KR100552663B1 - Multi-band VCO and oscillation method thereof - Google Patents

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Abstract

다중 밴드 전압 제어 발진 장치 및 방법이 개시된다. 이 장치는, 음의 저항을 발생하는 음 저항 발생부 및 외부로부터 입력되는 제어 전압에 응답하여 가변되는 커패시턴스와 외부로부터 입력되는 스위칭 제어 신호에 응답하는 스위칭 동작에 의해 가변된 인덕턴스로 음의 저항에 응답하여 공진하는 공진부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그러므로, 면적, 부피 및 전력 소모를 절감시킬 수 있는 효과를 갖는다.Disclosed are a multiband voltage controlled oscillation apparatus and method. The apparatus is characterized by a negative resistance generator for generating a negative resistance and a negative resistance with a variable inductance by a switching operation in response to a switching control signal input from the outside and a capacitance varying in response to a control voltage input from the outside. And a resonator that resonates in response. Therefore, there is an effect that can reduce the area, volume and power consumption.

Description

다중 밴드 전압 제어 발진 장치 및 방법{Multi-band VCO and oscillation method thereof}Multiband VCO and Oscillation Method

도 1은 본 발명에 의한 다중 밴드 전압 제어 발진 장치의 개략적인 블럭도이다.1 is a schematic block diagram of a multi-band voltage controlled oscillation apparatus according to the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 다중 밴드 전압 제어 발진 장치의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예의 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram of a preferred embodiment of the present invention of the multi-band voltage controlled oscillation apparatus shown in FIG.

도 3은 도 1에 도시된 다중 밴드 전압 제어 발진 장치의 본 발명에 의한 바람직한 다른 실시예의 회로도이다.3 is a circuit diagram of another preferred embodiment of the present invention of the multi-band voltage controlled oscillation device shown in FIG.

도 4는 도 1에 도시된 다중 밴드 전압 제어 발진 장치의 본 발명에 의한 바람직한 또 다른 실시예의 회로도이다.4 is a circuit diagram of yet another preferred embodiment of the present invention of the multi-band voltage controlled oscillation apparatus shown in FIG.

도 5는 도 1에 도시된 장치의 본 발명에 의한 또 다른 실시예의 회로도이다.5 is a circuit diagram of another embodiment according to the present invention of the apparatus shown in FIG.

도 6은 도 1에 도시된 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 전압 제어 발진 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.FIG. 6 is a flowchart for describing a voltage controlled oscillation method according to the present invention performed in the apparatus shown in FIG. 1.

본 발명은 전압 제어 발진 장치(VCO:Voltage Controlled Oscillator)에 관한 것으로서, 특히, 다중 주파수 대역(multi frequency)용 전압 제어 발진 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage controlled oscillator (VCO), and more particularly, to a voltage controlled oscillator and method for a multi frequency band.

종래의 전압 제어 발진 장치는 두 개의 주파수들로 가변될 수 있는 공진 주파수를 갖는 발진 신호를 생성하기 위해서, 2개의 발진 회로를 사용한다. 또는, 원하는 주파수 대역으로 공진 주파수를 가변시키기 위해서, 종래의 전압 제어 발진 장치는 차동 형태일 경우 다수개의 인덕터들을 마련하고 단일 형태일 경우 적어도 4개 이상의 인덕터들을 마련해야 한다.The conventional voltage controlled oscillation device uses two oscillation circuits to generate an oscillation signal having a resonant frequency that can be varied to two frequencies. Alternatively, in order to vary the resonant frequency to a desired frequency band, the conventional voltage controlled oscillation apparatus should provide a plurality of inductors in the differential form and at least four or more inductors in the single form.

결국, 전술한 종래의 전압 제어 발진 장치는 공진 주파수의 가변시키고자 하는 개수 만큼의 발진 회로들이나 인덕터들을 별도로 마련해야 한다. 그러므로, 종래의 전압 제어 발진 장치의 부피 및 면적이 커지고, 전력 소모가 커지는 문제점들이 있다.As a result, the above-described conventional voltage controlled oscillation apparatus must separately provide as many oscillation circuits or inductors as desired to vary the resonance frequency. Therefore, there are problems in that the volume and area of the conventional voltage controlled oscillation device become large and the power consumption becomes large.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 스위칭을 이용하여 유도성 부하의 길이를 변화시킴으로써 다수개의 주파수들로 가변 가능한 공진 주파수를 갖는 발진 신호를 생성할 수 있는 다중 밴드 전압 제어 발진 장치를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a multi-band voltage controlled oscillation apparatus capable of generating an oscillation signal having a resonant frequency that is variable to a plurality of frequencies by varying the length of an inductive load using switching. .

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 다중 밴드 전압 제어 발진 장치에서 수행되는 다중 밴드 전압 제어 발진 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a multi-band voltage controlled oscillation method performed in the multi-band voltage controlled oscillator.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 다중 밴드 전압 제어 발진 장치는, 음의 저항을 발생하는 음 저항 발생부 및 외부로부터 입력되는 제어 전압에 응답하 여 가변되는 커패시턴스와 외부로부터 입력되는 스위칭 제어 신호에 응답하는 스위칭 동작에 의해 가변된 인덕턴스로 상기 음의 저항에 응답하여 공진하는 공진부로 구성되는 것이 바람직하다.The multi-band voltage controlled oscillation apparatus according to the present invention for achieving the above object is a negative resistance generator for generating a negative resistance and a capacitance that is variable in response to a control voltage input from the outside and a switching control signal input from the outside. Preferably, the resonator is configured to resonate in response to the negative resistance with an inductance variable by a responsive switching operation.

상기 다른 과제를 이루기 위해, 상기 다중 밴드 전압 제어 발진 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 전압 제어 발진 방법은, 상기 제어 전압을 이용하여 상기 커패시턴스를 조정하고, 상기 스위치들을 선택적으로 온하여 상기 인덕턴스를 조정하는 단계 및 상기 음 저항을 이용하여 상기 전압 제어 발진 장치를 조정된 상기 커패시턴스와 인덕턴스로 공진시키는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.In order to achieve the above another object, the voltage controlled oscillation method according to the present invention performed in the multi-band voltage controlled oscillation apparatus adjusts the capacitance using the control voltage, and selectively turns on the switches to adjust the inductance. And resonating the voltage controlled oscillation device with the adjusted capacitance and inductance using the negative resistance.

이하, 본 발명에 의한 다중 밴드 전압 제어 발진 장치의 구성 및 동작을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of a multi-band voltage controlled oscillation apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 다중 밴드 전압 제어 발진 장치의 개략적인 블럭도로서, 음 저항(negative resistance) 발생부(10) 및 공진부(20)로 구성된다.1 is a schematic block diagram of a multi-band voltage controlled oscillation apparatus according to the present invention, which comprises a negative resistance generator 10 and a resonator 20.

도 1에 도시된 음 저항 발생부(10)는 음의 저항을 발생하고, 발생된 음의 저항을 공진부(20)로 출력한다. 왜냐하면, 공진부(20)에서의 공진 주파수가 인덕터등의 기생 성분인 저항에 의해 소멸되어 공진이 멈출 수 있으므로 공진을 계속해서 수행할 수 있도록, 음 저항 발생부(10)는 음의 저항을 공진부(20)로 출력한다. 이 때, 공진부(20)는 외부로부터 입력되는 제어 전압(Vc)에 응답하여 가변되는 커패시턴스와 스위칭 동작에 의해 가변된 인덕턴스로 음 저항 발생부(20)에서 발생된 음의 저항에 응답하여 공진한다. 이를 위해, 도 1에 도시된 공진부(20)는 용량성 부하(22), 유도성 부하(24) 및 스위치들(26)로 구현될 수 있다.The negative resistance generator 10 shown in FIG. 1 generates negative resistance, and outputs the generated negative resistance to the resonator 20. Because the resonant frequency in the resonator 20 is dissipated by a parasitic resistor such as an inductor, the resonance can be stopped, so that the negative resistance generator 10 resonates the negative resistance so that the resonance can be continued. Output to section 20. At this time, the resonator 20 resonates in response to the negative resistance generated by the negative resistance generator 20 with a variable capacitance in response to the control voltage Vc input from the outside and an inductance variable by the switching operation. do. To this end, the resonator 20 illustrated in FIG. 1 may be implemented as a capacitive load 22, an inductive load 24, and switches 26.

여기서, 적어도 두 개의 스위치들(26) 각각은 외부로부터 입력되는 스위칭 제어 신호(SC)에 응답하여 스위칭 온 또는 스위칭 오프된다. 이 때, 용량성 부하(22)의 커패턴스는 제어 전압(Vc)에 응답하여 가변되고, 용량성 부하(22)에 연결되는 유도성 부하(24)의 인덕턴스는 스위치들(26)의 스위칭 동작에 의해 가변된다.Here, each of the at least two switches 26 is switched on or switched off in response to the switching control signal SC input from the outside. At this time, the pattern of the capacitive load 22 is varied in response to the control voltage Vc, and the inductance of the inductive load 24 connected to the capacitive load 22 is the switching operation of the switches 26. Variable by

도 1에 도시된 다중 밴드 전압 제어 발진 장치는 차동(differential) 형태와 단일(single) 형태[또는, 콜피츠(Colpitts) 형태]로 구현될 수 있다. 이하, 도 1에 도시된 다중 밴드 전압 제어 발진 장치를 차동 및 단일 형태들로 구현한 본 발명에 의한 실시예들 각각의 구성 및 동작을 첨부된 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.The multi-band voltage controlled oscillation device illustrated in FIG. 1 may be implemented in a differential form and a single form (or Colpitts form). Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation of each of the embodiments according to the present invention, which implements the multi-band voltage controlled oscillation apparatus shown in FIG. 1 in differential and single forms, will be described as follows.

도 2는 도 1에 도시된 다중 밴드 전압 제어 발진 장치의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예의 회로도로서, 음 저항 발생부(10A), 용량성 부하(22A), 유도성 부하(24A) 및 스위치들(26A)로 구성된다.FIG. 2 is a circuit diagram of a preferred embodiment of the multi-band voltage controlled oscillation apparatus shown in FIG. 1 according to the present invention, in which a negative resistance generator 10A, a capacitive load 22A, an inductive load 24A, and switches are shown. It consists of 26A.

도 2에 도시된 음 저항 발생부(10A)는 유도성 부하(24A)와 용량성 부하(22A)에 각각 병렬로 연결되어 상보형 차동 형태로 음의 저항을 발생한다. 이를 위해, 음 저항 발생부(10A)는 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터들(MP1 및 MP2), 제1 및 제2 NMOS 트랜지스터들(MN1 및 MN2) 및 정 전류원(52)으로 구현될 수 있다. 여기서, 제1 PMOS 트랜지스터(MP1)는 유도성 부하(24A)의 일단(54)에 연결되는 게이트, 공급 전압(Vdd)과 스위치들(26A)의 타측 사이에 연결되는 소스 및 드레인을 갖고, 제2 PMOS 트랜지스터(MP2)는 유도성 부하(24A)의 타단(56)에 연결되는 게이트, 공 급 전압(Vdd)과 유도성 부하(24A)의 일단(54) 사이에 연결되는 소스 및 드레인을 갖는다. 이 때, 제1 NMOS 트랜지스터(MN1)는 유도성 부하(24A)의 일단(54)에 연결되는 게이트, 스위치들(26A)의 타측과 정 전류원(52) 사이에 연결되는 드레인 및 소스를 갖고, 제2 NMOS 트랜지스터(MN2)는 유도성 부하(24A)의 타단(56)과 연결되는 게이트, 유도성 부하(24A)의 일단과 정 전류원(52) 사이에 연결되는 드레인 및 소스를 갖는다. 여기서, 정 전류원(52)은 일정한 전류를 제공하는 역할을 하며, 이를 위해, 바이어스 신호(bias) 신호와 연결되는 게이트, 제1 및 제2 NMOS 트랜지스터들(MN1 및 MN2)의 소스와 접지 사이에 연결되는 드레인 및 소스를 갖는 NMOS 트랜지스터(MNS1)로 구현될 수 있다.The negative resistance generator 10A shown in FIG. 2 is connected in parallel to the inductive load 24A and the capacitive load 22A, respectively, to generate negative resistance in a complementary differential form. To this end, the negative resistance generating unit 10A may be implemented with first and second PMOS transistors MP1 and MP2, first and second NMOS transistors MN1 and MN2, and a constant current source 52. Here, the first PMOS transistor MP1 has a gate connected to one end 54 of the inductive load 24A, a source and a drain connected between the supply voltage Vdd and the other side of the switches 26A. 2 PMOS transistor MP2 has a gate connected to the other end 56 of inductive load 24A, a source and a drain connected between supply voltage Vdd and one end 54 of inductive load 24A. . At this time, the first NMOS transistor MN1 has a gate connected to one end 54 of the inductive load 24A, a drain and a source connected between the other side of the switches 26A and the constant current source 52, The second NMOS transistor MN2 has a gate connected to the other end 56 of the inductive load 24A, a drain and a source connected between one end of the inductive load 24A and the constant current source 52. Here, the constant current source 52 serves to provide a constant current, for this purpose, between the gate and the source and ground of the first and second NMOS transistors MN1 and MN2 that are connected to a bias signal. It can be implemented with an NMOS transistor MNS1 having a drain and a source connected thereto.

도 2에 도시된 용량성 부하(22A)는 제어 전압(Vc)에 응답하여 가변되는 커패시턴스를 가지며, 이를 위해, 서로 등을 맞대고 직렬 연결된 커패시터들(C1 및 C2)로 구현될 수 있다. 유도성 부하(24A)는 일단(54)과 타단(56) 사이에 연결되는 단위 길이를 갖는 제1 인덕터(50)로 구현될 수 있다.The capacitive load 22A shown in FIG. 2 has a variable capacitance in response to the control voltage Vc. For this purpose, the capacitive load 22A may be implemented with capacitors C1 and C2 connected to each other in series. The inductive load 24A may be implemented as a first inductor 50 having a unit length connected between one end 54 and the other end 56.

한편, 도 2에 도시된 스위치들(26A)은 유도성 부하(24A)의 일단(54)과 타단(56) 사이에서 서로 다른 위치에 연결되는 일측을 갖고, 음 저항 발생부(10A)에 연결되는 타측을 갖는다. 이 때, 스위치들(26A)은 제1 ∼ 제M(여기서, M은 2이상의 양의 정수) 스위치들(40, 42, ... 및 44)로 구성된다. 예를 들면, 제1 스위치(40)의 일측은 제1 인덕터(50)의 제1 금속층(metal layer)에 연결되고, 제1 스위치(40)의 타측은 음 저항 발생부(10A)와 연결된다. 또한, 제2 스위치(42)의 일측은 제1 인덕터(50)의 제2 금속층에 연결되고, 제2 스위치(42)의 타측은 음 저항 발생부(10A)와 연결된다. 이와 비슷하게, 제M 스위치(44)의 일측은 제1 인덕터(50)의 제M 금속층과 연결되고, 제M 스위치(44)의 타측은 음 저항 발생부(10A)와 연결된다. 이와 같은 구성을 통해, 제1 ∼ 제M 스위치들(40, 42, ... 및 44) 각각은 스위칭 제어 신호(SC)에 응답하여 스위칭 온 또는 오프된다. 예를 들면, 제1 스위치(40)는 스위칭 제어 신호(S1)에 응답하여 스위칭 온 또는 오프되고, 제2 스위치(42)는 스위칭 제어 신호(S2)에 응답하여 스위칭 온 또는 오프되고, 제M 스위치(44)는 스위칭 제어 신호(SM)에 응답하여 스위칭 온 또는 오프된다. 만일, 제1, 제2, ... 및 제M-1 스위치들(40, 42, ...)중 하나만 스위칭 온되고, 다른 스위치들은 스위칭 오프된다면, 제1 인덕터(50)의 일부 인덕턴스가 사용된다. 그러나, 제M 스위치(44)만 스위칭 온되고, 다른 스위치들(40, 42, ...)은 스위칭 오프된다면, 제1 인덕터(50)의 전체 인덕턴스가 사용된다. 이와 같이, 스위치들(26A)의 스위칭 동작에 의해 제1 인덕터(50)의 길이가 변화되어 유도성 부하(24A)의 인덕턴스가 선택적으로 가변될 수 있다.Meanwhile, the switches 26A shown in FIG. 2 have one side connected to different positions between one end 54 and the other end 56 of the inductive load 24A, and are connected to the negative resistance generator 10A. Has the other side. At this time, the switches 26A are composed of the first to Mth switches, wherein M is a positive integer of 2 or more. For example, one side of the first switch 40 is connected to the first metal layer of the first inductor 50, and the other side of the first switch 40 is connected to the negative resistance generator 10A. . In addition, one side of the second switch 42 is connected to the second metal layer of the first inductor 50, and the other side of the second switch 42 is connected to the negative resistance generator 10A. Similarly, one side of the Mth switch 44 is connected to the Mth metal layer of the first inductor 50, and the other side of the Mth switch 44 is connected to the negative resistance generator 10A. Through this configuration, each of the first to Mth switches 40, 42,..., And 44 is switched on or off in response to the switching control signal SC. For example, the first switch 40 is switched on or off in response to the switching control signal S 1 , the second switch 42 is switched on or off in response to the switching control signal S 2 , The M-th switch 44 is switched on or off in response to the switching control signal S M. If only one of the first, second, ... and M-1 switches 40, 42, ... is switched on and the other switches are switched off, some inductance of the first inductor 50 is Used. However, if only the Mth switch 44 is switched on and the other switches 40, 42,... Are switched off, the entire inductance of the first inductor 50 is used. As such, the length of the first inductor 50 may be changed by the switching operation of the switches 26A, so that the inductance of the inductive load 24A may be selectively changed.

도 3은 도 1에 도시된 다중 밴드 전압 제어 발진 장치의 본 발명에 의한 바람직한 다른 실시예의 회로도로서, 음 저항 발생부(10B), 용량성 부하(22B), 유도성 부하(24B) 및 스위치들(26B)로 구성된다.3 is a circuit diagram of another preferred embodiment of the multi-band voltage controlled oscillation device shown in FIG. 1 according to the present invention, in which the negative resistance generator 10B, the capacitive load 22B, the inductive load 24B, and the switches are shown. It consists of 26B.

도 3에 도시된 음 저항 발생부(10B)는 용량성 부하(22B)에 병렬로 연결되어 단일 차동 형태로 음의 저항을 발생한다. 이를 위해, 음 저항 발생부(10B)는 정 전류원(64), 제3 및 제4 NMOS 트랜지스터들(MN3 및 MN4)로 구현될 수 있다. 여기서, 제3 NMOS 트랜지스터(MN3)은 용량성 부하(22B)의 일단(76)에 연결되는 게이트, 용량성 부하(22B)의 타단(74)과 정 전류원(64) 사이에 연결되는 드레인 및 소스를 갖고, 제4 NMOS 트랜지스터(MN4)는 용량성 부하(22B)의 타단(74)에 연결되는 게이트, 용량성 부하(22B)의 일단(76)과 정 전류원(64) 사이에 연결되는 드레인 및 소스를 갖는다. 여기서, 정 전류원(64)은 일정한 전류를 제공하는 역할을 하며, 이를 위해, 바이어스 신호(bias) 신호와 연결되는 게이트, 제3 및 제4 NMOS 트랜지스터들(MN3 및 MN4)의 소스와 접지 사이에 연결되는 드레인 및 소스를 갖는 NMOS 트랜지스터(MNS2)로 구현될 수 있다.The negative resistance generator 10B shown in FIG. 3 is connected in parallel to the capacitive load 22B to generate negative resistance in a single differential form. To this end, the negative resistance generator 10B may be implemented with a constant current source 64, third and fourth NMOS transistors MN3 and MN4. Here, the third NMOS transistor MN3 is a gate connected to one end 76 of the capacitive load 22B, a drain and a source connected between the other end 74 of the capacitive load 22B and the constant current source 64. The fourth NMOS transistor MN4 includes a gate connected to the other end 74 of the capacitive load 22B, a drain connected between one end 76 of the capacitive load 22B and the constant current source 64, and Has a source. Here, the constant current source 64 serves to provide a constant current, for this purpose, between the gate and the source and ground of the third and fourth NMOS transistors MN3 and MN4 connected to the bias signal. It can be implemented with an NMOS transistor MNS2 having a drain and a source connected thereto.

도 3에 도시된 용량성 부하(22B)는 제어 전압(Vc)에 응답하여 가변되는 커패시턴스를 가지며, 이를 위해, 서로 등을 맞대고 직렬 연결된 커패시터들(C3 및 C4)로 구현될 수도 있다. 유도성 부하(24B)는 스위치들(26B)중 일부의 스위치들(80, ..., 82 및 84)에서 가장 큰 인덕턴스를 생성하는 스위치(80)의 일측(70)과 용량성 부하(22B)의 타단(74) 사이에 연결되는 제2 인덕터(60) 및 스위치들(26B)중 타부의 스위치들(90, ..., 92 및 94)중에서 가장 큰 인덕턴스를 생성하는 스위치(90)의 일측(72)과 용량성 부하(22B)의 일단(76) 사이에 연결되는 제3 인덕터(62)로 구현될 수 있다.The capacitive load 22B shown in FIG. 3 has a variable capacitance in response to the control voltage Vc. For this purpose, the capacitive load 22B may be implemented with capacitors C3 and C4 connected to each other in series. Inductive load 24B is capacitive load 22B and one side 70 of switch 80 that produces the largest inductance in switches 80, ..., 82 and 84 of some of switches 26B. Of the switch 90 which generates the largest inductance among the switches 90, ..., 92 and 94 of the other of the second inductor 60 and the switches 26B connected between the other ends 74 of It may be implemented as a third inductor 62 connected between one side 72 and one end 76 of the capacitive load 22B.

한편, 도 3에 도시된 스위치들(26B)중 일부의 스위치들(80, ..., 82 및 84)은 제2 인덕터(60)의 일단(70)과 타단(74) 사이에서 서로 다른 위치에 연결되는 일측을 갖고, 공급 전압(Vdd)에 연결되는 타측을 갖는다. 이와 비슷하게, 타부의 스위치들(90, ..., 92 및 94)은 제3 인덕터(62)의 일단(72)과 타단(76) 사이에서 서 로 다른 위치에 연결되는 일측을 갖고 공급 전압(Vdd)에 연결되는 타측을 갖는다. 예컨데, 스위치들(26B)은 제M+1, ..., 제M+N-1, 제M+N, 제M+N+1, ..., 제M+2N-1 및 제M+2N(여기서, N은 2이상의 양의 정수) 스위치들(80, ..., 82, 84, 90, ..., 92 및 94)로 구성된다. 예를 들면, 제M+1 스위치(80)의 일측은 제2 인덕터(60)의 제1 금속층에 연결되고, 제M+1 스위치(80)의 타측은 공급 전압(Vdd)에 연결된다. 또한, 제M+N-1 스위치(82)의 일측은 제2 인덕터(60)의 제N-1 금속층에 연결되고, 제M+N-1 스위치(82)의 타측은 공급 전압(Vdd)에 연결된다. 이와 비슷하게, 제M+N 스위치(84)의 일측은 제2 인덕터(60)의 제N 금속층과 연결되고, 제M+N 스위치(84)의 타측은 공급 전압(Vdd)에 연결된다. 제M+N+1 스위치(90)의 일측은 제3 인덕터(62)의 제1 금속층에 연결되고, 제M+N+1 스위치(90)의 타측은 공급 전압(Vdd)에 연결된다. 또한, 제M+2N-1 스위치(92)의 일측은 제3 인덕터(62)의 제N-1 금속층에 연결되고, 제M+2N-1 스위치(92)의 타측은 공급 전압(Vdd)에 연결된다. 이와 비슷하게, 제M+2N 스위치(94)의 일측은 제3 인덕터(62)의 제N 금속층과 연결되고, 제M+2N 스위치(94)의 타측은 공급 전압(Vdd)에 연결된다.Meanwhile, some of the switches 80,..., 82, and 84 of some of the switches 26B shown in FIG. 3 are different positions between one end 70 and the other end 74 of the second inductor 60. It has one side connected to and the other side connected to supply voltage Vdd. Similarly, the other switches 90, ..., 92 and 94 have one side connected to different positions between one end 72 and the other end 76 of the third inductor 62 and the supply voltage ( Vdd) is connected to the other side. For example, the switches 26B are M + 1, ..., M + N-1, M + N, M + N + 1, ..., M + 2N-1 and M + 2N (where N is a positive integer of 2 or more) switches 80, ..., 82, 84, 90, ..., 92 and 94. For example, one side of the M + 1 switch 80 is connected to the first metal layer of the second inductor 60, and the other side of the M + 1 switch 80 is connected to the supply voltage Vdd. In addition, one side of the M + N-1 switch 82 is connected to the N-1 metal layer of the second inductor 60, and the other side of the M + N-1 switch 82 is connected to the supply voltage Vdd. Connected. Similarly, one side of the M + N switch 84 is connected to the Nth metal layer of the second inductor 60, and the other side of the M + N switch 84 is connected to the supply voltage Vdd. One side of the M + N + 1 switch 90 is connected to the first metal layer of the third inductor 62, and the other side of the M + N + 1 switch 90 is connected to the supply voltage Vdd. In addition, one side of the M + 2N-1 switch 92 is connected to the N-1 metal layer of the third inductor 62, and the other side of the M + 2N-1 switch 92 is connected to the supply voltage Vdd. Connected. Similarly, one side of the M + 2N switch 94 is connected to the Nth metal layer of the third inductor 62 and the other side of the M + 2N switch 94 is connected to the supply voltage Vdd.

이와 같은 구성을 통해, 제M+1 ∼ 제M+2N 스위치들(80, ..., 82, 84, 90, ..., 92 및 94) 각각은 스위칭 제어 신호(SC)에 응답하여 스위칭 온 또는 오프된다. 예를 들면, 제M+1 및 제M+N+1 스위치들(80 및 90) 각각은 스위칭 제어 신호(SM+1)에 응답하여 스위칭 온 또는 오프되고, 제M+N-1 및 M+2N-1 스위치들(82 및 92) 각각은 스위칭 제어 신호(SM+N-1)에 응답하여 스위칭 온 또는 오프되고, 제M+N 및 제M+2N 스위치들(84 및 94) 각각은 스위칭 제어 신호(SM+N)에 응답하여 스위칭 온 또는 오프된다.Through this configuration, each of the M + 1 to M + 2N switches 80, ..., 82, 84, 90, ..., 92, and 94 switches in response to the switching control signal SC. On or off. For example, each of the M + 1 and M + N + 1 switches 80 and 90 is switched on or off in response to the switching control signal S M + 1 , and M + N-1 and M Each of the + 2N-1 switches 82 and 92 is switched on or off in response to the switching control signal S M + N-1 , and each of the M + N and M + 2N switches 84 and 94, respectively. Is switched on or off in response to the switching control signal S M + N.

만일, 제M+2, ... 및 제M+N 스위치들( ..., 82 및 84)중 하나만 스위칭 온되고 제M+1 스위치(80) 및 다른 스위치들은 스위칭 오프된다면 제2 인덕터(60)의 일부 인덕턴스가 사용되지만, 제M+1 스위치(80)만 스위칭 온되고 다른 스위치들(..., 82 및 84)은 스위칭 오프된다면 제2 인덕터(60)의 전체 인덕턴스가 사용된다. 이와 비슷하게, 제M+N+2, ... 및 제M+2N 스위치들( ..., 92 및 94)중 하나만 스위칭 온되고 제M+N+1 스위치(90) 및 다른 스위치들은 스위칭 오프된다면 제3 인덕터(62)의 일부 인덕턴스가 사용되지만, 제M+N+1 스위치(90)만 스위칭 온되고 다른 스위치들( .., 92 및 94)은 스위칭 오프된다면 제3 인덕터(62)의 전체 인덕턴스가 사용된다. 이와 같이, 스위치들(26B)의 스위칭 동작에 의해 제2 및 제3 인덕터들(60 및 62)의 각 길이가 변화되어 유도성 부하(24B)의 인덕턴스가 가변될 수 있다.If only one of the M + 2, ... and M + N switches (..., 82 and 84) is switched on and the M + 1 switch 80 and the other switches are switched off, the second inductor ( Although some inductance of 60 is used, the entire inductance of the second inductor 60 is used if only the M + 1 switch 80 is switched on and the other switches (..., 82 and 84) are switched off. Similarly, only one of the M + N + 2, ... and M + 2N switches (..., 92 and 94) is switched on and the M + N + 1 switch 90 and the other switches are switched off. If some inductance of the third inductor 62 is used, only the M + N + 1 switch 90 is switched on and the other switches (.., 92 and 94) are switched off. The entire inductance is used. As such, the lengths of the second and third inductors 60 and 62 may be changed by the switching operation of the switches 26B, thereby changing the inductance of the inductive load 24B.

도 4는 도 1에 도시된 다중 밴드 전압 제어 발진 장치의 본 발명에 의한 바람직한 또 다른 실시예의 회로도로서, 음 저항 발생부(10C), 용량성 부하(22C), 유도성 부하(24C) 및 스위치들(26C)로 구성된다.FIG. 4 is a circuit diagram of another preferred embodiment of the multi-band voltage controlled oscillation device shown in FIG. 1 according to the present invention, which includes a negative resistance generating portion 10C, a capacitive load 22C, an inductive load 24C, and a switch. It consists of 26C.

도 4에 도시된 음 저항 발생부(10C)는 스위치들(26C)의 일측에 연결되어 단일 차동 형태로 음의 저항을 발생한다. 이를 위해, 음 저항 발생부(10C)는 정 전류원(124), 제3 및 제4 PMOS 트랜지스터들(MP3 및 MP4)로 구현될 수 있다. 여기서, 제3 PMOS 트랜지스터(MP3)는 스위치들(26C)중 일부 스위치들(160, ..., 162 및 164)의 일측(132)과 연결되는 게이트, 정 전류원(124)과 스위치들(26C)중 타부 스 위치들(140, ..., 142 및 144)의 일측(130) 사이에 연결되는 소스 및 드레인을 갖고, 제4 PMOS 트랜지스터(MP4)는 타부 스위치들(140, ..., 142 및 144)의 일측(130)과 연결되는 게이트, 정 전류원(124)과 일부 스위치들(160, ..., 162 및 164)의 일측(132) 사이에 연결되는 소스 및 드레인을 갖는다. 여기서, 정 전류원(124)은 일정한 전류를 제공하는 역할을 하며, 이를 위해, 바이어스 신호(bias) 신호와 연결되는 게이트, 공급 전압(Vdd)과 제3 및 제4 PMOS 트랜지스터들(MP3 및 MP4)의 소스 사이에 연결되는 소스 및 드레인을 갖는 PMOS 트랜지스터(MPS1)로 구현될 수 있다.The negative resistance generator 10C shown in FIG. 4 is connected to one side of the switches 26C to generate negative resistance in a single differential form. To this end, the negative resistance generator 10C may be implemented with a constant current source 124, third and fourth PMOS transistors MP3 and MP4. Here, the third PMOS transistor MP3 includes a gate, a constant current source 124, and switches 26C connected to one side 132 of some switches 160,..., 162, and 164 of the switches 26C. ) Has a source and a drain connected between one side 130 of the other switch (140, ..., 142 and 144), the fourth PMOS transistor (MP4) is the other switch (140, ..., A gate connected to one side 130 of 142 and 144, a source and a drain connected between a constant current source 124 and one side 132 of some switches 160,..., 162 and 164. Here, the constant current source 124 serves to provide a constant current, for this purpose, the gate connected to the bias signal (bias) signal, the supply voltage (Vdd) and the third and fourth PMOS transistors (MP3 and MP4) It can be implemented as a PMOS transistor (MPS1) having a source and a drain connected between the source of.

도 4에 도시된 용량성 부하(22C)는 제어 전압(Vc)에 응답하여 가변되는 커패시턴스를 가지며, 이를 위해, 서로 등을 맞대고 직렬 연결된 커패시터들(C5 및 C6)로 구현될 수도 있다. 유도성 부하(24C)는 도 3에 도시된 유도성 부하(24B)와 동일한 구성을 가지며, 동일한 동작을 수행한다. 예컨데, 도 4에 도시된 유도성 부하(24C)는 용량성 부하(22C)의 일단(126)과 타부 스위치들(140, ..., 142 및 144)중 가장 큰 인덕턴스를 생성하는 스위치(140)의 타측(120) 사이에 연결되는 제4 인덕터(110) 및 용량성 부하(22C)의 타단(128)과 일부 스위치들(160, ..., 162 및 164)중 가장 큰 인덕턴스를 생성하는 스위치(160)의 타측(122) 사이에 연결되는 제5 인덕터(112)로 구현될 수 있다.The capacitive load 22C shown in FIG. 4 has a variable capacitance in response to the control voltage Vc. For this purpose, the capacitive load 22C may be implemented with capacitors C5 and C6 connected to each other in series. Inductive load 24C has the same configuration as inductive load 24B shown in FIG. 3 and performs the same operation. For example, the inductive load 24C shown in FIG. 4 is a switch 140 that produces the largest inductance of one end 126 of the capacitive load 22C and the other switches 140,..., 142, and 144. The other end 128 of the fourth inductor 110 and the capacitive load 22C and the largest inductance of some switches 160,..., 162 and 164 connected between the other side 120 It may be implemented as a fifth inductor 112 connected between the other side 122 of the switch 160.

전술한 제1, 제2, 제3, 제4 또는 제5 인덕터(50, 60, 62, 110 또는 112)는 도 2, 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이 사각형 나선 모양으로 구현될 수도 있으며, 도 2, 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 달리 원형, 오각형 또는 팔각형 따위의 나선 모양으로 구현될 수도 있다.The first, second, third, fourth, or fifth inductor 50, 60, 62, 110, or 112 described above may be embodied in a rectangular spiral shape as shown in FIG. 2, 3, or 4. Unlike FIG. 2, FIG. 3, or FIG. 4, it may be implemented in a spiral shape such as a circle, a pentagon, or an octagon.

한편, 도 4에 도시된 타부 스위치들(140, ..., 142 및 144)은 음 저항 발생부(10C)에 연결되는 일측(130)을 갖고, 제4 인덕터(110)의 일단(120)과 타단(126) 사이에서 서로 다른 위치에 연결되는 타측을 갖는다. 또한, 일부 스위치들(160, ..., 162 및 164)은 음 저항 발생부(10C)에 연결되는 일측(132)을 갖고, 제5 인덕터(112)의 일단(122)과 타단(128) 사이에서 서로 다른 위치에 연결되는 타측을 갖는다. 예컨데, 스위치들(26C)은 제M+2N+1, ..., 제M+2N+P-1, 제M+2N+P, 제M+2N+P+1, ..., 제M+2N+2P-1 및 제M+2N+2P(여기서, P는 2이상의 양의 정수) 스위치들(140, ..., 142, 144, 160, ..., 162 및 164)로 구성된다. 예를 들면, 제M+2N+1 스위치(140)의 일측(130)은 음 저항 발생부(10C)에 연결되고, 제M+2N+1 스위치(140)의 타측은 제4 인덕터(110)의 제1 금속층에 연결된다. 또한, 제M+2N+P-1 스위치(142)의 일측(130)은 음 저항 발생부(10C)에 연결되고, 제M+2N+P-1 스위치(142)의 타측은 제4 인덕터(110)의 제P-1 금속층에 연결된다. 이와 비슷하게, 제M+2N+P 스위치(144)의 일측(130)은 음 저항 발생부(10C)에 연결되고, 제M+2N+P 스위치(144)의 타측은 제4 인덕터(110)의 제P 금속층과 연결된다. 제M+2N+P+1 스위치(160)의 일측(132)은 음 저항 발생부(10C)에 연결되고, 제M+2N+P+1 스위치(160)의 타측은 제5 인덕터(112)의 제1 금속층에 연결된다. 또한, 제M+2N+2P-1 스위치(162)의 일측(132)은 음 저항 발생부(10C)에 연결되고, 제M+2N+2P-1 스위치(162)의 타측은 제5 인덕터(112)의 제P-1 금속층에 연결된다. 이와 비슷하게, 제M+2N+2P 스위치(164)의 일측(132)은 음 저항 발생부(10C)에 연결 되고, 제M+2N+2P 스위치(164)의 타측은 제5 인덕터(112)의 제P 금속층과 연결된다.Meanwhile, the other switches 140,..., 142, and 144 shown in FIG. 4 have one side 130 connected to the negative resistance generating unit 10C, and one end 120 of the fourth inductor 110. And the other end connected to different positions between the other end 126. In addition, some switches 160,..., 162, and 164 have one side 132 connected to the negative resistance generator 10C, and one end 122 and the other end 128 of the fifth inductor 112. It has the other side connected to different positions in between. For example, the switches 26C are M + 2N + 1, ..., M + 2N + P-1, M + 2N + P, M + 2N + P + 1, ..., Mth + 2N + 2P-1 and M + 2N + 2P (where P is a positive integer of 2 or more) switches 140, ..., 142, 144, 160, ..., 162 and 164 . For example, one side 130 of the M + 2N + 1 switch 140 is connected to the negative resistance generator 10C, and the other side of the M + 2N + 1 switch 140 is the fourth inductor 110. Is connected to the first metal layer. In addition, one side 130 of the M + 2N + P-1 switch 142 is connected to the negative resistance generating unit 10C, and the other side of the M + 2N + P-1 switch 142 is the fourth inductor ( And the P-1 metal layer of 110). Similarly, one side 130 of the M + 2N + P switch 144 is connected to the negative resistance generator 10C, and the other side of the M + 2N + P switch 144 is connected to the fourth inductor 110. It is connected with the P metal layer. One side 132 of the M + 2N + P + 1 switch 160 is connected to the negative resistance generator 10C, and the other side of the M + 2N + P + 1 switch 160 is the fifth inductor 112. Is connected to the first metal layer. In addition, one side 132 of the M + 2N + 2P-1 switch 162 is connected to the negative resistance generating unit 10C, and the other side of the M + 2N + 2P-1 switch 162 is the fifth inductor ( 112). Similarly, one side 132 of the M + 2N + 2P switch 164 is connected to the negative resistance generator 10C, and the other side of the M + 2N + 2P switch 164 is connected to the fifth inductor 112. It is connected with the P metal layer.

이와 같은 구성을 통해, 제M+2N+1 ∼ 제M+2N+2P 스위치들(140, ..., 142, 144, 160, ..., 162 및 164) 각각은 스위칭 제어 신호(SC)에 응답하여 스위칭 온 또는 오프된다. 예를 들면, 제M+2N+1 및 M+2N+P+1 스위치들(140 및 160) 각각은 스위칭 제어 신호(SM+2N+1)에 응답하여 스위칭 온 또는 오프되고, 제M+2N+P-1 및 M+2N+2P-1 스위치들(142 및 162) 각각은 스위칭 제어 신호(SM+2N+P-1)에 응답하여 스위칭 온 또는 오프되고, 제M+2N+P 및 제M+2N+2P 스위치들(144 및 164) 각각은 스위칭 제어 신호(SM+2N+P)에 응답하여 스위칭 온 또는 오프된다.Through this configuration, each of the M + 2N + 1 to M + 2N + 2P switches 140,..., 142, 144, 160,... It is switched on or off in response. For example, each of the M + 2N + 1 and M + 2N + P + 1 switches 140 and 160 is switched on or off in response to a switching control signal S M + 2N + 1 , and the M + th N + Each of the 2N + P-1 and M + 2N + 2P-1 switches 142 and 162 is switched on or off in response to the switching control signal S M + 2N + P-1 , and M + 2N + P And the M + 2N + 2P switches 144 and 164 are switched on or off in response to the switching control signal S M + 2N + P.

만일, 제M+2N+2, ... 및 제M+2N+P 스위치들( ..., 142 및 144)중 하나만 스위칭 온되고 제M+2N+1 스위치(140) 및 다른 스위치들은 스위칭 오프된다면 제4 인덕터(110)의 일부 인덕턴스가 사용되지만, 제M+2N+1 스위치(140)만 스위칭 온되고 다른 스위치들(..., 142 및 144)은 스위칭 오프된다면 제4 인덕터(110)의 전체 인덕턴스가 사용된다. 이와 비슷하게, 제M+2N+P+2, ... 및 제M+2N+2P 스위치들( ..., 162 및 164)중 하나만 스위칭 온되고 제M+2N+P+1 스위치(160) 및 다른 스위치들은 스위칭 오프된다면 제5 인덕터(112)의 일부 인덕턴스가 사용되지만, 제M+2N+P+1 스위치(160)만 스위칭 온되고 다른 스위치들( .., 162 및 164)은 스위칭 오프된다면 제5 인덕터(112)의 전체 인덕턴스가 사용된다. 이와 같이, 스위치들(26C)의 스위칭 동작에 의해 제4 및 제5 인덕터들(110 및 112)의 각 길이가 대등하게 변화되어 유도성 부하(24C)의 인덕턴스가 가변될 수 있다.If only one of the M + 2N + 2, ... and M + 2N + P switches (..., 142 and 144) is switched on and the M + 2N + 1 switch 140 and the other switches are switched on Some inductance of the fourth inductor 110 is used if off, but the fourth inductor 110 if only the M + 2N + 1 switch 140 is switched on and the other switches (..., 142 and 144) are switched off. The total inductance of) is used. Similarly, only one of the M + 2N + P + 2, ... and M + 2N + 2P switches (..., 162 and 164) is switched on and the M + 2N + P + 1 switch 160 And some other inductance of the fifth inductor 112 is used if it is switched off, but only the M + 2N + P + 1 switch 160 is switched on and the other switches (.. 162 and 164) are switched off. If so, the entire inductance of the fifth inductor 112 is used. As such, the lengths of the fourth and fifth inductors 110 and 112 may be equally changed by the switching operation of the switches 26C, thereby changing the inductance of the inductive load 24C.

결국, 음 저항 발생부(10A, 10B 또는 10C)로부터 발생되는 음의 저항에 응답하여 유도성 부하(24A, 24B 또는 24C)와 용량성 부하(22A, 22B 또는 22C)는 공진을 일으킨다. 이 때, 공진 주파수는 유도성 부하(24A, 24B 또는 24C)의 인덕턴스가 스위칭 동작에 의해 가변됨에 따라 변하며, 가변된 공진 주파수를 갖는 발진 신호가 출력단자 OUT1 또는 OUT2[또는, (OUT3 또는 OUT4) 또는 (OUT5 또는 OUT6)]을 통해 출력될 수 있다. 여기서, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 다중 밴드 전압 제어 발진 장치들은 상보형 MOS(CMOS) 차동 형태, 단일 N형 MOS(NMOS) 차동 형태 및 단일 P형 MOS(PMOS) 차동 형태로 각각 발진 신호를 생성한다. 이 때, 도 2에 도시된 CMOS 차동 형태의 전압 제어 발진 장치에서 제1 인덕터(50)의 최대 인덕턴스가 L이라면, 도 3 또는 도 4에 도시된 N형 또는 P형 MOS 차동 형태의 전압 제어 발진 장치에서 제2 또는 제3 인덕터(60 또는 62)[또는, 제4 또는 제5 인덕터(110 또는 112)]의 최대 인덕턴스는 L/2이 된다.As a result, the inductive loads 24A, 24B or 24C and the capacitive loads 22A, 22B or 22C cause resonance in response to the negative resistance generated from the negative resistance generators 10A, 10B or 10C. At this time, the resonant frequency changes as the inductance of the inductive load 24A, 24B or 24C is changed by the switching operation, and the oscillation signal having the variable resonant frequency is output terminal OUT1 or OUT2 [or (OUT3 or OUT4). Or (OUT5 or OUT6)]. Here, the multiband voltage controlled oscillators shown in FIGS. 2, 3 and 4 are respectively complementary MOS (CMOS) differential type, single N-type MOS (NMOS) differential type and single P-type MOS (PMOS) differential type. Generate an oscillation signal. At this time, if the maximum inductance of the first inductor 50 in the CMOS differential type voltage controlled oscillator shown in FIG. 2 is L, the voltage controlled oscillation of the N type or P type MOS differential type shown in FIG. The maximum inductance of the second or third inductor 60 or 62 (or the fourth or fifth inductor 110 or 112) in the device is L / 2.

도 5는 도 1에 도시된 장치의 본 발명에 의한 또 다른 실시예의 회로도로서, 음 저항 발생부(10D), 용량성 부하(22D), 유도성 부하(24D) 및 스위치들(26D)로 구성된다.FIG. 5 is a circuit diagram of yet another embodiment according to the present invention of the apparatus shown in FIG. 1, comprising a negative resistance generating portion 10D, a capacitive load 22D, an inductive load 24D, and switches 26D. do.

도 5에 도시된 스위치들(26D)은 유도성 부하(24D)의 일단과 타단 사이에서 서로 다른 위치에 연결되는 일측을 갖고, 음 저항 발생부(10D)에 연결되는 타측을 갖는다. 이 때, 음 저항 발생부(10D)는 스위치들(26D)의 타측과 접지 사이에 연결되는 저항(R1), 스위치들(26D)의 타측과 공급 전압(Vdd) 사이에 연결되는 저항(R2), 공급 전압(Vdd)과 연결되는 일측을 갖는 저항(R3), 스위치들(26D)의 타 측과 연결되는 베이스와 저항(R3)의 타측과 접지 사이에 연결되는 컬렉터 및 이미터를 갖는 트랜지스터(Q1) 및 트랜지스터(Q1)의 컬렉터와 출력단자 OUT7 사이에 연결되는 커패시터(C7)로 구현될 수 있다. 여기서, 커패시터(C7)는 직류 성분을 차단하는 역할을 한다.The switches 26D shown in FIG. 5 have one side connected to different positions between one end and the other end of the inductive load 24D, and the other side connected to the negative resistance generator 10D. At this time, the negative resistance generator 10D includes a resistor R1 connected between the other side of the switches 26D and the ground and a resistor R2 connected between the other side of the switches 26D and the supply voltage Vdd. A transistor having a resistor R3 having one side connected to the supply voltage Vdd, a base connected to the other side of the switches 26D, and a collector and emitter connected between the other side of the resistor R3 and ground ( Q1) and the capacitor C7 connected between the collector of the transistor Q1 and the output terminal OUT7. Here, the capacitor C7 serves to block the DC component.

전술한 구성을 갖는 음 저항 발생부(10D)로부터 발생되는 음의 저항에 응답하여 유도성 부하(24D)와 용량성 부하(22D)는 공진을 일으킨다. 이 때, 공진 주파수는 유도성 부하(22D)의 인덕턴스가 스위치들(26D)의 스위칭 동작에 의해 가변됨에 따라 변할 수 있으며, 가변된 공진 주파수를 갖는 발진 신호가 출력단자 OUT7을 통해 출력된다. 이와 같이, 도 5에 도시된 장치는 단일 형태로 발진 신호를 생성한다.The inductive load 24D and the capacitive load 22D cause resonance in response to the negative resistance generated from the negative resistance generator 10D having the above-described configuration. At this time, the resonant frequency may change as the inductance of the inductive load 22D is changed by the switching operation of the switches 26D, and an oscillation signal having the variable resonant frequency is output through the output terminal OUT7. As such, the device shown in FIG. 5 generates an oscillation signal in a single form.

한편, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 스위치들(26A, 26B, 26C 및 26D) 각각은 금속 산화막 반도체(MOS:Metal-Oxide Semiconductor) 스위치, 핀 다이오드(PIN diode) 스위치 또는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS:Micro ElectoMechanical System) 스위치로 구현될 수 있다. 이 때, 각 스위치가, MOS 스위치인 경우 CMOS 단일 칩 고주파 집적 회로(MMIC:Monolithic Microwave Integrated Circuit)가 되고, 핀 다이오드 스위치인 경우 바이폴라 CMOS(BiCMOS) 기술에 의해 MMIC가 되고, MEMS 스위치인 경우 오프 칩(off chip)이 될 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 전술한 본 발명에 의한 다중 밴드 전압 제어 발진 장치의 실시예들 각각은 단일 칩으로 구현될 수 있다.Meanwhile, each of the switches 26A, 26B, 26C, and 26D illustrated in FIGS. 2, 3, 4, and 5 may be a metal oxide semiconductor (MOS) switch, a pin diode switch, or the like. It can be implemented as a micro electromechanical system (MEMS) switch. At this time, each switch is a CMOS single-chip high-frequency integrated circuit (MMIC) in the case of a MOS switch, and becomes a MMIC by bipolar CMOS (BiCMOS) technology in the case of a pin diode switch. It may be off chip. In addition, according to the present invention, each of the embodiments of the multi-band voltage controlled oscillation apparatus according to the present invention described above may be implemented as a single chip.

이하, 도 1에 도시된 다중 밴드 전압 제어 발진 장치에서 수행되는 본 발명 에 의한 전압 제어 발진 방법을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, a voltage controlled oscillation method according to the present invention performed in the multi-band voltage controlled oscillation apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to the accompanying drawings.

도 6은 도 1에 도시된 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 전압 제어 발진 방법을 설명하기 위한 플로우차트로서, 커패시턴스와 인덕턴스를 조정하는 단계(제200 단계) 및 음의 저항을 이용하여 본 발명에 의한 전압 제어 발진 장치를 공진시키는 단계(제202 단계)로 구성된다.FIG. 6 is a flowchart for explaining a voltage controlled oscillation method according to the present invention performed in the apparatus shown in FIG. 1, in which the capacitance and inductance are adjusted (step 200) and the negative resistance is used in the present invention. Resonating the voltage controlled oscillation device (step 202).

전술한 본 발명에 의한 전압 제어 발진 장치는, 외부로부터 주어지는 제어 전압(Vc)을 이용하여 용량성 부하(22, 22A, 22B, 22C 또는 22D)의 커패시턴스를 조정하고, 스위치들(26, 26A, 26B, 26C 또는 26D)을 선택적으로 스위칭 온하여 유도성 부하(24, 24A, 24B, 24C 또는 24D)의 인덕턴스를 조정한다(제200 단계).The voltage controlled oscillation apparatus according to the present invention described above adjusts the capacitance of the capacitive loads 22, 22A, 22B, 22C or 22D using the control voltage Vc supplied from the outside, and switches 26, 26A, Selectively switching on 26B, 26C or 26D to adjust the inductance of inductive load 24, 24A, 24B, 24C or 24D (step 200).

제200 단계후에, 용량성 부하(22, 22A, 22B, 22C 또는 22D)와 유도성 부하(24, 24A, 24B, 24C 또는 24D)는 음 저항 발생부(10, 10A, 10B, 10C 또는 10D)로부터 발생되는 음 저항을 이용하여 조정된 커패시턴스와 인덕턴스로 공진된다(제202 단계).After the 200th step, the capacitive load 22, 22A, 22B, 22C or 22D and the inductive load 24, 24A, 24B, 24C or 24D are connected to the negative resistance generator 10, 10A, 10B, 10C or 10D. Resonance with the capacitance and inductance adjusted using the negative resistance generated from the step S202.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 다중 밴드 전압 제어 발진 장치 및 방법은 적어도 두 개 이상으로 가변될 수 있는 공진 주파수를 갖는 발진 신호를 생성하기 위해 필요한 유도성 부하의 인덕턴스 변화를 인덕터의 길이를 스위칭 동작에 의해 선택적으로 조정하므로서 달성할 수 있으므로, 차동 형태의 경우 한 개의 인덕터 또는 단일 형태의 경우 두 개의 인덕터들만을 요구하므로, 면적, 부피 및 전력 소모를 절감시킬 수 있는 효과를 갖는다.As described above, the multi-band voltage controlled oscillation apparatus and method according to the present invention is to change the inductance length of the inductive load required to generate the oscillation signal having a resonant frequency which can be varied by at least two or more. This can be achieved by selectively adjusting by switching operation, which requires only one inductor in the differential form or two inductors in the single form, thereby reducing area, volume and power consumption.

Claims (13)

음의 저항을 발생하는 음 저항 발생부; 및A negative resistance generator for generating a negative resistance; And 외부로부터 입력되는 제어 전압에 응답하여 가변되는 커패시턴스와 외부로부터 입력되는 스위칭 제어 신호에 응답하는 스위칭 동작에 의해 가변된 인덕턴스로 상기 음의 저항에 응답하여 공진하는 공진부를 구비하고,A resonator which resonates in response to the negative resistance with a variable capacitance in response to a control voltage input from the outside and a switching operation in response to a switching control signal input from the outside; 상기 공진부는The resonator unit 상기 제어 전압에 응답하여 가변되는 상기 커패시턴스를 갖는 용량성 부하;A capacitive load having the capacitance that varies in response to the control voltage; 적어도 두 개의 스위치들; 및At least two switches; And 상기 용량성 부하에 연결되는 유도성 부하를 구비하고,Having an inductive load connected to said capacitive load, 상기 유도성 부하의 상기 인덕턴스는 상기 스위치들의 상기 스위칭 동작에 의해 가변되는 것을 특징으로 하는 다중 밴드 전압 제어 발진 장치.And said inductance of said inductive load is varied by said switching operation of said switches. 제1 항에 있어서, 상기 음 저항 발생부는 상기 유도성 부하와 상기 용량성 부하에 각각 병렬로 연결되어 상보형 차동 형태로 상기 음의 저항을 발생하고,The negative resistance generator of claim 1, wherein the negative resistance generator is connected in parallel with the inductive load and the capacitive load to generate the negative resistance in a complementary differential form. 상기 스위치들은 상기 유도성 부하의 일단과 타단 사이에서 서로 다른 위치에 연결되는 일측을 갖고, 상기 음 저항 발생부에 연결되는 타측을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 밴드 전압 제어 발진 장치.And the switches have one side connected to different positions between one end and the other end of the inductive load, and the other side connected to the negative resistance generator. 제2 항에 있어서, 상기 음 저항 발생부는The method of claim 2, wherein the negative resistance generating unit 정 전류원;Constant current source; 상기 유도성 부하의 일단에 연결되는 게이트, 공급 전압과 상기 스위치들의 타측 사이에 연결되는 소스 및 드레인을 갖는 제1 PMOS 트랜지스터;A first PMOS transistor having a gate connected to one end of the inductive load, a source and a drain connected between a supply voltage and the other side of the switches; 상기 유도성 부하의 타단에 연결되는 게이트, 상기 공급 전압과 상기 유도성 부하의 일단 사이에 연결되는 소스 및 드레인을 갖는 제2 PMOS 트랜지스터;A second PMOS transistor having a gate connected to the other end of the inductive load, a source and a drain connected between the supply voltage and one end of the inductive load; 상기 유도성 부하의 일단에 연결되는 게이트, 상기 스위치들의 타측과 상기 정 전류원 사이에 연결되는 드레인 및 소스를 갖는 제1 NMOS 트랜지스터; 및A first NMOS transistor having a gate connected to one end of the inductive load, a drain and a source connected between the other side of the switches and the constant current source; And 상기 유도성 부하의 타단과 연결되는 게이트, 상기 유도성 부하의 일단과 상기 정 전류원 사이에 연결되는 드레인 및 소스를 갖는 제2 NMOS 트랜지스터를 구비하고,A second NMOS transistor having a gate connected to the other end of the inductive load, a drain and a source connected between one end of the inductive load and the constant current source, 상기 유도성 부하는 상기 일단과 타단 사이에 연결되는 단위 길이를 갖는 제1 인덕터를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 밴드 전압 제어 발진 장치.And the inductive load has a first inductor having a unit length connected between the one end and the other end. 제1 항에 있어서, 상기 음 저항 발생부는 상기 용량성 부하에 병렬로 연결되어 단일 차동 형태로 상기 음의 저항을 발생하고,The method of claim 1, wherein the negative resistance generator is connected in parallel to the capacitive load to generate the negative resistance in a single differential form, 상기 스위치들은 상기 유도성 부하의 일단과 타단 사이에서 서로 다른 위치에 연결되는 일측을 갖고, 공급 전압에 연결되는 타측을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 밴드 전압 제어 발진 장치.And the switches have one side connected to different positions between one end and the other end of the inductive load and the other side connected to a supply voltage. 제4 항에 있어서, 상기 음 저항 발생부는The method of claim 4, wherein the negative resistance generating unit 정 전류원;Constant current source; 상기 용량성 부하의 일단에 연결되는 게이트, 상기 용량성 부하의 타단과 상기 정 전류원 사이에 연결되는 드레인 및 소스를 갖는 제3 NMOS 트랜지스터; 및A third NMOS transistor having a gate connected to one end of the capacitive load, a drain and a source connected between the other end of the capacitive load and the constant current source; And 상기 용량성 부하의 타단에 연결되는 게이트, 상기 용량성 부하의 일단과 상기 정 전류원 사이에 연결되는 드레인 및 소스를 갖는 제4 NMOS 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 밴드 전압 제어 발진 장치.And a fourth NMOS transistor having a gate connected to the other end of the capacitive load, a drain and a source connected between one end of the capacitive load and the constant current source. 제5 항에 있어서, 상기 유도성 부하는The method of claim 5, wherein the inductive load 상기 스위치들중 일부 스위치들에서 가장 큰 인덕턴스를 생성하는 스위치의 일측과 상기 용량성 부하의 타단 사이에 연결되는 제2 인덕터; 및A second inductor coupled between one side of the switch and the other end of the capacitive load that produces the largest inductance in some of the switches; And 상기 스위치들중 타부 스위치들에서 가장 큰 인덕턴스를 생성하는 스위치의 일측과 상기 용량성 부하의 일단 사이에 연결되는 제3 인덕터를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 밴드 전압 제어 발진 장치.And a third inductor connected between one end of the switch and one end of the capacitive load, which produces the largest inductance in the other switches of the switches. 제1 항에 있어서, 상기 음 저항 발생부는 상기 스위치들의 일측에 연결되어 단일 차동 형태로 상기 음의 저항을 발생하고,The method of claim 1, wherein the negative resistance generator is connected to one side of the switch to generate the negative resistance in a single differential form, 상기 스위치들은 상기 음 저항 발생부에 연결되는 일측을 갖고, 상기 유도성 부하의 일단과 타단 사이에서 서로 다른 위치에 연결되는 타측을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 밴드 전압 제어 발진 장치.And the switches have one side connected to the negative resistance generator, and the other side connected to different positions between one end and the other end of the inductive load. 제7 항에 있어서, 상기 음 저항 발생부는The method of claim 7, wherein the negative resistance generating unit 정 전류원;Constant current source; 상기 스위치들중 일부 스위치들의 일측과 연결되는 게이트, 상기 정 전류원과 상기 스위치들중 타부 스위치들의 일측 사이에 연결되는 소스 및 드레인을 갖는 제3 PMOS 트랜지스터; 및A third PMOS transistor having a gate connected to one side of some switches of the switches, a source and a drain connected between the constant current source and one side of the other switches; And 상기 타부 스위치들의 일측과 연결되는 게이트, 상기 정 전류원과 상기 일부 스위치들의 상기 일측 사이에 연결되는 소스 및 드레인을 갖는 제4 PMOS 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 밴드 전압 제어 발진 장치.And a fourth PMOS transistor having a gate connected to one side of the other switches, a source and a drain connected between the constant current source and the one side of the some switches. 제1 항에 있어서, 상기 스위치들은 상기 유도성 부하의 일단과 타단 사이에서 서로 다른 위치에 연결되는 일측을 갖고, 상기 음 저항 발생부에 연결되는 타측을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 밴드 전압 제어 발진 장치.The multi-band voltage controlled oscillator of claim 1, wherein the switches have one side connected to different positions between one end and the other end of the inductive load, and the other side connected to the negative resistance generator. . 제1 항에 있어서, 상기 스위치들 각각은 금속 산화막 반도체(MOS) 스위치에 해당하는 것을 특징으로 하는 다중 밴드 전압 제어 발진 장치.The multi-band voltage controlled oscillator of claim 1, wherein each of the switches corresponds to a metal oxide semiconductor (MOS) switch. 제1 항에 있어서, 상기 스위치들 각각은 핀 다이오드 스위치에 해당하는 것을 특징으로 하는 다중 밴드 전압 제어 발진 장치.The multiband voltage controlled oscillator of claim 1, wherein each of the switches corresponds to a pin diode switch. 제1 항에 있어서, 상기 스위치들 각각은 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 스위치에 해당하는 것을 특징으로 하는 다중 밴드 전압 제어 발진 장치.2. The multiband voltage controlled oscillation device of claim 1, wherein each of the switches corresponds to a microelectromechanical system (MEMS) switch. 제1 항의 상기 다중 밴드 전압 제어 발진 장치에서 수행되는 전압 제어 발진 방법에 있어서,In the voltage controlled oscillation method performed in the multi-band voltage controlled oscillation apparatus of claim 1, 상기 제어 전압을 이용하여 상기 커패시턴스를 조정하고, 상기 스위치들을 선택적으로 온하여 상기 인덕턴스를 조정하는 단계; 및Adjusting the capacitance using the control voltage, and selectively turning on the switches to adjust the inductance; And 상기 음 저항을 이용하여 상기 전압 제어 발진 장치를 조정된 상기 커패시턴스와 인덕턴스로 공진시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 발진 방법.And resonating the voltage controlled oscillation device with the adjusted capacitance and inductance using the negative resistance.
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