JP2024008506A - signal conversion circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、差動信号をシングルエンド信号に変換する信号変換回路に関する。 The present invention relates to a signal conversion circuit that converts a differential signal into a single-ended signal.
トランスを用いて、電力増幅器などが出力する差動信号をシングルエンド信号に変換する場合、1次巻線と2次巻線との間に存在する寄生容量の影響により、差動信号が入力される1次巻線の両端の入力インピーダンスに非対称性が生じる。 When using a transformer to convert a differential signal output from a power amplifier etc. into a single-ended signal, the differential signal may be input to the Asymmetry occurs in the input impedance at both ends of the primary winding.
関連する技術として、下記の特許文献1の第6図及びその説明には、シングルエンド信号を差動信号に変換する場合に、1次巻線と2次巻線との間の寄生容量により、1次巻線に非対称性が生じることが示されている。
As a related technique, in FIG. 6 of
特許文献1の第7図及びその説明には、上記の非対称性を解決するために、1次巻線のセンタータップを接地し、1次巻線の一端に信号を入力し、1次巻線の他端をフローティングにすることが、記載されている。
In FIG. 7 of
上記した通り、特許文献1には、寄生容量の影響を低減するトランスの構成技術が記載されている。しかしながら、特許文献1記載の技術では、寄生容量を含めてトランスを設計する必要がある。従って、特許文献1記載の技術では、インピーダンスの十分大きな変換比が得られないなど、設計の自由度が低下する問題があった。
As described above,
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、設計の自由度の低下を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to suppress a decrease in the degree of freedom of design.
本発明の一側面の信号変換回路は、差動信号を構成する第1信号及び第2信号をシングルエンドの第3信号に変換する信号変換回路であって、1次巻線の一端に第1信号が入力され、1次巻線の他端に第2信号が入力され、2次巻線の一端から第1信号と同じ極性の第3信号が出力され、2次巻線の他端が基準電位に電気的に接続されたトランスと、1次巻線の一端と基準電位との間に電気的に接続された第1コンデンサと、1次巻線の他端と2次巻線の一端との間に電気的に接続された負性容量と、を含む。 A signal conversion circuit according to one aspect of the present invention is a signal conversion circuit that converts a first signal and a second signal forming a differential signal into a single-ended third signal, and includes a first signal connected to one end of a primary winding. A signal is input, a second signal is input to the other end of the primary winding, a third signal with the same polarity as the first signal is output from one end of the secondary winding, and the other end of the secondary winding is the reference signal. a transformer electrically connected to a potential; a first capacitor electrically connected between one end of the primary winding and a reference potential; and the other end of the primary winding and one end of the secondary winding. and a negative capacitance electrically connected between the negative capacitor and the negative capacitor.
本発明によれば、設計の自由度の低下を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the degree of freedom in design.
以下に、本発明の信号変換回路の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。 Embodiments of the signal conversion circuit of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to this embodiment. It goes without saying that each embodiment is an example, and that parts of the configurations shown in different embodiments can be replaced or combined.
<本開示の原理及び比較例>
以下、本開示の原理について説明するが、本開示の原理の理解を容易にするために、比較例について先に説明する。
<Principle of the present disclosure and comparative examples>
The principle of the present disclosure will be described below, but in order to facilitate understanding of the principle of the present disclosure, a comparative example will be described first.
(比較例)
図1は、比較例の信号変換回路の構成を示す図である。
(Comparative example)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a signal conversion circuit of a comparative example.
信号変換回路201は、差動信号を構成する第1入力信号21及び第2入力信号22を、シングルエンドの出力信号23に変換する。
The
増幅器31は、トランジスタ41を含む。トランジスタ41は、第1極性の第1入力信号21を、コレクタ又はドレインから信号変換回路201の第1入力端子IN+に出力する。第1極性は、正極性が例示されるが、本開示はこれに限定されない。
増幅器32は、トランジスタ42を含む。トランジスタ42は、第2極性の第2入力信号22を、コレクタ又はドレインから信号変換回路201の第2入力端子IN-に出力する。第2極性は、負極性が例示されるが、本開示はこれに限定されない。
第1入力信号21と第2入力信号22とは、振幅の大きさが同じ、且つ、位相が逆である(位相が180度異なる)ものとする。
It is assumed that the
信号変換回路201は、トランス10を含む。トランス10は、第1巻線11と、第2巻線12と、を含む。第1巻線11と第2巻線12とは、電磁界的に結合されている。
第1巻線11の一端11aは、第1入力端子IN+に電気的に接続されている。第1巻線11の他端11bは、第2入力端子IN-に電気的に接続されている。
One
第1巻線11のセンタータップ11cは、直流電源51の高電位側端に電気的に接続されている。直流電源51の低電位側端は、基準電位に電気的に接続されている。基準電位は、接地電位が例示されるが、本開示はこれに限定されない。
The
直流電源51は、第1巻線11を介して、トランジスタ41及び42のコレクタ又はドレインにバイアス電圧を与えるが、本開示はこれに限定されない。トランジスタ41及び42のコレクタ又はドレインへは、第1巻線11を介するのではなく、チョークコイル(図示せず)を介してバイアス電圧が夫々与えられても良い。
Although the
第2巻線12の一端12aは、信号変換回路201の出力端子OUTに電気的に接続されている。第2巻線12の他端12bは、基準電位に電気的に接続されている。
One
出力端子OUTからは、シングルエンドの出力信号23が出力される。出力信号の極性は、第1極性である。出力信号23の振幅は、第1入力信号21及び第2入力信号22と比較して、相対的に大きい。
A single-
トランス10は、第1巻線11と第2巻線12とを巻き合わせて構成されている。そのため、第1巻線11の一端11aと第2巻線12の一端12aとの間には、寄生容量CP1が生ずる。第1巻線11の他端11bと第2巻線12の他端12bとの間には、寄生容量CP2が生ずる。
The
第2巻線12の一端12aと、他端12bとでは、電圧波形が異なる。そのため、第1入力端子IN+の側と、第2入力端子IN-の側とでは、動作の非対称性が現れる。
The voltage waveforms at one
即ち、第1入力端子IN+の側は、寄生容量CP1を介して、出力信号23の影響を受ける。一方、第2入力端子IN-の側は、寄生容量CP2が負荷として追加されるが、寄生容量CP2の接続先は基準電位であり、出力信号23の影響を受けない。
That is, the side of the first input terminal IN+ is influenced by the
これにより、第1入力端子IN+の入力インピーダンスと、第2入力端子IN-の入力インピーダンスと、が異なることになる。つまり、トランジスタ41の負荷インピーダンスと、トランジスタ42の負荷インピーダンスと、が異なることになる。
This causes the input impedance of the first input terminal IN+ to be different from the input impedance of the second input terminal IN-. In other words, the load impedance of
従って、第1入力信号21と第2入力信号22とは、振幅が異なったり、位相差が180°からずれたりしてしまう。或いは、第1入力信号21又は第2入力信号22の信号波形が乱れたりしてしまう。
Therefore, the
(本開示の原理)
図2は、本開示の信号変換回路の原理を示す図である。
(Principle of this disclosure)
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the signal conversion circuit of the present disclosure.
信号変換回路1は、信号変換回路201(図1参照)と比較して、容量Caと、負性容量-Cbと、を含む。ここで、Ca>0であり、-Cb<0である。なお、負性容量は、図1では容量の記号を用いて記載されているものの、便宜上容量として示しているだけであり、実際は容量素子から構成されるわけではない。例えば、後述のとおり、トランジスタを合成した回路や、二酸化ハフニウムといった材料を用いて構成される回路である。
Compared to the signal conversion circuit 201 (see FIG. 1), the
容量Caの一端は、増幅器31及び第1入力端子IN+に電気的に接続されている。容量Caの他端は、基準電位に電気的に接続されている。
One end of the capacitor Ca is electrically connected to the
負性容量-Cbの一端は、第2入力端子IN-及び第1巻線11の他端11bに電気的に接続されている。負性容量-Cbの他端は、第2巻線12の一端12a及び出力端子OUTに電気的に接続されている。
One end of the negative capacitance -Cb is electrically connected to the second input terminal IN- and the
ここで、第1入力信号21、第2入力信号22及び出力信号23の角周波数をωとし、第1入力信号21の電圧をV1とし、第2入力信号22の電圧を-V1とし、出力信号23の電圧をaV1とする。aは、正の数である。
Here, the angular frequency of the
寄生容量CP1の両端間の電圧は、V1(1-a)である。従って、寄生容量CP1に流れる電流I11は、次の式(1)で表される。
I11=V1(1-a)ωCP1 ・・・(1)
The voltage across the parasitic capacitance C P1 is V 1 (1-a). Therefore, the current I11 flowing through the parasitic capacitance C P1 is expressed by the following equation (1).
I 11 =V 1 (1-a)ωC P1 ...(1)
寄生容量CP2の両端間の電圧は、-V1である。従って、寄生容量CP2に流れる電流I22は、次の式(2)で表される。
I22=-V1ωCP2 ・・・(2)
The voltage across the parasitic capacitance C P2 is −V 1 . Therefore, the current I22 flowing through the parasitic capacitance CP2 is expressed by the following equation (2).
I 22 =-V 1 ωC P2 ...(2)
本開示は、非対称性を解消するために、次の2つの対策を行う。 The present disclosure takes the following two measures to eliminate asymmetry.
第1の対策として、容量Caの一端が、第1入力端子IN+に電気的に接続されている。容量Caの他端は、基準電位に電気的に接続されている。 As a first measure, one end of the capacitor Ca is electrically connected to the first input terminal IN+. The other end of the capacitor Ca is electrically connected to a reference potential.
容量Caの値は、寄生容量CP2の値とほぼ同じに設定(例えば、容量Caの値が、容量Cp2の値に比べて±30%以内の差分を有する場合も含む)する。 The value of the capacitance C a is set to be approximately the same as the value of the parasitic capacitance C P2 (for example, this also includes the case where the value of the capacitance C a has a difference within ±30% compared to the value of the capacitance C p2 ).
容量Caの両端間の電圧は、V1である。従って、容量Caに流れる電流I12は、次の式(3)で表される。
I12=V1ωCa
=V1ωCP2 ・・・(3)
The voltage across capacitance C a is V 1 . Therefore, the current I 12 flowing through the capacitor Ca is expressed by the following equation (3).
I 12 =V 1 ωC a
=V 1 ωC P2 ...(3)
式(2)及び式(3)を参照すると、電流I12は、電流I22と比べて極性が反転しており、電流I12と電流I22とは対称になる。 Referring to equations (2) and (3), the polarity of current I 12 is reversed compared to current I 22 , and current I 12 and current I 22 are symmetrical.
第2の対策として、負の静電容量を持つ負性容量-Cbが、第2入力端子IN-と出力端子OUTとの間に電気的に接続されている。 As a second measure, a negative capacitor -C b having a negative capacitance is electrically connected between the second input terminal IN- and the output terminal OUT.
容量-Cbの両端間の電圧は、-V1(1+a)ある。従って、容量-Cbに流れる電流I21は、次の式(4)で表される。
I21=V1(1+a)ωCb ・・・(4)
The voltage across the capacitor -C b is -V 1 (1+a). Therefore, the current I 21 flowing through the capacitor -C b is expressed by the following equation (4).
I 21 =V 1 (1+a)ωC b ...(4)
次の式(5)が成立するように、負性容量-Cbの値を設定する。
Cb=((a-1)/(a+1))CP1 ・・・(5)
The value of negative capacitance -C b is set so that the following equation (5) holds true.
C b = ((a-1)/(a+1)) C P1 ...(5)
式(5)を式(4)に代入すると、次の式(6)が得られる。
I21=V1(1+a)ωCb
=V1(1+a)ω((a-1)/(a+1))CP1
=V1(a-1)ωCP1
=-V1(1-a)ωCP1 ・・・(6)
By substituting equation (5) into equation (4), the following equation (6) is obtained.
I 21 =V 1 (1+a)ωC b
=V 1 (1+a)ω((a-1)/(a+1))C P1
=V 1 (a-1)ωC P1
=-V 1 (1-a)ωC P1 ...(6)
式(1)及び式(6)を参照すると、電流I21は、電流I11と比べて極性が反転しており、電流I21と電流I11とは対称になる。 Referring to equations (1) and (6), the polarity of current I 21 is reversed compared to current I 11 , and current I 21 and current I 11 are symmetrical.
上記のように、本開示は、容量Ca及び負性容量-Cbを追加することで、寄生容量CP1及び寄生容量CP2に起因する非対称性を解消することができる。これにより、本開示は、第1入力端子IN+及び第2入力端子IN-の入力インピーダンスの対称性を保つことができ、増幅器31及び増幅器32の負荷インピーダンスの対称性を保つことができる。
As described above, the present disclosure can eliminate the asymmetry caused by the parasitic capacitance C P1 and the parasitic capacitance C P2 by adding the capacitance C a and the negative capacitance −C b . As a result, the present disclosure can maintain the symmetry of the input impedances of the first input terminal IN+ and the second input terminal IN-, and can maintain the symmetry of the load impedances of the
<第1の実施の形態>
図3は、第1の実施の形態の信号変換回路の構成を示す図である。
<First embodiment>
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the signal conversion circuit according to the first embodiment.
信号変換回路1Aは、信号変換回路1(図2参照)と比較して、負性容量-Cbの一例として、インダクタLaを含む。
Compared to the signal conversion circuit 1 (see FIG. 2), the
信号変換回路1Aでは、負性容量-Cbを簡便に実現できるインダクタLaを用いて、非対称性の解消を実現した。
In the
負性容量-CbとインダクタLaとのインピーダンスを比較すると、次の式(7)の通りとなる。
jωLa=j/(ωCb) ・・・(7)
Comparing the impedances of negative capacitance -C b and inductor L a , the following equation (7) is obtained.
jωL a =j/(ωC b )...(7)
つまり、インダクタLaの値を次の式(8)のように設定すれば、各角周波数ωにおいて非対称性を解消できる。
La=1/(ω2Cb) ・・・(8)
That is, by setting the value of the inductor L a as shown in the following equation (8), the asymmetry can be eliminated at each angular frequency ω.
L a =1/(ω 2 C b )...(8)
信号変換回路1Aは、周波数依存性が存在するものの、負性容量-Cbを用いることなく、増幅器31及び増幅器32の負荷インピーダンスの非対称性を解消することができる。
Although the
<第2の実施の形態>
第2の実施の形態の構成要素のうち、第1の実施の形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
<Second embodiment>
Among the constituent elements of the second embodiment, the same constituent elements as those of the first embodiment are given the same reference numerals, and a description thereof will be omitted.
図4は、第2の実施の形態の信号変換回路の概略平面図である。 FIG. 4 is a schematic plan view of a signal conversion circuit according to the second embodiment.
第2の実施の形態は、信号変換回路1A(図3参照)を電力増幅器の出力整合回路へ適用した場合に、平面上に配置した具体例である。
The second embodiment is a specific example in which the
信号変換回路1Aは、基板61に形成されている。第1巻線11と第2巻線12とは、基板61の異なる層に形成されていることとするが、本開示はこれに限定されない。第1巻線11と第2巻線12とは、基板61の同じ層に形成されても良い。
The
第1巻線11の第1入力端子IN+及び第2入力端子IN-は、図4中の左側に形成されている。第1巻線11は、略円形状を有する。第1巻線11のセンタータップ11cは、第1巻線11の図4中の右端に位置する。センタータップ11cには、直流電源51からバイアス電圧が入力される。
The first input terminal IN+ and the second input terminal IN- of the first winding 11 are formed on the left side in FIG. The first winding 11 has a substantially circular shape. The
第2巻線12の出力端子OUTは、図4中の右側に形成されている。第2巻線12は、第1巻線11の内側を略1周した後、第1巻線11を跨いで、第1巻線の外側を略1周している。第2巻線12の他端は、基準電位に電気的に接続されている。 The output terminal OUT of the second winding 12 is formed on the right side in FIG. The second winding 12 makes approximately one circuit around the inside of the first winding 11, then straddles the first winding 11 and makes approximately one circuit around the outside of the first winding. The other end of the second winding 12 is electrically connected to a reference potential.
第1巻線11に流れる電流71及び第2巻線12に流れる電流72は、第1巻線11及び第2巻線12の磁界の向きが共通になる方向に、流れる。 A current 71 flowing through the first winding 11 and a current 72 flowing through the second winding 12 flow in a direction in which the directions of the magnetic fields of the first winding 11 and the second winding 12 are common.
出力整合回路では、負荷インピーダンスよりも出力インピーダンス(例えば、50Ω)の方が大きい場合が多い。従って、第2巻線12のインダクタンス値は、第1巻線11のインダクタンス値よりも大きい場合が多い。 In an output matching circuit, the output impedance (for example, 50Ω) is often larger than the load impedance. Therefore, the inductance value of the second winding 12 is often larger than the inductance value of the first winding 11.
容量Ca及びインダクタLaは、例えば、SMD(Surface Mount Device:表面実装部品)であることが例示されるが、本開示はこれに限定されない。 The capacitor C a and the inductor L a are, for example, SMDs (Surface Mount Devices), but the present disclosure is not limited thereto.
容量Caは、第1入力端子IN+の近傍に配置することが例示されるが、本開示はこれに限定されない。例えば、容量Caと第1入力端子IN+との間の距離は、他の構成要素と第1入力端子IN+との間の距離よりも、短くすることが例示される。 Although the capacitor C a is exemplified as being placed near the first input terminal IN+, the present disclosure is not limited thereto. For example, the distance between the capacitor C a and the first input terminal IN+ is exemplified as being shorter than the distance between the other components and the first input terminal IN+.
インダクタLaのインダクタンス値は、比較的大きな値となる場合が多い。例えば、信号の周波数を1.85GHz(ギガヘルツ)とし、第2巻線12と第1巻線11との巻線比を2:1とし、CP1=CP2=Ca=1.0pF(ピコファラド)とした場合、インダクタLaのインダクタンス値は、15.5nH(ナノヘンリー)となる。従って、インダクタLaは、直列接続されている配線62及び配線63のインダクタンス値も含めて、設計することができる。
The inductance value of the inductor La is often a relatively large value. For example, the signal frequency is 1.85 GHz (gigahertz), the turns ratio of the second winding 12 and the first winding 11 is 2:1, and C P1 = C P2 = C a = 1.0 pF (picofarad). ), the inductance value of the inductor La is 15.5 nH (nanoHenry). Therefore, the inductor L a can be designed including the inductance value of the
第2の実施の形態は、第1の実施の形態の信号変換回路1Aを基板61上に実現でき、物理的に回路を実現できる。
In the second embodiment, the
<第3の実施の形態>
第3の実施の形態の構成要素のうち、他の実施の形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
<Third embodiment>
Among the constituent elements of the third embodiment, the same constituent elements as those of the other embodiments are given the same reference numerals and the explanation thereof will be omitted.
図5は、第3の実施の形態の信号変換回路の構成を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a signal conversion circuit according to the third embodiment.
信号変換回路1Bは、信号変換回路1(図2参照)と比較して、負性容量-Cbの一例として、負性容量回路81を含む。負性容量回路81は、能動素子(トランジスタ)を用いて実現されたアクティブ負性容量回路である。
Compared to the signal conversion circuit 1 (see FIG. 2), the
負性容量回路81の第1端子81a及び第2端子81bは、後で説明するように、電源電位VCCに電気的に接続されており、直流レベルを有する。そこで、第2入力端子IN-と第1端子81aとの間に、DCカットコンデンサCDCが設けられている。なお必要に応じて出力側にもDCカットコンデンサCDC2を追加しても良い。
The
図6は、第3の実施の形態の信号変換回路の負性容量回路の構成を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the negative capacitance circuit of the signal conversion circuit according to the third embodiment.
負性容量回路81は、抵抗91及び抵抗92と、トランジスタ93及びトランジスタ94と、コンデンサ95と、定電流源96及び定電流源97と、を含む。
トランジスタ93及びトランジスタ94はバイポーラトランジスタとするが、本開示はこれに限定されない。トランジスタ93及びトランジスタ94は、FET(Field Effect Transistor)であっても良い。トランジスタ93及びトランジスタ94がFETの場合、ソースがエミッタに相当し、ゲートがベースに相当し、ドレインがコレクタに相当する。
Although
抵抗91の抵抗値と抵抗92の抵抗値とは同じとするが、本開示はこれに限定されない。トランジスタ93の電気的特性とトランジスタ94の電気的特性とは同じとするが、本開示はこれに限定されない。定電流源96の電流値と定電流源97の電流値とは同じとするが、本開示はこれに限定されない。
Although the resistance value of the
抵抗91及び抵抗92の抵抗値は、電源電位VCCやトランジスタ93及びトランジスタ94の電気的特性などに基づいて、設定される。
The resistance values of the
抵抗91の一端は、電源電位VCCに電気的に接続されている。抵抗91の他端は、第1端子81a、トランジスタ93のコレクタ、及び、トランジスタ94のベースに、電気的に接続されている。
One end of
抵抗92の一端は、電源電位VCCに電気的に接続されている。抵抗92の他端は、第2端子81b、トランジスタ94のコレクタ、及び、トランジスタ93のベースに、電気的に接続されている。
One end of
トランジスタ93のベースは、第2端子81bに電気的に接続されている。トランジスタ94のベースは、第1端子81aに電気的に接続されている。
The base of the
コンデンサ95の一端は、トランジスタ93のエミッタに電気的に接続されている。コンデンサ95の他端は、トランジスタ94のエミッタに電気的に接続されている。
One end of
定電流源96は、トランジスタ93のエミッタと基準電位との間に電気的に接続されている。
Constant
定電流源97は、トランジスタ94のエミッタと基準電位との間に電気的に接続されている。
Constant
第1端子81aの直流レベルは、電源電位VCCから抵抗91の電圧降下分を引いたレベルとなる。同様に、第2端子81bの直流レベルは、電源電位VCCから抵抗92の電圧降下分を引いたレベルとなる。
The DC level of the
トランジスタ93は、直流的には、コレクタバイアス電圧及びベースバイアス電圧が与えられ、コレクタ電流I31及びエミッタ電流I32が流れる。同様に、トランジスタ94は、直流的には、コレクタバイアス電圧及びベースバイアス電圧が与えられ、コレクタ電流I41及びエミッタ電流I42が流れる。
In terms of direct current, the
第1端子81aの電圧が交流的に下降し且つ第2端子81bの電圧が交流的に上昇する場合の負性容量回路81の動作について説明する。
The operation of the
トランジスタ93は、ベース電圧が上昇するので、コレクタ電流I31及びエミッタ電流I32が増加する。一方、トランジスタ94は、ベース電圧が下降するので、コレクタ電流I41及びエミッタ電流I42が減少する。
Since the base voltage of the
エミッタ電流I32の増加分は、コンデンサ95を介して、定電流源97に流れる。
An increased amount of emitter current I 32 flows through
第1端子81aから交流的に流入する電流は、コレクタ電流I31が増加するので、増加する。第2端子81bから交流的に流入する電流は、コレクタ電流I41が減少するので、減少する。
The current flowing in alternating current from the
第1端子81aの電圧が交流的に上昇し且つ第2端子81bの電圧が交流的に下降する場合の負性容量回路81の動作は、上記と逆になる。
When the voltage at the
インダクタLaを負性容量の代わりに用いた場合、ある角周波数ωcでのみωcLa=1/(ωcCb)が成立する。これに比較してトランジスタ93及びトランジスタ94を用いると、広帯域に動作可能である。従って、負性容量回路81は、インダクタLaと比較して、広帯域な負性容量を実現できる。
When an inductor L a is used instead of a negative capacitance, ω c L a =1/(ω c C b ) holds only at a certain angular frequency ω c . In comparison, using the
これにより、信号変換回路1Bは、信号変換回路1及び信号変換回路1Aと比較して、広帯域に非対称性を解消することができる。
Thereby, the
<第4の実施の形態>
第4の実施の形態の構成要素のうち、他の実施の形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Among the constituent elements of the fourth embodiment, the same constituent elements as those of the other embodiments are given the same reference numerals and the explanation thereof will be omitted.
図7は、第4の実施の形態の負性容量回路の構成を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a negative capacitance circuit according to the fourth embodiment.
負性容量回路81Aは、負性容量回路81(図6参照)と比較して、抵抗91及び抵抗92に代えて、トランジスタ98及びトランジスタ99を含む。
The
トランジスタ98及びトランジスタ99はバイポーラトランジスタとするが、本開示はこれに限定されない。トランジスタ98及びトランジスタ99は、FETであっても良い。
Although
トランジスタ98の電気的特性とトランジスタ99の電気的特性とは同じとするが、本開示はこれに限定されない。
Although the electrical characteristics of
トランジスタ98のコレクタは、電源電位VCCに電気的に接続されている。トランジスタ98のベースは、第2端子81bに電気的に接続されている。トランジスタ98のエミッタは、トランジスタ93のベースに電気的に接続されている。つまり、トランジスタ98は、エミッタフォロワ接続されている。
A collector of
トランジスタ99のコレクタは、電源電位VCCに電気的に接続されている。トランジスタ99のベースは、第1端子81aに電気的に接続されている。トランジスタ99のエミッタは、トランジスタ94のベースに電気的に接続されている。つまり、トランジスタ99は、エミッタフォロワ接続されている。
A collector of
負性容量回路81Aは、負性容量回路81と比較して、エミッタフォロワ接続されたトランジスタ98及びトランジスタ99を含むことにより、第1端子81a及び第2端子81bに入力される電圧の許容最大電圧振幅を大きくすることができる。なお、ここでは図6に記載していた抵抗91及び92を省略して記載している。第1端子81a及び第2端子81bに適切な直流バイアスが印加されれば、抵抗91及び92は省略できる。
Compared to the
<第5の実施の形態>
第5の実施の形態の構成要素のうち、他の実施の形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
<Fifth embodiment>
Among the constituent elements of the fifth embodiment, the same constituent elements as those of the other embodiments are given the same reference numerals and the explanation thereof will be omitted.
図8は、第5の実施の形態の負性容量回路の構成を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a negative capacitance circuit according to the fifth embodiment.
負性容量回路81Bは、負性容量回路81(図6参照)と比較して、抵抗91及び抵抗92並びにトランジスタ93及びトランジスタ94に代えて、トランジスタ101及びトランジスタ102を含む。トランジスタ101及びトランジスタ102は、FETである。
トランジスタ101の電気的特性とトランジスタ102の電気的特性とは同じとするが、本開示はこれに限定されない。
Although the electrical characteristics of the
トランジスタ101のドレインは、第1端子81aに電気的に接続されている。トランジスタ101のゲートは、第2端子81bに電気的に接続されている。トランジスタ101のソースは、コンデンサ95の一端及び定電流源96に電気的に接続されている。
The drain of the
トランジスタ102のドレインは、第2端子81bに電気的に接続されている。トランジスタ102のゲートは、第1端子81aに電気的に接続されている。トランジスタ102のソースは、コンデンサ95の他端及び定電流源97に電気的に接続されている。
The drain of the
このように、負性容量回路81Bは、能動素子としてFETを利用して実現することができる。なお、ここでは図6に記載していた抵抗91及び92を省略して記載している。第1端子81a及び第2端子81bに適切な直流バイアスが印加されれば、抵抗91及び92は省略できる。
In this way, the
<付記>
第3から第5の実施の形態では、能動素子(トランジスタ)を使用して負性容量回路を実現したが、本開示はこれに限定されない。負性容量回路は、HfO2(二酸化ハフニウム)などの負性容量特性を有する材料を用いて実現することも可能である。
<Additional notes>
In the third to fifth embodiments, active elements (transistors) are used to realize negative capacitance circuits, but the present disclosure is not limited thereto. A negative capacitance circuit can also be realized using a material having negative capacitance characteristics, such as HfO 2 (hafnium dioxide).
<本開示の構成例>
本開示は、下記の構成をとることもできる。
<Configuration example of the present disclosure>
The present disclosure can also have the following configuration.
(1)
差動信号を構成する第1信号及び第2信号をシングルエンドの第3信号に変換する信号変換回路であって、
1次巻線の一端に第1信号が入力され、1次巻線の他端に第2信号が入力され、2次巻線の一端から第1信号と同じ極性の第3信号が出力され、2次巻線の他端が基準電位に電気的に接続されたトランスと、
1次巻線の一端と基準電位との間に電気的に接続された第1コンデンサと、
1次巻線の他端と2次巻線の一端との間に電気的に接続された負性容量と、
を含む、
信号変換回路。
(1)
A signal conversion circuit that converts a first signal and a second signal forming a differential signal into a single-ended third signal,
A first signal is input to one end of the primary winding, a second signal is input to the other end of the primary winding, and a third signal having the same polarity as the first signal is output from one end of the secondary winding. a transformer in which the other end of the secondary winding is electrically connected to a reference potential;
a first capacitor electrically connected between one end of the primary winding and a reference potential;
a negative capacitor electrically connected between the other end of the primary winding and one end of the secondary winding;
including,
Signal conversion circuit.
(2)
上記(1)に記載の信号変換回路であって、
負性容量は、インダクタである、
信号変換回路。
(2)
The signal conversion circuit according to (1) above,
Negative capacitance is an inductor,
Signal conversion circuit.
(3)
上記(1)に記載の信号変換回路であって、
負性容量は、
能動素子を含むアクティブ負性容量回路である、
信号変換回路。
(3)
The signal conversion circuit according to (1) above,
The negative capacity is
An active negative capacitance circuit including an active element,
Signal conversion circuit.
(4)
上記(3)に記載の信号変換回路であって、
アクティブ負性容量回路は、
コレクタ又はドレインが、第1端子に電気的に接続され、ベース又はゲートが第2端子に電気的に接続された第1トランジスタと、
コレクタ又はドレインが、第2端子に電気的に接続され、ベース又はゲートが第1端子に電気的に接続された第2トランジスタと、
第1トランジスタのエミッタ又はソースに電気的に接続された第1定電流源と、
第2トランジスタのエミッタ又はソースに電気的に接続された第2定電流源と、
第1トランジスタのエミッタ又はソースと、第2トランジスタのエミッタ又はソースと、の間に電気的に接続された第2コンデンサと、
を含む、
信号変換回路。
(4)
The signal conversion circuit according to (3) above,
Active negative capacitance circuit is
a first transistor whose collector or drain is electrically connected to a first terminal and whose base or gate is electrically connected to a second terminal;
a second transistor whose collector or drain is electrically connected to the second terminal and whose base or gate is electrically connected to the first terminal;
a first constant current source electrically connected to the emitter or source of the first transistor;
a second constant current source electrically connected to the emitter or source of the second transistor;
a second capacitor electrically connected between the emitter or source of the first transistor and the emitter or source of the second transistor;
including,
Signal conversion circuit.
(5)
上記(4)に記載の信号変換回路であって、
アクティブ負性容量回路は、
エミッタ又はソースが第1トランジスタのベース又はゲートに電気的に接続され、ベース又はゲートが第2端子に電気的に接続され、コレクタ又はドレインが電源電位に電気的に接続された第3トランジスタと、
エミッタ又はソースが第2トランジスタのベース又はゲートに電気的に接続され、ベース又はゲートが第1端子に電気的に接続され、コレクタ又はドレインが電源電位に電気的に接続された第4トランジスタと、
を更に含む、
信号変換回路。
(5)
The signal conversion circuit according to (4) above,
Active negative capacitance circuit is
a third transistor whose emitter or source is electrically connected to the base or gate of the first transistor, whose base or gate is electrically connected to the second terminal, and whose collector or drain is electrically connected to the power supply potential;
a fourth transistor whose emitter or source is electrically connected to the base or gate of the second transistor, whose base or gate is electrically connected to the first terminal, and whose collector or drain is electrically connected to the power supply potential;
further including;
Signal conversion circuit.
なお、上記した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。 Note that the above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to be interpreted as limiting the present invention. The present invention may be modified/improved without departing from its spirit, and the present invention also includes equivalents thereof.
1、201 信号変換回路
10 トランス
11 第1巻線
12 第2巻線
31、32 増幅器
41、42、93、94、98、99、101、102 トランジスタ
51 直流電源
61 基板
81 負性容量回路
91、92 抵抗
95 コンデンサ
96、97 定電流源
CP1、CP2 寄生容量
Ca 容量
-Cb 負性容量
La インダクタ
1, 201
Claims (5)
1次巻線の一端に前記第1信号が入力され、前記1次巻線の他端に前記第2信号が入力され、2次巻線の一端から前記第1信号と同じ極性の前記第3信号が出力され、前記2次巻線の他端が基準電位に電気的に接続されたトランスと、
前記1次巻線の一端と基準電位との間に電気的に接続された第1コンデンサと、
前記1次巻線の他端と前記2次巻線の一端との間に電気的に接続された負性容量と、
を含む、
信号変換回路。 A signal conversion circuit that converts a first signal and a second signal forming a differential signal into a single-ended third signal,
The first signal is input to one end of the primary winding, the second signal is input to the other end of the primary winding, and the third signal of the same polarity as the first signal is input from one end of the secondary winding. a transformer to which a signal is output and the other end of the secondary winding is electrically connected to a reference potential;
a first capacitor electrically connected between one end of the primary winding and a reference potential;
a negative capacitor electrically connected between the other end of the primary winding and one end of the secondary winding;
including,
Signal conversion circuit.
前記負性容量は、インダクタである、
信号変換回路。 The signal conversion circuit according to claim 1,
the negative capacitance is an inductor;
Signal conversion circuit.
前記負性容量は、
能動素子を含むアクティブ負性容量回路である、
信号変換回路。 The signal conversion circuit according to claim 1,
The negative capacitance is
An active negative capacitance circuit including an active element,
Signal conversion circuit.
前記アクティブ負性容量回路は、
コレクタ又はドレインが、第1端子に電気的に接続され、ベース又はゲートが第2端子に電気的に接続された第1トランジスタと、
コレクタ又はドレインが、前記第2端子に電気的に接続され、ベース又はゲートが前記第1端子に電気的に接続された第2トランジスタと、
前記第1トランジスタのエミッタ又はソースに電気的に接続された第1定電流源と、
前記第2トランジスタのエミッタ又はソースに電気的に接続された第2定電流源と、
前記第1トランジスタのエミッタ又はソースと、前記第2トランジスタのエミッタ又はソースと、の間に電気的に接続された第2コンデンサと、
を含む、
信号変換回路。 The signal conversion circuit according to claim 3,
The active negative capacitance circuit is
a first transistor whose collector or drain is electrically connected to a first terminal and whose base or gate is electrically connected to a second terminal;
a second transistor whose collector or drain is electrically connected to the second terminal and whose base or gate is electrically connected to the first terminal;
a first constant current source electrically connected to the emitter or source of the first transistor;
a second constant current source electrically connected to the emitter or source of the second transistor;
a second capacitor electrically connected between the emitter or source of the first transistor and the emitter or source of the second transistor;
including,
Signal conversion circuit.
前記アクティブ負性容量回路は、
エミッタ又はソースが前記第1トランジスタのベース又はゲートに電気的に接続され、ベース又はゲートが前記第2端子に電気的に接続され、コレクタ又はドレインが電源電位に電気的に接続された第3トランジスタと、
エミッタ又はソースが前記第2トランジスタのベース又はゲートに電気的に接続され、ベース又はゲートが前記第1端子に電気的に接続され、コレクタ又はドレインが電源電位に電気的に接続された第4トランジスタと、
を更に含む、
信号変換回路。 The signal conversion circuit according to claim 4,
The active negative capacitance circuit is
A third transistor whose emitter or source is electrically connected to the base or gate of the first transistor, whose base or gate is electrically connected to the second terminal, and whose collector or drain is electrically connected to the power supply potential. and,
A fourth transistor whose emitter or source is electrically connected to the base or gate of the second transistor, whose base or gate is electrically connected to the first terminal, and whose collector or drain is electrically connected to the power supply potential. and,
further including;
Signal conversion circuit.
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