KR20110005540A - 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기 - Google Patents

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Abstract

트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기는 제1 발진기와 제1 발진기에 직렬로 적층되어 있는 제2 발진기를 포함한다. 제1 및 제2 발진기는 각각 공진부를 포함하며, 제1 발진기의 공진부는 트랜스포머의 1차 코일단을 형성하는 제1 인덕터를 포함하고, 제2 발진기의 공진부는 트랜스포머의 2차 코일단을 형성하는 제2 인덕터를 포함한다. 이때, 제1 인덕터와 제2 인덕터가 결합 상수에 의해 결합되어 있다.
트랜스포머, 전압 제어 발진기, 공진

Description

트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기{VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATOR BASED ON TRANSFORMER}
본 발명은 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기에 관한 것이다.
유무선 통신용 고주파 발진기로는 낮은 위상 잡음 성능과 작은 전력 소모를 특징으로 하는 엘씨(LC) 탱크형 전압 제어 발진기가 주로 사용되고 있다.
집적된 엘씨(LC) 탱크형 전압 제어 발진기는 엘씨(LC) 탱크의 공진부를 칩 안에 내장하고 있다. 칩 내부에 내장된 인덕터의 성능은 제한적이며, 외장 인덕터에 비해 성능이 저하된다. 이로 인해, 발진기의 전체 성능이 저하된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 발진기의 성능을 향상시킬 수 있는 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기가 제공된다. 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기는 제1 공진부, 제2 공진부, 제1 부성 저항 발생기, 그리고 제2 부성 저항 발생기를 포함한다. 제1 공진부는 트랜스포머의 1차 코일단을 형성하는 제1 인덕터를 포함하며, 상기 제1 인덕터를 이용하여 제1 공진 신호를 생성한다. 제2 공진부는 상기 제1 인덕터와 결합 상수에 의해 연결되어 있으며 트랜스포머의 2차 코일단을 형성하는 제2 인덕터를 포함하며, 상기 제2 인덕터를 이용하여 제2 공진 신호를 생성한다. 제1 부성 저항 발생기는 상기 제1 공진 신호를 입력받아 제1 발진 신호를 생성한다. 그리고 제2 부성 저항 발생기는 상기 제2 공진 신호를 입력받아 제2 발진 신호를 생성한다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따른 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기는 제1 및 제2 발진기를 포함한다. 제1 발진기는 제1 공진부 및 상기 제1 공진부에 의한 공진 신호로부터 제1 발진 신호를 생성하여 출력하는 제1 부성 저항 발생기를 포함한다. 제2 발진기는 제2 공진부 및 상기 제2 공진부에 의한 공진 신호로부터 제2 발진 신호를 생성하여 출력하는 제2 부성 저항 발생기를 포함한다. 이때, 상기 제1 및 제2 발진기는 직렬로 적층되어 있으며, 상기 제1 공진부는 전원 전압을 공급받으며 트랜스포머의 1차 코일단을 형성하는 제1 인덕터를 포함하고, 상기 제2 공진부는 상기 트랜스포머의 2차 코일단을 형성하는 제2 인덕터를 포함하며, 상기 제1 및 제2 인덕터는 결합 상수에 의해 결합되어 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 트랜스포머 기반의 공진부를 이용함으로써 상호 인덕턴스에 의한 공진부의 공진도(Q)를 증가시킬 수 있으며 이로 인해 발진기의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 발진기에서 소모되는 전력의 양을 감소시킬 수 있으며, 출력 레벨의 크기 또한 증대시킬 수 있어 위상 잡음 성능을 개선시킬 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 적용되는 트랜스포머 기반의 공진부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 트랜스포머 기반의 공진부(100)는 제1 및 제2 공진부(110, 120)를 포함한다.
제1 공진부(110)는 트랜스포머(Tx)의 1차 코일단을 형성하는 인덕터(L1), 인덕터(L1)의 양단에 각각 연결되어 있는 커패시터(C1) 및 저항(R1)을 포함하며, 제2 공진부(120)는 트랜스포머(Tx)의 2차 코일단을 형성하는 인덕터(L2), 인덕터(L2)의 양단에 각각 연결되어 있는 커패시터(C2) 및 저항(R2)을 포함한다.
이러한 트랜스포머 기반의 공진부(100)에서는 두 인덕터(L1, L2)가 결합상수(k)에 의해 서로 연결되어 있으며, 두 인덕터(L, L2)에 의해 상호 인덕턴스가 생성된다. 상호 인덕턴스와 결합 상수(k)에 의해 1차 코일단의 전압(V1=i1*XL1)이 2차 코일단으로 전달되고, 마찬가지로 상호 인덕턴스와 결합 상수(k)에 의해 2차 코일단의 전압(V2=i1*XL2)이 2차 코일단으로 전달된다. 여기서, XL1 및 XL2는 각각 인덕터(L1, L2)에 의한 리액턴스이다. 이때, 인덕터(L1)의 인덕턴스와 커패시터(C1)의 커패시턴스에 의해 공진 신호의 주파수가 결정되며, 마찬가지로 인덕터(L2)의 인덕턴스와 커패시터(C2)의 커패시턴스에 의해 공진 신호의 주파수가 결정된다.
일반적으로, 전압 제어 발진기의 발진 주파수는 공진 주파수에 종속되며, 공진 주파수가 변하면, 발진 주파수는 공진 주파수에 따라 변하게 된다. 따라서, 트랜스포머 기반의 공진부(100)에서 두 인덕터(L1, L2)의 인덕턴스가 동일하고, 두 커패시터(C1, C2)의 커패시턴스가 동일하다면, 1차 코일단의 전압(V1)과 2차 코일단의 전압(V2)은 공진 신호의 교류 전압으로서 그 크기는 동일해진다. 단, 1차 코일단의 전압(V1)과 2차 코일단의 전압(V2)은 위상이 동일할 수 있고 위상이 반대일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기(10)는 트랜스포머 기반의 공진부(100) 및 두 부성 저항 발생기(200, 300)를 포함한다.
트랜스포머 기반의 공진부(100)는 제1 및 제2 공진부(110, 120)를 포함한다. 제1 공진부(110)는 트랜스포머(Tx)의 1차 코일단을 형성하는 인덕터(L1), 커패시터(C1) 및 저항(R1)을 포함하며, 제2 공진부(120)는 트랜스포머(Tx)의 2차 코일단을 형성하는 인덕터(L2), 커패시터(C2) 및 저항(R2)을 포함한다. 인덕터(L1)의 제1단은 전원(Vin)과 연결되어 있고, 인덕터(L1)의 제2단은 출력단(OUT1)에 연결되어 있다. 커패시터(C1) 및 저항(R1)은 인덕터(L1)에 병렬로 각각 연결되어 있다. 또한, 인덕터(L2)의 제1단은 출력단(OUT2)에 연결되어 있고, 인덕터(L2)의 제2단은 접지단에 연결되어 있다. 또한, 커패시터(C2) 및 저항(R2)은 인덕터(L2)에 병렬로 연결되어 있다. 이때, 두 인덕터(L1, L2)는 결합 상수(k1)에 의해 서로 연결되어 있으며, 두 인덕터(L1, L2)의 위상 결합 방향은 각 트랜지스터(T1, T2)의 소스와 드레인의 위상이 같도록 순방향으로 위상 결합되어 있다. 한편, 커패시터(C1, C2)의 커패시턴스의 위상 결합 방향은 각 트랜지스터(T1, T2)의 소스와 드레인의 위상이 서로 반전되도록 역방향으로 위상 결합되어 있을 수도 있다.
부성 저항 발생기(200/300)는 전압 제어 발진기(10)의 부성 저항을 생성하며, 부성 저항을 이용하여 발진 신호를 생성한다. 이러한 부성 저항 발생기(200/300)는 트랜지스터(T1/T2) 및 위상 반전기(210/310)를 포함한다. 도 2에서는 트랜지스터(T1, T2)를 n채널 전계 효과 트랜지스터, 특히 NMOS(n-channel metal oxide semiconductor) 트랜지스터로 도시하였으며, NMOS 트랜지스터 대신에 유사한 기능을 하는 다른 트랜지스터가 이들 트랜지스터(T1, T2)로 사용될 수도 있다.
트랜지스터(T1, T2)의 드레인은 각각 출력단(OUT1, OUT2)를 형성하며, 트랜지스터(T1)의 소스는 출력단(OUT2)에 연결되어 있다. 위상 반전기(210)는 입력단과 출력단을 가지며, 입력단은 트랜지스터(T1)의 드레인에 연결되어 있고 출력단은 트랜지스터(T1)의 게이트에 연결되어 있다.
또한, 트랜지스터(T2)의 드레인은 트랜지스터(T1)의 소스에 연결되어 있고, 트랜지스터(T2)의 소스는 접지단에 연결되어 있다. 위상 반전기(310)는 입력단과 출력단을 가지며, 입력단은 트랜지스터(T2)의 드레인에 연결되어 있고 출력단은 트랜지스터(T2)의 게이트에 연결되어 있다. 이러한 위상 반전기(210, 310)는 입력되는 신호의 위상을 반전시켜 출력한다.
이러한 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기(10)는 인덕터(L1)의 인덕턴스 및 커패시터(C1)의 커패시턴스에 의해 일정한 주파수를 갖는 교류 신호(V1)가 생성된다. 이와 동시에, 인덕터(L2)의 인덕턴스와 커패시터(C2)의 커패시턴스에 의해 일정한 주파수를 갖는 교류 신호(V2)가 생성된다.
이때, 출력단(OUT1)의 교류 신호(V1)는 트랜지스터(T1)의 드레인에 공급되고, 또한 위상 반전기(210)의 입력단에 공급된다. 마찬가지로, 출력단(OUT2)의 교류 신호(V2)는 트랜지스터(T2)의 드레인에 공급되고, 또한 위상 반전기(220)의 입력단에 공급된다.
따라서, 위상 반전기(210/220)는 출력단(OUT1/OUT2)의 교류 신호(V1/V2)를 위상 반전시켜 트랜지스터(T1/T2)의 게이트로 전달하며, 트랜지스터(T1/T2)는 게이 트로 입력되는 교류 신호(V1/V2)에 따라 활성화 또는 비활성화된다. 이때, 출력단(OUT1, OUT2)의 교류 신호(V1, V2)는 위상이 동일하므로, 트랜지스터(T1, T2)는 거의 동시에 활성화되거나 거의 동시에 비활성화된다. 트랜지스터(T1/T2)에 가해진 신호는 각각 출력단(OUT2/OUT1)으로 전달된다. 즉, 출력단(OUT1)의 교류 신호(V1)는 트랜지스터(T1)의 게이트와 소스를 입출력으로 하여 출력단(OUT2)으로 전달되며, 출력단(OUT2)의 교류 신호(V2)는 트랜지스터(T1)의 소스와 드레인을 입출력으로 하여 출력단(OUT1)으로 전달된다.
도 3은 도 2의 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기를 모델링한 도면이다.
도 3을 참조하면, 발진기는 하나의 부성 저항 발생기와 하나의 공진부로 이루어져 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 하나의 부성 저항 발생기(200)와 하나의 제1 공진부(110)가 하나의 발진기(1)를 형성하고, 하나의 부성 저항 발생기(300)와 하나의 제2 공진부(120)는 다른 하나의 발진기(2)를 형성할 수 있으므로, 본 발명의 실시 예에 따른 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기(10)는 두 발진기(1, 2)가 트랜지스포머 기반의 공진부(100)의 두 인덕터(L1, L2)의 결합 상수 및 트랜지스터(T1)에 의해 결합되어 있는 구조를 가진다.
따라서, 출력단(OUT1)의 출력 신호(V1)는 트랜스포머(Tx)의 결합 상수(k1) 및 트랜지스터(T1)의 트랜스 컨덕턴스(Trans-Conductances)(k2)에 의해 출력단(OUT2)의 출력 신호(V2)와 결합되고, 출력단(OUT2)의 출력 신호(V2)는 결합 상수(k1) 및 트랜지스터(T1)의 트랜스 컨덕턴스(Trans-Conductances)(k2)에 의해 출력단(OUT1)의 출력 신호(V1)와 결합되므로, 각 출력단(OUT1, OUT2)의 출력 신 호(V1, V2)가 커지게 된다. 이는 부성 저항 발생기(200, 300)의 부성 저항(-R)의 크기를 감소시키고 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기(10)의 루프 이득을 증가시킨다. 이렇게 증가된 루프 이득은 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기(10)를 저전력으로 동작시키게 하므로, 소모 전력을 낮출 수가 있다.
또한, 이러한 구조를 가지는 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기(10)는 두 발진기(1, 2)의 전류가 트랜스포머(Tx)를 통해 서로 유기되므로, 발진기(1)에서 사용된 전류를 발진기(2)에서 재사용할 수 있으며, 발진기(2)에서 사용된 전류를 발진기(1)에서 재사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기(10')는 트랜스포머 기반의 공진부(100'), 두 부성 저항 발생기(200', 300') 및 전류원(400)을 포함한다.
트랜스포머 기반의 공진부(100')는 제1 공진부(110') 및 제2 공진부(120')를 포함한다.
제1 공진부(110')는 트랜스포머의 1차 코일단을 형성하는 인덕터(L1a)와 인덕터(L1a)의 양단 사이에 직렬로 연결되어 있는 두 가변 커패시터(C1a, C1b)를 포함하고, 제2 공진부(120')는 트랜스포머의 2차 코일단을 형성하는 인덕터(L2a) 및 인덕터(L2a)의 양단 사이에 직렬로 연결되어 있는 두 가변 커패시터(C2a, C2b)를 포함한다. 인덕터(L1a)에는 전원 전압(Vdd1)이 공급되며, 두 인덕터(L1a, L2a)는 결합상수(k)에 의해 서로 연결되어 있다. 그리고 두 인덕터(L1a, L2a)의 위상 결합 방향은 각 트랜지스터(M1-M4)의 소스와 드레인의 위상이 같도록 순방향 위상 결합된다.
두 가변 커패시터(C1a, C1b) 사이의 접점이 제어단(Tc1)과 연결되어 있고, 제어단(Tc1)으로 전압(Vc+)이 공급된다. 또한, 두 가변 커패시터(C2a, C2b) 사이의 접점이 제어단(Tc2)과 연결되어 있고, 제어단(Tc2)으로 전압(Vc-)이 공급된다. 이때, 공급되는 전압(Vc+, Vc-)에 따라 가변 커패시터(C1a, C1b, C2a, C2b)의 커패시턴스 값이 가변되며, 이에 따라 발진 주파수가 가변된다.
부성 저항 발생기(200'/300')는 전압 제어 발진기(10')의 차동 형태의 부성 저항을 생성하기 위한 트랜지스터쌍(M1, M2/M3, M4)을 포함한다. 도 3에서는 트랜지스터(M1-M4)를 n채널 전계 효과 트랜지스터, 특히 NMOS(n-channel metal oxide semiconductor) 트랜지스터로 도시하였으며, NMOS 트랜지스터 대신에 유사한 기능을 하는 다른 트랜지스터가 이들 트랜지스터(M1-M4)로 사용될 수도 있다.
차동 형태의 부성 저항을 생성하기 위해 트랜지스터(M1)의 드레인은 트랜지스터(M2)의 게이트와 연결되고, 트랜지스터(M2)의 드레인은 트랜지스터(M1)의 게이트와 연결되는 구조를 가지며, 마찬가지로, 트랜지스터(M3)의 드레인은 트랜지스터(M4)의 게이트와 연결되고, 트랜지스터(M4)의 드레인은 트랜지스터(M3)의 게이트와 연결되는 구조로 가진다. 이때, 트랜지스터(M1-M4)의 드레인이 출력단(OUTA-OUTD)을 형성한다.
구체적으로, 트랜지스터(M1)는 드레인이 인덕터(L1a)의 제1단에 연결되어 있 고, 소스가 인덕터(L2a)의 제1단에 연결되어 있으며, 게이트가 트랜지스터(M2)의 드레인에 연결되어 있다. 트랜지스터(M2)는 드레인이 인덕터(L1a)의 제2단에 연결되어 있고, 소스가 인덕터(L2a)의 제2단에 연결되어 있으며, 게이트가 트랜지스터(M1)의 드레인에 연결되어 있다. 또한, 트랜지스터(M2)는 드레인이 인덕터(L2a)의 제1단에 연결되어 있고, 소스가 전류원(Is)에 연결되어 있으며, 게이트가 트랜지스터(M4)의 드레인에 연결되어 있다. 그리고 트랜지스터(M4)는 드레인이 인덕터(L2a)의 제2단에 연결되어 있고, 소스가 전류원(Is)에 연결되어 있으며, 게이트가 트랜지스터(M3)의 드레인에 연결되어 있다.
제1 실시 예와 마찬가지로, 본 발명의 실시 예에 따른 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기(10')는 하나의 부성 저항 발생기(200')와 하나의 제1 공진부(110')에 의해 하나의 발진기가 형성되고, 하나의 부성 저항 발생기(300')와 하나의 제2 공진부(120')에 의해 다른 하나의 발진기가 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기(10')는 두 발진기가 트랜스포머 기반의 공진부(100')의 두 인덕터(L1, L2)의 결합 상수 및 트랜지스터(M1, M2)에 의해 결합되어 있는 구조를 가진다.
이러한 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기(10')의 동작을 설명한다.
제어단(TC1)에 전압(Vc+)이 인가되면, 가변 커패시터(C1a, C1b)의 커패시턴스 및 인덕터(L1a)의 인덕턴스에 의한 공진에 의해 일정한 주파수를 갖는 교류 신호가 생성되며, 부성 저항 발생기(200')의 두 출력단(OUTA, OUTB)으로 180°의 위상 차를 가지는 차동의 교류 신호(V1+, V1-)가 출력된다.
제어단(TC1)에 전압(Vc+)이 인가되는 동시에, 제어단(Tc2)에 전압(Vc-)이 인가된다. 제어단(Tc2)에 전압(Vc-)이 인가되면, 가변 커패시터(C2a, C2b)의 커패시턴스와 인덕터(L2a)의 인덕턴스에 의한 공진에 의해 일정한 주파수를 갖는 교류 신호가 생성되며, 부성 저항 발생기(300')의 두 출력단(OUTC, OUTD)으로 180°의 위상 차를 가지는 차동의 교류 신호(V2+, V2-)가 출력된다.
또한, 부성 저항 발생기(200')의 두 출력단(OUTA, OUTB)의 교류 신호(V1+, V1-)는 각각 트랜지스터(M2, M1)의 게이트로 공급되며, 부성 저항 발생기(200')의 두 출력단(OUTA, OUTB)의 교류 신호(V1+, V1-)는 트랜지스터(M1, M2)가 턴온될 때 트랜지스터(M1, M2)의 게이트 및 소스를 입출력으로 하여 부성 저항 발생기(300')의 두 출력단(OUTC, OUTD)으로 전달된다.
또한, 두 인덕터(L1a, L2a)가 결합 상수(k)에 의해 연결되어 있으므로, 부성 저항 발생기(200')의 두 출력단(OUTA, OUTB)의 교류 신호(V1+, V1-)는 결합 상수(k)에 의해 순방향으로 결합되어 있으므로, 부성 저항 발생기(230)의 두 출력단(OUTC, OUTD)으로 전달된다.
마찬가지로, 부성 저항 발생기(300')의 두 출력단(OUTC, OUTD)의 교류 신호(V2+, V2-)는 각각 트랜지스터(M4, M3)의 게이트로 공급된다. 이때, 인덕터(L1a, L2a)의 결합 방식에 의해 트랜지스터(M1)가 턴온될 때 트랜지스터(M3)가 턴온되며, 트랜지스터(M2)가 턴온될 때 트랜지스터(M4)가 턴온된다. 따라서, 부성 저항 발생기(300)의 두 출력단(OUTC, OUTD)의 교류 신호(V2+, V2-)는 트랜지스터(M1, M2)가 턴온될 때, 트랜지스터(M1, M2)의 소스 및 드레인을 입출력으로 하여 부성 저항 발 생기(200')의 두 출력단(OUTA, OUTB)으로 전달된다.
또한, 두 인덕터(L1a, L2a)가 결합 상수(k)에 의해 연결되어 있으므로, 부성 저항 발생기(300')의 두 출력단(OUTC, OUTD)의 교류 신호(V2+, V2-)는 결합 상수(k)에 의해 순방향으로 결합되어 있으므로, 부성 저항 발생기(220)의 두 출력단(OUTA, OUTB)으로 전달된다.
결국, 부성 저항 발생기(200'/300')의 출력단(OUTA, OUTB/ OUTC, OUTD)의 교류 신호(V1+, V1-/V2+, V2-)는 커지게 된다. 이는 부성 저항 발생기(200', 300')의 부성 저항의 크기를 감소시키고 루프 이득을 증가시킨다. 이렇게 증가된 루프 이득은 작은 전력 소모만으로 발진할 수 있는 원동력이 되며 일정한 전류 소모에서는 출력 신호의 크기를 증가시킨다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명에 적용되는 트랜스포머 기반의 공진부를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기를 나타낸 도면이고,
도 3은 도 2의 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기를 모델링한 도면이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기를 나타낸 도면이다.

Claims (11)

  1. 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기에 있어서,
    트랜스포머의 1차 코일단을 형성하는 제1 인덕터를 포함하며, 상기 제1 인덕터를 이용하여 제1 공진 신호를 생성하는 생성 제1 공진부,
    상기 제1 인덕터와 결합 상수에 의해 연결되어 있으며 트랜스포머의 2차 코일단을 형성하는 제2 인덕터를 포함하며, 상기 제2 인덕터를 이용하여 제2 공진 신호를 생성하는 제2 공진부,
    상기 제1 공진 신호를 입력받아 제1 발진 신호를 생성하는 제1 부성 저항 발생기, 그리고
    상기 제2 공진 신호를 입력받아 제2 발진 신호를 생성하는 제2 부성 저항 발생기
    를 포함하는 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발진 신호는 차동 형태의 두 발진 신호를 포함하며, 상기 제2 발진 신호는 차동 형태의 두 발진 신호를 포함하는 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 부성 저항 발생기는,
    게이트와 드레인이 서로 교차 연결되어 있으며, 상기 제1 부성 저항 발생기의 두 출력단을 형성하는 드레인이 각각 상기 제1 인덕터의 제1단 및 상기 제1 인덕터의 제2단에 연결되어 있는 제1 및 제2 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제2 부성 저항 발생기는,
    게이트와 드레인이 서로 교차 연결되어 있으며, 상기 제2 부성 저항 발생기의 두 출력단을 형성하는 드레인이 각각 상기 제2 인덕터의 제1단 및 상기 제2 인덕터의 제2단에 연결되어 있는 제3 및 제4 트랜지스터를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 트랜지스터의 소스가 각각 상기 제1 인덕터의 제1단 및 제2단에 연결되어 있는 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 트랜지스터의 소스와 접지단 사이에 연결되어 있는 전류원
    을 더 포함하는 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부성 저항 발생기는,
    게이트, 소스 및 상기 제1 공진 신호를 입력받는 드레인을 가지는 제1 트랜지스터, 그리고
    상기 제1 공진 신호의 위상을 반전시켜 상기 제1 트랜지스터의 게이트로 전 달하는 제1 위상 반전기를 포함하며,
    상기 제2 부성 저항 발생기는,
    게이트, 접지단에 연결되어 있는 소스 및 상기 제1 트랜지스터의 소스와 연결되어 있으며 상기 제2 공진 신호를 입력받는 드레인을 가지는 제2 트랜지스터, 그리고
    상기 제2 공진 신호의 위상을 반전시켜 상기 제2 트랜지스터의 게이트로 전달하는 제2 위상 반전기를 포함하는 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 공진부는,
    상기 제1 인덕터에 병렬로 연결되어 있는 적어도 하나의 제1 가변 커패시터를 더 포함하며,
    상기 제2 공진부는,
    상기 제2 인덕터에 병렬로 연결되어 있는 적어도 하나의 제2 가변 커패시터를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 제1 및 제2 가변 커패시터에 의해 제1 및 제2 공진 신호의 공진 주파수가 결정되는 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 인덕터는 순방향 또는 역방향으로 위상 결합되어 있는 트랜 스포머 기반의 전압 제어 발진기.
  8. 제1 공진부 및 상기 제1 공진부에 의한 공진 신호로부터 제1 발진 신호를 생성하여 출력하는 제1 부성 저항 발생기를 포함하는 제1 발진기, 그리고
    제2 공진부 및 상기 제2 공진부에 의한 공진 신호로부터 제2 발진 신호를 생성하여 출력하는 제2 부성 저항 발생기를 포함하는 제2 발진기
    를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 발진기는 직렬로 적층되어 있으며,
    상기 제1 공진부는 전원 전압을 공급받으며 트랜스포머의 1차 코일단을 형성하는 제1 인덕터를 포함하고, 상기 제2 공진부는 상기 트랜스포머의 2차 코일단을 형성하는 제2 인덕터를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 인덕터는 결합 상수에 의해 결합되어 있는 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 부성 저항 발생기는 각각 하나의 출력단을 가지며,
    상기 제1 부성 저항 발생기는,
    상기 제1 발진 신호를 소스를 통해 상기 제2 부성 저항 발생기의 출력단으로 전달하고, 상기 제2 발진 신호를 드레인을 통해 상기 제1 부성 저항 발생기의 출력단으로 전달하는 제1 트랜지스터, 그리고
    상기 제1 발진 신호의 위상을 반전시켜 상기 트랜지스터의 제어단으로 전달하는 제1 위상 반전기를 포함하며,
    상기 제2 부성 저항 발생기는,
    제어단, 상기 제2 부성 저항 발생기의 출력단을 형성하는 드레인과 접지단에 연결되어 있는 소스를 가지는 제2 트랜지스터, 그리고
    상기 제2 발진 신호의 위상을 반전시켜 상기 제2 트랜지스터의 제어단으로 전달하는 제2 위상 반전기를 포함하는 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발진 신호는 각각 제1 및 제2 차동 형태의 두 발진 신호를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 부성 저항 발생기는 각각 두 출력단을 가지며,
    상기 제1 부성 저항 발생기는,
    드레인과 게이트가 교차 연결되어 있으며, 상기 제1 차동 형태의 두 발진 신호를 소스를 통해 각각 제2 부성 저항 발생기의 두 출력단으로 전달하고, 상기 제2 차동 형태의 두 발진 신호를 드레인을 통해 상기 제1 부성 저항 발생기의 두 출력단으로 전달하는 제1 및 제2 트랜지스터를 포함하며,
    상기 제2 부성 저항 발생기는,
    드레인과 게이트가 교차 연결되어 있으며, 소스가 전류원에 연결되어 있으며, 각 드레인이 상기 제2 부성 저항 발생기의 두 출력단을 형성하는 제3 및 제4 트랜지스터를 포함하는 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 인덕터는 순방향 또는 역방향으로 위상 결합되어 있는 트랜스포머 기반의 전압 제어 발진기.
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