KR101725693B1 - 동작 조건 변동에 대응하여 주파수를 일정하게 유지하는 주파수 생성 장치 및 방법 - Google Patents

동작 조건 변동에 대응하여 주파수를 일정하게 유지하는 주파수 생성 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 주파수 생성 장치는 전압 제어 발진기와 기준 전압 생성부를 포함할 수 있다. 전압 제어 발진기는 제어 전압에 따라 충전 전류를 조절하고, 충전 전류에 의해 충전되거나 방전 스위치에 의해 방전되는 이장 커패시터의 충전 전압과 기준 전압을 비교하며, 비교 결과에 따라 상승 에지 또는 하강 에지 중 어느 하나가 발생하도록 발진 신호를 생성하고, 발진 신호에 따라 방전 스위치를 스위칭할 수 있다. 기준 전압 생성부는 직렬 연결된 음의 온도 상수를 갖는 제1 저항과 양의 온도 상수를 갖는 제2 저항에 의해 구동 전압을 전압 분배하여 생성되는 온도 민감 전압으로부터 기준 전압을 생성할 수 있다.

Description

동작 조건 변동에 대응하여 주파수를 일정하게 유지하는 주파수 생성 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SYNTHESIZING FREQUENCY CAPABLE OF MAINTAINING FREQUENCY OVER VARIATION OF OPERATIONAL CONDITIONS}
본 발명은 주파수 생성 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 주파수를 일정하게 유지할 수 있는 주파수 생성 기술에 관한 것이다.
발진은 주기적이고 반복적인 진동이 일어나는 현상을 의미하며, 전기 회로에서 발진기는 공진(resonance) 구조, 음의 저항(negative resistance) 구조, 양의 피드백(positive feedback) 구조 또는 이장 발진(relaxation oscillation) 구조 등을 이용하여 특정 주파수 성분에서 지속적으로 진동하는 신호를 자발적으로 일으키는 회로들을 통칭하는 용어이다.
전자 장치에서 발진기는 클럭, 타이밍 제어, 샘플링, 변조 또는 복조 등에 사용되는 다양한 주파수의 신호들을 공급할 수 있어야 하며, 대부분의 발진기는 발진하는 주파수를 선택할 수 있도록 설계된다. 이를 위해, 제어 전압에 따라 발진 주파수가 결정되도록 설계된 전압 제어 발진기(VCO: Voltage Controlled Oscillator)가 흔히 사용된다.
이러한 전압 제어 발진기는 주파수 생성 장치의 중요한 구성요소이고, 주파수 생성 장치는 대체로, 전압 제어 발진기와, 이러한 전압 제어 발진기의 제어 전압을 조절하는 조절 제어부, 그리고 이러한 제어 전압을 결정하기 위해 현재의 발진 신호와 기준 신호의 주파수와 위상을 서로 비교하는 비교부를 포함할 수 있다.
통상적으로, 전압 제어 발진기는 예를 들어 제어 전압에 따라 지연 시간이 제어되는 지연 셀들로 구성되는 링 오실레이터일 수 있다.
이 경우에, 기준 신호는 예를 들어 공정, 전원 전압 및 온도(Process, voltage and temperature)로 대표되는 동작 조건(PVT condition)의 변동에 둔감하도록 수정 발진기를 이용하여 생성될 수 있다.
이렇게 동작 조건 변동에 둔감한 기준 신호의 주파수를 이용하면, 주파수 생성 장치는 동작 조건 변동에 따라 제어 전압을 달리함으로써 특정 주파수로 일정하게 발진할 수 있다.
다만, 수정 발진기는 압전 물질의 기계적 공명을 이용하기 때문에 집적회로 공정으로 칩 내에 형성하기 어렵다.
한편, 전압 제어 발진기는 예를 들어 커패시터에 충전 내지 방전되는 전압과 기준 전압을 비교하고 비교 결과에 따라 두 가지 상태 중 한 상태에서 다른 상태로 전환되는 동작을 반복함으로써 발진하는 이장 발진기일 수 있다.
이 경우에, 기준 신호는 예를 들어 동작 조건의 변동에 둔감하도록 밴드갭 기준 전압을 이용하여 생성될 수 있다.
이렇게 동작 조건 변동에 둔감한 기준 신호의 전압을 이용하면, 주파수 생성 장치는 동작 조건 변동에도 불구하고 기준 전압이 일정하게 유지됨으로써 특정 주파수로 일정하게 발진할 수 있다.
하지만, 밴드갭 기준 전압은 반도체 물성을 이용하기 때문에 임의의 전압 값을 갖도록 생성하기 어렵다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0050946호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 동작 조건 변동에 대응하여 주파수를 일정하게 유지하는 주파수 생성 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 동작 조건 변동을 반영하여 기준 전압을 조절함으로써 결과적으로 주파수를 일정하게 유지하는 주파수 생성 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이장 발진기를 이용한 주파수 생성 장치에서 동작 조건 변동에 대응하여 주파수를 일정하게 유지하는 주파수 생성 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이장 발진기를 이용한 주파수 생성 장치에서 동작 조건 중 전원 전압의 증감에 따라 기준 전압이 증감하여 이장 발진기의 상태 전환 주기와 그 시점을 일정하게 함으로써 주파수를 일정하게 유지하는 주파수 생성 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 주파수 생성 장치는 제어 전압에 따라 충전 전류를 조절하고, 상기 충전 전류에 의해 충전되거나 방전 스위치에 의해 방전되는 이장(relaxation) 커패시터의 충전 전압과 기준 전압을 비교하며, 비교 결과에 따라 상승 에지 또는 하강 에지 중 어느 하나가 발생하도록 발진 신호를 생성하고, 상기 발진 신호에 따라 상기 방전 스위치를 스위칭하는 전압 제어 발진기; 및 직렬 연결된 음의 온도 상수를 갖는 제1 저항과 양의 온도 상수를 갖는 제2 저항에 의해 구동 전압을 전압 분배하여 생성되는 온도 민감 전압으로부터 상기 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 기준 전압 생성부는, 상기 온도 민감 전압과 상기 이장 커패시터의 충전 전압 간의 전압차가 평활화되도록, 상기 온도 민감 전압으로부터 상기 기준 전압을 생성하는 평활화부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 평활화부는 연산 증폭기를 포함하며, 상기 연산 증폭기의 출력 단자는 상기 기준 전압을 출력하고, 상기 연산 증폭기의 제1 입력 단자는 상기 온도 민감 전압을 입력받으며, 상기 연산 증폭기의 제2 입력 단자는 피드백 저항을 거친 상기 이장 커패시터의 충전 전압과 피드백 커패시터를 거친 상기 기준 전압을 입력받도록 연결될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 온도 민감 전압은 온도가 상승함에 따라 전압 레벨이 상승하도록 생성될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 주파수 생성 장치는 카운트 구간 동안에 상기 발진 신호의 펄스들을 계수한 발진 카운트 값과 목표 카운트 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 주파수 조절 신호를 결정하며, 결정된 상기 주파수 조절 신호를 디지털-아날로그 변환하여 상기 제어 전압을 생성하는 주파수 조절부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 주파수 조절부는, 기준 클럭 신호의 하나 이상의 펄스폭에 상응하여 카운트 구간을 가지도록 카운트 구간 신호를 생성하는 기준 분주기; 상기 카운트 구간 신호에 따른 상기 카운트 구간 동안에 상기 발진 신호의 펄스들을 계수하여 상기 발진 카운트 값을 생성하는 카운터; 상기 발진 신호의 목표 주파수에 따라 주어지는 상기 목표 카운트 값과 상기 발진 카운트 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 주파수 조절 신호를 출력하는 발진 주파수 제어부; 및 상기 주파수 조절 신호를 디지털-아날로그 변환하여 상기 제어 전압을 생성하는 디지털 아날로그 변환부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 발진 주파수 제어부는 상기 발진 신호의 목표 주파수에 따라 주어지는 상기 목표 카운트 값과 상기 발진 카운트 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 업 신호 또는 다운 신호 중 하나를 출력하는 비교부; 및 상기 업 신호 또는 다운 신호에 따라 직전의 주파수 조절 신호의 이진값을 높이거나 낮춘 갱신된 주파수 조절 신호를 출력하는 주파수 조절 신호 결정부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 주파수 조절 신호 결정부는 순차 탐색 기법 또는 이진 탐색 기법에 따라, 상기 업 신호 또는 다운 신호가 입력될 때마다 상기 주파수 조절 신호의 비트값을 갱신하면서 주파수 조절 신호를 출력하도록 동작할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 주파수 생성 방법은 전압 제어 발진기 및 기준 전압 생성부를 포함하는 주파수 생성 장치를 이용한 주파수 생성 방법으로서, 상기 전압 제어 발진기가, 기준 전압을 이용하여 이장 커패시터의 충전과 방전의 교변을 일으켜 발진 신호를 생성하는 단계; 및 상기 기준 전압 생성부가, 직렬 연결된 음의 온도 상수를 갖는 제1 저항과 양의 온도 상수를 갖는 제2 저항에 의해 구동 전압을 전압 분배하여 생성되는 온도 민감 전압으로부터 상기 기준 전압을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 전압 제어 발진기는 제어 전압에 따라 충전 전류를 조절하고, 상기 충전 전류에 의해 충전되거나 방전 스위치에 의해 방전되는 상기 이장 커패시터의 충전 전압과 상기 기준 전압을 비교하며, 비교 결과에 따라 상승 에지 또는 하강 에지 중 어느 하나가 발생하도록 상기 발진 신호를 생성하고, 상기 발진 신호에 따라 상기 방전 스위치를 스위칭하도록 동작할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 기준 전압 생성부가 상기 기준 전압을 생성하는 단계는, 상기 기준 전압 생성부가, 상기 온도 민감 전압과 상기 이장 커패시터의 충전 전압 간의 전압차가 평활화되도록, 상기 온도 민감 전압으로부터 상기 기준 전압을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 온도 민감 전압은 온도가 상승함에 따라 전압 레벨이 상승하도록 생성될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 주파수 생성 장치는 상기 발진 신호에 따라 제어 전압을 생성하는 주파수 조절부를 더 포함하고, 상기 전압 제어 발진기는 상기 제어 전압에 따라 상기 충전 전류를 조절하도록 동작하며, 상기 주파수 생성 장치를 이용한 주파수 생성 방법은, 상기 주파수 조절부가, 카운트 구간 동안에 상기 발진 신호의 펄스들을 계수한 발진 카운트 값과 목표 카운트 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 주파수 조절 신호를 결정하며, 결정된 상기 주파수 조절 신호를 디지털-아날로그 변환하여 상기 제어 전압을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 주파수 조절부가 상기 제어 전압을 생성하는 단계는, 상기 주파수 조절부가, 상기 발진 신호의 목표 주파수에 따라 주어지는 상기 목표 카운트 값과 상기 발진 카운트 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 업 신호 또는 다운 신호 중 하나를 출력하는 단계; 및 상기 주파수 조절부가, 상기 업 신호 또는 다운 신호에 따라 직전의 주파수 조절 신호의 이진값을 높이거나 낮춘 갱신된 상기 주파수 조절 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 주파수 조절 신호의 갱신은 순차 탐색 기법 또는 이진 탐색 기법에 따라, 상기 업 신호 또는 다운 신호가 입력될 때마다 상기 주파수 조절 신호의 비트값을 갱신함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 동작 조건 변동에 대응하여 주파수를 일정하게 유지하는 주파수 생성 장치 및 방법에 따르면, 동작 조건 변동을 반영하여 기준 전압을 조절함으로써 결과적으로 주파수를 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명의 동작 조건 변동에 대응하여 주파수를 일정하게 유지하는 주파수 생성 장치 및 방법에 따르면, 이장 발진기를 이용한 주파수 생성 장치에서 동작 조건 변동에 대응하여 주파수를 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명의 동작 조건 변동에 대응하여 주파수를 일정하게 유지하는 주파수 생성 장치 및 방법에 따르면, 이장 발진기를 이용한 주파수 생성 장치에서 동작 조건 중 전원 전압의 증감에 따라 기준 전압이 증감하여 이장 발진기의 상태 전환 주기와 그 시점을 일정하게 함으로써 주파수를 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명의 동작 조건 변동에 대응하여 주파수를 일정하게 유지하는 주파수 생성 장치 및 방법에 따르면, 제어 전압의 해상도가 개선되어 정밀하게 주파수를 조절할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 생성 장치를 예시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 생성 장치에서 서로 다른 동작 조건 하에서 기준 전압 값과 이장 동작의 관계를 예시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 생성 장치의 전압 제어 발진기와 기준 전압 생성부를 예시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 생성 장치의 주파수 조절부를 예시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 생성 장치가 동작 초기에 또는 주파수 고정 이탈 시에 발진 신호의 주파수가 원하는 주파수에 접근하도록 제어 신호를 변동하는 동안 발진 신호의 주파수가 원하는 주파수에 접근하는 양상을 예시한 타이밍도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 생성 장치의 주파수 조절부의 디지털 아날로그 변환부를 예시한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 생성 장치를 이용한 주파수 생성 방법을 예시한 순서도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 생성 장치를 예시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 주파수 생성 장치(10)는 전압 제어 발진기(11), 기준 전압 생성부(12) 및 주파수 조절부(13)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 전압 제어 발진기(11)는 이장 발진기(relaxation oscillator)이다.
이장 발진기는 통상적으로 전기 에너지 또는 자기 에너지를 저장하는 커패시터나 인덕터와 같은 에너지 저장 소자와, 이 에너지 저장 소자에 에너지를 공급하다가 특정 조건에 다다르면 에너지 저장 소자로부터 저장된 에너지를 소모시키는 동작을 스스로 반복함으로써 소정의 주파수로 발진한다.
이장이라는 용어는 계(system)가 두 가지 평형 상태를 가지고, 어느 한 평형 상태에 도달할 때까지 긴 이완(relaxation) 구간을 가지다가 한 평형 상태에 도달하는 순간 짧은 긴장(impulse) 구간에 목표하는 평형 상태가 다른 평형 상태로 바뀌며, 다시 긴 이완 구간 동안 다른 평형 상태로 이동하는, 자연계에서 흔히 발생하는 현상을 의미한다.
이장 발진기는 안정적인 주파수로 삼각파, 톱니파, 구형파 등을 생성할 수 있다. 삼각파나 톱니파를 생성하는 이장 발진기는 래스터 스캐닝하는 장치, PWM 신호를 생성하는 장치, AD 컨버터 등에서 이용될 수 있고, 구형파를 발생시키는 이장 발진기는 클럭 생성 장치로 사용될 수도 있다.
전압 제어 발진기(11)는 이장 커패시터를 구비하고, 기준 전압(VREF)에 따라 이장 커패시터의 충전과 방전을 교변시키며, 그에 따라 발진 신호(VOSC)를 생성할 수 있다.
기준 전압 생성부(12)는 온도 또는 구동 전압의 변동에 따라 변동하는 기준 전압을 생성하며, 이장 커패시터의 충전 및 방전의 교변 시점이 온도 또는 구동 전압에 따라 변동하는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 기준 전압 생성부(12)의 기준 전압이 온도나 구동 전압에 따라 어떻게 변동하는지 예시하기 위해 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 생성 장치에서 서로 다른 동작 조건 하에서 기준 전압 값과 이장 동작의 관계를 예시한 그래프이다.
도 2의 곡선들은 각 동작 조건 하에서 이장 커패시터가 충전되는 동안에 시간에 따라 충전 전압이 상승하는 상대적인 양상들을 나타낸다.
도 2에서, 제1 동작 조건은 구동 전압이 1.8V, 온도는 20℃이다. 제2 동작 조건은 구동 전압이 1.8V, 온도는 70℃이다. 제3 동작 조건은 구동 전압이 2.0V, 온도는 27℃이다.
제1 동작 조건에서, 충전 전압은 완만하게 증가한다. 기준 전압의 크기가 VREF1로 주어지면, 충전 전압이 기준 전압보다 커지는 시점 t1 직후에 이장 상태의 교변이 일어나고, 이장 커패시터의 방전이 시작된다. 이장 커패시터의 방전에 따라 충전 전압이 기준 전압보다 다시 낮아지면, 다시 이장 상태의 교변이 일어나고, 이장 커패시터의 충전이 시작된다. 이러한 방식으로 발진 신호의 발진 주파수가 결정된다.
제2 동작 조건은 제1 동작 조건에 비해 온도가 높아지는 동작 조건이며, 충전 전압은 높아진 온도에 따라 증가한 충전 전류에 의해 다소 빠르게 증가한다.
만약 제2 동작 조건에서 온도의 상승에도 불구하고 기준 전압이 VREF1로 일정하게 유지된다면, 이장 커패시터의 충전 전압은 충전 시에 제1 동작 조건의 경우보다 더 빠르게 시점 t2에 기준 전압 VREF1에 도달한다. 따라서, 이대로라면, 제2 동작 조건의 발진 주파수는 제1 동작 조건의 경우보다 다소 높아질 것으로 예측된다.
반면에, 만약 제2 동작 조건에서 온도의 상승을 고려하여 기준 전압이 VREF2로 주어진다면, 이장 커패시터의 충전 전압은 충전 시에 제1 동작 조건의 경우와 똑같은 시점 t1에 기준 전압 VREF2에 도달한다. 따라서, 기준 전압이 VREF2로 주어진다면, 발진 주파수는 제1 동작 조건의 경우와 거의 같을 것으로 예측된다.
한편, 제3 동작 조건은 제1 동작 조건에 비해 구동 전압이 높아지는 동작 조건이며, 충전 전압은 높아진 구동 전압에 따라 증가한 충전 전류에 의해 상당히 빠르게 증가한다.
만약 제3 동작 조건에서 구동 전압의 상승에도 불구하고 기준 전압이 VREF1로 일정하게 유지된다면, 이장 커패시터의 충전 전압은 충전 시에 제1 동작 조건의 경우보다 더 빠르게 시점 t3에 기준 전압 VREF1에 도달한다. 따라서, 이대로라면, 제3 동작 조건의 발진 주파수는 제1 동작 조건의 경우보다 상당히 높아질 것으로 예측된다.
반면에, 만약 제3 동작 조건에서 구동 전압의 상승을 고려하여 기준 전압이 VREF3으로 주어진다면, 이장 커패시터의 충전 전압은 충전 시에 제1 동작 조건의 경우와 똑같은 시점 t1에 기준 전압 VREF3에 도달한다. 따라서, 기준 전압이 VREF3으로 주어진다면, 발진 주파수는 제1 동작 조건의 경우와 거의 같을 것으로 예측된다.
이러한 관찰에 따라, 본 발명의 주파수 생성 장치는 동작 조건의 변동을 보상하여 기준 전압을 조절할 수 있는 기준 전압 생성부를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 생성 장치의 전압 제어 발진기와 기준 전압 생성부를 예시한 회로도이다.
도 3에 예시된 전압 제어 발진기(11)는 제어 전압(VCON)에 따라 충전 전류(ICG)를 조절하고, 충전 전류(ICG)에 의해 충전되거나 또는 방전 스위치(SW)에 의해 방전되는 이장 커패시터(111)의 충전 전압(VCG)과 기준 전압(VREF)을 비교하며, 비교 결과에 따라 상승 에지 또는 하강 에지 중 어느 하나가 발생하도록 발진 신호(VOSC)를 생성하며, 발진 신호(VOSC)에 따라 방전 스위치(SW)를 스위칭할 수 있다.
이를 위해, 전압 제어 발진기(11)는 이장 커패시터(111), 충전 전류원(112), 비교기(113), 방전 스위치(114)를 포함할 수 있다.
충전 전류원(112)은 제어 전압(VCON)에 따라 조절되는 충전 전류(ICG)를 생성한다.
이장 커패시턴스(111)는 충전 전류(ICG)에 의해 충전되고, 방전 스위치(114)가 통전되면 방전된다.
비교기(113)는 이장 커패시터(111)의 충전 전압(VCG)과 기준 전압(VREF)을 비교하여 그 비교 결과에 따라 상승 에지 또는 하강 에지 중 어느 하나가 발생하도록 발진 신호(VOSC)를 출력한다.
발진 신호(VOSC)는 방전 스위치(114)를 스위칭할 수 있다.
다시 말해, 충전 전류(ICG)가 이장 커패시턴스(111)를 충전하여 충전 전압(VCG)이 기준 전압(VREF)을 넘어서면, 비교기(113)의 출력이 음의 논리 값에 상응하도록 변동하므로, 비교기(113)의 출력인 발진 신호(VOSC)는 하강 에지를 갖게 된다. 음의 논리 값이 된 발진 신호(VOSC)는 방전 스위치(114)를 통전시키며, 이장 커패시턴스(111)는 방전 스위치(114)에 의해 방전되기 시작한다.
방전에 따라 이장 커패시턴스(111)의 충전 전압(VCG)이 낮아지고, 낮아지던 충전 전압(VCG)이 기준 전압(VREF)보다 낮아지면, 비교기(113)의 출력이 양의 논리 값에 상응하도록 변동하므로, 비교기(113)의 출력인 발진 신호(VOSC)는 상승 에지를 갖게 된다. 양의 논리 값이 된 발진 신호(VOSC)는 방전 스위치(114)를 차단시키며, 이장 커패시턴스(111)는 충전 전류(ICG)에 의해 충전을 재개한다.
이러한 방식으로 발진 신호(VOSC)는 일정한 주파수로 발진할 수 있다.
한편, 기준 전압 생성부(12)는 직렬 연결된 음의 온도 상수(NTC: Negative Temperature Constant)를 갖는 제1 저항(RNTC)과 양의 온도 상수(PTC: Positive Temperature Constant)를 갖는 제2 저항(RPTC)에 의해 구동 전압(VDD)을 전압 분배하여 생성되는 온도 민감 전압(VTMP)으로부터 기준 전압(VREF)을 생성할 수 있다.
온도 민감 전압(VTMP)은 온도가 상승함에 따라 전압 레벨이 상승하도록 생성된다. 예를 들어, 온도가 상승하면 제1 저항(RNTC)의 저항값은 감소하고, 제2 저항(RPTC)의 저항값은 증가한다. 반면에 온도가 하강하면 제1 저항(RNTC)의 저항값은 증가하고, 제2 저항(RPTC)의 저항값은 감소한다.
따라서, 구동 전압(VDD)이 제1 저항(RNTC)와 제2 저항(RPTC)에 의해 전압 분할되어 나타나는 온도 민감 전압(VTMP)은, 구동 전압(VDD)이 일정하더라도, 온도의 변동에 상응하여, 예를 들어 정비례하게, 변동한다.
한편, 온도 민감 전압(VTMP)은 구동 전압(VDD)의 전압 분할로 나타나기 때문에, 온도 민감 전압(VTMP)은 구동 전압이 상승함에 따라 함께 상승하고, 구동 전압이 하강하면 함께 하강하도록 생성되는 것은 당연하다.
나아가, 기준 전압 생성부(12)는 온도 민감 전압(VTMP)과 이장 커패시터(111)로부터 피드백된 충전 전압(VCG) 간의 전압차(VDIF)가 평활화되도록, 온도 민감 전압(VTMP)으로부터 기준 전압(VREF)을 생성하는 평활화부(121)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 평활화부(121)는 연산 증폭기(OPAMP)를 포함하며, 연산 증폭기(OPAMP)의 출력 단자는 기준 전압(VREF)을 출력하고, 연산 증폭기(OPAMP)의 제1 입력 단자(+)는 온도 민감 전압(VTMP)을 입력받으며, 연산 증폭기(OPAMP)의 제2 입력 단자(-)는 피드백 저항(RF)을 거친 이장 커패시터(111)의 충전 전압(VCG)과 피드백 커패시터(CF)를 거친 기준 전압(VREF)을 입력받도록 연결될 수 있다.
도 3에서 예시된 평활화부(121)는 밀러 적분기를 포함하는 형태이며, 평활화부(121)이 출력하는 기준 전압(VREF), 피드백된 이장 커패시터(111)의 충전 전압(VCG) 및 전압 분배된 온도 민감 전압(VTMP)의 직류 성분들이 온도와 구동 전압의 변동에 대해 동일한 경향으로 변동하도록 만들 수 있다.
또한, 평활화부(121)는 일종의 저역 통과 필터로 기능할 수 있어서, 온도 민감 전압(VTMP)에 혼입되는 열적 고주파 노이즈를 저감할 수 있다.
다시 도 1로 돌아가서, 주파수 조절부(13)는 전압 제어 발진기(11)가 이장 커패시터(111)를 충전하는 충전 전류(ICG)를 정밀하게 조절함으로써 이장 커패시터(111)의 충전 속도를 정밀하게 조절할 수 있고, 그에 따라 발진 신호(VOSC)의 주파수를 정밀하게 조절할 수 있다.
주파수 조절부(13)와 기준 전압 생성부(12)는 모두 발진 신호(VOSC)의 주파수에 영향을 미칠 수 있지만, 주파수 조절부(13)는 다양한 주파수를 특정하여 발진 신호(VOSC)를 생성하려는 구성요소이고, 기준 전압 생성부(12)는 특정된 주파수를 정밀하게 유지하려는 구성요소라는 점에서 구분될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 생성 장치의 주파수 조절부를 구체적으로 예시한 회로도이다.
도 4를 참조하면, 주파수 조절부(13)는 SAR(Successive Approximation Register) 로직과 디지털 아날로그 변환기(DAC)를 이용하여 제어 전압(VCON)을 생성할 수 있다.
구체적으로 주파수 조절부(13)는 소정의 카운트 구간 동안에 전압 제어 발진기(11)에서 생성된 발진 신호(VOSC)의 펄스들을 계수하여 발진 카운트 값을 생성하고, 외부에서 주어지거나 또는 소정의 조건에 따라 설정된 목표 카운트 값과 발진 카운트 값을 서로 비교하며, 비교 결과에 따라 주파수 조절 신호를 결정하고, 결정된 주파수 조절 신호를 디지털-아날로그 변환하여 제어 전압을 생성할 수 있다.
이를 위해, 주파수 조절부(13)는 기준 분주기(131), 카운터(132), 발진 주파수 제어부(133) 및 디지털 아날로그 변환부(134)를 포함할 수 있고, 실시예에 따라, 목표 카운트 저장부(135)를 더 포함할 수 있다.
기준 분주기(131)는 발진 신호(VOSC)의 펄스들을 계수할 수 있는 시구간의 타이밍 신호를 제공할 수 있도록, 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 하나 이상의 펄스폭에 상응하는 카운트 구간을 가지는 카운트 구간 신호(CNT_EN)를 생성할 수 있다.
예를 들어, 기준 분주기(131)는 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 펄스들을 이용하여 카운트 구간 신호(CNT_EN)를 생성할 수 있다. 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 주파수가 너무 높으면, 주파수 분주를 이용하여 주파수를 낮출 수도 있다. 예를 들어, 10 kHz의 기준 클럭 신호(REF_CLK)이 수정 발진기에 의해 제공된다고 가정하면, 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 펄스들을 기초로, 예를 들어 18 ㎳의 카운트 구간(180 개의 기준 클럭 신호 펄스들에 상응)과 2 ㎳의 리셋 구간(20 개의 펄스에 상응)으로 구성되는 카운트 구간 신호(CNT_EN)를 생성할 수 있다.
카운터(132)는 카운트 구간 신호(CNT_EN)에 따른 카운트 구간 동안에 발진 신호(VOSC)의 펄스들을 계수하여 발진 카운트 값을 생성할 수 있다.
카운트 구간 신호(CNT_EN)의 카운트 구간이 끝나면 카운터(132)는 카운트 동작을 종료하고 그때까지 카운트된 발진 카운트 값(CNT_OUT)을 출력한다.
발진 주파수 제어부(133)는 발진 신호(VOSC)의 목표 주파수에 따라 결정되는 목표 카운트 값(CNT_TG)과 발진 카운트 값(CNT_OUT)을 비교하여 주파수 조절 신호(CON_FRE)를 출력할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 발진 주파수 제어부(133)는 발진 신호(VOSC)의 목표 주파수에 따라 결정되는 목표 카운트 값(CNT_TG)과 발진 카운트 값(CNT_OUT)을 비교하여 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN) 중 하나를 출력하는 비교부(1331) 및 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)에 따라 직전의 주파수 조절 신호(CON_FRE)의 이진값을 높이거나 낮춘 갱신된 주파수 조절 신호(CON_FRE)를 출력하는 주파수 조절 신호 결정부(1332)를 포함할 수 있다.
특히, 주파수 조절 신호 결정부(1332)는 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)가 입력될 때마다 주파수 조절 신호(CON_FRE)의 비트값을 이진 탐색 기법에 따라 갱신할 수 있다. 이 경우에, 주파수 조절 신호(CON_FRE)의 비트값들은 예를 들어 초기에는 MSB(Most Significant Bit)만 1이고 나머지 비트들이 0이다. 주파수 조절 신호 결정부(1332)는 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)가 입력될 때마다 MSB부터 비트 값들을 결정하고, LSB(Least Significant Bit)까지, 각 자리의 비트값을 결정할 수 있다.
주파수 조절 신호(CON_FRE)의 비트 값들이 바뀔 때마다 발진 신호(VOSC)의 주파수가 달라지며, 달라진 주파수의 발진 신호(VOSC)가 카운트되고, 목표 카운트 값(CNT_TG)에 대해 발진 카운트 값(CNT_OUT)이 큰지 또는 작은지에 따라 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)가 생성된다. 이렇게 하여, 주파수 조절 신호(CON_FRE)의 모든 비트 값들은, 주파수 조절 신호(CON_FRE)가 M 비트라면, M 회의 반복에 의해 결정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 생성 장치가 동작 초기에 또는 주파수 고정 이탈 시에 발진 신호의 주파수가 원하는 주파수에 접근하도록 제어 신호를 변동하는 동안 발진 신호의 주파수가 원하는 주파수에 접근하는 양상을 예시한 타이밍도이다.
도 5를 참조하면, 카운트 구간 신호(CNT_EN)이 활성화된 카운트 구간마다, 발진 신호(VOSC)의 펄스들을 카운트하여 생성된 발진 카운트 값과 목표 카운트 값이 비교된다. 이러한 비교 결과에 따라 주파수 조절 신호(CON_FRE)는 MSB 쪽 비트부터 한 비트씩 조절되므로, 제어 전압(VCON)도 처음에는 큰 폭으로 변하다가 점점 세밀하게 변하면서 어느 값에 정착한다. 이에 따라, 발진 신호(VOSC)의 주파수도 처음에는 큰폭으로 변하고 점점 변화폭이 감소하면서 원하는 주파수에 정착할 수 있다.
또한, 디지털 아날로그 변환되는 제어 전압(VCON)으로 발진 주파수를 조절할 수 있으므로, 아주 높은 정밀도로 발진 주파수를 조절할 수 있다. 예를 들어, 주파수 조절 신호(CON_FRE)의 LSB의 변화가 약 50 Hz의 발진 주파수를 변화시킬 수 있다.
다시 도 4로 돌아가서, 실시예에 따라, 주파수 조절 신호 결정부(1332)는 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)가 입력될 때마다 주파수 조절 신호(CON_FRE)의 비트값을 순차 탐색 기법에 따라 갱신할 수 있다. 이 경우에, 주파수 조절 신호(CON_FRE)의 비트값들은 초기에는 예를 들어 모든 비트들이 0이고, 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)가 입력될 때마다 LSB부터 1비트씩 바뀜으로써, 결국 모든 자리의 비트값이 결정될 수 있다.
주파수 조절 신호(CON_FRE)의 비트 값들이 바뀔 때마다 발진 신호(VOSC)의 주파수가 달라지며, 달라진 주파수의 발진 신호(VOSC)가 카운트되고, 목표 카운트 값(CNT_TG)에 대해 발진 카운트 값(CNT_OUT)이 큰지 또는 작은지에 따라 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)가 생성된다. 이렇게 하여, 주파수 조절 신호(CON_FRE)의 모든 비트 값들은, 주파수 조절 신호(CON_FRE)가 M 비트라면, 최대 2^M 회의 반복에 의해 결정될 수 있다.
발진 주파수 제어부(133)는 매번 카운터(132)로부터 발진 카운트 값(CNT_OUT)을 수신한 후에 목표 카운트 값(CNT_TG)과 발진 카운트 값(CNT_OUT)을 비교하고, 또한 이러한 비교가 끝난 후에 주파수 조절 신호(CON_FRE)를 갱신하여야 한다. 이러한 동작 타이밍을 정확히 결정할 수 있도록, 기준 분주기(131)는 카운트 구간 신호(CNT_EN)의 카운트 구간이 끝난 후에 제1 클럭 신호(CLK1)를 생성하여 비교부(1331)에 제공하고, 제1 클럭 신호(CLK1)를 지연한 제2 클럭 신호(CLK2)를 생성하여 주파수 조절 신호 결정부(1332)에 제공할 수 있다.
주파수 조절 신호(CON_FRE)의 모든 자리의 비트값들이 결정되면, 발진 신호(VOSC)의 발진 주파수는 더이상 정밀하게 조절될 수 없으므로, 주파수 조절부(13)의 조절 동작은 일단 완료된다.
목표 카운트 저장부(135)는 발진 신호(VOSC)의 목표 주파수에 따라 결정되는 목표 카운트 값들을 미리 저장하고 있어서, 소정의 주파수 선택 신호(FREQ_SEL)에 상응하는 내부 목표 카운트 값(CNT_TG1)을 선정하며, 선정된 내부 목표 카운트 값(CNT_TG1)에 상응하여 목표 카운트 값(CNT_TG)를 출력할 수 있다.
만약 발진 주파수 제어부(133)가 카운터(132)로부터 목표 카운트 값(CNT_TG)보다 낮은 발진 카운트 값(CNT_OUT)을 수신한다면, 비교부(1331)는 업 신호(UP)를 출력할 것이고, 주파수 조절 신호 결정부(1332)는 제어 전압(VCON)을 올려 발진 주파수를 올리는 쪽으로 주파수 조절 신호(CON_FRE)의 비트값들을 갱신할 것이다.
한편, 멀티플렉서(136)는 목표 카운트 저장부(135)에서 출력된 내부 목표 카운트 신호(CNT_TG1)와 외부에서 제공된 외부 기준 카운트 신호(CNT_EXT) 중 어느 하나를 외부 기준 카운트 활성화 신호(CNT_EXT_EN)에 의해 선택적으로 발진 주파수 제어부(133)에 제공할 수 있다.
디지털 아날로그 변환부(134)는 주파수 조절 신호(CON_FRE)를 디지털-아날로그 변환하여 제어 전압(VCON)을 생성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 생성 장치의 주파수 조절부의 디지털 아날로그 변환부를 예시한 회로도이다.
도 6을 참조하면, 디지털 아날로그 변환부(134)는 주파수 조절 신호(CON_FRE)를 아날로그 변환하여 중간 변환 전압을 생성하는 R2R DAC, 중간 변환 전압에 따라 제1 전류(I1)를 생성하는 전류원 및 제1 전류(I1)를 전류 미러링하여 제2 전류(I2)를 생성하고 제2 전류(I2)에 상응하도록 제어 전압(VCON)을 출력하는 전류 미러를 포함할 수 있다.
MOSFET 트랜지스터에서 드레인 전류는 게이트-소스 전압의 제곱에 비례하는 관계를 가지므로, 전류 미러는 제5 트랜지스터(M5)의 드레인 전류와 게이트-소스 전압(VGS)의 관계에 의해 통제되는 제어 전압(VCON)을 출력할 수 있다.
나아가, 드레인 전류와 게이트-소스 전압(VGS)의 관계에 대하여, 온도에 의한 영향이 잘 알려져 있으므로, 온도 변화에 의한 제어 전압(VCON)의 변화도 예측할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 생성 장치를 이용한 주파수 생성 방법을 예시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 주파수 생성 방법에 이용되는 주파수 생성 장치는 전압 제어 발진기 및 기준 전압 생성부를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 발진 신호에 따라 제어 전압을 생성하는 주파수 조절부를 더 포함할 수 있고, 이 경우에, 전압 제어 발진기는 제어 전압에 따라 충전 전류를 조절할 수 있다.
단계(S71)에서, 전압 제어 발진기는 기준 전압을 이용하여 이장 커패시터에서 충전과 방전의 자발적인 교변을 일으켜 발진 신호를 생성할 수 있다.
이때, 전압 제어 발진기는 제어 전압에 따라 충전 전류를 조절하고, 충전 전류에 의해 충전되거나 방전 스위치에 의해 방전되는 이장 커패시터의 충전 전압과 기준 전압을 비교하며, 비교 결과에 따라 상승 에지 또는 하강 에지 중 어느 하나가 발생하도록 발진 신호를 생성할 수 있다. 나아가 전압 제어 발진기는 발진 신호에 따라 방전 스위치를 스위칭하므로, 방전 스위치의 통전에 의한 방전과 방전 스위치의 차단에 따른 충전을 반복하면서 발진 신호의 자발적 발진을 일으킨다.
단계(S72)에서, 기준 전압 생성부는 직렬 연결된 음의 온도 상수를 갖는 제1 저항과 양의 온도 상수를 갖는 제2 저항에 의해 구동 전압을 전압 분배하여 생성되는 온도 민감 전압으로부터 기준 전압을 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 단계(S72)에서, 기준 전압 생성부는 온도 민감 전압과 이장 커패시터의 충전 전압 간의 전압차가 평활화되도록, 온도 민감 전압으로부터 기준 전압을 생성할 수 있다.
이때, 온도 민감 전압은 온도가 상승함에 따라 전압 레벨이 상승하도록 생성될 수 있다.
실시예에 따라, 단계(S73)에서, 주파수 조절부는 카운트 구간 동안에 발진 신호의 펄스들을 계수한 발진 카운트 값과 목표 카운트 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 주파수 조절 신호를 결정하며, 결정된 주파수 조절 신호를 디지털-아날로그 변환하여 제어 전압을 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 단계(S73)에서, 주파수 조절부는 발진 신호의 목표 주파수에 따라 주어지는 목표 카운트 값과 발진 카운트 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 업 신호 또는 다운 신호 중 하나를 출력할 수 있다.
나아가, 단계(S73)에서, 주파수 조절부는 업 신호 또는 다운 신호에 따라 직전의 주파수 조절 신호의 이진값을 높이거나 낮춘 갱신된 주파수 조절 신호를 출력할 수 있다.
실시예에 따라, 단계(S73)의 주파수 조절 신호의 갱신은 순차 탐색 기법 또는 이진 탐색 기법에 따라, 업 신호 또는 다운 신호가 입력될 때마다 주파수 조절 신호의 비트값을 갱신함으로써 수행될 수 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, 광학 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 비휘발성 메모리 등을 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
10 주파수 생성 장치
11 전압 제어 발진기
111 이장 커패시터
112 충전 전류원
113 비교기
114 방전 스위치
12 기준 전압 생성부
121 평활화부
13 주파수 조절부
131 기준 분주기
132 카운터
133 발진 주파수 제어부
134 디지털 아날로그 변환부
135 목표 카운트 저장부
136 멀티플렉서

Claims (14)

  1. 제어 전압에 따라 충전 전류를 조절하고, 상기 충전 전류에 의해 충전되거나 방전 스위치에 의해 방전되는 이장(relaxation) 커패시터의 충전 전압과 기준 전압을 비교하며, 비교 결과에 따라 상승 에지 또는 하강 에지 중 어느 하나가 발생하도록 발진 신호를 생성하고, 상기 발진 신호에 따라 상기 방전 스위치를 스위칭하는 전압 제어 발진기; 및
    직렬 연결된 음의 온도 상수를 갖는 제1 저항과 양의 온도 상수를 갖는 제2 저항에 의해 구동 전압을 전압 분배하여 생성되는 온도 민감 전압으로부터 상기 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부를 포함하는 주파수 생성 장치로서,
    상기 온도 민감 전압은 온도가 상승함에 따라 전압 레벨이 상승하도록 생성되는 것을 특징으로 하는 주파수 생성 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 기준 전압 생성부는, 상기 온도 민감 전압과 상기 이장 커패시터의 충전 전압 간의 전압차가 평활화되도록, 상기 온도 민감 전압으로부터 상기 기준 전압을 생성하는 평활화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 생성 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 평활화부는 연산 증폭기를 포함하며,
    상기 연산 증폭기의 출력 단자는 상기 기준 전압을 출력하고, 상기 연산 증폭기의 제1 입력 단자는 상기 온도 민감 전압을 입력받으며, 상기 연산 증폭기의 제2 입력 단자는 피드백 저항을 거친 상기 이장 커패시터의 충전 전압과 피드백 커패시터를 거친 상기 기준 전압을 입력받도록 연결되는 것을 특징으로 하는 주파수 생성 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 카운트 구간 동안에 상기 발진 신호의 펄스들을 계수한 발진 카운트 값과 목표 카운트 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 주파수 조절 신호를 결정하며, 결정된 상기 주파수 조절 신호를 디지털-아날로그 변환하여 상기 제어 전압을 생성하는 주파수 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 생성 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 주파수 조절부는,
    기준 클럭 신호의 하나 이상의 펄스폭에 상응하여 카운트 구간을 가지도록 카운트 구간 신호를 생성하는 기준 분주기;
    상기 카운트 구간 신호에 따른 상기 카운트 구간 동안에 상기 발진 신호의 펄스들을 계수하여 상기 발진 카운트 값을 생성하는 카운터;
    상기 발진 신호의 목표 주파수에 따라 주어지는 상기 목표 카운트 값과 상기 발진 카운트 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 주파수 조절 신호를 출력하는 발진 주파수 제어부; 및
    상기 주파수 조절 신호를 디지털-아날로그 변환하여 상기 제어 전압을 생성하는 디지털 아날로그 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 생성 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 발진 주파수 제어부는
    상기 발진 신호의 목표 주파수에 따라 주어지는 상기 목표 카운트 값과 상기 발진 카운트 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 업 신호 또는 다운 신호 중 하나를 출력하는 비교부; 및
    상기 업 신호 또는 다운 신호에 따라 직전의 주파수 조절 신호의 이진값을 높이거나 낮춘 갱신된 주파수 조절 신호를 출력하는 주파수 조절 신호 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 생성 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 주파수 조절 신호 결정부는
    순차 탐색 기법 또는 이진 탐색 기법에 따라, 상기 업 신호 또는 다운 신호가 입력될 때마다 상기 주파수 조절 신호의 비트값을 갱신하면서 주파수 조절 신호를 출력하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 주파수 생성 장치.
  9. 전압 제어 발진기 및 기준 전압 생성부를 포함하는 주파수 생성 장치를 이용한 주파수 생성 방법으로서,
    상기 전압 제어 발진기가, 기준 전압을 이용하여 이장 커패시터의 충전과 방전의 교변을 일으켜 발진 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 기준 전압 생성부가, 직렬 연결된 음의 온도 상수를 갖는 제1 저항과 양의 온도 상수를 갖는 제2 저항에 의해 구동 전압을 전압 분배하여 생성되는 온도 민감 전압으로부터 상기 기준 전압을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 전압 제어 발진기는 제어 전압에 따라 충전 전류를 조절하고, 상기 충전 전류에 의해 충전되거나 방전 스위치에 의해 방전되는 상기 이장 커패시터의 충전 전압과 상기 기준 전압을 비교하며, 비교 결과에 따라 상승 에지 또는 하강 에지 중 어느 하나가 발생하도록 상기 발진 신호를 생성하고, 상기 발진 신호에 따라 상기 방전 스위치를 스위칭하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 주파수 생성 장치를 이용한 주파수 생성 방법으로서,
    상기 온도 민감 전압은 온도가 상승함에 따라 전압 레벨이 상승하도록 생성되는 것을 특징으로 하는 주파수 생성 장치를 이용한 주파수 생성 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 기준 전압 생성부가 상기 기준 전압을 생성하는 단계는,
    상기 기준 전압 생성부가, 상기 온도 민감 전압과 상기 이장 커패시터의 충전 전압 간의 전압차가 평활화되도록, 상기 온도 민감 전압으로부터 상기 기준 전압을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 생성 장치를 이용한 주파수 생성 방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 주파수 생성 장치는 상기 발진 신호에 따라 제어 전압을 생성하는 주파수 조절부를 더 포함하고,
    상기 전압 제어 발진기는 상기 제어 전압에 따라 상기 충전 전류를 조절하도록 동작하며,
    상기 주파수 생성 장치를 이용한 주파수 생성 방법은
    상기 주파수 조절부가, 카운트 구간 동안에 상기 발진 신호의 펄스들을 계수한 발진 카운트 값과 목표 카운트 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 주파수 조절 신호를 결정하며, 결정된 상기 주파수 조절 신호를 디지털-아날로그 변환하여 상기 제어 전압을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 생성 장치를 이용한 주파수 생성 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 주파수 조절부가 상기 제어 전압을 생성하는 단계는,
    상기 주파수 조절부가, 상기 발진 신호의 목표 주파수에 따라 주어지는 상기 목표 카운트 값과 상기 발진 카운트 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 업 신호 또는 다운 신호 중 하나를 출력하는 단계; 및
    상기 주파수 조절부가, 상기 업 신호 또는 다운 신호에 따라 직전의 주파수 조절 신호의 이진값을 높이거나 낮춘 갱신된 상기 주파수 조절 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 생성 장치를 이용한 주파수 생성 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 주파수 조절 신호의 갱신은 순차 탐색 기법 또는 이진 탐색 기법에 따라, 상기 업 신호 또는 다운 신호가 입력될 때마다 상기 주파수 조절 신호의 비트값을 갱신함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 주파수 생성 장치를 이용한 주파수 생성 방법.
KR1020150188026A 2015-12-29 2015-12-29 동작 조건 변동에 대응하여 주파수를 일정하게 유지하는 주파수 생성 장치 및 방법 KR101725693B1 (ko)

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