KR20060078600A - ４위상 전압제어발진기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 4위상 전압제어발진기에 관한 것으로서, 특히 공진부 및 한 쌍의 차동 스위칭 트랜지스터를 갖는 첫 번째 및 두 번째 전압제어발진기와, 차동 스위칭 트랜지스터에 각각 직렬로 연결되며 기설정된 위상 신호에 응답하여 온되는 다수개의 커플링 트랜지스터와, 커플링 트랜지스터에 각각 병렬로 연결되며 접지에 연결된 다수개의 커플링 커패시터를 포함한다. 그러므로, 본 발명은 차동 스위칭 트랜지스터와 커플링 트랜지스터 사이에 커플링 커패시터를 접지나 공통 노드로 연결함으로써, 위상 잡음 및 위상 에러 특성을 동시에 개선시킬 수 있으며 전력 소모량도 줄일 수 있는 장점을 가진다.
4위상, 전압제어발진기, 커플링 트랜지스터, 커플링 커패시터

Description

４위상 전압제어발진기{QUADRATURE VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATOR}
도 1은 종래 기술에 의한 4위상 전압제어발진기의 일 실시예를 나타낸 회로도,
도 2는 종래 기술에 의한 4위상 전압제어발진기의 다른 실시예를 나타낸 회로도,
도 3은 종래 기술에 의한 4위상 전압제어발진기의 또 다른 실시예를 나타낸 회로도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 4위상 전압제어발진기를 나타낸 회로도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 4위상 전압제어발진기를 나타낸 회로도,
도 6은 본 발명에 따른 4위상 전압제어발진기에서 커플링 트랜지스터 및 커플링 커패시터를 나타낸 회로도,
도 7a 및 도 7b는 도 6의 회로에서 커플링 커패시터가 없을 경우와 있을 경우 입력 신호에 따른 노드 X에서의 전류를 비교한 파형도,
도 8은 종래 기술의 4위상 전압제어발진기들과 본 발명에 따른 4위상 전압제어발진기의 위상 잡음 특성을 비교한 그래프,
도 9는 본 발명에 따른 4위상 전압제어발진기의 커플링 커패시터 값에 따른 위상 잡음 특성과 위상 에러 특성을 나타낸 그래프.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 첫 번째 전압제어발진기 110, 210 : 공진부
120, 220 : 차동 스위칭 트랜지스터 200 : 두 번째 전압제어발진기
300 : 첫 번째 커플링부 400 : 두 번째 커플링부
본 발명은 전압제어발진기에 관한 것으로서, 특히 전력, 위상 잡음 특성 및 위상 에러 특성을 크게 낮출 수 있는 4위상 전압제어발진기(QVCO : Quadrature Voltage Controlled Oscillator)에 관한 것이다.
4위상 전압제어발진기는 크기가 서로 동일하고 위상이 90° 씩 지연된 4개의 발진 신호를 발생시키기 위한 회로로서, 현재 직접 변환 방식의 유, 무선 송수신기에서 주로 활용되고 있다. 예를 들어, 4위상 위상/진폭변조방식(QPSK : Quadrature Phase Shift-Keying)을 사용하는 무선 시스템이나 각종 유/무선 통신 송수신기(transceiver) 구조에 사용되는 4위상 국부발진기(LO : Local Oscillator)에 적용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 4위상 전압제어발진기의 일 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 4위상 전압제어발진기는 병렬 커플링 구조(P-QVCO : Parallel coupling QVCO)로서, 한 쌍의 공진부(L, Cv)와 한 쌍의 차동 스위칭 트랜지스터(M1, M2)(M3, M4)로 구성된 전압제어발진기(VCO)와, 전류원(Iss)과, 차동 스위칭 트랜지스터에 각각 병렬 연결된 커플링 트랜지스터(10)(M5, M6, M7, M8)를 포함한다. 여기서 한 쌍의 4위상 전압제어발진기에서, 각 커플링 트랜지스터(10)를 통하여 다른 전압제어발진기(VCO)의 출력으로 연결되는데, 한 쌍의 위상 출력(Q+, Q-)은 평행하게 연결되지만, 다른 한 쌍의 위상 출력(I-, I+)은 교차로 연결된다.
이러한 병렬 커플링 구조의 4위상 전압제어발진기는 구조적으로 낮은 위상에러(I/Q mismatch)와 낮은 진폭에러(amplitude mismatch)를 가진다. 즉, 커플링 트랜지스터(10)의 저주파 잡음은 부성 저항을 발생시키는 스위칭 트랜지스터의 잡음특성과 함께 발진 주파수로 천이되어 결국 위상 잡음 특성을 크게 저하시키게 된다.
도 2는 종래 기술에 의한 4위상 전압제어발진기의 다른 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 다른 실시예에 따른 4위상 전압제어발진기는 직렬 커플링 구조(S-QVCO : Series coupling QVCO)로서, 한 쌍의 공진부(L, Cv)와 한 쌍의 차동 스위칭 트랜지스터(M10, M11)(M12, M13)로 구성된 전압제어발진기(VCO)와, 전류원(Iss)과, 차동 스위칭 트랜지스터에 각각 직렬 연결된 커플링 트랜지스터(20)(M14, M15, M16, M17)를 포함한다. 여기서 한 쌍의 4위상 전압제어발진기에서, 각 커플링 트랜지스터(10)를 통하여 다른 전압제어발진 기(VCO)의 출력으로 연결되는데, 한 쌍의 위상 출력(Q+, Q-)은 평행하게 연결되지만, 다른 한 쌍의 위상 출력(I-, I+)은 교차로 연결된다.
이러한 직렬 커플링 구조의 4위상 전압제어발진기는 스위칭 트랜지스터(M10, M11)(M12, M13)와 커플링 트랜지스터(20)(M14, M15, M16, M17)를 직렬로 연결한 것으로 위상 잡음 특성은 좋으나, 직렬로 연결된 커플링 트랜지스터(20)로 인하여 위상 에러 특성은 악화되며 현재의 저 전압(low supply voltage) 추세의 송수신기에 적용하기에는 약점이 있다.
도 3은 종래 기술에 의한 4위상 전압제어발진기의 또 다른 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 또 다른 실시예에 따른 4위상 전압제어발진기는 소오스 주입 병렬 커플링 구조(SIPC : Source Injection Parallel Coupling QVCO)로서, 한 쌍의 공진부(L, Cv)와 한 쌍의 차동 스위칭 트랜지스터(M20, M21)(M22, M23)로 구성된 전압제어발진기(VCO)와, 전류원(Iss)과, 전원단(VDD) 및 차동 스위칭 트랜지스터의 공통 소오스에 각각 병렬 연결된 커플링 트랜지스터(30)(M24, M25, M26, M27)를 포함한다.
종래 소오스 주입 병렬 커플링 구조의 4위상 전압제어발진기는, 상술한 4위상 커플링 방식과는 다르게 두 개의 전압제어발진기(VCO)를 교차시키지 않고 위상 출력(Q+, Q-)(I-, I+)을 평행으로 연결한다. 이로 인해, 전압제어발진기의 트랜지스터가 스위칭되는 순간 인덕터(L)로 유기되어 결국, 위상 잡음을 발생시키는 잡음 전류의 경로가 독립되는 형태이기 때문에 위상 잡음 특성이 우수하다.
하지만, 소오스 주입 병렬 커플링 구조의 4위상 전압제어발진기는, 낮은 커플링으로 인하여 위상 에러 특성이 좋지 않다는 단점이 있다.
그러므로, 종래 기술에 의한 병렬, 직렬, 소오스 주입 병렬 커플링 구조의 4위상 전압제어발진기는 모두 커플링 트랜지스터를 사용하여 4위상 신호를 만들어 내는 구조이며 각각의 전압제어발진기는 위상 잡음과 위상 에러 특성 중 하나만 뛰어난 성능을 가진다.
따라서 4위상 전압제어발진기에서는 위상 잡음과 위상 에러 특성이 모두 중요한 성능 지표이나, 위상 잡음 특성과 위상 에러 특성은 서로 반비례하기 때문에 하나의 특성을 좋게 할수록 나머지 하나의 특성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스위칭 트랜지스터와 커플링 트랜지스터 사이에 커플링 커패시터를 접지나 공통노드로 연결함으로써, 위상 잡음 문제와 위상 에러 특성을 동시에 개선시킬 수 있으며 전력 소모량도 줄일 수 있는 4위상 전압제어발진기를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 서로 다른 4위상 신호를 출력하는 전압제어발진기에 있어서, 공진부 및 한 쌍의 차동 스위칭 트랜지스터를 갖는 첫 번째 및 두 번째 전압제어발진기와, 차동 스위칭 트랜지스터에 각각 직렬로 연결되며 기설정된 위상 신호에 응답하여 온되는 다수개의 커플링 트랜지스터와, 커플링 트랜지스터에 각각 병렬로 연결되며 접지나 공통노드에 연결된 다수개의 커플링 커패시터를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 장치는, 서로 다른 4위상 신호를 출력하는 전압제어발진기에 있어서, 첫 번째 및 두 번째 차동 스위칭부와, 차동 스위칭부에 각각 연결되며 공진부 및 한 쌍의 차동 스위칭 트랜지스터를 갖는 첫 번째 및 두 번째 전압제어발진기와, 차동 스위칭 트랜지스터에 각각 직렬로 연결되며 기설정된 위상 신호에 응답하여 온되는 다수개의 커플링 트랜지스터와, 커플링 트랜지스터에 각각 병렬로 연결되며 접지나 공통노드에 연결된 다수개의 커플링 커패시터를 포함한다.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 4위상 전압제어발진기를 나타낸 회로도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 4위상 전압제어발진기는 한 쌍의 전압제어발진기(100, 200)(VCO)와, 상기 전압제어발진기(100, 200)에 각각 연결된 한 쌍의 커플링부(300, 400)를 포함한다.
각 전압제어발진기(100, 200)는 전원 단자(VDD)에 인덕터(L)와 주파수 가변 역할을 하는 가변 커패시터(Cv)로 구성된 한 쌍의 공진부(110, 210)가 연결되고, 각 커패시터(Cv)에 컨트롤 전압(Vctrl)이 공급된다. 컨트롤 전압(Vctrl)에 따라 가변 커패시터(Cv)의 값을 변경함으로써 출력 신호의 주파수를 변경시킨다.
각 전압제어발진기(100, 200)는 각 공진부(110, 210)에 연결되며 드레인과 게이트가 서로 교차 연결(cross coupled)되는 한 쌍의 차동 스위칭 트랜지스터(M100, M101)(M102, M103)를 포함한다. 이때, 차동 스위칭 트랜지스터(M100, M101)(M102, M103)는 부성 저항(negative resistance)을 생성하기 위한 것으로서, 서로 교차 연결되어 있기 때문에 공진부(110, 210)에 대해 부성 저항을 공급해주는 역할을 하며 공진부의 손실을 보상해주는 역할을 하여 실제로 발진이 일어나게 한다. 여기서, 차동 스위칭 트랜지스터(M100, M101)(M102, M103)는 NMOS 트랜지스터를 사용하는데, 이는 당업자에 의해 다른 스위칭 소자로 변경이 가능하다.
첫 번째 전압제어발진기(100)의 공진부(110)와 어느 한 차동 스위칭 트랜지스터(M100)의 연결 노드를 통해 90° 위상 차가 나는 위상 신호(I+)가 출력된다. 그리고, 첫 번째 전압제어발진기(100)의 공진부(110)와 다른 한 차동 스위칭 트랜지스터(M101)의 연결 노드를 통해 90° 위상 차가 나는 다른 위상 신호(I-)가 출력된다.
두 번째 전압제어발진기(200)의 공진부(210)와 어느 한 차동 스위칭 트랜지스터(M102)의 연결 노드를 통해 90° 위상 차가 나는 또 다른 위상 신호(Q+)가 출력되고, 두 번째 전압제어발진기(200)의 공진부(210)와 다른 한 차동 스위칭 트랜지스터(M103)의 연결 노드를 통해 90° 위상 차가 나는 또 다른 위상 신호(Q-)가 출력된다.
첫 번째 전압제어발진기(100)의 차동 스위칭 트랜지스터(M100, M101)와 접지 단자 사이에 각각 커플링부(300)의 커플링 트랜지스터(M104, M105) 및 커플링 커패 시터(C10, C11)가 연결된다.
두 번째 전압제어발진기(200)의 차동 스위칭 트랜지스터(M102, M103)와 접지 단자 사이에 각각 커플링부(400)의 커플링 트랜지스터(M106, M107) 및 커플링 커패시터(C12, C13)가 연결된다.
여기서, 첫 번째 및 두 번째 커플링부(300, 400)의 각 커플링 트랜지스터(M104, M105)(M106, M107)는 NMOS 트랜지스터를 사용하는데, 이는 당업자에 의해 다른 스위칭 소자로 변경이 가능하다.
첫 번째 및 두 번째 커플링부(300, 400)의 각 커플링 트랜지스터(M104, M105)(M106, M107)는 각 차동 스위칭 트랜지스터(M100, M101)(M102, M103)에 직렬로 연결되고, 각 커플링 커패시터(C10, C11)(C12, C13)에 병렬로 연결된다.
그리고, 첫 번째 커플링부(300)의 어느 한 커플링 트랜지스터(M104)의 게이트 단자에는 두 번째 전압제어발진기(200)의 출력 신호인 90° 위상 차가 나는 위상 신호(Q+)가 공급되고, 다른 한 커플링 트랜지스터(M105)의 게이트 단자에는 두 번째 전압제어발진기(200)의 다른 출력 신호인 90° 위상 차가 나는 다른 위상 신호(Q-)가 공급된다.
또한, 두 번째 커플링부(400)의 어느 한 커플링 트랜지스터(M106)의 게이트 단자에는 첫 번째 전압제어발진기(100)의 출력 신호인 90° 위상 차가 나는 위상 신호(I-)가 공급되고, 다른 한 커플링 트랜지스터(M107)의 게이트 단자에는 첫 번째 전압제어발진기(100)의 다른 출력 신호인 90° 위상 차가 나는 다른 위상 신호(I+)가 공급된다.
본 발명에 따른 4위상 전압제어발진기에 있어서, 각 커플링부(300, 400)는 각 전압제어발진기(100, 200)의 출력 신호를 서로 커플링하는 역할을 한다. 즉, 첫 번째 및 두 번째 전압제어발진기(100, 200) 출력 신호들 중에서 하나는 커플링부(300, 400)에 직접 연결(Q+, Q-)하고, 나머지 하나는 커플링부(300, 400)에 교차로 연결(I-, I+)함으로써, 90°위상 차이를 가지는 신호를 발생하게 한다. 다시 말해서, 커플링부(300, 400)는 90° 위상 차이를 가지는 4위상 신호(Q+, Q-, I+, I-)를 발생하도록 커플링시켜 주는 역할을 한다.
또한 본 발명에 있어서, 커플링부(300, 400)의 커플링 커패시터(C10, C11, C12, C13)는 커패시터의 값을 바람직하게 조정할 경우 4위상 신호(Q+, Q-, I+, I-)의 위상 잡음과 위상 에러 특성을 함께 조정할 수 있다.
즉, 본 발명에서 커플링 커패시터(C10, C11, C12, C13)는 커플링 트랜지스터에 비선형 특성을 개선시켜 커플링 트랜지스터의 잡음이 발진 주파수로 천이되는 것을 막아 발진기의 위상 잡음 특성을 개선시키고, 한 쌍의 전압제어발진기의 커플링을 증가시켜 위상 잡음 특성의 저하없이 위상 에러 특성을 개선하는 역할을 한다.
게다가, 본 발명에서 커플링 커패시터(C10, C11, C12, C13)가 접지에 연결되어 있으므로 커플링 트랜지스터(M104, M105)(M106, M107)에 흐르는 전류가 해당 커플링 트랜지스터(M104, M105)(M106, M107)에 재사용될 수 있어 발진기의 전력 소모를 줄일 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 4위상 전압제어발진기에서 전원 단자(VDD)와 접지 사이에 연결된 Rb, Cg는 각각 바이어스 저항, 교류 접지 커패시터를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 4위상 전압제어발진기를 나타낸 회로도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예는 도 4의 실시예의 회로 구조에서 공진부 구조가 하나의 인덕터로 변경되고, 각 공진부에 연결되며 드레인과 게이트가 서로 교차 연결되는 한 쌍의 차동 스위칭부(500, 600)를 포함한다. 여기서, 상기 차동 스위칭부(500, 600)는 PMOS 트랜지스터(M108, M109)(M110, M111)를 사용하는데, 이는 당업자에 의해 다른 스위칭 소자로 변경이 가능하다.
그리고 커플링 부(300)의 트랜지스터 타입도 스위칭 소자의 타입에 따라 변경될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 다른 4위상 전압제어발진기의 나머지 회로 구조는 상술한 도 4의 실시예와 동일한 구성이므로 이에 대한 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명에 따른 4위상 전압제어발진기에서 커플링 트랜지스터 및 커플링 커패시턴스를 나타낸 회로도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 4위상 전압제어발진기는 차동 스위칭 트랜지스터(Msw)에 직렬로 연결된 커플링 트랜지스터(Mcpl)를 포함하고, 커플링 트랜지스터(Mcpl)에 병렬로 연결되며 접지에 연결된 커플링 커패시터(Cc)를 포함한다.
차동 스위칭 트랜지스터(Msw)와 커플링 트랜지스터(Mcpl)는 90˚ 위상 차이가 나는 전압제어발진기의 출력 신호(I+, Q+)가 각각 인가된다. 그리고, I1은 차 동 스위칭 트랜지스터(Msw)를 통해 흐르는 전류이고, I2는 커플링 트랜지스터(Mcpl)를 흐르는 전류이고, Ic는 커플링 커패시터(Cc)를 통해 흐르는 충방전 전류이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 회로에서 커플링 커패시터가 없을 경우와 있을 경우 입력 신호에 따른 노드 X에서의 전류를 비교한 파형도이다.
도 7a에 도시된 바와 같이 본 발명의 4위상 전압제어발진기에서 커플링 커패시터(Cc)가 없을 경우 전류 I1과 전류 I2는 거의 동일하다. 이러한 전류 I1, I2는 차동 스위칭 트랜지스터(Msw) 및 커플링 트랜지스터(Mcpl)가 동시에 온(On)이 될 경우에만 흐르고, 동시에 오프(off)될 경우에는 전류 경로가 형성되지 않아 두 트랜지스터의 선형성을 저하시키며, 순간적인 피크전류의 증가로 인해 잡음 성능도 열화된다.
또한 발진 신호의 주기가 T라면 노드 X에서의 전류의 흐름은 주기가 반(T/2)으로 줄어들어 두 번째 고조파 성분(2f)이 강해지고 전체적으로 전압제어발진기의 트랜지스터의 비선형성이 증가되며 이것은 출력 발진 신호의 위상잡음 특성을 나쁘게 하는 요인이 된다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 4위상 전압제어발진기에서 커플링 커패시터(Cc)를 차동 스위칭 트랜지스터(Msw)와 커플링 트랜지스터(Mcpl)사이에 추가시킬 경우 앞서 언급된 문제를 개선한다. 즉, 차동 스위칭 트랜지스터(Msw)만 온(on)될 경우 커플링 커패시터(Cc)는 공진부로부터 스위칭 트랜지스터(Msw)로 흐르는 전류 I1에 의해서 충전되고, 커플링 트랜지스터(Mcpl)만 온(om)될 경우 커플 링 트랜지스터(Mcpl)로 흐르는 전류 I2는 충전된 커패시터(Cc)에 의해서 방전되어 흐르게 된다. 그러므로, 본 발명의 4위상 전압제어발진기에서는 전류 I1과 I2가 두 스위칭 트랜지스터(Msw) 및 커플링 트랜지스터(Mcpl) 중에서 하나라도 온(on)될 경우 커플링 커패시터(Cc)에 의해 독립된 전류 경로가 존재하여 발진주파수에 의한 스위칭동작을 원활히 하게 되고, 이로 인해 트랜지스터의 잡음 특성과 비선형 특성을 개선한다.
도 8은 종래 기술의 4위상 전압제어발진기들과 본 발명에 따른 4위상 전압제어발진기의 위상 잡음 특성을 비교한 그래프이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 4위상 전압제어발진기(Proposed QVCO)는 종래 병렬 및 직렬 커플링 구조의 4위상 전압제어발진기(P-QVCO, S-QVCO)보다 트랜지스터의 잡음 특성과 비선형 특성을 향상시키므로 고조파를 통한 상호 간섭을 방지하여 위상 잡음 특성을 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 4위상 전압제어발진기의 커플링 커패시터 값에 따른 위상 잡음 특성과 위상 에러 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 4위상 전압제어발진기의 커플링 커패시터 값에 따라 위상 잡음의 변화와 위상 에러(Phase Noise)가 동시에 변화됨을 알 수 있다. 이때, 위상 에러는 이미지 밴드 억제비율(Image rejection ratio)로 표현될 수 있고, 가장 좋은 위상 에러를 가지는 최적의 커플링 커패시터의 값이 존재한다.
즉, 본 발명의 4위상 전압제어발진기에서 위상 잡음은 최적의 위상 에러를 가지는 커플링 커패시터 값일 때 낮은 위상 잡음을 가지며 그 이상의 값에서는 거의 낮아지지 않는다.
도 6의 회로도와 다음 수학식 1을 참고하여 위상 에러 특성에 대해 추가 설명을 하면 다음과 같다.
Figure 112006042377283-PAT00001
커플링 커패시터(Cc)는 커플링 트랜지스터(Msw)를 흐르는 전류 I2의 독립된 경로를 형성시켜 주는 역할을 하기 때문에, I2의 평균치는 증가하며, 이것은 커플링 트랜지스터(Msw)의 트랜스컨덕턴스(Gmc)를 증가시켜 본 발명의 4위상 전압제어발진기의 커플링 강도(m)를 증가시킨다. 일반적으로, 커플링 강도(m)가 클수록 위상 에러 특성(dΦ)은 개선되므로 결과적으로 위상 에러 특성이 좋아지게 된다.
아울러, 본 발명의 4위상 전압제어발진기는 커플링 커패시터를 접지에 연결함으로써 차동 스위칭 트랜지스터의 트랜스컨덕턴스(Gsw)를 증가시킨다. 이러한 트랜스컨덕턴스의 증가는 저 전력 발진을 가능하게 하여 발진기의 전력 소모를 줄이는 역할을 한다.
한편, 본 발명은 상술한 4위상 전압제어발진기에서 스위칭 트랜지스터를 NMOS로 예를 들어 설명하였지만, PMOS를 교차 연결한 구조, NMOS 및 PMOS를 모두 사용한 구조 또는 그 밖의 바이폴라 트랜지스터 등 다른 능동 소자 등으로 다양하게 변경이 가능하다. 즉, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술 되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주 내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 4위상 전압제어발진기는 직렬 연결된 스위칭 트랜지스터 및 커플링 트랜지스터의 중간 노드에 커플링 커패시터를 접지나 공통노드로 연결함으로써 커플링 트랜지스터의 저주파 잡음이 공진부로 천이되는 것을 막아 위상 잡음 특성을 종래 발진기보다 향상시킬 수 있다.
게다가, 본 발명은 커플링 커패시터의 값을 최적의 위상 에러를 가지는 커플링 커패시터 값으로 조정할 경우 위상 잡음 특성과 함께 위상 에러 특성을 동시에 향상시킬 수 있는 이점 또한 가지고 있다.
또한, 본 발명은 커플링 커패시터를 스위칭 트랜지스터에 병렬로 연결하여 스위칭 트랜지스터의 트랜스컨덕턴스를 증가시킴으로써 저 전력 발진을 가능하게 하여 발진기의 전력 소모를 크게 줄일 수 있다.

Claims (9)

  1. 서로 다른 4위상 신호를 출력하는 전압제어발진기에 있어서,
    공진부 및 한 쌍의 차동 스위칭 트랜지스터를 갖는 첫 번째 및 두 번째 전압제어발진기와,
    상기 차동 스위칭 트랜지스터에 각각 직렬로 연결되며 기설정된 위상 신호에 응답하여 온되는 다수개의 커플링 트랜지스터와,
    상기 커플링 트랜지스터에 각각 병렬로 연결되며 접지나 공통노드에 연결된 다수개의 커플링 커패시터
    를 포함하는 4위상 전압제어발진기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 차동 스위칭 트랜지스터는 바이폴라 트랜지스터, NMOS, PMOS 또는 CMOS 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 4위상 전압제어발진기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 커플링 트랜지스터는 바이폴라 트랜지스터, NMOS, PMOS 또는 CMOS 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 4위상 전압제어발진기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전압 제어 발진기는, 상기 커플링 커패시터의 값을 조정하여 상기 전압제어발진기의 위상 잡음 및 위상 에러를 조정하는 것을 특징으로 하는 4위상 전압제어발진기.
  5. 서로 다른 4위상 신호를 출력하는 전압제어발진기에 있어서,
    첫 번째 및 두 번째 차동 스위칭부와,
    상기 차동 스위칭부에 각각 연결되며 공진부 및 한 쌍의 차동 스위칭 트랜지스터를 갖는 첫 번째 및 두 번째 전압제어발진기와,
    상기 차동 스위칭 트랜지스터에 각각 직렬로 연결되며 기설정된 위상 신호에 응답하여 온되는 다수개의 커플링 트랜지스터와,
    상기 커플링 트랜지스터에 각각 병렬로 연결되며 접지나 공통노드에 연결된 다수개의 커플링 커패시터
    를 포함하는 4위상 전압제어발진기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 차동 스위칭부는 한 쌍의 바이폴라 트랜지스터, NMOS, PMOS 또는 CMOS 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 4위상 전압제어발진기.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 차동 스위칭 트랜지스터는 바이폴라 트랜지스터, NMOS, PMOS 또는 CMOS 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 4위상 전압제어발진기.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 커플링 트랜지스터는 바이폴라 트랜지스터, NMOS, PMOS 또는 CMOS 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 4위상 전압제어발진기.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 전압 제어 발진기는, 상기 커플링 커패시터의 값을 조정하여 상기 전압제어발진기의 위상 잡음 및 위상 에러를 조정하는 것을 특징으로 하는 4위상 전압제어발진기.
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