KR100757856B1 - 소스 커플링을 이용한 차동 상보성 콜피츠 발진기 - Google Patents

소스 커플링을 이용한 차동 상보성 콜피츠 발진기 Download PDF

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Abstract

상보성 콜피츠 발진기를 인덕터로 소스 커플링함으로써 차동 발진이 가능하며 위상 잡음 특성을 개선하는 소스 커플링을 이용한 차동 상보성 콜피츠 발진기를 개시한다. 차동 상보성 콜피츠 발진기는 복수의 상보성 콜피츠 발진기, 및 상기 복수의 상보성 콜피츠 발진기의 소스 노드를 커플링하여 차동 발진시키는 소스 커플링 수단을 포함한다.
콜피츠 발진기, 차동 발진, 위상 잡음, 커플링

Description

소스 커플링을 이용한 차동 상보성 콜피츠 발진기{SOURCE COUPLED DIFFERENTIAL COMPLEMENTARY COLPITTS OSCILLATOR}
도 1은 종래 차동 발진용 콜피츠 발진기의 회로를 예시한 도면이다.
도 2는 상보성 콜피츠 발진기를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 차동 상보성 콜피츠 발진기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차동 상보성 콜피츠 발진기의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차동 상보성 콜피츠 발진기의 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
300 : 차동 상보성 콜피츠 발진기
310 : 상보성 콜피츠 발진기
320 : 소스 커플링 수단
본 발명은 상보성 콜피츠 발진기를 인덕터로 소스 커플링함으로써 차동 발진이 가능하며 위상 잡음 특성을 개선하는 소스 커플링을 이용한 차동 상보성 콜피츠 발진기에 관한 것이다.
일반적으로 집적회로에 널리 사용되고 있는 Negative-Gm Differential oscillator는 다수의 수동 소자들을 회로 상에 집적하고 있어, 각종 기생 성분 발생에 취약하고 잡음 특성이 현저하게 떨어진다는 단점이 있다.
이에 비해, N-,PMOS를 이용한 상보성 콜피츠 발진기(Complementary Colpitts Oscillator)는 Self Biasing이 가능하여 회로구조가 간단하고 잡음 특성이 Negative-Gm Differential oscillator 보다 우수한 특징을 갖는다(한국특허등록 제0399585호, "상보성 트랜지스터를 이용한 전압제어 발진기 구조", 참조)
하지만, 이러한 상보성 콜피츠 발진기는 단일 종단(Single-Ended) 발진만을 함으로써 차동(Differential) 발진을 요구하는 집적회로에는 적용하기 어렵다는 단점이 있다.
이와 같은 요구에 따라, 다수의 상보성 콜피츠 발진기를 결합하고 개별 상보성 콜피츠 발진기에서 각각 출력되는 발진을 이용하여 차동 발진을 유도하는 차동 발진용 콜피츠 발진기가 개발되었다(Choong-Yul Cha and Sang-Gug Lee, " Overcome the phase noise optimization limit of differential LC oscillator with asymmetric capacitance tank structure," IEEE RFIC Symposium Digest of Papers, pp. 583-586, June 2004, 참조).
도 1은 종래 차동 발진용 콜피츠 발진기의 회로를 예시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 차동 발진용 콜피츠 발진기는 N-,PMOS를 이용한 상보성 콜피츠 발진기 두 개를 Cross Coupled transistor pair로 결합하여 차동 발진이 이루어지도록 하는 구조이다.
즉, 도 1의 차동 발진용 콜피츠 발진기는 상보성 콜피츠 발진기를 구성하는 N-MOSFET 및 P-MOSFET를, 상대측 상보성 콜피츠 발진기에 cross 결합하여 차동 발진을 유도하고 있다.
하지만, 종래의 차동 발진용 콜피츠 발진기는 결합되는 상보성 콜피츠 발진기의 숫자 만큼 Ltank(인덕터)의 개수가 늘어나게 되고, 이로 인해 집적회로의 레이아웃이 커지게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 차동 발진용 콜피츠 발진기는 비교적 큰 오실레이션 스윙(Oscillation Swing)에서 Linear Mode로 동작하게 되는 MOSFET으로 인해, LC Tank 회로의 Q-factor가 적어져서 위상 잡음 특성이 저하되는 단점이 있다.
따라서, 차동 발진이 가능하면서도 저잡음인 차동 상보성 콜피츠 발진기의 구현이 절실하게 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상보성 콜피츠 발진기를 복수 개 결합하여 차동 발진을 유도함으로써 개별 상보성 콜피츠 발진기에 의한 단일 종단 발진의 한계를 극복할 수 있는 소스 커플링을 이용한 차동 상보성 콜피츠 발진기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상보성 콜피츠 발진기를 구성하는 MOSFET의 각 소스 노드 를 소스 커플링용 인덕터로 커플링함으로써 위상 잡음의 특성을 개선시킬 수 있는 소스 커플링을 이용한 차동 상보성 콜피츠 발진기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 결합되는 상보성 콜피츠 발진기의 복수 Ltank를 하나의 트랜스포머로 대체하여 집적시킬 수 있어, 레이아웃 사이즈를 줄일 수 있는 소스 커플링을 이용한 차동 상보성 콜피츠 발진기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 이루기 위한 차동 상보성 콜피츠 발진기(Differential Complementary Colpitts Oscillator)는, 복수의 상보성 콜피츠 발진기, 및 상기 복수의 상보성 콜피츠 발진기의 소스 노드(source node)를 커플링(coupling)하여 차동 발진시키는 소스 커플링 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다른 기술적 구성으로서 차동 상보성 콜피츠 발진기는, 트랜스포머(Transformer)를 포함하는 복수의 상보성 콜피츠 발진기, 및 상기 복수의 상보성 콜피츠 발진기의 소스 노드를 커플링하여 차동 발진시키는 소스 커플링 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 차동 상보성 콜피츠 발진기에 대하여 설명한다.
도 2는 상보성 콜피츠 발진기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 ⅰ)에서는 상보성 콜피츠 발진기의 회로를 도시한다.
도 2의 ⅰ)에 도시한 바와 같이, 상보성 콜피츠 발진기(200)는 크게, 제1 증폭부(210), 커패시터부(220), 제2 증폭부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
커패시터부(220)는 입력전압(Vc)에 의해서 총 정전용량이 변화되어 발진주파수를 변화시키는 가변 커패시터(Cv1)를 포함한다. 또한, 커패시터부(220)는 입력전압(Vc)단에 연결되는 신호 차단용 저항(R11), 상기 저항(R11)에 각각 병렬로 연결되는 커패시터(C21, C22)를 포함한다. 가변 커패시터(Cv1)는 상기 저항(R11)과 직렬로 연결되고 상기 커패시터(C21, C22)와 병렬로 각각 연결되며, 입력전압(Vc)에 따른 전계효과 트랜지스터(FET)의 정전용량 변화를 이용하여 발진주파수를 변화시키는 역할을 한다.
제1 증폭부(210)는 인덕터(L11)와 작용하여 발진주파수의 결정시 이용되는 커패시턴스(Capacitance)를 제공하고 부저항(Negative Impedance)을 생성하는 상보성 MOSFET(M11, M12)을 포함한다. 상보성 MOSFET(M11, M12)의 게이트단은 커패시터부(220)의 가변 커패시터(Cv1) 일단과 공동으로 접속되어, 바이어스 전류를 공유한다. 또한, 제1 증폭부(210)는 상보성 MOSFET(M11, M12)의 드레인단과 게이트단을 인덕터(L11)로 병렬 연결함으로써, DC 측면에서 두 개의 상보성 MOSFET(M11, M12)이 다이오우드형 연결구조를 갖도록 한다. 여기서, MOSFET(M11)는 N형 MOSFET이고, MOSFET(M12)는 P형 MOSFET이다.
제2 증폭부(230)는 제1 증폭부(210)로부터 생성되는 발진주파수를 완충 증폭하여 출력단(Po)으로 출력한다. 제2 증폭부(230)는 상기 제1 증폭부(210)의 상보성 MOSFET(M11, M12)의 드레인단과, 각각의 게이트단으로 연결되는 상보성 MOSFET(M13, M14)을 포함한다. 또한, 상기 상보성 MOSFET(M13, M14)의 드레인단은 인덕터(L12)에 의해 연결된다. 이들 상보성 MOSFET(M13, M14)은 바이어스 전류를 공유하여 인버터 증폭기를 구현할 수 있다. 여기서, MOSFET(M13)는 N형 MOSFET이고, MOSFET(M14)는 P형 MOSFET이다. 인덕터(L12)는 커패시터(C23) 및 출력단(Po)을 직렬로 연결할 수 있다.
커패시터(C22)의 저항(R11)이 연결되지 않는 측단, 및 MOSFET(M12), (M14)의 소스단은 후술하는 소스 커플링용 인덕터와 공동 접속될 수 있고, 커패시터(C21)의 저항(R11)이 연결되지 않는 측단, 및 MOSFET(M11), (M13)의 소스단은 접지에 공동으로 연결될 수 있다.
이와 같이 구성된 상보성 콜피츠 발진기(200)의 동작을 도 2의 ⅱ)를 참조하여 설명한다.
도 2의 ⅱ)는 제1 증폭부(210)를 이용하여 간략하게 구현되는 상보성 콜피츠 발진기의 회로도이다.
본 발명의 상보성 콜피츠 발진기(200)는 제1 증폭부(210)만을 이용하여 발진기를 구현할 수도 있다. 이 경우 상보성 콜피츠 발진기(200)는 다이오우드형으로 결합된 제1 증폭부(120)의 두 상보성 MOSFET(M11, M12)의 게이트단에 연결되는 커패시턴스와 MOSFET(M11, M12)과 병렬로 연결된 인덕터(L11)를 이용하여 탱크회로(L tank)를 구현함으로써 소요되는 수동소자를 줄일 수 있다.
MOSFET(M11, M12)의 게이트단에 연결되는 커패시터(Cg)의 정전용량은 입력전압(Vc)에 의해 조절됨에 따라 출력되는 발진주파수에 대한 조절 역시 가능할 수 있다.
MOSFET(M11, M12)의 드레인단에 연결되는 커패시터(Cd)는 출력 임피던스 조 절 또는 DC차단용으로 사용될 수 있다.
본 발명의 차동 상보성 콜피츠 발진기는 단일 종단(Single-Ended) 출력만이 가능한 상보성 콜피츠 발진기(200)를 복수 개 결합함으로써 차동(Differential) 출력이 발생되도록 할 수 있다. 특히, 본 발명의 차동 상보성 콜피츠 발진기는 복수 개(예컨대 두 개)의 상보성 콜피츠 발진기를 결합하고, 결합된 상보성 콜피츠 발진기를 소스 커플링용 인덕터를 이용하여 소스 노드(source node)를 커플링 함으로써 위상 잡음 특성을 개선시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 차동 상보성 콜피츠 발진기의 구성을 나타내는 도면이다.
차동 상보성 콜피츠 발진기(300)는 상보성 콜피츠 발진기(310) 및 소스 커플링 수단(320)을 포함한다.
상보성 콜피츠 발진기(310)는 상술한 바와 같이, 커패시터부(220), 제1 증폭부(210) 및 제2 증폭부(130)를 포함하여 구성함으로써 소비 전력에 비해 낮은 위상 잡음과 보다 출력을 낼 수 있다. 또한, 상보성 콜피츠 발진기(310)는 회로 구조상의 개선을 통하여 필요한 수동소자를 최소한으로 줄여 수동소자의 기생 성분으로 인한 성능저하를 방지한다.
본 발명의 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)는 복수개의 상보성 콜피츠 발진기(310)를 결합함으로써 개별 상보성 콜피츠 발진기(310)에서 단일 종단(Single-ended) 발진만을 가능했던 종래의 단점을 극복하고 차동 발진이 가능하도록 한다.
소스 커플링 수단(320)은 결합된 복수의 상보성 콜피츠 발진기의 소스 노드 를 커플링하여 차동 발진시킨다. 즉, 소스 커플링 수단(320)은 상보성 콜피츠 발진기를 cross coupled transistor pair로 결합함으로써 차동 발진했던 종래의 방식에서 초래되었던 위상 잡음 특성의 저하를 보상하여 개선시키는 역할을 한다.
소스 커플링 수단(320)으로 이용될 수 있는 소자로는 저항(Resistor), 전류 소스(Current Source), LC, RLC 등이 있을 수 있으며, 특히 본 실시예에서는 소스 커플링용 인덕터를 이용하여 소스 노드에 대한 커플링을 수행하는 것을 예시한다.
소스 커플링 수단(320)에 의한 소스 노드에 대한 커플링 처리에 의해, 본 발명의 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)는 비교적 큰 오실레이션 스윙(Oscillation Swing)에서 Linear Mode로 동작하게 되는 MOSFET로 인해 상보성 콜피츠 발진기(310)의 LC Tank 회로의 Q-factor가 적어지고 위상 잡음 특성이 저하되는 것을 최적하게 억제할 수 있다.
따라서, 본 발명의 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)에 의하면 상보성 콜피츠 발진기를 복수 개 결합하여 차동 발진을 가능하게 하며, 동시에 상보성 콜피츠 발진기의 소스 노드를 커플링함으로써 위상 잡음의 특성을 개선시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차동 상보성 콜피츠 발진기의 회로도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)는 복수의 상보성 콜피츠 발진기(310, 도 2의 ⅱ) 참조)를 결합하고, 상기 상보성 콜피츠 발진기(310)의 각 소스단, 즉 상보성 콜피츠 발진기(310)를 구성하는 MOSFET의 각 소스단으로 소스 커플링용 인덕터(Ls)를 연결한다.
상보성 콜피츠 발진기(310)의 결합에 있어서, 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)는 각 상보성 콜피츠 발진기(310)를 출력단의 커패시터(Cd)를 기준으로 대칭되도록 결합하고, 상보성 콜피츠 발진기(200) 각각으로부터 발진이 발생되도록 하여 차동 발진을 출력한다.
이러한 상보성 콜피츠 발진기(310)의 개별 발진에 따라 저하되는 위상 잡음 특성을 보상하기 위해, 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)는 상보성 콜피츠 발진기(310)의 소스 노드를 소스 커플링 수단(320), 즉 상기 소스 커플링용 인덕터(Ls)를 이용하여 커플링한다.
도 4에서의 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)는 두 개의 상보성 콜피츠 발진기(310)를 커패시터(Cg), L tank, 커패시터(Cd)가 직렬로 연결되도록 결합하며, 소스 노드(n1, n2)를 소스 커플링용 인덕터(Ls)를 이용하여 소스 커플링한다.
소스 커플링용 인덕터(Ls)를 이용한 커플링 처리에 의해 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)는 큰 오실레이션 스윙에서 리니얼 모드로 동작되는 MOSFET으로 인해, LC tank 회로의 Q-factor가 낮아짐에 따라 저하되는 위상 잡음 특성을 보상하여 개선시킬 수 있다.
도 4에서는 소스 커플링 수단(320)으로서 소스 커플링용 인덕터(Ls)를 이용하는 것을 한정하여 예시하고 있으나, 이외에 저항(Resistor), 전류 소스(Current Source), LC 및 RLC 중 어느 하나를 이용하여 소스 노드(n1, n2)를 커플링 할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 상보성 콜피츠 발진기(310)를 복수 개 결합하여 차동 발진을 유도함으로써 개별 상보성 콜피츠 발진기(310)에 의한 단일 종단(Single-ended) 발진의 한계를 극복할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 상보성 콜피츠 발진기(310)를 구성하는 MOSFET의 각 소스 노드를 소스 커플링용 인덕터(Ls)로 커플링함으로써 위상 잡음의 특성을 현저하게 개선시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 차동 상보성 콜피츠 발진기는 트랜스포머(transformer)를 포함하여 복수의 상보성 콜피츠 발진기를 결합함으로써 위상 잡음 특성을 개선하면서 차동 발진을 유도할 수 있다. 트랜스포머를 포함하는 차동 상보성 콜피츠 발진기는 결합된 상보성 콜피츠 발진기를 구성하는 각 L tank를 하나의 트랜스포머로 대체하여 구현됨으로써 회로 집적시 레이아웃(Layout) 크기를 현저하게 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차동 상보성 콜피츠 발진기의 회로도이다.
상술한 바와 같이, 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)를 구성하는 상보성 콜피츠 발진기(310)에는 N-MOSFET의 게이트단과 드레인단, 또는 P-MOSFET의 게이트단과 드레인단을 병렬 연결하는 L tank를 포함한다. 본 실시예의 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)는 결합된 복수의 상보성 콜피츠 발진기(310) 각각의 L tank를 작은 규모로 설계 가능한 하나의 트랜스포머로 대체함으로써 전체의 회로 레이아웃을 줄일 수 있다.
트랜스포머는 일측권선 양단으로 소정의 입력신호를 인가하면 전자기유도작용에 의해 타측권선으로 감은 코일수에 비례하는 레벨 크기의 출력신호가 발생되도 록 하는 장치이다. 이때, 입력신호가 입/출력되는 권선은 상보성 콜피츠 발진기(310)의 L tank와 동일한 기능을 하게 되며 이에 따라 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)는 상보성 콜피츠 발진기(310)의 L tank를 대체한 트랜스포머를 구성으로 포함함으로써 소자수를 줄이면서도 차동 발진이 효율적으로 출력되도록 할 수 있다.
도 5에서는 상보성 콜피츠 발진기(310)를 구성하는 N-MOSFET 및 P-MOSFET의 게이트단과 드레인단을 트랜스포머에 의해 병렬 연결하는 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)를 예시하고 있다. 또한, 도 5에서의 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)는 트랜스포머의 권선 양단으로 커패시터(Cg) 및 커패시터(Cd)가 직렬로 연결되도록 한다. 또한, 도 4의 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)와 동일하게, 도 5의 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)는 소스 노드(n1, n2)를 소스 커플링용 인덕터(Ls)를 이용하여 소스 커플링한다.
소스 커플링용 인덕터(Ls)를 이용한 커플링 처리에 의해 차동 상보성 콜피츠 발진기(300)는 큰 오실레이션 스윙에서 리니얼 모드로 동작되는 MOSFET으로 인해, LC tank회로의 Q-factor가 낮아짐에 따라 저하되는 위상 잡음 특성을 보상하여 개선시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 소스 커플링 수단(320)은 소스 커플링용 인덕터(Ls) 이외에 저항(Resistor), 전류 소스(Current Source), LC 및 RLC 중 어느 하나를 이용하여 소스 노드(n1, n2)를 커플링 할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 상보성 콜피츠 발진기(310)를 복수 개 결합하여 차동 발진을 유도함으로써 개별 상보성 콜피츠 발진기(310)에 의한 단일 종단 (Single-ended) 발진의 한계를 극복할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 상보성 콜피츠 발진기(310)를 구성하는 MOSFET의 각 소스 노드를 소스 커플링용 인덕터(Ls)로 커플링함으로써 위상 잡음의 특성을 현저하게 개선시킬 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 결합되는 상보성 콜피츠 발진기(310)의 복수 L tank를 하나의 트랜스포머로 대체하여 집적시킬 수 있어, 레이아웃 사이즈를 현저하게 줄일 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상보성 콜피츠 발진기를 복수 개 결합하여 차동 발진을 유도함으로써 개별 상보성 콜피츠 발진기에 의한 단일 종단 발진의 한계를 극복할 수 있는 소스 커플링을 이용한 차동 상보성 콜피츠 발진기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상보성 콜피츠 발진기를 구성하는 MOSFET의 각 소스 노드를 소스 커플링용 인덕터로 커플링함으로써 위상 잡음의 특성을 개선시킬 수 있는 소스 커플링을 이용한 차동 상보성 콜피츠 발진기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 결합되는 상보성 콜피츠 발진기의 복수 L tank를 하나의 트랜스포머로 대체하여 집적시킬 수 있어, 레이아웃 사이즈를 줄일 수 있는 소스 커플링을 이용한 차동 상보성 콜피츠 발진기를 제공할 수 있다.
또한, 저잡음의 차동 발진이 가능한 본 발명의 차동 상보성 콜피츠 발진기는 예컨대, CMOS 송수신기, VCO/PLL 집적회로, 광통신용 Clock 생성, HEMT(High-electron-mobility transistor), Bipolar) 등 다양한 전자 회로 분야에서 유연하게 응용, 적용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 차동 상보성 콜피츠 발진기(Differential Complementary Colpitts Oscillator)에 있어서,
    한 쌍의 상보성 콜피츠 발진기; 및
    상기 상보성 콜피츠 발진기의 각 소스 노드(source node)를 커플링(coupling)하여 차동 발진시키는 소스 커플링 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 상보성 콜피츠 발진기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소스 커플링 수단은 소스 커플링용 인덕터를 이용하여 커플링하는 것을 특징으로 하는 차동 상보성 콜피츠 발진기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소스 커플링용 인덕터는 오실레이션 스윙(Oscillation Swing)시 위상 잡음의 특성 저하를 보상하는 것을 특징으로 하는 차동 상보성 콜피츠 발진기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 상보성 콜피츠 발진기는,
    N-MOSFET 및 P-MOSFET으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차동 상보성 콜피츠 발진기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상보성 콜피츠 발진기는,
    상기 N-MOSFET의 게이트단과 상기 P-MOSFET의 게이트단을 연결하고, 상기 N-MOSFET의 드레인단과 상기 P-MOSFET의 드레인단을 연결하며, 상기 N-MOSFET 및 P-MOSFET의 게이트단과 드레인단을 인덕터로 병렬 연결하는 제1 증폭부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 상보성 콜피츠 발진기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상보성 콜피츠 발진기는,
    입력전압에 따른 변화된 발진주파수를, 상기 N-MOSFET 및 상기 P-MOSFET의 게이트단으로 입력시키는 커패시터부; 및
    상기 제1 증폭부로부터 발진되는 주파수를 증폭하여 출력하는 제2 증폭부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 차동 상보성 콜피츠 발진기.
  8. 차동 상보성 콜피츠 발진기에 있어서,
    트랜스포머(Transformer)를 포함하는 한 쌍의 상보성 콜피츠 발진기; 및
    상기 상보성 콜피츠 발진기의 각 소스 노드를 커플링하여 차동 발진시키는 소스 커플링 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 상보성 콜피츠 발진기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 소스 커플링 수단은 소스 커플링용 인덕터를 이용하여 커플링하는 것을 특징으로 하는 차동 상보성 콜피츠 발진기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 소스 커플링용 인덕터는 오실레이션 스윙시 위상 잡음의 특성 저하를 보상하는 것을 특징으로 하는 차동 상보성 콜피츠 발진기.
  11. 삭제
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101563408B1 (ko) * 2013-12-31 2015-10-27 중앙대학교 산학협력단 저 전력과 저 위상 잡음의 특성을 가지는 컴플리멘터리 콜피츠 전압 제어 발진기
KR20170037339A (ko) * 2015-09-25 2017-04-04 삼성전자주식회사 무선 전력 송신기

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI326979B (en) * 2006-10-23 2010-07-01 Univ Nat Taiwan Science Tech Back gate coupled voltage control oscillator
TWI353113B (en) * 2007-09-29 2011-11-21 Univ Nat Taiwan Science Tech Injection-locked frequency divider with wide injec
JP4884405B2 (ja) * 2008-01-23 2012-02-29 川崎マイクロエレクトロニクス株式会社 Ｌｃ発振器
KR100952424B1 (ko) * 2008-02-21 2010-04-14 한국전자통신연구원 트랜스포머의 커플링을 이용한 차동 전압 제어 발진기 및직교 전압 제어 발진기
US8970272B2 (en) 2008-05-15 2015-03-03 Qualcomm Incorporated High-speed low-power latches
US8847638B2 (en) * 2009-07-02 2014-09-30 Qualcomm Incorporated High speed divide-by-two circuit
US8264293B2 (en) 2009-07-27 2012-09-11 Electronics And Telecommunications Research Institute Oscillator
KR101292664B1 (ko) * 2009-12-21 2013-08-02 한국전자통신연구원 전압 제어 발진기
US8854098B2 (en) 2011-01-21 2014-10-07 Qualcomm Incorporated System for I-Q phase mismatch detection and correction
US9154077B2 (en) 2012-04-12 2015-10-06 Qualcomm Incorporated Compact high frequency divider
FR2991799B1 (fr) * 2012-06-11 2015-05-29 St Microelectronics Rousset Adaptation d'un circuit d'antenne pour terminal de communication en champ proche
US9385650B2 (en) * 2014-01-30 2016-07-05 Qualcomm Incorporated Transformer feedback voltage controlled oscillator (VCO)
US10075131B2 (en) 2016-04-20 2018-09-11 International Business Machines Corporation Ultra-broadband switched inductor oscillator
KR20230015044A (ko) * 2021-07-22 2023-01-31 삼성전기주식회사 오실레이터 및 터치 센싱 장치

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH037204A (ja) * 1989-03-10 1991-01-14 Idemitsu Kosan Co Ltd 殺虫・殺ダニ剤
JPH0447190A (ja) * 1990-06-13 1992-02-17 Sanyo Electric Co Ltd 圧縮機の軸受装置
JPH0470960A (ja) * 1990-07-05 1992-03-05 Just Syst Corp 文書作成装置
JPH0753873A (ja) * 1993-08-09 1995-02-28 Shin Etsu Chem Co Ltd 加熱硬化型シリコーンゴム組成物
JP2002353736A (ja) 2001-05-28 2002-12-06 Sony Corp 発振器
KR100399585B1 (ko) 2002-09-12 2003-09-26 (주) 가인테크 상보성 트랜지스터를 이용한 전압 제어 발진기
JP2004289620A (ja) 2003-03-24 2004-10-14 Nec Corp 差動出力型電圧制御発振器
JP2005026782A (ja) 2003-06-30 2005-01-27 Toshiba Corp 電圧制御発振器
JP2005236602A (ja) 2004-02-19 2005-09-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JP2005269310A (ja) 2004-03-19 2005-09-29 Nec Electronics Corp 電圧制御発振器
KR20060025742A (ko) * 2004-09-17 2006-03-22 주식회사 하이닉스반도체 오실레이터

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5396195A (en) 1993-12-13 1995-03-07 At&T Corp. Low-power-dissipation CMOS oscillator circuits
US6198360B1 (en) 1998-10-16 2001-03-06 Cypress Semiconductor Corp. Quadrature current frequency modulation oscillator
US6249190B1 (en) 1999-08-25 2001-06-19 Conexant Systems, Inc. Differential oscillator
US6456167B1 (en) 2000-07-13 2002-09-24 Industrial Technology Research Institute Quadrature oscillator
EP1496609A1 (en) 2003-07-07 2005-01-12 Dialog Semiconductor GmbH Enhanced architectures of voltage-controlled oscillators with single inductors (VCO-1L)
US7075380B2 (en) 2003-09-02 2006-07-11 Lsi Logic Corporation Widely tuneable and fully differential LC oscillator utilizing an active inductor
US7002423B1 (en) 2004-07-20 2006-02-21 Pericom Semiconductor Corp. Crystal clock generator operating at third overtone of crystal's fundamental frequency
US7154349B2 (en) 2004-08-11 2006-12-26 Qualcomm, Incorporated Coupled-inductor multi-band VCO
US7123112B2 (en) * 2004-09-15 2006-10-17 Neoreach, Inc. Complementary voltage controlled oscillator

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH037204A (ja) * 1989-03-10 1991-01-14 Idemitsu Kosan Co Ltd 殺虫・殺ダニ剤
JPH0447190A (ja) * 1990-06-13 1992-02-17 Sanyo Electric Co Ltd 圧縮機の軸受装置
JPH0470960A (ja) * 1990-07-05 1992-03-05 Just Syst Corp 文書作成装置
JPH0753873A (ja) * 1993-08-09 1995-02-28 Shin Etsu Chem Co Ltd 加熱硬化型シリコーンゴム組成物
JP2002353736A (ja) 2001-05-28 2002-12-06 Sony Corp 発振器
KR100399585B1 (ko) 2002-09-12 2003-09-26 (주) 가인테크 상보성 트랜지스터를 이용한 전압 제어 발진기
JP2004289620A (ja) 2003-03-24 2004-10-14 Nec Corp 差動出力型電圧制御発振器
JP2005026782A (ja) 2003-06-30 2005-01-27 Toshiba Corp 電圧制御発振器
JP2005236602A (ja) 2004-02-19 2005-09-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JP2005269310A (ja) 2004-03-19 2005-09-29 Nec Electronics Corp 電圧制御発振器
KR20060025742A (ko) * 2004-09-17 2006-03-22 주식회사 하이닉스반도체 오실레이터

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
등록특허 제0307204호
미국특허 제447190호
미국특허 제470960호
미국특허 제753873호

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101563408B1 (ko) * 2013-12-31 2015-10-27 중앙대학교 산학협력단 저 전력과 저 위상 잡음의 특성을 가지는 컴플리멘터리 콜피츠 전압 제어 발진기
US9312810B2 (en) 2013-12-31 2016-04-12 Chung-Ang University Industry-Academy Cooperation Foundation Complementary Colpitts voltage controlled oscillator with low power and low phase noise
KR20170037339A (ko) * 2015-09-25 2017-04-04 삼성전자주식회사 무선 전력 송신기
KR102481724B1 (ko) * 2015-09-25 2022-12-29 삼성전자주식회사 무선 전력 송신기

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US20070257742A1 (en) 2007-11-08

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