JPH05327483A - スタティック型分周回路 - Google Patents
スタティック型分周回路Info
- Publication number
- JPH05327483A JPH05327483A JP3073345A JP7334591A JPH05327483A JP H05327483 A JPH05327483 A JP H05327483A JP 3073345 A JP3073345 A JP 3073345A JP 7334591 A JP7334591 A JP 7334591A JP H05327483 A JPH05327483 A JP H05327483A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- differential pair
- load
- transistor
- fmax
- inductors
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】 スタティック型分周回路において、マイクロ
波帯でトランジスタの電流利得が減少して論理振幅が確
保できなくなる欠点を克服し、最高動作周波数を向上さ
せる。 【構成】 負荷抵抗に直列に誘導性負荷jX(ただし、
dX/dω>0)を追加する。 【効果】 インダクタ(jX=jωL)を用いた第1の
実施例では約15%、ショートスタブ伝送線路(jX=
jZ0+an(θ))を用いた第2の実施例では約17
%、最高動作周波数が従来技術に比べてそれぞれ向上す
る。
波帯でトランジスタの電流利得が減少して論理振幅が確
保できなくなる欠点を克服し、最高動作周波数を向上さ
せる。 【構成】 負荷抵抗に直列に誘導性負荷jX(ただし、
dX/dω>0)を追加する。 【効果】 インダクタ(jX=jωL)を用いた第1の
実施例では約15%、ショートスタブ伝送線路(jX=
jZ0+an(θ))を用いた第2の実施例では約17
%、最高動作周波数が従来技術に比べてそれぞれ向上す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板または半絶
縁性基板上に電子回路を形成する半導体集積回路装置に
関し、特に、マイクロ波帯の周波数を分周する超高速ス
タティック型分周回路に関する。
縁性基板上に電子回路を形成する半導体集積回路装置に
関し、特に、マイクロ波帯の周波数を分周する超高速ス
タティック型分周回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のスタティック型分周回路
は図9に示すように構成されていた。
は図9に示すように構成されていた。
【0003】図9において、IN、−INは差動入力端
子、OUT、−OUTは差動出力端子、Vccは電源端
子、Q1〜Q8はトランジスタ、R1、R2は負荷抵抗
(これらの抵抗値はともにRとする)、I1、I2はス
イッチング電流(これらの電流値はともにIとする)、
Ieeはバイアス電流で、トランジスタQ1〜Q8、負
荷抵抗R1、R2で構成されるD型フリップフロップを
マスタ/スレイブ接続して、差動入力端子IN、−IN
に加えられた入力信号を2分周し差動出力端子OUT、
−OUTに出力していた。
子、OUT、−OUTは差動出力端子、Vccは電源端
子、Q1〜Q8はトランジスタ、R1、R2は負荷抵抗
(これらの抵抗値はともにRとする)、I1、I2はス
イッチング電流(これらの電流値はともにIとする)、
Ieeはバイアス電流で、トランジスタQ1〜Q8、負
荷抵抗R1、R2で構成されるD型フリップフロップを
マスタ/スレイブ接続して、差動入力端子IN、−IN
に加えられた入力信号を2分周し差動出力端子OUT、
−OUTに出力していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のスタティック型分周回路では、トランジスタ
Q3〜Q6の電流利得がマイクロ波帯で低下し、分周動
作を正常に行うために必要な論理振幅(R・I)が確保
できず、最高動作周波数(fmax)が決まっていた。
うな従来のスタティック型分周回路では、トランジスタ
Q3〜Q6の電流利得がマイクロ波帯で低下し、分周動
作を正常に行うために必要な論理振幅(R・I)が確保
できず、最高動作周波数(fmax)が決まっていた。
【0005】本発明は従来の上記実情に鑑みてなされた
ものであり、従って本発明の目的は、従来の技術に内在
する上記課題を解決することを可能とした新規なスタテ
ィック型分周回路を提供することにある。
ものであり、従って本発明の目的は、従来の技術に内在
する上記課題を解決することを可能とした新規なスタテ
ィック型分周回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るスタティック型分周回路は、誘導性負
荷jX(ただし、dX/dω>0)をそれぞれ負荷抵抗
R1、R2に直列に接続して構成される。その結果、負
荷インピーダンスがZ=R+jXとなり、低周波におい
て回路動作に全く影響を与えることなく、動作限界周波
数付近で論理振幅(Z・I)を確保することができ、最
高動作周波数fmaxが向上する。
に、本発明に係るスタティック型分周回路は、誘導性負
荷jX(ただし、dX/dω>0)をそれぞれ負荷抵抗
R1、R2に直列に接続して構成される。その結果、負
荷インピーダンスがZ=R+jXとなり、低周波におい
て回路動作に全く影響を与えることなく、動作限界周波
数付近で論理振幅(Z・I)を確保することができ、最
高動作周波数fmaxが向上する。
【0007】
【実施例】次に、本発明をその好ましい各実施例につい
て図面を参照しながら具体的に説明する。
て図面を参照しながら具体的に説明する。
【0008】図1は本発明による第1の実施例を示し、
誘導性負荷としてインダクタ(jx=jωL)を使用し
た場合の等価回路図である。
誘導性負荷としてインダクタ(jx=jωL)を使用し
た場合の等価回路図である。
【0009】図において、参照符号L1、L2はインダ
クタを示している(これらのインダクタンスはともにL
とする)。即ち、インダクタL1、L2は負荷抵抗R
1、R2にそれぞれ直列に接続されている。
クタを示している(これらのインダクタンスはともにL
とする)。即ち、インダクタL1、L2は負荷抵抗R
1、R2にそれぞれ直列に接続されている。
【0010】図2は本第1の実施例の効果を示すSPI
CEシミュレーション結果を示す図である。縦軸は従来
技術による最高動作周波数(fmax)に対する本実施
例による最高動作周波数(fmax’)の比(fma
x’/fmax)、横軸は負荷抵抗値(R)に対する2
分周された周波数におけるインダクタのリアクタンス
(π・fmax・L)の比(π・fmax・L/R)を
表している。R=80Ω、100Ω、120Ωの場合に
ついて示している。入力信号の振幅とバイアス電流(I
ee)は固定している。図2から、抵抗Rが小さいほ
ど、すなわち論理振幅が小さいほど、本発明の効果が大
きいことがわかる。
CEシミュレーション結果を示す図である。縦軸は従来
技術による最高動作周波数(fmax)に対する本実施
例による最高動作周波数(fmax’)の比(fma
x’/fmax)、横軸は負荷抵抗値(R)に対する2
分周された周波数におけるインダクタのリアクタンス
(π・fmax・L)の比(π・fmax・L/R)を
表している。R=80Ω、100Ω、120Ωの場合に
ついて示している。入力信号の振幅とバイアス電流(I
ee)は固定している。図2から、抵抗Rが小さいほ
ど、すなわち論理振幅が小さいほど、本発明の効果が大
きいことがわかる。
【0011】具体的な設計例を以下に述べる。図2によ
ると、R=80Ωの場合、
ると、R=80Ωの場合、
【数1】π・fmax・L/R≒0.7 のときが最適で、本実施例による最高動作周波数fma
x’は従来技術による最高動作周波数fmaxに比べて
約15%向上する。fmax=20GHzとすると、数
1式より、L=0.89nHとすればよい。これを矩形
スパイラルインダクタで実現した場合のレイアウトを図
3(a)に、(a)のA−B線に沿って切断し矢印の方
向に見た断面を図3(b)にそれぞれ示す。これらの図
において、εrは基板の比誘電率、Hは基板の厚さ、T
は配線の厚さ、Wは配線の幅、Sは配線の間隔、P1と
P2は外周の長さである。スパイラルインダクタ11の
内側端はスルーホール12に接続され、このスルーホー
ルを介して任意の導体により第1層配線13に接続さ
れ、更に、スルーホール14を介して第2層配線15に
接続されている。
x’は従来技術による最高動作周波数fmaxに比べて
約15%向上する。fmax=20GHzとすると、数
1式より、L=0.89nHとすればよい。これを矩形
スパイラルインダクタで実現した場合のレイアウトを図
3(a)に、(a)のA−B線に沿って切断し矢印の方
向に見た断面を図3(b)にそれぞれ示す。これらの図
において、εrは基板の比誘電率、Hは基板の厚さ、T
は配線の厚さ、Wは配線の幅、Sは配線の間隔、P1と
P2は外周の長さである。スパイラルインダクタ11の
内側端はスルーホール12に接続され、このスルーホー
ルを介して任意の導体により第1層配線13に接続さ
れ、更に、スルーホール14を介して第2層配線15に
接続されている。
【0012】図4は図1の負荷抵抗R1、R2と電源V
ccとの間にインダクタL1、L2としてそれぞれ図3
(a)、(b)のスパイラルインダクタ11が接続され
た状態を示す拡大部分図である。即ち、スパイラルイン
ダクタ11の外側端11aがそれぞれ負荷抵抗R1、R
2の一端に接続され、第2層配線15の先端15aが電
源Vccと接続されている。
ccとの間にインダクタL1、L2としてそれぞれ図3
(a)、(b)のスパイラルインダクタ11が接続され
た状態を示す拡大部分図である。即ち、スパイラルイン
ダクタ11の外側端11aがそれぞれ負荷抵抗R1、R
2の一端に接続され、第2層配線15の先端15aが電
源Vccと接続されている。
【0013】典型的なGaAsプロセスを想定して、
【数2】εr=12.6
【数3】H=150μm
【数4】T=2μm とすると、 W=S=2μm P1=P2=52μm 巻数=5 と設計すれば、L=0.89nHのインダクタが実現で
きる。
きる。
【0014】図5は本発明による第2の実施例を示し、
誘導性負荷としてショートスタブ伝送線路(jX=jZ
0・tan(θ))を使用した場合の回路構成図であ
る。
誘導性負荷としてショートスタブ伝送線路(jX=jZ
0・tan(θ))を使用した場合の回路構成図であ
る。
【0015】図5において、T1、T2は伝送線路であ
る(特性インピーダンスはZ0、電気長はθとする)。
即ち、伝送線路T1、T2は、負荷抵抗R1、R2にそ
れぞれ直列に接続されている。
る(特性インピーダンスはZ0、電気長はθとする)。
即ち、伝送線路T1、T2は、負荷抵抗R1、R2にそ
れぞれ直列に接続されている。
【0016】図6は本第2の実施例の効果を示すSPI
CEシミュレーション結果である。縦軸は従来技術によ
る最高動作周波数(fmax)に対する本実施例による
最高動作周波数(fmax’)の比(fmax’/fm
ax)、横軸は負荷抵抗値(R)に対する2分周された
周波数におけるショートスタブ伝送線路のリアクタンス
(Z0・tan(θ/2))の比(Z0・tan(θ/
2)/R)を表している。R=Z0=80Ω、100
Ω、120Ωの場合について示している。入力信号の振
幅とバイアス電流(Iee)は固定している。図6か
ら、第1の実施例と同様に、Rが小さいほど、すなわち
論理振幅が小さいほど、本発明の効果が大きいことがわ
かる。
CEシミュレーション結果である。縦軸は従来技術によ
る最高動作周波数(fmax)に対する本実施例による
最高動作周波数(fmax’)の比(fmax’/fm
ax)、横軸は負荷抵抗値(R)に対する2分周された
周波数におけるショートスタブ伝送線路のリアクタンス
(Z0・tan(θ/2))の比(Z0・tan(θ/
2)/R)を表している。R=Z0=80Ω、100
Ω、120Ωの場合について示している。入力信号の振
幅とバイアス電流(Iee)は固定している。図6か
ら、第1の実施例と同様に、Rが小さいほど、すなわち
論理振幅が小さいほど、本発明の効果が大きいことがわ
かる。
【0017】具体的な設計例を以下に述べる。図6によ
ると、R=80Ωの場合、
ると、R=80Ωの場合、
【数5】Z0・tan(θ/2)/R≒0.7 のときが最適で、fmax’はfmaxに比べて約17
%向上する。fmax=30GHzとし(これは最新の
GaAsヘテロバイポーラトランジスタを用いたスタテ
ィック型分周回路の性能に相当する)、Z0=100Ω
とすると、数5式より30GHzにおいて、θ=58°
とすればよい。これをマイクロストリップラインで実現
した場合のレイアウトを図7(a)に、(a)のC−D
線に沿って切断し矢印の方向に見た断面を図7(b)に
それぞれ示す。これらの図において、εrは基板の比誘
電率、Hは基板の厚さ、Tは配線の厚さ、Wは配線の
幅、Pは配線の物理長である。
%向上する。fmax=30GHzとし(これは最新の
GaAsヘテロバイポーラトランジスタを用いたスタテ
ィック型分周回路の性能に相当する)、Z0=100Ω
とすると、数5式より30GHzにおいて、θ=58°
とすればよい。これをマイクロストリップラインで実現
した場合のレイアウトを図7(a)に、(a)のC−D
線に沿って切断し矢印の方向に見た断面を図7(b)に
それぞれ示す。これらの図において、εrは基板の比誘
電率、Hは基板の厚さ、Tは配線の厚さ、Wは配線の
幅、Pは配線の物理長である。
【0018】図8は図5の負荷抵抗R1、R2と電源V
ccとの間に伝送線路T1、T2としてそれぞれ図7
(a)、(b)のマイクロストリップライン21が接続
された状態を示す拡大部分図である。即ち、マイクロス
トリップライン21の一端21aはそれぞれ負荷抵抗R
1、R2に接続され、他端21bは電源Vccに接続さ
れている。
ccとの間に伝送線路T1、T2としてそれぞれ図7
(a)、(b)のマイクロストリップライン21が接続
された状態を示す拡大部分図である。即ち、マイクロス
トリップライン21の一端21aはそれぞれ負荷抵抗R
1、R2に接続され、他端21bは電源Vccに接続さ
れている。
【0019】第1の実施例と同様に、典型的なGaAs
プロセスを想定して数2〜数4式の値を用いると。
プロセスを想定して数2〜数4式の値を用いると。
【0020】W=9μm P=600μm と設計すれば、Z0=100Ω、θ=58°のマイクロ
ストリップラインが実現できる。
ストリップラインが実現できる。
【0021】矩形スパイラルインダクタを用いた第1の
実施例は、fmax/2が矩形スパイラルインダクタの
共振周波数より低い場合に有効で、マイクロストリップ
ラインを用いた第2の実施例は、fmaxが十分に高く
マイクロストリップラインの電気長が最適な物理長で実
現できる場合に有効である。
実施例は、fmax/2が矩形スパイラルインダクタの
共振周波数より低い場合に有効で、マイクロストリップ
ラインを用いた第2の実施例は、fmaxが十分に高く
マイクロストリップラインの電気長が最適な物理長で実
現できる場合に有効である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスタティ
ック型分周回路によれば、誘導性負荷jX(ただし、d
X/dω>0)を負荷抵抗に直列に接続することによ
り、低周波での回路動作にまったく影響を与えることな
く(スタティック型分周回路の広対域特性を損なうこと
なく)、最高動作周波数を約15〜17%向上できると
いう効果が得られる。
ック型分周回路によれば、誘導性負荷jX(ただし、d
X/dω>0)を負荷抵抗に直列に接続することによ
り、低周波での回路動作にまったく影響を与えることな
く(スタティック型分周回路の広対域特性を損なうこと
なく)、最高動作周波数を約15〜17%向上できると
いう効果が得られる。
【図1】本発明による第1の実施例を示し、誘導性負荷
としてインダクタを使用した場合の等価回路図である。
としてインダクタを使用した場合の等価回路図である。
【図2】第1の実施例の効果を示した図である。
【図3】第1の実施例を実現する矩形スパイラルインダ
クタのレイアウト図(a)と(a)のA−B線に沿って
切断し矢印の方向に見た断面図である。
クタのレイアウト図(a)と(a)のA−B線に沿って
切断し矢印の方向に見た断面図である。
【図4】インダクタをスパイラルインダクタとした場合
における図1の要部拡大部分図である。
における図1の要部拡大部分図である。
【図5】本発明による第2の実施例示し、誘導性負荷と
してショートスタブ伝送線路を使用した場合の等価回路
図である。
してショートスタブ伝送線路を使用した場合の等価回路
図である。
【図6】第2の実施例の効果を示した図である。
【図7】第2の実施例を実現するマイクロストリップラ
インのレイアウト図(a)と(a)のC−D線に沿って
切断し矢印の方向に見た断面図である。
インのレイアウト図(a)と(a)のC−D線に沿って
切断し矢印の方向に見た断面図である。
【図8】伝送線路をストリップラインとした場合におけ
る図5の要部拡大部分図である。
る図5の要部拡大部分図である。
【図9】従来のスタティック型分周回路の等価回路図で
ある。
ある。
IN、−IN…差動入力端子 OUT、−OUT…差動出力端子 Vcc…電源端子 Q1〜Q8…トランジスタ R1、R2…負荷抵抗 I1、T2…スイッチング電流 Iee…バイアス電流 L1、L2…インダクタ T1、T2…伝送線路 fmax…従来技術による最高動作周波数 fmax’…本発明による最高動作周波数 εr…基板の比誘電率 H…基板の厚さ T…配線の厚さ W…配線の幅 S…配線の間隔 P1、P2…外周の長さ Z0…特性インピーダンス θ…電気長 P…物理長 11…スパイラルインダクタ 12、14…スルーホール 13…第1層配線 15…第2層配線 16、26…裏面電極 17、27…半導体または半絶縁性基板 18…層間絶縁膜 21…マイクロストリップライン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年4月12日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
Claims (1)
- 【請求項1】 バイアス電流源にエミッタが接続された
第1の差動対と、該第1の差動対の第1のトランジスタ
のコレクタにエミッタが接続された第2の差動対と、前
記第1の差動対の第2のトランジスタのコレクタにエミ
ッタが接続された第3の差動対と、前記第2の差動対の
第1のトランジスタのコレクタと前記第3の差動対の第
1のトランジスタのコレクタを相互に接続しこれらを電
源に接続する第1の負荷抵抗と、前記第2の差動対の第
2のトランジスタのコレクタと前記第3の差動対の第2
のトランジスタのコレクタを相互に接続しこれらを前記
電源に接続する第2の負荷抵抗と、前記第1の負荷抵抗
と前記第2の差動対の第2のトランジスタのベースを接
続する第1のエミッタフォロワと、前記第2の負荷抵抗
と前記第2の差動対の第1のトランジスタのベースを接
続する第2のエミッタフォロワとで構成されるD型フリ
ップフロップをマスタ/スレイブ接続したスタティック
型分周回路において、前記第1の負荷抵抗と前記第2の
負荷抵抗にそれぞれ直列に誘導性負荷jX(ただし、d
X/dω>0)を追加したことを特徴とするスタティッ
ク型分周回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3073345A JPH05327483A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | スタティック型分周回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3073345A JPH05327483A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | スタティック型分周回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05327483A true JPH05327483A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=13515479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3073345A Pending JPH05327483A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | スタティック型分周回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05327483A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2004112247A1 (ja) * | 2003-06-16 | 2006-07-20 | 日本電気株式会社 | 差動回路への漏洩電流が抑制された論理回路 |
JP2012507215A (ja) * | 2008-10-31 | 2012-03-22 | ノーテル・ネットワークス・リミテッド | 自己整合式帯域阻止フィルタ |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS515420U (ja) * | 1974-06-28 | 1976-01-16 | ||
JPH0312925U (ja) * | 1989-06-12 | 1991-02-08 |
-
1991
- 1991-04-05 JP JP3073345A patent/JPH05327483A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS515420U (ja) * | 1974-06-28 | 1976-01-16 | ||
JPH0312925U (ja) * | 1989-06-12 | 1991-02-08 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2004112247A1 (ja) * | 2003-06-16 | 2006-07-20 | 日本電気株式会社 | 差動回路への漏洩電流が抑制された論理回路 |
JP4539863B2 (ja) * | 2003-06-16 | 2010-09-08 | 日本電気株式会社 | 差動回路への漏洩電流が抑制された論理回路 |
JP2012507215A (ja) * | 2008-10-31 | 2012-03-22 | ノーテル・ネットワークス・リミテッド | 自己整合式帯域阻止フィルタ |
US8786384B2 (en) | 2008-10-31 | 2014-07-22 | Apple Inc. | Self-matched band reject filter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106257829B (zh) | 具有在偏置线路下面的多限定rf基板和导电材料空隙的rf电路 | |
JP3735270B2 (ja) | 高周波半導体装置 | |
US10903546B2 (en) | Planar balun transformer device | |
US7939864B1 (en) | Inductive bond-wire circuit | |
JPH06232217A (ja) | フィルムキャリア信号伝送線路 | |
US5832376A (en) | Coplanar mixer assembly | |
JPH1065442A (ja) | 平衡半導体集積装置 | |
JPH0514069A (ja) | 高出力電界効果トランジスタ増幅器 | |
US6714086B1 (en) | Symmetric oscillators | |
US3768050A (en) | Microwave integrated circuit | |
Chen et al. | Q-enhancement of spiral inductor with N/sup+/-diffusion patterned ground shields | |
JPH05327483A (ja) | スタティック型分周回路 | |
TW461109B (en) | Method for manufacturing a silicon bipolar power high frequency transistor and power transistor device | |
JP2007110446A (ja) | 可変減衰器、高周波集積回路、および通信装置 | |
CN110739921B (zh) | 功率放大单元和功率放大器 | |
US7199667B2 (en) | Integrated power amplifier arrangement | |
JP2946971B2 (ja) | 高周波増幅半導体集積回路 | |
US4786881A (en) | Amplifier with integrated feedback network | |
US5986325A (en) | Microwave integrated circuit device | |
JPH04307808A (ja) | フリップフロップ回路 | |
JP2916600B2 (ja) | モノリシックマイクロ波発振回路 | |
US20230126728A1 (en) | Output matching circuit and power amplifier module | |
JP4031032B2 (ja) | 不所望なキャパシタンスを補償する手段を有する電子集積回路装置 | |
JP3230588B2 (ja) | 非可逆回路素子 | |
JPH11346105A (ja) | マイクロ波平面回路 |