SrTiO_3キャパシタをレベルシフト回路に用いたSCFL準スタティック分周器の設計

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SrTiO_3(STO)、(Ba,Sr)TiO_3(BST)等の高誘電体薄膜は通常の金属-絶縁体-金属(MIM)キャパシタに用いられるSiNに比べて一桁以上高い誘電率を持つ。従来、10GHz以上の周波数帯における特性が確認されていなかったため、これらは数GHz以下の比較的低いマイクロ波帯で、主として電源用のデカップリングコンデンサに適用されてきた。しかし、近年、STOが100GHz程度のミリ波帯まで低周波からの高い誘電率を保持することが報告されたため、これを低周波からミリ波帯までの広帯域結合用コンデンサに適用する可能性が開けた。一方、容量性結合と抵抗分圧によるレベルシフト回路は、従来のソースフォロワ型レベルシフト回路による電圧利得の減少を抑えSCFLゲートの高速化を図ることができるため、クロックバッファに適用した例が報告されている。また、このレベルシフト回路はSCFLゲート消費電力の2/3を占めるソースフォロワ回路を抵抗分圧回路で置き換えるため、大幅な低消費電力化が図れる特徴をもつ。しかし、従来のSiNキャパシタを用いて容量結合レベルシフト型のT-FFを設計しようとすると、レイアウト上の制限のためあまり大きな容量とすることができず、最低動作周波数を充分下げることができなかった。本報告では、SiNの代わりにSTOを用いることにより、容量結合レベルシフト回路を備えるSCFL分周器の最低動作周波数を低域側へ伸ばす設計について検討する。
社団法人電子情報通信学会の論文
1997-08-13

SrTiO_3キャパシタをレベルシフト回路に用いたSCFL準スタティック分周器の設計

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