KR100956906B1 - 능동 인덕터, 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법 - Google Patents

능동 인덕터, 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 능동 인덕터 및 능동 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 Q 지수를 가지고 전력 소비가 적은 능동 인덕터 및 능동인덕터에 구비된 가변 궤한 인덕터를 사용하여 간이하게 능동 인덕터의 인덕턴스를 변화시킬 수 있는 능동 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법에 관한 것이다.
본 발명의 능동 인덕터는, 구동 전원(VDD)이 연결된 드레인(D2)과 게이트(G2) 사이에 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf)가 연결된 제 2 CMOS 트렌지스터(M2); 및 드레인(D1)이 상기 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf) 사이에 연결되고 게이트(G1)와 소오스(S1) 사이에 제 1 전류원(I1)이 연결되며 상기 게이트(G1)는 상기 제 2 CMOS 트렌지스터(M2)의 소오스(S2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 제 1 CMOS 트렌지스터(M1);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 능동 인덕터 및 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법에 의하면 적은 능동 소자를 사용하여 소비전력이 적고, 높은 Q 지수의 구현이 가능하며, 능동인덕터에 구비된 가변 궤한 인덕터를 사용하여 간이하게 능동 인덕터의 인덕턴스를 변화시킬 수 있다.
능동 인덕터, 궤한 인덕터, 인덕턴스, Q

Description

능동 인덕터, 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법{Active Inductor, Method for Realizing Inductance Using Feedback Inductor}
본 발명은 능동 인덕터 및 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 Q 지수를 가지고 전력 소비가 적은 능동 인덕터 및 능동인덕터에 구비된 가변 궤한 인덕터를 사용하여 간이하게 능동 인덕터의 인덕턴스를 변화시킬 수 있는 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법에 관한 것이다.
최근 이동 통신 시스템에서는 동영상 데이터 및 기존의 통신신호 외에 부가적인 급증된 데이터량을 처리하기 위해 많은 전력 소비량이 요구된다.
그러나, 제한된 배터리 전력 용량으로는 이러한 전력 소비량을 감당하기 어렵다.
따라서, 데이터 처리를 위한 부가적인 장치에 사용되는 소자들의 전력 소비량을 감소할 필요가 있다.
데이터 처리를 위한 부가적인 장치에 사용되는 소자들 중에서 능동 인덕터는 낮은 삽입 손실, 적은 소모 전력, 적은 면적 소모, 제어 전압에 따른 주파수 응답의 변화를 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 능동인덕터를 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 능동 인덕터 1, 도 2는 종래 기술에 따른 능동 인덕터 2이다.
능동 인덕터 1은 구조가 단순하여 적은 면적으로 구현 가능하며 전력 소비가 적으나, 높은 Q 지수의 구현이 어렵다는 문제점이 있다.
능동 인덕터 2는 높은 Q 지수의 구현이 가능하나 많은 능동 소자를 사용하므로 소비 전력이 많으며, 인덕턴스 조절을 위해 많은 조절 단자를 필요로 하는 문제점이 있다.
또한, 동작 주파수가 낮은 범위에 국한된다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 소비전력이 적고, 높은 Q 지수의 구현이 가능한 능동 인덕터를 제공하고, 인덕턴스를 조절하기 위해 조절단자가 적게 필요로 하는 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 능동 인덕터는, 구동 전원(VDD)이 연결된 드레인(D2)과 게이트(G2) 사이에 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf)가 연결된 제 2 CMOS 트렌지스터(M2); 및 드레인(D1)이 상기 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf) 사이에 연결되고 게이트(G1)와 소오스(S1) 사이에 제 1 전류원(I1)이 연결되며 상기 게이트(G1)는 상기 제 2 CMOS 트렌지스터(M2)의 소오스(S2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 제 1 CMOS 트렌지스터(M1);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 궤환 인덕터(Lf)의 인덕턴스는 가변 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 측면으로서 본 발명의 궤한 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법은, 구동 전원(VDD)이 연결된 드레인(D2)과 게이트(G2) 사이에 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf)가 연결된 제 2 CMOS 트렌지스터(M2); 및 드레인(D1)이 상기 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf) 사이에 연결되고 게이트(G1)와 소오스(S1) 사이에 제 1 전류원(I1)이 연결되며 상기 게이트(G1)는 상기 제 2 CMOS 트렌지스터(M2)의 소오스(S2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 제 1 CMOS 트렌지스터(M1);를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 인덕터가 구비되는 1 단계; 상기 궤환 인덕터(Lf)를 사용하여 상기 능동 인덕터의 인덕턴스가 조정되는 2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 능동 인덕터 및 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법에 의하면 적은 능동 소자를 사용하여 소비전력이 적고, 높은 Q 지수의 구현이 가능하며, 능동인덕터에 구비된 가변 궤한 인덕터를 사용하여 간이하게 능동 인덕터의 인덕턴스를 변화시킬 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 능동 인덕터, 도 4는 본 발명에 따른 능동 인덕터의 입력 임피던스를 구하기 위한 등가회로, 도 5는 본 발명에 따른 능동 인덕터의 입 력 임피던스를 나타내는 시뮬레이션, 도 6은 본 발명에 따른 능동 인덕터의 인덕턴스의 변화에 따른 Q 지수의 변화를 나타내는 시뮬레이션이다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 능동 인덕터는, 구동 전원(VDD)이 연결된 드레인(D2)과 게이트(G2) 사이에 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf)가 연결된 제 2 CMOS 트렌지스터(M2); 및 드레인(D1)이 상기 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf) 사이에 연결되고 게이트(G1)와 소오스(S1) 사이에 제 1 전류원(I1)이 연결되며 상기 게이트(G1)는 상기 제 2 CMOS 트렌지스터(M2)의 소오스(S2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 제 1 CMOS 트렌지스터(M1);를 포함한다.
여기서, 상기 능동 인덕터의 인덕턴스를 조정하기 위해 상기 궤환 인덕터(Lf)이 인덕턴스는 가변 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 궤환 인덕터(Lf)의 인던턴스를 조정하여 상기 능동 인덕터의 인덕턴스및 Q 지수를 간이하게 조정할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성을 가지는 능동 인덕터가 높은 Q 지수를 가지는 것을 검토한다.
도 3의 구성을 가지는 능동 인덕터의 입력임피던스는 도 4의 등가회로를 사용하여 구할 수 있다.
상기 제 1 CMOS 트렌지스터(M1) 의 게이트(M1)에 인가된 전압이
Figure 112007093030769-pat00001
일 때
Figure 112007093030769-pat00002
흐르는 전류가 이고, 상기 제 2 CMOS 트렌지스터(M2)의 게이트에 인가된 전압이
Figure 112007093030769-pat00003
일 때 흐르는 전류가
Figure 112007093030769-pat00004
라면 도 4에 도시된 등가회로로부터 y파라미터를 구할 수 있다.
y 파라미터는 다음과 같다.
Figure 112007093030769-pat00005
=
Figure 112007093030769-pat00006
Figure 112007093030769-pat00007
=
Figure 112007093030769-pat00008
Figure 112007093030769-pat00009
=
Figure 112007093030769-pat00010
Figure 112007093030769-pat00011
=
Figure 112007093030769-pat00012
상기 y 파라미터로부터 입력 어드미턴스
Figure 112007093030769-pat00013
=
Figure 112007093030769-pat00014
의 관계식을 통하여 구할 수 있다.
여기서, 궤환 인덕터(Lf)의 Q 지수를 5로 가정하면 기생저항
Figure 112007093030769-pat00015
은
Figure 112007093030769-pat00016
로 치환된다.
상기 입력 어드미턴스를 바탕으로 궤환 인덕터(Lf)의 인덕턴스 변화에 따른 본 발명의 능동 인덕터의 입력 임피던스를 시뮬레이션하면 도 5와 같다.
도 6은 본 발명에 따른 능동 인덕터가 높은 주파수에서 높은 Q 지수와 큰 인덕터를 가지는 것을 보여준다.
도 6에 도시된 바와 같이. 궤환 인덕터(Lf)의 인덕턴스가 2.2nH때 2.87GHz(m1) 에서 7.6GHz(m2)까지 넓은 대역에서 50이상의 Q 지수를 갖는다. 특히 5GHz의 높은 주파수 대역에서 거의 무한대의 Q 지수를 가진다.
즉, 본 발명의 능동 인덕터는 능동인덕터에 구비된 가변 궤한 인덕터의 인덕턴스를 변화하여 간이하게 능동인턱터의 인턱턴스의 조절이 가능하고 이와 동시에 적은 능동 소자를 사용하여 소비전력이 적고, 높은 Q 지수의 구현이 가능하다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 능동 인덕터 1,
도 2는 종래 기술에 따른 능동 인덕터 2,
도 3은 본 발명에 따른 능동 인덕터,
도 4는 본 발명에 따른 능동 인덕터의 입력 임피던스를 구하기 위한 등가회로,
도 5는 본 발명에 따른 능동 인덕터의 입력 임피던스를 나타내는 시뮬레이션,
도 6은 본 발명에 따른 능동 인덕터의 인덕턴스의 변화에 따른 Q 지수의 변화를 나타내는 시뮬레이션.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
VDD : 구동 전원
M1 : 제 1 CMOS 트렌지스터 D1 : 제 1 CMOS 트렌지스터의 드레인
G1 : 제 1 CMOS 트렌지스터의 게이트 S1 : 제 1 CMOS 트렌지스터의 소오스
M2 : 제 2 CMOS 트렌지스터 D2 : 제 2 CMOS 트렌지스터의 드레인
G2 : 제 2 CMOS 트렌지스터의 게이트 S2 : 제 2 CMOS 트렌지스터의 소오스
I1 : 제 1 전류원 I2 : 제 2 전류원
Lf : 궤환 인덕터

Claims (3)

  1. 구동 전원(VDD)이 연결된 드레인(D2)과 게이트(G2) 사이에 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf)가 연결된 제 2 CMOS 트렌지스터(M2); 및
    드레인(D1)이 상기 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf) 사이에 연결되고 게이트(G1)와 소오스(S1) 사이에 제 1 전류원(I1)이 연결되며 상기 게이트(G1)는 상기 제 2 CMOS 트렌지스터(M2)의 소오스(S2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 제 1 CMOS 트렌지스터(M1);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 인덕터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 궤환 인덕터(Lf)의 인덕턴스는 가변 가능한 것을 특징으로 하는 능동 인덕터.
  3. 구동 전원(VDD)이 연결된 드레인(D2)과 게이트(G2) 사이에 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf)가 연결된 제 2 CMOS 트렌지스터(M2); 및
    드레인(D1)이 상기 제 2 전류원(I2) 및 궤환 인덕터(Lf) 사이에 연결되고 게이트(G1)와 소오스(S1) 사이에 제 1 전류원(I1)이 연결되며 상기 게이트(G1)는 상기 제 2 CMOS 트렌지스터(M2)의 소오스(S2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 제 1 CMOS 트렌지스터(M1);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 인덕터가 구비되는 1 단계; 및
    상기 궤환 인덕터(Lf)를 사용하여 상기 능동 인덕터의 인덕턴스가 조정되는 2 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 궤환 인덕터를 사용한 인덕턴스 구현 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020018939A (ko) * 2000-09-04 2002-03-09 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시 능동 인덕터
KR20020085672A (ko) * 2001-05-09 2002-11-16 삼성전자 주식회사 마이크로웨이브 모노리식 집적회로의 가변 능동 인덕터 회로
KR20060088805A (ko) * 2005-02-02 2006-08-07 삼성전자주식회사 초 광대역의 신호 생성기
KR100800791B1 (ko) 2006-12-21 2008-02-04 동부일렉트로닉스 주식회사 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020018939A (ko) * 2000-09-04 2002-03-09 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시 능동 인덕터
KR20020085672A (ko) * 2001-05-09 2002-11-16 삼성전자 주식회사 마이크로웨이브 모노리식 집적회로의 가변 능동 인덕터 회로
KR20060088805A (ko) * 2005-02-02 2006-08-07 삼성전자주식회사 초 광대역의 신호 생성기
KR100800791B1 (ko) 2006-12-21 2008-02-04 동부일렉트로닉스 주식회사 궤환 병렬회로를 이용한 능동 인덕터

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