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 • • • • • • 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 1 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） 2013/03/20 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 2013/03/20 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 2013/03/20 4 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。 2013/03/20 提案レイアウト 6 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 2013/03/20  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 2013/03/20 100 差動増幅器へ適用した時の効果 8 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 2013/03/20 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。 2013/03/20 9 10 ご清聴ありがとうございました。 2013/03/20