상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초저전력 RC 발진기는, 전류를 발생시키는 전류원과 그 크기가 가변적으로 설정되며 온도변화에 대하여 비례하는 저항값을 갖는 N 확산 저항과 온도변화에 대하여 반비례하는 저항값을 갖는 폴리실리콘 저항을 온도변화에 대한 비례 및 반비례 폭이 동일하도록 설정되는 비율로 각각 조합하여 자기온도보상 특성을 갖는 가변저항을 포함하고, 상기 가변저항에 의해 전류의 크기를 조절하는 전류 발생부; 상기 전류 발생부에 접속되어 상기 전류 발생부가 안정적으로 전류를 발생시킬 수 있도록 일정한 바이어스 동작점으로 고정시키는 스타트 업 회로부; 그 크기가 가변적으로 설정되는 가변 캐패시터와 복수의 트랜지스터를 포함하며, 상기 전류 발생부에 발생된 전류 및 상기 복수의 트랜지스터를 이용하여 상기 가변 캐패시터를 충방전시키는 충방전 회로부; 상기 충방전 회로부에 접속되고, 복수의 인버터를 포함하며, 상기 가변저항의 저항값 및 상기 가변 캐패시터의 캐패시턴스 값에 의해 주파수가 결정되는 발진신호를 출력하는 발진신호 출력부; 및 상기 전류 발생부에서 발생된 전류를 미러링하여 그 미러링된 전류를 상기 복수의 인버터의 구동전원으로 제공하는 인버터 구동전원부;를 포함한다.
여기서, 상기 스타트 업 회로부는, 제 1 내지 제 3 단자를 구비하고, 상기 제 1 단자 및 제 2 단자 간에 인가되는 전압의 크기에 기초하여 상기 제 2 단자로부터 상기 제 3 단자로 흐르는 전류의 크기 및 방향이 변동되는 제 1 내지 제 3 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 트랜지스터는, 제 1 단자를 통해 상기 제 2 트랜지스터의 제 1 단자와 접속되고, 제 2 단자를 통해 전원전압과 접속되며, 제 3 단자를 통해 상기 제 1 단자와 접속되고, 상기 제 2 트랜지스터는, 제 1 단자를 통해 상기 제 1 트랜지스터의 제 1 단자와 접속되고, 제 2 단자를 통해 상기 전류 발생부와 접속되며, 제 3 단자를 통해 전원전압과 접속되고, 상기 제 3 트랜지스터는, 제 1 단자를 통해 상기 제 2 트랜지스터의 제 1 단자와 접속되고, 제 2 단자를 통해 접지되며, 제 3 단자를 통해 상기 제 1 단자와 접속되는 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 충방전 회로부의 복수의 트랜지스터는, 제 1 내지 제 3 단자를 구비하고, 상기 제 1 단자 및 제 2 단자 간에 인가되는 전압의 크기에 기초하여 상기 제 2 단자로부터 상기 제 3 단자로 흐르는 전류의 크기 및 방향이 변동되는 제 4 내지 제 6 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 4 트랜지스터는, 제 1 단자를 통해 상기 전류원 및 상기 가변저항 사이에 접속되고, 제 2 단자를 통해 접지되며, 제 3 단자를 통해 상기 가변 캐패시터에 접속되어, 상기 가변 캐패시터를 충전시키고, 상기 제 5 트랜지스터는, 제 1 단자를 통해 가변 캐패시터와 접속되고, 제 2 단자 를 통해 접지되며, 제 3 단자를 통해 상기 복수의 인버터와 접속되어 상기 복수의 인버터를 구동시키며, 상기 제 6 트랜지스터는, 제 1 단자로 상기 복수의 인버터 중 최후방 인버터에서 출력되는 신호가 피드백되고, 제 2 단자를 통해 상기 인버터 구동전원부와 접속되며, 제 3 단자를 통해 상기 가변 캐패시터에 접속되어 온/오프 동작을 통해 상기 가변 캐패시터에 충전된 전압을 방전시키는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 인버터 구동전원부는, 제 1 내지 제 3 단자를 구비하고, 상기 제 1 단자 및 제 2 단자 간에 인가되는 전압의 크기에 기초하여 상기 제 2 단자로부터 상기 제 3 단자로 흐르는 전류의 크기 및 방향이 변동되는 제 7 내지 제 9 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 7 내지 제 9 트랜지스터는, 제 1 단자를 통해 서로 직렬로 접속되어 상기 전류원에서 발생된 전류를 미러링하며, 상기 제 7 내지 제 9 트랜지스터는 제 2 단자를 통해 전원전압이 각각 접속되고, 상기 제 7 및 제 8 트랜지스터는 제 3 단자를 통해 상기 충방전 회로부와 접속되며, 상기 제 9 트랜지스터는, 제 3 단자를 통해 상기 복수의 인버터와 접속되어, 상기 미러링된 전류를 상기 복수의 인버터의 구동전원으로 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스타트 업 회로부와, 충방전 회로부 및 인버터 구동전원부의 트랜지스터가 구비한 제 1 단자 내지 제 3 단자는, 게이트, 소스, 드레인인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 초저전력 RC 발진기는, 전류를 발생시키는 전류원과 그 크기가 가변적으로 설정되며 온도변화에 대하여 비례하는 저항값을 갖는 N 확산 저항과 온도변화에 대하여 반비례하는 저항값을 갖는 폴리실리콘 저항을 온도변화에 대한 비례 및 반비례 폭이 동일하도록 설정되는 비율로 각각 조합하여 자기온도보상 특성을 갖는 가변저항을 포함하고, 상기 가변저항에 의해 전류의 크기를 조절하는 전류 발생부; 그 크기가 가변적으로 설정되는 가변 캐패시터와 복수의 트랜지스터를 포함하며, 상기 전류 발생부에 발생된 전류 및 상기 복수의 트랜지스터를 이용하여 상기 가변 캐패시터를 충방전시키는 충방전 회로부; 상기 충방전 회로부에 접속되고, 복수의 인버터를 포함하며, 상기 가변저항의 저항값 및 상기 가변 캐패시터의 캐패시턴스 값에 의해 주파수가 결정되는 발진신호를 출력하는 발진신호 출력부; 및 상기 전류 발생부에서 발생된 전류를 미러링하여 그 미러링된 전류를 상기 복수의 인버터의 구동전원으로 제공하는 인버터 구동전원부;를 포함한다.
여기서, 상기 충방전 회로부의 복수의 트랜지스터는, 제 1 내지 제 3 단자를 구비하고, 상기 제 1 단자 및 제 2 단자 간에 인가되는 전압의 크기에 기초하여 상기 제 2 단자로부터 상기 제 3 단자로 흐르는 전류의 크기 및 방향이 변동되는 제 1 내지 제 3 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 트랜지스터는, 제 1 단자를 통해 상기 전류원 및 상기 가변저항 사이에 접속되고, 제 2 단자를 통해 접지되며, 제 3 단자를 통해 상기 가변 캐패시터에 접속되어, 상기 가변 캐패시터를 충전시키고, 상기 제 2 트랜지스터는, 제 1 단자를 통해 가변 캐패시터와 접속되고, 제 2 단자를 통해 접지되며, 제 3 단자를 통해 상기 복수의 인버터와 접속되어 상기 복수의 인버터를 구동시키며, 상기 제 3 트랜지스터는, 제 1 단자로 상기 복수의 인버터 중 최후방 인버터에서 출력되는 신호가 피드백되고, 제 2 단자를 통해 상기 인버터 구동전원부와 접속되며, 제 3 단자를 통해 상기 가변 캐패시터에 접속되어 상기 가변 캐패시터에 충전된 전압을 방전시키는 것을 특징으로 한다.
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아울러, 상기 인버터 구동전원부는, 제 1 내지 제 3 단자를 구비하고, 상기 제 1 단자 및 제 2 단자 간에 인가되는 전압의 크기에 기초하여 상기 제 2 단자로부터 상기 제 3 단자로 흐르는 전류의 크기 및 방향이 변동되는 제 4 내지 제 6 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 4 내지 제 6 트랜지스터는, 제 1 단자를 통해 서로 직렬로 접속되어 상기 전류원에서 발생된 전류를 미러링하며, 상기 제 4 내지 제 6 트랜지스터는 제 2 단자를 통해 전원전압이 각각 접속되고, 상기 제 4 및 제 5 트랜지스터는 제 3 단자를 통해 상기 충방전 회로부와 접속되며, 상기 제 6 트랜지스터는, 제 3 단자를 통해 상기 복수의 인버터와 접속되어, 상기 미러링된 전류를 상기 복수의 인버터의 구동전원으로 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 충방전 회로부 및 인버터 구동전원부의 트랜지스터가 구비한 제 1 단자 내지 제 3 단자는, 게이트, 소스, 드레인인 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하기에 앞서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초저전력 RC 발진기는 복수의 트랜지스터를 사용하는데, 각각의 트랜지스터는 제 1 내지 제 3 단자로서 게이트, 소스, 및 드레인을 구비하며, 게이트 및 소스 간에 인가되는 전압의 크기 및 극성에 따라서, 드레인으로부터 소스로 또는 그 역으로 흐르는 전류의 크기 및 방향이 결정되는 특성을 갖는다.
이러한 트랜지스터는 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT), 정션 전계 효과 트랜지스터(JFET), 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET), 및 금속 반도체 전계 효과 트랜지스터(MESFET) 등이 있다.
이하의 설명에서는 MOSFET을 중심으로 설명하고자 한다. 그러나, 본 발명은 MOSFET 뿐만 아니라 상기와 같은 특성을 가지는 모든 트랜지스터에 적용할 수 있다. 따라서, 비록 본 명세서에서는 MOSFET을 중심으로 설명하지만, 본 발명의 개념과 범위가 MOSFET으로 한정되는 것은 아니다.
실시예
1
이하, 본 발명의 실시예 1에 따른 초저전력 RC 발진기를 도면을 참조하여 상 세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 초저전력 RC 발진기의 회로도를 나타낸 것으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 실시예 1의 초저전력 RC 발진기(300)는 전류 발생부(310), 충방전 회로부(320), 발진신호 출력부(330), 스타트 업 회로부(340), 인버터 구동전원부(350)를 포함하고 있다.
여기서, 상기 전류 발생부(310)는, 전류를 발생시키는 전류원(311)과 그 크기가 가변적으로 설정되며 온도변화에 대하여 서로 상반된 특성을 갖는 저항요소를 소정의 비율로 조합하여 구성된 가변저항(R)을 포함하며, 상기 가변저항(R)에 의해 발생된 전류의 크기를 조절한다.
이때, 상기 가변저항(R)은 온도변화에 대하여 상반된 저항특성을 가지는 N 확산 저항과 폴리실리콘 저항을 소정의 비율로 조합하여 자기온도보상 특성을 갖도록 구성된다. 도 4는 이를 설명하기 위한 그래프로서, (a)는 온도변화에 대하여 반비례하는 저항값을 갖는 폴리실리콘 저항(Rpoly)에 대한 그래프이고, (b)는 온도변화에 대하여 비례하는 저항값을 갖는 N 확산 저항(Rnwell)에 대한 그래프이며, (c)는 상기 N 확산 저항과 폴리실리콘 저항을 3:2의 비율로 조합하여 구성된 가변저항의 저항특성을 나타낸 그래프이다.
도 4의 (c)에서 도시한 바와 같이, 온도변화에 대하여 상반된 저항 특성을 가지는 N 확산 저항과 폴리실리콘 저항을 소정의 비율로 조합하여 가변저항(R)을 구성할 경우, 온도변화에 대한 저항값의 변화가 거의 없음을 확인할 수 있으며, 이 에 따라 온도변화에도 비교적 안정적인 RC 발진기를 구현할 수 있게 된다.
한편, 상기 스타트 업 회로부(340)는, 제 1 내지 제 3 MOSFET(M1~M3)을 포함하며, 상기 전류 발생부(310)에 접속되어 상기 전류 발생부(310)가 안정적으로 전류를 발생시킬 수 있도록 일정한 바이어스 동작점으로 고정시킨다.
즉, 상기 스타트 업 회로부(340)를 추가함으로써, 바이어스 동작점을 앞서 설명한 도 2의 B 포인트로 고정시킬 수 있으며, 이에 따라, RC 발진기에 안정적으로 전류를 공급할 수 있게 되어 RC 발진기 자체가 동작되지 않는 문제를 해결할 수 있는데, 이에 대한 내용은 후술할 동작과정에서 언급하기로 한다.
여기서, 상기 제 1 MOSFET(M1)은, 게이트를 통해 상기 제 2 MOSFET(M2)의 게이트와 접속되고, 소스를 통해 전원전압(VDD)과 접속되며, 드레인을 통해 상기 게이트와 접속된다.
또한, 상기 제 2 MOSFET(M2)은, 게이트를 통해 상기 제 1 MOSFET(M1)의 게이트와 접속되고, 소스를 통해 상기 전류 발생부(310)와 접속되며, 드레인을 통해 전원전압(VDD)과 접속된다.
아울러, 상기 제 3 MOSFET(M3)은, 게이트를 통해 상기 제 2 MOSFET(M2)의 게이트와 접속되고, 소스를 통해 접지되며, 드레인을 통해 상기 게이트와 접속된다.
한편, 상기 충방전 회로부(320)는, 그 크기가 가변적으로 설정되는 가변 캐패시터(C)와 제 4 내지 제 6 MOSFET(M4,M7,M8)을 포함하며, 상기 전류 발생부(310)에 발생된 전류 및 상기 제 4 내지 제 6 MOSFET(M4,M7,M8)을 이용하여 상기 가변 캐패시터(C)를 충방전시키고, 상기 발진신호 출력부(330)는, 복수의 인버터(331, 332)를 포함하며, 상기 충방전 회로부(320)에 접속되어 상기 가변저항(R)의 저항값 및 상기 가변 캐패시터(C)의 캐패시턴스 값에 의해 주파수가 결정되는 발진신호(RC_OSC_OUT)를 출력한다.
이때, 상기 제 4 MOSFET(M4)은, 게이트를 통해 상기 전류원 및 상기 가변저항(R) 사이에 접속되고, 소스를 통해 접지되며, 드레인을 통해 상기 가변 캐패시터(C)에 접속되어 상기 가변 캐패시터(C)를 충전시킨다.
또한, 상기 제 5 MOSFET(M8)은, 게이트를 통해 상기 가변 캐패시터(C)와 접속되고, 소스를 통해 접지되며, 드레인을 통해 상기 발진신호 출력부(330)의 복수의 인버터(331, 332)와 접속되어 상기 복수의 인버터(331, 332)를 구동시킨다.
아울러, 상기 제 6 MOSFET(M7)은, 게이트로 상기 복수의 인버터 중 최후방 인버터(331)에서 출력되는 신호가 피드백되고, 소스를 통해 상기 인버터 구동전원부(350)와 접속되며, 드레인을 통해 상기 가변 캐패시터(C)에 접속되어 온/오프 동작을 통해 상기 가변 캐패시터(C)에 충전된 전압(V1)을 방전시킨다.
한편, 상기 인버터 구동전원부(350)는, 제 7 내지 제 9 MOSFET(M5,M6,M9)을 포함하며, 상기 전류 발생부(310)에서 발생된 전류를 미러링하여 그 미러링된 전류를 상기 복수의 인버터(331, 332)의 구동전원으로 제공한다.
이때, 상기 제 7 내지 제 9 MOSFET(M5,M6,M9)은, 게이트를 통해 서로 직렬로 접속되어 상기 전류원(311)에서 발생된 전류를 미러링하며, 소스를 통해 전원전압(VDD)이 각각 접속된다.
또한, 상기 제 7 및 제 8 MOSFET(M5,M6)은 드레인을 통해 상기 충방전 회로 부(320)와 접속되며, 상기 제 9 MOSFET(M9)는, 드레인을 통해 상기 복수의 인버터(331, 332)와 접속되어 미러링된 전류를 상기 복수의 인버터(331, 332)의 구동전원으로 제공한다.
상기와 같은 구성을 가진 실시예 1에 따른 초저전력 RC 발진기의 동작과정을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 전원전압(VDD)이 인가되면 상기 제 1 및 제 2 MOSFET(M1, M2)이 턴 온 되며, 이에 따라 제 2 MOSFET(M2)의 소스 전압이 고정된다. 이로 인해 제 4 MOSFET(M4)의 바이어스 동작점을 도 2의 B 포인트로 항상 고정시킬 수 있어 상기 전류 발생부(310)는 안정적으로 전류를 공급할 수 있게 되며, 이에 따라, RC 발진기 자체가 동작되지 않는 문제를 해결할 수 있다. 이때, 안정적으로 공급되는 전류는 하기의 수학식 3에 나타내었으며, 그 전류의 크기는 저항값을 트리밍(trimming) 할 수 있는 가변저항(R)으로 조절할 수 있다.
한편, 상기 전류 발생부(310)에서 발생된 전류는 상기 제 4 MOSFET(M4)에 의해 상기 가변 캐패시터(C)에 충전되고, 상기 충전된 전압을 감지하여 제 5 MOSFET(M8)가 턴 온 됨으로써 상기 발진신호 출력부(330)의 최선두 인버터(331)를 동작시킨다.
또한, 상기 발진신호 출력부(330)의 최후방 인버터(332)는 출력되는 신호를 상기 제 6 MOSFET(M7)으로 피드백시키고, 상기 피드백된 신호에 의하여 상기 제 6 MOSFET(M7)는 스위칭 동작을 수행하게 되며, 이로 인해 상기 가변 캐패시터(C)에 충전된 전압은 방전되게 된다. 이때, 충방전의 히스테리시스(hysterisis)는 상기 제 5 MOSFET(M8)에 의해서 조절된다.
한편, 전류원(311)에서 발생된 전류(본 실시예에서는 100nA이하의 전류가 흐르도록 구현)는 인버터 구동전원부(350)의 MOSFET(M5,M6,M9)을 통해서 미러링되고, 그 미러링된 전류는 상기 발진신호 출력부(330)에 포함된 인버터(331, 332)의 구동전원으로 제공되었으며, 이때 인버터 구동전원부(350)의 MOSFET(M5,M6,M9)은 상기 미러링된 전류가 상기 전류원에서 발생된 전류보다 작은 크기의 전류(본 실시예에서 50nA정도의 전류)에 해당되도록 설계된다.
또한, 발진신호 출력부(330)에서 발진신호(RC_OSC_OUT)가 출력되는데, 상기 발진신호(RC_OSC_OUT)의 주파수는 전류 발생량과 캐패시턴스에 좌우되며, 그 캐패시턴스의 값은 가변 캐패시터(C)를 트리밍하여 조절할 수 있다.
실시예
2
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 초저전력 RC 발진기의 회로도를 나타낸 것으로, 도 5에 도시한 바와 같이, 실시예 2의 초저전력 RC 발진기(500)는 전류 발생부(510), 충방전 회로부(520), 발진신호 출력부(530), 인버터 구동전원부(540)를 포함하고 있다.
여기서, 상기 전류 발생부(510)는, 전류를 발생시키는 전류원(511)과 그 크기가 가변적으로 설정되며 온도변화에 대하여 서로 상반된 특성을 갖는 저항요소를 소정의 비율로 조합하여 구성된 가변저항(R)을 포함하며, 상기 가변저항(R)에 의해 발생된 전류의 크기를 조절한다.
이때, 상기 가변저항(R)은 온도변화에 대하여 상반된 저항특성을 가지는 N 확산 저항과 폴리실리콘 저항을 소정의 비율로 조합하여 자기온도보상 특성을 갖도록 구성된다. 이는 실시예 1과 마찬가지로 도 4에서 설명할 수 있는데, 도 4의 (c)에서 도시한 바와 같이, 온도변화에 대하여 상반된 저항 특성을 가지는 N 확산 저항과 폴리실리콘 저항을 소정의 비율로 조합하여 가변저항(R)을 구성할 경우, 온도변화에 대한 저항값의 변화가 거의 없음을 확인할 수 있으며, 이에 따라 온도변화에도 비교적 안정적인 RC 발진기를 구현할 수 있게 된다.
한편, 상기 충방전 회로부(520)는, 그 크기가 가변적으로 설정되는 가변 캐패시터(C)와 제 1 내지 제 3 MOSFET(M4,M7,M8)을 포함하며, 상기 전류 발생부(510)에 발생된 전류 및 상기 제 1 내지 제 3 MOSFET(M4,M7,M8)을 이용하여 상기 가변 캐패시터(C)를 충방전시키고, 상기 발진신호 출력부(530)는, 복수의 인버터(531, 532)를 포함하며, 상기 충방전 회로부(520)에 접속되어 상기 가변저항(R)의 저항값 및 상기 가변 캐패시터(C)의 캐패시턴스 값에 의해 주파수가 결정되는 발진신호(RC_OSC_OUT)를 출력한다.
이때, 상기 제 1 MOSFET(M4)은, 게이트를 통해 상기 전류원 및 상기 가변저항(R) 사이에 접속되고, 소스를 통해 접지되며, 드레인을 통해 상기 가변 캐패시터(C)에 접속되어 상기 가변 캐패시터(C)를 충전시킨다.
또한, 상기 제 2 MOSFET(M8)은, 게이트를 통해 상기 가변 캐패시터(C)와 접속되고, 소스를 통해 접지되며, 드레인을 통해 상기 발진신호 출력부(530)의 복수 의 인버터(531, 532)와 접속되어 상기 복수의 인버터(531, 532)를 구동시킨다.
아울러, 상기 제 3 MOSFET(M7)은, 게이트로 상기 복수의 인버터 중 최후방 인버터(531)에서 출력되는 신호가 피드백되고, 소스를 통해 상기 인버터 구동전원부(540)와 접속되며, 드레인을 통해 상기 가변 캐패시터(C)에 접속되어 온/오프 동작을 통해 상기 가변 캐패시터(C)에 충전된 전압(V1)을 방전시킨다.
한편, 상기 인버터 구동전원부(540)는, 제 4 내지 제 6 MOSFET(M5,M6,M9)을 포함하며, 상기 전류 발생부(510)에서 발생된 전류를 미러링하여 그 미러링된 전류를 상기 복수의 인버터(531, 532)의 구동전원으로 제공한다.
이때, 상기 제 4 내지 제 6 MOSFET(M5,M6,M9)은, 게이트를 통해 서로 직렬로 접속되어 상기 전류원(511)에서 발생된 전류를 미러링하며, 소스를 통해 전원전압(VDD)이 각각 접속된다.
또한, 상기 제 4 및 제 5 MOSFET(M5,M6)은 드레인을 통해 상기 충방전 회로부(520)와 접속되며, 상기 제 6 MOSFET(M9)는, 드레인을 통해 상기 복수의 인버터(531, 532)와 접속되어 미러링된 전류를 상기 복수의 인버터(531, 532)의 구동전원으로 제공한다.
상기와 같은 구성을 가진 실시예 2에 따른 초저전력 RC 발진기의 동작과정을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 전원전압(VDD)이 인가되면 제 1 MOSFET(M4)의 바이어스 동작점이 고정되고, 이에 따라 상기 전류 발생부(510)는 전류를 공급한다. 이때, 공급되는 전류는 하기의 수학식 3에 나타내었으며, 그 전류의 크기는 저항값을 트리밍(trimming) 할 수 있는 가변저항(R)으로 조절할 수 있다.
한편, 상기 전류 발생부(510)에서 발생된 전류는 상기 제 1 MOSFET(M4)에 의해 상기 가변 캐패시터(C)에 충전되고, 상기 충전된 전압을 감지하여 제 2 MOSFET(M8)가 턴 온 됨으로써 상기 발진신호 출력부(530)의 최선두 인버터(531)를 동작시킨다.
또한, 상기 발진신호 출력부(530)의 최후방 인버터(532)는 출력되는 신호를 상기 제 3 MOSFET(M7)으로 피드백시키고, 상기 피드백된 신호에 의하여 상기 제 3 MOSFET(M7)는 스위칭 동작을 수행하게 되며, 이로 인해 상기 가변 캐패시터(C)에 충전된 전압은 방전되게 된다. 이때, 충방전의 히스테리시스(hysterisis)는 상기 제 2 MOSFET(M8)에 의해서 조절된다.
한편, 전류원(611)에서 발생된 전류(본 실시예에서는 100nA이하의 전류가 흐르도록 구현)는 인버터 구동전원부(540)의 MOSFET(M5,M6,M9)을 통해서 미러링되고, 그 미러링된 전류는 상기 발진신호 출력부(530)에 포함된 인버터(531, 532)의 구동전원으로 제공되었으며, 이때 인버터 구동전원부(350)의 MOSFET(M5,M6,M9)은 상기 미러링된 전류가 상기 전류원에서 발생된 전류보다 작은 크기의 전류(본 실시예에서 50nA정도의 전류)에 해당되도록 설계된다.
또한, 발진신호 출력부(530)에서 발진신호(RC_OSC_OUT)가 출력되는데, 상기 발진신호(RC_OSC_OUT)의 주파수는 전류 발생량과 캐패시턴스에 좌우되며, 그 캐패시턴스의 값은 가변 캐패시터(C)를 트리밍하여 조절할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예 1 및 2에 따른 초저전력 RF 발진기의 출력을 나타낸 그래프이며, 발진신호 출력부를 통해 출력된 신호의 주파수는 다음의 수학식 1 내지 6을 통해 구할 수 있다.
여기서, ΔV1은 가변 캐패시터(C)에 시간에 따라 충전되는 전압의 변화량을 나타내며, Δt는 가변 캐패시터에 충전되는 시간을 나타내는 것으로, 하기의 수학식 2를 통해 구할 수 있다.
이때, I는 전류 발생부(310, 510)에서 발생되는 전류량을 나타내는 것으로, 하기의 수학식 3을 통해 구할 수 있다.
상기 수학식 2에 상기 수학식 3을 대입하면, 다음의 수학식 4로 표현될 수 있다.
여기서 TD는 발진신호(RC_OSC_OUT)의 주기를 나타내는 것으로 상기 수학식 4를 이용하여 구할 수 있고, 상기 수학식 5를 이용한 하기의 수학식 6을 통하여 최종적으로 발진신호(RC_OSC_OUT)의 주파수를 구할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.