KR20070081532A - Ｒｃ 발진회로 - Google Patents

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KR20070081532A
KR20070081532A KR1020060013487A KR20060013487A KR20070081532A KR 20070081532 A KR20070081532 A KR 20070081532A KR 1020060013487 A KR1020060013487 A KR 1020060013487A KR 20060013487 A KR20060013487 A KR 20060013487A KR 20070081532 A KR20070081532 A KR 20070081532A
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이준호
김재헌
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엘지전자 주식회사
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

본 발명은 발진회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 핀을 사용하지 않고 발진회로 동작과 외부의 클록 신호를 받아서 동작하는 RC 발진회로에 관한 것이다.
본 발명에 따른 RC 발진회로는 인버터를 포함하는 RC 발진회로에 있어서, 인버터의 출력단에 접속되며, 발진전압이 충전 및 방전되는 주 커패시터, 주 커패시터에 병렬로 접속되며, 제어신호에 의하여 주 커패시터 용량을 가감하는 보조 커패시터부 및 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 이루어진다.
발진회로, 인버터, 전송 게이트, 커패시터, 스위치

Description

ＲＣ 발진회로.{RC OSCILLATORY CIRCUIT}
도 1은 종래의 RC 발진회로이다.
도 2는 종래의 RC 발진회로에서 충전/방전에 의하여 발생하는 파형을 설명하기 위한 도표이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 RC 발진회로이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 RC 발진회로이다.
도 5는 본 발명에 따른 RC 발진회로에서 충전/방전에 의하여 발생하는 파형을 설명하기 위한 도표이다.
** 도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명 **
311, 312, 313: 제1 내지 제3 인버터, 320: 부가회로
330: 보조 커패시터부, 340: 보조 분전 커패시터부
350: 제어 인버터, C31: 주 커패시터
C32: 분전 커패시터
본 발명은 발진회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 핀을 사용하지 않고 발진회로 동작과 외부의 클록 신호를 받아서 동작하는 RC 발진회로에 관한 것이다.
일반적으로 RC 발진회로는 마이크로 프로세서, 플립플롭 회로, 이동통신 장치, 휴대용 장치 등과 같은 전자회로에 클록신호나 타이밍신호를 제공한다.
또한, RC 발진회로는 저항의 값을 조절하여 발진주파수를 가변시킬 수 있기에 전력소모량이 적고 크기가 작은 이점으로 인해 무수한 응용에 사용하고 있다.
여기서, 종래의 RC 발진회로는 도 1 및 도 2에서 자세히 설명한다.
도 1은 종래의 RC 발진회로이고, 도 2는 종래의 RC 발진회로에서 충전/방전에 의하여 발생하는 파형을 설명하기 위한 도표이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 RC 발진회로는 제1 내지 제3 인버터(111, 112, 113), 커패시터(C1) 및 가변저항(R1)을 포함한다.
제1 노드(①)에 연결된 커패시터(C1)의 전압을 'HIGH'(VDD)로 가정한다면, 제2 노드(②)의 전압(V1)은 커패시터(C1)의 초기전압(Vcap)과 전원전압(VDD)의 합으로 도 2의 전압(V1) 파형과 같이 펌핑되며, 제3 노드(③)의 전압(V2)은 'LOW'(GND)로 하강한다.
여기서, 초기전압(Vcap)은 커패시터(C1)의 초기전압으로 전원전압(VDD)의 절반 정도의 전압(VDD/2)이다.
제2 노드(②)의 전압(V1)이 저항(R1)에 의하여 제1 지연시간(t1) 동안 제1 인버터(111)의 로직 문턱전압까지 방전되면, 제2 노드(②)의 전압(V1)은 'LOW'로 반전되고, 제2 노드(②)의 전압(V1)은 커패시터(C1)에 충전되어 있는 전압(Vcap)에서 전원전압(VDD)만큼 도 2의 전압(V1) 파형과 같이 전압강하가 발생함과 동시에 제3 노드(③)의 전압(V2)은 도 2의 전압(V2) 파형과 같이 'HIGH'(VDD)로 반전된다.
이어서, 제3 노드(③)의 전압(V2)에 의하여 커패시터(C1)는 제2 지연시간(t2)동안 도 2의 전압(V1) 파형과 같이 충전되며, 제1 인버터(111)의 로직 문턱전압에 이르게 되면 제1 노드(①)의 전압은 'HIGH'(VDD)로 반전되고 제2 노드(②)의 전압(V1)은 다시 도 2의 전압(V2) 파형과 같이 'LOW'(GND)로 반전된다.
이러한 구조에 의하여 RC 발진회로는 커패시터를 칩 내에 배치하며 저항값을 용이하게 조절하고 발진 주파수가 칩 제조공정상의 편차에 독립적인 관계를 갖도록 하기 위해 저항을 외부에 배치하는 구성을 취하는 것이 일반적이다.
즉, 칩 제조공정상의 편차는 주로 커패시터의 편차를 의미하는 것으로 커패시터의 편차로 인해 발진주파수가 바뀌는 것을 외부의 저항값을 바꿔주어서 원하는 발진주파수를 얻도록 하는 방식이 일반적인 RC 발진회로의 구성방식이다.
따라서 종래의 구성방식은 제조공정상의 편차에 따라 저항값이 바뀌어야 하는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, RC 발진회로가 내장된 직접회로를 생산하는 공정의 편차에 의하여 발생되는 발진주파수의 오차를 보정하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, RC 발진회로가 내장된 직접회로의 크기 및 소비전력을 감소시키는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 RC 발진회로는 인버터를 포함하는 RC 발진회로에 있어서, 상기 인버터의 출력단에 접속되며, 발진전압이 충전 및 방전되는 주 커패시터; 상기 주 커패시터에 병렬로 접속되며, 제어신호에 의하여 상기 주 커패시터 용량을 가감하는 보조 커패시터부; 및 상기 제어신호를 출력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상술한 보조 커패시터부는 보조 커패시터 및 보조 스위치를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상술한 보조 스위치는 양방향 전송게이트인 것이 바람직하다.
여기서, 상술한 주 커패시터의 발진전압을 분전하는 분전 커패시터를 포함하 는 것이 바람직하다.
여기서, 상술한 분전 커패시터에 병렬로 접속되며, 상기 제어신호에 의하여 상기 분전커패시터 용량을 가감하는 보조 분전 커패시터부를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상술한 보조 분전 커패시터부는 보조 분전 커패시터 및 보조 분전 스위치를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상술한 보조 분전 스위치는 양방향 전송게이트인 것이 바람직하다.
여기서, 상술한 제어부는 제어 인버터를 포함하는 것이 바람직하다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하 기로 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 RC 발진회로이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 RC 발진회로는 제1 내지 제3 인버터(311, 312, 313), 주 커패시터(C31), 보조 커패시터부(330), 분전 커패시터(C32), 보조 분전 커패시터부(340), 부가회로(320) 및 제어 인버터(350)를 포함한다.
부가회로(320)는 가변저항(R31)을 포함한다.
보조 커패시터부(330)는 보조 커패시터(C33) 및 보조 스위치(332)를 포함한다.
여기서, 보조 스위치(331)는 양방향 전송게이트이다.
보조 분전 커패시터부(340)는 보조 분전 커패시터(C34) 및 보조 분전 스위치(341)를 포함한다.
여기서, 보조 분전 스위치(341)는 양방향 전송게이트이다.
1. 본 발명의 제1 실시예에 따른 RC 발진회로의 연결관계는 다음과 같다.
제1 인버터(311)의 입력단은 제2 노드(②)에 접속되고, 제1 인버터(311)의 출력단은 제2 인버터(312)의 입력단에 접속된다.
제2 인버터(312)의 입력단은 제1 인버터(311)의 출력단에 접속되고, 제2 인버터(312)의 출력단은 제1 노드(①)에 접속된다.
제3 인버터(313)의 입력단은 제1 노드(①)에 접속되고, 제3 인버터(313)의 출력단은 제4 노드(④)에 접속된다.
주 커패시터(C31)의 일단은 제1 노드(①)에 접속되고, 주 커패시터(C31)의 타단은 제2 노드(②)에 접속된다.
분전 커패시터(C32)의 일단은 제2 노드(②)에 접속되고, 분전 커패시터(C32)의 타단은 제3 노드(③)에 접속되어 접지된다.
보조 커패시터(C33)의 일단은 제1 노드(①)에 접속되고, 보조 커패시터(C33)의 타단은 보조 스위치(331)의 일단에 접속된다.
보조 스위치(331)의 타단은 제2 노드(②)에 접속되고, 보조 스위치(331)의 제1 제어단은 제5 노드(⑤)에 접속되고, 보조 스위치(331)의 제2 제어단은 제6 노드(⑥)에 접속된다.
보조 분전 커패시터(C34)의 일단은 제2 노드(②)에 접속되고, 보조 분전 커패시터(C34)의 타단은 보조 분전 스위치(341)의 일단에 접속된다.
보조 분전 스위치(341)의 타단은 제3 노드(③)에 접속되고, 보조 분전 스위치(341)의 제1 제어단은 제5 노드(⑤)에 접속되고, 보조 분전 스위치(341)의 제2 제어단은 제6 노드(⑥)에 접속된다.
제어 인버터(350)의 입력단은 제5 노드(⑤)에 접속되고, 제어 인버터(350)의 출력단은 제6 노드(⑥)에 접속된다.
가변저항(R31)의 일단은 제4 노드(④)에 접속되고, 가변저항(R31)의 타단은 제2 노드(②)에 접속된다.
2. 본 발명의 제1 실시예에 따른 RC 발진회로의 동작설명은 다음과 같다.
주 커패시터(C31)의 전압을 'HIGH'(VDD)로 가정한다면, 제2 노드(②)의 전압(V1)은 주 커패시터(C31)의 초기전압(Vcap)과 절반 정도의 전원전압(VDD)의 합으로, 도 5의 전압(V1) 파형과 같이 펌핑되며, 제4 노드(④)의 전압(V2)은 'LOW'(GND)로 하강한다.
여기서, 초기전압(Vcap)은 주 커패시터(C31)의 초기전압이며, 주 커패시터(C31) 용량과 분전 커패시터(C32) 용량이 같다고 가정한 것이다.
제2 노드(②)의 전압(V1)이 저항(R31)에 의하여 제1 지연시간(t1)동안 제1 인버터(311)의 로직 문턱전압까지 방전되면, 제2 노드(②)의 전압(V1)은 'LOW'로 반전되고, 제2 노드(②)의 전압(V1)은 주 커패시터(C31)에 충전되어 있는 전압(Vcap)에서 절반 정도의 전원전압(VDD)만큼 도 5의 전압(V1) 파형과 같이 전압강하가 발생함과 동시에 제4 노드(④)의 전압(V2)은 도 5의 전압(V2) 파형과 같이 'HIGH'(VDD)로 반전된다.
이어서, 제4 노드(④)의 전압(V2)에 의하여 주 커패시터(C31) 및 분전 커패시터(C32)는 제2 지연시간(t2) 동안 도 5의 전압(V1) 파형과 같이 충전되며, 제1 인버터(311)의 로직 문턱전압에 이르게 되면 제1 노드(①)의 전압은 'HIGH'(VDD)로 반전되고 제2 노드(②)의 전압(V1)은 다시 도 5의 전압(V2) 파형과 같이 'LOW'(GND)로 반전된다.
또한, 외부에서 인가되는 제어신호(Cont)에 의하여 보조 커패시터(C33) 및 보조 분전 커패시터(C34)를 선택하여 발진주파수의 결정에 기여한다.
즉, 제어 인버터(350)의 입력단에 제어신호(Cont)를 인가하면, 제어 인버터(350)는 입력된 제어신호(Cont)를 인버팅 하여, 보조 및 보조 분전 스위치(331, 341)에 제어신호가 인가되어 주 커패시터(C31) 및 보조 커패시터(C33)가 병렬로 분전 커패시터(C32) 및 보조 분전 커패시터(C34)가 병렬로 연결되도록 한다.
이러한 구조에 의하여, 본 발명에 따른 발진회로(310)의 제어신호(Cont)에 의해 보조 스위치(331)는 주 커패시터(C31)과 보조 커패시터(C33)를 병렬로 연결하는 역할을 하며, 보조 분전 스위치(341)은 분전 커패시터(C32)와 보조 분전 커패시터(C34)를 병렬로 연결하는 역할을 하여 발진주파수의 값을 결정하는데 유효하게 기여하는 커패시터 값을 선택한다.
결국, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발진회로는 별도의 외부에 핀을 구성하지 않고 직접회로를 생산하는 공정의 편차에도 발진 주파수가 일정한 발진회로를 제공하는 것이 가능하며, 크기가 작고 소비전력이 작아 진다.
도 4은 본 발명의 제2 실시예에 따른 RC 발진회로이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 RC 발진회로는 제1 내지 제3 인버터(411, 412, 413), 주 커패시터(C41), 보조 커패시터부(430), 분전 커패시터(C42), 보조 분전 커패시터부(440), 부가회로(420) 및 제어 인버터(450)를 포함한다.
부가회로(420)는 개방되어 외부회로(미도시)와 연결된다.
보조 커패시터부(430)는 보조 커패시터(C43) 및 보조 스위치(431)를 포함한다.
여기서, 보조 스위치(431)는 양방향 전송게이트이다.
보조 분전 커패시터부(440)는 보조 분전 커패시터(C44) 및 보조 분전 스위치(441)를 포함한다.
여기서, 보조 분전 스위치(441)는 양방향 전송게이트이다.
1. 본 발명의 제1 실시예에 따른 RC 발진회로의 연결관계는 다음과 같다.
제1 인버터(411)의 입력단은 제2 노드(②)에 접속되고, 제1 인버터(411)의 출력단은 제2 인버터(412)의 입력단에 접속된다.
제2 인버터(412)의 입력단은 제1 인버터(411)의 출력단에 접속되고, 제2 인버터(412)의 출력단은 제1 노드(①)에 접속된다.
제3 인버터(413)의 입력단은 제1 노드(①)에 접속되고, 제3 인버터(413)의 출력단은 제4 노드(④)에 접속된다.
주 커패시터(C41)의 일단은 제1 노드(①)에 접속되고, 주 커패시터(C41)의 타단은 제2 노드(②)에 접속된다.
분전 커패시터(C42)의 일단은 제2 노드(②)에 접속되고, 분전 커패시터(C42)의 타단은 제3 노드(③)에 접속되어 접지된다.
보조 커패시터(C43)의 일단은 제1 노드(①)에 접속되고, 보조 커패시터(C43)의 타단은 보조 스위치(431)의 일단에 접속된다.
보조 스위치(431)의 타단은 제2 노드(②)에 접속되고, 보조 스위치(431)의 제1 제어단은 제5 노드(⑤)에 접속되고, 보조 스위치(431)의 제2 제어단은 제6 노드(⑥)에 접속된다.
보조 분전 커패시터(C44)의 일단은 제2 노드(②)에 접속되고, 보조 분전 커패시터(C44)의 타단은 보조 분전 스위치(441)의 일단에 접속된다.
보조 분전 스위치(441)의 타단은 제3 노드(③)에 접속되고, 보조 분전 스위치(441)의 제1 제어단은 제5 노드(⑤)에 접속되고, 보조 분전 스위치(441)의 제2 제어단은 제6 노드(⑥)에 접속된다.
제어 인버터(450)의 입력단은 제5 노드(⑤)에 접속되고, 제어 인버터(450)의 출력단은 제6 노드(⑥)에 접속된다.
2. 본 발명의 제2 실시예에 따른 RC 발진회로의 동작설명은 다음과 같다.
제1 노드(①)에 연결된 주 커패시터(C41)의 전압을 'HIGH'(VDD)로 가정한다면, 제2 노드(②)의 전압(V1)은 주 커패시터(C41)의 초기전압(Vcap)과 절반 정도의 전원전압(VDD)의 합으로, 도 5의 전압(V1) 파형과 같이 펌핑되며, 제4 노드(④)의 전압(V2)은 'LOW'(GND)로 하강한다.
여기서, 초기전압(Vcap)은 주 커패시터(C41)의 초기전압이며, 주 커패시터(C41) 용량과 분전 커패시터(C42) 용량이 같다고 가정한 것이다.
제2 노드(②)의 전압(V1)이 외부회로에 의하여 제1 지연시간(t1)동안 제1 인버터(411)의 로직 문턱전압까지 방전되면, 제2 노드(②)의 전압(V1)은 'LOW'로 반전되고, 제2 노드(②)의 전압(V1)은 주 커패시터(C41)에 충전되어 있는 전압(Vcap)에서 절반 정도의 전원전압(VDD)만큼 도 5의 전압(V1) 파형과 같이 전압강하가 발생함과 동시에 제4 노드(④)의 전압(V2)은 도 5의 전압(V2) 파형과 같이 'HIGH'(VDD)로 반전된다.
이어서, 제4 노드(④)의 전압(V2)에 의하여 주 커패시터(C41) 및 분전 커패시터(C42)는 제2 지연시간(t2) 동안 도 5의 전압(V1) 파형과 같이 충전되며, 제1 인버터(411)의 로직 문턱전압에 이르게 되면 제1 노드(①)의 전압은 'HIGH'(VDD)로 반전되고 제2 노드(②)의 전압(V1)은 다시 도 5의 전압(V2) 파형과 같이 'LOW'(GND)로 반전된다.
또한, 외부에서 인가되는 제어신호(Cont)에 의하여 보조 커패시터(C43) 및 보조 분전 커패시터(C44)를 선택하여 발진주파수의 결정에 기여한다.
즉, 제어 인버터(350)의 입력단에 제어신호(Cont)를 인가하면, 제어 인버터(350)는 입력된 제어신호(Cont)를 인버팅 하여, 보조 및 보조 분전 스위치(331, 341)에 제어신호가 인가되어 주 커패시터(C41) 및 보조 커패시터(C43)가 병렬로 분전 커패시터(C42) 및 보조 분전 커패시터(C44)가 병렬로 연결되도록 한다.
이러한 구조에 의하여, 본 발명에 따른 발진회로(410)의 제어신호(Cont)에 의해 보조 스위치(431)는 주 커패시터(C41)과 보조 커패시터(C43)를 병렬로 연결하는 역할을 하며, 보조 분전 스위치(441)은 분전 커패시터(C42)와 보조 분전 커패시터(C44)를 병렬로 연결하는 역할을 하여 발진주파수의 값을 결정하는데 유효하게 기여하는 커패시터 값을 선택한다.
결국, 본 발명의 제2 실시예에 따른 발진회로는 직접회로를 생산하는 공정의 편차에도 발진 주파수가 일정한 발진회로를 제공하는 것이 가능하며, 크기가 작고 소비전력이 작아 진다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 직접회로를 생산하는 공정의 편차에도 발진 주파수가 일정한 발진회로를 제공하는 것이 가능하게 된다.
또한, 크기가 작고 소비전력이 작은 발진회로를 제공하는 것이 가능하게 된다.

Claims (8)

  1. 인버터를 포함하는 RC 발진회로에 있어서,
    상기 인버터의 출력단에 접속되며, 발진전압이 충전 및 방전되는 주 커패시터;
    상기 주 커패시터에 병렬로 접속되며, 제어신호에 의하여 상기 주 커패시터 용량을 가감하는 보조 커패시터부; 및
    상기 제어신호를 출력하는 제어부;
    를 포함하는, RC 발진회로.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 보조 커패시터부는 보조 커패시터 및 보조 스위치를 포함하는, RC 발진회로.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 보조 스위치는 양방향 전송게이트인, RC 발진회로
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 주 커패시터의 발진전압을 분전하는 분전 커패시터를 포함하는, RC 발진회로.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 분전 커패시터에 병렬로 접속되며, 상기 제어신호에 의하여 상기 분전커패시터 용량을 가감하는 보조 분전 커패시터부를 포함하는, RC 발진회로.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 보조 분전 커패시터부는 보조 분전 커패시터 및 보조 분전 스위치를 포함하는, RC 발진회로.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 보조 분전 스위치는 양방향 전송게이트인, RC 발진회로.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 제어 인버터를 포함하는, RC 발진회로.
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JP2019511168A (ja) * 2016-03-02 2019-04-18 クゥアルコム・インコーポレイテッドＱｕａｌｃｏｍｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 可変周波数ｒｃ発振器
US11431290B1 (en) 2021-05-31 2022-08-30 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Capacitor circuit and oscillator

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