JP2006011838A - Function generator - Google Patents

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Takeshi Mizuguchi
毅 水口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a function generator capable of being compact and operating in a microwave band. <P>SOLUTION: Micromachine switching elements SW1 to SWN and damping elements R1 to RN are connected in series, respectively. A switch array 1 comprising a plurality of units controlling conductance of the damping elements R1 to RN by turning on and off the switching elements SW1 to SWN connected in parallel is provided. Resistance values formed by the damping elements R1 to RN of the switch array 1 are set to be resistance values giving the relationship between an input voltage value and output current value based on the target function by giving on and off control on the switching elements R1 to RN corresponding to an input voltage value, and a current value determined by the resistance value and input voltage value is outputted. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、マイクロマシンスイッチ素子からなるスイッチアレイで目的の関数に従う出力を実現した関数発生器に関するものである。   The present invention relates to a function generator that realizes an output according to a target function with a switch array composed of micromachine switch elements.

従来、入力電圧から所望の関数に従った電流値を発生する関数発生器は、ダイオードの非線形性(順方向動作)やオペアンプを利用して実現されていた。例えば、ダイオードの非線形特性を利用すると、入力電圧の二乗値に相当する電流を出力する関数発生器である二乗回路を構成することができる。   Conventionally, a function generator that generates a current value according to a desired function from an input voltage has been realized using a diode non-linearity (forward operation) or an operational amplifier. For example, when the nonlinear characteristic of the diode is used, a square circuit that is a function generator that outputs a current corresponding to the square value of the input voltage can be configured.

ところで、MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術の発展に伴い、無線通信分野でのマイクロマシンチップの利用が実現されつつある(非特許文献1、2、3参照)。この無線通信分野においても、無線信号の処理に上述した関数発生器が広く利用されている。   By the way, with the development of MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology, the use of micromachine chips in the field of wireless communication is being realized (see Non-Patent Documents 1, 2, and 3). Also in this wireless communication field, the function generator described above is widely used for processing wireless signals.

”マイクロ波帯のMEMS応用技術の動向”、Design Wave Magazine, 2002 November, p.80-81“Trends in MEMS Technology for Microwave Bands”, Design Wave Magazine, 2002 November, p.80-81 「技術調査レポート(技術動向編)第3号 MEMSに関する技術の現状と課題」、経済産業省産業技術環境局技術調査室 製造産業局、産業機械課発行、平成15年3月28日、p.7“Technical Survey Report (Technology Trends) No. 3 Current Status and Issues of MEMS Technology”, Ministry of Economy, Trade and Industry, Industrial Technology and Environment Bureau, Technology Research Office, Manufacturing Industry Bureau, Industrial Machinery Division, March 28, 2003, p. 7 EDN Japan ニュースリリース、”RF MEMS技術、第3世代携帯電話で飛躍”、[online]、2002年5月号、インターネット<URL;http://www.ednjapan.com/ednj/2002/200205/feature-b0205.htm>EDN Japan news release, “RF MEMS technology, leap with 3G mobile phones”, [online], May 2002 issue, Internet <URL; http://www.ednjapan.com/ednj/2002/200205/feature -b0205.htm>

従来の関数変換器では、ダイオードやオペアンプなどの半導体の特性上、数GHz以上のマイクロ波帯で動作させることが難しいという課題があった。また、ダイオードの非線形処理を利用する場合、関数変換器が能動回路として構成されるため、電気特性のばらつきや温度特性の補償方法に工夫が必要であるなどの課題があった。   The conventional function converter has a problem that it is difficult to operate in a microwave band of several GHz or more due to characteristics of semiconductors such as a diode and an operational amplifier. In addition, when the nonlinear processing of the diode is used, since the function converter is configured as an active circuit, there has been a problem in that it is necessary to devise a compensation method for variation in electrical characteristics and temperature characteristics.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ダイオードのように使用電圧範囲が限定されないリニアな特性を有するマイクロマシンスイッチからなるスイッチアレイを用いることで、小型化が可能で、且つ数GHz以上のマイクロ波帯で動作可能な関数発生器を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be miniaturized by using a switch array including a micromachine switch having a linear characteristic whose operating voltage range is not limited like a diode. An object is to obtain a function generator operable in a microwave band of several GHz or more.

この発明に係る関数発生器は、マイクロマシンスイッチ素子と減衰素子を直列に接続し、マイクロマシンスイッチ素子のオンオフにより減衰素子の導通が制御される複数のユニットを並列に接続してなるスイッチアレイを備え、入力電圧値に応じてマイクロマシンスイッチ素子をオンオフ制御して、スイッチアレイの減衰素子により形成される抵抗値を、目的の関数に基づく入力電圧値と出力電流値との関係を与える抵抗値に設定し、この抵抗値と入力電圧値とから求まる電流値を出力するものである。   A function generator according to the present invention includes a switch array in which a micromachine switch element and an attenuation element are connected in series, and a plurality of units in which conduction of the attenuation element is controlled by turning on and off the micromachine switch element are connected in parallel. The micromachine switch element is controlled to turn on and off according to the input voltage value, and the resistance value formed by the attenuation element of the switch array is set to a resistance value that gives the relationship between the input voltage value and the output current value based on the target function. The current value obtained from the resistance value and the input voltage value is output.

この発明によれば、マイクロマシンスイッチ素子と減衰素子を直列に接続し、マイクロマシンスイッチ素子のオンオフにより減衰素子の導通が制御される複数のユニットを並列に接続してなるスイッチアレイを備え、入力電圧値に応じてマイクロマシンスイッチ素子をオンオフ制御して、スイッチアレイの減衰素子により形成される抵抗値を、目的の関数に基づく入力電圧値と出力電流値との関係を与える抵抗値に設定し、この抵抗値と入力電圧値とから求まる電流値を出力するので、マイクロマシン技術により小型化を図ることができる上、数GHz以上のマイクロ波帯でも動作可能な関数発生器を提供することができるという効果がある。   According to the present invention, the micromachine switch element and the attenuation element are connected in series, and the switch array is formed by connecting in parallel a plurality of units in which the conduction of the attenuation element is controlled by turning on and off the micromachine switch element. The resistance value formed by the attenuation element of the switch array is set to a resistance value that gives the relationship between the input voltage value and the output current value based on the target function. Since the current value obtained from the value and the input voltage value is output, it is possible to provide a function generator that can be miniaturized by a micromachine technology and that can operate even in a microwave band of several GHz or more. is there.

実施の形態1.
図1は、この発明による関数発生器に用いるマイクロマシンスイッチアレイを示す図であり、(a)は全体の斜視図、(b)は(a)中の記号Aを付した領域に示される部分の拡大図である。(a)に示すように、本発明による関数発生器は、複数のマイクロマシンスイッチ素子SW1〜SWNを平面上に配置したマイクロマシンスイッチアレイ1を有する。
Embodiment 1 FIG.
1A and 1B are diagrams showing a micromachine switch array used in a function generator according to the present invention, in which FIG. 1A is a perspective view of the whole, and FIG. 1B is a portion of a portion indicated by a symbol A in FIG. It is an enlarged view. As shown to (a), the function generator by this invention has the micro machine switch array 1 which has arrange | positioned several micro machine switch element SW1-SWN on the plane.

スイッチアレイ1を構成する各スイッチ素子SW1〜SWNに接続する信号線は、port1,2の各信号端子2,3に電気的に接続している。これら信号線が(b)に示す信号線5,6である。また、各スイッチ素子SW1〜SWNには、減衰素子R1〜RNが設けられている。減衰素子R1〜RNによって、port1−port2間の信号線を流れる電流を制限する。   Signal lines connected to the switch elements SW1 to SWN constituting the switch array 1 are electrically connected to the signal terminals 2 and 3 of the ports 1 and 2, respectively. These signal lines are signal lines 5 and 6 shown in FIG. The switch elements SW1 to SWN are provided with attenuation elements R1 to RN. The current flowing through the signal line between port1 and port2 is limited by the attenuation elements R1 to RN.

なお、減衰素子R1〜RNの値の配置は、例えば以下のようにして決定される。
本実施の形態による関数発生器で実現したい所望の関数とその使用電流電圧範囲などを決定しておき、この使用範囲における入力電圧値と出力電流値をパラメータとした上記関数の理想的な曲線から、入力電圧値に上記関数の演算を施して得られる出力電流値を導く抵抗値を入力電圧値に応じて予め求めておく。
The arrangement of the values of the attenuation elements R1 to RN is determined as follows, for example.
A desired function to be realized by the function generator according to the present embodiment and a current voltage range to be used are determined, and an ideal curve of the above function with the input voltage value and the output current value in the usage range as parameters is obtained. A resistance value for deriving an output current value obtained by calculating the above function on the input voltage value is obtained in advance according to the input voltage value.

この入力電圧値に応じた抵抗値がマイクロマシンスイッチアレイ1内のスイッチ素子のオンオフにより実現されるように減衰素子R1〜RNを配置する。つまり、一つ若しくは複数のスイッチ素子をオンする組み合わせによりスイッチアレイ1内で規定される抵抗値が、上述のようにして求めた入力電圧値に応じた抵抗値の関係を満たすように減衰素子R1〜RNを配置する。   The attenuating elements R1 to RN are arranged so that a resistance value corresponding to the input voltage value is realized by turning on and off the switching elements in the micromachine switch array 1. That is, the attenuation element R1 so that the resistance value defined in the switch array 1 by the combination of turning on one or a plurality of switch elements satisfies the relationship of the resistance value according to the input voltage value obtained as described above. ˜RN is arranged.

また、(b)にスイッチ素子SW1を例に挙げて示すように、各スイッチ素子SW1〜SWNは、信号線5,6にそれぞれ電気的に接続する信号接点4a,4b、制御接点7、制御端子8及びカンチレバー9からなる。図示の例では、信号接点4a,4bの下層に信号線5,6が形成され、バイアホールなどによる導体間電気接続により信号接点4a,4bと信号線5,6が接続される。   Further, as shown in FIG. 5B by taking the switch element SW1 as an example, the switch elements SW1 to SWN are respectively connected to signal contacts 4a and 4b, control contacts 7 and control terminals electrically connected to the signal lines 5 and 6, respectively. 8 and cantilever 9. In the illustrated example, signal lines 5 and 6 are formed below the signal contacts 4a and 4b, and the signal contacts 4a and 4b and the signal lines 5 and 6 are connected by electrical connection between conductors such as via holes.

信号接点4bについては、前述のようして信号線6に接続する部分と信号接点4bとの間に同一平面上で一体に形成された減衰素子R1が挿入されている。制御端子8は、制御接点7と同一平面上で一体に形成される。制御端子8に入力された制御信号は制御接点7に伝えられ、静電気力などによりカンチレバー9が駆動する。   As for the signal contact 4b, the attenuation element R1 integrally formed on the same plane is inserted between the portion connected to the signal line 6 and the signal contact 4b as described above. The control terminal 8 is formed integrally with the control contact 7 on the same plane. The control signal input to the control terminal 8 is transmitted to the control contact 7 and the cantilever 9 is driven by electrostatic force or the like.

図2は、図1に示したアレイを構成するマイクロマシンスイッチ素子を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)中のB−B線での断面図であって、スイッチ素子がオフ状態を示しており、(c)は(a)中のB−B線での断面図であって、スイッチ素子がオン状態を示している。(a)に示すように、電気的に分離して配置された信号接点4a,4bは、カンチレバー9がオン状態になることにより導通することになる。   2A and 2B are diagrams showing micromachine switch elements constituting the array shown in FIG. 1, wherein FIG. 2A is a top view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. The switch element shows an off state, and (c) is a cross-sectional view taken along line BB in (a), and the switch element shows an on state. As shown in (a), the signal contacts 4a and 4b arranged electrically separated are brought into conduction when the cantilever 9 is turned on.

つまり、制御接点7に制御信号が伝えられる前ではカンチレバー9が駆動せず、(b)の状態にある。制御接点7に制御信号が伝えられると、(c)の状態のようにカンチレバー9が駆動し、その先端の導体接点が信号接点4a,4bに接触する。これにより、信号接点4a,4bが導通し、ひいては信号端子2,3が導通する。   That is, before the control signal is transmitted to the control contact 7, the cantilever 9 is not driven and is in the state (b). When the control signal is transmitted to the control contact 7, the cantilever 9 is driven as in the state of (c), and the conductor contact at the tip thereof contacts the signal contacts 4a and 4b. As a result, the signal contacts 4a and 4b are conducted, and consequently the signal terminals 2 and 3 are conducted.

なお、本実施の形態では、カンチレバー9を使用する静電駆動型のスイッチ素子を例に挙げたが、スイッチ素子自体の構造はカンチレバーの代わりにメンブレンなどを使用するものであっても良い。   In the present embodiment, the electrostatic drive type switch element using the cantilever 9 is taken as an example, but the structure of the switch element itself may use a membrane or the like instead of the cantilever.

図3は、上述したマイクロマシンスイッチアレイ1の回路図である。図に示すように、本実施の形態1によるスイッチアレイは、各スイッチ素子SW1〜SWNと各減衰素子(抵抗)R1〜RNとが直列に接続してなる各構成ユニットがさらに並列接続した構成を有している。このように、制御信号に応じてスイッチ素子SW1〜SWNをオンオフすることで、マイクロマシンスイッチアレイ1において適当な減衰値(抵抗値)を決定することができる。   FIG. 3 is a circuit diagram of the micromachine switch array 1 described above. As shown in the figure, the switch array according to the first embodiment has a configuration in which each of the structural units in which the switch elements SW1 to SWN and the attenuation elements (resistances) R1 to RN are connected in series are further connected in parallel. Have. As described above, an appropriate attenuation value (resistance value) can be determined in the micromachine switch array 1 by turning on and off the switch elements SW1 to SWN according to the control signal.

図4は、この発明の実施の形態1による関数発生器の構成を示す図である。本実施の形態による関数発生器は、マイクロマシンスイッチアレイ1、制御端子10に入力が接続するバッファアンプ11、直流電源12及び出力部13から構成される。バッファアンプ11は、制御端子10を介して入力した入力信号を増幅し、制御信号としてスイッチアレイ1内のマイクロマシンスイッチ素子の制御端子8に出力する。   FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the function generator according to the first embodiment of the present invention. The function generator according to the present embodiment includes a micromachine switch array 1, a buffer amplifier 11 whose input is connected to a control terminal 10, a DC power supply 12, and an output unit 13. The buffer amplifier 11 amplifies an input signal input via the control terminal 10 and outputs the amplified signal to the control terminal 8 of the micromachine switch element in the switch array 1 as a control signal.

バッファアンプ11はスイッチ素子SW1〜SWNごとに設けられ、不図示の入力信号制御部によってバッファアンプ11を介して制御信号を出力すべきスイッチ素子が制御される。つまり、上記入力信号制御部によって、直流電源12からの入力電圧値Vに応じて制御信号を出力してオン状態にするスイッチ素子を制御し、スイッチアレイ1での減衰値を制御する。   The buffer amplifier 11 is provided for each of the switch elements SW1 to SWN, and a switch element to which a control signal is to be output is controlled via the buffer amplifier 11 by an unillustrated input signal control unit. That is, the input signal control unit controls a switch element that outputs a control signal in accordance with the input voltage value V from the DC power supply 12 to be turned on, and controls an attenuation value in the switch array 1.

このようにして、本実施の形態による関数発生器では、制御信号に応じてスイッチアレイ1で決定される減衰値(抵抗値)の逆数と直流電源12からの入力電圧値Vとの積として得られる電流値が、入力電圧値Vに所望の関数による演算を施した電流値Iとなるように制御される。   In this manner, the function generator according to the present embodiment obtains the product of the reciprocal of the attenuation value (resistance value) determined by the switch array 1 according to the control signal and the input voltage value V from the DC power supply 12. The current value to be obtained is controlled to be a current value I obtained by calculating the input voltage value V by a desired function.

出力部13には、スイッチアレイ1の減衰値(抵抗値)の逆数と直流電源12からの入力電圧値の積により決定された電流値が出力される。例えば、電流計や上記電流値を出力すべき何らかの負荷が考えられる。なお、図1と同一構成要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   The output unit 13 outputs a current value determined by the product of the inverse of the attenuation value (resistance value) of the switch array 1 and the input voltage value from the DC power supply 12. For example, an ammeter or some load that should output the current value is conceivable. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as FIG. 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

次に動作について説明する。
先ず、入力電圧Vの0.5乗に相当する電流値Iを発生する関数発生器を構成した場合を例に挙げて説明する。不図示の入力信号制御部が、直流電源12からの入力電圧値Vに応じてスイッチアレイ1内でオンさせるスイッチ素子を決定し、決定したスイッチ素子に接続する制御端子10に入力信号を入力する。制御端子10に入力された入力信号は、バッファアンプ11により増幅されて上記スイッチ素子の制御端子8に出力される。
Next, the operation will be described.
First, a case where a function generator that generates a current value I corresponding to the 0.5th power of the input voltage V is configured will be described as an example. An unillustrated input signal control unit determines a switch element to be turned on in the switch array 1 according to an input voltage value V from the DC power supply 12, and inputs an input signal to the control terminal 10 connected to the determined switch element. . The input signal input to the control terminal 10 is amplified by the buffer amplifier 11 and output to the control terminal 8 of the switch element.

制御端子8を介して入力された制御信号は制御接点7に伝えられ、静電気力などによりカンチレバー9が駆動し、信号接点4a,4bを導通させる。これにより、スイッチ素子はオン状態になり、スイッチアレイ1における減衰値(抵抗値)が決定される。   A control signal input via the control terminal 8 is transmitted to the control contact 7, and the cantilever 9 is driven by electrostatic force or the like, thereby making the signal contacts 4a and 4b conductive. Thereby, the switch element is turned on, and the attenuation value (resistance value) in the switch array 1 is determined.

入力電圧値Vの0.5乗の電流値Iを発生する関数発生器であれば、I=V0.5を満足する関数に基づいて、直流電源12からの入力電圧値Vが大きくなるに従って順番に各スイッチ素子SW1〜SWNがオフ状態になるように、入力信号を入力する制御端子10が決定される。これにより、スイッチアレイ1では、直流電源12からの入力電圧値Vが大きくなるにつれて、port1−port2間の減衰値(抵抗値)が最小値R1//R2//・・・//RNから最大値R1(若しくは無限大)までステップ状に大きくなる。なお、//は並列抵抗を意味する。 In the case of a function generator that generates a current value I that is the 0.5th power of the input voltage value V, as the input voltage value V from the DC power supply 12 increases based on a function that satisfies I = V 0.5. The control terminal 10 for inputting the input signal is determined so that the switch elements SW1 to SWN are turned off in order. Thereby, in the switch array 1, as the input voltage value V from the DC power supply 12 increases, the attenuation value (resistance value) between port1 and port2 increases from the minimum value R1 // R2 //.../ RN to the maximum. The value increases stepwise up to the value R1 (or infinity). // means a parallel resistance.

上述のようにして、スイッチアレイ1にて減衰値(抵抗値)が決定されると、この減衰値の逆数と直流電源12からの入力電圧値Vとの積により、所望の関数I=V0.5を満足する電流値Iを得ることができる。 When the attenuation value (resistance value) is determined by the switch array 1 as described above, a desired function I = V 0 is obtained by multiplying the inverse of this attenuation value by the input voltage value V from the DC power supply 12. A current value I satisfying .5 can be obtained.

図5は、上述したように直流電源12からの入力電圧値Vに応じてスイッチアレイ1で減衰値を決定した場合の入力電圧値と出力電流値の関係を示すグラフであり、(a)は入力電圧値と出力電流値の関係を示すグラフ、(b)は(a)の入力電圧値と出力電流値を対数目盛に変換したグラフである。上述のようにして直流電源12からの入力電圧値Vに応じた減衰値(抵抗値)を決定することにより、(a)に示すような入力電圧値と出力電流値の関係を得ることができる。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the input voltage value and the output current value when the attenuation value is determined by the switch array 1 in accordance with the input voltage value V from the DC power supply 12 as described above. The graph which shows the relationship between an input voltage value and an output current value, (b) is the graph which converted the input voltage value and output current value of (a) into the logarithmic scale. By determining the attenuation value (resistance value) according to the input voltage value V from the DC power supply 12 as described above, the relationship between the input voltage value and the output current value as shown in (a) can be obtained. .

これは、(b)のグラフに示すように、入力電圧値Vの変化量40dB(2桁)に対して出力電流値Iが20dB(1桁)となる。つまり、傾きが1:2(dB/dB)であり、上記制御によって開平回路を実現できていることがわかる。   As shown in the graph of (b), the output current value I is 20 dB (1 digit) with respect to the change amount 40 dB (2 digits) of the input voltage value V. That is, the slope is 1: 2 (dB / dB), and it can be seen that the square root circuit can be realized by the above control.

本発明による関数発生器は、スイッチアレイ1をマイクロマシン技術で製造するので、1チップで構成することができ、近年のマイクロマシン技術の向上によりチップサイズも小型化を図ることができる。例えば、スイッチ素子を近年のマイクロマシン技術で実現可能な0.05mm×0.05mmのサイズで構成すれば、1mm平方のチップ内におよそ400個のスイッチ素子を配置することができる。   In the function generator according to the present invention, the switch array 1 is manufactured by micromachine technology, so that the function generator can be constituted by one chip, and the chip size can be reduced by recent improvement of micromachine technology. For example, if the switch elements are configured to have a size of 0.05 mm × 0.05 mm that can be realized by recent micromachine technology, approximately 400 switch elements can be arranged in a 1 mm square chip.

また、このようなマイクロマシンスイッチ素子を数万個まで配列してなるスイッチアレイ1を構成すれば、16bit程度での変換精度も実現可能である。つまり、スイッチ素子数を増やせば増やす程より正確な関数発生器を実現することができる。   Further, if the switch array 1 is formed by arranging tens of thousands of such micromachine switch elements, conversion accuracy of about 16 bits can be realized. That is, as the number of switch elements is increased, a more accurate function generator can be realized.

さらに、マイクロマシンスイッチ素子は、従来のダイオードを使用する関数発生器のように使用可能な電圧範囲が限られず、個々のスイッチ素子がリニアな特性を有する。このため、数GHz以上のマイクロ波帯で動作させることも可能である。   Furthermore, the voltage range that can be used for the micromachine switch element is not limited as in a function generator using a conventional diode, and each switch element has a linear characteristic. For this reason, it is also possible to operate in a microwave band of several GHz or more.

なお、上述した説明では、入力電圧値Vの0.5乗の出力電流値Iを実現する関数発生器を例に挙げたが、スイッチアレイ1内のスイッチ素子のオンオフ制御によって決定される抵抗値を変えたり、スイッチ素子のオンオフ制御の組み合わせを変更することで、0.3乗、0.4乗、・・・、3乗、4乗、・・・、対数などの任意の関数を実現することができる。本発明では、基本的に変曲点が1つの関数であるならば任意の関数を実現することができる。   In the above description, the function generator that realizes the output current value I that is the 0.5th power of the input voltage value V is taken as an example, but the resistance value that is determined by the on / off control of the switch elements in the switch array 1 By changing the combination of switch elements and on / off control of switch elements, an arbitrary function such as 0.3th power, 0.4th power,..., Third power, fourth power,. be able to. In the present invention, any function can be realized as long as the inflection point is basically one function.

例えば、I=Vを満足する関数を実現する場合、直流電源12からの入力電圧値Vが大きくなるに従って各スイッチ素子SW1〜SWNが順番にオン状態になるように制御端子10への電圧入力を制御する。これにより、スイッチアレイ1では、port1−port2間の減衰値(抵抗値)が、最大値無限大から最小値R1//R2//・・・//RNまでステップ状に小さくなる。 For example, when a function satisfying I = V 2 is realized, voltage input to the control terminal 10 so that the switch elements SW1 to SWN are sequentially turned on as the input voltage value V from the DC power supply 12 increases. To control. Thereby, in the switch array 1, the attenuation value (resistance value) between port1 and port2 decreases in a stepped manner from the maximum value infinity to the minimum value R1 // R2 //.../ RN.

図6は、このように入力電圧値Vに応じてスイッチアレイ1で減衰値を決定した場合の入力電圧と出力電流の理論的な関係を示すグラフであり、(a)は入力電圧値と出力電流値の関係を示すグラフ、(b)は(a)の入力電圧値と出力電流値を対数目盛に変換したグラフである。入力電圧値Vに応じた減衰値(抵抗値)を決定することにより、(a)に示すような入力電圧値と出力電流値の関係を得ることができる。   FIG. 6 is a graph showing the theoretical relationship between the input voltage and the output current when the attenuation value is determined by the switch array 1 in accordance with the input voltage value V as described above, and (a) shows the input voltage value and the output. The graph which shows the relationship of an electric current value, (b) is the graph which converted the input voltage value and output electric current value of (a) into the logarithmic scale. By determining the attenuation value (resistance value) according to the input voltage value V, the relationship between the input voltage value and the output current value as shown in (a) can be obtained.

これは、(b)のグラフで示すように、入力電圧値Vの変化量20dB(1桁)に対して出力電流値Iが40dB(2桁)である。つまり、傾きが2:1(dB/dB)であり、上記制御によってダイオードの順方向特性と同じ2乗特性を実現できていることがわかる。   As shown in the graph of (b), the output current value I is 40 dB (2 digits) with respect to the change amount 20 dB (1 digit) of the input voltage value V. That is, the slope is 2: 1 (dB / dB), and it can be seen that the above-described control realizes the same square characteristic as the forward characteristic of the diode.

以上のように、この実施の形態1によれば、マイクロマシンスイッチ素子SW1〜SWNと減衰素子R1〜RNを直列に接続し、スイッチ素子SW1〜SWNのオンオフにより減衰素子R1〜RNの導通が制御される複数のユニットを並列に接続してなるスイッチアレイ1を備え、入力電圧値に応じてスイッチ素子R1〜RNをオンオフ制御して、スイッチアレイ1の減衰素子R1〜RNにより形成される抵抗値を、目的の関数に基づく入力電圧値と出力電流値との関係を与える抵抗値に設定し、この抵抗値と入力電圧値とから求まる電流値を出力するので、ダイオードのように使用電圧範囲が限定されないリニアな特性を有するマイクロマシンスイッチ素子SW1〜SWNを用いることから、マイクロマシン技術により小型化を期待できる上、数GHz以上のマイクロ波帯でも動作可能な関数発生器を提供することができる。   As described above, according to the first embodiment, the micromachine switch elements SW1 to SWN and the attenuation elements R1 to RN are connected in series, and the conduction of the attenuation elements R1 to RN is controlled by turning on and off the switch elements SW1 to SWN. The switch array 1 is formed by connecting a plurality of units connected in parallel, and the switch elements R1 to RN are on / off controlled in accordance with the input voltage value, and the resistance values formed by the attenuation elements R1 to RN of the switch array 1 are determined. Since the resistance value that gives the relationship between the input voltage value and the output current value based on the target function is set and the current value obtained from this resistance value and the input voltage value is output, the operating voltage range is limited like a diode Since micromachine switch elements SW1 to SWN having linear characteristics that are not used are used, miniaturization can be expected by micromachine technology. It can be a microwave band of several GHz or higher to provide an operable function generator.

この発明に係る関数発生器は、マイクロマシン技術により小型化を図ることができ、数GHz以上のマイクロ波帯で動作可能であることから、無線通信分野における携帯通信端末で扱われる高周波信号の信号変換処理を実行する関数発生器として適用可能である。   Since the function generator according to the present invention can be reduced in size by micromachine technology and can operate in a microwave band of several GHz or more, signal conversion of a high-frequency signal handled in a mobile communication terminal in the field of wireless communication It can be applied as a function generator that executes processing.

この発明による関数発生器に用いるマイクロマシンスイッチアレイを示す図である。It is a figure which shows the micromachine switch array used for the function generator by this invention. 図1に示したアレイを構成するマイクロマシンスイッチ素子を示す図である。It is a figure which shows the micromachine switch element which comprises the array shown in FIG. 図1に示したマイクロマシンスイッチアレイの回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the micromachine switch array shown in FIG. 1. この発明の実施の形態1による関数発生器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the function generator by Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1による関数発生器の入力電圧と出力電流の関係を示すグラフである。4 is a graph showing a relationship between an input voltage and an output current of the function generator according to the first embodiment. 実施の形態1による関数発生器の他の例における入力電圧と出力電流の関係を示すグラフである。6 is a graph showing a relationship between an input voltage and an output current in another example of the function generator according to the first embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 マイクロマシンスイッチアレイ(スイッチアレイ)、2,3 信号端子、4a,4b 信号接点、5,6 信号線、7 制御接点、8 制御端子、9 カンチレバー、10 制御端子、11 バッファアンプ、12 直流電源、13 出力部。   1 micromachine switch array (switch array), 2, 3 signal terminals, 4a, 4b signal contacts, 5, 6 signal lines, 7 control contacts, 8 control terminals, 9 cantilever, 10 control terminals, 11 buffer amplifier, 12 DC power supply, 13 Output unit.

Claims (1)

マイクロマシンスイッチ素子と減衰素子を直列に接続し、上記マイクロマシンスイッチ素子のオンオフにより上記減衰素子の導通が制御される複数のユニットを並列に接続してなるスイッチアレイを備え、
入力電圧値に応じて上記マイクロマシンスイッチ素子をオンオフ制御して、上記スイッチアレイの減衰素子により形成される抵抗値を、目的の関数に基づく入力電圧値と出力電流値との関係を与える抵抗値に設定し、この抵抗値と上記入力電圧値とから求まる電流値を出力する関数発生器。
A switch array comprising a micromachine switch element and an attenuation element connected in series, and a plurality of units in which conduction of the attenuation element is controlled by turning on and off the micromachine switch element is connected in parallel.
The micromachine switch element is controlled to be turned on / off according to the input voltage value, and the resistance value formed by the attenuation element of the switch array is changed to a resistance value that gives a relationship between the input voltage value and the output current value based on a target function. A function generator that sets and outputs a current value obtained from the resistance value and the input voltage value.
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