non-insertable device(ノンインサータブル・デバイス)

ネットワーク・アナライザ測定に関する翻訳で、non-insertable device(ノンインサータブル・デバイス)という言葉がよく出てくる。(例えば、Agilentのベクトル・ネットワーク・アナライザ用電子校正(ECal)モジュール)。

ネットワーク・アナライザ測定の系統(システマティック)誤差には、

信号の漏れに関連した、方向性とクロストーク

信号の反射に関連した、信号源インピーダンス不整合と負荷インピーダンス不整合

基準経路と測定経路の周波数応答の違いである、反射トラッキングと伝送トラッキング

がある。

2ポート・デバイスの場合は、上の6種類の誤差項が順方向と逆方向のそれぞれに存在し、全部で12種類の誤差項がある。これらの誤差項をすべて求めて補正するために、フル2ポート校正が行われる。12種類の誤差項があるので、特性が既知の校正用標準器が12種類以上必要になる。フル2ポート校正として、ショート、オープン、ロード、スルーの各基準器を使用する、SOLT(Short-Open-Load-Thru)校正が広く使用されている。

このSOLT校正でスルー校正を行う際に、2ポート・デバイスのそれぞれのポートのコネクタが、

同じタイプのコネクタで性(オス・メス)が異なる場合
または
同じタイプのコネクタで性(オス・メス)の区別がない場合

は、2ポート・デバイスに接続するテスト・ケーブル同士を直結することで長さゼロのスルー接続を実現できる。このようなデバイスをインサータブル・デバイスと呼んでいる。

2ポート・デバイスのそれぞれのポートの

コネクタのタイプと性が同じ場合
または
コネクタのタイプが異なる場合(例えば、一方が同軸で、他方が導波管)

は、接続するテスト・ケーブル同士を直結できないので、長さゼロのスルー接続が実現できずアダプタを使用した代替校正(アダプタ除去校正)を行う必要がある。このようなデバイスをノンインサータブル・デバイスと呼んでいる。

ネットワーク・アナライザの校正については、以下を参照

計測の基礎セミナ RF/マイクロ波コース ネットワーク・アナライザの基礎のp67~p92

Random Telegraph Noise(ランダム・テレグラフ・ノイズ)

半導体デバイス測定に関する翻訳で、Random Telegraph Noise(ランダム・テレグラフ・ノイズ)という言葉がよく出てくる(例えば、パルス/波形生成と内蔵測定機能のp3)。Random Telegraph Noise(ランダム・テレグラフ・ノイズ)は、RTNと略されることがある。

CPUやメモリなどのLSIには、MOS(Metal-Oxide-Semiconductor、金属酸化膜半導体)構造のトランジスタ(MOSFET、FETはField Effect Transistor(電界効果トランジスタ)の略)がスイッチング素子として使われている。MOSFETのゲートに電圧(電界)を印加する/しないによる、ソース-ドレイン間の電流のオン/オフ制御(スイッチ)を利用して、論理回路が形成されている。

近年のLSI CMOSプロセスの微細化に伴い、ソース-ドレイン間のチャネルを流れるキャリア(電子や正孔)の数(電流)が減少している。また、微細化により、ゲート酸化膜の厚さも極薄になり、酸化膜(SiO2)と半導体(Si)の界面におけるダングリングボンド(化学の分野の相手のいない結合の手)などの構造欠陥(キャリアを捕獲するトラップ)による影響が無視できなっている。

すなわち、CMOSプロセスの微細化により、ソース-ドレイン間のチャネルを流れる電流が極めて小さくなり、ゲート酸化膜界面のトラップによる1つ1つのキャリアのランダムな捕獲・放出過程の影響が、チャネルを流れる電流に現れるようになった。このトラップへの単一キャリアの出入りに起因するチャネル電流(ドレイン電流)の変動が、「ランダム・テレグラフ・ノイズ」である。

MOSFETについては、以下を参照

山形大学大学院理工学研究科廣瀬文研究室 > 半導体デバイス教科書プロジェクト > 第6章 MOSFET

ランダム・テレグラフ・ノイズについては、以下を参照。

東芝のホームページ > 企業情報 > 研究開発・技術 > 東芝レビュー > バックナンバーへ > 2013年 08 スマートグリッドを支える基盤技術 > 微細電界効果トランジスタにおけるランダムテレグラフノイズを引き起こす欠陥機構の解明

OCXO

周波数カウンタに関する翻訳で、OCXOという言葉がよく出てくる(例えば、RF/ユニバーサル周波数カウンタの比較ガイド)。OCXOは、Oven-Controlled Xtal(crystal) Oscillator(オーブン(温度)制御型水晶発振器) の略である。

最近のデジタル機器の急増により、さまざまなデジタルデータが有線、無線を問わず伝送されている。これらのデータを誤りなく送受信するには、送信側と受信側で正確にタイミングを合わせる必要があり、そのための正確な基準クロック信号の発生に水晶発振器が用いられている。

水晶発振器とは、水晶振動子を共振回路に使用した発振器で、水晶振動子の極めて安定で正確な固有振動を利用して基準周波数を発生させられる。LC発振器やCR発振器の温度に対する周波数安定度が100ppm/℃程度であるのに対して、水晶発振器の周波数安定度は数ppm/℃である。

水晶振動子の温度による周波数変化と反対の特性を持つ回路を追加して、さらに周波数安定度を高めたものはTCXO(Temperature Compensated Xtal Oscillator:温度補償型水晶発振器)と呼ばれ、100ppb/℃程度の周波数安定度があり、身近なものでは携帯電話などのGPS信号受信用に使用されている。

OCXOは、温度による周波数変化が最小となる温度で、その温度を一定に保つ(水晶振動子を恒温槽(オーブン)内に配置する)ことにより、極めて高い周波数安定度が得られるようにした水晶発振器である。10ppb/℃以下の周波数安定度が得られ、携帯電話の基地局、放送機器、測定器などに使用されている。

水晶発振器については、以下を参照。

水晶デバイス基礎講座

EPSONのホームページ > 水晶デバイス > ライブラリ > 微の歴史 – QMEMS ストーリー2 –

droop(ドループ)

パルス波形測定に関する翻訳で、droop(ドループ)という言葉がよく出てくる(例えば、Agilent 8990Bピーク・パワー・アナライザおよびN1923A/N1924A広帯域パワー・センサのp5)。

パルス波形の形状を表わすパラメータとして、パルス幅、立ち上がり時間、立ち下がり時間、ドループ(サグとも呼ばれる)などがある。

理想的な方形パルスは、時刻T=t_startの瞬間に電圧V_Lowから電圧V_Highに立ち上がり、電圧V_Highを一定に保って、時刻T=t_stopの瞬間に電圧V_Highから電圧V_Lowに立ち下がり、電圧V_Lowを一定に保つ。したがって、パルス幅はt_stop - t_startで、立ち上がり時間と立ち下がり時間はゼロである。

しかし、現実のパルス波形では、電圧V_Lowから電圧V_Highに立ち上がる(電圧V_Highから電圧V_Lowに立ち下がる)のに有限の時間がかかる。したがって、パルス幅は、通常、パルス波形のパルス振幅(V_High - V_Low)の50%の(立ち上がり時間区間と立ち下がり時間区間の)時刻ポイント間で定義される。立ち上がり時間は、通常、立ち上がり時間区間でパルス振幅(V_High - V_Low)の10%に対応する時刻ポイントから90%に対応する時刻ポイントまでの時間として定義される(立ち下がり時間は90%のポイントから10%のポイントまでの時間)。また、実際のパルス波形では、立ち上がった後から立ち下がる前までのパルスのトップ部分(理想パルス波形では、電圧V_Highが一定の部分)の電圧は一定ではなく、減少する場合があり、これがドループ(サグ)である。

パルス波形のパラメータについては、以下を参照

神戸大学 大学院理学研究科 物理学専攻 粒子物理学研究室の蔵重久弥 教授のページ > Lectures/講義 > 物理学実験Ⅱ・Ⅲ「パルス技術」のテキスト