KR20090069470A - Active inductor, method for realizing inductance using feedback inductor - Google Patents

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Abstract

An active inductor and a method for realizing inductance using a feedback inductor are provided to easily change the inductance of an active inductor by using a variable feedback inductor. The active inductor comprises a first CMOS transistor(M1) and a second CMOS transistor(M2). In the second CMOS transistor, a second current source(I2) and a feedback inductor(Lf) are connected between a drain(D2) and a gate(G2). In the first CMOS transistor, a first current generator(I1) is connected between the gate(G1) and the source(S1). The gate of the first CMOS transistor is connected to the source of the second CMOS transistor.

Description

능동 인덕터, 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법{Active Inductor, Method for Realizing Inductance Using Feedback Inductor}Active Inductor, Method for Realizing Inductance Using Feedback Inductor}

본 발명은 능동 인덕터 및 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 Q 지수를 가지고 전력 소비가 적은 능동 인덕터 및 능동인덕터에 구비된 가변 궤한 인덕터를 사용하여 간이하게 능동 인덕터의 인덕턴스를 변화시킬 수 있는 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for implementing inductance using an active inductor and a feedback inductor, and more particularly, to an inductance of an active inductor using a variable feedback inductor provided in an active inductor and an active inductor having a high Q index and low power consumption. The present invention relates to a method for implementing inductance using a feedback inductor capable of changing the voltage.

최근 이동 통신 시스템에서는 동영상 데이터 및 기존의 통신신호 외에 부가적인 급증된 데이터량을 처리하기 위해 많은 전력 소비량이 요구된다.Recently, in the mobile communication system, a large amount of power consumption is required to process an additional rapidly increasing data amount in addition to video data and existing communication signals.

그러나, 제한된 배터리 전력 용량으로는 이러한 전력 소비량을 감당하기 어렵다.However, limited battery power capacity makes it difficult to afford this power consumption.

따라서, 데이터 처리를 위한 부가적인 장치에 사용되는 소자들의 전력 소비량을 감소할 필요가 있다.Thus, there is a need to reduce the power consumption of the elements used in additional devices for data processing.

데이터 처리를 위한 부가적인 장치에 사용되는 소자들 중에서 능동 인덕터는 낮은 삽입 손실, 적은 소모 전력, 적은 면적 소모, 제어 전압에 따른 주파수 응답의 변화를 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다.Among the devices used in additional devices for data processing, active inductors have the advantage of low insertion loss, low power consumption, small area consumption, and change in frequency response due to control voltage.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 능동인덕터를 설명한다.Hereinafter, a conventional active inductor will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래 기술에 따른 능동 인덕터 1, 도 2는 종래 기술에 따른 능동 인덕터 2이다.1 shows an active inductor 1 according to the prior art, and FIG. 2 shows an active inductor 2 according to the prior art.

능동 인덕터 1은 구조가 단순하여 적은 면적으로 구현 가능하며 전력 소비가 적으나, 높은 Q 지수의 구현이 어렵다는 문제점이 있다.Active inductor 1 is simple in structure and can be implemented in a small area and consumes little power, but it is difficult to realize a high Q index.

능동 인덕터 2는 높은 Q 지수의 구현이 가능하나 많은 능동 소자를 사용하므로 소비 전력이 많으며, 인덕턴스 조절을 위해 많은 조절 단자를 필요로 하는 문제점이 있다.Active inductor 2 can realize a high Q index, but uses a large number of active devices, which consumes a lot of power, and requires a large number of control terminals for inductance adjustment.

또한, 동작 주파수가 낮은 범위에 국한된다는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that the operating frequency is limited to a low range.

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 소비전력이 적고, 높은 Q 지수의 구현이 가능한 능동 인덕터를 제공하고, 인덕턴스를 조절하기 위해 조절단자가 적게 필요로 하는 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides an active inductor with low power consumption and a high Q index, and an inductance using a feedback inductor requiring fewer control terminals to adjust the inductance. The purpose is to provide an implementation method.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 능동 인덕터는, 구동 전원(VDD)이 연결된 드레인(D2)과 게이트(G2) 사이에 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf)가 연결된 제 2 CMOS 트렌지스터(M2); 및 드레인(D1)이 상기 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf) 사이에 연결되고 게이트(G1)와 소오스(S1) 사이에 제 1 전류원(I1)이 연결되며 상기 게이트(G1)는 상기 제 2 CMOS 트렌지스터(M2)의 소오스(S2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 제 1 CMOS 트렌지스터(M1);를 포함하는 것을 특징으로 한다.An active inductor of the present invention for realizing the above object includes a second current source I2 and a feedback inductor Lf connected between a drain D2 and a gate G2 to which a driving power source VDD is connected. A CMOS transistor M2; And a drain D1 is connected between the second current source I2 and the feedback inductor Lf and a first current source I1 is connected between the gate G1 and the source S1 and the gate G1 is connected to the And a first CMOS transistor M1 connected to the source S2 of the second CMOS transistor M2.

또한, 상기 궤환 인덕터(Lf)의 인덕턴스는 가변 가능한 것을 특징으로 한다.The inductance of the feedback inductor Lf may be variable.

본 발명의 또 다른 일 측면으로서 본 발명의 궤한 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법은, 구동 전원(VDD)이 연결된 드레인(D2)과 게이트(G2) 사이에 제 2 전류 원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf)가 연결된 제 2 CMOS 트렌지스터(M2); 및 드레인(D1)이 상기 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf) 사이에 연결되고 게이트(G1)와 소오스(S1) 사이에 제 1 전류원(I1)이 연결되며 상기 게이트(G1)는 상기 제 2 CMOS 트렌지스터(M2)의 소오스(S2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 제 1 CMOS 트렌지스터(M1);를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 인덕터가 구비되는 1 단계; 상기 가변 궤환 인덕터(Lf)를 사용하여 상기 능동 인덕터의 인덕턴스가 조정되는 2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In another aspect of the present invention, a method for implementing inductance using the feedback inductor of the present invention includes a second current source I2 and a feedback inductor Lf between a drain D2 and a gate G2 to which a driving power supply VDD is connected. Is connected to the second CMOS transistor M2; And a drain D1 is connected between the second current source I2 and the feedback inductor Lf and a first current source I1 is connected between the gate G1 and the source S1 and the gate G1 is connected to the A first CMOS transistor (M1) characterized in that it is connected to the source (S2) of the second CMOS transistor (M2); And adjusting the inductance of the active inductor using the variable feedback inductor Lf.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 능동 인덕터 및 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법에 의하면 적은 능동 소자를 사용하여 소비전력이 적고, 높은 Q 지수의 구현이 가능하며, 능동인덕터에 구비된 가변 궤한 인덕터를 사용하여 간이하게 능동 인덕터의 인덕턴스를 변화시킬 수 있다.As described in detail above, according to the inductance implementation method using the active inductor and the feedback inductor according to the present invention, the power consumption is low, the high Q index can be realized by using a small number of active elements, and the variable feedback provided in the active inductor Inductors can be used to easily vary the inductance of an active inductor.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 능동 인덕터, 도 4는 본 발명에 따른 능동 인덕터의 입력 임피던스를 구하기 위한 등가회로, 도 5는 본 발명에 따른 능동 인덕터의 입 력 임피던스를 나타내는 시뮬레이션, 도 6은 본 발명에 따른 능동 인덕터의 인덕턴스의 변화에 따른 Q 지수의 변화를 나타내는 시뮬레이션이다.3 is an active inductor according to the present invention, FIG. 4 is an equivalent circuit for obtaining an input impedance of the active inductor according to the present invention, FIG. 5 is a simulation showing the input impedance of the active inductor according to the present invention, and FIG. 6 is the present invention. It is a simulation showing the change of the Q index according to the change of the inductance of the active inductor.

도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 능동 인덕터는, 구동 전원(VDD)이 연결된 드레인(D2)과 게이트(G2) 사이에 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf)가 연결된 제 2 CMOS 트렌지스터(M2); 및 드레인(D1)이 상기 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf) 사이에 연결되고 게이트(G1)와 소오스(S1) 사이에 제 1 전류원(I1)이 연결되며 상기 게이트(G1)는 상기 제 2 CMOS 트렌지스터(M2)의 소오스(S2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 제 1 CMOS 트렌지스터(M1);를 포함한다.As shown in FIG. 3, the active inductor of the present invention includes a second CMOS having a second current source I2 and a feedback inductor Lf connected between a drain D2 and a gate G2 to which a driving power source VDD is connected. Transistor M2; And a drain D1 is connected between the second current source I2 and the feedback inductor Lf and a first current source I1 is connected between the gate G1 and the source S1 and the gate G1 is connected to the And a first CMOS transistor M1 connected to the source S2 of the second CMOS transistor M2.

여기서, 상기 능동 인덕터의 인덕턴스를 조정하기 위해 상기 궤환 인덕터(Lf)이 인덕턴스는 가변 가능하도록 하는 것이 바람직하다.Here, in order to adjust the inductance of the active inductor, it is preferable that the inductance of the feedback inductor Lf is variable.

상기 궤환 인덕터(Lf)의 인던턴스를 조정하여 상기 능동 인덕터의 인덕턴스및 Q 지수를 간이하게 조정할 수 있다.By adjusting the inductance of the feedback inductor (Lf) it is possible to easily adjust the inductance and Q index of the active inductor.

이하 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성을 가지는 능동 인덕터가 높은 Q 지수를 가지는 것을 검토한다.Hereinafter, an active inductor having the above configuration will have a high Q index with reference to the accompanying drawings.

도 3의 구성을 가지는 능동 인덕터의 입력임피던스는 도 4의 등가회로를 사용하여 구할 수 있다.The input impedance of the active inductor having the configuration of FIG. 3 can be obtained using the equivalent circuit of FIG.

상기 제 1 CMOS 트렌지스터(M1) 의 게이트(M1)에 인가된 전압이

Figure 112007093030769-PAT00001
일 때
Figure 112007093030769-PAT00002
흐르는 전류가 이고, 상기 제 2 CMOS 트렌지스터(M2)의 게이트에 인가된 전압이
Figure 112007093030769-PAT00003
일 때 흐르는 전류가
Figure 112007093030769-PAT00004
라면 도 4에 도시된 등가회로로부터 y파라미터를 구할 수 있다.The voltage applied to the gate M1 of the first CMOS transistor M1 is
Figure 112007093030769-PAT00001
when
Figure 112007093030769-PAT00002
The current flowing is and the voltage applied to the gate of the second CMOS transistor M2 is
Figure 112007093030769-PAT00003
Current flowing when
Figure 112007093030769-PAT00004
If it is, the y parameter can be obtained from the equivalent circuit shown in FIG.

y 파라미터는 다음과 같다. The y parameter is as follows.

Figure 112007093030769-PAT00005
=
Figure 112007093030769-PAT00006
Figure 112007093030769-PAT00005
=
Figure 112007093030769-PAT00006

Figure 112007093030769-PAT00007
=
Figure 112007093030769-PAT00007
=

Figure 112007093030769-PAT00008
Figure 112007093030769-PAT00008

Figure 112007093030769-PAT00009
=
Figure 112007093030769-PAT00009
=

Figure 112007093030769-PAT00010
Figure 112007093030769-PAT00010

Figure 112007093030769-PAT00011
=
Figure 112007093030769-PAT00011
=

Figure 112007093030769-PAT00012
Figure 112007093030769-PAT00012

상기 y 파라미터로부터 입력 어드미턴스Input admittance from the y parameter

Figure 112007093030769-PAT00013
=
Figure 112007093030769-PAT00013
=

Figure 112007093030769-PAT00014
Figure 112007093030769-PAT00014

의 관계식을 통하여 구할 수 있다.It can be obtained from the relational expression of.

여기서, 궤환 인덕터(Lf)의 Q 지수를 5로 가정하면 기생저항

Figure 112007093030769-PAT00015
은
Figure 112007093030769-PAT00016
로 치환된다.Here, if the Q index of the feedback inductor Lf is assumed to be 5, the parasitic resistance
Figure 112007093030769-PAT00015
silver
Figure 112007093030769-PAT00016
Is replaced by.

상기 입력 어드미턴스를 바탕으로 궤환 인덕터(Lf)의 인덕턴스 변화에 따른 본 발명의 능동 인덕터의 입력 임피던스를 시뮬레이션하면 도 5와 같다.A simulation of the input impedance of the active inductor of the present invention according to the change in inductance of the feedback inductor Lf based on the input admittance is shown in FIG. 5.

도 6은 본 발명에 따른 능동 인덕터가 높은 주파수에서 높은 Q 지수와 큰 인덕터를 가지는 것을 보여준다.6 shows that an active inductor according to the present invention has a high Q index and a large inductor at high frequencies.

도 6에 도시된 바와 같이. 궤환 인덕터(Lf)의 인덕턴스가 2.2nH때 2.87GHz(m1) 에서 7.6GHz(m2)까지 넓은 대역에서 50이상의 Q 지수를 갖는다. 특히 5GHz의 높은 주파수 대역에서 거의 무한대의 Q 지수를 가진다.As shown in FIG. 6. When the inductance of the feedback inductor Lf is 2.2 nH, it has a Q index of 50 or more in a wide band from 2.87 GHz (m1) to 7.6 GHz (m2). Especially in the high frequency band of 5GHz, it has an almost infinite Q index.

즉, 본 발명의 능동 인덕터는 능동인덕터에 구비된 가변 궤한 인덕터의 인덕턴스를 변화하여 간이하게 능동인턱터의 인턱턴스의 조절이 가능하고 이와 동시에 적은 능동 소자를 사용하여 소비전력이 적고, 높은 Q 지수의 구현이 가능하다.That is, the active inductor of the present invention can easily adjust the inductance of the active inductor by changing the inductance of the variable feedback inductor provided in the active inductor, and at the same time, the power consumption is low and the high Q index is used by using the small active element. Implementation is possible.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiments and can be practiced in various ways without departing from the technical spirit of the present invention. will be.

도 1은 종래 기술에 따른 능동 인덕터 1,1 is an active inductor 1 according to the prior art,

도 2는 종래 기술에 따른 능동 인덕터 2,2 is an active inductor 2 according to the prior art,

도 3은 본 발명에 따른 능동 인덕터,3 is an active inductor according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 능동 인덕터의 입력 임피던스를 구하기 위한 등가회로,4 is an equivalent circuit for obtaining an input impedance of an active inductor according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 능동 인덕터의 입력 임피던스를 나타내는 시뮬레이션,5 is a simulation showing the input impedance of the active inductor according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 능동 인덕터의 인덕턴스의 변화에 따른 Q 지수의 변화를 나타내는 시뮬레이션.6 is a simulation showing the change in the Q index according to the change in inductance of the active inductor according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

VDD : 구동 전원VDD: drive power

M1 : 제 1 CMOS 트렌지스터 D1 : 제 1 CMOS 트렌지스터의 드레인M1: first CMOS transistor D1: drain of first CMOS transistor

G1 : 제 1 CMOS 트렌지스터의 게이트 S1 : 제 1 CMOS 트렌지스터의 소오스G1: Gate of first CMOS transistor S1: Source of first CMOS transistor

M2 : 제 2 CMOS 트렌지스터 D2 : 제 2 CMOS 트렌지스터의 드레인M2: second CMOS transistor D2: drain of second CMOS transistor

G2 : 제 2 CMOS 트렌지스터의 게이트 S2 : 제 2 CMOS 트렌지스터의 소오스G2: Gate of Second CMOS Transistor S2: Source of Second CMOS Transistor

I1 : 제 1 전류원 I2 : 제 2 전류원I1: first current source I2: second current source

Lf : 궤환 인덕터Lf: feedback inductor

Claims (3)

구동 전원(VDD)이 연결된 드레인(D2)과 게이트(G2) 사이에 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf)가 연결된 제 2 CMOS 트렌지스터(M2); 및A second CMOS transistor M2 having a second current source I2 and a feedback inductor Lf connected between the drain D2 and the gate G2 to which the driving power source VDD is connected; And 드레인(D1)이 상기 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf) 사이에 연결되고 게이트(G1)와 소오스(S1) 사이에 제 1 전류원(I1)이 연결되며 상기 게이트(G1)는 상기 제 2 CMOS 트렌지스터(M2)의 소오스(S2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 제 1 CMOS 트렌지스터(M1);A drain D1 is connected between the second current source I2 and the feedback inductor Lf, a first current source I1 is connected between the gate G1 and the source S1, and the gate G1 is connected to the first source. A first CMOS transistor M1 connected to a source S2 of the two CMOS transistors M2; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 인덕터.An active inductor comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 궤환 인덕터(Lf)의 인덕턴스는 가변 가능한 것을 특징으로 하는 능동 인덕터.Active inductor, characterized in that the inductance of the feedback inductor (Lf) is variable. 구동 전원(VDD)이 연결된 드레인(D2)과 게이트(G2) 사이에 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf)가 연결된 제 2 CMOS 트렌지스터(M2); 및A second CMOS transistor M2 having a second current source I2 and a feedback inductor Lf connected between the drain D2 and the gate G2 to which the driving power source VDD is connected; And 드레인(D1)이 상기 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf) 사이에 연결되고 게이트(G1)와 소오스(S1) 사이에 제 1 전류원(I1)이 연결되며 상기 게이트(G1)는 상기 제 2 CMOS 트렌지스터(M2)의 소오스(S2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 제 1 CMOS 트렌지스터(M1);A drain D1 is connected between the second current source I2 and the feedback inductor Lf, a first current source I1 is connected between the gate G1 and the source S1, and the gate G1 is connected to the first source. A first CMOS transistor M1 connected to a source S2 of the two CMOS transistors M2; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 인덕터가 구비되는 1 단계; 및Step 1 is provided with an active inductor, characterized in that it comprises a; And 상기 가변 궤환 인덕터(Lf)를 사용하여 상기 능동 인덕터의 인덕턴스가 조정되는 2 단계;Step 2 in which the inductance of the active inductor is adjusted using the variable feedback inductor Lf; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법.Inductance implementation method using a feedback inductor comprising a.
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