Beispielsweise im Mobilfunk werden vollintegrierte spannungs- gesteuerte Oszillatoren VCO, Voltage Controlled Oscillator, im Gigahertz-Bereich eingesetzt, an die hohe Anforderungen bezüglich Phasenrauschen gestellt werden. Zugleich besteht der Wunsch nach integrierten Schaltungen mit möglichst gerin- gem Platzbedarf, Chips mit möglichst geringer Anzahl von An- schluß-Pins sowie guten Eigenschaften bezüglich elektromagne- tischer Verträglichkeit.

Integrierte VCO können beispielsweise als LC-Oszillatoren realisiert sein. Während die Integration der Resonanzkreiska- pazitäten für derartige VCO verhältnismäßig einfach und mit geringem Chipflächenbedarf realisierbar ist, ist die Integra- tion beziehungsweise Realisierung der Resonatorinduktivitäten verhältnismäßig aufwendig. Mögliche Realisierungen von Induk- tivitäten sind beispielsweise spiralförmige Anordnungen, wel- che beispielsweise auf einer integrierten Schaltung oder Lei- terplatte angeordnet sind, aktive Induktivitäten, welche mit einer Kapazität und einer daran angeschlossenen Gyratorschal- tung realisierbar sind, sowie die Nutzung eigentlich parasi- tärer induktiver Eigenschaften von Bonddrähten. Als Faustfor- mel gilt dabei, daß die Induktivität eines Bonddrahtes ca. 1 nH pro mm beträgt.

Der Vorteil von Bonddrähten als Induktivitäten. in LC- Oszillatoren liegen dabei in der erreichbaren hohen Güte. Bei den Bonddrähten unterscheidet man Bonden von Pads, das heißt Kontaktstellen auf einem Chip, zu einem Pin, von einem Pad zu einem Trägerelement des Chips sowie von einem zu einem ande- ren Pad des Chips.

In der Druckschrift"A 1.8-GHz CMOS Low-Phase-Noise Voltage- Controlled Oscillator with Prescaler", Jan Craninckx, M.

Steyaert, IEEE Journal on Solid-State Circuits, Vol. 30, No.

12,1995, Seiten 1474 bis 1482, ist die Implementierung eines VCO in einer PLL (Phase Locked Loop, Phasenregelschleife) an- gegeben. Der VCO ist dabei als abstimmbarer LC-Oszillator ausgeführt. Als Induktivitäten im LC-Oszillator sind Bond- draht-Induktivitäten vorgesehen. Diese Bonddraht- Induktivitäten sind dabei von einer Kontaktstelle des Chips zu einer anderen Kontaktstelle des Chips ausgeführt, was ei- nen sehr großen Chip-Flächenbedarf erfordert.

Aus der Druckschrift"A packaged 1. 1-GHz CMOS VCO with Phase Noise of-126 dBc/Hz at a 600-kHz Offset", Hung et al, IEEE Journal on Solid-State Circuits, Vol. 35, No. 1, 2000, Seiten 100 bis 103, ist ebenfalls ein spannungsgesteuerter Oszilla- tor bekannt, bei dem zur Realisierung der Induktivität des LC-Oszillators eine Kombination eines auf dem Chip integrier- ten spiralförmigen induktiven Elementes, mehrerer Bonddrähte vom Chip zu Pins, sowie Zwischenpins vorgesehen ist. Hierfür sind vier zusätzliche Pins am Chip erforderlich, zudem ergibt sich ein größerer Chipflächenbedarf sowie unerwünschte Si- gnalkopplungen mit dem Gehäuse.

In dem Dokument"A 1.3 GHz Low-Phase Noise Fully Tuneable CMOS LC VCO", F. Svelto et al, IEEE Journal on Solid-State Circuits, Vol. 35, No. 3,2000, Seiten 356 bis 361, ist eben- falls ein spannungsgesteuerter LC-Oszillator angegeben. Auch hier sind Bonddraht-Induktivitäten vorgesehen, welche zusätz- lich zu integrierten Induktivitäten die Induktivitäten des LC-Kerns ergeben. Auch diese Kombination führt zu einem hohen Chipflächen-und Pinbedarf der Anordnung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Oszillator- schaltung anzugeben, die einen geringen Chipflächenbedarf, eine hohe Güte sowie gute Phasenrauscheigenschaften aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Oszillatorschal- tung gelöst, aufweisend - einen Oszillatorkern mit einer ersten Kapazität und einer zweiten Kapazität, und mit einer ersten Induktivität und ei- ner zweiten Induktivität, die in einem ersten Schaltungskno- ten mit je einer Kapazität verbunden sind und - einen Entdämpfungsverstärker, der mit dem Oszillatorkern und mit einer Versorgungsspannungsquelle, die einen Versor- gungs-und einen Bezugspotentialanschluß hat, gekoppelt ist, - wobei Oszillatorkern und Entdämpfungsverstärker auf einem Halbleiterplättchen, das eine Vorder-und Rückseite hat, in- tegriert sind und - die erste und zweite Induktivität jeweils als Bonddraht ausgebildet sind und dabei jeweils mit einem ersten Anschluß mit an den ersten Schaltungsknoten angeschlossenen Kontakt- stellen und mit einem zweiten Anschluß mit einem Träger, auf dem das Halbleiterplättchen mit seiner Rückseite befestigt ist, verbunden sind.

Das Halbleiterplättchen kann als Chip ausgebildet sein. Der Träger kann beispielsweise ein Teil eines Leadframe sein, auf dem das Halbleiterplättchen angeordnet ist. Auf dem Träger können außerhalb des Halbleiterplättchens Leiterbahnen ver- laufen, mit denen die zweiten Anschlüsse der Bonddrähte ver- bunden sein können. Der Träger kann eine Leiterplatte sein.

Der Träger kann ein metallischer Träger sein. Der Träger kann ein weiteres Halbleiterplättchen sein. Der Träger kann mit dem Halbleiterplättchen, insbesondere mit dessen Substrat, großflächig elektrisch und/oder thermisch leitfähig verbunden sein.

Dabei sind keine zusätzlichen Bonddrähte erforderlich, da der Oszillatorkern mit der zumindest einen Induktivität ohnehin mit Versorgungs-und Bezugspotentialanschluß gekoppelt sein kann. Zudem sind keine zusätzlichen Pins am Chip erforder- lich, da die Bonddraht-Induktivitäten nicht an Pins, sondern auf dem Träger angeschlossen sind, das heißt von einer Kon-

taktstelle auf dem Halbleiterplättchen, auch als Pad bezeich- net, zu einem Trägerelement, auch als Die Pad bezeichnet, auf dem das Halbleiterplättchen befestigbar ist, führen.

Dieses Trägerelement oder Leadframe ist üblicherweise elek- trisch mit dem Halbleitersubstrat eines Halbleiterplättchens verbunden, beispielsweise mit einem Leitkleber. Handelt es sich dabei um einen Chip mit p-Substrat, so sind Bonddrähte, welche auf dem Trägerelement elektrisch leitend angeschlossen sind, unmittelbar mit dem Bezugspotentialanschluß der Oszil- latorschaltung verbunden, wenn wie in einer bevorzugten Aus- führungsform der Erfindung das Halbleiterplättchen mit seiner Rückseite auf dem Leadframe angeordnet ist. Dabei können alle Bauelemente der Oszillatorschaltung, umfassend Oszillatorkern ohne Induktivitäten sowie Entdämpfungsverstärker, vollständig und monolithisch auf dem Chip integriert sein.

Die Bonddrähte stellen bei der Oszillatorschaltung für den LC-Oszillatorkern den induktiven Anteil zur Verfügung, der eigentlich bei Bonddrähten ein parasitärer induktiver Anteil ist. Diese parasitäre Induktivität der ohnehin zum Anschlie- ßen der Oszillatorschaltung an Bezugs-und Versorgungspoten- tial erforderlichen Bonddrähte wird demnach gemäß dem vorlie- genden Prinzip in vorteilhafter Weise genutzt.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind erste und zweite Induktivität mit ihren zweiten Anschlüssen jeweils an den Bezugspotentialanschluß der Oszillatorschaltung ange- schlossen.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführung der Erfindung hat der Chip ein p-dotiertes Substrat. Die Bonddrähte können dann an Pads auf der aktiven Vorderseite des Chips angeschlossen sein, während der Chip mit seiner Rückseite auf dem Leadframe befestigt sein kann.

Die Befestigung des Chips auf dem Leadframe erfolgt bevorzugt mit einem Klebstoff. Dieser Klebstoff kann elektrisch und/oder thermisch leitfähig sein.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Oszilla- torschaltung ist zur Kopplung von Oszillatorkern und Entdämp- fungsverstärker eine Resonanztransformationsschaltung vorge- sehen, welche ein Paar von an den ersten Schaltungsknoten an- geschlossenen Koppelkapazitäten umfaßt, die in einem zweiten Schaltungsknoten an je eine weitere Induktivität angeschlos- sen sind.

An den zweiten Schaltungsknoten ist dabei der Entdämpfungs- verstärker angeschlossen. Die Resonanztransformation bringt zum einen den Vorteil, daß der Oszillatorkern, der abstimmbar ausgeführt sein kann, einen niederohmigen Schaltungsteil mit einem Resonator hoher Güte realisiert, während mit Koppelka- pazitäten und weiteren Induktivitäten, welche integriert sein können, ein Serienschwingkreis gebildet ist, der eine Reso- nanztransformation vornimmt zwischen dem niederohmigen ersten Schaltungsknoten und dem hochohmigen zweiten Schaltungskno- ten. Dies hat den Vorteil, daß der Entdämpfungsverstärker, der beispielsweise ein Differenzverstärker sein kann, an ei- nen hochohmigen Schaltungsknoten angeschlossen ist.

Der Resonator im Oszillatorkern kann dabei als Parallelreso- nator abstimmbar ausgeführt sein. Dieser kann den integrier- ten Serienschwingkreis innerhalb seiner hohen Bandbreite fre- quenzmäßig führen. Die weitere Induktivität kann direkt an den Versorgungspotentialanschluß angeschlossen sein, der Ent- dämpfungsverstärker kann, beispielsweise über eine Stromquel- le, an Bezugspotentialanschluß angeschlossen sein.

Die Resonanztransformation bewirkt weiter, daß am zweiten Schaltungsknoten eine höhere Amplitude eines oszillierenden Signals auftritt als am ersten Schaltungsknoten. Dort hat die geringere Schwingungsamplitude den Vorteil, daß die Kapazitä-

ten des Oszillatorkerns, welche beispielsweise als abstimmba- re Dioden ausgeführt sein können, aufgrund der geringen Am- plitude nicht in einen leitenden Zustand treten.

Schließlich ermöglicht die beschriebene Oszillatorschaltung mit Resonanztransformationsschaltung, daß trotz der Indukti- vitäten des Oszillatorkerns, welche unmittelbar an Bezugspo- tentialanschluß angeschlossen sein können, NMOS-statt PMOS- Transistoren oder NPN-statt PNP-Transistoren im Entdämp- fungsverstärker eingesetzt sein können. N-Kanal-MOS- Transistoren haben gegenüber P-Kanal-Transistoren den Vorteil der höheren Steilheit und damit einer größeren Verstärkung bei kleinerer Bauform. Bei bipolarer Schaltungsrealisierung, die ebenfalls möglich ist, haben npn-gegenüber pnp- Transistoren, ebenso wie NMOS-gegenüber PMOS-Transistoren bessere Hochfrequenzeigenschaften.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorlie- genden Erfindung weist der Entdämpfungsverstärker zumindest einen NMOS-Transistor auf. Ist der Entdämpfungsverstärker als Differenzverstärker ausgeführt, so können zwei NMOS- Transistoren, welche galvanisch kreuzgekoppelt sein können, vorgesehen sein. Die NMOS-Transistoren können dabei mit je einem Anschluß ihrer gesteuerten Strecken miteinander und über eine Stromquelle mit einem Bezugspotentialanschluß ver- bunden sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Oszillator- schaltung sind die Kapazitäten im Oszillatorkern als Varak- tordioden mit spannungsabhängigem Kapazitätswert ausgeführt.

Diesen abstimmbaren Dioden kann dabei eine Steuerspannung zu- führbar sein, beispielsweise an ihrem Anodenanschluß, mit der die Resonanzfrequenz des LC-Oszillatorkerns unter Bildung ei- nes VCO einstellbar ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Varaktordioden galvanisch über eine Kontaktstelle je

an jeweils eine Induktivität angeschlossen. Die Kontaktstelle kann dabei ein Pad sein, an dem der Kathodenanschluß der Va- raktordiode mit Bonddrähten elektrisch kontaktierbar ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorlie- genden Erfindung sind der Oszillatorkern und die Resonanz- transformationsschaltung in symmetrischer Schaltungstechnik ausgebildet zur Führung von Differenzsignalen und der Ent- dämpfungsverstärker zum Bereitstellen einer negativen Impe- danz ist ein Differenzverstärker mit zwei in einer galvani- schen Verbindung kreuzgekoppelten Transistoren. In einer der- artigen symmetrischen Oszillatorschaltung sind Induktivität und Kapazität im Oszillatorkern jeweils doppelt vorgesehen, ebenso wie Koppelkapazität und weitere Induktivität. Der als Differenzverstärker ausgeführte Entdämpfungsverstärker weist zwei kreuzgekoppelte Transistoren auf, an deren Source-be- ziehungsweise Emitteranschlüssen eine Stromquelle gegen Be- zugspotentialanschluß angeschlossen sein kann. Die symmetri- sche Ausführung der Oszillatorschaltung hat unter anderem den Vorteil höherer Signalamplituden und damit besserer Rauschei- genschaften sowie besserer elektromagnetischer Verträglich- keit, insbesondere Störfestigkeit.

Die Kreuzkopplung im Differenzverstärker kann dabei anstelle einer galvanischen Kopplung auch eine induktive oder eine ka- pazitive Kopplung sein.

Abgesehen von den Induktivitäten des Oszillatorkerns, die als Bonddraht ausgeführt sind, können alle übrigen elektrischen Bauelemente der Oszillatorschaltung monolithisch in einem Chip vollintegriert sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprü- chen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :

Figur 1 ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung mit symmetrischem Schaltungsaufbau, Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer Implementie- rung der Oszillatorschaltung von Figur 1 auf einem Chip mit Leadframe und Figur 3 einen Querschnitt durch Chip und Leadframe von Fi- gur 2.

Figur 1 zeigt eine Oszillatorschaltung mit einem Oszillator- kern OC, einer Resonanztransformationsschaltung TR sowie ei- nem Entdämpfungsverstärker EV. Zur Abstimmung des Oszillators ist eine Steuerspannung US vorgesehen, welche dem Oszillator- kern OC zuführbar ist. Schließlich weist die Oszillatorschal- tung eine Spannungsquelle VQ auf, welche einerseits an einen Versorgungspotentialanschluß VCC und andererseits an einen Bezugspotentialanschluß GND angeschlossen ist und die Oszil- latorschaltung mit Versorgungsspannung versorgt.

Im einzelnen umfaßt der Oszillatorkern eine Kapazität D1 so- wie eine Kapazität D1X, welche als Varaktor-oder Kapazitäts- dioden ausgeführt und anodenseitig miteinander verbunden sind. An diesem anodenseitigen Verbindungsknoten der Kapazi- täten D1, D1X ist die Steuerspannung US zuführbar. Kathoden- seitig ist an den Kapazitäten D1, D1X jeweils eine Kontakt- stelle P1, P1X über einen ersten Schaltungsknoten Kl, K1X an- geschlossen. An die Kontaktstelle P1, P1X ist mit je einem Anschluß je eine als Bonddraht ausgeführte Induktivität L1, L1X angeschlossen, welche mit ihrem freien Anschluß mit dem Bezugspotentialanschluß GND verbunden ist. Insgesamt ist da- mit der Oszillatorkern OC ein abstimmbarer Parallelresonator mit integrierten Varaktordioden D1, D1X sowie mit Bonddraht- Induktivitäten L1, L1X.

An den ersten Schaltungsknoten Kl, K1X ist eine Resonanz- transformationsschaltung TR angeschlossen, welche zwei weite- re Induktivitäten L2, L2X umfaßt, welche an je einem Anschluß miteinander verbunden sowie mit dem Versorgungspotentialan- schluß verbunden sind, und welche an ihren anderen Anschlüs- sen einen zweiten Schaltungsknoten K2, K2X bilden. Erster und zweiter Schaltungsknoten Kl, K1X ; K2, K2X sind dabei über je eine Koppelkapazität CK, CKX miteinander gekoppelt. Die Schaltungsknoten Kl, K1X ; K2, K2X sind dabei symmetrisch aus- geführt.

Ein Entdämpfungsverstärker EV, welcher als Differenzverstär- ker ausgeführt ist, ist an den zweiten Schaltungsknoten K2, K2X sowie an den Bezugspotentialanschluß GND angeschlossen.

Der Differenzverstärker umfaßt zwei galvanisch über Kreuz ge- koppelte Transistoren, T1, T1X, welche NMOS-Transistoren sind. An die Source-Anschlüsse der Transistoren T1, T1X, wel- che miteinander verbunden sind, ist eine Stromquelle IQ ange- schlossen, welche mit ihrem freien Anschluß an den Bezugspo- tentialanschluß GND angeschlossen ist.

Die Resonanztransformationsschaltung TR ist im Gegensatz zum als Parallelresonator ausgelegten Oszillatorkern OC als Seri- enresonator ausgeführt. Der Oszillatorkern OC weist am ersten Schaltungsknoten Kl, K1X eine verhältnismäßig geringe Schwin- gungsamplitude auf, welche somit ein Leitendwerden der Kapa- zitätsdioden D1, D1X verhindert. Der erste Schaltungsknoten Kl, K1X ist dabei ein niederohmiger Schaltungsknoten. Die Koppelkapazitäten CK, CKX führen mit den weiteren Induktivi- täten L2, L2X, welche einen integrierten Serienschwingkreis bilden, eine Resonanztransformation durch, welche dazu führt, daß am zweiten Schaltungsknoten K2, K2X eine große Schwingam- plitude auftritt. Dabei bildet der zweite Schaltungsknoten K2, K2X einen hochohmigen Schaltungsknoten. An diesen zweiten Schaltungsknoten K2, K2X kann aufgrund seiner Hochohmigkeit ein herkömmlicher, für VCO geeigneter Verstärker EV betrieben werden, wie in der Figur 1 gezeigt. Die Besonderheit dabei

ist, daß trotz des abstimmbaren Oszillatorkerns OC, der un- mittelbar mit dem Bezugspotentialanschluß verbunden ist, ein Entdämpfungsverstärker mit NMOS-Transistoren verwendbar ist.

NMOS-Transistoren haben gegenüber PMOS-Transistoren den Vor- teil der höheren Steilheit und damit der größeren Verstär- kung. Die Hochohmigkeit des Resonanzwiderstandes am zweiten Schaltungsknoten K2, K2X ermöglicht ein geringes Phasenrau- schen der Anordnung.

Figur 2 zeigt die Oszillatorschaltung von Figur 1 schema- tisch. Der Chip CH ist auf einem Leadframe LF rückseitig be- festigt. An seiner aktiven Vorderseite weist der Chip CH Kon- taktstellen Pl, P1X auf. Von diesen Kontaktstellen Pl, P1X sind Bonddrähte Ll, L1X, welche als Induktivitäten im Resona- tor des Oszillatorkerns dienen, zum Leadframe LF geführt. Die Kontaktierung des Chips CH zu Pins P kann mit Bonddrähten BD in üblicher Weise erfolgen. Die Anordnung gemäß Figur 2 kann in bekannter Weise mit Kunststoff umspritzt oder mit einer Vergußmasse vergossen sein.

Bis auf die Bonddraht-Induktivitäten L1, L1X sind alle in Fi- gur 1 gezeigten Schaltungsteile der Oszillatorschaltung OS vollständig auf einem Chip CH monolithisch integriert. Bei üblichen Halbleiterprozessen ist das Chipsubstrat ein p- dotiertes Substrat, was gleichbedeutend damit ist, daß ein Substratanschluß des Chips stets der negative Versorgungs- spannungsanschluß, hier folglich der Bezugspotentialanschluß GND, ist. Das Leadframe LF wird gelegentlich als Die-Pad be- zeichnet. Die Induktivitäten L1, L1X sind nun als je ein Bonddraht ausgeführt, der einerseits mit der Kontaktstelle P1 beziehungsweise P1X und andererseits mit dem Leadframe, das heißt mit dem Bezugspotentialanschluß GND, verbunden ist.

Figur 3 zeigt eine mögliche Ausbildung der Bonddraht- Induktivitäten L1, L1X anhand eines Querschnitts durch die Anordnung von Figur 2. Dabei ist der Chip CH rückseitig mit einem leitenden Klebstoff KL auf dem Leadframe LF befestigt.

An einer Kontaktstelle Pl an der Chip-Vorderseite ist ein Bonddraht LI befestigt, welcher mit seinem freien Ende auf dem Leadframe LF befestigt ist. Die Struktur des Leadframe LF gewährleistet dabei eine elektrische Verbindung der auf ihm befestigten Anschlüsse der Bonddrähte L1, L1X miteinander und über den Leitkleber KL mit dem Substratanschluß oder Rücksei- tenanschluß des Chips CH.

Die beschriebene Oszillatorschaltung ist für Anwendungen im Gigahertz-Bereich geeignet und weist ein geringes Phasenrau- schen auf.

Der Differenzverstärker im Entdämpfungsverstärker EV kann an- stelle der beschriebenen NMOS-Transistoren ebenso in Bipolar- Technik mit NPN-Transistoren aufgebaut sein.

Die Bonddraht-Induktivitäten L1, L1X weisen eine hohe Güte auf. Derartige Bonddrähte von Kontaktstellen (Pads) zu einem Leadframe oder Die-Pad werden gelegentlich auch als Boden- Bonds, Down-Bonds oder Die-Bonds bezeichnet.

Die Besonderheit bei vorliegender Oszillatorschaltung ist, daß trotz der unmittelbar an Bezugspotential angeschlossenen Bonddraht-Induktivitäten L1, L1X dennoch die hochfrequenzmä- ßig und verstärkungsmäßig günstigeren NMOS-beziehungsweise NPN-Transistoren in einem herkömmlichen Differenzverstärker zum Entdämpfen des Oszillators einsetzbar sind.

Dabei führt der abstimmbare Resonator im Oszillatorkern OC den integrierten Serienschwingkreis CK, CKX, L2, L2X bezüg- lich der Frequenz innerhalb seiner hohen Bandbreite.

Die Verwendung anderer Entdämpfungsverstärker als der gezeig- te, beispielsweise mit nicht galvanisch kreuzgekoppelten son- dern induktiv oder kapazitiv kreuzgekoppelten Transistoren, liegen dabei im Rahmen der Erfindung.

Bezugszeichenliste BD Bonddraht CH Chip CK, CKX Koppelkapazität D1, D1X Kapazität EV Entdämpfungsverstärker GND Bezugspotentialanschluß IQ Stromquelle Kl, K1X Erster Schaltungsknoten K2, K2X Zweiter Schaltungsknoten KL Klebstoff LF Leadframe L1, L1X Induktivität L2, L2X Weitere Induktivität OC Oszillatorkern OS Oszillatorschaltung P Pin Pl, P1X Kontaktstelle Tl, T1X Transistor TR Resonanztransformationsschaltung US Steuerspannung VCC Versorgungspotentialanschluß VQ Spannungsquelle