KR20220127206A - 광대역 전압 제어 발진기 회로부 - Google Patents

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애플 인크.
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Abstract

전자 디바이스는 전압 제어 발진기(VCO) 신호에 기초하여 신호들을 상향변환하거나 하향변환하는 믹서 회로부를 갖는 송수신기를 포함할 수 있다. 송수신기 회로부는 제1, 제2, 제3 및 제4 VCO들을 포함할 수 있다. 각각의 VCO는 제어 전압을 수신하는 VCO 코어 및 VCO 코어에 결합된 인덕터를 포함할 수 있다. 고정 선형 커패시터들이 VCO 코어들 사이에 결합될 수 있다. 스위칭 네트워크는 VCO들 사이에 결합될 수 있다. 제어 회로부는 4개의 상이한 동작 모드들 중 하나에 VCO 회로를 배치할 수 있고, 인덕터들 각각에서 전류 방향을 선택적으로 제어하기 위해 동작 모드들 사이에서 스위칭할 수 있다. VCO 회로부는 동작 모드들 각각에서 각각의 주파수 범위 내에서 VCO 신호를 생성할 수 있다. VCO 회로부는 시스템에 최소 위상 잡음을 도입하면서 모든 동작 모드에 걸쳐 비교적 넓은 주파수 범위를 나타낼 수 있다.

Description

광대역 전압 제어 발진기 회로부{WIDEBAND VOLTAGE-CONTROLLED OSCILLATOR CIRCUITRY}
본 출원은 2020년 12월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제17/131,168호를 우선권으로 주장하며, 그로써 그 특허 출원은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 개시는 대체로 전자 디바이스들에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 회로부를 구비한 전자 디바이스들에 관한 것이다.
전자 디바이스들에는 종종 무선 통신 기능들이 제공된다. 무선 통신 기능이 있는 전자 디바이스에는 안테나가 하나 이상인 무선 통신 회로부가 있다. 무선 통신 회로부의 무선 송수신기 회로는 안테나들을 사용하여 무선 주파수 신호들을 송신 또는 수신한다.
무선 송수신기 회로는 통상적으로 로컬 발진기 신호에 기초하여 입력 신호들을 상향변환하거나 하향변환하기 위한 믹서를 포함한다. 로컬 발진기 신호는 종종 전압 제어 발진기 회로부를 사용하여 생성된다. 전자 디바이스를 위한 만족스러운 전압 제어 발진기 회로부를 설계하는 것은 어려울 수 있다.
전자 디바이스는 무선 회로부를 포함할 수 있다. 무선 회로부는 안테나를 통해 무선 주파수 신호들을 전달하는 송수신기 회로부를 포함할 수 있다. 송수신기 회로부는 믹서 회로부를 포함할 수 있다. 믹서 회로부는 전압 제어 발진기(VCO) 출력 신호에 기초하여 송수신기에 대한 신호들을 상향변환 또는 하향변환할 수 있다. 송수신기 회로부는 VCO 출력 신호를 생성하는 VCO 회로부를 포함할 수 있다. VCO 회로부는 제1, 제2, 제3 및 제4 VCO들을 포함할 수 있다. 각각의 VCO는 제어 전압을 수신하는 VCO 코어 및 VCO 코어의 제1 단자와 제2 단자 사이에 결합된 인덕터를 포함할 수 있다. 고정 선형 커패시터들이 VCO 코어들 사이에 결합될 수 있다. 스위칭 네트워크는 제1, 제2, 제3 및 제4 VCO들 사이에 결합될 수 있다. 스위칭 네트워크는, 예를 들어, 커패시터들과 병렬로 VCO 코어들의 상이한 쌍들 사이에 결합된 버터플라이 스위치들을 포함할 수 있다.
전자 디바이스는 제어 회로부를 포함할 수 있다. 제어 회로부는 4개의 상이한 동작 모드들 중 하나에 VCO 회로부를 배치하기 위해 스위칭 네트워크에 제어 신호들을 제공할 수 있다. 제어 회로부는 인덕터들 각각에서 전류 방향을 선택적으로 제어하기 위해 동작 모드들 사이에서 스위칭할 수 있다. VCO 회로부는 동작 모드들 각각에서 각각의 주파수 범위 내에서 VCO 출력 신호를 생성할 수 있다. VCO 회로부는 시스템에 최소 위상 잡음을 도입하면서 모든 동작 모드에 걸쳐 비교적 넓은 주파수 범위를 나타낼 수 있다.
본 개시의 일 양태는 전압 제어 발진기(VCO) 회로부를 제공한다. VCO 회로부는 제1 인덕터를 갖는 제1 VCO, 제2 인덕터를 갖는 제2 VCO, 제3 인덕터를 갖는 제3 VCO, 및 제4 인덕터를 갖는 제4 VCO를 포함하는 복수의 VCO들을 가질 수 있다. VCO 회로부는 제1 VCO와 제2 VCO 사이에 결합된 제1 쌍의 커패시터들을 가질 수 있다. VCO 회로부는 제2 VCO와 제3 VCO 사이에 결합된 제2 쌍의 커패시터들을 가질 수 있다. VCO 회로부는 제3 VCO와 제4 VCO 사이에 결합된 제3 쌍의 커패시터들을 가질 수 있다. VCO 회로부는 제4 VCO와 제1 VCO 사이에 결합된 제4 쌍의 커패시터들을 가질 수 있다. VCO 회로부는 복수의 VCO들에 통신가능하게 결합되고 제1 인덕터, 제2 인덕터, 제3 인덕터, 및 제4 인덕터에서 전류 방향을 선택적으로 제어하여 VCO 회로부의 적어도 4개의 동작 모드들에 걸친 주파수 범위들에서 VCO 출력 신호들을 생성하도록 구성된 스위칭 네트워크를 가질 수 있다.
본 개시의 일 양태는 전압 제어 발진기(VCO) 회로부를 제공한다. VCO 회로부는 제1 VCO 코어, 및 상기 제1 VCO 코어에 결합된 제1 인덕터를 갖는 제1 VCO를 포함할 수 있다. VCO 회로부는 제2 VCO 코어, 및 상기 제2 VCO 코어에 결합된 제2 인덕터를 갖는 제2 VCO를 포함할 수 있다. VCO 회로부는 제1 VCO 코어와 제2 VCO 코어 사이에 결합된 제1 쌍의 고정 커패시터들을 포함할 수 있다. VCO 회로부는 제1 쌍의 고정 커패시터들과 병렬로 제1 VCO 코어와 제2 VCO 코어 사이에 결합된 제1 스위칭 회로를 포함할 수 있다.
본 개시에서는 전자 디바이스에 대해 설명한다. 전자 디바이스는 기저대역 신호들을 생성하도록 구성된 기저대역 프로세서 회로부를 가질 수 있다. 전자 디바이스는 기저대역 신호들 및 전압 제어 발진기(VCO) 출력 신호에 기초하여 무선 주파수 신호들을 생성하도록 구성된 믹서 회로부를 가질 수 있다. 전자 디바이스는 무선 주파수 신호들을 송신하도록 구성된 안테나를 가질 수 있다. 전자 디바이스는 VCO 출력 신호를 생성하도록 구성된 VCO 회로부를 가질 수 있다. VCO 회로부는 제1 및 제2 단자들을 갖는 제1 VCO 코어를 가질 수 있다. VCO 회로부는 제1 단자와 제2 단자 사이에 결합된 제1 인덕터를 가질 수 있다. VCO 회로부는 제3 및 제4 단자들을 갖는 제2 VCO 코어를 가질 수 있다. VCO 회로부는 제3 단자와 제4 단자 사이에 결합된 제2 인덕터를 가질 수 있다. VCO 회로부는 제1 단자를 제4 단자에 결합시키는 제1 고정 커패시터를 가질 수 있다. VCO 회로부는 제2 단자를 제3 단자에 결합시키는 제2 고정 커패시터를 가질 수 있다. VCO 회로부는 제1 고정 커패시터 및 제2 고정 커패시터와 병렬로 제1 단자 및 제2 단자를 제3 단자 및 제4 단자에 결합시키는 스위칭 회로를 가질 수 있고, 스위칭 회로는 제1 상태 및 제2 상태를 갖고, 제1 상태에서 스위칭 회로는 제1 단자를 제4 단자에 결합시키고 제2 단자를 제3 단자에 결합시키고, 제2 상태에서 스위칭 회로는 제1 단자를 제3 단자에 결합시키고 제2 상태에서 제2 단자를 상기 제4 단자에 결합시킨다.
도 1은 일부 실시예들에 따른, 전압 제어 발진기(VCO) 회로부를 구비한 송수신기를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 기능 블록도이다.
도 2는 일부 실시예들에 따른, 고정 커패시터들을 사용하여 함께 결합되는 다수의 VCO들을 갖는 예시적인 VCO 회로부 및 VCO 회로부의 주파수 범위를 확장시키기 위한 스위칭 네트워크의 도면이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른 예시적인 VCO 코어의 회로도이다.
도 4는 일부 실시예들에 따른, VCO들 사이에 결합된 스위칭 네트워크에 형성될 수 있는 예시적인 버터플라이 스위치의 회로도이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른, VCO 회로부를 사용하여 VCO 출력 신호들을 생성하는 데 수행될 수 있는 예시적인 동작들의 흐름도이다.
도 6 내지 도 9는 일부 실시예들에 따른, 각각의 제1, 제2, 제3 및 제4 동작 모드들에서 VCO 신호들을 생성하기 위해 예시적인 VCO 회로부가 어떻게 사용될 수 있는지를 도시되는 도면들이다.
도 10은 일부 실시예들에 따른, 도 6 내지 도 9의 제1, 제2, 제3 및 제4 동작 모드들 내의 예시적인 VCO 회로부를 동작시키는 것이 어떻게 VCO 회로부의 주파수 범위를 최대화하는 역할을 할 수 있는지를 도시하는 플롯이다.
도 1의 전자 디바이스(10)는, 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터와 같은 컴퓨팅 디바이스, 임베디드 컴퓨터를 포함하는 컴퓨터 모니터, 태블릿 컴퓨터, 셀룰러 전화, 미디어 플레이어, 또는 다른 핸드헬드 또는 휴대용 전자 디바이스, 더 작은 디바이스, 예컨대 손목시계 디바이스, 펜던트(pendant) 디바이스, 헤드폰 또는 이어피스(earpiece) 디바이스, 안경 또는 사용자의 머리에 착용되는 다른 장비에 임베딩된 디바이스, 또는 다른 웨어러블(wearable) 또는 소형 디바이스, 텔레비전, 임베디드 컴퓨터를 포함하지 않는 컴퓨터 디스플레이, 게이밍 디바이스, 내비게이션 디바이스, 디스플레이를 구비한 전자 장비가 키오스크(kiosk) 또는 자동차 내에 장착되어 있는 시스템과 같은 임베디드 시스템, 무선 인터넷 연결 음성 제어 스피커, 가정 엔터테인먼트 디바이스, 원격 제어 디바이스, 게이밍 컨트롤러, 주변 사용자 입력 디바이스, 무선 기지국 또는 액세스 포인트. 이러한 디바이스들 중 둘 이상의 디바이스들의 기능을 구현하는 장비, 또는 다른 전자 장비일 수 있다.
도 1의 기능 블록도에서 볼 수 있듯이 디바이스(10)에는 하우징(12)과 같은 전자 디바이스 하우징에 있거나 그 내부에 위치하는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 때때로 케이스로 지칭될 수 있는 하우징(12)은 플라스틱, 유리, 세라믹, 섬유 복합재들, 금속(예컨대, 스테인리스강, 알루미늄, 금속 합금 등), 다른 적합한 재료들, 또는 이들 재료의 조합으로 형성될 수 있다. 일부 상황들에서, 하우징(12)의 전체 또는 부분들은 유전체 또는 기타 저전도성 재료(예컨대, 유리, 세라믹, 플라스틱, 사파이어 등)로 형성될 수 있다. 다른 상황들에서, 하우징(12) 또는 하우징(12)을 형성하는 구조물들의 적어도 일부는 금속 요소들로부터 형성될 수 있다.
디바이스(10)는 제어 회로부(14)를 포함할 수 있다. 제어 회로부(14)는 저장 회로부(16)와 같은 저장장치를 포함할 수 있다. 저장 회로부(16)는 하드 디스크 드라이브 저장장치, 비휘발성 메모리(예를 들어, 플래시 메모리, 또는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive)를 형성하도록 구성된 다른 전기적으로 프로그래밍 가능한 판독 전용 메모리), 휘발성 메모리(예를 들어, 정적 또는 동적 랜덤 액세스 메모리) 등을 포함할 수 있다. 제어 회로부(16)는 디바이스(10) 및/또는 이동식 저장 매체에 내장된 저장 장치를 포함할 수 있다.
제어 회로부(14)는 프로세싱 회로부(18)와 같은 프로세싱 회로부를 포함할 수 있다. 프로세싱 회로부(18)는 디바이스(10)의 동작을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 프로세싱 회로부(18)는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, 디지털 신호 프로세서들, 호스트 프로세서들, 기저대역 프로세서 집적 회로, 주문형 집적 회로들, 중앙 프로세싱 유닛들(CPU) 등을 포함할 수 있다. 제어 회로부(14)는 하드웨어(예컨대, 전용 하드웨어 또는 회로부), 펌웨어, 및/또는 소프트웨어를 사용하여 디바이스(10)에서 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 디바이스(10)에서 동작들을 수행하기 위한 소프트웨어 코드는 저장 회로부(16) 상에 저장될 수 있다(예를 들어, 저장 회로부(16)는 소프트웨어 코드를 저장하는 비일시적(유형적) 컴퓨터 판독가능 저장 매체들을 포함할 수 있다). 소프트웨어 코드는 때때로 프로그램 명령어들, 소프트웨어, 데이터, 명령어들, 또는 코드로 지칭될 수 있다. 저장 회로부(16) 상에 저장된 소프트웨어 코드는 프로세싱 회로부(18)에 의해 실행될 수 있다.
제어 회로부(14)는 위성 내비게이션 애플리케이션들, 인터넷 브라우징 애플리케이션들, VOIP(voice-over-internet-protocol) 전화 통화 애플리케이션들, 이메일 애플리케이션들, 미디어 재생 애플리케이션들, 운영 체제 기능들 등과 같은, 디바이스(10) 상의 소프트웨어를 실행하기 위해 사용될 수 있다. 외부 장비와의 상호작용들을 지원하기 위해, 제어 회로부(14)는 통신 프로토콜들을 구현하는 데 사용될 수 있다. 제어 회로부(14)를 사용하여 구현할 수 있는 통신 프로토콜은 인터넷 프로토콜, 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN) 프로토콜(예를 들어, IEEE 802.11 프로토콜 - 때로는 Wi-Fi®로 지칭), 다른 단거리 무선 통신 링크용 프로토콜(예를 들어, Bluetooth® 프로토콜) 또는 다른 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 프로토콜, IEEE 802.11ad 프로토콜(예를 들어, 초광대역 프로토콜), 셀룰러 전화 프로토콜(예를 들어, 3G 프로토콜, 4G (LTE) 프로토콜, 5G 프로토콜 등), 안테나 다이버시티 프로토콜, 위성 내비게이션 시스템 프로토콜(예를 들어, 전 지구 위치 확인 시스템(GPS) 프로토콜, 세계 항행 위성 시스템(GLONASS) 프로토콜 등), 안테나 기반 공간 레인징 프로토콜(예를 들어, 무선 탐지 및 레인징(RADAR) 프로토콜 또는 밀리미터파 및 센티미터파 주파수들에서 전달되는 신호에 대한 다른 원하는 레인지 탐지 프로토콜), 또는 기타 원하는 통신 프로토콜을 포함한다. 각각의 통신 프로토콜은 프로토콜을 구현하는 데 사용되는 물리적 접속 방법론을 특정하는 대응하는 무선 액세스 기술(RAT)과 연관될 수 있다.
디바이스(10)는 입출력 회로부(20)를 포함할 수 있다. 입출력 회로부(20)는 입출력 디바이스들(22)을 포함할 수 있다. 입출력 디바이스들(22)은 데이터가 디바이스(10)에 공급되게 하기 위해, 그리고 데이터가 디바이스(10)로부터 외부 디바이스들로 제공되게 하기 위해 사용될 수 있다. 입출력 디바이스들(22)은 사용자 인터페이스 디바이스들, 데이터 포트 디바이스들, 및 다른 입출력 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어 입출력 디바이스들(22)은 터치 센서, 디스플레이(예를 들어, 터치 감응형 및/또는 힘 감응형 디스플레이), 발광 컴포넌트(예를 들어, 터치 센서 기능이 없는 디스플레이), 버튼(기계식, 정전식, 광학식 등), 스크롤 휠, 터치 패드, 키 패드, 키보드, 마이크, 카메라, 버튼, 스피커, 상태 표시등, 오디오 잭 및 기타 오디오 포트 컴포넌트, 디지털 데이터 포트 디바이스, 동작 센서(가속도계, 자이로스코프 및/또는 움직임을 탐지하는 나침반), 정전 용량 센서, 근접성 센서, 자력 센서, 힘 센서(예를 들어, 디스플레이에 가한 압력을 탐지하기 위해 디스플레이와 결합된 힘 센서) 등을 포함할 수 있다. 일부 구성에서는 키보드, 헤드폰, 디스플레이, 포인팅 디바이스(예를 들어, 트랙패드, 마우스 및 조이스틱), 및 기타 입출력 디바이스를 유무선 연결을 사용하여 디바이스(10)과 결합할 수 있다(예를 들어, 일부 입출력 디바이스(22)는 주 처리 장치 또는 디바이스(10)의 다른 부분과 유선 또는 무선 링크로 결합한 주변 장치일 수 있다).
입출력 회로부(20)는 무선 통신들 지원하는 무선 회로부(24)를 포함할 수 있다. 무선 회로부(24)(때때로 본 명세서에서 무선 통신 회로부(24)로 지칭됨)는 하나 이상의 안테나들(40)을 포함할 수 있다. 무선 회로부(24)는 또한 기저대역 프로세서 회로부, 송수신기 회로부, 증폭기 회로부, 필터 회로부, 스위칭 회로부, 무선 주파수 송신 라인들, 및/또는 안테나(들)(40)를 사용하여 무선 주파수 신호들을 송신 및/또는 수신하기 위한 임의의 다른 회로부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 회로부(24)는 무선 주파수들에서 대응하는 주파수 대역(때때로 본 명세서에서 통신 대역으로 또는 단순히 "대역"으로 지칭됨) 내에서 무선 주파수 신호들을 송신 및/또는 수신하는 송수신기 회로부(28)와 같은 무선 주파수 송수신기 회로부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기 회로부(28)는 2.4 ㎓ WLAN 대역(예를 들어, 2400 내지 2480 ㎒), 5 ㎓ WLAN 대역(예를 들어, 5180 내지 5825 ㎒), Wi-Fi® 6E 대역(예를 들어, 5925 내지 7125 ㎒) 및/또는 다른 Wi-Fi® 대역(예를 들어, 1875 내지 5160 ㎒)과 같은 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN) 주파수 대역들(예를 들어, Wi-Fi®(IEEE 802.11) 또는 다른 WLAN 통신 대역들), 2.4 ㎓ Bluetooth® 대역 또는 다른 WPAN 통신 대역들과 같은 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 주파수 대역들, 셀룰러 전화 주파수 대역들(예를 들어, 약 600 ㎒ 내지 약 5 ㎓ 대역들, 3G 대역들, 4G LTE 대역들, 10 ㎓ 미만의 5G 신규 무선 주파수 범위 1(FR1) 대역들, 20 내지 60 ㎓의 5G 신규 무선 주파수 범위 2(FR2) 대역들 등), 10 내지 300 ㎓의 다른 센티미터파 또는 밀리미터파 주파수 대역들, 근거리 통신 주파수 대역들(예를 들어, 13.56 ㎒), 위성 내비게이션 주파수 대역들(예를 들어, 1565 내지 1610 ㎒의 GPS 대역, 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GLONASS) 대역, BeiDou 내비게이션 위성 시스템(BDS) 대역 등), IEEE 802.15.4 프로토콜 및/또는 다른 초광대역 통신 프로토콜들 하에서 동작하는 초광대역(UWB) 주파수 대역들, 3GPP 무선 통신 표준군 하의 통신 대역들, IEEE 802.XX 표준군 하의 통신 대역들 및/또는 임의의 다른 원하는 관심 주파수 대역들을 처리할 수 있다. 송수신기 회로부(28)는 때때로 본 명세서에서 트랜시버(28)로 지칭될 수 있다.
송수신기 회로부(28)는 무선 주파수 송신 라인(36)과 같은 하나 이상의 무선 주파수 송신 라인들에 걸쳐 하나 이상의 안테나들(40)에 결합될 수 있다. 무선 주파수 송신 라인(36)과 같은 디바이스(10) 내의 송신 라인들은 동축 케이블들, 마이크로스트립(microstrip) 송신 라인들, 스트립라인(stripline) 송신 라인들, 에지-결합형 마이크로스트립 송신 라인들, 에지-결합형 스트립라인 송신 라인들, 이러한 유형들의 송신 라인들의 조합으로부터 형성된 송신 라인 등을 포함할 수 있다. 안테나들(40)은 임의의 원하는 안테나 구조들을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나들(40)은 루프 안테나 구조물들, 패치 안테나 구조물들, 역-F 안테나 구조물들, 슬롯 안테나 구조들, 평면 역-F 안테나 구조물들, 나선형 안테나 구조들, 모노폴 안테나들, 다이폴들, 이러한 설계들의 하이브리드들 등으로부터 형성되는 공진 요소들을 갖는 안테나들을 포함할 수 있다. 필터 회로부, 스위칭 회로부, 임피던스 정합 회로부, 및/또는 다른 안테나 튜닝 컴포넌트들은 시간 경과에 따라 주파수 응답 및 안테나들(40)의 무선 성능을 조정하도록 조정될 수 있다.
무선 회로부(24)는 또한 기저대역 프로세서(26)와 같은 기저대역 프로세서 회로부를 포함할 수 있다. 기저대역 프로세서(26)는 기저대역 경로(30)를 통해 송수신기 회로부(28)와 결합될 수 있다. 도 1의 예에서는 명료함을 위해 제어 회로부(14)가 무선 회로부(24)로부터 분리된 것으로 도시되고 있으나, 무선 회로부(24)는 프로세싱 회로부(18)의 일부를 형성하는 프로세싱 회로부 및/또는 제어 회로부(14)의 저장 회로부(16)의 일부를 형성하는 저장 회로부를 포함할 수 있다(예컨대, 제어 회로부(14)의 부분들이 무선 회로부(24), 기저대역 프로세서(26) 등 상에 구현될 수 있음).
도 1의 예는 단지 예시적인 것이다. 일반적으로 무선 회로부(24)는 원하는 수의 기저대역 프로세서들(26), 원하는 수의 송수신기들 및 원하는 수의 안테나들(40)을 포함할 수 있다. 각각의 기저대역 프로세서(26)는 각각의 기저대역 경로들(30)을 통해 하나 이상의 송수신기들과 결합될 수 있다. 각각의 송수신기는 업링크 신호들을 안테나(들)(40)에 출력하는 송신기 회로부를 포함할 수 있고/있거나 안테나(들)(40)부터 다운링크 신호들을 수신하는 수신기 회로부를 포함할 수 있다. 각각의 송수신기는 각각의 무선 주파수 송신 라인들(36)을 통해 하나 이상의 안테나들(40)과 결합될 수 있다. 무선 주파수 송신 라인들 중 하나 이상은 그 위에 개재된 무선 주파수 프론트 엔드 모듈을 가질 수 있다. 무선 주파수 프론트 엔드 모듈은 공통 패키지, 칩, 또는 기판에 장착된, 필터들, 스위치들, 임피던스 정합 회로부, 안테나 튜닝 컴포넌트들, 증폭기 회로부, 무선 주파수 커플러들, 센서들 등과 같은 무선 주파수 프론트 엔드 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
무선 송신을 수행할 시에, 기저대역 프로세서(26)는 기저대역 경로(30)를 통해 송수신기 회로부(28)에 기저대역 신호들 BB를 제공할 수 있다. 송수신기 회로부(28)는 기저대역 프로세서(26)로부터 수신된 상기 기저대역 신호들 BB를 대응하는 무선 주파수 신호들로 변환하기 위한 회로부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기 회로부(28)는 (예를 들어, 무선 주파수 신호들 SIGRF와 같이) 안테나(들)(40)를 통한 송신 이전에 기저대역 신호들 BB를 무선 주파수들로 상향변환(또는 변조)하기 위한 하나 이상의 믹서들(34)과 같은 믹서 회로부를 포함할 수 있다. 송수신기 회로부(28)는 또한 신호들을 디지털 도메인과 아날로그 도메인 사이에서 변환하기 위한 (명료함을 위해 도 1에 도시되지 않은) 디지털-아날로그 변환기(DAC) 및/또는 아날로그-디지털 변환기(ADC) 회로부를 포함할 수 있다. 안테나(들)(40)는 무선 주파수 신호들을 자유 공간으로 방사하여 외부 무선 장비로 무선 주파수 신호들 SIGRF를 송신할 수 있다.
무선 수신을 수행할 시에, 안테나(들)(40)는 외부 무선 장비로부터 무선 주파수 신호들 SIGRF를 수신할 수 있다. 수신된 무선 주파수 신호들 SIGRF는 무선 주파수 송신 라인(36)을 통해 송수신기 회로부(28)에 전달될 수 있다. 송수신기 회로부(28)는 수신된 무선 주파수 신호들을 대응하는 기저대역 신호들로 변환하기 위한 회로부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기 회로부(28)는 (예를 들어, 기저대역 신호들 BB와 같이) 수신 신호들을 기저대역 경로(30)를 통해 기저대역 프로세서(26)에 전달하기 전에 수신된 무선 주파수 신호들 SIGRF를 기저대역 주파수들로 하향변환(또는 복조)하기 위해 하나 이상의 믹서들(34)을 사용할 수 있다.
상향변환을 수행하기 위해, 믹서(들)(34)는 기저대역 신호들 BB와 같은 입력 신호와 경로(38)를 통해 수신된 로컬 발진기 신호 LO와 같은 로컬 발진기(LO) 신호를 믹싱할 수 있다. 원하는 경우, 로컬 발진기 신호 LO는 상이한 주파수들로 상향변환하기 위해 상이한 믹서들(34)에 제공되는 다수의 로컬 발진기 신호들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 로컬 발진기 신호(LO)는 기저대역으로부터 무선 주파수들로 신호들을 상향변환하거나 또는 중간 주파수들(IF)로부터 (예를 들어, 무선 주파수 신호들 SIGRF와 같은) 무선 주파수들로 신호들을 상향변환하기 위한 무선 주파수 로컬 발진기(RFLO) 신호를 포함할 수 있다. 중간 주파수들이 사용되는 예들에서, 로컬 발진기 신호(LO)는 기저대역으로부터 중간 주파수들로 신호들을 상향변환하기 위한 중간 주파수 로컬 발진기(IFLO) 신호를 또한 포함할 수 있다. 무선 주파수들이 10 ㎓ 초과(예를 들어, 20 ㎓ 초과, 30 ㎓ 초과 등)인 예들에서, 중간 주파수들은 예로서 약 100 ㎒ 내지 10 ㎓일 수 있다. 무선 주파수들이 10 ㎓ 초과인 시나리오들에서 중간 주파수들의 사용은, 10 ㎓에 걸친 주파수들과 같은 높은 주파수들이 특히 감쇠에 민감하기 때문에, 신호들이 최소 신호 감쇠로 디바이스(10) 내에서 상대적으로 큰 거리들을 가로질러 전달되게 할 수 있다. 유사하게, 하향변환을 수행하기 위해, 믹서(들)(34)는 중간 주파수 신호들 또는 기저대역 신호들 BB를 생성하기 위해 로컬 발진기 신호(LO)를 무선 주파수 신호들 SIGRF와 같은 입력 신호와 믹싱할 수 있다.
송수신기 회로부(28)는 로컬 발진기 신호들(LO)을 생성하는 로컬 발진기(32)와 같은 로컬 발진기 회로부를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 예로서 설명되는 구현에서, 로컬 발진기(32)는 전압 제어 발진기(VCO) 회로부(42)와 같은 전압 제어 발진기 회로부를 포함할 수 있다. VCO 회로부(42)는, (예를 들어, 제어 회로부(14)로부터) 제어 경로(44)를 통해 수신된 제어 전압 VCTRL과 같은 제어 전압에 기초하여 본 명세서에서 때때로 VCO 출력 신호들 OSC로 지칭되는 경로(38) 상의 주기적 신호들을 출력할 수 있다. 로컬 발진기(32)는 VCO 출력 신호들 OSC에 기초하여 로컬 발진기 신호들 LO를 생성할 수 있다. 예를 들어, 로컬 발진기(32)는 VCO 회로부(42)에 의해 생성된 VCO 출력 신호들 OSC를 사용하여 로컬 발진기 신호들 LO를 생성하는 위상 고정 루프(PLL), 디지털 플립-플롭들, 버퍼 회로들 및/또는 임의의 다른 원하는 회로부(예를 들어, 클로킹 회로부)를 포함할 수 있다. 도 1의 예는 단지 예시적인 것이다. VCO 회로부(42)는 로컬 발진기(32)의 일부로서 형성될 필요가 없다. 일반적으로, VCO 출력 신호들 OSC는 VCO 출력 신호들 OSC와 같은 VCO 출력 신호들을 달리 요구하는 디바이스(10)에 대한 임의의 원하는 기능들을 수행하는 데 사용될 수 있다.
제어 전압 VCTRL은 (예를 들어, 입력 신호들을 원하는 주파수들로 하향변환 또는 상향변환하도록 믹서(들)(34)를 제어하기 위해)VCO 출력 신호들 OSC의 주파수 및 이에 따른 로컬 발진기 신호들 LO의 주파수를 제어하는 데 사용될 수 있다. 예로서 본 명세서에서 설명되는 구현에서, VCO 회로부(42)는 다수의 전압 제어 발진기(VCO)들을 포함한다. 다수의 VCO들을 갖는 VCO 회로부(42)를 형성하는 것은 VCO 회로부가 단일 VCO만을 포함하는 시나리오들에 비해 믹서(들)(34)에 의해 생성가능한 총 주파수 범위를 확장시키는 역할을 할 수 있다.
일부 시나리오들에서, 스위칭 커패시터들(예를 들어, 직렬-결합된 스위치들 및 커패시터들)은 VCO들의 상이한 쌍들 사이에 결합된다. 그러나, 실제로, 스위칭 커패시터들의 비율 CON/COFF는 VCO 회로부(42)에 의해 생성가능한 주파수 범위에 대한 병목 현상(bottleneck)으로서의 역할을 한다. 또한, 스위칭 커패시터들은 비교적 낮은 Q-인자를 나타낼 수 있고, 바람직하지 않은 위상 잡음을 시스템에 도입할 수 있다. 이러한 문제들을 완화시키면서 VCO 회로부(42)에 의해 생성가능한 주파수 범위를 추가로 확장시키기 위해, VCO 회로부(42)는 VCO들 사이에 스위칭 커패시터들 없이 형성될 수 있다. 대신에, VCO 회로부(42)는 고정 선형 커패시터들 및 VCO들 사이에 결합된 별개의 병렬 결합된 스위칭 네트워크를 포함할 수 있다. 제어 회로부(14)는 스위칭 네트워크의 상태를 제어하기 위해 제어 경로(44)를 통해 스위치 제어 신호들 SWCTRL을 제공할 수 있다. 스위칭 네트워크의 상태는 VCO 회로부(42)를 다수의 상이한 동작 모드들 중 하나에 배치하도록 제어될 수 있다. VCO 회로부(42)가 4개의 VCO들을 포함하는 예에서, 스위칭 네트워크는 VCO 회로부(42)를 4개의 상이한 동작 모드들 중 하나에 배치하도록 제어될 수 있다. 각각의 동작 모드는 VCO 회로부(42)를 사용하여 생성가능한 상이한 각각의 주파수 범위와 연관될 수 있다. 이러한 방식으로 VCO 회로부(42)를 형성하는 것은 VCO 회로부(42)를 사용하여 생성가능한 주파수 범위를 최대화하는 역할을 할 수 있다. 또한, 고정 선형 커패시터들은 더 큰 선형성 및 더 큰 Q-인자를 나타낼 수 있고, 그에 의해, 스위칭 커패시터들이 VCO들 사이에 결합되는 시나리오들에서보다 더 적은 위상 잡음을 도입할 수 있다.
도 2는 VCO 회로부(42)가 VCO 출력 신호들 OSC를 생성하기 위한 4개의 VCO들을 포함하는 예에서의 VCO 회로부(42)의 도면이다. 이 예는 단지 예시적이며, 일반적으로 VCO 회로부(42)는 2개의 VCO들, 6개의 VCO들, 6개 초과의 VCO들, 또는 임의의 다른 원하는 수의 VCO들을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, VCO 회로부(42)는 4개의 VCO들(50), 이를 테면, 제1 VCO(50A), 제2 VCO(50B), 제3 VCO(50C) 및 제4 VCO(50D)를 포함할 수 있다. 각각의 VCO(50)는 가요성 또는 강성 인쇄 회로 보드 기판과 같은 공통 기판 상에 형성될 수 있다. 각각의 VCO(50)는 제1 단자 N 및 제2 단자 P를 갖는 대응하는 VCO 코어(54)를 포함할 수 있다. VCO 회로부(42)는 (예를 들어, 도 1의 VCO 출력 신호들 OSC를 출력하기 위해) VCO 코어들(54A, 54B, 54C 및 54D)의 단자들 N 및 P 각각에 탭 포인트들(출력 단자들)을 가질 수 있다. 각각의 VCO 코어(54)는 VCO 출력 신호들 OSC의 주파수를 튜닝하기 위한 제어 전압 VCTRL을 수신할 수 있다. 단자들 N 및 P는 예를 들어, VCO 코어들의 각각의 음의 신호 단자 및 양의 신호 단자일 수 있다. 이 예에서, VCO 출력 신호들 OSC는 단자들 N 및 P에서 VCO 회로부(42)로부터 출력되는 차동 신호 쌍 출력으로부터 형성된 차동 신호들일 수 있다(예를 들어, 여기서 차동 신호 쌍은 단자 N에서 음의 신호 출력 및 단자 P에서의 대응하는 양의 신호 출력을 포함한다).
각각의 VCO(50)는 또한 대응하는 VCO 코어(54)의 단자들 N 및 P 사이에 결합된 각각의 인덕터(52)를 포함할 수 있다. 각각의 인덕터(52)는 하부 기판 상의 전도성 트레이스들과 같은 전도성 재료의 하나 이상의 루프들 또는 코일들을 가질 수 있다. 예를 들어, VCO(50A)는 VCO 코어(54A)의 단자 N과 단자 P 사이에 결합된 인덕터(52A)를 가질 수 있고, VCO(50B)는 VCO 코어(54B)의 단자 N과 단자 P 사이에 결합된 인덕터(52B)를 가질 수 있고, VCO(50C)는 VCO 코어(54C)의 단자 N과 단자 P 사이에 결합된 인덕터(52C) 등을 가질 수 있다. VCO 회로부(42)가 VCO 출력 신호들 OSC를 생성하는 동안, 전류는 인덕터들(52) 주위로 흐를 수 있다.
VCO 회로부(42)는 VCO들(50)의 쌍들 사이에 결합된 커패시터들(56)을 가질 수 있다. 커패시터들(56)은 고정 선형 커패시터들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 커패시터들(56)은 가변 커패시터들일 수 있다. 커패시터들(56)은 VCO 회로부(42) 내의 VCO들(50)의 인접한 쌍들 사이에 병렬로 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 커패시터들(56-1)의 제1 쌍은 VCO(50A)와 VCO(50B) 사이에 병렬로 결합될 수 있다. 커패시터들(56-1)은 VCO 코어(54A) 상의 단자 P와 VCO 코어(54B) 상의 단자 P 사이에 결합된 제1 커패시터를 포함할 수 있고, VCO 코어(54A) 상의 단자 N과 VCO 코어(54B) 상의 단자 N 사이에 결합된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 또한, 제2 쌍의 커패시터들(56-2)은 VCO들(50B 및 50C) 사이에 병렬로 결합될 수 있다. 커패시터들(56-2)은 VCO 코어(54B) 상의 단자 P와 VCO 코어(54C) 상의 단자 P 사이에 결합된 제1 커패시터를 포함할 수 있고, VCO 코어(54B) 상의 단자 N과 VCO 코어(54C) 상의 단자 N 사이에 결합된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 유사하게, 제3 쌍의 커패시터들(56-3)은 VCO들(50C 및 50D) 사이에 병렬로 결합될 수 있다. 커패시터들(56-3)은 VCO 코어(54C) 상의 단자 P와 VCO 코어(54D) 상의 단자 P 사이에 결합된 제1 커패시터를 포함할 수 있고, VCO 코어(54C) 상의 단자 N과 VCO 코어(54D) 상의 단자 N 사이에 결합된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 마지막으로, 제4 쌍의 커패시터들(56-4)은 VCO들(50D 및 50A) 사이에 병렬로 결합될 수 있다. 커패시터들(56-4)은 VCO 코어(54D) 상의 단자 P와 VCO 코어(54A) 상의 단자 P 사이에 결합된 제1 커패시터를 포함할 수 있고, VCO 코어(54D) 상의 단자 N과 VCO 코어(54A) 상의 단자 N 사이에 결합된 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 도 2의 커패시터들(56) 각각은 단일 커패시터로서 도시되지만, 도 2에 도시된 커패시터들(56) 각각은 원하는 경우 다수의 고정 선형 커패시터들을 포함할 수 있다. 커패시터들(56)은, 원하는 경우, VCO 회로부(42)를 형성하기 위해 사용되는 하부 기판 상에 금속-산화물-금속(MOM) 커패시터들로서 형성될 수 있다.
VCO 회로부(42)는 또한 VCO 회로부(42)의 VCO들(50) 각각 사이에 결합된 스위치 네트워크(58)와 같은 스위칭 회로부를 포함할 수 있다. 스위치 네트워크(58)는 VCO 회로부(42)의 VCO 코어들(54) 각각의 단자들 N 및 P에 결합될 수 있다. 예로서 본 명세서에서 설명되는 구현에서, 스위치 네트워크(58)는 4개의 스위칭 회로들(70)(예를 들어, 버터플라이 스위치들)을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 스위칭 회로(70)는 커패시터들(56)과 병렬로 VCO 회로부(42) 내의 VCO들(50)의 각각의 쌍 사이에 결합된다. 예를 들어, 스위치 네트워크(58)는 (예를 들어, 커패시터들(56-1)과 병렬로) VCO 코어들(54A 및 54B)의 단자 P와 단자 N 사이에 결합된 스위칭 회로(70)(예를 들어, 버터플라이 스위치), (예를 들어, 커패시터들(56-2)과 병렬로) VCO 코어들(54B 및 54C)의 단자 P와 단자 N 사이에 결합된 제2 스위칭 회로(70), (예를 들어, 커패시터들(56-3)과 병렬로) VCO 코어들(54C 및 54D)의 단자 P와 단자 N 사이에 결합된 제3 스위칭 회로(70), 및 (예를 들어, 커패시터들(56-4)과 병렬로) VCO 코어들(54D 및 54A)의 단자 P와 단자 N 사이에 결합된 제4 스위칭 회로(70)를 포함할 수 있다.
제어 회로(14)(도 1)는 스위치 네트워크(58) 내의 스위칭 회로들(70)(예를 들어, 버터플라이 스위치들)의 상태를 제어하기 위해 스위치 제어 신호 SWCTRL(도 1)을 스위치 네트워크(58)에 제공할 수 있다. 스위치 네트워크(58) 내의 스위칭 회로들(70)은 상이한 동작 모드들 사이에서 VCO 회로부(42)를 스위칭하도록 조정될 수 있다. 도 2의 예에서, VCO 회로부(42)는 4개의 상이한 동작 모드들을 가질 수 있다. 이는 단지 예시적이며, 일반적으로 VCO 회로부(42)는 임의의 원하는 수의 동작 모드들을 가질 수 있다. 각각의 동작 모드는 (예를 들어, VCO 출력 신호들 OSC를 사용하여 생성된 로컬 발진기 신호들 LO를 사용하여) VCO 출력 신호들 OSC에 대한 상이한 각각의 주파수 범위 및 그에 따라 믹서(들)(34)에서 생성가능한 상이한 각각의 주파수 범위와 연관될 수 있다. 제어 회로부(14)는 스위치 제어 신호 SWCTRL을 사용하여 스위치 네트워크(58)를 제어함으로써 주어진 시간에 4개의 동작 모드들 중 선택된 하나에 VCO 회로(42)를 배치할 수 있다. 제어 회로부(14)는 VCO 코어들(54)에 제공되는 제어 전압 VCTRL을 사용하여 VCO 회로부(42)에 의해 생성된 주파수를 추가로 튜닝할 수 있다. 커패시터들(56)과 같은 고정 선형 커패시터들 및 스위치 네트워크(58)와 같은 병렬 결합된 스위치 네트워크를 사용하여 VCO 회로부(42)의 VCO들(50)을 상호연결하는 것은, VCO 회로부(54)를 사용하여 생성가능한 주파수 범위를 최대화하는 한편, 높은 Q-인자 및 커패시터들(56)의 선형성으로 인한 위상 잡음을 최소화하는 역할을 할 수 있다.
도 3은 하나의 예시적인 구현에서 주어진 VCO 코어(54)의 회로도이다. 도 3의 VCO 코어(54)는 VCO 회로부(42)에서 VCO 코어들(54A, 54B, 54C 및 54D) 중 하나, 하나 초과, 또는 각각을 형성하는 데 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, VCO 코어(54)는 단자 P와 단자 N 사이에 결합된 제1 세트의 교차 결합된 트랜지스터들(M1 및 M2) 및 제2 세트의 교차-결합된 트랜지스터들(M3 및 M4)을 가질 수 있다. VCO 코어(54)는 또한, 교차 결합된 트랜지스터들과 병렬로 단자 P와 단자 N 사이에 결합된 버랙터(60)와 같은 하나 이상의 버랙터들을 가질 수 있다. 또한, 하나 이상의 스위칭 커패시터들(62)은 단자 P와 단자 N 사이에 병렬로(예를 들어, 교차 결합된 트랜지스터들 및 버랙터(60)와 병렬로) 결합될 수 있다. 각각의 스위칭 커패시터(62)는 스위치와 직렬로 결합된 하나 이상의 커패시터들을 포함할 수 있다.
제어 전압 VCTRL(도 1 및 도 2)은 버랙터(60)에 제공되는 제어 전압들 Va 및 Vb 뿐만 아니라 스위칭 커패시터들(62) 내의 스위치들을 제어하기 위한 제어 신호들을 포함할 수 있다. 대응하는 VCO(50)에 의해 생성된 VCO 출력 신호들 OSC는 단자들 P 및 N에 결합된 탭 포인트들에서 (예를 들어, 차동 신호 쌍으로서) 출력될 수 있다. 제어 회로(14)는 제어 전압들 Va 및 Vb를 사용할 뿐만 아니라 스위칭 커패시터들(62)의 스위치들을 제어하는 제어 신호들을 사용하여 단자들 P 및 N 상에서 생성된 VCO 출력 신호들 OSC의 주파수를 제어(미세 튜닝)할 수 있다. 도 3의 예는 단지 예시적이며, 일반적으로 VCO 코어(54)는 임의의 원하는 VCO 코어 아키텍처를 사용하여 구현될 수 있다.
도 4는 도 2의 스위치 네트워크(58) 내의 주어진 스위칭 회로(70)의 회로도이다. 스위칭 회로(70)는, 예를 들어 버터플라이 스위치일 수 있다. 따라서, 스위칭 회로(70)는 본 명세서에서 때때로 버터플라이 스위치(70)로 지칭될 수 있다. 스위칭 회로(70)는 VCO 코어(54A)의 단자들 P 및 N을 VCO 코어(54B)의 단자들 P 및 N에 결합시키거나, VCO 코어(54B)의 단자들 P 및 N을 VCO 코어(54C)의 단자들 P 및 N에 결합시키거나, VCO 코어(54C)의 단자들 P 및 N을 VCO 코어(54D)의 단자들 P 및 N에 결합시키거나, 또는 VCO 코어(54D)의 단자들 P 및 N을 VCO 코어(54A)의 단자들 P 및 N에 결합시키기 위해 사용될 수 있다. 다시 말해서, 스위치 네트워크(58)는 도 4의 4개의 스위칭 회로들(70)을 포함할 수 있으며, 이들 각각은 인접한 VCO 코어들(54)의 각각의 쌍 사이에 결합된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 회로(70)는 한 쌍의 커패시터들(56)(예를 들어, 커패시터들(도 2의 56-1, 56-2, 56-3, 또는 56-4))과 병렬로 단자들 P1, P2, N1, 및 N2 사이에 결합될 수 있다. 예를 들어, (예를 들어, 도 2의 커패시터들(56-1)과 병렬로) VCO 코어(54A)의 단자들 P 및 N을 VCO 코어(54B)의 단자들 P 및 N에 결합시키기 위해 스위칭 회로(70)가 사용되는 시나리오들에서, 단자 P1은 VCO 코어(54A)의 단자 P를 형성하고, 단자 P2는 VCO 코어(54B)의 단자 P를 형성하고, 단자 N1은 VCO 코어(54A)의 단자 N을 형성하고, 단자 N2는 VCO 코어(54B)의 단자 N을 형성한다. 유사하게, (예를 들어, 도 2의 커패시터들(56-2)과 병렬로) VCO 코어(54B)의 단자들 P 및 N을 VCO 코어(54C)의 단자들 P 및 N에 결합시키기 위해 스위칭 회로(70)가 사용되는 시나리오들에서, 단자 P1은 VCO 코어(54B)의 단자 P를 형성하고, 단자 P2는 VCO 코어(54C)의 단자 P를 형성하고, 단자 N1은 VCO 코어(54B)의 단자 N을 형성하고, 단자 N2는 VCO 코어(54C)의 단자 N을 형성한다. 또한, (예를 들어, 도 2의 커패시터들(56-3)과 병렬로) VCO 코어(54C)의 단자들 P 및 N을 VCO 코어(54D)의 단자들 P 및 N에 결합시키기 위해 스위칭 회로(70)가 사용되는 시나리오들에서, 단자 P1은 VCO 코어(54C)의 단자 P를 형성하고, 단자 P2는 VCO 코어(54D)의 단자 P를 형성하고, 단자 N1은 VCO 코어(54C)의 단자 N을 형성하고, 단자 N2는 VCO 코어(54D)의 단자 N을 형성한다. 마지막으로, (예를 들어, 도 2의 커패시터들(56-4)과 병렬로) VCO 코어(54D)의 단자들 P 및 N을 VCO 코어(54A)의 단자들 P 및 N에 결합시키기 위해 스위칭 회로(70)가 사용되는 시나리오들에서, 단자 P1은 VCO 코어(54D)의 단자 P를 형성하고, 단자 P2는 VCO 코어(54A)의 단자 P를 형성하고, 단자 N1은 VCO 코어(54D)의 단자 N을 형성하고, 단자 N2는 VCO 코어(54A)의 단자 N을 형성한다.
스위칭 회로(70)는 (예를 들어, 제1 스위치(72) 및 커패시터들(56)과 병렬로) 단자 P1을 단자 P2에 결합시키는 제1 스위치(72) 및 단자 N1을 단자 N2에 결합시키는 제2 스위치(72)를 포함할 수 있다. 스위칭 회로(70)는 또한 단자 P1을 단자 N2에 결합시키는 제1 스위치(74) 및 단자 N1을 단자 P2에 결합시키는 제2 스위치(74)와 같은 교차 스위치들을 포함할 수 있다. 각각의 스위치(72) 및 각각의 스위치(74)는 일 예로서, SPST(single-pole single-throw) 스위치일 수 있다. 이는 단지 예시적일 뿐이다. 일반적으로, 스위치들(72 및 74)은 임의의 유형의 스위치 아키텍처를 사용하여 형성될 수 있다. 스위칭 회로(70)는 원하는 경우 단자들 P1, P2, N1 및 N2 사이에 다른 방식으로 배열된 임의의 원하는 수의 스위치들을 포함할 수 있다.
스위치 제어 신호 SWCTRL(도 2)은 스위치들(72 및 74)의 상태들을 제어할 수 있다. 예로서 본 명세서에서 설명되는 구현에서, 스위칭 회로(70)는 제1 및 제2 상태들(본 명세서에서 때때로 제1 및 제2 스위칭 상태들로 지칭됨)을 가질 수 있다. 제1 상태에서, 스위치들(72)이 폐쇄되고 스위치들(74)이 개방됨으로써, (예를 들어, 단자 N2로부터 단자 P1을 결합해제하고 단자 P2로부터 단자 N1을 결합해제하면서) 단자 P1을 단자 P2에 결합시키고, 단자 N1을 단자 N2에 결합시킨다. 제2 상태에서, 스위치들(74)이 폐쇄되고 스위치들(72)이 개방됨으로써, (예를 들어, 단자 P2로부터 단자 P1을 결합해제하고 단자 N2로부터 단자 N1을 결합해제하면서) 단자 P1을 단자 N2에 결합시키고, 단자 N1을 단자 P2에 결합시킨다.
개방될 때, 각각의 스위치(72 또는 74)는 스위치를 통해 매우 높은 임피던스 또는 매우 낮은 트랜스컨덕턴스 gm(예를 들어, 임계 임피던스 값을 초과하는 임피던스 또는 임계 트랜스컨덕턴스 값 미만인 트랜스컨덕턴스)를 형성할 수 있다. 폐쇄될 때, 각각의 스위치(72 또는 74)는 스위치를 통해 매우 낮은 임피던스 또는 매우 높은 트랜스컨덕턴스 gm(예를 들어, 임계 임피던스 값을 초과하는 임피던스 또는 임계 트랜스컨덕턴스 값 미만인 트랜스컨덕턴스)를 형성할 수 있다. 예로서, 스위치들(72 및 74)과 같은 스위치들은 각각 소스, 드레인 및 게이트 단자들을 갖는 트랜지스터들을 사용하여 형성될 수 있다. 각각의 스위치는, 그의 소스 단자와 드레인 단자 사이에 전기 연결을 제공하기 위해 게이트 단자에 제공되는 게이트 전압을 어서트함으로써 폐쇄되거나 또는 "턴 온"될 수 있다. 유사하게, 각각의 스위치는 게이트 전압을 디어서트하여 그의 소스 단자와 드레인 단자 사이에 전기적 격리를 제공함으로써 개방 또는 "턴 오프"될 수 있다. 스위칭 회로(70)는 시스템에 손실 또는 비선형성을 도입하지 않으면서 포트들 P1 및 N1을 포트들 P2 및 N2에 선택적으로 결합시킬 수 있다. 스위칭 회로(70)는 본 명세서에서 때때로 위상 스와퍼(70)로서 지칭될 수 있다.
스위치 네트워크(58)(도 2) 내의 각각의 스위칭 회로(70)는 제1, 제2, 제3 또는 제4 동작 모드들 중 선택된 동작 모드에 VCO 회로부(42)를 배치하기 위해 제1 및 제2 상태들 중 선택된 상태에 배치될 수 있다. 제어 회로부(14)는 믹서(들)(34)에 의해 생성될 주파수에 기초하여 제1, 제2, 제3 또는 제4 동작 모드들 중 선택된 동작 모드에 VCO 회로부(42)를 배치할 수 있다. 도 5는 도 1의 VCO 출력 신호들 OSC를 생성하기 위해 제어 회로부(14) 및 VCO 회로부(42)에 의해 수행될 수 있는 예시적인 동작들의 흐름도이다.
동작(76)에서, 제어 회로부(14)는 VCO 출력 신호 OSC에 대한 주파수를 식별할 수 있다. VCO 출력 신호 OSC의 주파수는, (예를 들어, VCO 출력 신호 OSC를 사용하여 생성된 로컬 발진기 신호 LO와 입력 신호를 믹싱할 때) 예를 들어, VCO 출력 신호 OSC를 사용하여 믹서(들)(34)의해 출력될 원하는 무선, 중간 또는 기저대역 주파수에 대응하는 VCO 출력 신호 주파수일 수 있다. VCO 출력 신호 OSC에 대한 주파수는 제어 회로부(14)에서 실행되는 소프트웨어를 사용하여 그리고/또는 예들로서 무선 액세스 포인트 또는 기지국과 같은 외부 통신 회로부로부터 수신된 제어 신호들을 사용하여 식별될 수 있다.
동작(78)에서, 제어 회로부(14)는 식별된 주파수에 대응하는 선택된 동작 모드(예를 들어, VCO 회로부(42)를 사용하여 식별된 주파수가 생성가능한, 제1, 제2, 제3 또는 제4 동작 모드 중 선택된 동작 모드)로 VCO 회로부(42)를 배치할 수 있다. 제어 회로부(14)는 스위치 네트워크(58)에 제공된 제어 신호들 SWCTRL을 사용하여 선택된 동작 모드에 VCO 회로부(42)를 배치할 수 있다. 제어 회로(14)는, 예를 들어, 스위치 네트워크(58) 내의 4개의 스위칭 회로들(70) 각각을 제1 및 제2 상태들 중 각각의 상태에 배치함으로써 선택된 동작 모드에 VCO 회로부(42)를 배치할 수 있다(예를 들어, 도 3과 관련하여 전술한 바와 같음).
또한, VCO 회로부(42)는 VCO 코어들(54)에 제공되는 제어 전압 VCTRL을 사용하여 (예를 들어, 선택된 동작 모드와 연관된 주파수 범위 내에서) VCO 회로부(42)에 의해 생성된 주파수를 미세 튜닝할 수 있다. VCO 회로부(42)는 경로(38)(도 1)를 통해 출력되는 대응하는 VCO 출력 신호들 OSC를 생성할 수 있다. 믹서(들)(34)는, 입력 신호들을 프로세싱 동작(76) 동안 식별된 VCO 출력 신호 주파수에 대응하는 주파수로 하향변환 또는 상향변환하기 위해 VCO 출력 신호들 OSC(예를 들어, VCO 출력 신호들 OSC를 사용하여 경로(38) 상에서 생성된 로컬 발진기 신호들 LO)를 사용할 수 있다. 프로세싱은 후속적으로 경로(79)를 통해 동작(76)으로 루프백하여 시간에 걸쳐 필요에 따라 VCO 출력 신호 주파수를 업데이트할 수 있다.
도 6 내지 도 9는 VCO 회로부(42)의 상이한 동작 모드들을 도시하는 도면들이다. 예를 들어, VCO 회로부(42)는 제1, 제2, 제3 및 제4 동작 모드들 각각에서 동작될 수 있다. 도 6 내지 도 9의 예에서, 스위치 네트워크(58)(도 2)는 커패시터들(56-1)과 병렬로 VCO(50A)와 VCO(50B) 사이에 결합된 제1 스위칭 회로(70)(도 4), 커패시터들(56-2)과 병렬로 VCO(50B)와 VCO(50C) 사이에 결합된 제2 스위칭 회로(70)(도 4), 커패시터들(56-3)과 병렬로 VCO(50C)와 VCO(50D) 사이에 결합된 제3 스위칭 회로(70)(도 4), 및 커패시터들(56-4)과 병렬로 VCO(50D)와 VCO(50A) 사이에 결합된 제4 스위칭 회로(70)(도 4)를 포함한다. 그러나, 스위치 네트워크(58) 및 그의 4개의 스위칭 회로들(70)은 불필요하게 도면들을 모호하게 하지 않기 위해 도 6 내지 도 9에 예시되지 않는다.
제1, 제2, 제3 및 제4 동작 모드들 각각에서, 스위치 네트워크(58)는 VCO 회로부(42)의 인덕터들(52) 각각 상의 전류의 방향을 선택적으로 제어하도록(예를 들어, 페이지의 평면 내로 볼 때 전류가 시계 방향으로 또는 반시계 방향으로 흐르도록) 조정된다. 인접한 VCO들(50) 사이의 전류의 방향은 커패시터들(56) 중 일부가 동작 모드들 각각에서 시스템에 효과적으로 비가시적이거나 가시적으로 나타나게 할 수 있으며, 이는, VCO 회로부(42)가 최소 위상 잡음을 도입하면서 모든 4개의 동작 모드들에 걸쳐 확장된 주파수 범위로, 4개의 동작 모드들 각각에 걸쳐 선형 분포를 갖는 주파수들에서 VCO 출력 신호들 OSC를 생성할 수 있게 한다. 인접한 VCO들 사이에 결합된 커패시터들(56)은, 인접한 VCO들에서의 전류가 반대 방향들로 흐를 때(예를 들어, 인접한 VCO들 사이의 전류 및 전압 분포들이 인접한 VCO들 사이에서 수직으로 확장되는 축을 중심으로 미러 대칭성을 나타낼 때) 효과적으로 시스템에 비가시적으로 나타날 수 있다. 한편, 인접한 VCO들 사이에 결합된 커패시터들(56)은, 인접한 VCO들에서의 전류가 동일한 방향으로 흐를 때(예를 들어, 인접한 VCO들 사이의 전류 및 전압 분포들이 인접한 VCO들 사이에서 수직으로 확장되는 축을 중심으로 대칭성을 나타낼 때) 효과적으로 시스템에 가시적으로 나타날 수 있다.
도 6은 VCO 회로부(42)가 제1 동작 모드에서 어떻게 동작될 수 있는지를 도시하는 도면이다. 제1 동작 모드(본 명세서에서 때때로 "MODE0"으로 지칭됨)에서, VCO 회로부(42)는 제1 주파수 범위 내에서 VCO 출력 신호들 OSC를 생성할 수 있다. 스위치 네트워크(58)는 (도 2의 스위치 제어 신호들 SWCTRL을 사용하여) VCO(50A)와 VCO(50B) 사이에 결합된 스위칭 회로(70), VCO(50B)와 VCO(50C) 사이에 결합된 스위칭 회로(70), VCO(50C)와 VCO(50D) 사이에 결합된 스위칭 회로(70), 및 VCO(50D)와 VCO(50A) 사이에 결합된 스위칭 회로(70)가 각각 제1 상태에 있도록(즉, 도 4의 스위치들(72)이 폐쇄되고 도 4의 스위치들(74)이 개방됨) 구성될 수 있다.
이러한 방식으로 스위치 네트워크(58)를 구성하는 것은 각각의 VCO(50)의 인덕터(52) 내의 전류가 2개의 인접한 VCO들(50)에서 전류의 방향과 반대인 방향으로 흐르게 할 수 있다. 각각의 VCO(50)는 수평 축(82)을 중심으로 하나의 VCO(50) 및 수직 축(80)을 중심으로 다른 VCO(50)에 인접한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전류 I는 "-"에서 "+"로 예시된 방향으로 대응하는 VCO 코어(54)의 단자 N과 단자 P 사이에서 각각의 인덕터(52)를 통해 흐를 것이다. 제1 동작 모드에 있을 때, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54B)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 직접적으로 변화하도록 VCO 코어(54A)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50A)와 VCO(50B) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(72)이 단자들 P를 함께 단락시키고 단자들 N을 함께 단락시키기 때문임). 동등하게, 전류 IA는 단자 N으로부터 VCO 코어(54A)의 단자 P로(예를 들어, 시계 방향으로) 흐를 것이지만, 반대 전류 IB는 VCO 코어(54B)의 단자 N으로부터 단자 P로(예를 들어, 반시계 방향으로) 흐를 것이다. 수직 축(80)을 중심으로 하는 VCO(50A)와 VCO(50B) 사이의 이러한 전류 및 전압 미러 대칭은 커패시터들(56-1)(뿐만 아니라 병렬 결합된 스위칭 회로(70)의 스위치들)이 시스템에 효과적으로 비가시적으로 나타나게 한다.
유사하게, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54C)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 직접적으로 변화하도록 VCO 코어(54B)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50B)와 VCO(50C) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(72)이 단자들 P를 함께 단락시키고 단자들 N을 함께 단락시키기 때문임). 동등하게, 전류 IC는 VCO 코어(54C)의 단자 N으로부터 단자 P로(예를 들어, 시계 방향으로) 흐를 것이며, 이는 VCO(50B)에서 전류 IB의 방향과 반대이다. 수평 축(82)을 중심으로 하는 이러한 전류 및 전압 미러 대칭은 커패시터들(56-2)(뿐만 아니라 병렬 결합된 스위칭 회로(70)의 스위치들)이 시스템에 효과적으로 비가시적으로 나타나게 한다.
또한, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54D)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 직접적으로 변화하도록 VCO 코어(54C)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50C)와 VCO(50D) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(72)이 단자들 P를 함께 단락시키고 단자들 N을 함께 단락시키기 때문임). 동등하게, 전류 ID는 VCO 코어(54D)의 단자 N으로부터 단자 P로(예를 들어, 반시계 방향으로) 흐를 것이며, 이는 VCO(50C)에서 전류 IC의 방향과 반대이다. 수직 축(80)을 중심으로 하는 이러한 전류 및 전압 미러 대칭은 커패시터들(56-3)(뿐만 아니라 병렬 결합된 스위칭 회로(70)의 스위치들)이 시스템에 효과적으로 비가시적으로 나타나게 한다.
마지막으로, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54A)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 직접적으로 변화하도록 VCO 코어(54D)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50D)와 VCO(50A) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(72)이 단자들 P를 함께 단락시키고 단자들 N을 함께 단락시키기 때문임). 따라서, 전류 ID는 VCO(50A)에서 전류 IA의 방향과 반대인 방향으로 흐른다. 수평 축(82)을 중심으로 하는 이러한 전류 및 전압 미러 대칭은 커패시터들(56-4)(뿐만 아니라 병렬 결합된 스위칭 회로(70)의 스위치들)이 시스템에 효과적으로 비가시적으로 나타나게 한다. 이러한 방식으로 (제1 동작 모드 MODE0에서) 구성될 때, VCO 회로부(42)는 제1 주파수 범위 내에서 VCO 출력 신호들 OSC를 출력할 수 있다. VCO 코어들(54)에 제공되는 제어 전압 VCTRL은 제1 주파수 범위 내에서 VCO 출력 신호들 OSC의 주파수를 추가로 튜닝할 수 있다.
도 7은 VCO 회로부(42)가 제2 동작 모드에서 어떻게 동작될 수 있는지를 도시하는 도면이다. 제2 동작 모드(본 명세서에서 때때로 "MODE1"으로 지칭됨)에서, VCO 회로부(42)는 제2 주파수 범위 내에서 (예를 들어, 제1 주파수 범위보다 더 낮은 주파수들에서) VCO 출력 신호들 OSC를 생성할 수 있다. 스위치 네트워크(58)는 VCO(50A)와 VCO(50B) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 및 VCO(50C)와 VCO(50D) 사이에 결합된 스위칭 회로(70)가 각각 제2 상태에 있도록 구성될 수 있다(즉, 도 4의 스위치들(72)은 개방되고 도 4의 스위치들(74)은 폐쇄된다). 이와 동시에, 스위치 네트워크(58)는 VCO(50B)와 VCO(50C) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 및 VCO(50D)와 VCO(50A) 사이에 결합된 스위칭 회로(70)가 각각 제1 상태에 있도록 구성될 수 있다(즉, 도 4의 스위치들(72)은 폐쇄되고 도 4의 스위치들(74)은 개방된다).
이러한 방식으로 스위치 네트워크(58)를 구성하는 것은 각각의 VCO(50)의 인덕터(52) 내의 전류가 수직 축(80)을 중심으로 인접한 VCO(50)와 동일한 방향으로, 그러나 수평 축(82)을 중심으로 인접한 VCO(50)와 반대 방향으로 흐르게 할 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54B)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 반대로(역으로) 변화하도록 VCO 코어(54A)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50A)와 VCO(50B) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(74)은 VCO(50A) 내의 단자 P를 VCO(50B) 내의 단자 N에 단락시키고, VCO(50A) 내의 단자 N을 VCO(50B) 내의 단자 P에 단락시키기 때문임). 동등하게, 전류 IA는 VCO 코어(54A)의 단자 N으로부터 단자 P로 (예를 들어, 시계 방향으로) 흐를 것이지만, 전류 IB는 동일한 방향으로 VCO 코어(54B)의 단자 P로부터 단자 N으로 (예를 들어, 시계 방향으로) 흐른다. 수직 축(80)을 중심으로 하는 VCO(50A)와 VCO(50B) 사이의 이러한 전류 및 전압 대칭은 커패시터들(56-1)이 시스템에 효과적으로 가시적으로 나타나게 한다.
유사하게, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54BD)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 반대로(역으로) 변화하도록 VCO 코어(54C)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50C)와 VCO(50D) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(74)은 VCO(50C) 내의 단자 P를 VCO(50D) 내의 단자 N에 단락시키고, VCO(50C) 내의 단자 N을 VCO(50D) 내의 단자 P에 단락시키기 때문임). 동등하게, 전류 IC는 VCO 코어(54C)의 단자 P로부터 단자 N으로 (예를 들어, 반시계 방향으로) 흐를 것이지만, 전류 ID는 동일한 방향으로 VCO 코어(54B)의 단자 N으로부터 단자 P로 (예를 들어, 반시계 방향으로) 흐른다. 수직 축(80)을 중심으로 하는 VCO(50C)와 VCO(50D) 사이의 이러한 전류 및 전압 대칭은 커패시터들(56-3)이 시스템에 효과적으로 가시적으로 나타나게 한다.
이와 동시에, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54C)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 직접적으로 변화하도록 VCO 코어(54B)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50B)와 VCO(50C) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(72)이 단자들 P를 함께 단락시키고 단자들 N을 함께 단락시키기 때문임). 따라서, 전류 IC는 VCO(50B)에서 전류 IB의 방향과 반대인 방향으로 흐른다. 수평 축(82)을 중심으로 하는 이러한 전류 및 전압 미러 대칭은 커패시터들(56-2)(뿐만 아니라 병렬 결합된 스위칭 회로(70)의 스위치들)이 시스템에 비가시적으로 나타나게 한다.
유사하게, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54A)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 직접적으로 변화하도록 VCO 코어(54D)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50D)와 VCO(50A) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(72)이 단자들 P를 함께 단락시키고 단자들 N을 함께 단락시키기 때문임). 따라서, 전류 ID는 VCO(50A)에서 전류 IA의 방향과 반대인 방향으로 흐른다. 수평 축(82)을 중심으로 하는 이러한 전류 및 전압 미러 대칭은 커패시터들(56-4)(뿐만 아니라 병렬 결합된 스위칭 회로(70)의 스위치들)이 시스템에 비가시적으로 나타나게 한다. 이러한 방식으로 (제2 동작 모드 MODE1에서) 구성될 때, VCO 회로부(42)는 제2 주파수 범위 내에서 VCO 출력 신호들 OSC를 출력할 수 있다. VCO 코어들(54)에 제공되는 제어 전압 VCTRL은 제2 주파수 범위 내에서 VCO 출력 신호들 OSC의 주파수를 추가로 튜닝할 수 있다.
도 8은 VCO 회로부(42)가 제3 동작 모드에서 어떻게 동작될 수 있는지를 도시하는 도면이다. 제3 동작 모드(본 명세서에서 때때로 "MODE2"로 지칭됨)에서, VCO 회로부(42)는 제3 주파수 범위 내에서 (예를 들어, 제2 주파수 범위보다 더 낮은 주파수들에서) VCO 출력 신호들 OSC를 생성할 수 있다. 스위치 네트워크(58)는 VCO(50A)와 VCO(50B) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 및 VCO(50C)와 VCO(50D) 사이에 결합된 스위칭 회로(70)가 각각 제1 상태에 있도록 구성될 수 있다(즉, 도 4의 스위치들(74)은 개방되고 도 4의 스위치들(72)은 폐쇄된다). 이와 동시에, 스위치 네트워크(58)는 VCO(50B)와 VCO(50C) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 및 VCO(50D)와 VCO(50A) 사이에 결합된 스위칭 회로(70)가 각각 제2 상태에 있도록 구성될 수 있다(즉, 도 4의 스위치들(72)은 개방되고 도 4의 스위치들(74)은 폐쇄된다).
이러한 방식으로 스위치 네트워크(58)를 구성하는 것은 각각의 VCO(50)의 인덕터(52) 내의 전류가 수평 축(82)을 중심으로 인접한 VCO(50)와 동일한 방향으로, 그러나 수직 축(80)을 중심으로 인접한 VCO(50)와 반대 방향으로 흐르게 할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54C)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 반대로(역으로) 변화하도록 VCO 코어(54B)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50B)와 VCO(50C) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(74)은 VCO(50B) 내의 단자 P를 VCO(50C) 내의 단자 N에 단락시키고, VCO(50B) 내의 단자 N을 VCO(50C) 내의 단자 P에 단락시키기 때문임). 동등하게, 전류 IB는 VCO 코어(54B)의 단자 N으로부터 단자 P로 (예를 들어, 반시계 방향으로) 흐를 것이지만, 전류 IC는 동일한 방향으로 VCO 코어(54C)의 단자 P로부터 단자 N으로 (예를 들어, 반시계 방향으로) 흐른다. 수평 축(82)을 중심으로 하는 VCO(50B)와 VCO(50C) 사이의 이러한 전류 및 전압 대칭은 커패시터들(56-2)이 시스템에 효과적으로 가시적으로 나타나게 한다.
유사하게, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54BA)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 반대로(역으로) 변화하도록 VCO 코어(54D)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50D)와 VCO(50A) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(74)이 VCO(50D) 내의 단자 P를 VCO(50A) 내의 단자 N에 단락시키고, VCO(50D) 내의 단자 N을 VCO(50A) 내의 단자 P에 단락시키기 때문임). 동등하게, 전류 ID는 VCO 코어(54D)의 단자 P로부터 단자 N으로 (예를 들어, 시계 방향으로) 흐를 것이지만, 전류 IA는 동일한 방향으로 VCO 코어(54A)의 단자 N으로부터 단자 P로 (예를 들어, 시계 방향으로) 흐른다. 수평 축(82)을 중심으로 하는 VCO(50D)와 VCO(50A) 사이의 이러한 전류 및 전압 대칭은 커패시터들(56-4)이 시스템에 효과적으로 가시적으로 나타나게 한다.
이와 동시에, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54B)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 직접적으로 변화하도록 VCO 코어(54A)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50A)와 VCO(50B) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(72)이 단자들 P를 함께 단락시키고 단자들 N을 함께 단락시키기 때문임). 따라서, 전류 IB는 VCO(50A)에서 전류 IA의 방향과 반대인 방향으로 흐른다. 수직 축(80)을 중심으로 하는 이러한 전류 및 전압 미러 대칭은 커패시터들(56-1)(뿐만 아니라 병렬 결합된 스위칭 회로(70)의 스위치들)이 시스템에 비가시적으로 나타나게 한다.
유사하게, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54D)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 직접적으로 변화하도록 VCO 코어(54C)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50C)와 VCO(50D) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(72)이 단자들 P를 함께 단락시키고 단자들 N을 함께 단락시키기 때문임). 따라서, 전류 ID는 VCO(50C)에서 전류 IC의 방향과 반대인 방향으로 흐른다. 수직 축(80)을 중심으로 하는 이러한 전류 및 전압 미러 대칭은 커패시터들(56-3)(뿐만 아니라 병렬 결합된 스위칭 회로(70)의 스위치들)이 시스템에 비가시적으로 나타나게 한다. 이러한 방식으로 (제3 동작 모드 MODE2에서) 구성될 때, VCO 회로부(42)는 제3 주파수 범위 내에서 VCO 출력 신호들 OSC를 출력할 수 있다. VCO 코어들(54)에 제공되는 제어 전압 VCTRL은 제3 주파수 범위 내에서 VCO 출력 신호들 OSC의 주파수를 추가로 튜닝할 수 있다.
도 9는 VCO 회로부(42)가 제4 동작 모드에서 어떻게 동작될 수 있는지를 도시하는 도면이다. 제4 동작 모드(본 명세서에서 때때로 "MODE3"으로 지칭됨)에서, VCO 회로부(42)는 제4 주파수 범위 내에서 (예를 들어, 제3 주파수 범위보다 더 낮은 주파수들에서) VCO 출력 신호들 OSC를 생성할 수 있다. 스위치 네트워크(58)는 VCO(50A)와 VCO(50B) 사이에 결합된 스위칭 회로(70), VCO(50C)와 VCO(50D) 사이에 결합된 스위칭 회로(70), VCO(50B)와 VCO(50C) 사이에 결합된 스위칭 회로(70), 및 VCO(50D)와 VCO(50A) 사이에 결합된 스위칭 회로(70)가 각각 제2 상태에 있도록(즉, 도 4의 스위치들(72)이 개방되고 도 4의 스위치들(74)이 폐쇄됨) 구성될 수 있다.
이러한 방식으로 스위치 네트워크(58)를 구성하는 것은 각각의 VCO(50)의 인덕터(52) 내의 전류가 VCO 회로부(42) 내의 모든 다른 VCO들(50)과 동일한 방향으로 흐르게 할 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54B)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 반대로(역으로) 변화하도록 VCO 코어(54A)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50A)와 VCO(50B) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(74)은 VCO(50A) 내의 단자 P를 VCO(50B) 내의 단자 N에 단락시키고, VCO(50A) 내의 단자 N을 VCO(50B) 내의 단자 P에 단락시키기 때문임). 동등하게, 전류 IA는 VCO 코어(54A)의 단자 N으로부터 단자 P로 (예를 들어, 시계 방향으로) 흐를 것이지만, 전류 IB는 동일한 방향으로 VCO 코어(54B)의 단자 P로부터 단자 N으로 (예를 들어, 시계 방향으로) 흐른다. 수직 축(80)을 중심으로 하는 VCO(50A)와 VCO(50B) 사이의 이러한 전류 및 전압 대칭은 커패시터들(56-1)이 시스템에 효과적으로 가시적으로 나타나게 한다.
유사하게, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54C)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 반대로(역으로) 변화하도록 VCO 코어(54B)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50B)와 VCO(50C) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(74)은 VCO(50B) 내의 단자 P를 VCO(50C) 내의 단자 N에 단락시키고, VCO(50B) 내의 단자 N을 VCO(50C) 내의 단자 P에 단락시키기 때문임). 동등하게, 전류 IB는 VCO 코어(54B)의 단자 P로부터 단자 N으로 (예를 들어, 시계 방향으로) 흐를 것이지만, 전류 IC는 동일한 방향으로 VCO 코어(54C)의 단자 N으로부터 단자 P로 (예를 들어, 시계 방향으로) 흐른다. 수평 축(82)을 중심으로 하는 VCO(50B)와 VCO(50C) 사이의 이러한 전류 및 전압 대칭은 커패시터들(56-2)이 시스템에 효과적으로 가시적으로 나타나게 한다.
또한, 스위치 네트워크(58)는 VCO 코어(54D)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 반대로(역으로) 변화하도록 VCO 코어(54C)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50C)와 VCO(50D) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(74)은 VCO(50C) 내의 단자 P를 VCO(50D) 내의 단자 N에 단락시키고, VCO(50C) 내의 단자 N을 VCO(50D) 내의 단자 P에 단락시키기 때문임). 동등하게, 전류 IC는 VCO 코어(54C)의 단자 N으로부터 단자 P로 (예를 들어, 시계 방향으로) 흐를 것이지만, 전류 ID는 동일한 방향으로 VCO 코어(54D)의 단자 P로부터 단자 N으로 (예를 들어, 시계 방향으로) 흐른다. 수직 축(80)을 중심으로 하는 VCO(50C)와 VCO(50D) 사이의 이러한 전류 및 전압 대칭은 커패시터들(56-3)이 시스템에 효과적으로 가시적으로 나타나게 한다.
마지막으로, 스위치 네트워크(58)는 또한 VCO 코어(54A)의 단자들 P 및 N에서의 전압들에 따라 각각 반대로(역으로) 변화하도록 VCO 코어(54D)의 단자들 P 및 N에서의 전압들을 구성한다(예를 들어, VCO(50D)와 VCO(50A) 사이에 결합된 스위칭 회로(70) 내의 스위치들(74)이 VCO(50D) 내의 단자 P를 VCO(50A) 내의 단자 N에 단락시키고, VCO(50D) 내의 단자 N을 VCO(50A) 내의 단자 P에 단락시키기 때문임). 따라서, 전류 ID는 VCO 코어(54D)의 단자 P로부터 단자 N으로 (예를 들어, 시계 방향으로) 흐를 것이지만, 전류 IA는 동일한 방향으로 VCO 코어(54A)의 단자 N으로부터 단자 P로 (예를 들어, 시계 방향으로) 흐른다. 수평 축(82)을 중심으로 하는 VCO(50D)와 VCO(50A) 사이의 이러한 전류 및 전압 대칭은 커패시터들(56-4)이 시스템에 효과적으로 가시적으로 나타나게 한다. 이러한 방식으로 (제4 동작 모드 MODE3에서) 구성될 때, VCO 회로부(42)는 제4 주파수 범위 내에서 VCO 출력 신호들 OSC를 출력할 수 있다. VCO 코어들(54)에 제공되는 제어 전압 VCTRL은 제3 주파수 범위 내에서 VCO 출력 신호들 OSC의 주파수를 추가로 튜닝할 수 있다.
도 10은, 도 6 내지 도 9의 제1, 제2, 제3 및 제4 동작 모드들 내의 VCO 회로부(42)를 동작시키는 것이 어떻게 VCO 회로부(42)의 주파수 범위를 확장시키는 역할을 할 수 있는지를 도시하는 플롯이다. 도 10의 플롯(100)은, 스위칭 커패시터들이 4개의 VCO들 각각 사이에 결합되고 VCO 출력 신호들을 생성하기 위해 임의의 주어진 시간에 오직 하나의 VCO만이 활성인 시나리오들에서 활성 VCO의 함수로서 VCO 출력 신호들의 주파수를 플로팅한다. 플롯(100)의 라인들(106)에 의해 도시된 바와 같이, 각각의 VCO는 각각의 VCO 사이의 비교적 큰 중첩(104)을 조건으로, 대응하는 주파수 범위를 생성할 수 있다. 각각의 VCO 사이의 중첩(104)의 존재는 모든 4개의 VCO들에 걸친 전체 주파수 범위를 전체 주파수 범위 R1로 제한할 수 있다.
도 10의 플롯(102)은 VCO 회로부(42)의 동작 모드의 함수로써 VCO 출력 신호들 OSC의 주파수를 플로팅한다. 플롯(102)의 라인들(110)에 의해 도시된 바와 같이, 제1 동작 모드 MODE0은 제1 주파수 범위를 생성할 수 있고, 제2 동작 모드 MODE1은 제1 주파수 범위보다 낮은 주파수들을 커버하는 제2 주파수 범위를 생성할 수 있고, 제3 동작 모드 MODE2는 제2 주파수 범위보다 낮은 주파수들을 커버하는 제3 주파수 범위를 생성할 수 있고, 제4 동작 모드 MODE3은 제3 주파수 범위보다 낮은 주파수들을 커버하는 제4 주파수 범위를 생성할 수 있다. 제어 회로(14)는 제어 전압 VCTRL(도 2)을 사용하여 각각의 주파수 범위 내에서 VCO 출력 신호들 OSC의 주파수를 튜닝할 수 있다.
곡선들(110)에 의해 도시된 바와 같이, VCO 회로부(42)의 주파수 응답은 모든 4개의 동작 모드들에 걸쳐 선형이며, 플롯(100)과 연관된 중첩(104)보다 상당히 더 작은 각각의 동작 모드 사이의 중첩(108)을 갖는다. 이는 VCO 회로부(42)가 플롯(100)과 연관된 주파수 범위 R1보다 모든 4개의 동작 모드들에 걸쳐 더 넓은 전체 주파수 범위 R2를 나타낼 수 있게 한다.
도 2 내지 도 10의 예들은 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, VCO 회로부(42)는 4개 미만의 동작 모드들(예를 들어, 2개 또는 3개의 동작 모드들)을 가질 수 있거나, 4개 초과의 동작 모드들(예를 들어, 6개 이상의 동작 모드들)을 가질 수 있거나, 단일 스위칭 회로(70) 및 단일 쌍의 커패시터들(56)에 의해 함께 결합된 2개의 VCO들(50)만을 포함할 수 있거나, 또는 4개 초과의 VCO들(50)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 때때로 코일들로 지칭될 수 있는 인덕터들(52)은 (예를 들어, 도 2 및 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이) 팔각형 형상을 가질 수 있거나 또는 다른 형상들(예를 들어, 원형 형상, 타원형 형상, 또는 임의의 원하는 수의 곡선 및/또는 직선 세그먼트들을 갖는 임의의 다른 형상)을 가질 수 있다.
도 1 내지 도 10과 관련하여 앞서 설명한 방법들 및 동작들은 디바이스(10)의 컴포넌트들이 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 하드웨어(예를 들어, 전용 회로부 또는 하드웨어)를 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 동작들을 수행하기 위한 소프트웨어 코드는 디바이스(10)의 컴포넌트들 중 하나 이상(예를 들어, 도 1의 저장 회로부(16))에 저장된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들(예를 들어, 유형적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 코드는 때로는 소프트웨어, 데이터, 프로그램 명령어 또는 코드로 지칭될 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들은 드라이브, 비휘발성 메모리(예를 들어, 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM)), 이동식 플래시 드라이브 또는 다른 이동식 미디어, 다른 유형의 랜덤 액세스 메모리 등을 포함할 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 소프트웨어는 디바이스(10)의 컴포넌트들 중 하나 이상에 있는 프로세싱 회로부에서 실행할 수 있다(예를 들어, 도 1의 프로세싱 회로부(18) 등). 상기 처리 회로부에는 마이크로프로세서, 중앙 처리 유닛들(CPU), 처리 회로부가 있는 애플리케이션별 통합 회로 또는 다른 처리 회로부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 인덕터를 갖는 제1 VCO, 제2 인덕터를 갖는 제2 VCO, 제3 인덕터를 갖는 제3 VCO, 및 제4 인덕터를 갖는 제4 VCO를 포함하는 복수의 VCO들, 제1 VCO와 제2 VCO 사이에 결합된 제1 쌍의 커패시터들, 제2 VCO와 제3 VCO 사이에 결합된 제2 쌍의 커패시터들, 제3 VCO와 제4 VCO 사이에 결합된 제3 쌍의 커패시터들, 제4 VCO와 제1 VCO 사이에 결합된 제4 쌍의 커패시터들, 및 복수의 VCO들에 통신가능하게 결합되고 제1 인덕터, 제2 인덕터, 제3 인덕터, 및 제4 인덕터에서 전류 방향을 선택적으로 제어하여 VCO 회로부의 적어도 4개의 동작 모드들에 걸친 주파수 범위들에서 VCO 출력 신호들을 생성하도록 구성된 스위칭 네트워크를 포함하는 전압 제어 발진기(VCO) 회로부가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 제1 쌍의 커패시터들, 제2 쌍의 커패시터들, 제3 쌍의 커패시터들, 및 제4 쌍의 커패시터들 중 하나 이상은 고정 선형 커패시터들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 VCO는 제1 인덕터에 결합된 제1 VCO 코어를 포함하고, 제2 VCO는 제2 인덕터에 결합된 제2 VCO 코어를 포함하고, 제3 VCO는 제3 인덕터에 결합된 제3 VCO 코어를 포함하고, 제4 VCO는 제4 인덕터에 결합된 제4 VCO 코어를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 VCO 코어, 제2 VCO 코어, 제3 VCO 코어, 및 제4 VCO 코어는 각각 교차 결합된 트랜지스터들, 적어도 하나의 버랙터, 및 적어도 하나의 스위칭 커패시터를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 스위칭 네트워크는 제1 쌍의 커패시터들과 병렬로 제1 VCO와 제2 VCO 사이에 결합된 제1 스위칭 회로, 제2 쌍의 커패시터들과 병렬로 제2 VCO와 제3 VCO 사이에 결합된 제2 스위칭 회로, 제3 쌍의 커패시터들과 병렬로 제3 VCO와 제4 VCO 사이에 결합된 제3 스위칭 회로, 및 제4 쌍의 커패시터들과 병렬로 제4 VCO와 제1 VCO 사이에 결합된 제4 스위칭 회로를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 스위칭 네트워크는 복수의 버터플라이 스위치들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 스위칭 네트워크는 제1 인덕터 내의 제1 전류, 제2 인덕터 내의 제2 전류, 제3 인덕터 내의 제3 전류, 및 제4 인덕터 내의 제4 전류를 선택적으로 인에이블하고, 제1 동작 모드에서 제1 전류 및 제3 전류는 제1 방향으로 흐르고 제2 전류 및 제4 전류는 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 흘러서 제1 주파수 범위에서 VCO 출력 신호들을 생성한다.
다른 실시예에 따르면, 제2 동작 모드에서 제1 전류 및 제2 전류는 제1 방향으로 흐르고 제3 전류 및 제4 전류는 제2 방향으로 흘러서 제1 주파수 범위보다 낮은 주파수들을 포함하는 제2 주파수 범위에서 VCO 출력 신호들을 생성한다.
다른 실시예에 따르면, 제3 동작 모드에서 제1 전류 및 제4 전류는 제1 방향으로 흐르고 제2 전류 및 제3 전류는 제2 방향으로 흘러서 제2 주파수 범위보다 낮은 주파수들을 포함하는 제3 주파수 범위에서 VCO 출력 신호들을 생성한다.
다른 실시예에 따르면, 제4 동작 모드에서 제1 전류, 제2 전류, 제3 전류 및 제4 전류는 제1 방향으로 흘러서 제3 주파수 범위보다 낮은 주파수들을 포함하는 제4 주파수 범위에서 VCO 출력 신호들을 생성한다.
일 실시예에 따르면, 제1 VCO 코어, 및 제1 VCO 코어에 결합된 제1 인덕터를 갖는 제1 VCO, 제2 VCO 코어, 및 제2 VCO 코어에 결합된 제2 인덕터를 갖는 제2 VCO, 제1 VCO 코어와 제2 VCO 코어 사이에 결합된 제1 쌍의 고정 커패시터들, 및 제1 쌍의 고정 커패시터들과 병렬로 제1 VCO 코어와 제2 VCO 코어 사이에 결합된 제1 스위칭 회로를 포함하는 전압 제어 발진기(VCO)가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, VCO 회로부는 제3 VCO 코어, 및 상기 제3 VCO 코어에 결합된 제3 인덕터를 갖는 제3 VCO, 제4 VCO 코어 및 제4 VCO 코어에 결합된 제4 인덕터를 갖는 제4 VCO - 제1 VCO, 제2 VCO, 제3 VCO, 및 제4 VCO는 제어 전압에 기초하여 VCO 출력 신호들을 생성하도록 구성됨 -, 제2 VCO 코어와 제3 VCO 코어 사이에 결합된 제2 쌍의 고정 커패시터들, 제3 VCO 코어와 제4 VCO 코어 사이에 결합된 제3 쌍의 고정 커패시터들, 제4 VCO 코어와 제1 VCO 코어 사이에 결합된 제4 쌍의 고정 커패시터들, 제2 쌍의 고정 커패시터들과 병렬로 제2 VCO 코어와 제3 VCO 코어 사이에 결합된 제2 스위칭 회로, 제3 쌍의 고정 커패시터들과 병렬로 제3 VCO 코어와 제4 VCO 코어 사이에 결합된 제3 스위칭 회로, 및 제4 쌍의 고정 커패시터들과 병렬로 제4 VCO 코어와 제1 VCO 코어 사이에 결합된 제4 스위칭 회로를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 VCO 코어는 제1 단자 및 제2 단자를 갖고, 제1 인덕터는 제1 단자와 제2 단자 사이에 결합되고, 제2 VCO 코어는 제3 단자 및 제4 단자를 갖고, 제2 인덕터는 제3 단자와 제4 단자 사이에 결합되고, 제3 VCO 코어는 제5 단자 및 제6 단자를 갖고, 제3 인덕터는 제5 단자와 제6 단자 사이에 결합되고, 제4 VCO 코어는 제7 단자 및 제8 단자를 갖고, 제4 인덕터는 제7 단자와 제8 단자 사이에 결합되고, 제1 스위칭 회로 및 제1 쌍의 커패시터들은 제1 단자 및 제2 단자를 제3 단자 및 제4 단자에 결합시키고, 제2 스위칭 회로 및 제2 쌍의 커패시터들은 제3 단자 및 제4 단자를 제5 단자 및 제6 단자에 결합시키고, 제3 스위칭 회로 및 제3 쌍의 커패시터들은 제5 단자 및 제6 단자를 제7 단자 및 제8 단자에 결합시키고, 제4 스위칭 회로 및 제4 쌍의 커패시터들은 제7 단자 및 제8 단자를 제1 단자 및 제2 단자에 결합시킨다.
다른 실시예에 따르면, 제1 스위칭 회로는 제1 단자가 제4 단자에 결합되고 제2 단자가 제3 단자에 결합되는 제1 상태를 갖고, 제1 스위칭 회로는 제1 단자가 제3 단자에 결합되고 제2 단자가 제4 단자에 결합되는 제2 상태를 갖고, 제2 스위칭 회로는 제3 단자가 제6 단자에 결합되고 제4 단자가 제5 단자에 결합되는 제1 상태를 갖고, 제2 스위칭 회로는 제3 단자가 제5 단자에 결합되고 제4 단자가 제6 단자에 결합되는 제2 상태를 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 제3 스위칭 회로는 제5 단자가 제8 단자에 결합되고 제6 단자가 제7 단자에 결합되는 제1 상태를 갖고, 제3 스위칭 회로는 제5 단자가 제7 단자에 결합되고 제6 단자가 제8 단자에 결합되는 제2 상태를 갖고, 제4 스위칭 회로는 제8 단자가 제1 단자에 결합되고 제7 단자가 제2 단자에 결합되는 제1 상태를 갖고, 제4 스위칭 회로는 제8 단자가 제2 단자에 결합되고 제7 단자가 제1 단자에 결합되는 제2 상태를 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 제1 쌍의 고정 커패시터들은 제1 고정 커패시터 및 제2 고정 커패시터를 포함하고, 제1 고정 커패시터는 제2 단자와 제3 단자 사이에 결합되고, 제2 고정 커패시터는 제1 단자와 제4 단자 사이에 결합되고, 제2 쌍의 고정 커패시터들은 제3 고정 커패시터 및 제4 고정 커패시터를 포함하고, 제3 고정 커패시터는 제3 단자와 제6 단자 사이에 결합되고, 제4 고정 커패시터는 제4 단자와 제5 단자 사이에 결합되고, 제3 쌍의 고정 커패시터들은 제5 고정 커패시터 및 제6 고정 커패시터를 포함하고, 제5 고정 커패시터는 제5 단자와 제8 단자 사이에 결합되고, 제6 고정 커패시터는 제6 단자와 제7 단자 사이에 결합되고, 제4 쌍의 고정 커패시터들은 제7 고정 커패시터 및 제8 고정 커패시터를 포함하고, 제7 고정 커패시터는 제7 단자와 제2 단자 사이에 결합되고, 제8 고정 커패시터는 제8 단자와 제1 단자 사이에 결합된다.
다른 실시예에 따르면, 제1 스위칭 회로, 제2 스위칭 회로, 제3 스위칭 회로, 및 제4 스위칭 회로는, VCO 출력 신호들이 제1 주파수 범위 내에 있는 제1 동작 모드, VCO 출력 신호들이 제2 주파수 범위 내에 있는 제2 동작 모드, VCO 출력 신호들이 제3 주파수 범위 내에 있는 제3 동작 모드, 및 VCO 출력 신호들이 제4 주파수 범위 내에 있는 제4 동작 모드 중 선택된 하나에 VCO 회로부를 배치하는 스위치 제어 신호를 수신하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제1 동작 모드에서, 제1 스위칭 회로, 제2 스위칭 회로, 제3 스위칭 회로, 및 제4 스위칭 회로는 제1 상태에 있고, 제2 동작 모드에서, 제2 스위칭 회로 및 제4 스위칭 회로는 제1 상태에 있고 제1 스위칭 회로 및 제3 스위칭 회로는 제2 상태에 있고, 제3 동작 모드에서, 제1 스위칭 회로 및 제3 스위칭 회로는 제1 상태에 있고 제2 스위칭 회로 및 제4 스위칭 회로는 제2 상태에 있고, 제4 동작 모드에서, 제1 스위칭 회로, 제2 스위칭 회로, 제3 스위칭 회로, 및 제4 스위칭 회로는 제2 상태에 있다.
일 실시예에 따르면, 기저대역 신호들을 생성하도록 구성된 기저대역 프로세서 회로부, 기저대역 신호들 및 전압 제어 발진기(VCO) 출력 신호에 기초하여 무선 주파수 신호들을 생성하도록 구성된 믹서 회로부, 무선 주파수 신호들을 송신하도록 구성된 안테나, 및 VCO 출력 신호를 생성하도록 구성된 VCO 회로부를 포함하고, VCO 회로부는, 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 제1 VCO 코어, 제1 단자와 제2 단자 사이에 결합된 제1 인덕터, 제3 단자 및 제4 단자를 갖는 제2 VCO 코어, 제3 단자와 제4 단자 사이에 결합된 제2 인덕터, 제1 단자를 제4 단자에 결합시키는 제1 고정 커패시터, 제2 단자를 제3 단자에 결합시키는 제2 고정 커패시터, 및 제1 고정 커패시터 및 제2 고정 커패시터와 병렬로 제1 단자 및 제2 단자를 제3 단자 및 제4 단자에 결합시키는 스위칭 회로를 포함하고, 스위칭 회로는 제1 상태 및 제2 상태를 갖고, 제1 상태에서 스위칭 회로는 제1 단자를 제4 단자에 결합시키고 제2 단자를 제3 단자에 결합시키고, 제2 상태에서 스위칭 회로는 제1 단자를 제3 단자에 결합시키고 제2 단자를 제4 단자에 결합시키는 전자 디바이스가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, VCO 회로부는 제5 단자 및 제6 단자를 갖는 제3 VCO 코어, 제5 단자와 제6 단자 사이에 결합된 제3 인덕터, 제7 단자 및 제8 단자를 갖는 제4 VCO 코어, 제7 단자와 제8 단자 사이에 결합된 제4 인덕터, 제3 단자를 제6 단자에 결합시키는 제3 고정 커패시터, 제4 단자를 제5 단자에 결합시키는 제4 고정 커패시터, 제5 단자를 제8 단자에 결합시키는 제5 고정 커패시터, 제6 단자를 제7 단자에 결합시키는 제6 고정 커패시터, 제7 단자를 제2 단자에 결합시키는 제7 고정 커패시터, 및 제8 단자를 제1 단자에 결합시키는 제8 고정 커패시터를 포함한다.
전술한 것은 단지 예시적인 것이며, 설명된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 로컬 발진기 회로부로서,
    제1 전압 제어 발진기(VCO);
    제2 VCO;
    상기 제1 VCO와 상기 제2 VCO 사이에 결합된 적어도 하나의 커패시터; 및
    상기 제1 VCO와 상기 제2 VCO 사이에 결합되고 상기 제1 VCO 및 상기 제2 VCO에서 전류 방향을 조절하도록 구성된 적어도 하나의 스위치를 포함하는, 로컬 발진기 회로부.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 상기 제1 VCO 및 상기 제2 VCO는 로컬 발진기 신호를 생성하도록 구성되는, 로컬 발진기 회로부.
  3. 제2항에 있어서, 상기 로컬 발진기 신호는 전류가 상기 제1 VCO에서 제1 방향으로 흐를 때 제1 주파수 범위 내의 제1 주파수를 가지며, 전류가 상기 제1 VCO에서 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 흐를 때 상기 제1 주파수 범위에 대해 적어도 부분적으로 중첩되지 않는 제2 주파수 범위 내의 제2 주파수를 갖는, 로컬 발진기 회로부.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스위치는 상기 적어도 하나의 커패시터와 병렬로 상기 제1 VCO와 상기 제2 VCO 사이에 결합되는, 로컬 발진기 회로부.
  5. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 커패시터는 상기 적어도 하나의 스위치와 병렬로 상기 제1 VCO와 상기 제2 VCO 사이에 결합되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는, 로컬 발진기 회로부.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 VCO는 제1 VCO 코어 및 제1 인덕터를 포함하고, 상기 제2 VCO는 제2 VCO 코어 및 제2 인덕터를 포함하는, 로컬 발진기 회로부.
  7. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스위치 및 상기 적어도 하나의 커패시터는 상기 제1 VCO 코어와 상기 제2 VCO 코어 사이에 결합되는, 로컬 발진기 회로부.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 VCO는 제1 단자 및 제2 단자를 갖고, 상기 제2 VCO는 제3 단자 및 제4 단자를 가지며, 상기 적어도 하나의 스위치는,
    상기 제1 단자와 상기 제3 단자 사이에 결합된 제1 스위치; 및
    상기 제2 단자와 상기 제4 단자 사이에 결합된 제2 스위치를 포함하는, 로컬 발진기 회로부.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스위치는,
    상기 제1 단자와 상기 제4 단자 사이에 결합된 제3 스위치; 및
    상기 제2 단자와 상기 제3 단자 사이에 결합된 제4 스위치를 더 포함하는, 로컬 발진기 회로부.
  10. 전자 디바이스로서,
    로컬 발진기 신호를 사용하여 무선 주파수 신호들을 전달하도록 구성된 무선 회로부;
    제1 전압 제어 발진기(VCO);
    제2 VCO - 적어도 상기 제1 VCO 및 상기 제2 VCO는 상기 로컬 발진기 신호를 생성하도록 구성됨 -;
    상기 제1 VCO와 상기 제2 VCO 사이에 결합된 커패시터; 및
    상기 제1 VCO와 상기 제2 VCO 사이에 결합되고 상기 제1 VCO 및 상기 제2 VCO에서 전류 방향을 반전시키도록 구성된 적어도 하나의 스위치를 포함하는, 전자 디바이스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 VCO는 제1 단자 및 제2 단자를 갖고, 상기 제2 VCO는 제3 단자 및 제4 단자를 가지며, 상기 커패시터는 상기 제1 단자와 상기 제3 단자 사이에 결합되는, 전자 디바이스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 단자와 상기 제4 단자 사이에 결합된 추가 커패시터를 더 포함하는, 전자 디바이스.
  13. 제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스위치는,
    상기 제1 단자와 상기 제4 단자 사이에 결합된 제1 스위치; 및
    상기 제2 단자와 상기 제3 단자 사이에 결합된 제2 스위치를 포함하는, 전자 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스위치는,
    상기 제1 단자와 상기 제3 단자 사이에 결합된 제3 스위치; 및
    상기 제2 단자와 상기 제4 단자 사이에 결합된 제4 스위치를 더 포함하는, 전자 디바이스.
  15. 제10항에 있어서, 상기 로컬 발진기 신호는 전류가 상기 제1 VCO에서 제1 방향으로 흐를 때 제1 주파수 범위 내의 제1 주파수에 있고, 전류가 상기 제1 VCO에서 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 흐를 때 제2 주파수 범위 내의 제2 주파수에 있으며, 상기 제2 주파수 범위는 상기 제1 주파수 범위에 대해 적어도 부분적으로 중첩되지 않고, 상기 제1 VCO는 제1 VCO 코어 및 제1 인덕터를 포함하고, 상기 제2 VCO는 제2 VCO 코어 및 제2 인덕터를 포함하며, 상기 전자 디바이스는,
    상기 전류가 상기 제1 방향으로 흐를 때 상기 제1 주파수 범위 내의 상기 제1 주파수를 조정하고, 상기 전류가 상기 제2 방향으로 흐를 때 상기 제2 주파수 범위 내의 상기 제2 주파수를 조정하는 제어 신호를 상기 제1 VCO 코어에 제공하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 더 포함하는, 전자 디바이스.
  16. 제1 전압 제어 발진기(VCO), 제2 VCO, 상기 제1 VCO와 상기 제2 VCO 사이에 결합된 적어도 하나의 커패시터, 및 상기 제1 VCO와 상기 제2 VCO 사이에 결합된 적어도 하나의 스위치를 갖는 VCO 회로부를 동작시키는 방법으로서,
    상기 적어도 하나의 스위치로, 상기 제1 VCO 및 상기 제2 VCO를 전류가 상기 제1 VCO에서 제1 방향으로 흐르는 제1 상태로 배치하는 단계;
    상기 제1 VCO 및 상기 제2 VCO로, 상기 제1 VCO 및 상기 제2 VCO가 상기 제1 상태에 있는 동안 제1 주파수 범위 내의 제1 주파수를 갖는 제1 VCO 신호를 출력하는 단계;
    상기 적어도 하나의 스위치로, 상기 제1 VCO 및 상기 제2 VCO를 전류가 상기 제1 VCO에서 제2 방향으로 흐르는 제2 상태로 배치하는 단계 - 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 반대임 -; 및
    상기 제1 VCO 및 상기 제2 VCO로, 상기 제1 VCO 및 상기 제2 VCO가 상기 제2 상태에 있는 동안 상기 제1 주파수 범위에 대해 적어도 부분적으로 중첩되지 않는 제2 주파수 범위 내의 제2 주파수를 갖는 제2 VCO 신호를 출력하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 전류가 상기 제1 상태에서 상기 제2 VCO에서 상기 제1 방향으로 흐르고 상기 제2 상태에서 상기 제2 VCO에서 상기 제1 방향으로 흐르는, 방법.
  18. 제16항에 있어서, 전류가 상기 제1 상태에서 상기 제2 VCO에서 상기 제1 방향으로 흐르고 상기 제2 상태에서 상기 제2 VCO에서 상기 제2 방향으로 흐르는, 방법.
  19. 제16항에 있어서, 전류가 상기 제1 상태에서 상기 제2 VCO에서 상기 제2 방향으로 흐르고 상기 제2 상태에서 상기 제2 VCO에서 상기 제2 방향으로 흐르는, 방법.
  20. 제16항에 있어서, 전류가 상기 제1 상태에서 상기 제2 VCO에서 상기 제2 방향으로 흐르고 상기 제2 상태에서 상기 제2 VCO에서 상기 제1 방향으로 흐르는, 방법.
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