本申請是基于并且要求2015年8月26日提交的日本專利申請No.2015-166736的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該專利申請的公開的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字可變電容電路、諧振電路、放大電路和發(fā)送器。

背景技術(shù)：

日本未審專利申請公開No.2007-149925公開了包括多個(gè)電容單元的數(shù)字可變電容電路。開關(guān)MOS晶體管與電容單元中的每個(gè)的接地側(cè)串聯(lián)連接。提供高電平電勢的P溝道MOS晶體管和提供低電平電勢的N溝道MOS晶體管連接到開關(guān)MOS晶體管的柵極端子。由于開關(guān)MOS晶體管的柵極端子的電勢電平變成低電平，因此可變電阻元件的電阻值增大。

然而，在日本未審專利申請公開No.2007-149925中公開的數(shù)字可變電容電路中，當(dāng)向輸出端子供應(yīng)具有大電壓幅值的信號時(shí)，會出現(xiàn)擊穿電壓或泄漏電流的問題。

根據(jù)對說明書和附圖的描述，將清楚現(xiàn)有技術(shù)的其他問題和本發(fā)明的新穎特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種數(shù)字可變電容電路包括并聯(lián)連接的多個(gè)電容單元，其中，所述電容單元中的每個(gè)包括：第一電容器，其具有與一個(gè)輸出端子連接的一端；阻抗元件，其與所述第一電容器串聯(lián)連接在兩個(gè)輸出端子之間；以及晶體管，其與所述阻抗元件并聯(lián)連接并且根據(jù)數(shù)字控制信號加以控制。

根據(jù)該實(shí)施例，可以提供具有高性能的數(shù)字可變電容電路、諧振電路、放大電路和發(fā)送器。

附圖說明

根據(jù)下面結(jié)合附圖對某些實(shí)施例的描述，將更清楚以上和其他方面、優(yōu)點(diǎn)和特征，其中：

圖1是包括數(shù)字可變電容電路的通信設(shè)備的構(gòu)造的示圖；

圖2是通信設(shè)備中使用的HPA電路的構(gòu)造的電路圖；

圖3是示出根據(jù)比較例的數(shù)字可變電容電路的整體構(gòu)造示圖的示圖；

圖4是示出圖3中示出的數(shù)字可變電容電路的單位電容單元的電路圖；

圖5是示出當(dāng)晶體管M1處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)電流-電壓波形的示圖；

圖6是根據(jù)第一實(shí)施例的數(shù)字可變電容電路的電路圖；

圖7是示出圖6中示出的數(shù)字可變電容電路的單位電容單元的電路圖；

圖8是示出通過比較數(shù)字可變電容電路的電容性能而得到的模擬結(jié)果的示圖；

圖9是根據(jù)第二實(shí)施例的數(shù)字可變電容電路的電路圖；

圖10是示出圖9中示出的數(shù)字可變電容電路的單位電容單元的電路圖；

圖11是示出根據(jù)第三實(shí)施例的數(shù)字可變電容電路的電路圖；

圖12是示出圖11中示出的數(shù)字可變電容電路的單位電容單元的電路圖；

圖13是示出根據(jù)第四實(shí)施例的數(shù)字可變電容電路的單位電容單元的電路圖；

圖14是示出應(yīng)用根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的數(shù)字電容電路的LAN電路的電路圖；

圖15是示出應(yīng)用根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的數(shù)字電容電路的VCO電路的電路圖；以及

圖16是示出厚膜晶體管和薄膜晶體管的剖視構(gòu)造的示圖。

具體實(shí)施方式

第一實(shí)施例

為了描述的清晰起見，可酌情省略或簡化下面的描述和附圖。另外，作為執(zhí)行各種處理的功能框圖的附圖中示出的各元件可由CPU、存儲器和硬件中的其他電路形成并且可通過軟件中加載在存儲器中的程序來實(shí)現(xiàn)。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些功能塊可用僅硬件、僅軟件、或其組合以各種方式來實(shí)現(xiàn)，而沒有任何限制。在整個(gè)附圖中，用相同的參考標(biāo)號指代相同的部件并且將酌情省略重復(fù)的描述。

近年來，已經(jīng)廣泛使用了用于可穿戴產(chǎn)品的與低功耗無線通信標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙(注冊商標(biāo))低能(下文中，它將被稱為BLE)相符的射頻集成電路(RFIC)。另外，智能儀表(電力、氣體)產(chǎn)品的開發(fā)重點(diǎn)放在實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)社會。據(jù)此，推進(jìn)了與IEEE 802.15.4g相符的Sub-GHz RFIC的開發(fā)。

需要與BLE相符的RFIC和與氣體儀表相符的Sub-GHz RFIC特別地用其電池長時(shí)間段地操作。當(dāng)前，商業(yè)可用的是假定由具有高驅(qū)動(dòng)電壓的鋰離子電池(大約3.0V)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的RFIC產(chǎn)品。然而，鋰離子電池比其他電池更昂貴，較不經(jīng)濟(jì)。為了增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性，需要采用具有低驅(qū)動(dòng)電壓的堿性電池(大約1.6V)。因?yàn)榻窈笠恢庇袕V泛使用與BLE或Sub-GHz相符的RFIC產(chǎn)品的趨勢，所以低電壓將變成關(guān)鍵產(chǎn)品要求之一。

圖1示出根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的通信設(shè)備1的構(gòu)造示例。圖1是示出通信設(shè)備1的構(gòu)造的電路圖。通信設(shè)備1包括RFIC 100、微控制單元(MCU)/微處理單元(MPU)200、天線301和電池400。RFIC 100是Sub-GHz RFIC。另外，使用根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的數(shù)字可變電容電路(下文中，它還將被稱為可變電容電路)作為RFIC 100，如隨后將描述的。

MCU/MPU 200生成將由RFIC 100發(fā)送的數(shù)據(jù)。另外，MCU/MPU200根據(jù)由RFIC解調(diào)的數(shù)據(jù)來執(zhí)行處理。MCU/MPU 200經(jīng)由預(yù)定接口連接到RFIC 100。

RFIC 100是Sub-GHz無線通信設(shè)備。RFIC 100包括控制器11、MAC調(diào)制解調(diào)器12、接收器20和發(fā)送器40。RFIC 100還包括RF輸入端子21和22和RF輸出端子45。

通信設(shè)備1包括電池400。也就是說，由電池400驅(qū)動(dòng)通信設(shè)備1。因此，電池400向RFIC 100、MCU/MPU 200等供電。電池400是例如堿性電池。

接收器20包括無線接收系統(tǒng)(RX)的電路。具體地，接收器20包括內(nèi)部匹配電路23、LAN電路24、混合器25、IFA電路26、低通濾波器(LPF)27、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器28、電壓控制振蕩器(VCO)電路42和鎖相環(huán)(PLL)電路41。

發(fā)送器40包括無線電發(fā)送系統(tǒng)(TX)的電路。具體地講，發(fā)送器40包括PLL電路41、VCO電路42、HPA電路43和帶阻濾波器44。PLL電路41和VCO電路42被接收器20和發(fā)送器40共享。

天線301將高頻信號作為無線電波發(fā)送到空間并且從空間接收作為高頻信號的無線電波，以執(zhí)行無線電通信。RFIC 100對天線301接收的接收信號和天線301發(fā)送的發(fā)送信號執(zhí)行處理。隨后，將描述這個(gè)處理。

RFIC 100經(jīng)由發(fā)送路徑TX路徑和接收路徑RX路徑連接到天線301。具體地講，在接收路徑RX路徑中設(shè)置電容器303。天線301接收的接收信號經(jīng)由電容器303輸入RF輸入端子21。另外，RF輸入端子21連接到地。

在發(fā)送路徑TX路徑中設(shè)置電容器304和匹配電路305。RFIC 100生成的發(fā)送信號經(jīng)由匹配電路305和電容器304被供應(yīng)到天線301。另外，在天線301和RFIC 100之間設(shè)置RF開關(guān)302。RF開關(guān)302切換高頻信號的發(fā)送路徑(TX路徑)和接收路徑(RX路徑)。

現(xiàn)在，將給出對發(fā)送處理的描述。發(fā)送數(shù)據(jù)的指令從MCU/MPU200輸出到RFIC 100。然后，控制器11執(zhí)行信號處理，以對來自MCU/MPU 200的指令執(zhí)行RFIC控制。MAC調(diào)制解調(diào)器12隨后生成發(fā)送信號數(shù)據(jù)。PLL電路41和VCO電路42調(diào)制發(fā)送信號數(shù)據(jù)和載波。例如，發(fā)送信號數(shù)據(jù)被ΔΣ調(diào)制并且在載波上發(fā)送調(diào)制后的數(shù)據(jù)。VCO電路42隨后將已經(jīng)調(diào)制的發(fā)送信號輸出到HPA電路43。

HPA電路43放大經(jīng)PLL電路41和VCO電路42調(diào)制的發(fā)送信號并且將放大后的信號輸出到帶阻濾波器44。因此，發(fā)送功率被放大。帶阻濾波器44去除發(fā)送信號中不必要的頻帶分量。已經(jīng)經(jīng)過帶阻濾波器44的發(fā)送信號被輸入到RF輸出端子45。

來自RF輸出端子45的發(fā)送信號經(jīng)由匹配電路305和電容器304被供應(yīng)到RF開關(guān)302。匹配電路305匹配阻抗，以將從HPA電路43輸出的高功率發(fā)送信號無損失地傳播到天線301。當(dāng)執(zhí)行發(fā)送時(shí)，RF開關(guān)302經(jīng)由發(fā)送路徑TX路徑連接天線301和RF輸入端子21。來自RFIC 100的發(fā)送信號因此被供應(yīng)到天線301。天線301根據(jù)發(fā)送信號來發(fā)射電磁波。因此，可以用無線電發(fā)送數(shù)據(jù)。

接下來，將給出對接收處理的描述。當(dāng)天線301接收到無線電波時(shí)，根據(jù)天線301已經(jīng)接收到的無線電波的接收信號通過接收路徑RX路徑傳播。也就是說，接收信號經(jīng)由電容器303輸入到RF輸入端子21。內(nèi)部匹配電路23就布置在LNA電路24之前。內(nèi)部匹配電路23執(zhí)行阻抗匹配。因此，可以無損失地供應(yīng)來自天線301的電力。低噪聲放大器(LAN)電路24是接收系統(tǒng)的一級放大器，放大天線301接收到的接收信號。

混合器25解調(diào)天線接收到的接收信號。也就是說，混合器25從高頻信號提取已經(jīng)在載波上發(fā)送的數(shù)據(jù)。隨后，混合器25將根據(jù)已經(jīng)提取的數(shù)據(jù)的電流輸出到IFA電路26?；旌掀?5使用從VCO電路42輸出的本地信號來執(zhí)行解調(diào)處理。本地信號是具有與高頻信號的載波頻率相同的頻率的信號。

中頻放大器(IFA)電路是例如跨阻抗(transimpedance)放大器。IFA電路26對來自混合器25的輸出電流執(zhí)行電流-電壓轉(zhuǎn)換。也就是說，由于混合器25的輸出是電流并且LPF 27的輸入是電壓，因此IFA電路26執(zhí)行電流-電壓轉(zhuǎn)換。

LPF 27抑制來自天線301的接收信號中包括的除了期望波外的分量。也就是說，除了期望波之外，接收信號還包括對于接收不必要的干擾信號。LPF 27只允許低頻帶頻率從中經(jīng)過，由此抑制干擾信號。A/D轉(zhuǎn)換器28AD轉(zhuǎn)換已經(jīng)經(jīng)過LPF 27的接收信號。由于MAC調(diào)制解調(diào)器12是數(shù)字信號處理電路，因此A/D轉(zhuǎn)換器28生成數(shù)字接收信號并且將生成的信號輸出到MAC調(diào)制解調(diào)器12。

當(dāng)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器(balun)和電容器并聯(lián)諧振時(shí)，可實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)HPA電路43的效率和功率輸出。電容器需要具有可變功能，以符合每個(gè)國家的通信標(biāo)準(zhǔn)。圖2示出HPA電路43和帶阻濾波器44的電路構(gòu)造示例。

HPA電路43包括放大器47、平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器48和電容器C1。在平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器(balun)48中，電感器L1和電感器L2彼此耦合。帶阻濾波器44包括電容器C2和電感器L3。電感器L2和電容器C1是并聯(lián)諧振電路。另外，電容器C2和電感器L3是串聯(lián)諧振電路。電感器L1和L2和電容器C1是平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器諧振電路。匹配電路305包括外部電容器C_EXT1和外部電感器L_EXT1。

從VCO電路42輸出的發(fā)送信號被輸入到放大器47。放大器47放大發(fā)送信號并且將放大后的信號輸出到平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器48。平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器48將來自放大器47的差分信號轉(zhuǎn)換成單端信號。在平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器48中，電感器L2和電感器L1彼此耦合。電感器L2和電容器C1是并聯(lián)諧振電路。因此，輸入到平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器48的發(fā)送信號以低損耗輸出。

電容器C1和電感器L2并聯(lián)連接在RF輸出端子45a和RF輸出端子45b之間。也就是說，電容器C1的一端連接到RF輸出端子45a，其另一端連接到RF輸出端子45b。電感器L2的一端連接到RF輸出端子45a，其另一端連接到RF輸出端子45b。

另外，帶阻濾波器44與電容器C1并聯(lián)連接在RF輸出端子45a和RF輸出端子45b之間。電感器L3和電容器C2串聯(lián)連接在RF輸出端子45a和RF輸出端子45b之間。具體地講，電感器L3的一端連接到RF輸出端子45a，其另一端連接到電容器C2的一端。電容器C2的另一端連接到RF輸出端子45b。

另外，在RFIC 100的外部，在RF輸出端子45a和RF輸出端子45b之間布置匹配電路305。RF輸出端子45a經(jīng)由外部電感器L_EXT1連接到RF開關(guān)302。RF輸出端子45b連接到地。外部電感器L_EXT1的一端連接到RF輸出端子45a并且其另一端連接到外部電容器C_EXT1的一端。外部電容器C_EXT1的另一端連接到地和RF輸出端子45b。

通過并聯(lián)諧振電感器L2和電容器C1，平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器48中的衰減率變成在諧振頻率中最小。因此，可以提高效率和功率輸出。由于所定義的諧振頻率的頻帶在不同國家有所不同，因此需要提供調(diào)節(jié)諧振頻率的頻帶的功能。通過使電容器可變來調(diào)節(jié)諧振頻率。也就是說，通過采用可變電容器作為電容器C1，通信設(shè)備1可在各種國家使用。因此，可以采用根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的可變電容電路作為電容器C1。

另一方面，當(dāng)發(fā)送功率高時(shí)，RFIC端(例如，RF輸出端子45a)上的電壓幅值增大，這樣會造成可變電容電路故障。在低電源電壓操作中，特別地，以上故障問題變成更嚴(yán)重。在下面的描述中，將討論圖1中示出的RFIC 100在日本使用的示例。

根據(jù)ARIB STD-T108，天線310端的最大發(fā)送功率被限定為13dBm或更小。當(dāng)RF開關(guān)302中的損耗是2.5dB時(shí)，需要輸出功率等于或小于RFIC 100的RF輸出端子45中的15.5dBm。由于期望增大智能儀表網(wǎng)絡(luò)中從儀表到集線器的距離，因此需要盡可能地增加發(fā)送輸出。因此，需要RFIC 100中的最大發(fā)送輸出是15.5dBm。當(dāng)用Pout指代發(fā)送功率并且用Z_RFOUT指代圖2中的RFOUT端的阻抗時(shí)，用以下表達(dá)式(1)表達(dá)RFOUT端的電壓幅值V_RFOUT。

考慮例如輸出功率是15.5dBm并且RFOUT端的阻抗是100歐的情況。此時(shí)，根據(jù)表達(dá)式(1)，RFOUT端的電壓幅值是1.88V峰值電壓。當(dāng)發(fā)送輸出是15.5dBm時(shí)，RFIC端的電壓幅值變成極大。電壓幅值的增大會導(dǎo)致形成電容器C1或電容器C2的可變電容電路故障。在低電源電壓操作中，可變電容電路的故障問題變成更嚴(yán)重。在這個(gè)實(shí)施例中，防止由于大電壓幅值而導(dǎo)致可變電容電路50故障并且根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的可變電容電路50進(jìn)一步應(yīng)用于低電源電壓。

圖3是示出根據(jù)比較例的可變電容電路50的整體構(gòu)造。在可變電容電路50中，n個(gè)單位電容51并聯(lián)連接。符號n是等于或大于2的整數(shù)。圖3示出單位電容單元51-0至51-n并聯(lián)連接在兩個(gè)輸出端子OUTP和OUTN之間的構(gòu)造?？勺冸娙蓦娐?0的電容值是并聯(lián)連接的多個(gè)單位電容單元51-0至51-n的組合電容值。

在圖3中，用輸出端子OUTP和OUTN指代各個(gè)單位電容單元51-0至51-n的輸出端子。也就是說，單位電容單元51-0至51-n具有兩個(gè)公共輸出端子OUTP和OUTN。輸出端子OUTP對應(yīng)于圖2中示出的RF輸出端子45a并且輸出端子OUTN對應(yīng)于RF輸出端子45b。由于單位電容單元51-0至51-n中的每個(gè)具有單端輸出，因此輸出端子OUTN連接到地。數(shù)字使能控制信號(下文中，它將被簡稱為控制信號)被輸入到各個(gè)單位電容單元51-0至51-n的控制輸入端子b0-bn。

由控制信號獨(dú)立地控制多個(gè)單位電容單元51-0至51-n。因此，可變電容電路50的整體電容值變成可變。單位電容單元51-0至51-n具有相同構(gòu)造，除了向其輸入控制信號之外。圖4示出單位電容單元51的構(gòu)造。雖然圖4中示出包括控制輸入端子b0的單位電容單元51-0的構(gòu)造，但其他單位電容單元51-1至51-n也具有與單位電容單元51-0的構(gòu)造相同的構(gòu)造。因此，將省略對單位電容單元51-1至51-n的構(gòu)造的描述。

如圖4中所示，單位電容單元51包括第一電容器Cu1、NMOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管M1、電阻器R1、傳輸柵極TG1和非電路NT1。NMOS晶體管M1和傳輸柵極TG1均用作開關(guān)。

第一電容器Cu1和NMOS晶體管M1串聯(lián)連接在輸出端子OUTP和輸出端子OUTN之間。具體地講，第一電容器Cu1的一端連接到輸出端子OUTP。第一電容器Cu1的另一端連接到NMOS晶體管M1的漏極端子。NMOS晶體管M1的源極端子連接到輸出端子OUTN。用第一中間端子N1指代第一電容器Cu1和NMOS晶體管M1之間的端子。

控制輸入端子b0連接到NMOS晶體管M1的柵極端子。使可變電容電路50的電容值可變的控制信號被連接到控制輸入端子b0。因此，NMOS晶體管M1用作因控制信號而導(dǎo)通或截止的開關(guān)。

另外，偏置電壓輸入端子VB經(jīng)由傳輸柵極TG1和電阻器R1連接到第一中間端子N1。第一中間端子N1連接到NMOS晶體管M1的漏極端子。另外，傳輸柵極TG1的負(fù)控制端子連接到控制輸入端子b0。傳輸柵極TG1的正控制端子連接到非電路NT1的輸出?？刂戚斎攵俗觔0連接到非電路NT1的輸入側(cè)。

因此，通過控制信號來控制傳輸柵極TG1的導(dǎo)通/截止。當(dāng)傳輸柵極TG1導(dǎo)通時(shí)，偏置電壓經(jīng)由電阻器R1被供應(yīng)到第一中間端子N1和NMOS晶體管M1的漏極端子。

當(dāng)輸入到控制輸入端子b0的控制信號是高時(shí)，NMOS晶體管M1的開關(guān)電阻變成零并且傳輸柵極TG1的狀態(tài)變成高阻抗?fàn)顟B(tài)。單位電容單元51因此處于開(啟動(dòng))狀態(tài)并且單位電容單元51的電容值變成等于第一電容器Cu1的電容值(下文中，將用Cu指代)。當(dāng)控制信號是低時(shí)，NMOS晶體管M1的開關(guān)電阻變成無限大，傳輸柵極TG1被短路，并且NMOS晶體管M1的漏極DC電壓變成偏置電壓。單位電容單元51因此處于關(guān)(OFF)狀態(tài)。

當(dāng)在單位電容單元51處于關(guān)狀態(tài)的狀態(tài)下向輸出端子OUTP和OUTN施加大電壓幅值時(shí)，NMOS晶體管M1會故障，因此不能滿足擊穿電壓規(guī)范。圖5示出向處于截止?fàn)顟B(tài)的NMOS晶體管M1的漏極端子施加電壓波形和電流波形的圖像示圖。

當(dāng)單位電容單元51的狀態(tài)變成關(guān)狀態(tài)時(shí)，向可變電容電路50施加的電壓幅值被原樣施加到NMOS晶體管M1的漏極電壓。這是因?yàn)?，由于NMOS晶體管M1的截止電阻無限大，因此電壓沒有被分壓并且被原樣傳播。此時(shí)，通過以下表達(dá)式(2)示出NMOS晶體管M1的漏極電壓V(D)。

V B+Vrf≥V(D)≥VB-Vrf…(2)

符號Vrf指代電壓幅值?，F(xiàn)在，將討論NMOS晶體管M1的漏極電壓的電壓操作范圍。通過截止晶體管的元件擊穿電壓Vmax來確定NMOS晶體管M1的漏極電壓的最大值。另一方面，在沒有出現(xiàn)NMOS晶體管M1變成導(dǎo)通的故障的條件下，確定NMOS晶體管M1的漏極電壓的最小值。當(dāng)用V_TH指代所使用的NMOS晶體管M1的閾值電壓時(shí)，NMOS晶體管M1的漏極電壓的最小值變成-V_TH。因此，通過以下表達(dá)式(3)表達(dá)NMOS晶體管M1的漏極電壓的電壓操作范圍。

Vmax≥V(D)≥-V_TH…(3)

為了滿足表達(dá)式(3)并且使電壓幅值最大，需要如以下表達(dá)式(4)和(5)中所示地設(shè)置偏置電壓VB和可容許最大電壓幅值Vrf。

考慮例如應(yīng)用圖3和圖4中示出的可變電容電路50作為圖2中示出的電容器C1并且RFIC 100輸出15.5dBm的功率的情況。假設(shè)此時(shí)，當(dāng)NMOS晶體管M1處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的擊穿電壓規(guī)范是2.0V并且閾值電壓V_TH是0.3V。根據(jù)表達(dá)式(4)和(5)，偏置電壓VB變成0.85V并且可容許最大電壓幅值變成1.15V峰值電壓。

如上所述，當(dāng)輸出功率是15.5dBm時(shí)，RFOUT端的電壓幅值是1.88V峰值電壓。此時(shí)，根據(jù)表達(dá)式(2)，最大電壓是2.73V并且最小電壓是-1.03V。這因此造成NMOS晶體管M1的元件擊穿電壓并且當(dāng)它處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的開關(guān)的故障。

為了執(zhí)行在以上的可變電容電路中的高輸出發(fā)送，可以將高擊穿電壓MOS晶體管用于NMOS晶體管M1。當(dāng)使用高擊穿電壓MOS晶體管時(shí)，晶體管的元件擊穿電壓和閾值電壓高于當(dāng)使用薄膜MOS晶體管時(shí)的晶體管的元件擊穿電壓和閾值電壓。

當(dāng)例如高擊穿電壓MOS晶體管的擊穿電壓是4.1V并且閾值電壓是0.5V時(shí)，例如偏置電壓VB變成1.8V并且可容許最大電壓幅值具有2.3V峰值電壓。通過使用高擊穿電壓MOS晶體管，RFIC 100能夠發(fā)送15.5dBm的功率。然而，當(dāng)電源電壓變成等于或小于1.8V時(shí)，變成不可以生成偏置電壓VB，由此減小電源電壓變成十分困難。也就是說，變成不可以使用1.6V的堿性電池。

因此，在根據(jù)比較例的可變電容電路中，難以實(shí)現(xiàn)15.5dBm的高發(fā)送輸出和低電源電壓操作二者。需要提供在這樣的條件下正常操作的新電路構(gòu)造。通過使用根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的可變電容電路，可以提供能夠?qū)崿F(xiàn)高發(fā)送輸出和低電源電壓操作二者的通信設(shè)備。

參照圖6和圖7，將描述根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的可變電容電路。圖6是示意性示出可變電容電路50的構(gòu)造的電路圖。圖7是示出單位電容單元51的構(gòu)造的電路圖。在下面的描述中，將描述可變電容電路50是圖2中示出的電容器C1的示例。

如圖6中所示，可變電容電路50包括多個(gè)單位電容單元51-0至51-n。多個(gè)單位電容單元51-0至51-n并聯(lián)連接在兩個(gè)輸出端子OUTP和OUTN之間?？勺冸娙蓦娐?0的電容值是并聯(lián)連接的多個(gè)單位電容單元51-0至51-n的組合電容值。

在圖6中，用輸出端子OUTP和OUTN指示單位電容單元51-0至51-n中的每個(gè)的輸出端子。也就是說，單位電容單元51-0至51-n具有兩個(gè)公共輸出端子OUTP和OUTN。

輸出端子OUTP對應(yīng)于圖2中示出的RF輸出端子45a并且輸出端子OUTN對應(yīng)于RF輸出端子45b。因此，平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器48的輸出電壓V(OUT)被供應(yīng)到輸出端子OUTP。輸出端子OUTN連接到地。數(shù)字使能控制信號(下文中，它將被簡稱為控制信號)被輸入到各個(gè)單位電容單元51-0至51-n的各個(gè)控制輸入端子b0至bn。

通過控制信號獨(dú)立地控制多個(gè)單位電容單元51-0至51-n。因此，可變電容電路50的整體電容值變成可變。單位電容單元51-0至51-n具有相同構(gòu)造，除了待向其輸入的控制信號之外。圖7示出單位電容單元51的構(gòu)造。雖然圖7中示出包括控制輸入端子b0的單位電容單元51-0的構(gòu)造，但其他單位電容單元51-1至51-n具有與單位電容單元51-0的構(gòu)造相同的構(gòu)造。因此，將省略對單位電容單元51-1至51-n的構(gòu)造的描述。

如圖7中所示，單位電容單元51包括第一電容器Cu1、第二電容器Cu2、和NMOS晶體管M1。NMOS晶體管M1用作開關(guān)。

第一電容器Cu1和第二電容器Cu2串聯(lián)連接在輸出端子OUTP和輸出端子OUTN之間。具體地講，第一電容器Cu1的一端連接到輸出端子OUTP并且第一電容器Cu1的另一端連接到第二電容器Cu2的一端。第二電容器Cu2的另一端連接到輸出端子OUTN。第一電容器Cu1和第二電容器Cu2之間的端子被稱為第一中間端子N1。

NMOS晶體管M1和第二電容器Cu2并聯(lián)連接在第一中間端子N1和輸出端子OUTN之間。具體地講，NMOS晶體管M1的漏極端子連接到第一中間端子N1。NMOS晶體管的源極端子連接到輸出端子OUTN。因此，NMOS晶體管的源極端子連接到第二電容器Cu2的另一端。

NMOS晶體管M1的柵極端子連接到控制輸入端子b0?？刂菩盘柋惠斎氲娇刂戚斎攵俗觔0。因此，NMOS晶體管M1用作通過控制信號而導(dǎo)通或截止的開關(guān)。

當(dāng)單位電容單元51處于關(guān)(禁用)狀態(tài)時(shí)，施加到NMOS晶體管M1的漏極電壓被進(jìn)行電容分壓。因此，可以衰減電壓?，F(xiàn)在，將描述單位電容單元的啟動(dòng)操作。當(dāng)輸入控制輸入端子b0的控制信號是高時(shí)，NMOS晶體管M1的開關(guān)電阻變成零。因此，單位電容單元51是處于開(啟動(dòng))狀態(tài)。因此，單位電容單元51的整體電容值變成等于第一電容器Cu1的電容值Cu。

當(dāng)控制信號是低時(shí)，NMOS晶體管M1變成截止并且NMOS晶體管M1的開關(guān)電阻變成無限大。單位電容單元51因此處于關(guān)(禁用)狀態(tài)。單位電容單元51的電容值變成兩個(gè)串聯(lián)電容的組合電容值。當(dāng)用Cu指代第一電容器Cu1的電容值并且用M·Cu指代第二電容器Cu2的電容值時(shí)，單位電容單元51的電容值變成M/(1+M)·Cu。也就是說，單位電容單元51的電容值變?yōu)榈谝浑娙萜鰿u1和第二電容器Cu2的串聯(lián)組合電容。

當(dāng)用V(OUT)指代向單位電容單元51施加的電壓時(shí)，通過以下表達(dá)式(6)表達(dá)NMOS晶體管M1的漏極電壓V(D)。

如上所述，已經(jīng)被電容分壓的電壓V(D)被輸出到漏極端子。在比較例中，V(OUT)直接輸出到漏極端子。因此，在根據(jù)第一實(shí)施例的可變電容電路50中，可抑制施加到NMOS晶體管M1的電壓。因此，可以防止NMOS晶體管M1的開關(guān)故障。另外，可以使用具有低擊穿電壓的元件作為NMOS晶體管M1。因此，可以通過薄膜MOS晶體管形成NMOS晶體管M1。因此可以降低電源電壓。因此可以通過堿性電池驅(qū)動(dòng)RFIC 100。

將描述根據(jù)第一實(shí)施例的構(gòu)造的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。作為電容電路的一個(gè)電容性能的質(zhì)量因子大于比較例中的質(zhì)量因子。圖8示出第一實(shí)施例中和比較例中的可變電容電路50的質(zhì)量因子和組合電容值的模擬結(jié)果。在圖8中，水平軸指示組合電容值并且垂直軸指示質(zhì)量因子。在圖8中，用A指示第一實(shí)施例的模擬結(jié)果并且用B指示比較例的模擬結(jié)果。圖8示出三位可變電容電路的模擬結(jié)果。另外，最大組合電容值是固定的。

根據(jù)圖8，實(shí)施例的構(gòu)造中的質(zhì)量因子性能優(yōu)于比較例中的質(zhì)量因子性能。當(dāng)電容小時(shí)，特別地，前者的質(zhì)量因子性能顯著優(yōu)于后者的質(zhì)量因子性能。這是因?yàn)?，?dāng)NMOS晶體管M1處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的NMOS晶體管M1的開關(guān)電阻有限并且質(zhì)量因子極大地取決于電阻分量。現(xiàn)在，將得到當(dāng)三位可變電容電路50的所有單位電容單元51為關(guān)時(shí)的質(zhì)量因子。

用R_OFF指代當(dāng)NMOS晶體管M1處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的開關(guān)電阻。當(dāng)用Q_conv指代比較例的構(gòu)造中的質(zhì)量因子時(shí)，得到以下表達(dá)式(7)。

以類似方式，當(dāng)用Q_prop1指代第一實(shí)施例的構(gòu)造的質(zhì)量因子時(shí)，得到以下表達(dá)式(8)。

由于R_OFF是截止開關(guān)電阻，因此它具有高電阻。根據(jù)表達(dá)式(7)和(8)，可明白，第一實(shí)施例中的質(zhì)量因子大于比較例中的質(zhì)量因子。

如上所述，在這個(gè)實(shí)施例中，施加到NMOS晶體管M1的漏極端子的AC電壓比輸出AC電壓大1/(1+M)倍。因此，可以減小漏端的電壓幅值。因此可以實(shí)現(xiàn)高輸出發(fā)送并且防止可變電容電路故障。另外，可以減小在NMOS晶體管M1處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的泄漏電流。即使當(dāng)使用具有小電容的可變電容電路50時(shí)，可提高質(zhì)量因子性能。如上所述，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，可以提供具有高性能的可變電容電路50。

可以使用圖2中示出的電容器C1和電容器C2中的根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的可變電容電路50。根據(jù)以上構(gòu)造，不需要使用高擊穿電壓元件作為也在輸出大電壓幅值的RFIC 100中的MOS晶體管M1。因此，可以通過具有低擊穿電壓的薄膜MOS晶體管來形成NMOS晶體管M1。由于可使用與主電路相同的薄膜MOS晶體管，因此不需要提供額外電源和額外電壓源電路。

第二實(shí)施例

參照圖9和圖10，將描述根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的可變電容電路50。圖9是示出可變電容電路50的構(gòu)造的電路圖并且圖10是示出可變電容電路50的單位電容單元51的構(gòu)造的電路圖。

在第二實(shí)施例中，向圖7中示出的單位電容單元51，添加電阻器R1、傳輸柵極TG1、非電路NT1和偏置電壓輸入端子VB。由于可變電容電路50和單位電容單元51的基本構(gòu)造與第一實(shí)施例中的基本構(gòu)造類似，因此將省略對其的描述。

偏置電壓輸入端子VB經(jīng)由傳輸柵極TG1和電阻器R1連接到第一中間端子N1。第一中間端子N1是連接在第一電容器Cu1和第二電容器Cu2之間的端子。偏置電壓輸入端子VB連接到傳輸柵極TG1。因此，偏置電壓被輸入到傳輸柵極TG1。電阻器R1的一端連接到傳輸柵極TG1的輸出并且電阻器R1的另一端連接到第一中間端子N1。因此，傳輸柵極TG1的輸出側(cè)經(jīng)由電阻器R1連接到NMOS晶體管M1的漏極端子。

傳輸柵極TG1的負(fù)控制端子連接到控制輸入端子b0。傳輸柵極TG1的正控制端子連接到非電路NT1的輸出?？刂贫俗觔0連接到非電路NT1的輸入側(cè)。因此，傳輸柵極TG1用作因控制信號而導(dǎo)通或截止的開關(guān)。當(dāng)傳輸柵極TG1導(dǎo)通時(shí)，偏置電壓被供應(yīng)到第一中間端子N1并且經(jīng)由電阻器R1供應(yīng)到NMOS晶體管M1的漏極端子。

接下來，將描述單位電容單元51的啟動(dòng)操作。當(dāng)圖10中示出的單位電容單元51處于開(啟動(dòng))狀態(tài)時(shí)，NMOS晶體管M1處于導(dǎo)通狀態(tài)并且開關(guān)電阻變成零。在這種情況下，控制輸入端子b0的控制信號是高并且非電路NT1的輸出是低。因此，傳輸柵極TG1處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。偏置電壓沒有被供應(yīng)到NMOS晶體管M1的漏極端子。因此，單位電容單元51的電容值是Cu。

另一方面，當(dāng)單位電容單元處于關(guān)(禁用)狀態(tài)時(shí)，NMOS晶體管M1處于截止?fàn)顟B(tài)并且開關(guān)電阻變成無限大。在這種情況下，控制輸入端子b0的控制信號是低并且非電路NT1的輸出是高。因此，傳輸柵極TG1處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此，偏置電壓被供應(yīng)到NMOS晶體管M1的漏極端子。因此，單位電容單元51的電容值變成兩個(gè)串聯(lián)電容的組合電容。也就是說，單位電容單元51的電容值變成M/(1+M)·Cu。

在根據(jù)第二實(shí)施例的構(gòu)造中，當(dāng)單位電容單元51處于關(guān)狀態(tài)時(shí)，NMOS晶體管M1的漏極電勢的電平移位達(dá)對應(yīng)于偏置電壓的量。因此，可以接受比第一實(shí)施例中的幅值大的幅值。在下面的描述中，將考慮當(dāng)單位電容單元51關(guān)時(shí)的漏極電壓。

DC偏置電壓變成VB并且信號電壓幅值變成相比于表達(dá)式(6)所表示的電壓幅值而言電壓衰減的幅值。當(dāng)用Vrf指代施加到可變電容電路50的電壓幅值時(shí)，得到以下的表達(dá)式(9)。

類似于比較例，得到偏置電壓和使電壓幅值最大的可允許最大電壓幅值。通過截止晶體管的元件擊穿電壓Vmax來確定NMOS晶體管M1的漏極電壓的最大值。另一方面，在沒有出現(xiàn)MOS開關(guān)變成導(dǎo)通的故障的條件下，確定NMOS晶體管M1的漏極電壓的最小值并且變成-V_TH。因此，使用表達(dá)式(9)，通過下面的表達(dá)式(10)和(11)來分別表達(dá)最大幅值和偏置電壓。

根據(jù)第一實(shí)施例的最大幅值變得等于NMOS晶體管M1的閾值電壓。因此，在第二實(shí)施例中，根據(jù)表達(dá)式(10)，可以接受比第一實(shí)施例中的幅值大(1+M)/2·(1+Vmax/V_TH)倍的幅值。因此，可以使可允許電壓幅值更大，由此可執(zhí)行更高的輸出發(fā)送。

第三實(shí)施例

參照圖11和圖12，將描述根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的可變電容電路50。圖11是示出可變電容電路50的構(gòu)造的電路圖并且圖12是示出可變電容電路50的單位電容單元51的構(gòu)造的電路圖。

通過采用根據(jù)第二實(shí)施例的可變電容電路50中的差分電容，得到根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的可變電容電路50。因此，輸出端子OUTN沒有連接到地。也就是說，輸出端子OUTN是負(fù)差分輸出并且輸出端子OUTP是正差分輸出。

首先，第一電容器Cu1、第二電容器Cu2和第三電容器Cu3串聯(lián)連接在輸出端子OUTP和輸出端子OUTN之間。另外，添加電阻器R2。由于除了Cu3和電阻器R2外的構(gòu)造類似于圖10的構(gòu)造，因此將省略對其的描述。

第一電容器Cu1對應(yīng)于圖10中示出的第一電容器Cu1并且第二電容器Cu2對應(yīng)于圖10中示出的第二電容器Cu2。因此，在第三實(shí)施例中，向第二電容器Cu2的輸出端子OUTN側(cè)添加第三電容器Cu3。

具體地講，第一電容器Cu1的一端連接到輸出端子OUTP并且第一電容器Cu1的另一端連接到第二電容器Cu2的一端。第三電容器Cu3的一端連接到第二電容器Cu2的另一端并且第三電容器Cu3的另一端連接到輸出端子OUTN。第一電容器Cu1和第二電容器Cu2之間的端子被稱為第一中間端子N1并且第二電容器Cu2和第三電容器Cu3之間的端子被稱為第二中間端子N2。

NMOS晶體管M1與第二電容器Cu2并聯(lián)連接。因此，NMOS晶體管M1的漏極端子連接到第一中間端子N1并且其源極端子連接到第二中間端子N2。

傳輸柵極TG1的輸出經(jīng)由電阻器R2連接到第二中間端子N2。因此，當(dāng)傳輸柵極TG1導(dǎo)通時(shí)，偏置電壓經(jīng)由電阻器R2被供應(yīng)到第二中間端子N2。

控制端子b0連接到NMOS晶體管M1的柵極端子和非電路NT1的輸入。偏置電壓輸入端子VB經(jīng)由傳輸柵極TG1和電阻器R1連接到NMOS晶體管M1的漏極端子。另外，偏置電壓輸入端子VB經(jīng)由傳輸柵極TG1和電阻器R2連接到NMOS晶體管M1的源極端子。另外，傳輸柵極TG1的正控制端子連接到非電路NT1的輸出并且其負(fù)控制端子連接到控制端子b0。

用Cu指代第一電容器Cu1和第三電容器Cu3的電容值并且用1/2·M·Cu指代第二電容器Cu2的電容值。

接下來，將給出對根據(jù)第三實(shí)施例的啟動(dòng)操作的描述。當(dāng)圖12中示出的單位電容單元51處于開(啟動(dòng))狀態(tài)時(shí)，NMOS晶體管M1處于導(dǎo)通狀態(tài)并且開關(guān)電阻變成零。在這種情況下，控制端子b0的控制信號是高并且非電路NT1的輸出是低。因此，傳輸柵極TG1處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。因此，輸入到偏置電壓輸入端子VB的偏置電壓沒有被供應(yīng)到NMOS晶體管M1的漏極端子。單位電容單元51的差分組合電容值變成1/2·Cu。也就是說，第一電容器Cu1和第三電容器Cu3經(jīng)由處于導(dǎo)通狀態(tài)的NMOS晶體管M1串聯(lián)連接。因此，第一電容器Cu1和第三電容器Cu3的串聯(lián)組合電容值變成單位電容單元51的電容值。

另一方面，當(dāng)單位電容單元處于關(guān)(禁用)狀態(tài)時(shí)，NMOS晶體管M1處于截止?fàn)顟B(tài)并且開關(guān)電阻變成無限大。在這種情況下，控制端子b0的控制信號是低并且非電路NT1的輸出是高。因此，傳輸柵極TG1處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此，偏置電壓經(jīng)由電阻器R1和R2被供應(yīng)到NMOS晶體管M1的漏極端子和源極端子中的每個(gè)。因此，單位電容單元51的電容值變成第一電容器Cu1、第二電容器Cu2和第三電容器Cu3的串聯(lián)組合電容值并且變成(M/(1+2M)·Cu)。

在這個(gè)實(shí)施例中，漏極和施加到NMOS晶體管M1的電壓之間的信號電壓可衰減。當(dāng)圖12中示出的單位電容單元51處于禁用狀態(tài)時(shí)，單位電容單元51可被視為其中第一電容器Cu1、第二電容器Cu2和第三電容器Cu3串聯(lián)連接的電路。當(dāng)用V(OUT)指代施加到可變電容電路50的電壓時(shí)，漏極和源極之間的電壓具有與表達(dá)式(6)中的值相同的值。

另一方面，當(dāng)使用通用差分可變電容電路時(shí)，處于禁用狀態(tài)的漏極和源極之間的電壓變成V(OUT)。因此，根據(jù)第三實(shí)施例的構(gòu)造，可以使漏極和源極之間的電壓信號衰減。因此，可以防止晶體管的元件擊穿電壓和MOS開關(guān)的故障。

雖然通過采用在第二實(shí)施例的構(gòu)造中的差分電容來得到根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的可變電容電路50，但可通過采用在第一實(shí)施例的構(gòu)造中的差分電容來得到可變電容電路50。在后一種情況下，在圖7的構(gòu)造中添加第三電容器Cu3。也就是說，第三電容器Cu3布置在第二電容器Cu2和輸出端子OUTN之間。

第四實(shí)施例

參照圖13，將描述根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的可變電容電路。圖13是示出可變電容電路50的單位電容單元51的構(gòu)造的電路圖。在這個(gè)實(shí)施例中，用阻抗元件zb取代根據(jù)第二實(shí)施例的單位電容單元51的第二電容器Cu2。由于其他構(gòu)造類似于第二實(shí)施例中的其他構(gòu)造，因此將省略對其的描述。

第一電容器Cu1和阻抗元件zb串聯(lián)連接在輸出端子OUTP和輸出端子OUTN之間。因此，當(dāng)單位電容單元51處于關(guān)(禁用)狀態(tài)時(shí)，NMOS晶體管M1截止。因此，可以說，單位電容單元51是其中第一電容器Cu1和阻抗元件zb串聯(lián)連接的電路。因此，NMOS晶體管M1的漏極端子電壓被第一電容器Cu1和固定阻抗zb分壓并且電壓被衰減。因此，可以得到與第二實(shí)施例中的效果類似的效果。

阻抗元件zb可以是例如電阻器。在低頻模擬電路等中，可使用電阻器作為阻抗元件zb。雖然已經(jīng)用圖13中的阻抗元件zb取代根據(jù)第二實(shí)施例的第二電容器Cu2，但可用阻抗元件zb取代根據(jù)第一實(shí)施例或第三實(shí)施例的第二電容器Cu2。

可酌情組合以上闡述的第一實(shí)施例至第四實(shí)施例。

(應(yīng)用可變電容電路的示例)

雖然在以上實(shí)施例中已經(jīng)描述了可變電容電路50應(yīng)用于HPA電路43的電容器C1的示例，但可變電容電路50也可應(yīng)用于其他電容器?？梢詫⒗缈勺冸娙蓦娐?0應(yīng)用于圖2中示出的帶阻濾波器44的電容器C2。

除了放大電路之外，可將可變電容電路50用于匹配電路、負(fù)載電路、前端電路和諧振電路。負(fù)載電路包括例如在圖2中的放大器47之后設(shè)置的電路。因此，電容器C1和電容器C2中的一個(gè)或多個(gè)可以是可變電容電路50。前端電路包括第一級LAN電路24和接收器20中的第一級LAN電路24之前設(shè)置的電路。例如，圖1中示出的內(nèi)部匹配電路23是前端電路。內(nèi)部匹配電路23的電容器可以是可變電容電路50。因此，可以解決元件擊穿電壓的問題并且防止可變電容電路的故障。

此外，可變電容電路50也可應(yīng)用于平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器諧振電路。當(dāng)圖2中示出的電感器L1和L2和電容器C1例如是平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器諧振電路時(shí)，可將可變電容電路50用于電容器C1。此外，可變電容電路50可并聯(lián)連接到輸入側(cè)上的電感器L1?？晒┻x擇地，可變電容電路50可并聯(lián)連接到電感器L1和電感器L2二者。因此，可以解決元件擊穿電壓的問題并且防止可變電容電路的故障。

另外，可變電容電路50也可應(yīng)用于其中電感器和電容器串聯(lián)連接的串聯(lián)諧振電路。當(dāng)圖2中示出的電感器L3和電容器C2例如是串聯(lián)諧振電路時(shí)，可將可變電容電路50用于電容器C2。因此，可以解決元件擊穿電壓的問題并且防止可變電容電路的故障。

另外，可變電容電路50也可應(yīng)用于其中電容器和電感器串聯(lián)連接的并聯(lián)諧振電路。當(dāng)圖2中示出的電感器L2和電容器C1例如是并聯(lián)諧振電路時(shí)，可將可變電容電路50用于電容器C1。在振蕩電路中，可使用并聯(lián)諧振電路作為負(fù)載。在使用并聯(lián)諧振電路作為負(fù)載電路的振蕩電路中，可輸出大電壓幅值。

另外，可變電容電路50也可應(yīng)用于包括輸出大電壓幅值的系統(tǒng)構(gòu)造的LNA電路24和VCO電路42。類似于HPA電路43，可以解決元件擊穿電壓的問題并且防止也在LNA電路24和VCO電路42中的可變電容電路的故障。

圖14示出LAN電路24的構(gòu)造示例。LAN電路24包括電感器L11、電容器C11、NMOS晶體管M11和NMOS晶體管M12。電感器L11和電容器C11并聯(lián)連接。另外，NMOS晶體管M11的漏極端子連接到電容器C11的一端。另外，NMOS晶體管M12的漏極端子連接到電容器C11的另一端。NMOS晶體管M11和M12的源極端子連接到地。

輸出端子OUTP連接到電容元件C11的一端并且輸出端子OUTN連接到另一端。以上闡述的可變電容電路50可用于LAN電路24的電容器C11。當(dāng)LAN電路24是例如差分輸出時(shí)，可將根據(jù)第三實(shí)施例的可變電容電路50用于電容器C11。

圖15示出VCO電路42的構(gòu)造示例。VCO電路42包括電感器L21、電容器C21、NMOS晶體管M21和NMOS晶體管M22。電感器L21和電容器C21并聯(lián)連接。另外，NMOS晶體管M21的漏極端子連接到電容器C21的一端。另外，NMOS晶體管M22的漏極端子連接到電容器C21的另一端。NMOS晶體管M21和M22的源極端子連接到地。另外，NMOS晶體管M21的柵極端子連接到中間端子N22。中間端子N22是設(shè)置在NMOS晶體管M22的漏極端子和電容器C21之間的端子。NMOS晶體管M22的柵極端子連接到中間端子N21。中間端子N21是設(shè)置在NMOS晶體管M22的漏極端子和電容器C21之間的端子。

輸出端子OUTP連接到電容元件C21的一端并且輸出端子OUTN連接到其另一端?？蓪⒁陨详U述的可變電容電路50用于VCO電路42的電容器C21。當(dāng)VCO電路42是例如差分輸出電路時(shí)，可使用根據(jù)第三實(shí)施例的可變電容電路50作為電容器C21。

如上所述，可將可變電容電路50用于各種電路(諸如，串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電路、平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器諧振電路、負(fù)載電路、振蕩電路、前端電路等)中使用的電容器。在這個(gè)實(shí)施例中，可以使施加到單位電容單元51的NMOS晶體管M1的信號電壓衰減。因此，可以抑制NMOS晶體管M1的擊穿電壓和泄漏電流的問題?？梢苑乐箶?shù)字可變電容器的故障?？墒褂镁哂械蛽舸╇妷旱牡蛽舸╇妷涸鳛镹MOS晶體管M1。可以輸出大輸出幅值。相比于將高擊穿電壓MOS晶體管用于NMOS晶體管M1的情況，可以提高電容性能(質(zhì)量因子)。即使在高輸出發(fā)送的情況下，不可使用高擊穿電壓MOS晶體管，由此可以減小電源電壓。

如上所述，可以設(shè)置具有高性能的可變電容電路50。另外，可提高各種電路(諸如，串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電路、平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器諧振電路、負(fù)載電路、振蕩電路和前端電路)的性能?？勺冸娙蓦娐?0適于無線電通信中的發(fā)送器?？勺冸娙蓦娐?0適于電池驅(qū)動(dòng)的發(fā)送器等，因?yàn)榭勺冸娙蓦娐?0的電源電壓可減小。具體地講，可變電容電路50適于Sub-GHz無線電通信中使用的RFIC或符合BLE的RFIC。也就是說，由于可通過堿性電池驅(qū)動(dòng)包括可變電容電路50的發(fā)送器，因此可提高經(jīng)濟(jì)性。

(MOS晶體管的構(gòu)造)

如上所述，可使用其擊穿電壓低的元件作為NMOS晶體管M1。因此，可以使用具有低擊穿電壓的薄膜晶體管作為NMOS晶體管M1。圖16示出厚膜晶體管和薄膜晶體管的剖視構(gòu)造。

如圖16中所示，在襯底90上形成薄膜晶體管98和厚膜晶體管99。薄膜晶體管98布置在薄膜晶體管形成區(qū)域901中。另外，作為高擊穿電壓MOS晶體管的厚膜晶體管99布置在厚膜晶體管形成區(qū)域902中。薄膜晶體管98和厚膜晶體管99是MOS晶體管并且柵極絕緣膜94的厚度在薄膜晶體管98和厚膜晶體管99之間變化。

薄膜MOS晶體管98和厚膜晶體管99中的每個(gè)包括N型源極91、N型漏極92、柵極93和柵極絕緣膜94。柵極絕緣膜94布置在源極91和漏極92之間的襯底90上。另外，柵極93布置在柵極絕緣膜94上。薄膜MOS晶體管98的柵極絕緣膜被稱為柵極絕緣膜94a并且厚膜MOS晶體管99的柵極絕緣膜被稱為柵極絕緣膜94b。

柵極絕緣膜94a比柵極絕緣膜94b薄。因此，薄膜MOS晶體管98的擊穿電壓低于厚膜晶體管99的擊穿電壓。換句話講，厚膜晶體管99是高擊穿電壓元件并且薄膜晶體管98是低擊穿電壓元件?？勺冸娙蓦娐?0的NMOS晶體管M1由薄膜晶體管98形成。

因此，使用可變電容電路50(例如，諸如圖2中示出的HPA電路43、VCO電路42、LNA電路24等的晶體管)的電路可以由薄膜晶體管98形成。因此，可以減小電源電壓并且通過堿性電池(1.6V)驅(qū)動(dòng)RFIC 100?？勺冸娙蓦娐?0因此適于符合IEEE 802.15.4g的Sub-GHz RFIC和符合BLE的RFIC。通過將可變電容電路50用于通信設(shè)備1，通信設(shè)備1可符合各個(gè)國家的標(biāo)準(zhǔn)。只有需要高擊穿電壓的電路(例如，阻帶濾波器44和內(nèi)部匹配電路23的晶體管)可由厚膜晶體管99形成。

雖然已經(jīng)基于實(shí)施例具體描述了本發(fā)明人做出的本發(fā)明，但無須說，本發(fā)明不限于以上闡述的實(shí)施例并且可在不脫離本發(fā)明的精神的情況下按各種方式變化。

雖然已經(jīng)依據(jù)若干實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，可在權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)以各種修改形式實(shí)踐本發(fā)明并且本發(fā)明不限于上述的示例。

另外，權(quán)利要求書的范圍不受上述實(shí)施例限制。

此外，要注意，申請人的意圖是，即使隨后在審查期間進(jìn)行修改，也涵蓋所有權(quán)利要求要素的等同物。