KR20120055769A - Voltage controlled oscillator and method for improvement of phase noise - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전압 제어 발진기에 관한 것으로, 특히 위상 잡음을 개선한 전압 제어 발진기 및 그것의 위상 잡음 개선 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage controlled oscillator, and more particularly, to a voltage controlled oscillator having improved phase noise and a method of improving phase noise thereof.
일반적으로 전압 제어 발진기(VCO: Voltage Controlled Oscillator)는 전압 조절을 통해 출력 주파수를 조절함으로서 원하는 주파수의 출력을 얻는 오실레이터 회로이다. 이러한 전압 제어 발진기는 보통 LC-공진 전압 제어 발진기와 링 전압 제어 발진기가 사용된다. 이중 링 발진기는 복수개의 인버터 또는 지연 셀들을 링 형태로 연결하여 각 인버터 내에서 지연 시간을 이용하여 발진을 행하게 된다.In general, a voltage controlled oscillator (VCO) is an oscillator circuit that obtains an output of a desired frequency by adjusting an output frequency through voltage regulation. Such voltage controlled oscillators are commonly used LC-resonant voltage controlled oscillators and ring voltage controlled oscillators. The dual ring oscillator connects a plurality of inverters or delay cells in a ring shape to oscillate using a delay time in each inverter.
링 전압 제어 발진기는 차지하는 면적이 작아 집적도가 높고, 주파수 가변 변위가 넓다. 또한 링 전압 제어 발진기는 다중 위상(multi-phase)을 쉽게 생성할 수 있다. 상술한 장점들에도 불구하고, 링 전압 제어 발진기는 LC-공진 전압 제어 발진기에 비해 위상 잡음 특성이 좋지 않으므로 사용되지 않는다. 왜냐하면 링 전압 제어 발진기는 상대적으로 액티브 소자의 개수가 많으므로 노이즈를 발생시키는 소스가 많기 때문이다. 그러므로, 링 전압 제어 발진기는 LC-공진 전압 제어 발진기에 비해 위상 잡음 특성이 좋지 않다는 문제점이 있었다.The ring voltage controlled oscillator occupies a small area, has a high degree of integration, and has a wide frequency variable displacement. In addition, the ring voltage controlled oscillator can easily generate multi-phase. Notwithstanding the advantages described above, the ring voltage controlled oscillator is not used because it has poor phase noise characteristics compared to the LC-resonant voltage controlled oscillator. This is because a ring voltage controlled oscillator has a relatively large number of active devices, and thus a large number of sources generate noise. Therefore, the ring voltage controlled oscillator has a problem that the phase noise characteristics are poor compared to the LC-resonant voltage controlled oscillator.
본 발명의 목적은 위상 잡음을 개선한 전압 제어 발진기 및 그것의 위상 잡음 개선 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a voltage controlled oscillator with improved phase noise and a method for improving phase noise thereof.
본 발명의 다른 목적은 낮은 공급 전압에서 위상 잡음을 개선한 전압 제어 발진기 및 그것의 위상 잡음 개선 방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a voltage controlled oscillator which improves phase noise at a low supply voltage and a method of improving phase noise thereof.
본 발명의 전압 제어 발진기는 링 형태로 연결된 복수개의 스테이지들 각각에 대응되고, 전압 제어 발진 신호를 생성하는 지연셀들을 포함하고, 상기 지연셀들 중 n(n은 1보다 큰 정수) 번째 스테이지의 지연셀은 n-1 번째 스테이지의 지연셀로부터의 제 1 차동 출력들을 수신하고, n-2 번째 스테이지의 지연셀로부터의 상기 제 1 차동 출력들과 서로 다른 위상을 갖는 제 2 차동 출력들을 선 입력 받는다.The voltage controlled oscillator of the present invention corresponds to each of a plurality of stages connected in a ring form, and includes delay cells generating a voltage controlled oscillation signal, wherein the n (n is an integer greater than 1) stages of the delay cells. The delay cell receives first differential outputs from the delay cell of the n-1 th stage and pre-inputs the second differential outputs having a phase different from the first differential outputs from the delay cell of the n-2 th stage. Receive.
이 실시예에 있어서, 상기 n 번째 스테이지의 지연셀은 제 1 입력 단자들을 통해 수신되는 입력 전압들 간의 전압 차이를 증폭하여 출력하는 차동 증폭부, 제 2 입력 단자들 중 하나를 통해 수신되는 선 입력 전압을 사용하여 전압 레벨 전환 구간에서 주파수 가변을 위한 트랜지스터에 의해 발생되는 잡음 전류를 제거하는 제 1 캐스코드부, 및 In this embodiment, the delay cell of the n-th stage is a differential amplifier for amplifying and outputting a voltage difference between the input voltage received through the first input terminals, the line input received through one of the second input terminals A first cascode section for removing a noise current generated by a transistor for frequency variation in a voltage level switching section using a voltage, and
상기 제 2 입력 단자들 중 다른 하나를 통해 수신되는 선 입력 전압을 사용하여 전압 레벨 전환 구간에서 주파수 가변을 위한 제어 트랜지스터에 의해 발생되는 잡음 전류를 제거하는 제 2 캐스코드부를 포함하고,A second cascode unit for removing a noise current generated by a control transistor for frequency variation in a voltage level switching period by using a line input voltage received through the other one of the second input terminals,
상기 제 1 입력 단자들은 상기 제 1 차동 출력들을 수신하고, 상기 제 2 입력 단자들은 상기 제 2 차동 출력들을 선 입력 받는 전압 제어 발진기.And the first input terminals receive the first differential outputs and the second input terminals are pre-input of the second differential outputs.
이 실시예에 있어서, 상기 복수개의 스테이지들 중에서 첫 번째 스테이지의 지연셀은 마지막 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 상기 제 1 입력 단자들을 통해 수신하고, 마지막 이전 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 상기 제 2 입력 단자들을 통해 수신한다.In this embodiment, the delay cell of the first stage of the plurality of stages receives the delay cell differential outputs of the last stage through the first input terminals and the delay cell differential outputs of the last previous stage the second input. Receive through the terminals.
이 실시예에 있어서, 상기 복수개의 스테이지들 중에서 두 번째 스테이지의 지연셀은 상기 첫 번째 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 상기 제 1 입력 단자들을 통해 수신하고, 상기 마지막 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 상기 제 2 입력 단자들을 통해 수신한다.In this embodiment, a delay cell of a second stage of the plurality of stages receives the delay cell differential outputs of the first stage through the first input terminals and the delay cell differential outputs of the last stage. Receives via 2 input terminals.
이 실시예에 있어서, 상기 차동 증폭부는 소스는 전원 단자에 연결되고, 드레인은 제 3 트랜지스터를 통해 접지 단자에 연결되고, 게이트는 제 2 트랜지스터의 드레인에 연결되는 제 1 트랜지스터, 소스는 상기 전원 단자에 연결되고, 드레인은 제 4 트랜지스터를 통해 상기 접지 단자에 연결되고, 게이트는 상기 제 1 트랜지스터의 드레인에 연결되는 제 2 트랜지스터, 소스는 접지단자에 연결되고, 드레인은 상기 제 1 트랜지스터의 드레인에 연결되고, 게이트는 상기 제 1 입력 단자들 중 하나에 연결되는 제 3 트랜지스터, 및 소스는 접지단자에 연결되고, 드레인은 상기 제 2 트랜지스터의 드레인에 연결되고, 게이트는 상기 제 1 입력 단자들 중 다른 하나에 연결되는 제 4 트랜지스터를 포함한다.In this embodiment, the differential amplifier is a first transistor, a source is connected to the power supply terminal, a drain is connected to the ground terminal through a third transistor, the gate is connected to the drain of the second transistor, the source is the power supply terminal A second transistor connected to the ground terminal through a fourth transistor, a gate connected to a drain of the first transistor, a source connected to a ground terminal, and a drain connected to a drain of the first transistor A third transistor connected to one of the first input terminals, a source connected to a ground terminal, a drain connected to a drain of the second transistor, and a gate connected to one of the first input terminals. And a fourth transistor connected to the other.
이 실시예에 있어서, 상기 차동 증폭부는 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 상기 제 3 트랜지스터의 드레인 간의 접점에 위치한 제 1 출력단자, 및 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 상기 제 4 트랜지스터의 드레인 간의 접점에 위치한 제 2 출력단자를 더 포함한다.In this embodiment, the differential amplifier is located at the first output terminal located at the contact between the drain of the first transistor and the drain of the third transistor, and the contact between the drain of the second transistor and the drain of the fourth transistor. It further includes a second output terminal.
이 실시예에 있어서, 상기 제 1 캐스코드부는 소스는 상기 전원 전압과 상기 제 1 트랜지스터의 접점에 연결되고, 드레인은 상기 제 1 제어 트랜지스터의 소스에 연결되고, 게이트는 상기 제 2 입력 단자들 중 하나에 연결된 제 5 트랜지스터, 및 소스는 상기 제 5 트랜지스터의 드레인에 연결되고, 드레인은 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 3 트랜지스터 간의 접점에 연결되고, 게이트는 제어 전압 입력 단자에 연결되어 제어 전압의 수신에 의해 주파수를 가변하도록 제어하는 제 1 제어 트랜지스터를 포함한다.In this embodiment, the first cascode portion is connected to the source of the power supply voltage and the contact of the first transistor, the drain is connected to the source of the first control transistor, the gate of the second input terminal A fifth transistor connected to one, and a source is connected to a drain of the fifth transistor, a drain is connected to a contact between the first transistor and the third transistor, and a gate is connected to a control voltage input terminal to receive a control voltage It includes a first control transistor for controlling to vary the frequency by.
이 실시예에 있어서, 상기 제 5 트랜지스터는 상기 선 입력 전압에 의해 전압 레벨 변환 구간에서 상기 제 1 제어 트랜지스터의 동작을 오프시키기 위해 오프 동작한다.In this embodiment, the fifth transistor is turned off to turn off the operation of the first control transistor in the voltage level transition period by the line input voltage.
이 실시예에 있어서, 상기 제 2 캐스코드부는 소스는 상기 전원 전압과 상기 제 2 트랜지스터의 접점에 연결되고, 드레인은 제 2 제어 트랜지스터의 소스에 연결되고, 게이트는 상기 제 2 입력 단자들 중 다른 하나에 연결된 제 6 트랜지스터, 및 소스는 상기 제 6 트랜지스터의 드레인에 연결되고, 드레인은 상기 제 2 트랜지스터와 상기 제 4 트랜지스터 간의 접점에 연결되고, 게이트는 제어 전압 입력 단자에 연결되어 제어 전압의 수신에 의해 주파수를 가변하도록 제어하는 제 2 제어 트랜지스터를 포함한다.In this embodiment, the second cascode portion is connected to the source of the power supply voltage and the contact of the second transistor, the drain is connected to the source of the second control transistor, the gate is the other of the second input terminals A sixth transistor connected to one, a source connected to a drain of the sixth transistor, a drain connected to a contact between the second transistor and the fourth transistor, and a gate connected to a control voltage input terminal to receive a control voltage It includes a second control transistor for controlling to vary the frequency by.
이 실시예에 있어서, 상기 제 6 트랜지스터는 상기 선 입력 전압에 의해 전압 레벨 변환 구간에서 상기 제 2 제어 트랜지스터의 동작을 오프시키기 위해 오프 동작한다.In this embodiment, the sixth transistor is turned off to turn off the operation of the second control transistor in the voltage level transition period by the line input voltage.
본 발명에서 복수개의 스테이지들 각각에 대응되고, 링 형태로 구성된 지연셀들을 포함하는 전압 제어 발진기의 위상 잡음 개선 방법은 상기 지연셀들 중 하나의 지연셀에서, 적어도 두 개의 지연셀들 각각으로부터 차동 출력을 수신하는 단계, 및 상기 수신된 차동 출력들 중 일부를 사용하여 출력 전압 레벨이 전환되는 구간에서 주파수 가변을 위한 제어 트랜지스터에 발생된 잡음 전류를 제거하는 단계를 포함하고, 상기 두 개의 지연셀들 각각의 차동 출력들은 상호 간에 서로 다른 위상을 갖는다.In the present invention, a method of improving phase noise of a voltage controlled oscillator corresponding to each of a plurality of stages and including delay cells configured in a ring form is different from each of at least two delay cells in one of the delay cells. Receiving an output, and removing a noise current generated in a control transistor for frequency variation in a period in which an output voltage level is switched by using some of the received differential outputs, the two delay cells Each of the differential outputs has a different phase from each other.
이 실시예에 있어서, 상기 잡음 전류를 제거하는 단계는 상기 출력 레벨 전환 구간에서 상기 수신된 차동 출력들 중 일부를 사용하여 상기 제어 트랜지스터의 동작을 오프시키는 단계를 포함한다.In this embodiment, removing the noise current includes turning off the operation of the control transistor using some of the received differential outputs in the output level transition period.
이 실시예에 있어서, 상기 차동 출력을 수신하는 단계는 상기 하나의 지연셀이 n(n은 1보다 큰 정수) 번째 스테이지의 지연셀일 경우, n-2 번째 스테이지의 지연셀로부터의 상기 제 1 차동 출력들과 서로 다른 위상을 갖는 제 2 차동 출력들을 선 입력받는 단계, 및 n-1 번째 스테이지의 지연셀로부터의 제 1 차동 출력들을 입력받는 단계를 포함한다.In this embodiment, the step of receiving the differential output is the first differential from the delay cell of the n-2 stage if the one delay cell is a delay cell of the n (n is an integer greater than 1) stage. And receiving second differential outputs having a phase different from that of the outputs, and receiving the first differential outputs from the delay cell of the n-th stage.
이 실시예에 있어서, 상기 수신된 차동 출력들 중 일부는 상기 제 2 차동 출력이다. In this embodiment, some of the received differential outputs are the second differential outputs.
이 실시예에 있어서, 상기 차동 출력을 수신하는 단계는 상기 하나의 지연셀이 첫 번째 스테이지의 지연셀일 경우, 마지막 이전 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 선 입력받는 단계, 및 마지막 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 입력받는 단계를 포함한다.In this embodiment, the step of receiving the differential output includes pre- inputting delay cell differential outputs of the last previous stage when the one delay cell is a delay cell of the first stage, and delay cell differential output of the last stage. And receiving the input.
이 실시예에 있어서, 상기 차동 출력을 수신하는 단계는 상기 하나의 지연셀이 두 번째 스테이지의 지연셀일 경우, 상기 마지막 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 선 입력받는 단계, 및 상기 첫 번째 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 입력받는 단계를 포함한다.In this embodiment, the step of receiving the differential output is the step of receiving the delay cell differential outputs of the last stage, if the one delay cell is a delay cell of the second stage, and the delay cell of the first stage Receiving differential outputs.
이 실시예에 있어서, 상기 수신된 차동 출력들 중 일부는 상기 선 입력된 차동 출력들이다.In this embodiment, some of the received differential outputs are the pre-input differential outputs.
본 발명에 의하면, 전압 제어 발진기에 포함된 전압 레벨 전환 구간에서 주파수 가변 트랜지스터에 흐르는 전류를 차단함으로서 위상 잡음을 개선할 수 있다. 또한, 전압 제어 발진기가 낮은 공급 전압에서 주파수 가변을 위한 제어 전압의 동작 범위를 감소시키지 않음으로서 주파수 가변 성능을 개선할 수 있다.According to the present invention, the phase noise can be improved by blocking the current flowing in the frequency variable transistor in the voltage level switching section included in the voltage controlled oscillator. In addition, the voltage controlled oscillator can improve the frequency variable performance by not reducing the operating range of the control voltage for frequency variable at a low supply voltage.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전압 제어 발진기의 구조를 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 전압 제어 발진기에 포함된 복수의 스테이지의 지연셀들 중 하나를 도시한 도면,
도 3은 도 2에 도시된 지연셀과의 성능 비교를 위한 다른 지연셀 구조를 도시한 도면,
도 4는 도 2와 도 3에서 도시된 지연셀들 간의 성능 비교를 통한 잡음 제거를 도시한 그래프,
도 5는 도 2와 도 3에서 도시된 지연셀들 간의 성능 비교 그래프,
도 6은 도 2에 도시된 지연셀과의 성능 비교를 위한 또 다른 지연셀 구조를 도시한 도면, 및
도 7은 도 2, 도 3, 및 도 6의 지연셀들 간의 성능을 비교한 그래프이다.1 illustrates the structure of a voltage controlled oscillator according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram illustrating one of a plurality of stage delay cells included in the voltage controlled oscillator illustrated in FIG. 1;
3 is a diagram illustrating another delay cell structure for performance comparison with the delay cell shown in FIG. 2;
4 is a graph illustrating noise cancellation through performance comparison between delay cells illustrated in FIGS. 2 and 3;
5 is a performance comparison graph between delay cells shown in FIGS. 2 and 3;
FIG. 6 is a diagram illustrating another delay cell structure for performance comparison with the delay cell shown in FIG. 2; FIG.
FIG. 7 is a graph comparing performance between delay cells of FIGS. 2, 3, and 6.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving the same will be described with reference to embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. The embodiments are provided so that those skilled in the art can easily carry out the technical idea of the present invention to those skilled in the art.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.In the drawings, embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown and are exaggerated for clarity. In addition, parts denoted by the same reference numerals throughout the specification represent the same components.
본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, "연결되는/결합되는"이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.The expression "and / or" is used herein to mean including at least one of the components listed before and after. In addition, the expression “connected / combined” is used in the sense including including directly connected to or indirectly connected to other components. In this specification, the singular forms also include the plural unless specifically stated otherwise in the phrases. Also, as used herein, components, steps, operations, and elements referred to as "comprising" or "comprising" refer to the presence or addition of one or more other components, steps, operations, elements, and devices.
본 발명은 위상 잡음을 개선한 전압 제어 발진기를 제공한다. 본 발명의 전압 제어 발진기(VCO: Voltage Controlled Oscillator)는 링 전압 제어 발진기(Ring VCO)를 일예로 설명하기로 한다. 또한, 링 형태를 갖는 전압 제어 발진기들에 본 발명을 적용할 수 있다.The present invention provides a voltage controlled oscillator with improved phase noise. The voltage controlled oscillator (VCO) of the present invention will be described as a ring voltage controlled oscillator (VCO) as an example. Further, the present invention can be applied to voltage controlled oscillators having a ring shape.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전압 제어 발진기의 구조를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a structure of a voltage controlled oscillator according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 전압 제어 발진기(10)는 복수개의 스테이지로 구성된 제 1 지연셀(delay cell)(110), 제 2 지연셀(120), 제 3 지연셀(130), 및 제 4 지연셀(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the voltage controlled
전압 제어 발진기(10)는 일예로, 네 개의 스테이지들로 구성된다. 제 1 스테이지는 제 1 지연셀(110)을 포함한다. 제 2 스테이지는 제 2 지연셀(120)을 포함한다. 제 3 스테이지는 제 3 지연셀(130)을 포함한다. 제 4 스테이지는 제 4 지연셀(140)을 포함한다.The voltage controlled
또한, 제 1 지연셀(110) 내지 제 4 지연셀(140)은 링 형태로 구성될 수 있다. 제 1 지연셀(110) 내지 제 4 지연셀(140) 각각은 증폭기로 칭할 수도 있다.In addition, the
제 1 지연셀(110)은 제 4 지연셀(140)의 차동 출력들(, )을 차동 입력들(, )로 수신한다. 제 1 지연셀(110)은 제 3 지연셀(130)의 차동 출력들(, )을 차동 입력들(, )로 수신한다.The
제 2 지연셀(120)은 제 1 지연셀(110)의 차동 출력들(, )을 차동 입력들(, )로 수신한다. 제 2 지연셀(120)은 제 4 지연셀(140)의 차동 출력들(, )을 차동 입력들(, )로 수신한다.The
제 3 지연셀(130)은 제 2 지연셀(120)의 차동 출력들(, )을 차동 입력들(, )로 수신한다. 제 3 지연셀(130)은 제 1 지연셀(110)의 차동 출력들(, )을 차동 입력들(, )로 수신한다.The
또한, 제 4 지연셀(140)은 제 3 지연셀(130)의 차동 출력들(, )을 차동 입력들(, )로 수신한다. 제 4 지연셀(140)은 제 2 지연셀(120)의 차동 출력들(, )을 차동 입력들(, )로 수신한다.In addition, the
제 1 지연셀(110)부터 제 4 지연셀(140)까지 + 극성의 차동 출력은 - 극성의 차동 입력으로 제공되고, - 극성의 차동 출력은 + 극성의 차동 입력으로 제공된다. 그러나, 제 1 지연셀(110)와 제 2 지연셀(120)로 입력되는 제 3 지연셀(130)와 제 4 지연셀(140)의 차동 출력이 극성이 서로 동일한 차동 입력으로 피드백된다.The positive polarity differential output from the
본 발명의 지연셀들(110, 120, 130, 140)은 이전의 적어도 두 개의 지연셀들의 차동 출력들을 차동 입력들로 수신한다. 또한, 본 발명의 지연셀들(110, 120, 130, 140)은 링 형태로 구성됨에 따라 제 1 지연셀(110)은 제 4 지연셀(140)(제 4 스테이지(마지막 스테이지))의 차동 출력들을 차동 입력들로 제공받고, 제 3 스테이지의 제 3 지연셀(130)의 차동 출력들을 차동 입력들로 제공받는다.Delay
즉, 제 n 스테이지의 제 n 지연셀은 n-1 번째 스테이지의 제 n-1 지연셀 출력들과 n-2 번째 스테이지의 제 n-2 지연셀 출력들을 입력으로 제공받는다. 하지만, 지연셀들은 링형으로 구현됨에 따라 첫 번째 스테이지의 지연셀은 설명된 바와 같이 마지막 스테이지의 지연셀 출력들과 마지막 이전 스테이지의 지연셀 출력들을 입력으로 제공받을 수 있다. 두 번째 스테이지의 지연셀은 첫 번째 스테이지의 지연셀 출력들과 마지막 스테이지의 지연셀 출력들을 입력으로 제공받을 수 있다.That is, the nth delay cell of the nth stage receives as inputs the n-1 delay cell outputs of the n−1 th stage and the n-2 delay cell outputs of the n−2 th stage. However, as the delay cells are implemented in a ring shape, the delay cells of the first stage may be provided as inputs to the delay cell outputs of the last stage and the delay cell outputs of the last previous stage, as described. The delay cell of the second stage may receive inputs of delay cell outputs of the first stage and delay cell outputs of the last stage.
지연셀들(110, 120, 130, 140) 각각은 네 개의 입력 단자와 두 개의 출력 단자를 구비한다. 지연셀들(110, 120, 130, 140) 각각의 두 개의 입력 단자(차동 입력(, )에 대응)는 n-1 번째 스테이지의 지연셀 출력 단자들과 연결되고, 나머지 두 개의 입력 단자(차동 입력(, )에 대응)는 n-2 번째 스테이지의 지연셀 출력 단자들과 연결된다. 여기서, 입력 단자()와 입력 단자()는 위상 잡음 제거를 위해 서로 다른 위상을 갖고, 입력 단자()와 입력단자()는 위상 잡음 제거를 위해 서로 다른 위상을 갖는다.Each of the
이를 위해, n-1 번째 스테이지의 지연셀 출력 단자와 n-2 번째 스테이지의 지연셀 출력 단자를 통해 제공되는 전압들 간에는 일예로, 45도의 위상차를 가질 수 있다. n-2 번째 스테이지의 지연셀 출력 단자가 n-1 번째 스테이지의 지연셀 출력 단자에 비해 45도 빠른 위상을 갖는다. 각 스테이지의 입력 단자로 제공되는 전압들 간의 위상차가 0, 225, 90, 315, 180, 45, 270, 135도로 도면에 각각 나타나있다.To this end, for example, a phase difference of 45 degrees may be provided between voltages provided through the delay cell output terminal of the n-1 th stage and the delay cell output terminal of the n-2 th stage. The delay cell output terminal of the n-second stage has a phase that is 45 degrees faster than the delay cell output terminal of the n-1th stage. The phase differences between the voltages provided to the input terminals of each stage are shown in the figures at 0, 225, 90, 315, 180, 45, 270 and 135 degrees, respectively.
지연셀들(110, 120, 130, 140) 각각은 n-1 번째 스테이지의 지연셀 출력 단자를 통해 입력된 전압들의 차이를 증폭하여 출력하고, n-2 번째 스테이지 지연셀 출력 단자를 통해 입력된 전압들을 통해 주파수 가변 동작 시 전압 레벨 전환에 따라 발생되는 잡음 전류를 제거한다.Each of the
본 발명의 지연셀들(110, 120, 130, 140) 각각은 서로 다른 위상차를 갖는 적어도 두 개의 스테이지의 지연셀 출력 전압을 사용하여 전압 레벨 전환 시에 위상이 앞선 선 입력 전압을 사용하여 잡음 전류를 발생시키는 가변 주파수 트랜지스터 동작을 오프시킨다. 따라서, 본 발명의 전압 제어 발진기(10)는 가변 주파수 트랜지스터에 의해 발생되는 잡음 전류를 제거할 수 있다.Each of the
지연셀들(110, 120, 130, 140)은 일예로, 위상이 45도 앞선 선 입력 전압을 사용한다.Delay
하기에서는 본 발명의 전압 제어 발진기(10)의 지연셀들(110, 120, 130, 140) 중에서 제 1 지연셀(110)을 기준으로 설명하기로 한다. 나머지 지연셀들(120, 130, 140)은 제 1 지연셀(110)과 유사한 구조를 가질 수 있다.Hereinafter, the
도 2는 도 1에 도시된 전압 제어 발진기에 포함된 복수의 스테이지의 지연셀들 중 하나를 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating one of delay cells of a plurality of stages included in the voltage controlled oscillator illustrated in FIG. 1.
도 2를 참조하면, 제 1 지연셀(110)은 제 1 트랜지스터 내지 제 6 트랜지스터(, , , , , ), 제 1 제어 트랜지스터(), 및 제 2 제어 트랜지스터()를 포함한다.Referring to FIG. 2, the
또한, 제 1 지연셀은 차동 증폭부(111), 제 1 캐스코드부(112), 제 2 캐스코드부(113)를 포함한다.In addition, the first delay cell includes a
제 1 차동 증폭부(111)는 입력 단자들과 출력 단자들을 구비하고 있으며, 입력 단자들을 통해 입력된 전압들 간의 전압차를 증폭한다.The first
차동 증폭부(111)는 제 1 트랜지스터 내지 제 4 트랜지스터(, , , )를 포함한다.The
제 1 트랜지스터()와 제 3 트랜지스터()는 전원 단자()와 접지 단자(GND) 사이에 접속되고, 제 1 트랜지스터()와 제 3 트랜지스터() 사이의 노드에 출력 단자()가 위치한다. 제 2 트랜지스터()와 제 4 트랜지스터()는 전원 단자()와 접지 단자(GND) 사이에 접속되고, 제 2 트랜지스터()와 제 4 트랜지스터() 사이의 노드에 출력 단자()가 위치한다.First transistor ( ) And the third transistor ( ) Is the power terminal ( ) Is connected between the ground terminal GND and the first transistor ( ) And the third transistor ( At the node between the output terminals ( ) Is located. Second transistor ( ) And the fourth transistor ( ) Is the power terminal ( ) Is connected between the ground terminal GND and the second transistor ( ) And the fourth transistor ( At the node between the output terminals ( ) Is located.
트랜지스터들(제 1 트랜지스터(), 제 3 트랜지스터())과 트랜지스터들(제 2 트랜지스터(), 제 4 트랜지스터())은 전원 전압()과 접지 단자(GND)를 기준으로 병렬 연결된다.Transistors (first transistor ( ), The third transistor ( ) And transistors (second transistor ( ), The fourth transistor ( )) Is the supply voltage ( ) And ground terminal (GND) are connected in parallel.
제 1 트랜지스터()의 소스는 전원 단자()에 연결된다. 제 1 트랜지스터()의 드레인이 제 3 트랜지스터()를 통해 접지 단자(GND)에 연결된다. 제 1 트랜지스터()의 게이트는 제 2 트랜지스터()의 드레인에 연결된다.First transistor ( ) Source is the power terminal ( ) First transistor ( Drain of the third transistor ( Is connected to the ground terminal (GND). First transistor ( Gate of the second transistor ( Is connected to the drain.
제 2 트랜지스터()의 소스는 전원 단자()에 연결된다. 제 2 트랜지스터()의 드레인이 제 4 트랜지스터()를 통해 접지 단자(GND)에 연결된다. 제 2 트랜지스터()의 게이트는 제 1 트랜지스터()의 드레인에 연결된다.Second transistor ( ) Source is the power terminal ( ) Second transistor ( Drain of the fourth transistor ( Is connected to the ground terminal (GND). Second transistor ( ) Gate of the first transistor ( Is connected to the drain.
제 3 트랜지스터()의 소스는 접지 단자(GND)에 연결된다. 제 3 트랜지스터()의 드레인은 제 1 트랜지스터()의 드레인에 연결된다. 제 3 트랜지스터()의 게이트는 n-1 번째 스테이지의 지연셀(일예로, 제 4 지연셀(140)) 출력 단자에 연결되고, 출력 단자의 차동 출력()을 차동 입력()으로 제공받는다.Third transistor ( ) Is connected to the ground terminal (GND). Third transistor ( ) Is the drain of the first transistor ( Is connected to the drain. Third transistor ( ) Is connected to the output terminal of the delay cell (for example, the fourth delay cell 140) of the n-th stage, and the differential output ( ) To the differential input ( ) Is provided.
제 4 트랜지스터()의 소스는 접지 단자(GND)에 연결된다. 제 4 트랜지스터()의 드레인은 제 2 트랜지스터()의 드레인에 연결된다. 제 4 트랜지스터()의 게이트는 n-1 번째 스테이지의 지연셀(일예로, 제 4 지연셀(140)) 출력 단자에 연결되고, 출력 단자의 차동 출력()을 차동 입력()으로 제공받는다.Fourth transistor ( ) Is connected to the ground terminal (GND). Fourth transistor ( ) Drain of the second transistor ( Is connected to the drain. Fourth transistor ( ) Is connected to the output terminal of the delay cell (for example, the fourth delay cell 140) of the n-th stage, and the differential output ( ) To the differential input ( ) Is provided.
제 1 캐스코드부(112)는 위상 잡음을 유발하는 잡음 전류를 제거한다. 제 1 캐스코드부(112)의 주파수 가변을 위한 제어 전압을 제공받는 제 1 제어 트랜지스터()에 의해 발생되는 잡음 전류를 제거한다. 제 1 캐스코드부(112)는 잡음 전류 제거를 위해 차동 증폭부에 입력되는 차동 입력()에 앞서는 위상을 갖는 차동 입력()(일예로, 선 입력 전압)을 수신할 수 있다.The
제 1 캐스코드부(112)는 제 5 트랜지스터()와 제 1 제어 트랜지스터()를 포함한다.The first
제 5 트랜지스터()와 제 1 제어 트랜지스터()는 전원 단자()와 출력 단자() 사이에 제 1 트랜지스터()와 병렬로 연결된다. 즉, 제 5 트랜지스터()와 제 1 제어 트랜지스터()는 캐스코드(cascode)로 구성된다.Fifth transistor ( ) And the first control transistor ( ) Is the power terminal ( ) And output terminals ( Between the first transistor ( ) In parallel. That is, the fifth transistor ( ) And the first control transistor ( ) Consists of a cascode.
제 5 트랜지스터()의 소스는 제 1 트랜지스터()의 소스와 전원 단자() 간의 접점에 연결된다. 제 5 트랜지스터()의 드레인은 제 1 제어 트랜지스터()를 통해 제 1 트랜지스터()의 드레인과 출력 단자() 간의 접점에 연결된다. 제 5 트랜지스터()의 게이트는 n-2 번째 스테이지의 지연셀(일예로, 제 3 지연셀(130))의 출력 전압()을 입력 전압()으로 제공받는다.Fifth transistor ( Source of the first transistor ( Source and power terminals () ) Is connected to the contact point. Fifth transistor ( ) Drain of the first control transistor ( Through the first transistor ( ) Drain and output terminals ( ) Is connected to the contact point. Fifth transistor ( ) Is the output voltage of the delay cell (for example, the third delay cell 130) of the n-2 th stage ) The input voltage ( ) Is provided.
제 1 제어 트랜지스터()의 소스는 제 5 트랜지스터()의 드레인에 연결된다. 제 1 제어 트랜지스터()의 드레인은 제 1 트랜지스터()의 드레인과 출력 단자() 간의 접점에 연결된다. 제 1 제어 트랜지스터()의 게이트는 제어 전압()을 입력받는다.First control transistor ( ) Source of the fifth transistor ( Is connected to the drain. First control transistor ( ) Is the drain of the first transistor ( ) Drain and output terminals ( ) Is connected to the contact point. First control transistor ( ) Is the control voltage ( ) Is inputted.
또한, 제 2 캐스코드부(113)는 위상 잡음을 유발하는 잡음 전류를 제거한다. 제 2 캐스코드부(113)의 주파수 가변을 위한 제어 전압을 제공받는 제 2 제어 트랜지스터()에 의해 발생되는 잡음 전류를 제거한다. 제 2 캐스코드부(113)는 잡음 전류 제거를 위해 차동 증폭부에 입력되는 차동 입력()에 앞서는 위상을 갖는 차동 입력()(일예로, 선 입력 전압)를 수신할 수 있다. 제 2 캐스코드부(113)는 전원 단자()와 접지 단자(GND)를 기준으로 제 1 캐스코드부의 반대편에 위치할 수 있다.In addition, the
제 2 캐스코드부(113)는 제 6 트랜지스터()와 제 2 제어 트랜지스터()를 포함한다. The second
제 6 트랜지스터()와 제 2 제어 트랜지스터()는 전원 단자()와 출력 단자() 사이에 제 2 트랜지스터()와 병렬로 연결된다. 즉, 제 6 트랜지스터()와 제 2 제어 트랜지스터()는 캐스코드(cascode)로 구성된다.Sixth transistor ( ) And the second control transistor ( ) Is the power terminal ( ) And output terminals ( Between the second transistor ( ) In parallel. That is, the sixth transistor ( ) And the second control transistor ( ) Consists of a cascode.
제 6 트랜지스터()의 소스는 제 2 트랜지스터()의 소스와 전원 단자() 간의 접점에 연결된다. 제 6 트랜지스터()의 드레인은 제 2 제어 트랜지스터()를 통해 제 2 트랜지스터()의 드레인과 출력 단자() 간의 접점에 연결된다. 제 6 트랜지스터()의 게이트는 n-2 번째 스테이지의 지연셀(일예로, 제 3 지연셀(130))의 출력 전압()을 입력 전압()으로 제공받는다.Sixth transistor ( Source of the second transistor ( Source and power terminals () ) Is connected to the contact point. Sixth transistor ( ) Drain of the second control transistor ( Through the second transistor ( ) Drain and output terminals ( ) Is connected to the contact point. Sixth transistor ( ) Is the output voltage of the delay cell (for example, the third delay cell 130) of the n-2 th stage ) The input voltage ( ) Is provided.
제 2 제어 트랜지스터()의 소스는 제 6 트랜지스터()의 드레인에 연결된다. 제 2 제어 트랜지스터()의 드레인은 제 2 트랜지스터()의 드레인과 출력 단자() 간의 접점에 연결된다. 제 2 제어 트랜지스터()의 게이트는 제어 전압()을 입력받는다.Second control transistor ( ) Source of the sixth transistor ( Is connected to the drain. Second control transistor ( ) Drain of the second transistor ( ) Drain and output terminals ( ) Is connected to the contact point. Second control transistor ( ) Is the control voltage ( ) Is inputted.
예를 들어, 제 1 트랜지스터(), 제 2 트랜지스터(), 제 5 트랜지스터(), 제 6 트랜지스터(), 제 1 제어 트랜지스터(), 및 제 2 제어 트랜지스터() 각각은 피모스(PMOS) 트랜지스터일 수 있다. 또한, 제 3 트랜지스터()와 제 4 PMOS 트랜지스터()는 엔모스(NMOS) 트랜지스터일 수 있다.For example, the first transistor ( ), The second transistor ( ), The fifth transistor ( ), The sixth transistor ( ), The first control transistor ( ) And a second control transistor ( Each may be a PMOS transistor. In addition, the third transistor ( ) And the fourth PMOS transistor ( ) May be an NMOS transistor.
한편, 제 1 트랜지스터()와 제 2 트랜지스터()는 래치 구조를 가질 수 있다. 제 3 트랜지스터()와 제 4 트랜지스터() 각각은 입력 트랜지스터이다. 제 1 제어 트랜지스터()와 제 2 제어 트랜지스터()는 주파수 가변을 위한 주파수 가변 트랜지스터들이다.Meanwhile, the first transistor ( ) And the second transistor ( ) May have a latch structure. Third transistor ( ) And the fourth transistor ( Are each input transistors. First control transistor ( ) And the second control transistor ( ) Are frequency variable transistors for variable frequency.
제 5 트랜지스터()와 제 6 트랜지스터()는 게이트를 통해 위상이 앞선 전압을 선 입력받는다. 따라서, 제 5 트랜지스터()와 제 6 트랜지스터()는 선 입력 트랜지스터들이다.Fifth transistor ( ) And the sixth transistor ( ) Is pre-populated with a voltage through the gate. Thus, the fifth transistor ( ) And the sixth transistor ( Are the line input transistors.
그러면 다음으로, 제 1 지연셀(110)에서 위상 잡음을 제거하는 동작을 설명하기로 한다.Next, an operation of removing phase noise in the
제 1 지연셀(110)에서 제 1 제어 트랜지스터()에 흐르는 전류()과 제 2 제어 트랜지스터()에 흐르는 전류()는 위상 잡음을 발생시키는 원인이 된다. 전류(, )는 입력 전압들(, )의 전압 레벨이 하이(High)에서 로우(Low)로 전환되거나, 로우(Low)에서 하이(High)로 전환되는 전압 레벨 전환 구간에서 존재한다.In the
그러므로, 위상 잡음을 개선하기 위해 지연셀(110)은 전압 레벨 전환 구간에서 제 1 전류()와 제 2 전류()가 발생되지 않도록 제어해야 한다. 이를 위해, 제 5 트랜지스터()와 제 6 트랜지스터()는 제 3 트랜지스터()와 제 4 트랜지스터()의 입력 전압(, )들 보다 위상이 앞선 선 입력 전압(, )을 인가받는다.Therefore, to improve phase noise The
예를 들어, 제 5 트랜지스터()와 제 6 트랜지스터()는 제 3 트랜지스터()와 제 4 트랜지스터()의 입력 전압들(, ) 보다 위상이 45도 빠른(앞선) 전압을 입력받는다. 제 1 스테이지의 제 1 지연셀(110)에서 제 5 트랜지스터()와 제 3 트랜지스터()의 입력 전압들( (-45도(315도)), (0도)) 간의 위상을 비교(도 1 참조)하면, 입력 전압()의 위상이 입력 전압()의 위상보다 45도 더 빠른 것을 확인할 수 있다. 제 6 트랜지스터()와 제 4 트랜지스터()에서도 입력 전압()의 위상(135도)이 입력 전압()의 위상(180)보다 45도만큼 더 빠른 것을 확인(도 1 참조)할 수 있다.For example, the fifth transistor ( ) And the sixth transistor ( ) Is the third transistor ( ) And the fourth transistor ( Input voltages of , The input voltage is 45 degrees out of phase. The fifth transistor (in the
선 입력 전압(, )에 의해 전압 레벨 전환 구간에서 제 5 트랜지스터()와 제 6 트랜지스터()는 오프 동작한다. 제 5 트랜지스터()의 오프 동작에 의해 제 1 제어 트랜지스터()는 오프 동작하고, 제 6 트랜지스터()의 오프 동작에 의해 제 2 제어 트랜지스터()는 오프 동작한다.Line input voltage ( , In the voltage level switching period by the fifth transistor ( ) And the sixth transistor ( ) Is off. Fifth transistor ( By the off operation of the first control transistor ( ) Is off and the sixth transistor ( By the off operation of the second control transistor ( ) Is off.
본 발명은 전압 레벨 전환 구간에서 제 5 트랜지스터()와 제 6 트랜지스터()로의 선 입력 전압의 제공에 의해 제 1 제어 트랜지스터()와 제 2 제어 트랜지스터()를 오프시켜, 전류(, )가 흐르지 않도록 제어할 수 있다.According to the present invention, the fifth transistor ( ) And the sixth transistor ( By providing the line input voltage to the first control transistor ( ) And the second control transistor ( ) Off, the current ( , ) Can be controlled so as not to flow.
특히, 입력 전압들(, )의 전압 레벨이 하이(High)에서 로우(Low)로 전환되거나, 로우(Low)에서 하이(High)로 전환되는 전압 레벨 전환 구간에서 주파수 가변 트랜지스터들(, 전압이 흐르지 않도록 제어할 수 있다.In particular, the input voltages ( , In the voltage level switching period in which the voltage level of the high / low transitions from high to low or from low to high, , The voltage can be controlled so as not to flow.
그러므로, 본 발명의 제 1 지연셀(110)은 전압들(, )과 위상차를 갖는 전압들(, )를 선 입력 트랜지스터(, )로 제공함으로서 주파수 가변 트랜지스터들에 의해 발생되는 위상 잡음을 제거할 수 있다.Therefore, the
또한, 제 1 지연셀(110)은 제 3 트랜지스터()와 제 4 트랜지스터()의 입력 전압(, )들 보다 위상이 45도 빠른(앞선) 전압을 제 5 트랜지스터()와 제 6 트랜지스터()로 인가함으로서 고속 동작을 가능하게 할 수 있다.In addition, the
제 1 스테이지뿐(제 1 지연셀(110)을 포함)만 아니라 나머지 스테이지들(나머지 지연셀들(120, 130, 140)을 포함)에서도 위상이 앞선 전압을 선 입력 하는 구조를 가질 수 있다.Not only the first stage (including the first delay cell 110) but also the remaining stages (including the remaining
도 3은 도 2에 도시된 지연셀과의 성능 비교를 위한 다른 지연셀 구조를 도시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating another delay cell structure for performance comparison with the delay cell shown in FIG. 2.
도 3을 참조하면, 지연셀(200)은 제 7 트랜지스터 내지 제 10 트랜지스터(, , , ), 제 3 제어 트랜지스터(), 및 제 4 제어 트랜지스터()를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
제 7 트랜지스터() 내지 제 8 트랜지스터()는 래치 구조를 갖는다. 제 9 트랜지스터()와 제 10 트랜지스터()는 입력 트랜지스터이다. 제 3 제어 트랜지스터()와 제 4 제어 트랜지스터()는 주파수 가변 트랜지스터이다.7th transistor ( ) To eighth transistors ( ) Has a latch structure. Ninth transistor ( ) And the tenth transistor ( Is an input transistor. Third control transistor ( ) And the fourth control transistor ( ) Is a frequency variable transistor.
제 7 트랜지스터()와 제 9 트랜지스터()는 전원 단자()와 접지 단자(GND) 사이에 접속되고, 제 7 트랜지스터()와 제 9 트랜지스터() 사이의 노드에 출력 단자()가 위치한다. 제 8 트랜지스터()와 제 10 트랜지스터() 전원 단자()와 접지 단자(GND) 사이에 접속되고, 제 8 트랜지스터()와 제 10 트랜지스터() 사이의 노드에 출력 단자()가 위치한다.7th transistor ( ) And the ninth transistor ( ) Is the power terminal ( ) Is connected between the ground terminal GND and the seventh transistor ( ) And the ninth transistor ( At the node between the output terminals ( ) Is located. Eighth transistor ( ) And the tenth transistor ( Power terminal ) Is connected between the ground terminal GND and the eighth transistor ( ) And the tenth transistor ( At the node between the output terminals ( ) Is located.
트랜지스터들(제 7 트랜지스터(), 제 9 트랜지스터())과 트랜지스터들(제 8 트랜지스터(), 제 10 트랜지스터())은 전원 단자()와 접지 단자(GND)를 기준으로 병렬 연결된다.Transistors (seventh transistor) ), The ninth transistor ( ) And transistors (the eighth transistor ( ), The tenth transistor ( )) Is the power terminal ( ) And ground terminal (GND) are connected in parallel.
제 3 제어 트랜지스터()는 전원 단자()와 출력 단자() 사이에 제 7 트랜지스터()와 병렬로 연결된다. 제 4 제어 트랜지스터()는 전원 단자()와 출력 단자() 사이에 제 8 트랜지스터()와 병렬로 연결된다.Third control transistor ( ) Is the power terminal ( ) And output terminals ( Between the seventh transistors ( ) In parallel. Fourth control transistor ( ) Is the power terminal ( ) And output terminals ( Between the eighth transistor ( ) In parallel.
제 7 트랜지스터 내지 제 10 트랜지스터(, , , ), 제 3 제어 트랜지스터(), 및 제 4 제어 트랜지스터()의 상세 구성은 도 2의 지연셀 구조를 참조하기로 한다.Seventh to tenth transistors ( , , , ), The third control transistor ( ), And a fourth control transistor ( ) Will be referred to the delay cell structure of FIG. 2.
예를 들어, 제 1 트랜지스터(), 제 2 트랜지스터(), 제 5 트랜지스터(), 제 6 트랜지스터(), 제 1 제어 트랜지스터(), 및 제 2 제어 트랜지스터() 각각은 피모스(PMOS) 트랜지스터일 수 있다. 또한, 제 3 트랜지스터()와 제 4 PMOS 트랜지스터()는 엔모스(NMOS) 트랜지스터일 수 있다.For example, the first transistor ( ), The second transistor ( ), The fifth transistor ( ), The sixth transistor ( ), The first control transistor ( ) And a second control transistor ( Each may be a PMOS transistor. In addition, the third transistor ( ) And the fourth PMOS transistor ( ) May be an NMOS transistor.
한편, 지연셀(200)은 n 번째 스테이지에 포함될 수 있고, 이전 스테이지 지연셀 출력 단자들의 출력 전압들을 제공받는 링 전압 제어 발진기의 스테이지들 중 하나에 포함될 수 있다. 즉, 지연셀(200)은 n-1 번째 스테이지 지연셀 출력 단자들의 출력 전압을 사용한다. 지연셀(200)은 n-2 번째 스테이지의 지연셀 출력 단자들의 출력 전압을 사용하지 않는다. 따라서, 지연셀(200)은 주파수 가변 트랜지스터들(, )에서 발생되는 전류들의 흐름을 제어할 수 없다.On the other hand, the
전압 레벨 변환 구간에서 지연셀(200)은 주파수 가변 트랜지스터들(, )에 발생되는 전류들(, )로 인해 위상 잡음이 발생될 수 있다.In the voltage level transition period, the
도 4는 도 2와 도 3에서 도시된 지연셀들 간의 성능 비교를 통한 잡음 제거를 도시한 그래프이다.FIG. 4 is a graph illustrating noise cancellation through performance comparison between delay cells illustrated in FIGS. 2 and 3.
도 4를 참조하면, (a), (b)에서 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 전압의 크기를 나타낸다. (c)에서 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 잡음 전류의 크기를 나타낸다.Referring to FIG. 4, in (a) and (b), the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the magnitude of voltage. In (c), the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the magnitude of the noise current.
(a)에서, 제 1 지연셀(110)의 입력 전압()와 지연셀(200)의 입력 전압()이 나타나있다. (b)에서, 입력 전압()과 입력 전압()에 대응되는 출력 전압()이 나타나 있다. 또한, 제 1 지연셀(110)의 선 입력 트랜지스터인 제 5 트랜지스터()로 제공되는 선 입력 전압()가 나타나있다.In (a), the input voltage of the first delay cell 110 ( ) And the input voltage of the delay cell 200 ( ) Is shown. (b), the input voltage ( ) And input voltage ( Corresponding to the output voltage ( ) Is shown. In addition, the fifth transistor that is a line input transistor of the first delay cell 110 ( Line input voltage in ) Is shown.
(c)에서, (a), (b)에 도시된 입력 전압(, ), 출력 전압()에 따른 주파수 가변 트랜지스터에 흐르는 전류()의 변화가 나타나있다.In (c), the input voltage shown in (a), (b) ( , ), Output voltage ( Current flowing through the frequency variable transistor ) Is shown.
지연셀(200)은 선 입력 전압( 또는 )을 사용하지 않는다.Delay
지연셀(200)은 출력 전압()이 전원 전압()의 크기를 갖는 경우, 주파수 가변 트랜지스터()에 전류가 흐르지 않는다. 하지만, 출력 전압()이 전원 전압()보다 작은 값을 갖는 경우, 주파수 가변 트랜지스터()에 전류가 흐르게 되어 잡음 전류()가 발생된다.Delay
이에 반해, 제 1 지연셀(110)은 선 입력 전압( 또는)을 사용한다. 일예로, 제 1 지연셀(110)의 선 입력 전압()에 대응되는 구성을 중심으로 설명하기로 한다. (b)를 살펴보면, 제 1 지연셀(110)의 출력 전압()은 선 입력 전압()보다 270도만큼 위상이 빠르다.On the other hand, the
여기서, 입력 전압(), 출력 전압(), 및 선 입력 전압()는 모두 0V와 전원 전압() 사이에서 스윙한다. (b)에서 ''는 선 입력 트랜지스터()가 동작할 수 있는 한계 전압을 나타낸다. ''보다 높은 전압이 선 입력 트랜지스터()의 게이트로 제공된다. 이때, 선 입력 트랜지스터()의 게이트-소스 간 전압(VGS)은 ''보다 작아지므로 선 입력 트랜지스터()는 오프 동작한다.Where the input voltage ( ), Output voltage ( ), And the line input voltage ( ) Are both 0V and the supply voltage ( Swing between). in (b) Is a line input transistor ( ) Represents the limit voltage at which it can operate. ' Voltage higher than the line input transistor ( Is provided as a gate. At this time, the line input transistor ( ), The gate-to-source voltage (VGS) is Less than ', so the line input transistor ( ) Is off.
선 입력 트랜지스터()의 게이트에 ''보다 높은 전압이 인가되면, 선 입력 트랜지스터()에 의해 주파수 가변 트랜지스터들()이 동작하지 않는다. 주파수 가변 트랜지스터들()가 동작하지 않으면, 주파수 가변 트랜지스터()에 전류()가 흐르지 않는다.Line input transistor ( ) At the gate of ' When a higher voltage is applied, the line input transistor ( Frequency variable transistors Does not work. Frequency-variable transistors ( ) Does not work, the frequency variable transistor ( Current () ) Does not flow.
그러므로, 하이(High)에서 로우(Low)로 출력 전압()의 전압 레벨이 변화되는 동안 주파수 가변 트랜지스터()에 흐르는 전류()는 제거된다. 한 주기 동안 두 개의 전압 레벨 변환 구간(하이(High)에서 로우(Low)로, 로우(Low)에서 하이(High)로)이 존재한다고 가정하면, 도 3의 지연셀 구조에 비해 잡음 전류가 감소하는 것을 (c)에서 확인할 수 있다.Therefore, the output voltage (from high to low) While the voltage level of the Current in ) Is removed. Assuming that there are two voltage level transition periods (High to Low and Low to High) during one period, the noise current is reduced compared to the delay cell structure of FIG. It can be confirmed in (c).
(c)에서, 점선은 도 3의 지연셀(200)을 사용한 경우의 잡음 전류이고, 실선은 도 2의 제 1 지연셀(110)을 사용한 경우의 잡음 전류를 나타낸다. 따라서, 제 1 지연셀(110)은 지연셀(200) 대비 잡음 전류가 감소(Reduced noise current)하는 것을 확인할 수 있다.In FIG. 3C, the dotted line indicates the noise current when the
도 4에서 주파수 가변 트랜지스터()에 흐르는 전류()를 일예로 설명하였다. 하지만, 선 입력 트랜지스터()로 입력되는 선 입력 전압()에 의해 주파수 가변 트랜지스터()에 의해 발생되는 잡음 전류를 도 4와 유사하게 감소시킬 수 있다.In Figure 4 the frequency variable transistor ( Current in ) As an example. However, the line input transistor ( Line input voltage () Frequency variable transistor Can be reduced similarly to FIG. 4.
또한, 도 1의 나머지 지연셀들(120, 130, 140)에서도 도 4에서와 같이 잡음 전류를 제거할 수 있으므로, 전압 제어 발진기(10)의 위상 잡음 성능을 개선시킬 수 있다.In addition, since the noise current may be removed in the remaining
도 5는 도 2와 도 3에서 도시된 지연셀들 간의 성능 비교 그래프이다.FIG. 5 is a performance comparison graph between delay cells illustrated in FIGS. 2 and 3.
도 5를 참조하면, 도 2의 제 1 지연셀(110)과 도 3의 지연셀(200) 간에 선 입력 트랜지스터들(, )를 제외한 나머지 소자들은 유사한 성능을 갖는다. 또한, 지연셀(110)과 지연셀(200)에 동일한 동작 조건(일예로, 공급 전압, 주파수 가변 범위, 전력 소모)을 갖는 경우, 위상 잡음을 도시하였다. 일예로, 발진 주파수는 400MHz라 한다.Referring to FIG. 5, line input transistors between the
그래프의 가로축은 오프셋 주파수(Hz)를 나타내고, 세로축은 위상 잡음(dBc/Hz)을 나타낸다.The horizontal axis of the graph represents the offset frequency (Hz) and the vertical axis represents the phase noise (dBc / Hz).
실선은 도 2의 제 1 지연셀(110)의 위상 잡음을 나타내고, 점선은 도 3의 지연셀(200)의 위상 잡음을 나타낸다.The solid line represents the phase noise of the
1MHz 오프셋 주파수에서 도 3의 지연셀(200)의 위상 잡음은 -100.9dBc/Hz이다. 1MHz 오프셋 주파수에서 도 2의 제 1 지연셀(110)의 위상 잡음은 -107.4dBc/Hz이다. 따라서, 도 2의 제 1 지연셀(110)은 도 3의 지연셀(200) 대비 6.5dBc의 성능 개선을 확인할 수 있다.The phase noise of the
본 발명에서 제안된 제 1 지연셀(110)은 상술한 바와 같이 전압 레벨 변환 구간에서 잡음 전류를 제거함으로서 위상 잡음 특성을 개선할 수 있다.As described above, the
도 6은 도 2에 도시된 지연셀과의 성능 비교를 위한 또 다른 지연셀 구조를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating another delay cell structure for performance comparison with the delay cell shown in FIG. 2.
도 6을 참조하면, 지연셀(300)은 제 11 트랜지스터 내지 제 16 트랜지스터(, , , , , ), 제 5 제어 트랜지스터(), 및 제 6 제어 트랜지스터()을 포함한다.Referring to FIG. 6, the
제 11 트랜지스터()와 제 13 트랜지스터()는 전원 단자()와 접지 단자(GND) 사이에 접속되고, 제 11 트랜지스터()와 제 13 트랜지스터() 사이의 노드에 출력 단자()가 위치한다. 제 12 트랜지스터()와 제 14 트랜지스터()는 전원 단자()와 접지 단자(GND) 사이에 접속되고, 제 12 트랜지스터()와 제 14 트랜지스터() 사이의 노드에 출력 단자()가 위치한다.Eleventh transistor ( ) And the thirteenth transistor ( ) Is the power terminal ( ) Is connected between the ground terminal GND and the eleventh transistor ( ) And the thirteenth transistor ( At the node between the output terminals ( ) Is located. 12th transistor ( ) And the fourteenth transistor ( ) Is the power terminal ( ) Is connected between the ground terminal GND and the twelfth transistor ( ) And the fourteenth transistor ( At the node between the output terminals ( ) Is located.
트랜지스터들(제 11 트랜지스터(), 제 13 트랜지스터())과 트랜지스터들(제 12 트랜지스터(), 제 14 트랜지스터())은 전원 전압()과 접지 단자(GND)를 기준으로 병렬 연결된다.Transistors (the eleventh transistor) ), The thirteenth transistor ( ) And transistors (the twelfth transistor ( ), The fourteenth transistor ( )) Is the supply voltage ( ) And ground terminal (GND) are connected in parallel.
제 11 트랜지스터()의 소스는 전원 단자()에 연결된다. 제 11 트랜지스터()의 드레인이 제 13 트랜지스터()를 통해 접지 단자(GND)에 연결된다. 제 11 트랜지스터()의 게이트는 제 6 제어 트랜지스터()의 드레인에 연결된다.Eleventh transistor ( ) Source is the power terminal ( ) Eleventh transistor ( Drain of the thirteenth transistor ( Is connected to the ground terminal (GND). Eleventh transistor ( ) Gate of the sixth control transistor ( Is connected to the drain.
제 12 트랜지스터()의 소스는 전원 단자()에 연결된다. 제 12 트랜지스터()의 드레인이 제 14 트랜지스터()를 통해 접지 단자(GND)에 연결된다. 제 12 트랜지스터()의 게이트는 제 5 제어 트랜지스터()의 드레인에 연결된다.12th transistor ( ) Source is the power terminal ( ) 12th transistor ( Drain of the fourteenth transistor ( Is connected to the ground terminal (GND). 12th transistor ( ) Gate of the fifth control transistor ( Is connected to the drain.
제 13 트랜지스터()의 소스는 접지 단자(GND)에 연결된다. 제 13 트랜지스터()의 드레인은 제 11 트랜지스터()의 드레인에 연결된다. 제 13 트랜지스터()의 게이트는 n-1 번째 스테이지의 지연셀 출력 단자에 연결되고, 출력 단자의 차동 출력()을 차동 입력()으로 제공받는다.Thirteenth transistor ( ) Is connected to the ground terminal (GND). Thirteenth transistor ( ) Drain is the eleventh transistor ( Is connected to the drain. Thirteenth transistor ( ) Is connected to the delay cell output terminal of the n-1th stage, and the differential output ( ) To the differential input ( ) Is provided.
제 14 트랜지스터()의 소스는 접지 단자(GND)에 연결된다. 제 14 트랜지스터()의 드레인은 제 12 트랜지스터()의 드레인에 연결된다. 제 14 트랜지스터()의 게이트는 n-1 번째 스테이지의 지연셀 출력 단자에 연결되고, 출력 단자의 차동 출력()을 차동 입력()으로 제공받는다.Fourteenth transistor ) Is connected to the ground terminal (GND). Fourteenth transistor ) Is the drain of the twelfth transistor ( Is connected to the drain. Fourteenth transistor ) Is connected to the delay cell output terminal of the n-1th stage, and the differential output ( ) To the differential input ( ) Is provided.
제 5 제어 트랜지스터()의 소스는 출력 단자()에 연결된다. 제 5 제어 트랜지스터()의 드레인은 제 12 트랜지스터()의 게이트에 연결된다. 제 5 제어 트랜지스터()의 게이트는 제어 전압()을 입력받는다.Fifth control transistor ( ) Is the output terminal ( ) Fifth control transistor ( ) Is the drain of the twelfth transistor ( Is connected to the gate. Fifth control transistor ( ) Is the control voltage ( ) Is inputted.
제 6 제어 트랜지스터()의 소스는 출력 단자()에 연결된다. 제 6 제어 트랜지스터()의 드레인은 제 11 트랜지스터()의 게이트에 연결된다. 제 6 제어 트랜지스터()의 게이트는 제어 전압()을 입력받는다.Sixth control transistor ( ) Is the output terminal ( ) Sixth control transistor ( ) Drain is the eleventh transistor ( Is connected to the gate. Sixth control transistor ( ) Is the control voltage ( ) Is inputted.
제 15 트랜지스터()는 전원 단자()와 출력 단자() 사이에 제 11 트랜지스터()와 병렬로 연결된다. 제 15 트랜지스터()의 소스는 제 11 트랜지스터()의 소스와 전원 단자() 간의 접점에 연결된다. 제 15 트랜지스터()의 드레인은 제 11 트랜지스터()의 드레인과 출력 단자() 간의 접점에 연결된다. 제 15 트랜지스터()의 게이트는 n-2 번째 스테이지의 지연셀의 출력 전압()을 입력 전압()으로 제공받는다.15th transistor ) Is the power terminal ( ) And output terminals ( Between the eleventh transistor ( ) In parallel. 15th transistor ) Source of the eleventh transistor ( Source and power terminals () ) Is connected to the contact point. 15th transistor ) Drain is the eleventh transistor ( ) Drain and output terminals ( ) Is connected to the contact point. 15th transistor ) Is the output voltage of the delay cell of the n-th stage ) The input voltage ( ) Is provided.
제 16 트랜지스터()는 전원 단자()와 출력 단자() 사이에 제 12 트랜지스터()와 병렬로 연결된다. 제 16 트랜지스터()의 소스는 제 12 트랜지스터()의 소스와 전원 단자() 간의 접점에 연결된다. 제 16 트랜지스터()의 드레인은 제 12 트랜지스터()의 드레인과 출력 단자() 간의 접점에 연결된다. 제 16 트랜지스터()의 게이트는 n-2 번째 스테이지의 지연셀의 출력 전압()을 입력 전압()으로 제공받는다.16th transistor ) Is the power terminal ( ) And output terminals ( Between the 12th transistor ( ) In parallel. 16th transistor Source of the twelfth transistor ( Source and power terminals () ) Is connected to the contact point. 16th transistor ) Is the drain of the twelfth transistor ( ) Drain and output terminals ( ) Is connected to the contact point. 16th transistor ) Is the output voltage of the delay cell of the n-th stage ) The input voltage ( ) Is provided.
제 11 트랜지스터(), 제 12 트랜지스터(), 제 15 트랜지스터(), 및 제 16 트랜지스터()는 PMOS 트랜지스터일 수 있다. 제 13 트랜지스터(), 제 14 트랜지스터(), 제 5 제어 트랜지스터(), 및 제 6 제어 트랜지스터()는 NMOS 트랜지스터일 수 있다.Eleventh transistor ( ), The twelfth transistor ( ), The fifteenth transistor ( ), And the sixteenth transistor ( ) May be a PMOS transistor. Thirteenth transistor ( ), The fourteenth transistor ( ), The fifth control transistor ( ), And the sixth control transistor ( ) May be an NMOS transistor.
여기서, 제 11 트랜지스터()와 제 12 트랜지스터()는 래치 구조를 갖는다. 이때, 제 5 제어 트랜지스터()와 제 6 제어 트랜지스터()는 지연 셀의 래치 강도를 조절한다.Here, the eleventh transistor ( ) And the 12th transistor ( ) Has a latch structure. At this time, the fifth control transistor ( ) And the sixth control transistor ( ) Adjusts the latch strength of the delay cell.
출력 전압(, )는 0V와 전원 전압() 사이를 스윙(swing)한다. 제 5 제어 트랜지스터()는 제 11 트랜지스터()의 게이트로 출력 전압()을 제공하는 스위치 역할을 한다. 제 6 제어 트랜지스터()는 제 12 트랜지스터()의 게이트로 출력 전압( 또는 )을 제공하는 스위치 역할을 한다.Output voltage ( , ) Is 0V and the supply voltage ( Swing between). Fifth control transistor ( ) Is the eleventh transistor ( To the gate of the output voltage ( It acts as a switch that provides Sixth control transistor ( ) Is the twelfth transistor ( To the gate of the output voltage ( or It acts as a switch that provides
일예로, 출력 전압( 또는 )이 0V일 때, 제어 전압()이 임계 전압 이상( > )이면 제 5 제어 트랜지스터() 또는 제 6 제어 트랜지스터()은 온 동작한다. 제 5 제어 트랜지스터() 또는 제 6 제어 트랜지스터()의 동작에 의해 0V의 제어 전압을 제 11 트랜지스터() 또는 제 12 트랜지스터() 각각의 게이트로 제공한다.For example, the output voltage ( or ) Is 0V, the control voltage ( ) Is above the threshold voltage ( > ), The fifth control transistor ( ) Or the sixth control transistor ( ) Is on. Fifth control transistor ( ) Or the sixth control transistor ( The control voltage of 0 V is changed by the operation of the eleventh transistor ( ) Or the twelfth transistor ( ) To each gate.
하지만, 출력 전압( 또는 )이 일 때, 제어 전압()이 임계 전압 이상( > )이면 제 5 제어 트랜지스터() 또는 제 6 제어 트랜지스터()는 온 동작한다. 제 5 제어 트랜지스터() 또는 제 6 제어 트랜지스터()의 동작에 의해 제 11 트랜지스터()와 제 12 트랜지스터() 각각의 게이트로 전원 전압()을 제공할 수 없다. 이때, 제 5 제어 트랜지스터()와 제 6 제어 트랜지스터()는 제 11 트랜지스터()와 제 12 트랜지스터() 각각의 게이트로 음의 임계 전압 값(-threshod voltage(-))까지 제공할 수 있다.However, the output voltage ( or )this , The control voltage ( ) Is above the threshold voltage ( > ), The fifth control transistor ( ) Or the sixth control transistor ( ) Is on. Fifth control transistor ( ) Or the sixth control transistor ( Operation of the eleventh transistor ( ) And the 12th transistor ( Each gate has a supply voltage ( ) Cannot be provided. At this time, the fifth control transistor ( ) And the sixth control transistor ( ) Is the eleventh transistor ( ) And the 12th transistor ( Each gate has a negative threshold voltage (-threshod voltage) - Up to)).
따라서, 공급 전압이 감소하면 제어 전압도 동시에 감소하게 된다. 또한, 출력 전압이 이고, 제어 전압이 낮으면(일예로, 에 가까운 값을 가지면), 제 11트랜지스터()와 제 12 트랜지스터()의 게이트에 0V의 전압이 인가된다. 따라서, 지연셀(300)의 동작 성능이 저하되고, 지연셀(300)을 사용하여 구성된 전압 제어 발진기는 성능이 감소한다. 그러므로 보다는 큰 제어 전압이 요구되기 때문에 지연셀(300)은 낮은 공급 전압에서 주파수 가변을 위한 제어 전압의 동작 범위가 감소한다.Therefore, when the supply voltage decreases, the control voltage also decreases at the same time. In addition, the output voltage If the control voltage is low (e.g., If it has a value close to), the 11th transistor ( ) And the 12th transistor ( A voltage of 0 V is applied to the gate. Therefore, the operation performance of the
따라서, 지연셀(300)은 낮은 공급 전압에서 가용할 수 있는 제어 전압 범위가 감소하므로 주파수 가변에 따른 성능 저하가 발생될 수 있다.Therefore, since the control voltage range available at the low supply voltage is reduced, the
도 7은 도 2, 도 3, 및 도 6의 지연셀들 간의 성능을 비교한 그래프이다.FIG. 7 is a graph comparing performance between delay cells of FIGS. 2, 3, and 6.
도 7을 참조하면, 가로축은 제어 전압(mV)을 나타내고, 세로축은 주파수(MHz)를 나타낸다.Referring to FIG. 7, the horizontal axis represents the control voltage (mV) and the vertical axis represents the frequency (MHz).
도 2, 도 3, 도 6의 지연셀들(110, 200, 300) 각각은 동일한 소자, 동일한 동작 조건(일예로, 동일 공급 전압, 동일 전력 소모)을 가질 수 있다. 이때, 주파수 가변 성능은 도 7에 나타내었다.Each of the
도 3의 지연셀(200)은 일예로, 0.2V-0.8V의 제어 전압 범위에서 주파수는 401.5MHz-812.1MHz로 변화한다. 지연셀(200)의 주파수 가변 범위는 410.6MHz이다.As an example, the
도 6의 지연셀(300)은 일예로, 0.4V-0.7V의 제어 전압 범위에서 주파수는 401.8MHz-731.5MHz로 변화한다. 이때, 제어 전압의 범위도 나머지 지연셀들(110, 200)에 비해 상대적으로 작은 범위를 갖는다. 지연셀(300)의 주파수 가변 범위는 329.7MHz이다.For example, the
도 2의 제 1 지연셀(110)은 0.2V-0.8V의 제어 전압 범위에서 주파수는 401.7MHz-883.6MHz로 변화한다. 제 1 지연셀(110)의 주파수의 가변 범위는 480.9MHz이다.In the
결국, 제 1 지연셀(110)는 지연셀(200) 대비 70.3MHz만큼 넓은 주파수 가변 범위를 갖는다. 또한, 제 1 지연셀(110)은 지연셀(300) 대비 상대적으로 151.2MHz만큼 넓은 주파수 가변 범위를 갖는다. 따라서, 제 1 지연셀(110)은 주파수 가변 성능이 다른 지연셀들(200, 300)에 비해 상대적으로 우수하다.As a result, the
결국, 본 발명의 전압 제어 발진기(10)는 제안된 지연셀(일예로, 110)로 구성됨에 따라 지연셀들 각각 내의 잡음 전류를 제거함으로서 위상 잡음을 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제안된 전압 제어 발진기는 주파수 가변 성능을 개선할 수 있다.As a result, the voltage controlled
10: 전압 제어 발진기
110, 120, 130, 140, 150, 160: 지연셀
111: 차동 증폭부 112: 제 1 캐스코드부
113: 제 2 캐스코드부 200, 300: 지연셀10: voltage controlled oscillator
110, 120, 130, 140, 150, 160: delay cell
111: differential amplifier 112: first cascode section
113: second
Claims (17)
상기 지연셀들 중 n(n은 1보다 큰 정수) 번째 스테이지의 지연셀은 n-1 번째 스테이지의 지연셀로부터의 제 1 차동 출력들을 수신하고, n-2 번째 스테이지의 지연셀로부터의 상기 제 1 차동 출력들과 서로 다른 위상을 갖는 제 2 차동 출력들을 선 입력 받는 전압 제어 발진기.A delay cell corresponding to each of the plurality of stages connected in a ring shape and generating a voltage controlled oscillation signal,
The delay cell of the nth stage (n is an integer greater than 1) of the delay cells receives the first differential outputs from the delay cell of the n-1st stage and the first from the delay cell of the n-2nd stage. A voltage controlled oscillator pre-input of second differential outputs having a phase different from the one of the differential outputs.
상기 n 번째 스테이지의 지연셀은
제 1 입력 단자들을 통해 수신되는 입력 전압들 간의 전압 차이를 증폭하여 출력하는 차동 증폭부;
제 2 입력 단자들 중 하나를 통해 수신되는 선 입력 전압을 사용하여 전압 레벨 전환 구간에서 주파수 가변을 위한 트랜지스터에 의해 발생되는 잡음 전류를 제거하는 제 1 캐스코드부; 및
상기 제 2 입력 단자들 중 다른 하나를 통해 수신되는 선 입력 전압을 사용하여 전압 레벨 전환 구간에서 주파수 가변을 위한 제어 트랜지스터에 의해 발생되는 잡음 전류를 제거하는 제 2 캐스코드부를 포함하고,
상기 제 1 입력 단자들은 상기 제 1 차동 출력들을 수신하고, 상기 제 2 입력 단자들은 상기 제 2 차동 출력들을 선 입력 받는 전압 제어 발진기.The method of claim 1,
The delay cell of the n th stage is
A differential amplifier for amplifying and outputting a voltage difference between input voltages received through the first input terminals;
A first cascode unit for removing a noise current generated by a transistor for frequency variation in a voltage level switching period by using a line input voltage received through one of the second input terminals; And
A second cascode unit for removing a noise current generated by a control transistor for frequency variation in a voltage level switching period by using a line input voltage received through the other one of the second input terminals,
And the first input terminals receive the first differential outputs and the second input terminals are pre-input of the second differential outputs.
상기 복수개의 스테이지들 중에서 첫 번째 스테이지의 지연셀은 마지막 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 상기 제 1 입력 단자들을 통해 수신하고, 마지막 이전 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 상기 제 2 입력 단자들을 통해 수신하는 전압 제어 발진기.The method of claim 2,
The delay cell of the first stage of the plurality of stages receives the delay cell differential outputs of the last stage through the first input terminals and the delay cell differential outputs of the last previous stage through the second input terminals. Controlled oscillator.
상기 복수개의 스테이지들 중에서 두 번째 스테이지의 지연셀은 상기 첫 번째 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 상기 제 1 입력 단자들을 통해 수신하고, 상기 마지막 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 상기 제 2 입력 단자들을 통해 수신하는 전압 제어 발진기.The method of claim 2,
The delay cell of the second stage of the plurality of stages receives the delay cell differential outputs of the first stage through the first input terminals and the delay cell differential outputs of the last stage through the second input terminals. Voltage controlled oscillator.
상기 차동 증폭부는
소스는 전원 단자에 연결되고, 드레인은 제 3 트랜지스터를 통해 접지 단자에 연결되고, 게이트는 제 2 트랜지스터의 드레인에 연결되는 제 1 트랜지스터;
소스는 상기 전원 단자에 연결되고, 드레인은 제 4 트랜지스터를 통해 상기 접지 단자에 연결되고, 게이트는 상기 제 1 트랜지스터의 드레인에 연결되는 제 2 트랜지스터;
소스는 접지단자에 연결되고, 드레인은 상기 제 1 트랜지스터의 드레인에 연결되고, 게이트는 상기 제 1 입력 단자들 중 하나에 연결되는 제 3 트랜지스터; 및
소스는 접지단자에 연결되고, 드레인은 상기 제 2 트랜지스터의 드레인에 연결되고, 게이트는 상기 제 1 입력 단자들 중 다른 하나에 연결되는 제 4 트랜지스터를 포함하는 전압 제어 발진기.The method of claim 2,
The differential amplifier is
A first transistor connected at a source to a power supply terminal, at a drain to a ground terminal through a third transistor, and at a gate to a drain of the second transistor;
A second transistor having a source connected to the power supply terminal, a drain connected to the ground terminal through a fourth transistor, and a gate connected to the drain of the first transistor;
A third transistor having a source connected to a ground terminal, a drain connected to a drain of the first transistor, and a gate connected to one of the first input terminals; And
And a fourth transistor connected at a source to a ground terminal, a drain connected to a drain of the second transistor, and a gate connected to the other one of the first input terminals.
상기 차동 증폭부는
상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 상기 제 3 트랜지스터의 드레인 간의 접점에 위치한 제 1 출력단자; 및
상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 상기 제 4 트랜지스터의 드레인 간의 접점에 위치한 제 2 출력단자를 더 포함하는 전압 제어 발진기.The method of claim 5, wherein
The differential amplifier is
A first output terminal positioned at a contact between the drain of the first transistor and the drain of the third transistor; And
And a second output terminal positioned at a contact between the drain of the second transistor and the drain of the fourth transistor.
상기 제 1 캐스코드부는
소스는 상기 전원 전압과 상기 제 1 트랜지스터의 접점에 연결되고, 드레인은 상기 제 1 제어 트랜지스터의 소스에 연결되고, 게이트는 상기 제 2 입력 단자들 중 하나에 연결된 제 5 트랜지스터; 및
소스는 상기 제 5 트랜지스터의 드레인에 연결되고, 드레인은 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 3 트랜지스터 간의 접점에 연결되고, 게이트는 제어 전압 입력 단자에 연결되어 제어 전압의 수신에 의해 주파수를 가변하도록 제어하는 제 1 제어 트랜지스터를 포함하는 전압 제어 발진기.The method of claim 5, wherein
The first cascode unit
A fifth transistor connected at a source thereof to a contact point of the power supply voltage and the first transistor, at a drain thereof to a source of the first control transistor, and at a gate thereof connected to one of the second input terminals; And
A source is connected to the drain of the fifth transistor, a drain is connected to a contact between the first transistor and the third transistor, and a gate is connected to a control voltage input terminal to control the frequency to vary by reception of a control voltage. A voltage controlled oscillator comprising a first control transistor.
상기 제 5 트랜지스터는 상기 선 입력 전압에 의해 전압 레벨 변환 구간에서 상기 제 1 제어 트랜지스터의 동작을 오프시키기 위해 오프 동작하는 전압 제어 발진기.The method of claim 7, wherein
And the fifth transistor is turned off to turn off the operation of the first control transistor in a voltage level transition period by the line input voltage.
상기 제 2 캐스코드부는
소스는 상기 전원 전압과 상기 제 2 트랜지스터의 접점에 연결되고, 드레인은 제 2 제어 트랜지스터의 소스에 연결되고, 게이트는 상기 제 2 입력 단자들 중 다른 하나에 연결된 제 6 트랜지스터; 및
소스는 상기 제 6 트랜지스터의 드레인에 연결되고, 드레인은 상기 제 2 트랜지스터와 상기 제 4 트랜지스터 간의 접점에 연결되고, 게이트는 제어 전압 입력 단자에 연결되어 제어 전압의 수신에 의해 주파수를 가변하도록 제어하는 제 2 제어 트랜지스터를 포함하는 전압 제어 발진기.The method of claim 5, wherein
The second cascode part
A sixth transistor having a source connected to a contact point of the power supply voltage and the second transistor, a drain connected to a source of a second control transistor, and a gate connected to another one of the second input terminals; And
A source is connected to the drain of the sixth transistor, a drain is connected to a contact between the second transistor and the fourth transistor, and a gate is connected to a control voltage input terminal to control the frequency to vary by reception of a control voltage. A voltage controlled oscillator comprising a second control transistor.
상기 제 6 트랜지스터는 상기 선 입력 전압에 의해 전압 레벨 변환 구간에서 상기 제 2 제어 트랜지스터의 동작을 오프시키기 위해 오프 동작하는 전압 제어 발진기.The method of claim 9,
And the sixth transistor is turned off to turn off the operation of the second control transistor in a voltage level transition period by the line input voltage.
상기 지연셀들 중 하나의 지연셀에서, 적어도 두 개의 지연셀들 각각으로부터 차동 출력을 수신하는 단계; 및
상기 수신된 차동 출력들 중 일부를 사용하여 출력 전압 레벨이 전환되는 구간에서 주파수 가변을 위한 제어 트랜지스터에 발생된 잡음 전류를 제거하는 단계를 포함하고,
상기 두 개의 지연셀들 각각의 차동 출력들은 상호 간에 서로 다른 위상을 갖는 전압 제어 발진 방법.A voltage controlled oscillation method of a voltage controlled oscillator corresponding to each of a plurality of stages and including delay cells configured in a ring shape,
Receiving a differential output from each of at least two delay cells in one of the delay cells; And
Removing a noise current generated in a control transistor for frequency variation in a period in which an output voltage level is switched using some of the received differential outputs,
And the differential outputs of each of the two delay cells have mutually different phases.
상기 잡음 전류를 제거하는 단계는
상기 출력 레벨 전환 구간에서 상기 수신된 차동 출력들 중 일부를 사용하여 상기 제어 트랜지스터의 동작을 오프시키는 단계를 포함하는 전압 제어 발진 방법.The method of claim 11,
Removing the noise current
Turning off the operation of the control transistor using some of the received differential outputs in the output level transition period.
상기 차동 출력을 수신하는 단계는
상기 하나의 지연셀이 n(n은 1보다 큰 정수) 번째 스테이지의 지연셀일 경우, n-2 번째 스테이지의 지연셀로부터의 상기 제 1 차동 출력들과 서로 다른 위상을 갖는 제 2 차동 출력들을 선 입력받는 단계; 및
n-1 번째 스테이지의 지연셀로부터의 제 1 차동 출력들을 입력받는 단계를 포함하는 전압 제어 발진 방법.The method of claim 11,
Receiving the differential output
If the one delay cell is a delay cell of n (n is an integer greater than 1) stage, the second differential outputs having a phase different from the first differential outputs from the delay cell of the n-2 stage are selected. Receiving an input; And
and receiving first differential outputs from the delay cell of the n-th stage.
상기 수신된 차동 출력들 중 일부는 상기 제 2 차동 출력인 전압 제어 발진 방법.The method of claim 13,
And wherein some of the received differential outputs are the second differential outputs.
상기 차동 출력을 수신하는 단계는
상기 하나의 지연셀이 첫 번째 스테이지의 지연셀일 경우, 마지막 이전 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 선 입력받는 단계; 및
마지막 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 입력받는 단계를 포함하는 전압 제어 발진 방법.The method of claim 11,
Receiving the differential output
If the one delay cell is the delay cell of the first stage, receiving the delay cell differential outputs of the last previous stage; And
A method of controlling voltage oscillation comprising receiving delay cell differential outputs of a last stage.
상기 차동 출력을 수신하는 단계는
상기 하나의 지연셀이 두 번째 스테이지의 지연셀일 경우, 상기 마지막 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 선 입력받는 단계; 및
상기 첫 번째 스테이지의 지연셀 차동 출력들을 입력받는 단계를 포함하는 전압 제어 발진 방법.The method of claim 15,
Receiving the differential output
Receiving delay cell differential outputs of the last stage when the one delay cell is a delay cell of a second stage; And
And receiving the delay cell differential outputs of the first stage.
상기 수신된 차동 출력들 중 일부는 상기 선 입력된 차동 출력들인 전압 제어 발진 방법.17. The method of claim 16,
And some of said received differential outputs are said pre-input differential outputs.
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