KR20200042590A - 푸쉬 풀 동작을 수행하는 전자 회로 및 그것을 포함하는 발진기 - Google Patents

푸쉬 풀 동작을 수행하는 전자 회로 및 그것을 포함하는 발진기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공진 회로 및 발진 회로를 포함한다. 공진 회로는 공진 주파수를 갖는 공진 전압을 제 1 노드로 출력한다. 발진 회로는, 제 1 노드로부터 수신되는 공진 전압에 기초하여, 제 1 전류 및 제 2 전류에 따라 변하는 레벨을 갖는 발진 전압을 출력한다. 제 1 전류는, 제 1 시간 구간에서, 제 1 전압 공급단과 제 2 노드 사이에서 전달된다. 제 2 전류는, 제 2 시간 구간에서, 제 2 노드와 제 2 전압 공급단 사이에서 전달된다. 제 1 시간 구간의 길이와 제 2 시간 구간의 길이의 합은 공진 주파수에 대응한다.

Description

푸쉬 풀 동작을 수행하는 전자 회로 및 그것을 포함하는 발진기{ELECTRONIC CIRCUIT PERFORMING PUSH-PULL OPERATION AND OSCILLATOR INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전자 회로에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 푸쉬 풀 전자 회로 및 그것을 포함하는 발진기에 관한 것이다.
밀리미터파 주파수 대역의 자원에 대한 수요가 증가함에 따라, 밀리미터파 대역의 주파수를 다루기 위한 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 밀리미터파 주파수 대역의 유무선 통신 시스템은 특정 주파수의 신호를 생성하기 위한 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator, VCO)를 포함한다.
전압 제어 발진기는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하도록 구성된다. 좀 더 구체적으로, 전압 제어 발진기는 입력되는 전압에 대응하는 주파수를 갖는 신호를 출력하도록 구성된다. 다양한 채널을 사용하는 통신 시스템에서는 필요에 따라 다양한 주파수들을 갖는 신호들을 생성해야 하기 때문에 전압 제어 발진기를 포함한다.
전압 제어 발진기는 부성 저항을 제공하기 위한 능동 소자들을 포함한다. 발진 조건이 만족되는 경우, 전압 제어 발진기에서 발진이 시작될 수 있다. 발진 조건을 만족시키기 위해서, 전압 제어 발진기는 출력단에 연결되는 부하 저항의 크기보다 큰 크기를 갖는 부성 저항을 갖도록 설계되어야 한다.
본 발명은 푸쉬 풀 동작을 수행하도록 구성되는 전자 회로 및 그 전자 회로를 포함하는 발진기를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자 회로는 공진 회로 및 발진 회로를 포함할 수 있다. 공진 회로는 공진 주파수를 갖는 공진 전압을 제 1 노드로 출력할 수 있다. 발진 회로는, 제 1 노드로부터 수신되는 공진 전압에 기초하여, 제 1 전류 및 제 2 전류에 따라 변하는 레벨을 갖는 발진 전압을 출력할 수 있다. 제 1 전류는, 제 1 시간 구간에서, 제 1 전압 공급단과 제 2 노드 사이에서 전달될 수 있다. 제 2 전류는, 제 2 시간 구간에서, 제 2 노드와 제 2 전압 공급단 사이에서 전달될 수 있다. 제 1 시간 구간의 길이와 제 2 시간 구간의 길이의 합은 공진 주파수에 대응할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 높은 부성 저항을 갖는 전자 회로 및 그 전자 회로를 포함하는 발진기가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발진기의 구성을 보여주는 블록도 이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 발진기들의 구성들을 보여주는 블록도 이다.
도 3은 도 1의 공진 회로 및 발진 회로로부터 출력되는 전압들을 보여주는 그래프 이다.
도 4는 도 1의 발진 회로 및 공진 회로를 포함하는 발진기의 예시적인 구성을 보여주는 블록도 이다.
도 5는 도 4의 발진기의 예시적인 구현을 보여주는 회로도 이다.
도 6은 도 5의 발진기의 예시적인 동작을 보여주는 회로도 이다.
도 7은 도 6의 발진기 내부의 예시적인 전류들을 보여주는 그래프이다.
도 8은 도 6의 발진기 내부의 예시적인 전류들을 보여주는 그래프이다.
도 9는 도 6의 발진기로부터 출력되는 예시적인 전압들을 보여주는 그래프 이다.
도 10는 도 1의 발진기를 포함하는 전자 장치의 예시적인 구성을 보여주는 블록도 이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들이 상세하게 설명된다. 이하의 설명에서, 상세한 구성들 및 구조들과 같은 세부적인 사항들은 단순히 본 발명의 실시 예들의 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된다. 그러므로 본 발명의 기술적 사상 및 범위로부터의 벗어남 없이 본문에 기재된 실시 예들의 변형들은 통상의 기술자 의해 수행될 수 있다. 더욱이, 명확성 및 간결성을 위하여 잘 알려진 기능들 및 구조들에 대한 설명들은 생략된다. 본 명세서에서 사용된 용어들은 본 발명의 기능들을 고려하여 정의된 용어들이며, 특정 기능에 한정되지 않는다. 용어들의 정의는 상세한 설명에 기재된 사항을 기반으로 결정될 수 있다.
이하의 도면들 또는 상세한 설명에서의 회로들은 도면에 도시되거나 또는 상세한 설명에 기재된 구성 요소 이외에 다른 것들과 연결될 수 있다. 회로들 또는 구성 요소들 사이의 연결은 각각 직접적 또는 비직접적일 수 있다. 회로들 또는 구성 요소들 사이의 연결은 각각 통신에 의한 연결이거나 또는 물리적인 접속일 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 본문에서 사용되는 기술적 또는 과학적인 의미를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 이해될 수 있는 의미를 갖는다. 일반적으로 사전에서 정의된 용어들은 관련된 기술 분야에서의 맥락적 의미와 동등한 의미를 갖도록 해석되며, 본문에서 명확하게 정의되지 않는 한, 이상적 또는 과도하게 형식적인 의미를 갖도록 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발진기의 구성을 보여주는 블록도 이다.
도 1을 참조하면, 발진기(100)는 공진 회로(110) 및 푸쉬 풀(push-pull) 발진 회로(120)를 포함할 수 있다. 푸쉬 풀 발진 회로(120)는 피드백 회로들(121 내지 123) 및 트랜지스터들(TR1 및 TR2)을 포함할 수 있다. 도 1을 참조하여, 공진 회로(110), 트랜지스터(TR2), 및 피드백 회로(123)는 접지단과 연결되는 실시 예가 설명될 것이나, 공진 회로(110), 트랜지스터(TR2), 및 피드백 회로(123)가 접지 전압이 아닌 다양한 레벨들의 전압들을 공급하기 위한 단들 중 하나와 연결될 수 있음이 잘 이해될 것이다.
도 10을 참조하여 설명될 것과 같이, 발진기(100)는 전자 장치의 구성요소일 수 있다. 예로서, 전자 장치는 개인용 컴퓨터(Personal Computer, PC), 워크스테이션(Workstation), 노트북 컴퓨터, 이동식 장치 등 중 하나일 수 있다. 또는, 전자 장치는 MIPI 연합에 의해 제안된 인터페이스 규약을 이용하거나 지원할 수 있는 데이터 처리 장치로 구현될 수 있다. 예로서, 전자 장치는 휴대용 통신 단말기, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Media Player), 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 웨어러블 장치 등 중 하나일 수 있다.
예로서, 발진기(100)는 전자 장치에 포함되는 통신 장치 등의 구성요소일 수 있다. 발진기(100)는 전자 장치 외부로부터의 제어(예컨대, 전자 장치에 포함되는 다른 구성요소 또는 설계자에 의한 제어)에 기초하여 결정되는 주파수를 갖는 전압을 출력하도록 구성될 수 있다.
공진 회로(110)는 접지 단과 노드(ND1) 사이에 연결될 수 있다. 피드백 회로(121)는 노드(ND1)와 노드(ND2) 사이에 연결될 수 있다. 피드백 회로(122)는 전압(VDD) 공급단과 노드(ND2) 사이에 연결될 수 있다. 피드백 회로(123)는 노드(ND2)와 접지단 사이에 연결될 수 있다. 트랜지스터(TR1)는 전압(VDD) 공급단과 노드(ND2) 사이에 연결될 수 있다. 트랜지스터(TR1)의 게이트단은 노드(ND1)와 연결될 수 있다. 트랜지스터(TR2)는 노드(ND2)와 접지단 사이에 연결될 수 있다. 트랜지스터(TR2)의 게이트단은 노드(ND1)와 연결될 수 있다.
트랜지스터들(TR1 및 TR2) 각각은 양극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT) 및 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET) 등의 다양한 형태의 트랜지스터들 중 하나일 수 있다. 도 1의 예에서, 트랜지스터(TR1)는 n형 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)이고, 트랜지스터(TR2)는 p형 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터일 수 있으나, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다.
공진 회로(110)는 공진 주파수를 갖는 전압을 출력할 수 있다. 공진 회로(110)에 의해 노드(ND1)에 공진 주파수를 갖는 전압이 형성될 수 있다. 공진 회로(110)는 공진 주파수를 갖는 전압을 출력하도록 구성되는 다양한 형태의 회로들을 포함할 수 있다. 예로서, 공진 회로(110)는 병렬로 연결되는 용량성 소자와 유도성 소자를 포함하는 LC 공진회로를 포함할 수 있으나, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다.
피드백 회로들(121 내지 123)은 노드(ND2)에 형성되는 전압에 대한 피드백 경로를 제공할 수 있다. 피드백 회로(121)는 노드(ND2)의 전압을 노드(ND1)로 피드백 할 수 있다. 피드백 회로(122)는 노드(ND2)의 전압을 접지 단을 통해 트랜지스터(TR2)의 일단으로 피드백 할 수 있다. 피드백 회로(123)는 노드(ND2)의 전압을 전압(VDD) 공급단을 통해 트랜지스터(TR1)의 일단으로 피드백 할 수 있다.
피드백 회로들(121 내지 123) 각각은 피드백 경로를 제공하기 위한 회로들을 포함할 수 있다. 예로서, 피드백 회로들(121 내지 123) 각각은 노드(ND2)의 전압에 대한 피드백 경로를 제공하기 위한 용량성 소자, 유도성 소자, 및 용량성 소자 및 유도성 소자와 병렬로 연결되는 저항 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다.
노드(ND1)에 형성되는 전압의 레벨이 제 1 기준 값 이상인 경우, 트랜지스터(TR1)는 전류(Ipp1)를 전압(VDD) 공급단으로부터 노드(ND2)로 전달할 수 있다. 전류(Ipp1)가 노드(ND2)로 전달됨에 따라 노드(ND2)에 전압(Vout)이 형성될 수 있다. 예로서, 전류(Ipp1)에 의해 전압(Vout)의 레벨은 0 이상일 수 있다(푸쉬 동작). 전압(VDD)에 기초하여 전류(Ipp1)가 생성되기 때문에, 전압(Vout)의 레벨은 전압(VDD)의 레벨과 관련될 수 있다.
노드(ND1)에 형성되는 전압의 레벨이 제 2 기준 값 이하인 경우, 트랜지스터(TR2)는 전류(Ipp2)를 노드(ND2)로부터 접지단으로 전달할 수 있다. 전류(Ipp2)가 노드(ND2)로부터 전달됨에 따라 노드(ND2)에 전압(Vout)이 형성될 수 있다. 예로서, 전류(Ipp2)에 의해 전압(Vout)의 레벨은 0 이하일 수 있다(풀 동작). 접지 전압에 기초하여 전류(Ipp2)가 생성되기 때문에, 전압(Vout)의 레벨은 접지 전압의 레벨과 관련될 수 있다. 트랜지스터(TR2)에 접지 전압이 아닌 특정 전압의 공급단이 연결되는 경우, 전압(Vout)의 레벨은 그 특정 전압의 레벨과 관련될 수 있다.
푸쉬 풀 발진 회로(120)는 피드백 회로들(121 내지 123)의 특성들에 기초하여 결정되는 크기를 갖는 부성 저항(Rin)을 가질 수 있다. 공진 회로(110)로부터 노드(ND1)를 바라보는 방향에 대해, 푸쉬 풀 발진 회로(120)는 부성 저항(Rin)을 갖는 회로로서 동작할 수 있다. 부성 저항(Rin)의 크기는 피드백 회로들(121 내지 123)에 기초하여 결정될 수 있다.
전압(Vout)은 공진 회로(110)로부터 출력되는 전압(Vfb)에 기초하여 생성되기 때문에, 전압(Vout)의 주파수는 전압(Vfb)의 주파수에 대응할 수 있다. 도 5를 참조하여 설명될 것과 같이, 설계자는 공진 회로(110)를 제어함으로써 전압(Vfb)의 공진 주파수를 조정할 수 있다. 설계자는 전압(Vfb)의 공진 회로(110)를 제어함으로써 전압(Vout)의 주파수를 조정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 발진기들의 구성들을 보여주는 블록도 이다.
도 2의 발진기들(100a 및 100b)의 동작들은 도 1의 발진기(100)의 동작들과 관련될 수 있다. 예로서, 도 2의 발진기(100a)는 도 1의 발진기(100)의 푸쉬 동작과 관련되고, 도 2의 발진기(100b)는 도 1의 발진기(100)의 풀 동작과 관련될 수 있다. 발진기(100a)는 공진 회로(110), 피드백 회로들(121 및 122), 트랜지스터(TR1), 및 저항(R1)을 포함할 수 있다. 발진기(100b)는 공진 회로(110), 피드백 회로들(121 및 123), 트랜지스터(TR2), 및 저항(R2)을 포함할 수 있다.
발진기(100a)에서, 공진 회로(110)는 접지단과 노드(ND3) 사이에 연결될 수 있다. 피드백 회로(121)는 노드(ND3)와 노드(ND4) 사이에 연결될 수 있다. 피드백 회로(122)는 노드(ND4)와 접지단 사이에 연결될 수 있다. 저항(R1)은 노드(ND4)와 전압(VDD)의 공급단 사이에 연결될 수 있다. 트랜지스터(TR1)는 전압(Vss1) 공급단과 노드(ND4) 사이에 연결될 수 있다. 트랜지스터(TR1)의 게이트단은 노드(ND3)와 연결될 수 있다.
발진기(100b)에서, 공진 회로(110)는 접지단과 노드(ND5) 사이에 연결될 수 있다. 피드백 회로(121)는 노드(ND5)와 노드(ND6) 사이에 연결될 수 있다. 피드백 회로(123)는 노드(ND6)와 접지단 사이에 연결될 수 있다. 저항(R2)은 노드(ND6)와 접지단 사이에 연결될 수 있다. 트랜지스터(TR2)는 접지단과 노드(ND6) 사이에 연결될 수 있다. 트랜지스터(TR2)의 게이트단은 노드(ND5)와 연결될 수 있다.
도 1의 푸쉬 풀 발진 회로(120)에서, 노드(ND2)로부터 병렬로 연결된 트랜지스터(TR2) 및 피드백 회로(123)를 바라보는 방향에 대한 저항은 저항(R1)에 대응할 수 있다. 도 1의 푸쉬 풀 발진 회로(120)에서, 노드(ND2)로부터 병렬로 연결된 트랜지스터(TR1) 및 피드백 회로(122)를 바라보는 방향에 대한 저항은 저항(R2)에 대응할 수 있다.
발진기(100a)의 노드(ND4)로부터 출력되는 전압(Vout1)과 발진기(100b)의 노드(ND6)로부터 출력되는 전압(Vout2)은 도 1의 발진기(100)로부터 출력되는 전압(Vout)과 관련될 수 있다. 예로서, 전압(Vout1)의 레벨과 전압(Vout2)의 레벨의 합은 전압(Vout)의 레벨에 대응할 수 있다.
예로서, 노드(ND3)의 전압이 제 1 기준 값 이상인 경우, 트랜지스터(TR1)는 전류(Ipp3)를 전압(VDD) 공급단으로부터 노드(ND4)로 전달할 수 있다. 전류(Ipp3)가 노드(ND4)로 전달됨에 따라 노드(ND4)에 전압(Vout1)이 형성될 수 있다. 전압(VDD)에 기초하여 전류(Ipp3)가 생성되기 때문에, 전압(Vout1)의 레벨은 전압(VDD)의 레벨과 관련될 수 있다. 예로서, 전류(Ipp3)가 흐름에 따라 전압(Vout)의 레벨이 0 이상일 수 있다. 따라서, 발진기(100a)의 동작은 발진기(100)의 푸쉬 동작에 대응할 수 있다.
예로서, 노드(ND5)의 전압이 제 2 기준 값 이하인 경우, 트랜지스터(TR2)는 전류(Ipp4)를 노드(ND6)로부터 접지단으로 전달할 수 있다. 전류(Ipp4)가 노드(ND6)로부터 전달됨에 따라 노드(ND6)에 전압(Vout2)이 형성될 수 있다. 접지 전압에 기초하여 전류(Ipp4)가 생성되기 때문에, 전압(Vout2)의 레벨은 접지 전압의 레벨과 관련될 수 있다. 예로서, 전류(Ipp4)가 흐름에 따라 전압(Vout2)의 레벨이 0 이하일 수 있다. 따라서, 발진기(100b)의 동작은 발진기(100)의 풀 동작에 대응할 수 있다.
도 1의 발진기(100)의 동작들은 도 2의 발진기들(100a 및 100b)의 동작들에 대응하므로, 전압(Vout)의 레벨은 전압들(Vout1 및 Vout2)의 레벨들과 관련될 수 있다. 예로서, 전압(Vout)의 레벨은 전압(Vout1)의 레벨과 전압(Vout2)의 레벨의 합에 대응할 수 있다.
발진 회로(120a)는 부성 저항(Rin1)을 가질 수 있다. 즉, 공진 회로(110)로부터 노드(ND3)를 바라보는 방향에 대해, 발진 회로(120a)는 부성 저항(Rin1)을 갖는 회로로서 동작할 수 있다. 부성 저항(Rin1)의 크기는 피드백 회로들(121 및 122)과 관련될 수 있다. 예로서, 피드백 회로들(121 및 122)이 커패시터들을 각각 포함하는 경우, 부성 저항(Rin1)의 크기는 커패시터의 커패시턴스와 관련될 수 있다.
푸쉬 풀 발진 회로(120b)는 부성 저항(Rin2)을 가질 수 있다. 즉, 공진 회로(110)로부터 노드(ND5)를 바라보는 방향에 대해, 발진 회로(120b)는 부성 저항(Rin2)을 갖는 회로로서 동작할 수 있다. 부성 저항(Rin2)의 크기는 피드백 회로들(121 및 123)과 관련될 수 있다. 예로서, 피드백 회로들(121 및 123) 각각이 커패시터를 포함하는 경우, 부성 저항(Rin2)의 크기는 커패시터의 커패시턴스와 관련될 수 있다.
도 1 및 도 2에서 푸쉬 풀 발진 회로(120) 및 발진 회로들(120a 및 120b)의 합성 커패시턴스들이 클수록 푸쉬 풀 발진 회로(120) 및 발진 회로들(120a 및 120b)의 부성 저항들(Rin, Rin1, 및 Rin2)은 클 수 있다. 발진된 전압을 출력하기 위한 단에 연결되는 피드백 회로들의 커패시턴스들의 합이 클수록 합성 커패시턴스는 클 수 있다.
도 1과 도 2를 비교하면, 푸쉬 풀 발진 회로(120)는 3개의 피드백 회로들(121 내지 123)을 포함하고, 발진 회로(120a)는 2개의 피드백 회로들(121 및 122)를 포함하고, 발진 회로(120b)는 2개의 피드백 회로들(121 및 123)을 포함하므로, 푸쉬 풀 발진 회로(120)의 부성 저항(Rin)은 발진 회로들(120a 및 120b)의 부성 저항들(Rin1 및 Rin2) 보다 클 수 있다.
공진 회로(110)에 의해 생성되는 전압의 한 주기에 대해, 발진 회로들(120a 및 120b)은 푸쉬 풀 발진 회로(120)의 푸쉬 동작 및 풀 동작 중 하나만을 수행할 수 있다. 따라서, 발진 회로들(120a 및 120b) 각각은 전압의 반 주기 동안 발진된 전압(Vout1 또는 Vout2)을 출력할 수 있다. 그러나, 푸쉬 풀 발진 회로(120)는, 트랜지스터(TR1)와 트랜지스터(TR2)의 순차적인 동작들에 의해 전압의 한 주기 동안 발진된 전압(Vout)을 출력할 수 있다. 따라서, 발진기(100)의 효율이 발진기들(100a 및 100b)의 효율보다 높을 수 있다.
도 3은 도 1의 공진 회로 및 푸쉬 풀 발진 회로로부터 출력되는 전압들을 보여주는 그래프 이다. 도 3의 예에서, x축은 시간을 나타내고, y축은 전압을 나타낼 수 있다.
도 3을 참조하면, 시간 구간(TD1)에서 전압(Vout)의 레벨은 양의 값을 가질 수 있다. 시간 구간(TD2)에서 전압(Vfb)의 레벨은 양의 값을 가질 수 있다. 시간 구간(TD2)의 전압(Vfb)은 시간 구간(TD1)의 전압(Vout)에 대응할 수 있다. 예로서, 시간 구간(TD2)의 전압(Vfb)은 시간 구간(TD1)의 전압(Vout)이 피드백됨에 따라 형성될 수 있다.
시간 구간(TD3)에서 전압(Vfb)의 레벨은 음의 값을 가질 수 있다. 시간 구간(TD4)에서 전압(Vout)의 레벨은 음의 값을 가질 수 있다. 시간 구간(TD4)의 전압(Vfb)은 시간 구간(TD3)의 전압(Vout)에 대응할 수 있다. 예로서, 시간 구간(TD4)의 전압(Vfb)은 시간 구간(TD3)의 전압(Vout)이 피드백됨에 따라 형성될 수 있다.
도 2를 참조하여 설명된 바와 같이, 전압(Vout)의 레벨은 전압(Vout1)의 레벨과 전압(Vout2)의 레벨의 합에 대응할 수 있다. 예로서, 전압(Vout1)의 레벨은 발진기(100)의 푸쉬 동작에 의해 변하는 전압(Vout)의 레벨에 대응하고, 전압(Vout2)의 레벨은 발진기(100)의 풀 동작에 의해 변하는 전압(Vout)의 레벨에 대응할 수 있다. 시간 구간(TD1)의 전압(Vout)을 출력하기 위한 발진기(100)의 동작들은 전압(Vout1)을 출력하기 위한 발진기(100a)의 동작들에 대응하고, 시간 구간(TD3)의 전압(Vout)을 출력하기 위한 발진기(100)의 동작들은 전압(Vout2)을 출력하기 위한 발진기(100b)의 동작들에 대응할 수 있다.
도 4는 도 1의 푸쉬 풀 발진 회로 및 공진 회로를 포함하는 발진기의 예시적인 구성을 보여주는 블록도 이다.
도 4를 참조하면, 발진기(200)는 푸쉬 풀 발진 회로들(210 및 250), 발진 회로들(220 및 240), 및 공진 회로(230)를 포함할 수 있다. 도 4의 푸쉬 풀 발진 회로들(210 및 250) 각각은 도 1의 푸쉬 풀 발진 회로(120)를 포함할 수 있다. 도 4의 공진 회로(230)는 도 1의 공진 회로(110)를 포함할 수 있다.
공진 회로(230)는 공진 주파수를 갖는 전압을 출력할 수 있다. 푸쉬 풀 발진 회로(210)는 공진 회로(230)로부터 출력되는 전압에 기초하여 전압(Vdiff1)을 출력할 수 있다. 푸쉬 풀 발진 회로(250)는 공진 회로(230)로부터 출력되는 전압에 기초하여 전압(Vdiff2)을 출력할 수 있다. 푸쉬 풀 발진 회로들(210 및 250)의 구성 및 동작들은 도 1의 푸쉬 풀 발진 회로(120)의 구성 및 동작들과 유사하므로 이하 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
발진 회로(220)는 발진기(200)의 동작을 스타트 업(start up) 시킬 수 있다. 발진 회로(220)는 다양한 유형의 발진 회로들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예로서, 발진 회로(220)는 class-B 발진 회로를 포함할 수 있다. 발진 회로(240)는 발진기(200)로부터 출력되는 전압들(Vdiif1 및 Vdiff2)의 스윙들을 조정할 수 있다. 푸쉬 풀 발진 회로들(210 및 250)은 발진 회로들(220 및 240) 및 공진 회로(230)와 발진기(200) 외부의 회로들 사이에서 버퍼로서 동작할 수 있다. 도 5를 참조하여, 발진기(200)의 예시적인 구현 및 동작들이 좀 더 구체적으로 설명될 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이, 푸쉬 풀 발진 회로들(210 및 250)은 큰 부성 저항들을 각각 가질 수 있다. 푸쉬 풀 발진 회로(210)가 전압(Vdiff1)의 출력단과 공진 회로(230) 사이에 연결되고 푸쉬 풀 발진 회로(250)가 전압(Vdiff2)의 출력단과 공진 회로(230) 사이에 연결됨으로써, 전압들(Vdiff1 및 Vdiff2)이 가질 수 있는 주파수의 최대 값들은 커질 수 있다.
도 5는 도 4의 발진기의 예시적인 구현을 보여주는 회로도 이다.
도 5 및 도 1을 함께 참조하면, 푸쉬 풀 발진 회로(210)는 트랜지스터들(TR7및 TR8)을 포함하고, 푸쉬 풀 발진 회로(250)는 트랜지스터들(TR9 및 TR10)을 포함할 수 있다. 트랜지스터(TR7) 및 트랜지스터(TR9) 각각은 트랜지스터(TR1)에 대응하고, 트랜지스터(TR8) 및 트랜지스터(TR10) 각각은 트랜지스터(TR2)에 대응할 수 있다. 도 5의 발진기(200)를 도 1의 발진기(100)와 비교하면, 푸쉬 풀 발진 회로(210)는 피드백 회로(121)에 대응하는 커패시터(C3), 피드백 회로(123)에 대응하는 커패시터(C4), 및 피드백 회로(123)에 대응하는 커패시터(C5)를 포함할 수 있다. 푸쉬 풀 발진 회로(250)는 피드백 회로(121)에 대응하는 커패시터(C6), 피드백 회로(122)에 대응하는 커패시터(C7), 및 피드백 회로(123)에 대응하는 커패시터(C8)를 포함할 수 있다.
푸쉬 풀 발진 회로(210)는 노드(ND9)에 형성되는 전압에 기초하여 전압(Vdiff1)을 출력할 수 있다. 푸쉬 풀 발진 회로(250)는 노드(ND10)에 형성되는 전압에 기초하여 전압(Vdiff2)을 출력할 수 있다. 전압들(Vdiff1 및 Vdiff2)은 발진기(200)를 포함하는 전자 장치의 다른 구성요소(예컨대, 믹서)에서 차동 입력들으로서 사용될 수 있다.
발진 회로(220)는 크로스 커플된 트랜지스터들(TR3 및 TR4)을 포함할 수 있다. 트랜지스터(TR3)는 전압(VDD) 공급단과 노드(ND9) 사이에 연결될 수 있다. 트랜지스터(ND4)는 전압(VDD) 공급단과 노드(ND10) 사이에 연결될 수 있다. 트랜지스터(TR3)의 게이트단은 노드(ND10)와 연결될 수 있다. 트랜지스터(TR4)의 게이트단은 노드(ND9)와 연결될 수 있다. 트랜지스터들(TR3 및 TR4) 각각은 P형 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 트랜지스터들(TR3 및 TR4)은 class-B 발진 회로로서 동작할 수 있다.
발진 회로(240)는 크로스 커플된 트랜지스터들(TR5 및 TR6), 저항들(R3 및 R4), 및 커패시터들(C1 및 C2)를 포함할 수 있다. 저항들(R3 및 R4)은 트랜지스터들(TR5 및 TR6)의 게이트단들 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 전압(Vs)의 공급단은 저항들(R3 및 R4) 사이의 노드와 연결될 수 있다. 커패시터(C1)는 노드(ND9)와 트랜지스터(TR6)의 게이트단 사이에 연결될 수 있다. 커패시터(C2)는 노드(ND10)와 트랜지스터(TR5)의 게이트단 사이에 연결될 수 있다. 트랜지스터들(TR5 및 TR6), 커패시터들(C1 및 C2), 및 저항들(R1 및 R2)은 class-C 발진 회로로서 동작할 수 있다.
트랜지스터들(TR5 및 TR6)의 게이트단들의 전압들의 레벨들은 전압(Vs)의 레벨에 따라 변할 수 있다. 도 6을 참조하여 설명될 것과 같이, 노드(ND9)의 전압의 스윙 폭은 트랜지스터(TR5)를 통해 흐르는 전류의 레벨에 기초하여 결정되고, 노드(ND10)의 전압의 스윙 폭은 트랜지스터(TR6)를 통해 흐르는 전류의 레벨에 기초하여 결정될 수 있다.
트랜지스터(TR5)를 통해 흐르는 전류의 레벨은 트랜지스터(TR5)의 게이트단의 전압의 레벨에 기초하여 결정되고, 트랜지스터(TR6)를 통해 흐르는 전류의 레벨은 트랜지스터(TR6)의 게이트단의 전압의 레벨에 기초하여 결정될 수 있다. 트랜지스터(TR5)의 게이트단은 저항(R3)을 통해 전압(Vs)의 공급단과 연결되기 때문에, 트랜지스터(TR5)의 게이트단의 전압은 전압(Vs)에 기초하여 제공될 수 있다. 트랜지스터(TR6)의 게이트단은 저항(R4)을 통해 전압(Vs)의 공급단과 연결되기 때문에, 트랜지스터(TR6)의 게이트단의 전압은 전압(Vs)에 기초하여 제공될 수 있다.
예로서, 전압(Vs)은 발진기(200) 외부의 전원 서플라이 등으로부터 공급될 수 있다. 전압(Vs)의 레벨은 발진기(200) 외부의 전자 회로(예컨대, 발진기(200)를 포함하는 전자 장치 내/외부의 구성요소) 및/또는 설계자에 의해 결정될 수 있다. 발진기(200) 외부의 전자 회로 및/또는 설계자는 전압(Vs)의 레벨을 조정함으로써, 노드들(ND9 및 ND10)로 출력되는 전압들의 스윙 폭들을 제어할 수 있다. 전압들(Vdiff1 및 Vdiff2)들은 노드들(ND9 및 ND10)로 출력되는 전압들에 기초하여 출력되므로, 발진기(200) 외부의 전자 회로 및/또는 설계자는 전압(Vs)의 레벨을 조정함으로써 전압들(Vdiff1 및 Vdiff2)들의 스윙 폭들을 제어할 수 있다.
공진 회로(230)는 병렬로 연결된 인덕터(L)와 가변 커패시터(Cv)를 포함할 수 있다. 공진 회로(230)는 특정 주파수를 갖는 전압들을 노드들(ND9 및 ND10)로 각각 출력할 수 있다. 예로서, 노드들(ND9 및 ND10)로 출력되는 전압들의 주파수들은 가변 커패시터(Cv)의 커패시턴스 및 인덕터(L)의 인덕턴스에 기초하여 결정되는 공진 주파수에 대응할 수 있다. 따라서, 노드들(ND9 및 ND10)로 출력되는 전압들의 주파수들은 가변 커패시터(Cv)의 커패시턴스가 변함에 따라 변할 수 있다.
가변 커패시터(Cv)의 커패시턴스는 발진기(200) 외부의 전자 회로 및/또는 설계자에 의해 설정될 수 있다. 따라서, 발진기(200) 외부의 전자 회로 및/또는 설계자는 가변 커패시터(Cv)의 커패시턴스 설정함으로써 노드들(ND9 및 ND10)로 출력되는 전압들의 주파수들을 제어할 수 있다.
도 6은 도 5의 발진기의 예시적인 동작을 보여주는 회로도 이다.
도 6의 제 1 동작에서, 트랜지스터(TR3)를 통해 전류(I1)가 흐르고, 트랜지스터(TR6)를 통해 전류(I4)가 흐를 수 있다. 전류들(I1 및 I4)이 흐름에 따라, 공진 회로(230)는 공진 주파수를 갖는 전압들을 노드들(ND9 및 ND10)로 각각 출력할 수 있다.
커패시터(C3)는 노드(ND9)의 전압을 트랜지스터(TR7)와 트랜지스터(TR8) 사이의 노드로 피드백 할 수 있다. 트랜지스터(TR7)는 노드(ND9)에 형성되는 전압 및 전압(VDD)에 기초하여 전류(I5)를 전달할 수 있다. 전류(I5)에 기초하여 전압(Vdiff1)이 형성될 수 있다. 예로서, 전류(I5)가 흐름에 따라 전압(Vdiff1)의 레벨이 0 이상일 수 있다(푸쉬 동작). 전압(Vdiff1)이 발진기(200)로부터 제 1 차동 출력으로서 출력될 수 있다.
커패시터(C6)는 노드(ND10)의 전압을 트랜지스터(TR9)와 트랜지스터(TR10) 사이의 노드로 피드백 할 수 있다. 트랜지스터(TR9)는 노드(ND10)에 형성되는 전압 및 접지 전압에 기초하여 전류(I8)를 전달할 수 있다. 전류(I8)에 기초하여 전압(Vdiff2)이 형성될 수 있다. 예로서, 전류(I4)가 흐름에 따라 전압(Vdiff2)의 레벨이 0 이하일 수 있다(풀 동작). 전압(Vdiff2)이 발진기(200)로부터 제 2 차동 출력 으로서 출력될 수 있다.
도 6의 제 2 동작에서, 트랜지스터(TR4)를 통해 전류(I2)가 흐르고, 트랜지스터(TR5)를 통해 전류(I3)가 흐를 수 있다. 전류들(I2 및 I3)이 흐름에 따라, 공진 회로(230)는 공진 주파수를 갖는 전압들을 노드들(ND9 및 ND10)으로 각각 출력할 수 있다.
커패시터(C3)는 노드(ND9)의 전압을 트랜지스터(TR7)와 트랜지스터(TR8) 사이의 노드로 피드백 할 수 있다. 트랜지스터(TR8)는 노드(ND9)에 형성되는 전압 및 접지 전압에 기초하여 전류(I6)를 전달할 수 있다. 전류(I6)에 기초하여 전압(Vdiff1)이 형성될 수 있다. 예로서, 전류(I6)가 흐름에 따라 전압(Vdiff1)의 레벨이 0 이하일 수 있다(풀 동작). 전압(Vdiff1)이 발진기(300)로부터 제 1 차동 출력으로서 출력될 수 있다.
커패시터(C6)는 노드(ND10)의 전압을 트랜지스터(TR9)와 트랜지스터(TR10) 사이의 노드로 피드백 할 수 있다. 트랜지스터(TR9)는 노드(ND10)에 형성되는 전압 및 접지 전압에 기초하여 전류(I7)를 전달할 수 있다. 전류(I7)에 기초하여 전압(Vdiff2)이 형성될 수 있다. 예로서, 전류(I7)가 흐름에 따라 전압(Vdiff2)의 레벨이 0 이상일 수 있다(푸쉬 동작). 전압(Vdiff2)이 발진기(200)로부터 제 2 차동 출력으로서 출력될 수 있다.
제 1 동작과 제 2 동작은 순차적으로 수행될 수 있다. 제 1 동작과 제 2 동작이 순차적으로 수행됨에 따라 푸쉬 풀 발진 회로들(210 및 250)의 푸쉬 동작 및 풀 동작들이 순차적으로 수행될 수 있다. 푸쉬 풀 발진 회로들(210 및 250)의 푸쉬 동작 및 풀 동작들이 순차적으로 수행됨에 따라 전압(Vdiff1)의 레벨과 전압(Vdiff2)의 레벨은 상보적인 값들을 각각 가질 수 있다. 도 7을 참조하여, 제 1 동작 및 제 2 동작에서 생성되는 발진기(200) 내부의 전류들(I1 내지 I8)과 발진기(200)로부터 출력되는 전압들(Vdiff 1 및 Vdiff2)이 좀 더 구체적으로 설명될 것이다.
도 7은 도 6의 발진기 내부의 예시적인 전류들을 보여주는 그래프이다. 도 7의 예에서 x축들은 시간을 나타내고, y축들은 전류들의 레벨들을 나타낼 수 있다.
공진 회로(230)로부터 출력되는 전압들에 의해(즉, 노드들(ND9 및 ND10)에서 공진 주파수로 진동하는 전압들에 의해), 전류(I1)와 전류(I2)는 순차적으로 그리고 반복적으로 흐를 수 있다. 예로서, 시간 구간(P1)동안 전류(I1)는 트랜지스터(TR3)를 통해 흐르고, 이후 시간 구간(P2)동안 전류(I2)는 트랜지스터(TR4)를 통해 흐를 수 있다. 시간 구간(P2) 이후, 발진기(200)는 유사한 동작들을 반복적으로 수행할 수 있다. 따라서, 도 5의 발진 회로(220)는 주기적으로 그리고 반복적으로 전류들(I1 및 I2)을 출력할 수 있다.
전류(I1)의 레벨과 전류(I2)의 레벨의 합을 도시하는 그래프를 참조하면, 시간 구간(P1)의 길이와 시간 구간(P2)의 길이가 실질적으로 동일한 경우, 전류(I1)와 전류(I2)의 합은 시간 구간(P1)의 길이(또는, 시간 구간(P2)의 길이)를 주기로 가질 수 있다.
공진 회로(230)로부터 출력되는 전압에 의해(즉, 노드들(ND9 및 ND10)에서 공진 주파수로 공진하는 전압들에 의해), 전류(I3)와 전류(I4)는 순차적으로 흐를 수 있다. 예로서, 시간 구간(P1) 내에서 전류(I3)는 트랜지스터(TR5)를 통해 흐르고, 이후 시간 구간(P2) 내에서 전류(I4)는 트랜지스터(TR6)를 통해 흐를 수 있다. 시간 구간(P2) 이후, 발진기(200)는 유사한 동작들을 반복적으로 수행할 수 있다. 따라서, 도 5의 발진 회로(240)는 주기적 및 반복적으로 전류들(I3 및 I4)을 출력할 수 있다.
전류(I3)의 레벨과 전류(I4)의 레벨의 합을 도시하는 그래프를 참조하면, 시간 구간(P1)의 길이와 시간 구간(P2)의 길이가 실질적으로 동일한 경우, 전류(I3)와 전류(I4)의 합은 시간 구간(P1)의 길이(또는, 시간 구간(P2)의 길이)를 주기로 가질 수 있다.
시간 구간(P1)동안 전류(I1)의 레벨은 기준 값 이상이고, 시간 구간(P2)동안 전류(I2)의 레벨은 기준 값 이상일 수 있다. 예로서, 시간 구간(P1)동안 전류(I1)의 레벨은 0 이상이고, 시간 구간(P2)동안 전류(I2)의 레벨은 0 이상일 수 있다. 따라서, 그래프에 도시된 시간 도메인에서 전류(I1)의 레벨과 전류(I2)의 레벨의 합은 계속적으로 0 이상일 수 있다. 즉, 발진 회로(220)는 그래프에 도시된 시간 도메인에서 계속적으로 0 이상의 레벨을 갖는 전류(I1 또는 I2)를 출력할 수 있다.
따라서, 임의의 시점에 전압(VDD)이 발진 회로(220)로 인가되더라도 class-B 발진 회로를 포함하는 도 5의 발진 회로(220)는 전압(VDD)에 응답하여 0 이상의 레벨을 갖는 전류(I1 또는 I2)를 출력할 수 있다. 따라서, class-B 발진 회로는 발진기(200)의 동작을 스타트 업 시키도록 구성되는 발진 회로(220)의 구현으로서 적합할 수 있다.
시간 구간(P1) 내에 전류(I3)의 레벨이 기준 값인 시간 구간이 포함되고, 시간 구간(P2) 내에 전류(I4)의 레벨이 기준 값인 시간 구간이 포함될 수 있다. 예로서, 시간 구간(P1) 내에 전류(I3)의 레벨이 0인 시간 구간이 포함되고, 시간 구간(P2) 내에 전류(I4)의 레벨이 0인 시간 구간이 포함될 수 있다. 발진 회로(240)로부터 출력되는 전류들(I3 및 I4)은 발진 회로(220)로부터 출력되는 전류들(I1 및 I2) 보다 짧은 시간길이 동안 0 이상의 레벨을 가질 수 있다. 따라서, 발진 회로(240)에 의해 소비되는 전력은 발진 회로(220)에 의해 소비되는 전력 보다 적을 수 있다.
전류(I3)와 전류(I4)는 피크 값 Q를 가질 수 있다. 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이, 전류(I3)와 전류(I4)는 발진 회로(240)에 의해 생성되고 전류(I3)와 전류(I4)의 레벨은 전압(Vs)의 레벨에 기초하여 결정될 수 있다. 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이, 전압(Vs)의 레벨은 발진기(200) 외부의 전자 회로 또는 설계자에 의해 조정될 수 있다. 전류(I3)와 전류(I4)의 피크 값 Q는 전압(Vs)의 레벨에 기초하여 결정될 수 있다. 따라서, class-C 발진 회로를 포함하는 도 5의 발진 회로(240)는 필요에 따라 변하는 피크 값들을 갖는 전류들(I3 및 I4)을 출력할 수 있다.
전압들(Vdiff1 및 Vdiff2)의 레벨들은 전류들(I3 및 I4)의 레벨들에 각각 기초하여 변하기 때문에, 발진 회로(240)는 전압(Vs)의 레벨에 기초하여 전압들(Vdiff1 및 Vdiff2)의 스윙 폭들을 제어할 수 있다. 따라서, class-C 발진 회로는 전압들(Vdiff1 및 Vdiff2)의 스윙 폭들을 제어하도록 구성되는 발진 회로(240)의 구현으로서 적합할 수 있다.
전류들(I1 및 I2) 및 전류들(I3 및 I4)의 레벨들은 공진 회로(230)의 공진 주파수에 따라 변하는 레벨을 갖는 노드들(ND9 및 ND10)의 전압들에 기초하여 변하기 때문에, 전류들(I1 및 I2) 및 전류들(I3 및 I4), 전류들(I1 및 I2)의 합, 및 전류들(I3 및 I4)의 합 각각의 주기(또는, 주파수)는 공진 회로(230)의 공진 주파수와 관련될 수 있다.
도 8은 도 6의 발진기 내부의 예시적인 전류들을 보여주는 그래프이다. 도 8의 예에서, x축들은 시간을 나타내고, y축들은 전류들의 레벨들을 각각 나타낼 수 있다.
도 7을 참조하여 설명된 바와 같이, 전류들(I1 및 I2)은 순차적으로 그리고 반복적으로 트랜지스터들(TR3 및 TR4)을 통해 흐를 수 있다. 전류들(I1 및 I2)이 순차적으로 그리고 반복적으로 흐름에 따라, 트랜지스터들(TR7 및 TR9)을 통해 전류들(I5 및 I7)이 흐를 수 있다.
전류(I1)와 전류(I2)는 특정 주기로 흐르기 때문에, 전류(I5)와 전류(I6)도 특정 주기로 흐를 수 있다. 예로서, 시간 구간(P3)동안 전류(I5)는 트랜지스터(TR7)을 통해 흐르고, 시간 구간(P4)동안 전류(I7)는 트랜지스터(TR9)를 통해 흐를 수 있다. 전류들(I5 및 I6)의 레벨들 각각은 시간 구간(P3)의 길이와 시간 구간(P4)의 길이의 합을 주기로 변할 수 있다.
도 6을 참조하여 설명된 바와 같이, 전류(I5)는 푸쉬 풀 발진 회로(210)의 제 1 동작에 의해 흐르고, 전류(I6)는 푸쉬 풀 발진 회로(210)의 제 2 동작에 의해 흐를 수 있다. 푸쉬 풀 발진 회로(210)의 제 1 동작 및 제 2 동작이 순차적으로 수행됨에 따라, 전류(I5)의 레벨과 전류(I6)의 레벨의 합은 주기적으로 변할 수 있다. 예로서, 시간 구간(P3)의 길이가 시간 구간(P4)의 길이와 실질적으로 동일할 경우, 전류(I5)의 레벨과 전류(I6)의 레벨의 합은 시간 구간(P5)의 길이(또는, 시간 구간(P6)의 길이)를 주기로 변할 수 있다.
전류들(I5 및 I6)은 공진 회로(230)의 공진 주파수를 갖는 노드들(ND9 및 ND10)의 전압들에 기초하여 흐르기 때문에, 전류들(I5 및 I6) 또는 전류들(I5 및 I6)의 합의 주기(또는, 주파수)는 공진 회로(230)의 공진 주파수와 관련될 수 있다.
전류(I8)는 제 1 동작에 의해 트랜지스터(TR10)를 통해 흐르므로, 전류(I8)의 변화는 전류(I5)의 변화와 유사할 수 있다. 전류(I7)는 제 2 동작에 의해 트랜지스터(TR9)를 통해 흐르므로, 전류(I7)의 변화는 전류(I6)의 변화와 유사할 수 있다. 따라서, 전류들(I8 및 I7)에 관한 설명은 이하 생략된다.
도 9는 도 6의 발진기로부터 출력되는 예시적인 전압들을 보여주는 그래프 이다. 도 9의 예에서, x축들은 시간을 나타내고, y축들은 전압들(Vdiif1 및 Vdiff2)의 레벨들을 각각 나타낼 수 있다.
도 9의 예에서, 실선으로 도시된 그래프는 도 6의 제 1 동작에 의해 출력되는 전압들(Vdiff1 및 Vdiff2)의 레벨들을 나타내고, 점선으로 도시된 그래프는 도 6의 제 2 동작에 의해 출력되는 전압들(Vdiff1 및 Vdiff2)의 레벨들을 나타낸다.
시간 구간(P5)에서, 발진기(200)의 제 1 동작이 수행될 수 있다. 따라서, 시간 구간(P5)에서, 전압(Vdiff1)의 레벨은 트랜지스터(TR7)를 통해 전달되는 전류(I5)에 의해 변할 수 있다(푸쉬 동작). 시간 구간(P5)에서, 전압(Vdiff2)의 레벨은 트랜지스터(TR10)를 통해 전달되는 전류(I8)에 의해 변할 수 있다(풀 동작). 예로서, 도 8과 도 9를 함께 참조하면, 시간 구간(P5)에서의 전압(Vdiff1)의 레벨은 시간 구간(P3)에서의 전류(I5)의 레벨에 기초하여 변하고, 시간 구간(P5)에서의 전압(Vdiff2)의 레벨은 시간 구간(P3)에서의 전류(I8)의 레벨에 기초하여 변할 수 있다.
시간 구간(P6)에서, 발진기(200)의 제 2 동작이 수행될 수 있다. 따라서, 시간 구간(P6)에서, 전압(Vdiff1)의 레벨은 트랜지스터(TR8)를 통해 전달되는 전류(I6)에 의해 변할 수 있다(풀 동작). 시간 구간(P6)에서, 전압(Vdiff2)의 레벨은 트랜지스터(TR9)를 통해 전달되는 전류(I7)에 의해 변할 수 있다(푸쉬 동작). 예로서, 도 8과 도 9를 함께 참조하면, 시간 구간(P6)에서의 전압(Vdiff1)의 레벨은 시간 구간(P4)에서의 전류(I6)의 레벨에 기초하여 변하고, 시간 구간(P6)에서의 전압(Vdiff2)의 레벨은 시간 구간(P4)에서의 전류(I7)의 레벨에 기초하여 변할 수 있다.
도 6을 참조하여 설명된 바와 같이, 전압(Vdiff1)은 트랜지스터들(TR7 및 TR8)에 의해 노드(ND9)의 전압에 기초하여 출력되고, 전압(Vdiff2)은 트랜지스터들(TR9 및 TR10)에 의해 노드(ND10)의 전압에 기초하여 출력될 수 있다. 따라서, 전압들(Vdiff1 및 Vdiff2)의 레벨들은 노드들(ND9 및 ND10)의 전압들에 각각 기초하여 변할 수 있다.
예로서, 도 7을 도 9와 함께 참조하면, 시간 구간(P5)에서의 전압(Vdiff1)은 시간 구간(P1)에서의 노드(ND9)의 전압에 기초하여 출력되고, 시간 구간(P6)에서의 전압(Vdiff1)은 시간 구간(P2)에서의 노드(ND9)의 전압에 기초하여 출력될 수 있다. 또한, 시간 구간(P5)에서의 전압(Vdiff2)은 시간 구간(P1)에서의 노드(ND10)의 전압에 기초하여 출력되고, 시간 구간(P6)에서의 전압(Vdiff2)은 시간 구간(P2)에서의 노드(ND10)의 전압에 기초하여 출력될 수 있다.
도 9의 전압들(Vdiff1 및 Vdiff2)의 레벨들은 도 3의 전압(Vout)의 레벨과 유사할 수 있다. 예로서, 시간 구간(TD1)동안 전압(Vout)의 레벨은 시간 구간(P5)동안 전압(Vdiff1)의 레벨에 대응할 수 있다. 시간 구간(TD3)동안 전압(Vout)의 레벨은 시간 구간(P6)동안 전압(Vdiff1)의 레벨에 대응할 수 있다. 시간 구간(TD1)동안 전압(Vout)의 레벨은 시간 구간(P6)동안 전압(Vdiff2)의 레벨에 대응할 수 있다. 시간 구간(TD3)동안 전압(Vout)의 레벨은 시간 구간(P5)동안 전압(Vdiff2)의 레벨에 대응할 수 있다.
푸쉬 풀 발진 회로들(210 및 250)은 제 1 동작 및 제 2 동작을 순차적으로 그리고 반복적으로 수행함으로써, 전압들(Vdiff1 및 Vdiff2)을 각각 출력할 수 있다. 제 1 동작 및 제 2 동작은 공진 회로(230)의 공진 주파수에 기초하여 생성되는 전압들 및 전류들에 기초하여 수행될 수 있다. 따라서, 전압들(Vdiff1 및 Vdiff2)의 레벨들은 공진 주파수에 대응하는 주파수에 기초하여 주기적으로 변할 수 있다. 도 9의 예에서, 전압들(Vdiff1 및 Vdiff2)의 레벨들은 시간 구간(P5)의 길이와 시간 구간(P6)의 길이의 합을 주기로 가질 수 있다. 시간 구간(P5)의 길이와 시간 구간(P6)의 길이의 합은 공진 회로(230)의 공진 주파수와 관련될 수 있다.
도 10는 도 1의 발진기를 포함하는 전자 장치의 예시적인 구성을 보여주는 블록도 이다.
전자 장치(1000)는 통신 블록(1100), 사용자 인터페이스(1200), 불휘발성 메모리(1300), 버퍼 메모리(1400), 전력 관리기(1500), 및 메인 프로세서(1600)를 포함할 수 있다. 단, 전자 장치(1000)의 구성요소들은 도 10의 실시 예에 한정되지 않는다. 전자 장치(1000)는 도 10에 나타낸 구성 요소들 중 하나 이상을 포함하지 않을 수 있고, 또는 도 10에 나타내지 않은 적어도 하나의 구성 요소를 더 포함할 수 있다.
통신 블록(1100)은 안테나(1110), 송수신기(1120), 및 MODEM(Modulator/Demodulator, 1130)을 포함할 수 있다. 통신 블록(1100)은 안테나(1110)를 통해 외부 장치/시스템과 신호를 교환할 수 있다. 예로서, 송수신기(1120)는 다양한 주파수들을 갖는 전압들을 혼합하기 위한 믹서를 포함할 수 있다. 또한, 송수신기(1120)는 믹서에 특정 주파수의 전압을 제공하도록 구성되는 발진기를 포함할 수 있다. 예로서, 송수신기는 믹서에 특정 주파수의 전압을 제공하기 위해, 도 1의 발진기(100) 및 도 4의 발진기(200) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예로서, 통신 블록(1100)의 송수신기(1120) 및 MODEM(1130)은 LTE(Long Term Evolution), WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access), GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multiple Access), Bluetooth, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless Fidelity), RFID(Radio Frequency Identification) 등과 같은 무선 통신 규약에 따라, 외부 장치/시스템과 교환되는 신호를 처리할 수 있다.
사용자 인터페이스(1200)는 사용자와 전자 장치(1000) 사이의 통신을 중재할 수 있다. 예로서, 사용자는 사용자 인터페이스(1200)를 통해 명령을 전자 장치(1000)로 입력할 수 있다. 예로서, 전자 장치(1000)는 메인 프로세서(1600)에 의해 생성되는 정보를 사용자 인터페이스(1200)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
불휘발성 메모리(1300)는 전력 공급에 관계없이 데이터를 저장할 수 있다. 예로서, 불휘발성 메모리(1300)는 플래시 메모리, PRAM, MRAM, ReRAM, FRAM 등과 같은 다양한 불휘발성 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예로서, 불휘발성 메모리(1300)는 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), SD(Secure Digital) 카드 등과 같은 착탈식 메모리, 및/또는 eMMC(Embedded Multimedia Card) 등과 같은 내장(Embedded) 메모리를 포함할 수 있다.
버퍼 메모리(1400)는 전자 장치(1000)의 동작에 이용되는 데이터를 저장할 수 있다. 예로서, 버퍼 메모리(1400)는 메인 프로세서(1600)에 의해 처리된 또는 처리될 데이터를 일시적으로 저장할 수 있다. 예로서, 버퍼 메모리(1400)는 SRAM(Static Random Access Memory), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, 및/또는 플래시 메모리, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magneto-resistive RAM), ReRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferro-electric RAM) 등과 같은 불휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
전력 관리기(1500)는 전자 장치(1000)의 구성 요소들로 전력을 공급할 수 있다. 예로서, 전력 관리기(1500)는 배터리 및/또는 외부 전원으로부터 수신되는 전력을 적절하게 변환할 수 있고, 변환된 전력을 전자 장치(1000)의 구성 요소들로 전달할 수 있다.
메인 프로세서(1600)는 전자 장치(1000)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 메인 프로세서(1600)는 전자 장치(1000)의 구성 요소들의 동작들을 제어/관리할 수 있다. 메인 프로세서(1600)는 전자 장치(1000)를 동작시키기 위해 다양한 연산을 처리할 수 있다. 예로서, 메인 프로세서(1600)는 통신 블록(1100) 및 사용자 인터페이스(1200) 등으로부터 수신되는 신호들에 기초하여 다양한 연산을 처리할 수 있다. 예로서, 메인 프로세서(1600)는 범용 프로세서, 전용 프로세서, 또는 어플리케이션 프로세서(Application Processor)로 구현될 수 있다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 발진기
200: 발진기
1000: 전자 장치

Claims (16)

  1. 공진 주파수를 갖는 공진 전압을 제 1 노드로 출력하도록 구성되는 공진 회로; 및
    상기 제 1 노드로부터 수신되는 상기 공진 전압에 기초하여, 제 1 전류 및 제 2 전류에 따라 변하는 레벨을 갖는 발진 전압을 출력하도록 구성되는 발진 회로를 포함하되,
    상기 제 1 전류는, 제 1 시간 구간에서, 제 1 전압 공급단과 제 2 노드 사이에서 전달되고,
    상기 제 2 전류는, 제 2 시간 구간에서, 상기 제 2 노드와 제 2 전압 공급단 사이에서 전달되고,
    상기 제 1 시간 구간의 길이와 상기 제 2 시간 구간의 길이의 합은 상기 공진 주파수에 대응하는 전자 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발진 회로는,
    상기 제 1 전압 공급단으로부터 상기 제 2 노드로 상기 제 1 전류를 전달하도록 구성되는 제 1 트랜지스터; 및
    상기 제 2 노드로부터 상기 제 2 전압 공급단으로 상기 제 2 전류를 전달하도록 구성되는 제 2 트랜지스터를 포함하는 전자 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터는 상기 공진 전압의 제 1 기준 값 이상의 레벨에 응답하여 상기 제 1 전류를 전달하고, 상기 제 2 트랜지스터는 상기 공진 전압의 제 2 기준 값 이하의 레벨에 응답하여 상기 제 2 전류를 전달하도록 더 구성되는 상기 전자 회로.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 발진 회로는,
    상기 발진 전압을 상기 제 1 노드로 피드백하도록 구성되는 제 1 피드백 회로;
    상기 발진 전압을 상기 제 1 전압 공급단을 통해 상기 제 1 트랜지스터의 일단으로 피드백하도록 구성되는 제 2 피드백 회로; 및
    상기 발진 전압을 상기 제 2 전압 공급단을 통해 상기 제 2 트랜지스터의 일단으로 피드백하도록 구성되는 제 3 피드백 회로를 더 포함하는 전자 회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 피드백 회로, 상기 제 2 피드백 회로, 및 상기 제 3 피드백 회로는 상기 발진 전압을 피드백하도록 구성되는 용량성 소자들을 포함하는 전자 회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공진 회로로부터 상기 제 1 노드를 향하는 방향에 대한 저항의 크기는, 상기 용량성 소자들의 커패시턴스들에 기초하여 결정되는 전자 회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진 회로는 변하는 커패시턴스를 갖는 가변 용량성 소자를 포함하되,
    상기 공진 주파수는 상기 변하는 커패시턴스에 기초하여 변하는 전자 회로.
  8. 공진 주파수를 갖는 제 1 공진 전압을 제 1 노드로 출력하고, 상기 공진 주파수를 갖는 제 2 공진 전압을 제 2 노드로 출력하도록 구성되는 공진 회로;
    제 1 시간 구간 동안 제 3 노드로 제 1 전류를 수신하고, 제 2 시간 구간 동안 상기 제 3 노드로부터 제 2 전류를 출력하고, 상기 제 1 노드로부터 수신되는 상기 제 1 공진 전압에 기초하여 상기 제 3 노드로 제 1 발진 전압을 출력하도록 구성되는 제 1 발진 회로; 및
    상기 제 1 시간 구간 동안 제 4 노드로부터 제 3 전류를 출력하고, 상기 제 2 시간 구간 동안 상기 제 4 노드로 제 4 전류를 수신하고, 상기 제 1 노드로부터 수신되는 상기 제 2 공진 전압에 기초하여 상기 제 4 노드로 제 2 발진 전압을 출력하도록 구성되는 제 2 발진 회로를 포함하되,
    상기 제 1 시간 구간 및 상기 제 2 시간 구간 동안, 상기 제 1 발진 전압의 레벨은 상기 제 1 전류 및 상기 제 2 전류에 기초하여 변하고, 상기 제 2 발진 전압의 레벨은 상기 제 3 전류 및 상기 제 4 전류에 기초하여 변하는 발진기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 3 시간 구간 동안 제 1 전압 공급단과 상기 제 1 노드 사이에서 제 5 전류를 전달하고, 제 4 시간 구간 동안 상기 제 1 전압 공급단과 상기 제 2 노드 사이에서 제 6 전류를 전달하도록 구성되는 제 3 발진 회로; 및
    상기 제 4 시간 구간 동안 상기 제 1 노드와 제 2 전압 공급단 사이에서 제 7 전류를 전달하고, 상기 제 3 시간 구간동안 상기 제 2 노드와 상기 제 2 전압 공급단 사이에서 제 8 전류를 전달하도록 구성되는 제 4 발진 회로를 더 포함하는 발진기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 3 시간 구간의 길이와 상기 제 4 시간 구간의 길이의 합은 상기 공진 주파수에 대응하는 발진기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 3 시간 구간에서, 상기 제 1 공진 전압의 레벨은 상기 제 5 전류에 기초하여 변하고, 상기 제 2 공진 전압의 레벨은 상기 제 8 전류에 기초하여 변하고,
    상기 제 4 시간 구간에서, 상기 제 1 공진 전압의 상기 레벨은 상기 제 7 전류에 기초하여 변하고, 상기 제 2 공진 전압의 상기 레벨은 상기 제 6 전류에 기초하여 변하는 발진기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 구간에서의 상기 제 1 발진 전압의 상기 레벨은 상기 제 3 시간 구간에서의 상기 제 1 공진 전압의 상기 레벨에 기초하여 변하고, 상기 제 2 시간 구간에서의 상기 제 1 발진 전압의 상기 레벨은 상기 제 4 시간 구간에서의 상기 제 1 공진 전압의 상기 레벨에 기초하여 변하는 발진기.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 3 발진 회로는,
    상기 제 1 전압 공급단과 상기 제 1 노드 사이에서 상기 제 5 전류를 전달하도록 구성되는 제 1 트랜지스터; 및
    상기 제 1 전압 공급단과 상기 제 2 노드 사이에서 상기 제 6 전류를 전달하도록 구성되는 제 2 트랜지스터를 포함하되,
    상기 제 1 트랜지스터의 게이트단은 상기 제 2 노드와 연결되고, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트단은 상기 제 1 노드와 연결되는 발진기.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 4 발진 회로는,
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 전압 공급단 사이에서 상기 제 7 전류를 전달하도록 구성되는 제 3 트랜지스터;
    상기 제 2 노드와 상기 제 2 전압 공급단 사이에서 상기 제 8 전류를 전달하도록 구성되는 제 4 트랜지스터; 및
    상기 제 3 트랜지스터의 게이트단과 상기 제 4 트랜지스터의 게이트단 사이에 직렬로 연결되는 제 1 저항 및 제 2 저항을 포함하는 발진기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 4 발진 회로는 상기 제 1 저항과 상기 제 2 저항 사이의 노드로 제어 전압을 수신하도록 구성되되,
    상기 제 1 발진 전압의 스윙 폭 및 상기 제 2 발진 전압의 스윙 폭은 상기 제어 전압에 기초하여 조정되는 발진기.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 공진 회로는 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드를 연결하고, 변하는 커패시턴스를 갖도록 구성되는 가변 용량성 소자를 포함하되,
    상기 공진 주파수는 상기 변하는 커패시턴스에 기초하여 변하는 발진기.
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