JP2522688Y2 - Trigger circuit - Google Patents
Trigger circuitInfo
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Description
【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は，サンプリングオシロスコープなどの高周波
機器に用いて好適なトリガ回路に関し，さらに詳しくは
高速化をはかったトリガー回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial application field> The present invention relates to a trigger circuit suitable for use in a high-frequency device such as a sampling oscilloscope, and more particularly, to a high-speed trigger circuit.
＜従来の技術＞ 第11図は従来から知られているトリガー回路を示すも
ので,1は共振体（例えばマイクロストリップライン）で
ある。２は共振体１に接続されたエザキダイオード,3,4
は共振体１とエザキダイオードに接続された負荷抵抗
R1,R2を有する入出力線である。<Prior Art> FIG. 11 shows a conventionally known trigger circuit, where 1 is a resonator (for example, a microstrip line). 2 is an Ezaki diode connected to the resonator 1, 3, 4
Is the load resistance connected to the resonator 1 and the Ezaki diode
This is an input / output line having R 1 and R 2 .
上記構成において共振体の入力端子10からバイアス電
流を印加しておき，信号入力端子11から高周波信号を入
力するとエザキダイオードはこの入力信号に同期して発
振しサンプリングトリガー動作を行う。In the above configuration, when a bias current is applied from the input terminal 10 of the resonator and a high-frequency signal is input from the signal input terminal 11, the Ezaki diode oscillates in synchronization with the input signal and performs a sampling trigger operation.
＜考案が解決しようとする課題＞ しかしながらエザキダイオードはp++n++ジャンクショ
ンを持つため，構造的に容量の低減をはかることができ
ず充電時定数が大きい。そのため動作時のダイオード容
量が大きくなり動作周波数は20GHz程度に制限されると
いう問題があった。<Problem to be solved by the invention> However, since the Ezaki diode has a p ++ n ++ junction, the capacity cannot be reduced structurally and the charging time constant is large. Therefore, there has been a problem that the diode capacitance during operation becomes large and the operation frequency is limited to about 20 GHz.
本考案は上記従来技術の問題を解決するために成され
たもので，高い周波数帯域でのトリガー動作を実現した
トリガ回路を提供することを目的とするものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to provide a trigger circuit that realizes a trigger operation in a high frequency band.
＜課題を解決するための手段＞ 上記従来技術の問題を解決する為の本考案の構成は，
一端がインダクティブな共振体を介してバイアス電圧源
に接続され，他端が接地された共鳴トンネリング効果を
有する負性抵抗素子と，前記共振体と負性抵抗素子の接
続点にそれぞれ入出力抵抗を介して接続された入力端子
および出力端子からなり，前記共鳴トンネリング効果を
有する負性抵抗素子を前記インダクティブな負荷で無安
定な状態にバイアスして発振させたことを特徴とするも
のである。<Means for Solving the Problems> The configuration of the present invention for solving the above-mentioned problems of the prior art is as follows.
One end is connected to a bias voltage source via an inductive resonator, and the other end is grounded. A negative resistance element having a resonance tunneling effect and an input / output resistance are respectively connected to a connection point between the resonator and the negative resistance element. The negative resistance element having the resonance tunneling effect, comprising an input terminal and an output terminal connected via the bias, is oscillated by being biased in an unstable state by the inductive load.
＜作用＞ 共鳴トンネリング効果を用いた負性抵抗素子（RTD…
共鳴トンネルダイオード,RHET…共鳴ホットエレクトロ
ントランジスタ,RBT…共鳴バイポーラトランジスタ）の
スイッチング速度は高速であり,200GHz以上で発振させ
ることも可能である。<Operation> A negative resistance element (RTD…
The switching speed of a resonant tunneling diode, RHET ... resonant hot electron transistor, RBT ... resonant bipolar transistor) is high, and it is possible to oscillate at 200 GHz or more.
＜実施例＞ 以下，図面に従い本考案を説明する。第１図は本考案
の一実施例を示す構成説明図である。図において，第11
図に示す従来例とはエザキダイオードの代りにRTD6を用
いた点のみが異なっている。<Example> Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a structural explanatory view showing an embodiment of the present invention. In the figure, the eleventh
The only difference from the conventional example shown in the figure is that RTD6 is used instead of the Ezaki diode.
ここで，本考案で使用するRTDについて第２図および
第３図（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。Here, the RTD used in the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3 (a) to (c).
第２図はRTDの動作概念図でありバイアス電圧と電流
密度の関係を示している。RTDは第３図に示すように２
つのポテンシャルバリア層とその層に挟まれたウェル
（量子井戸）からなる構造をしている。この層構造は一
次元井戸型ポテンシャルとなっており，ウェル層の部分
に量子力学的な離散的な準位が発生する。この両端に電
圧を印加していくと陰極側の電子エネルギーとウェル層
の準位が一致する時だけ電流が流れ，第２図に示すよう
な負性抵抗の性質を示す。FIG. 2 is a conceptual diagram of the operation of the RTD and shows the relationship between the bias voltage and the current density. RTD is 2 as shown in FIG.
It has a structure composed of two potential barrier layers and a well (quantum well) sandwiched between the layers. This layer structure has a one-dimensional well-type potential, and a quantum mechanical discrete level is generated in the well layer. When a voltage is applied to both ends, a current flows only when the electron energy on the cathode side and the level of the well layer coincide with each other, exhibiting the property of negative resistance as shown in FIG.
このRTDのスイッチング速度は極めて高速であり,200G
Hz以上で発振させることも可能である。なお,RTDの容量
はエザキダイオードの1/100程度にすることが可能であ
る。The switching speed of this RTD is extremely high, 200G
It is also possible to oscillate at Hz or higher. The capacity of the RTD can be reduced to about 1/100 of that of the Ezaki diode.
第４図は本考案で使用するRTDの断面と膜厚を示すも
ので共鳴層となる，，層は30Åの厚さのAlAs層で
41ÅのInGaAsが挟まれた歪み超格子となっており，この
ことが伝導体のバンド不連続を大きく，室温での熱によ
るもれ電流を小さく，ピーク・バレー比を大きくするこ
とに寄与している。Fig. 4 shows the cross section and film thickness of the RTD used in the present invention, which is a resonance layer. The layer is a 30 mm thick AlAs layer.
The strained superlattice sandwiched between 41 mm of InGaAs contributes to increasing the band discontinuity of the conductor, reducing the leakage current due to heat at room temperature, and increasing the peak-to-valley ratio. I have.
このRTDの概略製作工程は次の通りである。 The schematic manufacturing process of this RTD is as follows.
工程（ａ） 400μｍ程度の厚さのInp基板ｓにアンドープInAlAs
層を5000Å，不純物濃度１×1019程度のn+InGaAs層を
4000Å，不純物濃度１×1018のｎ−InGaAsを1000Å，
アンドープInGaAsを〜15Å，アンドープAlAs層を30
Å，アンドープInGaAs層を41Å，アンドープAlAs層
を〜30Å，アンドープInGaAsを〜15Å，不純物濃度
１×1018のn-InGaAs層を1000Å，不純物濃度１×1019
のn+InGaAs層を1500Åの厚さに順次積層する。なお各層
はMBE（分子線エピタキシャル装置）を用いて積層す
る。Step (a) Undoped InAlAs is applied to an Inp substrate s having a thickness of about 400 μm.
5000 nm layer, n + InGaAs layer with impurity concentration of about 1 × 10 19
4000Å, 1000Å of n-InGaAs with impurity concentration 1 × 10 18
Undoped InGaAs up to 15Å, undoped AlAs layer 30
Å, undoped InGaAs layer 41Å, undoped AlAs layer 〜30〜, undoped InGaAs 〜15Å, n - InGaAs layer with impurity concentration 1 × 10 18 Å1000Å, impurity concentration 1 × 10 19
Sequentially laminating the n + InGaAs layer to a thickness of 1500 Å. In addition, each layer is laminated using MBE (molecular beam epitaxy apparatus).
工程（ｂ） RTDの陽極面となるInGaAs層の上にWSi/Au/Tiの順に
成膜し，パターニング，エッチングを行いAuを露出させ
てRTDの陽極電極11を形成する。Step (b) On the InGaAs layer serving as the anode surface of the RTD, a film is formed in the order of WSi / Au / Ti, and patterning and etching are performed to expose Au to form an anode electrode 11 of the RTD.
工程（ｃ） 次にRTDの陽極電極部をマスクとしてクエン酸＋H2O2
液にてエッチングを行いInGaAs層を露出させ,WSi/Au/
Tiの順に成膜し，レジスト，パターニング，エッチング
を行いAuを露出させてRTDの陰極電極12を形成する。Step (c) Next, using the anode electrode part of the RTD as a mask, citric acid + H 2 O 2
Etching with the liquid to expose the InGaAs layer, and use WSi / Au /
A film is formed in the order of Ti, resist, patterning, and etching are performed to expose Au to form a cathode electrode 12 of the RTD.
第５図は上記RTDを用いてその性能を実験した実験回
路である。RTDをインダクティブな負荷で無安定な状態
にバイアスして発振させ，この発振に被測定波形を重畳
して同期させている。図において20はシンセサイザ,21
はサンプリングオシロスコープであり，シンセサイザか
らの高周波信号のうち一方はトリガー回路を経てサンプ
リングオシロスコープに入力し，他方は直接オシロスコ
ープに入力している。発振周波数は負荷のインダクタン
スで決まるのでトリガ素子に接続する回路に応じて選択
する。実験ではシンセサイザからの出力周波数を26GHz
としインダクタンスで決まる発振周波数を約200MHzとし
た。FIG. 5 is an experimental circuit in which the performance was tested using the above RTD. The RTD is biased in an unstable state with an inductive load to oscillate, and the measured waveform is superimposed and synchronized with this oscillation. In the figure, 20 is a synthesizer, 21
Is a sampling oscilloscope, one of high-frequency signals from the synthesizer is input to the sampling oscilloscope via a trigger circuit, and the other is directly input to the oscilloscope. Since the oscillation frequency is determined by the inductance of the load, it is selected according to the circuit connected to the trigger element. In the experiment, the output frequency from the synthesizer was 26 GHz
The oscillation frequency determined by the inductance was set to about 200 MHz.
第６図はRTDの自己発振波形と同期発振波形の概念図
を示すものである。第７図はトリガー動作波形を示すも
のでサンプリングオシロスコープのCRT上でトリガ出力
を静止させた時に入力波形も静止している状態を示す波
形写真である。FIG. 6 shows a conceptual diagram of a self-oscillation waveform and a synchronous oscillation waveform of the RTD. FIG. 7 is a waveform photograph showing a trigger operation waveform, showing a state where the input waveform is also stationary when the trigger output is stopped on the CRT of the sampling oscilloscope.
第８図，第９図はRHETとRBTのＩ−Ｖ特性を示すもの
で，これらの素子もRTDと同様な共鳴バリアを持つた
め，エミッタ／ベース特性に負性を持つ。従ってコレク
タ電流特性に負性抵抗成分を持つことになる。従ってベ
ース電位を変化させるとベース・エミッタ間で共鳴によ
るスイッチングが起こり，ベース電位の変化に従ってコ
レクタ電流がスイッチング動作を起こす。FIGS. 8 and 9 show the IV characteristics of RHET and RBT. Since these elements also have the same resonance barrier as the RTD, they have negative emitter / base characteristics. Therefore, the collector current characteristic has a negative resistance component. Therefore, when the base potential is changed, switching occurs due to resonance between the base and the emitter, and the collector current causes a switching operation according to the change in the base potential.
第10図は本考案のトリガー回路の他の実施例を示すも
ので，ここでは共鳴トンネリング効果を用いた負性抵抗
素子として上記RHETまたはRBT6aを用いている。即ち，
トランジスタのコレクタ側に共振体を接続してエミッタ
側を接地し，ベースに信号を入力するように構成してい
る。FIG. 10 shows another embodiment of the trigger circuit of the present invention, in which the above-mentioned RHET or RBT6a is used as a negative resistance element using the resonance tunneling effect. That is,
A resonator is connected to the collector of the transistor, the emitter is grounded, and a signal is input to the base.
上記構成によればRTDを用いた場合の欠点（入出力の
分離ができず入力側にノイズが入る）を除去することが
でき，先に説明したようにこれらの素子を用いたトリガ
ー動作は量子力学的スイッチング時間により決定させる
ため極めて高速に動作する。According to the above configuration, it is possible to eliminate the disadvantage of using an RTD (input / output cannot be separated and noise enters the input side), and as described above, the trigger operation using these elements requires quantum operation. It operates very fast because it is determined by the mechanical switching time.
＜考案の効果＞ 以上実施例とともに具体的に説明した様に本考案によ
れば，一端がインダクティブな共振体を介してバイアス
電圧源に接続され，他端が接地された共鳴トンネリング
効果を有する負性抵抗素子と，共振体と負性抵抗素子の
接続点にそれぞれ入出力抵抗を介して接続された入力端
子および出力端子とで構成され，共鳴トンネリング効果
を有する負性抵抗素子をインダクティブな負荷で無安定
な状態にバイアスして発振させるようにしたので，極め
て速いスイッチング時間を有効に利用した高周波トリガ
ー回路を実現することができる。<Effects of the Invention> As described above in detail with the embodiment, according to the present invention, one end is connected to a bias voltage source via an inductive resonator, and the other end is grounded, having a resonant tunneling effect. A negative resistance element having a resonant tunneling effect and an inductive load, comprising a negative resistance element, and an input terminal and an output terminal respectively connected to a connection point between the resonator and the negative resistance element via an input / output resistance. Oscillation is performed by biasing to an unstable state, so that it is possible to realize a high-frequency trigger circuit that effectively utilizes an extremely fast switching time.
第１図は本考案の一実施例を示す構成説明図，第２図は
RTDの動作概念図，第３図はポテンシャルバリア層とウ
ェルの構造を示す模式図，第４図は本考案で使用するRT
Dの断面と膜厚を示す図，第５図はRTDの性能を実験した
実験回路図，第６図はRTDの自己発振波形と同期発振波
形の概念図，第７図はトリガー動作波形を示す写真，第
８図はRHETのＩ−Ｖ特性を示す図，第９図はRBTのＩ−
Ｖ特性を示す図，第10図は他の実施例を示す構成説明
図，第11図は従来例を示す構成説明図である。 １…共振体,6…RTD,6a…RHETまたはRBT。FIG. 1 is an explanatory view showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG.
RTD operation conceptual diagram, Fig. 3 is a schematic diagram showing the structure of the potential barrier layer and the well, and Fig. 4 is the RT used in the present invention.
Diagram showing the cross section and film thickness of D, FIG. 5 is an experimental circuit diagram for testing the performance of the RTD, FIG. 6 is a conceptual diagram of the self-oscillation waveform and synchronous oscillation waveform of the RTD, and FIG. 7 shows the trigger operation waveform. Fig. 8 shows the IV characteristics of RHET. Fig. 9 shows the IV characteristics of RBT.
FIG. 10 is a diagram illustrating a V characteristic, FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of another embodiment, and FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a conventional example. 1 ... resonator, 6 ... RTD, 6a ... RHET or RBT.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 鎌田 浩実 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横 河電機株式会社内 (72)考案者 岡 貞治 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横 河電機株式会社内 (72)考案者 三浦 明 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横 河電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−200118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−280454（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−251662（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−265561（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−99256（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−81802（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−165120（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−284876（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−16733（ＪＰ，Ｕ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiromi Kamata 2-9-132 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Inside Yokogawa Electric Corporation (72) Inventor Sadaharu Oka 2-9-132 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Next to Inside Kawa Electric Co., Ltd. (72) Inventor Akira Miura 2-9-132 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Yokogawa Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-63-200118 (JP, A) JP-A-63- 280454 (JP, A) JP-A-1-251662 (JP, A) JP-A-1-265561 (JP, A) JP-A-1-99256 (JP, A) JP-A-62-181802 (JP, A) JP-A-3-165120 (JP, A) JP-A-3-284876 (JP, A) JP-A-3-16733 (JP, U)
Claims (3)
イアス電圧源に接続され，他端が接地された共鳴トンネ
リング効果を有する負性抵抗素子と，前記共振体と負性
抵抗素子の接続点にそれぞれ入出力抵抗を介して接続さ
れた入力端子および出力端子からなり，前記共鳴トンネ
リング効果を有する負性抵抗素子を前記インダクティブ
な負荷で無安定な状態にバイアスして発振させたことを
特徴とするトリガー回路。A negative resistance element having one end connected to a bias voltage source via an inductive resonator and the other end grounded and having a resonant tunneling effect, and a connection point between the resonator and the negative resistance element. The negative resistance element having the resonance tunneling effect, comprising an input terminal and an output terminal connected via input / output resistors, is biased in an unstable state by the inductive load and oscillated. Trigger circuit.
を特徴とする請求項１記載のトリガー回路。2. The trigger circuit according to claim 1, wherein an RTD is used as said negative resistance element.
用いたことを特徴とする請求項１記載のトリガー回路。3. The trigger circuit according to claim 1, wherein RHET or RBT is used as said negative resistance element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990046135U JP2522688Y2 (en) | 1989-10-31 | 1990-04-27 | Trigger circuit |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12729189 | 1989-10-31 | ||
| JP1-127291 | 1989-10-31 | ||
| JP1990046135U JP2522688Y2 (en) | 1989-10-31 | 1990-04-27 | Trigger circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0397230U JPH0397230U (en) | 1991-10-07 |
| JP2522688Y2 true JP2522688Y2 (en) | 1997-01-16 |
Family
ID=31890065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990046135U Expired - Fee Related JP2522688Y2 (en) | 1989-10-31 | 1990-04-27 | Trigger circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2522688Y2 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH061895B2 (en) * | 1987-02-17 | 1994-01-05 | 日本電気株式会社 | Light control circuit |
| JPS63280454A (en) * | 1987-05-12 | 1988-11-17 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
| JPH0831472B2 (en) * | 1988-03-30 | 1996-03-27 | 日本電気株式会社 | High-speed semiconductor device |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP1990046135U patent/JP2522688Y2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0397230U (en) | 1991-10-07 |
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