KR100836147B1 - Voltage controlled oscillator decreasing phase noise with stability to process variation - Google Patents

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Abstract

A voltage controlled oscillator for reducing phase noise with stability to a surrounding environment is provided to reduce the phase noise by forming a source resistance in an AC block unit and maintaining a source voltage of a transistor of a negative resistance unit. An LC tank unit(210) receives a supply voltage and oscillates a first and second oscillation terminals for generating frequency control signals according to a control voltage. A negative resistance unit(220) includes first and second transistors. Each of the first and second transistors maintains each oscillating state of the first and second oscillation terminals by using negative resistances. A DC block unit(230) couples the first control terminal with the second oscillation terminal and couples the second control terminal with the first oscillation terminal. An AC block unit(240) includes a source resistance formed between junction terminals of the first and second transistors and the ground. A bias unit(250) is controlled by the junction terminal in order to maintain a voltage of the junction terminal of the first and second transistors stably and to supply first and second feedback voltages to the first and second control terminals.

Description

위상 노이즈를 감소시키며, 주변환경에 안정적인 전압제어발진기{VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATOR DECREASING PHASE NOISE WITH STABILITY TO PROCESS VARIATION}VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATOR DECREASING PHASE NOISE WITH STABILITY TO PROCESS VARIATION

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.In order to more fully understand the drawings used in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.

도 1은 종래의 전압제어발진기를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a conventional voltage controlled oscillator.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전압제어발진기를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a voltage controlled oscillator according to an embodiment of the present invention.

도 3은 제어전압(Vc)의 변화에 따른 위상 노이즈의 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing a result of simulating the change of phase noise according to the change of the control voltage Vc.

도 4는 1.5V의 제어전압(Vc)에서 옵셋 주파수(offset frequency)에 대한 위상 노이즈의 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a result of simulating a change in phase noise with respect to an offset frequency at a control voltage Vc of 1.5V.

도 5는 본 발명의 비교예를 나타내는 도면이다.5 is a view showing a comparative example of the present invention.

본 발명은 전압제어발진기에 관한 것으로서, 특히 위상 노이즈(phase noise)를 감소시키는 전압제어발진기에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage controlled oscillator, and more particularly, to a voltage controlled oscillator for reducing phase noise.

일반적으로, 전압제어발진기(VCO: Voltage Controlled Oscillator)는 제어전압을 변화시켜 원하는 주파수의 신호를 발생시키는 전자회로로서, 아날로그 음향 합성장치, 이동통신 단말기 등에서 널리 사용된다.In general, a voltage controlled oscillator (VCO) is an electronic circuit that generates a signal having a desired frequency by changing a control voltage, and is widely used in analog sound synthesizers and mobile communication terminals.

도 1은 종래의 전압제어발진기를 나타내는 회로도이다. 도 1의 전압제어발진기에는, 인덕터들(L1, L2)과 가변 캐패시터들(Cv1, Cv2)을 포함하여 구성되는 LC 탱크부(110)가 포함된다. LC 탱크부(110)에서 생성되는 제1 및 제2 발진 신호들(VOS1, VOS2)을 원하는 주파수로 발진시키기 위하여, 제어전압(Vc)에 의해서 가변 캐패시터들(Cv1, Cv2)의 캐패시턴스가 변화된다. 그리고, 네가티브 저항부(120)는 상기 발진신호들(VOS1, VOS2)의 발진을 계속 유지시키는 역활을 수행한다. 1 is a circuit diagram showing a conventional voltage controlled oscillator. The voltage controlled oscillator of FIG. 1 includes an LC tank unit 110 including inductors L1 and L2 and variable capacitors Cv1 and Cv2. In order to oscillate the first and second oscillation signals VOS1 and VOS2 generated in the LC tank unit 110 at a desired frequency, the capacitances of the variable capacitors Cv1 and Cv2 are changed by the control voltage Vc. . In addition, the negative resistor unit 120 performs a role of continuously maintaining oscillation of the oscillation signals VOS1 and VOS2.

도 1에 도시된 전압제어발진기는 차동형(differential type)으로서, 상기 제1 및 제2 발진신호들(VOS1, VOS2)은 180°의 위상 차이를 가진다. 네가티브 저항부(120)에는, 전류 소스부(140)가 연결된다. 그리고, 바이어스부(150)는 상기 전류 소스부(140)의 NMOS 트랜지스터(141)에 바이어스 전압을 공급한다.The voltage controlled oscillator shown in FIG. 1 is a differential type, and the first and second oscillation signals VOS1 and VOS2 have a phase difference of 180 °. The current source unit 140 is connected to the negative resistance unit 120. The bias unit 150 supplies a bias voltage to the NMOS transistor 141 of the current source unit 140.

그런데, 도 1의 전압제어발진기에서는, 전류 소스부(140)는 NMOS 트랜지스터(141)로 구성되므로, 1/f 노이즈가 발생된다. 이와 같이, 상기 NMOS 트랜지스터(141)에서 발생되는 1/f 노이즈는 전압제어발진기의 출력신호인 상기 제1 및 제2 발진신호들(VOS1, VOS2)에 반영된다.However, in the voltage controlled oscillator of FIG. 1, since the current source unit 140 is constituted by the NMOS transistor 141, 1 / f noise is generated. As such, the 1 / f noise generated by the NMOS transistor 141 is reflected in the first and second oscillation signals VOS1 and VOS2 which are output signals of the voltage controlled oscillator.

따라서, 종래의 전압제어발진기에서는, 상기 1/f 노이즈에 의하여 위상 노이 즈가 크게 되는 문제점이 발생된다. Therefore, in the conventional voltage controlled oscillator, there is a problem that the phase noise is increased by the 1 / f noise.

참고로, 도 1의 참조부호 Cf1, Cf2는 고정 캐패시터이다.For reference, reference numerals Cf1 and Cf2 in FIG. 1 are fixed capacitors.

따라서, 본 발명의 목적은 위상 노이즈를 감소시킬 수 있는 전압제어발진기를 제공하는 데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a voltage controlled oscillator capable of reducing phase noise.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 전압제어 발진기에 관한 것이다. 본 발명의 전압제어 발진기는 전원전압이 공급되며, 제어전압에 의하여 주파수가 제어되는 신호들을 각각 발생하는 제1 발진단자와 제2 발진단자를 발진시키는 LC 탱크부; 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하는 네가티브 저항부로서, 상기 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터 각각은 상기 LC 탱크부에서 바라볼 때, 네가티브 저항으로 상기 제1 발진단자 및 상기 제2 발진단자의 발진을 유지시키는 네가티브 저항부; 상기 제1 트랜지스터의 도통을 제어하는 제1 제어단자와 상기 제2 발진단자를 커플링시키고, 상기 제2 트랜지스터의 도통을 제어하는 제2 제어단자와 상기 제1 발진단자를 커플링시키는 DC 블락부; 상기 제1 및 제2 트랜지스터들의 일접합단자들과 접지전압 사이에 형성되는 소스저항를 포함하는 AC 블락부; 및 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 일접합단자의 전압을 안정적으로 유지하기 위하여, 상기 제1 및 제2 트랜지스터들의 일접합단자에 의하여 제어되며, 상기 제1 및 제2 제어단자에 각각 제1 및 제2 피드백 전압을 제공하는 바이어스부를 구비한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a voltage controlled oscillator. The voltage controlled oscillator of the present invention is supplied with a power supply voltage, the LC tank unit for generating a first oscillation terminal and a second oscillation terminal for generating a signal whose frequency is controlled by the control voltage; A negative resistance portion including a first transistor and a second transistor, wherein each of the first transistor and the second transistor is a negative resistance when viewed from the LC tank portion, the oscillation of the first oscillation terminal and the second oscillation terminal with a negative resistance Negative resistance to maintain the; A DC block unit coupling a first control terminal for controlling the conduction of the first transistor and the second oscillation terminal, and a second control terminal for controlling the conduction of the second transistor and the first oscillating terminal; ; An AC block unit including a source resistor formed between the junction terminals of the first and second transistors and a ground voltage; And controlled by one junction terminals of the first and second transistors to stably maintain voltages of one junction terminals of the first and second transistors. And a bias unit providing a second feedback voltage.

본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings. In understanding the drawings, it should be noted that like parts are intended to be represented by the same reference numerals as much as possible. Incidentally, detailed descriptions of well-known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전압제어발진기를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 상기 전압제어발진기는 LC 탱크부(210), 네가티브 저항부(220), DC 블락부(230), AC 블락부(240), 제1 바이어스부(250) 및 제2 바이어스부(260)를 구비한다.2 is a diagram illustrating a voltage controlled oscillator according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the voltage controlled oscillator includes an LC tank unit 210, a negative resistor unit 220, a DC block unit 230, an AC block unit 240, a first bias unit 250, and a second bias unit. The unit 260 is provided.

상기 LC 탱크부(210)에는, 전원전압(VDD)이 공급되며, 제1 및 제2 발진신호(VOS1, VOS2)를 각각 발생하는 제1 및 제2 발진단자(NOS1, NOS2)가 포함된다. 또한, 상기 LC 탱크부(210)는 제1 인덕터(221), 제2 인덕터(212), 제1 발진 캐패시터(213) 및 제2 발진 캐패시터(214)를 구비한다.The LC tank unit 210 is supplied with a power supply voltage VDD, and includes first and second oscillation terminals NOS1 and NOS2 for generating first and second oscillation signals VOS1 and VOS2, respectively. In addition, the LC tank unit 210 includes a first inductor 221, a second inductor 212, a first oscillation capacitor 213, and a second oscillation capacitor 214.

상기 제1 인덕터(221)는 상기 제1 발진단자(NOS1)와 상기 전원전압(VDD) 사이에 형성되며, 상기 제2 인덕터(222)는 상기 제2 발진단자(NOS2)와 상기 전원전 압(VDD) 사이에 형성된다.The first inductor 221 is formed between the first oscillation terminal NOS1 and the power supply voltage VDD, and the second inductor 222 is formed of the second oscillation terminal NOS2 and the power supply voltage. VDD).

그리고, 상기 제1 발진 캐패시터(213)는 상기 제1 발진단자(NOS1)와 상기 제어전압(Vc) 사이에 형성되며, 상기 제2 발진 캐패시터(214)는 상기 제2 발진단자(NOS2)와 상기 제어전압(Vc) 사이에 형성된다.The first oscillation capacitor 213 is formed between the first oscillation terminal NOS1 and the control voltage Vc, and the second oscillation capacitor 214 is formed of the second oscillation terminal NOS2 and the first oscillation capacitor 213. It is formed between the control voltage Vc.

바람직하기로는, 상기 제1 발진 캐패시터(213) 및 제2 발진 캐패시터(214)는 상기 제어전압(Vc)에 의하여 캐패시턴스가 제어되는 가변 캐패시터이다.Preferably, the first oscillation capacitor 213 and the second oscillation capacitor 214 are variable capacitors whose capacitance is controlled by the control voltage Vc.

상기 제1 인덕터(221), 제2 인덕터(212), 제1 발진 캐패시터(213) 및 제2 발진 캐패시터(214)에 의하여, 상기 LC 탱크부(210)로부터 발생되는 상기 제1 및 제2 발진신호(VOS1, VOS2)는 서로 180°의 위상차이를 발진하게 되며, 또한, 제어전압(VC)에 의하여 주파수가 제어된다.The first and second oscillations generated from the LC tank unit 210 by the first inductor 221, the second inductor 212, the first oscillation capacitor 213, and the second oscillation capacitor 214. The signals VOS1 and VOS2 oscillate 180 ° out of phase with each other, and the frequency is controlled by the control voltage VC.

상기 네가티브 저항부(220)는 제1 트랜지스터(221) 및 제2 트랜지스터(222)를 포함한다. 이때, 상기 제1 트랜지스터(221) 및 제2 트랜지스터(222) 각각은 상기 LC 탱크부(210)에서 바라볼 때, 네가티브 저항을 가짐으로써, 상기 제1 발진단자(NOS1) 및 제2 발진단자(NOS2)의 발진을 유지시킨다.The negative resistor unit 220 includes a first transistor 221 and a second transistor 222. In this case, each of the first transistor 221 and the second transistor 222 has a negative resistance when viewed from the LC tank unit 210, so that the first oscillation terminal NOS1 and the second oscillation terminal ( NOS2) is maintained.

바람직하기로는, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(221, 222)는 NMOS 트랜지스터이다.Preferably, the first and second transistors 221 and 222 are NMOS transistors.

상기 DC 블락부(230)는 제1 제어단자(NCON1)와 제2 발진단자(NOS2)를 커플링시키며, 또한, 상기 제2 제어단자(NCON2)와 제1 발진단자(NOS1)를 커플링시킨다. The DC block unit 230 couples the first control terminal NCON1 and the second oscillation terminal NOS2, and also couples the second control terminal NCON2 and the first oscillation terminal NOS1. .

바람직하기로는, 상기 DC 블락부(230)는 제1 DC 블락 캐패시터(231) 및 제2 DC 블락 캐패시터(232)를 구비한다. 상기 제1 DC 블락 캐패시터(231)는 상기 제2 제어단자(NCON2)와 상기 제1 발진단자(NOS1) 사이에 형성된다. 상기 제1 DC 블락 캐패시터(231)에 의하여, 상기 제2 제어단자(NCON2)와 상기 제1 발진단자(NOS1)는 전기적으로 단절된다. 하지만, 상기 제1 발진단자(NOS1)가 충분히 고주파로 발진하는 경우, 상기 제1 발진단자(NOS1)에 발생되는 제1 발진신호(VOS1)의 발진이 상기 제2 제어단자(NCON2)에 충분히 반영될 수 있다.Preferably, the DC block unit 230 includes a first DC block capacitor 231 and a second DC block capacitor 232. The first DC block capacitor 231 is formed between the second control terminal NCON2 and the first oscillation terminal NOS1. The second control terminal NCON2 and the first oscillation terminal NOS1 are electrically disconnected by the first DC block capacitor 231. However, when the first oscillation terminal NOS1 oscillates sufficiently at a high frequency, the oscillation of the first oscillation signal VOS1 generated at the first oscillation terminal NOS1 is sufficiently reflected in the second control terminal NCON2. Can be.

상기 제2 DC 블락 캐패시터(232)는 상기 제1 제어단자(NCON1)와 상기 제2 발진단자(NOS2) 사이에 형성된다. 상기 제2 DC 블락 캐패시터(232)에 의하여, 상기 제1 제어단자(NCON1)와 상기 제2 발진단자(NOS2)는 전기적으로 단절된다. 하지만, 상기 제2 발진단자(NOS2)가 충분히 고주파로 발진하는 경우, 상기 제2 발진단자(NOS2)에 발생되는 제2 발진신호(VOS2)의 발진이 상기 제1 제어단자(NCON1)에 충분히 반영될 수 있음은, 상기 제1 DC 블락 캐패시터(231)의 경우와 같다.The second DC block capacitor 232 is formed between the first control terminal NCON1 and the second oscillation terminal NOS2. The first control terminal NCON1 and the second oscillation terminal NOS2 are electrically disconnected by the second DC block capacitor 232. However, when the second oscillation terminal NOS2 oscillates sufficiently at a high frequency, the oscillation of the second oscillation signal VOS2 generated at the second oscillation terminal NOS2 is sufficiently reflected in the first control terminal NCON1. The same may be the case with the first DC block capacitor 231.

본 실시예에서, 상기 제1 제어단자(NCON1)는 상기 제1 트랜지스터(221)의 게이트 단자에 연결되며, 상기 제2 제어단자(NCON2)는 상기 제2 트랜지스터(222)의 게이트 단자에 연결된다. 따라서, 상기 제1 트랜지스터(221) 및 제2 트랜지스터(222) 각각은 상기 LC 탱크부(210)에서 바라볼 때, 네가티브 저항을 가지게 된다.In the present embodiment, the first control terminal NCON1 is connected to the gate terminal of the first transistor 221, and the second control terminal NCON2 is connected to the gate terminal of the second transistor 222. . Accordingly, each of the first transistor 221 and the second transistor 222 has a negative resistance when viewed from the LC tank unit 210.

상기 AC 블락부(240)는 소스저항(Rs)을 포함하여 구성된다. 상기 소스저항(Rs)는 상기 제1 및 제2 트랜지스터들(221, 221)의 일접합단자들(NJN) 즉, 소스 단자들과 접지전압(VSS) 사이에 형성된다.The AC block unit 240 includes a source resistor Rs. The source resistor Rs is formed between one junction terminal NJN of the first and second transistors 221 and 221, that is, the source terminal and the ground voltage VSS.

이와 같이, AC 블락부(240)가 소스저항로 구현됨으로써, 종래기술에서와 같 은, 1/f 노이즈에 따른 상기 발진신호들(VOS1, VOS2)의 위상 노이즈가 감소될 수 있다.As such, since the AC block unit 240 is implemented as a source resistor, phase noise of the oscillation signals VOS1 and VOS2 according to 1 / f noise, as in the related art, may be reduced.

본 발명의 전압제어발진기에서는, AC 블락부(240)가 우수한 전류원으로 작용하기 위해서는, 상기 제1 및 제2 트랜지스터들(221, 222)의 일접합단자들(NJN)을, 전원전압(VDD)의 전압레벨의 변화에 관계없이, 소정의 바이어스 전압(예를 들면, NMOS 트랜지스터의 문턱전압인 0.7V 정도)으로 유지시키는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 본 발명의 전압제어발진기는 상기 바이어스부(250)를 포함한다.In the voltage controlled oscillator of the present invention, in order for the AC block unit 240 to act as an excellent current source, the one-junction terminals NJN of the first and second transistors 221 and 222 are connected to a power supply voltage VDD. Irrespective of the change in the voltage level, it is preferable to maintain the predetermined bias voltage (for example, about 0.7 V, which is the threshold voltage of the NMOS transistor). To this end, the voltage controlled oscillator of the present invention includes the bias unit 250.

상기 바이어스부(250)는 상기 제1 및 제2 트랜지스터(221, 222)의 일접합단자(NJN)에 의하여 제어되며, 상기 제1 및 제2 제어단자(NCON1, NCON2)에 제1 및 제2 피드백 전압(VFB1, VFB2)을 제공한다.The bias unit 250 is controlled by one junction terminal NJN of the first and second transistors 221 and 222, and the first and second control terminals NCON1 and NCON2. The feedback voltages VFB1 and VFB2 are provided.

상기 바이어스부(250)는 구체적으로 전압공급원(251), 제3 트랜지스터(252), 제2 저항(R1) 및 제4 저항(R2)를 구비한다. 상기 제1 전압공급원(251)은 상기 제1 제어단자(NCON1)에 전기적으로 연결되는 공통접속단자(NCOM)와 상기 전원전압(VDD)에 형성되며, 즉, 상기 제3 트랜지스터(252)에 전류를 공급한다. 상기 제3 트랜지스터(252)는 상기 공통접속단자(NCOM)와 접지전압(VSS) 사이에 형성되며, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(221, 222)의 일접합단자(NJN)의 전압레벨에 의하여 도통이 제어된다. The bias unit 250 includes a voltage supply source 251, a third transistor 252, a second resistor R1, and a fourth resistor R2. The first voltage supply source 251 is formed at the common connection terminal NCOM and the power supply voltage VDD electrically connected to the first control terminal NCON1, that is, the current is applied to the third transistor 252. To supply. The third transistor 252 is formed between the common connection terminal NCOM and the ground voltage VSS, and is formed by the voltage level of one junction terminal NJN of the first and second transistors 221 and 222. Conduction is controlled.

바람직하기로는, 상기 제3 트랜지스터(252)는 NMOS 트랜지스터이다. 그리고, 상기 제3 트랜지스터(252)의 게이트 단자는 상기 제1 및 제2 트랜지스터(221, 222)의 일접합단자(NJN)에 연결된다.Preferably, the third transistor 252 is an NMOS transistor. The gate terminal of the third transistor 252 is connected to one junction terminal NJN of the first and second transistors 221 and 222.

상기 제1 저항(R1)은 각각 상기 공통접속단자(NCOM)와 상기 제1 제어단자(NCON1)에 형성된다. 상기 제2 저항(R2)은 각각 상기 공통접속단자(NCOM)와 상기 제2 제어단자(NCON2)에 형성된다. 상기 제1 및 제2 저항(R1, R2)에 의하여, 상기 제1 제어단자(NCON1) 및 상기 제2 제어단자(NCON2)의 단락(short)이 방지된다.The first resistor R1 is formed at the common connection terminal NCOM and the first control terminal NCON1, respectively. The second resistor R2 is formed at the common connection terminal NCOM and the second control terminal NCON2, respectively. Short circuits of the first control terminal NCON1 and the second control terminal NCON2 are prevented by the first and second resistors R1 and R2.

상기 바이어스부(250)의 제3 트랜지스터(252)에 의하여, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(221, 222)의 일접합단자(NJN)는 안정적인 전압레벨로 유지될 수 있다.By the third transistor 252 of the bias unit 250, the one junction terminal NJN of the first and second transistors 221 and 222 may be maintained at a stable voltage level.

예를 들어, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(221, 222)의 일접합단자(NJN)의 전압레벨이 순간적으로 상승하게 되면, 상기 제3 트랜지스터(252)의 컨덕턴스가 일시적으로 증가하게 된다. 그러면, 상기 공통접속단자(NCOM) 및 상기 제1 및 제2 제어단자(NCON1, NCON2)의 전압레벨이 하강하게 되고, 그 결과, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(221, 222)의 일접합단자(NJN)의 전압레벨이 하강하게 된다.For example, when the voltage level of one junction terminal NJN of the first and second transistors 221 and 222 rises momentarily, the conductance of the third transistor 252 temporarily increases. As a result, voltage levels of the common connection terminal NCOM and the first and second control terminals NCON1 and NCON2 are lowered. As a result, the one-connection terminals of the first and second transistors 221 and 222 are lowered. The voltage level of (NJN) drops.

반대로, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(221, 222)의 일접합단자(NJN)의 전압레벨이 순간적으로 하강하게 되면, 상기 제3 트랜지스터(252)의 컨덕턴스가 일시적으로 감소하게 된다. 그러면, 상기 공통접속단자(NCOM) 및 상기 제1 및 제2 제어단자(NCON1, NCON2)의 전압레벨이 상승하게 되고, 그 결과, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(221, 222)의 일접합단자(NJN)의 전압레벨이 상승하게 된다.On the contrary, when the voltage levels of the junction terminals NJN of the first and second transistors 221 and 222 fall momentarily, the conductance of the third transistor 252 is temporarily reduced. As a result, voltage levels of the common connection terminal NCOM and the first and second control terminals NCON1 and NCON2 are increased. As a result, the one-connection terminals of the first and second transistors 221 and 222 are increased. The voltage level of (NJN) rises.

따라서, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(221, 222)의 일접합단자(NJN)는 안정적인 전압레벨로 유지될 수 있다.Accordingly, the one junction terminal NJN of the first and second transistors 221 and 222 may be maintained at a stable voltage level.

참고로, 도 1의 참조부호 Cf1, Cf2는 고정 캐패시터이다.For reference, reference numerals Cf1 and Cf2 in FIG. 1 are fixed capacitors.

도 3 및 도 4는 본 발명 및 종래기술에 따른 전압제어발진기에서의 위상 노 이즈를 비교하기 위한 도면들이다.3 and 4 are diagrams for comparing the phase noise in the voltage controlled oscillator according to the present invention and the prior art.

도 3은 제어전압(Vc)의 변화에 따른 위상 노이즈의 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다. 그리고, 도 4는 1.5V의 제어전압(Vc)에서 옵셋 주파수(offset frequency)에 대한 위상 노이즈의 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing a result of simulating the change of phase noise according to the change of the control voltage Vc. 4 is a diagram illustrating a result of simulating a change of phase noise with respect to an offset frequency at a control voltage Vc of 1.5V.

도 3 및 도 4의 결과로부터, 도 2에 도시되는 본 발명의 전압제어발진기는, 도 1에 도시되는 종래의 전압제어발진기에 비하여, 위상 노이즈가 현저히 감소된다는 사실을 알 수 있다.From the results of Figs. 3 and 4, it can be seen that the voltage controlled oscillator of the present invention shown in Fig. 2 is significantly reduced in phase noise compared with the conventional voltage controlled oscillator shown in Fig. 1.

또한, 본 발명의 전압제어 발진기에서는, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(221, 222)를 게이팅하는 제1 및 제2 제어단자(NCON1, NCON2)가 모두 하나의 바이어스부(250)로부터 바이어스 전압을 공급받는다.In the voltage controlled oscillator of the present invention, both the first and second control terminals NCON1 and NCON2 gating the first and second transistors 221 and 222 may receive a bias voltage from one bias unit 250. To be supplied.

따라서, 본 발명의 전압제어 발진기에 의하면, 공정조건 등의 주변환경의 변화에 대하여 안정적으로 동작할 수 있다.Therefore, according to the voltage controlled oscillator of the present invention, it is possible to operate stably against changes in the surrounding environment such as process conditions.

한편, 종래의 전압제어발진기에서의 위상 노이즈를 감소시키기 위하여, 도 5의 비교예를 생각해 볼 수 있다. 도 5의 비교예는 LC 탱크부(310), 네가티브 저항부(320), DC 블락부(330) 및 AC 블락부(340)로 구성된다. 이때, 도 5의 LC 탱크부(310), 네가티브 저항부(320) 및 DC 블락부(330)는 도 2의 LC 탱크부(210), 네가티브 저항부(220) 및 DC 블락부(230)와 거의 동일한 구성 및 작용을 가진다. 그러므로, 본 명세서에서는, 설명의 편의상, 그에 대한 구체적인 기술은 생략된다.On the other hand, in order to reduce phase noise in the conventional voltage controlled oscillator, a comparative example of FIG. 5 can be considered. The comparative example of FIG. 5 includes an LC tank 310, a negative resistor 320, a DC block 330, and an AC block 340. In this case, the LC tank 310, the negative resistor 320, and the DC block 330 of FIG. 5 are connected to the LC tank 210, the negative resistor 220, and the DC block 230 of FIG. 2. It has almost the same configuration and action. Therefore, in this specification, for the convenience of description, detailed description thereof is omitted.

도 5의 비교예를 도 2의 실시예와 비교할 때, 바이어스부(250)가 포함되지 않는다는 점에서 차이점을 지닌다.When comparing the comparative example of FIG. 5 with the embodiment of FIG. 2, the bias unit 250 is not included.

한편, 전압제어 발진기에서는, 전원전압(VDD)의 전압레벨 변화에 관계없이 일정한 소모전류 및 동작특성을 가지는 것이 요구된다. 이를 위해서는, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(221, 222)의 일접합단자(NJN)의 전압레벨을 안정적으로 유지하는 것이 요구된다.On the other hand, in the voltage controlled oscillator, it is required to have a constant current consumption and operation characteristics irrespective of the change in the voltage level of the power supply voltage VDD. To this end, it is required to stably maintain the voltage levels of the junction terminals NJN of the first and second transistors 221 and 222.

그런데, 도 5의 비교예에서는, 전원전압(VDD)의 전압레벨 변화에 따라, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(221, 222)의 일접합단자(NJN)의 전압레벨이 변한다. 따라서, 도 5의 전압제어 발진기는 전원전압(VDD)의 전압레벨 변화에 따라, 소모전류 및 동작특성의 변화가 심하다는 문제점이 있다.By the way, in the comparative example of FIG. 5, the voltage level of one junction terminal NJN of the first and second transistors 221 and 222 changes according to the change of the voltage level of the power supply voltage VDD. Accordingly, the voltage controlled oscillator of FIG. 5 has a problem in that the consumption current and the operating characteristics are severely changed according to the voltage level change of the power supply voltage VDD.

상기와 같은 본 발명의 전압제어발진기에서는, AC 블락부가 소스저항이 구성되고, 또한, 바이어스부에 의하여, 네카티브 저항부의 트랜지스터의 소스 전압이 안정적으로 유지될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 전압제어발진기에 의하면, 위상 노이즈가 현저히 감소될 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 전압제어 발진기에 의하면, 공정조건 등의 주변환경의 변화에 대하여 안정적으로 동작할 수 있다.In the voltage controlled oscillator of the present invention as described above, the AC block portion is composed of a source resistor, and the bias portion allows the source voltage of the transistor of the negative resistor portion to be stably maintained. Therefore, according to the voltage controlled oscillator of the present invention, phase noise can be significantly reduced. In addition, according to the voltage controlled oscillator of the present invention, it is possible to operate stably against changes in the surrounding environment such as process conditions.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (6)

전압제어발진기에 있어서,In the voltage controlled oscillator, 전원전압이 공급되며, 제어전압에 의하여 주파수가 제어되는 신호들을 각각 발생하는 제1 발진단자와 제2 발진단자를 발진시키는 LC 탱크부;An LC tank unit supplied with a power supply voltage and configured to oscillate a first oscillation terminal and a second oscillation terminal for generating signals whose frequency is controlled by a control voltage; 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하는 네가티브 저항부로서, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터 각각은 상기 LC 탱크부에서 바라볼 때, 네가티브 저항으로 상기 제1 발진단자 및 제2 발진단자의 발진을 유지시키는 네가티브 저항부;A negative resistance portion including a first transistor and a second transistor, wherein each of the first transistor and the second transistor is a negative resistance when viewed from the LC tank portion, the oscillation of the first oscillation terminal and the second oscillation terminal with a negative resistance Negative resistance to maintain the; 상기 제1 트랜지스터의 도통을 제어하는 제1 제어단자와 상기 제2 발진단자를 커플링시키고, 상기 제2 트랜지스터의 도통을 제어하는 제2 제어단자와 상기 제1 발진단자를 커플링시키는 DC 블락부;A DC block unit coupling a first control terminal for controlling the conduction of the first transistor and the second oscillation terminal, and a second control terminal for controlling the conduction of the second transistor and the first oscillating terminal; ; 상기 제1 및 제2 트랜지스터들의 일접합단자들과 접지전압 사이에 형성되는 소스저항를 포함하는 AC 블락부; 및An AC block unit including a source resistor formed between the junction terminals of the first and second transistors and a ground voltage; And 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 일접합단자의 전압을 안정적으로 유지하기 위하여, 상기 제1 및 제2 트랜지스터들의 일접합단자에 의하여 제어되며, 상기 제1 및 제2 제어단자에 각각 제1 및 제2 피드백 전압을 제공하는 바이어스부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전압제어발진기.In order to stably maintain the voltages of the junction terminals of the first and second transistors, the first and second transistors are controlled by the junction terminals of the first and second transistors, respectively. 2. A voltage controlled oscillator comprising a bias section for providing a feedback voltage. 제1 항에 있어서, 상기 LC 탱크부는The method of claim 1, wherein the LC tank unit 상기 제1 발진단자와 상기 전원전압 사이에 형성되는 제1 인덕터;A first inductor formed between the first oscillation terminal and the power supply voltage; 상기 제1 발진단자와 상기 제어전압 사이에 형성되는 제1 발진 캐패시터;A first oscillation capacitor formed between the first oscillation terminal and the control voltage; 상기 제2 발진단자와 상기 전원전압 사이에 형성되는 제2 인덕터; 및A second inductor formed between the second oscillation terminal and the power supply voltage; And 상기 제2 발진단자와 상기 제어전압 사이에 형성되는 제2 발진 캐패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 전압제어발진기.And a second oscillation capacitor formed between the second oscillation terminal and the control voltage. 제1 항에 있어서, According to claim 1, 상기 제1 및 제2 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터이며,The first and second transistors are NMOS transistors, 상기 제1 제어단자는 상기 제1 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되며,The first control terminal is connected to the gate terminal of the first transistor, 상기 제2 제어단자는 상기 제2 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 전압제어발진기.And the second control terminal is connected to a gate terminal of the second transistor. 제1 항에 있어서, 상기 DC 블락부는The method of claim 1, wherein the DC block portion 상기 제2 제어단자와 상기 제1 발진단자 사이에 형성되는 제1 DC 블락 캐패시터; 및A first DC block capacitor formed between the second control terminal and the first oscillation terminal; And 상기 제1 제어단자와 상기 제2 발진단자 사이에 형성되는 제2 DC 블락 캐패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 전압제어발진기.And a second DC block capacitor formed between the first control terminal and the second oscillation terminal. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 바이어스부는The bias unit 공통접속단자와 상기 전원전압 사이에 형성되는 전압공급원; A voltage supply source formed between the common connection terminal and the power supply voltage; 상기 공통접속단자와 접지전압 사이에 형성되며, 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 일접합단자들의 전압레벨에 의하여 도통이 제어되는 제3 트랜지스터;A third transistor formed between the common connection terminal and a ground voltage, the conduction of which is controlled by a voltage level of one of the first and second transistors; 상기 공통접속단자와 상기 제1 제어단자에 형성되는 제1 저항; 및A first resistor formed at the common connection terminal and the first control terminal; And 상기 공통접속단자와 상기 제2 제어단자에 형성되는 제2 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 전압제어발진기.And a second resistor formed at the common connection terminal and the second control terminal. 제5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 제3 및 제4 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터이며,The third and fourth transistors are NMOS transistors, 상기 제1 제어단자는 상기 제3 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되며,The first control terminal is connected to the gate terminal of the third transistor, 상기 제3 트랜지스터의 게이트 단자는 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 일접합 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 전압제어발진기.And a gate terminal of the third transistor is connected to one junction terminal of the first and second transistors.
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