以下、図面を参照しながら、実施形態に係る半導体装置を説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行うこととする。
〔第1実施形態〕
第1実施形態に係る半導体装置は、電源系統の異なる複数の回路部を設け、各回路部に、隣接する回路部に発振信号を出力するバッファと、隣接する回路部から発振信号が入力されるバッファを設け、これらのバッファを各回路部の電源系統で動作させることにより、異なる発振信号間のクロストークを抑制せんとしたものである。より詳しくを、以下に説明する。
図1は、本実施形態に係る半導体装置1における電源系統のレイアウト図である。この図1に示すように、本実施形態に係る半導体装置1は、複数の電源系統を有している。具体的には、電源10から電力の供給を受ける、電源回路20〜26と、電源回路20から電力の供給を受ける第1の発振信号生成回路30と、電源回路21〜24から、それぞれ電力の供給を受ける第1乃至第4の回路部40〜43と、電源回路25から電力の供給を受ける第2の発振信号生成回路31と、電源回路26から電力の供給を受ける制御回路50とを備えて構成されている。
電源10は、半導体装置1の外部に設けられた電力供給源であり、例えば、アルカリマンガン乾電池等の一次電池、リチウムイオン電池等の二次電池、直流変換をした家庭用電源等により構成される。
電源回路20〜26は、電源10から供給された電力を安定化させ、また必要に応じて電圧変換等を行い、第1及び第2の発振信号生成回路30、31、第1乃至第4の回路部40〜43、制御回路50にそれぞれ供給する電源系統を形成する。また、電源回路20〜26は、異なる電源系統に設けられた各回路で発生する信号の影響が相互に及ばないように遮断する役割を有している。例えば、第1の回路部40の動作に起因して、電源回路21の電源系統の電圧にふらつきが生じた場合でも、他の電源回路の電源系統の電圧にはその影響が及ばないように構成されている。
第1及び第2の発振信号生成回路30、31は、第1乃至第4の回路部40〜43で使用される発振信号を生成する。具体的には、第1の発振信号生成回路30は、第1の周波数の第1の発振信号を生成し、第1乃至第4の回路部40〜43に供給する。第2の発振信号生成回路31は、第1の周波数とは異なる第2の周波数の第2の発振信号を生成し、第1乃至第4の回路部40〜43に供給する。
制御回路50は、半導体装置1内で行われる種々の動作の全体的な制御を行う。本実施形態においては、特に、第1及び第2の発振信号生成回路30、31の制御を行うための制御信号を生成し、また、第1乃至第4の回路部40〜43の制御を行うための制御信号を生成する。
半導体装置1が通信用に用いられる場合、このように電源系統を複数設けて、異なる系統の間で信号の干渉を低減することが一般的に行われている。なお電源系統の数は、半導体装置1の仕様や通信規格等に応じて様々である。
図2は、本実施形態に係る半導体装置1における回路構成の一部を説明する回路図とブロック図である。
この図2に示すように、第1の発振信号生成回路30は第1の周波数の第1の発振信号を生成して、第1の回路部40に出力する。本実施形態においては、例えば、第1の周波数は2GHzであり、2GHzの発振信号が第1の回路部40に入力される。
一方、第2の発振信号生成回路31は第2の周波数の第2の発振信号を生成して、第4の回路部43に出力する。本実施形態においては、例えば、第2の周波数は5GHzであり、5GHzの発振信号が第4の回路部43に入力される。なお、2GHz、5GHzは、第1の周波数と第2の周波数に関する単なる例示であり、例えば、第1の周波数が5.50GHzであり、第2の周波数が5.52GHzのように、第1の発振信号の第1の周波数と第2の発振信号の第2の周波数が、さらに近接している場合も本実施形態においては想定の範囲である。
第1の回路部40は、IQ信号発生器60と、送信器70と、受信器80とを備えている。IQ信号発生器60は、変調及び復調に用いる、同相位相成分であるI信号と直交位相成分であるQ信号とを生成する回路である。
送信器70は、IQ信号発生器60で生成されたI信号とQ信号とを用いて、送信信号を直交変調して送信波を生成する回路である。生成された送信波は、図示しないアンテナ等から出力される。
受信器80は、アンテナ等を介して受信された受信波を、IQ信号発生器60で生成されたI信号とQ信号とを用いて直交復調して、受信信号を生成する回路である。生成された受信信号は、半導体装置1において種々の処理に用いられる。
これらIQ信号発生器60と送信器70と受信器80は、本実施形態における第1の回路部40の第1の処理部の一例であり、電源回路21の電源系統から供給された電力により動作する。また、第1の回路部40は、IQ信号発生器60と送信器70と受信器80以外にも、他の処理を行う回路を第1の処理部として備えていてもよい。
この第1の回路部40と同様に、第2の回路部41は第2の処理部としてIQ信号発生器61と送信器71と受信器81とを備えており、第3の回路部42は第3の処理部としてIQ信号発生器62と送信器72と受信器82とを備えており、第4の回路部43は第4の処理部としてIQ信号発生器63と送信器73と受信器83とを備えている。
さらに、第1の回路部40は、上記のIQ信号発生器60と送信器70と受信器80に加えて、キャパシタ90aと、バッファ90bと、キャパシタ90cと、バッファ90dと、キャパシタ90eと、バッファ90fと、キャパシタ90gと、キャパシタ90hと、バッファ90iとを備えている。
第1の発振信号生成回路30における第1の発振信号の出力は、キャパシタ90aを介して、バッファ90bに接続されている。このため、バッファ90bには、第1の発振信号生成回路30から、第1の周波数の第1の発振信号が入力される。ここで、本実施形態において「入力される」とは、信号が他の素子等を介して間接的に入力される場合と、信号が他の素子等を介さずに直接的に入力される場合の双方を含む意味で用いる。
バッファ90bの出力は、キャパシタ90cを介してバッファ90dの入力に接続されており、また、キャパシタ90hを介して、バッファ90iの入力に接続されている。さらに、バッファ90fの出力も、キャパシタ90gを介して、バッファ90iの入力に接続されている。そして、バッファ90iの出力はIQ信号発生器60に入力されている。
バッファ90b、90d、90fは、それぞれ、制御信号に基づいて、入力された信号を出力するか否かを個別に制御可能なバッファである。これらの制御信号は、図1に示した制御回路50で個別に生成され、それぞれ、バッファ90b、90d、90fに入力される。すなわち、入力された信号を出力する指示の制御信号が入力されているバッファ90b、90d、90fについては、入力された発振信号をバッファリングして出力する。一方、入力された信号を出力しない指示の制御信号が入力されているバッファ90b、90d、90fについては、入力された制御信号は出力しない。
バッファ90iは、別個の制御信号に基づいて、入力された信号を出力するか否かを個別に制御可能なバッファである必要はない。すなわち、入力された信号を、非選択的に、出力するバッファで足りる。但し、バッファ90b、90d、90fと同様に、バッファ90iを、別個の制御信号に基づいて、入力された信号を出力するか否かを個別に制御可能なバッファで構成してもよい。この場合、バッファ90iには、動作中は定常的に、入力された信号を出力する指示の制御信号が入力されていることとなる。
なお、バッファ90b、90d、90f、90iは、IQ信号発生器60と送信器70と受信器80と同様に、電源回路21の電源系統である第1の電源系統から供給された電力により動作する。
第2の回路部41も、上述したIQ信号発生器61と送信器71と受信器81に加えて、キャパシタ91aと、バッファ91bと、キャパシタ91cと、バッファ91dと、キャパシタ91eと、バッファ91fと、キャパシタ91gと、キャパシタ91hと、バッファ91iと、キャパシタ91jと、バッファ91kとを備えている。
第2の回路部41におけるキャパシタ91aとバッファ91bとキャパシタ91cとバッファ91dとキャパシタ91eとバッファ91fとキャパシタ91gとキャパシタ91hとバッファ91iは、上述した第1の回路部40におけるキャパシタ90aとバッファ90bとキャパシタ90cとバッファ90dとキャパシタ90eとバッファ90fとキャパシタ90gとキャパシタ90hとバッファ90iに、それぞれ、対応している。
そしてさらに、バッファ91fの出力は、キャパシタ91gを介してバッファ91iの入力に接続されているのに加えて、キャパシタ91jを介して、バッファ91kの入力に接続されている。バッファ91kは、バッファ91b、91d、91fと同様に、制御信号に基づいて、入力された信号を出力するか否かを個別に制御可能なバッファである。
第1の回路部40のバッファ90dの出力と、第1の回路部40のキャパシタ90eを介したバッファ90fの入力と、第2の回路部41のキャパシタ91aを介したバッファ91bの入力と、第2の回路部41のバッファ91kの出力とは、共通に接続されている。すなわち、バッファ90dとバッファ91bとの間の伝送路と、バッファ91kとバッファ90fとの間の伝送路は、共通化されて1本になっている。ここで、第1の回路部40と第2の回路部41との間で遣り取りする発振信号が単相信号の場合には、1本の伝送路における物理的な信号配線は1本であるが、第1の回路部40と第2の回路部41との間で遣り取りする発振信号が差動信号の場合には、1本の伝送路における物理的な信号配線は2本である。
なお、バッファ91b、91d、91f、91k、91iは、IQ信号発生器61と送信器71と受信器81と同様に、電源回路22の電源系統である第2の電源系統から供給された電力により動作する。
第3の回路部42は、第2の回路部41と同様の構成であり、上述したIQ信号発生器62と送信器72と受信器82に加えて、キャパシタ92aと、バッファ92bと、キャパシタ92cと、バッファ92dと、キャパシタ92eと、バッファ92fと、キャパシタ92gと、キャパシタ92hと、バッファ92iと、キャパシタ92jと、バッファ92kとを備えている。
第3の回路部42におけるキャパシタ92aとバッファ92bとキャパシタ92cとバッファ92dとキャパシタ92eとバッファ92fとキャパシタ92gとキャパシタ92hとバッファ92iとキャパシタ92jとバッファ92kは、上述した第2の回路部41におけるキャパシタ91aとバッファ91bとキャパシタ91cとバッファ91dとキャパシタ91eとバッファ91fとキャパシタ91gとキャパシタ91hとバッファ91iキャパシタ91jとバッファ91kに、それぞれ、対応している。
また、第2の回路部41のバッファ91dの出力と、第2の回路部41のキャパシタ91eを介したバッファ91fの入力と、第3の回路部42のキャパシタ92aを介したバッファ92bの入力と、第3の回路部42のバッファ92kの出力とは、共通に接続されている。すなわち、バッファ91dとバッファ92bとの間の伝送路と、バッファ92kとバッファ91fとの間の伝送路は、共通化されて1本になっている。
なお、バッファ92b、92d、92f、92k、92iは、IQ信号発生器62と送信器72と受信器82と同様に、電源回路23の電源系統である第3の電源系統から供給された電力により動作する。
第4の回路部43は、上述したIQ信号発生器63と送信器73と受信器83に加えて、キャパシタ93aと、バッファ93bと、キャパシタ93eと、バッファ93fと、キャパシタ93gと、キャパシタ93hと、バッファ93iと、キャパシタ93jと、バッファ93kとを備えている。
第4の回路部43におけるキャパシタ93aとバッファ93bとキャパシタ93eとバッファ93fとキャパシタ93gとキャパシタ93hとバッファ93iとキャパシタ93jとバッファ93kは、上述した第3の回路部42におけるキャパシタ92aとバッファ92bとキャパシタ92eとバッファ92fとキャパシタ92gとキャパシタ92hとバッファ92iとキャパシタ92jとバッファ92kに、それぞれ、対応している。
但し、第2の発振信号生成回路31における第2の発振信号の出力が、キャパシタ93eを介して、バッファ93fの入力に接続されている。このため、バッファ93fには、第2の発振信号生成回路31から、第2の周波数の第2の発振信号が入力される。
また、第3の回路部42のバッファ92dの出力と、第3の回路部42のキャパシタ92eを介したバッファ92fの入力と、第4の回路部43のキャパシタ93aを介したバッファ93bの入力と、第4の回路部43のバッファ93kの出力とは、共通に接続されている。すなわち、バッファ92dとバッファ93bとの間の伝送路と、バッファ93kとバッファ92fとの間の伝送路は、共通化されて1本になっている。
なお、バッファ93b、93f、93k、93iは、IQ信号発生器63と送信器73と受信器83と同様に、電源回路24の電源系統である第4の電源系統から供給された電力により動作する。
なお、各バッファの入力にはキャパシタが接続されているが、これは、キャパシタにより、信号の直流成分を遮断するために設けられている。すなわち、第1の発振信号及び第2の発振信号の直流成分は、各キャパシタにより遮断される。
以上が本実施形態に係る半導体装置1の回路構成であるが、次に、この半導体装置1の動作について説明する。
図3は、第2の発振信号生成回路31により生成された第2の発振信号を、第1乃至第4の回路部40〜43に供給する場合の回路状態を説明するための図である。本実施形態においては、この状態を第1のモードと言うこととする。
この図3に示すように、第1のモードにおいては、バッファ90b、90d、91b、91d、92b、92d、93dに、入力された信号を出力しない指示の制御信号が入力されており、バッファ90f、91k、91f、92k、92f、93k、93fに、入力された信号を出力する指示の制御信号が入力されている。
このため、第1の発振信号生成回路30で生成された第1の発振信号は、バッファ90bで遮断され、第1乃至第4の回路部40〜43のいずれにも供給されない。一方、第2の発振信号生成回路31で生成された第2の発振信号は、バッファ93f、93k、92f、92k、91f、91k、90fを順に経由して、第1乃至第4の回路部40〜43のIQ信号発生器60〜63に供給される。
図4は、第1の発振信号生成回路30により生成された第1の発振信号を、第1の回路部40に供給し、第2の発振信号生成回路31により生成された第2の発振信号を、第2乃至第4の回路部41〜43に供給する場合の回路状態を説明するための図である。本実施形態においては、この状態を第2のモードと言うこととする。
この図4に示すように、第2のモードにおいては、バッファ90d、90f、91b、91d、91k、92b、92d、93dに、入力された信号を出力しない指示の制御信号が入力されており、バッファ90b、91f、92k、92f、93k、93fに、入力された信号を出力する指示の制御信号が入力されている。
このため、第1の発振信号生成回路30で生成された第1の発振信号は、第1の回路部40のIQ信号発生器60に供給されるが、バッファ90dで遮断される。一方、第2の発振信号生成回路31で生成された第2の発振信号は、バッファ93f、93k、92f、92k、91fを順に経由して、第2乃至第4の回路部41〜43のIQ信号発生器61〜63に供給されるが、バッファ91kで遮断される。
このとき、領域A1にあるバッファ90d、90f、91b、91kは、いずれも、入力された信号を出力しない不活性な状態にある。つまり、第1の回路部40と第2の回路部41との間は、電源系統が異なるバッファ90dとバッファ91bの2つのバッファで分離され、また、電源系統が異なるバッファ90fとバッファ91kの2つのバッファで分離されることとなる。このため、第1の発振信号と第2の発振信号との間のアイソレーションを高く確保することができ、クロストークの発生が抑制される。
図5は、第1の発振信号生成回路30により生成された第1の発振信号を、第1乃至第2の回路部40〜41に供給し、第2の発振信号生成回路31により生成された第2の発振信号を、第3乃至第4の回路部42〜43に供給する場合の回路状態を説明するための図である。本実施形態においては、この状態を第3のモードと言うこととする。
この図5に示すように、第3のモードにおいては、バッファ90f、91d、91f、91k、92b、92d、92k、93bに、入力された信号を出力しない指示の制御信号が入力されており、バッファ90b、90d、91b、92f、93k、93fに、入力された信号を出力する指示の制御信号が入力されている。
このため、第1の発振信号生成回路30で生成された第1の発振信号は、第1及び第2の回路部40〜41のIQ信号発生器60〜61に供給されるが、バッファ91dで遮断される。一方、第2の発振信号生成回路31で生成された第2の発振信号は、バッファ93f、93k、92fを順に経由して、第3乃至第4の回路部42〜43のIQ信号発生器62〜63に供給されるが、バッファ92kで遮断される。
このとき、領域A2にあるバッファ91d、91f、92b、92kは、いずれも、入力された信号を出力しない不活性な状態にある。つまり、第2の回路部41と第3の回路部42との間は、電源系統が異なるバッファ91dとバッファ92bの2つのバッファで分離され、また、電源系統が異なるバッファ91fとバッファ92kの2つのバッファで分離されることとなる。このため、第1の発振信号と第2の発振信号との間のアイソレーションを高く確保することができ、クロストークの発生が抑制される。
図6は、第1の発振信号生成回路30により生成された第1の発振信号を、第1乃至第3の回路部40〜42に供給し、第2の発振信号生成回路31により生成された第2の発振信号を、第4の回路部43に供給する場合の回路状態を説明するための図である。本実施形態においては、この状態を第4のモードと言うこととする。
この図6に示すように、第4のモードにおいては、バッファ90f、91f、91k、92d、92f、92k、93b、93kに、入力された信号を出力しない指示の制御信号が入力されており、バッファ90b、90d、91b、91d、92b、93fに、入力された信号を出力する指示の制御信号が入力されている。
このため、第1の発振信号生成回路30で生成された第1の発振信号は、第1乃至第3の回路部40〜42のIQ信号発生器60〜62に供給されるが、バッファ92dで遮断される。一方、第2の発振信号生成回路31で生成された第2の発振信号は、バッファ93fを経由して、第4の回路部43のIQ信号発生器63に供給されるが、バッファ93kで遮断される。
このとき、領域A3にあるバッファ92d、92f、93b、93kは、いずれも、入力された信号を出力しない不活性な状態にある。つまり、第3の回路部42と第4の回路部43との間は、電源系統が異なるバッファ92dとバッファ93bの2つのバッファで分離され、また、電源系統が異なるバッファ92fとバッファ93kの2つのバッファで分離されることとなる。このため、第1の発振信号と第2の発振信号との間のアイソレーションを高く確保することができ、クロストークの発生が抑制される。
図7は、第1の発振信号生成回路30により生成された第1の発振信号を、第1乃至第4の回路部40〜43に供給する場合の回路状態を説明するための図である。本実施形態においては、この状態を第5のモードと言うこととする。
この図7に示すように、第5のモードにおいては、バッファ90f、91f、91k、92f、92k、93f、93kに、入力された信号を出力しない指示の制御信号が入力されており、バッファ90b、90d、91b、91d、92b、92d、93bに、入力された信号を出力する指示の制御信号が入力されている。
このため、第1の発振信号生成回路30で生成された第1の発振信号は、第1乃至第4の回路部40〜43のIQ信号発生器60〜63に供給される。一方、第2の発振信号生成回路31で生成された第2の発振信号は、バッファ93fで遮断され、第1乃至第4の回路部40〜43のいずれにも供給されない。
次に、図8に基づいて、入力された信号を出力するか否かを個別に制御可能なバッファの回路構成について説明する。図8は、制御信号に基づいて、入力された信号を出力するか否かを個別に制御可能なバッファの具体的な回路構成の一例を示す図である。
この図8に示すように、バッファは、PチャネルMOSトランジスタP1、P2、P3と、NチャネルMOSトランジスタN1、N2、N3と、抵抗R1と、インバータ回路IN1とを備えて構成されている。
PチャネルMOSトランジスタP1の制御端子と、NチャネルMOSトランジスタN1の制御端子と、抵抗R1の一端は、それぞれ入力端子に接続されており、この入力端子から入力信号INが入力される。PチャネルMOSトランジスタP1の第1端子は第1電源Vddに接続されており、NチャネルMOSトランジスタN1の第1端子は第2電源Vccに接続されている。
第1電源Vddと第2電源Vccとの間には、さらに、PチャネルMOSトランジスタP2、P3と、NチャネルMOSトランジスタN2、N3とが、直列的に接続されている。PチャネルMOSトランジスタP3の制御端子とNチャネルMOSトランジスタN2の制御端子は、PチャネルMOSトランジスタP1の第2端子とNチャネルMOSトランジスタN1の第2端子と抵抗R1の他端に、共通に接続されている。
制御回路50で生成された制御信号Enableは、NチャネルMOSトランジスタN3の制御端子に入力される。また、制御信号Enableは、インバータ回路IN1にも入力され、反転された上で、PチャネルMOSトランジスタP2の制御端子に入力される。
このため、ハイレベルの制御信号Enableが入力されている場合は、PチャネルMOSトランジスタP2とNチャネルMOSトランジスタN3とが、オン状態となり、このバッファは、入力された信号INをバッファリングして、出力信号OUTとして出力する回路となる。一方、ローレベルの制御信号Enableが入力されている場合は、PチャネルMOSトランジスタP2とNチャネルMOSトランジスタN3とが、オフ状態となり、このバッファは、入力された信号を出力しない回路となる。つまり、ハイレベルの制御信号が、入力された信号を出力する指示の制御信号となり、ローレベルの制御信号が、入力された信号を出力しない指示の制御信号となる。
本実施形態においては、入力信号INと出力信号OUTは、第1の発振信号と第2の発振信号のいずれかとなる。また、第1電源Vddと第2電源Vccとが、図1の電源回路20〜26から供給される。より具体的には、第1の回路部40にあるバッファ90b、90d、90fには、電源回路21から第1電源Vddと第2電源Vccが供給され、第2の回路部41にあるバッファ91b、91d、91f、91kには、電源回路22から第1電源Vddと第2電源Vccが供給され、第3の回路部42にあるバッファ92b、92d、92f、92kには、電源回路23から第1電源Vddと第2電源Vccが供給され、第4の回路部43にあるバッファ93b、93f、93kには、電源回路24から第1電源Vddと第2電源Vccが供給される。
以上のように、本実施形態に係る半導体装置1によれば、第1の発振信号又は第2の発振信号をバッファリングするバッファを、第1乃至第4の回路部40〜43のそれぞれに供給される電力により動作させることとした。さらに、第1乃至第4の回路部40〜43のそれぞれの間を、2つの不活性なバッファで分離することとした。このため、第1の発振信号と第2の発振信号との間のアイソレーションを高く確保することができ、クロストークの発生を抑制することができる。
また、第1乃至第4の回路部40〜43のぞれぞれの間を、1本の伝送路を用いて、第1の発振信号と第2の発振信号を遣り取りすることとしたので、レイアウト面積の抑制を図ることができる。特に、第1の発振信号の周波数と第2の発振信号の周波数が近接している場合には、2つの信号の伝送路を可能な限り離してレイアウトをする必要があるため、レイアウト面積の増大を招く可能性があるが、本実施形態のように1本の伝送路として共通化することにより、レイアウト面積の削減を図ることができる。
図9は、本実施形態に係る半導体装置1を機能的に説明するためのブロック回路図である。この図9に示すように、半導体装置1は、択一的な経路で第1乃至第4の回路部40〜43に辿り着いた第1の発振信号又は第2の発振信号が、交わることなく、IQ信号発生器60〜63に供給される機能を有するととらえることができる。このような機能を実現するために、第1乃至第4の回路部40〜43は、それぞれ、選択回路SL1、SL2、SL3と、バッファBF1、BF2とを備えていると言える。
選択回路SL1、SL2、SL3は、入力された第1の発振信号と第2の発振信号のうち一方を出力する回路であり、いずれの発振信号を出力するのかは、制御回路50から入力される制御信号に基づいて切り替えられる。バッファBF1、BF2は、それぞれ、入力された第1の発振信号又は第2の発振信号をバッファリングして出力する回路である。
第1の発振信号生成回路30により生成された第1の発振信号と、第2の発振信号生成回路31により生成された第2の発振信号とは、選択回路SL1、SL2の切り替え制御により、択一的に形成された経路で、第1乃至第4の回路部40〜43に辿り着き、選択回路SL3の切り替え制御により、交わることなく、IQ信号発生器60〜63に供給される。つまり、選択回路SL1、SL2、SL3を制御信号によって制御することにより、第1の発振信号と第2の発振信号は、交わることなく、IQ信号発生器60〜63に供給されるのである。
なお、図10に示すように、本実施形態に係る半導体装置1は、第1乃至第4の回路部40〜43のそれぞれの間の伝送路を2本にすることも可能である。すなわち、第1の発振信号の伝送路と、第2の発振信号の伝送路とを別個に設けるようにしてもよい。この場合、伝送路のレイアウト面積はその分、増大するが、第1の発振信号と第2の発振信号を、第1乃至第4の回路部40〜43の任意の組み合わせの回路部に供給することができるようになる。例えば、第1の回路部40と第3の回路部42に第1の発振信号生成回路30から第1の発振信号を供給し、第2の回路部41と第4の回路部43に第2の発振信号生成回路31から第2の発振信号を供給することができるようになる。
また、図11に示すように、本実施形態に係る半導体装置1は、キャパシタ90aとバッファ90bを第1の発振信号生成回路30の出力近傍に設け、第1の発振信号生成回路30と同じ電源回路20の電源系統から得た電力に基づいてバッファ90bが動作し、且つ、キャパシタ93eとバッファ93fを第2の発振信号生成回路31の出力近傍に設け、第2の発振信号生成回路31と同じ電源回路25の電源系統から得た電力に基づいてバッファ93fが動作するようにしてもよい。
〔第2実施形態〕
第2実施形態は、上述した第1実施形態を変形して、第1の発振信号生成回路30が第1の発振信号と第2の発振信号を生成して、第1及び第2の回路部40〜41に供給し得るように構成し、第2の発振信号生成回路31も第1の発振信号と第2の発振信号を生成して、第1乃至第4の回路部40〜43に供給し得るように構成することにより、レイアウト面積の削減を実現している。以下、上述した第1実施形態と異なる部分を説明する。
図12は、本実施形態に係る半導体装置1における回路構成の一部を説明する回路図とブロック図であり、上述した第1実施形態の図2に対応する図である。
この図12に示すように、本実施形態における第1の発振信号生成回路30は、第1の周波数の第1の発振信号と、第2の周波数の第2の発振信号の双方を生成し、選択回路MUX1に出力する。上述した第1実施形態と同様に、例えば、第1の周波数は2GHzであり、第2の周波数は5GHzである。
選択回路MUX1には、図1に示した制御回路50から選択用の制御信号が入力され、この制御信号に基づいて、選択回路MUX1は、第1の発振信号と第2の発振信号とのうちのいずれかを出力するか、或いは、選択回路MUX1は、入力された第1の発振信号と第2の発振信号のいずれも出力しない。この選択回路MUX1は、第1の発振信号生成回路30と同様に、電源回路20の電源系統から供給された電力により動作する。
第2の発振信号生成回路31も、第1の周波数の第1の発振信号と、第2の周波数の第2の発振信号の双方を生成し、選択回路MUX2に出力する。第1の発振信号生成回路30と同様に、例えば、第1の周波数は2GHzであり、第2の周波数は5GHzである。なお、上述した第1実施形態と同様に、2GHz、5GHzは、第1の周波数と第2の周波数に関する単なる例示であり、例えば、第1の周波数が5.50GHzであり、第2の周波数が5.52GHzのように、第1の発振信号の第1の周波数と第2の発振信号の第2の周波数が、さらに近接している場合も本実施形態においては想定の範囲である。
選択回路MUX2にも、図1に示した制御回路50から選択用の制御信号が入力され、この制御信号に基づいて、選択回路MUX2は、第2の発振信号と第2の発振信号のうちのいずれかを出力する。この選択回路MUX2は、第2の発振信号生成回路31と同様に、電源回路25から供給された電力により動作する。
選択回路MUX1から出力された第1の発振信号又は第2の発振信号は、第1の回路部40に供給される。具体的には、キャパシタ90cを介してバッファ90dに入力され、キャパシタ90hを介してバッファ90iに入力される。
第1の回路部40は、第1のIQ信号発生器100aと、第2のIQ信号発生器100bと、第1の送受信器110aと、第2の送受信器110bとを備えており、バッファ90iから第1の発振信号又は第2の発振信号が入力される。すなわち、バッファ90iから第1の発振信号が入力されている場合には、第1のIQ信号発生器100aが動作し、第1の送受信器110aを用いて送受信が行われる。一方、バッファ90iから第2の発振信号が入力されている場合には、第2のIQ信号発生器100bが動作し、第2の送受信器110bを用いて送受信が行われる。
なお、図12においては、「送信器」と「受信器」を併合して「送受信器」として1つのブロックで表現しているが、「送信器」と「受信器」とを別個のブロックとして表現している第1実施形態と機能上は同じである。
同様に、第2乃至第4の回路部41〜43のバッファ91i、92i、93iからは、それぞれ、第1の発振信号又は第2の発振信号が出力され、第1の発振信号が出力されている場合には、第1のIQ信号発生器101a、102a、103aが動作し、第1の送受信器111a、112a、113aを用いて送受信が行われ、第2の発振信号が出力されている場合には、第2のIQ信号発生器101b、102b、103bが動作し、第2の送受信器111b、112b、113bを用いて送受信が行われる。
但し、第1の回路部40と第2の回路部41には、第1の発振信号生成回路30と第2の発振信号生成回路31の双方から、第1の発振信号又は第2の発振信号が供給され得るのに対し、第3の回路部42と第4の回路部43には、第2の発振信号生成回路31から第1の発振信号又は第2の発振信号が供給され得るが、第1の発振信号生成回路30からは第1の発振信号も第2の発振信号も供給され得ない構成となっている。
また、上述した第1実施形態と異なり、第1の回路部40と第2の回路部41との間は、2本の伝送路が設けられている。すなわち、バッファ90dとバッファ91bとの間に1本の専用の伝送路が設けられており、バッファ90fとバッファ91kとの間に1本の専用の伝送路が設けられている。
さらに、第4の回路部43に設けられたバッファ93kは、入力された第1の発振信号又は第2の発振信号を非選択的に出力するので、別個の制御信号に基づいて、入力された信号を出力するか否かを制御可能なバッファではない。但し、バッファ93kは、上述した第1実施形態と同様に、別個の制御信号に基づいて、入力された信号を出力するか否かを制御可能なバッファで構成することも可能である。この場合、バッファ93kには、動作中は定常的に、入力された信号を出力する指示の制御信号が入力されることとなる。
以上が本実施形態に係る半導体装置1の回路構成であるが、次に、この半導体装置1の動作について説明する。
<第1の発振信号×4、又は、第2の発振信号×4>
図13は、第1の発振信号を第1乃至第4の回路部40〜43に供給する場合、又は、第2の発振信号を第1乃至第4の回路部40〜43に供給する場合における、回路状態を説明するための図である。本実施形態においては、この状態を第1のモードと言うこととする。
この図13に示すように、第1のモードでは、バッファ90d、91bに、入力された信号を出力しない指示の制御信号が入力されており、バッファ90f、91k、91f、92kに、入力された信号を出力する指示の制御信号が入力されている。また、選択回路MUX1には、第1の発振信号と第2の発振信号のいずれも出力しない制御信号が入力されている。
このため、選択回路MUX2に第1の発振信号を選択する制御信号が入力されている場合には、バッファ93k、92k、91f、91k、90fを順に経由して、第1乃至第4の回路部40〜43に、第1の発振信号が供給される。
一方、選択回路MUX2に第2の発振信号を選択する制御信号が入力されている場合には、バッファ93k、92k、91f、91k、90fを順に経由して、第1乃至第4の回路部40〜43に、第2の発振信号が供給される。
<第1の発振信号×1+第2の発振信号×3、又は、第1の発振信号×3+第2の発振信号×1>
図14は、第1の発振信号を第1の回路部40に供給し、且つ、第2の発振信号を第2乃至第4の回路部41〜43に供給する場合、又は、第2の発振信号を第1の回路部40に供給し、第1の発振信号を第2乃至第4の回路部41〜43に供給する場合における、回路状態を説明するための図である。本実施形態においては、この状態を第2のモードと言うこととする。
この図14に示すように、第2のモードでは、バッファ90d、90f、91b、91kに、入力された信号を出力しない指示の制御信号が入力されており、バッファ91f、92kに、入力された信号を出力する指示の制御信号が入力されている。
このため、選択回路MUX1に第1の発振信号を選択する制御信号が入力され、且つ、選択回路MUX2に第2の発振信号を選択する制御信号が入力されている場合には、選択回路MUX1から、第1の回路部40に第1の発振信号が供給され、選択回路MUX2から、バッファ93k、92k、91fを順に経由して、第2乃至第4の回路部41〜43に、第2の発振信号が供給される。
一方、選択回路MUX1に第2の発振信号を選択する制御信号が入力され、且つ、選択回路MUX2に第1の発振信号を選択する制御信号が入力されている場合には、選択回路MUX1から、第1の回路部40に第2の発振信号が供給され、選択回路MUX2から、バッファ93k、92k、91fを順に経由して、第2乃至第4の回路部41〜43に、第1の発振信号が供給される。
このとき、領域A4にあるバッファ90d、90f、91b、91kは、いずれも、入力された信号を出力しない不活性な状態にある。つまり、第1の回路部40と第2の回路部41との間は、電源系統が異なるバッファ90dとバッファ91bの2つのバッファで分離され、また、電源系統が異なるバッファ90fとバッファ91kの2つのバッファで分離されることとなる。このため、第1の発振信号と第2の発振信号との間のアイソレーションを高く確保することができ、クロストークの発生が抑制される。
<第1の発振信号×2+第2の発振信号×2>
図15は、第1の発振信号を第1乃至第2の回路部40〜41に供給し、且つ、第2の発振信号を第3乃至第4の回路部42〜43に供給する場合、又は、第2の発振信号を第1乃至第2の回路部40〜41に供給し、第1の発振信号を第3乃至第4の回路部42〜43に供給する場合における、回路状態を説明するための図である。本実施形態においては、この状態を第3のモードと言うこととする。
この図15に示すように、第3のモードでは、バッファ90f、91f、91k、92kに、入力された信号を出力しない指示の制御信号が入力されており、バッファ90d、91bに、入力された信号を出力する指示の制御信号が入力されている。
このため、選択回路MUX1に第1の発振信号を選択する制御信号が入力され、且つ、選択回路MUX2に第2の発振信号を選択する制御信号が入力されている場合には、選択回路MUX1から、第1乃至第2の回路部40〜41に第1の発振信号が供給され、選択回路MUX2から、バッファ93kを経由して、第3乃至第4の回路部42〜43に、第2の発振信号が供給される。
また結果的には同数とはなるが、選択回路MUX1に第2の発振信号を選択する制御信号が入力され、且つ、選択回路MUX2に第1の発振信号を選択する制御信号が入力されている場合には、選択回路MUX1から、第1乃至第2の回路部40〜41に第2の発振信号が供給され、選択回路MUX2から、バッファ93kを経由して、第3乃至第4の回路部42〜43に、第1の発振信号が供給される。
このとき、領域A5にあるバッファ91f、92kは、いずれも、入力された信号を出力しない不活性な状態にある。つまり、第2の回路部41と第3の回路部42との間は、電源系統が異なるバッファ91fとバッファ92kの2つのバッファで分離されることとなる。このため、第1の発振信号と第2の発振信号との間のアイソレーションを高く確保することができ、クロストークの発生が抑制される。
以上のように、本実施形態に係る半導体装置1によれば、第1の発振信号又は第2の発振信号をバッファリングするバッファを、第1乃至第4の回路部40〜43のそれぞれに供給される電力により動作させることとした。さらに、第1乃至第3の回路部40〜42のそれぞれの間を、2つの不活性なバッファで分離することとした。このため、第1の発振信号と第2の発振信号との間のアイソレーションを高く確保することができ、クロストークの発生を抑制することができる。
また、第1の発振信号生成回路30と第2の発振信号生成回路31とが、ともに、第1の発振信号と第2の発振信号の双方を生成し、第1の発振信号生成回路30から選択的に第1乃至第2の回路部40〜41に第1の発振信号又は第2の発振信号を供給し、第2の発振信号生成回路31から選択的に第1乃至第4の回路部40〜43に第1の発振信号又は第2の発振信号を供給することしたので、バッファの活性状態/不活性状態を任意に組み合わせることにより、必要な数の回路部に、第1の発振信号を供給し、第2の発振信号を供給することができる。また、第2回路部41と第3回路部42との間の発振信号の伝送路を1本にすることができ、第3の回路部43と第4の回路部43との間の発振信号伝送路を1本にすることができるので、回路のレイアウト面積を削減することができる。
なお、図16に示すように、本実施形態に係る半導体装置1は、第1実施形態と同様に、第1の回路部40と第2の回路部41との間を、1本の伝送路で接続して、第1の発振信号又は第2の発振信号の遣り取りをすることもできる。これにより、さらなる回路面積の削減を図ることができる。
また、図17に示すように、第1の発振信号生成回路30と同じ電源回路20の電源系統から選択回路MUX1に電力を供給するのではなく、第1の回路部40と同じ電源回路21の電源系統から選択回路MUX1に電力を供給するようにしてもよい。同様に、第2の発振信号生成回路31と同じ電源回路25の電源系統から選択回路MUX2に電力を供給するのではなく、第4の回路部43と同じ電源回路24の電源系統から選択回路MUX2に電力を供給するようにしてもよい。
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置および方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置および方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。