KR100340692B1 - 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 전류제어 발진기 - Google Patents

광대역 가변특성을 갖는 저잡음 전류제어 발진기

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Abstract

본 발명은 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류제어 발진기에 관한 것으로, 전원에 각각 연결되어 있는 제1 내지 제4 인덕터; 상기 제1 및 제2 인덕터에 각각 연결되어 있는 제1 및 제2 트랜스콘덕터; 상기 제3 및 제4 인덕터에 각각 연결되어 있는 제3 및 제4 트랜스콘덕터; 상기 제3 및 제4 인덕터와 제1 및 제2 트랜스콘덕터에 연결되어 있는 제5 및 제6 트랜스콘덕터; 상기 제1 및 제2 인덕터와 제3 및 제4 트랜스콘덕터에 연결되어 있는 제7 및 제8 트랜스콘덕터; 상기 제5 및 제6 트랜스콘덕터의 접속점과 접지의 사이 및 상기 제7 및 제8 트랜스콘덕터의 접속점과 접지의 사이에 각각 연결되어 있는 주 전류원 조정수단; 및 상기 제1 및 제2 트랜스콘덕터의 접속점과 접지의 사이 및 상기 제3 및 제4 트랜스콘덕터의 접속점과 접지의 사이에 각각 연결되어 있는 보조 전류원 조정수단을 포함하고, 상기제1 내지 제4 트랜스콘덕터에는 각각 '주파수 가변 전류원(ITUNE)/2'의 전류가 공급이 되고 상기 제5 내지 제8 트랜스콘덕터에는 '(최대 주파수 가변 범위 제어용 전류원(IMAX)-주파수 가변 전류원(ITUNE))/2'의 전류가 공급하여 상기 주파수 가변 전류원(ITUNE)을 제어해서 상기 제1 내지 제4 트랜스콘덕터의 트랜스콘덕턴스를 변화시킴에 있어서 상기 제5 내지 제8 트랜스콘덕터를 상기 제1 내지 제4 트랜스콘덕터의 트랜스콘덕턴스와 반대방향으로 변화시킴으로써 주파수 가변범위를 넓히는 것을 특징으로 하여 이루어지며, 전류로 제어 가능하고, 제어 범위를 넓힐 수 있으며, 저전압 응용예에 적합하며, 집적화가 용이하다.

Description

광대역 가변특성을 갖는 저잡음 전류제어 발진기{A low phase noise current controlled oscillator with the wide tuning range characteristics}
본 발명은 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류 제어 발진기에 관한 것으로서, 특히 L-C 발진기의 구조의 개선을 통해 L-C 발진기가 가지고 있는 저잡음 특성을 유지하면서도 저전압에서 광대역 가변이 가능하도록 하는, 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류제어 발진기에 관한 것이다.
주파수 제어 가능한 발진기는 이동 통신을 비롯한 일반 통신기기에 없어서는 안될 필수 불가결한 소자이다. 주파수 제어 가능한 발진기가 요구하는 사항은 저잡음과 광대역 가변 특성이라 할 수 있다. 이에 따라 저잡음 특성을 만족시키기 위하여 인덕터(L)와 커패시터(C)를 사용한 L-C 발진기가 널리 사용되고 있다.
종래의 L-C 발진기는 인덕터와 바랙터 다이오드(varactor diode)를 이용하여 주파수를 가변한다. 상기 바랙터는 전압제어 가변 커패시터라 할 수 있으므로 가변범위가 전압에 따라 변화된다. 인가된 역방향 전압에 따른 커패시턴스(Cd)의 특성은 다음의 [수학식1]과 같이 표현된다.
Cd = Co / (1 + 2｜VR｜)1/2
여기서, Co는 영 전압 바이어스에서 다이오드의 커패시턴스이고, VR은 다이오드 양단에 증가된 역방향 전압이다.
상기 [수학식1]에서 알 수 있듯이 바랙터의 커패시턴스(Cd)는 역방향전압(VR)에 대해서 1/2승으로 감소한다.
또한, 종래의 L-C 발진기는 다음의 [수학식2]와 같은 발진 주파수(ωosc) 특성을 가지고 있다.
ωosc= 1 /√LC
따라서, 상기 [수학식1]과 상기 [수학식2]를 고려하여 볼 때, L-C 발진기의 실제 발진 주파수(ωosc)는 역방향 전압(VR)의 1/4승으로 변한다. 따라서, 광대역 가변을 위해서는 역방향 전압(VR)이 상당히 커야 함을 알 수 있다.
일반적으로, 저전압 응용 범위에서는 100MHz 정도 가변이 되면 충분하지만, GHz 범위에서 100MHz 가변은 그다지 넓은 것이 아니다. 따라서, 설계를 잘못했을 경우 발진기를 원하는 주파수에서 동작시키는 것이 사실상 불가능하다. 상기 주파수 가변 범위를 넓히기 위해서는 높은 전압을 사용해야하는 데 이는 전력소모가 많아지고 전압을 높이는 과정이 필요하므로 복잡하고 바람직하지 않은 방식이라 할 수 있다.
최근의 휴대형 무선 통신 기기는 전압이 3V 정도이므로, 위에서 언급한 제반사정을 고려하여 볼 때, 이 전압에서는 사실상 100MHz이상의 광대역 가변은 하기가 힘든 문제점이 있다. 따라서, 커패시터를 가변해서 발진 주파수를 제어하는 기존의 L-C 발진기는 주파수 가변 범위가 좁은 문제점이 있었다.
본 발명, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, L-C 발진기의 주파수 가변을 발진기의 구조 개선을 통해 L-C 발진기가 가지고 있는 저잡음 특성을 유지하면서도 저전압에서 광대역 가변을 가능하게 하는, 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류 제어 발진기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 차동형 2단 링 발진기의 구조도.
도 2는 진상위상기법을 이용한 차동형 2단 링 발진기의 구조도.
도 3a는 차동형 지연소자의 반쪽 소신호 등가회로도.
도 3b는 도 3a의 출력전류와 출력전압의 위상관계를 나타낸 도면.
도 4는 지연소자와 2단 링 발진기의 내부 노드를 결선한 2단 링발진기의 회로 구성도.
도 5는 2단 링 발진기 형태에 R-L-C 부하를 사용한 발진기를 보여주는 도면.
도 6은 발진기의 출력 신호에 나타나는 잡음의 형태인 지터와 위상 잡음을 보여주는 도면.
도 7은 발진기의 위상 잡음 특성을 알아내기 위한 등가 회로도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류제어 발진기의 회로도 및 바이어스 회로도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류제어 발진기의 상보형 반도체(CMOS) 공정을 이용한 레이아웃 결과를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류제어 발진기의 1.935GHz 발진 출력의 주파수 스펙트럼 파형도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류제어 발진기의 IMAX를 1 ~ 4mA로 설정을 하고 ITUNE을 조정했을 때 발진 주파수 변화 그래프도.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류제어 발진기의 회로도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
L1~L4 : 인덕터 M1~M8 : 인덕터
VB1, VB2 : 전류원 조정수단 VD : 바랙터 다이오드
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 전류 제어 발진기에 있어서, 전원에 각각 연결되어 있는 제1 내지 제4 인덕터; 상기 제1 및 제2 인덕터에 각각 연결되어 있는 제1 및 제2 트랜스콘덕터; 상기 제3 및 제4 인덕터에 각각 연결되어 있는 제3 및 제4 트랜스콘덕터; 상기 제3 및 제4 인덕터와 제1 및 제2 트랜스콘덕터에 연결되어 있는 제5 및 제6 트랜스콘덕터; 상기 제1 및 제2 인덕터와 제3 및 제4 트랜스콘덕터에 연결되어 있는 제7 및 제8 트랜스콘덕터; 상기 제5 및 제6 트랜스콘덕터의 접속점과 접지의 사이 및 상기 제7 및 제8 트랜스콘덕터의 접속점과 접지의 사이에 각각 연결되어 있는 주 전류원 조정수단; 및 상기 제1 및 제2 트랜스콘덕터의 접속점과 접지의 사이 및 상기 제3 및 제4 트랜스콘덕터의 접속점과 접지의 사이에 각각 연결되어 있는 보조 전류원 조정수단을 포함하고, 상기제1 내지 제4 트랜스콘덕터에는 각각 '주파수 가변 전류원(ITUNE)/2'의 전류가 공급이 되고 상기 제5 내지 제8 트랜스콘덕터에는 '(최대 주파수 가변 범위 제어용 전류원(IMAX)-주파수 가변 전류원(ITUNE))/2'의 전류가 공급하여 상기 주파수 가변 전류원(ITUNE)을 제어해서 상기 제1 내지 제4 트랜스콘덕터의 트랜스콘덕턴스를 변화시킴에 있어서 상기 제5 내지 제8 트랜스콘덕터를 상기 제1 내지 제4 트랜스콘덕터의 트랜스콘덕턴스와 반대방향으로 변화시킴으로써 주파수 가변범위를 넓히는 것을 특징으로 한다.또한, 본 발명의 장치는, 상기 제1 내지 제4 인덕터의 연결점에 바랙터 튜닝전압을 인가하여 더 넓은 가변범위를 갖도록 하기 위한 바랙터 다이오드(VD)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 전압 제어 발진기에서 광대역 가변을 위해 고전압이 필요한 점을 전류 제어방식으로 해결한다. 이와 같이 전류제어 방식으로 바뀔 경우 바랙터가 필요 없고, 저전압이 용이하며, 일반 반도체 공정을 통해서도 쉽게 구현 가능하다. 또한, 인덕터를 사용하므로 위상 잡음 면에서도 상당히 우수한 특성을 갖게 된다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에서 소개하는 L-C 전류제어 발진기의 동작 원리를 이해하기 위해서는 2단 링 발진기의 동작원리를 이해해야 하므로 이에 대한 소개를 먼저 하고자 한다.
일반적으로 차동형 2단 링 발진기는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 지연소자(delay element) 2개를 이용해서 만든 발진기를 일컫는다. 여기서, 지연소자라는 것은 간단한 형태의 증폭기로 직류(DC)에서 1 이상의 이득을 가지고 있으며 하나의 극(pole)을 가지고 있어서 주파수가 증가함에 따라 위상 지연이 증가되며 최대 지연 위상은 90도가 되는 소자를 말한다.
상기한 바와 같은 차동형 2단 링 발진기의 경우에, 발진주파수에서 지연소자의 이득 1이 요구되고 위상지연은 90도가 요구되지만, 이러한 요구 조건은 일반적인 간단한 지연소자에서는 만족될 수 없다.
본 발명에서는 진상위상(phase-look-ahead) 기법을 이용해서 차동형 2단 링 발진기를 구현하였다. 도 2에는 진상위상 기법을 이용한 차동형 2단 링 발진기의 구조도가 도시되어 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 진상기법을 이용한 차동형 2단 링 발진기의 지연소자는 입력이 두쌍이고 출력이 하나인 형태를 갖는다. 상기 한쌍의 입력은 전체 링 발진기의 루프를 형성하는 데 쓰이고, 다른 한쌍의 입력은 ψ도 만큼 진상된 신호가 가해진다.
하나의 지연소자의 반쪽 회로의 소신호 등가회로가 도 3a에 도시되어 있다. 도 3a에 도시되어 있는 바와 같이 지연소자는 두 개의 트랜스콘덕터와, 저항(R)과, 커패시터(C)로 구성된다. 상기 트랜스콘덕터는 전압 입력을 받아서 출력으로 전류를 생성하는 소자로서 입력전압이 V, 출력전류가 I라 할때 I=gm·V와 같은 특성을 갖는다. 여기에서, 비례상수 gm을 트랜스콘덕턴스라 한다. 이와 같은 특성을 고려할 때, 도 3a의 출력 전류 I1과 I2는 다음의 [수학식3]을 만족한다.
I1= gm1·IN1+
I2= gm2·IN2+
상기 출력전류 I1과 I2는 부하로 공급되고, 부하에 공급되는 전체 전류는 I1과 I2를 합한 IT가 된다. 상기 전류 I1, I2, IT의 위상관계가 도 3b에 도시되어 있다. 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이 I1의 위상을 기준으로 할 때 I2는 ψ도 만큼 진상되어 있으므로 IT는 θ도 만큼 진상이 된다.
위에서 설명한 바 있듯이, 2단 발진되기 위해서는 90도 위상지연이 필요한데 진상 위상 기법에 의해서 90-θ도의 위상 지연만 확보되면 발진이 가능해 진다. 이상의 위상관계와 부하의 특성을 고려하면 다음의 [수학식4]와 같은 발진주파수(ωO) 특성을 얻을 수 있다.
= (RC)-1(gm2/gm1)
이상에서와 같이 차동형 2단 링 발진기를 구현하기 위해서는 ψ도 앞선 신호를 얻어내는 것이 필요하다. 차동형 2단 링 발진기가 정상적으로 동작한다면 각 지연소자의 출력은 결과적으로 90도 앞선 신호가 된다. 따라서, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 결선을 한다면 ψ가 90도인 경우와 같은 것이 된다. 이상에서 차동형 2단 링 발진기의 동작원리를 알아보았다.
일반적으로 R-C 부하를 사용한 발진기는 위상 잡음이 많다. 따라서, L-C 부하를 사용해야 위상잡음을 개선할 수 있다. 반면에 2단 링 발진기는 광대역으로 튜닝 가능하다. 따라서, L-C 부하의 특성과 2단 링 발진기의 특성을 같이 이용한다면 좋은 위상 잡음을 보이면서도 광대역 튜닝이 가능한 발진기를 설계할 수 있다.
도 5에 2단 링 발진기와 L-C 부하를 사용한 발진기가 도시되어 있다. 이때 부하의 R은 일종의 기생 저항 성분이다. 이상의 조건으로부터 발진 주파수(ωO)의 특성을 조사해보면 다음의 [수학식5]와 같은 결과를 얻을 수 있다.
ωO = α/2RC + √((α/2RC)2 + (1/LC))
여기서, α는 트랜스콘덕터(M1, M3)의 트랜스콘덕턴스 비인 gm1/gm3이다.
상기 [수학식5]를 보면, 발진 주파수(ωO)가 상기 [수학식4]의 2단 링 발진기의 주파수 특성과 [수학식2]의 일반적인 L-C 발진기의 주파수 특성이 복합되어 있음을 알 수 있다. 즉, 2단 링 발진기와 같은 방식으로 주파수 가변이 가능하다.
한편, 발진기의 성능을 평가하기 위한 요소중에서 위상잡음이란 것이 있다. 상기 위상잡음은 시간축에서 발진기 출력신호의 흔들림인 지터(jitter)를 주파수축에서 본 것이다. 이러한 시간축상의 흔들림은 발진 주파수 근처의 잡음으로 나타나는데, 발진 주파수 근처에서 가장 크고, 발진 주파수에서 멀어질수록 작아진다. 도 6에는 발진기의 출력신호에 나타나는 지터와 위상잡음의 형태가 도시되어 있다. 이러한 잡음은 통신 시스템에서 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)를 나쁘게 할 뿐더러 작은 신호를 검출하기가 어려워짐으로 인해 통신 시스템, 특히 리시버의 감도(sensitivity)가 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 발진기의 위상 잡음 특성을 조사해 보는 것은 매우 중요하다.
일반적으로 발진기를 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 되먹임 시스템(feedback system)으로 간주하고, 잡음원(In)을 출력에 인가했을 때 출력전압이 어떤 형태로 나타나는지 조사를 해 보면 다음의 [수학식6]과 같은 결과를 얻을 수 있다.
｜(Vo/In)[j(ωO+Δω)]｜2=(1/Qo2)·[1/2(1+Ωo2)]2·｜Zout(ωO+Δω)｜2 ·(ωO /Δω)2
이때, Qo= R/ωOL 이고,
Ωo 2= ωO 2LC 이고,
｜Zout(ωO+Δω)｜=(ωL/√((1-ω2LC)2+(ωR/L)2))｜ω=ωO+Δω임.
상기 [수학식6]은 발진 주파수(ωO)에서 Δω 떨어진 지점에서의 위상잡음 특성을 의미한다. 상기 Qo는 사용한 인덕터의 질적 요소(quality factor)이고, 상기 ｜Zout(ωO+Δω)｜는 발진 주파수(ωO)에서 떨어진 지점에서의 임피던스의 크기이다. 즉, 위상잡음의 크기가 Qo와｜Zout(ωO+Δω)｜의 영향을 받는다. 이러한 특성은 인덕터를 사용한 발진기에서 나타나는 특성이다. 따라서, 본 발명의 발진기도 L-C 발진기와 같은 잡음 특성을 가질 것이란 것을 예측할 수 있다.
도 8a 및 도 8b에는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류제어 발진기의 전체 회로도가 도시되어 있다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류 제어 발진기의 구성은, 전원(VDD)에 각각 연결되어 있는 제1 내지 제4 인덕터(L1~L4)와, 상기 제1 및 제2 인덕터(L1, L2)에 각각 연결되어 있는 제1 및 제2 트랜스콘덕터(M1, M2)와, 상기 제3 및 제4 인덕터(L3, L4)에 각각 연결되어 있는 제3 및 제4 트랜스콘덕터(M3, M4)와, 상기 제3 및 제4 인덕터(L3, L4)와 제1 및 제2 트랜스콘덕터(M1, M2)에 연결되어 있는 제5 및 제6 트랜스콘덕터(M5, M6)와, 상기 제1 및 제2 인덕터(L1, L2)와 제3 및 제4 트랜스콘덕터(M3, M4)에 연결되어 있는 제7 및 제8 트랜스콘덕터(M7, M8)와, 상기 제5 및 제6 트랜스콘덕터(M5, M6)의 접속점과 접지의 사이 및 상기 제7 및 제8 트랜스콘덕터(M7, M8)의 접속점과 접지의 사이에 각각 연결되어 있는 주 전류원 조정소자(VB1)와, 상기 제1 및 제2 트랜스콘덕터(M1, M2)의 접속점과 접지의 사이 및 상기 제3 및 제4 트랜스콘덕터(M3, M4)의 접속점과 접지의 사이에 각각 연결되어 있는 보조 전류원 조정소자(VB2)를 포함하여 이루어진다.
상기 구성에 의한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류제어 발진기의 작용은 다음과 같다.
본 실시예에서는 인덕터(L1~L4)로서 반도체 공정을 이용한 스파이어럴(spiral) 인덕터를 사용한다. 따라서, 전체 발진기를 반도체 공정을 이용해서 모두 집적화할 수 있다.
도 8의 바이어스 회로를 보면 IMAX와 ITUNE의 2개의 전류원이 있는데, 상기 전류원 IMAX는 최대 주파수 가변 범위를 제어하기 위한 것이고 전류원 ITUNE은 실제로 주파수를 가변하기 위한 것이다. 또한, 바이어스 회로를 살펴보면 제1 내지 제4 트랜스콘덕터(M1-M4)에는 각각 ITUNE/2의 전류가 공급이 되고 제5 내지 제8 트랜스콘덕터(M5-M8)에는 (IMAX-ITUNE)/2의 전류가 공급되기 때문에 전류원 ITUNE을 제어해서 제1 내지 제4 트랜스콘덕터(M1-M4)의 트랜스콘덕턴스를 변화시킴에 있어서 제5 내지 제8 트랜스콘덕터(M5-M8)를 제1 내지 제4 트랜스콘덕터(M1-M4)의 트랜스콘덕턴스와 반대방향으로 변화시킴으로써 주파수 가변범위를 넓히는 데 일조를 하고 있으며, 이에따라 효율적으로 가변 범위를 넓힐 수 있다. 이 기법을 이용하면, 제5 내지 제8 트랜스콘덕터(M5-M8)에 일정한 전류를 가하고, 제1 내지 제4 트랜스콘덕터(M1-M4)의 전류를 가변했을 경우보다 약 33.3% 정도 가변 범위가 넓어진다.
도 9에는 0.8㎛ CMOS 공정을 이용해서 제작한 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류제어 발진기의 레이아웃(layout)이 도시되어 있다.
도 10에는 3V 전압을 VDD에 인가한 경우에 1.935GHz 발진 출력의 주파수 스펙트럼 파형이 도시되어 있는데, 600kHz 떨어진 지점에서 -100dBc/Hz 이하의 위상 잡음 특성을 얻을 수 있음을 보여주고 있다. 이는 반도체 공정을 이용해서 만들 수 있는 일반적인 L-C 발진기의 성능과 같은 정도이다. 따라서, 본 발진기는 저잡음과 광대역 가변이 가능함을 알 수 있다.
도 11에서는 IMAX를 1, 2, 3, 4mA로 하였을 때 ITUNE에 의해 주파수가 가변되는 정도를 보여주고 있는데, IMAX가 4mA일 때 650MHz 정도 변함을 보여주고 있다. 이러한 변화는 기존의 L-C 발진기에서는 찾아 볼 수 없는 좋은 특성이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류제어 발진기는, 전류를 제어하여 L-C 공진주파수보다 높은 주파수로 발진시키는 것이 가능하다. 이러한 회로적 기법과 함께 바랙터 다이오드를 함께 사용한다면 L-C 공진주파수보다 낮은 주파수로 발진시키는 것이 가능해지므로 더 넓은 가변 범위를 갖는 발진기의 구현이 가능하다. 도 12에는 도 8a의 구성에 바랙터 다이오드(VD)를 추가 결선하고 바랙터 튜닝전압을 인가함으로써 더 넓은 가변범위를 갖도록 하는 제어가 가능한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류제어 발진기의 회로가 도시되어 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면은 그것으로 권리범위를 한정하기 위해 제시된 것이 아니라 단지 본 발명의 기술요지를 보다 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위해 제시된 것이며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하므로, 그러한 여러 가지 치환물, 변형물 및 변경물도 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 전류로 제어 가능하고, 제어 범위를 넓힐 수 있으며, 저전압 응용예에 적합하며, 집적화가 용이하고, 또한 위상 잡음이 일반적인 L-C 발진기와 같은 특성을 보이므로, 발진기의 특성이 중요한 셀룰러 폰, PCS, IMT2000등의 고성능 휴대 통신 시스템에 응용 가능하며, 회로 구현이 단일 CMOS 공정을 이용해서 이루어지기 때문에 주파수 합성기 내지는 PLL(Phase Locked Loop)와 함께 적용할 경우 더 넓은 활용을 할 수 있는 우수한 효과를 가진다.

Claims (5)

  1. 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 전류 제어 발진기에 있어서,
    전원에 각각 연결되어 있는 제1 내지 제4 인덕터;
    상기 제1 및 제2 인덕터에 각각 연결되어 있는 제1 및 제2 트랜스콘덕터;
    상기 제3 및 제4 인덕터에 각각 연결되어 있는 제3 및 제4 트랜스콘덕터;
    상기 제3 및 제4 인덕터와 제1 및 제2 트랜스콘덕터에 연결되어 있는 제5 및 제6 트랜스콘덕터;
    상기 제1 및 제2 인덕터와 제3 및 제4 트랜스콘덕터에 연결되어 있는 제7 및 제8 트랜스콘덕터;
    상기 제5 및 제6 트랜스콘덕터의 접속점과 접지의 사이 및 상기 제7 및 제8 트랜스콘덕터의 접속점과 접지의 사이에 각각 연결되어 있는 주 전류원 조정수단; 및
    상기 제1 및 제2 트랜스콘덕터의 접속점과 접지의 사이 및 상기 제3 및 제4 트랜스콘덕터의 접속점과 접지의 사이에 각각 연결되어 있는 보조 전류원 조정수단을 포함하되,
    상기제1 내지 제4 트랜스콘덕터에는 각각 '주파수 가변 전류원(ITUNE)/2'의 전류가 공급이 되고 상기 제5 내지 제8 트랜스콘덕터에는 '(최대 주파수 가변 범위 제어용 전류원(IMAX)-주파수 가변 전류원(ITUNE))/2'의 전류가 공급하여 상기 주파수 가변 전류원(ITUNE)을 제어해서 상기 제1 내지 제4 트랜스콘덕터의 트랜스콘덕턴스를 변화시킴에 있어서 상기 제5 내지 제8 트랜스콘덕터를 상기 제1 내지 제4 트랜스콘덕터의 트랜스콘덕턴스와 반대방향으로 변화시킴으로써 주파수 가변범위를 넓히는 것을 특징으로 하는 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류제어 발진기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 인덕터의 연결점에 바랙터 튜닝전압을 인가하여 더 넓은 가변범위를 갖도록 하기 위한 바랙터 다이오드(VD)
    를 더 포함하는 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류제어 발진기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 인덕터는,
    반도체 공정으로 제작 가능한 스파이어럴(spiral) 인덕터를 채용하여 전체 발진기를 반도체 공정을 통해 집적화하는 것을 특징으로 하는 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류 제어 발진기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류 제어 발진기는,
    2단 링 발진기와 L-C 발진기의 특성에 의해 진상위상 기법의 주파수 가변이 가능하게 이루어진 것을 특징으로 하는 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류 제어 발진기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류 제어 발진기는,
    주파수를 가변하기 위해서 진상위상 기법을 적용하되, 전류나 전압을 이용해서 트랜스콘덕터의 트랜스콘덕턴스의 비를 가변하여 광대역 가변이 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 광대역 가변특성을 갖는 저잡음 L-C 전류 제어 발진기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH1093398A (ja) * 1996-06-11 1998-04-10 Micronas Oy 高速リング発振器

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