KR100800791B1 - Active inductor by using feedback parallel resonator - Google Patents

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김수태
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Abstract

An active inductor using a feedback circuit is provided to implement a high quality factor of a high frequency range to vary a frequency and an inductance upon design of an MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit). A capacitor(Cgs1) determines a voltage(v1). A spiral inductor is coupled to the capacitor in parallel. A resistor(r02) is coupled to the spiral inductor in parallel to determine a voltage(v3). A first voltage-controlled constant current source is coupled to the resistor(r02) in parallel to determine a current(i2). A second voltage-controlled constant current source is coupled to the first voltage-controlled constant current source in parallel to determine a current(i1). Capacitors(Cgs2,Cgd1) and a resistor(r01) are coupled to the second voltage-controlled constant current source in parallel. A capacitor(gd2) is coupled to the resistor(r01) in parallel to determine a voltage(v2).

Description

궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터{ACTIVE INDUCTOR BY USING FEEDBACK PARALLEL RESONATOR}ACTIVE INDUCTOR BY USING FEEDBACK PARALLEL RESONATOR}

도 1은 종래 사각 인덕터 구조를 도시한 도면, 1 is a diagram illustrating a conventional square inductor structure;

도 2는 종래 능동 인덕터를 도시한 도면,2 illustrates a conventional active inductor,

도 3a 및 도 3b는 종래 조정 가능 궤환 저항 구조의 능동 인덕터를 도시한 도면,3A and 3B show an active inductor of a conventional adjustable feedback resistor structure,

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터를 도시한 도면,4 illustrates an active inductor using a feedback parallel circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터의 특성 검증을 도시한 도면,5A and 5B illustrate verification of characteristics of an active inductor using the feedback parallel circuit shown in FIG. 4;

도 6은 도 4에 도시된 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터의 레이아웃을 도시한 도면,6 is a view showing the layout of an active inductor using the feedback parallel circuit shown in FIG.

도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터를 도시한 도면,7 illustrates an active inductor using a feedback parallel circuit according to another exemplary embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터를 도시한 도면,8 illustrates an active inductor using a feedback parallel circuit according to another preferred embodiment of the present invention;

도 9a 및 도 9b는 도 7 및 도 8에 도시된 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕 터의 특성 검증을 도시한 도면.9A and 9B illustrate the verification of characteristics of an active inductor using the feedback parallel circuit shown in FIGS. 7 and 8.

본 발명은 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 MMIC(Monolithic Microwave Intergrated Circuit) 회로 설계에 있어서, 고주파 범위의 높은(High) 양호도(Quality factor, Q-factor) 구현을 가능하게 하며, 높은 Q-factor를 나타내는 주파수 및 인덕턴스를 가변할 수 있는 능동 인덕터에 관한 것이다. The present invention relates to an active inductor using a feedback parallel circuit, and more particularly, in the design of a monolithic microwave intergrated circuit (MMIC) circuit, it is possible to realize a high quality factor (Q-factor) in a high frequency range. The present invention relates to an active inductor capable of varying frequency and inductance that exhibits high Q-factor.

주지된 바와 같이, MMIC는 한 칩에 능동 소자(예컨대, FET와 다이오드 등)와 수동 소자(예컨대, 커패시턴스와 코일 및 저항 등)를 집적시킨 초고주파용 집적회로로서, 이것은 초고주파대의 통신 및 계측 시스템의 눈부신 발달에 따라 이러한 시스템을 가능케하는 기본 소자로 일반화되어 가고 있다. 이러한 MMIC는 MIC(Microwave Intergrated Circuit)에 비해 크기가 작아지며, 외부 충격에 강하고, 또한 쉽게 확장시킬 수 있으며 가격면에서도 유리하다.As is well known, MMICs are microwave integrated circuits in which active devices (such as FETs and diodes) and passive devices (such as capacitance, coils, and resistors) are integrated on one chip, which is used in communications and measurement systems of high frequency bands. With the remarkable development, it is becoming more common as the basic device that enables such a system. These MMICs are smaller in size compared to microwave integrated circuits (MICs), are resistant to external shocks, can be easily expanded, and are advantageous in terms of price.

한편, 도 1은 종래 사각 인덕터 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 종래 능동 인덕터를 도시한 도면이며, 도 3a 및 도 3b는 종래 조정 가능 궤환 저항(a,b,c) 구조의 능동 인덕터를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a conventional rectangular inductor structure, FIG. 2 is a diagram illustrating a conventional active inductor, and FIGS. 3A and 3B illustrate an active inductor having a conventional adjustable feedback resistor (a, b, c) structure. Figure is shown.

즉, 도 1의 인덕터는, MMIC에서 정합(matching) 회로의 일부로 사용된 인덕터로서, 럼프(lump)형태로 분류되는 나선형 인덕터(spiral inductor)이다. 이러한 나선형 인덕터의 인덕턴스는 라인 섹션의 자기 인덕턴스와 평행한 라인 섹션간의 상호 인덕턴스의 합으로 구할 수 있으며, 인덕턴스(L)는 나선의 회전수의 제곱 및 면적(S)에 비례하며, 비교적 간단한 평면구조와 넓은 동작영역, 그리고 낮은 삽입 손실, 제어 전압 변화에 따른 주파수 응답의 변화를 얻을 수 있으며, DC 전력의 소모가 없다는 장점이 있는 반면에, 긴 선로의 길이로 인해 직렬 저항 값이 추가되고, 이로 인해 상대적으로 낮은 Q-factor를 갖게 됨과 동시에 넓은 면적을 요구하게 되는 단점을 가지고 있다. That is, the inductor of FIG. 1 is an inductor used as part of a matching circuit in the MMIC, and is a spiral inductor classified in a lump form. The inductance of the spiral inductor can be obtained by the sum of mutual inductances between the line sections parallel to the magnetic inductance of the line section, and the inductance (L) is proportional to the square of the number of revolutions of the spiral and the area (S). And wide operating range, low insertion loss, change in frequency response due to control voltage change, and no DC power consumption, while long line length adds series resistance value. As a result, it has a relatively low Q-factor and requires a large area.

다음으로, 도 2의 능동 인덕터는, MOSFET(M1, M2), 및 출력전압(VDD)에 비례하는 전류를 발생시키는 전압제어 정전류원(201)과, MOSFET(M2)의 소오스(S) 단에 연결되어 접지(GND)로 인가되도록 하는 전압제어 정전류원(203)을 포함한다.Next, the active inductor of FIG. 2 includes a voltage controlled constant current source 201 for generating a current proportional to the MOSFETs M1 and M2 and the output voltage VDD, and a source S terminal of the MOSFET M2. And a voltage controlled constant current source 203 connected to be applied to ground GND.

즉, 전류(I1)는 전압제어 정전류원(201)으로부터 공급되어 MOSFET(M2)의 게이트(G) 전압을 결정하고, 입력 임피던스(Zin)인 전압(V1)에 의해 게이트(G) 전압이 결정된 MOSFET(M1)의 드레인(D) 단에 인가되며, 전류(I2)는 MOSFET(M2)의 소오스(S) 단으로부터 공급된 전압제어 정전류원(203)으로 접지(GND)를 통해 인가되도록 하는 구조로써, 구조가 단순하여 적은 면적으로 구현 가능하며 전력 소비가 적지만 높은 Q-factor 구현이 어렵다. That is, the current I 1 is supplied from the voltage controlled constant current source 201 to determine the gate G voltage of the MOSFET M2, and the gate G is applied by the voltage V 1 which is the input impedance Z in . A voltage is applied to the determined drain D stage of the MOSFET M1, and the current I 2 is supplied through the ground GND to the voltage controlled constant current source 203 supplied from the source S stage of the MOSFET M2. As a structure to be applied, the structure is simple and can be implemented in a small area and power consumption is low, but high Q-factor is difficult to implement.

다음에, 도 3a의 능동 인덕터는, MOSFET(M1, M2)와 저항(a, b, c), 및 출력전압(VDD)에 비례하는 전류를 발생시키는 전압제어 정전류원(301)과, MOSFET(M2)의 소오스(S) 단에 연결되어 접지(GND)로 인가되도록 하는 전압제어 정전류원(303)을 포함한다. 즉, 전류(I1)는 전압제어 정전류원(301)으로부터 저항(a)을 통해 공급되어 MOSFET(M2)의 게이트(G) 전압을 결정하고, 입력 임피던스(Zin)인 전압(V1)에 의해 저항(c)을 통해 게이트(G) 전압이 결정된 MOSFET(M1)의 드레인(D) 단에 저항(b)을 통해 인가되며, 전류(I2)는 MOSFET(M2)의 소오스(S) 단으로부터 공급된 전압제어 정전류원(303)으로 접지(GND)를 통해 인가되도록 하는 구조이다.Next, the active inductor of FIG. 3A includes a voltage controlled constant current source 301 for generating current proportional to the MOSFETs M1 and M2, the resistors a, b and c, and the output voltage VDD, and the MOSFET ( And a voltage controlled constant current source 303 connected to the source S terminal of M2 so as to be applied to ground GND. That is, the current I 1 is supplied from the voltage controlled constant current source 301 through the resistor a to determine the gate G voltage of the MOSFET M2, and the voltage V 1 which is the input impedance Z in . Is applied through the resistor (b) to the drain (D) stage of the MOSFET (M1), the gate (G) voltage is determined through the resistor (c), the current (I 2 ) is the source (S) of the MOSFET (M2) It is a structure that is applied to the voltage controlled constant current source 303 supplied from the stage through the ground (GND).

그리고, 도 3b의 능동 인덕터는, MOSFET(M1, M2, M3)와, 병렬로 연결되어 있는 Vtune 및 저항(Rf), 그리고 출력전압(Vdd)에 비례하는 전류를 발생시키는 전압제어 정전류원(305)과, MOSFET(M2)의 소오스(S) 단에 연결되어 접지(GND)로 인가되도록 하는 전압제어 정전류원(307)을 포함한다. 즉, 전류(I1)는 전압제어 정전류원(305)으로부터 병렬로 연결되어 있는 Vtune 및 저항(Rf)을 통해 공급되어 MOSFET(M2, M3)의 게이트(G) 전압(Vb)을 결정하고, 입력 임피던스(Zin)인 전압(V1)에 의해 게이트(G) 전압이 결정된 MOSFET(M1)의 드레인(D) 단에 MOSFET(M3)를 통해 인가되며, 전류(I2)는 MOSFET(M2)의 소오스(S) 단으로부터 공급된 전압제어 정전류원(307)으로 접지(GND)를 통해 인가되도록 하는 구조로써, 도 3a 및 도 3b는 높은 Q-factor 구현이 가능하지만 많은 소자의 사용으로 전력 소모가 많으며 인덕턴스 조절을 위해 많은 조절단자를 필요하며, 특히 동작 주파수가 낮은 범위에 국한되는 단점이 있다. The active inductor of FIG. 3B is a voltage controlled constant current source for generating current proportional to MOSFETs M1, M2, and M3, V tune and resistor Rf connected in parallel, and an output voltage Vdd. 305 and a voltage controlled constant current source 307 connected to the source S terminal of the MOSFET M2 and applied to ground GND. That is, the current I 1 is supplied through the V tune and the resistor Rf connected in parallel from the voltage controlled constant current source 305 to determine the gate G voltage V b of the MOSFETs M2 and M3. In addition, the gate (G) voltage is applied through the MOSFET (M3) to the drain (D) terminal of the MOSFET (M1) determined by the voltage (V 1 ) of the input impedance (Z in ), the current (I 2 ) 3A and 3B can implement a high Q-factor, but use a large number of devices as the structure to be applied through the ground (GND) to the voltage-controlled constant current source 307 supplied from the source (S) terminal of the (M2). This consumes a lot of power and requires a large number of control terminals for inductance adjustment. In particular, the operating frequency is limited to a low range.

더욱이 공정 기술 발달로 인해 회로 크기는 감소하고 동작 주파수는 높아진 반면 실리콘 기판의 절연성이 감소하여 높은 Q-factor의 인덕터 구현이 더욱 어려워졌다는 문제점을 갖는다.Moreover, the development of process technology has led to the problem that the circuit size is reduced and the operating frequency is increased, while the insulation of the silicon substrate is reduced, making the implementation of high Q-factor inductors more difficult.

이에, 본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 MMIC 회로 설계에 있어서, 고주파 범위의 높은Q-factor 구현을 가능하게 하며, 높은 Q-factor를 나타내는 주파수 및 인덕턴스를 가변할 수 있는 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터를 제공함에 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, the object of the present invention is to enable the implementation of a high Q-factor of the high frequency range in the MMIC circuit design, and to vary the frequency and inductance indicating a high Q-factor An active inductor using a feedback parallel circuit can be provided.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일관점에서 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터는 게이트(G), 출력단자인 드레인(D), 및 소오스(S)로 이루어진 MOSFET(M1, M2)와, 출력전압(VDD)에 비례하는 전류를 발생시키는 제1 전압제어 정전류원과, MOSFET(M2)의 소오스 단에 연결된 가변 버렉터(varactor) 소자와, 가변 버렉터 소자와 접지(GND)간에 연결된 제2 전압제어 정전류원을 포함하는 것을 특징으로 한다. In an integrated point of the present invention for achieving the above object, an active inductor using a feedback parallel circuit includes a MOSFET (M1, M2) and an output including a gate (G), an output terminal (D), and a source (S). A first voltage controlled constant current source for generating a current proportional to the voltage VDD, a variable varactor element connected to the source terminal of the MOSFET M2, and a second connected between the variable varactor element and ground GND And a voltage controlled constant current source.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점에서 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터는 게이트(G), 출력단자인 드레인(D), 및 소오스(S)로 이루어진 MOSFET(M1, M2)와, 출력전압(VDD)에 비례하는 전류를 발생시키는 제1 전압제어 정전류원과, MOSFET(M2)의 소오스 단에 연결된 코일(L) 소자와, 코일(L) 소자와 접지(GND)간에 연결된 제2 전압제어 정전류원을 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, in another aspect of the present invention for achieving the above object, an active inductor using a feedback parallel circuit includes a MOSFET (M1, M2) consisting of a gate (G), an output terminal (D), and a source (S); And a first voltage controlled constant current source for generating a current proportional to the output voltage VDD, a coil L element connected to a source terminal of the MOSFET M2, and a coil connected between the coil L element and ground GND. And a voltage controlled constant current source.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 관점에서 궤환 병렬 회로를 이용한 능동 인덕터는 전압(V1)을 결정하기 위한 커패시턴스(Cgs1)와, 커패시턴스(Cgs1)와 병렬로 연결된 나선 인덕터(Spiral Inductor)와, 나선 인덕터에 병렬로 연결되어 전압(V3)을 결정하는 저항(R02)과, 저항(R02)과 병렬로 연결되어 전류(I2)를 결정하는 제1 전압제어 정전류원과, 제1 전압제어 정류원에 병렬로 연결되어 전류(I1)를 결정하는 제2 전압제어 정전류원과, 제2 전압제어 정류원에 병렬로 연결된 커패시턴스(Cgs2, Cgd1) 및 저항(R01)과, 저항(R01)에 병렬로 연결되어 전압(V2)을 결정하기 위한 커패시턴스(Cgd2)를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, in another aspect of the present invention for achieving the above object, an active inductor using a feedback parallel circuit has a capacitance C gs1 for determining the voltage V 1 and a spiral connected in parallel with the capacitance C gs1 . inductor (spiral inductor) and, connected in parallel with the spiral inductor is connected to a resistor (R 02) and the resistance (R 02) in parallel to determine the voltage (V 3) a first voltage-controlled for determining the current (I2) A constant current source, a second voltage controlled constant current source connected in parallel to the first voltage controlled rectifying source to determine current I1, a capacitance C gs2 , C gd1 and a resistance connected in parallel to the second voltage controlled rectifying source (R 01 ) and a capacitance (C gd2 ) connected in parallel to the resistor (R 01 ) to determine the voltage (V 2 ).

이하, 본 발명의 실시예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이다. Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention may exist, and a preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Those skilled in the art will appreciate the objects, features and advantages of the present invention through this embodiment.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an active inductor using a feedback parallel circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.

즉, 도 4의 능동 인덕터는, MOSFET(M1, M2) 및 출력전압(VDD)에 비례하는 전류를 발생시키는 전압제어 정전류원(401)과, MOSFET(M2)의 소오스(S) 단에 연결된 가변 버렉터(varactor) 소자(예컨대, 가변 컨덴서(C) 및 코일(L)), 이 병렬 소자와 접지(GND)간에 연결된 전압제어 정전류원(403)을 포함한다. That is, the active inductor of FIG. 4 includes a voltage controlled constant current source 401 for generating a current proportional to the MOSFETs M1 and M2 and the output voltage VDD, and a variable connected to the source S terminal of the MOSFET M2. A varactor element (e.g., variable capacitor C and coil L), and a voltage controlled constant current source 403 connected between the parallel element and ground GND.

전류(I1)는 전압제어 정전류원(401)으로부터 공급되어 MOSFET(M2)의 게이 트(G) 전압을 결정하고, 입력 임피던스(Zin)인 전압(V1)에 의해 게이트(G) 전압이 결정된 MOSFET(M1)의 드레인(D) 단에 인가되며, 전류(I2)는 MOSFET(M2)의 소오스(S) 단으로부터 가변 버렉터(varactor) 소자(예컨대, 가변 컨덴서(C) 및 코일(L))를 통해 공급된 전압제어 정전류원(403)으로 접지(GND)를 통해 인가되도록 하는 구조로 이루어져 있음에 따라 고주파수 범위에서 높은 Q-factor 구현이 가능하며 적은 능동소자를 사용하여 전력소비가 적고 조절단자가 적게 필요하며, 또한 가변 버렉터(varactor) 소자(예컨대, 가변 컨덴서(C) 및 코일(L))를 가변시켜 가장 높은 Q-factor를 나타내는 주파수 및 인덕턴스로 가변할 수 있다. The current I 1 is supplied from the voltage controlled constant current source 401 to determine the gate G voltage of the MOSFET M2 and the gate G voltage by the voltage V 1 which is the input impedance Z in . The determined current is applied to the drain D stage of the MOSFET M1, and the current I 2 is applied to the variable varactor element (e.g., the variable capacitor C and the coil from the source S stage of the MOSFET M2). (L)) is applied to the voltage control constant current source 403 supplied through the ground (GND) to implement a high Q-factor in the high frequency range and power consumption using fewer active elements Less and less control terminals are required, and the variable varactor elements (e.g., variable capacitor C and coil L) can be varied to vary the frequency and inductance exhibiting the highest Q-factor.

도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터의 특성 검증을 도시한 도면으로서, 도 5a와 같이 5㎓ 대역의 높은 주파수에서 1000 이상의 높은 Q-factor의 변화를 나타나며, 또한 도 5b와 같이 5㎓ 대역의 높은 주파수에서 인덕턴스 변화를 나타낸다. 5A and 5B are diagrams illustrating the characteristics verification of an active inductor using the feedback parallel circuit shown in FIG. 4, which shows a change in a high Q-factor of 1000 or more at a high frequency of 5 kHz as shown in FIG. 5A. As shown in FIG. 5B, the inductance change is shown at a high frequency of the 5 kHz band.

도 6은 도 4에 도시된 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터의 레이아웃을 도시한 도면으로서, 트랜지스터(Transistor) 상에 도 4의 인덕터를 적층함으로써 적은 면적으로 구현이 가능함을 나타낸다. FIG. 6 is a diagram illustrating a layout of an active inductor using the feedback parallel circuit shown in FIG. 4, which shows that the inductor of FIG. 4 is stacked on a transistor, thereby realizing a small area.

한편, 도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터를 도시한 도면이다. On the other hand, Figure 7 is a diagram showing an active inductor using a feedback parallel circuit according to another embodiment of the present invention.

즉, 도 7의 능동 인덕터는, MOSFET(M1, M2) 및 출력전압(VDD)에 비례하는 전류를 발생시키는 전압제어 정전류원(701)과, MOSFET(M2)의 소오스(S) 단에 연결 된 코일(L), 이 코일(L)과 접지(GND)간에 연결된 전압제어 정전류원(703)을 포함한다.  That is, the active inductor of FIG. 7 is connected to a voltage controlled constant current source 701 for generating a current proportional to the MOSFETs M1 and M2 and the output voltage VDD, and a source S terminal of the MOSFET M2. A coil L, a voltage controlled constant current source 703 connected between the coil L and ground GND.

전류(I1)는 전압제어 정전류원(701)으로부터 공급되어 MOSFET(M2)의 게이트(G) 전압을 결정하고, 입력 임피던스(Zin)인 전압(V1)에 의해 게이트(G) 전압이 결정된 MOSFET(M1)의 드레인(D) 단에 인가되며, 전류(I2)는 MOSFET(M2)의 소오스(S) 단으로부터 코일(L)을 통해 공급된 전압제어 정전류원(703)으로 접지(GND)를 통해 인가되도록 하는 구조로 이루어져 있음에 따라 고주파수 범위에서 높은 Q-factor 구현이 가능하며 적은 소자(예컨대, 코일(L))를 사용하여 전력소비가 적고 인덕턴스 조절을 위한 조절단자가 적게 필요한 것이다. The current I 1 is supplied from the voltage controlled constant current source 701 to determine the gate G voltage of the MOSFET M2, and the gate G voltage is increased by the voltage V 1 which is the input impedance Z in . The current I 2 is applied to the determined drain D stage of the MOSFET M1, and the current I 2 is grounded from the source S stage of the MOSFET M2 to the voltage controlled constant current source 703 supplied through the coil L. GND) enables high Q-factor in high frequency range, low power consumption and low control terminals for inductance control. will be.

한편, 도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터를 도시한 도면이다. 8 is a diagram illustrating an active inductor using a feedback parallel circuit according to another preferred embodiment of the present invention.

즉, 도 8의 능동 인덕터는, 전압(V1)을 결정하기 위한 커패시턴스(Cgs1)와, 커패시턴스(Cgs1)와 병렬로 연결된 나선 인덕터(Spiral Inductor)(예컨대, 저항(RL) 및 코일(L)로 이루어짐)와, 이 나선 인덕터에 병렬로 연결되어 전압(V3)을 결정하는 저항(R02)과, 이 저항(R02)과 병렬로 연결되어 전류(I2)(I2=gm2(V2-V3), gm2는 정전류원(801)의 상호 컨덕턴스))를 결정하는 전압제어 정전류원(801)과, 이 전압제어 정류원(801)에 병렬로 연결되어 전류(I1)(I1=gm1*V1), gm1는 정전류원(803)의 상호 컨덕턴스))를 결정하는 전압제어 정전류원(803)과, 이 전압제어 정류원(803)에 병 렬로 연결된 커패시턴스(Cgs2, Cgd1) 및 저항(R01)과, 저항(R01)에 병렬로 연결되어 전압(V2)을 결정하기 위한 커패시턴스(Cgd2)를 포함함으로써, 작은 크기의 저항(RL) 및 코일(L)로 이루어진 궤환형 나선 인덕터의 추가로 Q-factor를 증가시킬 수 있다. That is, the active inductor of FIG. 8 includes a capacitance C gs1 for determining the voltage V 1 , a spiral inductor (eg, a resistor R L ) and a coil connected in parallel with the capacitance C gs1 . (L)), a resistor (R 02 ) connected in parallel with the spiral inductor to determine the voltage (V 3 ), and a current (I2) (I2 = gm2) connected in parallel with the resistor (R 02 ). (V2-V3), gm2 is a voltage-controlled constant current source 801 which determines the mutual conductance of the constant current source 801), and is connected in parallel with the voltage-controlled rectifier source 801 so that the current I1 (I1 = gm1 * V1), gm1 is a voltage controlled constant current source 803 for determining the mutual conductance of the constant current source 803), and capacitances (C gs2 , C gd1 ) connected in parallel with the voltage controlled rectification source 803; It comprises a resistor R 01 and a capacitance C gd2 connected in parallel to the resistor R 01 to determine the voltage V 2 , thereby consisting of a small size resistor R L and a coil L. Feedback Helix Inn With the addition of the emitter can increase the Q-factor.

도 9a 및 도 9b는 도 7 및 도 8에 도시된 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터의 특성 검증을 도시한 도면으로서, 도 9a와 같이 5㎓ 대역의 높은 주파수에서 10000 이상의 높은 Q-factor의 변화를 나타나며, 또한 도 9b와 같이 5㎓ 대역의 높은 주파수에서 인덕턴스 변화를 나타낸다. 9A and 9B illustrate the characteristics verification of an active inductor using the feedback parallel circuit shown in FIGS. 7 and 8. As shown in FIG. 9A, a high Q-factor of 10000 or more is changed at a high frequency of 5 kHz. And also shows inductance variation at high frequencies in the 5 kHz band as shown in FIG. 9B.

따라서, 본 발명에 따르면, MMIC 회로 설계에 있어서, 고주파 범위의 높은 Q-factor 구현을 가능하게 하며, 높은 Q-factor를 나타내는 주파수 및 인덕턴스를 가변하는 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터를 제공함으로써, 낮은 SRF로 고주파수에서 인덕턴스를 나타내지 못하는 수동소자와 다른 특성을 나타내어 활용 가능성이 매우 높다. 그리고, 구성 부품 수를 줄여 전력 소모가 적으며, 인덕턴스 조절을 위한 조절단자가 적으며, 인덕터 구현을 위해 필요한 면적이 매우 작다.Therefore, according to the present invention, in the MMIC circuit design, it is possible to implement a high Q-factor in the high frequency range, and by providing an active inductor using a feedback parallel circuit that varies the frequency and inductance showing a high Q-factor, SRF is very likely to be used because it exhibits different characteristics from passive elements that do not exhibit inductance at high frequencies. In addition, the power consumption is reduced by reducing the number of components, the control terminal for inductance adjustment is small, and the area required for inductor implementation is very small.

또한, 본 발명의 사상 및 특허청구범위 내에서 권리로서 개시하고 있으므로, 본원 발명은 일반적인 원리들을 이용한 임의의 변형, 이용 및/또는 개작을 포함할 수도 있으며, 본 명세서의 설명으로부터 벗어나는 사항으로서 본 발명이 속하는 업계에서 공지 또는 관습적 실시의 범위에 해당하고 또한 첨부된 특허청구범위의 제한 범위 내에 포함되는 모든 사항을 포함한다. In addition, since the present invention is disclosed as a right within the spirit and claims of the present invention, the present invention may include any modification, use and / or adaptation using general principles, and the present invention as a matter deviating from the description of the present specification. It includes everything that falls within the scope of known or customary practice in the art to which it belongs and falls within the scope of the appended claims.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 MMIC 회로 설계에 있어서, 고주파 범위의 높은 Q-factor 구현을 가능하게 하며, 높은 Q-factor를 나타내는 주파수 및 인덕턴스를 가변하는 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터를 제공함으로써, 낮은 SRF로 고주파수에서 인덕턴스를 나타내지 못하는 수동소자와 다른 특성을 나타내어 활용 가능성이 매우 높다. As described above, in the MMIC circuit design, the present invention enables the implementation of a high Q-factor in the high frequency range, and provides an active inductor using a feedback parallel circuit that varies the frequency and inductance showing a high Q-factor. In addition, it is very likely to be used because it has different characteristics from passive elements that do not exhibit inductance at high frequencies with low SRF.

또한, 구성 부품 수를 줄여 전력 소모가 적으며, 인덕턴스 조절을 위한 조절단자가 적으며, 인덕터 구현을 위해 필요한 면적이 매우 작다. 그리고, 주파수 응답이 뛰어나고 소형화가 가능하여 반도체 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, the power consumption is reduced by reducing the number of components, the control terminal for inductance adjustment is small, and the area required for inductor implementation is very small. In addition, the frequency response is excellent and can be miniaturized, thereby improving the yield and reliability of the semiconductor device.

Claims (7)

능동 인덕터로서,As an active inductor, 게이트(G), 출력단자인 드레인(D), 및 소오스(S)로 이루어진 MOSFET(M1, M2)와,MOSFETs M1 and M2 comprising a gate G, an output terminal D, and a source S, 출력전압(VDD)에 비례하는 전류를 발생시키는 제1 전압제어 정전류원과,A first voltage controlled constant current source for generating a current proportional to the output voltage VDD; 상기 MOSFET(M2)의 소오스 단에 연결된 가변 버렉터(varactor) 소자와,A variable varactor element connected to a source terminal of the MOSFET M2, 상기 가변 버렉터 소자와 접지(GND)간에 연결된 제2 전압제어 정전류원Second voltage controlled constant current source connected between the variable varactor element and ground (GND) 을 포함하는 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터.Active inductor using a feedback parallel circuit comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가변 버렉터(varactor) 소자는, 가변 컨덴서(C) 및 코일(L)이 병렬로 이루어진 것을 특징으로 하는 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터.The variable varactor element is an active inductor using a feedback parallel circuit, characterized in that the variable capacitor (C) and the coil (L) is made in parallel. 능동 인덕터로서,As an active inductor, 게이트(G), 출력단자인 드레인(D), 및 소오스(S)로 이루어진 MOSFET(M1, M2)와,MOSFETs M1 and M2 comprising a gate G, an output terminal D, and a source S, 출력전압(VDD)에 비례하는 전류를 발생시키는 제1 전압제어 정전류원과,A first voltage controlled constant current source for generating a current proportional to the output voltage VDD; 상기 MOSFET(M2)의 소오스 단에 연결된 코일(L) 소자와,A coil (L) element connected to a source end of the MOSFET (M2), 상기 코일(L) 소자와 접지(GND)간에 연결된 제2 전압제어 정전류원Second voltage controlled constant current source connected between the coil (L) element and ground (GND) 을 포함하는 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터.Active inductor using a feedback parallel circuit comprising a. 능동 인덕터로서,As an active inductor, 전압(V1)을 결정하기 위한 커패시턴스(Cgs1)와,A capacitance C gs1 for determining the voltage V 1 , 상기 커패시턴스(Cgs1)와 병렬로 연결된 나선 인덕터(Spiral Inductor)와, A spiral inductor connected in parallel with the capacitance C gs1 , 상기 나선 인덕터에 병렬로 연결되어 전압(V3)을 결정하는 저항(R02)과,A resistor R 02 connected in parallel with the spiral inductor to determine a voltage V 3 ; 상기 저항(R02)과 병렬로 연결되어 전류(I2)를 결정하는 제1 전압제어 정전류원과,A first voltage controlled constant current source connected in parallel with the resistor R 02 to determine a current I 2; 상기 제1 전압제어 정류원에 병렬로 연결되어 전류(I1)를 결정하는 제2 전압제어 정전류원과,A second voltage controlled constant current source connected in parallel to the first voltage controlled rectifying source to determine a current I1; 상기 제2 전압제어 정류원에 병렬로 연결된 커패시턴스(Cgs2, Cgd1) 및 저항(R01)과,A capacitance C gs2 , C gd1 and a resistor R 01 connected in parallel to the second voltage controlled rectifier; 상기 저항(R01)에 병렬로 연결되어 전압(V2)을 결정하기 위한 커패시턴스(Cgd2)A capacitance C gd2 connected in parallel with the resistor R 01 to determine a voltage V 2 . 를 포함하는 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터.Active inductor using a feedback parallel circuit comprising a. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 나선 인덕터(Spiral Inductor)는, 저항(RL) 및 코일(L)로 이루어진 것을 특징으로 하는 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터.The spiral inductor is an active inductor using a feedback parallel circuit, characterized in that consisting of a resistor (R L ) and a coil (L). 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 전류(I2)는, gm2(V2-V3),(여기서, gm2는 제1 전압제어 정전류원의 상호 컨덕턴스이다.)The current I2 is gm2 (V2-V3), where gm2 is the mutual conductance of the first voltage controlled constant current source. 인 것을 특징으로 하는 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터.Active inductor using a feedback parallel circuit, characterized in that. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 전류(I1)는, gm1*V1,(여기서, gm1는 제2 전압제어 정전류원의 상호 컨덕턴스이다.)The current I1 is gm1 * V1, where gm1 is the mutual conductance of the second voltage controlled constant current source. 인 것을 특징으로 하는 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터.Active inductor using a feedback parallel circuit, characterized in that.
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