Presentation - 松澤・岡田研究室

Report
ミリ波帯キャパシティブクロスカップリング
差動増幅器のための対称交差レイアウト
の提案
○リム キムスルン 南亮 津久井裕基 岡田健一 松澤昭
東京工業大学大学院理工学研究科
電子物理工学専攻
2013/03/20
発表内容
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背景
キャパシティブクロスカップリング差動増幅器
従来レイアウトの問題点および本研究の目的
提案構造
従来構造と提案構造の比較
差動増幅器へ適用した時の効果
2013/03/20
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背景
2
60GHz ダイレクトコンバージョンの無線通信機は数Gbpsという
超高速の無線通信が可能なため、注目を集めています。
ダイレクトコンバージョン送信機
高利得の増幅器が必要
キャパシティブクロスカップリング差動増幅器(CCC差動増幅器)
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CCC差動増幅器[1]
3
Cx
CROSS
SECTION
Cx
Cxという容量をクロスカップ
リングさせるとこによって、
CCC差動増幅器の小信号等価回路
[1] W.L. Chan, et al., JSSC 2010
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利得を向上させる。
CCC差動増幅器の交差部分
信号線(最上層メタル)
Cx
CROSS
SECTION
Cx
マッチングブロック用の
伝送線路(TL)の構造
伝送線路の信号線は最上層を使用
同じメタル層で2つの配線を交差させることが不可能
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従来構造の問題点および目的
従来交差部分のレイアウト
配線2
30 μm
配線1
30 μm
5
 M12(最上層)
 M11(配線1)
 M10(配線2)
 ビア
問題点
交差部分が非対称なため、CCC差動増幅器も非対称
となり、出力の差動信号にミスマッチが生じる。
目的
交差部分を完全対称レイアウトにし、CCC差動増幅器
の差動ミスマッチを低減する。
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提案レイアウト
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提案交差部分のレイアウト
配線2
50 μm
配線1
30 μm
 対称性の高い構造が実現
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 M12(最上層)
 M11
 ビア
従来構造と提案構造の比較
従来構造
電磁界解析の結果
Port 4
Port 3
Port 2
提案構造
Port 1
0
0.03dB
S パラメータ [dB]
Port 1
7
14%
-1
0.68dB
-2
提案構造のS21
提案構造のS43
従来構造のS21
従来構造のS43
-3
Port 4
-4
0
Port 3
Port 2
20
60
40
周波数 f [GHz]
80
S21: Port1からPort2に伝達する電力
S43: Port3からPort4に伝達する電力
 従来構造に比べて、対称性を14%向上した
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100
差動増幅器へ適用した時の効果
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vo1
vi1
vo2
vo1
電磁界解析
によるモデル
vi2
vo2
振幅ミスマッチ
TR
位相ミスマッチ
Cx
Cx
TR
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振幅ミスマッチ 位相ミスマッチ
[dB]
[deg]
Cross
section
従来構造
0.04
0.47
提案構造
0
0.02
結論
 本研究は対称交差構造を提案した。
 提案した構造により、対称性が14% 向上し
た。
 提案構造を適応したキャパシティブクロス
カップリング差動増幅器において、振幅ミ
スマッチおよび位相ミスマッチがほぼなく
なった。
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10
ご清聴ありがとうございました。
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