KR20090096783A - Voltage controlled oscillator improved in phase noise and frequency - voltage tuning linearity - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방송, 통신 및 측정장비의 신호발생부 등에 이용될 수 있는 전압제어발진기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발진 주파수의 선형성 및 안정성 향상을 가져오고 튜닝전압범위를 확대시킨 전압제어발진기에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage controlled oscillator that can be used in the signal generator of broadcasting, communication, and measurement equipment, and more particularly, to a voltage controlled oscillator bringing the linearity and stability of the oscillation frequency and extending the tuning voltage range. will be.
최근들어 이동 통신 시장의 폭발적인 성장으로 많은 회사에서 서로 다른 주파수 대역을 사용하거나 다른 기능을 가지는 다양한 이동 통신 단말기들을 출시하면서 각자의 시장을 형성하고 있다. 그러나 국내외를 막론하고 앞으로의 전망은 여러 가지 주파수 대역에서 동작할 뿐만 아니라 다양한 기능이 통합된 이동 통신 단말기 시장이 형성될 것으로 전망된다.Recently, due to the explosive growth of the mobile communication market, many companies are forming their markets by releasing various mobile communication terminals using different frequency bands or having different functions. However, the future prospects, both at home and abroad, are expected to not only operate in various frequency bands, but also to form a mobile communication terminal market in which various functions are integrated.
그리고, 이를 위해서는 소형화가 반드시 수반되어야 하는데, 이동 통신 단말기들도 소형화를 위해 많은 부분에서 사용되는 부품을 소형화하고 있고, RF(Radio Frequency) 시스템의 경우 여러 부분에서 소형화가 이루어지고 있다.In addition, miniaturization must be accompanied for this purpose, and mobile communication terminals are also miniaturizing components used in many parts for miniaturization, and in the case of RF (Radio Frequency) systems, miniaturization is being performed at various parts.
본 발명에서 다루고자 하는 부분도 RF 시스템으로, 그 중에서도 전압 제어 발진기에 관한 것으로서, 이러한 전압제어발진기는 상기 방송, 통신분야 뿐만 아니라 측정장비의 신호발생부 등에 널리 활용될 수 있다. 일반적으로, 전압제어발진기는 입력이 존재하지 않으며, 내부에서 특정 주파수의 신호만을 생성해서 출력하는 장치이다. In the present invention, a part of the present invention relates to an RF system, and more particularly, to a voltage controlled oscillator. The voltage controlled oscillator may be widely used in the broadcasting and communication fields as well as the signal generator of the measurement equipment. In general, a voltage controlled oscillator does not have an input and is a device that generates and outputs a signal of a specific frequency internally.
도 2a는 종래의 전압제어발진기 중 공진부 내부구조의 블럭도이다.Figure 2a is a block diagram of the internal structure of the resonator of the conventional voltage controlled oscillator.
도 2a를 참조하면, 전압제어발진기의 공진부는 인덕터(201)와 가변 커패시터(202a, 202b)로 구성되어 있다. 외부에서 인가된 튜닝전압에 의해 가변 커패시터인 MOS 버랙터의 게이트(gate)-벌크(bulk) 공핍 커패시턴스가 증가 또는 감소되기 때문에 관계식 에서 커패시턴스 C가 변하므로 공진 주파수가 변한다. 공진부는 발진부에 대해 병렬회로이므로 공진주파수에서 임피던스가 가장 크고 이외의 주파수에서의 임피던스는 작다. 발진부로부터 이득을 얻어 출력된 신호는 공진부에 의해 특정 주파수 신호만 큰 임피던스에 의해 반사되어 다시 입력으로 들어가고, 이런 포지티브 피드백 궤환을 통해 특정 주파수원만이 출력된다. RF 차단저항(203)은 외부로부터 튜닝전압(Tuning voltage) 인가시 DC 선로를 통해 전압제어발진기 핵심부로 유입될 수 있는 고주파 신호의 주입, 또는 전압제어발진기 핵심부로부터 튜닝전압소스로 유출될 수 있는 고주파 신호를 막기 위한 저항으로써, DC전압에는 영향을 주지 않으며 고주파(RF) 신호의 감쇄 효과가 있다.Referring to FIG. 2A, the resonator of the voltage controlled oscillator includes an
기본적으로, 공진부는 CMOS 공정시 나선형 인덕터와 MOS 버랙터를 이용하며, 이 두 소자에 의해 공진주파수가 결정된다. 이때 튜닝전압에 의해 MOS 버랙터의 게 이트(gate)-벌크(bulk)의 공핍 커패시턴스가 변함으로써 공진주파수가 변하게 된다.Basically, the resonator uses a spiral inductor and a MOS varactor during a CMOS process, and the resonant frequency is determined by these two devices. At this time, the resonance frequency is changed by changing the depletion capacitance of the gate-bulk of the MOS varactor by the tuning voltage.
전압제어발진기의 공진부에 사용되고 있는 일반적인 MOS 버랙터는 통상 작은 튜닝전압에도 급격한 커패시턴스의 변화를 보이며, 주파수 변화 특성이 선형적으로 나타나는 튜닝전압범위가 매우 좁다. 이는 전압제어발진기의 특성, 즉 튜닝전압에 따라 발진 주파수를 조절해야하는 목적에 비추어 볼 때, 매우 민감하고 섬세한 튜닝전압 조정이 필요하며 불안정한 특성을 가진다. 전압제어발진기는 튜닝전압에 따라 발진 주파수가 선형적으로 변하며 넓은 주파수 튜닝 범위가 요구된다. 또한 전압제어발진기의 공진부는 기생성분의 영향이 커 그 성능지수가 매우 작고, 위상잡음 특성을 고려해야한다. 따라서, 더욱 향상된 위상잡음 특성을 위해 높은 성능지수를 가진 공진부의 설계가 요구된다.The general MOS varactor used in the resonator of the voltage controlled oscillator usually shows a sudden change in capacitance even at a small tuning voltage, and has a very narrow tuning voltage range in which the frequency change characteristic is linear. In view of the characteristics of the voltage controlled oscillator, that is, the purpose of adjusting the oscillation frequency according to the tuning voltage, it is very sensitive and requires delicate tuning voltage adjustment and has unstable characteristics. The voltage controlled oscillator linearly changes the oscillation frequency according to the tuning voltage and requires a wide frequency tuning range. In addition, the resonator of the voltage controlled oscillator has a large influence on the parasitic component, so the performance index is very small and the phase noise characteristics should be considered. Therefore, the design of the resonator having a high figure of merit for further improved phase noise characteristics is required.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 큰 튜닝전압 범위에서도 가변 커패시터의 커패시턴스가 선형적으로 변하게 하여 튜닝전압에 대한 발진 주파수의 튜닝 선형성을 좋게 할 뿐만 아니라, 공진부의 성능지수를 높임으로써 위상잡음 특성을 향상시킨 전압제어발진기를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, and to improve the linearity of the oscillation frequency with respect to the tuning voltage by changing the capacitance of the variable capacitor linearly even in a large tuning voltage range, the performance index of the resonator It is to provide a voltage controlled oscillator with improved phase noise characteristics by increasing the.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압제어발진기는, 전압제어발진기에 전체적인 전원을 공급하는 전원공급부, 특정 주파수의 신호만을 출력하도록 결정하는 공진부, 및 내부의 노이즈 또는 상기 신호를 크게 증폭하여 신호를 발생시키는 발진부를 포함하며, 상기 공진부는 인덕터, 적어도 한 쌍의 가변 커패시터 및 적어도 한 쌍의 동일한 크기의 대칭형 병렬저항을 구비하고, 상기 대칭형 병렬저항은 상기 가변 커패시터 및 인덕터에 각각 병렬로 연결된 것을 특징으로 한다.The voltage controlled oscillator according to the present invention for achieving the above object, a power supply for supplying the overall power to the voltage controlled oscillator, a resonator for determining to output only a signal of a specific frequency, and greatly amplifies the internal noise or the signal An oscillator for generating a signal, wherein the resonator includes an inductor, at least one pair of variable capacitors, and at least one pair of symmetric parallel resistors of the same size, the symmetric parallel resistors connected in parallel to the variable capacitor and the inductor, respectively It is characterized by.
상기 발진부는 단일 트랜지스터를 이용하거나 각각의 트랜지스터가 좌우 대칭구조로써 교차연결된 차동구조를 가질 수 있다.The oscillator may use a single transistor or have a differential structure in which each transistor is cross-connected in a symmetrical structure.
발진신호의 주파수를 제어하기 위한 제어전압을 튜닝전압소스로부터 상기 공진부에 인가하며, 상기 가변 커패시터는 버랙터이거나 바람직하게는, MOS 버랙터이다.A control voltage for controlling the frequency of the oscillation signal is applied from the tuning voltage source to the resonator, and the variable capacitor is a varactor or preferably a MOS varactor.
상기 대칭형 병렬저항은 수십 kΩ의 크기를 가지는 것을 특징으로 한다.The symmetrical parallel resistance is characterized by having a size of several tens of kΩ.
상기에서와 같이 본 발명에 의한 전압제어발진기는 경제적으로 더욱 넓은 튜닝전압 조절범위 내에서 주파수의 튜닝 특성의 선형화를 가능하게 한다. 또한, 급격한 주파수 변화특성을 완화하여 더욱 정밀하고 안정적인 제어가 가능하며, 공진부의 기생성분을 줄임으로써 주파수 튜닝 범위 내에서 더욱 향상된 위상잡음 특성을 갖게 하여, 튜닝전압에 따라 급격한 커패시턴트의 변화를 완화시켜야 하는 전압제어발진기 및 그 응용 구조에 넓게 이용될 수 있다.As described above, the voltage controlled oscillator according to the present invention enables economical linearization of tuning characteristics of frequencies within a wider tuning voltage control range. In addition, more precise and stable control is possible by mitigating abrupt frequency change characteristics, and by reducing parasitic components of the resonator unit, the phase noise characteristic is improved within the frequency tuning range, and the abrupt change in capacitance according to the tuning voltage is achieved. It can be widely used in voltage controlled oscillator and its application structure to be relaxed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are provided to aid the understanding of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전압제어발진기를 설명하기 위한 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating a voltage controlled oscillator according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 전원공급부(101), 공진부(102) 및 발진부(103)로 이루어진 전압제어발진기를 구성하고, 전원공급부(101)는 전압제어발진기 전체에 전원을 제공하며, 공진부(102)는 특정 주파수의 신호만을 출력하도록 결정하고, 발진부(103)는 직류전원만으로 내부의 노이즈 또는 작은 신호를 크게 증폭하여 신호를 발생시키는 역할을 한다. 여기서, 조절전압을 외부 단자로부터 공진부(102)에 인가함으로써 전압제어발진기의 발진 주파수를 변화시키는 것이다. Referring to FIG. 1, a voltage controlled oscillator including a
도 2a는 종래의 전압제어발진기 중 공진부 내부구조의 블럭도이며, 도 2b는 본 발명에 의한 대칭형 병렬저항을 이용한 공진부 내부구조의 블럭도이다.Figure 2a is a block diagram of the internal structure of the resonator of the conventional voltage controlled oscillator, Figure 2b is a block diagram of the internal structure of the resonator using a symmetrical parallel resistance according to the present invention.
도 2a를 참조하면, 전압제어발진기의 공진부는 인덕터(201)와 각각의 가변 커패시터(202a, 202b)로 구성되어 있다. 여기에, RF차단저항(203)이 상기와 같이 연결된다.Referring to FIG. 2A, the resonator of the voltage controlled oscillator includes an
도 2b는 도2a의 구성에 본 발명에 의한 공진부 대칭형 병렬저항(204a,204b)을 추가한 구성이다. 상기 각각의 공진부 대칭형 병렬저항(204a,204b)을 가변 커패시터(202a, 202b) 및 인덕터와 각각 병렬로 연결한다. 또한, 공진부 대칭형 병렬저항(204a,204b)은 RF차단저항(203)과 그림과 같이 연결된다. FIG. 2B is a configuration in which the resonator symmetric
도 3a는 종래 전압제어발진기를 설명하기 위한 회로도이며, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 대칭형 병렬저항을 이용한 전압제어발진기를 설명하기 위한 회로도이다.3A is a circuit diagram illustrating a conventional voltage controlled oscillator, and FIG. 3B is a circuit diagram illustrating a voltage controlled oscillator using a symmetrical parallel resistance according to an embodiment of the present invention.
도 3a의 회로도를 참조하면, 본 회로도는 발진기가 차동구조의 전압제어발진기로서, 종래 알려진 전압제어발진기는 전압제어발진기 전원공급부(301), 공진부(302) 및 발진부(303)로 구성되며, 공진부는 발진부에 대해 병렬회로로 연결되고, 공진부(102)는 특정 주파수의 신호만을 출력하도록 결정하고, 발진부(103)는 직류전원만으로 내부의 노이즈 또는 작은 신호를 크게 증폭하여 신호를 발생시킨다. 여기서, 발진부(303)는 본 실시예에서 동일한 크기의 RF_NMOS인 M3와 M4가 좌우대칭구조로 차동 교차 연결된 구조로써 양(陽)의 피드백 발진을 유도하여, 180도의 위상 차이가 있는 차동 신호가 출력된다. 여기서, M3와 M4는 발진기를 구현할 수 있는 모든 종류의 트랜지스터로 구현될 수 있다.Referring to the circuit diagram of Figure 3a, the circuit diagram of the oscillator is a voltage-controlled oscillator of a differential structure, the conventionally known voltage-controlled oscillator is composed of a voltage-controlled
도 3b은 도 3a에 본 발명에 의한 대칭형 병렬저항(304a, 304b)를 추가한 회로도이다. 상기 각각의 대칭형 병렬저항(304a, 304b)을 가변 커패시터인 MOS 버랙터(306a, 306b) 및 인덕터(307)와 각각 병렬로 연결한다. 또한, RF차단저항(308)과 그림과 같이 연결되고, RF차단저항(308)은 제어전압원 Vctrl과 직렬연결된다.3B is a circuit diagram in which symmetric
상기 대칭형 병렬저항(304a, 304b)은 수십 kΩ 이상의 동일한 크기로써 적어도 한 쌍의 병렬저항이 사용되고, 바람직하게는 10kΩ 내지 80kΩ의 큰 저항을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 각각 20 kΩ 저항을 사용하여 시뮬레이션을 수행하였으며, RF주파수(Radio Frequency)에 개방회로로 작용하여 고주파 손실이 거의 없다. The symmetrical
본 실시예에서 RF차단저항(308)는 40 kΩ 저항이 사용되었으며, 수십 kΩ 이상의 큰 저항이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 대칭형 병렬저항(304a, 304b)은 크기가 동일한 한 쌍의 저항 또는 그 이상이 연결되어도 좋다. 이때, 접점(305a) 또는 접점(305b)와 튜닝전압소스인 Vctrl단자 사이에는 전위차가 존재하여 전류가 흐르며, 접점(305a)와 접점(305b)의 DC 전압은 차동 구조로써 동일하다. 튜닝전압은 0 ~ 3.3 V를 사용하고, RF차단저항(308)으로는 수십 kΩ 이상의 큰 저항을 사용할 경우, 관계식 에 의해 전압제어발진기 중심부의 DC전류(수백 mA)에 영향을 주지 않는 미세한 전류(수십 uA)가 흐른다. RF차단저항(308)에 흐르는 전류를 I308라고 할 경우, 아래와 같다.In this embodiment, a 40 kΩ resistor is used as the
따라서, RF차단저항(308)에서의 전압강하(V308)는 I308 × R3 이다.Therefore, the voltage drop V 308 at the RF blocking resistor 308 is I 308 × R 3 .
상기에서 보면, 접점 305a 또는 305b와 튜닝전압소스 Vctrl 사이의 전압차가 클수록 V308도 증가한다. 즉, MOS 버랙터(306a, 306b)의 소스(source)와 드레인(drain)에 튜닝전압이 전부 걸리지 않고 전압강하를 제외한 전압이 걸리게 된다. 튜닝전압이 0 V 라고 할지라도, 접점(305a, 305b)와 튜닝전압소스 Vctrl 사이의 전압차 때문에 흐르는 전류가 존재하므로 0 V 보다 큰 전압이 MOS 버랙터(306a, 306b)에 걸린다. 상기 병렬저항(304a, 304b)의 영향에 의해 MOS 버랙터(306a, 306b)에 걸리는 튜닝전압은 MOS 버랙터(306a, 306b)의 선형적인 동작범위의 전압 즉, 실제 외부에서 인가하고자 하는 튜닝전압 범위 중 0V 내지 3.3V 사이의 작은 범위에 해당하게 된다. 상기 병렬저항(304a, 304b)에 의해 Vctrl에 넓은 범위의 조절전압을 인가하더라도 실제 선형적인 동작범위의 전압이 MOS 버랙터에 걸리게 되며, 이로 인해 인가되는 튜닝전압범위를 크게 하더라도 세밀하고, 선형적인 주파수 튜닝이 가능해진다. In view of the above, the larger the voltage difference between the
튜닝 전압의 분배작용으로 인하여 실제 튜닝전압을 MOS 버랙터(306a, 306b)의 선형동작 범위 내의 전압으로 변화시켜 인가되므로써 튜닝전압에 따라 확보되는 주파수 튜닝범위를 크게 변화시킨다. 이것은 전압에 대한 주파수의 급격한 변화율을 감소시키고 전 튜닝 전압 범위 내에서 선형적인 주파수 변화 특성을 갖게 함으로써, 전압제어에 따른 전압제어발진기의 주파수 튜닝 특성을 더욱 안정적이고 선형적으로 이끌어 낼 수 있는 기능을 제공한다. 또한, 본 발명은 MOS 버랙터 뿐만 아니라 튜닝전압에 따라 급격한 커패시턴트의 변화를 완화시켜야 하는 가변 커패시터를 포함하는 전압제어발진기 및 그 응용 구조에서 적용가능하다.Due to the distribution of the tuning voltage, the actual tuning voltage is applied to a voltage within the linear operating range of the
도 4는 상기 도 3a 회로도에서, 튜닝전압(Vctrl)에 따른 발진 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing oscillation frequency characteristics according to the tuning voltage V ctrl in the circuit diagram of FIG. 3A.
도 4를 참조하면, 도 3a의 전압전원(VDD)에 고정적으로 1.8 V를 인가하고, DC 튜닝전압을 Vctrl 단자를 통하여 0 V에서 3.3 V 까지 변화시킨다. 그 결과 튜닝전압의 주파수 튜닝 범위는 매우 좁으며 그 이상의 범위에서는 주파수 변화 특성이 포화 된다. 따라서, 실질적으로 사용할 수 있는 튜닝전압의 범위는 매우 좁으며, 주파수의 변화가 매우 급격히 이루어짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, 1.8 V is fixedly applied to the voltage power supply VDD of FIG. 3A, and the DC tuning voltage is V ctrl. Through the terminal Change from 0 V to 3.3 V. As a result, the frequency tuning range of the tuning voltage is very narrow and the frequency change characteristic is saturated over the range. Therefore, the range of practically available tuning voltage is very narrow, and it can be seen that the change of frequency is made very rapidly.
도 5는 상기 대칭형 병렬저항(304a, 304b)를 구현한 도 3b 회로도에서, 튜닝전압에 따른 발진 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing oscillation frequency characteristics according to tuning voltages in the circuit diagram of FIG. 3B implementing the symmetric
도 5를 참조하면, 도 4와 마찬가지로 도 3b의 전압전원(VDD)에 고정적으로 1.8 V를 인가하고, DC 튜닝전압을 0 V에서 3.3까지 변화시켰을 때의 발진 주파수 특성을 나타낸다. 도 4와 달리 전체적인 튜닝전압 범위에서 선형적인 발진 주파수 튜닝 특성을 보이며, 넓은 범위의 튜닝전압을 사용하면서도 완만한 발진 주파수 조 절 특성을 갖는다. MOS 버랙터(306a, 306b)의 선형적인 조절구간만을 튜닝전압 범위에 이용한다. 이는 대칭형 병렬저항(304a, 304b)이 튜닝전압을 조절 범위 내에서 선형적이고 완만한 발진 주파수 조절 특성을 갖도록 스케일링하는 특징을 이용한 결과이다. Referring to FIG. 5, as in FIG. 4, oscillation frequency characteristics when 1.8 V is fixedly applied to the voltage power supply VDD of FIG. 3B and the DC tuning voltage is changed from 0 V to 3.3 are shown. Unlike FIG. 4, the linear oscillation frequency tuning characteristic is shown in the overall tuning voltage range, and has a gentle oscillation frequency adjusting characteristic while using a wide range of tuning voltages. Only linear control sections of the
결과적으로, 본 발명에 의한 도 3b 회로도의 전압제어발진기는 더욱 넓은 튜닝 전압 범위에서 선형적인 특성을 나타낸다. As a result, the voltage controlled oscillator of the circuit diagram of FIG. 3B according to the present invention exhibits linear characteristics over a wider tuning voltage range.
도 6 은 도 3a 회로도에서, 튜닝전압에 따른 위상잡음을 나타낸 그래프이다.6 is a graph illustrating phase noise according to a tuning voltage in the circuit diagram of FIG. 3A.
여기서, Pnmx(phase noise due to noise mixing)은 전압제어발진기에서 발생가능한 최대 위상잡음을 나타낸다.Here, Pnmx (phase noise due to noise mixing) represents the maximum phase noise that can be generated in the voltage controlled oscillator.
도 6을 참조하면, 제어전압을 Vctrl 단자를 통해 0 ~ 3.3 V로 인가했을 때, 오프셋 주파수에 따른 출력단자 OUT_1에서의 최대 위상잡음을 나타낸다. 오프셋 주파수를 100 kHz로 고정시켜 비교했을 때, 가장 작은 위상잡음으로는 0 V를 인가했을 때 나타났으며, 가장 나쁜 위상잡음은 0.9 V를 인가했을 때 나타났고, 그 폭이 넓은 것을 확인할 수 있다. 이는 공진부(302)의 성능지수 및 변화된 주파수에 맞게 기생성분의 영향이 변하므로 생기는 결과이다. Referring to Figure 6, the control voltage V ctrl The maximum phase noise at the output terminal OUT_1 according to the offset frequency when applied from 0 to 3.3 V through the terminal. When the offset frequency was fixed at 100 kHz, the smallest phase noise appeared when 0 V was applied, and the worst phase noise appeared when 0.9 V was applied, and the width was wide. . This is a result of the parasitic component changes according to the performance index and the changed frequency of the
도 7 은 본 발명을 이용한 도 3b 회로도에서, 튜닝전압에 따른 위상잡음을 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating phase noise according to a tuning voltage in the circuit diagram of FIG. 3B using the present invention.
도 7을 참조하면, 도 6과 마찬가지로 제어전압을 0 ~ 3.3 V로 인가했을 때, 오프셋 주파수에 따른 출력단자 OUT_1에서의 최대 위상잡음을 나타낸다. 오프셋 주 파수를 100 kHz로 고정시켜 비교했을 때, 가장 작은 위상잡음은 0.9 V를 인가했을 때 나타났으며, 가장 큰 위상잡음은 3.3 V를 인가했을 때 나타났고, 그 폭이 매우 좁은 것을 확인할 수 있다. 결과적으로, 도 6 보다 더욱 좁은 변화 특성을 보이며 전체적인 값이 비교적 낮으므로 더욱 향상된 위상잡음 특성을 나타낸다. 대칭형 병렬저항(304a, 304b)이 인덕터(307)에 병렬 연결됨으로써 인덕터(307)의 병렬 기생 저항성분의 영향을 더욱 작게 만든다. 이는 공진부 성능지수의 향상으로 이어지고 도 7의 결과와 같은 더욱 향상된 위상잡음 특성을 나타낸다.Referring to FIG. 7, when the control voltage is applied to 0 to 3.3 V as in FIG. 6, the maximum phase noise at the output terminal OUT_1 according to the offset frequency is shown. When the offset frequency was fixed at 100 kHz, the smallest phase noise appeared when 0.9 V was applied, and the largest phase noise appeared when 3.3 V was applied, and the width thereof was very narrow. have. As a result, the phase change characteristics are narrower than those of FIG. 6 and the overall value is relatively low, thereby further improving phase noise characteristics. The symmetric
도 8은 도 3a 회로도에서, 튜닝전압에 따른 발진 주파수 및 출력신호의 전력특성을 나타낸 그래프이다.8 is a graph illustrating power characteristics of an oscillation frequency and an output signal according to a tuning voltage in the circuit diagram of FIG. 3A.
도 8을 참조하면, 제어전압을 Vctrl 단자를 통해 0 ~ 3.3 V로 인가했을 때, 전체 중 일부분 선형성을 나타내는 튜닝전압범위 밖에서는 주파수 변화특성이 포화 되어 더 이상 변하지 않았으며, 출력신호는 -3.764 dBm에서 0.077 dBm에 걸쳐 전력특성이 변화한다.Referring to FIG. 8, the control voltage is V ctrl When applied from 0 to 3.3 V through the terminal, the frequency change characteristic was saturated and no longer changed outside the tuning voltage range indicating partial linearity of the whole, and the output signal changed from -3.764 dBm to 0.077 dBm. do.
도 9 는 본 발명을 이용한 도 3b 회로도에서, 튜닝전압에 따른 발진 주파수 및 출력신호의 전력특성을 나타내는 그래프이다.9 is a graph showing the power characteristics of the oscillation frequency and the output signal according to the tuning voltage in the circuit diagram of FIG. 3b using the present invention.
도 9를 참조하면, 튜닝전압 0 V에서 3.3V의 넓은 튜닝범위에서 선형적인 주파수 튜닝 특성을 나타냈으며, -2.726 dBm에서 -0.641 dBm에 걸친 전력특성을 나타내어, 상기 도 8에 비해 출력파워의 변화를 크게 허용하지 않는다. Referring to FIG. 9, a linear frequency tuning characteristic is shown in a wide tuning range of tuning voltage 0 V to 3.3 V, and a power characteristic ranging from -2.726 dBm to -0.641 dBm is shown. Does not allow much.
상기 살펴본 결과들로부터 본 발명에 따른 새롭게 구성된 공진부를 이용함으로써, 더욱 넓은 튜닝전압 조절범위 내에서 주파수의 튜닝 특성의 선형화가 가능하고 급격한 주파수 변화특성이 완화되었으며, 공진부의 기생성분을 줄임으로써 주파수 튜닝 범위 내에서 더욱 향상된 위상잡음 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다.From the above results, by using the newly configured resonator according to the present invention, it is possible to linearize the tuning characteristic of the frequency within a wider tuning voltage control range, abruptly change the frequency change characteristic, and reduce the parasitic components of the resonator frequency tuning. It can be seen that the phase noise characteristics are further improved within the range.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 전압제어발진기를 설명하기 위한 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating a voltage controlled oscillator according to an embodiment of the present invention.
도 2a는 종래의 전압제어발진기 중 공진부 내부구조의 블럭도이다.Figure 2a is a block diagram of the internal structure of the resonator of the conventional voltage controlled oscillator.
도 2b는 본 발명에 의한 공진부 내부구조의 블럭도이다.Figure 2b is a block diagram of the internal structure of the resonator according to the present invention.
도 3a는 종래 전압제어발진기를 설명하기 위한 회로도이며, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 대칭형 병렬저항을 이용한 전압제어발진기를 설명하기 위한 회로도이다.3A is a circuit diagram illustrating a conventional voltage controlled oscillator, and FIG. 3B is a circuit diagram illustrating a voltage controlled oscillator using a symmetrical parallel resistance according to an embodiment of the present invention.
도 4는 상기 도 3a 회로도에서, 튜닝전압에 따른 발진 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing oscillation frequency characteristics according to tuning voltages in the circuit diagram of FIG. 3A.
도 5는 상기 도 3b 회로도에서, 튜닝전압에 따른 발진 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing oscillation frequency characteristics according to tuning voltages in the circuit diagram of FIG. 3B.
도 6은 도 3a 회로도에서, 튜닝전압에 따른 위상잡음을 나타낸 그래프이다.6 is a graph illustrating phase noise according to a tuning voltage in the circuit diagram of FIG. 3A.
도 7은 도 3b 회로도에서, 튜닝전압에 따른 위상잡음을 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating phase noise according to a tuning voltage in the circuit diagram of FIG. 3B.
도 8은 도 3a 회로도에서, 튜닝전압에 따른 발진 주파수 및 출력신호의 전력특성을 나타낸 그래프이다.8 is a graph illustrating power characteristics of an oscillation frequency and an output signal according to a tuning voltage in the circuit diagram of FIG. 3A.
도 9는 도 3b 회로도에서, 튜닝전압에 따른 발진 주파수 및 출력신호의 전력특성을 나타내는 그래프이다.FIG. 9 is a graph illustrating power characteristics of an oscillation frequency and an output signal according to a tuning voltage in the circuit diagram of FIG. 3B.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
101 : 전원공급부 101: power supply
102 : 공진부102: resonator
103 : 발진부 103: oscillation unit
201, 307 : 인덕터201, 307: Inductor
202a, 202b : 가변 커패시터202a, 202b: variable capacitor
203, 308 : RF차단저항203, 308: RF cutoff resistor
204a, 204b, 304a, 304b : 공진부 대칭형 병렬저항204a, 204b, 304a, 304b: symmetrical parallel resistance of resonance part
205a, 205b, 305a, 305b : 접점(node)205a, 205b, 305a, 305b: node
301 : 전압제어발진기 전원공급부301: voltage controlled oscillator power supply
302 : 전압제어발진기 공진부302: voltage controlled oscillator resonator
303 : 발진부의 NMOS 트랜지스터303: NMOS transistor of the oscillation part
306a, 306b : MOS 버랙터306a, 306b: MOS varactor
Claims (7)
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