KR101764659B1

KR101764659B1 - 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터 및 이를 이용한 전압제어발진기

Info

Publication number: KR101764659B1
Application number: KR1020150094293A
Authority: KR
Inventors: 차형우
Original assignee: 청주대학교 산학협력단
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2017-08-04
Anticipated expiration: 2035-07-01
Also published as: KR20170005244A

Abstract

본 발명은 높은 선형성과 넓은 튜닝범위를 갖는 전압-전류(V-I) 컨버터 및 이를 이용한 CMOS VCO에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 V-I 컨버터는 차동증폭기, 전압감쇠기, 소스폴로어 및 적응형 전류미러로 구성되고, 상기 VCO는 상기 V-I 컨버터, 스위치, 캐패시터 및 슈미트트리거로 구성되어, 0.2V에서 3.0V의 공급전압에 이르는 튜닝범위를 가지며, 비선형성 에러는 상기 튜닝범위에서 0.5%보다 더 적을 뿐만 아니라 1mW의 전력손실을 갖는 특징으로 한다.

Description

넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터 및 이를 이용한 전압제어발진기{Voltage-to-current converter with high linearity and wide tuning range and its application to voltage controlled oscillator}

본 발명은 전압-전류 컨버터에 관한 것으로서, 특히 공급전압까지 파형 발생을 위한 넓은 튜닝 범위와 함께 높은 선형성을 갖는 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터와 이를 이용한 전압제어발진기에 관한 것이다.

삼각파와 구형파를 생성하는 전압제어발진기(Voltage Controlled Oscillator, VCO)는 주파수 합성발진기, PLL(Phase Locked Loop), PLG(Piecewise Linear Generators) 등 많은 아날로그와 디지털 VLSI(Very Large Scale Integration) 시스템들에서 요구된다.

VCO의 중요한 특징은 넓은 주파수 튜닝 범위와 몇몇 응용부분에서 신호들을 정확하고 제어 가능한 진폭으로 동작시키는 능력이다. VCO의 넓은 주파수 튜닝 범위에 대한 특징은 0V에서 공급전압까지 제어를 위해 선형적인 튜닝 발진주파수가 요구된다.

그러나 종래에는 넓은 튜닝 범위와 함께 고선형성을 갖는 VCO가 개발되지 못하였다. 넓은 튜닝 범위와 함께 높은 선형성을 갖는 VCO를 위해서는 높은 선형성과 함께 넓은 튜닝 범위를 갖는 전압-전류 컨버터(Voltage-to-current converter, V-I 컨버터)가 제공되어야 하기 때문이다.

V-I 컨버터는 곱셈기, 연속시간 필터(continuous-time filter), 데이터 변환기(Data converter), 고성능 센서 인터페이스, 가변이득증폭기 등과 같은 많은 아날로그 및 혼합신호 설계를 위한 기본적인 빌딩 블록(Building block)이다. 상기 여러 시스템의 성능은 V-I 분기회로(subcircuit)의 성능에 크게 좌우된다. V-I 분기회로의 성능은 높은 선형 범위와 적절한 대역폭을 가지며, 시간, 온도 및 공급 전압에 독립적인 상호컨덕턴스(Transconductance)의 필요성으로 이어진다.

또한, 초소형 응용제품들에 내장된 마이크로컨트롤러에 사용되어야 하기 때문에 상보형금속산화반도체(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS) 전압-주파수 컨버터(Voltage-to-Frequency Converter, VFC)와 VCO의 입력단(Input stage)을 구성하는 V-I 컨버터로 제공되어야 하며, VFC 및 VCO의 성능을 위해 V-I 컨버터는 공급전압까지 고선형성과 넓은 제어범위를 가져야 한다.

최근, 공급 전압까지 높은 선형성과 넓은 제어범위를 가진 V-I 컨버터가 제안되었다(Highly-linear rail-to-rail 1.2 V-0.18 mm CMOS V-I converter" 및 Low-Voltage Low-Power CMOS Rail-to-Rail Voltage-to-Current Converters 참조).

종래기술에 따른 V-I 컨버터는 단일 공급전압에서 VFC와 VCO에 적용되는 좋은 특성을 가진다. 그러나 종래기술에 따른 V-I 컨버터는 두 개의 rail-to-rail OTA(Operation Transconductance Amplifier)와 두 개의 저항을 사용하는 전압감쇠기(Voltage attenuator)로 인해 매우 복잡한 회로 구성을 갖게 되는 문제점이 있다.

KR 10-0253667 B1 (2000.01.25) KR 10-0619227 B1 (2006.08.25)

A. Demosthenous and M. Panovic, "Low-voltage MOS linear transconductor/squarer and four-quadrant multiplier for analog VLSI," IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers, vol. 52, no. 9, pp.1721-1731, Sep. 2005. J. M. Algueta-Miguel, A. J. Lopez-Martin, L. Acosta, J. Ram?rez-Angulo,and R.Gonzalez-Carvajal, "Using floating gate and quasi-floating gate techniques for rail-to-rail tunable CMOS transconductor design," IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers, vol. 58, no. 7, pp. 1604-1614, Jul. 2011. C. Azcona, B. Calvo, S. Celma and N. Medrano.: 'Highly-linear rail-to-rail 1.2 V-0.18 mm CMOS V-I converter', ELECTRONICS Letters, vol. 47 no. 18. Sep. 2011 C. Azcona, B. Calvo, S. Celma, N. Medrano, and Pedro A. Martinez, " Low-Voltage Low-Power CMOS Rail-to-Rail Voltage-to-Current Converters," IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers, vol. 60, no. 9, pp. 2333-2342, Sep.. 2013 H.-W. Cha and K. Watanabe, "Wideband CMOS Current Conveyor, "IEE Electronic Letters, vol. 32, no. 14, pp. 1245-1246, July 1996 WKIC, B. L, "CMOS Schmitt triggers," IEE Proc. vol. 131, Pt. G, no. 5, . pp. 19-7202, Oct. 1984

따라서 상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 파형 출력과 계측 시스템을 위하여 공급전압까지의 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터 및 이를 이용한 전압제어발진기를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공급전압까지의 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터는, 4개의 CMOS 트랜지스터로 이루어진 차동증폭기(Differential amplifier); 상기 차동증폭기의 (-)입력 및 출력단에 직렬로 연결된 2개의 저항으로 이루어진 전압감쇠기(Voltage attenuator); 상기 전압감쇠기를 이루는 2개의 저항 사이에 형성되는 출력단에 게이트 입력단이 연결된 1개의 CMOS 트랜지스터로 이루어진 소스폴로어(Source follower); 및 상기 소스폴로어의 소스단자와 입력단이 연결된 2개의 CMOS 트랜지스터로 이루어진 적응형 전류미러(Adaptive current mirror);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 공급전압까지의 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터는, 기준전압(V_BIAS)를 안정시키는 MOS형 캐패시터;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 공급전압까지의 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터는, 상기 적응형 전류미러의 출력단 CMOS 트랜지스터와 직렬로 연결된 nMOS 트랜지스터;를 더 포함함으로써, 공급전압까지 넓은 튜닝범위를 갖는 고선형 V-I 컨버터를 구현할 수 있다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공급전압까지의 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터를 이용한 전압제어발진기는, 상기 전압-전류 컨버터(Voltage-current converter); 전류 싱크 및 소스(Current sink and source)와 2개의 스위치(switch)로 구성되는 전류 스위치(Current SW); 상기 2개의 스위치의 온오프 동작에 따라 충방전을 반복하는 캐패시터(Capacitor); 및 상기 2개의 스위치의 온오프 동작을 위한 상하 임계값을 제공하는 슈미트트리거(Schmitt trigger);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공급전압까지의 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터는, 4개의 BJT로 이루어진 차동증폭기(Differential amplifier); 상기 차동증폭기의 (-)입력 및 출력단에 직렬로 연결된 2개의 저항으로 이루어진 전압감쇠기(Voltage attenuator); 상기 전압감쇠기를 이루는 2개의 저항 사이에 형성되는 출력단에 게이트 입력단이 연결된 1개의 BJT로 이루어진 이미터폴로어(Emitter follower); 및 상기 이미터폴로어의 이미터단자와 입력단이 연결된 2개의 BJT로 이루어진 적응형 전류미러(Adaptive current mirror);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 공급전압까지의 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터는, 기준전압(V_BIAS)를 안정시키는 캐패시터;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 공급전압까지의 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터는, 상기 적응형 전류미러의 출력단 BJT와 직렬로 연결된 npn형 BJT;를 더 포함함으로써, 공급전압까지 넓은 튜닝범위를 갖는 고선형 V-I 컨버터를 구현할 수 있다.

따라서 본 발명은 높은 선형성과 넓은 튜닝범위를 갖는 전압-전류 컨버터를 제공함으로써 다양한 아날로그 및 혼합신호 설계를 위한 기본적인 빌딩 블록(Building block)의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 다양한 계측 응용시스템에 사용되는 VFC, VCO 등의 성능을 향상시킴으로써 더욱 정확하고 안정적인 시스템을 구현할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 V-I 컨버터의 회로도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 CMOS 선형 V-I 컨버터의 회로도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 BJT 선형 V-I 컨버터의 회로도,
도 4는 본 발명에 따른 CMOS VCO의 블록다이어그램,
도 5는 도 4의 CMOS VCO를 슈미트트리거를 사용하여 구성한 회로도,
도 6은 종래기술과 본 발명에 따른 V-I 컨버터의 선형성 및 제어범위 특성을 비교하기 위한 그래프,
도 7은 도 2의 CMOS 선형 V-I 컨버터의 저항에 따른 선형성 및 제어범위 특성을 비교하기 위한 그래프,
도 8은 도 5의 CMOS VCO의 제어전압 및 저항에 따른 발진 특성을 비교하기 위한 그래프,
도 9는 도 5의 CMOS VCO의 제어전압에 따른 발진 주파수 파형을 비교하기 위한 그래프.

이하에서는 본 발명에 따른 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터 및 이를 이용한 전압제어발진기에 대한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시 예는 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것으로, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다.

도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타낸다. 하기의 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것일 뿐, 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. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

따라서 본 발명은 두 개의 rail-to-rail OTA를 사용함으로써 매우 복잡한 회로 구성을 갖는 종래기술에 따른 V-I 컨버터의 문제점을 개선하여, OTA(또는 OP-AMP)가 필요 없는 V-I 컨버터와 이를 이용한 VCO를 제공하는데 특징이 있다. 이때, 본 발명에 따른 V-I 컨버터 및 VCO는 CMOS 트랜지스터 및 BJT(Bipolar Junction Transistor)로 구현될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터 및 이를 이용한 전압제어발진기를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 공급전압에 대하여 넓은 튜닝범위를 갖는 종래기술에 따른 V-I 컨버터를 도 1에 도시하였다. 도 1의 회로는 와이드 스윙(wide swing) V-I 컨버터(OTA₁, M₁, R), 전압감쇠기(OTA₂, M₂, R₁, R₂) 및 기준전압(V_B)의 안정화를 위한 MOS캐패시터(M_CAP)로 구성되어 있다. 도 1의 컨버터에서, OTA는 넓은 튜닝범위를 위해 rail-to-rail로 구성되어야 한다.

모든 OTA가 이상적이라고 가정할 때, 전압감쇠기가 OTA₂의 (+)단자에서

로 전압을 떨어뜨리므로, 노드(node)A의 전압은 αV_CON에 의해 주어질 수 있다.

그러므로 출력전류I_O는 하기의 수학식 1과 같이 주어진다.

만일, M₁과, 이득 K를 갖는 다른 pMOS 트렌지스터로 구성된 전류미러(Current mirror)를 사용한다면, 공급전압까지 넓은 튜닝범위를 갖는 고선형 V-I 컨버터를 구현할 수 있다. VCO의 응용을 위해 V-I 컨버터의 전류출력을 안정시키도록 MOS 캐패시터(M_CAP)가 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 공급전압에 대하여 넓은 튜닝범위를 갖는 CMOS 선형 V-I 컨버터를 도 2에 도시하였다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 V-I 컨버터는 차동증폭기(M₁ 내지 M₄), 전압감쇠기(R₁, R₂), 소스폴로어(M₅, Source follower), 적응형 전류미러(M₆ 내지 M₈) 및 MOS 캐패시터(M_CAP)를 포함한다. MOS 캐패시터(M_CAP)는 기준전압(V_BIAS)를 안정시킨다.

상기 차동증폭기(M₁ 내지 M₄)가 출력과 입력이 연결되는 전압폴로어(Voltage follower)로 동작하기 때문에,

이 되고, 이에 따라 M₅의 게이트전압은 하기의 수학식 2와 같다.

M₇ 내지 M₈로 구성되는 적응형 전류미러이기 때문에 M₅와 M₆의 크기(L/W)를 미세하게 조정하면 M₅의 전압 V_SG5는 M₆의 전압 V_GS6과 같아진다. 그러므로 V_B = V_G5이고, 이에 따라 출력전류 I_O는 하기의 수학식 3과 같이 주어진다.

여기서, M₈을 가진 전류미러와 이득 K의 다른 pMOS 트랜지스터를 사용하면, 공급전압까지 넓은 튜닝범위를 갖는 고선형 V-I 컨버터를 구현할 수 있다. V-I 컨버터의 전류출력을 안정시키기 위해, 상기 MOS 캐패시터(M_CAP)가 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 다른 실시 예로서, 공급전압까지 넓은 튜닝범위를 갖는 BJT 선형 V-I 컨버터를 도 3에 도시하였다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 V-I 컨버터는 차동증폭기(Q₁ 내지 Q₄), 전압감쇠기(R₁, R₂), 이미터 폴로어(Q₅, Emitter follower), 적응형 전류미러(Q₆ 내지 Q₈) 및 캐패시터(C_CAP)를 포함한다. 캐패시터(C_CAP)는 기준전압(V_BIAS)를 안정시킨다.

도 3의 컨버터는 도 2의 CMOS V-I 컨버터와 같은 구성을 가지므로, 그 작동 원리와 출력전류 또한 동일하다.

도 2의 선형 V-I 컨버터를 사용한 본 발명에 따른 VCO의 블록다이어그램을 도 4에 도시하였다. 도 4의 VCO는 전류 싱크 및 소스, 두 개의 스위치, 하나의 캐패시터 및 슈미트트리거를 갖는 선형 V-I 컨버터로 구성되어 있다.

도 4를 참조하면, V-I 컨버터는 제어전압을 위한 선형 전류출력으로

를 가지며, 이 전류는 슈미트트리거의 임계전압이 V_H와 V_L이 될 때까지 각각 스위치(S₁)가 ON일 때 캐패시터(C)에 충전되고, 스위치(S₂)가 ON일 때 방전된다.

이러한 방법으로, 충방전 반복 루프는 하기의 수학식 4에 의해 주어지는 발진주파수를 갖는다.

여기서, a, K, V_H 및 V_L은 각각 전압감쇠기 상수, 전류미러의 전류이득팩터, 슈미트트리거의 상하 임계전압이다.

상기 VCO는 공급전압에 대해 고선형성과 넓은 튜닝범위를 위한 V-I 컨버터를 설계하는데 필요하다. 도 4에 슈미트트리거를 사용하여 완성한 CMOS VCO 회로도를 도 5에 도시하였다.

도 5에 도시된 회로에서, 노드 V_BIAS는 도 2의 노드 V_BIAS와 연결되고, M_8K1, M_8K2 및 M₈은 전류이득 1:K1:K2를 갖는 전류미러로 구성된다. 그러므로 캐패시터(C)에 흐르는 전류 IC는 하기의 수학식 5와 같이 쓸 수 있고, 발진주파수는 상기의 수학식 4와 같다.

도 1 내지 3에 도시한 V-I 컨버터와 도 4에 도시한 VCO를 0.35㎛ TSMC CMOS의 모든 파라미터를 가지고 Cadence PSpice로 시뮬레이션 하였다.

장비의 값들은 V_DD = 3.0V, R₁ = 100㏀, R₂ =50㏀, K1=K2=1, M_CAP(W/L) = (200/200)㎛, C_CAP = 1㎊ 및 C = 12㎊로 설정하였고, V-I 컨버터의 모든 바이어스 전류 I(OTA₁, OTA₂포함)는 I = 100μA로 설정하였다.

동작과 성능을 확인하기 위해 V-I 컨버터와 VCO의 저항 R은 10㏀, 20㏀, and 50㏀ 로 설정하였다.

도 6은 저항 R = 20㏀일 때, 도 1 내지 도 3에 도시한 V-I 컨버터의 선형성 및 제어범위 특성을 보인 도면이다. 도 6에서 실선, 점선 및 일점쇄선은 각각 도 1, 2, 3의 출력전류를 나타낸 것이다.

도 6을 참조하면, 종래기술에 따른 V-I 컨버터는 M₁이 V_DD보다 높은 컷오프 동작을 하기 때문에 0V에서 V_DD-V_M1(sat)까지의 제어범위를 가진다. 그러나 본 발명에 따른 BJT V-I 컨버터는 0V에서 3V_DD - (V_Q5(sat) + V_Q7(sat)), CMOS V-I 컨버터는 0.2V에서 3V_DD - (V_M5(sat) + V_M7(sat))의 제어범위를 갖는다.

CMOS V-I 컨버터는 차동증폭기의 유한이득과 M₅ 및 M₆ 사이의 부정합(mismatching)으로 인해 오프셋 전류를 갖는다. 선형성 에러율은 0.5%이고 제어전압범위는 공급전압이 V_DD = 3.0V일 때, 0.2V에서 2.8V까지 이다.

도 7은 도 2에 도시한 CMOS V-I 컨버터의 출력전류에 대한 선형성 및 제어범위 특성을 나타낸 그래프로서, 실선, 점선 및 일점쇄선은 각각 저항이 10㏀, 20㏀ 및 50㏀ 일 때를 나타낸 것이다.

도 7을 참조하면, 출력전류 I_C는 0.2V에서 V_DD = 3.0V의 공급전압까지 제어될 수 있다. I_C의 비선형성 에러는 0.2V에서 공급전압까지의 범위에 대하여 0.5%보다 작다.

도 8은 제어전압 V_CON에 대한 VCO의 발진주파수를 나타낸 그래프로서, 실선, 점선 및 일점쇄선은 각각 저항 R이 10㏀, 20㏀ 및 50㏀일 때의 출력전류를 나타낸다.

도 8을 참조하면, f_OSC는 0.2V에서 V_DD = 3.0V의 공급전압까지 제어될 수 있고, f_OSC의 비선형성 에러는 0.2V에서 공급전압까지의 범위에 대하여 0.6%보다 작다.

도 9는 제어전압 V_CON이 각각 0.2V(upper), 1.5V(middle), 및 3.0V(lower)일 때 VCO의 발진주파수를 보인 발진특성도이다.

하기의 표 1에 도 1 내지 도 3에 도시한 V-I 컨버터의 성능결과를 각각 정리하였다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 V-I 컨버터 및 이를 이용한 VCO는 0.2V에서 공급전압까지 높은 선형성과 넓은 튜닝범위를 가진다.

본 발명에 따른 V-I 컨버터 및 이를 이용한 VCO는 다양한 아날로그 및 혼합신호 파형 출력과 계측 시스템을 위한 높은 선형성 및 공급전압까지의 넓은 튜닝 범위를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 V-I 컨버터 및 이를 이용한 VCO는 다양한 아날로그 및 혼합신호 설계를 위한 빌딩 블록(Building block)의 성능을 크게 향상시키고, 다양한 계측 응용시스템에 사용되는 VFC, VCO 등의 성능을 향상시킴으로써 더욱 정확하고 안정적인 시스템을 구현할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시 예를 중심으로 구체적으로 기술되었으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.

Claims

4개의 CMOS 트랜지스터로 이루어진 차동증폭기(Differential amplifier);
상기 차동증폭기의 (-)입력 및 출력단에 직렬로 연결된 2개의 저항으로 이루어진 전압감쇠기(Voltage attenuator);
상기 전압감쇠기를 이루는 2개의 저항 사이에 형성되는 출력단에 게이트 입력단이 연결된 1개의 CMOS 트랜지스터로 이루어진 소스폴로어(Source follower); 및
상기 소스폴로어의 소스단자와 입력단이 연결된 2개의 CMOS 트랜지스터로 이루어진 적응형 전류미러(Adaptive current mirror);를 포함하는 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터.
제 1항에 있어서,
기준전압(V_BIAS)를 안정시키는 MOS형 캐패시터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터.
제 1항에 있어서,
상기 적응형 전류미러의 출력단 CMOS 트랜지스터와 직렬로 연결된 nMOS 트랜지스터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 전압-전류 컨버터(Voltage-current converter);
전류 싱크 및 소스(Current sink and source)와 2개의 스위치(switch)로 구성되는 전류 스위치(Current SW);
상기 2개의 스위치의 온오프 동작에 따라 충방전을 반복하는 캐패시터(Capacitor); 및
상기 2개의 스위치의 온오프 동작을 위한 상하 임계값을 제공하는 슈미트트리거(Schmitt trigger);를 포함하는 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터를 이용한 전압제어발진기.
4개의 BJT로 이루어진 차동증폭기(Differential amplifier);
상기 차동증폭기의 (-)입력 및 출력단에 직렬로 연결된 2개의 저항으로 이루어진 전압감쇠기(Voltage attenuator);
상기 전압감쇠기를 이루는 2개의 저항 사이에 형성되는 출력단에 게이트 입력단이 연결된 1개의 BJT로 이루어진 이미터폴로어(Emitter follower); 및
상기 이미터폴로어의 이미터단자와 입력단이 연결된 2개의 BJT로 이루어진 적응형 전류미러(Adaptive current mirror);를 포함하는 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터.
제 5항에 있어서,
기준전압(V_BIAS)를 안정시키는 캐패시터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터.
제 5항에 있어서,
상기 적응형 전류미러의 출력단 BJT와 직렬로 연결된 npn형 BJT;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 넓은 튜닝 범위를 갖는 고선형 전압-전류 컨버터.