JPH0755507Y2 - モニタ回路内蔵集積回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、それ自体で一つの独立した動作機能を有する
複数の機能単位回路の集合体である集積回路において、
各機能単位回路間の信号をモニタ信号として取出すモニ
タ回路を設けたモニタ回路内蔵集積回路に関する。

［従来の技術］ 一般に、集積回路１は複数の機能単位回路で構成されて
おり、第５図に示すように、各機能単位回路は共通して
一つの筐体２に収納されている。そして、筐体側面から
複数の端子３が露出している。

このように複数の機能単位回路が組込まれた集積回路に
おいては、集積回路１全体を一つの部品とみなして使用
する。したがって、この集積回路全体の動作特性が一定
基準レベルを満せばよく、この基準レベルを満たさない
場合はその集積回路１全体が不良品となる。この理由
は、各機能単位回路が一旦集積回路１内に組込まれる
と、各機能単位回路の入出力端における信号をモニタす
るのが困難であるので、例えば一つの機能単位回路の故
障や性能不良を検出して修理や修正することができなか
ったからである。また、従来の低周波の論理回路におい
ては、２値化信号が正常に動作すればよいので、各機能
単位回路における綿密なレベル調整は必要なかった。

しかし、各機能単位回路の動作信号が低周波ではなく、
例えば1GHz〜20GHz程度の高周波であれば、低周波信号
では生じなかった種々の問題が生じる。すなわち、各機
能単位回路を構成する素子自身の特性のバラツキ等が問
題になる。例えば、GaAs等の化合物半導体で形成された
FETは、Siで形成されたFETに比較して、ドレイン電流Id
ss,相互コンダクタンスgm,ピンチオフ電圧Vp等の特性値
のバラツキが大きい。

このような場合、各機能単位回路の入出力端の信号をモ
ニタしながら、各素子に印加するバイアス電圧を各素子
の特性に応じた最適値に設定する必要がある。よって、
各機能単位回路が一つの集積回路１に組込まれていた場
合には、各機能単位回路の入出力信号をモニタするため
のモニタ回路およびモニタ端子を設ける必要がある。

第６図および第７図はモニタ回路およびモニタ端子を設
けたモニタ回路内蔵集積回路を示す回路図である。第６
図において、この集積回路１は複数の機能単位回路４が
組込まれ、各機能単位回路４間は高周波伝送線路５で接
続され、各高周波伝送線路５にSPDT（Single Pole Doub
le Through）スイッチ６が介挿されている。そして、こ
のSPDTスイッチ６の常開端子が筐体２の側面に取付けら
れたモニタ端子７に接続されている。また、入力端子9
a,出力端子9bが設けられている。

このような集積回路１の各機能単位回路４の動作をチェ
ックする場合は、SPDTスイッチ６をモニタ端子７側へ切
換えて、モニタ端子７に各種測定装置を接続して、該当
機能単位回路４の出力信号をモニタする。

また、第７図は各機能単位回路４間の高周波伝送線路５
に分岐ゲート回路８を介挿し、この分岐ゲート回路８を
モニタ端子７に接続している。このような集積回路１に
おける各機能単位回路４の出力信号をモニタする場合に
は、モニタ端子７に測定装置を接続するのみで直ちにモ
ニタ可能となる。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、第６図や第７図に示すようなモニタ回路
内蔵集積回路においてもまだ解消すべき次のような課題
があった。

第６図のSRDTスイッチ６を使用した場合においては、機
能単位回路４の出力信号を次段の機能単位回路４に印加
させた状態、すなわち、全部の機能単位回路４を正常に
作動させた状態で各機能単位回路４の各入出力信号をモ
ニタすることができない問題がある。

さらに、第７図の分岐ゲート回路８を使用した場合にお
いては、分岐ゲート回路８単体におけるスイッチングの
周波数特性がこの集積回路１に入力される高周波信号の
周波数より低いので、現実に高周波信号を取出すモニタ
回路として使用することは困難である。また、分岐ゲー
ト回路８は主にデジタル信号を取扱う場合に優れた特性
を示すが、アナログ信号には適しない問題がある。

さらに、SPDTスイッチ６や分岐ゲート回路８は能動素子
にて構成されているので、この能動素子を駆動させるた
めの電源が必要となり、集積回路１全体の消費電力が増
大する問題がある。また、消費電力が大きくなると発熱
等の関係より集積回路１全体が大型化する懸念がある。

本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
それぞれ受動素子で形成された複数のインピーダンス素
子で構成されたモニタ回路を用いることによって、全部
の機能単位回路を動作させた状態で、各機能単位回路の
入出力信号をモニタでき、アナログ信号およびデジタル
信号の両信号に対応でき、かつモニタ回路による電力消
費をなくして集積回路全体を小型に形成できるモニタ回
路内蔵集積回路を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本考案のモニタ回路内蔵集積回路は、複数の機能単位回
路と、これら各機能単位回路相互間を接続する所定の特
性インピーダンスZ_Oを有した伝送線路と、この伝送線路
を伝送される信号を取出すモニタ回路とを備えている。

そして、モニタ回路を、伝送線路に接続されこの伝送線
路の特定インピーダンスZ_Oより高いインピーダンスZ_Lを
有するピックアップインピーダンス素子と、このピック
アップインピーダンス素子に接続されこのピックアップ
インピーダンス素子を介して伝送線路の信号を取出すた
めのモニタ用伝送線路と、伝送線路に接続されこの伝送
線路の特性インピーダンスZ_Oと等しいインピーダンスZ_O
を有し伝送線路の負荷となる負荷インピーダンス素子と
で構成している。

［作用］ このように構成されたモニタ回路内蔵集積回路において
は、モニタ回路を構成するピックアップインピーダンス
素子のインピーダンス値は各機能単位回路間を接続する
各高周波伝送線路の特性インピーダンスより高く、かつ
負荷インピーダンス素子のインピーダンス値が前記高周
波伝送線路の特性インピーダンスにほぼ等しいので、高
周波伝送線路を流れる高周波信号を、この高周波信号に
何等影響を及ぼすことなく、モニタ用高周波伝送線路を
介してモニタ端子へ導出させることが可能となる。

［実施例］ 以下本考案の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例のモニタ回路内蔵集積回路を示す回路図
である。第６図と同一部分には同一符号が付してある。
また、外観図は第５図と同じである。

この実施例のモニタ回路内蔵集積回路においては、それ
自体で一つの独立した動作機能を有する複数の機能単位
回路４間を各高周波伝送線路５で接続して、両端に入力
端子9aおよび出力端子9bが接続されている。この各端子
9a,9bは筐体２の外面に露出している。また、高周波伝
送線路５の特性インピーダンスはZ_Oである。そして、各
高周波伝送線路５に３種類のモニタ回路11,12,13がそれ
ぞれ接続されている。

先頭のモニタ回路11においては、高周波伝送線路５に対
して、この高周波伝送線路５の特性インピーダンス値Z_O
より高いインピーダンス値Z_L（Z_L》Z_O）を有したピック
アップインピーダンス素子11aおよび特性インピーダン
スZ_Oに等しいインピーダンス値Z_Oを有した負荷インピー
ダンス素子11bが接続されている。そして、ピックアッ
プインピーダンス素子11aの他端はモニタ用高周波伝送
線路11cを介して筐体２の外面に露出するモニタ端子11d
に接続されている。なお、各インピーダンス素子11a,11
bは抵抗，コンデンサ、コイル等の受動素子で形成され
ている。

また、２番目のモニタ回路12においては、ピックアップ
インピーダンス素子12aは抵抗とコンデンサの直列回路
から形成されており、この直列回路のインピーダンス値
Z_Lが特性インピーダンスZ_Oより高い値になっている
（Z_L》Z_O）。また、特性インピーダンスと同一のインピ
ーダンス値Z_Oを有した負荷インピーダンス素子12bが接
続されている。さらに、ピックアップインピーダンス素
子12aの他端はモニタ用高周波伝送線路12cを介して筐体
２の外面に露出するモニタ端子12dに接続されている。

３番目のモニタ回路13においては、ピックアップインピ
ーダンス素子13aはコイルで形成されており、このコイ
ルのインピーダンス値Z_Lが特性インピーダンスZ_Oより高
い値になっている（Z_L》Z_O）。ピックアップインピーダ
ンス素子13aの他端はモニタ用高周波伝送線路13cを介し
て筐体２の外面に露出するモニタ端子13dに接続されて
いる。そして、特性インピーダンスと同一のインピーダ
ンス値Z_Oを有した負荷インピーダンス素子13bがコイル
のモニタ端子13d側に接続されている。

このように構成された各モニタ回路11,12,13において
は、各ピックアップインピーダンス素子11a,12a,13aは
各高周波伝送線路５の特性インピーダンスZ_Oより格段に
大きいインピーダンス値Z_L（Z_L》Z_O）を有し、かつ各負
荷インピーダンス素子11b,12b,13bは特性インピーダン
スZ_Oに等しいインピーダンスZ_Oを有しているので、高周
波伝送線路５を通る高周波信号を、この高周波信号に何
等影響を与えることなくモニタ回路11,12,13を介して各
モニタ端子11d,12d,13dへ導出すことが可能になる。

また、先頭のモニタ回路11は高周波信号の全ての周波数
成分をモニタ端子11dへ取出すことができ、２番目のモ
ニタ回路12は、高周波信号のうち、コンデンサで直流成
分が遮断されるので、高周波成分のみを取出すことがで
きる。さらに、最後のモニタ回路13においては、高周波
信号のうち、コイルで高周波成分が遮断されるので、直
流成分のみを検出できる。このように各モニタ回路11,1
2,13を、アナログ信号やデジタル信号，又は低周波信号
や高周波信号等の信号の種類によって使い分けることが
可能となる。

また、各モニタ回路11,12,13に組込まれた各インピーダ
ンス素子11a,11b、12a,12b、13a,13bは前述したように
抵抗，コンデンサ，コイル等の受動素子で形成されてい
るので、モニタ回路自体で電力を消費することはなく、
集積回路全体の消費電力を第６図，第７図に示した従来
の集積回路に比較して大幅に低減できる。その結果、集
積回路を構成する各回路素子を互い接近して配設できる
ので、集積回路全体を小型に形成できる。

また、モニタ回路11のピックアップインピーダンス素子
11aのインピーダンス値Z_Lを（１）式に示すように、ピ
ックアップインピーダンス素子自体のインピーダンス値
Z_nとモニタ端子11dに接続される測定装置の入力インピ
ーダンス値Z_mとの合成したインピーダンス値とし、 Z_L＝Z_n＋Z_m …（１） このインピーダンス値Z_Lと負荷インピーダンス素子11b
のインピーダンス値Z_Oとの関係を（２）式のように設定
すると、外部に50Ω系のオシロスコープやスペクトラム
アナライザ等の測定装置を、前記集積回路内部の高周波
信号に影響を与えることなく接続できる。

Z_m／（Z_n＋Z_m）＝1/10 …（２） 例えば、Z_n＝450Ω，Z_m＝50Ω，Z_O＝50Ωとすると、モ
ニタ端子11dの出力信号を20db低下させて、前述したモ
ニター用の各測定装置でそのレベルを直結できる。

次に、第１図における先頭のモニタ回路11を組込んだ実
際のモニタ回路内蔵集積回路を第２図に示す。この実施
例のモニタ回路内蔵集積回路は、一対の入力端子21a,21
bから入力される高周波の各入力信号A,Bを機能単位回路
としてのノアゲート22を通し、同じく機能単位回路とし
ての分岐ゲート23で互いに反対方向のレベルを有する出
力信号Q,に分岐して各出力端子24a,24bへ出力する回
路であり、各入力信号A,Bおよびナンドゲート22の出力
信号Ｃをそれぞれ各モニタ回路25a,25b,25cで取出して
各モニタ端子26a,26b,26cへ導出する。なお、各モニタ
回路25a,25b,25cは第１図のモニタ回路11と同一構成で
あり、ピックアップインピーダンス素子11aと負荷イン
ピーダンス素子11bとで構成されている。

第３図は第２図のモニタ回路内蔵集積回路の詳細回路図
であり、ノアゲート22は図示するように２個のFET22a,2
2bで構成されており、各FET22a,22bには外部に露出した
バイアス端子27a,27bから各バイアス電圧V1,V2が供給さ
れる。また、分岐バッファアンプ23は、３個のFET23a,2
3b,23cで構成され、各FET23b,23cにはバイアス端子27c,
27dからそれぞれバイアス電圧V3,V4が供給される。

第４図は第３図の回路を例えば印刷配線基板上に組込ん
だ状態を示す斜視図である。すなわち、印刷配線基板28
上に各FET22a,22b,23a,23b,23cが一定間隔を開けて配設
されており、各入力信号A,Bおよび各出力信号C,Q,は
印刷配線されたマイクロストリップ線路からなる高周波
伝送路29で形成されている。そして、各高周波伝送路29
と各FET22a,22b,23a,23b,23cの各端子とはボンディング
ワイヤで接続されている。また、各FET22a,22b,23b,23c
に各々バイアス端子から各バイアス電圧V1,V2,V3,V4を
供給するたための電圧供給線30が印刷配線されている。

さらに、各モニタ回路25a,25bは入力信号A,Bが流れる高
周波伝送線路29の両側にそれぞれ接続された薄膜状のピ
ックアップインピーダンス素子11aと負荷インピーダン
ス素子11bとで構成され、ピックアップインピーダンス
素子11aの他方端が印刷配線されたモニタ用高周波伝送
線路31を介して印刷配線基板28の縁まで取出され、それ
から例えば図示しない信号線でモニタ端子26a,26bへ接
続される。負荷インピーダンス素子11bの他方端はやは
り印刷配線で形成された接地線32および貫通孔33を介し
て裏面の接地線に接続されている。他のモニタ回路25c
も同様な手法で印刷配線基板28上に形成されている。

そして、印刷配線基板28上の縁まで引出された各高周波
伝送線路29,各電圧供給線30およびモニタ用高周波伝送
線路31は集積回路の側面に露出した各端子21a,21b,24a,
24b,26a,26b,26c,27a,27b,27c,27dに各信号線で接続さ
れている。

このように構成されたモニタ回路内蔵集積回路におい
て、各入力端子21a,21bに高周波の入力信号A,Bを印加し
た状態で、ノアゲート22と分岐バッファアンプ23の動作
を微調整する場合には、各出力端子24a,24bから出力さ
れる各出力信号Q,Qをオシロスコープ等のモニタ装置に
印加するとともに、各モニタ端子26a,26b,26cの各モニ
タ信号もオシロスコープ等のモニタ装置に印加する。

そして、各バイアス電圧V1,V2,V3,V4を可変させながせ
ら、各モニタ信号および各出力信号を監視して、最適の
信号状態となる各バイアス電圧を設定する。

このように、集積回路内の各機能単位回路間の高周波伝
送線路を通る高周波信号を各モニタ回路を介して取出す
ことが可能となったので、例えば集積回路が故障した場
合における故障原因を究明する場合や、各機能単位回路
の各特性を微調整する場合における作業能率を大幅に向
上できる。

また、図示するように、各高周波伝送線路29,各モニタ
用高周波伝送線路31は印刷配線基板28上にマイクロスト
リップ線路にて形成されているので、製造費が大幅に上
昇することはない。さらに、各モニタ回路のピックアッ
プインピーダンス素子11aおよび負荷インピーダンス素
子11bは薄膜抵抗等の受動素子で形成されているので、
さらに小型に形成できる。

なお、本考案は上述した実施例に限定されるものではな
い。第４図の実施例においては、印刷配線基板28として
マイクロストリップ型のものを用いたが、コプレーナ型
のものを用いてもよいことは勿論である。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案のモニタ回路内蔵集積回路に
よれば、伝送線路を伝送される信号を取出すモニタ回路
を、伝送線路の特性インピーダンスZ_Oより高いインピー
ダンスZ_Lを有するピックアップインピーダンス素子と、
伝送線路の特性インピーダンスZ_Oと等しいインピーダン
スZ_Oを有し伝送線路の負荷となる負荷インピーダンス素
子とで構成している。したがって、全部の機能単位回路
を動作させた状態で、各機能単位回路に入出力される高
周波信号を、この高周波信号に何等悪影響を与えること
なく、モニタでき、アナログ信号およびデジタル信号の
両信号に対応でき、かつモニタ回路による電力消費が少
なくなるので、集積回路全体を小型に形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係わるモニタ回路内蔵集積
回路を示すブロック回路図、第２図は他の実施例のモニ
タ回路内蔵集積回路を示すブロック図、第３図は同実施
例の詳細回路図、第４図は同実施例の各素子の実装状態
を示す斜視図、第５図は一般的な集積回路を示す外観
図、第６図および第７図は従来のモニタ回路内蔵集積回
路を示すブロック図である。 ４…機能単位回路、5,29…高周波伝送線路、9a…入力端
子、9b…出力端子、11,12,13,25a,25b,25c…モニタ回
路、11a,12a,13a…ピックアップインピーダンス素子、1
1b,12b,13b…負荷インピーダンス素子、11d,12d,13d,26
a,26b,26c…モニタ端子、11c,12c,13c,30…モニタ用高
周波伝送線路、22…ノアゲート、23…分岐ゲート。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の機能単位回路（４）と、これら各機
   能単位回路相互間を接続する所定の特性インピーダンス
   Z_Oを有した伝送線路（５）と、この伝送線路を伝送され
   る信号を取出すモニタ回路（11,12,13）とを備えたモニ
   タ回路内蔵集積回路であって、 前記モニタ回路は、 前記伝送線路に接続され、この伝送線路の特定インピー
   ダンスZ_Oより高いインピーダンスZ_Lを有するピックアッ
   プインピーダンス素子（11a,12a,13a）と、 このピックアップインピーダンス素子に接続され、この
   ピックアップインピーダンス素子を介して前記伝送線路
   の信号を取出すためのモニタ用伝送線路（11c,12c,13
   c）と、 前記伝送線路に接続され、この伝送線路の特性インピー
   ダンスZ_Oと等しいインピーダンスZ_Oを有し前記伝送線路
   の負荷となる負荷インピーダンス素子（11b,12b,13b）
   と を備えたことを特徴とするモニタ回路内蔵集積回路。
2. 【請求項２】前記ピックアップインピーダンス素子（12
   a）及び負荷インピーダンス素子（12b）は受動素子で構
   成されたことを特徴とする請求項１記載のモニタ回路内
   蔵集積回路。