KR100214548B1 - 전압 제어발진기 - Google Patents

전압 제어발진기 Download PDF

Info

Publication number
KR100214548B1
KR100214548B1 KR1019960077505A KR19960077505A KR100214548B1 KR 100214548 B1 KR100214548 B1 KR 100214548B1 KR 1019960077505 A KR1019960077505 A KR 1019960077505A KR 19960077505 A KR19960077505 A KR 19960077505A KR 100214548 B1 KR100214548 B1 KR 100214548B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
controlled oscillator
inverter
voltage controlled
input
Prior art date
Application number
KR1019960077505A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19980058193A (ko
Inventor
방대성
Original Assignee
구본준
엘지반도체주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 구본준, 엘지반도체주식회사 filed Critical 구본준
Priority to KR1019960077505A priority Critical patent/KR100214548B1/ko
Priority to DE19728248A priority patent/DE19728248C2/de
Priority to JP9326249A priority patent/JPH10209820A/ja
Priority to US08/998,025 priority patent/US5963102A/en
Publication of KR19980058193A publication Critical patent/KR19980058193A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100214548B1 publication Critical patent/KR100214548B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/027—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
    • H03K3/03—Astable circuits
    • H03K3/0315—Ring oscillators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B1/00—Details

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

본 발명은 칩이 저전압으로 동작될 때 높은 주파수를 발생시킬 수 있는 전압 제어발진기에 관한 것으로서, 특히 입력전압(Vin)에 CMOS 인버터 증폭기의 게인을 변화시켜 프리러닝(Free Funning)주파수를 변화시킴으로써, 0V-3V의 저전압에서도 VCO를 동작시킬 수 있고 높은 주파수를 발생시킬 수 있다.
이를 위하여 본 발명은 피모스트랜지스터 및 엔모스트랜지스터로 구성된 인버터의 입,출력단 사이에 엔모스트랜지스터가 접속됨과 아울러 그 엔모스트랜지스터의 게이트에 입력전압(Vin)이 인가되게 씨모스(CMOS)인버터 증폭기가 구성되고, 전단의 CMOS 인버터 증폭기의 출력이 다음단의 CMOS 인버터 증폭기의 입력이 되도록 구성되어 전체적으로 링구조를 갖는 링오실레이터(20)와, 그 링 오실레이터의 출력을 반전시키는 인버터(21)로 구성된다.

Description

전압 제어발진기(VCO)
제1도은 종래 전압제어 발진기의 구성도.
제2도 본 발명의 기술에 의한 전압제어 발진기의 구성도.
제3도은 제2도에 있어서 CMOS인버터 증폭기.
제4도는 제3도의 CMOS 인버터 증폭기의 전달특성 곡선도.
제5도는 입력전압(Vin)에 따른 출력주파수를 나타낸 곡선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 링 오실레이터 21 : 인버터
PM1-PMn, PM11-PM1n : 피모스트랜지스터
NM1-NMn, NM11-NM1n, NM21-Nm2n : 엔모스트랜지스터
본 발명은 전압 제어발진기(VCO : Voltage Control Oscillator)에 관한 것으로서, 특히, 저 전압으로 동작되는 칩에서 높은 주파수를 발생시킬 수 있는 전압 제어발진기에 관한 것이다.
종래의 전압 제어발진기는 도1에 도시된 바와같이, 소스는 전원전압(VDD), 게이트는 입력전압(Vin)단자에 연결된 피모스트랜지스터(10)와, 그 피모스트랜지스터(10)의 드레인과 접지전압(Vss)사이에 병렬로 연결된 복수의 인버터들을 갖는 링 오실레이터(Ring Oscillator)(11)와, 그 링 오실레이터(11)의 출력을 반전시키는 인버터(12)로 구성된다.
그리고, 링 오실레이터(11)의 복수의 인버터들은 상기 피모스트랜지스터(10)의 드레인과 접지 전압(Vss)사이에 직렬 연결되는 피모스트랜지스터(PM)와 엔모스트랜지스터(NM)로 구성되어, 최종단 인버터의 출력이 다시 처음단의 인버터의 입력으로 피드백되도록 구성된다.
이와같이 구성된 종래 전압 제어발진기의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
입력전압(Vin)이 0V에서 5V로 변하면, 피모스트랜지스터(10)가 턴오프되어, 링 오실레이터(11)에 공급되던 전원전압(VDD)이 차단된다.
따라서, 링 오실레이터(11)의 복수의 인버터들의 등가저항이 변하게 되어 인버터들의 프리러닝(Free Running) 주파수가 바뀌게 됨으로써, 이로 인해 입력전압(Vin)에 대응되는 주파수를 얻을 수 있게 된다.
그러나, 상기 종래 전압 제어발진기에서 복수 인버터의 피모스트랜지스터(PM)들은 피모스트랜지스터(10)의 드레인과 직렬로 연결되어 있기 때문에, 복수의 피모스트랜지스터들의 문턱전압(Vt)의 문제로 낮은 전압(3V이하)에서는 동작이 불가능하게 된다.
그리고, 피모스트랜지스터(10)가 먼저 전압을 강하시키기 때문에, 링구조를 이루는 인버터들이 입력된 칩 전압에서 높은 주파수를 낼 수 없는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 칩이 저전압에서 동작되는 경우에도 최저전원으로 오실레이션기능을 만족시킬 수 있는 전압 제어발진기(VCO)를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피모스트랜지스터 및 엔모스트랜지스터로 구성된 인버터의 입,출력단 사이에 엔모스트랜지스터를 접속함과 아울러 그 엔모스트랜지스터의 게이트에 입력전압(Vin)이 인가되게 씨모스(CMOS)인버터 증폭기가 구성되고, 전단의 CMOS인버터 증폭기의 출력이 다음단의 CMOS 인버터 증폭기의 입력이 되도록 구성되어 전체적으로 링구조를 갖는 링 오실레이터(20)와, 그 링 오실레이터의 출력을 반전시키는 인버터(21)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 전압 제어발진기는 제2도에 도시된 바와같이, 전단 인버터 출력이 다음단 인버터의 입력으로 인가되는 복수의 인버터들이 링구조를 이루는 링 오실레이터(20)와, 그 링 오실레이터(20)의 출력을 반전시키는 인버터(21)로 구성된다.
그리고, 상기 링 오실레이터(20)의 복수의 인버터들은 CMOS 인버터 증폭기로 구성되며, 그 각 구성은 동일하다.
그 중에서 첫 번째 인버터는 전원전압(VDD)과 접지전압(Vss)사이에 직렬로 연결되고 게이트가 공통 연결된 피모스트랜지스터(PM11) 및 엔모스트랜지스터(NM11)와, 게이트는 입력전압(Vin)단자, 소스는 상기 피모스트랜지스터(PM11) 및 엔모스트랜지스터(NM11)의 게이트, 드레인은 출력단자에 연결된 엔모스트랜지스터(NM21)로 구성된다.
이와같이 구성된 본 발명의 기술에 의한 전압제어 발진기의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 링 오실레이터(20)의 복수의 인버터들은 CMOS 인버터 증폭기를 기본 단위 인버터로 구성되며, 그 수는 2n+1개이다.(n=1,..,n)
따라서, 상기 복수의 인버터들을 각각 도3과 같은 CMOS 인버터 증폭기로 나타낼 수 있게 되며, 그 CMOS 인버터 증폭기의 전달특성 커브(Curve)는 도4와 같이 나타낼 수 있다.
이때, 전달특성 커브상에서 a의 기울기는 게인(Gain)이 높은 경우이고, b의 경우는 게인이 낮은 경우로서, 각 기울기는 제3도의 R에 의해 결정된다.
즉, R이 증가하면 게인이 커지고, R이 작아져 입력과 출력이 숏트(Shot)되면 게인은 1이 된다.
따라서, 본 발명은 입력전압(Vin)에 의해 엔모스트랜지스터(NM21-NM2n)의 R을 가변시켜 CMOS 인버터 증폭기의 게인을 변화시킴으로써, 프리러닝(Free Running)주파수를 변화시킬 수 있게 된다.
즉, 엔모스트랜지스터(NM21,....NM2n)로 인가되는 입력전압(Vin)이 증가되수록 R이 작아지다가 엔모스트랜지스터(NM21,....NM2n)가 턴온되면 R은 더욱 작아져 게인이 1이 됨으로써, 출력 주파수는 최소가 된다.
그리고, 제5도는 상기 입력전압(Vin)의 변화(0V-3V)에 의한 출력주파수의 변화를 도시한 것으로, 0V-3V의 저전압에서도 VCO가 동작되어 높은 주파수가 발생됨을 보여주고 있다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 입력전압(Vin)에 CMOS 인버터 증폭기의 게인을 변화시켜 프리러닝 주파수를 변화시킴으로써, 0V-3V의 저전압에서도 VCO를 동작시킬 있음은 물론, 높은 주파수를 발생시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 최저 전원으로 오실레이션기능을 만족시킬 수 있기 때문에 위상고정루푸(PLL)를 사용하는 모든 회로에 사용될 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 전원전압(VDD)과 접지전압(Vss)사이에 각기 직렬접속되어 인버터로 동작되는 피모스트랜지스터(PM11-PM1n) 및 엔모스트랜지스터(NM11-NM1n)의 각 인버터의 입,출력단사이에 엔모스트랜지스터(NM21-NM2n)가 각기 접속됨과 아울러 그 엔모스트랜지스터(NM21-NM2n)의 게이트에 입력전압(Vin)이 공통입력되게 씨모스(CMOS)인버터 증폭기가 구성되고, 전단의 CMOS 인버터 증폭기의 출력이 다음단의 CMOS 인버터 증폭기의 입력이 되도록 구성되어 전체적으로 링구조를 갖는 링오실레이터(20)와, 그 링 오실레이터(20)의 출력을 반전시키는 인버터(21)로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 전압 제어발진기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 씨모스 인버터 증폭기는 복수의 홀수개로 구성된 것을 특징으로 하는 전압 제어발진기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 엔모스트랜지스터(NM21-NM2n)는 피모스트랜지스터로 대체하여 구성된 것을 특징으로 하는 전압 제어발진기.
KR1019960077505A 1996-12-30 1996-12-30 전압 제어발진기 KR100214548B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960077505A KR100214548B1 (ko) 1996-12-30 1996-12-30 전압 제어발진기
DE19728248A DE19728248C2 (de) 1996-12-30 1997-07-02 Spannungsgesteuerter Oszillator
JP9326249A JPH10209820A (ja) 1996-12-30 1997-11-27 電圧制御発振器
US08/998,025 US5963102A (en) 1996-12-30 1997-12-24 Voltage controlled oscillator having a ring oscillator circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960077505A KR100214548B1 (ko) 1996-12-30 1996-12-30 전압 제어발진기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980058193A KR19980058193A (ko) 1998-09-25
KR100214548B1 true KR100214548B1 (ko) 1999-08-02

Family

ID=19492543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960077505A KR100214548B1 (ko) 1996-12-30 1996-12-30 전압 제어발진기

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5963102A (ko)
JP (1) JPH10209820A (ko)
KR (1) KR100214548B1 (ko)
DE (1) DE19728248C2 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6285214B1 (en) * 2000-01-31 2001-09-04 Motorola Inc. Output buffer stage for use with a current controlled oscillator
US6353369B1 (en) 2000-11-30 2002-03-05 International Business Machines Corporation Multiphase voltage controlled oscillator with variable gain and range
US6445253B1 (en) 2000-12-18 2002-09-03 Api Networks, Inc. Voltage-controlled oscillator with ac coupling to produce highly accurate duty cycle square wave output
US6744326B2 (en) 2002-10-10 2004-06-01 International Business Machines Corporation Interleaved VCO with balanced feedforward
US6842078B2 (en) * 2003-03-31 2005-01-11 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Ring oscillator with variable loading
DE102004025386A1 (de) * 2004-05-17 2005-12-08 Atmel Germany Gmbh Schaltung mit wenigstens einer Verzögerungszelle
US7586347B1 (en) 2007-09-27 2009-09-08 Integrated Device Technology, Inc. Clock generator with self-bias bandwidth control
US8686799B2 (en) * 2007-12-31 2014-04-01 Texas Instruments Incorporated Low noise wide range voltage-controlled oscillator with transistor feedback
US8816782B2 (en) * 2011-05-10 2014-08-26 Freescale Semiconductor, Inc. Phase locked loop circuit having a voltage controlled oscillator with improved bandwidth
RU2546073C1 (ru) * 2014-03-28 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" Управляемый кольцевой генератор импульсов
KR20170013050A (ko) * 2015-07-27 2017-02-06 에스케이하이닉스 주식회사 전압 생성 회로
JP7189456B2 (ja) * 2018-11-22 2022-12-14 株式会社ソシオネクスト 電圧制御発振器およびそれを用いたｐｌｌ回路

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4105950A (en) * 1976-09-13 1978-08-08 Rca Corporation Voltage controlled oscillator (VCO) employing nested oscillating loops
US5061907A (en) * 1991-01-17 1991-10-29 National Semiconductor Corporation High frequency CMOS VCO with gain constant and duty cycle compensation
JP3265045B2 (ja) * 1993-04-21 2002-03-11 株式会社東芝 電圧制御発振器
EP0661809A1 (en) * 1993-12-30 1995-07-05 STMicroelectronics S.A. A buffer stage for use with a current controlled oscillator
US5485126A (en) * 1994-01-25 1996-01-16 International Business Machines Corporation Ring oscillator circuit having output with fifty percent duty cycle
US5559477A (en) * 1994-02-10 1996-09-24 International Microcircuits, Inc. Pulse generator having controlled delay to control duty cycle
US5559473A (en) * 1994-06-23 1996-09-24 At&T Global Information Solutions Company Multi-range voltage controlled oscillator
US5491441A (en) * 1994-06-30 1996-02-13 International Business Machines Corporation Method and apparatus for generating a clock signal from a continuous oscillator signal including a translator circuit

Also Published As

Publication number Publication date
DE19728248A1 (de) 1998-07-02
JPH10209820A (ja) 1998-08-07
DE19728248C2 (de) 1999-09-23
US5963102A (en) 1999-10-05
KR19980058193A (ko) 1998-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7298183B2 (en) High frequency divider circuits and methods
US5469116A (en) Clock generator circuit with low current frequency divider
US4321562A (en) Crystal oscillator circuit capable of changing the number of inverter stages coupled in series
JPH0114712B2 (ko)
US20040032300A1 (en) Multi-phase oscillator and method therefor
KR100214548B1 (ko) 전압 제어발진기
US4947140A (en) Voltage controlled oscillator using differential CMOS circuit
JPH0645878A (ja) 完全差動緩和型電圧制御発信器およびその方法
US5365204A (en) CMOS voltage controlled ring oscillator
US10305454B2 (en) High stable oscillator for various operating mode
US6794905B2 (en) CMOS inverter
US4383224A (en) NMOS Crystal oscillator
US4146849A (en) Voltage controlled oscillator
US5708396A (en) Voltage controlled oscillator of a ring oscillator type that includes an odd number of delay units
JP3597961B2 (ja) 半導体集積回路装置
US7218162B2 (en) Semiconductor integrated circuit having output circuit
US4853655A (en) High frequency CMOS oscillator
US6414556B1 (en) Voltage controlled oscillator having an oscillation frequency variation minimized in comparison with a power supply voltage variation
JP2001331306A (ja) 乱数発生回路
JPH07240670A (ja) リング発振回路
US7321270B2 (en) Current-controlled CMOS ring oscillator circuit
US7348860B2 (en) Triple-input relaxation oscillator with differential controllability
US6639480B2 (en) Crystal oscillator
JP2003110361A (ja) 水晶発振回路
JPH0427729B2 (ko)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130422

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140421

Year of fee payment: 16

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150416

Year of fee payment: 17

LAPS Lapse due to unpaid annual fee