JP2002534890A - 共鳴トンネルダイオードブリッジを用いたアナログ信号量子化装置 - Google Patents

共鳴トンネルダイオードブリッジを用いたアナログ信号量子化装置

Info

Publication number
JP2002534890A
JP2002534890A JP2000592945A JP2000592945A JP2002534890A JP 2002534890 A JP2002534890 A JP 2002534890A JP 2000592945 A JP2000592945 A JP 2000592945A JP 2000592945 A JP2000592945 A JP 2000592945A JP 2002534890 A JP2002534890 A JP 2002534890A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
terminal
signal
clock
output
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000592945A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4550288B2 (ja
JP2002534890A5 (ja
Inventor
トム・ピー・イー・ブローカート
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Co
Original Assignee
Raytheon Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Raytheon Co filed Critical Raytheon Co
Publication of JP2002534890A publication Critical patent/JP2002534890A/ja
Publication of JP2002534890A5 publication Critical patent/JP2002534890A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4550288B2 publication Critical patent/JP4550288B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/34Analogue value compared with reference values
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/06Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • H03M1/0617Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence
    • H03M1/0675Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence using redundancy
    • H03M1/0678Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence using redundancy using additional components or elements, e.g. dummy components
    • H03M1/068Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence using redundancy using additional components or elements, e.g. dummy components the original and additional components or elements being complementary to each other, e.g. CMOS
    • H03M1/0682Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence using redundancy using additional components or elements, e.g. dummy components the original and additional components or elements being complementary to each other, e.g. CMOS using a differential network structure, i.e. symmetrical with respect to ground

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 アナログ信号量子化装置は、入力信号を受けるための入力端子、反転入力信号を受けるための反転入力端子、クロック信号を受けるためのクロック端子、および反転クロック信号を受けるための反転クロック端子を含む。第1の負性抵抗素子は、クロック端子と結合している第1の端子と、入力端子と結合しているクロック端子と結合している第2の端子を有する。第2の負性抵抗素子はクロック端子と結合している第3の端子と、反転入力端子と結合している第4の端子とを有する。第3の負性抵抗素子は、反転入力端子と結合している第5の端子と、反転クロック端子と結合している第六の端子とを有する。第4の負性抵抗は、反転入力端子と結合している第七の端子と、反転クロック端子と結合した第八の端子とを有する。出力信号を与えるための出力端子は、入力端子と接続される。反転出力信号を与えるための反転出力端子は、反転入力端子と接続している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 発明の技術分野 本発明は、概して、電子的量子化に関し、特に、共鳴トンネルダイオードブリ
ッジを用いたアナログ信号の量子化装置に関する。
【0002】 発明の背景 アナログ−デジタル変換器は様々な設計によって作られてきた。従来、これら
の設計はトランジスタを用いて実施されている。例えば、一般的な実施の1つで
は、交差結合した一組のトランジスタが含まれる。しかしながら、アナログ−デ
ジタル変換器にトランジスタを用いて実施するのに関連したいくつかの欠点があ
る。
【0003】 第一に、デジタル回路に用いられる装置はどんどん小さくなっている。これら
の装置は、サイズが小さくなることによって量子力学的効果が現れはじめる。量
子力学的効果により、従来のトランジスタの電気的特性は容認できなくなる。第
二に、トランジスタ利用アナログ−デジタル変換器は、トランジスタのスイッチ
ング速度によって限界となり、いくつかの適用においては遅すぎる。最後に、従
来のトランジスタは二安定状態に限定されている。したがって、トランジスタを
用いた装置は、一般的にはアナログ信号をバイナリデジタル信号にただ変換する
だけで、多値論理に用いるのを難しくしている。
【0004】 発明の開示 本発明により、共鳴トンネルダイオードブリッジを用いてアナログ信号を量子
化する装置を提供して、今まで発展してきた量子化装置に伴う欠点や問題点を実
質上除去しまたは減少するものある。
【0005】 本発明の1つの実施形態においては、共鳴トンネルダイオードブリッジを用い
てアナログ信号を量子化する装置を提供するが、装置は、第1の負性抵抗素子を
含んでいる。第1の負性抵抗素子は、クロック信号を受けるために結合される第
1の端子と、第1の入力信号を受けるために結合される第2の端子を有する。第
2の負性抵抗素子は、クロック信号を受けるために結合される第1の端子と、第
2の入力信号を受けるために結合される第2の端子を有する。第3の負性抵抗素
子は、第1の入力信号を受けるために結合される第1の端子と、反転クロック信
号を受けるために結合される第2の端子を有する。第4の負性抵抗素子は、第2
の入力信号を受けるために結合される第1の端子と、反転クロック信号を受ける
ために結合される第2の端子を有する。出力端子は、第1の負性抵抗素子の第2
の端子、及び第3の負性抵抗素子の第1の端子に結合している。出力端子は出力
信号を出力する。反転出力端子は、第2の負性抵抗素子の第2の端子、及び第4
の負性抵抗の第1の端子に結合している。反転出力端子は反転出力信号を出力す
る。
【0006】 本発明の技術的長所は、アナログ信号の量子化のために改良した装置の提供を
含んでいる。特に、共鳴トンネルダイオードのような負性抵抗素子が、アナログ
−デジタル変換器の一部として含まれている。したがって、トランジスタに依拠
することが避けられる。その結果として、不利益な量子力学的効果は、最小限に
なるか又は存在せずに、スイッチング速度は上昇し、そして多値論理を用いるこ
とが可能となる。
【0007】 本発明における他の技術的長所は、以下の図面、説明、及び請求項から、この
分野の専門家にあっては、容易に理解することができるであろう。 ここで、本発明およびその長所のより完全な理解のために、添付の図と関連し
て、以下の説明が参照される。
【0008】 発明の詳細な説明 本発明の好ましい実施の形態及び効果は、図1から図10を参照して詳細に理
解されるが、ここに同じ番号が同じ部材を示す。
【0009】 図1は、本発明の教示に基づいて、負性抵抗素子として使用される共鳴トンネ
ルダイオード(RTD)10の模式図である。RTD10は、入力信号を受け取
る入力端子11と、出力信号を出す出力端子12と、2つのトンネル障壁層13
と、量子井戸層14と、から構成されている。
【0010】 図2は、RTD10のような負性抵抗素子の、電圧に対する電流の関係を示す
グラフである。このI−V曲線の形状は、トンネル障壁層13と量子井戸層14
の厚さを非常に薄くした場合に現れる量子効果に依存する。層13及び14の厚
さは、大体、10〜20原子厚みである。
【0011】 微小振幅の電圧が入力端子11に印加されると、電子は2つのトンネル障壁層
13をトンネリングしない。これは、無視できる程度の電流しか流れないこと、
及びRTD10のスイッチが切れているためである。電圧を大きくしていくと、
入力端子11で受け取る電子のエネルギーも増加し、これら電子の波長は減少す
る。入力端子11が特定の電圧レベルに達すると、電子の波長の特定の値が量子
井戸層14の内部に適合(fit)するようになる。この点で、一つのトンネル障
壁層13をトンネリングする電子が量子井戸層14の中に留まり、共鳴状態とな
る。これにより、電子は第2のトンネル障壁層13をトンネリングして出力端子
12に到達することが可能となる。このようにして、入力端子11から出力端子
12への電流の流れが完成し、RTD10のスイッチが入る。しかし、電圧レベ
ルが増加し続けると、終には、電子はトンネル障壁層13をトンネリングするに
必要な波長を持つことができず、RTD10のスイッチが切れる。RTD10の
ような負性抵抗素子のこのような特性、すなわち、電圧を増加させた時、オン状
態とオフ状態との間を交互にスイッチングする特性は、図2に示した3つの安定
状態の中の一つの状態で動作するように電圧を印加することを可能にする。これ
らの3つの安定状態とは、負バイアスの谷領域16、プレピーク領域17、そし
て正バイアスの谷領域18である。
【0012】 RTD10のトンネル障壁層13と量子井戸層14とを非常に薄くした場合に
現れる別の特性は、スイッチング速度に関するものである。これらの層13と1
4は、10〜20原子厚み程度であるので、電子は、入力端子11から出力端子
12まで約0.01μを移動するだけで良い。この短い距離により、RTD10
は非常に速い速度でスイッチのオンとオフとを行うことができる。
【0013】 図3と図4は、本発明に基づいてアナログ信号を量子化する装置20と40を
示す回路図である。装置20と40は、第1の共鳴トンネルダイオード22と、
第2の共鳴トンネルダイオード24とで構成されている。装置20と40は、ま
た、アナログ入力信号を受ける入力端子26と、クロック信号を受けるクロック
端子28と、反転クロック信号を受け取る反転クロック端子30と、量子化され
た出力信号を出す出力端子32と、から構成されている。
【0014】 本発明の一実施の形態によれば、入力端子26で受けた入力は、電流可変信号
からなり、一方、出力端子32での出力は電圧可変信号からなる。装置20と4
0の一つの実施において、入力信号はXバンド領域(10GHz以上)で変化す
る。図3の装置20において、RTD22と24は、クロック端子28に対して
同電圧にバイアスされている。図4の装置40において、RTD22と24は、
それぞれ、並列に接続され、互いに逆方向にバイアスされた対から成る。
【0015】 本発明によれば、出力端子32は、入力信号が第1の閾値よりも大きい時は+
1の電圧信号を出力し、入力信号が第2の閾値よりも小さい時は−1の電圧信号
を出力し、入力信号が第1と第2の閾値の間にある時はゼロの電圧信号を出力す
る。
【0016】 図3に示した実施の形態において、装置20は1個のRTD22と1個のRT
D24とから成る。この実施の形態は、よりコンパクトな配置を提供するもので
あり、図4に示した実施の形態、すなわち、RTD22と24がそれぞれ対で構
成されているものよりも高速で動作する。しかし、図4に示した実施の形態は、
より対称的な配置を提供し、図3に示した実施の形態に存在する可能性のある偶
数次高調波を減少させることができる。
【0017】 図5,6,7は、本発明に基づいてアナログ信号を量子化するブリッジ50,7
0,80を示す回路図である。ブリッジ50,70,80は、第1の共鳴トンネル
ダイオード52と、第2の共鳴トンネルダイオード54と、第3の共鳴トンネル
ダイオード56と、第4の共鳴トンネルダイオード58と、から成る。ブリッジ
50,70,80は、また、入力信号を受け取る入力端子60と、反転入力信号を
受け取る反転入力端子62と、クロック信号を受け取るクロック端子64と、反
転クロック信号を受け取る反転クロック端子66と、から成る。別の実施の形態
では、反転入力信号を受け取る反転入力端子62に、基準信号を受け取る基準端
子を用いることができる。
【0018】 図5に示した実施の形態において、RTD52,54,56,58は、それぞ
れ、クロック端子64に対し、同じ電圧をバイアスされている。図6に示した実
施の形態では、RTD52,54,56,58は、それぞれ、並列に接続され、
互いに逆方向にバイアスされた一対のダイオードから構成されている。図7に示
した装置80は、第5の共鳴トンネルダイオード82を含んでいる。この実施の
形態では、RTD52,54,56,58,82は、それぞれ、クロック端子6
4に対し、同じ電圧をバイアスされている。しかし、別の形態として、RTD5
2,54,56,58,82は、それぞれ、並列に接続され、互いに逆方向にバ
イアスされた一対のRTDから構成されても良い。
【0019】 ブリッジ50,70では、RTD52,54,56,58は、入力電流がゼロ
の時、プレピーク領域17で動作する(図2参照)。これにより、ゼロの出力信
号が出力される。しかし、入力電流が特定のレベルに達すると、非対称性により
−1又は+1の出力信号が出力される。
【0020】 クロック信号のレベルが増加する時に、出力信号が−1又は+1のいずれにな
るかの決定がなされる。この場合、ブリッジ50,70は、正電位にバイアスさ
れ、RTD52,54,56,58の内の2つは、負バイアスの谷領域16で−
1Vの出力信号を出力するか、あるいは、正バイアスの谷領域18で+1Vの出
力信号を出力するように動作する。もし入力電流レベルによりRTD52が切換
わると、RTD58も切換わる。しかし、もし入力電流レベルによりRTD54
が切換わると、RTD56は2番目に切換わる。もしRTD52,58が切換わ
ると、出力信号は+1Vになり、RTD54,56が切換わると、出力信号は−
1Vになる。
【0021】 クロック信号のレベルが減少する時に、出力信号が−1又は+1のいずれにな
るかの決定がなされる。この場合、ブリッジ50,70は、負電位にバイアスさ
れ、RTD52,54,56,58の内の2つは、クロック信号の増加に関係し
て説明したように、負バイアスの谷領域16、図2を参照、又は正バイアスの谷
領域18のいずれかの状態に強いられる。前述のように、RTD52,58ある
いはRTD54,56のいずれかが切換わる。しかし、この場合、もしRTD5
2,58が切換わると、出力信号は−1であり、もしRTD54,56が切換わ
ると、出力信号は+1である。
【0022】 ブリッジ80では、第5のRTD82は非対称性を作り出す。すなわち、RT
Dの対である、52と58、又は54と56のいずれか一方が、負バイアスの谷
領域16又は正バイアスの谷領域18の状態をとるように強いられる。この配置
では、出力信号ゼロをもたらすような入力信号は実質的に有り得ない。そのため
、ブリッジ80が第5のRTDを含むような実施の形態においては、出力信号は
3値の代わりに2値になる。
【0023】 ブリッジ50と70の場合のように、ブリッジ80は、クロックが増加した時
とクロックが減少した時の両方の出力信号の値を決定する。したがって、ブリッ
ジ50,70,80は、各クロックサイクルに対し、2つの出力を行う。例えば
、1秒当り25ギガのサンプリングを行うには、12.5GHzのクロックで十
分である。
【0024】 図5および7に示す実施形態では、シングルRTD52、54、56、58と
、図7のRTD82とがブリッジを備えており、これらは図6に示される実施形
態よりも小型の設計であり、より高速で作用する。しかしながら、図6の実施形
態はより対称で、図5および7に示される実施形態に存在し得る偶数次高調波を
減少させる。
【0025】 図8は、直結動作モードにおけるアナログ信号を量子化するための装置90を
示す回路図である。装置90は、図5、6または7に示される実施形態の1つに
よって構成されたブリッジ100を有する。このように、ブリッジ100は、ア
ナログ入力信号を受けるための入力端子60と、反転入力信号を受けるための反
転入力端子62と、クロック信号を受けるためのクロック端子64と、反転クロ
ック信号を受けるための反転クロック端子66とを有する。あるいは他の実施形
態では、反転入力信号を受けるための反転入力端子62は、基準信号を受けるた
めの基準端子であってもよい。
【0026】 図8に示す実施形態によると、入力は、装置入力端子102で受けた電圧可変
信号を有する。反転入力信号は装置入力端子104で受信される。入力増幅器1
06は、入力端子60と反転入力端子62とにそれぞれ接続された出力を有し、
入力信号および反転入力信号は、入力増幅器106の入力端子60および反転入
力端子62にそれぞれ印加される。同様に、クロック信号はクロック入力端子1
08で受けて、反転クロック信号はクロック入力端子110で受ける。クロック
信号および反転クロック信号は、クロック増幅器112に付与され、クロック増
幅器112は、クロック端子64に付与される第1の出力と、クロック端子66
に付与される第2の出力とをそれぞれ有している。
【0027】 装置90からの出力信号は装置出力端子114で与えられ、反転装置出力は反
転装置出力端子116で与えられる。一つの実施形態では、出力は、電流が可変
する信号を有する。装置出力端子114は、ブリッジ100の入力端子60に結
合されており、反転装置出力端子116は、ブリッジ100の反転入力端子62
に結合されている。
【0028】 ブリッジ100が図5または図6に従って構成される場合には、出力信号は、
−1、0、および+1で表される3つのレベルを有する。本発明によると、入力
増幅器106は、入力信号および反転入力信号を増幅し、クロック増幅器112
は、クロック信号を増幅する。この増幅によって、第1の閾値よりも入力信号が
大きい場合に、出力信号に+1が形成され、第2の閾値よりも入力信号が小さい
場合に、出力信号に−1が形成され、第1の閾値と第2の閾値との間に入力信号
がある場合に、出力信号に0が形成される。
【0029】 図7に従ってブリッジ100が構成された場合、出力信号は−1および+1に
よって表される2つのレベルのうちの1つを有する。本発明によると、入力増幅
器106は、入力信号および反転入力信号を増幅させ、クロック増幅器112は
クロック信号および反転クロック信号を増幅させる。この増幅によって、第1の
閾値よりも入力信号が大きい場合に、出力信号に+1が形成され、第2の閾値よ
りも入力信号が小さい場合に、出力信号に−1が形成される。
【0030】 図9は、容量結合動作モードでアナログ信号を量子化するための装置120の
回路図である。装置120は、図5、図6または図7に示された実施形態のうち
の1つに従って構成されたブリッジ100を有する。このように、ブリッジ10
0は、アナログ入力信号を受けるための入力端子60と、反転入力信号を受ける
ための反転入力端子62と、クロック信号を受けるためのクロック端子と、反転
クロック信号を受けるための反転クロック端子66とを有する。あるいは、他の
実施形態によると、反転入力信号を受けるための反転入力端子62は、基準信号
を受けるための基準端子であってもよい。
【0031】 図9に示される実施形態によると、入力は、装置入力端子102で受けた電流
可変信号を有する。反転入力信号は、装置入力端子104で受ける。入力信号お
よび反転入力信号は、それぞれ、入力増幅器106の入力端子60および反転入
力端子62に与えられ、入力増幅器106は、入力端子60に接続された出力と
、反転入力端子62に接続された出力とを、それぞれ、有する。これと同様に、
クロック信号はクロック入力端子108で受けて、反転クロック信号はクロック
入力端子110で受ける。クロック信号と反転クロック信号とはそれぞれ、抵抗
器124とキャパシタ126に印加され、次に、クロック端子64および反転ク
ロック端子66に、それぞれ、接続される。
【0032】 出力信号は、装置出力端子114で装置120から与えられ、反転出力信号は
、反転装置出力端子116で与えられる。出力は、電圧可変信号を含む。装置出
力端子114は、入力端子60でブリッジ100に結合され、反転装置出力端子
116は、反転入力端子62でブリッジ100に結合される。
【0033】 図9に示される容量結合動作モードにおいて、ブリッジ100が、図5、図6
または図7に示される実施形態に従って構成されるか否かに拘わらず、出力は−
1と+1とで表される2つのレベルのうちの1つを有する。本発明によると、入
力増幅器106は、入力信号および反転入力信号を増幅させる。装置120に対
して、入力信号が第1の閾値よりも大きい場合、装置出力114における出力信
号は+1であり、入力信号が第2の閾値よりも小さい場合、−1である。
【0034】 図10は、本発明に係る連続−時間変調器130を示す回路図である。 変調器130は、図5、図6及び図7に示す実施形態の1つであるブリッジ10
0を備える。そして、ブリッジ100は、アナログ入力信号を受け取るための入
力端子60と、反転入力信号を受けるための反転入力端子62と、クロック信号
を受け取るためのクロック端子64と、反転クロック信号を受け取るための反転
クロック端子66とを備える。他の実施形態では、反転入力信号を受け取るため
の反転入力端子62は、リファレンス信号を受け取るためのリファレンス端子で
あっても良い。
【0035】 図10に示した変調器の場合、入力には電流の変化する信号が含まれ、その入
力はシステム入力端子132に入力される。反転入力信号は、システム入力端子
133によって受け取られる。入力信号と、反転された入力信号は、入力増幅器
134に送られる。入力増幅器134は、接続配線136及び138の各々に出
力を有する。配線136及び138は、各々、ブリッジ増幅器144の端子14
0及び142に接続している。ブリッジ増幅器144は、146及び148に接
続する配線に出力している。接続配線146及び148は、各々、入力端子60
と反転入力端子62に接続している。また、入力端子60及び反転入力端子には
、接続配線150及び152が接続している。これらの接続配線は、端子60及
び62における信号をフィードバック増幅器154に送り、フィードバック増幅
器154は、接続配線156及び158に出力している。接続配線156及び1
58は、各々、端子140及び142につながれており、これによってブリッジ
信号をブリッジ増幅器144にフィードバックする。キャパシタ160は、接続
配線136と138の間を容量性結合にしている。
【0036】 クロック信号は、クロック入力端子162に入力され、反転されたクロック信
号は、反転クロック入力端子164で入力される。クロック信号と反転クロック
信号は、クロック増幅器166に送られる。クロック増幅器166は、接続配線
168及び170に出力している。接続配線168及び170は、各々、クロッ
ク端子64及び反転クロック端子66に接続されている。
【0037】 また、変調器130は、出力信号用の出力端子172と、反転出力信号用の反
転出力端子174を備える。出力には、電圧の変化する信号が含まれる。出力端
子172は、入力端子60においてブリッジ100に接続されている。反転出力
端子174は、反転入力端子62においてブリッジ100に接続されている。
【0038】 ブリッジ100が、図5及び6の態様に従って構成されている場合、出力信号
は、−1、0、+1で表される3つのレベルのいずれかを有する。本発明によれ
ば、入力増幅器134は、入力信号と反転入力信号とを増幅し、ブリッジ増幅器
144は、端子140及び142において受けた信号の増幅を行い、フィードバ
ック増幅器154は、接続配線150及び152上に受信された信号の増幅を行
い、クロック増幅器166は、クロック信号と反転クロック信号を増幅する。変
調器130については、端子172における出力信号は、入力信号が第1のしき
い値よりも大きければ+1であり、入力信号が第2のしきい値よりも小さければ
−1であり、入力信号が第1のしきい値と第2のしきい値の間にあれば0である
【0039】 ブリッジ100が、図7の態様に従って構成されている場合、出力信号は、−
1と+1で表される2つのレベルの一方を有する。入力増幅器134は、そこに
送られた信号を増幅し、ブリッジ増幅器144は、受信した信号を増幅し、フィ
ードバック増幅器154は、それへの入力を増幅し、クロック増幅器166は、
クロック信号を増幅する。出力端子172では、入力信号が第1のしきい値より
も大きければ+1であり、入力信号が第2のしきい値よりも小さければ−1であ
る。
【0040】 クロック増幅器166による増幅度は、ブリッジ増幅器144による増幅度よ
りも、4倍から10倍大きい。このことは、デジタル信号の出力を高めており、
その結果アナログフィードバックが相対的に減少している。また、このことは、
出力抵抗を下げ、スピードと感度の両方を増加させる。
【0041】 本発明を、種々の実施形態について説明したが、この分野の専門家であれば種
々の変形が可能である。本発明は、そうした変形もクレームの技術的範囲に属す
るものとして包含することを意図したものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の説明に従った負性抵抗素子として用いるための共鳴トン
ネルダイオード(RTD)の概略図である。
【図2】 図1に示した負性抵抗素子の、電圧に対する電流のグラフである
【図3】 本発明の第一実施例にしたがって、アナログ信号を量子化する装
置を示した回路図である。
【図4】 本発明の第二実施例によるアナログ信号量子化装置を示した回路
図である。
【図5】 本発明のさらなる実施例にしたがって、アナログ信号を量子化す
るためのブリッジを示した回路図である。
【図6】 本発明のさらなる実施例にしたがって、アナログ信号量子化のた
めのブリッジを示した回路図である。
【図7】 本発明のさらなる実施例によるアナログ信号量子化のためのブリ
ッジを示した回路図である。
【図8】 直結動作モードにある図5、6及び7のブリッジを示した回路図
である。、
【図9】 容量結合型動作モードにある図5、6及び7のブリッジを示した
回路図である。
【図10】 本発明の他の実施例にしたがって構成された連続時間変調器の
回路図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,UZ,VN,YU,ZA,ZW

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロック信号を受けるための結合した第1の端子と、第1の
    入力信号を受けるために結合した第2の端子と、を有する第1の負性抵抗素子と
    、 クロック信号を受けるために結合した第1の端子と、第2の入力信号を受ける
    ために結合した第2の端子とを、有する第2の負性抵抗素子と、 第1の入力信号を受けるために結合された第1の端子と、反転クロック信号を
    受けるために結合された第2の端子と、を有する第3の負性抵抗素子と、 第2の入力信号を受けるために結合された第1の端子と、反転クロック信号を
    受けるために結合された第2の端子と、を有する第4の負性抵抗素子と、 第1の負性抵抗素子の第2の端子と第3の負性抵抗素子の第1の端子とに接続
    されて出力信号を出す出力端子と、 第2の負性抵抗素子の第2の端端子と第4の負性抵抗素子の第1の端子と接続
    されて反転出力信号を出す反転出力端子と、 を含むアナログ信号量子化装置。
  2. 【請求項2】 第1、第2、第3及び第4の負性抵抗素子が各々、共振トン
    ネルダイオードである請求項1の装置。
  3. 【請求項3】 さらに、クロック信号に対して、第1、第2、第3及び第4
    の負性抵抗素子をバイアスする手段を含む請求項1の装置。
  4. 【請求項4】 第1、第2、第3及び第4の負性抵抗素子が各々、並列の第
    1と第2のトンネルダイオードとを含み、第1のトンネルダイオードが、第2の
    トンネルダイオードに対して反対にバイアスされている請求項1の装置。
  5. 【請求項5】 第1及び第2の入力信号が、可変電流を含む成る請求項1の
    装置。
  6. 【請求項6】 出力信号が可変電圧を含む請求項1の装置。
  7. 【請求項7】 出力信号が、−1、0、+1で表せる3水準の1つである請
    求項1の装置。
  8. 【請求項8】 第1の入力信号が、Xバンド領域の信号である請求項1の装
    置。
  9. 【請求項9】 さらに、クロック信号を受ける第1の端子と、反転クロック
    信号を受ける第2の端子と、を有する第5の負性抵抗素子を含む請求項1の装置
  10. 【請求項10】 第1、第2、第3、第4及び第5の負性抵抗素子が各々、
    共振トンネルダイオードを含む請求項9の装置。
  11. 【請求項11】 さらに、クロック端子に対して第1、第2、第3及び第4
    の負性抵抗素子をバイアスする手段を含む請求項1の装置。
  12. 【請求項12】 第1、第2、第3及び第4の負性抵抗素子が各々、平行な
    第1の共振トンネルダイオードと第2の共振トンネルダイオードを含み、第1の
    共振トンネルダイオードが、第2の共振トンネルダイオードとは反対にバイアス
    されている請求項9の装置。
  13. 【請求項13】 第1及び第2の入力信号が、可変電流を含む請求項9の装
    置。
  14. 【請求項14】 出力信号が、可変電圧を含む請求項9の装置。
  15. 【請求項15】 出力信号が、−1、0、+1で表せる3水準の1つである
    請求項9の装置。
  16. 【請求項16】 さらに、第1の入力端子と第2の入力端子と第1の出力端
    子と第2の出力端子とを有するクロック増幅器と、 クロック信号をクロック増幅器の第1の入力端子に結合する手段と、 反転クロック信号をクロック増幅器の第2の入力端子に結合する手段と、 第1の出力端子をクロック端子に結合する手段と、 第2の出力端子を反転クロック端子に結合する手段と、 を含む請求項1の装置。
  17. 【請求項17】 さらに、クロック信号をクロック端子に結合するキャパシ
    タと、反転クロック信号を反転クロック端子に結合するキャパシタとを含む請求
    項1の装置。
  18. 【請求項18】 ブリッジ入力端子、反転ブリッジ入力端子、クロック端子
    及び反転クロック端子を有する量子化ブリッジと、 第1の入力信号と第2の入力信号とを受けて増幅して出力をブリッジに供給す
    る入力増幅器と、 クロック信号と反転クロック信号とを受けて増幅し、出力を受けるブリッジと
    結合されたクロック増幅器と、 ブリッジ入力端子に結合されて出力信号を出す出力端子と、 反転ブリッジ入力端子に結合されて反転出力信号を出す反転出力端子と、 を含むアナログ信号量子化装置。
  19. 【請求項19】 量子化ブリッジが、さらに、 クロック端子と結合した第1の端子と、ブリッジ入力端子と結合した第2の端
    子と、を有する第1の負性抵抗素子と、 クロック端子と結合した第1の端子と、反転ブリッジ入力端子と結合した第2
    の端子と、を有する第2の負性抵抗素子と、 ブリッジ入力端子に結合した第1の端子と、反転クロック端子と結合した第2
    の端子と、を有する第3の負性抵抗素子と、 反転ブリッジ入力端子と結合したの第1の端子と、反転クロック端子と結合し
    た第2の端子と、を有する負性抵抗素子と、を含む請求項18の装置。
  20. 【請求項20】ブリッジ入力端子、反転ブリッジ入力端子、クロック端子及
    び反転クロック端子を有する量子化ブリッジと、 第1の入力信号と第2の入力信号とを受けて増幅して出力をブリッジに供給す
    る入力増幅器と、 クロック信号を受ける第1の結合素子であって、その出力をブリッジが受ける
    ように接続された当該第1の結合素子と、 反転クロック信号を受ける第2の結合素子であって、その出力をブリッジが受
    けるように接続された当該第2の結合素子と、 ブリッジ入力端子に接続されて出力信号を出す出力端子と、 反転ブリッジ入力端子に接続されて反転出力信号を出す反転出力端子と、 を含むアナログ信号量子化装置。
  21. 【請求項21】 クロック端子と結合した第1の端子と、ブリッジ入力端子と結合した第2の
    端子と、を有する第1の負性抵抗素子と、 クロック端子と結合した第1の端子と、反転ブリッジ入力端子と結合した第2
    の端子とを有する第2の負性抵抗素子と、 ブリッジ入力端子に結合した第1の端子と、反転クロック端子と結合した第2
    の端子と、を有する第3の負性抵抗素子と、 反転ブリッジ入力端子と結合したの第1の端子と、反転クロック端子と結合し
    た第2の端子と、を有する負性抵抗素子と、を含む請求項20の装置。
  22. 【請求項22】 第1の結合素子と第2の結合素子とが各々、キャパシタと
    直列に接続した抵抗とを含む請求項20の装置。
JP2000592945A 1999-01-06 2000-01-05 共鳴トンネルダイオードブリッジを用いたアナログ信号量子化装置 Expired - Fee Related JP4550288B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11512999P 1999-01-06 1999-01-06
US60/115,129 1999-01-06
PCT/US2000/000173 WO2000041310A2 (en) 1999-01-06 2000-01-05 System for quantizing an analog signal utilizing a resonant tunneling diode bridge

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2002534890A true JP2002534890A (ja) 2002-10-15
JP2002534890A5 JP2002534890A5 (ja) 2007-06-07
JP4550288B2 JP4550288B2 (ja) 2010-09-22

Family

ID=22359460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000592945A Expired - Fee Related JP4550288B2 (ja) 1999-01-06 2000-01-05 共鳴トンネルダイオードブリッジを用いたアナログ信号量子化装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6292118B1 (ja)
EP (1) EP1142125B1 (ja)
JP (1) JP4550288B2 (ja)
AT (1) ATE327592T1 (ja)
AU (1) AU2719600A (ja)
DE (1) DE60028182T2 (ja)
WO (1) WO2000041310A2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6288617B1 (en) * 2000-01-18 2001-09-11 Raytheon Company System and method for phase-locking a bridge with an optical pulse
US6323737B1 (en) 2000-01-18 2001-11-27 Raytheon Company System and method for generating a multi-phase signal with a ring oscillator
JP2002261615A (ja) * 2001-02-28 2002-09-13 Nagoya Industrial Science Research Inst Δ−σ型モジュレータおよびδ−σ型アナログ−デジタル変換回路
US6509859B1 (en) 2001-08-22 2003-01-21 Raytheon Company Method and system for quantizing an analog signal
US6490193B1 (en) 2001-08-22 2002-12-03 Raytheon Company Forming and storing data in a memory cell
US6864816B1 (en) * 2004-01-21 2005-03-08 Raytheon Company Method and apparatus for high-speed quantization using resonant tunneling technology
US9912253B2 (en) 2015-12-03 2018-03-06 Motorola Mobility Llc Full bridge tunnel diode inverter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0499966A (ja) * 1990-08-20 1992-03-31 Yokogawa Electric Corp サンプリング装置
JPH0730130A (ja) * 1993-07-14 1995-01-31 Nec Corp 微分負性抵抗ダイオードとスタティックメモリー
JPH08307396A (ja) * 1995-04-28 1996-11-22 Victor Co Of Japan Ltd Ss方式無線装置
JPH0946220A (ja) * 1995-05-22 1997-02-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 多値論理回路
JPH10308669A (ja) * 1997-05-09 1998-11-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> アナログ・デジタル変換装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3569733A (en) 1967-12-28 1971-03-09 Gen Electric Reversible counter circuit utilizing tunnel diodes
CH484562A (de) * 1968-06-20 1970-01-15 Ibm Analog-Digital-Wandler
US3815124A (en) 1973-01-16 1974-06-04 Westinghouse Electric Corp Analog to digital converter
US3889134A (en) 1974-05-16 1975-06-10 Trw Inc Tunnel diode digital data sample, decision and hold circuit
DE2755228A1 (de) 1977-12-10 1979-06-13 Wandel & Goltermann Schaltungsanordnung zur traegereinspeisung fuer modulatoren
SU1370758A1 (ru) * 1986-08-28 1988-01-30 Институт Проблем Управления (Автоматики И Телемеханики) Компаратор тока
US5272480A (en) 1992-08-17 1993-12-21 Hewlett-Packard Company Track and hold circuit with continuously suppressed Josephson effect
JP3429821B2 (ja) * 1992-11-04 2003-07-28 テキサス インスツルメンツ インコーポレイテツド 多機能共鳴トンネリング論理ゲート
US5698997A (en) 1995-09-28 1997-12-16 Mayo Foundation For Medical Education And Research Resonant tunneling diode structures for functionally complete low power logic
JPH10285037A (ja) 1997-04-10 1998-10-23 Mitsubishi Electric Corp アナログ−デジタル変換回路
US6037819A (en) * 1997-08-01 2000-03-14 Texas Instruments Incorporated High frequency clock signal generator
DE10112938A1 (de) 2001-03-12 2002-10-02 Volkswagen Ag Verfahren zur Steuerung eines Warmlaufs eines Katalysatorsystems

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0499966A (ja) * 1990-08-20 1992-03-31 Yokogawa Electric Corp サンプリング装置
JPH0730130A (ja) * 1993-07-14 1995-01-31 Nec Corp 微分負性抵抗ダイオードとスタティックメモリー
JPH08307396A (ja) * 1995-04-28 1996-11-22 Victor Co Of Japan Ltd Ss方式無線装置
JPH0946220A (ja) * 1995-05-22 1997-02-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 多値論理回路
JPH10308669A (ja) * 1997-05-09 1998-11-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> アナログ・デジタル変換装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6009035706, 伏見和郎, "「エサキダイオードを用いたパルス回路」", 電気通信学会雑誌, 196404, 第47巻4号, 115−123頁, JP, 電気通信学会 *
JPN6009037063, T. H. Kuo et al., ""A Novel A/D Converter Using Resonant Tunneling Diodes"", IEEE J. of Solid−State Circuits, 199102, Vol. 26, No. 2, pp. 145−149, US, IEEE *

Also Published As

Publication number Publication date
DE60028182D1 (de) 2006-06-29
WO2000041310A3 (en) 2000-09-28
WO2000041310A2 (en) 2000-07-13
US6292118B1 (en) 2001-09-18
JP4550288B2 (ja) 2010-09-22
AU2719600A (en) 2000-07-24
ATE327592T1 (de) 2006-06-15
DE60028182T2 (de) 2007-03-29
EP1142125A2 (en) 2001-10-10
EP1142125B1 (en) 2006-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002534889A (ja) クロック共鳴トンネルダイオードペアを用いたアナログ信号量子化方法とその装置
US5945855A (en) High speed phase lock loop having high precision charge pump with error cancellation
JP3591841B2 (ja) 広い周波数範囲を持つcmos電圧制御発振器
US6911864B2 (en) Circuit, including feedback, for reducing DC-offset and noise produced by an amplifier
KR101063872B1 (ko) 아날로그 디지털 변환기용 저전력 저역입력 잡음 비교기 회로
JPS61500398A (ja) 多重レベル入力電圧を受取る入力緩衝回路
JPH0677345U (ja) クロックト電圧比較器
US6597303B2 (en) Comparator with very fast regeneration time constant
JP2002534890A (ja) 共鳴トンネルダイオードブリッジを用いたアナログ信号量子化装置
JPS61120518A (ja) クロツクド比較器
US6509859B1 (en) Method and system for quantizing an analog signal
US6229468B1 (en) System for quantizing an analog signal utilizing a resonant tunneling diode differential ternary quantizer
US6037819A (en) High frequency clock signal generator
US7688125B2 (en) Latched comparator and methods for using such
US6366229B2 (en) System for continuous-time modulation
JPH0555900A (ja) レベル変換回路
JP3461036B2 (ja) 周波数位相比較器
US6208277B1 (en) High speed analog to digital conversion circuitry using quantum mechanical tunneling structures
US6288617B1 (en) System and method for phase-locking a bridge with an optical pulse
CA1181137A (en) Analogue current switch using bipolar injection technology
EP0289818A2 (en) A non-inverting repeater circuit for use in semiconductor circuit interconnections
KR100936770B1 (ko) 서브 피드백 루프를 이용한 전압 제어 발진기 및 이를포함하는 아날로그 디지털 변환기
US6243435B1 (en) System and method for storing digital data utilizing a resonant tunneling diode bridge
JPH05175803A (ja) 電圧比較回路、及びアナログ・ディジタル変換器
Kawada et al. A Bipolar ECL Comparator for a 4 GS/s and 6-Bit Flash A-to-D Converter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070411

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090709

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090728

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20091027

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20091104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100112

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20100409

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20100416

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100512

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100622

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100708

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130716

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130716

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130716

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees