KR101434749B1 - 미스매치 강인성을 가진 직각위상 전압제어 발진기 - Google Patents

미스매치 강인성을 가진 직각위상 전압제어 발진기 Download PDF

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Abstract

미스매치 강인성을 가지는 직각위상 전압제어 발진기가 개시된다. 직각위상 전압제어 발진기는 발진기의 발진 주파수를 결정하는 LC 네트워크, LC 네트워크에 부성(negative)
Figure 112014019153660-pat00101
을 제공하는 크로스 커플된(cross coupled) 트랜지스터 페어, LC 네트워크에 전력을 주입해주는 전류원 및 두 탱크로 피드백 되어 오는 신호의 위상을
Figure 112014019153660-pat00102
씩 이동시켜 주는 다중위상 필터(poly-phase filter)를 포함한다.

Description

미스매치 강인성을 가진 직각위상 전압제어 발진기{Mismatch Tolerant Quadrature VCO}
본 발명은 미스매치 강인성을 가진 직각위상 전압제어 발진기에 관한 것이다.
면적을 많이 차지하는 병렬 송수신기는 해당 채널의 데이터의 위상을 깨끗한 송신 클럭의 위상에 맞추기 위하여 각 채널마다 다른 지연기 혹은 위상 회전기(phase rotator)를 필요로 한다. 그 로버스트한 동작(robust operation)과 병렬 구조에서의 일드(yield)때문에 디지털 컨트롤러와 결합이 잘 되는 위상 회전기(phase rotator)는 산업에서 널리 쓰여진다.
하지만 위상 보간법(phase interpolation)에 필요한 직각위상을 발생하는 블록은 큰 전력소모와 면적, 그리고 상대적으로 낮은 퍼포먼스 때문에 고속회로 설계에서 논란의 중점이 되고 있다.
따라서 퍼포먼스가 좋고 상대적으로 적은 전력소모와 면적을 차지하는 직각위상 발생기가 요구된다.
일실시예에 따르면 위상잡음이 적으면서 동시에 진폭 미스매치가 적은 고속 직각위상 클럭 신호를 산생하는 발진기가 제공될 수 있다.
일실시예에 따르면 이중탱크 직각위상 전압제어 발진기의 구조에서 각 탱크로 피드백 되어 오는 신호의 위상을
Figure 112012089306036-pat00001
씩 이동함으로써 각 탱크에 주입되는 전력의 주입시각과 탱크 자체에서 발생되는 직각위상 신호 진폭의 피크(peak)값이 나타나는 시각이 같게 만드는 발진기가 제공될 수 있다.
일실시예에 따르면 다중위상 필터(poly-phase filter)를 이용하여 각 탱크로 피드백 되어 오는 신호의 위상을
Figure 112012089306036-pat00002
씩 이동하는 발진기가 제공될 수 있다.
일실시예에 따르면 직각위상 전압제어 발진기가 LC탱크에서 발생하는 고유 발진 주파수에서 발진되게 하는 발진기가 제공될 수 있다.
일실시예에 따르면 발진 주파수를 결정하는 탱크, 상기 탱크에 연결된 트랜지스터 페어, 상기 탱크에 전력을 주입하는 전류원, 및 미스매치 강인성을 가지도록 상기 탱크로 피드백 되어 오는 신호의 위상을 이동시키는 RC 네트워크로 된 다중위상 필터(poly-phase filter) 를 포함하는 직각위상 전압제어 발진기가 제공될 수 있다.
다른 일실시예에 따르면 상기 다중위상 필터는, 상기 신호의 위상을 45도씩 이동시키는, 직각위상 전압제어 발진기가 제공될 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면 LC탱크에서 발생하는 고유 발진 주파수에서 발진되는, 직각위상 전압제어 발진기가 제공될 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면 상기 다중위상 필터는, 저항과 커패시터(capacitor)가 직렬로 연결된 페어가 다이아몬드 형태로 연결된, 직각위상 전압제어 발진기가 제공될 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면 상기 다중위상 필터는, 상기 탱크에 공급되는 전력의 주입시각과 상기 탱크에서 발생되는 직각위상 신호 진폭의 피크(peak) 값이 나타나는 시각이 같도록 상기 신호의 위상을 이동시키는, 직각위상 전압제어 발진기가 제공될 수 있다.
일실시예에 따르면 발진 주파수를 결정하는 LC네트워크로 된 탱크, 상기 탱크에 크로스 커플된(cross coupled) 트랜지스터 페어, 상기 탱크에 전력을 공급하는 전류원, 및 미스매치 강인성을 가지도록 상기 탱크로 피드백 되어 오는 신호의 위상을 이동시키는 다중위상 필터(poly-phase filter) 를 포함하는 직각위상 전압제어 발진기가 제공될 수 있다.
다른 일실시예에 따르면 상기 탱크는, 인젝션 락이 된(injection-locked) LC 네트워크인, 직각위상 전압제어 발진기가 제공될 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면 상기 트랜지스터 페어는, 부성(negative) 트랜스컨덕턴스를 제공하는, 직각위상 전압제어 발진기가 제공될 수 있다.
일실시예에 따르면 LC 탱크에 의해 발진 주파수가 결정되는 단계, 및 미스매치 강인성을 가지도록 상기 탱크로 피드백 되어 오는 신호의 위상이 다중위상 필터에서 이동되는 단계를 포함하는 직각위상 전압제어 발진 방법이 제공될 수 있다.
다른 일실시예에 따르면 상기 미스매치 강인성을 가지도록 상기 탱크로 피드백 되어 오는 신호의 위상이 다중위상 필터에서 이동되는 단계는, 상기 탱크에 공급되는 전력의 주입시각과 상기 탱크에서 발생되는 직각위상 신호 진폭의 피크(peak) 값이 나타나는 시각이 같도록 상기 신호의 위상이 이동되는 단계, 를 포함하는 직각위상 전압제어 발진 방법이 제공될 수 있다.
일실시예에 따르면 위상잡음이 적으면서 동시에 진폭 미스매치가 적은 고속 직각위상 클럭 신호를 산생할 수 있다.
일실시예에 따르면 전통적인 직각위상 전압제어 발진기에 존재하는 위상 모호성 문제를 제거할 수 있다.
일실시예에 따르면 각 탱크로 피드백 되어 오는 신호의 위상을 이동함으로써 발생되는 신호의 위상잡음을 줄일 수 있다.
일실시예에 따르면 두 탱크 사이의 패시브(passive) 소자 미스매치에 의한 진폭 미스매치를 최소화할 수 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 각각 단일 탱크 전압제어 발진기에 주파수 디바이더를 연결한 구조, 단일 탱크 전압제어 발진기에 다중위상(poly-phase) 필터를 연결한 구조 및 이중탱크 직각위성 전압제어 발진기의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 직각위상 전압제어 발진기의 구조와 위상 다이어그램(phase diagram)을 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 일실시예에 따른 에너지 주입시각 미스매치가 있을 때와 에너지 주입시각 미스매치가 없을 때의 위상잡음 퍼포먼스를 도시한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 인젝션 락이 된 LC 탱크(injection-locked LC tank)의 모델링을 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 이중탱크 직각위상 전압제어 발진기와 일실시예에 따른 직각위상 전압제어 발진기에서의
Figure 112012089306036-pat00003
,
Figure 112012089306036-pat00004
,
Figure 112012089306036-pat00005
의 위치를 도시한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 다양한 Q 값에 의한
Figure 112012089306036-pat00006
값을 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 직각위상 전압제어 발진기와 일실시예에 따른 직각위상 전압제어 발진기에서의 1% 인덕턴스 미스매치에 의한 진폭미스매치를 도시한 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 다중위상 필터(poly-phase filter)를 도시한 회로도이다.
도 9는 직렬 연결된 다중위상 필터(poly-phase filter)의 실질적 임피던스와 병렬 연결된 다중위상 필터(poly-phase filter)의 실질적 임피던스를 도시한 회로도이다.
도 10은 일실시예에 따른 직각위상 전압제어 발진기의 레이아웃을 도시한 도면이다.
도 11은 일실시예에 따른 직각위상 전압제어 발진기의 위상잡음 측정 결과를 도시한 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
디지털 제어하는 위상 제어기를 쓰는 위상동기루프(phase locked loop)는 원하는 임의의 위상 클럭신호를 만들기 위하여 직각위상의 클럭신호를 필요로 할 수 있다. 직각위상 클럭신호를 만들기 위하여 통상적으로 많이 쓰이는 다중위상 원형발진기 (ring oscillator)는 엄격한 송신기의 지터에 대한 요구를 만족할 수 없기 때문에 사용하지 못할 수 있다. 12KHz의 폐회로(closed loop) 대역폭의 조건에서 0.01
Figure 112012089306036-pat00007
의 지터조건을 만족하려면 송신기에 쓰일 전압제어 발진기는 1MHz 오프셋에서 -99.5dBc보다 더 작은 위상잡음을 가져야 할 수 있다.
12KHz의 폐회로(closed loop) 대역폭에서 0.01
Figure 112012089306036-pat00008
를 달성하기 위해 1MHz 오프셋에서 요구되는 위상 노이즈의 상한은 -99.5dBc일 수 있다.
도 1은 직각위상 클럭신호를 만들기 위하여 많이 쓰이는 세 가지 구조일 수 있다. 그 구조들은 단일 탱크 전압제어 발진기에 주파수 디바이더를 연결한 구조, 단일 탱크 전압제어 발진기에 다중위상(poly-phase) 필터를 연결한 구조, 그리고 이중탱크 직각위상 전압제어 발진기 등으로 나뉠 수 있다.
도 1a에서의 주파수 디바이더를 사용한 구조는 비트 전송률보다 2배 빠른 전압제어 발진기를 요구하는데 이는 비트 전송률이 증가함에 따라 엄중한 디자인 문제로 떠오르고 있다. 그러므로 높은 주파수 대역에서는 구현이 불가능한 이 구조는 여기에서 다른 구조들과 비교를 할 필요가 없을 수 있다.
도 1b의 다중위상(poly-phase) 필터를 사용한 구조는 단일 탱크 전압제어 발진기에서 발생한 신호를 연속으로 연결된 일차 필터로 위상을 이동시켜 직각위상 신호를 만들어 낼 수 있다. 패시브 다중위상(poly-phase) 필터를 지나면서 발생하는 신호의 지나친 감소는 신호의 위상잡음 퍼포먼스를 저하시킬 뿐만 아니라 따라오는 클럭신호 증폭기에서의 상당한 전력소모를 요구할 수 있다. 신호를 증폭하는데 드는 전력소모는 주파수에 좌우되는데 높은 주파수에서 큰 전력소모를 요구하는 이 구조를 구현하는 것은 부적절할 수 있다.
도 1c의 인젝션 락(injection-lock)을 이용한 직각위상 전압제어 발진기는 직각위상 클럭신호를 다른 부품의 도움이 없이 자체로 발생시킬 수 있다. 그러나 그 위상잡음 퍼포먼스는 단일 탱크 전압제어 발진기보다 저하되고 동시에 위상 모호성과 진폭 미스매치 등 문제가 존재할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 다중위상(poly-phase) 필터를 통하여 두 LC 탱크를 연결한 직각위상 전압제어 발진기를 나타낼 수 있다. 다중위상(poly-phase) 필터는 두 전압제어 발진기에서 발생하는 직각위상 클럭신호를
Figure 112012089306036-pat00009
씩 회전시킨 후 다시 각 발진기에 제공함으로써 바크하우젠 크리테리온(Barkhausen criterion)에서 요구하는
Figure 112012089306036-pat00010
위상이동을 만족시킬 수 있다. 여기서
Figure 112012089306036-pat00011
는 45도 또는
Figure 112012089306036-pat00012
와 동일한 위상 이동을 나타낼 수 있다.
일실시예에 따른 직각위상 전압제어 발진기는 발진기의 발진 주파수를 결정하는 LC 네트워크, LC 네트워크에 부성(negative)
Figure 112014019153660-pat00013
을 제공하는 크로스 커플된(cross coupled) 트랜지스터 페어, LC 네트워크에 전력을 주입해주는 전류원, 및 두 탱크로 피드백 되어 오는 신호의 위상을
Figure 112014019153660-pat00014
씩 이동시켜 주는 다중위상 필터(poly-phase filter)를 포함할 수 있다. 여기서
Figure 112014019153660-pat00015
은 트랜스컨덕턴스일 수 있다.
다른 일실시예에 따른 다중위상 필터(poly-phase filter)는 저항과 커패시터(capacitor)를 직렬로 연결된 페어가 다이아몬드 형태로 연결된 RC 네트워크로서 RC 네트워크 자체의 신호를 지연시키는 특성을 이용하여 입력되는 신호의 위상을 변화시킬 수 있다.
이 스킴은 전통적인 직각위상 전압제어 발진기에 비해 향상된 위상잡음 퍼포먼스, 위상 모호성의 제거 및 개선된 두 LC 탱크 사이의 미스매치 강인성과 같은 적어도 3가지 장점이 있을 수 있다.
도 2b는 일실시예에 따른 직각위상 전압제어 발진기의 벡터 도메인에서의 위상을 나타낼 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00016
과
Figure 112012089306036-pat00017
는 전압신호
Figure 112012089306036-pat00018
와
Figure 112012089306036-pat00019
의 벡터 도메인 표현으로서 도 2a에 있는
Figure 112012089306036-pat00020
신호의 두 가지 경우를 나타낼 수 있다.
이중탱크 직각위상 전압제어 발진기 구조에서는
Figure 112012089306036-pat00021
과
Figure 112012089306036-pat00022
두 가지 위상 관계에서 모두 발진을 할 수 있어 위상 모호성 문제를 유발할 수 있다. 정상 상태에서 탱크는
Figure 112012089306036-pat00023
과
Figure 112012089306036-pat00024
두 벡터신호를 각각
Figure 112012089306036-pat00025
, -
Figure 112012089306036-pat00026
만큼 위상이동을 시켜줄 수 있다. 일실시예에 따르면 도 2b에 도시된 바와 같이 이러한 위상 모호성 문제를 다중위상(poly-phase) 필터를 삽입하여
Figure 112012089306036-pat00027
,
Figure 112012089306036-pat00028
, 그리고
Figure 112012089306036-pat00029
신호를
Figure 112012089306036-pat00030
만큼 이동시키는 방법으로 해결할 수 있다. 이러한 경우 탱크는 정상상태에서
Figure 112012089306036-pat00031
과
Figure 112012089306036-pat00032
에 각각 0과
Figure 112012089306036-pat00033
만큼의 위상이동을 제공할 수 있다. 하지만
Figure 112012089306036-pat00034
의 경우는 감소된 LC 탱크의 출력 임피던스 때문에 더 이상 발진하지 못할 수 있다. 즉 오직
Figure 112012089306036-pat00035
한 가지 경우에만 발진을 할 수 있으므로 위상 모호성 문제는 존재하지 않게 될 수 있다. 위상잡음 퍼포먼스의 향상은 이러한 위상 정렬의 부산물일 수 있다. LC 탱크에 흘러 들어가는 전류의 피크가 출력전압 신호의 피크 지점에 동시에 나타나기 때문일 수 있다(도 3). 시스템의 퀄리티펙터(quality factor
Figure 112012089306036-pat00036
)가 변하지 않는다는 전제 하에서 발진기 출력신호의 진폭도 탱크가 출력 임피던스의 최대 주파수에서 발진하기 때문에 증가하게 될 수 있다.
일실시예에 따른 발진기 스킴은 전통적인 이중탱크 직각위상 전압제어 발진기보다 두 탱크 사이의 미스매치에 의한 영향에 덜 민감할 수 있다. 전통적인 직각위상 발진기 구조에서는 두 탱크 사이의 약간의 미스매치가 엄중한 출력전압의 진폭 미스매치로 나타나는데 이는 시스템의
Figure 112012089306036-pat00037
펙터가 증가할수록 더 엄중해질 수 있다. 이러한 진폭 미스매치는 다른 진폭 보상이 없이는 위상 제어기에서 위상 비선형성 문제를 일으킬 수 있다.
LC 탱크에 의한 미스매치가 일으키는 영향은 애들러의 방정식(Adler’s equation)을 이용하여 해석할 수 있다. 전통적인 이중탱크 직각위상 전압제어 발진기는 도 4에서의 그림처럼 모델링을 할 수 있다.
이상적인 전통적 직각위상 전압제어 발진기를 설명하는 애들러의 방정식(Adler’s equation)은 아래와 같이 표현할 수 있다.
위의 식에서
Figure 112012089306036-pat00039
는 LC 탱크의 중심 주파수이고
Figure 112012089306036-pat00040
이며
Figure 112012089306036-pat00041
일 수 있다.
인젝션 락이 된(injection locked) 공진 주파수는 탱크에서
Figure 112012089306036-pat00042
만큼의 위상 이동을 제공하기 위하여 중심 주파수
Figure 112012089306036-pat00043
와 떨어져야 할 수 있다(도 5a).
각 중심주파수가
Figure 112012089306036-pat00044
와
Figure 112012089306036-pat00045
인, 탱크 미스매치가 있는 두 LC 탱크에 대하여 아래 수학식 2와 같은 애들러의 방정식(Adler’s equation)이 존재할 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00046
두 탱크 사이의 주요한 미스매치가 인덕터에 의하여 생겼다고 할 때, 중심 주파수에 관한 방정식은 관계
Figure 112012089306036-pat00047
를 만족한다. 이때 수학식 2는 아래 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00048
수학식 3을 진폭의 비례에 대하여 간소화하면 아래와 같은 방정식을 얻을 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00049
여기에서 미스매치 인수 a는
Figure 112012089306036-pat00050
의 관계에 의하여 정의할 수 있다. 두 LC 탱크 사이의 인덕턴스 미스매치는 발진기의 퀄리티 펙터 (quality factor)와 곱해지면서 두 탱크 사이의 상당히 큰 진폭 미스매치를 초래할 수 있다. 예를 들어, 퀄리티 펙터(quality factor)가 10인 두 탱크의 인덕턴스가 1%의 미스매치를 갖고 있다면 이는 12%의 진폭 미스매치를 초래할 수 있다.
일실시예에 따른 직각위상 전압제어 발진기는 다중위상 필터(poly-phase filter)를 이용하여 피드백 신호와 참조신호의 위상을 모두
Figure 112012089306036-pat00051
씩 이동할 수 있다(도 5b). 이렇게 함으로써 각 LC 탱크에는 추가적인 위상 이동이 발생하지 않게 되고 해당하는 애들러의 방정식(Adler’s equation)은 아래와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00052
위의 수학식 5에 관계
Figure 112012089306036-pat00053
을 대입하면 아래와 같은 방정식을 얻을 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00054
전압 미스매치를 인덕턴스 미스매치 펙터 a로 표시하면 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다..
Figure 112012089306036-pat00055
Figure 112012089306036-pat00056
과
Figure 112012089306036-pat00057
가 모두 미스매치 펙터 a에 관한 방정식이므로 아래와 같이 미스매치 감성 비례(mismatch sensitivity ratio)를 표현할 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00058
Figure 112012089306036-pat00059
Figure 112012089306036-pat00060
도 6에는
Figure 112012089306036-pat00061
펙터가 1보다 클 때 전통적인 직각위상 전압제어 발진기가 일실시예에 따른 발진기보다 항상 인덕터 미스매치에 민감하고, 그 민감성은
Figure 112012089306036-pat00062
펙터가 증가함에 따라서 함께 증가한다는 것이 나타날 수 있다.
위의 두 가지 구조의 직각위상 전압제어 발진기가 인덕턴스 미스매치 때문에 생기는 진폭 미스매치가 각각 얼마나 되는지 다음과 같이 예를 들 수 있다. 시스템의 퀄리티 펙터(quality factor)
Figure 112012089306036-pat00063
가 10이고 미스매치 펙터 a가 1%라고 가정을 할 때, 두 가지 발진기의 진폭 미스매치는 아래 수학식 11 및 수학식 12와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00064
Figure 112012089306036-pat00065
일실시예에 따른 직각위상 전압제어 발진기의 미스매치 양(0.005)은 전통적인 직각위상 전압제어 발진기의 미스매치 양(0.118)의 1/20보다 더 작을 수 있다. 도 7은 시뮬레이션 결과로부터 전통적인 직각위상 전압제어 발진기의 진폭 미스매치 양(13.09%)는 일실시예에 따른 발진기의 진폭 미스매치 양(1.49%)보다 약 9배 정도 크다는 것을 보여줄 수 있다. 이는 위에서 도출해 낸 결과와 거의 같은 비례일 수 있다.
하지만 일실시예에 따른 직각위상 전압제어 발진기의 구조(도 2a)는 구조의 특성상 단일 탱크 전압제어 발진기의 구조에 비해 일정한 정도의
Figure 112012089306036-pat00066
펙터 감수해야 할 수 있다. 따라서 최종적으로 한 발진기의 좋고 나쁨을 나타내는 F.O.M(Figure of Merit)의 감소가 초래될 수 있다.
도 8은 두 LC 탱크 사이에 연결된 다중위상 필터(poly-phase filter)의 노드
Figure 112012089306036-pat00067
로부터 본 입력 임피던스를 나타낼 수 있다. 이때의 입력 임피던스는 경로
Figure 112012089306036-pat00068
와 경로
Figure 112012089306036-pat00069
의 병렬 임피던스일 수 있다. 다중위상 필터(poly-phase filter)의 네 코너가 각각 직각위상 전압제어 발진기에 의하여 드라이브되기 때문에 각 인접한 코너의 신호는
Figure 112012089306036-pat00070
의 위상 차이를 유지할 수 있다.
경로
Figure 112012089306036-pat00071
에 KVL을 적용하면 아래 수학식 14와 같은 수식을 얻을 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00072
여기에서
Figure 112012089306036-pat00073
는 드라이빙 MOSFET의 입력 커패시턴스일 수 있다. 경로
Figure 112012089306036-pat00074
로 흘러 들어가는 전체 전류양은 아래 수학식 15와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00075
경로
Figure 112012089306036-pat00076
와
Figure 112012089306036-pat00077
로 보이는 입력 임피던스
Figure 112012089306036-pat00078
,
Figure 112012089306036-pat00079
는 각각 아래 수학식 16 및 수학식 17과 같이 나타날 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00080
Figure 112012089306036-pat00081
Figure 112012089306036-pat00082
의 위상은
Figure 112012089306036-pat00083
에서
Figure 112012089306036-pat00084
이동된 것이므로
Figure 112012089306036-pat00085
의 실수 부분과 허수 부분의 매그니튜드는 서로 같을 수 있다. 그러므로 수학식 14로부터 우리는 아래 수학식 18과 같은 관계를 얻을 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00086
수학식 18을 수학식 16과 수학식 17에 각각 대입하면, 다음 수학식 19 및 수학식 20을 얻을 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00087
Figure 112012089306036-pat00088
전체 입력 임피던스는 아래 수학식 21과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00089
Figure 112012089306036-pat00090
이라고 정의하면, 수학식 21을 아래 수학식 22와 같이 쓸 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00091
다중위상 필터(poly-phase filter)가 LC 탱크에 대해 미치는 영향을 수량화하기 위하여 다중위상 필터(poly-phase filter)의 직렬 연결 임피던스는 도 9와 같이 병렬 연결 임피던스로 변환될 수 있다. 이때 실질적 병렬 저항
Figure 112012089306036-pat00092
와 커패시턴스
Figure 112012089306036-pat00093
는 아래 수학식 23 및 수학식 24와 같을 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00094
Figure 112012089306036-pat00095
베렉터의 커패시턴스와 비교했을 때 기생 커패시턴스
Figure 112012089306036-pat00096
의 영향은 상대적으로 작기 때문에 다중위상 필터(poly-phase filter)가 있을 때와 없을 때의 퀄리티 펙터 비례
Figure 112012089306036-pat00097
는 주요하게
Figure 112012089306036-pat00098
에 의하여 좌우될 수 있다. 다중위상 필터(poly-phase filter)를 포함한 전체 저항은 아래 수학식 25와 같을 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00099
결과적으로 다중위상 필터(poly-phase filter)가 LC 탱크의 퀄리티 펙터에 대한 영향은 아래 수학식 26과 같을 수 있다.
Figure 112012089306036-pat00100
이 부분은 다중위상 필터를 사용한 구조 자체에 의한 결함으로서 이후에 더 개진할 수 있다.
하지만 각 탱크에서 발생되는 신호의 피크가 발생하는 시각과 각 탱크에 전력이 주입되는 시각을 맞춰 기본적으로 발생되는 신호의 위상잡음을 줄였기 때문에 일실시예에 따른 직각위상 전압제어 발진기는 비교적 좋은 위상잡음 퍼포먼스, 그리고 F.O.M(Figure of Merit) 값을 나타낼 수 있다.
도 10과 도 11은 각각 일실시예에 따른 직각위상 전압제어 발진기의 레이아웃(layout)과 측정한 발진기의 위상잡음 결과를 나타낼 수 있다. 측정 결과에 의하면 일실시예에 따른 직각위상 전압제어 발진기는 8.1GHz의 발진 주파수, -113.9dBc의 위상잡음, 10.74mW의 전력소모를 갖고 있으며 계산된 F.O.M(Figure of Merit) 값은 -181.1dB일 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 발진 주파수를 결정하며, 서로 전기적으로 분리된 제1 LC 탱크 및 제2 탱크를 포함하는 적어도 두 개의 탱크들;
    상기 서로 전기적으로 분리된 제1 LC 탱크 및 제2 탱크를 포함하는 적어도 두 개의 탱크들 각각에 연결된 트랜지스터 페어들;
    상기 적어도 두 개의 탱크들 각각에 전력을 주입하는 전류원; 및
    상기 적어도 두 개의 탱크들 사이에 존재하는 미스매치에 대한 강인성을 가지도록 상기 트랜지스터 페어들로부터 상기 적어도 두 개의 탱크들 각각으로 피드백되어 오는 신호의 위상을 이동시키는 RC 네트워크로 된 다중위상 필터(poly-phase filter)
    를 포함하고,
    상기 트랜지스터 페어들은
    상기 제1 LC 탱크에 연결된 적어도 두 개의 제1 트랜지스터 페어들과 상기 제2 LC 탱크에 연결된 적어도 두 개의 제2 트랜지스터 페어들을 포함하며,
    상기 다중위상 필터는,
    상기 적어도 두 개의 탱크들 각각에 공급되는 전력의 주입시각과 상기 적어도 두 개의 탱크들 각각에서 발생되는 직각위상 신호 진폭의 피크(peak) 값이 나타나는 시각이 같도록 상기 신호의 위상을 이동시키는,
    직각위상 전압제어 발진기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다중위상 필터는,
    상기 신호의 위상을 45도씩 이동시키는,
    직각위상 전압제어 발진기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 탱크들에서 발생하는 고유 발진 주파수에서 발진되는,
    직각위상 전압제어 발진기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다중위상 필터는,
    저항과 커패시터(capacitor)가 직렬로 연결된 페어가 다이아몬드 형태로 연결된,
    직각위상 전압제어 발진기.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 트랜지스터 페어들 각각은,
    부성(negative) 트랜스컨덕턴스를 제공하는,
    직각위상 전압제어 발진기.
  9. 삭제
  10. 삭제
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