JPH10209385A - コンポーネント配置 - Google Patents
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Abstract
生成器を利用した回路及びコンポーネント配置を提供す
る。 【解決手段】 本発明は、トランジスタデバイスから相
対的に特定の位置に配置された制御可能磁界生成器を利
用する。このことによって、例えばトランジスタデバイ
スがイネーブルされた場合等にトランジスタデバイス内
をキャリアが流れる際、生成器によって生成された磁界
がキャリアが流れているところまで延在してローレンツ
(Lorentz)力を生成し、それによってキャリアが所定
の方向へ曲げられて対応する所定の回路機能が実現され
る。
Description
し、特に所定の機能を実現する目的で磁界を利用するデ
バイスに関する。
通信装置及び車載エレクトロニクス機器等を含む現在の
エレクトロニクス製品には、所定の機能を実行する目的
でトランジスタ等の半導体デバイスが用いられている。
この種の製品において半導体デバイスによって実行され
る機能には、電気信号のルーティング/スイッチング、
マルチプレクサ/デマルチプレクサ、差動増幅器、及び
変調/復調目的でのアップ/ダウンコンバータ等の信号
ミキサ等が含まれる。集積回路としての形態あるいはそ
の他の形態における、少なくとも4つのトランジスタか
らなる代表的な回路配置は、1×2信号ルーティングス
イッチ回路あるいはマルチプレクサ/デマルチプレクサ
を実現するために用いられる。これらは、例えば、N.We
ste and K.Eshraghinan, "Principles of CMOS VLSI De
sign" (Addison-Wesley PublishingCo. 1985)の第1章
第4−29頁により詳細に記述されている。さらに、少
なくとも7つのトランジスタからなる代表的な回路配置
は、従来技術に係るGilbertセル等のアップあるいはダ
ウン信号コンバータ回路を実現するために用いられる。
これらは、P.Gray and R.Meyer, "Analysis and Design
of Analog Integrated Circuits" (John Wiley & Sons
1984)の第590−593頁により詳細に記述されてい
る。
ポーネントの大きさ、複雑さ及びコストの低減は、エレ
クトロニクス産業における一般的な目標である。代表的
なコンポーネントのサイズの低減は、製造されるデバイ
ス及び他の回路素子の大きさの低減によって実現されて
きている。しかしながら、上述されているような回路機
能を実行するために必要とされるデバイスの複雑さ及び
個数は、従来技術に係るエレクトロニクスコンポーネン
トにおいては低減されてきていない。
数のデバイスと複雑さで実行する回路配置が望ましい。
デバイスから相対的に特定の位置に配置された制御可能
磁界生成器を利用する。このことによって、例えばデバ
イスがイネーブルされた場合等にデバイス内をキャリア
が流れる際、生成器によって生成された磁界がキャリア
が流れているところまで延在してローレンツ(Lorent
z)力を生成し、それによってキャリアが所定の相対的
な方向へ曲げられて対応する所定の回路機能が実現され
る。このようなコンポーネント配置において利用可能な
トランジスタデバイスには、例えば電界効果トランジス
タ(FET)及びバイポーラ接合トランジスタ(BJ
T)等のキャリアの流れに基づいて機能するタイプのも
のが含まれる。本発明に係るコンポーネント配置は、従
来技術に係る回路と比較して、より低減されたデバイス
個数及び複雑さで相異なった機能を実行するための種々
の回路配置において利用可能である。
タ、変調器/復調器、差動アンプ、スイッチ、及びマル
チプレクサ/デマルチプレクサ等の回路配置は、本発明
に係るデバイスをわずか1つか2つ用いるだけで可能で
ある。例えば、単一のFETデバイスと磁界生成器を用
いることによって信号ミキサ配置を実現することが可能
である。デバイスがイネーブルされると、キャリアは、
ソースとドレイン領域との間を反転層を形成して流れ
る。磁界生成器は、キャリアの流れと実質的に直交し、
かつ、反転層と実質的に平行な方向に延在する磁界を生
成するように配置されている。
(周波数f1)に基づいて変化させられる。ミキシング
される第二信号(周波数f2)がデバイスのゲートに印
加され、その周波数に従って反転層の生成を変化させ
る。その結果、反転層内のキャリアの流れは、第一信号
に従って変化する磁界によって生成されるローレンツ力
とデバイスのゲートに印加された第二信号との双方によ
って変調され、少なくとも周波数|f1±f2|を有する
混合済み信号がデバイスのドレインに現れる。
を有するFETデバイスにおいて生成される反転層に対
して実質的に垂直に延在する磁界を生成するように配置
することも可能である。このようにすることによって生
成されたローレンツ力は、磁界の大きさに基づいて、反
転層を流れるキャリアを複数個のドレインのうちの所定
の一つに向けて偏向させる。このような配置は、信号ル
ーティングスイッチ、マルチプレクサ/デマルチプレク
サ及び信号ミキサ等の回路機能を実行するために有用で
ある。
イルが制御可能磁界生成器として用いられ、比較的コン
パクトな大きさを有するコンポーネント配置を実現する
目的で、トランジスタデバイスを含む基板上に形成され
る。
から相対的に特定の位置に配置された制御可能磁界生成
器を利用する。このことによって、デバイスがイネーブ
ルされてデバイス内をキャリアが流れる際、生成器によ
って生成された磁界がキャリアが流れているところまで
延在してローレンツ(Lorentz)力を生成し、それによ
ってキャリアが所定の相対的な方向へ曲げられて対応す
る所定の回路機能が実現される。添付図面においては、
電界効果トランジスタ(FET)を用いた信号ミキシン
グ及びルーティング機能を実現するコンポーネント配置
が示されており、以下に詳細に記述されるが、これらは
例示目的のものであり、本発明を限定するものではな
い。バイポーラ接合トランジスタ(BJT)を含む、キ
ャリアの流れに基づいて動作する他のタイプのトランジ
スタデバイスも本発明に係るコンポーネント配置におい
て利用可能である。さらに、本発明を、例えば差動増幅
器及びマルチプレクサ/デマルチプレクサの回路機能を
実行する配置を含む、他の回路機能の実現のための種々
の他のコンポーネント配置において実施することも容易
である、ということに留意されたい。
図1に示されている。コンポーネント配置1は、基板1
5に形成されたFETデバイス5及びインダクタコイル
10等の制御可能磁界生成器を有している。デバイス5
は、従来技術に係る金属酸化膜半導体FETすなわちM
OSFETでよい。デバイス5として用いられるMOS
デバイスの型は本発明の実現には問題ではなく、コンポ
ーネント配置1の所定の動作に基づいて、例えばNMO
S、PMOSあるいはCMOSデバイスである。他の型
のFETデバイス、例えば金属半導体FET(MESF
ET)及び金属絶縁体半導体型のFET(MISFE
T)等も、デバイス5として利用可能である。さらに、
デバイス5は個別半導体であっても集積回路の一部であ
ってもよい。MOSFETデバイス5を作成する従来技
術に係る方法は、例えばS.M.Sze, "VLSI Technology"
(McGraw-Hill 1988)の第11章第466−515頁に記
載されている。
体、絶縁体及び金属の個々の層から形成される。例え
ば、デバイス5は、NMOSとしてヒ素あるいはリン等
のn型不純物をドーピングすることによって形成された
ソース及びドレイン領域20及び25を有するp型シリ
コン基板15を有している。シリサイド30よりなるオ
プション層が、ソース及びドレイン抵抗を低減してデバ
イス5による電流駆動力を増大させる目的で、ソース及
びドレイン領域20及び25の上に堆積され得る。
ン注入あるいは気相拡散によってn型不純物がドーピン
グされたポリシリコン40より形成されている。ゲート
ポリシリコン40は、基板15上のSiO2スペーサ4
5上に堆積される。シリサイドよりなるオプション層
(図示せず)が、ゲート抵抗を低減する目的でゲート4
0上に堆積されることも可能である。例えばSiO2あ
るいはリンがドーピングされた酸化物であるリンガラス
より絶縁層50がトランジスタの上に堆積され、物理的
な保護及び電気配線を容易にする。コンタクト孔55が
絶縁層50に開孔され、デバイスのゲート35及びソー
ス及びドレイン領域20及び25が露出される。リード
線S、G及びDは、それぞれソース、ゲート及びドレイ
ン領域20、35及び25に接続される。ここではNチ
ャネルMOSFETが記述されているが、デバイス5と
してPチャネルデバイスも利用可能であることに留意さ
れたい。
面上に形成されており、リードL1及びL2を有してい
る。この種のコイルを生成するための従来技術に係る方
法は、例えば、N.Nguyen and R.Meyer, "Si IC-Compati
ble Inductors and LC Passive Filters", IEEE J. Sol
id-State Circuits, vol.25, no.4, pp.1028-31 (Augus
t 1990)及びJ.Chang, A.Abidi and M.Gaitan, "Large S
uspended Inductors on Silicon and Their Use in a 2
-um CMOS RF Amplifier", IEEE Electron Device Lette
rs, vol.15, no.5, pp.246-248 (May 1993)等に記述さ
れている。本明細書に記述された実施例においてはオン
チップインダクタコイル10が制御可能磁界生成器とし
て用いられているが、本発明に従って磁界を生成する目
的で、オンチップあるいはオフチップの他の構造も利用
可能である。例えば、基板上のある距離のところに支持
されたインダクタコイルは利用可能であり、対応するコ
ンポーネント配置の性能指数(Qファクタ)を増大させ
る。この種のコイルは、例えば、T.Gabara, K.Tai, M.L
au, S.Pei, R.Frye and P.Sullvian, "A 27mW CMOSRF O
scillator Operating at 1.2GHz", Proc. of 1994 IEEE
Multi-Chip Module Conf. MCMC-1994, pp.15-19(1994)
に記載されている。制御可能磁界生成器として利用可能
な他の構造例には、電磁石及びワイヤ等の電流を担う導
体が含まれる。
レイン領域20及び25の間のゲート35の下のチャネ
ル部に反転層が形成される。反転層は、例えば、層45
と破線38との間に生成される。このような反転層を形
成することは、従来技術に従ってゲートリードGに充分
な電圧を印加し、ソース及びドレインリードS及びDの
間に電位差を与えることによって実現可能である。キャ
リアは、形成された反転層中をソース領域20からドレ
イン領域25へ向かって流れる。キャリアという術語は
半導体中の負または正の電荷あるいは相当のものの流れ
を指し示しており、Nチャネルデバイスにおける負の電
荷を担う電子、あるいはPチャネルFETデバイスにお
ける正の電荷を担う正孔等が含まれる。トランジスタデ
バイスにおけるキャリアの流れは、A.Grove, "Physics
and Technology of Semiconductor Devices" (John Wil
ey & Sons, 1967)の第11章第317−333頁に概説
されている。ソース20とドレイン25との間を流れる
キャリアの速度は、ベクトルUによって表わされてい
る。
ドレインリードS及びDにおける対応する信号出力を生
成する。キャリアのフローレート及び対応する出力信号
の大きさは、通常、ゲート35に印加される電圧の大き
さに依存する。従って、ゲートリードGへの電圧を変調
することによってキャリアの流れを変調することが可能
である。しかしながら、本発明に従って、インダクタコ
イル10によって生成される磁界に基づいてドレイン2
5に到達するキャリアをさらに変調することも可能であ
る。この磁界の大きさは、インダクタコイル10を流れ
る電流ILに依存する。
がコイルの下部に前記生成される反転層を貫通して延在
するように配置される。この際、磁束密度ベクトルBに
よって示されているように、磁界の向きは反転層と実質
的に平行であり、かつ、キャリアの流れの方向Uとは実
質的に直交している。このような磁界は、キャリアに対
してベクトルFによって示されている方向に対応するロ
ーレンツ力を生成する。キャリアに働く力Fの方向及び
大きさは、F=q(E+U×B)という表式によって表
わされる。ここで、F、E、U、及びBはそれぞれベク
トルであり、qはキャリアの電荷、Eは磁界によってM
OSデバイス内に誘起されるホール(Hall)電圧によっ
て生成される電界である。ホール効果及び対応するホー
ル電圧は、例えばS.Sze, "Physics of Semiconductor D
evices" (John Wiley & Sons 1981)第27−35頁に記
載されている。Nチャネルデバイス5においてはキャリ
アは電子であるため、電荷qは負の値である。
向に曲げられ、これがホール電圧を生成し、そのホール
電圧がスレッショルド電圧を変化させ、さらにドレイン
領域25に到達するキャリア数を変化させる。その結
果、ドレインリードDにおいて生成される信号は、この
ような磁界に晒されない従来のデバイスと比較して相当
量変化する。すなわち、磁界の大きさが、ドレイン領域
25に到達するキャリアの数の変化の度合を決定する。
本発明はこのような振る舞いを利用し、ドレイン領域2
5に到達するキャリアの流れをインダクタコイル10を
流れる電流ILを制御することによって変調する。
電圧によって反転層の深さ及びキャリアの流れを変調す
るという従来技術に係る方法とは実質的に独立に機能す
る。その結果、本発明に係るコンポーネント配置1は、
変調器/復調器、アップあるいはダウン信号コンバー
タ、及び差動増幅器等の種々の信号混合回路機能を実行
するために利用可能である。本発明に係るコンポーネン
ト配置1を利用した信号ミキサ回路100が図2に示さ
れており、以下に記述される。
バイス5のチャネル長は、流れるキャリアが磁界に晒さ
れる距離を決定する。そのため、より長いゲート長の場
合の方が、特定の磁界によるキャリアの曲がりが大きく
なる。例えば、0.25μmから4.0μmの範囲のゲ
ート長が本発明に従って利用可能である。さらに、所定
の変調効果を実現するためには、生成される磁界に対し
てキャリアの流れを充分に晒す目的でゲート35の幅W
も充分に大きいことが必要である。例えば、図1に示さ
れているように磁界生成器としてオンチップインダクタ
コイルが用いられる場合には、従来技術に従って作成さ
れるオンチップインダクタコイルの大きさに依存して、
およそ20μmから80μmの範囲のゲート幅を利用す
ることが可能である。しかしながら、磁界生成器がより
大きな磁界を生成することが可能であれば、より小さな
ゲート幅も利用可能である。
中で、図1のコンポーネント配置1が参照番号1によっ
て示される模式的なシンボルで示されている。電圧源1
05のような局部発振器信号源がコンポーネント配置1
のインダクタコイルのリードL1に接続されている。コ
ンポーネント配置1のリードL2は、抵抗R1に接続され
ており、R1の他端は設置されている。
リードSも設置されている。コンポーネント配置1のデ
バイスのドレインリードDは抵抗R2に接続されてお
り、R2の他端は電圧源VDDに接続されている。さら
に、出力信号VOUTが、デバイスのドレインリードDに
おいて生成される。コンポーネント配置1のデバイスの
ゲートリードGは抵抗R3に接続されており、R3の他端
はバイアス電圧源VBIASに接続されている。DC遮断キ
ャパシタC1がデバイスのゲートリードGと中間周波数
信号源、例えば電圧源110との間に接続されている。
アス電圧源VBIASが、図1に関連して既に記述されてい
るように、コンポーネント配置1のFETデバイスに反
転層を生成し、かつ、デバイスのソースとドレインとの
間でキャリアを流れさせるために充分な電圧を生成す
る。従来技術に係るMOSFETがコンポーネント配置
1において用いられた場合には、電圧源VDD及びVBIAS
が、それぞれおよそ1.8Vから3.6V及び1.0V
から2.0Vの範囲にあるようにすることが可能であ
る。電圧源110は、周波数f1の信号VIFを生成す
る。生成された信号VIFは、反転層の形成に周波数f1
を有する変化を与え、そのためにキャリアフローレート
がその周波数で変調される。キャリアフローレートのこ
のような変調は、信号出力VOUTに周波数f1を有する対
応する発振信号を生成する。
VLOを生成する。それによって得られる、コンポーネン
ト配置1のインダクタコイルを流れる対応する電流ILO
が、周波数f2でその大きさが変化する、対応する磁界
を生成する。磁界のこのような変化により、コンポーネ
ント配置1のデバイス中のキャリアに働くローレンツ力
が対応して変化し、そのためにデバイスのドレインに到
達するキャリアが変調される。従って、出力信号VOUT
も、デバイスのゲートリードGに印加された中間周波数
信号VIFの変化に対応した周波数f1を有する変調とは
独立に、周波数f2においても変調される。その結果、
生成される信号出力VOUTは、f1、f2、及びf1±f2
という少なくとも3つの周波数成分を有することにな
る。通常、出力信号VOUTには、中間周波数f1の高調波
に基づく周波数成分、例えば、f2+2f1及びf2−2
f1、f2+3f1及びf2−3f1等が含まれるが、これ
らは、必要な場合には、従来技術に係るフィルタリング
によって除去され得る。
測した回路100の出力信号VOUTの一例を示してい
る。図3に示された出力信号VOUTを生成するために用
いられた局部発振器及び中間周波数f2及びf1は、それ
ぞれ1.8GHz及び1.0MHzである。従って、周
波数ピークが、それぞれ参照番号150、155及び1
60によって示されているように、1.799GHz、
1.800GHz及び1.801GHzに現れている。
本発明に係るコンポーネント配置1によって混合される
特定の信号周波数は本発明の実施に関してはクリティカ
ルではない。磁界生成器として用いられるインダクタコ
イルに印加される周波数は1Hz未満でも可能である
し、その上限はインダクタコイルそれ自体の共振周波数
(従来技術に係るオンチップインダクタでは、通常2G
Hzから7GHzの範囲)によって決定される。さら
に、ゲートリードGに印加される信号の周波数は、従来
技術に係るMOSFETデバイスでは1Hz未満から2
ないし3GHzの範囲である。しかしながら、このよう
な周波数範囲を実現するためには、DC結合が必要にな
る。
ジョン信号ミキシング動作を例示目的で示すものであっ
て、同様に本発明に従って対応するダウンコンバージョ
ン回路を実現し得ることに留意されたい。さらに、図1
は例示目的で磁界生成器10と相互作用する単一のデバ
イス5のみが示されているが、例えば複数の信号の混合
及び/あるいはより大きな信号強度もしくは平衡出力を
実現する場合には、複数個のデバイスが生成器10によ
って生成される磁界中に配置されるようなコンポーネン
ト配置も可能である。
流れの方向に対して直交する磁界を生成するコンポーネ
ント配置1を示しているが、これらの方向からずれた場
合においても本発明に従って信号混合が実現できること
に留意されたい。但し、そのような場合には、出力信号
における対応する周波数成分が減衰されることになる。
さらに、本発明の別の実施例に従って、磁界生成器を、
生成される磁界が形成される反転層と実質的に直交して
延在するように配置することも可能である。図4は、こ
のような直交型磁界配置を有するコンポーネント配置2
00の一例を示している。このような配置は、例えばマ
ルチプレクシング/デマルチプレクシング及び信号混合
動作を含む信号ルーティングスイッチ機能に関して有用
であり、図4及び図5に関連して以下に記述される。
0は、基板215の絶縁層上に形成されたインダクタコ
イル210等の磁界生成器を有しており、前記基板には
複数個のドレインを有するFETデバイス205が形成
されている。インダクタコイル210及びデバイス20
5は、図1に関連して前述されているのと実質的に同様
な方式で形成され得る。絶縁層が不透明であればデバイ
ス205は図4に示されているような上面図では見えな
いことになる。図4においては、デバイス205は、デ
バイス205に対するインダクタコイル210の方向が
デバイス205のチャネルに形成される反転層に対して
実質的に直交するように延在する所定の磁界を生成する
ための方向を有している、ということを明示するために
描かれている。図4においては、そのような直交する方
向は、図面に対して垂直方向である。
SFETであることが可能であり、ソース及びゲート領
域220及び235と2つのドレイン領域225及び2
27を有している。MOSFETデバイスにおいて通常
の単一ドレインのFETデバイスと同様に所定のドレイ
ン領域をそれぞれドーピングすることによって2つのド
レイン領域を形成することは可能であり、ドレイン領域
225及び227の間に反対導電型を有する不純物によ
ってドーピングされたSiタブ(tub)領域を残存さ
せることができる。導電性を有するリードS、G及びD
1及びD2が、図4に模式的に示されているように、対
応するデバイス領域220、235、及び225及び2
27を接続している。
ように、デバイス205のゲート領域235の下部に反
転層が形成される。反転層におけるキャリアの流れの一
般的な方向はベクトルUによって示されている。デバイ
ス205においてキャリアが流れるレートは、ゲートリ
ードGに印加された反転層の形成を制御するための電圧
に依存する。
210の位置のために、デバイス205において形成さ
れた反転層に対して実質的に直交する方向に延在する磁
界の生成が可能になる。より詳細に述べれば、生成され
た磁界は、インダクタコイル210を流れる電流の向き
に依存して、紙面に対して上向きか下向きかである。そ
の結果、対応するローレンツ力が、流れるキャリアをド
レイン領域225あるいはドレイン領域227のいずれ
かに向かって曲げるように生成される。
が紙面に対して上向きに反転層を通過して延在する磁界
(図4においてBで示されている磁界)を生成する場合
には、対応するローレンツ力は、キャリアすなわち正孔
に対して図4においてベクトルFで示されている方向に
生成される。その結果、ゲート235の下の反転層を流
れるキャリアは、ドレイン領域225からずれてドレイ
ン領域227へ向かうことになる。同様に、インダクタ
コイル210が紙面に対して下向きに反転層を通過して
延在するような磁界を生成する場合には、対応するロー
レンツ力は、キャリアを、ドレイン領域227からずら
せてドレイン領域225に対して向かわせるように生成
される。従って、コンポーネント配置200は、生成さ
れる磁界の特定の方向に基づいてソースリードから所定
のドレインリードD1あるいはD2に対して信号を導く
ことが可能であるために、1×2信号ルーティングスイ
ッチあるいはマルチプレクサ/デマルチプレクサとして
用いることが可能である。
200においては、デバイス205がより長いゲート長
を有する場合のほうが、反転層内のキャリアをより大き
く曲げることが可能である。なぜなら、ローレンツ力が
より長い距離に亘って移動中のキャリアに対して作用す
る可能性があるからである。通常、従来技術に係るMO
SFETがデバイス205として用いられた場合には、
ドレイン領域225及び227の方向に関して、ゲート
長Lがおよそ8μm、磁束密度が0.05W/m2のオ
ーダーの場合には、およそ0.2μmから0.4μmの
オーダーのキャリアの移動の曲がりが実現され得る。よ
り長いゲート長あるいはより大きな磁界が用いられれ
ば、より大きな曲がりが対応して実現される。
置250からのドレイン領域225及び227のずれ
は、上記曲がりと本発明に係るコンポーネント配置にお
いて用いられている特定のゲート幅及び電界/磁界強度
の場合に達成可能な電気的分離とに基づいている。例え
ば、前述されている8μm及び0.05W/m2という
ゲート幅及び磁束密度がおよそ0.2μmから0.4μ
mの範囲の曲がりを可能にする場合には、ドレイン領域
225及び227は位置250から同様に0.2μmか
ら0.4μmだけ離すことが可能である。ドレイン領域
225及び227の特定の幅は本発明の実現に関してク
リティカルではなく、それらの領域のコンタクトパッド
へボンディングする適切な技術に依存し得る。従来技術
に係るコンタクトパッドボンディング技術において利用
可能なドレイン領域の幅は、例えば0.2μmから0.
4μmの範囲である。さらに、このような配置例におい
ては、従来技術に係るコンタクトパッドボンディング技
術を用いる場合には、同様な理由から少なくとも0.4
μmの幅を有するソース領域220を利用することが望
ましい。
する磁界を生成するコンポーネント配置200を示して
いるが、この方向からずれた場合においてもキャリアの
曲がりが実現されることに留意されたい。従って、磁界
の方向がずれた場合においても、所定のキャリアの曲が
りを実現する場合には、本発明に従って利用可能であ
る。
5は2つのドレインを有するように図示されているが、
これは例示目的であって本発明を制限するものではな
い。より多くのドレインを有するFETデバイスも、本
発明に従って利用可能である。このような多重ドレイン
配置においては、所定のドレイン領域に信号を生成する
目的でキャリアを所定の量だけ曲げるために、特定の大
きさ及び方向を有する磁界を生成することが可能であ
る。さらに、複数個のソースを有するFETデバイス
も、例えばM×N信号ルーティングスイッチ(M及びN
は2より大きい)を含むスイッチング機能を実行する目
的で、本発明の原理に従って同様に利用可能である。
FETデバイスは、本発明に従って信号混合動作を実現
するためのコンポーネント配置において利用可能であ
る。このような、平衡出力信号を実現するコンポーネン
ト配置を利用した信号混合回路例300が図5に示され
ている。平衡出力は2つの出力リードを有しており、第
一出力リードに現れる電圧は第二出力リードに現れる電
圧と同一の相対振幅を有し、かつ、逆の極性を有してい
る。平衡出力信号は、通常、誘導雑音が問題となるよう
なシステムにおいて誘導雑音を打ち消すために用いられ
る。誘導雑音に関する概説は、T.J.Gabara, "Ground Bo
unce Control in CMOS Integrated Circuits", Digest
of Technical Papers, IEEE International Solid-Stat
e CircuitsConference, pp.88-89(1988)に見い出され
る。
ント配置は、参照番号305によって模式的に示されて
いる。本発明に係るコンポーネント配置305は、ソー
スリードS、ゲートリードG及び3つのドレインリード
D1、D2、及びD3に接続されたFETデバイスを有
している。ドレインリードD2は、FETデバイスのゲ
ート領域を挟んで対応するソース領域と対向するように
配置されている中央のドレイン領域に接続されている。
例えば、このようなドレイン領域を、図4の位置250
に配置することが可能である。図5においては、リード
D1及びD3に接続されたそれぞれのドレイン領域は、
中央ドレイン領域のそれぞれいずれかの側に位置してい
る。リードD1及びD3に接続されたそれぞれのドレイ
ン領域と中央ドレイン領域との間隔は、通常のMOSF
ETデバイスにおいては、例えばおよそ0.4μmから
90μmの範囲である。
イルは、その一端が局部発振器信号源、例えば電圧源3
10、に接続されており、他端が抵抗R11の一端に接続
されている。抵抗R11の他端は接地されている。コンポ
ーネント配置305のデバイスのソースリードSは接地
されている。コンポーネント配置305のデバイスのゲ
ートリードGは中間周波数源、例えば電圧源315の一
端に接続されており、電圧源315の他端は接地されて
いる。ドレインリードD2は、抵抗R12の一端に接続さ
れており、R12の他端は電圧源VDDに接続されている。
ドレインリードD1及びD3は、トランジスタ320及
び325のゲートにそれぞれ接続されている。実質的に
一定の電流Iを供給する電流源330がトランジスタ3
20及び325のソースに接続されている。トランジス
タ320及び325のドレインは、対応する平衡出力信
号VOUT1及びVOUT2を与える。トランジスタ320及び
325のドレインは、それぞれ対応する抵抗R13及びR
14に接続されており、R13及びR14は電圧源VDDに接続
されている。
有する信号VLOを生成する。コンポーネント配置305
のインダクタコイルを流れる対応する電流ILOが、周波
数f1においてその振幅が変化する磁界を生成する。こ
の磁界の変化は、ソースから中央ドレイン領域へ流れる
キャリアをリードD1及びD3に接続されたドレイン領
域へ発振するように交互に曲げるローレンツ力の対応す
る変化を引き起こす。その結果、リードD1及びD3に
現れる電圧も周波数f1に従って発振するように変化す
るが、それぞれ互いに180゜位相がずれている。さら
に、コンポーネント配置305のデバイスのゲート電圧
が、電圧源315によって生成される信号VIFの周波数
である中間周波数f2に従って変化させられる。従っ
て、ドレインリードD1及びD3に現れる信号は、さら
に中間周波数f2によっても変調される。よって、対応
するドレインリードD1及びD3に現れる信号は、各
々、周波数f1及びf2、及び少なくとも周波数f1+f2
及びf1−f2の周波数成分とを有しており、それぞれ
が、周波数f1に関して、実質的に互いに180゜位相
がずれている。
ランジスタ320及び325のゲートに接続されている
ため、これら対応するデバイスの反転層がこのような混
合され、かつ、位相のずれた信号に従って変化する。そ
の結果、電流源330によって供給される実質的に一定
の電流Iは、対応するトランジスタのゲートに与えられ
る信号によって変調されてトランジスタ320及び32
5を流れる。そのため、トランジスタのドレイン320
及び325における対応する出力信号VOUT1及びVOUT2
も、同様に混合された信号に対応しており、周波数成分
f1が実質的に互いに180゜ずれている。さらに、ト
ランジスタのドレイン320及び325に対して供給さ
れる電流は実質的に一定の電流源330から分割された
ものであるため、対応する出力信号VOUT1及びVOUT2の
相対的な電流は平衡していると見なされる。
力信号を生成するが、本発明に従って実質的に同様な方
式で単一の非平衡出力を生成することも可能である。そ
のような回路においては、トランジスタ320及び32
5及び電流源330を省略することが可能であり、非平
衡混合済み信号出力はドレインリードD1あるいはD3
のいずれかにおいて実現される。このような配置におい
ては、ドレインリードD1において単一の非平衡混合信
号出力を実現しつつ、ドレインリードD3及び対応する
ドレイン領域を省略することも可能である。
もので,この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。例えば、前述された実施例におい
ては、インダクタコイルがデバイスと同一の基板に配置
されているが、デバイスを貫通する所定の磁界を実現す
るようにデバイスに近接して配置された個別の基板にイ
ンダクタコイルを配置することも可能である。また、前
述された実施例においては、本発明に係る制御可能磁界
生成器として、その大きさが小さいこと及び製造コスト
が低いことからインダクタコイルが用いられている。し
かしながら、例えば電磁石あるいはワイヤ等の電流を担
う導体等を含む他のタイプの制御可能磁界生成器もイン
ダクタコイルの代わりに用いられ得る。
来技術に係る回路と比較して、より低減されたデバイス
個数及び複雑さで相異なった機能を実行するための種々
の回路配置において利用可能な、トランジスタデバイス
から相対的に特定の位置に配置された制御可能磁界生成
器を有するコンポーネント配置が提供される。
透視図。
信号ミキサ回路を模式的に示すブロック図。
された変調信号例を示すグラフ。
を示す上面図。
信号ミキサ回路を模式的に示すブロック図。
Claims (20)
- 【請求項1】 トランジスタデバイスと制御可能磁界生
成器を有するコンポーネント配置において、 前記磁界生成器が、前記トランジスタデバイスに対し
て、前記トランジスタデバイス内をキャリアが流れる際
に前記磁界生成器によって生成された磁界が前記キャリ
アの流れを貫通して延在し、かつ、対応する所定の回路
機能を実行する目的で前記流れ中の前記キャリアに対し
て所定の相対方向にローレンツ(Lorentz)力を作用す
るように固定された位置に配置されていることを特徴と
するコンポーネント配置。 - 【請求項2】 前記トランジスタデバイスが、電界効果
トランジスタ(FET)デバイスであり、前記キャリア
が形成された反転層内を流れることを特徴とする請求項
第1項に記載のコンポーネント配置。 - 【請求項3】 前記磁界生成器の位置が、前記反転層に
対して実質的に平行かつ前記キャリアの流れの方向に対
して実質的に直交する方向に前記キャリアの流れを貫通
して延在する磁界を生成することを特徴とする請求項第
2項に記載のコンポーネント配置。 - 【請求項4】 信号混合機能を実行する前記コンポーネ
ント配置において、前記生成された磁界の大きさが混合
されるべき第一信号によって制御されることを特徴とす
る請求項第3項に記載のコンポーネント配置。 - 【請求項5】 前記磁界生成器の位置が、前記反転層に
対して実質的に直交する方向に前記キャリアの流れを貫
通して延在する磁界を生成することを特徴とする請求項
第2項に記載のコンポーネント配置。 - 【請求項6】 スイッチング機能を実行する前記コンポ
ーネント配置において、 前記トランジスタデバイス
が複数個のドレインを有しており、 前記磁界生成器が前記ドレインのうちの所定のものに対
して前記キャリアを導くために前記ローレンツ力を生成
するように制御可能であることを特徴とする請求項第5
項に記載のコンポーネント配置。 - 【請求項7】 信号混合機能を実行する前記コンポーネ
ント配置において、前記デバイスが複数個のドレインを
有しており、前記生成された磁界の振幅が混合されるべ
き第一信号によって制御されることを特徴とする請求項
第5項に記載のコンポーネント配置。 - 【請求項8】 前記コンポーネント配置が、平衡出力信
号を生成する少なくとも2つのドレインを有しているこ
とを特徴とする請求項第7項に記載のコンポーネント配
置。 - 【請求項9】 前記トランジスタデバイスが、バイポー
ラ接合トランジスタであることを特徴とする請求項第1
項に記載のコンポーネント配置。 - 【請求項10】 前記磁界生成器が前記トランジスタデ
バイスの上部に形成されていることを特徴とする請求項
第1項に記載のコンポーネント配置。 - 【請求項11】 前記磁界生成器が前記トランジスタデ
バイスに近接して配置されていることを特徴とする請求
項第1項に記載のコンポーネント配置。 - 【請求項12】 複数個のトランジスタデバイスが前記
所定の回路機能を実行する目的で前記磁界生成器に対し
て相対的な位置に配置されていることを特徴とする請求
項第1項に記載のコンポーネント配置。 - 【請求項13】 前記磁界生成器がインダクタであるこ
とを特徴とする請求項第1項に記載のコンポーネント配
置。 - 【請求項14】 第一及び第二信号を混合するコンポー
ネント配置において、 当該コンポーネント配置
が、ソース、ゲート及び少なくとも一つのドレインを有
する電界効果トランジスタデバイスと、 制御可能磁界生成器と、 を有し、 前記ゲートは、前記第一信号を受け、 前記磁界生成器は、前記第二信号に従って変化する磁界
を生成し、 前記磁界生成器が、前記デバイス内で反転層が形成さ
れ、前記第一信号に従って変化するレートで前記反転層
内をキャリアが流れる際に、前記所定の混合機能を実行
する目的で、前記生成された磁界が前記キャリアの流れ
を貫通して延在し前記第二の信号に従って前記キャリア
を所定の相対方向に曲げるローレンツ力を生成するよう
に、前記デバイスに対して相対的な位置に固定して配置
されていることを特徴とするコンポーネント配置。 - 【請求項15】 前記磁界生成器が前記トランジスタデ
バイスの上部に形成されていることを特徴とする請求項
第14項に記載のコンポーネント配置。 - 【請求項16】 前記磁界生成器がインダクタであるこ
とを特徴とする請求項第14項に記載のコンポーネント
配置。 - 【請求項17】 前記磁界生成器の位置が前記反転層に
対して実質的に平行かつ前記キャリアの流れの方向に対
して実質的に直交する方向に前記キャリアの流れを貫通
して延在する前記磁界を生成するものであることを特徴
とする請求項第14項に記載のコンポーネント配置。 - 【請求項18】 前記トランジスタデバイスが少なくと
も2つのドレインを有し、 前記磁界生成器の位置が前記反転層に対して実質的に直
交する方向に延在する前記磁界を生成することを特徴と
する請求項第14項に記載のコンポーネント配置。 - 【請求項19】 前記トランジスタデバイスが平衡出力
信号を生成する3つのドレインを有することを特徴とす
る請求項第18項に記載のコンポーネント配置。 - 【請求項20】 スイッチング機能を実現するコンポー
ネント配置において、 当該コンポーネント配置
が、ソース、ゲート及び少なくとも2つのドレインを有
する電界効果トランジスタと制御可能磁界生成器を有し
ており、 前記磁界生成器が、前記デバイス内に反転層が形成され
て前記反転層内をキャリアが流れる際に、前記磁界生成
器によって生成された磁界が前記反転層を貫通して延在
し、前記スイッチング機能を実行する目的で前記ドレイ
ンのうちの所定のものに対する方向に前記キャリアを曲
げるローレンツ力を生成するように、前記デバイスに対
して相対的に固定された位置に配置されていることを特
徴とするコンポーネント配置。
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