KR101932341B1 - 콜피츠 발진기 - Google Patents

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KR101932341B1
KR101932341B1 KR1020170077909A KR20170077909A KR101932341B1 KR 101932341 B1 KR101932341 B1 KR 101932341B1 KR 1020170077909 A KR1020170077909 A KR 1020170077909A KR 20170077909 A KR20170077909 A KR 20170077909A KR 101932341 B1 KR101932341 B1 KR 101932341B1
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KR1020170077909A
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홍종필
탄 닷 응우엔
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충북대학교 산학협력단
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Abstract

고주파 신호 발생기에 연관되며, 보다 특정하게는 고주파 주파수 신호를 발생시키는 콜피츠 발진기에 연관된다. 일실시예에 따르면, 콜피츠 발진기는 상호 간에 교차 결합된 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 이용하여 소정의 발진 주파수에 상응하는 신호를 생성하는 발진부, 상호 간에 교차 결합된 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터를 이용하여 발진부에 바이어스 전류를 공급하는 전류 공급부 및 적어도 두 개의 트랜지스터를 이용하여 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터 각각의 드레인 노드와 소스 노드를 연결하고, 발진부에 대한 피드백 경로를 생성하는 버퍼부를 포함할 수 있다.

Description

콜피츠 발진기{COLPITTS OSCILLATOR}
고주파 신호 발생기에 연관되며, 보다 특정하게는 고주파 주파수 신호를 발생시키는 콜피츠 발진기에 연관된다.
테라헤르츠(THz)파는 100GHz~10THz 대역의 주파수 자원으로, 테라헤르츠 파를 생성하는 신호 발생기에는 CMOS 공정을 기반으로 생성되어 왔다.
CMOS 소자를 이용한 테라헤르츠 신호 발생기는 공정 과정에서 고집적, 저비용의 이점이 있으나, 동작 주파수의 한계와 기생 커패시터의 영향으로 인해 고조파 성분을 이용하여 고주파를 생성한다. 그러나, 고조파 성분으로 인해 출력이 낮은 문제점이 있다.
일측에 따르면, 콜피츠 발진기는 상호 간에 교차 결합된 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 이용하여 소정의 발진 주파수에 상응하는 신호를 생성하는 발진부, 상호 간에 교차 결합된 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터를 이용하여 상기 발진부에 바이어스 전류를 공급하는 전류 공급부 및 적어도 두 개의 트랜지스터를 이용하여 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터 각각의 드레인 노드와 소스 노드를 연결하고, 상기 발진부에 대한 피드백 경로를 생성하는 버퍼부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 콜피츠 발진기는 상기 발진부에 연결되는 제1 인덕터 및 상기 제1 인덕터와 상호 인덕턴스를 생성하도록 연결되는 제2 인덕터를 더 포함할 수 있고, 상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터 각각은 가변 커패시터 뱅크와 병렬 연결되어 상기 발진 주파수를 제어할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 발진부의 상기 교차 결합은 상기 제1 트랜지스터의 게이트 노드는 상기 제2 트랜지스터의 드레인 노드에 연결되고, 상기 제1 트랜지스터의 드레인 노드는 상기 제2 트랜지스터의 게이트 노드에 연결될 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 전류 공급부의 상기 교차 결합은 상기 제3 트랜지스터의 게이트 노드는 상기 제4 트랜지스터의 드레인 노드에 연결되고, 상기 제3 트랜지스터의 드레인 노드는 상기 제4 트랜지스터의 게이트 노드에 연결될 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 콜피츠 발진기는 상기 제2 인덕터와 병렬 연결되어 상기 발진 주파수에 상응하는 상기 신호를 공급받는 출력부를 더 포함할 수 있고, 상기 출력부의 양 단자는 각각 복수의 상기 버퍼부에 연결되어 상기 발진부와 분리될 수 있다.
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또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터일 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터일 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 버퍼부의 상기 적어도 두 개의 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터일 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 콜피츠 발진기의 구성을 포함하는 블록도를 나타낸다.
도 2는 일실시예에 따른 콜피츠 발진기의 회로도를 나타낸다.
도 3은 다른 실시예에 따른 콜피츠 발진기의 회로도를 나타낸다.
도 4는 일실시예에 따른 콜피츠 발진기의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 5는 일실시예에 따른 영상 출력 장치를 나타낸다.
도 6은 일실시예에 따른 신호 송수신 모듈을 나타낸다.
이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 권리범위는 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.
또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
도 1은 일실시예에 따른 콜피츠 발진기의 구성을 포함하는 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 콜피츠 발진기는 발진부(100), 전류 공급부(110), 및 버퍼부(120, 130)를 포함할 수 있다. 발진부(100)는 노드(180)와 노드(185)를 통해 전류 공급부(110)와 연결될 수 있다. 그리고, 발진부(100)는 출력부와 직접 연결되지 않고, 노드(170)와 노드(180)를 통해 버퍼부(120)와 연결되고, 노드(175)와 노드(185)를 통해 버퍼부(130)와 연결될 수 있다. 버퍼부(120, 130)는 발진부(100)를 출력부와 분리시키는 역할을 수행할 수 있다.
전류 공급부(110)로부터 전류를 공급받아 발진부(100)에서 생성되는 고주파 주파수 신호는 버퍼부(120, 130)를 통해 출력부로 전달될 수 있다. 예를 들어, 출력부의 일 단은 노드(190)에 연결되고, 다른 일 단은 노드(195)에 연결되어 고주파 주파수 신호를 출력할 수 있다.
제1 인덕터(140)는 노드(170)와 노드(175)를 통해 발진부(100)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 인덕터(150)는 노드(190)와 노드(195)를 통해 버퍼부(120, 130)와 연결될 수 있다.
제1 인덕터(140)와의 공통 노드 및 제2 인덕터(150)와의 공통 노드에서 주파수 발진에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 제1 인덕터(140)와 제2 인덕터(150)는 상호 인덕턴스(M)(160)를 갖도록 위상 교차 결합을 가질 수 있다.
그리고, 제1 인덕터(140)와 병렬로 연결되는 전압(Vcont) 및 제2 인덕터(150)와 병렬로 연결되는 전압(Vcont)를 통해 발진 주파수를 제어할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 콜피츠 발진기의 회로도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 도 1의 발진부(100)는 제1 트랜지스터(200) 및 제2 트랜지스터(205)로 구성될 수 있다. 주파수 발진 신호를 발생시키는 발진부의 제1 트랜지스터(200) 및 제2 트랜지스터(205)는 상호간에 교차 결합을 가질 수 있다.
제1 트랜지스터(200) 및 제2 트랜지스터(205)의 교차 결합은 제1 트랜지스터(200)의 게이트 노드와 제2 트랜지스터(205)의 드레인 노드가 공통 노드(170)를 가지며 연결되고, 제1 트랜지스터(200)의 드레인 노드와 제2 트랜지스터(205)의 게이트 노드가 공통 노드(175)를 가지며 연결되어 구현될 수 있다.
교차 결합을 통해 제1 트랜지스터(200)와 제2 트랜지스터(205)로부터 발진 주파수 신호를 발생시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 1의 전류 공급부(110)는 제3 트랜지스터(210) 및 제4 트랜지스터(215)로 구성될 수 있다. 제1 트랜지스터(200) 및 제2 트랜지스터(205)로 전류를 공급하는 전류 공급부의 제3 트랜지스터(210) 및 제4 트랜지스터(215)는 상호간에 교차 결합을 가질 수 있다.
제3 트랜지스터(210) 및 제4 트랜지스터(215)의 교차 결합은 제3 트랜지스터(210)의 게이트 노드와 제4 트랜지스터(215)의 드레인 노드가 공통 노드(185)를 가지며 연결되고, 제3 트랜지스터(210)의 드레인 노드와 제4 트랜지스터(215)의 게이트 노드가 공통 노드(180)를 가지며 연결되어 구현될 수 있다.
일실시예에 따라, 제3 트랜지스터(210)의 소스 노드 및 제4 트랜지스터(215)의 소스 노드는 접지일 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 1의 버퍼부(120, 130)는 적어두 두 개의 트랜지스터로 구성될 수 있다. 일실시예에 따라, 두 개의 트랜지스터(220, 230)를 포함하는 구성으로 설명하도록 하겠다.
버퍼부의 트랜지스터(220, 230)는 게이트 노드와 소스 노드가 각각 발진부의 트랜지스터의 드레인 노드 및 소스 노드와 연결되도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 버퍼부의 제5 트랜지스터(220)의 게이트 노드는 발진부의 제1 트랜지스터(200)의 드레인 노드와 공통 노드(170)를 가지며 연결될 수 있고, 제5 트랜지스터(220)의 소스 노드는 제1 트랜지스터(200)의 소스 노드와 공통 노드(180)를 가지며 연결될 수 있다.
또한, 버퍼부의 제6 트랜지스터(230)의 게이트 노드는 발진부의 제2 트랜지스터(205)의 드레인 노드와 공통 노드(175)를 가지며 연결될 수 있고, 제6 트랜지스터(230)의 소스 노드는 제2 트랜지스터(205)의 소스 노드와 공통 노드(185)를 가지며 연결될 수 있다.
버퍼부의 각 트랜지스터(220, 230)는 발진부를 출력단과 분리시켜주는 역할을 수행할 수 있다. 또한 버퍼부는 출력단과 발진부 간의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 인덕터(240)의 일 단은 발진부의 제1 트랜지스터(200)의 드레인 노드와 노드(170)를 통해 연결될 수 있고, 제1 인덕터(240)의 다른 일 단은 발진부의 제2 트랜지스터(205)의 드레인 노드와 노드(175)를 통해 연결될 수 있다. 또한, 제2 인덕터(250)의 일 단은 버퍼부의 트랜지스터(220)의 드레인 노드와 노드(190)를 통해 연결될 수 있고, 제2 인덕터(250)의 다른 일 단은 버퍼부의 트랜지스터(230)의 드레인 노드와 노드(195)를 통해 연결될 수 있다.
제1 인덕터(240)와의 공통 노드 및 제2 인덕터(250)와의 공통 노드에서 주파수 발진에 필요한 전원(VDD)을 공급할 수 있다.
제1 인덕터(240)와 제2 인덕터(250)는 상호 인덕턴스(M)(260)를 갖도록 위상 교차 결합을 가질 수 있다.
그리고, 제1 인덕터(240)와 병렬로 연결되는 전압(Vcont) 및 제2 인덕터(250)와 병렬로 연결되는 전압(Vcont)을 통해 발진 주파수를 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면, 콜피츠 발진기의 출력부의 일 단은 제2 인덕터(260)와 버퍼부의 제5 트랜지스터(220)의 드레인 노드와의 공통 노드(190)에 연결될 수 있고, 출력부의 다른 일 단은 제2 인덕터(260)와 버퍼부의 제6 트랜지스터(230)의 드레인 노드와의 공통 노드(195)에 연결될 수 있다.
출력부와 발진부 사이에서 버퍼 트랜지스터(220, 230)를 통해 임피던스 매칭이 수행될 수 있다.
일실시예에 따라, 제1 트랜지스터(200), 제2 트랜지스터(205), 제3 트랜지스터(210), 제4 트랜지스터(215), 제5 트랜지스터(220) 및 제6 트랜지스터(230)는 deep-nwell 레이어를 가지는 NMOS 트랜지스터일 수 있다.
도 2를 참조하면, 제3 트랜지스터(210), 제4 트랜지스터(215), 제5 트랜지스터(220) 및 제6 트랜지스터(230)는 게이트 노드와 소스 노드 사이에서 기생 캐패시턴스를 가질 수 있다.
제4 트랜지스터(215)의 기생 캐패시턴스 및 제5 트랜지스터(220)의 기생 캐패시턴스는 발진부의 제1 트랜지스터(200)에 양의 피드백 경로를 형성할 수 있다. 또한, 제3 트랜지스터(210)의 기생 캐패시턴스 및 제6 트랜지스터(230)의 기생 캐패시턴스는 발진부의 제2 트랜지스터(205)에 양의 피드백 경로를 형성할 수 있다.
일실시예에 따라 제1 인덕터(240) 및 제2 인덕터(250)는 기생 코일의 영향과 출력 부하 커패시턴스의 영향을 줄일 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른 콜피츠 발진기의 회로도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 도 1의 발진부(100)는 제1 트랜지스터(300) 및 제2 트랜지스터(305)로 구성될 수 있다. 주파수 발진 신호를 발생시키는 발진부의 제1 트랜지스터(300) 및 제2 트랜지스터(305)는 상호간에 교차 결합을 가질 수 있다.
제1 트랜지스터(300) 및 제2 트랜지스터(305)의 교차 결합은 제1 트랜지스터(300)의 게이트 노드와 제2 트랜지스터(305)의 드레인 노드가 공통 노드(170)를 가지며 연결되고, 제1 트랜지스터(300)의 드레인 노드와 제2 트랜지스터(305)의 게이트 노드가 공통 노드(175)를 가지며 연결되어 구현될 수 있다.
교차 결합을 통해 제1 트랜지스터(300)와 제2 트랜지스터(305)로부터 발진 주파수 신호를 발생시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 1의 전류 공급부(110)는 제3 트랜지스터(310) 및 제4 트랜지스터(315)로 구성될 수 있다. 제1 트랜지스터(300) 및 제2 트랜지스터(305)로 전류를 공급하는 전류 공급부의 제3 트랜지스터(310) 및 제4 트랜지스터(315)는 상호간에 교차 결합을 가질 수 있다.
제3 트랜지스터(310) 및 제4 트랜지스터(315)의 교차 결합은 제3 트랜지스터(310)의 게이트 노드와 제4 트랜지스터(315)의 드레인 노드가 공통 노드(185)를 가지며 연결되고, 제3 트랜지스터(310)의 드레인 노드와 제4 트랜지스터(315)의 게이트 노드가 공통 노드(180)를 가지며 연결되어 구현될 수 있다.
일실시예에 따라, 제3 트랜지스터(310)의 소스 노드 및 제4 트랜지스터(315)의 소스 노드는 접지일 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 1의 버퍼부(120, 130)는 적어두 두 개의 트랜지스터로 구성될 수 있다. 일실시예에 따라, 두 개의 트랜지스터(320, 330)를 포함하는 구성으로 설명하도록 하겠다.
버퍼부의 트랜지스터(320, 330)는 게이트 노드와 소스 노드가 각각 발진부의 트랜지스터의 드레인 노드 및 소스 노드와 연결되도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 버퍼부의 제5 트랜지스터(320)의 게이트 노드는 발진부의 제1 트랜지스터(300)의 드레인 노드와 공통 노드(170)를 가지며 연결될 수 있고, 제5 트랜지스터(320)의 소스 노드는 제1 트랜지스터(300)의 소스 노드와 공통 노드(180)를 가지며 연결될 수 있다.
또한, 버퍼부의 제6 트랜지스터(330)의 게이트 노드는 발진부의 제2 트랜지스터(305)의 드레인 노드와 공통 노드(175)를 가지며 연결될 수 있고, 제6 트랜지스터(330)의 소스 노드는 제2 트랜지스터(305)의 소스 노드와 공통 노드(185)를 가지며 연결될 수 있다.
버퍼부의 각 트랜지스터(320, 330)는 발진부를 출력단과 분리시켜주는 역할을 수행할 수 있다. 또한 버퍼부는 출력단과 발진부 간의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 인덕터(340)의 일 단은 발진부의 제1 트랜지스터(300)의 드레인 노드와 노드(170)를 통해 연결될 수 있고, 제1 인덕터(340)의 다른 일 단은 발진부의 제2 트랜지스터(305)의 드레인 노드와 노드(175)를 통해 연결될 수 있다. 또한, 제2 인덕터(350)의 일 단은 버퍼부의 트랜지스터(320)의 드레인 노드와 연결될 수 있고, 제2 인덕터(350)의 다른 일 단은 버퍼부의 트랜지스터(330)의 드레인 노드와 연결될 수 있다.
제1 인덕터(340)와 제2 인덕터(350)는 상호 인덕턴스(M)(360)를 갖도록 위상 교차 결합을 가질 수 있다. 그리고, 제1 인덕터(340)와 병렬로 연결되는 전압(Vcont) 및 제2 인덕터(350)와 병렬로 연결되는 전압(Vcont)을 통해 발진 주파수를 제어할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 인덕터(340)와의 공통 노드 및 제2 인덕터(350)와의 공통 노드에서 주파수 발진에 필요한 전원(VDD)을 공급할 수 있다. 이 때, 일실시예에 따라 출력부는 부하(390)를 통해 주파수 발진 신호를 출력하고, 출력부는 제2 인덕터(350)와 공통 노드를 갖도록 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 출력부는 제2 인덕터(350)와 공통 노드를 가지며 콜피츠 발진기에 전원(VDD)를 공급하며, 전원(VDD)과 제2 인덕터(350)와의 공통 노드 사이에서 RF 초크(370)를 포함할 수 있다. 일실시예에 따라 RF 초크(370)는 직류 전류를 콜피츠 발진기에 공급하고, 전원(VDD)으로 전달되는 교류 신호를 차단할 수 있다.
또한, 출력부는 주파수 발진 신호를 출력하는 부하(390)와 제2 인덕터(350)와의 공통 노드 사이에서 커패시터(380)를 포함할 수 있다. 일실시예에 따라 커패시터(380)는 주파수 발진 신호를 부하(390)로 전달하고, 부하(390)로 전달되는 직류 전류를 차단할 수 있다.
부하(390)는 일 단이 콜피츠 발진기와 연결되고, 다른 일 단이 접지로, 일실시예에 따라 저항일 수 있으며, 콜피츠 발진기의 주파수 발진 신호를 출력할 수 있다.
일실시예에 따라, 제1 트랜지스터(300), 제2 트랜지스터(305), 제3 트랜지스터(310), 제4 트랜지스터(315), 제5 트랜지스터(320) 및 제6 트랜지스터(330)는 deep-nwell 레이어를 가지는 NMOS 트랜지스터일 수 있다.
도 3을 참조하면, 제3 트랜지스터(310), 제4 트랜지스터(315), 제5 트랜지스터(320) 및 제6 트랜지스터(330)는 게이트 노드와 소스 노드 사이에서 기생 캐패시턴스를 가질 수 있다.
제4 트랜지스터(315)의 기생 캐패시턴스 및 제5 트랜지스터(320)의 기생 캐패시턴스는 발진부의 제1 트랜지스터(300)에 양의 피드백 경로를 형성할 수 있다. 또한, 제3 트랜지스터(310)의 기생 캐패시턴스 및 제6 트랜지스터(330)의 기생 캐패시턴스는 발진부의 제2 트랜지스터(305)에 양의 피드백 경로를 형성할 수 있다.
일실시예에 따라 제1 인덕터(340) 및 제2 인덕터(350)는 기생 코일의 영향과 출력 부하 커패시턴스의 영향을 줄일 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 콜피츠 발진기의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 4를 참조하면, x 축은 시간을 나타내고 y 축은 진폭을 나타낸다. 일실시예에 따라, 300GHz의 기본파 주파수를 가지는 콜피츠 발진기의 시뮬레이션에 따른 주파수 신호 출력 결과를 나타낸다.
도 5는 일실시예에 따른 영상 출력 장치를 나타낸다.
일실시예에 따라 콜피츠 발진기는 고주파 및 고출력 신호 발생기로서, THz(Terahertz) 신호원으로서 이용될 수 있으며, 도 5에 나타낸 바와 같이 의료 영상 장치에 THz 신호원으로서 응용될 수 있다.
일실시예에 따라 콜피츠 발진기는 서브 THz(sub-THz) 대역의 주파수를 생성하는 신호원으로서, 도 5에 나타낸 바와 같이 의료 영상 장치에 응용될 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 신호 송수신 모듈을 나타낸다.
일실시예에 따라, 콜피츠 발진기는 고주파 및 고출력 신호 발생기로서, 국부 발진기(local oscillator)에 사용되는 신호 송수신 모듈로서 응용될 수 있다. 보다 구체적으로, 위상동기루프회로(phase-locked loop; PLL)를 구성하는 전압 제어 발진기(voltage-controlled oscillator; VCO)에 응용될 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (9)

  1. 상호 간에 교차 결합된 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 이용하여 소정의 발진 주파수에 상응하는 신호를 생성하는 발진부;
    상호 간에 교차 결합된 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터를 이용하여 상기 발진부에 바이어스 전류를 공급하는 전류 공급부; 및
    적어도 두 개의 트랜지스터를 이용하여 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터 각각의 드레인 노드와 소스 노드를 연결하고, 상기 발진부에 대한 피드백 경로를 생성하는 버퍼부
    를 포함하는 콜피츠 발진기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발진부에 연결되는 제1 인덕터; 및
    상기 제1 인덕터와 상호 인덕턴스를 생성하도록 연결되는 제2 인덕터를 더 포함하고,
    상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터 각각은 가변 커패시터 뱅크와 병렬 연결되어 상기 발진 주파수를 제어하는 콜피츠 발진기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발진부의 상기 교차 결합은 상기 제1 트랜지스터의 게이트 노드는 상기 제2 트랜지스터의 드레인 노드에 연결되고, 상기 제1 트랜지스터의 드레인 노드는 상기 제2 트랜지스터의 게이트 노드에 연결되는 것인 콜피츠 발진기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전류 공급부의 상기 교차 결합은 상기 제3 트랜지스터의 게이트 노드는 상기 제4 트랜지스터의 드레인 노드에 연결되고, 상기 제3 트랜지스터의 드레인 노드는 상기 제4 트랜지스터의 게이트 노드에 연결되는 것인 콜피츠 발진기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 인덕터와 병렬 연결되어 상기 발진 주파수에 상응하는 상기 신호를 공급받는 출력부를 더 포함하고,
    상기 출력부의 양 단자는 각각 복수의 상기 버퍼부에 연결되어 상기 발진부와 분리되는 콜피츠 발진기.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터인 콜피츠 발진기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터인 콜피츠 발진기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼부의 상기 적어도 두 개의 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터인 콜피츠 발진기.
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. Hossain 외, "CMOS Oscillators for Clock Distribution and Injection-Locked Deskew," IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 44, no. 8, pp. 2138-2153, 2009. 08.

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