KR20230056559A - Semiconductor device and communication device comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치 및 이를 포함하는 통신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device and a communication device including the same.
최근 아날로그 통신 시스템에서는 소비 전력이 작고 소형화가 가능한 소자에 대한 요구가 증가하고 있다. 그리고, 빠른 데이터 전송 속도가 필요하기 때문에 넓은 대역폭(bandwidth)을 가지는 소자에 대한 요구도 증가하고 있다. 이에 따라, 이러한 요구들을 만족시키면서 안정적으로 동작할 수 있는 소자에 대한 연구가 진행되고 있다.In recent analog communication systems, there is an increasing demand for devices capable of miniaturization with low power consumption. In addition, since a high data transmission rate is required, a demand for a device having a wide bandwidth is also increasing. Accordingly, research on a device capable of stably operating while satisfying these requirements is being conducted.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 소형화가 가능하면서 안정적으로 동작 가능한 반도체 장치 및 이를 포함하는 통신 장치를 제공하는 것이다.A technical problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device that can be miniaturized and stably operated, and a communication device including the same.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는, 제1 입력 신호와 제2 입력 신호를 제1 증폭하여 제1 증폭 신호와 제2 증폭 신호를 출력하는 제1 증폭기, 제1 증폭 신호와 제2 증폭 신호를 제공받고 이를 제2 증폭하여 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 출력하는 제2 증폭기, 제1 및 제2 입력 신호를 제공받고 제1 및 제2 출력 신호에 대해 피드 포워드(feedforward) 제어를 수행하는 피드 포워드 회로, 및 제1 및 제2 출력 신호를 제공받고 제1 및 제2 출력 신호의 평균이 기준 신호에 대응되도록 조절하는 피드백 신호를 출력하는 공통 모드 피드백(common mode feedback) 회로를 포함하되, 공통 모드 피드백 회로가 출력하는 피드백 신호는 제1 증폭기와 피드 포워드 회로에 제공된다.A semiconductor device according to some embodiments for achieving the above technical problem includes a first amplifier that first amplifies a first input signal and a second input signal and outputs a first amplified signal and a second amplified signal; and a first amplified signal. And a second amplifier receiving a second amplification signal and amplifying it a second time to output a first output signal and a second output signal, receiving first and second input signals and feeding forward the first and second output signals (common mode feedback) that receives a feed forward circuit that performs feedforward control, and first and second output signals and outputs a feedback signal that adjusts the average of the first and second output signals to correspond to the reference signal. feedback) circuit, but the feedback signal output from the common mode feedback circuit is provided to the first amplifier and the feed forward circuit.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는, 제1 입력 신호를 기초로 턴온되는 제1 트랜지스터와, 제2 입력 신호를 기초로 턴온되는 제2 트랜지스터와, 제1 트랜지스터의 일 단에 연결되고, 피드백 신호를 기초로 턴온되는 제3 트랜지스터와, 제2 트랜지스터의 일 단에 연결되고, 피드백 신호를 기초로 턴온되는 제4 트랜지스터를 포함하는 제1 증폭기, 제1 입력 신호를 기초로 턴온되는 제5 트랜지스터와, 제2 입력 신호를 기초로 턴온되는 제6 트랜지스터와, 제5 트랜지스터의 일 단에 연결되고 바이어스 신호를 기초로 턴온되는 제7 트랜지스터와, 제2 트랜지스터의 일 단에 연결되고 피드백 신호를 기초로 턴온되는 제8 트랜지스터를 포함하는 피드 포워드 회로, 게이트 단이 제1 트랜지스터와 제3 트랜지스터 사이에 연결되고 드레인 단으로 제1 출력 신호를 출력하는 제9 트랜지스터와, 게이트 단이 제2 트랜지스터와 제4 트랜지스터 사이에 연결되고 드레인 단으로 제2 출력 신호를 출력하는 제10 트랜지스터를 포함하는 제2 증폭기, 및 제1 및 제2 출력 신호를 제공받고 제1 및 제2 출력 신호의 평균이 기준 신호에 대응되도록 조절하는 피드백 신호를 출력하는 공통 모드 피드백 회로를 포함한다.A semiconductor device according to some embodiments for achieving the above technical problem includes a first transistor turned on based on a first input signal, a second transistor turned on based on a second input signal, and one terminal of the first transistor. A first amplifier including a third transistor connected to and turned on based on a feedback signal, and a fourth transistor connected to one terminal of the second transistor and turned on based on a feedback signal, based on a first input signal A fifth transistor turned on, a sixth transistor turned on based on the second input signal, a seventh transistor connected to one end of the fifth transistor and turned on based on a bias signal, and connected to one end of the second transistor A feed forward circuit including an eighth transistor turned on based on a feedback signal, a ninth transistor having a gate terminal connected between the first transistor and a third transistor and outputting a first output signal to a drain terminal, and a gate terminal A second amplifier including a tenth transistor connected between the second transistor and the fourth transistor and outputting the second output signal to a drain terminal, and receiving the first and second output signals and receiving the first and second output signals and a common mode feedback circuit outputting a feedback signal for adjusting the average to correspond to the reference signal.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 통신 장치는, 저잡음 증폭기의 출력에 대해 다운-다운 컨버팅(down-converting)을 수행하는 수신 믹서, 수신 믹서의 출력을 증폭하여 출력하는 수신 증폭기, 및 수신 증폭기의 출력을 필터링하는 수신 필터를 포함하되, 수신 믹서의 출력은 제1 및 제2 입력 신호를 포함하고, 수신 증폭기는, 제1 및 제2 입력 신호를 증폭하여 제1 및 제2 출력 신호를 출력하는 증폭기와, 제1 및 제2 출력 신호를 제공받고 제1 및 제2 출력 신호의 평균이 기준 신호에 대응되도록 조절하는 피드백 신호를 출력하는 공통 모드 피드백 회로와, 제1 및 제2 입력 신호와 피드백 신호를 제공받고, 제1 및 제2 입력 신호와 피드백 신호를 기초로 제1 및 제2 출력 신호에 대해 피드 포워드 제어를 수행하는 피드 포워드 회로를 포함한다.A communication device according to some embodiments for achieving the above technical problem includes a receiving mixer performing down-converting on an output of a low noise amplifier, a receiving amplifier amplifying and outputting an output of the receiving mixer, and A receive filter for filtering an output of the receive amplifier, wherein an output of the receive mixer includes first and second input signals, and the receive amplifier amplifies the first and second input signals to obtain first and second output signals. An amplifier that outputs, a common mode feedback circuit that receives first and second output signals and outputs a feedback signal for adjusting an average of the first and second output signals to correspond to a reference signal, and first and second inputs. and a feed forward circuit receiving a signal and a feedback signal and performing feed forward control on the first and second output signals based on the first and second input signals and the feedback signal.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 통신 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 수신 증폭기를 도시한 회로도이다.
도 3은 도 2의 증폭기를 도시한 블록도이다.
도 4는 도 2의 증폭기의 회로도이다.
도 5 내지 도 8은 몇몇 실시예에 따른 수신 증폭기의 효과를 설명하기 위한 도면들이다.1 is a block diagram illustrating a communication device in accordance with some embodiments.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the receive amplifier of FIG. 1 .
3 is a block diagram illustrating the amplifier of FIG. 2;
4 is a circuit diagram of the amplifier of FIG. 2;
5 to 8 are diagrams for explaining an effect of a receiving amplifier according to some embodiments.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들에 대해 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the technical idea of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 통신 장치를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a communication device in accordance with some embodiments.
도 1을 참조하면, 통신 장치(1000)는 송수신기(1100), 데이터 프로세서(1200), 스위치(1300) 및 안테나(1400)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a
송수신기(1100)는 저잡음 증폭기(1111), 수신 믹서(1113), 수신 증폭기(1114), 수신 필터(1116), 송신 필터(1121), 송신 증폭기(1122), 송신 믹서(1124) 및 전력 증폭기(1125)를 포함할 수 있다.The transceiver 1100 includes a
수신 모드에서, 스위치(1300)는 안테나(1400)를 통해 수신된 제1 수신 신호(Rx1)를 저잡음 증폭기(1111)로 출력할 수 있다. 저잡음 증폭기(1111)는 제1 수신 신호(Rx1)를 증폭시켜 제2 수신 신호(Rx2)를 생성할 수 있다. 수신 믹서(1113)는 제2 수신 신호(Rx2)에 대한 다운-컨버팅(down-converting)을 수행함으로써 제3 수신 신호(Rx3)를 생성할 수 있다. In the reception mode, the
수신 증폭기(1114)는 제3 수신 신호(Rx3)를 증폭시킴으로써 제4 수신 신호(Rx4)를 생성할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 수신 필터(1116)는 제4 수신 신호(Rx4)를 필터링 함으로써 제5 수신 신호(Rx5)를 생성하고, 데이터 프로세서(1200)에 출력할 수 있다.The receiving
몇몇 실시예에서, 수신 증폭기(1114)는 트랜스임피던스 증폭기(TIA; Trans Impedence Amplifier)를 포함하고, 수신 증폭기(1114)와 수신 필터(1116)는 수신 믹서(1113)를 통해 다운-컨버팅 수행된 RF(Radio Frequency) 전류 신호를 중간 주파수(IF; Intermediate Frequency) 전압 신호로 변환하고 필터링하는 역할을 할 수 있다.In some embodiments, the receive
송신 모드에서, 데이터 프로세서(1200)는 제1 송신 신호(Tx1)를 생성하고, 송수신기(1100)에 출력할 수 있다. 송신 필터(1121)는 제1 송신 신호(Tx1)를 필터링 함으로써 제2 송신 신호(Tx2)를 생성하고, 송신 증폭기(1122)는 제2 송신 신호(Tx2)를 증폭시킴으로써 제3 송신 신호(Tx3)를 생성할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 송신 증폭기(1122)는 트랜스임피던스 증폭기를 포함할 수 있다.In the transmission mode, the
송신 믹서(1124)는 제3 송신 신호(Tx3)에 대한 업-컨버팅(up-converting)을 수행함으로써 제4 송신 신호(Tx4)를 생성하고, 전력 증폭기(1125)는 제4 송신 신호(Tx4)를 증폭시켜 제5 송신 신호(Tx5)를 생성할 수 있다. 스위치(1300)는 전력 증폭기(1125)와 안테나(1400)를 연결할 수 있고, 제5 송신 신호(Tx5)는 안테나(1400)를 통해 외부로 출력될 수 있다.The
도 2는 도 1의 수신 증폭기를 도시한 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the receive amplifier of FIG. 1 .
도 2를 참조하면, 수신 증폭기(1114)는 입력 저항(RG1)를 통해 입력 신호(VIP, VIN)를 입력 받는 증폭기(100)와, 증폭기(100)의 입력단과 출력단에 병렬 연결된 피드백 저항(RM) 및 피드백 캐패시터(CM)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
여기서는, 도 1의 수신 증폭기(1114)의 구성에 대해 설명할 것이나, 송신 증폭기(도 1의 1122) 역시 이하에서 설명할 구성과 동일한 구성을 포함할 수 있다.Here, the configuration of the receive
증폭기(100)로 제공된 입력 신호(VIP, VIN)는 증폭기(100)에 의해 증폭되어 출력 신호(VOP, VON)로 출력될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 입력 신호(VIP, VIN)는 예를 들어, 차동 신호(differential signal)일 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 증폭기(100)는 OTA(Operational Transconductance Amplifier)를 포함할 수 있으나 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.Input signals VIP and VIN provided to the
입력 저항(RG1)과 피드백 저항(RM)은 예를 들어, 가변 저항(variable resistor)을 포함할 수 있다. 입력 저항(RG1)과 피드백 저항(RM)의 저항 레벨을 변경함으로써 수신 증폭기(1114)의 게인(gain) 및 차단 주파수(cutoff frequency)가 변화될 수 있다.The input resistor RG1 and the feedback resistor RM may include, for example, variable resistors. By changing the resistance levels of the input resistor RG1 and the feedback resistor RM, the gain and cutoff frequency of the
예를 들어, 수신 증폭기(1114)의 차단 주파수는, 피드백 저항(RM)의 저항 레벨에 반비례하는 특성을 가질 수 있다.For example, the cutoff frequency of the
즉, 피드백 저항(RM)의 저항 레벨이 증가할 경우, 수신 증폭기(1114)의 차단 주파수가 감소하여, 수신 증폭기(1114)가 낮은 주파수를 갖는 입력 신호를 통과시키는 협대역(narrowband) 필터로 동작할 수 있다.That is, when the resistance level of the feedback resistor RM increases, the cutoff frequency of the
또한, 피드백 저항(RM)의 저항 레벨이 감소할 경우, 수신 증폭기(1114)의 차단 주파수가 증가하여, 수신 증폭기(1114)가 높은 주파수를 갖는 입력 신호를 통과시키는 광대역(wideband) 필터로 동작할 수 있다.In addition, when the resistance level of the feedback resistor RM decreases, the cutoff frequency of the
마지막으로, 피드백 저항(RM)의 저항 레벨을 일정 구간으로 유지시킬 경우, 수신 증폭기(1114)는 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 주파수를 갖는 입력 신호를 통과시키는 중대역(middleband) 필터로 동작할 수 있다.Finally, when the resistance level of the feedback resistor RM is maintained in a certain range, the
몇몇 실시예에서, 피드백 저항(RM)과 피드백 캐패시터(CM)는 예를 들어, 디지털 코드로 제어되어 선형적 또는 지수적으로 증감되도록 설정될 수 있다.In some embodiments, the feedback resistor RM and the feedback capacitor CM may be set to increase or decrease linearly or exponentially, for example controlled by a digital code.
도 3은 도 2의 증폭기를 도시한 블록도이다. 도 4는 도 2의 증폭기의 회로도이다.3 is a block diagram illustrating the amplifier of FIG. 2; 4 is a circuit diagram of the amplifier of FIG. 2;
도 3 및 도 4를 참조하면, 증폭기(100)는 제1 증폭기(A1), 제2 증폭기(A2), 피드 포워드(feedforward) 회로(FFA) 및 공통 모드 피드백(common mode feedback) 회로(CFC)를 포함할 수 있다.3 and 4, the
도 3에 도시된 저항들(R1, R2)과 캐패시터들(C1, C2)은 증폭기(100) 내부의 경로 상에 존재하는 저항 성분과 캐패시턴스 성분을 표현한 것이다.Resistors R1 and R2 and capacitors C1 and C2 shown in FIG. 3 represent resistance components and capacitance components existing on a path inside the
제1 증폭기(A1)는 제1 입력 신호(VIP)와 제2 입력 신호(VIN)를 제1 증폭하여 제1 증폭 신호(VAP)와 제2 증폭 신호(VAN)를 출력할 수 있다.The first amplifier A1 may first amplify the first input signal VIP and the second input signal VIN to output the first amplified signal VAP and the second amplified signal VAN.
제1 증폭기(A1)는 바이어스 전압(VB)을 기초로 턴온(turn on)되는 바이어스 트랜지스터(MP3)와, 제1 입력 신호(VIP)를 기초로 턴온되는 트랜지스터(MP1)와, 제2 입력 신호(VIN)를 기초로 턴온되는 트랜지스터(MP2)와, 피드백 신호(VCMFB)를 기초로 턴온되는 트랜지스터들(MN1, MN2)를 포함할 수 있다.The first amplifier A1 includes a bias transistor MP3 turned on based on the bias voltage VB, a transistor MP1 turned on based on the first input signal VIP, and a second input signal. It may include a transistor MP2 turned on based on (VIN) and transistors MN1 and MN2 turned on based on the feedback signal VCMFB.
바이어스 트랜지스터(MP3)의 소오스 단은 전원 전압(VDD)에 연결되고, 바이어스 트랜지스터(MP3)의 드레인 단은 트랜지스터(MP1) 및 트랜지스터(MP2)의 소오스 단에 연결될 수 있다. 바이어스 트랜지스터(MP3)의 게이트 단에는 바이어스 전압(VB)이 제공될 수 있다.A source terminal of the bias transistor MP3 may be connected to the power supply voltage VDD, and a drain terminal of the bias transistor MP3 may be connected to the source terminals of the transistors MP1 and MP2. A bias voltage VB may be provided to a gate terminal of the bias transistor MP3.
트랜지스터(MP1)의 게이트 단에는 제1 입력 신호(VIP)가 제공되고, 트랜지스터(MP1)의 드레인 단은 트랜지스터(MN1)의 드레인 단에 연결될 수 있다. 트랜지스터(MP2)의 게이트 단에는 제2 입력 신호(VIN)가 제공되고, 트랜지스터(MP2)의 드레인 단은 트랜지스터(MN2)의 드레인 단에 연결될 수 있다.The first input signal VIP is provided to a gate terminal of the transistor MP1 , and a drain terminal of the transistor MP1 may be connected to a drain terminal of the transistor MN1 . The second input signal VIN is provided to a gate terminal of the transistor MP2, and a drain terminal of the transistor MP2 may be connected to a drain terminal of the transistor MN2.
트랜지스터(MN1)의 게이트 단에는 피드백 신호(VCMFB)가 제공되고, 트랜지스터(MN1)의 소오스 단은 접지될 수 있다. 트랜지스터(MN2)의 게이트 단에는 피드백 신호(VCMFB)가 제공되고, 트랜지스터(MN2)의 소오스 단은 접지될 수 있다.The feedback signal VCMFB is provided to a gate terminal of the transistor MN1, and a source terminal of the transistor MN1 may be grounded. The feedback signal VCMFB is provided to a gate terminal of the transistor MN2, and a source terminal of the transistor MN2 may be grounded.
몇몇 실시예에서, 바이어스 트랜지스터(MP3)와 트랜지스터들(MP1, MP2)은 P형 트랜지스터를 포함하고, 트랜지스터들(MN1, MN2)은 N형 트랜지스터를 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, bias transistor MP3 and transistors MP1 and MP2 may include P-type transistors, and transistors MN1 and MN2 may include N-type transistors, but embodiments are not limited thereto. .
트랜지스터(MP1)가 제1 입력 신호(VIP)를 기초로 턴온되고, 트랜지스터(MN1)가 피드백 신호(VCMFB)를 기초로 턴온되어 생성된 바이어스 전류에 의해 제1 입력 신호(VIP)가 제1 증폭되어 제1 증폭 신호(VAP)가 생성될 수 있다. 그리고, 생성된 제1 증폭 신호(VAP)가 제2 증폭기(A2)(예를 들어, 트랜지스터(MN6)의 게이트 단)에 전달될 수 있다.The first input signal VIP is first amplified by the bias current generated when the transistor MP1 is turned on based on the first input signal VIP and the transistor MN1 is turned on based on the feedback signal VCMFB. As a result, the first amplified signal VAP may be generated. Then, the generated first amplification signal VAP may be transmitted to the second amplifier A2 (eg, a gate terminal of the transistor MN6).
트랜지스터(MP2)가 제2 입력 신호(VIN)를 기초로 턴온되고, 트랜지스터(MN2)가 피드백 신호(VCMFB)를 기초로 턴온되어 생성된 바이어스 전류에 의해 제2 입력 신호(VIN)가 제1 증폭되어 제2 증폭 신호(VAN)가 생성될 수 있다. 그리고, 생성된 제2 증폭 신호(VAN)가 제2 증폭기(A2)(예를 들어, 트랜지스터(MN7)의 게이트 단)에 전달될 수 있다.The second input signal VIN is first amplified by the bias current generated when the transistor MP2 is turned on based on the second input signal VIN and the transistor MN2 is turned on based on the feedback signal VCMFB. As a result, the second amplified signal VAN may be generated. Then, the generated second amplified signal VAN may be transmitted to the second amplifier A2 (eg, a gate terminal of the transistor MN7).
제2 증폭기(A2)는 제1 증폭 신호(VAP)와 제2 증폭 신호(VAN)를 제2 증폭하여 제1 출력 신호(VOP)와 제2 출력 신호(VON)를 출력할 수 있다.The second amplifier A2 may second amplify the first amplification signal VAP and the second amplification signal VAN to output the first output signal VOP and the second output signal VON.
제2 증폭기(A2)는 피드 포워드 회로(FFA)가 제1 출력 신호(VOP)에 대해 피드 포워드 제어를 수행하는데 이용하는 트랜지스터(MP6)와, 피드 포워드 회로(FFA)가 제2 출력 신호(VON)에 대해 피드 포워드 제어를 수행하는데 이용하는 트랜지스터(MP7)와, 제1 증폭기(A1)로부터 출력된 제1 증폭 신호(VAP)를 기초로 턴온되는 트랜지스터(MN6)와, 제1 증폭기(A1)로부터 출력된 제2 증폭 신호(VAN)를 기초로 턴온되는 트랜지스터(MN7)를 포함할 수 있다.The second amplifier A2 includes a transistor MP6 used by the feed forward circuit FFA to perform feed forward control on the first output signal VOP, and the feed forward circuit FFA controls the second output signal VON. A transistor MP7 used to perform feed forward control for , a transistor MN6 turned on based on the first amplification signal VAP output from the first amplifier A1, and an output from the first amplifier A1 A transistor MN7 turned on based on the second amplified signal VAN may be included.
트랜지스터(MP6)의 소오스 단은 전원 전압(VDD)에 연결되고, 트랜지스터(MP6)의 드레인 단은 트랜지스터(MN6)의 드레인 단에 연결될 수 있다. 트랜지스터(MP6)의 게이트 단은 피드 포워드 회로(FFA)의 트랜지스터(MP4)의 드레인 단에 연결될 수 있다.A source terminal of the transistor MP6 may be connected to the power supply voltage VDD, and a drain terminal of the transistor MP6 may be connected to a drain terminal of the transistor MN6. A gate terminal of the transistor MP6 may be connected to a drain terminal of the transistor MP4 of the feed forward circuit FFA.
트랜지스터(MP7)의 소오스 단은 전원 전압(VDD)에 연결되고, 트랜지스터(MP7)의 드레인 단은 트랜지스터(MN7)의 드레인 단에 연결될 수 있다. 트랜지스터(MP7)의 게이트 단은 피드 포워드 회로(FFA)의 트랜지스터(MP5)의 드레인 단에 연결될 수 있다.A source terminal of the transistor MP7 may be connected to the power supply voltage VDD, and a drain terminal of the transistor MP7 may be connected to a drain terminal of the transistor MN7. A gate terminal of the transistor MP7 may be connected to a drain terminal of the transistor MP5 of the feed forward circuit FFA.
트랜지스터(MN6)의 소오스 단은 접지되고, 트랜지스터(MN6)의 드레인 단은 트랜지스터(MP6)의 드레인 단에 연결될 수 있다. 트랜지스터(MN6)의 드레인 단으로 제1 출력 신호(VOP)가 출력될 수 있다. 트랜지스터(MN6)의 게이트 단은 제1 증폭기(A1)의 트랜지스터(MP1)의 드레인 단과 트랜지스터(MN1)의 드레인 단에 연결될 수 있다.A source terminal of the transistor MN6 may be grounded, and a drain terminal of the transistor MN6 may be connected to a drain terminal of the transistor MP6. The first output signal VOP may be output to the drain terminal of the transistor MN6. A gate terminal of the transistor MN6 may be connected to a drain terminal of the transistor MP1 and a drain terminal of the transistor MN1 of the first amplifier A1.
트랜지스터(MN7)의 소오스 단은 접지되고, 트랜지스터(MN7)의 드레인 단은 트랜지스터(MP7)의 드레인 단에 연결될 수 있다. 트랜지스터(MN7)의 드레인 단으로 제2 출력 신호(VON)가 출력될 수 있다. 트랜지스터(MN7)의 게이트 단은 제1 증폭기(A1)의 트랜지스터(MP2)의 드레인 단과 트랜지스터(MN2)의 드레인 단에 연결될 수 있다.A source terminal of the transistor MN7 may be grounded, and a drain terminal of the transistor MN7 may be connected to a drain terminal of the transistor MP7. The second output signal VON may be output to the drain terminal of the transistor MN7 . A gate terminal of the transistor MN7 may be connected to a drain terminal of the transistor MP2 and a drain terminal of the transistor MN2 of the first amplifier A1.
몇몇 실시예에서, 트랜지스터들(MP7, MP6)은 P형 트랜지스터를 포함하고, 트랜지스터들(MN7, MN6)은 N형 트랜지스터를 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, the transistors MP7 and MP6 may include P-type transistors, and the transistors MN7 and MN6 may include N-type transistors, but embodiments are not limited thereto.
몇몇 실시예에서, 제2 증폭기(A2)는 가변 저항(RZ)과 가변 캐패시터(CC)를 포함하는 제1 밀러 보상 회로(MCC1)와 제2 밀러 보상 회로(MCC2)를 포함할 수 있다.In some embodiments, the second amplifier A2 may include a first mirror compensation circuit MCC1 and a second mirror compensation circuit MCC2 including a variable resistor RZ and a variable capacitor CC.
이처럼 제2 증폭기(A2)가 제1 밀러 보상 회로(MCC1)와 제2 밀러 보상 회로(MCC2)를 포함할 경우, 도 3에 도시된 제2 증폭기(A2)의 입력단과 출력단 사이에는 제1 밀러 보상 회로(MCC1)와 제2 밀러 보상 회로(MCC2)가 추가될 수 있다.As such, when the second amplifier A2 includes the first mirror compensation circuit MCC1 and the second mirror compensation circuit MCC2, the first mirror is between the input terminal and the output terminal of the second amplifier A2 shown in FIG. A compensation circuit MCC1 and a second Miller compensation circuit MCC2 may be added.
제1 밀러 보상 회로(MCC1)는 트랜지스터(MN6)의 게이트 단과 드레인 단 사이에 연결되어 보상 동작을 수행할 수 있다. 제2 밀러 보상 회로(MCC2)는 트랜지스터(MN7)의 게이트 단과 드레인 단 사이에 연결되어 보상 동작을 수행할 수 있다.The first Miller compensation circuit MCC1 may be connected between the gate terminal and the drain terminal of the transistor MN6 to perform a compensation operation. The second Miller compensation circuit MCC2 is connected between the gate terminal and the drain terminal of the transistor MN7 to perform a compensation operation.
몇몇 실시예에서, 증폭기(100)는 공통 모드 피드백 회로(CFC)와 밀러 효과(Miller Effect)를 이용한 주극점 보상(Dominant Pole Compensation)을 수행하는 제1 및 제2 밀러 보상 회로(MCC1, MCC2)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 전체 시스템의 안정성(Stability)을 저하시키지 않으면서 공통 모드 피드백 회로(CFC)의 게인을 충분히 높일 수 있어, 증폭기(100)가 공통 모드에서 안정적으로 동작할 수 있다.In some embodiments, the
트랜지스터(MN6)가 제1 증폭기(A1)의 트랜지스터(MP1)와 트랜지스터(MN1)에 의해 생성된 제1 증폭 신호(VAP)를 기초로 턴온되어 생성된 바이어스 전류에 의해 제1 증폭 신호(VAP)가 제2 증폭되어 제1 출력 신호(VOP)가 생성될 수 있다. 또한, 트랜지스터(MP6)가 피드 포워드 회로(FFA)의 출력을 기초로 턴온되어 생성된 바이어스 전류에 의해 제1 출력 신호(VOP)가 생성될 수 있다. 즉, 제1 출력 신호(VOP)는 증폭 경로의 일부인 트랜지스터(MN6)와 피드 포워드 경로의 일부인 트랜지스터(MP6)의 동작에 의해 생성될 수 있다.When the transistor MN6 is turned on based on the first amplification signal VAP generated by the transistor MP1 of the first amplifier A1 and the transistor MN1, the generated bias current generates the first amplified signal VAP. A second amplification may generate the first output signal VOP. Also, the first output signal VOP may be generated by a bias current generated when the transistor MP6 is turned on based on the output of the feed forward circuit FFA. That is, the first output signal VOP can be generated by the operation of the transistor MN6, which is part of the amplification path, and the transistor MP6, which is part of the feed forward path.
또한, 트랜지스터(MN7)가 제1 증폭기(A1)의 트랜지스터(MP2)와 트랜지스터(MN2)에 의해 생성된 제2 증폭 신호(VAN)를 기초로 턴온되어 생성된 바이어스 전류에 의해 제2 증폭 신호(VAN)가 제2 증폭되어 제2 출력 신호(VON)가 생성될 수 있다. 또한, 트랜지스터(MP7)가 피드 포워드 회로(FFA)의 출력을 기초로 턴온되어 생성된 바이어스 전류에 의해 제2 출력 신호(VON)가 생성될 수 있다. 즉, 제2 출력 신호(VON)는 증폭 경로의 일부인 트랜지스터(MN7)와 피드 포워드 경로의 일부인 트랜지스터(MP7)의 동작에 의해 생성될 수 있다.In addition, the second amplification signal ( VAN) may be second amplified to generate the second output signal VON. In addition, the second output signal VON may be generated by a bias current generated when the transistor MP7 is turned on based on the output of the feed forward circuit FFA. That is, the second output signal VON can be generated by the operation of the transistor MN7, which is part of the amplification path, and the transistor MP7, which is part of the feed forward path.
공통 모드 피드백 회로(CFC)는 제1 출력 신호(VOP)와 제2 출력 신호(VON)를 제공받고, 제1 출력 신호(VOP)와 제2 출력 신호(VON)의 평균이 기준 신호(VCM)에 대응되도록 조절하는 피드백 신호(VCMFB)를 출력할 수 있다.The common mode feedback circuit (CFC) receives the first output signal (VOP) and the second output signal (VON), and the average of the first output signal (VOP) and the second output signal (VON) is the reference signal (VCM). A feedback signal VCMFB adjusted to correspond to may be output.
증폭기(100)에서, 차동 신호인 제1 입력 신호(VIP)와 제2 입력 신호(VIN) 간의 차이가 없는 경우, 증폭기(100)의 제1 출력 신호(VOP)와 제2 출력 신호(VON)는 전체 전압 스윙(Swing) 범위의 중간 레벨에 위치하여야 하나, 파워, 온도, 공정의 변화 및 증폭기(100)의 입력 공통 모드와 출력 공통 모드 사이, 또는 노이즈에 의한 출력 공통 모드의 변화 등에 의해 증폭기(100)의 출력이 중간 레벨이 아닌 다른 레벨로 치우치게 되어 증폭기(100)의 동작이 제한될 수 있다.In the
이를 위해 공통 모드 피드백 회로(CFC)가 사용될 수 있는데, 공통 모드 피드백 회로(CFC)는 증폭기(100)의 공통 모드 전압을 감지하고, 감지된 공통 모드 전압과 기준 전압을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 감지된 공통 모드 전압을 기준 전압에 가깝게 만드는 부 귀환(Negative feedback) 회로이다.For this purpose, a common mode feedback circuit (CFC) may be used. The common mode feedback circuit (CFC) detects the common mode voltage of the
공통 모드 피드백 회로(CFC)는 차동 출력 신호들의 공통 모드를 설정하기 위해 증폭기(100)의 출력단에 사용될 수 있다.A common mode feedback circuit (CFC) may be used at the output of
공통 모드 피드백 회로(CFC)는 바이어스 전압(VB)을 기초로 턴온되는 바이어스 트랜지스터(MP8)와, 제1 출력 신호(VOP)와 제2 출력 신호(VON)의 평균을 기초로 턴온되는 트랜지스터(MP9)와, 기준 신호(VCM)를 기초로 턴온되는 트랜지스터(MP10)와, 트랜지스터(MP9)의 드레인 단의 출력으로 턴온되는 트랜지스터(MN8)와 트랜지스터(MP10)의 드레인 단의 출력으로 턴온되는 트랜지스터(MN9)를 포함할 수 있다.The common mode feedback circuit CFC includes a bias transistor MP8 turned on based on the bias voltage VB and a transistor MP9 turned on based on the average of the first output signal VOP and the second output signal VON. ), the transistor MP10 turned on based on the reference signal VCM, the transistor MN8 turned on by the output of the drain terminal of the transistor MP9, and the transistor turned on by the output of the drain terminal of the transistor MP10 ( MN9) may be included.
바이어스 트랜지스터(MP8)의 소오스 단은 전원 전압(VDD)에 연결되고, 바이어스 트랜지스터(MP8)의 드레인 단은 트랜지스터(MP9) 및 트랜지스터(MP10)의 소오스 단에 연결될 수 있다. 바이어스 트랜지스터(MP8)의 게이트 단에는 바이어스 전압(VB)이 제공될 수 있다.A source terminal of the bias transistor MP8 may be connected to the power supply voltage VDD, and a drain terminal of the bias transistor MP8 may be connected to the source terminals of the transistors MP9 and MP10. A bias voltage VB may be provided to a gate terminal of the bias transistor MP8.
트랜지스터(MP9)의 게이트 단에는 저항들(RS)과 캐패시터들(CS)에 의해 제1 출력 신호(VOP)와 제2 출력 신호(VON)의 평균이 제공될 수 있다. 트랜지스터(MP9)의 드레인 단은 트랜지스터(MN8)의 드레인 단에 연결될 수 있다. 트랜지스터(MP10)의 게이트 단에는 기준 신호(VCM)가 제공되고, 트랜지스터(MP10)의 드레인 단은 트랜지스터(MN9)의 드레인 단에 연결될 수 있다.An average of the first output signal VOP and the second output signal VON may be provided to the gate terminal of the transistor MP9 by the resistors RS and the capacitors CS. A drain terminal of the transistor MP9 may be connected to a drain terminal of the transistor MN8. The reference signal VCM is provided to a gate terminal of the transistor MP10, and a drain terminal of the transistor MP10 may be connected to a drain terminal of the transistor MN9.
트랜지스터(MN8)의 게이트 단은 트랜지스터(MN8)의 드레인 단과 연결되고, 트랜지스터(MN8)의 드레인 단을 통해 피드백 신호(VCMFB)가 출력될 수 있다. 트랜지스터(MN8)의 소오스 단은 접지될 수 있다. 트랜지스터(MN9)의 게이트 단은 트랜지스터(MN8)의 드레인 단과 연결되고, 트랜지스터(MN9)의 소오스 단은 접지될 수 있다.The gate terminal of the transistor MN8 is connected to the drain terminal of the transistor MN8, and the feedback signal VCMFB may be output through the drain terminal of the transistor MN8. A source terminal of the transistor MN8 may be grounded. A gate terminal of the transistor MN9 is connected to a drain terminal of the transistor MN8, and a source terminal of the transistor MN9 may be grounded.
몇몇 실시예에서, 바이어스 트랜지스터(MP8)와 트랜지스터들(MP9, MP10)은 P형 트랜지스터를 포함하고, 트랜지스터들(MN8, MN9)은 N형 트랜지스터를 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, the bias transistor MP8 and the transistors MP9 and MP10 may include a P-type transistor, and the transistors MN8 and MN9 may include an N-type transistor, but the embodiment is not limited thereto. .
트랜지스터들(MP9. MP10, MN8, MN9)은 제1 출력 신호(VOP)와 제2 출력 신호(VON)의 평균이 기준 신호(VCM)에 대응되도록 조절하기 위한 피드백 신호(VCMFB)를 생성하고, 생성된 피드백 신호(VCMFB)는 제1 증폭기(A1)와 피드 포워드 회로(FFA)에 제공될 수 있다.The transistors MP9, MP10, MN8, and MN9 generate a feedback signal VCMFB for adjusting the average of the first output signal VOP and the second output signal VON to correspond to the reference signal VCM, The generated feedback signal VCMFB may be provided to the first amplifier A1 and the feed forward circuit FFA.
피드 포워드 회로(FFA)는 제1 입력 신호(VIP)와 제2 입력 신호(VIN)를 제공받고 제1 출력 신호(VOP)와 제2 출력 신호(VON)에 대해 피드 포워드 제어를 수행할 수 있다.The feed forward circuit FFA may receive the first input signal VIP and the second input signal VIN and perform feed forward control on the first output signal VOP and the second output signal VON. .
피드 포워드 회로(FFA)는 제1 출력 신호(VOP)에 대해 피드 포워드 제어를 수행하는데 이용하는 트랜지스터(MP4)와, 제2 출력 신호(VON)에 대해 피드 포워드 제어를 수행하는데 이용하는 트랜지스터(MP5)와, 제1 입력 신호(VIP)를 기초로 턴온되는 트랜지스터(MN3)와, 제2 입력 신호(VIN)를 기초로 턴온되는 트랜지스터(MN4)와, 피드 포워드 회로(FFA)가 인에이블(enable)되는 동안 피드 포워드 회로(FFA)에 고정 전류(IF)가 흐르도록 제어하는 트랜지스터(MN51)와, 피드 포워드 회로(FFA)가 인에이블되는 동안 피드 포워드 회로(FFA)에 피드백 신호(VCMFB)에 기초한 바이어스 전류(IB)가 흐르도록 제어하는 트랜지스터(MN52)를 포함할 수 있다.The feed forward circuit FFA includes a transistor MP4 used to perform feed forward control on the first output signal VOP and a transistor MP5 used to perform feed forward control on the second output signal VON. , the transistor MN3 turned on based on the first input signal VIP, the transistor MN4 turned on based on the second input signal VIN, and the feed forward circuit FFA are enabled. transistor MN51 for controlling the flow of the fixed current IF in the feed forward circuit FFA while the feed forward circuit FFA is enabled, and a bias based on the feedback signal VCMFB in the feed forward circuit FFA while the feed forward circuit FFA is enabled. A transistor MN52 for controlling current IB to flow may be included.
트랜지스터(MP4)의 소오스 단은 전원 전압(VDD)에 연결되고, 트랜지스터(MP4)의 드레인 단은 저항(RL) 및 트랜지스터(MN3)의 드레인 단에 연결될 수 있다. 트랜지스터(MP4)의 게이트 단은 저항(RL) 및 트랜지스터(MP5)의 게이트 단에 연결될 수 있다. 트랜지스터(MP4)의 드레인 단이 제2 증폭기(A2)의 트랜지스터(MP6)의 게이트 단에 연결되어 피드 포워드 제어가 수행될 수 있다.A source terminal of the transistor MP4 may be connected to the power supply voltage VDD, and a drain terminal of the transistor MP4 may be connected to the resistor RL and the drain terminal of the transistor MN3. A gate terminal of the transistor MP4 may be connected to the resistor RL and the gate terminal of the transistor MP5. A drain terminal of the transistor MP4 is connected to a gate terminal of the transistor MP6 of the second amplifier A2 to perform feed forward control.
트랜지스터(MP5)의 소오스 단은 전원 전압(VDD)에 연결되고, 트랜지스터(MP5)의 드레인 단은 저항(RL) 및 트랜지스터(MN4)의 드레인 단에 연결될 수 있다. 트랜지스터(MP5)의 게이트 단은 저항(RL) 및 트랜지스터(MP4)의 게이트 단에 연결될 수 있다. 트랜지스터(MP5)의 드레인 단이 제2 증폭기(A2)의 트랜지스터(MP7)의 게이트 단에 연결되어 피드 포워드 제어가 수행될 수 있다.A source terminal of the transistor MP5 may be connected to the power supply voltage VDD, and a drain terminal of the transistor MP5 may be connected to the resistor RL and the drain terminal of the transistor MN4. A gate terminal of the transistor MP5 may be connected to the resistor RL and the gate terminal of the transistor MP4. The drain terminal of the transistor MP5 is connected to the gate terminal of the transistor MP7 of the second amplifier A2 to perform feed forward control.
트랜지스터(MN3)의 게이트 단에는 제1 입력 신호(VIP)가 제공되고, 트랜지스터(MN3)의 소오스 단은 트랜지스터(MN51)의 드레인 단과 트랜지스터(MN52)의 드레인 단에 연결될 수 있다.The first input signal VIP is provided to the gate terminal of the transistor MN3, and the source terminal of the transistor MN3 may be connected to the drain terminal of the transistor MN51 and the drain terminal of the transistor MN52.
트랜지스터(MN4)의 게이트 단에는 제2 입력 신호(VIN)가 제공되고, 트랜지스터(MN4)의 소오스 단은 트랜지스터(MN51)의 드레인 단과 트랜지스터(MN52)의 드레인 단에 연결될 수 있다.The second input signal VIN is provided to the gate terminal of the transistor MN4, and the source terminal of the transistor MN4 may be connected to the drain terminal of the transistor MN51 and the drain terminal of the transistor MN52.
트랜지스터(MN51)의 소오스 단은 접지되고, 트랜지스터(MN51)의 드레인 단은 트랜지스터(MN3)의 드레인 단에 연결될 수 있다. 트랜지스터(MN51)의 게이트 단에는 바이어스 전압(VBN)이 제공되고, 트랜지스터(MN51)는 피드 포워드 회로(FFA)가 인에이블되는 동안 바이어스 전압(VBN)을 기초로 턴온되어 피드 포워드 회로(FFA)에 고정 전류(IF)가 흐르도록 제어할 수 있다. 즉, 트랜지스터(MN51)는 포워드 회로(FFA)가 인에이블되는 동안 피드 포워드 회로(FFA)에 고정 전류(IF)가 흐르도록 하기 위해 항상 턴온될 수 있다.A source terminal of the transistor MN51 may be grounded, and a drain terminal of the transistor MN51 may be connected to a drain terminal of the transistor MN3. The bias voltage VBN is applied to the gate terminal of the transistor MN51, and the transistor MN51 is turned on based on the bias voltage VBN while the feed forward circuit FFA is enabled, thereby supplying the feed forward circuit FFA. It can be controlled so that a fixed current (IF) flows. That is, the transistor MN51 can always be turned on so that the fixed current IF flows in the feed forward circuit FFA while the forward circuit FFA is enabled.
트랜지스터(MN52)의 소오스 단은 접지되고, 트랜지스터(MN52)의 드레인 단은 트랜지스터(MN4)의 드레인 단에 연결될 수 있다. 트랜지스터(MN52)의 게이트 단에는 피드백 신호(VCMFB)가 제공되고, 트랜지스터(MN52)는 피드 포워드 회로(FFA)가 인에이블되는 동안 공통 모드 피드백 회로(CFC)로부터 제공된 피드백 신호(VCMFB)를 기초로 턴온되어 피드 포워드 회로(FFA)에 바이어스 전류(IB)가 흐르도록 제어할 수 있다. 즉, 트랜지스터(MN52)는 포워드 회로(FFA)가 인에이블되는 동안, 피드 포워드 회로(FFA)에 공통 모드 피드백 회로(CFC)로부터 제공된 피드백 신호(VCMFB)를 기초로 그 크기가 변하는 바이어스 전류(IB)가 흐르도록 제어할 수 있다.A source terminal of the transistor MN52 may be grounded, and a drain terminal of the transistor MN52 may be connected to a drain terminal of the transistor MN4. The feedback signal VCMFB is provided to the gate terminal of the transistor MN52, and the transistor MN52 receives the feedback signal VCMFB provided from the common mode feedback circuit CFC while the feed forward circuit FFA is enabled. It can be turned on to control the bias current IB to flow through the feed forward circuit FFA. That is, while the forward circuit FFA is enabled, the transistor MN52 has a bias current IB whose size changes based on the feedback signal VCMFB provided from the common mode feedback circuit CFC to the feed forward circuit FFA. ) can be controlled to flow.
몇몇 실시예에서, 트랜지스터들(MP4, MP5)은 P형 트랜지스터를 포함하고, 트랜지스터들(MN3, MN4, MN51, MN52)은 N형 트랜지스터를 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, the transistors MP4 and MP5 may include P-type transistors, and the transistors MN3 , MN4 , MN51 and MN52 may include N-type transistors, but embodiments are not limited thereto.
도 5 내지 도 8은 몇몇 실시예에 따른 수신 증폭기의 효과를 설명하기 위한 도면들이다.5 to 8 are diagrams for explaining an effect of a receiving amplifier according to some embodiments.
먼저, 도 5는 본 실시예와 다른 증폭기를 도시한 블록도이다. 도 6은 도 5의 회로도이다. 도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 증폭기의 주파수 응답 특성을 도시한 그래프이다.First, FIG. 5 is a block diagram showing an amplifier different from the present embodiment. FIG. 6 is a circuit diagram of FIG. 5 . FIG. 7 is a graph showing frequency response characteristics of the amplifiers shown in FIGS. 5 and 6 .
도 5를 참조하면, 증폭기(99)의 피드 포워드 회로(FFA1)는 공통 모드 피드백 회로(CFC)로부터 피드백 신호(VCMFB)를 제공받지 않는다. 즉, 증폭기(99)의 피드 포워드 회로(FFA1)는 피드 포워드 제어를 수행함에 있어서, 공통 모드 피드백 회로(CFC)로부터의 출력인 피드백 신호(VCMFB)를 고려하지 않는다.Referring to FIG. 5 , the feed forward circuit FFA1 of the
도 6을 참조하면, 증폭기(99)의 피드 포워드 회로(FFA1)는, 피드 포워드 회로(FFA1)가 인에이블되는 동안 바이어스 전압(VBN)을 기초로 턴온되어 피드 포워드 회로(FFA1)에 고정 전류(IF)가 흐르도록 제어하는 트랜지스터(MN51) 만을 포함한다.Referring to FIG. 6 , the feed forward circuit FFA1 of the
이 경우, 증폭기(99)의 임피던스로 인해, 도 7에 도시된 것과 같이, 증폭기(99)의 주파수 응답 특성은 공통 모드 루프(common mode loop)(CL1)와 차동 모드 루프(differential mode loop)(DL1) 간에 게인(gain) 차이가 존재한다.In this case, due to the impedance of the
차동 모드 루프(DL1)의 경우, 폴(pole)(P2)은 제1 및 제2 밀러 보상 회로(MCC1, MCC2)에 의해 널링(nulling)되고, 폴(P3)은 피드 포워드 회로(FFA1)에 의해 널링되어 원 폴 시스템(one-pole system)의 특성을 가질 수 있다. In the case of the differential mode loop DL1, the pole P2 is nulled by the first and second Miller compensation circuits MCC1 and MCC2, and the pole P3 is fed to the feed forward circuit FFA1. It may be nulled by , and may have the characteristics of a one-pole system.
하지만, 공통 모드 루프(CL1)의 경우, 폴(P2)은 제1 및 제2 밀러 보상 회로(MCC1, MCC2)에 의해 널링될 수 있으나, 폴(P3)은 널링되지 못하여 2개의 폴을 갖는 투 폴 시스템(two-pole system)의 특성을 가져 회로가 발진하는 등의 문제가 발생할 수 있다.However, in the case of the common mode loop CL1, the pole P2 can be nulled by the first and second Miller compensation circuits MCC1 and MCC2, but the pole P3 is not nulled, so that the two poles have two poles. Due to the characteristics of a two-pole system, problems such as circuit oscillation may occur.
다음 도 8은 본 실시예에 따른 증폭기의 주파수 응답 특성을 도시한 그래프이다.8 is a graph showing frequency response characteristics of the amplifier according to this embodiment.
앞서 도 3을 참조하여 설명한 것과 같이, 본 실시예에 따른 증폭기(100)의 피드 포워드 회로(FFA)는 공통 모드 피드백 회로(CFC)로부터 피드백 신호(VCMFB)를 제공받고 이를 기초로 피드 포워드 제어를 수행한다. 즉, 증폭기(100)의 피드 포워드 회로(FFA)는 피드 포워드 제어를 수행함에 있어서, 공통 모드 피드백 회로(CFC)로부터의 출력인 피드백 신호(VCMFB)를 고려한다.As described above with reference to FIG. 3, the feed forward circuit (FFA) of the
이에 따라, 도 4에 도시된 것과 같이, 증폭기(100)의 피드 포워드 회로(FFA)는, 피드 포워드 회로(FFA)가 인에이블되는 동안 바이어스 전압(VBN)을 기초로 턴온되어 피드 포워드 회로(FFA)에 고정 전류(IF)가 흐르도록 제어하는 트랜지스터(MN51)와, 피드 포워드 회로(FFA)가 인에이블되는 동안 공통 모드 피드백 회로(CFC)로부터 제공된 피드백 신호(VCMFB)를 기초로 턴온되어 피드 포워드 회로(FFA)에 바이어스 전류(IB)가 흐르도록 제어하는 트랜지스터(MN52)를 포함한다.Accordingly, as shown in FIG. 4 , the feed forward circuit (FFA) of the
이에 따라, 도 8에 도시된 것과 같이, 증폭기의 주파수 응답 특성에 새로운 응답 특성의 루프(CLM)가 추가되어, 공통 모드 루프(CL2)가 원 폴 시스템(one-pole system)의 특성을 가질 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 8, a loop (CLM) of a new response characteristic is added to the frequency response characteristic of the amplifier, so that the common mode loop (CL2) can have the characteristic of a one-pole system. there is.
구체적으로, 차동 모드 루프(DL2)의 경우, 폴(P2)은 제1 및 제2 밀러 보상 회로(MCC1, MCC2)에 의해 널링되고, 폴(P3)은 피드 포워드 회로(FFA)에 의해 널링되어 원 폴 시스템(one-pole system)의 특성을 가질 수 있다. Specifically, in the case of the differential mode loop DL2, the pole P2 is nulled by the first and second Miller compensation circuits MCC1 and MCC2, and the pole P3 is nulled by the feed forward circuit FFA. It may have the characteristics of a one-pole system.
그리고, 공통 모드 루프(CL2)의 경우에도, 폴(P2)은 제1 및 제2 밀러 보상 회로(MCC1, MCC2)에 의해 널링되고, 폴(P3)은 공통 모드 피드백 회로(CFC)로부터 제공된 피드백 신호(VCMFB)를 기초로 피드 포워드 제어를 수행하는 피드 포워드 회로(FFA)에 의해 널링되어 원 폴 시스템(one-pole system)의 특성을 가질 수 있다. And, even in the case of the common mode loop CL2, the pole P2 is nulled by the first and second Miller compensation circuits MCC1 and MCC2, and the pole P3 is fed back from the common mode feedback circuit CFC. It may have characteristics of a one-pole system by being nulled by the feed forward circuit FFA that performs feed forward control based on the signal VCMFB.
이처럼, 본 실시예에 따른 수신 증폭기는 차동 모드 루프(DL2)와 공통 모드 루프(CL2)가 모두 원 폴 시스템(one-pole system)의 특성을 가지므로 안정적인 동작이 가능하다. As such, the reception amplifier according to the present embodiment can operate stably because both the differential mode loop DL2 and the common mode loop CL2 have characteristics of a one-pole system.
나아가, 본 실시예에 따른 증폭기(100)의 트랜지스터(MN51)의 크기와 트랜지스터(MN52)의 크기의 합은 증폭기(99)의 트랜지스터(MN51)의 크기와 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 증폭기(99)의 트랜지스터(MN51)가 예를 들어, 4개의 단위 트랜지스터(unit transistor)로 구성된다고 할 때, 본 실시예에 따른 증폭기(100)의 트랜지스터(MN51)는 2개의 단위 트랜지스터로 구성되고, 트랜지스터(MN52)는 2개의 단위 트랜지스터로 구성될 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 본 실시예에 따른 증폭기(100)의 트랜지스터(MN51)는 1개의 단위 트랜지스터로 구성되고, 트랜지스터(MN52)는 3개의 단위 트랜지스터로 구성될 수도 있으며, 본 실시예에 따른 증폭기(100)의 트랜지스터(MN51)는 3개의 단위 트랜지스터로 구성되고, 트랜지스터(MN52)는 1개의 단위 트랜지스터로 구성될 수도 있다.Furthermore, the sum of the size of the transistor MN51 and the size of the transistor MN52 of the
다시 말해, 수신 증폭기의 동작 안정성을 향상시키기 위해, 추가적인 수동 소자(passive component)가 필요하지 않아 수신 증폭기의 소형화가 가능하다.In other words, in order to improve operational stability of the receiving amplifier, an additional passive component is not required, and thus the receiving amplifier can be miniaturized.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments and can be manufactured in a variety of different forms, and those skilled in the art in the art to which the present invention belongs A person will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.
100: 증폭기
A1: 제1 증폭기
A2: 제2 증폭기
CFC: 공통 모드 피드백 회로
FFA: 피드 포워드 회로100: amplifier
A1: first amplifier
A2: second amplifier
CFC: common mode feedback circuit
FFA: Feed Forward Circuit
Claims (20)
상기 제1 증폭 신호와 상기 제2 증폭 신호를 제공받고 이를 제2 증폭하여 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 출력하는 제2 증폭기;
상기 제1 및 제2 입력 신호를 제공받고 상기 제1 및 제2 출력 신호에 대해 피드 포워드(feedforward) 제어를 수행하는 피드 포워드 회로; 및
상기 제1 및 제2 출력 신호를 제공받고 상기 제1 및 제2 출력 신호의 평균이 기준 신호에 대응되도록 조절하는 피드백 신호를 출력하는 공통 모드 피드백(common mode feedback) 회로를 포함하되,
상기 공통 모드 피드백 회로가 출력하는 피드백 신호는 상기 제1 증폭기와 상기 피드 포워드 회로에 제공되는 반도체 장치.a first amplifier that first amplifies the first input signal and the second input signal and outputs the first amplified signal and the second amplified signal;
a second amplifier receiving the first amplified signal and the second amplified signal and amplifying the first and second amplified signals to output a first output signal and a second output signal;
a feed forward circuit receiving the first and second input signals and performing feedforward control on the first and second output signals; and
A common mode feedback circuit receiving the first and second output signals and outputting a feedback signal for adjusting an average of the first and second output signals to correspond to a reference signal,
The semiconductor device of claim 1 , wherein a feedback signal output from the common mode feedback circuit is provided to the first amplifier and the feed forward circuit.
상기 피드 포워드 회로는,
상기 제1 입력 신호를 기초로 턴온(turn on)되는 제1 트랜지스터와,
상기 제2 입력 신호를 기초로 턴온되는 제2 트랜지스터와,
상기 제1 트랜지스터의 일 단에 연결되고, 제1 신호를 기초로 턴온되는 제3 트랜지스터와,
상기 제2 트랜지스터의 일 단에 연결되고, 상기 피드백 신호를 기초로 턴온되는 제4 트랜지스터를 포함하는 반도체 장치.According to claim 1,
The feed forward circuit,
A first transistor turned on based on the first input signal;
a second transistor turned on based on the second input signal;
a third transistor connected to one end of the first transistor and turned on based on a first signal;
and a fourth transistor connected to one terminal of the second transistor and turned on based on the feedback signal.
상기 제3 트랜지스터는 상기 피드 포워드 회로가 인에이블(enable)되는 동안 턴온되는 반도체 장치.According to claim 2,
The third transistor is turned on while the feed forward circuit is enabled.
상기 제3 트랜지스터는, 상기 피드 포워드 회로가 인에이블되는 동안 상기 피드 포워드 회로에 고정 전류(fixed current)가 흐르도록 제어하고,
상기 제4 트랜지스터는, 상기 피드 포워드 회로가 인에이블되는 동안 상기 피드 포워드 회로에 상기 피드백 신호에 기초한 바이어스 전류(bias current)가 흐르도록 제어하는 반도체 장치.According to claim 2,
The third transistor controls a fixed current to flow in the feed forward circuit while the feed forward circuit is enabled;
The fourth transistor controls a bias current based on the feedback signal to flow in the feed forward circuit while the feed forward circuit is enabled.
상기 제3 트랜지스터는 상기 제2 트랜지스터의 일 단에 연결되고, 상기 제4 트랜지스터는 상기 제1 트랜지스터의 일 단에 연결되는 반도체 장치.According to claim 2,
The third transistor is connected to one terminal of the second transistor, and the fourth transistor is connected to one terminal of the first transistor.
상기 제1 증폭기는,
상기 제1 입력 신호를 기초로 턴온되는 제5 트랜지스터와,
상기 제2 입력 신호를 기초로 턴온되는 제6 트랜지스터와,
상기 제5 트랜지스터의 일 단에 연결되고, 상기 피드백 신호를 기초로 턴온되는 제7 트랜지스터와,
상기 제6 트랜지스터의 일 단에 연결되고, 상기 피드백 신호를 기초로 턴온되는 제8 트랜지스터를 포함하는 반도체 장치.According to claim 2,
The first amplifier,
A fifth transistor turned on based on the first input signal;
A sixth transistor turned on based on the second input signal;
a seventh transistor connected to one end of the fifth transistor and turned on based on the feedback signal;
and an eighth transistor connected to one terminal of the sixth transistor and turned on based on the feedback signal.
상기 제2 증폭기는,
게이트 단이 상기 제5 트랜지스터와 상기 제7 트랜지스터 사이에 연결되고, 드레인 단으로 상기 제1 출력 신호를 출력하는 제9 트랜지스터와,
게이트 단이 상기 제6 트랜지스터와 상기 제8 트랜지스터 사이에 연결되고, 드레인 단으로 상기 제2 출력 신호를 출력하는 제10 트랜지스터를 포함하는 반도체 장치.According to claim 6,
The second amplifier,
a ninth transistor having a gate terminal connected between the fifth transistor and the seventh transistor and outputting the first output signal to a drain terminal;
and a tenth transistor having a gate terminal connected between the sixth transistor and the eighth transistor, and outputting the second output signal to a drain terminal.
상기 제9 트랜지스터의 게이트 단과 드레인 단 사이에 연결된 제1 밀러 보상 회로와,
상기 제10 트랜지스터의 게이트 단과 드레인 단 사이에 연결된 제2 밀러 보상 회로를 더 포함하는 반도체 장치.According to claim 7,
a first mirror compensation circuit connected between the gate terminal and the drain terminal of the ninth transistor;
The semiconductor device further includes a second Miller compensation circuit connected between a gate terminal and a drain terminal of the tenth transistor.
상기 피드 포워드 회로는,
상기 피드 포워드 회로가 인에이블되는 동안 상기 피드 포워드 회로에 고정 전류가 흐르도록 제어하는 제1 트랜지스터와,
상기 피드 포워드 회로가 인에이블되는 동안 상기 피드 포워드 회로에 상기 피드백 신호에 기초한 바이어스 전류가 흐르도록 제어하는 제2 트랜지스터를 포함하는 반도체 장치.According to claim 1,
The feed forward circuit,
a first transistor controlling a fixed current to flow in the feed forward circuit while the feed forward circuit is enabled;
and a second transistor controlling a bias current based on the feedback signal to flow in the feed forward circuit while the feed forward circuit is enabled.
상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호는 차동 신호(differential signal)인 반도체 장치.According to claim 1,
The semiconductor device of claim 1 , wherein the first input signal and the second input signal are differential signals.
상기 반도체 장치는 OTA(Operational Transconductance Amplifier)인 반도체 장치.According to claim 1,
The semiconductor device is an Operational Transconductance Amplifier (OTA).
상기 제1 입력 신호를 기초로 턴온되는 제5 트랜지스터와, 상기 제2 입력 신호를 기초로 턴온되는 제6 트랜지스터와, 상기 제5 트랜지스터의 일 단에 연결되고 바이어스 신호를 기초로 턴온되는 제7 트랜지스터와, 상기 제2 트랜지스터의 일 단에 연결되고 상기 피드백 신호를 기초로 턴온되는 제8 트랜지스터를 포함하는 피드 포워드 회로;
게이트 단이 상기 제1 트랜지스터와 상기 제3 트랜지스터 사이에 연결되고 드레인 단으로 제1 출력 신호를 출력하는 제9 트랜지스터와, 게이트 단이 상기 제2 트랜지스터와 상기 제4 트랜지스터 사이에 연결되고 드레인 단으로 제2 출력 신호를 출력하는 제10 트랜지스터를 포함하는 제2 증폭기; 및
상기 제1 및 제2 출력 신호를 제공받고 상기 제1 및 제2 출력 신호의 평균이 기준 신호에 대응되도록 조절하는 상기 피드백 신호를 출력하는 공통 모드 피드백 회로를 포함하는 반도체 장치.A first transistor turned on based on a first input signal, a second transistor turned on based on a second input signal, and a third transistor connected to one terminal of the first transistor and turned on based on a feedback signal; a first amplifier including a fourth transistor connected to one end of the second transistor and turned on based on the feedback signal;
A fifth transistor turned on based on the first input signal, a sixth transistor turned on based on the second input signal, and a seventh transistor connected to one end of the fifth transistor and turned on based on a bias signal. and a feed forward circuit including an eighth transistor connected to one end of the second transistor and turned on based on the feedback signal;
A ninth transistor having a gate terminal connected between the first transistor and the third transistor and outputting a first output signal through a drain terminal; and a gate terminal connected between the second transistor and the fourth transistor and outputting a first output signal through a drain terminal. a second amplifier including a tenth transistor outputting a second output signal; and
and a common mode feedback circuit receiving the first and second output signals and outputting the feedback signal for adjusting an average of the first and second output signals to correspond to a reference signal.
상기 제9 트랜지스터의 게이트 단과 드레인 단 사이에 연결된 제1 밀러 보상 회로와,
상기 제10 트랜지스터의 게이트 단과 드레인 단 사이에 연결된 제2 밀러 보상 회로를 더 포함하는 반도체 장치.According to claim 12,
a first mirror compensation circuit connected between the gate terminal and the drain terminal of the ninth transistor;
The semiconductor device further includes a second Miller compensation circuit connected between a gate terminal and a drain terminal of the tenth transistor.
상기 제7 트랜지스터는 상기 제6 트랜지스터의 일 단에 연결되고, 상기 제8 트랜지스터는 상기 제5 트랜지스터의 일 단에 연결되는 반도체 장치.According to claim 12,
The seventh transistor is connected to one terminal of the sixth transistor, and the eighth transistor is connected to one terminal of the fifth transistor.
상기 수신 믹서의 출력을 증폭하여 출력하는 수신 증폭기; 및
상기 수신 증폭기의 출력을 필터링하는 수신 필터를 포함하되,
상기 수신 믹서의 출력은 제1 및 제2 입력 신호를 포함하고,
상기 수신 증폭기는,
상기 제1 및 제2 입력 신호를 증폭하여 제1 및 제2 출력 신호를 출력하는 증폭기와,
상기 제1 및 제2 출력 신호를 제공받고 상기 제1 및 제2 출력 신호의 평균이 기준 신호에 대응되도록 조절하는 피드백 신호를 출력하는 공통 모드 피드백 회로와,
상기 제1 및 제2 입력 신호와 상기 피드백 신호를 제공받고, 상기 제1 및 제2 입력 신호와 상기 피드백 신호를 기초로 상기 제1 및 제2 출력 신호에 대해 피드 포워드 제어를 수행하는 피드 포워드 회로를 포함하는 통신 장치.a receive mixer that performs down-converting on the output of the low-noise amplifier;
a receiving amplifier for amplifying and outputting an output of the receiving mixer; and
Including a receive filter for filtering the output of the receive amplifier,
The output of the receive mixer includes first and second input signals;
The receiving amplifier,
an amplifier configured to amplify the first and second input signals and output first and second output signals;
a common mode feedback circuit receiving the first and second output signals and outputting a feedback signal for adjusting an average of the first and second output signals to correspond to a reference signal;
A feed forward circuit receiving the first and second input signals and the feedback signal and performing feed forward control on the first and second output signals based on the first and second input signals and the feedback signal. A communication device comprising a.
상기 증폭기는,
상기 제1 및 제2 입력 신호와 상기 피드백 신호를 제공받고, 상기 제1 및 제2 입력 신호와 상기 피드백 신호를 기초로 상기 제1 및 제2 입력 신호를 제1 증폭하여 제1 및 제2 증폭 신호를 출력하는 제1 증폭기와,
상기 제1 및 제2 증폭 신호를 제공받고 이를 제2 증폭하여 상기 제1 및 제2 출력 신호를 출력하는 제2 증폭기를 포함하는 통신 장치.According to claim 15,
The amplifier is
The first and second input signals are first amplified by receiving the first and second input signals and the feedback signal, and first amplifying the first and second input signals based on the first and second input signals and the feedback signal. A first amplifier outputting a signal;
and a second amplifier receiving the first and second amplified signals and amplifying them a second time to output the first and second output signals.
상기 피드 포워드 회로는,
상기 제1 입력 신호를 기초로 턴온되는 제1 트랜지스터와,
상기 제2 입력 신호를 기초로 턴온되는 제2 트랜지스터와,
상기 제1 및 제2 트랜지스터의 일 단에 연결되고, 바이어스 신호를 기초로 턴온되는 제3 트랜지스터와,
상기 제1 및 제2 트랜지스터의 일 단에 연결되고, 상기 피드백 신호를 기초로 턴온되는 제4 트랜지스터를 포함하는 통신 장치.According to claim 16,
The feed forward circuit,
A first transistor turned on based on the first input signal;
a second transistor turned on based on the second input signal;
a third transistor connected to one end of the first and second transistors and turned on based on a bias signal;
and a fourth transistor connected to one end of the first and second transistors and turned on based on the feedback signal.
상기 피드 포워드 회로는,
상기 피드 포워드 회로가 인에이블되는 동안 상기 피드 포워드 회로에 고정 전류가 흐르도록 제어하는 제1 트랜지스터와,
상기 피드 포워드 회로가 인에이블되는 동안 상기 피드 포워드 회로에 상기 피드백 신호에 기초한 바이어스 전류가 흐르도록 제어하는 제2 트랜지스터를 포함하는 통신 장치.According to claim 15,
The feed forward circuit,
a first transistor controlling a fixed current to flow in the feed forward circuit while the feed forward circuit is enabled;
and a second transistor controlling a bias current based on the feedback signal to flow in the feed forward circuit while the feed forward circuit is enabled.
상기 증폭기는,
상기 제1 및 제2 입력 신호와 상기 피드백 신호를 제공받고, 상기 제1 및 제2 입력 신호와 상기 피드백 신호를 기초로 상기 제1 및 제2 입력 신호를 제1 증폭하여 제1 및 제2 증폭 신호를 출력하는 제1 증폭기와,
상기 제1 및 제2 증폭 신호를 제공받고 이를 제2 증폭하여 상기 제1 및 제2 출력 신호를 출력하는 제2 증폭기를 포함하는 통신 장치.According to claim 18,
The amplifier is
The first and second input signals are first amplified by receiving the first and second input signals and the feedback signal, and first amplifying the first and second input signals based on the first and second input signals and the feedback signal. A first amplifier outputting a signal;
and a second amplifier receiving the first and second amplified signals and amplifying them a second time to output the first and second output signals.
상기 수신 증폭기는 트랜스임피던스 증폭기(TIA;TransImpedence Amplifier)를 포함하고,
상기 증폭기는 OTA(Operational Transconductance Amplifier)를 포함하는 통신 장치.According to claim 15,
The receiving amplifier includes a transimpedance amplifier (TIA),
The amplifier is a communication device including an Operational Transconductance Amplifier (OTA).
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