共鳴トンネル素子を用いた広帯域アナログ/デジタル変換器

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650350
• 研究機関: 上智大学
• 研究代表者: 和保 孝夫 上智大学, 理工学部, 教授 (90317511)
• キーワード: アナログ / デジタル変換 / 共鳴トンネルダイオード / 量子化器 / オーバサンプリング / デルタシグマ変調 / 消費電力 / エンコーダ

研究概要

1.共鳴トンネルダイオード(RTD)を用いた並列比較型アナログ/デジタル変換器(ADC)の設計を行なった。具体的には、RTDとHFET(ヘテロ接合電界効果型トランジスタ)を組み合わせた新しい超高速機能回路を考案し、フロントエンド部分の量子化器だけでなく、エンコーダ回路ブロックに適用した。その結果、ADC全体のコンパクト化(約1/2の素子数)が実現できた。更にSPICEシミュレーションにより消費電力を評価したところ、素子数削減に加えて定常的電流経路数も削減できたため、4ビット10GS/s動作で0.3W(従来の約1/2に相当)と、大幅な低減化が可能であることが判った。
2.RTD機能回路の速度限界を決める超高速動作時のエラーモードについて、RTDのデバイスモデルとの関係をSPICE解析により考察した。その結果、RTDの寄生抵抗が回路の不安定性と密接に関連しており、寄生抵抗の増加によりエラー発生頻度が高まる現象を見出した。
3.並列比較型では6ビット以上の高分解能化を実現することが困難である。これを解決する方法として、無線応用で特に有効とされている連続時間バンドパスΔΣ型ADCに着目し、来年度計画の前倒しの形で予備検討を開始した。2次連続時間ΔΣ変調器の量子化器にRTDを組み込む方法を検討した結果、RTD量子化器出力のデューティ比の低下に応じてフィードバックゲインを高めることで、高速化・高精度化が実現できる見通しが得られた。

研究成果

• [文献書誌] T.Waho,K.Hattori,and K.Honda: "Ultrahigh-speed Multiple-threshold Comparator Using Resonant-tunneling Diodes and Heterojunction FETs"Multiple-Valued Logic---an International Journal. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] T.Waho,K.Hattori,and K.Honda: "Novel Resonant-tunneling Multiple-Threshold Logic Circuit Based on Switching Sequence Detection"Proc.of the 30^<th> IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic. 317-322 (2000)
• [文献書誌] 服部和史,和保孝夫: "共鳴トンネル多重閾値論理ゲート"電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会講演論文集、C-10-1. 2巻. 53 (2000)
• [文献書誌] 服部和史,和保孝夫: "共鳴トンネル多重閾値論理ゲートを用いた4ビットA/D変換器"電子情報通信学会総合大会エレクトロニクス講演論文集、C-10-17. 2巻. (2001)
• [文献書誌] 松浦浩二,和保孝夫: "共鳴トンネル量子化器を用いた連続時間ΔΣ変調器"電子情報通信学会総合大会エレクトロニクス講演論文集、C-10-18. 2巻. (2001)