半导体装置制造方法
【专利摘要】本发明的名称为半导体装置。本发明意在以简单的电路配置将振荡电路的驱动功率调节为最佳。芯片包括振荡电路、放大器、有效值测量电路和控制单元。振荡电路包括反相放大器和与反相放大器并联连接的电阻器。振荡电路，其中的反相放大器与芯片外部的晶体振荡器连接，通过驱动所述晶体振荡器产生振荡信号。有效值测量电路测量由所述振荡电路产生的振荡信号的有效值。控制单元控制反相放大器的增益使得有效值等于目标电压。
【专利说明】半导体装置
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 在此通过引用并入2013年7月23日提交的日本专利申请第2013-152802号的公 布内容的全部，包括说明书、附图和摘要。
【技术领域】
[0003] 本发明涉及半导体装置，并且涉及，例如，包括驱动晶体振荡器的振荡电路的半导 体装置。
【背景技术】
[0004] 已知在各种不同的半导体装置中，通过设置在芯片内的振荡电路驱动芯片外部的 晶体振荡器产生振荡信号，该振荡信号用作时钟信号。
[0005] 为了减少由振荡电路因高频失真分量而产生的辐射噪声，需要减少与晶体振荡器 连接的反相放大器的增益并且将振荡信号的振幅电平缩减为尽可能的小。注意到，振荡信 号的振幅电平为振荡信号的"峰值到峰值"电平，在下文中通过"Vp-p"表示。
[0006] 另一方面，如果反相放大器的增益设置得太小，可能导致不振荡。因此，需要将振 幅电平Vp-p设置为尽可能的大以确保振荡裕度和S/N(信噪比）。
[0007] 鉴于这种进退两难的困境，期望控制反相放大器的增益使得振荡信号的振幅电平 Vp-p应小于电源电压VCC，但该振荡信号的振幅电平应尽可能地接近电源电压VCC。
[0008] 专利文献1中公开的振荡器包括振荡单元和检测由该振荡单元输出的峰值输出 电压（等同于振幅电平Vp-p)的峰值检测单元，其中该振荡单元包括具有不同振荡裕度的 多个振荡电路。基于由峰值检测单元检测出的振幅电平Vp-p，选择其中一个所述振荡电路 用作驱动晶体振荡器的振荡电路。
[0009] 专利文献2公开了基于振幅电平Vp-p调节振荡电路中反相放大器的增益的技术。 大体上，该技术与专利文献1中公开的技术类似。
[0010] 专利文献3公开的单芯片微计算机检测振荡信号中的高频分量并且基于该检测 的结果调节反相放大器的增益和阻尼电阻器的电阻。
[0011] [相关技术文献]
[0012] [专利文献]
[0013][专利文献1]日本未审查专利申请公开2009-152747号
[0014][专利文献2]日本未审查专利申请公开2001-257532号
[0015][专利文献3]日本未审查专利申请公开2002-252331号
【发明内容】
[0016] 在专利文献1中公开的振荡器中，峰值检测单元检测振荡信号的振幅电平Vp-p。 因此，它不能作出区分具有相同振幅电平Vp-p的类矩形波和类正弦波的检测。
[0017]因为类矩形波中包含的高频分量的比例较大，所以辐射噪声对类矩形波的影响比 对类正弦波的影响大。
[0018] 因而，对于专利文献1中公开的技术，难以积极地减少辐射噪声。专利文献2中公 开的技术同样如此。
[0019] 在专利文献3公开的技术中，要求具有大电路尺寸的高频分量检测电路，因而，存 在不得不增加整个半导体装置的电路尺寸的问题。
[0020] 根据本说明书的以下描述和附图，其他问题和新颖特征将会清楚。
[0021] 根据一种实施方式的半导体装置测量由通过驱动晶体振荡器而产生振荡信号的 振荡电路输出的振荡信号的有效值并且调节该振荡电路中包含的反相放大器的增益使得 有效值等于目标电压。
[0022] 作为本发明的其他方面，与上述实施方式中的半导体装置和包括该半导体装置的 芯片互为可选和等同的方法和系统也是有效的。
[0023] 根据属于上面实施方式的上述半导体装置，可以以简单的电路配置最优地调节振 荡电路的驱动功率。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为图示了属于第一实施方式的半导体装置的示意图；
[0025] 图2为图示了属于第二实施方式的半导体装置的示意图；
[0026] 图3为图示了属于第三实施方式的半导体装置中的控制单元的示意图；
[0027] 图4为图示了属于第四实施方式的接收器的示意图；
[0028] 图5为图示了图4所示的接收器的芯片中包含的时钟产生单元的示意图；
[0029] 图6示出了在图5所示的时钟产生单元的振荡电路和第一复制电路中分别包含的 反相放大器的配置示例；
[0030] 图7为表示调整控制器的控制信号的位值组合与图6所示的反相放大器的增益值 之间的相互关系的不意图；
[0031] 图8为用于说明图5所示的时钟产生单元中A/D转换器的示意图；
[0032] 图9为用于说明图5所示的时钟产生单元中的各个信号如何转换的示意图；
[0033] 图10为图示图5所示的时钟产生单元中的调整控制器的操作的流程图。
[0034]图11为图示了属于第五实施方式的时钟产生单元的示意图；
[0035] 图12为用于解释图11所示的时钟产生单元中的各个信号如何转换的示意图；
[0036] 图13为图示图11所示的时钟产生单元中的调整控制器的操作的流程图。
【具体实施方式】
[0037] 为了描述的清楚起见，接下来的描述和附图在适当的情况下被精简和简化。在附 图中，相同的元件分配相同的附图标记，而且重复的描述酌情省略。为了简要起见，在附图 中，省略了需要供电的功能模块和这些功能模块包含的元件的电源线。
[0038] 图1为图示了属于第一实施方式的半导体装置1的示意图。半导体装置1包括芯 片10和配设在芯片10的外部的晶体振荡器70。
[0039] 芯片10包括振荡电路20、放大器30、有效值测量电路40、和控制单元50。振荡电 路20包括反相放大器22和与反相放大器22并联的电阻器24。
[0040] 反相放大器22的输入端子26通过焊盘14与晶体振荡器70的一端连接，反相放 大器22的输出端子28通过焊盘12和阻尼电阻器60与晶体振荡器70的另一端连接。晶 体振荡器70的两端分别通过电容器72和电容器74接地。
[0041] 反相放大器22的输出端子28处的电压（即，振荡信号）作为时钟信号CK经由放 大器30提供给芯片内的其他逻辑电路，所述其他逻辑电路未示出。
[0042] 来自振荡电路20的振荡信号输入至有效值测量电路40,有效值测量电路40测量 该振荡信号的有效值VE并且将该有效值输出至控制单元50。
[0043] 控制单元50调节驱动晶体振荡器70的反相放大器22的驱动功率使得由有效值 测量电路40测量的有效值VE等于目标电压。
[0044] 在本实施方式中，反相放大器22的增益是可变的并且控制单元50产生控制信号 CTR1并将该控制信号输出至反相放大器22以调节反相放大器22的增益，从而调节反相放 大器22的驱动功率。
[0045] 在此，描述与第一实施方式相关的技术原理。如上指出，要求振荡信号的振幅电平 Vp-p应小于电源电压VCC，但是，该振荡信号的振幅电平应尽可能的接近电源电压VCC以便 减少辐射噪声和确保振荡裕度和S/N(信噪比）。满足上述要求的理想振幅电平Vp-p等于 电源电压VCC。此振幅电平Vp-p称为"理想振幅电平"。
[0046] 然而，如果振荡电路的驱动功率太大，由于饱和，其会输出具有与电源电压VCC相 同电平的振幅电平Vp-p的矩形波的振荡信号。因为电源电压VCC是理想振幅电平，在这样 的情形下，基于振荡信号的振幅电平Vp-p是否为理想振幅电平，通过调节振荡电路的驱动 功率不能进行最优的调节，如专利文献1或专利文献2中的那样，由于不能区分矩形波和正 弦波。
[0047] 这就是说，为了确定振荡电路的驱动功率是否最优，除了确定振荡信号的振幅电 平Vp-p是否为理想振幅电平之外，还有必要确定振荡信号是否为正弦波。
[0048]本发明的发明人将注意力集中于：如果振荡信号为正弦波，则其有效值为
【权利要求】
1. 一种半导体装置，包括： 振荡电路，该振荡电路包括反相放大器，该反相放大器的输入端子和输出端子分别与 晶体振荡器的输出端和输入端连接，并且在所述输出端子处产生的电压作为振荡信号； 有效值测量电路，测量所述振荡信号的有效值； 控制单元，调节所述反相放大器的增益使得由所述有效值测量电路测得的有效值等于 目标电压。
2. -种半导体装置，包括： 振荡电路，该振荡电路包括反相放大器，该反相放大器的输入端子和输出端子分别与 晶体振荡器的输出端和输入端连接，并且在所述输出端子处产生的电压作为振荡信号； 有效值测量电路，测量所述振荡信号的有效值； 阻尼电阻器，连接在所述反相放大器的输出端子和所述晶体振荡器的输入端之间；W 及 控制单元，调节所述阻尼电阻器的电阻值使得由所述有效值测量电路测得的有效值等 于目标电压。
3. 根据权利要求1所述的半导体装置，进一步包括： 阻尼电阻器，该阻尼电阻器连接在所述反相放大器的输出端子和所述晶体振荡器的输 入端之间； 其中，所述控制单元调节所述反相放大器的增益和所述阻尼电阻器的电阻值使得由所 述有效值测量电路测得的有效值等于目标电压。
4. 根据权利要求1或2或3所述的半导体装置， 其中，所述控制单元包括： 比较电路，将由所述有效值测量电路测得的有效值与参考电压进行比较；W及 控制执行单元，基于由所述比较电路作出的比较结果执行调节使得所述振荡信号的有 效值等于所述目标电压。
5. 根据权利要求4所述的半导体装置，进一步包括；参考电压产生单元， 该参考电压产生单元产生参考电压， 其中，所述参考电压产生单元包括第一复制电路，除了该第一复制电路不与所述晶体 振荡器连接，并且输出包括在该第一复制电路中的反相放大器的输出电压作为所述参考电 压之外，所述第一复制电路具有与所述振荡电路相同的配置； 其中，所述控制单元在调节包括在所述振荡电路中的反相放大器的增益时对包括在所 述第一复制电路中的反相放大器的增益进行类似的调节。
6. 根据权利要求5所述的半导体装置， 其中，所述有效值测量电路包括： 差分对，包括所述振荡电路中的反相放大器的输入端子处和输出端子处各自的电压分 别输入至所述差分对； 恒电流源，向所述差分对提供工作电流；W及 低通滤波器，与所述差分对的输出节点连接， 其中，所述低通滤波器的输出被输出至所述比较电路，并且 其中，所述比较电路比较所述低通滤波器的输出和所述参考电压。
7. 根据权利要求6所述的半导体装置， 其中，所述参考电压产生单元进一步包括第二复制电路，除了包括在所述第一复制电 路中的反相放大器的输入端子处和输出端子处各自的电压被输入至所述第二复制电路并 且在所述第二复制电路中不配设所述低通滤波器之外，该第二复制电路具有与所述有效值 巧帽电路相同的配置，W及 其中，所述参考电压产生单元输出包括在所述第二复制电路中的差分对的输出电压作 为所述参考电压。
8. 根据权利要求7所述的半导体装置， 其中，所述参考电压产生单元进一步包括电平位移电路，该电平位移电路连接在所述 第二复制电路和所述比较电路之间，W及 其中，在所述第二复制路中的差分对的输出电压的电平通过所述电平位移电路进行位 移之后，所述参考电压产生单元输出所述电平位移后的输出电压作为所述参考电压。
9. 根据权利要求8所述的半导体装置，其中，所述控制单元能够调节所述电平位移电 路应用的位移量。
【文档编号】H03B5/36GK104348417SQ201410310356
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2013年7月23日
【发明者】冈本利治 申请人:瑞萨电子株式会社