接続していることから、第1の容量に応じた周波数帯をハイパスフィルターの通過帯域とすることができる。
これにより、発振モジュールは、SAWフィルターの変更で発振周波数が変化しても、ハイパスフィルターの容量アレイの調整のみで、その変化に対応することができる。
[適用例7]上記適用例にかかる発振モジュールにおいて、前記容量アレイは、第2の容量を更に含み、前記第2の容量の一方の電極は、前記第1の配線により前記第1の容量の前記一方の電極と接続されていることが好ましい。
これによれば、発振モジュールは、容量アレイが、第2の容量を更に含み、第2の容量の一方の電極は、第1の配線により第1の容量の一方の電極と接続されていることから、第1の容量の容量値と第2の容量の容量値との和に応じた周波数帯をハイパスフィルターの通過帯域とすることができる。
これにより、発振モジュールは、SAWフィルターの変更で発振周波数が変化しても、ハイパスフィルターの容量アレイの調整のみで、その変化に対応することができ、第1の容量のみの場合よりも対応範囲を広げることができる。
[適用例8]上記適用例にかかる発振モジュールにおいて、前記第1の容量の容量値と前記第2の容量の容量値とは略等しいことが好ましい。
これによれば、発振モジュールは、第1の容量の容量値と第2の容量の容量値とが略等しいことから、例えば、第1の容量の設計データのコピー及びペーストにより、集積回路のレイアウト設計が容易となる。
[適用例9]上記適用例にかかる発振モジュールにおいて、前記第1の容量の容量値よりも前記第2の容量の容量値の方が大きいことが好ましい。
これによれば、発振モジュールは、第1の容量の容量値よりも第2の容量の容量値の方が大きいことから、第1の容量の容量値と第2の容量の容量値とが略等しい場合よりも、SAWフィルターの変更に伴う発振周波数の変化に対する対応範囲を広げることができる。
[適用例10]上記適用例にかかる発振モジュールにおいて、前記第1の端子から前記第1の容量までの前記第1の配線の配線長は、前記第1の端子から前記第2の容量までの前記第1の配線の配線長よりも短いことが好ましい。
これによれば、発振モジュールは、第1の端子から第1の容量までの第1の配線の配線長は、第1の端子から第2の容量までの第1の配線の配線長よりも短いことから、第1の容量の容量値が小さいほど影響が大きくなる、第1の配線の配線長に起因するインピーダンスの変化や寄生容量の変化を低減できる。
これにより、発振モジュールは、周波数精度の高い発振信号を出力することができる。
[適用例11]上記適用例にかかる発振モジュールにおいて、前記容量アレイは、第3の容量を更に含み、前記第3の容量の一方の電極は、前記第1の配線により前記第1の容量の前記一方の電極及び前記第2の容量の前記一方の電極と接続されていることが好ましい。
これによれば、発振モジュールは、容量アレイが第3の容量を更に含み、第3の容量の一方の電極は、第1の配線により第1の容量の一方の電極及び第2の容量の一方の電極と接続されていることから、第1の容量の容量値と第2の容量の容量値と第3の容量の容量値との和に応じた周波数帯をハイパスフィルターの通過帯域とすることができる。
これにより、発振モジュールは、SAWフィルターの変更で発振周波数が変化しても、ハイパスフィルターの容量アレイの調整のみで、その変化に対応することができ、第1の容量及び第2の容量のみの場合よりも対応範囲を広げることができる。
[適用例12]本適用例にかかる発振モジュールは、SAWフィルターと、集積回路内に構成されたハイパスフィルターと、を備え、前記ハイパスフィルターは、コイル部と、容量アレイを含む容量部と、を有し、前記容量アレイは、前記コイル部と接続されている第1の端子と、第1の容量と、第2の容量と、を含み、前記第1の容量の容量値は、前記第2の容量の容量値よりも小さく、かつ、前記第1の容量と前記第1の端子とが接続された場合の配線長は、前記第2の容量と前記第1の端子とが接続された場合の配線長よりも短いことを特徴とする。
これによれば、発振モジュールは、容量アレイの第1の容量の容量値が、第2の容量の容量値よりも小さく、第1の容量と第1の端子とが接続された場合の配線長が、第2の容量と第1の端子とが接続された場合の配線長よりも短いことから、第1の容量の容量値が小さいほど影響が大きくなる、配線長に起因するインピーダンスの変化や寄生容量の変化を低減できる。
これにより、発振モジュールは、周波数精度の高い発振信号を出力することができる。
[適用例13]本適用例にかかる発振モジュールは、SAWフィルターと、集積回路内に構成されたハイパスフィルターと、を備え、前記ハイパスフィルターは、コイル部と、容量アレイを含む容量部と、を有し、前記容量アレイは、前記コイル部と接続されている第1の端子と、第1の容量と、第2の容量と、第3の容量と、を含み、前記第1の容量の容量値と前記第2の容量の容量値との和は、前記第3の容量の容量値よりも小さく、かつ、前記第1の容量が前記第1の端子に接続された場合の配線長は、前記第3の容量が前記第1の端子に接続された場合の配線長よりも短いことを特徴とする。
これによれば、発振モジュールは、容量アレイの第1の容量の容量値と第2の容量の容量値との和が、第3の容量の容量値よりも小さく、かつ、第1の容量が第1の端子に接続された場合の配線長が、第3の容量が第1の端子に接続された場合の配線長よりも短いことから、第1の容量の容量値が小さいほど影響が大きくなる、配線長に起因するインピーダンスの変化や寄生容量の変化を低減できる。
これにより、発振モジュールは、周波数精度の高い発振信号を出力することができる。
[適用例14]本適用例にかかる発振モジュールは、SAWフィルターと、集積回路内に構成されたハイパスフィルターと、を備え、前記ハイパスフィルターは、コイル部と、容量アレイを含む容量部と、を有し、前記容量アレイは、前記コイル部と接続されている第1の端子と、互いに接続されるn個の容量の第1のアレイと、互いに接続されるm個の容量の第2のアレイと、を含み、前記第1のアレイの総容量値は、前記第2のアレイの総容量値よりも小さく、かつ、前記第1のアレイに属する1つの容量と前記第1の端子とが接続された場合の配線長は、前記第2のアレイに属する1つの容量と前記第1の端子とが接続された場合の配線長よりも短いことを特徴とする。
これによれば、発振モジュールは、容量アレイの第1のアレイの総容量値が、第2のアレイの総容量値よりも小さく、第1のアレイに属する1つの容量と第1の端子とが接続された場合の配線長が、第2のアレイに属する1つの容量と第1の端子とが接続された場合の配線長よりも短いことから、第1のアレイの総容量値が小さいほど影響が大きくなる、配線長に起因するインピーダンスの変化や寄生容量の変化を低減できる。
これにより、発振モジュールは、周波数精度の高い発振信号を出力することができる。
[適用例15]本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の発振モジュールを備えていることを特徴とする。
これによれば、電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の発振モジュールを備えていることから、上記適用例に記載された効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
[適用例16]本適用例にかかる移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の発振モジュールを備えていることを特徴とする。
これによれば、移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の発振モジュールを備えていることから、上記適用例に記載された効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
本実施形態の発振モジュールの斜視図。 発振モジュールを図1のA−A’で切断した断面図。 発振モジュールを図1のB−B’で切断した断面図。 SAWフィルター及び集積回路の平面図。 本実施形態の発振モジュールのボンディング端子部分を示す図。 本実施形態の発振モジュールの機能構成の一例を示すブロック図。 差動増幅器の回路構成の一例を示す図。 SAWフィルターの入出力波形の一例を示す図。 差動増幅器の回路構成の一例を示す図。 逓倍回路の回路構成の一例を示す図。 ハイパスフィルターの回路構成の一例を示す模式図。 容量部の構成の一例を示す模式図。 第1の容量の構成を示す模式断面図。 容量部の他の構成例を示す模式図。 容量部の別の構成例を示す模式図。 ハイパスフィルターの周波数特性の一例を示す図。 出力回路の回路構成の一例を示す図。 本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図。 本実施形態の移動体の一例を示す図。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1.発振モジュール
1−1.発振モジュールの構造
図1は、本実施形態の発振モジュールの構造の一例を示す図であり、発振モジュールの斜視図である。また、図2は発振モジュールを図1のA−A’で切断した断面図であり、図3は発振モジュールを図1のB−B’で切断した断面図である。なお、図1〜図3では、リッド(蓋)が無い状態の発振モジュール1が図示されているが、実際には、パッケージ4の開口が不図示のリッド(蓋)で覆われて発振モジュールが構成されている。
図1に示すように、本実施形態の発振モジュール1は、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルター(表面弾性波フィルター)2、集積回路(IC:Integrated Circuit)3及びパッケージ4を含んで構成されている。
パッケージ4は、例えば、セラミックパッケージ等の積層パッケージであり、SAWフィルター2と集積回路3とを同一空間内に収容する。具体的には、パッケージ4の上部には開口部が設けられており、当該開口部を不図示のリッド(蓋)で覆うことにより収容室が形成され、当該収容室に、SAWフィルター2及び集積回路3が収容されている。
図2に示すように、集積回路3は、その下面がパッケージ4の第1層4Aの上面に接着固定されている。そして、集積回路3の上面に設けられている各電極(パッド)3Bとパッケージ4の第2層4Bの上面に設けられている各電極6Bとがそれぞれワイヤー5Bによりボンディングされている。
SAWフィルター2は、一方の端部がパッケージ4に固着されている。より具体的には、SAWフィルター2は、長手方向の一方の端部(第1端部)2Aの下面が、接着剤7によりパッケージ4の第3層4Cの上面に接着固定されている。また、SAWフィルター2の長手方向の他方の端部(第2端部)2Bは固定されておらず、かつ、第2端部2Bとパッケージ4の内面との間に間隙が設けられている。すなわち、SAWフィルター2は片持ちでパッケージ4に固定されている。
なお、パッケージ4の第3層4Cの上面の外周には、パッケージ4の第4層4Dが設けられ、第4層4Dの上面に不図示のリッド(蓋)が接合される構成となっている。
図1に示すように、SAWフィルター2の上面には、第1端部2Aにおいて第1の入力ポートIP1、第2の入力ポートIP2、第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2として機能する4つの電極(ボンディング端子ともいう)が設けられている。そして、図1及び図3に示すように、SAWフィルター2の第1の入力ポートIP1、第2の入力ポートIP2、第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2とパッケージ4の第3層4Cの上面に設けられている4つの電極6Aとがそれぞれワイヤー5Aによりボンディングされている。
パッケージ4の内部には、4つの電極6Aと所定の4つの電極6Bとをそれぞれ電気的に接続するための不図示の配線が設けられている。すなわち、SAWフィルター2の第1の入力ポートIP1、第2の入力ポートIP2、第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2は、ワイヤー5A、ワイヤー5B及びパッケージ4の内部配線を介して、集積回路3の互いに異なる4つの電極(パッド)3Bとそれぞれ接続されている。
また、パッケージ4の表面(外面)には、電源端子、接地端子あるいは出力端子として機能する不図示の複数の外部電極が設けられており、パッケージ4の内部には、当該複数の外部電極の各々と所定の複数の電極6Bの各々とをそれぞれ電気的に接続するための不図示の配線も設けられている。
図4は、図1の発振モジュールをその上面から平面視したときのSAWフィルター及び集積回路の平面図である。
図4に示すように、SAWフィルター2は、圧電基板200の表面に設けられた、第1のIDT(Interdigital Transducer)201と、第2のIDT202と、第1の反射器203と、第2の反射器204とを有している。
圧電基板200は、例えば、水晶、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、四ほう酸リチウム(Li2B4O7,LBO)等の単結晶材料や、酸化亜鉛(ZnO)、窒化アルミニウム(AlN)等の圧電性薄膜、圧電性セラミックス材料等を用いて製造することができる。
第1のIDT201と第2のIDT202は、第1の反射器203と第2の反射器204との間にあり、それぞれ、一定間隔で設けられた複数の電極指を有する櫛状の2つの電極が、互いに間挿し合うように対向して配置されている。そして、図4に示すように、第1のIDT201の電極指ピッチ及び第2のIDT202の電極指ピッチはともに一定値d1になっている。
また、SAWフィルター2は、圧電基板200の表面に設けられた、第1のIDT201と接続されている第1の入力ポートIP1と、第1のIDT201と接続されている第2の入力ポートIP2と、第2のIDT202と接続されている第1の出力ポートOP1と、第2のIDT202と接続されている第2の出力ポートOP2とを有している。
具体的には、圧電基板200の表面には、第1配線205と第2配線206とが設けられており、第1の入力ポートIP1は、第1配線205によって第1のIDT201の一方の電極(図4では上側の電極)と接続され、第2の入力ポートIP2は、第2配線206によって第1のIDT201の他方の電極(図4では下側の電極)と接続されている。また、圧電基板200の表面には、第3配線207と第4配線208とが設けられており、第1の出力ポートOP1は、第3配線207によって第2のIDT202の一方の電極(図4では上側の電極)と接続され、第2の出力ポートOP2は、第4配線208によって第2のIDT202の他方の電極(図4では下側の電極)と接続されている。
このように構成されたSAWフィルター2において、第1の入力ポートIP1及び第2の入力ポートIP2からf=v/(2d1)(vは表面弾性波が圧電基板200の表面を伝搬する速度)付近の周波数を有する電気信号が入力されると、第1のIDT201により1波長が2d1に等しい表面弾性波が励起される。そして、第1のIDT201により励起された表面弾性波は、第1の反射器203と第2の反射器204との間で反射されて定在波となる。この定在波は、第2のIDT202において電気信号に変換され、第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2から出力される。すなわち、SAWフィルター2は、中心周波数をf=v/(2d1)とする狭帯域のバンドパスフィルターとして機能する。
本実施形態では、図4に示すように、平面視で、SAWフィルター2の少なくとも一部が集積回路3と重なっている。また、平面視で、SAWフィルター2の第1端部2A(図4において斜線を施した部分)は集積回路3と重なっていない。このように、本実施形態では、SAWフィルター2を、その第1端部2Aをパッケージ4に固定して片持ちにし、SAWフィルター2の下方に形成される空間に集積回路3を配置することによって、発振モジュール1の小型化を実現している。
また、本実施形態の発振モジュール1によれば、SAWフィルター2の全面ではなく、その一部である第1端部2Aがパッケージ4に固着されているので、固着される部分の面積が小さく、パッケージ4から加わる応力により変形しやすい部分が少ない。従って、本実施形態の発振モジュール1によれば、SAWフィルター2に加わる応力による発振信号の劣化を低減させることができる。
また、SAWフィルター2の第1端部2Aにおける圧電基板200の裏面は、接着剤7によってパッケージ4に固定されるため、第1端部2Aは接着剤7の収縮によっても変形しやすい。そこで、本実施形態では、図4に示すように、第1のIDT201、第2のIDT202、第1の反射器203及び第2の反射器204は、第1端部2Aにおける圧電基板200の表面に設けられていない。これにより、第1のIDT201及び第2のIDT202の変形が大きく緩和される。従って、本実施形態によれば、接着剤7の収縮による応力に起因する第1のIDT201や第2のIDT202の変形によって生じる電極指ピッチd1の目標値に対する誤差を小さくすることができるので、高い周波数精度の発振モジュール1を実現することができる。
また、本実施形態では、SAWフィルター2を片持ちにすることで、自由端である第2端部2Bにパッケージ4との接触による応力が加わらない。従って、本実施形態によれば、パッケージ4との接触による応力に起因する第1のIDT201や第2のIDT202の変形が生じないので、高い周波数精度の発振モジュール1を実現することができる。
また、本実施形態では、変形によって特性が変化しない第1の入力ポートIP1、第2の入力ポートIP2、第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2は、SAWフィルター2の第1端部2Aにおける圧電基板200の表面に設けられている。これにより、SAWフィルター2が不要に大きくなることを回避し、発振モジュール1の小型化を可能としている。
また、本実施形態では、図4に示すように、SAWフィルター2は長辺2Xと短辺2Yを有する矩形状であり、平面視で、第1の入力ポートIP1、第2の入力ポートIP2、第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2は、SAWフィルター2の長辺2Xに沿って並んでいる。従って、本実施形態によれば、図1に示したように、SAWフィルター2の外部において、第1の入力ポートIP1、第2の入力ポートIP2、第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2のそれぞれに接続される4つのワイヤー5Aをすべて長辺2X側に設けることができるので、パッケージ4の内部におけるSAWフィルター2の長辺側の空間を効率よく利用し、短辺側の空間を小さくすることができるので、発振モジュール1の小型化が可能である。
また、本実施形態では、図4に示すように、平面視で、第1の入力ポートIP1と第2の入力ポートIP2とが長辺2Xから等距離に配置され、かつ、第1の出力ポートOP1と第2の出力ポートOP2とが長辺2Xから等距離に配置されている。従って、本実施形態によれば、第1の入力ポートIP1に接続される配線(ワイヤー5A及び基板配線)の長さと第2の入力ポートIP2に接続される配線の長さとを揃えやすく、第1の出力ポートOP1に接続される配線の長さと第2の出力ポートOP2に接続される配線の長さとを揃えやすく、SAWフィルター2に入力または出力される差動信号の位相差を小さくすることができる。
さらに、本実施形態では、図4に示すように、平面視で、第1の入力ポートIP1、第2の入力ポートIP2、第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2が長辺2Xから等距離に配置されている。従って、第1の入力ポートIP1、第2の入力ポートIP2、第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2のそれぞれに接続される4つのワイヤー5Aの高さを揃えやすい。
特に、本実施形態では、第1の入力ポートIP1、第2の入力ポートIP2、第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2が、長辺2Xに沿って長辺2Xに近い位置に設けられているため、図5の左側の断面図(図3の一部を図示した断面図)に示すように、SAWフィルター2の上面からワイヤー5Aの最高部までの高さH1を小さくすることができる。図5の右側には、仮に、第1の入力ポートIP1、第2の入力ポートIP2、第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2を長辺2Xからより遠い位置に設けた場合の断面図が示されており、SAWフィルター2の上面からワイヤー5Aの最高部までの高さH2はH1よりも大きい。このように、本実施形態によれば、ワイヤー5Aを低くすることができるので、パッケージ4の高さ方向のサイズを小さくすることが可能となり、発振モジュール1の小型化を実現することができる。
また、本実施形態では、図4に示すように、平面視で、長辺2Xに沿う方向に、第1の入力ポートIP1、第1の出力ポートOP1、第2の出力ポートOP2、第2の入力ポートIP2の順に並んでいる。これにより、第1のIDT201と第2のIDT202とを長辺2Xに沿う方向に並べた場合に、第1配線205、第2配線206、第3配線207及び第4配線208とを互いに交差せずに設けることが容易となり、これら配線の長さを短くすることができる。
なお、SAWフィルター2は、図4の構成に限らず、例えば、反射器を有さず、入力用のIDTと出力用のIDTの間を表面弾性波が伝搬するトランスバーサル型SAWフィルターであってもよい。
1−2.発振モジュールの機能構成
図6は、本実施形態の発振モジュールの機能構成の一例を示すブロック図である。図6に示すように、本実施形態の発振モジュール1は、SAWフィルター2、位相シフト回路10、差動増幅器20、コンデンサー32、コンデンサー34、差動増幅器40、コンデンサー52、コンデンサー54、逓倍回路60、ハイパスフィルター70(フィルター回路)、出力回路80を含んで構成されている。なお、本実施形態の発振モジュール1は、適宜、これらの要素の一部を省略または変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。
位相シフト回路10、差動増幅器20、コンデンサー32、コンデンサー34、差動増幅器40、コンデンサー52、コンデンサー54、逓倍回路60、ハイパスフィルター70及び出力回路80は、集積回路3に含まれている。すなわち、これらの各回路は集積回路3の一部である。
SAWフィルター2の第1の出力ポートOP1は、集積回路3の入力端子T1と接続されている。また、SAWフィルター2の第2の出力ポートOP2は、集積回路3の入力端子T2と接続されている。また、SAWフィルター2の第1の入力ポートIP1は、集積回路3の出力端子T3と接続されている。また、SAWフィルター2の第2の入力ポートIP2は、集積回路3の出力端子T4と接続されている。
集積回路3の電源端子T7は、発振モジュール1の外部端子(パッケージ4の表面に設けられた外部電極)であるVDD端子と接続されており、電源端子T7にはVDD端子を介して所望の電源電位が供給される。また、集積回路3の接地端子T8は、発振モジュール1の外部端子であるVSS端子と接続されており、接地端子T8にはVSS端子を介して接地電位(0V)が供給される。そして、位相シフト回路10、差動増幅器20、コンデンサー32、コンデンサー34、差動増幅器40、コンデンサー52、コンデンサー54、逓倍回路60、ハイパスフィルター70及び出力回路80は、電源端子T7と接地端子T8との間の電位差を電源電圧として動作する。なお、差動増幅器20、差動増幅器40、逓倍回路60、ハイパスフィルター70及び出力回路80の各電源端子及び各接地端子は、電源端子T7及び接地端子T8とそれぞれ接続されているが、図6では図示が省略されている。
位相シフト回路10及び差動増幅器20は、SAWフィルター2の第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2から第1の入力ポートIP1及び第2の入力ポートIP2に至る帰還経路上に設けられている。
位相シフト回路10は、コイル11と、コイル12と、可変容量素子13とを有している。コイル11のインダクタンスとコイル12のインダクタンスは同じ(製造ばらつきによる差は許容される)あるいは同程度であってもよい。
コイル11の一端は、集積回路3の入力端子T1と接続され、コイル11の他端は、可変容量素子13の一端及び差動増幅器20の非反転入力端子と接続されている。また、コイル12の一端は、集積回路3の入力端子T2と接続され、コイル12の他端は、可変容量素子13の他端及び差動増幅器20の反転入力端子と接続されている。
可変容量素子13は、例えば、印加される電圧に応じて容量値が変化するバラクター(バリキャップ、あるいは可変容量ダイオードともいう)であってもよいし、複数のコンデンサーと、複数のコンデンサーの少なくとも一部を選択するための複数のスイッチとを含み、選択信号に応じて複数のスイッチが開閉することで選択されたコンデンサーに応じて容量値が切り替わる回路であってもよい。
差動増幅器20は、非反転入力端子と反転入力端子とに入力される1対の信号を、その電位差を増幅して非反転出力端子と反転出力端子とから出力する。差動増幅器20の非反転出力端子は、集積回路3の出力端子T3及びコンデンサー32の一端と接続されている。また、差動増幅器20の反転出力端子は、集積回路3の出力端子T4及びコンデンサー34の一端と接続されている。
図7は、差動増幅器の回路構成の一例を示す図である。図7の例では、差動増幅器20は、抵抗21、抵抗22、NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスター23、NMOSトランジスター24、定電流源25、NMOSトランジスター26、NMOSトランジスター27、抵抗28及び抵抗29を含んで構成されている。図7では、例えば、入力端子IP20が非反転入力端子であり、入力端子IN20が反転入力端子である。また、出力端子OP20が非反転出力端子であり、出力端子ON20が反転出力端子である。
NMOSトランジスター23は、ゲート端子が入力端子IP20と接続され、ソース端子が定電流源25の一端と接続され、ドレイン端子が抵抗21を介して電源端子T7(図6参照)と接続されている。
NMOSトランジスター24は、ゲート端子が入力端子IN20と接続され、ソース端子が定電流源25の一端と接続され、ドレイン端子が抵抗22を介して電源端子T7(図6参照)と接続されている。
定電流源25の他端は、接地端子T8(図6参照)と接続されている。
NMOSトランジスター26は、ゲート端子がNMOSトランジスター23のドレイン端子と接続され、ソース端子が抵抗28を介して接地端子T8(図6参照)と接続され、ドレイン端子が電源端子T7(図6参照)と接続されている。
NMOSトランジスター27は、ゲート端子がNMOSトランジスター24のドレイン端子と接続され、ソース端子が抵抗29を介して接地端子T8(図6参照)と接続され、ドレイン端子が電源端子T7(図6参照)と接続されている。
また、NMOSトランジスター26のソース端子は出力端子ON20と接続され、NMOSトランジスター27のソース端子は出力端子OP20と接続されている。
このように構成されている差動増幅器20は、入力端子IP20と入力端子IN20とに入力される1対の信号を非反転増幅して出力端子OP20と出力端子ON20とから出力する。
図6に戻り、本実施形態では、SAWフィルター2、位相シフト回路10及び差動増幅器20により、SAWフィルター2の第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2から第1の入力ポートIP1及び第2の入力ポートIP2に至る信号経路上を1対の信号が伝搬して正帰還の閉ループが構成され、当該1対の信号が発振信号となる。すなわち、SAWフィルター2、位相シフト回路10及び差動増幅器20により、発振回路100が構成される。なお、発振回路100は、適宜、これらの要素の一部を省略または変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。
図8の上段に、SAWフィルター2の第1の出力ポートOP1から出力される信号(周波数f0)の波形を実線で示し、SAWフィルター2の第2の出力ポートOP2から出力される信号(周波数f0)の波形を破線で示す。また、図8の下段に、SAWフィルター2の第1の入力ポートIP1に入力される信号(周波数f0)の波形を実線で示し、SAWフィルター2の第2の入力ポートIP2に入力される信号(周波数f0)の波形を破線で示す。
図8に示すように、SAWフィルター2の第1の出力ポートOP1から第1の入力ポートIP1に伝搬する信号(実線)と、SAWフィルター2の第2の出力ポートOP2から第2の入力ポートIP2に伝搬する信号(破線)とは互いに逆相である。ここで、「互いに逆相」とは、位相差が正確に180°の場合だけでなく、例えば、SAWフィルター2の第1の出力ポートOP1から第1の入力ポートIP1に至る帰還経路の配線と、SAWフィルター2の第2の出力ポートOP2から第2の入力ポートIP2に至る帰還経路の配線との、長さ、抵抗及び容量の差や製造誤差に起因して生じる差動増幅器20が有する素子の特性の差等の分だけ、位相差が180°と異なる場合も含む概念である。
このように、本実施形態の発振回路100は、SAWフィルター2の第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2から出力される差動信号(互いに逆相の1対の信号)を差動増幅器20で増幅してSAWフィルター2の第1の入力ポートIP1及び第2の入力ポートIP2に帰還させることで閉ループの帰還経路を構成して発振する。すなわち、発振回路100は、差動で動作し、第1のIDT201及び第2のIDT202の電極指ピッチd1に応じた周波数f0で発振する。
そして、SAWフィルター2の第1の出力ポートOP1及び第2の出力ポートOP2から第1の入力ポートIP1及び第2の入力ポートIP2に至る帰還経路上を伝搬する差動信号に電源ラインを介して重畳される電源ノイズは、コモンモードノイズであるため、差動増幅器20により大きく低減する。従って、発振回路100によれば、電源ノイズの影響による発振信号の劣化を低減させ、発振信号の周波数精度やS/Nを向上させることができる。
また、本実施形態の発振回路100は、位相シフト回路10の可変容量素子13の容量値を変化させることで、SAWフィルター2の通過帯域内において、コイル11のインダクタンス及びコイル12のインダクタンスに応じた可変幅で発振信号の周波数f0を変化させることができる。コイル11のインダクタンス及びコイル12のインダクタンスが大きいほど周波数f0の可変幅が大きい。
また、本実施形態の発振回路100は、コイル11とコイル12とには、互いに逆相の電流が流れる。従って、コイル11が発生させる磁界の向きとコイル12が発生させる磁界の向きとが逆となって互いに弱め合うため、磁界の影響による発振信号の劣化を低減させることができる。
さらに、SAW共振子はリアクタンスに対する周波数特性が急峻であるのに対して、SAWフィルター2は、リアクタンスに対する周波数特性が直線的(穏やか)であるため、本実施形態の発振回路100は、SAW共振子を用いた発振回路と比較して、周波数f0の可変範囲の制御が容易であるという利点を有する。
図6に戻り、発振モジュール1は、発振回路100よりも後段に、コンデンサー32、コンデンサー34、差動増幅器40、コンデンサー52、コンデンサー54、逓倍回路60、ハイパスフィルター70及び出力回路80が設けられている。
コンデンサー32は、一端が差動増幅器20の非反転出力端子(図7の出力端子OP20)と接続され、他端が差動増幅器40の非反転入力端子と接続されている。また、コンデンサー34は、一端が差動増幅器20の反転出力端子(図7の出力端子ON20)と接続され、他端が差動増幅器40の反転入力端子と接続されている。このコンデンサー32及びコンデンサー34は、DCカット用のコンデンサーとして機能し、差動増幅器20の非反転出力端子(図7の出力端子OP20)及び反転出力端子(図7の出力端子ON20)から出力される各信号のDC成分を除去する。
差動増幅器40は、発振回路100から逓倍回路60に至る信号経路上に設けられている。差動増幅器40は、非反転入力端子と反転入力端子とに入力される差動信号を増幅した差動信号を非反転出力端子と反転出力端子とから出力する。
図9は、差動増幅器の回路構成の一例を示す図である。図9の例では、差動増幅器40は、抵抗41、抵抗42、NMOSトランジスター43、NMOSトランジスター44及び定電流源45を含んで構成されている。図9では、例えば、入力端子IP40が非反転入力端子であり、入力端子IN40が反転入力端子である。また、出力端子OP40が非反転出力端子であり、出力端子ON40が反転出力端子である。
NMOSトランジスター43は、ゲート端子が入力端子IP40と接続され、ソース端子が定電流源45の一端と接続され、ドレイン端子が抵抗41を介して電源端子T7(図6参照)と接続されている。
NMOSトランジスター44は、ゲート端子が入力端子IN40と接続され、ソース端子が定電流源45の一端と接続され、ドレイン端子が抵抗42を介して電源端子T7(図6参照)と接続されている。
定電流源45の他端は、接地端子T8(図6参照)と接続されている。
また、NMOSトランジスター43のドレイン端子は出力端子OP40と接続され、NMOSトランジスター44のドレイン端子は出力端子ON40と接続されている。
このように構成されている差動増幅器40は、入力端子IP40と入力端子IN40とに入力される差動信号を反転増幅し、増幅した差動信号を出力端子OP40と出力端子ON40とから出力する。
図6に戻り、コンデンサー52は、一端が差動増幅器40の非反転出力端子(図9の出力端子OP40)と接続され、他端が逓倍回路60の非反転入力端子と接続されている。また、コンデンサー54は、一端が差動増幅器40の反転出力端子(図9の出力端子ON40)と接続され、他端が逓倍回路60の反転入力端子と接続されている。このコンデンサー52及びコンデンサー54は、DCカット用のコンデンサーとして機能し、差動増幅器40の非反転出力端子(図9の出力端子OP40)及び反転出力端子(図9の出力端子ON40)から出力される各信号のDC成分を除去する。
逓倍回路60は、差動で動作し、非反転入力端子と反転入力端子とに入力される差動信号の周波数f0を逓倍した差動信号を非反転出力端子と反転出力端子とから出力する。
図10は、逓倍回路の回路構成の一例を示す図である。図10の例では、逓倍回路60は、抵抗61、抵抗62、NMOSトランジスター63、NMOSトランジスター64、NMOSトランジスター65、NMOSトランジスター66、NMOSトランジスター67、NMOSトランジスター68及び定電流源69を含んで構成されている。図10では、例えば、入力端子IP60が非反転入力端子であり、入力端子IN60が反転入力端子である。また、出力端子OP60が非反転出力端子であり、出力端子ON60が反転出力端子である。
NMOSトランジスター63は、ゲート端子が入力端子IP60と接続され、ソース端子がNMOSトランジスター65のドレイン端子と接続され、ドレイン端子が抵抗61を介して電源端子T7(図6参照)と接続されている。
NMOSトランジスター64は、ゲート端子が入力端子IN60と接続され、ソース端子がNMOSトランジスター65のドレイン端子と接続され、ドレイン端子が抵抗62を介して電源端子T7(図6参照)と接続されている。
NMOSトランジスター65は、ゲート端子が入力端子IP60と接続され、ソース端子が定電流源69の一端と接続され、ドレイン端子がNMOSトランジスター63のソース端子及びNMOSトランジスター64のソース端子と接続されている。
NMOSトランジスター66は、ゲート端子が入力端子IN60と接続され、ソース端子がNMOSトランジスター68のドレイン端子と接続され、ドレイン端子が抵抗61を介して電源端子T7(図6参照)と接続されている。
NMOSトランジスター67は、ゲート端子が入力端子IP60と接続され、ソース端子がNMOSトランジスター68のドレイン端子と接続され、ドレイン端子が抵抗62を介して電源端子T7(図6参照)と接続されている。
NMOSトランジスター68は、ゲート端子が入力端子IN60と接続され、ソース端子が定電流源69の一端と接続され、ドレイン端子がNMOSトランジスター66のソース端子及びNMOSトランジスター67のソース端子と接続されている。
定電流源69の他端は、接地端子T8(図6参照)と接続されている。
また、NMOSトランジスター63のドレイン端子及びNMOSトランジスター66のドレイン端子は出力端子OP60と接続され、NMOSトランジスター64のドレイン端子及びNMOSトランジスター67のドレイン端子は出力端子ON60と接続されている。
このように構成されている逓倍回路60は、入力端子IP60と入力端子IN60とに入力される差動信号の周波数f0の2倍の周波数2f0の差動信号を生成し、出力端子OP60と出力端子ON60とから出力する。特に、逓倍回路60は、平衡変調回路であり、原理的には、入力端子IP60と入力端子IN60とに入力される差動信号(f0の信号)が出力端子OP60と出力端子ON60とから出力されない構成である。この逓倍回路60によれば、各NMOSトランジスターや各抵抗の製造ばらつきを考慮しても、出力端子OP60と出力端子ON60とから出力されるf0の信号成分を小さくすることができ、純度の高い(周波数精度の高い)2f0の差動信号が得られ、かつ、回路面積も比較的小さい。
図6に戻り、逓倍回路60の非反転出力端子(図10の出力端子OP60)はハイパスフィルター70の非反転入力端子と接続されている。また、逓倍回路60の反転出力端子(図10の出力端子ON60)はハイパスフィルター70の反転入力端子と接続されている。
ハイパスフィルター70は、逓倍回路60から出力回路80に至る信号経路上に設けられている。ハイパスフィルター70は、差動で動作し、非反転入力端子と反転入力端子とに入力される差動信号から低周波成分が減衰された差動信号を非反転出力端子と反転出力端子とから出力する。
図11は、ハイパスフィルターの回路構成の一例を示す模式図である。図11の例では、ハイパスフィルター70は、抵抗71、容量部72、容量部73、コイル部としてのコイル74、容量部75、容量部76、抵抗77、コイル74と各容量部とを接続する第1の配線PP1,NP1を含んで構成されている。
図11では、例えば、入力端子IP70が非反転入力端子であり、入力端子IN70が反転入力端子である。また、出力端子OP70が非反転出力端子であり、出力端子ON70が反転出力端子である。
抵抗71は、一端が入力端子IP70及び容量部72の第2の端子72bと接続され、他端が入力端子IN70及び容量部73の第2の端子73bと接続されている。
容量部72は、第1の配線PP1によって、第1の端子72aがコイル74の一端及び容量部75の第1の端子75aと接続され、第2の端子72bが入力端子IP70及び抵抗71の一端と接続されている。
容量部73は、第1の配線NP1によって、第1の端子73aがコイル74の他端及び容量部76の第1の端子76aと接続され、第2の端子73bが入力端子IN70及び抵抗71の他端と接続されている。
コイル74は、第1の配線PP1によって、一端が容量部72の第1の端子72a及び容量部75の第1の端子75aと接続され、第1の配線NP1によって、他端が容量部73の第1の端子73a及び容量部76の第1の端子76aと接続されている。
容量部75は、第1の配線PP1によって、第1の端子75aが容量部72の第1の端子72a及びコイル74の一端と接続され、第2の端子75bが抵抗77の一端と接続されている。
容量部76は、第1の配線NP1によって、第1の端子76aが容量部73の第1の端子73a及びコイル74の他端と接続され、第2の端子76bが抵抗77の他端と接続されている。
抵抗77は、一端が容量部75の第2の端子75bと接続され、他端が容量部76の第2の端子76bと接続されている。
また、容量部75の第2の端子75b及び抵抗77の一端は出力端子OP70と接続され、容量部76の第2の端子76b及び抵抗77の他端は出力端子ON70と接続されている。
このように、各容量部の第1の端子は、コイル74と接続され、各容量部の第2の端子は、各入出力端子を介してハイパスフィルター70の外部と接続されていることになる。
このように構成されているハイパスフィルター70は、入力端子IP70と入力端子IN70とに入力される差動信号から低周波成分を減衰させた差動信号を生成し、出力端子OP70と出力端子ON70とから出力する。
ハイパスフィルター70の各容量部は、容量アレイ(配列された複数の容量(例えば、コンデンサー)の集まり、容量群)を含んでいる。
ここでは、容量部72を例に挙げ、その構成を具体的に説明する。他の容量部73,75,76についても基本的構成は、容量部72と同様である。
図12は、容量部の構成の一例を示す模式図である。
図12に示すように、容量部72は、容量アレイ72Aを含んでいる。容量アレイ72Aは、第1の容量C1と、第2の容量C2と、を含んでいる。
図13は、第1の容量の構成を示す模式断面図である。なお、第2の容量C2も同様の構成となっている。
図13に示すように、第1の容量C1の一方の電極C1aは、第1の配線層AL1に設けられている。
第1の容量C1の他方の電極C1bは、第2の配線層AL2と、第3の配線層AL3とに跨って設けられ、一方の電極C1aが設けられている第1の配線層AL1を、第2の配線層AL2と第3の配線層AL3とで挟むように構成されている。
第2の配線層AL2は、第1の配線層AL1の上方に積層され、第1の配線層AL1よりも厚く形成されている(t1<t2)。なお、コイル74は、この第2の配線層AL2に設けられている。第3の配線層AL3は、第1の配線層AL1の下方に積層されている。
第1の配線層AL1には、第1の配線PP1が設けられている。第1の配線PP1は、第1の容量C1の一方の電極C1aと第1の端子72aとを電気的に接続している。第1の配線PP1は、更に第1の端子72aとコイル74の一端とを電気的に接続している。
第2の配線層AL2には、第2の配線PP2が設けられ、第3の配線層AL3には、第3の配線PP3が設けられている。
第2の配線PP2及び第3の配線PP3は、第1の配線層AL1に設けられている第4の配線PP4と接続され、第4の配線PP4を介して、第1の容量C1の他方の電極C1bと第2の端子72bとを電気的に接続している。なお、第4の配線PP4は、更に第2の端子72bと入力端子IP70とを電気的に接続している。
第2の容量C2の一方の電極C2aは、第1の配線PP1により第1の容量C1の一方の電極C1aと電気的に接続されている。
また、第2の容量C2の他方の電極C2bは、第2の配線PP2、第3の配線PP3及び第4の配線PP4により、第1の容量C1の他方の電極C1bと電気的に接続されている。
なお、発振モジュール1は、第1の容量C1の容量値と、第2の容量C2の容量値とが略等しくてもよく、第1の容量C1の容量値よりも、第2の容量C2の容量値の方が大きくてもよい。
ここでは、一例として、第1の容量C1の容量値よりも、第2の容量C2の容量値の方が大きいものとする(C1<C2)。
ここで、第1の端子72aから第1の容量C1(一方の電極C1a)までの第1の配線PP1の配線長L1(72aとC1aとをつなぐ波線の経路)は、第1の端子72aから第2の容量C2(一方の電極C2a)までの第1の配線PP1の配線長L2(72aとC2aとをつなぐ波線の経路)よりも短くなっている(L1<L2)。
上記構成をまとめると、発振モジュール1は、SAWフィルター2と、集積回路3内に構成されたハイパスフィルター70と、を備えている。そして、ハイパスフィルター70は、コイル74と、容量アレイ72Aを含む容量部(72など)と、を有している。
そして、容量アレイ72Aは、コイル74と接続されている第1の端子72aと、第1の容量C1と、第2の容量C2と、を含み、第1の容量C1の容量値は、第2の容量C2の容量値よりも小さくなっている(C1<C2)。
かつ、第1の容量C1と第1の端子72aとが接続された場合の配線長L1は、第2の容量C2と第1の端子72aとが接続された場合の配線長L2よりも短くなっている(L1<L2)。
なお、第1の端子72aは、第1の配線PP1における、コイル74との接続部から第1の容量C1の一方の電極C1aとの接続部までの間の任意の位置に設けることが可能である。また、第2の端子72bは、第4の配線PP4における、入力端子IP70との接続部から第1の容量C1の他方の電極C1bとの接続部までの間の任意の位置に設けることが可能である。これは、以下の各構成例についても同様である。
なお、各容量は、ハイパスフィルター70で減衰させる低周波成分の周波数帯域によっては、コイル74と非接続となる場合があり、その場合には、一方の電極及び他方の電極とも、所定の固定電位に接続されることが好ましい。
次に、容量部72の他の構成例について説明する。
図14は、容量部の他の構成例を示す模式図である。なお、上記構成との共通部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略し、上記構成と異なる部分を中心に説明する。
図14に示すように、容量部72は、容量アレイ72Aを含んでいる。容量アレイ72Aは、第1の容量C1と、第2の容量C2と、第3の容量C3と、を含んでいる。なお、第3の容量C3の基本的な構成は、第1の容量C1及び第2の容量C2と同様である。
第3の容量C1の一方の電極C3aは、第1の配線PP1により第1の容量C1の一方の電極C1a及び第2の容量C2の一方の電極C2aと電気的に接続されている。
また、第3の容量C3の他方の電極C3bは、第2の配線PP2、第3の配線PP3及び第4の配線PP4(図13参照)により、第1の容量C1及び第2の容量C2の他方の電極C1b,C2bと電気的に接続されている。
ここで、第1の容量C1の容量値と第2の容量C2の容量値との和は、第3の容量C3の容量値よりも小さくなっている((C1+C2)<C3)。かつ、第1の容量C1(一方の電極C1a)が、第1の配線PP1により第1の端子72aと電気的に接続された場合の配線長L1は、第3の容量C3(一方の電極C3a)が、第1の配線PP1により第1の端子72aと電気的に接続された場合の配線長L3(72aとC3aとをつなぐ波線の経路)よりも短くなっている(L1<L3)。
この構成をまとめると、発振モジュール1は、SAWフィルター2と、集積回路3内に構成されたハイパスフィルター70と、を備えている。そして、ハイパスフィルター70は、コイル74と、容量アレイ72Aを含む容量部(72など)と、を有している。
そして、容量アレイ72Aは、コイル74と接続されている第1の端子72aと、第1の容量C1と、第2の容量C2と、第3の容量C3と、を含み、第1の容量C1の容量値と第2の容量C2の容量値との和は、第3の容量C3の容量値よりも小さくなっている((C1+C2)<C3)。
かつ、第1の容量C1が第1の端子72aに接続された場合の配線長L1は、第3の容量C3が第1の端子72aに接続された場合の配線長L3よりも短くなっている(L1<L3)。
なお、各容量は、ハイパスフィルター70で減衰させる低周波成分の周波数帯域によっては、コイル74と非接続となる場合があり、その場合には、一方の電極及び他方の電極とも、所定の固定電位に接続されることが好ましい。
なお、第3の容量C3の容量値は、第1の容量C1の容量値または第2の容量C2の容量値と略等しくてもよい。
次に、容量部72の別の構成例について説明する。
図15は、容量部の別の構成例を示す模式図である。
図15に示すように、容量部72は、容量アレイ72Aを含んでいる。
容量アレイ72Aは、コイル74と接続されている第1の端子72aと、互いに接続されるn(nは整数)個の容量(第1の容量C1〜第nの容量Cn)の第1のアレイA1と、互いに接続されるm(mは整数)個の容量(第1の容量C1’〜第mの容量Cm)の第2のアレイA2と、を含んでいる。
ここで、第1のアレイA1の総容量値(第1の容量C1〜第nの容量Cnの各容量値の総和)は、第2のアレイA2の総容量値(第1の容量C1’〜第mの容量Cmの各容量値の総和)よりも小さくなっている。
そして、第1のアレイA1に属する1つの容量と第1の端子72aとが電気的に接続された場合の配線長は、第2のアレイA2に属する1つの容量と第1の端子72aとが電気的に接続された場合の配線長よりも短くなっている。
一例を挙げると、第1のアレイA1に属する第4の容量C4(一方の電極C4a)と第1の端子72aとが、第1の配線PP1により電気的に接続された場合の配線長L4(C4aと72aとをつなぐ波線の経路)は、第2のアレイA2に属する第1の容量C1’(一方の電極C1’a)と第1の端子72aとが、第1の配線PP1により電気的に接続された場合の配線長L5(C1’aと72aとをつなぐ波線の経路)よりも短くなっている。
この構成をまとめると、発振モジュール1は、SAWフィルター2と、集積回路3内に構成されたハイパスフィルター70と、を備えている。そして、ハイパスフィルター70は、コイル74と、容量アレイ72Aを含む容量部(72など)と、を有している。
そして、容量アレイ72Aは、コイル74と接続されている第1の端子72aと、互いに接続されるn個の容量の第1のアレイA1と、互いに接続されるm個の容量の第2のアレイA2と、を含み、第1のアレイA1の総容量値は、第2のアレイA2の総容量値よりも小さくなっている。
かつ、第1のアレイA1に属する1つの容量(例えば、第4の容量C4)と第1の端子72aとが接続された場合の配線長(例えば、L4)は、第2のアレイA2に属する1つの容量(例えば、第1の容量C1’)と第1の端子72aとが接続された場合の配線長(例えば、L5)よりも短くなっている。
なお、各アレイの各容量は、ハイパスフィルター70で減衰させる低周波成分の周波数帯域によっては、コイル74と非接続となる場合があり、その場合には、一方の電極及び他方の電極とも、所定の固定電位に接続されることが好ましい。
図16は、ハイパスフィルターの周波数特性の一例を示す図である。図16には、ハイパスフィルター70の入力信号である逓倍回路60の出力信号の周波数スペクトルも破線で図示されている。図16において、横軸は周波数であり、縦軸はゲイン(ハイパスフィルター70の周波数特性の場合)またはパワー(逓倍回路60の出力信号の周波数スペクトルの場合)である。図16に示すように、ハイパスフィルター70のカットオフ周波数fcは、f0と2f0との間になるように、各抵抗の抵抗値、各容量部の容量値及びコイル74のインダクタンス値が設定されている。前述したように、逓倍回路60は、f0の信号成分が小さく純度の高い(周波数精度の高い)2f0の差動信号を出力するが、図16に示すように、ハイパスフィルター70により、そのカットオフ周波数fcよりも低いf0の信号成分は減衰するため、さらに純度の高い(周波数精度の高い)2f0の差動信号が得られる。
図6に戻り、ハイパスフィルター70の非反転出力端子(図11の出力端子OP70)は出力回路80の非反転入力端子と接続されている。また、ハイパスフィルター70の反転出力端子(図11の出力端子ON70)は出力回路80の反転入力端子と接続されている。
出力回路80は、逓倍回路60及びハイパスフィルター70の後段に設けられている。出力回路80は、差動で動作し、非反転入力端子と反転入力端子とに入力される差動信号を所望の電圧レベル(あるいは電流レベル)の信号に変換した差動信号を生成し、非反転出力端子と反転出力端子とから出力する。出力回路80の非反転出力端子は集積回路3の出力端子T5と接続され、出力回路80の反転出力端子は集積回路3の出力端子T6と接続されている。集積回路3の出力端子T5は、発振モジュール1の外部端子であるCP端子と接続されており、集積回路3の出力端子T6は、発振モジュール1の外部端子であるCN端子と接続されている。そして、出力回路80が変換した差動信号(発振信号)は、集積回路3の出力端子T5及び出力端子T6を経由して、発振モジュール1のCP端子及びCN端子から外部に出力される。
図17は、出力回路の回路構成の一例を示す図である。図17の例では、出力回路80は、差動増幅器81、NPNトランジスター82及びNPNトランジスター83を含んで構成されている。図17では、例えば、入力端子IP80が非反転入力端子であり、入力端子IN80が反転入力端子である。また、出力端子OP80が非反転出力端子であり、出力端子ON80が反転出力端子である。
差動増幅器81は、非反転入力端子が入力端子IP80と接続され、反転入力端子が入力端子IN80と接続され、非反転出力端子がNPNトランジスター82のベース端子と接続され、反転出力端子がNPNトランジスター83のベース端子と接続され、電源端子T7(図6参照)と接地端子T8とから供給される電源電圧VDDで動作する。
NPNトランジスター82は、ベース端子が差動増幅器81の非反転出力端子と接続され、コレクター端子が電源端子T7(図6参照)と接続され、エミッター端子が出力端子OP80と接続されている。
NPNトランジスター83は、ベース端子が差動増幅器81の反転出力端子と接続され、コレクター端子が電源端子T7(図6参照)と接続され、エミッター端子が出力端子ON80と接続されている。
このように構成されている出力回路80は、PECL(Positive Emitter Coupled Logic)回路あるいはLV−PECL(Low-Voltage Positive Emitter Coupled Logic)回路であり、出力端子OP80及び出力端子ON80を所定の電位V1にプルダウンすることで、入力端子IP80と入力端子IN80とから入力される差動信号を、ハイレベルをVDD−VCE、ローレベルをV1とする差動信号に変換して、出力端子OP80と出力端子ON80とから出力する。なお、VCEは、NPNトランジスター82あるいはNPNトランジスター83のコレクター−エミッター間電圧である。
上述したように、本実施形態の発振モジュール1は、SAWフィルター2と、集積回路3内に構成されたハイパスフィルター70と、を備え、ハイパスフィルター70が、コイル74と、容量部(72など)と、コイル74と容量部(72など)とを接続する第1の配線PP1と、を有し、容量部72が、容量アレイ72Aを含んでいる。
これによれば、発振モジュール1は、容量部72の容量アレイ72A内の容量(第1の容量C1、第2の容量C2など)の選択により、所望の周波数帯をハイパスフィルター70の通過帯域とすることができる。
これにより、発振モジュール1は、SAWフィルター2の変更で発振周波数が変化しても、ハイパスフィルター70の容量アレイ72Aの調整(具体的には、第1の配線層AL1のマスク変更による配線変更)のみで、その変化に対応することができる。
この結果、発振モジュール1は、マスタースライスによる発振信号の周波数帯の変更(発振周波数のシリーズ化)に関する納期の短縮及びコストの低減を図ることができる。
また、発振モジュール1は、コイル74が第1の配線PP1が設けられている第1の配線層AL1よりも厚い第2の配線層AL2に設けられていることから、コイル74のインダクタンスのばらつきを抑制することができる。
また、発振モジュール1は、第2の配線層AL2が第1の配線層AL1の上方に積層されていることから、第2の配線層AL2と第1の配線層AL1とで容量部72(容量アレイ72A)を形成することもできる。
また、発振モジュール1は、容量アレイ72Aが第1の容量C1を含み、第1の容量C1の少なくとも一方の電極C1aが第1の配線層AL1に設けられていることから、第1の配線PP1の一部を第1の容量C1の一方の電極C1aとすることができる。
また、発振モジュール1は、第1の容量C1の他方の電極C1bが第2の配線層AL2と、第3の配線層AL3とに跨って設けられ、第1の配線層AL1を、第2の配線層AL2と第3の配線層AL3とで挟むように構成されていることから、他の構成よりも少ない平面積で所望の容量値を得ることができる。
また、発振モジュール1は、コイル74と接続されている第1の端子72aと、ハイパスフィルター70の外部と接続されている第2の端子72bとを、備え、第1の配線PP1が第1の容量C1の一方の電極C1aと第1の端子72aとを電気的に接続し、第2の配線PP2及び第3の配線PP3が、第1の容量C1の他方の電極C1bと第2の端子72bとを電気的に接続している。
これによれば、発振モジュール1は、第1の容量C1に応じた周波数帯をハイパスフィルター70の通過帯域とすることができる。
これにより、発振モジュール1は、SAWフィルター2の変更で発振周波数が変化しても、ハイパスフィルター70の容量アレイ72Aの調整のみで、その変化に対応することができる。
また、発振モジュール1は、容量アレイ72Aが、第2の容量C2を含み、第2の容量C2の一方の電極C2aは、第1の配線PP1により第1の容量C1の一方の電極C1aと接続されていることから、第1の容量C1の容量値と第2の容量の容量値との和に応じた周波数帯をハイパスフィルター70の通過帯域とすることができる。
これにより、発振モジュール1は、SAWフィルター2の変更で発振周波数が変化しても、ハイパスフィルター70の容量アレイ72Aの調整のみで、その変化に対応することができ、第1の容量C1のみの場合よりも対応範囲を広げることができる。
また、発振モジュール1は、第1の容量C1の容量値と第2の容量C2の容量値とが略等しい場合には、第1の容量C1の設計データのコピー及びペーストにより、集積回路3のレイアウト設計が容易となる。
また、発振モジュール1は、第1の容量C1の容量値よりも第2の容量C2の容量値の方が大きい場合には、第1の容量C1の容量値と第2の容量C2の容量値とが略等しい場合よりも、SAWフィルター2の変更に伴う発振周波数の変化に対する対応範囲を広げることができる。
また、発振モジュール1は、第1の端子72aから第1の容量C1までの第1の配線PP1の配線長L1は、第1の端子72aから第2の容量C2までの第1の配線PP1の配線長L2よりも短い。
このことから、発振モジュール1は、第1の容量C1の容量値が小さいほど影響が大きくなる、第1の配線PP1の配線長L1に起因するインピーダンスの変化や寄生容量の変化を低減できる。
これにより、発振モジュール1は、周波数精度の高い発振信号を出力することができる。
また、発振モジュール1は、他の構成として、容量アレイ72Aが第3の容量C3を含み、第3の容量C3の一方の電極C3aは、第1の配線PP1により第1の容量C1の一方の電極C1a及び第2の容量C2の一方の電極C2aと接続されている。
このことから、発振モジュール1は、第1の容量C1の容量値と第2の容量C2の容量値と第3の容量の容量値との和に応じた周波数帯をハイパスフィルター70の通過帯域とすることができる。
これにより、発振モジュール1は、SAWフィルター2の変更で発振周波数が変化しても、ハイパスフィルター70の容量アレイ72Aの調整のみで、その変化に対応することができ、第1の容量C1及び第2の容量C2のみの場合よりも対応範囲を広げることができる。
最初の構成(図12など)によれば、発振モジュール1は、SAWフィルター2と、集積回路3内に構成されたハイパスフィルター70と、を備え、ハイパスフィルター70が、コイル74と、容量アレイ72Aを含む容量部72と、を有し、容量アレイ72Aが、コイル74と接続されている第1の端子72aと、第1の容量C1と、第2の容量C2と、を含んでいる。
そして、第1の容量C1の容量値は、第2の容量C2の容量値よりも小さく、かつ、第1の容量C1と第1の端子72aとが接続された場合の配線長L1は、第2の容量C2と第1の端子72aとが接続された場合の配線長L2よりも短くなっている。
このことから、発振モジュール1は、第1の容量C1の容量値が小さいほど影響が大きくなる、配線長L1に起因するインピーダンスの変化や寄生容量の変化を低減できる。
これにより、発振モジュール1は、周波数精度の高い発振信号を出力することができる。
また、他の構成(図14など)によれば、発振モジュール1は、SAWフィルター2と、集積回路3内に構成されたハイパスフィルター70と、を備え、ハイパスフィルター70が、コイル74と、容量アレイ72Aを含む容量部72と、を有し、容量アレイ72Aが、コイル74と接続されている第1の端子72aと、第1の容量C1と、第2の容量C2と、第3の容量C3と、を含んでいる。
そして、第1の容量C1の容量値と第2の容量C2の容量値との和は、第3の容量C3の容量値よりも小さく、かつ、第1の容量C1が第1の端子72aに接続された場合の配線長L1は、第3の容量C3が第1の端子72aに接続された場合の配線長L3よりも短くなっている。
このことから、発振モジュール1は、第1の容量C1の容量値が小さいほど影響が大きくなる、配線長L1に起因するインピーダンスの変化や寄生容量の変化を低減できる。
これにより、発振モジュール1は、周波数精度の高い発振信号を出力することができる。
また、別の構成(図15など)によれば、発振モジュール1は、SAWフィルター2と、集積回路3内に構成されたハイパスフィルター70と、を備え、ハイパスフィルター70が、コイル74と、容量アレイ72Aを含む容量部72と、を有し、容量アレイ72Aが、コイル74と接続されている第1の端子72aと、互いに接続されるn個の容量の第1のアレイA1と、互いに接続されるm個の容量の第2のアレイA2と、を含んでいる。
そして、第1のアレイA1の総容量値は、第2のアレイA2の総容量値よりも小さく、かつ、第1のアレイA1に属する1つの容量(例えば、第4の容量C4)と第1の端子72aとが接続された場合の配線長(例えば、L4)は、第2のアレイA2に属する1つの容量(例えば、第1の容量C1’)と第1の端子72aとが接続された場合の配線長(例えば、L5)よりも短くなっている。
このことから、発振モジュール1は、第1のアレイA1の総容量値が小さいほど影響が大きくなる、配線長(例えば、L4)に起因するインピーダンスの変化や寄生容量の変化を低減できる。
これにより、発振モジュール1は、周波数精度の高い発振信号を出力することができる。
2.電子機器
図18は、本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図である。本実施形態の電子機器300は、発振モジュール310、CPU(Central Processing Unit)320、操作部330、ROM(Read Only Memory)340、RAM(Random Access Memory)350、通信部360、表示部370を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図18の構成要素(各部)の一部を省略または変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
発振モジュール310は、発振回路312を備えている。発振回路312は、不図示のSAWフィルターを備えており、SAWフィルターの共振周波数に基づく周波数の発振信号を発生させる。
また、発振モジュール310は、発振回路312よりも後段にある逓倍回路314や出力回路316を備えていてもよい。逓倍回路314は、発振回路312が発生させた発振信号の周波数を逓倍した発振信号を発生させる。また、出力回路316は、逓倍回路314が発生させた発振信号あるいは発振回路312が発生させた発振信号をCPU320に出力する。発振回路312、逓倍回路314及び出力回路316は、それぞれ差動で動作してもよい。
CPU320は、ROM340等に記憶されているプログラムに従い、発振モジュール310から入力される発振信号をクロック信号として各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、CPU320は、操作部330からの操作信号に応じた各種の処理、外部装置とデータ通信を行うために通信部360を制御する処理、表示部370に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理等を行う。
操作部330は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号をCPU320に出力する。
ROM340は、CPU320が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。
RAM350は、CPU320の作業領域として用いられ、ROM340から読み出されたプログラムやデータ、操作部330から入力されたデータ、CPU320が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
通信部360は、CPU320と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
表示部370は、LCD(Liquid Crystal Display)等により構成される表示装置であり、CPU320から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。表示部370には操作部330として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。
発振回路312として例えば上述した実施形態の発振回路100を適用し、または、発振モジュール310として例えば上述した実施形態の発振モジュール1を適用することにより、信頼性の高い電子機器を実現することができる。
このような電子機器300としては種々の電子機器が考えられ、例えば、光ファイバー等を用いた光伝送装置等のネットワーク機器、放送機器、人工衛星や基地局で利用される通信機器、GPS(Global Positioning System)モジュール、パーソナルコンピューター(例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター)、スマートフォンや携帯電話機などの移動体端末、ディジタルカメラ、インクジェット式吐出装置(例えば、インクジェットプリンター)、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、リアルタイムクロック装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS(Point Of Sale)端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、PDR(歩行者位置方位計測)等が挙げられる。
本実施形態の電子機器300の一例として、上述した発振モジュール310を基準信号源として用いて、例えば、端末と有線または無線で通信を行う端末基地局用装置等として機能する伝送装置が挙げられる。発振モジュール310として、例えば、上記の実施形態の発振モジュール1を適用することにより、例えば通信基地局などに利用可能な、従来よりも周波数精度の高い、高性能、高信頼性を所望される電子機器300を実現することも可能である。
また、本実施形態の電子機器300の他の一例として、通信部360が外部クロック信号を受信し、CPU320(処理部)が、当該外部クロック信号と発振モジュール310の出力信号とに基づいて、発振モジュール310の周波数を制御する周波数制御部と、を含む、通信装置であってもよい。
3.移動体
図19は、本実施形態の移動体の一例を示す図(上面図)である。図19に示す移動体400は、発振モジュール410、エンジンシステム、ブレーキシステム、キーレスエントリーシステム等の各種の制御を行うコントローラー420,430,440、バッテリー450、バックアップ用バッテリー460を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図19の構成要素(各部)の一部を省略し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
発振モジュール410は、不図示のSAWフィルターを備えた発振回路(不図示)を備えており、SAWフィルターの共振周波数に基づく周波数の発振信号を発生させる。
また、発振モジュール410は、発振回路よりも後段にある逓倍回路や出力回路を備えていてもよい。逓倍回路は、発振回路が発生させた発振信号の周波数を逓倍した発振信号を発生させる。また、出力回路は、逓倍回路が発生させた発振信号あるいは発振回路が発生させた発振信号を出力する。発振回路、逓倍回路及び出力回路は、それぞれ差動で動作してもよい。
発振モジュール410が出力する発振信号は、コントローラー420,430,440に供給され、例えばクロック信号として用いられる。
バッテリー450は、発振モジュール410及びコントローラー420,430,440に電力を供給する。バックアップ用バッテリー460は、バッテリー450の出力電圧が閾値よりも低下した時、発振モジュール410及びコントローラー420,430,440に電力を供給する。
発振モジュール410が備える発振回路として例えば上述した実施形態の発振回路100を適用し、または、発振モジュール410として例えば上述した実施形態の発振モジュール1を適用することにより、信頼性の高い移動体を実現することができる。
このような移動体400としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車(電気自動車も含む)、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。
上述した実施形態は一例であって、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
1…発振モジュール、2…SAWフィルター、2A…第1端部、2B…第2端部、2X…長辺、2Y…短辺、3…集積回路、3B…電極(パッド)、4…パッケージ、4A…パッケージの第1層、4B…パッケージの第2層、4C…パッケージの第3層、4D…パッケージの第4層、5A,5B…ワイヤー、6A,6B…電極、7…接着剤、10…位相シフト回路、11,12…コイル、13…可変容量素子、20…差動増幅器、21,22…抵抗、23,24…NMOSトランジスター、25…定電流源、26,27…NMOSトランジスター、28,29…抵抗、32,34…コンデンサー、40…差動増幅器、41,42…抵抗、43,44…NMOSトランジスター、45…定電流源、52,54…コンデンサー、60…逓倍回路、61,62…抵抗、63,64,65,66,67,68…NMOSトランジスター、69…定電流源、70…ハイパスフィルター、71…抵抗、72…容量部、72A…容量アレイ、72a…第1の端子、72b…第2の端子、73…容量部、73a…第1の端子、73b…第2の端子、74…コイル部としてのコイル、75…容量部、75a…第1の端子、75b…第2の端子、76…容量部、76a…第1の端子、76b…第2の端子、77…抵抗、80…出力回路、81…差動増幅器、82,83…NPNトランジスター、100…発振回路、200…圧電基板、201…第1のIDT、202…第2のIDT、203…第1の反射器、204…第2の反射器、205…第1配線、206…第2配線、207…第3配線、208…第4配線、300…電子機器、310…発振モジュール、312…発振回路、314…逓倍回路、316…出力回路、320…CPU、330…操作部、340…ROM、350…RAM、360…通信部、370…表示部、400…移動体、410…発振モジュール、420,430,440…コントローラー、450…バッテリー、460…バックアップ用バッテリー、A1…第1のアレイ、A2…第2のアレイ、AL1…第1の配線層、AL2…第2の配線層、AL3…第3の配線層、IP1…第1の入力ポート、IP2…第2の入力ポート、OP1…第1の出力ポート、OP2…第2の出力ポート、IP20,IP40,IP60,IP70,IP80…入力端子、IN20,IN40,IN60,IN70,IN80…入力端子、OP20,OP40,OP60,OP70,OP80…出力端子、ON20,ON40,ON60,ON70,ON80…出力端子、PP1,NP1…第1の配線、PP2…第2の配線、PP3…第3の配線、PP4…第4の配線、C1…第1の容量、C1a…一方の電極、C1b…他方の電極、C2…第2の容量、C2a…一方の電極、C2b…他方の電極、C3…第3の容量、C3a…一方の電極、C3b…他方の電極、C4…第4の容量、C4a…一方の電極、C1’…第1の容量、C1’a…一方の電極、T1,T2…入力端子、T3,T4,T5,T6…出力端子、T7…電源端子、T8…接地端子。

Claims (16)

  1. SAWフィルターと、集積回路内に構成されたハイパスフィルターと、を備え、
    前記ハイパスフィルターは、コイル部と、容量部と、前記コイル部と前記容量部とを接続する第1の配線と、を有し、
    前記容量部は、容量アレイを含むことを特徴とする発振モジュール。
  2. 前記コイル部は、前記第1の配線が設けられている第1の配線層よりも厚い第2の配線層に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の発振モジュール。
  3. 前記第2の配線層は、前記第1の配線層の上方に積層されていることを特徴とする請求項2に記載の発振モジュール。
  4. 前記容量アレイは、第1の容量を含み、
    前記第1の容量の少なくとも一方の電極は、前記第1の配線が設けられている第1の配線層に設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の発振モジュール。
  5. 前記第1の容量の他方の電極は、第2の配線層と、第3の配線層とに跨って設けられ、
    前記一方の電極が設けられている前記第1の配線層を、前記第2の配線層と前記第3の配線層とで挟むように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の発振モジュール。
  6. 前記コイル部と接続されている第1の端子と、前記ハイパスフィルターの外部と接続されている第2の端子とを、更に備え、
    前記第1の配線は、前記一方の電極と前記第1の端子とを電気的に接続し、
    前記第2の配線層に設けられている第2の配線及び前記第3の配線層に設けられている第3の配線は、前記他方の電極と前記第2の端子とを電気的に接続していることを特徴とする請求項5に記載の発振モジュール。
  7. 前記容量アレイは、第2の容量を更に含み、
    前記第2の容量の一方の電極は、前記第1の配線により前記第1の容量の前記一方の電極と接続されていることを特徴とする請求項4ないし請求項6のいずれか一項に記載の発振モジュール。
  8. 前記第1の容量の容量値と前記第2の容量の容量値とは略等しいことを特徴とする請求項7に記載の発振モジュール。
  9. 前記第1の容量の容量値よりも前記第2の容量の容量値の方が大きいことを特徴とする請求項7に記載の発振モジュール。
  10. 前記第1の端子から前記第1の容量までの前記第1の配線の配線長は、前記第1の端子から前記第2の容量までの前記第1の配線の配線長よりも短いことを特徴とする請求項7ないし請求項9のいずれか一項に記載の発振モジュール。
  11. 前記容量アレイは、第3の容量を更に含み、
    前記第3の容量の一方の電極は、前記第1の配線により前記第1の容量の前記一方の電極及び前記第2の容量の前記一方の電極と接続されていることを特徴とする請求項7ないし請求項10のいずれか一項に記載の発振モジュール。
  12. SAWフィルターと、集積回路内に構成されたハイパスフィルターと、を備え、
    前記ハイパスフィルターは、コイル部と、容量アレイを含む容量部と、を有し、
    前記容量アレイは、前記コイル部と接続されている第1の端子と、第1の容量と、第2の容量と、を含み、
    前記第1の容量の容量値は、前記第2の容量の容量値よりも小さく、
    かつ、前記第1の容量と前記第1の端子とが接続された場合の配線長は、前記第2の容量と前記第1の端子とが接続された場合の配線長よりも短いことを特徴とする発振モジュール。
  13. SAWフィルターと、集積回路内に構成されたハイパスフィルターと、を備え、
    前記ハイパスフィルターは、コイル部と、容量アレイを含む容量部と、を有し、
    前記容量アレイは、前記コイル部と接続されている第1の端子と、第1の容量と、第2の容量と、第3の容量と、を含み、
    前記第1の容量の容量値と前記第2の容量の容量値との和は、前記第3の容量の容量値よりも小さく、
    かつ、前記第1の容量が前記第1の端子に接続された場合の配線長は、前記第3の容量が前記第1の端子に接続された場合の配線長よりも短いことを特徴とする発振モジュール。
  14. SAWフィルターと、集積回路内に構成されたハイパスフィルターと、を備え、
    前記ハイパスフィルターは、コイル部と、容量アレイを含む容量部と、を有し、
    前記容量アレイは、前記コイル部と接続されている第1の端子と、互いに接続されるn個の容量の第1のアレイと、互いに接続されるm個の容量の第2のアレイと、を含み、
    前記第1のアレイの総容量値は、前記第2のアレイの総容量値よりも小さく、
    かつ、前記第1のアレイに属する1つの容量と前記第1の端子とが接続された場合の配線長は、前記第2のアレイに属する1つの容量と前記第1の端子とが接続された場合の配線長よりも短いことを特徴とする発振モジュール。
  15. 請求項1ないし請求項14のいずれか一項に記載の発振モジュールを備えていることを特徴とする電子機器。
  16. 請求項1ないし請求項14のいずれか一項に記載の発振モジュールを備えていることを特徴とする移動体。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10627367B2 (en) * 2015-03-30 2020-04-21 Kyocera Corporation Liquid specimen sensor and method of measuring liquid specimen
JP2021100214A (ja) * 2019-12-23 2021-07-01 株式会社村田製作所 複合フィルタ装置及びバンドパスフィルタ

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000307452A (ja) * 1999-02-16 2000-11-02 Murata Mfg Co Ltd 高周波複合部品及びそれを用いた携帯無線機
JP2002111431A (ja) * 2000-09-28 2002-04-12 Seiko Epson Corp 弾性表面波装置
WO2003015301A1 (en) * 2001-08-10 2003-02-20 Hitachi Metals, Ltd. Bypass filter, multi-band antenna switch circuit, and layered module composite part and communication device using them
US7176506B2 (en) * 2001-08-28 2007-02-13 Tessera, Inc. High frequency chip packages with connecting elements
JP2004040509A (ja) 2002-07-03 2004-02-05 Seiko Epson Corp 発振回路及びこの発振回路を用いた電子機器
US20050040909A1 (en) * 2003-08-20 2005-02-24 Waight Matthew Glenn Broadband integrated digitally tunable filters
JP4710435B2 (ja) * 2005-06-29 2011-06-29 ソニー株式会社 微小共振器、バンドパスフィルタ、半導体装置、並びに通信装置
JP2007013565A (ja) 2005-06-30 2007-01-18 Toshiba Corp 発振回路
JP2010063062A (ja) * 2008-09-08 2010-03-18 Epson Toyocom Corp マルチキャリア送信機、マルチキャリア受信機、及び送受信システム
US8884713B2 (en) * 2012-05-18 2014-11-11 Tensorcom, Inc. Method and apparatus of cancelling inductor coupling
JP6119134B2 (ja) * 2012-07-19 2017-04-26 セイコーエプソン株式会社 振動片、振動子、発振器および電子機器
DE102014102518B4 (de) * 2014-02-26 2022-04-28 Snaptrack, Inc. Package für ein abstimmbares Filter
US9595942B2 (en) * 2015-03-30 2017-03-14 Tdk Corporation MOS capacitors with interleaved fingers and methods of forming the same

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