KR101618420B1 - 광대역 멀티-모드 ｖｃｏ - Google Patents

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Abstract

VCO 는 제 1 LC 탱크 및 제 2 LC 탱크를 갖는 변압기 기반 공진기를 포함한다. 그 공진기는 우수 공진 모드 및 기수 공진 모드를 갖는다. VCO 는 제 1 탱크의 2단자 포트에 커플링되고 또한 제 2 탱크의 2포트 단자에 커플링되는 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크를 더 포함한다. 제 1 탱크의 포트의 제 1 단자는 제 2 탱크의 포트의 제 1 단자에 용량적으로 커플링된다. 제 1 탱크의 포트의 제 2 단자는 제 2 탱크의 포트의 제 2 단자에 용량적으로 커플링된다. 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는 발진기로 하여금 디지털 제어 신호에 의존하여 우수 및 기수 공진 모드들 중 선택가능한 모드에서 공진하게 한다. VCO 는 탱크들의 캐패시터들의 캐패시턴스들을 변경함으로써 미세 튜닝된다.

Description

광대역 멀티-모드 ＶＣＯ{WIDEBAND MULTI-MODE VCO}
본 개시는 전압 제어 발진기 (VCO) 회로들 및 방법들에 관한 것이다.
셀룰러 전화 핸드셋들에 있어서의 무선 수신기들 및 송신기들과 같은 무선 수신기들 및 송신기들은 통상적으로 국부 발진기들을 채용한다. 종종, 그러한 국부 발진기는, 차례로 전압 제어 발진기 (VCO) 를 채용하는 위상-록킹 루프 (PLL) 를 수반한다. VCO 를 실현하는 하나의 방법은, 고유 발진 주파수가 VCO 의 발진의 주파수를 튜닝하도록 조정되는 LC 공진기를 수반한다. 이러한 튜닝을 달성하는 하나의 방법은 공진기의 인덕턴스 값 (L) 을 조정하는 것이다. 다른 방법은 공진기의 캐패시턴스 값 (C) 을 조정하는 것이다. 전계 효과 트랜지스터 스위치들과 같은 스위치들은 공진기의 캐패시턴스 값 (C) 을 조정하기 위해 캐패시터 네트워크로 및 캐패시터 네트워크로부터 캐패시터들을 스위칭하기 위해 채용될 수 있다. 스위치들은 또한, 인덕터 네트워크로 및 인덕터 네트워크로부터 인덕터들을 스위칭하기 위해 채용될 수 있다. 스위치들이 인덕터들로 또는 그로부터 스위칭하는지, 또는 캐패시터들로 또는 그로부터 스위칭하는지에 무관하게, 스위치들은, 공진기가 공진함에 따라 인덕턴스와 캐패시턴스 사이를 앞뒤로 통과하는 발진 전류의 경로에 있을 수 있다. 스위치들이 큰 트랜지스터 디바이스들로 실현된다면, 그 직렬 온-저항 (on-resistance) 들은 일반적으로 작다. 이는 스위치들에 걸친 전력 손실이 유리하게 작기 때문에 유리하다. 불행히도, 큰 스위치들을 제공하는 것은 일반적으로 비교적 큰 기생 캐패시턴스들을 도입한다. 큰 기생 캐패시턴스들은 수개의 이유들로 바람직하지 못하다. 하나의 이유는 공진기의 튜닝가능성이 감소될 수도 있다는 것이다. 한편, 트랜지스터 스위치들이 작은 디바이스들로 제조되면, 기생 캐패시턴스들은 유리하게 더 작다. 공진기의 튜닝가능성은 개선되지만, 스위치들의 직렬 저항은 더 크다. 발진 전류가 스위치들을 그들의 온상태들로 통과함에 따라, 전력 손실이 존재하고 발진 신호에 잡음이 도입된다. 공진기의 퀄리티 팩터 (Q) 가 감소되고, 발진기의 출력 신호에 있어서의 위상 잡음이 증가된다. 따라서, VCO 의 LC 공진기를 튜닝가능하게 하는 것은 일반적으로, VCO 위상 잡음 성능 및 전력 소비에 바람직하지 않은 영향을 준다.
튜닝가능성을 제공하는 것과 관련하여 상기 설명된 난점들에 부가하여, 국부 발진기가 광범위한 주파수 범위에 걸쳐 튜닝가능해야 하는 경우가 점점더 존재한다. 예를 들어, 셀룰러 전화 핸드셋의 수신기 및 송신기가 다중의 상이한 셀룰러 전화 표준들 중 선택가능한 표준을 이용하여 통신하도록 이용가능할 것이 요구될 수도 있다. 동일한 핸드셋은, 제 1 시간에는 GSM 표준을 이용하여, 다른 시간에는 WCDMA 표준을 이용하여, 및 제 3 시간에는 LTE 표준을 이용하여 통신하도록 요구될 수도 있다. 이들 다양한 서로다른 표준들을 동작시켜야 하는 것으로 인해, 셀룰러 전화 핸드셋의 수신기 및 송신기의 국부 발진기들은 지원된 표준들 모두에 의해 사용된 주파수 대역들 모두를 커버하는 신호들을 생성해야 한다. 그러한 국부 발진기는 예를 들어, 최저 주파수가 최고 주파수의 절반 미만인 광범위한 튜닝 범위에서 국부 발진기 신호를 출력하도록 요구될 수도 있다. 이러한 광범위한 주파수 범위는, VCO 의 공진기의 캐패시터들 및/또는 인덕터들에 있어서 다량의 프로그램가능성을 제공할 필요성에 부분적으로 기인하여 VCO 설계에 대한 추가의 설계 난점들을 부과한다. 이러한 광범위한 튜닝가능성 범위를 하나의 공진기를 사용하여 제공하는 것보다는, 다중의 공진기들이 제공될 수 있으며, 여기서, 상이한 공진기들은 상이한 중심 주파수들에서 공진하도록 제조된다. 하지만, 다중의 공진기들을 수반하는 VCO들은 일반적으로 비효율적이고 성능 결점들로 고생한다. 그러한 결점들은, 다중의 인덕터들을 제공해야 하는 것으로 인해 큰 면적을 포함하고 라우팅 및 레이아웃 난점들을 포함한다.
광대역 멀티-모드 전압 제어 발진기 (VCO) 는 기수 (odd) 공진 모드 및 우수 (even) 공진 모드를 갖는 변압기 기반 LC 공진기를 포함한다. 변압기 기반 공진기는 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 제 1 캐패시터와 병렬로 커플링된 제 1 인덕터, 제 3 노드와 제 4 노드 사이에 제 2 캐패시터와 병렬로 커플링된 제 2 인덕터, 제 1 노드와 제 3 노드 사이에 커플링된 제 3 캐패시터, 및 제 2 노드와 제 4 노드 사이에 커플링된 제 4 캐패시터를 포함한다. 제 1 및 제 2 노드들은 함께 공진기의 제 1 의 2단자 포트이고, 제 3 및 제 4 노드들은 함께 공진기의 제 2 의 2단자 포트이다. 제 1 및 제 2 인덕터들은 자기적으로 함께 커플링되고 변압기를 형성한다.
일 예에 있어서, 제 1 및 제 2 캐패시터들 각각은, 버랙터들 및 디지털 프로그래밍가능 캐패시터를 수반하는 캐패시터 네트워크이다. VCO 에 대한 미세 튜닝 아날로그 입력 신호 (VIN) 가 입력 제어 컨덕터를 통해 VCO 상으로 수신되고 버랙터들로 공급되어, 버랙터들의 캐패시턴스들이 VIN 의 크기에 의존하도록 생성된다. VCO 에 대한 COARSE_TUNE 멀티-비트 디지털 제어 입력 신호가 디지털 제어 컨덕터들의 세트를 통해 디지털 프로그램가능 캐패시터에 공급되어, 디지털 프로그램가능 캐패시터의 캐패시턴스가 COARSE_TUNE 멀티-비트 디지털 제어 입력 신호에 의존하도록 생성된다. VCO 의 발진 주파수를 설정하는 것은 공진 모드를 설정하는 것, 멀티-비트 디지털 값 (COARSE_TUNE) 을 설정하는 것, 및 미세 튜닝 아날로그 전압 (VIN) 을 설정하는 것을 수반한다.
변압기 기반 공진기에 부가하여, 광대역 멀티-모드 VCO 는, 제 1 노드, 제 2 노드, 제 3 노드, 및 제 4 노드에 커플링된 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크를 포함한다. 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는 디지털 제어 신호가 제 1 디지털 로직 값을 가질 경우에 변압기 기반 공진기로 하여금 그 우수 공진 모드에서 공진하게 하고, 디지털 제어 신호가 제 2 디지털 로직 값을 가질 경우에 변압기 기반 공진기로 하여금 그 기수 공진 모드에서 공진하게 한다.
일 실시형태에 있어서, 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는 제 1 트랜스컨덕턴스 네트워크, 제 2 트랜스컨덕턴스 네트워크, 및 제 3 트랜스컨덕턴스 네트워크를 포함한다. 제 1 트랜스컨덕턴스 네트워크는 제 1 및 제 2 노드들에 커플링되고 제 1 및 제 2 노드들 사이에서 네거티브 저항 회로로서 기능한다. 제 2 트랜스컨덕턴스 네트워크는 제 3 및 제 4 노드들에 커플링되고 제 3 및 제 4 노드들 사이에서 네거티브 저항 회로로서 기능한다. 제 3 트랜스컨덕턴스 네트워크는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 노드들에 커플링된다. 제 3 트랜스컨덕턴스 네트워크는, 디지털 제어 신호가 제 1 디지털 로직 값을 가질 경우에 공진기가 그 기수 공진 모드에서 공진하는 방식으로 및 디지털 제어 신호가 제 2 디지털 로직 값을 가질 경우에 공진기가 그 우수 공진 모드에서 공진하는 방식으로 발진기에 에너지를 주입한다.
하나의 특정 실시형태에 있어서, 멀티-모드 VCO 는 2.6 GHz 내지 5.8 GHz 인 광범위한 주파수 범위에 걸쳐 튜닝가능하고, 전반적인 이 범위는 20 초과의 퀄리티 팩터 (Q) 및 -155 dBc/Hz 미만의 위상 잡음을 가지며, 0.5 제곱 밀리미터 미만에서 구현되고 0.85 볼트 공급으로부터 10 mW 미만을 소비한다.
전술한 바는 개요이고, 따라서, 필요에 의해, 상세의 단순화, 일반화 및 생략을 포함하고; 결과적으로, 당업자는 그 개요가 오직 예시적일 뿐 어떠한 방식으로든 한정하는 것으로 의도되지 않음을 인식할 것이다. 오로지 청구항들에 의해 정의되는 바와 같은 본 명세서에 설명된 디바이스들 및/또는 프로세스들의 다른 양태들, 본 발명의 특징들, 및 이점들은 본 명세서에 기재된 비-한정적인 상세한 설명에서 명백하게 될 것이다.
도 1 은 하나의 신규한 양태에 따른 광대역 멀티-모드 전압 제어 발진기 (VCO) 의 다이어그램이다.
도 2 는 도 1 의 VCO 의 변압기 기반 공진기부 (9) 의 더 상세한 다이어그램이다.
도 3 은 도 1 의 VCO 의 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 의 블록 다이어그램이다.
도 4 는 도 2 의 공진기부 (9) 의 캐패시터 (12) 의 상세를 나타낸 다이어그램이다.
도 5 는 도 3 의 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 의 2포트 심볼에 의해 표현된 회로 상세를 나타낸 다이어그램이다.
도 6 은 도 5 의 더 확대한 버전이다.
도 7 은 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 의 N채널 회로 구현을 나타낸 다이어그램이다.
도 8 은, 변압기 기반 LC 공진기가 어떻게 우수 공진 모드 및 기수 공진 모드 양자를 갖는지를 이해하는데 유용한 다이어그램이다.
도 9 는 도 8 의 공진기의 관측된 입력 임피던스 (Zin) 가 주파수의 함수로서 어떻게 변하는지를 나타낸 다이어그램이다.
도 10 은, 공진기부 (9) 의 2개의 LC 탱크들의 인덕터들에 걸친 전압들이 2개의 공진 모드들에서 어떻게 상이한지를 나타낸 다이어그램이다.
도 11 은 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 가 2포트 네트워크로서 어떻게 모델링될 수 있는지를 나타낸 표이다.
도 12 는 우수 모드 발진에 요구되는 조건들을 기재한 다이어그램이다.
도 13 는 기수 모드 발진에 요구되는 조건들을 기재한 다이어그램이다.
도 14 는 도 12 및 도 13 의 조건들을 충족하는 멀티-모드 VCO 의 일 구현을 위한 회로 파라미터들 및 특성들을 기재한 표이다.
도 15 는 하나의 신규한 양태에 따른 방법 (100) 의 단순화된 플로우차트이다.
도 1 은 하나의 신규한 양태에 따른 광대역 멀티-모드 전압 제어 발진기 (VCO) (1) 의 다이어그램이다. VCO (1) 는 미세 튜닝 아날로그 신호 (VIN) 를 수신하는 입력 리드, 단일 비트 디지털 신호 (EVEN/ODDB) 를 수신하는 제어 신호 입력 리드 및 컨덕터 (3), 멀티-비트 디지털 제어 값 (COARSE_TUNE) 을 수신하는 8개의 입력 리드들 및 컨덕터들 (4), 신호 (VCO_OUT+) 를 출력하는 제 1 차동 출력 리드 (5), 신호 (VCO_OUT-) 를 출력하는 제 2 차동 출력 리드 (6), 공급 전압 입력 리드 및 컨덕터 (7), 그리고 접지 리드 및 컨덕터 (8) 를 가진다. VCO (1) 는 변압기 기반 공진기부 (9) 및 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 를 포함한다. VCO (1) 는, 그 공진기가 기수 공진 모드에서 또는 우수 공진 모드에서 발진할 수 있다는 의미에서 "멀티-모드" VCO 이고, 전체 발진기는 스위칭될 수 있어서 2개의 모드들 중 선택가능한 모드에서 발진한다.
도 2 는 변압기 기반 공진기부 (9) 의 더 상세한 다이어그램이다. 변압기 기반 공진기부 (9) 는 제 1 공진 LC 탱크 및 제 2 공진 LC 탱크를 포함한다. 제 1 공진 LC 탱크는 제 1 노드 (P+; 13) 와 제 2 노드 (P-; 14) 사이에 커플링된 제 1 인덕터 (11) 및 제 1 캐패시터 (12) 를 포함한다. 제 1 노드 (P+) 및 제 2 노드 (P-) 는 함께 제 1 공진 LC 탱크의 2단자 포트이다. 제 2 공진 LC 탱크는 제 3 노드 (S+; 17) 와 제 4 노드 (S-; 18) 사이에 커플링된 제 2 인덕터 (15) 및 제 2 캐패시터 (16) 를 포함한다. 제 3 노드 (S+) 및 제 4 노드 (S-) 는 함께 제 2 공진 LC 탱크의 2단자 포트이다. 인덕터들 (11 및 15) 은 자기적으로 커플링되고 변압기를 형성한다. 그들의 상호 인덕턴스는 다이어그램에서 "M" 에 의해 표시된다. 하나의 특정 실시형태에 있어서, 상호 인덕턴스 (M) 는 관계식 k=M/sqrt(L1L2) 에 의해 주어지며, 여기서, L1 은 인덕터 (11) 의 인덕턴스이고, 여기서, L2 는 인덕터 (15) 의 인덕턴스이며, 여기서, |k|>0.02 이다.
부가적으로, 변압기 기반 공진기부 (9) 는 제 1 노드 (P+) 와 제 3 노드 (S+) 사이에 커플링된 제 3 캐패시터 (Cc; 19) 를 포함하고, 또한, 제 2 노드 (P-) 와 제 4 노드 (S-) 사이에 커플링된 제 4 캐패시터 (Cc; 20) 를 포함한다. 하나의 특정 실시형태에 있어서, 제 3 및 제 4 캐패시터들 (19 및 20) 은 0.285 pF 인 MOS 캐패시터들 또는 금속-절연체-금속 (MIM) 캐패시터 구조들이고 단지 부수적인 기생 캐패시턴스는 아니며; 특정 실시형태에 있어서 Cc 캐패시터들 (19 및 20) 의 캐패시턴스는 제 1 및 제 2 캐패시터들 (C; 12 및 16) 의 캐패시턴스의 적어도 5 퍼센트이다. 인덕터들 (11 및 15) 은, 도시된 바와 같은 공급 전압 컨덕터 (7) 에 커플링된 중심 탭들을 가진다. 화살표 (5) 는 도 1 의 출력 리드 (5) 를 나타내고, 화살표 (6) 는 도 1 의 출력 리드 (6) 를 나타낸다. 이들 출력 리드들은 각각 노드들 (S+ 및 S-) 의 연장부들이다. 제 1 및 제 2 캐패시터들 (12 및 16) 은 실제로 튜닝가능하고 디지털 프로그램가능한 캐패시터 네트워크들이다. 이들 캐패시터들 각각은, 미세 튜닝 아날로그 신호 (VIN) 를 수신하고 VIN 을 버랙터들의 쌍에 공급하는 입력 컨덕터를 가진다. 이들 캐패시터들 각각은 또한, 8비트 디지털 제어 값 (COARSE_TUNE) 을 수신하는 8개의 입력 컨덕터들을 가진다.
도 3 은 도 1 의 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 의 블록 다이어그램이다. 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 는 심볼 단자 (21) 에 의해 표시된 바와 같은 제 1 노드 (P+) 에 커플링되고, 심볼 단자 (22) 에 의해 표시된 바와 같은 제 2 노드 (P-) 에 커플링되고, 심볼 단자 (23) 에 의해 표시된 바와 같은 제 3 노드 (S+) 에 커플링되며, 심볼 단자 (24) 에 의해 표시된 바와 같은 제 4 노드 (S-) 에 커플링된다. 단자들 (21 및 22) 은 2 포트 네트워크의 제 1 포트인 것으로 고려되고, 공진기의 제 1 LC 탱크에 접속된다. 단자들 (23 및 24) 은 2 포트 네트워크의 제 2 포트인 것으로 고려되고, 공진기의 제 2 LC 탱크에 접속된다. 도 3 의 P+ 단자 (21) 와 도 2 의 노드 (P+; 13) 는 실제로 동일한 노드이고; 도 3 의 P- 단자 (22) 와 도 2 의 노드 (P-; 14) 는 실제로 동일한 노드이고; 도 3 의 S+ 단자 (23) 와 도 2 의 노드 (S+; 17) 는 실제로 동일한 노드이며; 도 3 의 S- 단자 (24) 와 도 2 의 노드 (S-; 18) 는 실제로 동일한 노드이다. EVEN/ODDB 디지털 입력 컨덕터 및 리드 (3) 는 디지털 제어 신호 (EVEN/ODDB) 를 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부에 공급한다.
도 4 는 캐패시터 (12) 의 상세를 나타낸 다이어그램이다. 캐패시터들 (12 및 16) 은 동일한 구성이다. 캐패시터 (12) 는 가변 캐패시터 엘리먼트이고, 2개의 버랙터들 (25 및 26) 및 캐패시터들 (27-34) 의 8개의 쌍들을 포함한다. 캐패시터들의 각각의 쌍은 관련 트랜지스터 스위치를 턴온 또는 턴오프함으로써 전체 캐패시터 회로로 또는 전체 캐패시터 회로부터 스위칭될 수 있다. 8개의 스위치들은 도면부호들 (35-38) 로 표시된다. 스위치들 (35-38) 및 캐패시터들 (27-34) 은 디지털 프로그램가능 캐패시터 (35) 를 형성한다. 리드들 (12A 및 12B) 은 캐패시터 (12) 의 2개의 리드들이다. 리드 (38) 는 버랙터들 (25 및 26) 로 연장하는 미세 튜닝 입력 리드이다. 리드들 (39) 는, 스위치들 (35-38) 로 연장하는 8개의 디지털 입력 신호 컨덕터들이다.
도 5 는 도 3 의 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 의 2포트 심볼에 의해 표현된 회로 상세를 나타낸 다이어그램이다. 도 6 은 회로 상세의 더 확대한 다이어그램이다. 도 6 에 나타낸 바와 같이, 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 는 제 1 노드 (P+) 와 제 2 노드 (P-) 사이에 커플링된 제 1 트랜스컨덕턴스 네트워크 (E; 40) 를 포함한다. 이 제 1 트랜스컨덕턴스 네트워크 (E) 는 네거티브 저항과 같이 기능함을 나타내도록 -Gm 에 의해 표시된다. 통상의 저항기에 있어서, 저항기에 걸친 전압이 감소함에 따라, 저항기를 통한 전류 흐름은 또한 V=IR 에 따라 감소한다. 네거티브 저항에 있어서, 저항기에 걸친 전압이 감소함에 따라, 저항기를 통한 전류 흐름은 증가한다. -Gm 표기는, 이 회로 엘리먼트의 컨덕턴스가 네거티브임을 나타낸다. 제 1 트랜스컨덕턴스 네트워크 (E) 는 제 3 노드 (S+) 에 또는 제 4 노드 (S-) 에 직접 접속되지 않는다.
액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 는 제 3 노드 (S+) 와 제 4 노드 (S-) 사이에 커플링된 제 2 트랜스컨덕턴스 네트워크 (F; 41) 를 더 포함한다. 이 -Gm 회로 (F; 41) 는 -Gm 회로 (E; 40) 와 동일한 구성이다. 제 2 트랜스컨덕턴스 네트워크 (F) 는 제 1 노드 (P+) 에 또는 제 2 노드 (P-) 에 직접 접속되지 않는다.
액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 는 제 3 트랜스컨덕턴스 네트워크 (42) 를 더 포함한다. 이 제 3 트랜스컨덕턴스 네트워크 (42) 는 실제로 액티브 2 포트 디바이스이며, 모두 4개의 노드들 (P+; 13, P-; 14, S+; 17, 및 S-; 18) 에 커플링한다. 제 3 트랜스컨덕턴스 네트워크는, 에너지를 발진 신호에 주입한다는 의미에서 "액티브" 이다. 제 3 트랜스컨덕턴스 네트워크는 A (43), B (44), C (45) 및 D (46) 로 표시된 4개의 Gmc 부분들을 포함한다. Gmc 부분들 (A 및 B) 은, 인버터 (48) 로부터 컨덕터 (47) 를 통해 수신된 디지털 신호 (ODD) 가 디지털 로직 하이일 경우에 인에이블되고, 신호 (ODD) 가 디지털 로직 로우일 경우에 디스에이블된다. Gmc 부분들 (C 및 D) 은, 컨덕터 및 리드 (3) 로부터 수신된 디지털 신호 (EVEN) 가 디지털 로직 하이일 경우에 인에이블되고, 신호 (EVEN) 가 디지털 로직 로우일 경우에 디스에이블된다. 다이어그램에 나타낸 바와 같이, 디지털 신호 (EVEN/ODDB) 와 디지털 신호 (EVEN) 는 동일한 디지털 신호이다. 신호 명칭 (EVEN/ODDB) 에 있어서 "B" 는 (논리 신호 (ODD) 가 액티브 로우인) "바" 를 나타낸다.
도 7 은 도 6 의 부분들 (A-F) 이 하나의 특정 실시형태에 있어서 어떻게 실현되는지를 나타낸 다이어그램이다. 좌측 컬럼은 블록 레벨 심볼들을 나타내지만, 우측 컬럼은 대응하는 트랜지스터 레벨 회로도들을 나타낸다. 다이어그램의 중심 컬럼에 있어서의 이중 첨두 화살표 심볼들은 좌측 컬럼에 있어서의 블록 레벨 심볼들이 우측 컬럼에 있어서의 트랜지스터 레벨 회로들을 표현함을 나타낸다. 예를 들어, 도 7 의 좌상측에 있어서의 Gmc 부분 (A) 는 리드들 (49-53) 을 갖고, 이들 리드들은 우측에서의 트랜지스터 레벨 회로에 있어서의 리드들 (49-53) 에 대응한다. 그 회로는 3개의 N채널 트랜지스터들 (54-56) 을 수반한다. 트랜지스터 (54) 의 드레인은 제 3 노드 (S+) 에 커플링된다. 트랜지스터 (54) 의 게이트는 제 1 노드 (P+) 에 커플링된다. 트랜지스터 (55) 의 드레인은 제 4 노드 (S-) 에 커플링된다. 트랜지스터 (55) 의 게이트는 제 2 노드 (P-) 에 커플링된다. 트랜지스터들 (54 및 55) 의 소스들은 함께 커플링되고, 인에이블 트랜지스터 (56) 의 드레인에 커플링된다. 인에이블 트랜지스터 (56) 의 게이트는 ODD 디지털 제어 신호를 수신하도록 커플링된다. 인에이블 트랜지스터 (56) 의 소스는 접지된다. 다른 블록 레벨 심볼들과 그 대응하는 트랜지스터 레벨 회로도들의 라벨링된 리드들 간의 대응은, 도 7 의 Gmc (A) 의 블록 레벨 심볼과 우상측에 있어서의 그 트랜지스터 레벨 회로도 간의 상기 설명된 대응과 동일한 방식으로 행해진다.
도 8 은, 변압기 기반 LC 공진기가 어떻게 우수 공진 모드 및 기수 공진 모드 양자를 갖는지를 이해하는데 유용한 다이어그램이다. 변압기의 제 1 및 제 2 인덕터들이 이상적인 회로 컴포넌트들은 아니지만, 대신, 이들 인덕터들 각각은 직렬 저항 (Rs) 의 양을 갖는 실제 회로 엘리먼트이다. 저항기 (Rs; 57) 는 인덕터 (11) 의 직렬 저항을 나타낸다. 저항기 (Rs; 58) 는 인덕터 (15) 의 직렬 저항을 나타낸다. 캐패시터들 (C; 12 및 16) 의 가변성은 무시되고 일정한 것으로 가정된다. 공진기의 제 1 포트 (P+/P-) 를 관측하는 임피던스 (Zin) 가 고려된다.
도 9 는 관측된 입력 임피던스 (Zin) 가 주파수의 함수로서 어떻게 변하는지를 나타낸 다이어그램이다. 입력 임피던스 (Zin) 는, 기수 공진 모드 공진 주파수로서 본 명세서에서 지칭되는 제 1 주파수 (fo) 에서 제 1 피크를 가진다. 이 fo 주파수에서 공진기의 입력 임피던스 (Rp,o) 에 대한, 그리고 fo 기수 모드 공진 주파수에 대한 방정식들이 도 9 에 기재된다. 이러한 제 1 피크에 부가하여, 입력 임피던스 (Zin) 는 또한, 우수 공진 모드 공진 주파수로서 본 명세서에서 지칭되는 제 2 주파수 (fe) 를 가진다. 이 fe 주파수에서 공진기의 입력 임피던스 (Rp,e) 에 대한, 그리고 fe 우수 모드 공진 주파수에 대한 방정식들이 도 9 에 기재된다.
도 10 은, 공진기부 (9) 의 2개의 LC 탱크들에서의 인덕터들에 걸친 전압들이 2개의 공진 모드들에서 어떻게 상이한지를 나타낸 다이어그램이다. 도 10 의 좌상측 및 우상측에 있어서의 다이어그램들은 VCO 의 변압기 기반 공진기부 (9) 이지만, 도 10 의 좌하측 및 우하측에 있어서의 다이어그램들은 VCO 의 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 이다. 도 10 의 좌상측에 있어서의 공진기의 회로 다이어그램에 있어서, 제 1 탱크의 인덕터 (11) 에 걸친 발진 전압은 V1 로 표시되지만, 제 2 탱크의 인덕터 (15) 에 걸친 발진 전압은 V2 로 표시된다. 공진기가 그 기수 공진 모드에서 발진함에 따라, 이들 2개의 전압들 (V1 및 V2) 은 서로에 대해 이위상 (out-of-phase) 이라고 일컬어진다. 이러한 이위상 관계는 싸인 파형들 (59 및 60) 에 의해 도시된다. 파형 (59) 은 전압 (V1) 의 파 형상을 나타낸다. 파형 (60) 은 전압 (V2) 의 파 형상을 나타낸다. 이는 기수 공진 모드 회로 동작이다. 우수 공진 모드 회로 동작에 있어서는, 도 10 의 우측을 참조한다. 도 10 의 우상측에 있어서의 공진기의 회로 다이어그램에 있어서, 파형들 (61 및 62) 은 동일하다. 공진기가 그 우수 공진 모드에서 발진함에 따라, 2개의 전압들 (V1 및 V2) 은 서로에 대해 동위상이라고 일컬어진다. 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 는 공진기부 (9) 로 하여금 선택된 공진 모드에 대한 적절한 전류 흐름을 촉진함으로써 그리고 선택되지 않은 공진 모드에 대한 적절한 전류 흐름을 댐핑 및 억제함으로써 이들 2개의 모드들 중 선택가능한 모드에서 공진하게 한다.
도 10 의 좌하측에 있어서의 회로 다이어그램은 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 가 어떻게 기수 공진 모드 발진을 촉진하는지를 나타낸다. 이위상 전류 흐름을 촉진하는 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 의 부분 (64) 이 인에이블되고, 동위상 전류 흐름을 촉진하는 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 의 부분 (63) 은 디스에이블된다. 도 10 의 우하측에 있어서의 회로 다이어그램은 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 가 어떻게 우수 공진 모드 발진을 촉진하는지를 나타낸다. 동위상 전류 흐름을 촉진하는 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 의 부분 (63) 이 인에이블되고, 이위상 전류 흐름을 촉진하는 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 의 부분 (64) 은 디스에이블된다. 2개의 부분들 (63 및 64) 은, 제 2 포트 (S+/S-) 에 접속되는 방식을 제외하면 동일한 회로들이다. 일 방식은 이위상 전류 흐름을 촉진하지만, 다른 방식은 동위상 전류 흐름을 촉진한다.
도 11 은 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 가 2포트 네트워크로서 어떻게 모델링될 수 있는지를 나타낸 표이다. 표의 좌상측 블록 65 는, 그 정의된 전압들 및 전류들 그리고 어드미턴스 (Y-매트릭스) 를 포함하는 2포트 네트워크를 나타낸다. 다이어그램에 있어서 그 다음 아래 블록, 즉, 블록 66 은 I=YV 인 2포트 매트릭스 방정식을 나타낸다. 다이어그램에 있어서 그 다음 아래 블록, 즉, 블록 67 은 우수 공진 모드 동작 V2=V1 을 나타내지만, 다이어그램에 있어서 그 다음 아래 블록, 즉, 블록 68 은 기수 공진 모드 동작 V2=-V1 을 나타낸다. 다이어그램의 중심 컬럼에 있어서의 상위 블록 69 는 우수 공진 모드 동작에서 인에이블되는 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 의 부분을 나타낸다. 다이어그램에 있어서 그 다음 아래 블록, 즉, 블록 70 은 우수 공진 모드 동작을 위해 구성될 경우에 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부에 대한 어드미턴스 (Y-매트릭스) 를 나타낸다. 다이어그램에 있어서 그 다음 아래 블록, 즉, 블록 71 은, 중간 컬럼에 있어서 최하위 블록 72 에 의해 표시된 바와 같은 기수 모드 발진을 촉진하고 있는 것보다 우수 모드 발진을 촉진하는 더 많은 전력 주입이 존재함을 나타낸다. 다이어그램의 우측 컬럼에 있어서의 상위 블록 73 은 기수 공진 모드 동작에서 인에이블되는 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 의 부분을 나타낸다. 다이어그램에 있어서 그 다음 아래 블록, 즉, 블록 74 는 기수 공진 모드 동작을 위해 구성될 경우에 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부에 대한 어드미턴스 (Y-매트릭스) 를 나타낸다. 저부 블록 75 는, 블록 76 에 의해 표시된 바와 같은 우수 모드 발진을 촉진하고 있는 것보다 기수 모드 발진을 촉진하는 더 많은 전력 주입이 존재함을 나타낸다.
도 12 는 우수 모드 발진에 요구되는 조건들을 기재한 다이어그램이다. 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 의 컴포넌트들은, 디지털 제어 신호 (EVEN/ODDB) 가 디지털 로직 하이 (우수 모드 발진이 선택됨) 인 경우에 이들 조건들이 충족되도록 선택된다. 제 1 로우 (77) 의 관계식들은 우수 모드 시작을 위한 것이다. 제 2 로우 (78) 의 관계식들은 기수 모드 발진을 댐핑하기 위한 것이다. 양 조건들은 적절한 기능을 위해 충족되는 것이 필요하다.
도 13 는 기수 모드 발진에 요구되는 조건들을 기재한 다이어그램이다. 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부 (10) 의 컴포넌트들은, 디지털 제어 신호 (EVEN/ODDB) 가 디지털 로직 로우 (기수 모드 발진이 선택됨) 인 경우에 이들 조건들이 충족되도록 선택된다. 제 1 로우 (79) 의 관계식들은 기수 모드 시작을 위한 것이다. 제 2 로우 (80) 의 관계식들은 우수 모드 발진을 둔화시키기 위한 것이다. 양 조건들은 적절한 기능을 제공하기 위해 충족된다.
도 14 는 도 12 및 도 13 의 조건들을 충족하는 일 구현을 위한 회로 파라미터들 및 특성들을 기재한 표이다. 광범위한 튜닝 범위의 제 1 부분 (저 주파수 부분) 에 있어서 임의의 발진 주파수에서의 동작은, 기수 공진 모드에서 발진하도록 VCO 를 구성하고 그 후 아날로그 신호 (VIN) 및 8비트 디지털 신호 (COARSE_TUNE) 를 사용하여 캐패시턴스 (C) 를 조정함으로써 달성된다. 광범위한 튜닝 범위의 제 2 부분 (고 주파수 부분) 에 있어서 임의의 발진 주파수에서의 동작은, 우수 공진 모드에서 발진하도록 VCO 를 구성하고 그 후 아날로그 신호 (VIN) 및 8비트 디지털 신호 (COARSE_TUNE) 를 사용하여 캐패시턴스 (C) 를 조정함으로써 달성된다.
도 15 는 하나의 신규한 양태에 따른 방법 (100) 의 플로우차트이다. 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는 변압기 기반 공진기로 하여금 기수 공진 모드 및 우수 공진 모드 중 선택가능한 모드에서 발진하게 하도록 이용된다 (단계 101). 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는 공진기의 제 1 LC 탱크의 2단자 포트에 커플링된다. 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는 또한, 공진기의 제 2 LC 탱크의 2단자 포트에 커플링된다. 공진기 및 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는 VCO 의 부분들이다. 하나의 특정 예에 있어서, 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는 도 6 및 도 7 의 네트워크 (10) 이다. 발진기 상으로 수신된 디지털 제어 신호 (단계 102) 는 VCO 가 우수 공진 모드에서 발진하는지 또는 기수 공진 모드에서 발진하는지를 결정한다.
하나 이상의 예시적인 실시형태들에 있어서, 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합에서 구현될 수도 있다. 소프트웨어에서 구현된다면, 그 기능들은 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 컴퓨터 판독가능 매체 상으로 저장 또는 전송될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는, 일 장소로부터 다른 장소로의 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체 양자를 포함한다. 저장 매체는, 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수도 있다. 한정이 아닌 예로서, 그러한 컴퓨터 판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장부, 자기 디스크 저장부 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 원하는 프로그램 코드를 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 수록 또는 저장하는데 이용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속체가 컴퓨터 판독가능 매체로 적절히 명명된다. 예를 들어, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 꼬임쌍선, 디지털 가입자 라인 (DSL), 또는 적외선, 무선, 및 마이크로파와 같은 무선 기술들을 이용하여 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 소프트웨어가 송신된다면, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 꼬임쌍선, DSL, 또는 적외선, 무선, 및 마이크로파와 같은 무선 기술들은 매체의 정의에 포함된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다기능 디스크 (DVD), 플로피 디스크 및 블루레이 디스크를 포함하며, 여기서, 디스크 (disk) 는 통상적으로 데이터를 자기적으로 재생하지만 디스크 (disc) 는 레이저를 이용하여 데이터를 광학적으로 재생한다. 상기의 조합들이 또한, 컴퓨터 판독가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.
하나의 특정 예에 있어서, EVEN_ODDB 및 COARSE_TUNE 값들이거나 그 값들을 결정하는 디지털 제어 정보는 디지털 기저대역 프로세서 집적 회로의 디지털 프로세서에 의해 결정된다. 결정된 디지털 제어 정보는 디지털 기저대역 프로세서 집적 회로에 있어서의 반도체 메모리 (프로세서 판독가능 매체) 에 일 시간 동안 저장된다. 디지털 제어 정보가 생성되게 하는 디지털 기저대역 프로세서 집적 회로의 프로세서에 의해 실행된 명령들은 반도체 메모리에 저장된 프로세서 실행가능 명령들의 프로그램이다. 그 후, 그렇게 결정된 디지털 제어 정보는 직렬 버스를 통해, VCO 를 포함하는 RF 트랜시버 집적 회로로 전달된다. VCO 는 RF 트랜시버 집적 회로 상의 국부 발진기의 부분이다. 디지털 제어 정보는 RF 트랜시버 집적 회로로 전달되고 레지스터들에 저장되어, 레지스터들은 EVEN/ODDB 및 COARSE_TUNE 신호들을 VCO 로 공급한다. 이에 따라, EVEN/ODDB 신호 값을 결정하는 디지털 제어 정보는 디지털 기저대역 프로세서 집적 회로로부터 송신되어 RF 트랜시버 집적 회로에 의해 수신된다.
비록 일정한 특정 실시형태들이 교육 목적으로 상기 설명되었지만, 본 특허 문헌의 교시들은 일반적인 응용성을 가지며, 상기 설명된 특정 실시형태들로 한정되지 않는다. 상보형 로직 회로 (예를 들어, CMOS) 에서 구현된 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부는, 인덕터들이 중심 탭들을 갖지 않는 변압기 기반 LC 공진기와 결합하여 이용될 수 있다. P채널 트랜지스터들로 구현된 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크부는, 중심 탭들이 접지되는 변압기 기반 LC 공진기와 결합하여 이용될 수 있다. 캐패시터들 (12 및 16) 이 병렬 접속된 캐패시터들을 수반하는 것보다, 캐패시터들 (12 및 16) 은, 일부 캐패시터들이 직렬로 커플링된 캐패시터들 및 스위치들의 네트워크들을 수반할 수 있다. 비록 상기 기재된 변압기 기반 공진기의 특정 실시형태는 동일한 인덕턴스를 갖는 2개의 탱크들의 인덕터들 (11 및 15) 을 수반하고 동일한 캐패시턴스를 갖는 2개의 탱크들의 캐패시터들 (12 및 16) 을 수반하지만, 다른 실시형태들에 있어서 2개의 탱크들의 인덕터들은 상이한 값을 가질 수 있고/있거나 2개의 탱크들의 캐패시터들은 상이한 캐패시턴스들을 가질 수 있다. 인덕터 (11) 의 인덕턴스와 캐패시터 (12) 의 캐패시턴스의 곱은 인덕터 (15) 의 인덕턴스와 캐패시터 (16) 의 캐패시턴스의 곱과 상이할 수 있다. 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크 (10) 는 상기 설명된 특정 실시형태에서와 같이 대칭일 수 있거나, 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크 (10) 은 비대칭일 수 있다. 하나의 비대칭적인 예에 있어서, 2개의 -Gmc 셀들 (40 및 41) 은 상이한 트랜스컨덕턴스들을 가진다. 4개의 Gmc 회로들 (43-46) 중 하나 이상은, 4개의 Gmc 회로들 (43-46) 중 하나 이상의 다른 회로의 트랜스컨덕턴스(들)와는 상이한 서로다른 트랜스컨덕턴스를 가질 수 있다. 이에 따라, 설명된 특정 실시형태들의 다양한 변형물들, 적응물들, 및 다양한 특징들의 조합이, 하기에 기재된 청구항들의 범위로부터 일탈함없이 실시될 수 있다.

Claims (27)

  1. 발진기로서,
    기수 (odd) 공진 모드 및 우수 (even) 공진 모드를 갖는 변압기 기반 LC 공진기로서, 상기 변압기 기반 LC 공진기는 제 1 인덕터, 제 2 인덕터, 제 1 캐패시터, 제 2 캐패시터, 제 3 캐패시터 및 제 4 캐패시터를 포함하고, 상기 제 1 인덕터 및 상기 제 1 캐패시터는 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 병렬로 커플링되고, 상기 제 2 인덕터 및 상기 제 2 캐패시터는 제 3 노드와 제 4 노드 사이에 병렬로 커플링되고, 상기 제 3 캐패시터는 상기 제 1 노드와 상기 제 3 노드 사이에 커플링되고, 상기 제 4 캐패시터는 상기 제 2 노드와 상기 제 4 노드 사이에 커플링되며, 상기 제 1 인덕터 및 상기 제 2 인덕터는 상호 인덕턴스 (M) 를 갖고 변압기를 형성하는, 상기 변압기 기반 LC 공진기;
    제어 신호 입력 컨덕터; 및
    상기 변압기 기반 LC 공진기의 상기 제 1 노드, 상기 제 2 노드, 상기 제 3 노드, 및 상기 제 4 노드에 커플링된 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크로서, 상기 제어 신호 입력 컨덕터 상의 제어 신호가 제 1 디지털 로직 값을 가질 경우에 상기 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는 상기 변압기 기반 LC 공진기로 하여금 그 기수 공진 모드에서 공진하게 하고, 상기 제어 신호 입력 컨덕터 상의 제어 신호가 제 2 디지털 로직 값을 가질 경우에 상기 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는 상기 변압기 기반 LC 공진기로 하여금 그 우수 공진 모드에서 공진하게 하는, 상기 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크를 포함하고,
    상기 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는,
    상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드에 커플링되고, 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 커플링된 네거티브 저항 회로로서 기능하는 제 1 트랜스컨덕턴스 네트워크;
    상기 제 3 노드 및 상기 제 4 노드에 커플링되고, 상기 제 3 노드와 상기 제 4 노드 사이에 커플링된 네거티브 저항 회로로서 기능하는 제 2 트랜스컨덕턴스 네트워크; 및
    상기 제 1 노드, 상기 제 2 노드, 상기 제 3 노드, 및 상기 제 4 노드에 커플링된 제 3 트랜스컨덕턴스 네트워크로서, 상기 제 3 트랜스컨덕턴스 네트워크는, 상기 제어 신호가 상기 제 1 디지털 로직 값을 가질 경우에 기수 공진 모드 발진을 위해 상기 발진기에 에너지를 주입하고 우수 공진 모드 발진을 위해 에너지를 흡수하며, 상기 제어 신호가 상기 제 2 디지털 로직 값을 가질 경우에 우수 공진 모드 발진을 위해 상기 발진기에 에너지를 주입하고 기수 공진 모드 발진을 위해 에너지를 흡수하는 액티브 회로인, 상기 제 3 트랜스컨덕턴스 네트워크를 포함하는, 발진기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 캐패시터는 상기 제 1 캐패시터의 캐패시턴스의 적어도 5 퍼센트인 캐패시턴스를 갖고, 상기 제 4 캐패시터는 상기 제 1 캐패시터의 캐패시턴스의 적어도 5 퍼센트인 캐패시턴스를 갖는, 발진기.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 트랜스컨덕턴스 네트워크는,
    제 1 입력 리드, 제 2 입력 리드, 제 1 출력 리드, 및 제 2 출력 리드를 갖는 제 1 Gmc 회로로서, 상기 제 1 Gmc 회로의 상기 제 1 입력 리드는 상기 제 1 노드에 커플링되고, 상기 제 1 Gmc 회로의 상기 제 2 입력 리드는 상기 제 2 노드에 커플링되고, 상기 제 1 Gmc 회로의 상기 제 1 출력 리드는 상기 제 3 노드에 커플링되며, 상기 제 1 Gmc 회로의 상기 제 2 출력 리드는 상기 제 4 노드에 커플링되는, 상기 제 1 Gmc 회로;
    제 1 입력 리드, 제 2 입력 리드, 제 1 출력 리드, 및 제 2 출력 리드를 갖는 제 2 Gmc 회로로서, 상기 제 2 Gmc 회로의 상기 제 1 입력 리드는 상기 제 3 노드에 커플링되고, 상기 제 2 Gmc 회로의 상기 제 2 입력 리드는 상기 제 4 노드에 커플링되고, 상기 제 2 Gmc 회로의 상기 제 1 출력 리드는 상기 제 1 노드에 커플링되며, 상기 제 2 Gmc 회로의 상기 제 2 출력 리드는 상기 제 2 노드에 커플링되는, 상기 제 2 Gmc 회로;
    제 1 입력 리드, 제 2 입력 리드, 제 1 출력 리드, 및 제 2 출력 리드를 갖는 제 3 Gmc 회로로서, 상기 제 3 Gmc 회로의 상기 제 1 입력 리드는 상기 제 1 노드에 커플링되고, 상기 제 3 Gmc 회로의 상기 제 2 입력 리드는 상기 제 2 노드에 커플링되고, 상기 제 3 Gmc 회로의 상기 제 1 출력 리드는 상기 제 4 노드에 커플링되며, 상기 제 3 Gmc 회로의 상기 제 2 출력 리드는 상기 제 3 노드에 커플링되는, 상기 제 3 Gmc 회로; 및
    제 1 입력 리드, 제 2 입력 리드, 제 1 출력 리드, 및 제 2 출력 리드를 갖는 제 4 Gmc 회로로서, 상기 제 4 Gmc 회로의 상기 제 1 입력 리드는 상기 제 4 노드에 커플링되고, 상기 제 4 Gmc 회로의 상기 제 2 입력 리드는 상기 제 3 노드에 커플링되고, 상기 제 4 Gmc 회로의 상기 제 1 출력 리드는 상기 제 1 노드에 커플링되며, 상기 제 4 Gmc 회로의 상기 제 2 출력 리드는 상기 제 2 노드에 커플링되는, 상기 제 4 Gmc 회로를 포함하고,
    상기 제 1 Gmc 회로 및 상기 제 2 Gmc 회로는 상기 발진기가 상기 우수 공진 모드에서 발진할 경우에 디스에이블되고, 상기 제 3 Gmc 회로 및 상기 제 4 Gmc 회로는 상기 발진기가 상기 기수 공진 모드에서 발진할 경우에 디스에이블되는, 발진기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 인덕터는, 공급 전압 컨덕터에 커플링된 중심 탭을 갖고, 상기 제 2 인덕터는, 상기 공급 전압 컨덕터에 커플링된 중심 탭을 갖는, 발진기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 캐패시터는 가변 캐패시터 엘리먼트이고,
    상기 제 1 노드와 제 1 VIN 입력 신호 노드 사이에 커플링된 제 1 버랙터; 및
    상기 제 2 노드와 상기 제 1 VIN 입력 신호 노드 사이에 커플링된 제 2 버랙터를 포함하는, 발진기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 캐패시터는,
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 커플링된 디지털 프로그램가능 캐패시터를 더 포함하는, 발진기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 인덕터 및 상기 제 2 인덕터는 동일한 인덕턴스를 갖고, 상기 제 1 캐패시터 및 상기 제 2 캐패시터는 동일한 캐패시턴스를 갖는, 발진기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 인덕터 및 상기 제 1 캐패시터는 제 1 고유 발진 주파수를 갖는 제 1 공진 탱크를 형성하고, 상기 제 2 인덕터 및 상기 제 2 캐패시터는 제 2 고유 발진 주파수를 갖는 제 2 공진 탱크를 형성하며, 상기 제 1 고유 발진 주파수 및 상기 제 2 고유 발진 주파수는, 상기 발진기가 상기 우수 공진 모드 및 상기 기수 공진 모드 양자에서 동작할 경우에 동일한, 발진기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 인덕터 및 상기 제 2 인덕터는 상이한 인덕턴스들을 갖는, 발진기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 캐패시터 및 상기 제 2 캐패시터는 상이한 캐패시턴스들을 갖는, 발진기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜스컨덕턴스 네트워크 및 상기 제 2 트랜스컨덕턴스 네트워크는 상이한 트랜스컨덕턴스들을 갖는, 발진기.
  14. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 Gmc 회로, 상기 제 2 Gmc 회로, 상기 제 3 Gmc 회로, 및 상기 제 4 Gmc 회로 중 적어도 하나의 회로는 상기 제 1 Gmc 회로, 상기 제 2 Gmc 회로, 상기 제 3 Gmc 회로, 및 상기 제 4 Gmc 회로 중 적어도 하나의 다른 회로의 트랜스컨덕턴스와는 상이한 트랜스컨덕턴스를 갖는, 발진기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 캐패시터 및 상기 제 4 캐패시터는 적어도 0.2 피코패럿의 캐패시턴스들을 갖고, 상기 제 3 캐패시터 및 상기 제 4 캐패시터는 MOS 캐패시터들 및 금속-절연체-금속 (MIM) 캐패시터들로 이루어진 그룹으로부터 취해지고, 상기 상호 인덕턴스 (M) 는 관계식 k=M/sqrt(L1L2) 에 의해 주어지며, 상기 L1 은 상기 제 1 인덕터의 인덕턴스이고, 상기 L2 는 상기 제 2 인덕터의 인덕턴스이며, |k|>0.02 인, 발진기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는,
    상기 제 1 노드에 커플링된 게이트 및 상기 제 3 노드에 커플링된 드레인을 갖는 제 1 트랜지스터; 및
    상기 제 2 노드에 커플링된 게이트 및 상기 제 4 노드에 커플링된 드레인을 갖는 제 2 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제 1 트랜지스터의 소스는 상기 제 2 트랜지스터의 소스에 커플링되는, 발진기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는,
    상기 제 1 트랜지스터의 소스 및 상기 제 2 트랜지스터의 소스에 커플링된 드레인을 갖는 제 3 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 제 3 트랜지스터의 게이트는 디지털 제어 신호를 수신하도록 커플링되는, 발진기.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는,
    상기 제 1 노드에 커플링된 게이트 및 상기 제 4 노드에 커플링된 드레인을 갖는 제 1 트랜지스터; 및
    상기 제 2 노드에 커플링된 게이트 및 상기 제 3 노드에 커플링된 드레인을 갖는 제 2 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제 1 트랜지스터의 소스는 상기 제 2 트랜지스터의 소스에 커플링되는, 발진기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는,
    상기 제 1 트랜지스터의 소스 및 상기 제 2 트랜지스터의 소스에 커플링된 드레인을 갖는 제 3 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 제 3 트랜지스터의 게이트는 디지털 제어 신호를 수신하도록 커플링되는, 발진기.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 우수 공진 모드에 있어서 상기 제 1 인덕터를 통한 전류 흐름은 상기 제 2 인덕터를 통한 전류 흐름에 대해 제 1 위상 관계를 갖고, 상기 기수 공진 모드에 있어서 상기 제 1 인덕터를 통한 전류 흐름은 상기 제 2 인덕터를 통한 전류 흐름에 대해 제 2 위상 관계를 갖는, 발진기.
  21. 변압기 기반 LC 공진기로 하여금 기수 공진 모드 및 우수 공진 모드 중 선택가능한 모드에서 발진하게 하도록 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크를 이용하는 단계로서, 상기 변압기 기반 LC 공진기는 제 1 인덕터, 제 2 인덕터, 제 1 캐패시터, 제 2 캐패시터, 제 3 캐패시터 및 제 4 캐패시터를 포함하고, 상기 제 1 인덕터 및 상기 제 1 캐패시터는 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 병렬로 커플링되고, 상기 제 2 인덕터 및 상기 제 2 캐패시터는 제 3 노드와 제 4 노드 사이에 병렬로 커플링되고, 상기 제 3 캐패시터는 상기 제 1 노드와 상기 제 3 노드 사이에 커플링되고, 상기 제 4 캐패시터는 상기 제 2 노드와 상기 제 4 노드 사이에 커플링되며, 상기 제 1 인덕터 및 상기 제 2 인덕터는 상호 인덕턴스 (M) 를 갖고 변압기를 형성하는, 상기 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크를 이용하는 단계를 포함하고,
    상기 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는, 상기 변압기 기반 LC 공진기의 상기 제 1 노드, 상기 제 2 노드, 상기 제 3 노드, 및 상기 제 4 노드에 커플링된 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크로서, 제어 신호 입력 컨덕터 상의 제어 신호가 제 1 디지털 로직 값을 가질 경우에 상기 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는 상기 변압기 기반 LC 공진기로 하여금 그 기수 공진 모드에서 공진하게 하고, 상기 제어 신호 입력 컨덕터 상의 제어 신호가 제 2 디지털 로직 값을 가질 경우에 상기 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는 상기 변압기 기반 LC 공진기로 하여금 그 우수 공진 모드에서 공진하게 하고,
    상기 액티브 트랜스컨덕턴스 네트워크는,
    상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드에 커플링되고, 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 커플링된 네거티브 저항 회로로서 기능하는 제 1 트랜스컨덕턴스 네트워크;
    상기 제 3 노드 및 상기 제 4 노드에 커플링되고, 상기 제 3 노드와 상기 제 4 노드 사이에 커플링된 네거티브 저항 회로로서 기능하는 제 2 트랜스컨덕턴스 네트워크; 및
    상기 제 1 노드, 상기 제 2 노드, 상기 제 3 노드, 및 상기 제 4 노드에 커플링된 제 3 트랜스컨덕턴스 네트워크로서, 상기 제 3 트랜스컨덕턴스 네트워크는, 상기 제어 신호가 상기 제 1 디지털 로직 값을 가질 경우에 기수 공진 모드 발진을 위해 발진기에 에너지를 주입하고 우수 공진 모드 발진을 위해 에너지를 흡수하며, 상기 제어 신호가 상기 제 2 디지털 로직 값을 가질 경우에 우수 공진 모드 발진을 위해 상기 발진기에 에너지를 주입하고 기수 공진 모드 발진을 위해 에너지를 흡수하는 액티브 회로인, 상기 제 3 트랜스컨덕턴스 네트워크를 포함하는, 광대역 멀티-모드 VCO 를 위한 방법.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 기수 공진 모드 및 우수 공진 모드를 갖는 변압기 기반 공진기로서, 상기 변압기 기반 공진기는 제 1 인덕터, 제 2 인덕터, 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터를 포함하고, 상기 제 1 인덕터 및 상기 제 1 캐패시터는 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 병렬로 커플링되고, 상기 제 2 인덕터 및 상기 제 2 캐패시터는 제 3 노드와 제 4 노드 사이에 병렬로 커플링되며, 상기 변압기 기반 공진기는 상기 제 1 노드와 상기 제 3 노드 사이에 커플링된 제 3 캐패시터를 더 포함하고, 상기 변압기 기반 공진기는 상기 제 2 노드와 상기 제 4 노드 사이에 커플링된 제 4 캐패시터를 더 포함하는, 상기 변압기 기반 공진기; 및
    상기 변압기 기반 공진기의 상기 제 1 노드, 상기 제 2 노드, 상기 제 3 노드 및 상기 제 4 노드에 커플링되어, 디지털 제어 신호가 제 1 디지털 로직 값을 가질 경우에 상기 변압기 기반 공진기가 그 기수 공진 모드에서 공진하도록 상기 변압기 기반 공진기로 에너지를 주입하고, 또한 상기 디지털 제어 신호가 제 2 디지털 로직 값을 가질 경우에 상기 변압기 기반 공진기가 그 우수 공진 모드에서 공진하도록 상기 변압기 기반 공진기에 에너지를 주입하는 수단을 포함하고,
    상기 에너지를 주입하는 수단은,
    상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드에 커플링되어, 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에서 네거티브 저항으로서 기능하는 제 1 수단;
    상기 제 3 노드 및 상기 제 4 노드에 커플링되어, 상기 제 3 노드와 상기 제 4 노드 사이에서 네거티브 저항으로서 기능하는 제 2 수단;
    디지털 제어 입력 컨덕터; 및
    상기 제 1 노드, 상기 제 2 노드, 상기 제 3 노드, 및 상기 제 4 노드에 그리고 상기 디지털 제어 입력 컨덕터에 커플링된 제 3 수단을 포함하고,
    상기 제 3 수단은 상기 디지털 제어 신호가 상기 제 1 디지털 로직 값을 가질 경우에 기수 공진 모드 발진을 위해 에너지를 주입하고 우수 공진 모드 발진을 위해 에너지를 흡수하기 위한 것이며,
    상기 제 3 수단은 상기 디지털 제어 신호가 상기 제 2 디지털 로직 값을 가질 경우에 우수 공진 모드 발진을 위해 에너지를 주입하고 기수 공진 모드 발진을 위해 에너지를 흡수하기 위한 것인, 광대역 멀티-모드 VCO 를 위한 장치.
  25. 삭제
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 수단은 상기 제 3 노드 또는 상기 제 4 노드 중 어느 하나에 직접 접속되지 않고, 상기 제 2 수단은 상기 제 1 노드 또는 상기 제 2 노드 중 어느 하나에 직접 접속되지 않는, 광대역 멀티-모드 VCO 를 위한 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 3 수단은 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고,
    상기 제 1 부분은 상기 디지털 제어 입력 컨덕터 상의 상기 디지털 제어 신호가 제 1 디지털 로직 값을 가질 경우에 인에이블되고 상기 디지털 제어 입력 컨덕터 상의 상기 디지털 제어 신호가 제 2 디지털 로직 값을 가질 경우에 디스에이블되며,
    상기 제 2 부분은 상기 디지털 제어 입력 컨덕터 상의 상기 디지털 제어 신호가 제 1 디지털 로직 값을 가질 경우에 디스에이블되고 상기 디지털 제어 입력 컨덕터 상의 상기 디지털 제어 신호가 제 2 디지털 로직 값을 가질 경우에 인에이블되는, 광대역 멀티-모드 VCO 를 위한 장치.
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