KR101726084B1 - 콜피츠 발진기와 교차 결합 발진기의 병렬 트랜스포머 결합을 이용한 고주파 및 고출력 신호 발생기 - Google Patents

콜피츠 발진기와 교차 결합 발진기의 병렬 트랜스포머 결합을 이용한 고주파 및 고출력 신호 발생기 Download PDF

Info

Publication number
KR101726084B1
KR101726084B1 KR1020150180967A KR20150180967A KR101726084B1 KR 101726084 B1 KR101726084 B1 KR 101726084B1 KR 1020150180967 A KR1020150180967 A KR 1020150180967A KR 20150180967 A KR20150180967 A KR 20150180967A KR 101726084 B1 KR101726084 B1 KR 101726084B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coupled
coil
cross
pair
transistors
Prior art date
Application number
KR1020150180967A
Other languages
English (en)
Inventor
홍종필
권혁태
Original Assignee
충북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 충북대학교 산학협력단 filed Critical 충북대학교 산학협력단
Priority to KR1020150180967A priority Critical patent/KR101726084B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101726084B1 publication Critical patent/KR101726084B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1206—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1206—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification
    • H03B5/1225—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification the generator comprising multiple amplifiers connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1296—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device the feedback circuit comprising a transformer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

본 발명의 고주파 및 고출력 신호 발생기는 1차 코일단 및 2차 코일단을 포함하며, 상기 1차 코일단과 상기 2차 코일단이 제1 상호 인덕턴스로 결합되어 있는 제1 트랜스포머, 3차 코일단 및 4차 코일단을 포함하며, 상기 3차 코일단과 상기 4차 코일단이 제2 상호 인덕턴스로 결합되어 있는 제2 트랜스포머, 드레인이 상기 1차 코일단과 연결되고, 소스가 접지에 연결되고, 상호 교차 결합된 한 쌍의 교차 결합 트랜지스터 및 드레인이 상기 3차 코일단과 연결되고, 게이트가 상기 2차 코일단과 연결되고, 소스가 접지에 연결되어 있는 한 쌍의 콜피츠(colpitts) 트랜지스터를 포함하며, 상기 제1 트랜스포머, 상기 한 쌍의 교차 결합 트랜지스터 및 상기 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터가 핵심 발진부를 구성하고, 상기 제2 트랜스포머가 차동-단일 변환 출력단을 구성한다. 본 발명에 의하면 교차 결합 발진기와 콜피츠(colpitts) 발진기의 병렬 트랜스포머 결합을 이용하여 높은 주파수에서 발진이 가능하고, 출력단에 차동-단일 변환 트랜스포머를 이용하여 출력 파워를 증가시키는 효과가 있다.

Description

콜피츠 발진기와 교차 결합 발진기의 병렬 트랜스포머 결합을 이용한 고주파 및 고출력 신호 발생기 {HIGH FREQUENCY AND HIGH POWER SIGNAL GENERATOR USING PARALLEL TRANSFORMER COUPLING OF COLPITTS OSCILLATOR AND CROSS-COUPLED OSCILLATOR}
본 발명은 CMOS 고주파 및 고출력 신호 발생기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콜피츠 발진기와 교차 결합 발진기의 병렬 트랜스포머 결합과 차동-단일 변환 트랜스포머를 이용한 고주파 및 고출력 신호 발생기 및 이를 이용한 의료 영상장치, 광대역 통신에 관한 것이다.
테라헤르츠(THz)파는 100GHz~10THz 대역의 미개발 주파수 자원으로 세계적으로 연구가 진행 중이다. 고집적, 저비용 장점이 있는 CMOS 공정을 기반으로 한 THz 신호 발생기는 소자의 동작 주파수 한계와 기생 커패시터의 영향으로 인하여 대부분 기본파 소자의 고조파 성분을 이용하여 주파수를 높인다. 하지만 고조파 성분을 이용하기 때문에 출력 파워가 매우 낮다는 문제점이 있다.
도 1은 종래의 교차 결합 발진기 구조를 이용한 전압 제어 발진기를 도시한 것이다. 교차 결합 발진기의 출력신호는 출력단 매칭을 위해 버퍼(Buffer)를 통과해야 하는데, 이 때 버퍼 트랜지스터(Mbuff .)의 게이트에서 보이는 로드 커패시터(CL)가 공진부의 커패시터와 병렬로 연결되므로, 실제 발진주파수는 훨씬 낮아지거나, 발진하지 못하기 때문에 고주파 신호 발생기로의 이용에 제한이 있다.
고주파수에서 동작하는 신호발생기는 LC탱크의 낮은 Q값과 트랜지스터 동작속도의 한계로 출력 파워가 낮아지게 된다. 출력 파워를 높이기 위해서는 버퍼 트랜지스터의 크기를 키워서 이득(Gain)을 높여주는 방법이 있는데, 이는 기생 커패시터를 증가시켜 주파수가 낮아지고 소비 전력이 증가하는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 10-2011-0011512
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 콜피츠 발진기와 교차 결합 발진기의 병렬 트랜스포머 결합을 이용하여 높은 발진주파수를 발생시킬 수 있는 고주파 신호 발생기를 제안하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 신호 발생기의 출력단을 차동-단일 변환 트랜스포머로 구성하여 차동 출력을 단일 출력으로 합함으로써, 출력 파워를 증가시키는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고주파 및 고출력 신호 발생기는 1차 코일단 및 2차 코일단을 포함하며, 상기 1차 코일단과 상기 2차 코일단이 제1 상호 인덕턴스로 결합되어 있는 제1 트랜스포머, 3차 코일단 및 4차 코일단을 포함하며, 상기 3차 코일단과 상기 4차 코일단이 제2 상호 인덕턴스로 결합되어 있는 제2 트랜스포머, 드레인이 상기 1차 코일단과 연결되고, 소스가 접지에 연결되고, 상호 교차 결합된 한 쌍의 교차 결합 트랜지스터 및 드레인이 상기 3차 코일단과 연결되고, 게이트가 상기 2차 코일단과 연결되고, 소스가 접지에 연결되어 있는 한 쌍의 콜피츠(colpitts) 트랜지스터를 포함하며, 상기 제1 트랜스포머, 상기 한 쌍의 교차 결합 트랜지스터 및 상기 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터가 핵심 발진부를 구성하고, 상기 제2 트랜스포머가 차동-단일 변환 출력단을 구성한다.
상기 4차 코일단은 일단이 접지에 연결되고, 타단이 부하(Load)에 연결된다.
상기 한 쌍의 교차 결합 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터로서, 드레인이 상기 1차 코일단의 일단에 연결되고, 소스가 접지에 연결되고, 게이트가 제2 교차 결합 트랜지스터의 드레인에 연결되는 제1 교차 결합 트랜지스터와, 드레인이 상기 1차 코일단의 타단에 연결되고, 소스가 접지에 연결되고, 게이트가 상기 제1 교차 결합 트랜지스터의 드레인에 연결되는 제2 교차 결합 트랜지스터로 이루어질 수 있다.
상기 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터로서, 드레인이 상기 3차 코일단의 일단에 연결되고, 게이트가 상기 2차 코일단의 일단에 연결되고, 소스가 접지에 연결되는 제1 콜피츠 트랜지스터와, 드레인이 상기 3차 코일단의 타단에 연결되고, 게이트가 상기 2차 코일단의 타단에 연결되고, 소스가 접지에 연결되는 제2 콜피츠 트랜지스터로 이루어질 수 있다.
상기 1차 코일단의 공통 노드는 전원에 연결되고, 상기 1차 코일단의 공통 노드를 통해 상기 한 쌍의 교차 결합 트랜지스터에 전원이 공급될 수 있다.
상기 2차 코일단의 공통 노드는 게이트 전원에 연결되고, 상기 게이트 전원에 의해 상기 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터의 게이트 바이어스 전압이 제어될 수 있다.
상기 3차 코일단의 공통 노드는 전원에 연결되고, 상기 3차 코일단의 공통 노드를 통해 상기 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터에 전원이 공급될 수 있다.
본 발명의 고주파 및 고출력 신호발생기는 로드 커패시터가 발진 코어에 바로 연결되어있지 않고, 병렬 트랜스포머의 결합을 통해서 보이기 때문에, 종래의 교차 결합 발진기보다 더 높은 주파수에서 발진할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 주파수를 높이는 것뿐만 아니라, 차동-단일 출력단 트랜스포머와 병렬 파워 결합 트랜스포머를 사용함으로써, 출력 파워를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 제2 트랜스포머 자체의 임피던스 변환을 통해 임피던스 정합회로 없이 출력을 얻을 수 있으므로, 임피던스 정합회로가 차지하는 만큼의 칩 면적을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 신호 발생기 구조의 실시예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 및 고출력 신호 발생기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에서 제안하는 병렬 트랜스포머 결합의 장점을 설명하기 위해 개략적인 등가회로를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 및 고출력 신호 발생기를 THz(Terahertz) 신호원으로 사용한 의료영상 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 및 고출력 신호 발생기를 국부 발진기(local oscillator)로 사용한 신호 송수신기를 개략적으로 도시한 블록도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 및 고출력 신호 발생기를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 및 고출력 신호 발생기는 한 쌍의 교차 결합 트랜지스터(MC1, MC2), 한 쌍의 콜피츠(colpitts) 트랜지스터(MCOL1, MCOL2), 제 1 트랜스포머(L1, L2), 제 2 트랜스포머(L3, L4)를 포함한다.
제1 트랜스포머는 1차 코일단(L1) 및 2차 코일단(L2)을 포함하며, 1차 코일단(L1)과 2차 코일단(L2)이 제1 상호 인덕턴스(M1)로 결합되어 있다.
제2 트랜스포머는 3차 코일단(L3) 및 4차 코일단(L4)을 포함하며, 3차 코일단(L3)과 4차 코일단(L4)이 제2 상호 인덕턴스(M2)로 결합되어 있다.
한 쌍의 교차 결합 트랜지스터(MC1, MC2)는 드레인이 1차 코일단(L1)과 연결되고, 소스가 접지에 연결되고, 상호 교차 결합되어 있다.
한 쌍의 콜피츠(colpitts) 트랜지스터(MCOL1, MCOL2)는 드레인이 3차 코일단(L3)과 연결되고, 게이트가 2차 코일단(L2)과 연결되고, 소스가 접지에 연결되어 있다.
4차 코일단(L4)은 일단이 접지에 연결되고, 타단이 부하(Load)에 연결되어 있다.
한 쌍의 교차 결합 트랜지스터(MC1, MC2)와 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터(MCOL1, MCOL2)는 NMOS(N channel Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터로 구현될 수 있다.
한 쌍의 교차 결합 트랜지스터(MC1, MC2), 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터(MCOL1, MCOL2), 제 1 트랜스포머(L1, L2)는 핵심 발진부를 구성한다. 그리고 제 2 트랜스포머(L3, L4)는 차동-단일 변환 출력단을 구성한다.
제1 교차 결합 트랜지스터(MC1)는 드레인이 1차 코일단(L1)의 일단에 연결되고, 소스가 접지에 연결되고, 게이트가 제2 교차 결합 트랜지스터(MC2)의 드레인에 연결된다.
제2 교차 결합 트랜지스터(MC2)는 드레인이 1차 코일단(L1)의 타단에 연결되고, 소스가 접지에 연결되고, 게이트가 제1 교차 결합 트랜지스터(MC1)의 드레인에 연결된다.
제1 콜피츠 트랜지스터(MCOL1)는 드레인이 3차 코일단(L3)의 일단에 연결되고, 게이트가 2차 코일단(L2)의 일단에 연결되고, 소스가 접지에 연결된다.
제2 콜피츠 트랜지스터(MCOL2)는 드레인이 3차 코일단(L3)의 타단에 연결되고, 게이트가 2차 코일단(L2)의 타단에 연결되고, 소스가 접지에 연결된다.
제1 교차 결합 트랜지스터(MC1)의 드레인은 제2 교차 결합 트랜지스터(MC2)의 게이트, 제1 트랜스포머의 1차 코일단(L1)의 일단과 연결된다.
제2 교차 결합 트랜지스터(MC2)의 드레인은 제1 교차 결합 트랜지스터(MC1)의 게이트, 제1 트랜스포머의 1차 코일단(L1)의 타단과 연결된다.
한 쌍의 교차 결합 트랜지스터(MC1, MC2)의 소스는 접지에 연결된다.
제1 트랜스포머의 1차 코일단(L1)의 공통노드는 전원(VDD)에 연결되어 한 쌍의 교차 결합 트랜지스터(MC1, MC2)에 전원을 공급한다.
제1 콜피츠 트랜지스터(MCOL1)의 게이트는 제1 트랜스포머의 2차 코일단(L2)의 일단과 연결되고, 제2 콜피츠 트랜지스터(MCOL2)의 게이트는 제1 트랜스포머의 2차 코일단(L2)의 타단과 연결된다.
한 쌍의 콜피츠 트랜지스터(MCOL1, MCOL2)의 소스는 접지에 연결된다.
제1 트랜스포머의 2차 코일단(L2)의 공통노드는 게이트 전원(VG)에 연결되고, 게이트 전원(VG)을 조절하여 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터(MCOL1, MCOL2)의 게이트 바이어스 전압을 제어한다.
제1 트랜스포머의 1차 코일단(L1)과 제1 트랜스포머의 2차 코일단(L2)은 상호 인덕턴스(M1)로 결합되어 있다.
제1 콜피츠 트랜지스터(MCOL1)의 드레인은 제2 트랜스포머의 1차 코일단(L3)의 일단과 연결되고, 제2 콜피츠 트랜지스터(MCOL2)의 드레인은 제2 트랜스포머의 1차 코일단(L3)의 타단과 연결된다.
제2 트랜스포머의 1차 코일단(L3)의 공통 노드는 전원(VDD)에 연결되고, 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터(MCOL1, MCOL2)에 전원을 공급한다.
제2 트랜스포머의 1차 코일단(L3)과 제2 트랜스포머의 2차 코일단(L4)은 상호 인덕턴스(M2)로 결합되어 있으며, 제2 트랜스포머의 2차 코일단(L4)의 일단은 접지에 연결되고, 타단은 부하(Load)에 연결된다.
본 발명에서 1차 코일단(L1)의 공통 노드는 전원(VDD)에 연결되고, 1차 코일단(L1)의 공통 노드를 통해 한 쌍의 교차 결합 트랜지스터(MC1, MC2)에 전원이 공급된다.
본 발명에서 2차 코일단(L2)의 공통 노드는 게이트 전원(VG)에 연결되고, 게이트 전원(VG)에 의해 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터(MCOL1, MCOL2)의 게이트 바이어스 전압이 제어된다.
본 발명에서 3차 코일단(L3)의 공통 노드는 전원(VDD)에 연결되고, 3차 코일단(L3)의 공통 노드를 통해 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터(MCOL1, MCOL2)에 전원이 공급된다.
도 2에서 가변 커패시터(Cvar1)를 제1 트랜스포머의 1차 코일단(L1)에 병렬로 연결하거나, 또는 가변 커패시터(Cvar2)를 제1 트랜스포머의 2차 코일단(L2)에 병렬로 연결하거나, 또는 가변 커패시터(Cvar3)를 제2 트랜스포머의 1차 코일단(L3)에 병렬로 연결하거나, 또는 가변 커패시터(Cvar4)를 제2 트랜스포머의 2차 코일단(L4)에 병렬로 연결할 경우, 가변 커패시터의 제어전압(Vcont)을 조절함으로써 신호발생기의 발진주파수를 제어할 수 있다.
도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 및 고출력 신호발생기는, 도 1의 종래 교차 결합 발진기에서의 로드 커패시터(CL)가 발진 코어에 바로 연결되어 있지 않고, 병렬 트랜스포머의 결합을 통해서 보이기 때문에, 종래의 교차 결합 발진기보다 더 높은 주파수에서 발진할 수 있다는 장점이 있다.
도 3은 본 발명에서 제안하는 병렬 트랜스포머를 설명하기 위해 개략적인 등가회로를 도시한 도면이다. 즉, 도 3은 본 발명에서 제안하는 병렬 트랜스포머 결합의 장점을 설명하기 위해 개략적인 등가회로를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 제1 트랜스포머의 2차 코일단(L2)에서 보이는 로드 커패시터(CL)가 트랜스포머 결합을 통해서 등가적으로 제1 트랜스포머의 1차 코일단(L1)에 병렬로 나타내었을 때의 커패시터(Ceq)를 수식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112015123922010-pat00001
수학식 1에서
Figure 112015123922010-pat00002
을 만족한다면, 제1 트랜스포머의 1차 코일단(L1)에 병렬로 등가적으로 나타낸 커패시터(Ceq)가 제1 트랜스포머의 2차 코일단(L2)에 병렬로 연결된 로드 커패시터(CL)보다 작아지므로 (Ceq < CL), 더 높은 주파수에서 발진하는 고주파 신호 발생기의 구현이 가능하다.
또한, 핵심 발진부에서 발생한 차동 출력 신호는 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터(MCOL1, MCOL2)의 드레인을 통해 제2 트랜스포머의 1차 코일(L3)의 양 단으로 전달되고, 제2 트랜스포머의 2차 코일단(L4)에서는 차동 신호가 단일 출력신호로 합쳐지므로, 출력 파워를 증가시킬 수 있다.
또한, 도 1의 종래 교차 결합 발진기의 출력단은 버퍼 트랜지스터(Mbuff .)와 임피던스 정합회로(Impedance matching circuit)로 구성되어 있지만, 본 발명에 따른 신호 발생기는 제2 트랜스포머 자체의 임피던스 변환을 통해 임피던스 정합회로가 없이 출력을 얻을 수 있으므로, 임피던스 정합회로가 차지하는 만큼의 칩 면적을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 및 고출력 신호 발생기를 THz(Terahertz) 신호원으로 사용한 의료영상 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 4는 본 발명의 고주파 및 고출력 신호 발생기를 의학영상 장치 등에 쓰이는 THz 신호원으로 사용한 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 및 고출력 신호 발생기를 국부 발진기(local oscillator)로 사용한 신호 송수신기를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 5는 본 발명의 고주파 및 고출력 신호 발생기를 국부 발진기(local oscillator)로 사용한 신호 송수신기를 개략적으로 도시한 것이다. 본 발명의 고주파 및 고출력 신호 발생기를 이용함으로써 고주파 신호 송수신이 가능하다.
이처럼, 본 발명의 고주파 및 고출력 신호 발생기는 신호 송수신기, 의료 영상 장치 등 다양한 관련 분야에서 응용될 수 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
MC1 제1 교차 결합 트랜지스터
MC2 제2 교차 결합 트랜지스터
MCOL1 제1 콜피츠 트랜지스터
MCOL2 제2 콜피츠 트랜지스터
Mbuff. 버퍼 트랜지스터
L1 제1 트랜스포머의 1차 코일단
L2 제1 트랜스포머의 2차 코일단
L3 제2 트랜스포머의 1차 코일단
L4 제2 트랜스포머의 2차 코일단
M1 제1 상호 인덕턴스
M2 제2 상호 인덕턴스

Claims (7)

1차 코일단 및 2차 코일단을 포함하며, 상기 1차 코일단과 상기 2차 코일단이 제1 상호 인덕턴스로 결합되어 있는 제1 트랜스포머;
3차 코일단 및 4차 코일단을 포함하며, 상기 3차 코일단과 상기 4차 코일단이 제2 상호 인덕턴스로 결합되어 있는 제2 트랜스포머;
드레인이 상기 1차 코일단과 연결되고, 소스가 접지에 연결되고, 상호 교차 결합된 한 쌍의 교차 결합 트랜지스터; 및
드레인이 상기 3차 코일단과 연결되고, 게이트가 상기 2차 코일단과 연결되고, 소스가 접지에 연결되어 있는 한 쌍의 콜피츠(colpitts) 트랜지스터를 포함하며,
상기 제1 트랜스포머, 상기 한 쌍의 교차 결합 트랜지스터 및 상기 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터가 핵심 발진부를 구성하고, 상기 제2 트랜스포머가 차동-단일 변환 출력단을 구성하고,
상기 4차 코일단은 일단이 접지에 연결되고, 타단이 부하(Load)에 연결되어 있고,
상기 한 쌍의 교차 결합 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터로서, 드레인이 상기 1차 코일단의 일단에 연결되고, 소스가 접지에 연결되고, 게이트가 제2 교차 결합 트랜지스터의 드레인에 연결되는 제1 교차 결합 트랜지스터와, 드레인이 상기 1차 코일단의 타단에 연결되고, 소스가 접지에 연결되고, 게이트가 상기 제1 교차 결합 트랜지스터의 드레인에 연결되는 제2 교차 결합 트랜지스터로 이루어지고,
상기 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터로서, 드레인이 상기 3차 코일단의 일단에 연결되고, 게이트가 상기 2차 코일단의 일단에 연결되고, 소스가 접지에 연결되는 제1 콜피츠 트랜지스터와, 드레인이 상기 3차 코일단의 타단에 연결되고, 게이트가 상기 2차 코일단의 타단에 연결되고, 소스가 접지에 연결되는 제2 콜피츠 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고주파 및 고출력 신호 발생기.
삭제
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 1차 코일단의 공통 노드는 전원에 연결되고, 상기 1차 코일단의 공통 노드를 통해 상기 한 쌍의 교차 결합 트랜지스터에 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 고주파 및 고출력 신호 발생기.
청구항 1에 있어서,
상기 2차 코일단의 공통 노드는 게이트 전원에 연결되고, 상기 게이트 전원에 의해 상기 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터의 게이트 바이어스 전압이 제어되는 것을 특징으로 하는 고주파 및 고출력 신호 발생기.
청구항 1에 있어서,
상기 3차 코일단의 공통 노드는 전원에 연결되고, 상기 3차 코일단의 공통 노드를 통해 상기 한 쌍의 콜피츠 트랜지스터에 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 고주파 및 고출력 신호 발생기.
KR1020150180967A 2015-12-17 2015-12-17 콜피츠 발진기와 교차 결합 발진기의 병렬 트랜스포머 결합을 이용한 고주파 및 고출력 신호 발생기 KR101726084B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150180967A KR101726084B1 (ko) 2015-12-17 2015-12-17 콜피츠 발진기와 교차 결합 발진기의 병렬 트랜스포머 결합을 이용한 고주파 및 고출력 신호 발생기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150180967A KR101726084B1 (ko) 2015-12-17 2015-12-17 콜피츠 발진기와 교차 결합 발진기의 병렬 트랜스포머 결합을 이용한 고주파 및 고출력 신호 발생기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101726084B1 true KR101726084B1 (ko) 2017-04-13

Family

ID=58579846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150180967A KR101726084B1 (ko) 2015-12-17 2015-12-17 콜피츠 발진기와 교차 결합 발진기의 병렬 트랜스포머 결합을 이용한 고주파 및 고출력 신호 발생기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101726084B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090102520A1 (en) * 2007-10-18 2009-04-23 National Taiwan University Direct injection-locked frequency divider circuit with inductive-coupling feedback architecture
KR20110011512A (ko) 2009-07-27 2011-02-08 한국전자통신연구원 전압 제어 발진기
KR20110132603A (ko) * 2009-03-18 2011-12-08 콸콤 인코포레이티드 트랜스포머 기반의 ｃｍｏｓ 발진기들

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090102520A1 (en) * 2007-10-18 2009-04-23 National Taiwan University Direct injection-locked frequency divider circuit with inductive-coupling feedback architecture
KR20110132603A (ko) * 2009-03-18 2011-12-08 콸콤 인코포레이티드 트랜스포머 기반의 ｃｍｏｓ 발진기들
KR20110011512A (ko) 2009-07-27 2011-02-08 한국전자통신연구원 전압 제어 발진기

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7463106B2 (en) Push-push voltage controlled oscillator for obtaining differential signals
KR101481911B1 (ko) Ｒｆ 부성저항 탱크를 결합한 트랜스포머 피드백 고주파 신호 발생기
KR100423502B1 (ko) 엘씨공진기와 차동증폭기를 이용한 전압제어발진기
CN1708896B (zh) 环形几何振荡器
CN103095217A (zh) 低相位噪声压控振荡器
CN101309090A (zh) 负阻抗生成电路及其集成电路
CN110661489A (zh) 一种新型结构的f23类压控振荡器
CN106411264A (zh) 一种毫米波基频振荡电路及毫米波振荡器
CN111342775B (zh) 一种基于电流复用和变压器耦合缓冲放大器的双核振荡器
US20220149785A1 (en) Multi-mode voltage controlled oscillation device and wireless transceiver
JP4836030B2 (ja) Ｌｃ発振回路
KR101726084B1 (ko) 콜피츠 발진기와 교차 결합 발진기의 병렬 트랜스포머 결합을 이용한 고주파 및 고출력 신호 발생기
US20210281217A1 (en) High frequency push-push oscillator
KR101799902B1 (ko) 병렬 트랜스포머 결합과 콜피츠 발진기의 드레인-소스 피드백을 이용한 고출력 고주파 신호 발생기
TWI440298B (zh) 壓控振盪器
KR101479856B1 (ko) 교차 결합된 상보형 트랜지스터와 트랜스포머 커플링을 이용한 고주파 신호 발생기
KR101706854B1 (ko) 콜피츠 발진기와 트랜스포머 피드백 발진기의 병렬 트랜스포머 결합을 이용한 고주파 및 고출력 신호 발생기
KR101678738B1 (ko) 병렬 파워결합 트랜스포머와 ｒｆ 부성저항 교차 결합 발진기 구조를 이용한 고출력 신호 발생기
JP4620982B2 (ja) 発振回路
KR101678786B1 (ko) Ｒｆ 부성 저항 탱크와 트랜스포머 피드백을 이용한 주입동기 주파수 분배기
GB2521702A (en) Frequency fine tuning
KR101678764B1 (ko) 트랜스포머 출력단과 트랜스포머 피드백 rf 부성저항 교차 결합 발진기 구조를 이용한 고출력 신호 발생기
KR101563805B1 (ko) Ｒｆ 부성저항 회로와 교차 결합된 상보형 발진기를 이용한 신호 발생기
KR101726055B1 (ko) 직렬 콜피츠 발진기의 피드백을 이용한 고주파 및 고출력 신호 발생기
KR101706855B1 (ko) 교차 결합된 상보형 트랜지스터와 트랜스포머 커플링을 이용한 주입동기 주파수 분배기

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant