半導體集成電路裝置及高頻功率放大器模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能以較小的面積實現(xiàn)多個檢波方式的半導體集成電路裝置及高頻功率放大器模塊。例如，設有：包含多級放大電路(AMP4～AMP1)、多個電平檢測電路(DET4～DET1)、加法電路(ADD1、ADD2)等的對數(shù)檢波部分；以及包含電平檢測電路(DET6)等的線性檢波部分。而且，將來自對數(shù)檢波部分的輸出電流和來自線性檢波部分的輸出電流分別乘以不同的系數(shù)之后進行相加來實現(xiàn)多個檢波方式。具體而言，將來自對數(shù)檢波部分的輸出電流乘以6/5倍所得到的電流與來自線性檢波部分的輸出電流進行相加等來實現(xiàn)對數(shù)檢波方式，將來自對數(shù)檢波部分的輸出電流乘以1/5倍所得到的電流與來自線性檢波部分的輸出電流乘以3倍所得到的電流進行相加等來實現(xiàn)對數(shù)-線性檢波方式。
【專利說明】半導體集成電路裝置及高頻功率放大器模塊
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及半導體集成電路裝置及高頻功率放大器模塊，尤其涉及適用于包括發(fā)送功率的檢波電路并與多個通信方式相對應的半導體集成電路裝置及高頻功率放大器模塊的有效的技術。
【背景技術】
[0002]例如，專利文獻I中示出了一種根據(jù)通信方式(GSM(注冊商標)、UMTS)分別包括不同的功率放大路徑的無線通信裝置。在專利文獻2中示出了一種使用動態(tài)范圍較寬的RSSI檢波電路的檢波結(jié)果來適當調(diào)節(jié)動態(tài)范圍較窄的熱敏式檢波電路的范圍的檢波電路專利文獻3中示出了一種結(jié)構，該結(jié)構包括:第一檢波器，該第一檢波器對末級放大電路的輸出功率進行檢測；以及第二檢波器，該第二檢波器對末級放大電路的源漏電壓進行檢測，該結(jié)構根據(jù)來自各檢波器的檢測信號的相加結(jié)果對來自前級的可變增益放大器的輸入功率進行控制。
現(xiàn)有技術文獻 專利文獻
[0003]專利文獻1:日本專利特開2006-324878號公報 專利文獻2:日本專利特開2001-211125號公報
專利文獻3:日本專利特開2009-284034號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術問題
[0004]支持多個通信方式及多個頻帶的多模式(例如，GSM和W-CDMA的多個模式)、多頻帶(多個頻帶)無線通信終端(移動電話)在近年廣泛流通。作為通信方式，例如，可以列舉GSM(Global System for Mobile communications:全球移動通信系統(tǒng))、EDGE(EnhancedData Rates for GSM Evolution:增強型數(shù)據(jù)速率 GSM 演進)、UMTS (Universal MobileTelecommunications System:通用移動通信系統(tǒng))或 W-CDMA(Wideband Code DivisionMultiple Access:寬帶碼分多址)、LTE(Long Term Evolution:長期演進)等。EDGE 是對GSM 進行擴展后的方式，除了 GMSK (Gaussian filtered Minimum Shift Keying:高斯濾波最小頻移鍵控)調(diào)制方式以外，還使用對8PSK(phase shift keying:移相鍵控)進行了變形的調(diào)制方式。這樣的無線通信終端要求小型化、 以及對于外部環(huán)境變化能穩(wěn)定地進行通?目。
[0005]例如，在無線通信終端的發(fā)送系統(tǒng)中使用的高頻功率放大器模塊(功率放大器模塊)中，需要以下的特性:即使處于存在外部環(huán)境變化(溫度變化、電池電壓的變動、天線與空間的阻抗不匹配等)的狀態(tài)下，也能以通信標準內(nèi)的值對進行了放大的輸出功率進行穩(wěn)定的發(fā)送。因此，在功率放大器模塊內(nèi)，為了抑制其輸出功率的偏差，通常包括高頻功率放大器(功率放大電路)(PA)、以及對其輸出功率信號(Pout)的大小進行檢測的檢波電路。檢波電路例如由利用與Pout的電磁耦合來生成檢測功率信號(Pdet)的定向耦合器(耦合器)、以及生成對應于該Pdet的大小的檢測電壓信號(Vdet)的功率檢測電路等所構成。
[0006]在此情況下，通過本發(fā)明人等的研究，得以明白了以下的事項。首先，GSM模式中，通常，使用反饋控制方式來控制功率放大電路(PA)的輸出功率。具體而言，例如，利用誤差放大器來檢測出功率放大電路(PA)的輸出功率信號(Pout)的目標值(功率指示信號VRAMP)與通過檢波電路得到的Pout的檢測電壓信號(Vdet)的誤差，并對PA的增益進行反饋控制以使該誤差接近零。此時，若功率檢測電路的檢測靈敏度較低(即，若Pdet (Pout)與Vdet的關系不合適)，則VRAMP對Pout的控制性下降，其結(jié)果是，存在Pout的偏差增大的可能性。在GSM模式中，由于需要大范圍的功率控制，因此，在低功率區(qū)域及高功率區(qū)域中，均優(yōu)選使用能進行高靈敏度的功率檢測的檢波方式。
[0007]另一方面，在EDGE模式中，通常，不使用上述那樣的反饋控制方式，檢測電壓信號(Vdet)從模塊外部端子輸出，在外部的位于PA前級的可變增益放大電路的增益控制中進行使用。在EDGE模式中，與GSM模式(GMSK調(diào)制)下的恒包絡線調(diào)制不同，會產(chǎn)生包絡線變動，為此需要進行線性放大，因此，使用這樣的方式。在該方式中，經(jīng)由從模塊外部端子輸出的Vdet來替代性地進行Pout的功率測定，根據(jù)該測定結(jié)果來進行可變增益放大電路的增益控制(即、PA的輸入功率信號(Pin)的控制)。此時，需要預先掌握功率檢測電路的檢測靈敏度(Pdet(Pout)與Vdet的關系)，若該關系變得復雜，則Pin的控制性下降，其結(jié)果是，存在Pout的偏差增大的可能性。因此，EDGE模式中，在功率檢測電路中，優(yōu)選使用能以簡單的函數(shù)來表示Pdet (Pout)與Vdet的關系的檢波方式。
[0008]另外，該Pdet (Pout)與Vdet的關系實際上會根據(jù)工藝偏差、各種環(huán)境偏差等而發(fā)生變動。因此，為了修正該變動量需要預先進行校準。在校準時，在預先確定的多個校準點進行實測，基于該結(jié)果計算出Pdet(Pout)與Vdet的近似式。此時,若Pdet (Pout)與Vdet的關系較為復雜，則存在校準點增多、該近似式的精度下降的可能性。因此，出于該觀點，在功率檢測電路中，也優(yōu)選使用能以簡單的函數(shù)來表示Pdet(Pout)與Vdet的關系的檢波方式。
[0009]由此，在抑制輸出功率信號(Pout)的偏差時，根據(jù)通信方式(模式)，分別希望不同的功率檢測電路的檢波方式，其結(jié)果是，可能要求對每個模式使用不同的檢波方式。然而，在此情況下，通常會根據(jù)各檢波方式分別安裝互不相同的功率檢測電路，因此，有可能引起電路面積增大和無線通信終端的大型化。
[0010]本發(fā)明是鑒于上述技術問題而完成的，其目的之一在于提供一種能以較小的面積實現(xiàn)多個檢波方式的半導體集成電路裝置及高頻功率放大器模塊。通過本說明書的敘述及附圖能清楚本發(fā)明的上述目的以及其它目的和新的特征。
解決技術問題所采用的技術方案
[0011]以下對本案所公開的發(fā)明中典型的實施方式的概要進行簡單的說明。
[0012]本實施方式的半導體集成電路裝置包括:N個第一放大電路(AMP4?AMP1) ；N個第一電平檢測電路(DET4?DET1);第一加法電路(ADDlO);第二電平檢測電路(DET6);合成電路(SYNS);以及電流電壓轉(zhuǎn)換電路(IVC)。N個第一放大電路將第一功率信號(Pdet)作為輸入，以第一級(AMP4)、...、第N級(AMPl)的順序進行級聯(lián)連接，并分別具有相同的第一增益。N個第一電平檢測電路分別與N個第一放大電路相對應地進行設置，并分別根據(jù)N個第一放大電路的第一級、…、第N級的輸出電平來輸出電流。第一加法電路將N個第一電平檢測電路的輸出電流進行相加，并輸出成為該相加結(jié)果的第一電流。第二電平檢測電路中輸入第一功率信號(Pdet),并根據(jù)第一功率信號的電平輸出第二電流。合成電路生成將第一電流乘以第一值(WTl)所得到的結(jié)果即第三電流、以及乘以比第一值要小的第二值(WT2)所得到的結(jié)果即第四電流，生成將第二電流乘以第三值(WT3)所得到的結(jié)果即第五電流、以及乘以比第三值要小的第四值(WT4)所得到的結(jié)果即第六電流，并輸出將第三電流和第四電流中的某一個電流與第五電流和第六電流中的某一個電流相加(ADDll)得到的電流。電流電壓轉(zhuǎn)換電路將合成電路的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓。 [0013]由此，能以較小的面積實現(xiàn)多個檢波方式。具體而言，例如，能利用將第三電流與第六電流進行相加的第一模式進行對數(shù)檢波，能利用將第四電流與第五電流進行相加的第二模式進行對數(shù)-線性檢波。
[0014]此外，本實施方式的半導體集成電路裝置包括:N個第一放大電路；第二放大電路；N個第一電平檢測電路；第二及第三電平檢測電路；第一~第四加法電路；第一~第五乘法電路；第一及第二控制電路；以及電流電壓轉(zhuǎn)換電路。N個第一放大電路將第一功率信號(Pdet)作為輸入，以第一級(AMP4)、...、第N級(AMP2)的順序進行級聯(lián)連接，并分別具有相同的第一增益。第二放大電路(AMPl)具有第一增益，并與N個第一放大電路的后級相連接。N個第一電平檢測電路(DET4~DET2)分別與N個第一放大電路相對應地進行設置，并分別根據(jù)N個第一放大電路的第一級、…、第N級的輸出電平來輸出電流。第二電平檢測電路(DETl)根據(jù)第二放大電路的輸出電平來輸出電流。第一加法電路(ADDl)將N個第一電平檢測電路的輸出電流進行相加。第一乘法電路(MULl)將第一加法電路的輸出電流乘以第一系數(shù)。第二加法電路(ADD2)將第一乘法電路的輸出電流與第二電平檢測電路的輸出電流進行相加，并輸出成為該相加結(jié)果的第一電流。第三電平檢測電路(DET6)中輸入第一功率信號(Pdet)，并根據(jù)第一功率信號的電平輸出第二電流。第二乘法電路(MUL2)在第一模式時輸出第一電流乘以第二系數(shù)所得到的電流。第三乘法電路(MUL5)在第二模式時輸出第一電流乘以第三系數(shù)所得到的電流。第一控制電路(SSWll)在第一模式時將第三乘法電路的輸出控制成無效狀態(tài)，在第二模式時將第二乘法電路的輸出控制成無效狀態(tài)。第三加法電路(ADD3)將第二乘法電路的輸出電流與第二電流進行相加。第四乘法電路(MUL3)在第一模式時輸出第三加法電路的輸出電流乘以第四系數(shù)所得到的電流。第五乘法電路(MUL6)在第二模式時輸出第三加法電路的輸出電流乘以第五系數(shù)所得到的電流。第二控制電路(SSWlO)在第一模式時將第五乘法電路的輸出控制成無效狀態(tài)，在第二模式時將第四乘法電路的輸出控制成無效狀態(tài)。第四加法電路(ADD6)將第四乘法電路及第五乘法電路的輸出電流與第三乘法電路的輸出電流進行相加。電流電壓轉(zhuǎn)換電路(IVC)將第四加法電路的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓。此處，第三值(MUL5的系數(shù))小于第二值(MUL2的系數(shù))、且小于I倍，第五值(MUL6的系數(shù))大于I倍。
[0015]由此，能以較小的面積實現(xiàn)多個檢波方式。具體而言，能利用第一模式進行對數(shù)檢波，能利用第二模式進行對數(shù)-線性檢波。此外，通過各乘法電路的系數(shù)能將這樣的多個檢波方式的各特性進行優(yōu)化。
發(fā)明效果
[0016]若要對通過本申請中公開的發(fā)明中典型的實施方式所能得到的效果進行簡單的說明，就是能利用較小的面積實現(xiàn)多個檢波方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是表示應用了本發(fā)明的實施方式I的無線通信系統(tǒng)的移動電話系統(tǒng)的結(jié)構例的框圖。
圖2是表示圖1的無線通信系統(tǒng)的高頻功率放大器模塊的結(jié)構例的框圖。
圖3是將圖2的功率檢測電路塊中的各檢波方式進行比較的結(jié)果，圖3(a)是表示對數(shù)檢波方式及線性檢波方式的特性例的示意圖，圖3(b)是表示對數(shù)-線性檢波方式的特性例的示意圖。
圖4是表示圖2的高頻功率放大器模塊中、GSM模式時的典型的功率控制特性的一個示例的圖。
圖5是表示圖2的高頻功率放大器模塊的功率檢測電路塊的結(jié)構例的電路框圖。
圖6是表示圖5的功率檢測電路塊的動作例的圖，圖6(a)是表示對數(shù)檢波部側(cè)的輸入輸出特性的說明圖，圖6(b)是表示對數(shù)-線性檢波部側(cè)的輸入輸出特性的說明圖。
圖7是表示圖2的高頻功率放大器模塊的功率檢測電路塊的其它結(jié)構例的電路框圖。 圖8是表示圖7中的共用檢波部的示意性結(jié)構例的圖。
圖9是表圖7的功率檢測電路塊的詳細的結(jié)構例的電路圖。
圖10是表示圖9的功率檢測電路塊的、其乘法電路的系數(shù)所對應的特性變化的一個示例的說明圖。
圖11是表示圖9的功率檢測電路塊的、其乘法電路的系數(shù)所對應的特性變化的一個示例的說明圖。
圖12是表示圖9的功率檢測電路塊的、其乘法電路的系數(shù)所對應的特性變化的一個示例的說明圖。
圖13是表示圖9的功率檢測電路塊的、成為其輸入的檢測功率信號的頻率所對應的特性變化的一個示例的說明圖。
圖14是表示圖9的功率檢測電路塊的、成為其輸入的檢測功率信號的頻率所對應的特性變化的一個示例的說明圖。
圖15與圖14相關聯(lián)，是表示改變了圖9的功率檢測電路塊中的乘法電路的系數(shù)時的特性變化的一個示例的說明圖。
圖16是表示本發(fā)明的實施方式2的高頻功率放大器模塊的結(jié)構例的框圖。
圖17是表示圖16的高頻功率放大器模塊的功率檢測電路塊的詳細的結(jié)構例的電路圖。
圖18是表示圖16的高頻功率放大器模塊的功率檢測電路塊的其它結(jié)構例的電路框圖。
圖19是表示圖18中的共用檢波部的示意性結(jié)構例的圖。
圖20是表示圖18的功率檢測電路塊的詳細的結(jié)構例的電路圖。
【具體實施方式】
[0018]在以下的實施方式中，為了方便，在需要時分割成多個部分或?qū)嵤┓绞竭M行說明，但除了特別明確表示的情況以外，它們并不是彼此無關的，一方處于另一方的一部分或全部的變形例、詳細、補充說明等的關系。此外，在以下的實施方式中，在言及要素的數(shù)等(包含個數(shù)、數(shù)值、量、范圍等)時，除了特別明確表示的情況以及在原理上明確限定為特定數(shù)的情況等以外，并不限于該特定的數(shù)，也可以是特定的數(shù)以上或以下。
[0019]而且，在以下的實施方式中，除了特別明確表示的情況以及在原理上認為明顯是必須的情況等以外，其構成要素(也包含要素步驟等)當然也并非是必須的。同樣，在以下的實施方式中，在言及構成要素等的形狀、位置關系等時，除了特別明確表示的情況以及在原理上認為明顯不是這樣的情況等以外，也包含實質(zhì)上與其形狀等近似或類似的情況等。這一情況對于上述數(shù)值及范圍而言也是相同的。
[0020]此外，實施方式的構成各功能塊的電路元件沒有特別的限制，其通過公知的CMOS (互補MOS晶體管)等集成電路技術形成在單晶硅那樣的半導體基板上。另外，實施方式中，作為 MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor:金屬絕緣體半導體場效應晶體管)的一個不例，使用MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor:金屬氧化物半導體場效應晶體管)(簡稱為MOS晶體管),但作為柵極絕緣膜并不排除非氧化膜。附圖中，對MOS晶體管的基板電位的連接并未特別明確表示，只要MOS晶體管在能正常動作的范圍內(nèi)，則其連接方法沒有特別的限定。
[0021]以下，基于附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。另外，在用于說明實施方式的所有附圖中，對相同的構件原則上標注相同的標號，并省略其重復的說明。
[0022](實施方式I)
《移動電話系統(tǒng)(無線通信系統(tǒng))的整體結(jié)構》
圖1是表示應用了本發(fā)明的實施方式I的無線通信系統(tǒng)的移動電話系統(tǒng)的結(jié)構例的框圖。圖1的移動電話系統(tǒng)包括基帶單元BBU、高頻系統(tǒng)部RFSYS、天線ANT、揚聲器SPK、及麥克風MIC等。BBU例如將SPK、MIC中使用的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，或者進行通信中的各種數(shù)字信號處理(調(diào)制、解調(diào)、數(shù)字濾波處理等)，或者進行通信中的各種控制信號的輸出等。在該各種控制信號中，包含對GSM、EDGE、W-CDMA、LTE等這樣的通信方式(模式)作出指示的模式設定信號Mctl、對作為目標的發(fā)送功率作出指示的功率指示信號VRAMP。
[0023]RFSYS包括:高頻信號處理裝置RFIC ； SAW (Surface Acoustic Wave:表面聲波)濾波器SAW ;高頻功率放大器模塊RFMD ;低通濾波器LPF1、LPF2 ;以及天線開關ANTSW/雙工器DPX0 RFIC例如由包含發(fā)送用混頻電路、接收用混頻電路、低噪聲放大電路(LNA)等的一個半導體芯片所構成，主要進行BBU中使用的基帶信號與RFMD中使用的高頻信號之間的頻率轉(zhuǎn)換(升頻轉(zhuǎn)換、降頻轉(zhuǎn)換)等。RFMD例如由一個模塊布線基板來實現(xiàn)，裝載有高頻功率放大裝置HPA1、HPA2等，詳細情況在后面進行敘述。
[0024]HPAl將來自RFIC的W-CDMA (或LTE)用的發(fā)送信號作為輸入功率信號Pinl進行接收，并進行功率放大。HPA2將來自RFIC的GSM/EDGE用的發(fā)送信號作為輸入功率信號Pin2進行接收，并進行功率放大。RFMD中輸入上述的模式設定信號Mctl、功率指示信號VRAMP等，RFMD根據(jù)上述信號使HPAl或HPA2進行動作。此外，RFMD檢測來自該HPAl或HPA2的輸出功率信號的電平，并將其檢測結(jié)果即檢測電壓信號Vdet向RFIC輸出。
[0025]LPFl從HPAl的輸出功率信號除去不需要的高次諧波分量，并將其輸出到ANTSW/DPX。LPF2從HPA2的輸出功率信號除去不需要的高次諧波分量，并將其輸出到ANTSW/DPX。ANTSff基于未圖示的開關切換信號對天線ANT的連接對象(連接對象例如是GSM用的發(fā)送路徑或接收路徑、W-CDMA用的發(fā)送路徑或接收路徑等)進行控制。例如在W-CDMA(或LTE)模式時，DPX根據(jù)規(guī)定的發(fā)送/接收頻帶對發(fā)送信號和接收信號進行分割。例如，在W-CDMA(或LTE)模式時，來自HPAl的輸出功率信號經(jīng)由DPX及ANTSW之后作為發(fā)送信號TX發(fā)送到ANT，相反，將由ANT接收到的接收信號RX經(jīng)由ANTSW及DPX之后作為接收信號RXl輸出到RFIC。另一方面，在GSM模式或EDGE模式時，來自HPA2的輸出功率信號經(jīng)由ANTSW之后作為TX發(fā)送到ANT，相反，將由ANT接收到的RX經(jīng)由ANTSW之后作為接收信號RX2輸出到SAW。SAW從RX2提取出規(guī)定的接收頻帶并向RFIC輸出。
[0026]《高頻功率放大器模塊的整體結(jié)構》 圖2是表示圖1的無線通信系統(tǒng)的高頻功率放大器模塊的結(jié)構例的框圖。圖2所示的高頻功率放大器模塊RFMD例如由一個模塊布線基板(陶瓷布線基板等)所構成。在該布線基板上安裝有半導體芯片(半導體集成電路裝置)PACP,并且設有輸出匹配電路MNTol~MNTo4及定向耦合器(耦合器)CPLl~CPL4。MNTol~MNTo4、CPLl~CPL4例如通過該布線基板上的布線圖案來實現(xiàn)，在有的情況下，通過將電容、線圈這樣的SMD(Surface MountDevice:表面貼裝器件)元器件等與該布線圖案進行組合來實現(xiàn)。
[0027]RFMD與外部之間輸入輸出七個輸入信號(Pin_HBl、Pin_LBl、DATA、CLK、Pin_HB2、Pin_LB2、VRAMP、Mctl)和五個輸出信號(Pout_HBl、Pout_LBl、Vdet、Pout_HB2、Pout_LB2)。PinJffil、Pin_LBl是與圖1的Pinl相對應的W-CDMA (或LTE)用的輸入功率信號，PinJffil是高頻段(例如2.1GHz頻帶等)用，Pin_LBl是低頻段(例如800MHz頻帶等)用。DATA及CLK分別是串行通信用的數(shù)據(jù)信號及時鐘信號。Pin_HB2、Pin_LB2是與圖1的Pin2相對應的GSM/EDGE用的輸入功率信號，Pin_HB2是高頻段用，Pin_LB2是低頻段用。
[0028]具體而言，Pin_HB2與 DCS (Digital Cellular System:數(shù)字蜂窩系統(tǒng))1800 (發(fā)送頻帶:1710 ~1785MHz、接收頻帶:1805 ~1880MHz)、PCS (Personal CommunicationsService:個人通信服務)1900 (發(fā)送頻帶:1850~1910MHz、接收頻帶:1930~1990MHz)等的發(fā)送信號相對應。Pin_LB2與GSM850(發(fā)送頻帶:824~849MHz、接收頻帶:869~894MHz)、GSM900(發(fā)送頻帶:880~915MHz、接收頻帶:925~960MHz)等的發(fā)送信號相對應。此外，VRAMP是用于設定來自天線的發(fā)送功率(圖1的TX)的目標值的功率指示信號，Mctl是對GSM、EDGE、W-CDMA、LTE等通信方式(模式)作出指示的模式設定信號。
[0029]另一方面，PoutJffil、Pout_LBI是與來自圖1的HPAl的輸出相對應的W-CDMA (或LTE)用的輸出功率信號，PoutJffil是高頻段(例如2.1GHz頻帶等)用，Pout_LBl是低頻段(例如800MHz頻帶等)用。Pout_HB2、Pout_LB2是與來自圖1的HPA2的輸出相對應的GSM/EDGE用的輸出功率信號，Pout_HB2是高頻段(DCS1800、PCS1900)用，Pout_LB2是低頻段(GSM850、GSM900)用。Vdet是從對各輸出功率信號中的某一個的功率電平進行檢測的結(jié)果獲得的檢測電壓信號。
[0030]半導體芯片(半導體集成電路裝置)PACP包括:輸入匹配電路MNTi I~ΜΝ--4 ;功率放大電路 PA_HB11、PA_HB12、PA_LB11、PA_LB12、PA_HB21 ~PA_HB23、PA_LB21 ~PA_LB23 ；以及偏置控制電路BSCTLl、BSCTL2。PA_HB11和PA_HB12成為級聯(lián)連接的兩級結(jié)構，將經(jīng)由MNTil輸入的PinJffil進行放大，并將其經(jīng)由芯片外部的MNTol進行輸出。同樣，PA_LB11和PA_LB12成為級聯(lián)連接的兩級結(jié)構，將經(jīng)由ΜΝ--2輸入的Pin_LBl進行放大，并將其經(jīng)由芯片外部的MNTo2進行輸出。
[0031]另一方面，PA_HB21~PA_HB23成為級聯(lián)連接的三級結(jié)構，將經(jīng)由ΜΝ--3輸入的Pin_HB2進行放大，并將其經(jīng)由芯片外部的MNTo3進行輸出。同樣，PA_LB21~PA_LB23成為級聯(lián)連接的三級結(jié)構，將經(jīng)由ΜΝ--4輸入的Pin_LB2進行放大，并將其經(jīng)由芯片外部的MNTo4 進行輸出。BSCTLl 對 PA_HB11、PA_HB12、PA_LB11、PA_LB12 的增益(具體而言，偏置電流或偏置電壓)進行控制，BSCTL2對PA_HB21~PA_HB23、PA_LB21~PA_LB23的增益(具體而言，偏置電流或偏置電壓)進行控制。
[0032]另外，來自MNTol的輸出信號成為Pout_HBl，來自MNTo2的輸出信號成為Pout_LB1，來自MNTo3的輸出信號成為Pout_HB2，來自MNTo4的輸出信號成為Pout_LB2。此時，在芯片外部，CPLl利用電磁耦合對PoutJffil的功率電平進行檢波，并將其作為檢測功率信號Pdetl進行輸出。同樣，CPL2對Pout_LBl的功率電平進行檢波，并輸出檢測功率信號Pdet2，CPL3對Pout_HB2的功率電平進行檢波，并輸出檢測功率信號Pdet3，CPL4對Pout_LB2的功率電平進行檢波，并輸出檢測功率信號Pdet4。
[0033]半導體芯片PACP還包括:串行控制電路MIPI ;數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路DAC ；自動功率控制電路APC ;開關SWl ;選擇開關SSWl~SSW4 ;以及功率檢測電路塊roETBK_HBl、PDETBK_LBU PDETBK_HB2, PDETBK_LB20 MIPI對利用DATA、CLK的串行通信進行控制，DAC將利用該串行通信獲取到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。該模擬信號能經(jīng)由BSCTLl或SWl輸出到BSCTL2。
[0034]PDETBKJffil接受來自CPLl的Pdetl，并輸出對應于該功率電平的電壓信號，PDETBK_LB1接受來自CPL2的Pdet2，并輸出對應于該功率電平的電壓信號。SSWl對該PDETBKJffil及H)ETBK_LB1中的某一個電壓信號進行選擇，并將其作為檢測電壓信號Vdet_W進行輸出。PDETBK_HB2接受來自CP L3的Pdet3，并輸出對應于該功率電平的電壓信號，PDETBK_LB2接受來自CPL4的Pdet4，并輸出對應于該功率電平的電壓信號。SSW2對該PDETBK_HB2及H)ETBK_LB2中的某一個電壓信號進行選擇，并將其作為檢測電壓信號Vdet_E、Vdet_G進行輸出。
[0035]自動功率控制電路APC成為包括誤差放大器EA、串聯(lián)電阻Rl以及反饋電阻R2的負反饋型放大電路。VRAMP經(jīng)由SSW3輸入到EA的兩個輸入中的一個，Vdet_G經(jīng)由Rl輸入到另一個輸入。EA檢測出上述兩個輸入之間的誤差，并根據(jù)該檢測結(jié)果對BSCTL2進行控制。SSW3對將VRAMP與EA的輸入節(jié)點相連接還是與EA的輸出節(jié)點相連接進行選擇。SSW4選擇上述的Vdet_W& Vdet_E中的某一個，并將其作為電壓檢測信號Vdet向外部(圖1的RFIC)輸出。此處，根據(jù)來自外部的模式設定信號Mctl對SSWl~SSW4的選擇對象以及SWl的導通/斷開進行適當?shù)目刂啤?br> [0036]在這樣的結(jié)構例中，例如，在GSM模式時，根據(jù)頻帶(實際上為Mctl的指示)使PA_HB21 ~PA_HB23 及 PA_LB21 ~PA_LB23 中的某一個活性化，并生成 Pout_HB2 及 Pout_LB2中的某一個。若以假設選擇了高頻段側(cè)的情況為例，則根據(jù)Pout_HB2的功率電平生成Pdet3。PDETBK_HB2接受該Pdet3并經(jīng)由SSW2輸出Vdet_G。EA檢測出該Vdet_G與經(jīng)由SSW3輸入的VRAMP的誤差，并將該檢測結(jié)果輸出到BSCTL2。BSCTL2根據(jù)EA的檢測結(jié)果對PA_HB21~PA_HB23的增益進行控制。利用這樣的反饋控制(自身環(huán))，能根據(jù)VRAMP對Pout_HB2的功率電平進行控制。[0037]接下來，在EDGE模式時，與GSM模式時相同，使PA_HB21?PA_HB23及PA_LB21?PA_LB23中的某一個活性化，并生成Pout_HB2及Pout_LB2中的某一個。若以假設選擇了高頻段側(cè)的情況為例，則根據(jù)Pout_HB2的功率電平生成Pdet3，roETBK_HB2接受該Pdet3，并經(jīng)由SSW2輸出Vdet_E。此處，在EDGE模式時，與GSM模式不同，將該Vdet_E經(jīng)由SSW4輸出到外部(圖1的RFIC)。然后，基于該Vdet_E對圖1的RFIC中包含的可變增益放大電路(未圖示)的增益進行控制，其結(jié)果是，Pin_HB2的功率電平得到控制。
[0038]另外，此時，VRAMP經(jīng)由SSW3輸入到BSCTL2，或者來自DAC的模擬信號經(jīng)由SWl輸入到BSCTL2。該情況下的VRAMP或模擬信號成為用于將PA_HB21?PA_HB23固定在最佳的偏置點(即，相對于輸入功率能線性放大的動作點)的固定電壓。通過Pin_HB2的功率電平對Pout_HB2的功率電平進行控制。
[0039]接著，在W-CDMA(或LTE)模式時，根據(jù)頻帶(實際上為Mctl的指示)使PAJffil1、PA_HB12及PA_LB11、PA_LB12中的某一個活性化，并生成PoutJffil及Pout_LBl中的某一個。若以假設選擇了高頻段側(cè)的情況為例，根據(jù)PoutJffil的功率電平生成Pdetl。PDETBK_HBl接受該Pdetl，并經(jīng)由SSWl輸出Vdet_W。在W-CDMA (或LTE)模式時，也與EDGE模式的情況相同，Vdet_ff經(jīng)由SSW4輸出到外部(圖1的RFIC)，并基于該Vdet_W對圖1的RFIC中包含的可變增益放大電路(未圖示)的增益進行控制。其結(jié)果是，PinJffil的功率電平得到控制，PoutJffil的功率電平也相應地得到控制。另外，此時，來自DAC的模擬信號輸入到BSCTL1，BSCTLl根據(jù)該信號將PA_HB11、PA_HB12控制在最佳的偏置點。
[0040]另外，在圖2的示例中，將W-CDMA (或LTE)用的功率放大電路和GSM/EDGE用的功率放大電路裝載在同一個半導體芯片內(nèi)，但在有的情況下，也可以分離到其它芯片上。即，GSM/EDGE用的功率放大電路通過使用LDMOS (LateralIy Diffused M0S:橫向擴散M0S)等從而能容易地滿足通信標準，但W-CDMA (或LTE)用的功率放大電路為了滿足通信標準有時需要HBT(Heterojunction Bipolar Transistor:異質(zhì)結(jié)雙極晶體管)等高性能晶體管。
[0041]由此，在支持多個通信方式(多模式)及多個頻帶(多頻段)的高頻功率放大器模塊RFMD中，每個頻帶獨立設有功率檢測電路塊。圖2的示例中，例如，與GSM的高頻段和低頻段相對應地分別具備Η)ΕΤΒΚ_ΗΒ2和H)ETBK_LB2。這是由于，在功率檢測電路塊中，因其內(nèi)部電路的頻率特性，若輸入信號(Pdet)的頻帶發(fā)生較大變化，則檢測靈敏度(Pdet-Vdet特性)有可能發(fā)生較大變化，難以在高頻段和低頻段下共用功率檢測電路塊。
[0042]此外，PDETBK_HB2和H)ETBK_LB2分別需要同時支持GSM模式和EDGE模式，但此時，如上所述，優(yōu)選使用分別與每個模式相適應的檢波方式。于是，例如，在Η)ΕΤΒΚ_ΗΒ2中，實際上，設有支持GSM模式的功率檢測電路和支持EDGE模式的功率檢測電路。由此，有可能增大整個功率檢測電路塊的電路面積。因此，要求有一種既能實現(xiàn)與每個模式相適應的檢波方式、又能降低電路面積的技術。
[0043]此處，在GSM模式時，功率檢測電路塊roETBK_HB2、roETBK_LB2分別優(yōu)選使用對抑制輸出功率信號Pout_HB2、Pout_LB2的偏差有益的對數(shù)(Log)-線性檢波方式。在對數(shù)-線性檢波方式中，PDETBK_HB2、roETBK_LB2在低功率側(cè)利用對數(shù)尺度(log scale)、在高功率側(cè)利用線性尺度對檢測功率信號Pdet3、Pdet4的大小進行檢波。圖3是將圖2的功率檢測電路塊中的各檢波方式進行比較的結(jié)果，圖3(a)是表示對數(shù)檢波方式及線性檢波方式的特性例的示意圖，圖3(b)是表示對數(shù)-線性檢波方式的特性例的示意圖。[0044]圖3 (a)、(b)中，將橫軸設為檢測功率信號Pdet (dBm)(對數(shù)尺度)，將縱軸設為檢測電壓信號Vdet(V)(線性尺度)，示出了 Pdet-Vdet的特性。如圖3(a)所示，在使用線性檢波方式(橫軸、縱軸皆為線性尺度時Pdet-Vdet的特性成為比例關系的檢波方式)的情況下，若以對數(shù)尺度觀察橫軸，則Pdet-Vdet的特性成為指數(shù)關系。另一方面，在使用對數(shù)檢波方式的情況下，Pdet-Vdet的特性成為比例關系。從圖3(a)可見，在使用線性檢波方式時，低功率側(cè)(Pdet(Pout)較小的一側(cè))的檢測靈敏度較低，但能提高高功率側(cè)的檢測靈敏度，相反，在使用對數(shù)檢波方式時，高功率側(cè)的檢測靈敏度較低，但能提高低功率側(cè)的檢測靈敏度。因此，通過將它們進行組合，來使用圖3(b)所示的對數(shù)-線性檢波方式，從而能在低功率區(qū)域至高功率區(qū)域的大范圍內(nèi)提高檢測靈敏度。
[0045]圖4是表示圖2的高頻功率放大器模塊在GSM模式時的典型的功率控制特性的一個示例的圖。圖4中，將橫軸設為功率指示信號VRAMP(V)(線性尺度)，將縱軸設為輸出功率信號Pout (dBm)(對數(shù)尺度)，示出了 Pout相對于VRAMP的典型的特性例。此處，一并示出了各溫度T(15°C、25°C、85°C )下的特性。若應用圖3 (b)所示的對數(shù)-線性檢波方式，則如圖4所示，Pout相對于VRAMP的斜率在低功率設定時較大，在高功率設定時較小。即，能得到將圖3(b)中的橫軸與縱軸進行了替換的特性。在此情況下，如在圖3(b)中敘述的那樣，能在大范圍內(nèi)從功率檢測電路塊得到高靈敏度的檢測電壓信號Vdet，因此能經(jīng)由圖2的誤差放大器EA實現(xiàn)使用VRAMP的高精度的功率控制，其結(jié)果是，能降低輸出功率信號Pout的偏差。
[0046]另一方面，在EDGE模式中，如上所述，未進行使用自動功率控制電路APC的反饋控制，而是經(jīng)由檢測電壓信號Vdet替換性地進行Pout的功率測定，根據(jù)該測定結(jié)果來進行圖1的RFIC中的可變增益放大電路的增益控制。因此，在EDGE模式中，如圖3(a)所示，使用能以線性函數(shù)容易地對檢測功率信號Pdet (Pout)與Vdet的關系進行近似的對數(shù)檢波方式是有益的。由此，能恰當?shù)剡M行圖1的RFIC中的可變增益放大電路的增益控制，而且，如上所述，也能容易或高精度地進行Pdet (Pout)與Vdet的關系的校準。其結(jié)果是，能降低輸出功率信號Pout的偏差。另外，在EDGE模式中，也能使用在線性尺度時Vdet相對于Pdet成為線性函數(shù)的關系來進行可變增益放大電路的增益控制，因此，在有的情況下也能使用線性檢波方式。
[0047]《功率檢測電路塊的結(jié)構[I]》
圖5是表示圖2的高頻功率放大器模塊的功率檢測電路塊的結(jié)構例的電路框圖。圖6是表示圖5的功率檢測電路塊的動作例，圖6(a)是表示對數(shù)檢波部側(cè)的輸入輸出特性的說明圖，圖6(b)是表示對數(shù)-線性檢波部側(cè)的輸入輸出特性的說明圖。圖5所示的功率檢測電路塊PDETBKa與圖2的H)ETBK_LB2 (或Η)ΕΤΒΚ_ΗΒ2)相對應，并包括:對數(shù)(Log)檢波部PDETC_LG ;對數(shù)-線性檢波部H)ETC_LGLN ;選擇開關SSW20 ；電流電壓轉(zhuǎn)換電路IVC ；以及DC放大電路AMPdc。SSW20在EDGW模式時將H)ETC_LG的輸出輸入到IVC，在GSM模式時將PDETC_LGLN的輸出輸入到IVC。IVC的輸出經(jīng)由AMPdc成為檢測電壓信號Vdet。
[0048]對數(shù)檢波部H)ETC_LG包括:多個交流耦合用電容Cl?C3 ;多個放大電路AMPl?AMP5 ;多個電平檢測電路DETl?DET6 ;多個乘法電路MULl?MUL3 ;多個加法電路ADDl?ADD3 ；以及衰減用電阻(衰減電路)Ratt。來自圖2的耦合器CPL的檢測功率信號Pdet經(jīng)由Cl輸入到AMP4。在AMP4的后級依次級聯(lián)連接有AMP3、AMP2、AMPl。DETl?DET4分別生成對應于AMPl?AMP4的輸出電平的電流。
[0049]ADDl將DET2?DET4的輸出電流進行相加，MULl將規(guī)定的系數(shù)(在本示例中為7/3倍)乘以ADDl的輸出電流。ADD2將MULl的輸出電流與DETl的輸出電流進行相加，MUL2將規(guī)定的系數(shù)(在本示例中為6/5倍)乘以ADD2的輸出電流。Pdet經(jīng)由C2及衰減用電阻Ratt輸入到AMP5。DET5生成對應于AMP5的輸出電平的電流。Pdet經(jīng)由C3輸入到DET6，DET6生成對應于該輸入電平的電流。ADD3將MUL2的輸出電流與DET5的輸出電流和DET6的輸出電流進行相加，MUL3將規(guī)定的系數(shù)(在本示例中為2倍)乘以ADD3的輸出電流。
[0050]放大電路AMPl?AMP5例如分別起到限幅放大器的作用，其具有成為相同值的規(guī)定的增益(沒有特別的限定，例如為IOdB左右等)，在輸出未達到規(guī)定的飽和輸出電壓的范圍內(nèi)，利用該增益進行放大動作，在達到飽和輸出電壓的范圍內(nèi)固定地輸出該飽和輸出電壓。Ratt是具有規(guī)定的增益(例如-數(shù)dB程度等)的衰減器。此處，例如，以檢測功率信號Pdet的電平非常小、僅從AMPl得到飽和輸出電壓、并且從DETl得到對應于該飽和輸出電壓的飽和輸出電流的情況為基準來說明動作。
[0051]若從該狀態(tài)逐漸增加Pdet的電平，則在AMPl輸出飽和輸出電壓的狀態(tài)下，AMP2的輸出主要向飽和輸出電壓大幅增加。與此相對應，在DETl輸出飽和輸出電流的狀態(tài)下，DET2的輸出主要向飽和輸出電流大幅增加。然后，若該Pdet的電平的增加量達到IOdB左右，則AMP2的輸出達到飽和輸出電壓，DET2的輸出也與其相對應地達到飽和輸出電流。以下相同，每當Pdet的電平增加IOdB左右，AMP3、AMP4、AMP5的輸出依次達到飽和輸出電壓，并且DET3、DET4、DET5的輸出依次達到飽和輸出電流。此后，若進一步增加Pdet的電平，則來自DET6的輸出電流大幅增大。
[0052]因此，最終利用ADD3對來自該電平檢測電路DETl?DET6的輸出電流進行相加，并且利用電流電壓轉(zhuǎn)換電路IVC轉(zhuǎn)換為電壓，從而如圖6 (a)所示，得到與Pdet的對數(shù)尺度成正比的檢測電壓信號Vdet。換言之，能進行對數(shù)檢波。另外，在圖6(a)中，Vdet的上限受到限制，但這并不是由于來自DET6的輸出電流受到限制所引起的，而是例如由于AMPdc等的輸出電壓受到限制所引起的。
[0053]另一方面，對數(shù)-線性檢波部H)ETC_LGLN包括:多個交流耦合用電容C4、C5 ;多個放大電路AMP7?AMPlO ;多個電平檢測電路DET7?DETll ;多個乘法電路MUL4?MUL6 ;以及多個加法電路ADD4?ADD6。來自圖2的耦合器CPL的檢測功率信號Pdet經(jīng)由C4輸入到AMP10。在AMPlO的后級依次級聯(lián)連接有AMP9、AMP8、AMP7。DET7?DETlO分別生成對應于AMP7?AMPlO的輸出電平的電流。ADD4將DET8?DETlO的輸出電流進行相加，MUL4將規(guī)定的系數(shù)(在本示例中為7/3倍)乘以ADD4的輸出電流。ADD5將MUL4的輸出電流與DET7的輸出電流進行相加，MUL5將規(guī)定的系數(shù)(在本示例中為1/5倍)乘以ADD5的輸出電流。Pdet經(jīng)由C5輸入到DET11，DETll生成對應于該輸入電平的電流，MUL6將規(guī)定的系數(shù)(在本示例中為3倍)乘以DETll的輸出電流。ADD6將MUL5的輸出電流與MUL6的輸出電流進行相加。
[0054]自放大電路AMP7?AMPlO的輸出到ADD6的輸入為止的路徑是與自上述H)ETC_LG中的AMPl?AMP4的輸出到ADD3的輸入為止的路徑大致相同的結(jié)構。不過，PDETC_LGLN中的MUL5的系數(shù)(例如，1/5倍)設定得比H)ETC_LG中的MUL2的系數(shù)(例如，6/5倍)要小。PDETC_LGLN 中的 DETl I 在 PDETC_LG 中與 DET6 相對應，但在 PDETC_LGLN 中，該 DETl I的輸出電流在利用MUL6進行相乘(例如3倍)之后輸入到ADD6。
[0055]由此，如圖6(b)所示，在成為低功率區(qū)域的DET7?DETlO的檢測范圍中，能得到與Pdet的對數(shù)尺度成正比的Vdet，在成為高功率區(qū)域的DETll的檢測范圍中，能得到與Pdet的線性尺度成正比的Vdet (即，若將Pdet用對數(shù)尺度進行表示，則Vdet以指數(shù)函數(shù)的方式增加)。換言之，能進行對數(shù)-線性檢波。若將圖6(b)與圖6(a)進行比較，則在圖6(b)中，如上所述，通過將MUL5的系數(shù)(例如1/5)設定得比MUL2的系數(shù)(例如6/5)要小，從而能抑制對數(shù)檢波范圍的靈敏度，并且通過將DETll的輸出利用MUL6進行相乘(例如3倍)，從而能提高線性檢波范圍的靈敏度。
[0056]由此，若使用圖5的結(jié)構例，則能進行對數(shù)檢波、及對數(shù)-線性檢波，詳細情況在后面敘述，通過適當變更乘法電路MULl?MUL6的系數(shù)，能將對數(shù)檢波特性、及對數(shù)-線性檢波特性恰當?shù)剡M行優(yōu)化。例如，在進行對數(shù)檢波時，實際上，根據(jù)各放大電路、電平檢測電路等的電氣特性會產(chǎn)生來自作為目的的對數(shù)檢波特性的偏差，但這樣的偏差能通過各乘法電路的系數(shù)來進行修正。另外，在圖5中，Ratt、AMP5、DET5并非是必須的，既可以省略，也可以將AMP5、DET5設置在AMP4的前級。不過，在進行了省略等情況下，在圖6 (a)中的DET4的檢測范圍與DET6的檢測范圍之間的連接部分有可能無法得到線性函數(shù)的特性，因此，此處，通過設置Ratt、AMP5、DET5，能容易地實現(xiàn)該連接部分的線性函數(shù)的特性。
[0057]《功率檢測電路塊的結(jié)構[2](本實施方式I的主要特征)》
圖7是表示圖2的高頻功率放大器模塊的功率檢測電路塊的其它結(jié)構例的電路框圖。如上所述，通過使用圖5的結(jié)構例，能進行對數(shù)檢波、及對數(shù)-線性檢波，但獨立設置對數(shù)檢波部H)ETC_LG、及對數(shù)-線性檢波部H)ETC_LGLN有可能會增大電路面積。因此，使用圖7的結(jié)構例是有益的。圖7所示的功率檢測電路塊PDETBKb與圖2的H)ETBK_LB2 (或PDETBK_HB2)相對應，并包括:共用檢波部H)ETC_CM ；電流電壓轉(zhuǎn)換電路IVC ；以及DC放大電路AMPdc。IVC將來自H)ETC_CM的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓，并經(jīng)由AMPdc進行輸出。該輸出電壓成為檢測電壓信號Vdet。
[0058]共用檢波部H)ETC_CM包括:多個交流耦合用電容Cl?C3 ;多個放大電路AMPl?AMP5 ;多個電平檢測電路DETl?DET6 ;多個乘法電路MULl?MUL3、MUL5、MUL6 ;多個加法電路ADDl?ADD3、ADD6 ;衰減用電阻Ratt ;開關SW10、以及多個選擇開關SSW10、SSW11。此處，多個加法電路ADD3、ADD6、多個乘法電路MUL2、MUL3、MUL5、MUL6、多個選擇開關SSWlO、SSW11、及開關SWlO構成合成電路SYNS。來自圖2的耦合器CPL的檢測功率信號Pdet經(jīng)由Cl輸入到AMP4。在AMP4的后級依次級聯(lián)連接有AMP3、AMP2、AMPl。DETl?DET4分別生成與AMPl?AMP4的輸出電平相對應的電流。
[0059]ADDl將DET2?DET4的輸出電流進行相加，MULl將規(guī)定的系數(shù)(在本示例中為7/3倍)乘以ADDl的輸出電流。ADD2將MULl的輸出電流與DETl的輸出電流進行相加。SSffll將ADD2的輸出電流傳輸?shù)組UL2和MUL5中的某一個。MUL2將規(guī)定的系數(shù)(在本例中為6/5倍)乘以經(jīng)由SSWll輸入的ADD2的輸出電流，MUL5將規(guī)定的系數(shù)(在本示例中為1/5倍)乘以經(jīng)由SSWll輸入的ADD2的輸出電流。Pdet經(jīng)由C2及衰減用電阻Ratt輸入到AMP5。DET5生成對應于AMP5的輸出電平的電流，并經(jīng)由SWlO進行輸出。
[0060]Pdet經(jīng)由C3輸入到DET6，DET6生成對應于該輸入電平的電流。ADD3將經(jīng)由SWlO輸入的DET5的輸出電流與DET6的輸出電流和MUL2的輸出電流進行相加。SSWlO將ADD3的輸出電流傳輸?shù)組UL3和MUL6中的某一個。MUL3將規(guī)定的系數(shù)(在本例中為2倍)乘以經(jīng)由SSWlO輸入的ADD3的輸出電流，MUL6將規(guī)定的系數(shù)(在本示例中為3倍)乘以經(jīng)由SSfflO輸入的ADD3的輸出電流。ADD6將MUL5的輸出電流與MUL3的輸出電流和MUL6的輸出電流進行相加，并將該相加結(jié)果輸出到電流電壓轉(zhuǎn)換電路IVC。
[0061]在該共用檢波部H)ETC_CM中，GSM模式時，將開關SWlO控制為斷開，將選擇開關SSfflO的選擇對象控制在MUL6側(cè)，將選擇開關SSWll的選擇對象控制在MUL5側(cè)。另一方面，在EDGE模式時，將開關SWlO控制為導通，將SSWlO的選擇對象控制在MUL3側(cè)，將SSWll的選擇對象控制在MUL2側(cè)。該SW10、SSW10、SSffll的控制基于圖2的模式設定信號Mctl來進行。若如此進行開關及選擇開關的控制，則GSM模式時的H)ETC_CM與圖5的對數(shù)-線性檢波部H)ETC_LGLN成為等效，EDGE模式時的H)ETC_CM與圖5的對數(shù)檢波部H)ETC_LG成為等效。
[0062]若將圖7與圖5進行比較，則在圖7中，未添加SW10、SSW10、SSWlI，取而代之地刪除了圖5的對數(shù)-線性檢波部PDETC_LGLN中的C4、C5、AMP7?AMP10、DET7?DETlUADD4、ADD5、MUL4。由此，能實現(xiàn)與各模式(GSM模式、EDGE模式)相適應的檢波方式、并且能實現(xiàn)電路面積的降低。另外，此處，利用開關(SW10、SSW10、SSW11)的控制來實現(xiàn)各模式的切換，但并不一定限于圖7的開關方式，能進行適當?shù)淖兏?。能變更為各種方式，例如，根據(jù)各模式將MUL2、MUL3、MUL5、MUL6和DET5的電路本身控制成直接啟用/禁用，或者，取代SSfflO而在MUL3、MUL6的輸出側(cè)分別設置開關等。
[0063]此外，如圖5中也敘述的那樣，通過適當變更乘法電路MULl?MUL3、MUL5、MUL6的系數(shù)，能將對數(shù)檢波特性、及對數(shù)-線性檢波特性恰當?shù)貎?yōu)化。例如，通過MULl的系數(shù)來調(diào)節(jié)對數(shù)檢波、及對數(shù)-線性檢波雙方的中功率區(qū)域的檢波特性的斜率。通過MUL2的系數(shù)來調(diào)節(jié)對數(shù)檢波中的低、中功率區(qū)域的檢波特性的斜率。通過MUL3的系數(shù)來調(diào)節(jié)對數(shù)檢波中的整個功率區(qū)域的檢波特性的斜率。通過MUL5的系數(shù)來調(diào)節(jié)對數(shù)-線性檢波中的低、中功率區(qū)域的檢波特性的斜率。通過MUL6的系數(shù)來調(diào)節(jié)對數(shù)-線性檢波中的高功率區(qū)域的檢波特性的斜率。
[0064]在對數(shù)檢波(即，EDGE模式)時，對各乘法電路的系數(shù)進行調(diào)節(jié)，以主要獲得在圖6(a)中所示的Pdet(Pout)-Vdet特性的直線性(線性函數(shù)特性)。另一方面，在對數(shù)-線性檢波(即，GSM模式)時，對各乘法電路的系數(shù)進行調(diào)節(jié)，以主要使伴隨圖2的自動功率控制電路APC的反饋路徑的環(huán)路增益優(yōu)化。例如，在環(huán)路增益過大時有可能會產(chǎn)生振蕩，相反，在過小時，Pout的偏差有可能增大。因此，通過各乘法電路的系數(shù)來使環(huán)路增益優(yōu)化是有益的。
[0065]圖8是表示圖7中的共用檢波部的示意性結(jié)構例的圖。圖7的共用檢波部H)ETC_CM從概念上來說由共用的對數(shù)檢波電路LGC、共用的線性檢波電路LNC、將它們的輸出進行加工、合成的合成電路SYNS所構成。LGC相當于圖7中的DETl?DET4周圍的結(jié)構，LNC相當于圖7中的DET6周圍的結(jié)構。SYNS根據(jù)LGC的輸出生成具有較高權重WTl (與圖7的MUL2(例如6/5倍)相對應)的輸出、以及具有比其低的權重WT2(與圖7的MUL5(例如1/5倍)相對應)的輸出。同樣，SYNS根據(jù)LNC的輸出生成具有較高權重WT3(與圖7的MUL6 (例如3倍)相對應)的輸出、以及具有比其低的權重WT4 (與圖7的DET6 — ADD3的I倍路徑相對應)的輸出。[0066]而且，SYNS利用選擇開關塊SSWBK將該LGC的具有較高權重WTl的輸出及具有較低權重WT2的輸出與LNC的具有較高權重WT3的輸出及具有較低權重WT4的輸出進行適當組合和合成來實現(xiàn)所希望的檢波特性。具體而言，在對數(shù)檢波方式(EDGE模式)時，利用加法電路ADD11(與圖7的ADD3相對應)將LGC的具有較高權重WTl的輸出與LNC的具有較低權重WT4的輸出進行合成，在對數(shù)-線性檢波方式(GSM模式)時，利用ADD11(與圖7的ADD6相對應)將LGC的具有較低權重WT2的輸出與LNC的具有較高權重WT3的輸出進行合成。另外，在圖8中，為了方便，將SSWBK配置在WTl?WT4的后級部分，當然，即使配置在WTl?WT4的前級部分也能進行同樣的動作。
[0067]另外，圖7中的各乘法電路的系數(shù)能適當?shù)剡M行變更，但為了實現(xiàn)對數(shù)檢波、對數(shù)-線性檢波，例如，示意性地成為以下的關系。首先，若以DET6 — ADD3的I倍路徑為基準來考慮的話，則MUL2出于與對數(shù)檢波中的DET6路徑的關系，能具有與I倍比較接近的系數(shù)。另一方面，隨著對數(shù)-線性檢波，為了將對數(shù)側(cè)的靈敏度抑制在一定程度，MUL5能具有比MUL2要小(換言之，比I倍要小)的系數(shù)。此外，隨著對數(shù)-線性檢波，為了將線性側(cè)的靈敏度提高到一定程度，MUL6能具有比I倍要大的系數(shù)。
[0068]《功率檢測電路塊的結(jié)構[2]的細節(jié)》
圖9是表示圖7的功率檢測電路塊的詳細的結(jié)構例的電路圖。在圖9中，電平檢測電路DETl?DET6分別通過NMOS晶體管(η溝道型MOS晶體管)麗I?ΜΝ6來實現(xiàn)。例如，若以DETl?DET5內(nèi)的DET4的ΜΝ4為代表進行說明，則ΜΝ4的源極與接地電源電壓VSS相連接，ΑΜΡ4的輸出電壓輸入到ΜΝ4的柵極。在ΑΜΡ4的輸出電壓不充分(即，未達到ΜΝ4 (DET4)的閾值電壓)的情況下，源漏電流Ids未流過ΜΝ4ΦΕΤ4)。若ΑΜΡ4的輸出電壓處于閾值電壓?飽和輸出電壓的范圍中，則對應于該輸出電壓的Ids流過ΜΝ4ΦΕΤ4)。若ΑΜΡ4的輸出電壓達到飽和輸出電壓，則ΜΝ4ΦΕΤ4)的Ids也固定在規(guī)定的電流值(飽和輸出電流)。此夕卜，DET6的MN6中，Ids自經(jīng)由C3的Pdet的電壓電平超過MN6的閾值電壓的時間點開始流動，此后，Ids根據(jù)Pdet的電壓電平以指數(shù)函數(shù)的方式逐漸增大。
[0069]乘法電路MULl由包括兩個PMOS晶體管(p溝道型MOS晶體管)MPl、MP2的電流鏡電路所構成。MPl:MP2例如具有3:7的晶體管尺寸比，上述的三個ΜΝ4ΦΕΤ4)?麗2 (DET2)的漏極與MPl的漏極進行共用連接。通過該共用連接部分來實現(xiàn)加法電路ADD1。此外，MNl (DETl)的Ids利用由兩個PMOS晶體管MP4、MP3 (尺寸比例如為MP4:MP3=1:1)構成的電流鏡電路CMl進行轉(zhuǎn)換(transfer)。成為該轉(zhuǎn)換對象的MP3的漏極與MULl中的MP2的漏極進行共用連接。該共用連接節(jié)點還與NMOS晶體管MN7的漏極相連接，該NMOS晶體管MN7構成乘法電路MUL2、MUL5的一部分，并且包括二極管連接。通過該共用連接部分來實現(xiàn)加法電路ADD2。
[0070]麗7(MUL[2、5])的柵極(漏極)經(jīng)由選擇開關SSWll與構成MUL5的另一部分的NMOS晶體管MN8的柵極、以及構成MUL2的另一部分的NMOS晶體管MN9的柵極相連接。根據(jù)SSWll的選擇對象，麗7(MUL[2、5])與MN8 (MUL5)之間構成尺寸比例如為5:1的電流鏡電路，與MN9 (MUL2)之間構成尺寸比例如為5:6的電流鏡電路。由此，構成為MN8的柵極或MN9的柵極經(jīng)由SSWll與二極管連接的麗7的柵極進行連接，從而能以較小的面積實現(xiàn)MUL2、MUL5、SSW11。另外，盡管省略了圖示，但在MN8、MN9中，未被SSWll選擇的一側(cè)的柵極例如經(jīng)由開關等固定在VSS。[0071]麗5 (DET5)的漏極經(jīng)由開關SWlO與PMOS晶體管MP7的漏極相連接，該PMOS晶體管MP7構成乘法電路MUL3、MUL6的一部分，并且包括二極管連接。而且，MN6(DET6)的漏極和MN9(MUL2)的漏極與該MP7(MUL[3、6])的漏極進行共用連接。通過該共用連接部分來實現(xiàn)加法電路ADD3。
[0072]MP7(MUL[3、6])的柵極(漏極)經(jīng)由選擇開關SSWlO與構成MUL3的另一部分的PMOS晶體管MP8的柵極、以及構成MUL6的另一部分的PMOS晶體管MP9的柵極相連接。根據(jù)SSWlO的選擇對象，MP7(MUL[3、6])與MP8 (MUL3)之間構成尺寸比例如為1:2的電流鏡電路，與MP9 (MUL6)之間構成尺寸比例如為1:3的電流鏡電路。由此，構成為MP8的柵極或MP9的柵極經(jīng)由SSWlO與二極管連接的MP7的柵極進行連接，從而能以較小的面積實現(xiàn)MUL3、MUL6、SSW10。另外，盡管省略了圖示，但在MP8、MP9中，未被SSWll選擇的一側(cè)的柵極例如經(jīng)由開關等固定在電源電壓VDD。
[0073]MN8 (MUL5)的Ids利用由兩個PMOS晶體管MP5、MP6 (尺寸比例如為MP5:MP6=1:I)構成的電流鏡電路CM2進行轉(zhuǎn)換。成為該轉(zhuǎn)換對象的MP6的漏極與MP8(MUL3)的漏極和MP9(MUL6)的漏極進行共用連接。通過該共用連接部分來實現(xiàn)加法電路ADD6。該共用連接節(jié)點還與NMOS晶體管麗10的漏極(柵極)相連接，該NMOS晶體管麗10構成電流電壓轉(zhuǎn)換電路IVC，并且包括二極管連接。而且，在該麗IO(IVC)的漏極產(chǎn)生的電壓由DC放大電路AMPdc進行放大，成為檢測電壓信號Vdet。
[0074]由此，通過以電流鏡電路為主體構成電平檢測電路DET、乘法電路MUL、加法電路ADD，使得例如與利用運算放大電路等構成乘法電路的情況相比，能以較小的面積實現(xiàn)功率檢測電路塊。此外，能利用晶體管尺寸比來容易地調(diào)節(jié)各乘法電路MULl?MUL3、MUL5、MUL6的系數(shù)。此外，在有的情況下，也可以調(diào)節(jié)電流鏡電路CM1、CM2的晶體管尺寸比。如圖7所述，這樣的調(diào)節(jié)主要是為了獲得對數(shù)檢波(即EDGE模式)時的直線性、以及使對數(shù)-線性檢波(即GSM模式)時的環(huán)路增益優(yōu)化而進行的。除此之外，例如，根據(jù)半導體芯片的制造工藝的不同來進行，或者根據(jù)檢測功率信號Pdet的頻帶的不同來進行，或者根據(jù)用戶系統(tǒng)的要求來進行。
[0075]《乘法電路的系數(shù)的調(diào)節(jié)例》
圖10?圖12是分別表示圖9的功率檢測電路塊的、其乘法電路的系數(shù)所對應的特性變化的一個示例的說明圖。圖10?圖12中，以EDGE模式(對數(shù)檢波)為例，示出了檢測電壓信號Vdet (V)相對于輸出功率信號Pout (dBm)(換言之，檢測功率信號Pdet)的特性的模擬結(jié)果。首先，在圖10中示出了將圖9中的PMOS晶體管MP1、MP2的晶體管尺寸比(即，乘法電路MULl的系數(shù))分別變更為MPl:MP2=3:3、3:5、3:7時的特性變化的情形。在圖10的示例中，MPl:MP2=3:7時的Pout (dBm)-Vdet (V)特性最接近線性函數(shù)。
[0076]在圖11中示出了將圖9中的NMOS晶體管麗7、MN9的晶體管尺寸比(即，乘法電路MUL2的系數(shù))分別變更為MN7:MN9=5:3、5:4、5:6時的特性變化的情形。在圖11的示例中,MN7:MN9=5:6時的Pout (dBm)-Vdet (V)特性最接近線性函數(shù)。在圖12中示出了將圖9中的PMOS晶體管MP7、MP8的晶體管尺寸比(即，乘法電路MUL3的系數(shù))分別變更為MP7:MPS=1:1、1:2、1:3時的特性變化的情形。在圖12的示例中，根據(jù)各晶體管尺寸比，相對于線性函數(shù)的近似性沒有明顯的差異，但在MP7:MP8=1:3時，能得到最適合Vdet的范圍的斜率。通過調(diào)節(jié)相對于該范圍的斜率，能降低Pout相對于Vdet的偏差變動的偏差變動。[0077]圖13、圖14分別是表示圖9的功率檢測電路塊的、成為其輸入的檢測功率信號的頻率所對應的特性變化的一個示例的說明圖。圖15與圖14相關聯(lián)，是表示改變了圖9的功率檢測電路塊中的乘法電路的系數(shù)時的特性變化的一個示例的說明圖。圖13?圖15中分別以EDGE模式(對數(shù)檢波)為例，示出了檢測電壓信號Vdet(V)相對于輸出功率信號Pout (dBm)(換言之，檢測功率信號Pdet)的特性、以及Vdet Slope (mV/dB)相對于Pout (dBm)的特性的模擬結(jié)果。Vdet Slope表示Vdet的偏差變動(AVdet)與Pout的偏差變動(APout)的比值,其不依賴于Pout的電平,Vdet Slope越是一定,Pout (Pdet)-Vdet特性與線性函數(shù)的近似性越高。
[0078]在圖13中示出了將Pout(Pdet)的頻率從898MHz (與GSM900相對應)變更為806MHz (與T-GSM810相對應)時的特性變化的情形。在此情況下，Pout (Pdet)-Vdet特性與線性函數(shù)的近似性沒有多大差別。另一方面，在圖14中示出了將Pout(Pdet)的頻率從898MHz變更為1880MHz (與PCS1900相對應)時的特性變化的情形。在此情況下，Pout (Pdet)-Vdet特性與線性函數(shù)的近似性主要在中?高功率區(qū)域發(fā)生下降。
[0079]因此，在圖15的示例中，調(diào)節(jié)了圖9的功率檢測電路塊中的NMOS晶體管麗7、MN9(乘法電路MUL2)的晶體管尺寸比。如圖15所示，通過將麗7、MN9的晶體管尺寸比從MN7:MN9=5:6變更為MN7:MN9=4:6，能提高Pout(Pdet)-Vdet特性與線性函數(shù)的近似性。即，通過這樣的調(diào)節(jié)，能將圖2中的高頻段用的功率檢測電路塊Η)ΕΤΒΚ_ΗΒ2和低頻段用的功率檢測電路塊H)ETBK_LB2分別獨立地進行優(yōu)化。
[0080]以上，通過使用本實施方式I的半導體集成電路裝置及高頻功率放大器模塊，典型地，能以較小的面積實現(xiàn)多個檢波方式(具體而言，對數(shù)檢波、及對數(shù)-線性檢波)。此夕卜，通過各乘法電路的系數(shù)能容易地將各檢波方式中的電氣特性進行優(yōu)化。
[0081](實施方式2)
本實施方式2中，對除了上述的GSM模式(對數(shù)-線性檢波)及EDGE模式(對數(shù)檢波)以外，還能支持W-CDMA(或LTE)模式的共用的功率檢測電路進行說明。
[0082]《高頻功率放大器模塊的整體結(jié)構(變形例)》
圖16是表示本發(fā)明的實施方式2的高頻功率放大器模塊的結(jié)構例的框圖。圖16所示的高頻功率放大器模塊RFMD2與圖2中敘述的高頻功率放大器模塊RFMD相比，半導體芯片(半導體集成電路裝置)PACP2的內(nèi)部電路存在局部不同。在圖2的RFMD中，與四個耦合器CPLl?CPL4相對應地包括四個功率檢測電路塊，但圖16的RFMD2中，與CPL1、CPL3( BP,高頻段用)和CPL2、CPL4(即，低頻段用)相對應地包括兩個功率檢測電路塊Η)ΕΤΒΚ_ΗΒ3、PDETBK_LB3。除此之外的結(jié)構與圖2相同，因此，省略詳細的說明。
[0083]例如，在高頻段的W-CDMA(或LTE)模式下進行動作時，來自CPLl的檢測功率信號Pdetl輸入到H)ETBK_HB3。PDETBK_HB3生成對應于Pdetl的功率電平的檢測電壓信號Vdet_ff,并經(jīng)由選擇高頻段或低頻段的選擇開關SSW2輸出到半導體芯片外部。在低頻段的W-CDMA (或LTE)模式下進行動作時，來自CPL2的檢測功率信號Pdet2輸入到H)ETBK_LB3，PDETBK_LB3生成對應于Pdet2的功率電平的Vdet_W，并經(jīng)由SSW2輸出到半導體芯片外部。
[0084]同樣，在高頻段的EDGE模式下進行動作時，來自CPL3的檢測功率信號Pdet3輸入到Η)ΕΤΒΚ_ΗΒ3，Η)ΕΤΒΚ_ΗΒ3生成與Pdet3的功率電平相對應的檢測電壓信號Vdet_E，并經(jīng)由SSW2輸出到半導體芯片外部。在低頻段的EDGE模式下進行動作時，來自CPL4的檢測功率信號Pdet4輸入到TOETBK_LB3，roETBK_LB3生成對應于Pdet4的功率電平的Vdet_E，并經(jīng)由SSW2輸出到半導體芯片外部。
[0085]另一方面，在高頻段的GSM模式下進行動作時，來自CPL3的Pdet3輸入到PDETBK_HB3，PDETBK_HB3生成對應于Pdet3的功率電平的檢測電壓信號Vdet_G，并經(jīng)由SSW2輸出到自動功率控制電路APC。在低頻段的GSM模式下進行動作時，來自CPL4的Pdet4輸入到PDETBK_LB3, PDETBK_LB3生成對應于Pdet4的功率電平的Vdet_G，并經(jīng)由SSW2輸出到APC。而且，如圖2中敘述的那樣，利用經(jīng)由APC的反饋控制對輸出功率信號Pout_HB2或Pout_LB2的功率電平進行控制。
[0086]《功率檢測電路塊的結(jié)構(變形例)[I]》
圖17是表示圖16的高頻功率放大器模塊的功率檢測電路塊的詳細的結(jié)構例的電路圖。圖17所示的功率檢測電路塊與圖16的H)ETBK_LB3 (或Η)ΕΤΒΚ_ΗΒ3)相對應。該功率檢測電路塊成為以下的結(jié)構:即，與上述的圖9的結(jié)構例相比，圖9的H)ETC_CM置換成了圖17的共用檢波部H)ETC_CM2，而且，添加了線性檢波部H)ETC_LN和選擇開關SSW20。圖17的H)ETC_CM2與圖9的H)ETC_CM的不同之處在于，在各放大電路AMPl?AMP5中分別添加了電源開關PSW21?PSW25、以及在電平檢測電路DET6的輸入與接地電源電壓VSS之間添加了開關SW20。除此之外的結(jié)構與圖9相同，因此，省略詳細的說明。
[0087]線性檢波部H)ETC_LN包括:交流耦合用電容C6 ；電平檢測電路DET7 ；電流鏡電路CM3 ;以及電流電壓轉(zhuǎn)換電路IVC2。DET7由源極接地的NMOS晶體管麗21所構成，檢測功率信號Pdet’經(jīng)由C6輸入到麗21的柵極。CM3例如由晶體管尺寸比為1:1的PMOS晶體管MP20、MP21所構成，MP20接受MN21的源漏電流Ids，并轉(zhuǎn)換到MP21。IVC2由二極管連接的NMOS晶體管麗22所構成，接受MP21的Ids并將其轉(zhuǎn)換為電壓。選擇開關SSW20對來自與上述的H)ETC_CM2相對應的電流電壓轉(zhuǎn)換電路IVC的輸出電壓，或來自H)ETC_LN內(nèi)的IVC2的輸出電壓進行選擇，并輸出到DC放大電路AMPdc。
[0088]在這樣的結(jié)構例中，在GSM模式及EDGE模式時，PDETC_CM2接受檢測功率信號Pdet (相當于圖16的Pdet3或Pdet4)，并進行與上述的圖9的H)ETC_CM相同的動作。在此情況下，根據(jù)模式設定信號Mctl，將上述的各電源開關PSW21?PSW25控制成導通，將開關SW20控制成斷開。來自H)ETC_CM2的輸出電流通過IVC轉(zhuǎn)換為電壓，該電壓經(jīng)由SSW20、AMPdc作為檢測電壓信號Vdet進行輸出。另外，對SSW20的選擇對象也基于Mctl進行控制。
[0089]另一方面，在W-CDMA(或LTE)模式時，PDETC_LN接受檢測功率信號Pdet’ (相當于圖16的Pdetl或Pdet2)來進行動作。此時，在H)ETC_CM2內(nèi)，將各電源開關PSW21?PSW25控制成斷開，將開關SW20控制成導通。H)ETC_LN中，ΜΝ21ΦΕΤ7)生成對應于Pdet’的電平的電流，IVC2將該電流轉(zhuǎn)換為電壓。然后，該電壓經(jīng)由SSW20、AMPdc作為Vdet進行輸出。
[0090]由此，在本實施方式2中，在W-CDMA (或LTE)模式時，使用圖3 (a)中敘述的線性檢波方式成為主要特征之一。在W-CDMA(或LTE)標準中，與GSM、EDGE標準相比，要求更低的功率消耗。此外，如上所述，在W-CDMA模式中，與EDGE模式的情況相同，成為檢測電壓信號Vdet輸出到芯片外部的結(jié)構，因此，優(yōu)選Pdet’ -Vdet的關系為線性函數(shù)。因此，為了同時滿足上述要求，此處，使用對Pdet’、Vdet均利用線性尺度觀察時能得到線性函數(shù)特性的線性檢波方式。在線性檢波方式中，如圖17所示，能使小面積(即，節(jié)省電力)的電路即PDETC_LN進行動作，能使H)ETC_CM2成為電源阻斷狀態(tài)，因此，能實現(xiàn)更低的功率消耗。另夕卜，在W-CDMA(或LTE)模式中，通常，與EDGE模式相比，由于輸出功率的控制范圍較為狹窄，因此，即使不是對數(shù)檢波方式，而是線性檢波方式，也能充分應對。
[0091 ]《功率檢測電路塊的結(jié)構(變形例)[2]》
圖18是表示圖16的高頻功率放大器模塊的功率檢測電路塊的其它結(jié)構例的電路框圖。如上所述，通過使用圖17的結(jié)構例，能進行對數(shù)檢波、對數(shù)-線性檢波、及線性檢波，但另外設置線性檢波部H)ETC_LN有可能會增大電路面積。因此，使用圖18的結(jié)構例是有益的。圖18所示的功率檢測電路塊PDETBKc與圖16的H)ETBK_LB3 (或Η)ΕΤΒΚ_ΗΒ3)相對應，并包括:共用檢波部H)ETC_3CM ；電流電壓轉(zhuǎn)換電路IVC ；以及DC放大電路AMPdc。IVC將來自H)ETC_3CM的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓，并經(jīng)由AMPdc進行輸出。該輸出電壓成為檢測電壓信號Vdet。
[0092]共用檢波部H)ETC_3CM成為以下結(jié)構，S卩，與圖7的共用檢波部H)ETC_CM相比，在放大電路AMPl?AMP5中添加了電源開關PSW，而且，還添加了開關SW30、SW31及乘法電路MUL7，而且，圖7的SSWlO變更為了圖18的選擇開關SSW30。除此之外的結(jié)構與圖7相同，因此，省略詳細的說明。SW30設置在乘法電路MUL2與加法電路ADD3之間，SW31設置在乘法電路MUL5與加法電路ADD6之間。MUL7與上述乘法電路MUL3、MUL6并聯(lián)設置，此處，例如具有I倍的系數(shù)。SSW30將加法電路ADD3的輸出與MUL3、MUL6和MUL7中的某一個相連接。另外，PSW、SW30、SW31、SSW30的動作基于模式設定信號Mctl來進行。此外，功率檢測信號Pdet相當于圖16中的Pdetl?Pdet4中的任意一個。
[0093]在這樣的結(jié)構例中，例如，在GSM模式或EDGE模式時，將電源開關PSW驅(qū)動為導通，將SW30、SW31驅(qū)動為導通，SSW30選擇MUL3和MUL6中的某一個。在此情況下，圖18的結(jié)構例與圖7的結(jié)構例等效，進行與圖7的情況相同的動作。另一方面，在W-CDMA (或LTE)模式時，將PSW驅(qū)動為斷開，將SW30、SW31驅(qū)動為斷開，SSW30選擇MUL7。在此情況下，AMPI?AMP5周圍的對數(shù)檢波部分成為電源阻斷狀態(tài)，利用電平檢測電路DET6對Pdet的電平進行檢測，其輸出電流經(jīng)由ADD3、SSW30、MUL7、ADD6輸出到IVC。
[0094]由此，與圖17的情況相同，在W-CDMA(或LTE)模式時，對Pdet-Vdet的關系能用線性函數(shù)來近似，而且，能實現(xiàn)較低的功率消耗，能使整個功率檢測電路塊的面積比圖17的情況更小。另外，并非需要同時設置SW30、SW31，也可以僅設置其中的一個。例如，在僅設有SW30的情況下，在EDGE模式時，將SSWll的選擇對象設為MUL2側(cè)，將SW30控制為導通即可，在W-CDMA(或LTE)模式時，將SSWll的選擇對象設為MUL2側(cè)，將SW30控制為斷開即可。另一方面，在僅設有SW31的情況下，在GSM模式時，將SSWll的選擇對象設為MUL5側(cè)，將SW31控制為導通即可，在W-CDMA (或LTE)模式時，將SSWll的選擇對象設為MUL5側(cè)，將SW31控制為斷開即可。此外，也可以在ADD2與SSWl I之間設置一個開關來代替SW30、SW31。即，在W-CDMA (或LTE)模式時，只要設置使ADD2的輸出在ADD3和ADD6中均得不到反映的控制電路即可。
[0095]圖19是表示圖18中的共用檢波部的示意性結(jié)構例的圖。圖18的共用檢波部PDETC_3CM從概念上來說由共用的對數(shù)檢波電路LGC2、共用的線性檢波電路LNG、將它們的輸出進行加工、合成的合成電路SYNS2所構成。LGC2相當于圖18中的DETl?DET4周圍的結(jié)構，LNC相當于圖18中的DET6周圍的結(jié)構。圖19的結(jié)構例與上述的圖8的結(jié)構例相比，在LGC2內(nèi)的各放大電路AMPl?AMP4中添加了電源開關PSW，而且，對SYNS2內(nèi)的結(jié)構進行了稍許變更。
[0096]SYNS2成為以下的結(jié)構，S卩，與圖8的SYNS相比，與權重WT3、WT4并聯(lián)地添加了權重WT5，隨之在選擇開關塊SSWBK2的選擇分支上添加了 WT5，而且，在WT1、WT2的輸出與加法電路ADDll的輸入之間添加了開關SW40。在圖19中，在對數(shù)-線性檢波(GSM模式)或?qū)?shù)檢波(EDGE模式)時，在PSW為導通、SW40為導通的狀態(tài)下進行與圖8相同的動作。另一方面，在線性檢波(W-CDMA(或LTE)模式)時，在PSW為斷開、SW40(與圖18的SW30、Sff31相對應)為斷開的狀態(tài)下，SYNS2基于LNC的輸出生成具有權重WT5 (與圖18的MUL7相對應)的輸出，并將其經(jīng)由ADD11(與圖18的ADD6相對應)進行輸出。
[0097]《功率檢測電路塊的結(jié)構(變形例)[2]的細節(jié)》
圖20是表示圖18的功率檢測電路塊的詳細的結(jié)構例的電路圖。圖20的結(jié)構例與上述圖9的結(jié)構例的不同之處在于，在各放大電路AMPl?AMP5中添加了電源開關PSW21?PSW25,并添加了 SW30、Sff3K MUL7,圖9的SSWlO置換成了圖20的SSW30。SW30連接在構成乘法電路MUL2的NMOS晶體管MN9的漏極與加法電路ADD3之間，Sff31連接在構成電流鏡電路CM2的PMOS晶體管MP6的漏極與加法電路ADD6之間。不過，如果SW30、SW31例如構成為使未被選擇開關SSWll選擇的晶體管(MN8或MN9)的柵極成為接地電源電壓VSS，則也能削減SW30和SW31中的某一個。
[0098]乘法電路MUL7由構成乘法電路MUL3、MUL6、MUL7的一部分的PMOS晶體管MP7、以及與PMOS晶體管MP7之間構成晶體管尺寸比為1:1的電流鏡電路的PMOS晶體管MP30所構成。MP30的漏極與構成MUL3、MUL6的另一部分的PMOS晶體管MP8、MP9的漏極進行共用連接。此處，選擇開關SSW30將MP7的柵極有選擇地與MP8、MP9、MP30的柵極中的某一個進行連接。通過這樣的乘法電路及選擇開關的結(jié)構，如圖9中也敘述的那樣能減小面積。
[0099]以上，通過使用本實施方式2的半導體集成電路裝置及高頻功率放大器模塊，典型地，能以較小的面積實現(xiàn)多個檢波方式(具體而言，對數(shù)檢波、對數(shù)-線性檢波、及線性檢波)。此外，與實施方式I的情況相同，通過各乘法電路的系數(shù)能容易地將各檢波方式中的電氣特性進行優(yōu)化。另外，此處，將乘法電路MUL7的系數(shù)設為I倍，當然，也可以進行適當?shù)淖兏?br> [0100]以上，基于實施方式對本發(fā)明人所完成的發(fā)明進行了具體的說明，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，只要在不脫離其要點的范圍內(nèi)能進行各種變更。
工業(yè)上的實用性
[0101]本實施方式的半導體集成電路裝置及高頻功率放大器模塊尤其適用于能支持多模式/多頻帶的移動電話，但并不限于此，還能廣泛地應用于需要進行發(fā)送功率的檢波的所有無線通信系統(tǒng)。
標號說明
[0102]ADD加法電路 AMP放大電路 ANT天線
ANTSff天線開關APC自動功率控制電路BBU基帶單元BSCTL偏置控制電路C 電容
CM電流鏡電路
CPL定向I禹合器(I禹合器)
DAC數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路DET電平檢測電路DPX雙工器EA誤差放大器HPA高頻功率放大裝置IVC電流電壓轉(zhuǎn)換電路LGC對數(shù)檢波電路LNC線性檢波電路LPF低通濾波器MIC麥克風MIPI串行控制電路MN NMOS晶體管MNTi輸入匹配電路MNTo輸出匹配電路MP PMOS晶體管MUL乘法電路Mctl模式設定信號PA功率放大電路
PACP半導體芯片(半導體集成電路裝置)
PDETBK功率檢測電路塊
PDETC_CM共用檢波部
PDETC_LG對數(shù)檢波部
PDETC_LGLN對數(shù)-線性檢波部
PSff電源開關
Pdet檢測功率信號
Pin輸入功率信號
Pout輸出功率信號
R電阻
RFIC高頻信號處理裝置RFMD高頻功率放大器模塊RFSYS高頻系統(tǒng)部RX接收信號
Ratt衰減用電阻(衰減電路)SAW SAW濾波器SPK揚聲器SSff選擇開關SSffBK選擇開關塊Sff開關SYNS合成電路TX發(fā)送信號VDD 電源電壓VRAMP功率指示信號VSS接地電源電壓Vdet檢測電壓信號WT權重
【權利要求】
1.一種半導體集成電路裝置，其特征在于，具有: N個第一放大電路，該N個第一放大電路將第一功率信號作為輸入，以第一級、…、第N級的順序進行級聯(lián)連接，并分別具有相同的第一增益； N個第一電平檢測電路，該N個第一電平檢測電路分別與所述N個第一放大電路相對應地進行設置，并分別根據(jù)所述N個第一放大電路的第一級、…、第N級的輸出電平來輸出電流； 第一加法電路，該第一加法電路將所述N個第一電平檢測電路的輸出電流進行相加，并輸出成為該相加結(jié)果的第一電流； 第二電平檢測電路，該第二電平檢測電路中輸入所述第一功率信號，并根據(jù)所述第一功率信號的電平輸出第二電流； 合成電路，該合成電路生成將所述第一電流乘以第一值所得到的結(jié)果即第三電流、以及乘以比所述第一值要小的第二值所得到的結(jié)果即第四電流，生成將所述第二電流乘以第三值所得到的結(jié)果即第五電流、以及乘以比所述第三值要小的第四值所得到的結(jié)果即第六電流，并輸出將所述第三電流和所述第四電流中的某一個電流與所述第五電流和所述第六電流中的某一個電流相加所得到的電流；以及 電流電壓轉(zhuǎn)換電路，該電流電壓轉(zhuǎn)換電路將所述合成電路的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓。
2.如權利要求1所述的半導體集成電路裝置，其特征在于， 所述合成電路包括:第一模式，該第一模式將所述第三電流與所述第六電流進行相加；以及第二模式，該第二模式將所述第四電流與所述第五電流進行相加，所述合成電路以所述第一模式和所述第二模式中的某一個模式進行動作。
3.如權利要求2所述 的半導體集成電路裝置，其特征在于， 所述N個第一電平檢測電路包括N個第一晶體管，該N個第一晶體管分別將所述N個第一放大電路的第一級、…、第N級的輸出電壓作為柵極輸入，并將源極接地， 所述第二電平檢測電路包括第二晶體管，該第二晶體管將所述第一功率信號作為柵極輸入，并將源極接地， 所述第一加法電路將所述N個第一晶體管的源漏電流進行相加，并輸出所述第一電流， 所述合成電路包括多個電流鏡電路，該多個電流鏡電路將所述第一電流、所述第二晶體管的源漏電流作為輸入，并通過晶體管尺寸比來生成所述第三~第六電流。
4.如權利要求3所述的半導體集成電路裝置，其特征在于， 所述第三值比所述第二值要大。
5.如權利要求2所述的半導體集成電路裝置，其特征在于， 所述第一功率信號在所述第一模式時是根據(jù)EDGE模式的發(fā)送功率信號進行變動的信號，在所述第二模式時是根據(jù)GSM模式的發(fā)送功率信號進行變動的信號。
6.如權利要求2所述的半導體集成電路裝置，其特征在于， 還包括控制是否對所述N個第一放大電路進行供電的電源開關， 所述合成電路還包括第三模式，該第三模式生成將所述第二電流乘以第五值所得到的結(jié)果即第七電流，并將所述第七電流輸出到所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路，所述合成電路以所述第一模式、所述第二模式和所述第三模式中的某一個模式進行動作，在所述合成電路以所述第三模式進行動作時，將所述電源開關驅(qū)動為斷開。
7.如權利要求6所述的半導體集成電路裝置，其特征在于， 所述第一功率信號在所述第一模式時是根據(jù)EDGE模式的發(fā)送功率信號進行變動的信號，在所述第二模式時是根據(jù)GSM模式的發(fā)送功率信號進行變動的信號，在所述第三模式時是根據(jù)W-CDMA模式或LTE模式的發(fā)送功率信號進行變動的信號。
8.一種半導體集成電路裝置，其特征在于，具有: N個第一放大電路，該N個第一放大電路將第一功率信號作為輸入，以第一級、…、第N級的順序進行級聯(lián)連接，并分別具有相同的第一增益； 第二放大電路，該第二放大電路具有所述第一增益，并與所述N個第一放大電路的后級相連接； N個第一電平檢測電路，該N個第一電平檢測電路分別與所述N個第一放大電路相對應地進行設置，并分別根據(jù)所述N個第一放大電路的第一級、…、第N級的輸出電平來輸出電流； 第二電平檢測電路，該第二電平檢測電路根據(jù)所述第二放大電路的輸出電平來輸出電流； 第一加法電路，該第一加法電路將所述N個第一電平檢測電路的輸出電流進行相加； 第一乘法電路，該第一乘法電路將第一系數(shù)乘以所述第一加法電路的輸出電流； 第二加法電路，該第二加法電路將所述第一乘法電路的輸出電流與所述第二電平檢測電路的輸出電流進行相加，并輸出成為該相加結(jié)果的第一電流； 第三電平檢測電路，該第三電平檢測電路中輸入所述第一功率信號，并根據(jù)所述第一功率信號的電平輸出第二電流； 第二乘法電路，該第二乘法電路在第一模式時輸出將所述第一電流乘以第二系數(shù)所得到的電流； 第三乘法電路，該第三乘法電路在第二模式時輸出將所述第一電流乘以第三系數(shù)所得到的電流； 第一控制電路，該第一控制電路在所述第一模式時將所述第三乘法電路的輸出控制成無效狀態(tài)，在所述第二模式時將所述第二乘法電路的輸出控制成無效狀態(tài)； 第三加法電路，該第三加法電路將所述第二乘法電路的輸出電流與所述第二電流進行相加； 第四乘法電路，該第四乘法電路在所述第一模式時輸出將所述第三加法電路的輸出電流乘以第四系數(shù)所得到的電流； 第五乘法電路，該第五乘法電路在所述第二模式時輸出將所述第三加法電路的輸出電流乘以第五系數(shù)所得到的電流； 第二控制電路，該第二控制電路在所述第一模式時將所述第五乘法電路的輸出控制成無效狀態(tài)，在所述第二模式時將所述第四乘法電路的輸出控制成無效狀態(tài)； 第四加法電路，該第四加法電路將所述第四乘法電路及所述第五乘法電路的輸出電流與所述第三乘法電路的輸出電流進行相加；以及 電流電壓轉(zhuǎn)換電路，該電流電壓轉(zhuǎn)換電路將所述第四加法電路的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓，所述第三系數(shù)小于所述第二系數(shù)，且小于I倍， 所述第五系數(shù)大于I倍。
9.如權利要求8所述的半導體集成電路裝置，其特征在于，還包括: 衰減電路，該衰減電路中輸入所述第一功率信號，并使所述第一功率信號衰減； 第三放大電路，該第三放大電路具有所述第一增益，并將所述衰減電路的輸出作為輸A ； 第四電平檢測電路，該第四電平檢測電路根據(jù)所述第三放大電路的輸出電平來輸出電流；以及 第三控制電路，該第三控制電路在所述第一模式時將所述第四電平檢測電路的輸出電流輸出到所述第三加法電路，在所述第二模式時將所述第四電平檢測電路的輸出控制成無效狀態(tài)， 在所述第一模式時，所述第三加法電路將所述第二乘法電路的輸出電流與所述第二電流、所述第四電平檢測電路的輸出電流進行相加。
10.如權利要求9所述的半導體集成電路裝置，其特征在于， 所述N個第一電平檢 測電路包括N個第一晶體管，該N個第一晶體管分別將所述N個第一放大電路的第一級、…、、第N級的輸出電壓作為柵極輸入，并將源極接地， 所述第二電平檢測電路包括第二晶體管，該第二晶體管將所述第二放大電路的輸出電壓作為柵極輸入，并將源極接地， 所述第三電平檢測電路包括第三晶體管，該第三晶體管將所述第一功率信號作為柵極輸入，并將源極接地， 所述第四電平檢測電路包括第四晶體管，該第四晶體管將所述第三放大電路的輸出電壓作為柵極輸入，并將源極接地， 所述第一~第五乘法電路分別包括具有對應于所述第一~第五系數(shù)的晶體管尺寸比的第一~第五電流鏡電路。
11.如權利要求10所述的半導體集成電路裝置，其特征在于， 所述第二及第三電流鏡電路包括: 第五晶體管，在該第五晶體管的源極和漏極之間輸入所述第一電流，該第五晶體管具有二極管連接；以及 第六及第七晶體管，該第六及第七晶體管分別將所述第五晶體管的源漏電流進行轉(zhuǎn)換， 所述第一控制電路根據(jù)所述第一及第二模式將所述第六晶體管的柵極和所述第七晶體管的柵極中的某一個與所述第五晶體管的柵極相連接， 所述第四及第五電流鏡電路包括: 第八晶體管，在該第八晶體管的源極和漏極之間輸入所述第三加法電路的輸出電流，該第八晶體管具有二極管連接；以及 第九及第十晶體管，該第九及第十晶體管將所述第八晶體管的源漏電流分別進行轉(zhuǎn)換， 所述第二控制電路根據(jù)所述第一及第二模式將所述第九晶體管的柵極和所述第十晶體管的柵極中的某一個與所述第八晶體管的柵極相連接。
12.如權利要求9所述的半導體集成電路裝置，其特征在于， 所述第一功率信號在所述第一模式時是根據(jù)EDGE模式的發(fā)送功率信號進行變動的信號，在所述第二模式時是根據(jù)GSM模式的發(fā)送功率信號進行變動的信號。
13.如權利要求8所述的半導體集成電路裝置，其特征在于，還包括: 電源開關，該電源開關在所述第一及第二模式時對所述N個第一放大電路進行供電，在第三模式時阻斷對所述N個第一放大電路的供電；以及 第六乘法電路，該第六乘法電路在所述第三模式時輸出將所述第三加法電路的輸出電流乘以第六系數(shù)所得到的電流； 所述第一控制電路進一步在所述第三模式時將所述第二及第三乘法電路的輸出均控制成無效狀態(tài)， 所述第二控制電路進一步在所述第三模式時將所述第四及第五乘法電路的輸出均控制成無效狀態(tài)，在所述第一及第二模式時將所述第六乘法電路的輸出控制成無效狀態(tài)。
14.如權利要求13所述的半導體集成電路裝置，其特征在于， 所述第一功率信號在所述第一模式時是根據(jù)EDGE模式的發(fā)送功率信號進行變動的信號，在所述第二模式時是根據(jù)GSM模式的發(fā)送功率信號進行變動的信號，在所述第三模式時是根據(jù)W-CDMA模式或LTE模式的發(fā)送功率信號進行變動的信號。
15.一種高頻功率放大器模塊，其特征在于，包括布線基板，該布線基板安裝有: 半導體芯片，該半導體芯片形成有第一及第二功率放大電路、第一及第二功率檢測電路、以及自動功率控制電路； 第一耦合器，該第一耦合器對所述第一功率放大電路的輸出功率進行檢波，并輸出第一檢測功率信號；以及 第二耦合器，該第二耦合器對所述第二功率放大電路的輸出功率進行檢波，并輸出第二檢測功率信號， 所述第一功率放大電路將第一頻帶的第一功率信號作為輸入進行功率放大， 所述第二功率放大電路將比所述第一頻帶要低的第二頻帶的第二功率信號作為輸入進行功率放大， 所述第一及第二功率檢測電路分別包括: N個第一放大電路，該N個第一放大電路將檢測功率信號作為輸入，以第一級、…、第N級的順序進行級聯(lián)連接，并分別具有相同的第一增益； N個第一電平檢測電路，該N個第一電平檢測電路分別與所述N個第一放大電路相對應地進行設置，并分別根據(jù)所述N個第一放大電路的第一級、…、第N級的輸出電平來輸出電流； 第一加法電路，該第一加法電路將所述N個第一電平檢測電路的輸出電流進行相加，并輸出成為該相加結(jié)果的第一電流； 第二電平檢測電路，該第二電平檢測電路中輸入所述檢測功率信號，并根據(jù)所述檢測功率信號的電平輸出第二電流； 合成電路，該合成電路生成將所述第一電流乘以第一值所得到的結(jié)果即第三電流、以及乘以比所述第一值要小的第二值所得到的結(jié)果即第四電流，生成將所述第二電流乘以第三值所得到的結(jié)果即第五電流、以及乘以比所述第三值要小的第四值所得到的結(jié)果即第六電流，在第一模式時輸出所述第三電流與所述第六電流的相加結(jié)果，在第二模式時輸出所述第四電流與所述第五電流的相加結(jié)果；以及 電流電壓轉(zhuǎn)換電路，該電流電壓轉(zhuǎn)換電路將所述合成電路的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓，并輸出成為該轉(zhuǎn)換結(jié)果的檢測電壓信號， 輸入到所述第一功率檢測電路的所述檢測功率信號是來自所述第一耦合器的所述第一檢測功率信號， 輸入到所述第二功率檢測電路的所述檢測功率信號是來自所述第二耦合器的所述第二檢測功率信號， 所述第一功率檢測電路或所述第二功率檢測電路在以所述第一模式進行動作時的來自所述第一功率檢測電路或所述第二功率檢測電路的所述檢測電壓信號被輸出到所述半導體芯片的外部， 所述第一功率檢測電路或所述第二功率檢測電路在以所述第二模式進行動作時的來自所述第一功率檢測電路或所述第二功率檢測電路的所述檢測電壓信號被輸入到所述自動功率控制電路， 所述自動功率控制電路根據(jù)所述檢測電壓信號的電壓電平與從所述半導體芯片的外部輸入的功率指示信號的電壓電平的比較結(jié)果來控制所述第一功率放大電路或所述第二功率放大電路的增益。
16.如權利要求15所述的高頻功率放大器模塊，其特征在于， 所述N個第一電平檢測電路包括N個第一晶體管，該N個第一晶體管分別將所述N個第一放大電路的第一級、…、第N級的輸出電壓作為柵極輸入，并將源極接地， 所述第二電平檢測電路包括第二晶體管，該第二晶體管將所述第一功率信號作為柵極輸入，并將源極接地， 所述第一加法電路將所述N個第一晶體管的源漏電流進行相加，并輸出所述第一電流， 所述合成電路包括多個電流鏡電路，該多個電流鏡電路將所述第一電流、所述第二晶體管的源漏電流作為輸入，并通過晶體管尺寸比來生成所述第三~第六電流。
17.如權利要求16所述的高頻功率放大器模塊，其特征在于， 所述第三值大于所述第二值。
18.如權利要求17所述的高頻功率放大器模塊，其特征在于， 所述第一模式是EDGE模式，所述第二模式是GSM模式。
【文檔編號】H03G3/30GK103477558SQ201280018362
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年7月26日 優(yōu)先權日:2011年8月31日
【發(fā)明者】島宗祐介, 吉崎保展, 林范雄, 筒井孝幸 申請人:株式會社村田制作所