| 講演名 | 2022-01-27 偏差補正と能動ピーキングを用いたインダクタレス広帯域能動バラン 川原 啓輔(東京理科大), 楳田 洋太郎(東京理科大), 高野 恭弥(東京理科大), |
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| 抄録(和) | 本研究では，低偏差かつ小面積な広帯域能動バランを提案する．バランは差動出力の振幅が等しく，位相差が180°に近いほど理想的である．しかし，高周波では製造ばらつきや寄生素子によって利得や位相の偏差が増大する．先行研究では，帰還回路を用いて差動出力の差分をとることで偏差を低減するMPCCT（Magnitude and Phase Concurrent Correction Technique）と呼ばれる手法が提案されている．本研究ではMPCCTの詳細な動作解析を行い，解析結果に基づいてキャパシタを1つ追加することによって，高周波における同相信号除去比を改善した．また，MPCCTの帰還ループは能動ピーキングにも利用可能であり，追加したキャパシタは高周波の変換利得も改善することを明らかにした．加えて、無調整で良好な電流バランスを得られるようにMPCCTの入力部にカレントミラーを用いたバイアス回路構成を提案した．提案する能動バランを180 nm CMOSプロセスにより試作し，Sパラメータ測定によって性能を評価した．提案回路は8.0 GHzの帯域幅を示し，帯域内における利得偏差偏差と位相偏差は，製造ばらつきを含めて0.33 dB以下と1.36°以下であった．コア部専有面積は0.0058平方ミリメートルであり，先行研究と比較して省面積である． |
| 抄録(英) | This paper presents an area-efficient broadband active balun with low gain error and phase error. An ideal balun has a differential output with the same amplitude and a phase difference of 180°. However, process variations and parasitic elements degrade the gain and phase errors at high frequencies. In a previous study, a method called MPCCT (Magnitude and Phase Concurrent Correction Technique) was proposed to reduce the errors by taking the difference of differential outputs using a feedback circuit. In this study, we analyzed the MPCCT in detail, and a capacitor we added improves the common-mode rejection ratio at high frequencies. Besides, we revealed that the feedback loops in the MPCCT are available for active peaking, and the additional capacitor also improves the high-frequency gain. In addition, we devised a bias circuit configuration using a current mirror for the input of the MPCCT to obtain a good current balance without tuning. An active balun using the proposed technique was fabricated using a 180 nm CMOS process and evaluated by S-parameter measurements. The developed balun demonstrates a bandwidth of 8.0 GHz, and the gain and phase errors within the bandwidth are less than 0.33 dB and 1.36°, respectively, including the process variation. The core area is 0.0058 square millimeters, which is smaller than previous studies. |
| キーワード(和) | バラン / CMOS集積回路 / 光ファイバ通信 / MPCCT / 能動ピーキング |
| キーワード(英) | Baluns / CMOS integrated circuits / Fiber-optic communications / MPCCT / Active peaking |
| 資料番号 | ED2021-62,MW2021-104 |
| 発行日 | 2022-01-20 (ED, MW) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | ED / MW |
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| 開催期間 | 2022/1/27(から1日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催 |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | 化合物半導体ICおよび超高速・超高周波デバイス／マイクロ波一般 |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 藤代 博記(東京理科大) / 末松 憲治(東北大) |
| 委員長氏名（英） | Hiroki Fujishiro(Tokyo Univ. of Science) / Noriharu Suematsu(Tohoku Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 葛西 誠也(北大) / 河合 正(兵庫県立大) / 大久保 賢祐(岡山県立大) / 中溝 英之(三菱電機) |
| 副委員長氏名（英） | Seiya Sakai(Hokkaido Univ.) / Tadashi Kawai(Univ. of Hyogo) / Kensuke Okubo(Okayama Prefectural Univ.) / Hideyuki Nakamizo(Mitsubishi Electric) |
| 幹事氏名（和） | 小谷 淳二(富士通研) / 堤 卓也(NTT) / 大平 昌敬(埼玉大) / 河口 民雄(東芝) |
| 幹事氏名（英） | Junji Kotani(Fjitsu Lab.) / Takuya Tsutsumi(NTT) / Masataka Ohira(Saitama Univ.) / Tamio Kawaguchi(Toshiba) |
| 幹事補佐氏名（和） | 磯野 僚多(サイオクス) / 山本 佳嗣(三菱電機) / 長谷川 直輝(ソフトバンク) / 片山 光亮(徳山高専) |
| 幹事補佐氏名（英） | Ryota Isonoi(SCIOCS) / Yoshitugu Yamamoto(Mitsubishi Electric) / Naoki Hasegawa(Softbank) / Kosuke Katayama(NIT, Tokuyama) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Electron Devices / Technical Committee on Microwaves |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 偏差補正と能動ピーキングを用いたインダクタレス広帯域能動バラン |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | An Inductor-Less Broadband Active Balun with Imbalance Correction and Active Peaking |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | バラン / Baluns |
| キーワード(2)（和/英） | CMOS集積回路 / CMOS integrated circuits |
| キーワード(3)（和/英） | 光ファイバ通信 / Fiber-optic communications |
| キーワード(4)（和/英） | MPCCT / MPCCT |
| キーワード(5)（和/英） | 能動ピーキング / Active peaking |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 川原 啓輔 / Keisuke Kawahara |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東京理科大学(略称：東京理科大) Tokyo University of Science(略称：TUS) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 楳田 洋太郎 / Yohtaro Umeda |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東京理科大学(略称：東京理科大) Tokyo University of Science(略称：TUS) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 高野 恭弥 / Kyoya Takano |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 東京理科大学(略称：東京理科大) Tokyo University of Science(略称：TUS) |
| 発表年月日 | 2022-01-27 |
| 資料番号 | ED2021-62,MW2021-104 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | ED-360,MW-361 |
| ページ範囲 | pp.1-6(ED), pp.1-6(MW), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2022-01-20 (ED, MW) |