JP5471574B2 - Electronic circuit - Google Patents

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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

本発明は、電子回路に関し、特に、発振回路を有する電子回路に関する。   The present invention relates to an electronic circuit, and more particularly to an electronic circuit having an oscillation circuit.

発振回路は、トランジスタ等の能動素子に正帰還をかけることにより、負性抵抗回路を形成することにより実現される。例えば、特許文献1には、ソースからゲートに正帰還をかけるカレントリユース型の負性抵抗回路が記載されている。   The oscillation circuit is realized by forming a negative resistance circuit by applying positive feedback to an active element such as a transistor. For example, Patent Document 1 describes a current reuse type negative resistance circuit that applies positive feedback from a source to a gate.

特開2008−035083号公報JP 2008-035083 A

例えば能動素子として用いるトランジスタの遮断周波数ftに比べ相対的に高い発振周波数を得ようとしても、所望の周波数において十分な負性抵抗回路の反射特性が得られない場合がある。このため、発振が不安定になる場合がある。   For example, even if an attempt is made to obtain an oscillation frequency relatively higher than the cutoff frequency ft of a transistor used as an active element, sufficient reflection characteristics of the negative resistance circuit may not be obtained at a desired frequency. For this reason, oscillation may become unstable.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、負性抵抗回路において反射特性を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to improve reflection characteristics in a negative resistance circuit.

本発明は、制御端子、第1端子および第2端子を有する第1トランジスタと、前記第1トランジスタの前記第2端子に接続された制御端子、第1端子およびDC電源が接続される第2端子を有する第2トランジスタと、前記第1トランジスタの前記第1端子と前記第2トランジスタの前記第1端子との信号を前記第1トランジスタの制御端子に共通に帰還させる正帰還回路と、前記第2トランジスタの前記第1端子と前記正帰還回路との間に接続された第1キャパシタと、前記第1トランジスタの前記第2端子と前記第2トランジスタの前記制御端子との間の第1ノードと、前記第2トランジスタの前記第1端子と前記第1キャパシタとの間の第2ノードと、をDC的に接続する経路と、を具備することを特徴とする電子回路である。本発明によれば、複数段のトランジスタを共通に正帰還できるため負性抵抗回路の反射特性を向上させることができる。   The present invention provides a first transistor having a control terminal, a first terminal, and a second terminal, a control terminal connected to the second terminal of the first transistor, a first terminal, and a second terminal to which a DC power source is connected. A positive feedback circuit that commonly feeds back a signal from the first terminal of the first transistor and the first terminal of the second transistor to a control terminal of the first transistor; A first capacitor connected between the first terminal of the transistor and the positive feedback circuit; a first node between the second terminal of the first transistor and the control terminal of the second transistor; An electronic circuit comprising: a path connecting the second node between the first terminal of the second transistor and the first capacitor in a DC manner. According to the present invention, since a plurality of stages of transistors can be positively fed back in common, the reflection characteristic of the negative resistance circuit can be improved.

上記構成において、前記第1ノードと前記第2ノードとの間に設けられた分布定数線路を具備する構成とすることができる。この構成によれば、負性抵抗回路の反射特性をより向上させることができる。   In the above configuration, a distributed constant line provided between the first node and the second node may be provided. According to this configuration, the reflection characteristic of the negative resistance circuit can be further improved.

上記構成において、前記分布定数線路は容量性である構成とすることができる。この構成によれば、負性抵抗回路の反射特性をより向上させることができる。   In the above configuration, the distributed constant line may be configured to be capacitive. According to this configuration, the reflection characteristic of the negative resistance circuit can be further improved.

上記構成において、前記第1ノードと前記第2ノードとの間に前記分布定数線路に直列に接続されたスパイラルインダクタを具備する構成とすることができる。この構成によれば、分布定数線路の線路長を短くし、小型化が可能となる。   The said structure WHEREIN: It can be set as the structure which comprises the spiral inductor connected in series with the said distributed constant line between the said 1st node and the said 2nd node. According to this configuration, it is possible to reduce the line length of the distributed constant line and reduce the size.

上記構成において、前記第1ノードと前記第2ノードとの間に設けられた第1抵抗を具備する構成とすることができる。   The said structure WHEREIN: It can be set as the structure which comprises the 1st resistance provided between the said 1st node and the said 2nd node.

上記構成において、前記帰還回路は、インダクタンス素子を含む構成とすることができる。   In the above configuration, the feedback circuit may include an inductance element.

上記構成において、前記帰還回路は、前記インダクタンス素子と直列に接続された第2抵抗と、前記第2抵抗に並列に接続された第2キャパシタとを有する構成とすることができる。この構成によれば、第2抵抗による損失を抑制することができる。   In the above configuration, the feedback circuit may include a second resistor connected in series with the inductance element and a second capacitor connected in parallel with the second resistor. According to this configuration, it is possible to suppress loss due to the second resistance.

本発明によれば、複数段のトランジスタを共通に正帰還できるため負性抵抗回路の反射特性を向上させることができる。 According to the present invention, since a plurality of stages of transistors can be positively fed back in common, the reflection characteristic of the negative resistance circuit can be improved.

図1は、比較例に係る電子回路の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an electronic circuit according to a comparative example. 図2は、実施例1に係る電子回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the electronic circuit according to the first embodiment. 図3は、実施例2に係る電子回路の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of an electronic circuit according to the second embodiment. 図4は、実施例3に係る電子回路の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of an electronic circuit according to the third embodiment. 図5は、実施例4に係る電子回路の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of an electronic circuit according to the fourth embodiment. 図6は、シミュレーションに用いたトランジスタのS21およびゲインGamaxを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the transistor S21 and the gain Gamax used in the simulation. 図7は、周波数に対する反射特性S11のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a simulation result of the reflection characteristic S11 with respect to the frequency. 図8は、実施例5に係る電子回路の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of an electronic circuit according to the fifth embodiment. 図9は、周波数に対する反射特性S11のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a simulation result of the reflection characteristic S11 with respect to the frequency. 図10は、実施例6に係る電子回路の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of an electronic circuit in accordance with the sixth embodiment. 図11は、周波数に対する反射特性S11のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a simulation result of the reflection characteristic S11 with respect to the frequency. 図12は、実施例7に係る電子回路の回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram of an electronic circuit according to the seventh embodiment. 図13は、周波数に対する反射特性S11のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a simulation result of the reflection characteristic S11 with respect to the frequency.

まず、比較例について説明する。図1は、比較例に係る電子回路の回路図である。図1にように、比較例に係る電子回路100aは、負性抵抗回路90と共振回路92を有している。図1の入力端子INから右側の回路が負性抵抗回路90であり、左側の回路が共振回路92である。負性抵抗回路90は発振信号を出力し、共振回路92は、負性抵抗回路90の発振周波数を共振周波数に固定させる。共振回路92としては、例えば、共振用の分布定数線路LCが用いられる。   First, a comparative example will be described. FIG. 1 is a circuit diagram of an electronic circuit according to a comparative example. As shown in FIG. 1, the electronic circuit 100 a according to the comparative example includes a negative resistance circuit 90 and a resonance circuit 92. The circuit on the right side from the input terminal IN in FIG. 1 is the negative resistance circuit 90, and the circuit on the left side is the resonance circuit 92. The negative resistance circuit 90 outputs an oscillation signal, and the resonance circuit 92 fixes the oscillation frequency of the negative resistance circuit 90 to the resonance frequency. As the resonance circuit 92, for example, a resonance distributed constant line LC is used.

負性抵抗回路90は、主に、トランジスタQおよび正帰還回路20を有している。トランジスタQは、例えばバイポーラトランジスタである。トランジスタQのベースは整合用の分布定数線路L21を介し共振用の分布定数線路LCに接続されている。また、トランジスタQのベースには、電源Vcc2からローパスフィルタであるインダクタL12およびキャパシタC12を介しDC(Direct Current)電圧が供給される。抵抗R21およびR22は電圧供給用の抵抗である。   The negative resistance circuit 90 mainly includes a transistor Q and a positive feedback circuit 20. The transistor Q is, for example, a bipolar transistor. The base of the transistor Q is connected to a resonant distributed constant line LC via a matching distributed constant line L21. Further, a DC (Direct Current) voltage is supplied to the base of the transistor Q from the power supply Vcc2 through an inductor L12 and a capacitor C12 which are low-pass filters. Resistors R21 and R22 are resistors for voltage supply.

トランジスタQのエミッタは、正帰還回路20を介し接地される。正帰還回路20は例えばキャパシタC20である。また、トランジスタQのエミッタは、キャパシタC20とは並列に抵抗R20およびスパイラルインダクタL20を直列に介し接地される。抵抗R20およびスパイラルインダクタL20は、エミッタをDC的に接地させる。   The emitter of the transistor Q is grounded via the positive feedback circuit 20. The positive feedback circuit 20 is, for example, a capacitor C20. The emitter of the transistor Q is grounded in parallel with the capacitor C20 via a resistor R20 and a spiral inductor L20 in series. The resistor R20 and the spiral inductor L20 ground the emitter in a DC manner.

トランジスタQのコレクタには、電源Vcc1からローパスフィルタであるインダクタL11およびキャパシタC11を介し電源が供給される。また、コレクタと出力端子OUTとの間には、整合用分布定数線路L22およびDCカット用キャパシタC21が接続される。   Power is supplied to the collector of the transistor Q from the power supply Vcc1 through an inductor L11 and a capacitor C11 that are low-pass filters. Further, a matching distributed constant line L22 and a DC cut capacitor C21 are connected between the collector and the output terminal OUT.

例えば、トランジスタQとして、遮断周波数ftが35GHzのInGaP系のHBT(Heterojunction Bipolar Transistor)を用いた場合、入力端子INから負性抵抗回路90をみた反射特性S11が高周波数で低くなってしまう。例えば、反射特性S11を向上させるため整合状態を調整しても、発振周波数38GHzではS11は3dB程度にしかならない。38GHzの発振信号を逓倍し、76GHz帯に用いる場合、例えば−40℃〜125℃で安定して発振状態を保つためには、負性抵抗回路90のS11は6dB以上あることが好ましい。このように、遮断周波数ftが比較的低いトランジスタを用い、比較的高い発振周波数の発振信号を生成する場合、反射特性が低く安定した発振状態が得られないという課題がある。   For example, when an InGaP HBT (Heterojunction Bipolar Transistor) having a cutoff frequency ft of 35 GHz is used as the transistor Q, the reflection characteristic S11 viewed from the input terminal IN through the negative resistance circuit 90 becomes low at a high frequency. For example, even if the matching state is adjusted to improve the reflection characteristic S11, S11 is only about 3 dB at the oscillation frequency of 38 GHz. When the 38 GHz oscillation signal is multiplied and used in the 76 GHz band, for example, in order to stably maintain an oscillation state at −40 ° C. to 125 ° C., S11 of the negative resistance circuit 90 is preferably 6 dB or more. As described above, when a transistor having a relatively low cutoff frequency ft is used to generate an oscillation signal having a relatively high oscillation frequency, there is a problem that a stable oscillation state with low reflection characteristics cannot be obtained.

以下に上記課題を解決する実施例について説明する。   An embodiment that solves the above problems will be described below.

実施例1は、トランジスタとしてバイポーラトランジスタを用いた例である。図2は、実施例1に係る電子回路の回路図である。図2のように、実施例1の電子回路100の負性抵抗回路90は、第1トランジスタQ1および第2トランジスタQ2を備えている。第1トランジスタQ1のベース(制御端子)は整合用の分布定数線路L5を介し共振回路92に接続されている。第1トランジスタQ1のエミッタ(第1端子)は、ノードN3に接続されている。ノードN3は正帰還回路22を介し接地されている。ここで、正帰還回路22は、例えば第2抵抗R2および分布定数線路L1が直列に接続されている。第1トランジスタQ1のコレクタ(第2端子)は、第1線路10を介し第2トランジスタQ2のベース(制御端子)に接続されている。第1線路10としては、整合用の分布定数線路L3、DCカット用のキャパシタC3および整合用の分布定数線路L4が直列に接続されている。このように、第2トランジスタQ2のベースに第1トランジスタQ1のコレクタが入力する。また、第1トランジスタQ1のコレクタと第2トランジスタQ2のベースとの間の第1ノードN1と、第2トランジスタQ2のエミッタ(第1端子)と第1キャパシタC1との間の第2ノードN2と、は第2経路12を介しDC的に接続されている。第2線路12は、分布定数線路L2および第1抵抗R1が直列に接続されている。   Example 1 is an example in which a bipolar transistor is used as a transistor. FIG. 2 is a circuit diagram of the electronic circuit according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the negative resistance circuit 90 of the electronic circuit 100 according to the first embodiment includes a first transistor Q1 and a second transistor Q2. The base (control terminal) of the first transistor Q1 is connected to the resonance circuit 92 through a matching distributed constant line L5. The emitter (first terminal) of the first transistor Q1 is connected to the node N3. The node N3 is grounded via the positive feedback circuit 22. Here, in the positive feedback circuit 22, for example, a second resistor R2 and a distributed constant line L1 are connected in series. The collector (second terminal) of the first transistor Q1 is connected to the base (control terminal) of the second transistor Q2 via the first line 10. As the first line 10, a matching distributed constant line L3, a DC cut capacitor C3, and a matching distributed constant line L4 are connected in series. Thus, the collector of the first transistor Q1 is input to the base of the second transistor Q2. Also, a first node N1 between the collector of the first transistor Q1 and the base of the second transistor Q2, and a second node N2 between the emitter (first terminal) of the second transistor Q2 and the first capacitor C1 Are connected in a DC manner via the second path 12. The second line 12 has a distributed constant line L2 and a first resistor R1 connected in series.

第2トランジスタQ2のエミッタは、DCカット用の第1キャパシタC1を介しノードN3に接続されている。第2トランジスタQ2のコレクタは、整合用の分布定数線路L6およびDCカットキャパシタC4を直列に介し出力端子OUTに接続される。分布定数線路L6とキャパシタC4との間のノードには、ローパスフィルタを構成するキャパシタC11およびインダクタL11を介し電源Vcc1からDC電圧が供給される。これにより、第2トランジスタQ2のコレクタにDC電源Vcc1が接続される。第1トランジスタQ1のベースおよび第2トランジスタQ2のベースには電源Vcc2から電圧が供給される。それぞれのベースには、それぞれのエミッタに対し、1.3V程度の電位差となるように電圧が印加される。抵抗R11〜R14は電圧分割用の抵抗であり、キャパシタC12はローパスフィルタ用のキャパシタである。   The emitter of the second transistor Q2 is connected to the node N3 via the first capacitor C1 for DC cut. The collector of the second transistor Q2 is connected to the output terminal OUT via a matching distributed constant line L6 and a DC cut capacitor C4 in series. A DC voltage is supplied from the power supply Vcc1 to the node between the distributed constant line L6 and the capacitor C4 via the capacitor C11 and the inductor L11 that form a low-pass filter. As a result, the DC power source Vcc1 is connected to the collector of the second transistor Q2. A voltage is supplied from the power supply Vcc2 to the base of the first transistor Q1 and the base of the second transistor Q2. A voltage is applied to each base so as to have a potential difference of about 1.3 V with respect to each emitter. The resistors R11 to R14 are resistors for voltage division, and the capacitor C12 is a capacitor for a low-pass filter.

電子回路100においては、第2トランジスタQ2のエミッタと第3ノードN3との間に第1キャパシタC1が設けられているため、第2トランジスタQ2のエミッタから第3ノードN3には、DC電流が流れることができない。このため、電源Vcc1から図中の点線矢印のように、インダクタL11、分布定数線路L6、第2トランジスタQ2、第2線路(抵抗R1、分布定数線路L)、第1トランジスタQ1、第2抵抗R2および分布定数線路L1を介しDC電流が流れる。一方、第1トランジスタQ1の出力信号の高周波成分は主に第1線路10を介し第2トランジスタQ2のベースに出力される。ここで、例えば分布定数線路L2を4/λ線路(λは、使用周波数の信号の波長)とすることにより、高周波信号として第2線路12はオープンとなる。   In the electronic circuit 100, since the first capacitor C1 is provided between the emitter of the second transistor Q2 and the third node N3, a DC current flows from the emitter of the second transistor Q2 to the third node N3. I can't. Therefore, from the power source Vcc1, as indicated by a dotted arrow in the figure, the inductor L11, the distributed constant line L6, the second transistor Q2, the second line (resistor R1, distributed constant line L), the first transistor Q1, the second resistor R2 A DC current flows through the distributed constant line L1. On the other hand, the high frequency component of the output signal of the first transistor Q1 is mainly output to the base of the second transistor Q2 via the first line 10. Here, for example, when the distributed constant line L2 is a 4 / λ line (λ is a wavelength of a signal having a use frequency), the second line 12 is opened as a high-frequency signal.

第1トランジスタQ1のエミッタからは正帰還回路22を介し高周波信号が共振回路92を介し第1トランジスタQ1のベースに帰還される。また、例えば第1キャパシタC1を高周波信号を通過させる容量値とすることにより、第2トランジスタQ2のエミッタからの高周波信号は、正帰還回路22を介し第1トランジスタQ1のベースに帰還される。このように、正帰還回路22は、第1トランジスタQ1のエミッタと第2トランジスタQ2のエミッタとの高周波信号を第1トランジスタQ1のベースに共通に帰還させる。   A high frequency signal is fed back from the emitter of the first transistor Q1 to the base of the first transistor Q1 through the positive feedback circuit 22 and the resonance circuit 92. For example, by setting the first capacitor C1 to have a capacitance value that allows the high-frequency signal to pass, the high-frequency signal from the emitter of the second transistor Q2 is fed back to the base of the first transistor Q1 via the positive feedback circuit 22. As described above, the positive feedback circuit 22 feeds back the high frequency signals of the emitter of the first transistor Q1 and the emitter of the second transistor Q2 in common to the base of the first transistor Q1.

実施例1によれば、第1トランジスタQ1に供給されたDC電流が第2経路12を介し第1トランジスタQ1にも供給される。一方、第1トランジスタQ1の高周波出力信号は、第2経路12とは別の第1経路10を介し第2トランジスタQ2のベースに供給される。第1トランジスタQ1およびQ2のエミッタは共通に正帰還回路22を介し第1トランジスタQ1のベースに帰還される。このような構成により、2段の第1トランジスタQ1および第2トラインジスタQ2を共通に正帰還できるため負性抵抗回路90の反射特性を改善することができる。さらに、第1トランジスタQ1および第2トランジスタQ2で共通のDC電流を用いるため、電流を削減することができる。   According to the first embodiment, the DC current supplied to the first transistor Q1 is also supplied to the first transistor Q1 via the second path 12. On the other hand, the high frequency output signal of the first transistor Q1 is supplied to the base of the second transistor Q2 via the first path 10 different from the second path 12. The emitters of the first transistors Q1 and Q2 are fed back to the base of the first transistor Q1 via the positive feedback circuit 22 in common. With such a configuration, since the two stages of the first transistor Q1 and the second tricycle transistor Q2 can be positively fed back in common, the reflection characteristic of the negative resistance circuit 90 can be improved. Furthermore, since a common DC current is used in the first transistor Q1 and the second transistor Q2, the current can be reduced.

比較例においては、エミッタ接地接続のトランジスタQではトランジスタQのベースとエミッタでは逆位相となる。このため、トランジスタQのエミッタからコレクタに正帰還をかけるためには、正帰還回路20としてキャパシタC20を用いることになる。一方、実施例1では、エミッタ接地の第1トランジスタQ1および第2トランジスタQ2が2段縦続接続されている。このため、第1トランジスタQ1のベースと第2トランジスタQ2のエミッタとは同位相となる。このため、実施例1の正帰還回路20の分布定数線路L1はインダクタンス素子でもよい。図1のインダクタL20が不要となるので、小型化が可能となる。また、キャパシタはインダクタに対し特性がばらつきやすい。実施例1では、正帰還回路20を小型化し、特性のばらつきを削減することもできる。   In the comparative example, the transistor Q connected to the grounded emitter has an opposite phase between the base and the emitter of the transistor Q. Therefore, in order to provide positive feedback from the emitter to the collector of the transistor Q, the capacitor C20 is used as the positive feedback circuit 20. On the other hand, in the first embodiment, the first transistor Q1 and the second transistor Q2 that are grounded in the emitter are cascaded in two stages. For this reason, the base of the first transistor Q1 and the emitter of the second transistor Q2 are in phase. For this reason, the distributed constant line L1 of the positive feedback circuit 20 of the first embodiment may be an inductance element. Since the inductor L20 in FIG. 1 is not necessary, the size can be reduced. Also, the characteristics of the capacitor are likely to vary with respect to the inductor. In the first embodiment, the positive feedback circuit 20 can be downsized to reduce variation in characteristics.

なお、実施例1では、トランジスタが2段の例を説明したが、トランジスタは3段以上でもよい。   In the first embodiment, an example in which the number of transistors is two has been described. However, the number of transistors may be three or more.

実施例2は、トランジスタとしてFET(Field Effect Transistor)を用いた例である。図3は、実施例2に係る電子回路の回路図である。実施例1の図2と比較し、バイポーラトランジスタである第1トランジスタQ1およびQ2の代わりにFETである第1トランジスタQ11および第2トランジスタQ12を用いている。第1経路10に電源が接続しておらず、DCカットキャパシタC3および分布定数線路L4が接続されていない。また、電源Vcc2も接続されていない。これは、バイポーラトランジスタでは、エミッタに対しベースをプラスの電位(例えば1.3V以上)とすることになるが、FETでは、ソースに対しゲートが0V以下の電位差でもよいためである。例えば、図3では、第2トランジスタQ12のソースに対しゲートが−0.25Vとなるように抵抗R1を設定している。このように、第1抵抗R1を第1ノードN1と第2ノードN2との間に設けることにより、第2トランジスタQ12のゲートにソースに対し電圧を印加することができる。第1トランジスタQ11についても、ソースに対しゲートが−0.25Vとなるように抵抗R11、第2抵抗R2の抵抗値を設定している。   Example 2 is an example in which an FET (Field Effect Transistor) is used as a transistor. FIG. 3 is a circuit diagram of an electronic circuit according to the second embodiment. Compared to FIG. 2 of the first embodiment, a first transistor Q11 and a second transistor Q12 that are FETs are used instead of the first transistors Q1 and Q2 that are bipolar transistors. The power source is not connected to the first path 10, and the DC cut capacitor C3 and the distributed constant line L4 are not connected. Further, the power supply Vcc2 is not connected. This is because in the bipolar transistor, the base is set to a positive potential (eg, 1.3 V or more) with respect to the emitter, but in the FET, the potential difference between the source and the gate may be 0 V or less. For example, in FIG. 3, the resistor R1 is set such that the gate is −0.25 V with respect to the source of the second transistor Q12. Thus, by providing the first resistor R1 between the first node N1 and the second node N2, a voltage can be applied to the source of the gate of the second transistor Q12. Also for the first transistor Q11, the resistance values of the resistor R11 and the second resistor R2 are set so that the gate is −0.25 V with respect to the source.

実施例2のように、第1トランジスタおよび第2トランジスタとしてFETを用いることもできる。この場合、ソースが第1端子に、ドレインが第2端子に、ゲートが制御端子に対応する。   As in the second embodiment, FETs can be used as the first transistor and the second transistor. In this case, the source corresponds to the first terminal, the drain corresponds to the second terminal, and the gate corresponds to the control terminal.

実施例3は、VCO(Voltage Control Oscillator)の例である。図4は実施例3に係る電子回路の回路図である。図4のように、共振回路92aは可変容量ダイオードD30、抵抗R30およびキャパシタC30を備えている。分布定数線路LCの負性抵抗回路90に接続されている一端とは反対側の他端にダイオードD30のカソードが接続されている。ダイオードD30のアノードは接地されている。分布定数回路LCの他端は抵抗R30を介し制御電圧Vcが印加されている。制御端子Vcにはローパスフィルタ用のキャパシタC30が接続されている。制御端子Vcに制御電圧を印加することにより、ダイオードD30の容量値を変化させ、共振周波数を所望の周波数に設定することができる。実施例3のように、電子回路はVCOとすることもできる。   Example 3 is an example of a VCO (Voltage Control Oscillator). FIG. 4 is a circuit diagram of an electronic circuit according to the third embodiment. As shown in FIG. 4, the resonance circuit 92a includes a variable capacitance diode D30, a resistor R30, and a capacitor C30. The cathode of the diode D30 is connected to the other end opposite to the one end connected to the negative resistance circuit 90 of the distributed constant line LC. The anode of the diode D30 is grounded. The other end of the distributed constant circuit LC is applied with a control voltage Vc via a resistor R30. A capacitor C30 for a low-pass filter is connected to the control terminal Vc. By applying a control voltage to the control terminal Vc, the capacitance value of the diode D30 can be changed and the resonance frequency can be set to a desired frequency. As in the third embodiment, the electronic circuit may be a VCO.

実施例4は、実施例1の具体例である。図5は、実施例4に係る電子回路の回路図である。図5を参照し、実施例1の図2に比較し、第2抵抗R2に並列に第2キャパシタC2が接続されている。分布定数線路L6とキャパシタC4との間のノードと、グランドとの間に整合用のキャパシタC5が接続されている。第2キャパシタC2を発振周波数で低インピーダンスとすることで、第2抵抗R2による損失を抑制できる。   The fourth embodiment is a specific example of the first embodiment. FIG. 5 is a circuit diagram of an electronic circuit according to the fourth embodiment. Referring to FIG. 5, as compared with FIG. 2 of the first embodiment, a second capacitor C2 is connected in parallel with the second resistor R2. A matching capacitor C5 is connected between the node between the distributed constant line L6 and the capacitor C4 and the ground. By setting the second capacitor C2 to have a low impedance at the oscillation frequency, it is possible to suppress loss due to the second resistor R2.

図5の各素子を表1のように設定し、シミュレーションを行なった。なお、以下、分布定数線路については、基板厚が75μm、比誘電率が13.1、配線厚が3μm、配線幅が10μm、Tanδが0.007とし、表内の数字は長さとしてシミュレーションを行っている。発振周波数が38GHzのとき分布定数線路の長さが740μmのときが約4/λである。表1の分布定数線路L1の長さが550μmの場合、約λ/5.4で誘導性となり、0.85nHに相当する。分布定数線路L2の長さが2340μmの場合、約4/5λで容量性となり、0.019pFとなる。

Figure 0005471574
Each element of FIG. 5 was set as shown in Table 1, and a simulation was performed. In the following, for the distributed constant line, the simulation is performed assuming that the substrate thickness is 75 μm, the relative dielectric constant is 13.1, the wiring thickness is 3 μm, the wiring width is 10 μm, Tan δ is 0.007, and the numbers in the table are the lengths. Is going. When the oscillation frequency is 38 GHz, the length of the distributed constant line is about 4 / λ when the length is 740 μm. When the length of the distributed constant line L1 in Table 1 is 550 μm, it becomes inductive at about λ / 5.4 and corresponds to 0.85 nH. When the length of the distributed constant line L2 is 2340 μm, it becomes capacitive at about 4 / 5λ and becomes 0.019 pF.
Figure 0005471574

図6は、シミュレーションに用いたトランジスタのS21およびゲインGamaxを示す図である。トランジスタとしては、エミッタサイズが20×2μmのInGaP系のHBT(Heterojunction Bipolar Transistor)を用いた。図6より、S21がほぼ32.5GHzで0dBとなる。すなわち、シミュレーションに用いたHBTの遮断周波数ftは約32.5GHzである。使用する周波数38GHzでは、S21は−1.58dB、Gamaxは5.26dBである。   FIG. 6 is a diagram illustrating the transistor S21 and the gain Gamax used in the simulation. As the transistor, an InGaP HBT (Heterojunction Bipolar Transistor) having an emitter size of 20 × 2 μm was used. From FIG. 6, S21 becomes 0 dB at approximately 32.5 GHz. That is, the cutoff frequency ft of the HBT used for the simulation is about 32.5 GHz. At a frequency of 38 GHz to be used, S21 is -1.58 dB and Gamax is 5.26 dB.

図7は、周波数に対する反射特性S11のシミュレーション結果を示す図である。38GHzにおいて、入力端子INから負性抵抗回路90をみた反射特性S11が6dB以上となる。分布定数線路L2の長さを変更しシミュレーションしたところ、分布定数線路L2の長さは1/4λ(つまりオープン)でなくてもよく、容量性の場合、S11を高くできることがわかった。よって、分布定数線路L2の長さは、例えば、{(1/4〜1/2)+n/2}λ(nは整数)とすることが好ましい。また、分布定数線路L1の長さを変更しシミュレーションしたところ、分布定数線路L1は誘導性であることが好ましい、例えば、{(1/20〜1/4)+n/2}(nは整数)とすることが好ましいことがわかった。なお、L1は1/4λの場合オープン、L2は1/2λの場合ショート、1/4λの場合オープンとなるが、このような場合でもS11を高めることができることが確認できた。   FIG. 7 is a diagram illustrating a simulation result of the reflection characteristic S11 with respect to the frequency. At 38 GHz, the reflection characteristic S11 when the negative resistance circuit 90 is viewed from the input terminal IN is 6 dB or more. When the simulation was performed by changing the length of the distributed constant line L2, it was found that the length of the distributed constant line L2 does not have to be ¼λ (that is, open), and in the case of capacitive, S11 can be increased. Therefore, the length of the distributed constant line L2 is preferably, for example, {(1/4 to 1/2) + n / 2} λ (n is an integer). Further, when the length of the distributed constant line L1 is changed and simulated, the distributed constant line L1 is preferably inductive, for example, {(1/20 to 1/4) + n / 2} (n is an integer). It turned out that it is preferable. Note that L1 is open when 1 / 4λ, L2 is short when 1 / 2λ, and open when 1 / 4λ, but it has been confirmed that S11 can be increased even in such a case.

実施例4のように、分布定数線路L2を第1ノードN1と第2ノードN2との間に設ける。これにより、負性抵抗回路90の反射特性を向上させることができる。特に、分布定数線路L2を容量性とすることにより、負性抵抗回路90の反射特性をより向上させることができる。   As in the fourth embodiment, the distributed constant line L2 is provided between the first node N1 and the second node N2. Thereby, the reflection characteristic of the negative resistance circuit 90 can be improved. In particular, the reflection characteristics of the negative resistance circuit 90 can be further improved by making the distributed constant line L2 capacitive.

また、正帰還回路22として、インダクタンス素子である分布定数線路L1に直列に接続された第2抵抗R2と、第2抵抗R2に並列に接続された第2キャパシタC2とを有することもできる。これにより、第2抵抗R2による損失を抑制することができる。   Further, the positive feedback circuit 22 may include a second resistor R2 connected in series to the distributed constant line L1 that is an inductance element, and a second capacitor C2 connected in parallel to the second resistor R2. Thereby, the loss by 2nd resistance R2 can be suppressed.

実施例5は、実施例4にさらに整合用の分布定数線路を付加した例である。図8は、実施例5に係る電子回路の回路図である。図8を参照し、実施例4の図5と比較し、第1トランジスタQ1のエミッタとノードN3との間に整合用の分布定数線路L7が、第2トランジスタQ2のエミッタと第1キャパシタC1との間に整合用の分布定数線路L8が接続されている。その他の構成は図5と同じであり説明を省略する。   The fifth embodiment is an example in which a matching distributed constant line is further added to the fourth embodiment. FIG. 8 is a circuit diagram of an electronic circuit according to the fifth embodiment. Referring to FIG. 8, compared to FIG. 5 of the fourth embodiment, a matching distributed constant line L7 is provided between the emitter of the first transistor Q1 and the node N3, and the emitter of the second transistor Q2, the first capacitor C1, and the like. Between them, a matching distributed constant line L8 is connected. Other configurations are the same as those in FIG.

図8の各素子を表2のように設定し、シミュレーションを行なった。

Figure 0005471574
Each element of FIG. 8 was set as shown in Table 2, and a simulation was performed.
Figure 0005471574

図9は、周波数に対する反射特性S11のシミュレーション結果を示す図である。図9のように、38GHzのS11は10dB近くにすることができる。このように、分布定数線路L7およびL8を付加することにより、S11をさらに向上させることができる。   FIG. 9 is a diagram illustrating a simulation result of the reflection characteristic S11 with respect to the frequency. As shown in FIG. 9, the S11 at 38 GHz can be close to 10 dB. Thus, S11 can be further improved by adding the distributed constant lines L7 and L8.

実施例6は、実施例4の分布定数線路L2を変更した例である。図10は、実施例6に係る電子回路の回路図である。図10を参照し、実施例4の図5と比較し、分布定数線路L2を分布定数線路L21、スパイラルインダクタL20および分布定数線路L22を直列に接続したものに変更している。その他の構成は図5と同じであり説明を省略する。   The sixth embodiment is an example in which the distributed constant line L2 of the fourth embodiment is changed. FIG. 10 is a circuit diagram of an electronic circuit in accordance with the sixth embodiment. Referring to FIG. 10, compared to FIG. 5 of the fourth embodiment, the distributed constant line L2 is changed to one in which the distributed constant line L21, the spiral inductor L20, and the distributed constant line L22 are connected in series. Other configurations are the same as those in FIG.

図10の各素子を表3のように設定し、シミュレーションを行なった。ここで、分布定数線路L21、スパイラルインダクタL20および分布定数線路L22は、ライン長が約2/5λである。

Figure 0005471574
Each element of FIG. 10 was set as shown in Table 3, and a simulation was performed. Here, the distributed constant line L21, the spiral inductor L20, and the distributed constant line L22 have a line length of about 2 / 5λ.
Figure 0005471574

図11は、周波数に対する反射特性S11のシミュレーション結果を示す図である。図11のように、38GHzのS11を実施例4と同程度とすることができる。これは、スパイラルインダクタL20の並列の容量成分が付加され、L21、L20およびL22が実施例4の分布定数線路L2の5/4λと同程度の容量性を有するためと考えられる。このように、スパイラルインダクタL20を第1ノードN1と第2ノードN2との間に分布定数線路L21およびL22に直列に接続する。これにより、線路長を短くし、小型化が可能となる。   FIG. 11 is a diagram illustrating a simulation result of the reflection characteristic S11 with respect to the frequency. As shown in FIG. 11, S11 of 38 GHz can be set to the same level as in the fourth embodiment. This is presumably because the parallel capacitance component of the spiral inductor L20 is added, and L21, L20, and L22 have the same degree of capacitance as 5 / 4λ of the distributed constant line L2 of the fourth embodiment. Thus, the spiral inductor L20 is connected in series with the distributed constant lines L21 and L22 between the first node N1 and the second node N2. As a result, the line length can be shortened and the size can be reduced.

実施例7は、実施例5と実施例6とを組み合わせた例である。図12は、実施例7に係る電子回路の回路図である。図12を参照し、実施例4の図5と比較し、分布定数線路L2を分布定数線路L21、スパイラルインダクタL20および分布定数線路L22を直列に接続したものに変更している。また、第1トランジスタQ1のエミッタとノードN3との間に整合用の分布定数線路L7が、第2トランジスタQ2のエミッタと第1キャパシタC1との間に整合用の分布定数線路L8が接続されている。その他の構成は図5と同じであり説明を省略する。   Example 7 is an example in which Example 5 and Example 6 are combined. FIG. 12 is a circuit diagram of an electronic circuit according to the seventh embodiment. Referring to FIG. 12, compared to FIG. 5 of the fourth embodiment, the distributed constant line L2 is changed to one in which the distributed constant line L21, the spiral inductor L20, and the distributed constant line L22 are connected in series. A matching distributed constant line L7 is connected between the emitter of the first transistor Q1 and the node N3, and a matching distributed constant line L8 is connected between the emitter of the second transistor Q2 and the first capacitor C1. Yes. Other configurations are the same as those in FIG.

図12の各素子を表4のように設定し、シミュレーションを行なった。

Figure 0005471574
Each element of FIG. 12 was set as shown in Table 4, and a simulation was performed.
Figure 0005471574

図13は、周波数に対する反射特性S11のシミュレーション結果を示す図である。図13のように、S11特性を実施例5の図9と同程度とすることができる。このように、反射特性S11を向上させることができる。さらに、実施例6と同様に、分布定数線路L2の一部をインダクタに置き換えることにより、線路長を短くし、小型化が可能となる。   FIG. 13 is a diagram illustrating a simulation result of the reflection characteristic S11 with respect to the frequency. As shown in FIG. 13, the S11 characteristic can be made comparable to that in FIG. 9 of the fifth embodiment. Thus, the reflection characteristic S11 can be improved. Further, as in the sixth embodiment, by replacing a part of the distributed constant line L2 with an inductor, the line length can be shortened and the size can be reduced.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

10 第1経路
12 第2経路
22 正帰還回路
C1 第1キャパシタ
C2 第2キャパシタ
Q1 第1トランジスタ
Q2 第2トランジスタ
N1 第1ノード
N2 第2ノード
R1 第1抵抗
R2 第2抵抗
L2 分布定数線路
L20 スパイラルインダクタ
10 1st path 12 2nd path 22 Positive feedback circuit C1 1st capacitor C2 2nd capacitor Q1 1st transistor Q2 2nd transistor N1 1st node N2 2nd node R1 1st resistance R2 2nd resistance L2 Distributed constant line L20 Spiral Inductor

Claims (7)

制御端子、第1端子および第2端子を有する第1トランジスタと、
前記第1トランジスタの前記第2端子に接続された制御端子、第1端子およびDC電源が接続される第2端子を有する第2トランジスタと、
前記第1トランジスタの前記第1端子と前記第2トランジスタの前記第1端子との信号を前記第1トランジスタの制御端子に共通に帰還させる正帰還回路と、
前記第2トランジスタの前記第1端子と前記正帰還回路との間に接続された第1キャパシタと、
前記第1トランジスタの前記第2端子と前記第2トランジスタの前記制御端子との間の第1ノードと、前記第2トランジスタの前記第1端子と前記第1キャパシタとの間の第2ノードと、をDC的に接続する経路と、
を具備することを特徴とする電子回路。
A first transistor having a control terminal, a first terminal and a second terminal;
A second transistor having a control terminal connected to the second terminal of the first transistor, a first terminal and a second terminal to which a DC power source is connected;
A positive feedback circuit that feeds back a signal between the first terminal of the first transistor and the first terminal of the second transistor to the control terminal of the first transistor;
A first capacitor connected between the first terminal of the second transistor and the positive feedback circuit;
A first node between the second terminal of the first transistor and the control terminal of the second transistor; a second node between the first terminal of the second transistor and the first capacitor; A path connecting the two in a DC manner,
An electronic circuit comprising:
前記第1ノードと前記第2ノードとの間に設けられた分布定数線路を具備することを特徴とする請求項1記載の電子回路。   The electronic circuit according to claim 1, further comprising a distributed constant line provided between the first node and the second node. 前記分布定数線路は容量性であることを特徴とする請求項2記載の電子回路。   The electronic circuit according to claim 2, wherein the distributed constant line is capacitive. 前記第1ノードと前記第2ノードとの間に前記分布定数線路に直列に接続されたスパイラルインダクタを具備することを特徴とする請求項2記載の電子回路。   3. The electronic circuit according to claim 2, further comprising a spiral inductor connected in series with the distributed constant line between the first node and the second node. 前記第1ノードと前記第2ノードとの間に設けられた第1抵抗を具備することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の電子回路。     5. The electronic circuit according to claim 1, further comprising a first resistor provided between the first node and the second node. 6. 前記正帰還回路は、インダクタンス素子を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載の電子回路。   The electronic circuit according to claim 1, wherein the positive feedback circuit includes an inductance element. 前記正帰還回路は、前記インダクタンス素子と直列に接続された第2抵抗と、前記第2抵抗に並列に接続された第2キャパシタとを有することを特徴とする請求項6記載の電子回路。   The electronic circuit according to claim 6, wherein the positive feedback circuit includes a second resistor connected in series with the inductance element, and a second capacitor connected in parallel with the second resistor.
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