KR102287916B1 - 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기 - Google Patents

백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기 Download PDF

Info

Publication number
KR102287916B1
KR102287916B1 KR1020200076069A KR20200076069A KR102287916B1 KR 102287916 B1 KR102287916 B1 KR 102287916B1 KR 1020200076069 A KR1020200076069 A KR 1020200076069A KR 20200076069 A KR20200076069 A KR 20200076069A KR 102287916 B1 KR102287916 B1 KR 102287916B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency
low
terminal
coupler
frequency oscillator
Prior art date
Application number
KR1020200076069A
Other languages
English (en)
Inventor
전병두
Original Assignee
전병두
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 전병두 filed Critical 전병두
Priority to KR1020200076069A priority Critical patent/KR102287916B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102287916B1 publication Critical patent/KR102287916B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/027Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
    • H03K3/03Astable circuits
    • H03K3/0315Ring oscillators
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/353Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/356Bistable circuits
    • H03K3/356104Bistable circuits using complementary field-effect transistors

Landscapes

  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

본 발명은 일반적으로 저주파수(예: 수 Hz 내지 수 KHz 수준)의 주파수 신호를 생성하는 저주파수 발진기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다이오드나 트랜지스터를 이용하여 구성한 백투백 커플러를 커패시터 및 스위칭 트랜지스터와 연결하여 공진회로를 구성함으로써 매우 낮은 주파수(예: 1 KHz 또는 그 미만)의 저주파수 교류 신호를 생성할 수 있는 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 매우 낮은 주파수(예: 1 KHz 또는 그 미만)의 저주파수 발진기를 구현할 수 있는 장점이 있다. 특히, 본 발명에 따르면 매우 낮은 주파수의 저주파수 발진기를 매우 작은 물리적 사이즈로 구현할 수 있는 장점이 있다.

Description

백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기 {Low frequency oscillator by use of back-to-back coupling}
본 발명은 일반적으로 저주파수(예: 수 Hz 내지 수 KHz 수준)의 주파수 신호를 생성하는 저주파수 발진기에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 다이오드나 트랜지스터를 이용하여 구성한 백투백 커플러를 커패시터 및 스위칭 트랜지스터와 연결하여 공진회로를 구성함으로써 매우 낮은 주파수(예: 1 KHz 또는 그 미만)의 저주파수 교류 신호를 생성할 수 있는 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기에 관한 것이다.
일반적으로 발진기(oscillator)는 특정 주파수의 교류 신호를 생성하는 모듈로서 전자회로에 필수적으로 사용된다. 이때, 주파수 1 MHz 이하의 신호를 생성하는 경우에 이를 저주파수 발진기라고 부른다.
[도 1]은 종래기술에서 저주파수 발진기(low frequency oscillator)를 구현하는 일 예를 나타내는 도면이다. [도 1]에서 저주파수 발진기는 튜닝전압(Vt)에 의해 바랙터 다이오드(VD)의 정전용량을 가변시켜 LC 공진에 의한 공진주파수(fo)를 생성하는 공진 회로부(10), 공진주파수(fo)로부터 발진 주파수를 생성하는 발진 회로부(20), 발진 주파수를 완충 및 증폭하여 출력하는 버퍼 회로부(30), 출력단 임피던스를 정합하는 정합 회로부(40), 발진 주파수를 N체배(예: 4체배, 8체배, 16체배) 분할하는 주파수 분할기(50), 목표 주파수 대역 이외의 주파수 성분(spurious)을 제거하는 저역통과 필터(60)를 포함하여 구성된다.
공진 회로부(10)는 튜닝전압(Vt)이 인가되는 경로의 바랙터 다이오드(VD), 커플링 캐패시터(C1), 바이패스 캐패시터(C2), 마이크로스트립(microstrip) 공진기(11)로 구성된다. 바랙터 다이오드(VD)는 튜닝전압(Vt)에 따라 정전용량이 가변되는 소자이고, 마이크로스트립 공진기(11)는 인쇄회로기판(PCB) 상에 형성된 트리밍 패턴으로서 초기 주파수를 결정한다. 전압제어발진기(VCO)의 공진주파수(fo)는 바랙터 다이오드(VD)의 정전용량, 마이크로스트립 공진기(11)의 유도값, 캐패시터(C1, C2)의 정전용량에 의해 결정된다.
[도 2]는 [도 1]에서 마이크로스트립 공진기(11)가 패터닝된 인쇄회로기판(PCB)의 평면도를 나타낸다. [도 2]를 참조하면, 마이크로스트립 공진기(11)를 패터닝하기 위해 상당히 넓은 영역이 물리적으로 필요함을 알 수 있으며, 그에 따라 저주파수 발진기를 소형화하는 것은 어려운 과제이다.
본 발명의 목적은 일반적으로 저주파수(예: 수 Hz 내지 수 KHz 수준)의 주파수 신호를 생성하는 저주파수 발진기를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 다이오드나 트랜지스터를 이용하여 구성한 백투백 커플러를 커패시터 및 스위칭 트랜지스터와 연결하여 공진회로를 구성함으로써 매우 낮은 주파수(예: 1 KHz 또는 그 미만)의 저주파수 교류 신호를 생성할 수 있는 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 해결 과제는 이들 사항에 제한되지 않으며 본 명세서의 기재로부터 다른 해결 과제가 이해될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기는, 충전 경로 및 방전 경로에 따라 주기적인 전하의 충전 또는 방전이 이루어지는 공진 커패시터(111); 복수의 단방향 전류 소자(one-way flow device)가 순방향 및 역방향으로 백투백으로 직렬 연결 구성되고 제 1 단자(a)가 공진 커패시터(111)의 일단(a)에 연결되어 충전 경로 및 방전 경로를 제공하는 백투백 커플러(112); 상호 정반대의 스위칭 동작을 갖는 복수의 스위칭 트랜지스터(121, 122)가 동작전원 단(VDD)과 그라운드 단(GND) 간에 직렬 연결 구성되고, 공진 커패시터(111)의 일단(a)이 복수의 스위칭 트랜지스터(121, 122)의 제어 단자에 공통 연결되고 복수의 스위칭 트랜지스터(121, 122) 간의 연결점(b)이 백투백 커플러(112)의 제 2 단자(b)에 연결 구성되어, 공진 커패시터(111)의 충전 또는 방전에 대응하여 복수의 스위칭 트랜지스터(121, 122)가 상호 정반대로 스위칭 동작함에 따라 발진 주파수를 생성하는 발진 회로부(121, 122); 발진 주파수를 완충 출력하고 공진 커패시터(111)에 대한 피드백을 제공하는 버퍼 회로부(131, 132, 133, 134);를 포함하여 구성된다.
이때, 백투백 커플러(112)에서 단방향 전류 소자는 다이오드 소자를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 백투백 커플러(112)에서 단방향 전류 소자는 포토 다이오드 소자를 포함하여 구성되어 조도량에 따라 발진 주파수를 변경시키도록 구성될 수 있다. 또한, 백투백 커플러(112)에서 단방향 전류 소자는 바이폴라 트랜지스터를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 발진 회로부(121, 122)는 PMOS 트랜지스터(Q11)와 NMOS 트랜지스터(Q12)가 각자의 게이트(G) 단자는 공진 커패시터(111)의 일단(a)에 공통 연결되고 서로의 드레인(D) 단자가 공통 연결되고 그 연결점(b)이 백투백 커플러(112)의 제 2 단자(b)에 연결 구성되며 각자의 소오스(S) 단자가 각각 동작전원 단(VDD)과 그라운드 단(GND)에 연결 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면 매우 낮은 주파수(예: 1 KHz 또는 그 미만)의 저주파수 발진기를 구현할 수 있는 장점이 있다. 특히, 매우 낮은 주파수의 저주파수 발진기를 매우 작은 물리적 사이즈로 구현할 수 있는 장점이 있다.
[도 1]은 종래기술에서 저주파수 발진기의 일 구현예를 나타내는 도면.
[도 2]는 종래기술에서 인쇄회로기판에 마이크로스트립 공진기가 패터닝된 일 예를 나타내는 도면.
[도 3]은 본 발명에 따른 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기의 전체 구성을 나타내는 도면.
[도 4]는 본 발명에서 백투백 커플러의 4가지 구현 예를 나타내는 도면.
[도 5]는 본 발명에서 백투백 커플러에 사용되는 다이오드의 전압-전류 특성을 나타내는 도면.
[도 6]은 본 발명에서 백투백 커플러에 사용되는 다이오드의 전압-전류 특성을 나타내는 도면.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
[도 3]은 본 발명에 따른 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기의 전체 구성을 나타내는 도면이고, [도 4]는 본 발명에서 백투백 커플러의 4가지 구현 예를 나타내는 도면이다.
[도 3]을 참조하면, 본 발명에 따른 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기는 공진 커패시터(111), 백투백 커플러(112), 발진 회로부(121, 122), 버퍼 회로부(131, 132, 133, 134)를 포함하여 구성된다. [도 3]의 회로도는 추상적인 개념을 구현한 일 예이며, 이 회로도를 일부 변형하거나 이 회로도에 전기전자 부품(예: 보호 저항 등)을 추가하는 것을 배제하지 않는다. 이하에서는 본 발명의 저주파수 발진기를 구성하는 개별 구성요소에 대해서 설명한다.
먼저, 공진 커패시터(111)는 충전 경로 및 방전 경로에 따라 주기적인 전하의 충전 또는 방전이 이루어지는 구성요소이다. 공진 커패시터(111)는 통상의 커패시터(C)로 구성될 수 있다. 공진 커패시터(111)의 주기적인 충전 또는 방전에 대응하여 주기적으로 출력 전압(a 단자의 전위)이 상승 또는 하강하는 현상이 발생하게 되고, 그에 따라 발진이 이루어진다.
백투백 커플러(112)는 복수의 단방향 전류 소자(one-way flow device)가 순방향 및 역방향으로 백투백으로 직렬 연결 구성되는 구성요소이다. 이때, 단방향 전류 소자는 다이오드 소자(diodes)나 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistors) 등과 같이 반도체 소자의 구조상 순방향 전압에서는 전류가 잘 흐르지만 역방향 전압이 인가되었을 때에는 누설 전류(leakage current)라고 불리는 극소량의 전류만 흐르는 현상을 보이는 반도체 소자를 의미한다. 백투백 커플러(112)는 [도 4]에 예시적으로 나타낸 바와 같이 복수의 단방향 전류 소자를 순방향 및 역방향으로 백투백(back-to-back)으로 연결 구성한다.
본 발명에서 백투백 커플러(112)는 2개의 단자를 구비하는데, 이중에서 제 1 단자(a)가 공진 커패시터(111)의 일단(a)에 연결되고 제 2 단자(b)가 발진 회로부(121, 122)에 연결되어 공진 커패시터(111)에 대한 충전 경로 및 방전 경로를 제공한다.
개념적으로는, 충전 경로를 통해 공진 커패시터(111)에 전하가 충전되어 단자(a) 전압이 상승하고 방전 경로를 통해 공진 커패시터(111)로부터 전하가 방전되어 단자(a) 전압이 하강한다. 이러한 전압 상승 및 하강에 의해 발진(oscillation)이 이루어지게 된다. 이때, 발진 주파수는 공진 커패시터(111)에 전하가 충전 및 방전되는 데에 걸리는 시간에 지배되는데, 공진 커패시터(111)로 공급 또는 유출되는 전하의 시간당 흐름 양은 백투백 커플러(112)의 저항(R)에 의해 영향받고고, 그 채우거나 비워야 하는 목표 전하량은 공진 커패시터(111)의 커패시턴스(C)에 의해 결정된다.
따라서, [도 3]의 저주파 발진기에서 발진 주파수는 백투백 커플러(112)의 저항값(R)과 공진 커패시터(111)의 커패시턴스(C)의 곱에 반비례한다. 저주파수 발진기를 만들려면 수백 ㏁ 내지 Giga Ohm 수준의 저항 R을 구현해야 하는데, 반도체 기술을 이용하더라도 큰 면적이 저항공간이 필요하였다. 본 발명에서는 복수의 단방향 전류 소자를 백투백 직렬 연결하여 백투백 커플러(112)를 구성함으로써 이처럼 큰 저항값을 작은 사이즈로 구현한다.
[도 5]와 [도 6]은 본 발명에서 백투백 커플러(112)에 사용되는 단방향 전류 소자의 일 예로서 다이오드 소자의 전압-전류 특성(I-V curve characteristics)을 나타내는 도면이다.
다이오드에 전압을 순방향 및 역방향으로 인가하면서 전류 변화를 측정하면 [도 5]와 같은 전압-전류 곡선(초록색)을 얻을 수 있는데, 순방향(정방향)으로 전압이 인가되면 전류가 잘 흐르는 반면, 역방향으로 전압이 인가되면 전류가 거의 흐르지 못한다. 다이오드 소자에서 순방향 구동전압(Vf)은 0.7 V 내지 1.2 V 수준이고 역방향 항복전압(Vb)은 50 V 내지 1000 V 수준이다. [도 5]에는 순방향 구동전압(Vf)과 역방향 항복전압(Vb)을 대략적으로 나타낸 것이며, 실제로는 역방향 누설 구간의 길이가 훨씬 더 길게 그려져야 한다.
본 명세서에서는 [도 5]에서 적색 박스로 표시된 구간과 같이 전압 상승에 대응하여 전류가 증가하는 구간을 의사-리니어(pseudo-linear) 구간이라고 부른다. 이러한 의사-리니어 구간을 개념적으로 구분하면, 순방향으로 전압이 인가되었을 때에 순방향 구동전압(Vf)(예: 0.7 V) 이전에 전류가 미세하게 증가하는 영역을 순방향 시동(forward-activation) 구간이라고 부르고, 역방향으로 전압이 인가되었을 ‹š에 역방향 항복전압(Vb)(예: 50 V) 이전에 누설전류가 미세하게 흐르는 영역을 역방향 누설(reverse-leakage) 구간이라고 부른다.
본 발명의 저주파수 발진기에서는 순방향 역방향의 다이오드가 백투백으로 연결되어 백투백 커플러(112)를 구성한다. 이러한 백투백 커플러(112)에서는 [도 5]에 나타낸 의사-리니어 구간의 전압-전류 특성이 저주파 생성에 활용된다. 의사-리니어 구간에서는 전압 상승에 대응하여 전류가 증가하는 모습을 보이는데, 그에 따라 일종의 저항 소자(resistance device)처럼 기능한다. 이때, 순방향 시동 구간보다는 역방향 누설 구간에서의 동작, 즉 역방향 전압이 인가되어 극소량의 누설전류가 흐르는 상황에서의 유효 저항이 대단히 큰 값이 된다. 예를 들어, 다이오드 소자는 역방향 전압 인가시에 수 ㎁ 내지 ㎂ 레벨의 전류가 흐르기 때문에 실효적으로 수백 ㏁ 내지 Giga Ω 레벨의 저합값을 나타낸다.
[도 4]를 참조하면, 백투백 커플러(112)에서는 두 개의 단방향 전류 소자가 순방향 및 역방향으로 백투백으로 직렬 연결 구성되어 있으므로, 그 양단에 전압이 인가되면 필연적으로 둘 중에 하나는 역방향이 될 수밖에 없다. [도 6]을 참조하면, 역방향 전압이 인가되면 매우 작은 수준의 누설 전류(예: 1 ㎂ ~ 2 ㎂)만 흐를 수 있으며, 역방향 전압의 단방향 전류 소자는 매우 높은 수준, 예컨대 수백 ㏁ 내지 Giga Ω 레벨의 저합값을 나타낸다. 순방향 전압의 단방향 전류 소자가 상대적으로 낮은 수준의 저항값을 나타내더라도 이들이 직렬 연결되어 있으므로 역방향 전압의 단방향 전류 소자가 나타내는 예컨대 수백 ㏁ 내지 Giga Ω 레벨의 저합값이 결정적인 역할을 하게 된다.
전술한 바와 같이, 발진 주파수는 백투백 커플러(112)의 저항값(R)과 공진 커패시터(111)의 커패시턴스(C)에 의해 결정된다. 백투백 커플러(112)는 수백 ㏁ 내지 Giga Ω 레벨의 저합값을 나타내므로 발진 주파수를 매우 낮게, 예컨대 수 kHz 수준으로 만들 수 있으며, 공진 커패시터(111)의 커패시턴스(C)를 조절하면 심지어 수 Hz 수준의 극초저주파도 가능하다. 특히, 이처럼 높은 저항값을 나타내는 소자 구성이 실리콘 면적을 매우 작게 차지하는 장점이 있다.
한편, 단방향 전류 소자로서 포토 다이오드 소자(photo diodes)를 활용하는 경우에는 조도량에 따른 저항값 변화로 인해 발진 주파수가 변경되는 구성이 가능해진다. 이러한 구성은 조도값을 측정하는 용도로 활용할 수도 있고 출력 주파수를 조도를 이용하여 조정하는 방식으로 활용할 수 있다.
일반적으로 포토 다이오드(photo diodes)는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소자로서 광 다이오드라고도 부른다. 빛이 다이오드에 닿으면 전자와 전하 정공이 생성되어 전류가 흐르게 되는데, 이러한 전류 흐름의 양은 빛의 강도에 비례한다. 이러한 광기전력 효과는 실효적으로는 저항값이 감소하는 현상으로 표현되며, 본 발명에서는 백투백 커플러(112)의 저항값이 주변 조도값에 따라 변화하여 저주파수 발진기의 출력 주파수가 변화하는 결과로 된다.
발진 회로부(121, 122)는 [도 3]을 참조하면 상호 정반대의 스위칭 동작을 갖는 복수의 스위칭 트랜지스터(Q11, Q12)(121, 122)를 동작전원 단(VDD)과 그라운드 단(GND) 간에 직렬 연결하여 구성한다. 이때, 공진 커패시터(111)의 일단(a)이 복수의 스위칭 트랜지스터(121, 122)의 제어 단자(G)에 공통 연결되고, 이들 복수의 스위칭 트랜지스터(121, 122) 간의 연결점(b)이 백투백 커플러(112)의 제 2 단자(b)에 연결 구성된다. 이를 통해, 공진 커패시터(111)의 충전 또는 방전에 대응하여 복수의 스위칭 트랜지스터(121, 122)가 상호 정반대로 스위칭 동작함에 따라 발진 주파수를 생성하도록 동작한다.
일 실시예로서, [도 3]에는 PMOS 트랜지스터(Q11)와 NMOS 트랜지스터(Q12)를 이용하여 구성한 발진 회로부(121, 122)가 도시되어 있다. 구체적으로 살펴보면, PMOS 트랜지스터(Q11)(121)와 NMOS 트랜지스터(Q12)(122)의 게이트(G) 단자는 공진 커패시터(111)의 일단(a)에 공통 연결되어 있다. PMOS와 NMOS는 게이트 인가 전압에 따른 스위칭 동작이 서로 정반대이므로, 어느 하나가 온(ON) 스위칭하면 다른 하나는 오프(OFF) 스위칭하게 된다.
또한, PMOS 트랜지스터(Q11)(121)와 NMOS 트랜지스터(Q12)(122)의 드레인(D) 단자가 공통 연결되고 그 연결점(b)이 백투백 커플러(112)의 제 2 단자(b)에 연결 구성되고 각자의 소오스(S) 단자가 각각 동작전원 단(VDD)과 그라운드 단(GND)에 연결 구성되었다. 이를 통해, PMOS 트랜지스터(Q11)(121)는 백투백 커플러(112)와 함께 공진 커패시터(111)에 대한 충전 경로를 제공하고, NMOS 트랜지스터(Q12)(122)는 백투백 커플러(112)와 함께 공진 커패시터(111)에 대한 방전 경로를 제공한다. 이하에서는 이에 대해 좀더 구체적으로 설명한다.
일반적으로 PMOS 트랜지스터(Q11)(121)는 게이트(G) 인가 전압이 문턱전압(Vth) 이하이면 소오스(S)와 드레인(D) 사이에 전류가 흐르고, NMOS 트랜지스터(Q12)(122)는 게이트(G) 인가 전압이 문턱전압(Vth) 이상이면 소오스(S)와 드레인(D) 사이에 전류가 흐른다.
[도 3]에서, 공진 커패시터(111)의 전하가 방전되어 V1 전압이 문턱전압(Vth) 이하의 LOW 전압이 되면 PMOS 트랜지스터(Q11)(121)는 열려서 전류가 흐르고 NMOS 트랜지스터(Q12)(122)는 닫히게 된다. 이때, (b) 지점의 전압, 즉 V2 전압은 PMOS 트랜지스터(Q11)(121)를 통해 HIGH 레벨(즉, VDD 전위)로 된다. 백투백 커플러(112) 양단의 전위차(V1 < V2)에 의해 적색 경로(충전 경로)로 전류가 흐르게 되고, 그에 따라 공진 커패시터(111)의 충전이 시작된다.
공진 커패시터(111)의 충전이 이루어져 V1 전압이 문턱전압(Vth) 이상으로 상승하면 PMOS 트랜지스터(Q11)(121)는 닫히고 NMOS 트랜지스터(Q12)(122)는 열리게 되며, 그에 따라 V2 전압은 LOW 레벨(즉, GND 전위)로 된다. 백투백 커플러(112) 양단의 전위차(V1 > V2)에 의해 청색 경로(방전 경로)로 전류가 흐르게 되며, 그에 따라 공진 커패시터(111)의 방전이 시작된다.
이러한 과정을 통해 공진 커패시터(111)에 대한 방전 및 충전이 반복됨에 따라 본 발명의 저주파수 발진기는 발진(oscillation)하게 된다. 전술한 바와 같이, 발진 주파수는 공진 커패시터(111)에 대한 방전 및 충전이 얼마나 신속하게 이루지는지에 따라 결정되며, 이 충방전 시간을 결정하는 것은 백투백 커플러(112)의 누설 저항과 공진 커패시터(111)의 커패시턴스이다. 백투백 커플러(112)의 누설 저항은 수백 ㏁ 내지 Giga Ω 레벨의 저합값을 나타내므로 발진 주파수를 예컨대 수 KHz 수준으로 매우 낮게 만들 수 있다.
버퍼 회로부(131 내지 134)는 발진 회로부(121, 122)가 출력하는 발진 주파수를 완충 출력하고 공진 커패시터(111)에 대한 피드백을 제공하여 목표 주파수에 해당하는 신호만 출력되도록 피드백 제어한다.
발진 회로부(121, 122)의 출력신호는 공진 커패시터(111)의 충전 레벨 및 백투백 커플러(112)의 전압강하에 의해 영향받기 때문에 깨끗한 구형파의 모습을 갖지 못할 수 있다. 그에 따라, 버퍼 회로부(131 내지 134)를 통과시킴으로써 깨끗한 파형이 도출되도록 한다.
한편, 버퍼 회로부(131 내지 134)의 구성은 종래의 발진기에서도 채택되어 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
111 : 공진 커패시터
112 : 백투백 커플러
121, 122 : 발진용 스위칭 트랜지스터
131, 132, 133, 134 : 버퍼용 스위칭 트랜지스터

Claims (5)

  1. 충전 경로 및 방전 경로에 따라 주기적인 전하의 충전 또는 방전이 이루어지는 공진 커패시터(111);
    복수의 단방향 전류 소자(one-way flow device)를 직렬로 연결하되 하나 이상의 소자는 순방향으로 연결하고 하나 이상의 소자는 역방향으로 연결하여 구성하고 제 1 단자(a)가 상기 공진 커패시터(111)의 일단(a)에 연결되어 충전 경로 및 방전 경로를 제공하는 백투백 커플러(112);
    상호 정반대의 스위칭 동작을 갖는 복수의 스위칭 트랜지스터(121, 122)가 동작전원 단(VDD)과 그라운드 단(GND) 간에 직렬 연결 구성되고, 상기 공진 커패시터(111)의 일단(a)이 상기 복수의 스위칭 트랜지스터(121, 122)의 제어 단자에 공통 연결되고 상기 복수의 스위칭 트랜지스터(121, 122) 간의 연결점(b)이 상기 백투백 커플러(112)의 제 2 단자(b)에 연결 구성되어, 상기 공진 커패시터(111)의 충전 또는 방전에 대응하여 상기 복수의 스위칭 트랜지스터(121, 122)가 상호 정반대로 스위칭 동작함에 따라 발진 주파수를 생성하는 발진 회로부(121, 122);
    상기 발진 주파수를 완충 출력하고 상기 공진 커패시터(111)에 대한 피드백을 제공하는 버퍼 회로부(131, 132, 133, 134);
    를 포함하여 구성되는 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 백투백 커플러(112)에서 상기 단방향 전류 소자는 다이오드 소자(diodes)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 백투백 커플러(112)에서 상기 단방향 전류 소자는 포토 다이오드 소자(photo diodes)를 포함하여 구성되어 조도량에 따라 발진 주파수를 변경시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 백투백 커플러(112)에서 상기 단방향 전류 소자는 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistors)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 발진 회로부(121, 122)는 PMOS 트랜지스터(Q11)와 NMOS 트랜지스터(Q12)가 각자의 게이트(G) 단자는 상기 공진 커패시터(111)의 일단(a)에 공통 연결되고 서로의 드레인(D) 단자가 공통 연결되고 그 연결점(b)이 상기 백투백 커플러(112)의 제 2 단자(b)에 연결 구성되며 각자의 소오스(S) 단자가 각각 동작전원 단(VDD)과 그라운드 단(GND)에 연결 구성되는 것을 특징으로 하는 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기.
KR1020200076069A 2020-06-22 2020-06-22 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기 KR102287916B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200076069A KR102287916B1 (ko) 2020-06-22 2020-06-22 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200076069A KR102287916B1 (ko) 2020-06-22 2020-06-22 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102287916B1 true KR102287916B1 (ko) 2021-08-06

Family

ID=77314996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200076069A KR102287916B1 (ko) 2020-06-22 2020-06-22 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102287916B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014033289A (ja) * 2012-08-02 2014-02-20 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 波形変換器及び発振器
KR20200042590A (ko) * 2018-10-15 2020-04-24 한국전자통신연구원 푸쉬 풀 동작을 수행하는 전자 회로 및 그것을 포함하는 발진기

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014033289A (ja) * 2012-08-02 2014-02-20 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 波形変換器及び発振器
KR20200042590A (ko) * 2018-10-15 2020-04-24 한국전자통신연구원 푸쉬 풀 동작을 수행하는 전자 회로 및 그것을 포함하는 발진기

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0735677B1 (en) Oscillator circuit having oscillation frequency independent from the supply voltage value
US5396195A (en) Low-power-dissipation CMOS oscillator circuits
KR100284109B1 (ko) 피크-피크 전압제어를 갖는 정밀 rc 발진기
US8212599B2 (en) Temperature-stable oscillator circuit having frequency-to-current feedback
EP1049256A1 (en) Low supply voltage oscillator circuit, particularly of the CMOS type
KR100446305B1 (ko) 제어 가능한 슈미트 트리거를 이용한 전원 전압 및 온도에무관한 rc 오실레이터
US10727822B2 (en) Comparator and relaxation oscillator
CN103580604A (zh) 环形振荡器以及反相器电路
US6724268B2 (en) Variable delay circuit, and differential voltage-controlled ring oscillator using the same, and PLL using the oscillator
KR100441470B1 (ko) 모놀리식집적된발진기회로를갖는디지털방식으로조정가능한수정발진기
EP1284046A1 (en) Oscillator circuit
KR102287916B1 (ko) 백투백 커플링 기반의 저주파수 발진기
US6650194B1 (en) Phase shift control for voltage controlled oscillator
CN112953526A (zh) 一种环形振荡电路、方法以及集成芯片
EP1471632A3 (en) Oscillator circuit and oscillator
US7075380B2 (en) Widely tuneable and fully differential LC oscillator utilizing an active inductor
JPH03201801A (ja) 半導体集積回路
US6624710B2 (en) External oscillator resistor detection circuit
US11569814B1 (en) Variable capacitance circuit for phase locked loops
US11489515B2 (en) Clock filter with negative resistor circuit
CN215072364U (zh) 一种环形振荡电路以及集成芯片
JPH0243368B2 (ko)
US6215370B1 (en) Crystal oscillator circuit with crystal reducing resistance and integrated circuit therefor
US5444422A (en) Low phase noise high frequency integrated oscillator with minimum pins
CN113691220B (zh) 片上低频振荡器

Legal Events

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