KR20190075481A - 포화 검출기 - Google Patents

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Abstract

포화 검출기는, 제 1 입력 신호와 제 2 입력 신호를 입력받아 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성기; 및 상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호를 입력받아 상기 제 1 입력 신호 또는 상기 제 2 입력 신호의 전력을 검출하는 전력 검출기;를 포함하되, 상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호는 서로 위상 차이가 180도(°) 나는 신호인 것을 특징으로 한다.

Description

포화 검출기{SATURATION DETECTOR}
본 발명은 포화 검출기에 관한 것이다.
포화 검출기(Saturation Detector)는 전력의 크기를 검출하여 회로의 선형성에 문제가 없도록 하기 위한, 전력 검출기(Power Detector)의 일종이다. WIFI 애플리케이션에서는 데이터를 판단하기 위하여 빠른 안정화 시간이 필요한 전력 검출기가 필요하기 때문에 포화 검출기와 같이 전력이 기준값 이상이 된다면 그 신호를 '0'과 '1'로만 구분해서 보내주는 형태의 검출기를 사용하기도 한다.
일반적으로, 포화 검출기는, 전력 검출기, 비교기 및 '0'과 '1'을 판단하기 위한 기준 전압이 필요하다. 전력 검출기는 RSSI와 같이 정밀한 회로의 경우에는, 빠른 안정화 시간 필요한 애플리케이션에 적합하지 않으므로 보통 RMS 검출기(RMS Detector)나 피크 검출기(Peak Detector)와 같은 단순한 형태의 전력 검출기를 사용한다. 피크 검출기는 피드백 형태의 회로와 그 출력에 다이오드와 커패시터를 이용하여 전력을 검출하는 방식으로 전력의 출력 전압을 1/2VDD 내지 VDD까지만 사용할 수 있다는 단점이 있다.
RMS 검출기의 경우는, 정류기(Rectifier)를 이용해서 출력된 전류를 저항을 통해 출력 전압을 만들기 때문에 출력 전압의 동적 범위(Dynamic Range)는 크게 가져갈 수 있지만, 이 저항에 의한 제조 공정 프로세스와 회로 미스매치에 의한 편차로부터 기인하는, 출력 전압의 변화를 없도록 개선할 수 있는 기술이 필요하다. 빠른 안정화 시간이 문제가 되지 않는다면 디지털 캘리브레이션에 의해서 이 문제를 해결할 수 있을 것이나, 빠른 안정화 시간이 중요한 경우 디지털 캘리브레이션(Calibration)을 사용하는 것에 어려움이 있다.
국내등록특허공보 제10-1680221호 : 전력 검출기(2016년 11월 29일 공고).
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 전력 검출기의 편차를 캘리브레이션 하기 위한 별도의 회로와 캘리브레이션 시간이 필요하지 않을 뿐만 아니라, 빠른 안정화 시간을 가지는 포화 검출기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 포화 검출기는, 제 1 입력 신호와 제 2 입력 신호를 입력받아 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성기; 및 상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호를 입력받아 상기 제 1 입력 신호 또는 상기 제 2 입력 신호의 전력을 검출하는 전력 검출기;를 포함하되, 상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호는 서로 위상 차이가 180도(°) 나는 신호인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 기준 전압 생성기는, 상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호를 입력받아 정류하는 제 1 정류기;를 포함하고, 상기 전력 검출기는, 상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호를 입력받아 정류하는 제 2 정류기;를 포함하되, 상기 제 1 정류기의 전류의 세기가 상기 제 2 정류기의 전류의 세기 보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 포화 검출기는, 상기 기준 전압 생성기 및 상기 전력 검출기로 전류를 공급하는 전류 소스 회로;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 전류 소스 회로는, 제 1 소스 전류를 공급하는 제 1 전류 소스 회로; 및 제 2 소스 전류를 공급하는 제 2 전류 소스 회로;를 포함하고, 상기 제 1 소스 전류 및 상기 제 2 소스 전류의 크기는 동일한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 1 정류기는, 상기 제 1 입력 신호를 게이트 노드로 입력받는 제 3-1 트랜지스터; 및 상기 제 2 입력 신호를 게이트 노드로 입력받는 제 3-4 트랜지스터;를 포함하고, 상기 제 2 정류기는, 상기 제 1 입력 신호를 게이트 노드로 입력받는 제 3-2 트랜지스터; 및 상기 제 2 입력 신호를 게이트 노드로 입력받는 제 3-3 트랜지스터;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 아울러, 상기 제 1 전류 소스 회로는, 상기 제 3-1 트랜지스터의 소오스 노드 또는 드레인 노드; 및 상기 제 3-3 트랜지스터의 소오스 노드 또는 드레인 노드;와 연결되어, 상기 제 1 소스 전류를 공급하고, 상기 제 2 전류 소스 회로는, 상기 제 3-4 트랜지스터의 소오스 노드 또는 드레인 노드; 및 상기 제 3-2 트랜지스터의 소오스 노드 또는 드레인 노드;와 연결되어, 상기 제 2 소스 전류를 공급한다.
아울러, 본 발명의 포화 검출기는, 상기 기준 전압 생성기의 출력을 기준 전압으로 하여, 상기 전력 검출기의 출력을 입력받아 비교 출력하는 비교기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기준 전압 생성기는, 상기 제 1 정류기의 출력 전류를 기준 전류로 이용하여 출력 전류를 생성하고, 전압으로 변환하여 출력하는 제 1 전압 도메인 변환기;를 더 포함하고, 상기 전력 검출기는, 상기 제 2 정류기의 출력 전류를 기준 전류로 이용하여 출력 전류를 생성하고, 전압으로 변환하여 출력하는 제 2 전압 도메인 변환기;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 기준 전압 생성기는, 상기 제 1 전압 도메인 변환기의 출력을 필터링 하는 제 1 필터 회로;를 더 포함하고, 상기 전력 검출기는, 상기 제 2 전압 도메인 변환기의 출력을 필터링 하는 제 2 필터 회로;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 상기 제 1 필터 회로는, 상기 제 1 전압 도메인 변환기의 출력 저항과 병렬로 연결된 제 3-1 커패시터;를 포함하고, 상기 제 2 필터 회로는, 상기 제 2 전압 도메인 변환기의 출력 저항과 병렬로 연결된 제 3-2 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기준 전압 생성기와 상기 전력 검출기는, 서로 대응하는 소자를 구비한 동일한 형태의 회로이되, 서로 대응하는 소자 중 적어도 하나의 소자는, 서로 크기 또는 값이 상이한 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 기준 전압 생성기와 상기 전력 검출기는 각각, 상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호를 입력받아 정류하되, 상기 기준 전압 생성기의 정류에 사용되는 트랜지스터의 크기가, 상기 전력 검출기의 정류에 사용되는 트랜지스터의 크기 보다 더 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 전류 소스 회로는, 상기 제 1 입력 신호에 의해 상기 기준 전압 생성기 및 상기 전력 검출기가 정류를 하는 구간에서는 상기 기준 전압 생성기로 공급하는 전류량이 상기 전력 검출기로 공급하는 전류량 보다 크고, 상기 제 2 입력 신호에 의해 상기 기준 전압 생성기 및 상기 전력 검출기가 정류를 하는 구간에서는 상기 기준 전압 생성기로 공급하는 전류량이 상기 전력 검출기로 공급하는 전류량 보다 작다. 아울러, 상기 제 2 전류 소스 회로는, 상기 제 1 입력 신호에 의해 상기 기준 전압 생성기 및 상기 전력 검출기가 정류를 하는 구간에서는 상기 기준 전압 생성기로 공급하는 전류량이 상기 전력 검출기로 공급하는 전류량 보다 작고, 상기 제 2 입력 신호에 의해 상기 기준 전압 생성기 및 상기 전력 검출기가 정류를 하는 구간에서는 상기 기준 전압 생성기로 공급하는 전류량이 상기 전력 검출기로 공급하는 전류량 보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명의 포화 검출기에 따르면, 전력 검출기의 편차를 캘리브레이션 하기 위한 별도의 회로와 캘리브레이션 시간이 필요하지 않을 뿐만 아니라, 빠른 안정화 시간을 갖는다.
도 1은 종래의 제 1 실시예에 따른 포화 검출기의 구성도.
도 2는 종래의 제 1 실시예에 따른 포화 검출기의 성능에 대한 시뮬레이션 결과.
도 3은 종래의 제 2 실시예에 따른 포화 검출기의 구성도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 포화 검출기의 구성도.
도 5는 기준 전압 생성기, 전력 검출기 및 전류 소스 회로의 회로도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 포화 검출기의 성능에 대한 시뮬레이션 결과.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 포화 검출기에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.
도 1은 종래의 제 1 실시예에 따른 포화 검출기(100)의 구성도를 나타낸다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 제 1 실시예에 따른 포화 검출기(100)는, 제 1 입력 신호(IN1)와 제 2 입력 신호(IN2)를 입력받아 제 1 입력 신호(IN1) 또는 제 2 입력 신호(IN2)의 전력을 검출하는 전력 검출기(120), 필터 회로(130) 및 비교기(140)를 포함하여 구성된다.
전력 검출기(120)는 제 1-1 트랜지스터(T(1-1))와 제 1-2 트랜지스터(T(1-2))에서 입력 신호(IN1, IN2)를 전류 도메인(Current Domain)으로 변환하고 정류하여, 합쳐서 출력하는 역할을 한다. 정류된 출력을 제 1-3 트랜지스터(T(1-3))와 전류 미러를 구성하는 제 1-4 트랜지스터(T(1-4))으로 전달하고, 제 1-1 저항(R(1-1))을 통해서 전압 도메인(Voltage Domain)으로 변환하게 된다. 그러나 전압으로 변환된 신호를 출력하는 노드에는 원하지 않는 고주파 성분이 많이 남아 있기 때문에 RC Low Pass Filter를 사용하는 필터 회로(130)를 통해서 직류 이외 주파수 성분을 제거한다. 필터 회로(130)의 출력 전압(PD_OUT)을 기준 전압(V(REF))과 비교하는 비교기(140)를 이용하여 '0'과 '1'을 판단하여 출력하게 된다. 기준 전압(V(REF))은 밴드갭(Band-Gap) 회로에서 생성되는 기준 전압(V(REF))을 사용하거나, 같은 회로를 2개 사용하여 하나의 회로는 입력 신호가 없도록 하여 기준 전압(V(REF))을 생성하여 주는 방법을 사용할 수 있다. 이와 같이 구성 시 필터 회로(130) 때문에 회로의 안정화 시간이 느려지는 단점이 있다.
도 2는 종래의 제 1 실시예에 따른 포화 검출기(100)의 성능에 대한 시뮬레이션 결과이다.
구체적으로 도 2는 도 1의 종래의 제 1 실시예에 따른 동일한 포화 검출기(100) 회로 2개에 의해, 2개의 필터 회로(130)의 출력 전압(PD_OUT)의 차이를 몬테카를로 시뮬레이션(Monte-Carlo Simulation)으로 확인해 본 결과이다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 제 1 실시예에 따른 포화 검출기(100)는 출력 전압(SAT_DET_OUT)의 미스매치(Mismatch) 및 제조 공정 편차(Process Variation)가 커서 원하는 전력 레벨(Power Level)에서 신호의 유무를 판단하기 어렵다.
VDD = 1.1V의 회로의 경우이고, 입력 신호는 없는 상황에서 출력 전압에 DC 전압만 생기는 경우에 대한 결과로 평균은 136mV이고, sigma는 14mV이다. 기대하는 평균 전압의 차이는 '0'에 수렴하여야 하는데, 종래의 제 1 실시예에 따른 포화 검출기(100)의 경우, 회로의 미스매치에 의해서 사용하기 어려울 정도의 편차가 생기고 있음을 알 수 있다.
도 3은 종래의 제 2 실시예에 따른 포화 검출기(200)의 구성도를 나타낸다.
종래의 제 2 실시예에 따른 포화 검출기는 종래의 제 1 실시예에 따른 포화 검출기(100)의 편차 문제를 해결하고자 전력 검출기(210a, 21b) 회로를 디지털 캘리브레이션(Digital Calibration)에 의해 두 전압의 차이가 평균 '0'이 되도록 캘리브레이션 후, 확인하는 방법을 사용하였다. 그러나 WIFI 애플리케이션과 같이 이러한 캘리브레이션 시간(Calibration Time)이 부족하고, 빠른 안정화 시간이 필요한 경우 사용하기 힘들다.
참고로 종래의 제 2 실시예에 따른 포화 검출기(200)의 상세한 동작 설명은, 국내등록특허공보 제10-1680221호에 기재된 바와 같다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 포화 검출기(300)의 구성도를 나타낸다. 도 5는 기준 전압 생성기(310), 전력 검출기(320) 및 전류 소스 회로(350)의 회로도를 나타낸다.
도 4 및 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 포화 검출기(300)는, 기준 전압 생성기(310), 전력 검출기(320), 비교기(340) 및 전류 소스 회로(350)를 포함한다.
기준 전압 생성기(310)는, 제 1 입력 신호(IN1)와 제 2 입력 신호(IN2)를 입력받아 기준 전압(V(REF))을 생성하는 역할을 한다. 아울러, 전력 검출기(320)는, 제 1 입력 신호(IN1)와 제 2 입력 신호(IN2)를 입력받아 제 1 입력 신호(IN1) 또는 제 2 입력 신호(IN2)의 전력을 검출하는 역할을 한다.
제 1 입력 신호(IN1)와 제 2 입력 신호(IN2)는 서로, 위상 차이가 180도(°) 나는 신호인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기준 전압 생성기(310)와 전력 검출기(320)는, 동일한 회로도를 나타내며 기준 전압 생성기(310)를 구성하는 회로 소자와 전력 검출기(320)를 구성하는 회로 소자는, 1 대 1로 대응한다. 즉, 기준 전압 생성기(310)와 전력 검출기(320)는, 서로 대응하는 소자를 구비한 동일한 형태의 회로이되, 다만 서로 대응하는 소자 중 적어도 하나의 소자는, 서로 크기 또는 값이 상이한 것을 특징으로 한다. 기준 전압 생성기(310)와 전력 검출기(320)는 각각, 제 1 입력 신호(IN1)와 제 2 입력 신호(IN2)를 입력받아 전류 도메인으로 신호를 변환하며 정류를 하는 데, 기준 전압 생성기(310)의 정류에 사용되는 트랜지스터(T(3-1), T(3-4), T(3-7))의 크기가, 전력 검출기(320)의 정류에 사용되는 트랜지스터(T(3-2), T(3-3), T(3-8))의 크기보다 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라 기준 전압 생성기(310)의 제 1 정류기(311)의 전류가 전력 검출기(320)의 제 2 정류기(321)의 전류보다 세게 흘러, 제 1 정류기(311)의 출력은 제 1 입력 신호(IN1)와 제 2 입력 신호(IN2)에 상관없이 거의 직류에 가까운 형태로 나타나게 된다. 다만, 기준 전압 생성기(310)와 전력 검출기(320)는 동일한 회로도에 의해 동일한 제조 공정 프로세스에 의하므로, 제조 공정 프로세스에 의한 편차는 서로 동일 또는 유사하게 반영되게 된다.
기준 전압 생성기(310)는, 제 1 정류기(311), 제 1 전압 도메인 변환기(312) 및 제 1 필터 회로(313)를 포함한다.
제 1 정류기(311)는, 제 1 입력 신호(IN1)와 제 2 입력 신호(IN2)를 입력받아 정류하는 역할을 한다. 구체적으로, 제 1 정류기(311)는, 제 1 입력 신호(IN1)를 게이트 노드로 입력받는 제 3-1 트랜지스터(T(3-1)), 제 2 입력 신호(IN2)를 게이트 노드로 입력받는 제 3-4 트랜지스터(T(3-4)), 제 3-1 트랜지스터(T(3-1)) 및 제 3-4 트랜지스터(T(3-4))의 출력 전류를 합치고, 제 1 전압 도메인 변환기(312)의 제 3-9 트랜지스터(T(3-9))와 전류 미러를 형성하는 것에 의해 제 1 전압 도메인 변환기(312)로 기준 전류를 제공하는 제 3-7 트랜지스터(T(3-7))를 포함한다.
제 1 입력 신호(IN1)와 제 2 입력 신호(IN2)는 서로, 180도의 위상 차이가 나는 신호이므로, 전체 위상 구간에서 180도의 위상 구간 동안은, 제 1 입력 신호(IN1)에 의해 제 3-1 트랜지스터(T(3-1))가 증폭 동작을 하고, 나머지 180도의 위상 구간 동안은 제 2 입력 신호(IN2)에 의해 제 3-4 트랜지스터(T(3-4))가 증폭 동작을 하게 된다.
제 1 전압 도메인 변환기(312)는, 제 1 정류기(311)의 출력 전류를 기준 전류로 이용하여 제 3-9 트랜지스터(T(3-9))에 의해 출력 전류를 생성하고, 제 3-1 저항(R(3-1))에 의해 전압으로 변환하여 출력한다. 제 3-9 트랜지스터(T(3-9))의 크기는 희망하는 출력 전류에 따라, 적당한 크기의 트랜지스터를 사용할 수 있다.
제 1 필터 회로(313)는, 제 1 전압 도메인 변환기(312)의 출력을 필터링 하여, 직류 이외의 주파수 성분을 제어하는 저역 통과 필터이다. 구체적으로 제 1 필터 회로(313)는 제 1 전압 도메인 변환기(312)의 출력 저항인 제 3-1 저항(R(3-1))과 병렬로 연결된 제 3-1 커패시터(C(3-1))를 이용하여 간간하게 구현될 수 있다. 제 3-1 커패시터(C(3-1))는 1.5pF 정도의 커패시터를 이용할 수 있다. 이렇게 작은 값의 커패시터를 사용하고, 저역 통과 필터에서 저항을 제거함으로써 RC 시상수 값을 줄여주어 회로의 빠른 안정화 시간에 기여할 수 있도록 하였다.
전력 검출기(320)는, 제 2 정류기(321), 제 2 전압 도메인 변환기(322) 및 제 2 필터 회로(323)를 포함한다.
제 2 정류기(321)는, 제 1 입력 신호(IN1)와 제 2 입력 신호(IN2)를 입력받아 정류하는 역할을 한다. 구체적으로, 제 2 정류기(321)는, 제 1 입력 신호(IN1)를 게이트 노드로 입력받는 제 3-2 트랜지스터(T(3-2)), 제 2 입력 신호(IN2)를 게이트 노드로 입력받는 제 3-3 트랜지스터(T(3-3)), 제 3-2 트랜지스터(T(3-2)) 및 제 3-3 트랜지스터(T(3-3))의 출력 전력을 합치고, 제 2 전압 도메인 변환기(322)의 제 3-10 트랜지스터(T(3-10))와 전류 미러를 형성하는 것에 의해 제 2 전압 도메인 변환기(322)로 기준 전류를 제공하는 제 3-8 트랜지스터(T(3-8))를 포함한다.
제 1 입력 신호(IN1)와 제 2 입력 신호(IN2)는 180도의 위상 차이가 나는 신호이므로, 전체 위상 구간에서 180도의 위상 구간 동안은, 제 1 입력 신호(IN1)에 의해 제 3-2 트랜지스터(T(3-2))가 증폭 동작을 하고, 나머지 180도의 위상 구간 동안은 제 2 입력 신호(IN2)에 의해 제 3-3 트랜지스터(T(3-3))가 증폭 동작을 하게 된다.
제 2 전압 도메인 변환기(322)는, 제 2 정류기(321)의 출력 전류를 기준 전류로 이용하여 제 3-10 트랜지스터(T(3-10))에 의해 출력 전류를 생성하고, 제 3-2 저항에 의해 전압으로 변환하여 출력한다. 제 3-10 트랜지스터(T(3-10))의 크기는 희망하는 출력 전류에 따라, 적당한 크기의 트랜지스터를 사용할 수 있다.
제 2 필터 회로(323)는, 제 2 전압 도메인 변환기(322)의 출력을 필터링 하여, 직류 이외의 주파수 성분을 제어하는 저역 통과 필터이다. 구체적으로 제 2 필터 회로(323)는 제 2 전압 도메인 변환기(322)의 출력 저항인 제 3-2 저항(R(3-2))과 병렬로 연결된 제 3-2 커패시터(C(3-2))를 이용하여 간간하게 구현될 수 있다. 제 3-2 커패시터(C(3-2))는 1.5pF 정도의 커패시터를 이용할 수 있다. 이렇게 작은 값의 커패시터를 사용하고, 저역 통과 필터에서 저항을 제거함으로써 RC 시상수 값을 줄여주어 회로의 빠른 안정화 시간에 기여할 수 있도록 하였다.
아울러, 제 3-1 저항(R(3-1)) 및 제 3-2 저항(R(3-2))은 필요에 따라 상이하거나 동일한 값의 저항을 사용할 수 있다.
제 1 정류기(311)와 제 2 정류기(321)는, 동일한 전류 소스 회로(350)로부터 전류를 공급받지만, 정류에 사용되는 트랜지스터의 크기가 큰 제 1 정류기(311)가 더 커서, 제 1 정류기(311)의 출력 전류가 더 큰 값을 나타내게 된다.
예를 들면, 제 3-1 트랜지스터(T(3-1)):제 3-2 트랜지스터(T(3-2)), 제 3-4 트랜지스터(T(3-4)):제 3-3 트랜지스터(T(3-3)), 제 3-7 트랜지스터(T(3-7)):제 3-9 트랜지스터(T(3-9))의 크기를 M:N으로 할 수 있다. 단, M은 N보다 큰 것이 바람직하다. 예를 들면, M은 3으로, N은 1로 할 수 있다.
전류 소스 회로(350)는, 기준 전압 생성기(310) 및 전력 검출기(320)로 전류를 공급하는 역할을 한다.
전류 소스 회로(350)는, 제 1 소스 전류를 공급하는 제 1 전류 소스 회로(351) 및 제 2 소스 전류를 공급하는 제 2 전류 소스 회로(352)를 포함하되, 제 1 소스 전류 및 제 2 소스 전류의 크기는 동일한 것이 바람직하다. 제 1 전류 소스 회로(351)와 제 2 소스 회로는 각각 제 3-5 트랜지스터(T(3-5))의 게이트 및 제 3-6 트랜지스터(T(3-6))의 게이트에 바이어스 전압(V1)을 인가하는 것에 의해 구현될 수 있다. 제 1 소스 전류 및 제 2 소스 전류의 크기는 동일한 것이 바람직하다.
구체적으로, 제 1 전류 소스 회로(351)는, 제 3-1 트랜지스터(T(3-1))의 소오스 노드 또는 드레인 노드 및 제 3-3 트랜지스터(T(3-3))의 소오스 노드 또는 드레인 노드와 연결되어, 제 1 소스 전류를 공급한다. 아울러, 제 2 전류 소스 회로(352)는, 제 3-4 트랜지스터(T(3-4))의 소오스 노드 또는 드레인 노드 및 제 3-2 트랜지스터(T(3-4))의 소오스 노드 또는 드레인 노드와 연결되어, 제 2 소스 전류를 공급한다.
제 1 입력 신호(IN1)에 의해 제 1 정류기(311) 및 제 2 정류기(321)가 활성화되는 구간에서는, 제 1 전류 소스 회로(351)는 주로 제 3-1 트랜지스터(T(3-1))로 전류를 공급하게 되고, 제 2 전류 소스 회로(352)는 주로 제 3-2 트랜지스터(T(3-2))로 전류를 공급하게 된다. 마찬가지로 제 2 입력 신호(IN2)에 의해 제 1 정류기(311) 및 제 2 정류기(321)가 활성화되는 구간에서는, 제 1 전류 소스 회로(351)는 주로 제 3-3 트랜지스터(T(3-3))로 전류를 공급하게 되고, 제 2 전류 소스 회로(352)는 주로 제 3-4 트랜지스터(T(3-4))로 전류를 공급하게 된다. 즉, 제 1 입력 신호(IN1)에 의해 제 1 정류기(311) 및 제 2 정류기(321)가 활성화되는 구간에서는, 제 3-4 트랜지스터(T(3-4))와 제 3-3 트랜지스터(T(3-3))로 공급되는 전류는, 제 3-1 트랜지스터(T(3-1)) 및 제 3-2 트랜지스터(T(3-2))로 공급되는 전류에 비해 아주 작은 값을 갖는다. 아울러, 제 2 입력 신호(IN2)에 의해 제 1 정류기(311) 및 제 2 정류기(321)가 활성화되는 구간에서는, 제 3-1 트랜지스터(T(3-1)) 및 제 3-2 트랜지스터(T(3-2))로 공급되는 전류는, 제 3-4 트랜지스터(T(3-4)) 및 제 3-3 트랜지스터(T(3-3))로 공급되는 전류에 비해 아주 작은 값을 갖는다.
즉, 제 1 전류 소스 회로(351)는, 제 1 입력 신호(IN1)에 의해 기준 전압 생성기(310) 및 전력 검출기(320)가 정류를 하는 구간에서는 기준 전압 생성기(310)로 공급하는 전류량이 전력 검출기(320)로 공급하는 전류량 보다 훨씬 크고, 제 2 입력 신호(IN2)에 의해 기준 전압 생성기(310) 및 전력 검출기(320)가 정류를 하는 구간에서는 기준 전압 생성기(310)로 공급하는 전류량이 전력 검출기(320)로 공급하는 전류량 보다 훨씬 작다. 마찬가지로, 제 2 전류 소스 회로(352)는, 제 1 입력 신호(IN1)에 의해 기준 전압 생성기(310) 및 전력 검출기(320)가 정류를 하는 구간에서는 기준 전압 생성기(310)로 공급하는 전류량이 전력 검출기(320)로 공급하는 전류량 보다 훨씬 작고, 제 2 입력 신호(IN2)에 의해 기준 전압 생성기(310) 및 전력 검출기(320)가 정류를 하는 구간에서는 기준 전압 생성기(310)로 공급하는 전류량이 전력 검출기(320)로 공급하는 전류량 보다 훨씬 크다.
정리하자면, 제 1 전류 소스 회로(351)는, 제 1 입력 신호(IN1)에 의해 기준 전압 생성기(310) 및 전력 검출기(320)가 정류를 하는 구간에서는 기준 전압 생성기(310)로 주로 전류를 공급하고, 제 2 입력 신호(IN2)에 의해 기준 전압 생성기(310) 및 전력 검출기(320)가 정류를 하는 구간에서는 전력 검출기(320)로 주로 전류를 공급한다. 아울러, 제 2 전류 소스 회로(352)는, 제 2 입력 신호(IN2)에 의해 기준 전압 생성기(310) 및 전력 검출기(320)가 정류를 하는 구간에서는 기준 전압 생성기(310)로 주로 전류를 공급하고, 제 1 입력 신호(IN1)에 의해 기준 전압 생성기(310) 및 전력 검출기(320)가 정류를 하는 구간에서는 전력 검출기(320)로 주로 전류를 공급한다.
비교기(340)는, 기준 전압 생성기(310)의 출력을 기준 전압(V(REF))으로 하여, 전력 검출기(320)의 출력(PD_OUT)을 입력받아 비교 출력(SAT_DET_OUT)하는 역할을 한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 포화 검출기(300)의 성능에 대한 시뮬레이션 결과이다.
구체적으로 기준 전압(V(REF))과 전력 검출기(320)의 검출 전압(PD_OUT)을 하나의 코어 회로에서 생성하는 것에 의한 몬테카를로 시뮬레이션(Monte-Carlo Simulation)으로 확인해 본 결과이다.
몬테카를로 시뮬레이션의 결과, 본 발명의 포화 검출기(300)는, 기준 전압(V(REF))과 검출 전압(PD_OUT)의 평균 전압 차이는 66uV의 경과와 sigma는 14uV로 3sigma 100uV 이하의 variation을 가지는 결론을 도출 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 포화 검출기(300)에 따르면, 전력 검출기(320)의 편차를 캘리브레이션 하기 위한 별도의 회로와 캘리브레이션 시간이 필요하지 않을 뿐만 아니라, 빠른 안정화 시간을 갖는 것을 알 수 있다.
300 : 본 발명의 포화 검출기
310 : 기준 전압 생성기
320 : 전력 검출기
340 : 비교기
350 : 전류 소스 회로
311 : 제 1 정류기
312 : 제 1 전압 도메인 변환기
313 : 제 1 필터 회로
321 : 제 2 정류기
322 : 제 2 전압 도메인 변환기
323 : 제 2 필터 회로
351 : 제 1 전류 소스 회로
352 : 제 2 전류 소스 회로

Claims (12)

  1. 포화 검출기에 있어서,
    제 1 입력 신호와 제 2 입력 신호를 입력받아 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성기; 및
    상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호를 입력받아 상기 제 1 입력 신호 또는 상기 제 2 입력 신호의 전력을 검출하는 전력 검출기;를 포함하되,
    상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호는 서로 위상 차이가 180도(°) 나는 신호인 것을 특징으로 하는 포화 검출기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 전압 생성기는,
    상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호를 입력받아 정류하는 제 1 정류기;를 포함하고,
    상기 전력 검출기는,
    상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호를 입력받아 정류하는 제 2 정류기;를 포함하되,
    상기 제 1 정류기의 전류의 세기가 상기 제 2 정류기의 전류의 세기 보다 큰 것을 특징으로 하는 포화 검출기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 포화 검출기는,
    상기 기준 전압 생성기 및 상기 전력 검출기로 전류를 공급하는 전류 소스 회로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포화 검출기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전류 소스 회로는,
    제 1 소스 전류를 공급하는 제 1 전류 소스 회로; 및
    제 2 소스 전류를 공급하는 제 2 전류 소스 회로;를 포함하고,
    상기 제 1 소스 전류 및 상기 제 2 소스 전류의 크기는 동일한 것을 특징으로 하는 포화 검출기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제 1 정류기는,
    상기 제 1 입력 신호를 게이트 노드로 입력받는 제 3-1 트랜지스터; 및
    상기 제 2 입력 신호를 게이트 노드로 입력받는 제 3-4 트랜지스터;를 포함하고,
    상기 제 2 정류기는,
    상기 제 1 입력 신호를 게이트 노드로 입력받는 제 3-2 트랜지스터; 및
    상기 제 2 입력 신호를 게이트 노드로 입력받는 제 3-3 트랜지스터;를 포함하고,
    상기 제 1 전류 소스 회로는,
    상기 제 3-1 트랜지스터의 소오스 노드 또는 드레인 노드; 및
    상기 제 3-3 트랜지스터의 소오스 노드 또는 드레인 노드;와 연결되어, 상기 제 1 소스 전류를 공급하고,
    상기 제 2 전류 소스 회로는,
    상기 제 3-4 트랜지스터의 소오스 노드 또는 드레인 노드; 및
    상기 제 3-2 트랜지스터의 소오스 노드 또는 드레인 노드;와 연결되어, 상기 제 2 소스 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 포화 검출기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 전압 생성기의 출력을 기준 전압으로 하여, 상기 전력 검출기의 출력을 입력받아 비교 출력하는 비교기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포화 검출기.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 전압 생성기는,
    상기 제 1 정류기의 출력 전류를 기준 전류로 이용하여 출력 전류를 생성하고, 전압으로 변환하여 출력하는 제 1 전압 도메인 변환기;를 더 포함하고,
    상기 전력 검출기는,
    상기 제 2 정류기의 출력 전류를 기준 전류로 이용하여 출력 전류를 생성하고, 전압으로 변환하여 출력하는 제 2 전압 도메인 변환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포화 검출기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기준 전압 생성기는,
    상기 제 1 전압 도메인 변환기의 출력을 필터링 하는 제 1 필터 회로;를 더 포함하고,
    상기 전력 검출기는,
    상기 제 2 전압 도메인 변환기의 출력을 필터링 하는 제 2 필터 회로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포화 검출기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 필터 회로는,
    상기 제 1 전압 도메인 변환기의 출력 저항과 병렬로 연결된 제 3-1 커패시터;를 포함하고,
    상기 제 2 필터 회로는,
    상기 제 2 전압 도메인 변환기의 출력 저항과 병렬로 연결된 제 3-2 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 포화 검출기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기준 전압 생성기와 상기 전력 검출기는,
    서로 대응하는 소자를 구비한 동일한 형태의 회로이되, 서로 대응하는 소자 중 적어도 하나의 소자는, 서로 크기 또는 값이 상이한 것을 특징으로 하는 포화 검출기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기준 전압 생성기와 상기 전력 검출기는 각각, 상기 제 1 입력 신호와 상기 제 2 입력 신호를 입력받아 정류하되,
    상기 기준 전압 생성기의 정류에 사용되는 트랜지스터의 크기가, 상기 전력 검출기의 정류에 사용되는 트랜지스터의 크기 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 포화 검출기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 포화 검출기는,
    제 1 소스 전류를 공급하는 제 1 전류 소스 회로; 및
    제 2 소스 전류를 공급하는 제 2 전류 소스 회로;를 더 포함하되,
    상기 제 1 전류 소스 회로는,
    상기 제 1 입력 신호에 의해 상기 기준 전압 생성기 및 상기 전력 검출기가 정류를 하는 구간에서는 상기 기준 전압 생성기로 공급하는 전류량이 상기 전력 검출기로 공급하는 전류량 보다 크고, 상기 제 2 입력 신호에 의해 상기 기준 전압 생성기 및 상기 전력 검출기가 정류를 하는 구간에서는 상기 기준 전압 생성기로 공급하는 전류량이 상기 전력 검출기로 공급하는 전류량 보다 작고,
    상기 제 2 전류 소스 회로는,
    상기 제 1 입력 신호에 의해 상기 기준 전압 생성기 및 상기 전력 검출기가 정류를 하는 구간에서는 상기 기준 전압 생성기로 공급하는 전류량이 상기 전력 검출기로 공급하는 전류량 보다 작고, 상기 제 2 입력 신호에 의해 상기 기준 전압 생성기 및 상기 전력 검출기가 정류를 하는 구간에서는 상기 기준 전압 생성기로 공급하는 전류량이 상기 전력 검출기로 공급하는 전류량 보다 큰 것을 특징으로 하는 포화 검출기.
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