WO2024112045A1 - Voltage generating circuit, oscillator circuit, and integrated circuit - Google Patents

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WO2024112045A1
WO2024112045A1 PCT/KR2023/018702 KR2023018702W WO2024112045A1 WO 2024112045 A1 WO2024112045 A1 WO 2024112045A1 KR 2023018702 W KR2023018702 W KR 2023018702W WO 2024112045 A1 WO2024112045 A1 WO 2024112045A1
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resistor
temperature
reference voltage
resistance value
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PCT/KR2023/018702
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유상덕
박호종
안태준
여성대
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주식회사 엘엑스세미콘
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
    • G05F1/567Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for temperature compensation
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/30Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/01Details
    • H03K3/011Modifications of generator to compensate for variations in physical values, e.g. voltage, temperature
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/027Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
    • H03K3/03Astable circuits

Definitions

  • Embodiments relate to voltage generation circuits, oscillator devices, and integrated circuits.
  • the electronic device may be equipped with an oscillator that generates a signal of a set frequency.
  • an oscillator generates a clock signal corresponding to a set frequency, and an electronic device can operate based on the oscillator's clock signal.
  • Oscillators must produce accurate and stable clock signals for the reliability of electronic devices.
  • the oscillator device includes a reference voltage generator circuit that generates a reference voltage (or driving voltage) and a core oscillator circuit that generates a signal with a frequency corresponding to the reference voltage.
  • the frequency of the signal generated in the core oscillator circuit can be controlled according to the reference voltage and can be changed by various other factors.
  • Various factors include, for example, temperature, threshold voltage of the transistor, mobility, etc. For example, as the temperature increases, the mobility can decrease and the frequency can decrease, and the threshold voltage can decrease and the frequency can increase.
  • the oscillation frequency of the signal output from the core oscillator circuit changes due to various factors such as temperature changes, etc., so the set frequency may not be stably provided. Therefore, there is a need to develop technology that can provide a stable frequency even if the temperature changes in the oscillator device.
  • One purpose of the embodiment is to provide a voltage generator circuit, an oscillator device, and an integrated circuit that can provide a stable oscillation frequency by reverse-compensating a reference signal input to an oscillator according to temperature changes.
  • Another purpose of the embodiment is to provide an oscillator device that can provide a stable oscillation frequency even when the temperature changes by connecting a resistor whose resistance value changes depending on temperature to a reference signal generation circuit that generates a reference signal input to the oscillator.
  • a generator circuit and an integrated circuit To provide a generator circuit and an integrated circuit.
  • the oscillator device includes: a first circuit that outputs a reference voltage; a second circuit including a resistor whose resistance value changes according to temperature changes and connected to the first circuit; and a third circuit that generates a signal with a frequency corresponding to the reference voltage output from the first circuit, wherein the reference voltage output from the first circuit is generated by the second circuit according to a change in temperature. The voltage value is adjusted.
  • the reference voltage may decrease as the temperature increases.
  • the second circuit includes: a first resistor having a first temperature coefficient; and a second resistor connected in series to the first resistor and having a second temperature coefficient different from the first temperature coefficient.
  • the rate of change for the temperature of the reference voltage output from the first circuit may be set.
  • the second circuit includes a fourth circuit configured such that the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor have a first combination ratio; and a fifth circuit configured such that the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor have a second combination ratio.
  • the third circuit includes a plurality of inverters connected in series, and may have a circular structure in which the output of the last inverter is input to the first inverter.
  • the voltage generation circuit includes: an amplifier that receives a first reference voltage and outputs a second reference voltage; a transistor controlled by a second reference voltage output from the amplifier; and a first circuit connected in series to the transistor and including a first resistor having a first temperature coefficient and a second resistor connected in series to the first resistor and having a second temperature coefficient different from the first temperature coefficient.
  • the voltage value of the second reference voltage output from the amplifier may be adjusted by the first resistor and the second resistor according to temperature changes.
  • the second reference voltage may decrease as the temperature increases.
  • the rate of change for the temperature of the second reference voltage output from the amplifier may be set.
  • the first circuit includes a second circuit connected to the transistor and configured to have a resistance value of the first resistor and a resistance value of the second resistor having a first combination ratio; and a third circuit connected to the transistor and configured such that the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor have a second combination ratio.
  • the integrated circuit includes: a first circuit that outputs a reference voltage; and a resistor whose resistance value changes according to temperature changes, and a second circuit connected to the first circuit, wherein the reference voltage output from the first circuit is connected to the second circuit according to temperature changes.
  • the voltage value is adjusted by .
  • the reference voltage may decrease as the temperature increases.
  • the second circuit includes: a first resistor having a first temperature coefficient; and a second resistor connected in series with the first resistor and having a second temperature coefficient different from the first temperature coefficient.
  • a stable oscillation frequency can be provided by reverse-compensating the reference signal input from the oscillator device to the core oscillator circuit according to temperature changes.
  • a resistor whose resistance value changes depending on temperature is connected to a reference signal generation circuit that generates a reference signal input from the oscillator device to the core oscillator circuit, thereby providing a stable oscillation frequency even when the temperature changes.
  • 1 is a block diagram showing the configuration of an oscillator device according to an embodiment.
  • Figure 2 is a graph showing the relationship between a reference signal, temperature, and frequency according to one embodiment.
  • Figure 3 is a graph showing the relationship between a reference signal, temperature, and frequency according to one embodiment.
  • Figure 4 is a block diagram showing circuits constituting an oscillator device according to an embodiment.
  • Figure 5 is a graph showing the relationship between temperature and frequency for each voltage according to one embodiment.
  • Figure 6 is a block diagram showing a voltage generation circuit of an oscillator device according to an embodiment.
  • Figure 7 is a block diagram showing the core oscillator circuit of an oscillator device according to an embodiment.
  • Figure 8 is a graph showing the relationship between temperature and reference voltage according to one embodiment.
  • Figure 9 is a graph showing experimental results between temperature and error rate according to one embodiment.
  • Figure 10 is a graph showing experimental results between frequency and error rate according to one embodiment.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term.
  • a component is described as being “connected” or “coupled” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is no “other component” between each component. It should be understood that they may be “connected,” “coupled,” or “connected.”
  • reference signal and reference voltage may be used interchangeably.
  • 1 is a block diagram showing the configuration of an oscillator device according to an embodiment.
  • the oscillator device may include a reference voltage generation circuit 110, a linear regulator 120, a ring oscillator 130, etc.
  • the reference voltage generator circuit 110 may generate a reference voltage based on externally applied power.
  • the linear regulator 120 can adjust the reference voltage to a constant constant voltage and output it.
  • the ring oscillator 130 may oscillate based on the adjusted reference voltage to generate a pulse train.
  • the reference voltage generator circuit 110 may include an amplifier that receives an external power supply voltage and amplifies it. A reference voltage can be generated by the output value of the amplifier.
  • the linear regulator 120 may receive the reference voltage generated by the reference voltage generation circuit 110 and output the reference voltage as a constant voltage at a constant rate.
  • the ring oscillator 130 may include a plurality of (eg, odd number) inverters connected to each other in the form of a loop.
  • the ring oscillator 130 is driven by a constant voltage (VDDOSC) transmitted from the linear regulator 120 and can output a pulse train with a constant frequency.
  • VDDOSC constant voltage
  • Figure 2 is a graph showing the relationship between a reference signal, temperature, and frequency according to one embodiment.
  • the constant voltage (eg, driving voltage or power supply voltage (VDDOSC)) generated based on the reference signal may be supplied to an oscillator (eg, ring oscillator or core oscillator circuit).
  • the oscillator may generate a signal with a frequency (eg, oscillation frequency) corresponding to the constant voltage.
  • the frequency of the signal generated in the core oscillator circuit may vary linearly in proportion to the size of the power supply voltage (VDDOSC).
  • the power supply voltage VDDOSC having a constant voltage can be generated as a constant voltage even if the temperature changes.
  • the frequency of the signal generated by the oscillator may increase proportionally, as described above.
  • the frequency of a signal generated by an oscillator eg, a ring oscillator
  • the frequency of the signal generated by the oscillator may be determined by the power supply voltage (VDDOSC), the mobility of the transistor ( ⁇ ), and the threshold voltage (V TH ). Mobility ( ⁇ ) and threshold voltage (V TH ) may increase or decrease according to changes in temperature, as shown in Equation 2 and Equation 3 below, respectively.
  • the mobility ( ⁇ ) may decrease, and as the mobility ( ⁇ ) decreases, the frequency may decrease according to ⁇ Equation 1>.
  • the threshold voltage (V TH ) may decrease, and as the threshold voltage (V TH ) decreases, the frequency may increase according to ⁇ Equation 1>.
  • VDDOSC the voltage level of the power supply voltage
  • V TH the threshold voltage
  • VDDOSC constant power voltage
  • the mobility
  • V TH threshold voltage
  • the voltage level of the power supply voltage VDDOSC can be adjusted so that a signal with a constant frequency is output even if the temperature changes.
  • the power supply voltage VDDOSC instead of supplying the power supply voltage VDDOSC at a constant rate, the power supply voltage VDDOSC may be set to be inversely proportional to temperature to offset frequency changes due to temperature changes.
  • Figure 3 is a graph showing the relationship between a reference signal, temperature, and frequency according to one embodiment.
  • the frequency may increase due to other factors (e.g., threshold voltage V TH ). . Accordingly, as the temperature rises, the power supply voltage (VDDOSC) can be lowered. If the voltage level of the power supply voltage (VDDOSC) is lowered as the temperature rises, the increase in frequency due to other factors (eg, threshold voltage (V TH )) can be offset. By doing this, even if the temperature in the oscillator increases as shown in FIG. 3, the frequency (eg, oscillation frequency) of the signal output from the oscillator can be maintained constant.
  • V TH threshold voltage
  • Figure 4 is a block diagram showing circuits constituting an oscillator device according to an embodiment.
  • the oscillator device may include a voltage rectifier circuit 410 and a core oscillator circuit 420 that generate a constant voltage from an externally applied power supply voltage.
  • the voltage rectification circuit 410 may include a reference voltage generator circuit 411, a linear regulator 413, a temperature compensation circuit 412, etc.
  • the reference voltage generator circuit 411 may generate a reference voltage with power applied from the outside.
  • the linear regulator 413 may adjust the reference voltage to a constant constant voltage and output the adjusted reference voltage.
  • the temperature compensation circuit 412 can adjust the reference voltage according to temperature.
  • the core oscillator circuit 420 may include a ring oscillator 421 that oscillates based on the adjusted reference voltage to generate a pulse train.
  • the reference voltage generator circuit 411 may include an amplifier that receives an external power supply voltage and amplifies it. A reference voltage can be generated by the output value of this amplifier.
  • the linear regulator 413 may receive the reference voltage generated by the reference voltage generator circuit 411 and output the reference voltage as a constant voltage at a constant rate. Since the constant voltage can be used as the power supply voltage of the ring oscillator 421, the constant voltage will be referred to as the power supply voltage.
  • the temperature compensation circuit 412 is connected to the reference voltage generation circuit 411 and can control the reference voltage output from the reference voltage generation circuit 411 to be adjusted according to temperature changes.
  • the temperature compensation circuit 412 may include at least one resistor whose resistance value changes depending on temperature changes. As the resistance value of the resistor included in the temperature compensation circuit 412 changes according to the temperature change, the reference voltage output from the reference voltage generator circuit 411 may be adjusted according to the temperature and the adjusted reference voltage may be output. For example, the reference voltage output from the reference voltage generation circuit 411 may decrease as the temperature increases.
  • the ring oscillator 421 may include a plurality of (eg, odd number) inverters connected to each other in the form of a loop.
  • the ring oscillator 421 is driven by a constant voltage transmitted from the linear regulator 413 and can output a pulse train with a constant frequency. Since the constant voltage input to the ring oscillator 421 is generated in response to the reference voltage, the constant voltage may rise or fall as the reference voltage rises or falls.
  • the reference voltage can be adjusted according to temperature changes as described above. , the constant voltage can be adjusted according to temperature changes.
  • the ring oscillator 421 of the core oscillator circuit 420 can generate a signal of a constant frequency regardless of temperature changes by receiving a constant voltage adjusted according to temperature changes.
  • Figure 5 is a graph showing the relationship between temperature and frequency for each voltage according to one embodiment.
  • the frequency of the signal output from the oscillator may increase, as described above in Equation 1.
  • VDDOSC constant power voltage
  • the frequency increase rate according to the temperature increase is 0.263MHz/°C
  • the frequency increase rate according to the temperature increase is 0.248. It can be expressed as MHz/°C.
  • the frequency increase rate according to temperature in 503 can be 0.184MHz/°C.
  • the rate of increase in frequency compared to the power supply voltage may be 282.35 MHz/V, and at 0°C, the rate of increase in frequency compared to the power supply voltage (VDDOSC) may be 292.88 MHz/V.
  • the rate of increase in frequency compared to the power supply voltage is 279.15 MHz/V.
  • the rate of increase in frequency compared to the power supply voltage is 246.35 MHz/V.
  • the rate of increase in frequency compared to the power supply voltage (VDDOSC) is 279.15 MHz/V.
  • the rise rate can be shown as 220.62MHz/V.
  • the graph shown in FIG. 5 can be expressed as ⁇ Equation 4> and ⁇ Equation 5> below.
  • freq0 may mean the frequency of the signal output from the oscillator when the temperature is 25°C and the power supply voltage (VDDOSC) is 1V.
  • may refer to the slope of frequency that increases with an increase in temperature, and the unit is Hz/°C.
  • may refer to the slope of frequency that increases as the power supply voltage (VDDOSC) increases, and the unit is HzV. am.
  • VDD0 may mean the power supply voltage (VDDOSC) at a temperature of 25°C.
  • may refer to the slope of the power supply voltage (VDDOSC) that increases as the temperature increases, and the unit is V/°C.
  • Equation 6 in order to consistently output freq0, which is the frequency at 25°C (e.g., room temperature) even if the temperature changes, “ ⁇ + ⁇ must be 0 and VDD0 must be 1V. Accordingly, the slope ⁇ of the power supply voltage VDDOSC according to temperature change can be determined as shown in Equation 7 below.
  • the power supply voltage (VDDOSC) is set to decrease by ⁇ as the temperature increases as shown in ⁇ Equation 7>, so that the frequency of the signal output from the oscillator is independent of the temperature. It can be kept constant.
  • can be set by ⁇ and ⁇ as in ⁇ Equation 7>.
  • ⁇ and ⁇ may be determined from simulation results as shown in FIG. 5. The simulation can set the optimal slope by measuring the frequency at two points at arbitrary temperatures.
  • Figure 6 is a block diagram showing a voltage generation circuit of an oscillator device according to an embodiment.
  • a voltage rectification circuit 600 (e.g., the voltage rectification circuit 410 of FIG. 4) that generates a constant voltage (e.g., power supply voltage VDDOSC) supplied to an oscillator (e.g., core oscillator circuit) (or
  • the voltage generation circuit may include a reference voltage generation circuit 610, a temperature compensation circuit 620, a linear regulator 630, and a first controller 640.
  • the reference voltage generator circuit 610 may include a first amplifier 611, a first transistor (M1), a second transistor (M2), a third resistor (R3), etc.
  • the first amplifier 611 may receive the first reference voltage (REF_OSC) as a reference voltage at the inverting input terminal (-).
  • the output of the first amplifier 611 may be input to the gate terminal of the first transistor (M1) and the gate terminal of the second transistor (M2).
  • One terminal (eg, source terminal) of the first transistor M1 may be connected to a line of VDDI, and the other terminal (eg, drain terminal) may be connected to the temperature compensation circuit 620.
  • the other terminal of the first transistor (M1) may be fed back and connected to the non-inverting input terminal (+) of the first amplifier 611.
  • One terminal (eg, source terminal) of the second transistor (M2) may be connected to the line of VDDI, and the other terminal (eg, drain terminal) may be connected to the third resistor (R3).
  • the Current may flow in the first transistor (M1) and the second transistor (M2) by the output signal of the first amplifier 611.
  • the size of the current flowing through the first transistor M1 (for example, the current flowing from the source terminal to the drain terminal) may be adjusted by the resistance value set in the temperature compensation circuit 620.
  • the temperature compensation circuit 620 may include a plurality of temperature compensation circuits connected in parallel.
  • the first temperature compensation circuit, the second temperature compensation circuit, ..., the Nth temperature compensation circuit may be connected in parallel.
  • the first controller 640 controls the switching circuit (e.g., transistor) included in each temperature compensation circuit, so that at least one of the plurality of temperature compensation circuits is connected to the first transistor of the reference voltage generation circuit 610. It can be connected to (M1).
  • Each temperature compensation circuit may include a switching circuit and a resistor (eg, a first resistor and a second resistor).
  • the first temperature compensation circuit may include a first switching circuit 621-A, a 1-1 resistor 622-A, and a 2-1 resistor 623A.
  • the second temperature compensation circuit may include a second switching circuit (621-B), a 1-2 resistor (622-B), and a 2-2 resistor (623B).
  • the N-th temperature compensation circuit may include an N-th switching circuit (621-N), a 1-N resistor (622-N), and a 2-N resistor (623N).
  • Each temperature compensation circuit can set the change in resistance value depending on temperature differently by combining two resistors.
  • Each switching circuit (621-A, 621-B, ..., 621-N) may be turned on/off by a control signal from the first controller 640.
  • Each switching circuit (621-A, 621-B, ..., 621-N) may be composed of a transistor (eg, MOSFET), but is not limited thereto.
  • each temperature compensation circuit The first resistors (622-A, 622-B, ..., 622-N) and second resistors (623-A, 623-B, ..., 623-N) constituting each temperature compensation circuit are connected to each other. Can have different temperature coefficients.
  • each resistor may have characteristics as shown in ⁇ Table 1> below.
  • Rsh represents the sheet resistance value for each resistor type.
  • TC1 represents the temperature coefficient for each resistor type.
  • the change in resistance value of each resistor depending on temperature may vary depending on the value of TC1, and the unit of TC1 may be 1/°C.
  • First resistors (622-A, 622-B, ..., 622-N) and second resistors (623-A, 623-B, . .., 623-N) can be configured. For example, by adjusting the combination ratio of the two types of resistors, the voltage (VREFA) output from the reference voltage generation circuit 610 (hereinafter referred to as the second reference voltage) or the constant voltage (or power supply) output from the voltage generation circuit 600.
  • the characteristic slope of voltage (VDDOSC)) can be adjusted with respect to temperature.
  • the first resistors (622-A, 622-B, ..., 622-N) are configured as diffusion resistors
  • the second resistors (623-A, 623-B, ..., 623) -N) may be configured as a poly resistor, but embodiments described later are not limited thereto.
  • the first switching circuit 621-A included in the first temperature compensation circuit is controlled to be in the on state, and the switching circuit 621-B included in the remaining temperature compensation circuit is controlled to be in the on state. to 621-N) can be controlled in the off state.
  • the first temperature compensation circuit may be connected to the first transistor M1 of the reference voltage generator circuit 610.
  • the rate of change (or slope) according to the temperature change of the second reference voltage VREFA output from the reference voltage generation circuit 610 may be determined as the first value.
  • the second switching circuit 621-B included in the second temperature compensation circuit is controlled to be in the on state, and the remaining temperature compensation circuits 621-A, 621-C to 621- The switching circuit included in N) can be controlled to be in the off state.
  • a second temperature compensation circuit may be connected to the first transistor M1 of the reference voltage generation circuit 610.
  • the second temperature compensation circuit when the second temperature compensation circuit is connected to the first transistor (M1) of the reference voltage generation circuit 610, the sheet resistance of the 1-2 resistor (622-B) and the 2-2 resistor (623-B) Depending on the value and the temperature coefficient TC1, the rate of change (or slope) according to the temperature change of the second reference voltage VREFA output from the reference voltage generation circuit 610 may be determined as the second value.
  • the N-th switching circuit (621-N) included in the N-th temperature compensation circuit is controlled to be in the on state, and the switching circuits (621-A to 621) included in the remaining temperature compensation circuits are switched on. -(N-1)) can be controlled to be in the off state.
  • the Nth temperature compensation circuit may be connected to the first transistor (M1) of the reference voltage generation circuit 610.
  • the N-th temperature compensation circuit when the N-th temperature compensation circuit is connected to the first transistor (M1) of the reference voltage generation circuit 610, the sheet resistance of the 1-N resistor (622-N) and the 2-N resistor (623-N) Depending on the value and the temperature coefficient TC1, the rate of change (or slope) according to the temperature change of the second reference voltage VREFA output from the reference voltage generation circuit 610 may be determined as the Nth value.
  • the gate terminals of the first transistor M1 and the second transistor M2 included in the reference voltage generator circuit 610 are commonly connected to the output of the first amplifier 611, thereby forming a current mirror circuit.
  • the first transistor M1 and the second transistor M2 are commonly connected to each other through a gate terminal, so that a mirrored current may flow through the second transistor M2.
  • the voltage (e.g., second reference voltage VREFA) between the second transistor M2 and the third resistor R3 is connected to a specific temperature compensation circuit selectively connected according to the control signal of the first controller 640. It may have slope characteristics depending on the temperature determined by For example, as the temperature increases, the second reference voltage VREFA for the constant current output from the reference voltage generation circuit 600 may decrease. For example, the rate (eg, slope) at which the second reference voltage VREFA decreases as the temperature increases may change depending on the selection of the temperature compensation circuit.
  • the linear regulator 630 may include a second amplifier 631, a fourth resistor (R4), a fifth resistor (R5), etc.
  • the second reference voltage VREFA which is the output voltage of the reference voltage generator circuit 610, may be applied to the inverting input terminal (-) of the second amplifier 631.
  • a fourth resistor (R4) and a fifth resistor (R5) may be connected to the output terminal of the second amplifier 631.
  • the terminal between the fourth resistor (R4) and the fifth resistor (R5) may be connected to the non-inverting input terminal (+) of the second amplifier 631.
  • the voltage of the output signal of the second amplifier 631 (hereinafter referred to as the third reference voltage or power supply voltage VDDOSC) is divided by the fourth resistor R4 and the fifth resistor R5. 2 It can be applied to the non-inverting input terminal (+) of the amplifier 631.
  • the second reference voltage (VREFA) of 0.5V is input to the second amplifier 631 as 0.5V
  • the fourth resistor (R4) and the fifth resistor (R5) are set to the same resistance value
  • the linear regulator (630) can output a power supply voltage (VDDOSC) of 1V.
  • a power supply voltage (VDDOSC) of a certain magnitude may be output by the linear regulator 630.
  • the power supply voltage VDDOSC may decrease with a constant slope as temperature increases, based on the connection of the temperature compensation circuit 630 described above.
  • a resistor (R ESD ) and a capacitor (C OUT ) for electrostatic discharge (ESD) may be connected in parallel to the output terminal of the linear regulator 630.
  • Figure 7 is a block diagram showing the core oscillator circuit of an oscillator device according to an embodiment.
  • the core oscillator circuit 700 of the oscillator device includes a ring oscillator 710 (e.g., the ring oscillator 421 in FIG. 4) and a second controller. It may include (720).
  • the core oscillator circuit 700 may include a plurality of transistors (a third transistor (M3), a fourth transistor (M4), a fifth transistor (M5), and a sixth transistor (M6).
  • the third transistor M3 and fourth transistor M4 may be PMOS transistors
  • the fifth transistor M5 and sixth transistor M6 may be NMOS transistors, but are not limited thereto.
  • the source terminal of the third transistor (M3) may be connected to the output terminal of the voltage generation circuit (600 in FIG. 6) to provide the power supply voltage (VDDOSC), and the drain terminal of the fourth transistor (M4) It can be connected to the source terminal of .
  • the source terminal of the fourth transistor M3 may be connected to the drain terminal of the third transistor M3, and the drain terminal may be connected to the drain terminal of the fifth transistor M5.
  • the source terminal of the fifth transistor M5 may be connected to the drain terminal of the sixth transistor M6, and the drain terminal may be connected to the drain terminal of the fourth transistor M4.
  • the source terminal of the sixth transistor M6 may be connected to the output terminal of the voltage generation circuit (600 in FIG. 6), and the drain terminal may be connected to the source terminal of the fifth transistor M5.
  • the voltage input to the gate terminals of the fourth transistor M4 and the fifth transistor M5 may be generated based on the oscillator enable signal A_OSC_EN.
  • the first inverter 701 can receive the oscillator enable signal (A_OSC_EN) and output a PD signal
  • the second inverter 702 can receive the PD signal output from the first inverter 701 and output a PDB signal. can be output.
  • the PD signal output from the first inverter 701 may be supplied to the gate terminal of the fourth transistor (M4)
  • the PDB signal output from the second inverter 702 may be supplied to the gate terminal of the fifth transistor (M5). It can be.
  • inverters 701 and 702 are shown in the drawing, more inverters may be provided.
  • a terminal between the drain terminal of the fourth transistor M4 and the drain terminal of the fifth transistor M5 may be connected to the input terminal of the third inverter 703.
  • the output terminal of the third inverter 703 may be connected to the input terminal of the fourth inverter 704.
  • the output terminal of the fourth inverter 704 may be connected to a variable resistor (R TRIM ).
  • the first terminal of the variable resistor (R TRIM ) may be connected to the output terminal of the fourth inverter 704, and the second terminal may be connected to the gate terminal of the third transistor (M3).
  • a node between the output terminal of the third inverter 703 and the input terminal of the fourth inverter 704 may be connected to the first terminal of the first capacitor C1.
  • the third inverter 703 and the fourth inverter 704 are connected in series, and may have a circulation structure in which the output of the fourth inverter 704 is input to the third inverter 703.
  • the second terminal of the first capacitor C1 may be connected to a node between the second terminal of the variable resistor R TRIM and the gate terminal of the third transistor M3.
  • the second terminal of the first capacitor C1 may be connected to the variable capacitor C TRIM .
  • the second controller 720 may adjust the frequency of the signal D_OSCCLK output from the core oscillator circuit 700 by adjusting the resistance value of the variable resistor (R TRIM ) or the capacitance of the variable capacitor (C TRIM ).
  • the input terminal of the third inverter 703 may be connected to the input terminal of the ring oscillator 710.
  • the ring oscillator 710 may include a plurality of inverters 711, 712, 713, and 714 connected to each other in a loop form.
  • the drawing shows four inverters (711, 712, 713, and 714), but more inverters may be provided.
  • the ring oscillator 710 is driven by the voltage provided from the input terminal of the third inverter 703 and can output a signal (D_OSCCLK) having a constant frequency.
  • the voltage input to the ring oscillator 710 is generated in response to the reference voltage (e.g., VDDOSC) output from the above-described voltage generation circuit 600, so as the reference voltage (VDDSOC) rises or falls, the ring oscillator 710
  • the input voltage may rise or fall.
  • the reference voltage (VDDSOC) can be adjusted according to temperature changes as described above. Accordingly, the ring oscillator 710 of the core oscillator circuit 700 can generate a signal with a constant frequency regardless of temperature changes in response to the constant voltage VDDOSC adjusted according to temperature changes.
  • Figure 8 is a graph showing the relationship between temperature and reference voltage according to one embodiment.
  • the first temperature compensation circuit when the first controller 640 of FIG. 6 described above outputs a control signal corresponding to a code value of 0, the first temperature compensation circuit may be selected.
  • the reference voltage (VDDOSC) may be generated as 1.014V at -40°C and 0.942V at 145°C.
  • the 64th temperature compensation circuit When the first controller 640 in FIG. 6 outputs a control signal corresponding to code value 63, the 64th temperature compensation circuit may be selected.
  • the reference voltage (VDDOSC) can be generated as 1.0584V at -40°C and 0.859V at 145°C.
  • the change in voltage according to temperature is greater in the 64th temperature compensation circuit than in the first temperature compensation circuit.
  • a specific integrated circuit or an oscillator device that outputs a specific frequency can be controlled to select a specific temperature compensation circuit by considering changes in voltage depending on temperature.
  • the code value 38 can be set to select (or connect) the 39th temperature compensation circuit.
  • the code value 43 can be set to select (or connect) the 44th temperature compensation circuit.
  • you want to generate a signal of a third frequency eg, 109.5 MHz
  • Figure 9 is a graph showing experimental results between temperature and error rate according to one embodiment.
  • Figure 10 is a graph showing experimental results between frequency and error rate according to one embodiment.
  • a stable oscillation frequency can be provided by reverse-compensating the reference signal input from the oscillator device to the core oscillator circuit according to temperature changes.
  • a stable oscillation frequency can be provided even if the temperature changes. there is.

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Abstract

The present invention relates to a voltage generating circuit, an oscillator, and an integrated circuit, the oscillator comprising: a first circuit for outputting a reference voltage; a second circuit that is connected to the first circuit and comprises a resistor of which the resistance value changes in response to changes in temperature; and a third circuit for generating a signal at a frequency corresponding to the reference voltage outputted from the first circuit, wherein the value of the reference voltage outputted from the first circuit is adjusted by the second circuit in response to changes in temperature. According to an embodiment, the oscillator may provide a stable oscillation frequency by reverse-compensating the reference signal, inputted to a core oscillator circuit, for the changes in temperature.

Description

전압 발생 회로, 오실레이터 장치 회로 및 집적 회로Voltage generation circuits, oscillator device circuits, and integrated circuits
실시예는 전압 발생 회로, 오실레이터 장치 및 집적 회로에 관한 것이다.Embodiments relate to voltage generation circuits, oscillator devices, and integrated circuits.
전자 장치는 설정된 주파수의 신호를 생성하는 오실레이터를 구비할 수 있다. 예를 들면, 오실레이터는 설정된 주파수에 대응하는 클럭 신호를 생성하고, 전자 장치는 오실레이터의 클럭 신호에 기반하여 동작할수 있다. 오실레이터는 전자 장치의 신뢰성을 위해 정확하고 안정적인 클럭 신호를 생성해야 한다.The electronic device may be equipped with an oscillator that generates a signal of a set frequency. For example, an oscillator generates a clock signal corresponding to a set frequency, and an electronic device can operate based on the oscillator's clock signal. Oscillators must produce accurate and stable clock signals for the reliability of electronic devices.
오실레이터 장치는 기준 전압(또는, 구동 전압)을 생성하는 기준 전압 발생 회로와 기준 전압에 대응하는 주파수의 신호를 생성하는 코어 발진 회로를 포함한다. 코어 발진 회로에서 생성되는 신호의 주파수, 즉 발진 주파수는 기준 전압에 따라 제어될 수 있으며, 다른 다양한 요인들에 의해 변경될 수 있다. 다양한 요인들로는 예컨대, 온도, 트랜지스터의 문턱 전압, 이동도 등이 있다. 예컨대, 온도가 올라감에 따라, 이동도는 작아져서 주파수가 낮아질 수 있으며, 문턱 전압은 작아져서 주파수가 높아질 수 있다.The oscillator device includes a reference voltage generator circuit that generates a reference voltage (or driving voltage) and a core oscillator circuit that generates a signal with a frequency corresponding to the reference voltage. The frequency of the signal generated in the core oscillator circuit, that is, the oscillation frequency, can be controlled according to the reference voltage and can be changed by various other factors. Various factors include, for example, temperature, threshold voltage of the transistor, mobility, etc. For example, as the temperature increases, the mobility can decrease and the frequency can decrease, and the threshold voltage can decrease and the frequency can increase.
이와 같이, 온도 변화 등과 같은 다양한 요인에 의해 코어 발진 회로에서 출력되는 신호의 발진 주파수가 변경되므로, 설정된 주파수를 안정적으로 제공하지 못할 수 있다. 따라서, 오실레이터 장치에서 온도가 변하더라도 안정적인 주파수를 제공할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.As such, the oscillation frequency of the signal output from the core oscillator circuit changes due to various factors such as temperature changes, etc., so the set frequency may not be stably provided. Therefore, there is a need to develop technology that can provide a stable frequency even if the temperature changes in the oscillator device.
실시예의 일 목적은, 오실레이터로 입력되는 기준 신호를 온도 변화에 따라 역보상 처리함으로써, 안정적인 발진 주파수를 제공할 수 있는 전압 발생 회로, 오실레이터 장치 및 집적 회로를 제공하는 것이다.One purpose of the embodiment is to provide a voltage generator circuit, an oscillator device, and an integrated circuit that can provide a stable oscillation frequency by reverse-compensating a reference signal input to an oscillator according to temperature changes.
실시예의 또 다른 목적은, 오실레이터로 입력되는 기준 신호를 생성하는 기준 신호 발생 회로에 온도에 따라 저항값이 변경되는 저항기를 연결함으로써, 온도가 변하더라도 안정적인 발진 주파수를 제공할 수 있는 오실레이터 장치, 전압 발생 회로 및 집적 회로를 제공하는 것이다.Another purpose of the embodiment is to provide an oscillator device that can provide a stable oscillation frequency even when the temperature changes by connecting a resistor whose resistance value changes depending on temperature to a reference signal generation circuit that generates a reference signal input to the oscillator. To provide a generator circuit and an integrated circuit.
실시예에 따르면, 오실레이터 장치는, 기준 전압을 출력하는 제1 회로; 온도 변화에 따라 저항값이 변경되는 저항을 포함하며, 상기 제1 회로와 연결되는 제2 회로; 및 상기 제1 회로에서 출력되는 상기 기준 전압에 대응하는 주파수의 신호를 생성하는 제3 회로;를 포함하며, 상기 제1 회로에서 출력되는 상기 기준 전압은, 온도 변화에 따라 상기 제2 회로에 의해 전압값이 조정된다.According to an embodiment, the oscillator device includes: a first circuit that outputs a reference voltage; a second circuit including a resistor whose resistance value changes according to temperature changes and connected to the first circuit; and a third circuit that generates a signal with a frequency corresponding to the reference voltage output from the first circuit, wherein the reference voltage output from the first circuit is generated by the second circuit according to a change in temperature. The voltage value is adjusted.
상기 기준 전압은 온도가 상승함에 따라 하강할 수 있다.The reference voltage may decrease as the temperature increases.
상기 제2 회로는, 제1 온도 계수를 갖는 제1 저항기; 및 상기 제1 저항기에 직렬 연결되며, 상기 제1 온도 계수와 다른 제2 온도 계수를 갖는 제2 저항기;를 포함할 수 있다.The second circuit includes: a first resistor having a first temperature coefficient; and a second resistor connected in series to the first resistor and having a second temperature coefficient different from the first temperature coefficient.
상기 제1 저항기의 저항값 및 상기 제2 저항기의 저항값 간의 조합비에 기반하여, 상기 제1 회로에서 출력되는 상기 기준 전압의 온도에 대한 변화율이 설정될 수 있다.Based on the combination ratio between the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor, the rate of change for the temperature of the reference voltage output from the first circuit may be set.
상기 제2 회로는, 상기 제1 저항기의 저항값과 상기 제2 저항기의 저항값이 제1 조합비를 갖도록 구성된 제4 회로; 및 상기 제1 저항기의 저항값과 상기 제2 저항기의 저항값이 제2 조합비를 갖도록 구성된 제5 회로;를 포함할 수 있다.The second circuit includes a fourth circuit configured such that the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor have a first combination ratio; and a fifth circuit configured such that the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor have a second combination ratio.
상기 제3 회로는, 직렬 연결되는 복수의 인버터들을 포함하며, 마지막 인버터의 출력이 최초 인버터로 입력되는 순환 구조를 가질 수 있다.The third circuit includes a plurality of inverters connected in series, and may have a circular structure in which the output of the last inverter is input to the first inverter.
실시예에 따르면, 전압 발생 회로는, 제1 기준 전압을 입력 받아 제2 기준 전압을 출력하는 증폭기; 상기 증폭기에서 출력된 제2 기준 전압에 의해 제어되는 트랜지스터; 및 상기 트랜지스터에 직렬 연결되며, 제1 온도 계수를 갖는 제1 저항 및 상기 제1 저항에 직렬 연결되며, 상기 제1 온도 계수와 다른 제2 온도 계수를 갖는 제2 저항을 포함하는 제1 회로;를 포함한다.According to an embodiment, the voltage generation circuit includes: an amplifier that receives a first reference voltage and outputs a second reference voltage; a transistor controlled by a second reference voltage output from the amplifier; and a first circuit connected in series to the transistor and including a first resistor having a first temperature coefficient and a second resistor connected in series to the first resistor and having a second temperature coefficient different from the first temperature coefficient. Includes.
상기 증폭기에서 출력되는 상기 제2 기준 전압은, 온도 변화에 따라 상기 제1 저항기 및 상기 제2 저항기에 의해 전압값이 조정될 수 있다.The voltage value of the second reference voltage output from the amplifier may be adjusted by the first resistor and the second resistor according to temperature changes.
상기 제2 기준 전압은 온도가 상승함에 따라 하강할 수 있다.The second reference voltage may decrease as the temperature increases.
상기 제1 저항기의 저항값 및 상기 제2 저항기의 저항값 간의 조합비에 기반하여, 상기 증폭기에서 출력되는 상기 제2 기준 전압의 온도에 대한 변화율이 설정될 수 있다.Based on the combination ratio between the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor, the rate of change for the temperature of the second reference voltage output from the amplifier may be set.
상기 제1 회로는, 상기 트랜지스터에 연결되며, 상기 제1 저항기의 저항값과 상기 제2 저항기의 저항값이 제1 조합비를 갖도록 구성된 제2 회로; 및 상기 트랜지스터에 연결되며, 상기 제1 저항기의 저항값과 상기 제2 저항기의 저항값이 제2 조합비를 갖도록 구성된 제3 회로;를 포함할 수 있다.The first circuit includes a second circuit connected to the transistor and configured to have a resistance value of the first resistor and a resistance value of the second resistor having a first combination ratio; and a third circuit connected to the transistor and configured such that the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor have a second combination ratio.
실시예에 따르면, 집적 회로는, 기준 전압을 출력하는 제1 회로; 및 온도 변화에 따라 저항값이 변경되는 저항을 포함하며, 상기 제1 회로와 연결되는 제2 회로;를 포함하며, 상기 제1 회로에서 출력되는 상기 기준 전압은, 온도 변화에 따라 상기 제2 회로에 의해 전압값이 조정된다.According to an embodiment, the integrated circuit includes: a first circuit that outputs a reference voltage; and a resistor whose resistance value changes according to temperature changes, and a second circuit connected to the first circuit, wherein the reference voltage output from the first circuit is connected to the second circuit according to temperature changes. The voltage value is adjusted by .
상기 기준 전압은 온도가 상승함에 따라 하강할 수 있다.The reference voltage may decrease as the temperature increases.
상기 제2 회로는, 제1 온도 계수를 갖는 제1 저항기; 및 상기 제1 저항기와 직렬 연결되며, 상기 제1 온도 계수와 다른 제2 온도 계수를 갖는 제2 저항기;를 포함할 수 있다. The second circuit includes: a first resistor having a first temperature coefficient; and a second resistor connected in series with the first resistor and having a second temperature coefficient different from the first temperature coefficient.
실시예에 의하면, 오실레이터 장치에서 코어 발진 회로로 입력되는 기준 신호를 온도 변화에 따라 역보상 처리함으로써, 안정적인 발진 주파수를 제공할 수 있다.According to an embodiment, a stable oscillation frequency can be provided by reverse-compensating the reference signal input from the oscillator device to the core oscillator circuit according to temperature changes.
실시예에 의하면, 오실레이터 장치에서 코어 발진 회로로 입력되는 기준 신호를 생성하는 기준 신호 발생 회로에 온도에 따라 저항값이 변경되는 저항기를 연결함으로써, 온도가 변하더라도 안정적인 발진 주파수를 제공할 수 있다.According to an embodiment, a resistor whose resistance value changes depending on temperature is connected to a reference signal generation circuit that generates a reference signal input from the oscillator device to the core oscillator circuit, thereby providing a stable oscillation frequency even when the temperature changes.
도 1은 일 실시예에 따른 오실레이터 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an oscillator device according to an embodiment.
도 2는 일 실시예에 따른 기준 신호, 온도 및 주파수 간의 관계를 나타내는 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the relationship between a reference signal, temperature, and frequency according to one embodiment.
도 3은 일 실시예에 따른 기준 신호, 온도 및 주파수 간의 관계를 나타내는 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the relationship between a reference signal, temperature, and frequency according to one embodiment.
도 4는 일 실시예에 따른 오실레이터 장치를 구성하는 회로들을 나타내는 블록도이다.Figure 4 is a block diagram showing circuits constituting an oscillator device according to an embodiment.
도 5는 일 실시예에 따른 각 전압별 온도와 주파수 간의 관계를 나타내는 그래프이다.Figure 5 is a graph showing the relationship between temperature and frequency for each voltage according to one embodiment.
도 6은 일 실시예에 따른 오실레이터 장치의 전압 발생 회로를 나타내는 블록도이다.Figure 6 is a block diagram showing a voltage generation circuit of an oscillator device according to an embodiment.
도 7은 일 실시예에 따른 오실레이터 장치의 코어 발진 회로를 나타내는 블록도이다.Figure 7 is a block diagram showing the core oscillator circuit of an oscillator device according to an embodiment.
도 8은 일 실시예에 따른 온도와 기준 전압 간의 관계를 나타내는 그래프이다.Figure 8 is a graph showing the relationship between temperature and reference voltage according to one embodiment.
도 9는 일 실시예에 따른 온도와 에러율 간의 실험 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 9 is a graph showing experimental results between temperature and error rate according to one embodiment.
도 10은 일 실시예에 따른 주파수와 에러율 간의 실험 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 10 is a graph showing experimental results between frequency and error rate according to one embodiment.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through illustrative drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", 또는 "결합"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Additionally, when describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being “connected” or “coupled” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is no “other component” between each component. It should be understood that they may be “connected,” “coupled,” or “connected.”
이하에서, 기준 신호와 기준 전압은 혼용하여 사용될 수 있다.Hereinafter, reference signal and reference voltage may be used interchangeably.
도 1은 일 실시예에 따른 오실레이터 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an oscillator device according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 오실레이터 장치는 기준 전압 발생 회로(110), 리니어 레귤레이터(120), 링 오실레이터(130) 등을 포함할 수 있다. 기준 전압 발생 회로(110)는 외부에서 인가되는 전원을 바탕으로 기준 전압을 생성할 수 있다. 리니어 레귤레이터(120)는 기준 전압을 일정한 정전압으로 조정하여 출력할 수 있다. 링 오실레이터(130)는 상기 조정된 기준 전압에 의해 발진하여 펄스 트레인을 생성할 수 있다.Referring to FIG. 1, the oscillator device may include a reference voltage generation circuit 110, a linear regulator 120, a ring oscillator 130, etc. The reference voltage generator circuit 110 may generate a reference voltage based on externally applied power. The linear regulator 120 can adjust the reference voltage to a constant constant voltage and output it. The ring oscillator 130 may oscillate based on the adjusted reference voltage to generate a pulse train.
기준 전압 발생 회로(110)는 외부의 전원 전압을 입력받아 증폭하는 증폭기를 포함할 수 있다. 증폭기의 출력값에 의해 기준 전압이 생성될 수 있다.The reference voltage generator circuit 110 may include an amplifier that receives an external power supply voltage and amplifies it. A reference voltage can be generated by the output value of the amplifier.
리니어 레귤레이터(120)는 기준 전압 발생 회로(110)에서 생성된 기준 전압을 수신하고, 기준 전압을 일정한 비율의 정전압으로 출력할 수 있다.The linear regulator 120 may receive the reference voltage generated by the reference voltage generation circuit 110 and output the reference voltage as a constant voltage at a constant rate.
링 오실레이터(130)는 루프의 형태로 서로 연결된 복수 개(예컨대, 홀수 개)의 인버터를 포함할 수 있다. 링 오실레이터(130)는 리니어 레귤레이터(120)에서 전송되는 정전압(VDDOSC)에 의해 구동되어, 일정한 주파수를 갖는 펄스 트레인(Pulse train)을 출력할 수 있다.The ring oscillator 130 may include a plurality of (eg, odd number) inverters connected to each other in the form of a loop. The ring oscillator 130 is driven by a constant voltage (VDDOSC) transmitted from the linear regulator 120 and can output a pulse train with a constant frequency.
도 2는 일 실시예에 따른 기준 신호, 온도 및 주파수 간의 관계를 나타내는 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the relationship between a reference signal, temperature, and frequency according to one embodiment.
도 2를 참조하면, 기준 신호에 기반하여 생성된 정전압(예컨대, 구동 전압 또는 전원 전압(VDDOSC))은 오실레이터(예컨대, 링 오실레이터 또는 코어 발진 회로)로 공급될 수 있다. 오실레이터는 정전압에 대응하는 주파수(예컨대, 발진 주파수)의 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 코어 발진 회로에서 생성되는 신호의 주파수는 전원 전압(VDDOSC)의 크기에 따라 선형적으로 비례하여 변동될 수 있다.Referring to FIG. 2, the constant voltage (eg, driving voltage or power supply voltage (VDDOSC)) generated based on the reference signal may be supplied to an oscillator (eg, ring oscillator or core oscillator circuit). The oscillator may generate a signal with a frequency (eg, oscillation frequency) corresponding to the constant voltage. For example, the frequency of the signal generated in the core oscillator circuit may vary linearly in proportion to the size of the power supply voltage (VDDOSC).
실시예에 따르면, 정전압을 갖는 전원 전압(VDDOSC)은 온도가 변하더라도 일정한 크기의 전압으로 생성될 수 있다. 전원 전압(VDDOSC)이 증가할 경우, 전술한 바와 같이 오실레이터에서 생성되는 신호의 주파수는 비례하여 증가할 수 있다. 예컨대, 오실레이터(예컨대, 링 오실레이터)에서 생성되는 신호의 주파수는 하기 <수학식 1>에 의해 결정될 수 있다.According to an embodiment, the power supply voltage VDDOSC having a constant voltage can be generated as a constant voltage even if the temperature changes. When the power supply voltage (VDDOSC) increases, the frequency of the signal generated by the oscillator may increase proportionally, as described above. For example, the frequency of a signal generated by an oscillator (eg, a ring oscillator) may be determined by Equation 1 below.
Figure PCTKR2023018702-appb-img-000001
Figure PCTKR2023018702-appb-img-000001
<수학식 1>을 참조하면, 오실레이터에서 생성되는 신호의 주파수는 전원 전압(VDDOSC), 트랜지스터의 이동도(μ), 문턱 전압(VTH)에 의해 결정될 수 있다. 이동도(μ) 및 문턱 전압(VTH)은 각각 하기 <수학식 2> 및 <수학식 3>과 같이 온도의 변화에 따라 증가 또는 감소할 수 있다.Referring to <Equation 1>, the frequency of the signal generated by the oscillator may be determined by the power supply voltage (VDDOSC), the mobility of the transistor (μ), and the threshold voltage (V TH ). Mobility (μ) and threshold voltage (V TH ) may increase or decrease according to changes in temperature, as shown in Equation 2 and Equation 3 below, respectively.
Figure PCTKR2023018702-appb-img-000002
Figure PCTKR2023018702-appb-img-000002
Figure PCTKR2023018702-appb-img-000003
Figure PCTKR2023018702-appb-img-000003
<수학식 2>를 참조하면, 온도가 상승함에 따라 이동도(μ)는 작아질 수 있으며, 이동도(μ)가 작아지면 <수학식 1>에 따라 주파수는 낮아질수 있다. <수학식 3>을 참조하면, 온도가 상승함에 따라 문턱 전압(VTH)은 작아질 수 있으며, 문턱 전압(VTH)이 작아지면 <수학식 1>에 따라 주파수가 높아질 수 있다.Referring to <Equation 2>, as the temperature increases, the mobility (μ) may decrease, and as the mobility (μ) decreases, the frequency may decrease according to <Equation 1>. Referring to <Equation 3>, as the temperature increases, the threshold voltage (V TH ) may decrease, and as the threshold voltage (V TH ) decreases, the frequency may increase according to <Equation 1>.
<수학식 1>을 참조하면, 전원 전압(VDDOSC)의 전압 레벨이 높아지면, 주파수는 높아질 수 있다. 전원 전압(VDDOSC)의 전압 레벨은 저전력 회로 설계를 위해 낮게 설정될 수 있다. 이와 같이, 저전력 회로 설계를 위해서 전원 전압(VDDOSC)의 전압 레벨은 지속적으로 낮아지고 있으며, 그로 인하여 온도 상승 시 문턱 전압(VTH)의 영향이 주파수 변동에 중요한 요소가 되고 있다.Referring to <Equation 1>, as the voltage level of the power supply voltage VDDOSC increases, the frequency may increase. The voltage level of the power supply voltage (VDDOSC) can be set low for low-power circuit design. In this way, for low-power circuit design, the voltage level of the power supply voltage (VDDOSC) is continuously lowered, and as a result, the influence of the threshold voltage (V TH ) when the temperature rises becomes an important factor in frequency variation.
다시 도 2를 참조하면, 온도에 따라 일정한 전원 전압(VDDOSC)이 오실레이터에 공급된다 하더라도 트랜지스터의 이동도(μ), 문턱 전압(VTH) 등이 온도에 따라 변화함에 따라 오실레이터에서 출력되는 신호의 주파수는 변동될 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이 전원 전압(VDDOSC)의 전압 레벨이 낮게 설정될수록 문턱 전압(VTH)의 영향이 상대적으로 커지게 되어, 온도가 높아짐에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 주파수가 상승할 수 있다.Referring again to FIG. 2, even if a constant power voltage (VDDOSC) is supplied to the oscillator depending on temperature, the mobility (μ) and threshold voltage (V TH ) of the transistor change with temperature, so that the signal output from the oscillator changes. Frequency can fluctuate. For example, as described above, as the voltage level of the power supply voltage (VDDOSC) is set lower, the influence of the threshold voltage (V TH ) becomes relatively larger, and as the temperature increases, the frequency may increase as shown in FIG. 2. there is.
전술한 바와 같이, 전원 전압(VDDOSC)의 전압 레벨을 일정하게 유지하더라도 온도 변화에 따라 주파수가 변동될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 실시예에 따르면, 온도가 변하더라도 일정한 주파수의 신호가 출력되도록 전원 전압(VDDOSC)의 전압 레벨이 조정될 수 있다. 예컨대, 후술하는 다양한 실시예에서는, 전원 전압(VDDOSC)을 일정하게 공급하는 대신, 온도 변화에 따른 주파수 변화를 상쇄시키기 위해 전원 전압(VDDOSC)이 온도에 반비례하도록 설정할 수 있다.As described above, even if the voltage level of the power supply voltage VDDOSC is kept constant, the frequency may change depending on temperature changes. To solve this problem, according to an embodiment, the voltage level of the power supply voltage VDDOSC can be adjusted so that a signal with a constant frequency is output even if the temperature changes. For example, in various embodiments described later, instead of supplying the power supply voltage VDDOSC at a constant rate, the power supply voltage VDDOSC may be set to be inversely proportional to temperature to offset frequency changes due to temperature changes.
도 3은 일 실시예에 따른 기준 신호, 온도 및 주파수 간의 관계를 나타내는 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the relationship between a reference signal, temperature, and frequency according to one embodiment.
도 3을 참조하면, 전술한 바와 같이 온도가 상승하는 경우 전원 전압(VDDOSC)의 전압 레벨이 일정하게 공급되더라도, 다른 요인들(예컨대, 문턱 전압(VTH))에 의해 주파수가 상승할 수 있다. 이에 따라, 온도가 상승함에 따라 전원 전압(VDDOSC)을 낮춰줄 수 있다. 온도가 상승함에 따라 전원 전압(VDDOSC)의 전압 레벨을 낮추게 되면, 다른 요인(예컨대, 문턱 전압(VTH))에 의해 주파수가 높아지는 것을 상쇄시킬 수 있다. 이렇게 함으로써, 도 3에 도시된 바와 같이 오실레이터에서 온도가 상승하더라도, 오실레이터에서 출력되는 신호의 주파수(예컨대, 발진 주파수)는 일정하게 유지될 수 있다.Referring to FIG. 3, when the temperature rises as described above, even if the voltage level of the power supply voltage VDDOSC is supplied at a constant level, the frequency may increase due to other factors (e.g., threshold voltage V TH ). . Accordingly, as the temperature rises, the power supply voltage (VDDOSC) can be lowered. If the voltage level of the power supply voltage (VDDOSC) is lowered as the temperature rises, the increase in frequency due to other factors (eg, threshold voltage (V TH )) can be offset. By doing this, even if the temperature in the oscillator increases as shown in FIG. 3, the frequency (eg, oscillation frequency) of the signal output from the oscillator can be maintained constant.
도 4는 일 실시예에 따른 오실레이터 장치를 구성하는 회로들을 나타내는 블록도이다.Figure 4 is a block diagram showing circuits constituting an oscillator device according to an embodiment.
도 4를 참조하면, 오실레이터 장치는 외부에서 인가되는 전원 전압으로부터 정전압을 생성하는 전압 정류 회로(410) 및 코어 발진 회로(420)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the oscillator device may include a voltage rectifier circuit 410 and a core oscillator circuit 420 that generate a constant voltage from an externally applied power supply voltage.
전압 정류 회로(410)는 기준 전압 발생 회로(411), 리니어 레귤레이터(413), 온도 보상 회로(412) 등을 포함할 수 있다. 기준 전압 발생 회로(411)는 외부에서 인가되는 전원으로 기준 전압을 생성할 수 있다. 리니어 레귤레이터(413)는 기준 전압을 일정한 정전압으로 조정하여 상기 조정된 기준 전압을 출력할 수 있다. 온도 보상 회로(412)는 온도에 따라 기준 전압을 조정할 수 있다. 코어 발진 회로(420)는 상기 조정된 기준 전압에 의해 발진하여 펄스 트레인을 생성하는 링 오실레이터(421)를 포함할 수 있다.The voltage rectification circuit 410 may include a reference voltage generator circuit 411, a linear regulator 413, a temperature compensation circuit 412, etc. The reference voltage generator circuit 411 may generate a reference voltage with power applied from the outside. The linear regulator 413 may adjust the reference voltage to a constant constant voltage and output the adjusted reference voltage. The temperature compensation circuit 412 can adjust the reference voltage according to temperature. The core oscillator circuit 420 may include a ring oscillator 421 that oscillates based on the adjusted reference voltage to generate a pulse train.
기준 전압 발생 회로(411)는 외부의 전원 전압을 입력받아 증폭하는 증폭기를 포함할 수 있다. 이러한 증폭기의 출력값에 의해 기준 전압이 생성될 수 있다.The reference voltage generator circuit 411 may include an amplifier that receives an external power supply voltage and amplifies it. A reference voltage can be generated by the output value of this amplifier.
리니어 레귤레이터(413)는 기준 전압 발생 회로(411)에서 생성된 기준 전압을 수신하고, 기준 전압을 일정한 비율의 정전압으로 출력할 수 있다. 정전압은 링 오실레이터(421)의 전원 전압으로 사용될 수 있으므로, 정전압을 전원 전압으로 지칭하기로 한다.The linear regulator 413 may receive the reference voltage generated by the reference voltage generator circuit 411 and output the reference voltage as a constant voltage at a constant rate. Since the constant voltage can be used as the power supply voltage of the ring oscillator 421, the constant voltage will be referred to as the power supply voltage.
온도 보상 회로(412)는 기준 전압 발생 회로(411)와 연결되어, 기준 전압 발생 회로(411)에서 출력되는 기준 전압이 온도 변화에 따라 조정되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 온도 보상 회로(412)는 온도 변화에 따라 저항값이 변경되는 적어도 하나 이상의 저항기를 포함할 수 있다. 온도 변화에 따라 온도 보상 회로(412)에 포함된 저항기의 저항값이 변경됨으로써, 기준 전압 발생 회로(411)에서 출력되는 기준 전압이 온도에 따라 조정되어 상기 조정된 기준 전압이 출력될 수 있다. 예컨대, 기준 전압 발생 회로(411)에서 출력되는 기준 전압은 온도가 상승함에 따라 하강할 수 있다.The temperature compensation circuit 412 is connected to the reference voltage generation circuit 411 and can control the reference voltage output from the reference voltage generation circuit 411 to be adjusted according to temperature changes. For example, the temperature compensation circuit 412 may include at least one resistor whose resistance value changes depending on temperature changes. As the resistance value of the resistor included in the temperature compensation circuit 412 changes according to the temperature change, the reference voltage output from the reference voltage generator circuit 411 may be adjusted according to the temperature and the adjusted reference voltage may be output. For example, the reference voltage output from the reference voltage generation circuit 411 may decrease as the temperature increases.
링 오실레이터(421)는 루프의 형태로 서로 연결된 복수 개(예컨대, 홀수 개)의 인버터를 포함할 수 있다. 링 오실레이터(421)는 리니어 레귤레이터(413)에서 전송되는 정전압에 의해 구동되어 일정한 주파수를 갖는 펄스 트레인(Pulse train)을 출력할 수 있다. 링 오실레이터(421)로 입력되는 정전압(은 기준 전압에 대응하여 생성되므로, 기준 전압이 상승 또는 하강함에 따라 정전압이 상승 또는 하강할 수 있다. 기준 전압은 전술한 바와 같이 온도 변화에 따라 조정될 수 있으므로, 정전압은 온도 변화에 따라 조정될 수 있다. 코어 발진 회로(420)의 링 오실레이터(421)는 온도 변화에 따라 조정된 정전압을 입력받음으로써 온도 변화와 무관하게 일정한 주파수의 신호를 생성할 수 있다.The ring oscillator 421 may include a plurality of (eg, odd number) inverters connected to each other in the form of a loop. The ring oscillator 421 is driven by a constant voltage transmitted from the linear regulator 413 and can output a pulse train with a constant frequency. Since the constant voltage input to the ring oscillator 421 is generated in response to the reference voltage, the constant voltage may rise or fall as the reference voltage rises or falls. The reference voltage can be adjusted according to temperature changes as described above. , the constant voltage can be adjusted according to temperature changes. The ring oscillator 421 of the core oscillator circuit 420 can generate a signal of a constant frequency regardless of temperature changes by receiving a constant voltage adjusted according to temperature changes.
도 5는 일 실시예에 따른 각 전압별 온도와 주파수 간의 관계를 나타내는 그래프이다.Figure 5 is a graph showing the relationship between temperature and frequency for each voltage according to one embodiment.
도 5를 참조하면, 전원 전압(VDDOSC)(예컨대, 정전압)이 높아짐에 따라 <수학식 1>에서 전술한 바와 같이 오실레이터에서 출력되는 신호의 주파수는 높아질 수 있다. Referring to FIG. 5, as the power supply voltage VDDOSC (eg, constant voltage) increases, the frequency of the signal output from the oscillator may increase, as described above in Equation 1.
한편, 도 2에서 전술한 바와 같이 일정한 전원 전압(VDDOSC)이 공급되더라도 온도가 높아짐에 따라 오실레이터에서 출력되는 신호의 주파수는 높아질 수 있다. Meanwhile, as described above in FIG. 2, even if a constant power voltage (VDDOSC) is supplied, the frequency of the signal output from the oscillator may increase as the temperature increases.
예컨대, 전원 전압(VDDOSC)이 0.9V인 경우(501), 1.0V인 경우(502) 및 1.1V 인 경우(503), 각각 온도가 -50℃에서 150℃로 증가함에 따라 주파수가 비례하여 증가함을 확인할 수 있다. 전원 전압(VDDOSC)이 0.9V인 경우(501)의 온도 증가에 따른 주파수 상승률은 0.263MHz/℃로 나타나며, 전원 전압(VDDOSC)이 1.0V인 경우(502)의 온도 증가에 따른 주파수 상승률은 0.248MHz/℃로 나타날 수 있다. 전원 전압(VDDOSC)이 1.1V인 경우(503)의 온도에 따른 주파수 상승률은 0.184MHz/℃로 나타날 수 있다. 또한, -50℃에서는 전원 전압(VDDOSC) 대비 주파수의 상승률이 282.35MHz/V로 나타나며, 0℃에서는 전원 전압(VDDOSC) 대비 주파수의 상승률이 292.88MHz/V로 나타날 수 있다. 25℃에서는 전원 전압(VDDOSC) 대비 주파수의 상승률이 279.15MHz/V로 나타나며, 100℃에서는 전원 전압(VDDOSC) 대비 주파수의 상승률이 246.35MHz/V로 나타나며, 150℃에서는 전원 전압(VDDOSC) 대비 주파수의 상승률이 220.62MHz/V로 나타날 수 있다.For example, when the power supply voltage (VDDOSC) is 0.9V (501), 1.0V (502), and 1.1V (503), the frequency increases proportionally as the temperature increases from -50℃ to 150℃, respectively. You can check that. When the power supply voltage (VDDOSC) is 0.9V (501), the frequency increase rate according to the temperature increase is 0.263MHz/℃, and when the power supply voltage (VDDOSC) is 1.0V (502), the frequency increase rate according to the temperature increase is 0.248. It can be expressed as MHz/℃. When the power supply voltage (VDDOSC) is 1.1V, the frequency increase rate according to temperature in 503 can be 0.184MHz/°C. Additionally, at -50°C, the rate of increase in frequency compared to the power supply voltage (VDDOSC) may be 282.35 MHz/V, and at 0°C, the rate of increase in frequency compared to the power supply voltage (VDDOSC) may be 292.88 MHz/V. At 25℃, the rate of increase in frequency compared to the power supply voltage (VDDOSC) is 279.15 MHz/V. At 100°C, the rate of increase in frequency compared to the power supply voltage (VDDOSC) is 246.35 MHz/V. At 150°C, the rate of increase in frequency compared to the power supply voltage (VDDOSC) is 279.15 MHz/V. The rise rate can be shown as 220.62MHz/V.
도 5에 도시된 그래프는 하기 <수학식 4> 및 <수학식 5>와 같이 나타낼 수 있다.The graph shown in FIG. 5 can be expressed as <Equation 4> and <Equation 5> below.
Figure PCTKR2023018702-appb-img-000004
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<수학식 4>에서 freq0은 온도가 25℃에서 전원 전압(VDDOSC) 1V인 경우 오실레이터에서 출력되는 신호의 주파수를 의미할 수 있다. α는 온도의 증가에 따라 증가하는 주파수의 기울기를 의미할 수 있으며, 단위는 Hz/℃이다, β는 전원 전압(VDDOSC)의 증가에 따라 증가하는 주파수의 기울기를 의미할 수 있으며, 단위는 HzV이다. <수학식 5>에서 VDD0는 온도가 25℃에서 전원 전압(VDDOSC)를 의미할 수 있다. γ는 온도의 증가에 따라 증가하는 전원 전압(VDDOSC)의 기울기를 의미할 수 있으며, 단위는 V/℃이다. <수학식 4>에서 전원 전압(VDDOSC)에 <수학식 5>를 대입하면 하기 <수학식 6>과 같이 정리될 수 있다.In <Equation 4>, freq0 may mean the frequency of the signal output from the oscillator when the temperature is 25°C and the power supply voltage (VDDOSC) is 1V. α may refer to the slope of frequency that increases with an increase in temperature, and the unit is Hz/°C. β may refer to the slope of frequency that increases as the power supply voltage (VDDOSC) increases, and the unit is HzV. am. In Equation 5, VDD0 may mean the power supply voltage (VDDOSC) at a temperature of 25°C. γ may refer to the slope of the power supply voltage (VDDOSC) that increases as the temperature increases, and the unit is V/°C. By substituting <Equation 5> for the power supply voltage (VDDOSC) in <Equation 4>, it can be summarized as <Equation 6> below.
Figure PCTKR2023018702-appb-img-000006
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Figure PCTKR2023018702-appb-img-000007
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실시예에 따르면, <수학식 6>을 참조하면, 온도가 변경되더라도 25℃예컨대, 상온)에서의 주파수인 freq0를 일정하게 출력하기 위해서는 "α+βγ가 0이 되어야 하며, VDD0는 1V가 되어야 한다. 따라서, 온도 변화에 따른 전원 전압(VDDOSC)의 기울기(γ는 하기 <수학식 7>과 같이 결정될 수 있다.According to an embodiment, referring to Equation 6, in order to consistently output freq0, which is the frequency at 25°C (e.g., room temperature) even if the temperature changes, “α+βγ must be 0 and VDD0 must be 1V. Accordingly, the slope γ of the power supply voltage VDDOSC according to temperature change can be determined as shown in Equation 7 below.
Figure PCTKR2023018702-appb-img-000008
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실시예에 따르면, <수학식 7>을 참조하면, 전원 전압(VDDOSC)은 <수학식 7>과 같이 온도가 증가함에 따라 γ만큼 감소하도록 설정함으로써, 오실레이터에서 출력되는 신호의 주파수를 온도와 무관하게 일정하게 유지시킬 수 있다. γ는 <수학식 7>에서와 같이 α 및 β에 의해 설정될 수 있다. 실시예에 따르면, α 및 β는 도 5에 도시된 바와 같이 시뮬레이션 결과로 결정될 수 있다. 시뮬레이션은 임의의 온도인 2개의 포인트에서 주파수를 측정함으로써 최적의 기울기를 설정할 수 있다.According to an embodiment, referring to <Equation 7>, the power supply voltage (VDDOSC) is set to decrease by γ as the temperature increases as shown in <Equation 7>, so that the frequency of the signal output from the oscillator is independent of the temperature. It can be kept constant. γ can be set by α and β as in <Equation 7>. According to an embodiment, α and β may be determined from simulation results as shown in FIG. 5. The simulation can set the optimal slope by measuring the frequency at two points at arbitrary temperatures.
도 6은 일 실시예에 따른 오실레이터 장치의 전압 발생 회로를 나타내는 블록도이다.Figure 6 is a block diagram showing a voltage generation circuit of an oscillator device according to an embodiment.
도 6을 참조하면, 오실레이터(예컨대, 코어 발진 회로)로 공급하는 정전압(예컨대, 전원 전압(VDDOSC)을 생성하는 전압 정류 회로(600)(예컨대, 도 4의 전압 정류 회로(410))(또는 전압 발생 회로)는 기준 전압 발생 회로(610), 온도 보상 회로(620), 리니어 레귤레이터(630), 제1 컨트롤러(640) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, a voltage rectification circuit 600 (e.g., the voltage rectification circuit 410 of FIG. 4) that generates a constant voltage (e.g., power supply voltage VDDOSC) supplied to an oscillator (e.g., core oscillator circuit) (or The voltage generation circuit) may include a reference voltage generation circuit 610, a temperature compensation circuit 620, a linear regulator 630, and a first controller 640.
실시예에 따르면, 기준 전압 발생 회로(610)는 제1 증폭기(611), 제1 트랜지스터(M1), 제2 트랜지스터(M2), 제3 저항기(R3), 등을 포함할 수 있다. 제1 증폭기(611)는 반전 입력 단자(-)에 레퍼런스 전압으로서 제1 기준 전압(REF_OSC)을 입력받을 수 있다. According to an embodiment, the reference voltage generator circuit 610 may include a first amplifier 611, a first transistor (M1), a second transistor (M2), a third resistor (R3), etc. The first amplifier 611 may receive the first reference voltage (REF_OSC) as a reference voltage at the inverting input terminal (-).
제1 증폭기(611)의 출력은 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 단자 및 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 단자로 입력될 수 있다. 제1 트랜지스터(M1)의 일측 단자(예컨대, 소스 단자)는 VDDI의 라인에 연결되고, 타측 단자(예컨대, 드레인 단자)는 온도 보상 회로(620)에 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(M1)의 타측 단자는 피드백되어 제1 증폭기(611)의 비반전 입력 단자(+)에 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)의 일측 단자(예컨대, 소스 단자)는 VDDI의 라인에 연결되고, 타측 단자(예컨대, 드레인 단자)는 제3 저항기(R3)에 연결될 수 있다. The output of the first amplifier 611 may be input to the gate terminal of the first transistor (M1) and the gate terminal of the second transistor (M2). One terminal (eg, source terminal) of the first transistor M1 may be connected to a line of VDDI, and the other terminal (eg, drain terminal) may be connected to the temperature compensation circuit 620. The other terminal of the first transistor (M1) may be fed back and connected to the non-inverting input terminal (+) of the first amplifier 611. One terminal (eg, source terminal) of the second transistor (M2) may be connected to the line of VDDI, and the other terminal (eg, drain terminal) may be connected to the third resistor (R3).
제1 증폭기(611)의 출력 신호에 의해 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)에서 전류가 흐를 수 있다. 제1 트랜지스터(M1)를 통해 흐르는 전류(예컨대, 소스 단자에서 드레인 단자로 흐르는 전류)의 크기는 온도 보상 회로(620)에 설정된 저항값에 의해 조절될 수 있다.Current may flow in the first transistor (M1) and the second transistor (M2) by the output signal of the first amplifier 611. The size of the current flowing through the first transistor M1 (for example, the current flowing from the source terminal to the drain terminal) may be adjusted by the resistance value set in the temperature compensation circuit 620.
온도 보상 회로(620)는 서로 병렬 연결된 복수의 온도 보상 회로들을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 온도 보상 회로, 제2 온도 보상 회로, ..., 제N 온도 보상 회로가 병렬 연결될 수 있다. 제1 컨트롤러(640)는 각 온도 보상 회로에 포함된 스위칭 회로(예컨대, 트랜지스터)를 제어함으로써, 복수의 온도 보상 회로들 중 적어도 하나 이상의 온도 보상 회로가 기준 전압 발생 회로(610)의 제1 트랜지스터(M1)와 연결되도록 할 수 있다.The temperature compensation circuit 620 may include a plurality of temperature compensation circuits connected in parallel. For example, the first temperature compensation circuit, the second temperature compensation circuit, ..., the Nth temperature compensation circuit may be connected in parallel. The first controller 640 controls the switching circuit (e.g., transistor) included in each temperature compensation circuit, so that at least one of the plurality of temperature compensation circuits is connected to the first transistor of the reference voltage generation circuit 610. It can be connected to (M1).
각 온도 보상 회로는 스위칭 회로 및 저항기(예컨대, 제1 저항기 및 제2 저항기)을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 온도 보상 회로는 제1 스위칭 회로(621-A), 제1-1 저항기(622-A), 제2-1 저항기(623A)을 포함할 수 있다. 제2 온도 보상 회로는 제2 스위칭 회로(621-B), 제1-2 저항기(622-B), 제2-2 저항기(623B)을 포함할 수 있다. 제N 온도 보상 회로는 제N 스위칭 회로(621-N), 제1-N 저항기(622-N), 제2-N 저항기(623N)을 포함할 수 있다. Each temperature compensation circuit may include a switching circuit and a resistor (eg, a first resistor and a second resistor). For example, the first temperature compensation circuit may include a first switching circuit 621-A, a 1-1 resistor 622-A, and a 2-1 resistor 623A. The second temperature compensation circuit may include a second switching circuit (621-B), a 1-2 resistor (622-B), and a 2-2 resistor (623B). The N-th temperature compensation circuit may include an N-th switching circuit (621-N), a 1-N resistor (622-N), and a 2-N resistor (623N).
각 온도 보상 회로는 2개의 저항기를 조합합으로써, 온도에 따른 저항값의 변화를 상이하게 설정할 수 있다. 각 스위칭 회로(621-A, 621-B, ..., 621-N)는 제1 컨트롤러(640)의 제어 신호에 의해 온/오프될 수 있다. 각 스위칭 회로(621-A, 621-B, ..., 621-N)는 트랜지스터(예컨대, MOSFET)로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Each temperature compensation circuit can set the change in resistance value depending on temperature differently by combining two resistors. Each switching circuit (621-A, 621-B, ..., 621-N) may be turned on/off by a control signal from the first controller 640. Each switching circuit (621-A, 621-B, ..., 621-N) may be composed of a transistor (eg, MOSFET), but is not limited thereto.
각 온도 보상 회로를 구성하는 제1 저항기(622-A, 622-B, ..., 622-N) 및 제2 저항기(623-A, 623-B, ..., 623-N)은 서로 다른 온도 계수를 가질 수 있다. 예컨대, 각 저항기는 하기 <표 1>과 같은 특성을 가질 수 있다.The first resistors (622-A, 622-B, ..., 622-N) and second resistors (623-A, 623-B, ..., 623-N) constituting each temperature compensation circuit are connected to each other. Can have different temperature coefficients. For example, each resistor may have characteristics as shown in <Table 1> below.
TypeType RshRsh TC1 TC1
Salicide P + DiffusionSalicide P + Diffusion 20.83420.834 1.4835m1.4835m
Salicide N + DiffusionSalicide N + Diffusion 22.49022.490 1.4690m1.4690m
Non Salicide N + DiffusionNon-Salicide N+Diffusion 147.510147.510 1.2919m1.2919m
Non Salicide P + DiffusionNon-Salicide P + Diffusion 300.000300.000 1.4330m1.4330m
HiR ResistorHiR Resistor 600600 0.21175m0.21175m
MV Salicide N + DiffusionMV Salicide N + Diffusion 22.50022.500 1.3m1.3m
MV Salicide P + DiffusionMV Salicide P + Diffusion 24.60024.600 1.43m1.43m
MV Non Salicide N + DiffusionMV Non-Salicide N + Diffusion 112.000112.000 1.24m1.24m
MV Non Salicide P + DiffusionMV Non-Salicide P + Diffusion 293.000293.000 1.28m1.28m
<표 1>에서 Rsh는 각 저항기 타입별 시트 저항값(sheet resistance)을 나타낸다. TC1은 각 저항기 타입별 온도 계수(temperature coeffcient)를 나타낸다. 예컨대, 각 저항기는 TC1의 값에 따라 온도에 따른 저항값의 변화가 달라질 수 있으며, TC1의 단위는 1/℃일 수 있다. 시트 저항값 및 온도 계수를 고려하여 각 온도 보상 회로를 구성하는 제1 저항기(622-A, 622-B, ..., 622-N) 및 제2 저항기(623-A, 623-B, ..., 623-N)을 구성할 수 있다. 예컨대, 두 종류의 저항기의 조합비를 조정함으로써, 기준 전압 발생 회로(610)에서 출력되는 전압(VREFA)(이하, 제2 기준 전압이라 함) 또는 전압 발생 회로(600)에서 출력되는 정전압(또는 전원 전압(VDDOSC))의 온도에 대한 특성 기울기를 조절할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 제1 저항기(622-A, 622-B, ..., 622-N)은 디퓨전 저항기로 구성하고, 제2 저항기(623-A, 623-B, ..., 623-N)은 폴리 저항기로 구성할 수 있으나, 후술하는 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다.In <Table 1>, Rsh represents the sheet resistance value for each resistor type. TC1 represents the temperature coefficient for each resistor type. For example, the change in resistance value of each resistor depending on temperature may vary depending on the value of TC1, and the unit of TC1 may be 1/°C. First resistors (622-A, 622-B, ..., 622-N) and second resistors (623-A, 623-B, . .., 623-N) can be configured. For example, by adjusting the combination ratio of the two types of resistors, the voltage (VREFA) output from the reference voltage generation circuit 610 (hereinafter referred to as the second reference voltage) or the constant voltage (or power supply) output from the voltage generation circuit 600. The characteristic slope of voltage (VDDOSC)) can be adjusted with respect to temperature. According to various embodiments, the first resistors (622-A, 622-B, ..., 622-N) are configured as diffusion resistors, and the second resistors (623-A, 623-B, ..., 623) -N) may be configured as a poly resistor, but embodiments described later are not limited thereto.
예컨대, 제1 컨트롤러(640)의 제어 신호에 따라 제1 온도 보상 회로에 포함된 제1 스위칭 회로(621-A)를 온 상태로 제어하고, 나머지 온도 보상 회로에 포함된 스위칭 회로(621-B 내지 621-N)를 오프 상태로 제어할 할 수 있다. 이 경우, 기준 전압 발생 회로(610)의 제1 트랜지스터(M1)에 제1 온도 보상 회로가 연결될 수 있다. 이와 같이 제1 온도 보상 회로가 기준 전압 발생 회로(610)의 제1 트랜지스터(M1)에 연결될 경우, 제1-1 저항기(622-A) 및 제2-1 저항기(623-A)의 시트 저항값 및 온도 계수(TC1)에 따라 기준 전압 발생 회로(610)에서 출력되는 제2 기준 전압(VREFA)의 온도 변화에 따른 변화율(또는 기울기)이 제1 값으로 결정될 수 있다. For example, according to the control signal of the first controller 640, the first switching circuit 621-A included in the first temperature compensation circuit is controlled to be in the on state, and the switching circuit 621-B included in the remaining temperature compensation circuit is controlled to be in the on state. to 621-N) can be controlled in the off state. In this case, the first temperature compensation circuit may be connected to the first transistor M1 of the reference voltage generator circuit 610. In this way, when the first temperature compensation circuit is connected to the first transistor (M1) of the reference voltage generation circuit 610, the sheet resistance of the 1-1 resistor (622-A) and the 2-1 resistor (623-A) Depending on the value and the temperature coefficient TC1, the rate of change (or slope) according to the temperature change of the second reference voltage VREFA output from the reference voltage generation circuit 610 may be determined as the first value.
제1 컨트롤러(640)의 제어 신호에 따라 제2 온도 보상 회로에 포함된 제2 스위칭 회로(621-B)를 온 상태로 제어하고, 나머지 온도 보상 회로(621-A, 621-C 내지 621-N)에 포함된 스위칭 회로를 오프 상태로 제어할 수 있다. 이 경우, 기준 전압 발생 회로(610)의 제1 트랜지스터(M1)에 제2 온도 보상 회로가 연결될 수 있다. 이와 같이 제2 온도 보상 회로가 기준 전압 발생 회로(610)의 제1 트랜지스터(M1)에 연결될 경우, 제1-2 저항기(622-B) 및 제2-2 저항기(623-B)의 시트 저항값 및 온도 계수(TC1)에 따라 기준 전압 발생 회로(610)에서 출력되는 제2 기준 전압(VREFA)의 온도 변화에 따른 변화율(또는 기울기)이 제2 값으로 결정될 수 있다. According to the control signal of the first controller 640, the second switching circuit 621-B included in the second temperature compensation circuit is controlled to be in the on state, and the remaining temperature compensation circuits 621-A, 621-C to 621- The switching circuit included in N) can be controlled to be in the off state. In this case, a second temperature compensation circuit may be connected to the first transistor M1 of the reference voltage generation circuit 610. In this way, when the second temperature compensation circuit is connected to the first transistor (M1) of the reference voltage generation circuit 610, the sheet resistance of the 1-2 resistor (622-B) and the 2-2 resistor (623-B) Depending on the value and the temperature coefficient TC1, the rate of change (or slope) according to the temperature change of the second reference voltage VREFA output from the reference voltage generation circuit 610 may be determined as the second value.
제1 컨트롤러(640)의 제어 신호에 따라 제N 온도 보상 회로에 포함된 제N 스위칭 회로(621-N)를 온 상태로 제어하고, 나머지 온도 보상 회로에 포함된 스위칭 회로(621-A 내지 621-(N-1))를 오프 상태로 제어할 수 있다. 이 경우, 기준 전압 발생 회로(610)의 제1 트랜지스터(M1)에 제N 온도 보상 회로가 연결될 수 있다. 이와 같이 제N 온도 보상 회로가 기준 전압 발생 회로(610)의 제1 트랜지스터(M1)에 연결될 경우, 제1-N 저항기(622-N) 및 제2-N 저항기(623-N)의 시트 저항값 및 온도 계수(TC1)에 따라 기준 전압 발생 회로(610)에서 출력되는 제2 기준 전압(VREFA)의 온도 변화에 따른 변화율(또는 기울기)이 제N 값으로 결정될 수 있다. According to the control signal of the first controller 640, the N-th switching circuit (621-N) included in the N-th temperature compensation circuit is controlled to be in the on state, and the switching circuits (621-A to 621) included in the remaining temperature compensation circuits are switched on. -(N-1)) can be controlled to be in the off state. In this case, the Nth temperature compensation circuit may be connected to the first transistor (M1) of the reference voltage generation circuit 610. In this way, when the N-th temperature compensation circuit is connected to the first transistor (M1) of the reference voltage generation circuit 610, the sheet resistance of the 1-N resistor (622-N) and the 2-N resistor (623-N) Depending on the value and the temperature coefficient TC1, the rate of change (or slope) according to the temperature change of the second reference voltage VREFA output from the reference voltage generation circuit 610 may be determined as the Nth value.
제1 컨트롤러(640)는 오실레이터에서 발진 주파수를 제공하는 집적 회로의 코너 웨이퍼 특성과 출력 주파수에 기반하여 복수의 온도 보상 회로들 중 어느 하나의 온도 보상 회로를 선택할 수 있다. 복수의 온도 보상 회로들을 64개로 설정할 경우, 6비트(26=64)의 제어 신호를 설정함으로써 제1 컨트롤러(640)가 어느 하나의 온도 보상 회로를 선택하도록 제어할 수 있다.The first controller 640 may select one of the plurality of temperature compensation circuits based on the corner wafer characteristics and output frequency of the integrated circuit that provides the oscillation frequency in the oscillator. When a plurality of temperature compensation circuits are set to 64, the first controller 640 can be controlled to select any one temperature compensation circuit by setting a 6-bit (2 6 = 64) control signal.
기준 전압 발생 회로(610)에 포함된 제1 트랜지스터(M1)와 제2 트랜지스터(M2)는 게이트 단자가 제1 증폭기(611)의 출력에 공통으로 연결됨으로써, 전류 미러 회로가 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)는 게이트 단자를 통해 서로 공통으로 연결되어, 제2 트랜지스터(M2)에 미러링된 전류가 흐를 수 있다. The gate terminals of the first transistor M1 and the second transistor M2 included in the reference voltage generator circuit 610 are commonly connected to the output of the first amplifier 611, thereby forming a current mirror circuit. For example, the first transistor M1 and the second transistor M2 are commonly connected to each other through a gate terminal, so that a mirrored current may flow through the second transistor M2.
이에 따라, 제2 트랜지스터(M2)와 제3 저항기(R3) 사이의 전압(예컨대, 제2 기준 전압(VREFA))은 제1 컨트롤러(640)의 제어 신호에 따라 선택적으로 연결된 특정 온도 보상 회로에 의해 결정되는 온도에 따른 기울기 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 온도가 증가함에 따라 기준 전압 발생 회로(600)에서 출력되는 정전류에 대한 제2 기준 전압(VREFA)은 감소될 수 있다. 예컨대, 온도의 증가에 따라 제2 기준 전압(VREFA)이 감소되는 비율(예컨대, 기울기)은 온도 보상 회로의 선택에 따라 변경될 수 있다.Accordingly, the voltage (e.g., second reference voltage VREFA) between the second transistor M2 and the third resistor R3 is connected to a specific temperature compensation circuit selectively connected according to the control signal of the first controller 640. It may have slope characteristics depending on the temperature determined by For example, as the temperature increases, the second reference voltage VREFA for the constant current output from the reference voltage generation circuit 600 may decrease. For example, the rate (eg, slope) at which the second reference voltage VREFA decreases as the temperature increases may change depending on the selection of the temperature compensation circuit.
리니어 레귤레이터(630)는 제2 증폭기(631), 제4 저항기(R4), 제5 저항기(R5) 등을 포함할 수 있다. 제2 증폭기(631)의 반전 입력 단자(-)에는 기준 전압 발생 회로(610)의 출력 전압인 제2 기준 전압(VREFA)이 인가될 수 있다. 제2 증폭기(631)의 출력 단자에는 제4 저항기(R4) 및 제5 저항기(R5)가 연결될 수 있다. 제4 저항기(R4)와 제5 저항기(R5) 사이의 단자는 제2 증폭기(631)의 비반전 입력 단자(+)에 연결될 수 있다. The linear regulator 630 may include a second amplifier 631, a fourth resistor (R4), a fifth resistor (R5), etc. The second reference voltage VREFA, which is the output voltage of the reference voltage generator circuit 610, may be applied to the inverting input terminal (-) of the second amplifier 631. A fourth resistor (R4) and a fifth resistor (R5) may be connected to the output terminal of the second amplifier 631. The terminal between the fourth resistor (R4) and the fifth resistor (R5) may be connected to the non-inverting input terminal (+) of the second amplifier 631.
이에 따라, 제2 증폭기(631)의 출력 신호의 전압(이하, 제3 기준 전압 또는 전원 전압(VDDOSC)이라 지칭함)을 제4 저항기(R4) 및 제5 저항기(R5)로 분압한 전압이 제2 증폭기(631)의 비반전 입력 단자(+)에 인가될 수 있다. 예컨대, 0.5V의 제2 기준 전압(VREFA)이 제2 증폭기(631)에 0.5V로 입력될 경우, 제4 저항기(R4) 및 제5 저항기(R5)를 동일한 저항값으로 설정하면, 리니어 레귤레이터(630)는 1V 의 전원 전압(VDDOSC)을 출력할 수 있다. Accordingly, the voltage of the output signal of the second amplifier 631 (hereinafter referred to as the third reference voltage or power supply voltage VDDOSC) is divided by the fourth resistor R4 and the fifth resistor R5. 2 It can be applied to the non-inverting input terminal (+) of the amplifier 631. For example, when the second reference voltage (VREFA) of 0.5V is input to the second amplifier 631 as 0.5V, if the fourth resistor (R4) and the fifth resistor (R5) are set to the same resistance value, the linear regulator (630) can output a power supply voltage (VDDOSC) of 1V.
리니어 레귤레이터(630)에 의해 일정한 크기의 전원 전압(VDDOSC)이 출력될 수 있다. 전원 전압(VDDOSC)은 전술한 온도 보상 회로(630)의 연결에 기반하여, 온도 증가에 따라 일정한 기울기를 갖고 감소할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 리니어 레귤레이터(630)의 출력 단자에는 ESD(electrostatic discharge)를 위한 저항기(RESD) 및 커패시터(COUT)가 병렬로 연결될 수 있다.A power supply voltage (VDDOSC) of a certain magnitude may be output by the linear regulator 630. The power supply voltage VDDOSC may decrease with a constant slope as temperature increases, based on the connection of the temperature compensation circuit 630 described above. According to various embodiments, a resistor (R ESD ) and a capacitor (C OUT ) for electrostatic discharge (ESD) may be connected in parallel to the output terminal of the linear regulator 630.
도 7은 일 실시예에 따른 오실레이터 장치의 코어 발진 회로를 나타내는 블록도이다.Figure 7 is a block diagram showing the core oscillator circuit of an oscillator device according to an embodiment.
도 7을 참조하면, 오실레이터 장치의 코어 발진 회로(700)(예컨대, 도 4의 코어 발진 회로(420))는 링 오실레이터(710)(예컨대, 도 4의 링 오실레이터(421)) 및 제2 컨트롤러(720)를 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 코어 발진 회로(700)는 복수의 트랜지스터들(제3 트랜지스터(M3), 제4 트랜지스터(M4), 제5 트랜지스터(M5), 제6 트랜지스터(M6))을 포함할 수 있다. 예컨대, 제3 트랜지스터(M3) 및 제4 트랜지스터(M4)는 PMOS 트랜지스터일 수 있고, 제5 트랜지스터(M5) 및 제6 트랜지스터(M6)는 NMOS 트랜지스터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 7, the core oscillator circuit 700 of the oscillator device (e.g., the core oscillator circuit 420 in FIG. 4) includes a ring oscillator 710 (e.g., the ring oscillator 421 in FIG. 4) and a second controller. It may include (720). According to an embodiment, the core oscillator circuit 700 may include a plurality of transistors (a third transistor (M3), a fourth transistor (M4), a fifth transistor (M5), and a sixth transistor (M6). . For example, the third transistor M3 and fourth transistor M4 may be PMOS transistors, and the fifth transistor M5 and sixth transistor M6 may be NMOS transistors, but are not limited thereto.
실시예에 따르면, 제3 트랜지스터(M3)의 소스 단자는 전압 발생 회로(도 6의 600)의 출력 단자에 연결되어 전원 전압(VDDOSC)이 제공될 수 있으며, 드레인 단자는 제4 트랜지스터(M4)의 소스 단자에 연결될 수 있다. 제4 트랜지스터(M3)의 소스 단자는 제3 트랜지스터(M3)의 드레인 단자에 연결될 수 있으며 드레인 단자는 제5 트랜지스터(M5)의 드레인 단자에 연결될 수 있다. 제5 트랜지스터(M5)의 소스 단자는 제6 트랜지스터(M6)의 드레인 단자에 연결될 수 있으며 드레인 단자는 제4 트랜지스터(M4)의 드레인 단자에 연결될 수 있다. 제6 트랜지스터(M6)의 소스 단자는 전압 발생 회로(도 6의 600)의 출력 단자에 연결될 수 있으며 드레인 단자는 제5 트랜지스터(M5)의 소스 단자에 연결될 수 있다.According to an embodiment, the source terminal of the third transistor (M3) may be connected to the output terminal of the voltage generation circuit (600 in FIG. 6) to provide the power supply voltage (VDDOSC), and the drain terminal of the fourth transistor (M4) It can be connected to the source terminal of . The source terminal of the fourth transistor M3 may be connected to the drain terminal of the third transistor M3, and the drain terminal may be connected to the drain terminal of the fifth transistor M5. The source terminal of the fifth transistor M5 may be connected to the drain terminal of the sixth transistor M6, and the drain terminal may be connected to the drain terminal of the fourth transistor M4. The source terminal of the sixth transistor M6 may be connected to the output terminal of the voltage generation circuit (600 in FIG. 6), and the drain terminal may be connected to the source terminal of the fifth transistor M5.
제4 트랜지스터(M4)와 제5 트랜지스터(M5)의 게이트 단자에 입력되는 전압은 오실레이터 인에이블 신호(A_OSC_EN)에 기반하여 생성될 수 있다. 예컨대, 제1 인버터(701)는 오실레이터 인에이블 신호(A_OSC_EN)를 입력받아 PD 신호를 출력할 수 있으며, 제2 인버터(702)는 제1 인버터(701)에서 출력된 PD 신호를 입력받아 PDB 신호를 출력할 수 있다. 제1 인버터(701)에서 출력된 PD 신호는 제4 트랜지스터(M4)의 게이트 단자에 공급될 수 있으며, 제2 인버터(702)에서 출력된 PDB 신호는 제5 트랜지스터(M5)의 게이트 단자에 공급될 수 있다.The voltage input to the gate terminals of the fourth transistor M4 and the fifth transistor M5 may be generated based on the oscillator enable signal A_OSC_EN. For example, the first inverter 701 can receive the oscillator enable signal (A_OSC_EN) and output a PD signal, and the second inverter 702 can receive the PD signal output from the first inverter 701 and output a PDB signal. can be output. The PD signal output from the first inverter 701 may be supplied to the gate terminal of the fourth transistor (M4), and the PDB signal output from the second inverter 702 may be supplied to the gate terminal of the fifth transistor (M5). It can be.
도면에는 2개의 인버터(701, 702)가 도시되고 있지만, 이보다 더 많은 인버터가 구비될 수도 있다.Although two inverters 701 and 702 are shown in the drawing, more inverters may be provided.
제4 트랜지스터(M4)의 드레인 단자와 제5 트랜지스터(M5)의 드레인 단자 사이의 단자는 제3 인버터(703)의 입력 단자에 연결될 수 있다. 제3 인버터(703)의 출력 단자는 제4 인버터(704)의 입력 단자에 연결될 수 있다. 제4 인버터(704)의 출력 단자는 가변 저항기(RTRIM)에 연결될 수 있다. 가변 저항기(RTRIM)의 제1 단자는 제4 인버터(704)의 출력 단자에 연결될 수 있으며, 제2 단자는 제3 트랜지스터(M3)의 게이트 단자에 연결될 수 있다. 제3 인버터(703)의 출력 단자와 제4 인버터(704)의 입력 단자 사이의 노드는 제1 커패시터(C1)의 제1 단자와 연결될 수 있다. 도면에는 2개의 인버터(703, 704)가 도시되고 있지만, 이보다 더 많은 인버터가 구비될 수도 있다. A terminal between the drain terminal of the fourth transistor M4 and the drain terminal of the fifth transistor M5 may be connected to the input terminal of the third inverter 703. The output terminal of the third inverter 703 may be connected to the input terminal of the fourth inverter 704. The output terminal of the fourth inverter 704 may be connected to a variable resistor (R TRIM ). The first terminal of the variable resistor (R TRIM ) may be connected to the output terminal of the fourth inverter 704, and the second terminal may be connected to the gate terminal of the third transistor (M3). A node between the output terminal of the third inverter 703 and the input terminal of the fourth inverter 704 may be connected to the first terminal of the first capacitor C1. Although two inverters 703 and 704 are shown in the drawing, more inverters may be provided.
제3 인버터(703) 및 제4 인버터(704)는 직렬로 연결되며, 제4 인버터(704)의 출력이 제3 인버터(703)로 입력되는 순환 구조를 가질 수 있다. The third inverter 703 and the fourth inverter 704 are connected in series, and may have a circulation structure in which the output of the fourth inverter 704 is input to the third inverter 703.
제1 커패시터(C1)의 제2 단자는 가변 저항기(RTRIM)의 제2 단자와 제3 트랜지스터(M3)의 게이트 단자 사이의 노드에 연결될 수 있다. 제1 커패시터(C1)의 제2 단자는 가변 커패시터(CTRIM)와 연결될 수 있다. 제2 컨트롤러(720)는 가변 저항기(RTRIM)의 저항값 또는 가변 커패시터(CTRIM)의 커패시턴스를 조정함으로써, 코어 발진 회로(700)에서 출력되는 신호(D_OSCCLK)의 주파수를 조정할 수 있다.The second terminal of the first capacitor C1 may be connected to a node between the second terminal of the variable resistor R TRIM and the gate terminal of the third transistor M3. The second terminal of the first capacitor C1 may be connected to the variable capacitor C TRIM . The second controller 720 may adjust the frequency of the signal D_OSCCLK output from the core oscillator circuit 700 by adjusting the resistance value of the variable resistor (R TRIM ) or the capacitance of the variable capacitor (C TRIM ).
제3 인버터(703)의 입력 단자는 링 오실레이터(710)의 입력 단자에 연결될 수 있다. 링 오실레이터(710)는 루프 형태로 서로 연결된 복수의 인버터(711, 712, 713, 714)를 포함할 수 있다. 도면에는 4개의 인버터(711, 712, 713, 714)가 도시되고 있지만, 이보다 더 많은 인버터가 구비될 수도 있다. The input terminal of the third inverter 703 may be connected to the input terminal of the ring oscillator 710. The ring oscillator 710 may include a plurality of inverters 711, 712, 713, and 714 connected to each other in a loop form. The drawing shows four inverters (711, 712, 713, and 714), but more inverters may be provided.
링 오실레이터(710)는 제3 인버터(703)의 입력 단자로부터 제공된 전압에 의해 구동되어, 일정한 주파수를 갖는 신호(D_OSCCLK)를 출력할 수 있다. 링 오실레이터(710)로 입력되는 전압은 전술한 전압 생성 회로(600)에서 출력되는 기준 전압(예컨대, VDDOSC)에 대응하여 생성되므로, 기준 전압(VDDSOC)이 상승 또는 하강함에 따라 링 오실레이터(710)로 입력되는 전압이 상승 또는 하강할 수 있다. 기준 전압(VDDSOC)은 전술한 바와 같이 온도 변화에 따라 조정될 수 있다. 따라서, 코어 발진 회로(700)의 링 오실레이터(710)는 온도 변화에 따라 조정된 정전압(VDDOSC)에 대응하여 온도 변화와 무관하게 일정한 주파수의 신호를 생성할 수 있다.The ring oscillator 710 is driven by the voltage provided from the input terminal of the third inverter 703 and can output a signal (D_OSCCLK) having a constant frequency. The voltage input to the ring oscillator 710 is generated in response to the reference voltage (e.g., VDDOSC) output from the above-described voltage generation circuit 600, so as the reference voltage (VDDSOC) rises or falls, the ring oscillator 710 The input voltage may rise or fall. The reference voltage (VDDSOC) can be adjusted according to temperature changes as described above. Accordingly, the ring oscillator 710 of the core oscillator circuit 700 can generate a signal with a constant frequency regardless of temperature changes in response to the constant voltage VDDOSC adjusted according to temperature changes.
도 8은 일 실시예에 따른 온도와 기준 전압 간의 관계를 나타내는 그래프이다.Figure 8 is a graph showing the relationship between temperature and reference voltage according to one embodiment.
도 8을 참조하면, 전술한 도 6의 제1 컨트롤러(640)에서 코드값 0에 대응하는 제어 신호를 출력할 경우, 제1 온도 보상 회로가 선택될 수 있다. 제1 온도 보상 회로의 선택에 따라, 기준 전압(VDDOSC)이 -40℃에서는 1.014V로 생성되며, 145℃에서는 0.942V로 생성될 수 있다. 도 6의 제1 컨트롤러(640)에서 코드값 63에 대응하는 제어 신호를 출력할 경우, 제64 온도 보상 회로가 선택될 수 있다. 제64 온도 보상 회로의 선택에 따라, 기준 전압(VDDOSC)이 -40℃에서는 1.0584V로 생성되며, 145℃에서는 0.859V로 생성 될수 있다. Referring to FIG. 8, when the first controller 640 of FIG. 6 described above outputs a control signal corresponding to a code value of 0, the first temperature compensation circuit may be selected. Depending on the selection of the first temperature compensation circuit, the reference voltage (VDDOSC) may be generated as 1.014V at -40°C and 0.942V at 145°C. When the first controller 640 in FIG. 6 outputs a control signal corresponding to code value 63, the 64th temperature compensation circuit may be selected. Depending on the selection of the 64th temperature compensation circuit, the reference voltage (VDDOSC) can be generated as 1.0584V at -40℃ and 0.859V at 145℃.
도 8을 참조하면, 제1 온도 보상 회로와 제64 온도 보상 회로를 비교할 경우, 제64 온도 보상 회로가 제1 온도 보상 회로에 비해 온도에 따른 전압의 변화가 더 큼을 확인 수 있다. 예컨대, 특정 집적 회로 또는 특정 주파수를 출력하는 오실레이터 장치에서 온도에 따른 전압의 변화를 고려하여 특정 온도 보상 회로를 선택하도록 제어할 수 있다. Referring to FIG. 8, when comparing the first temperature compensation circuit and the 64th temperature compensation circuit, it can be confirmed that the change in voltage according to temperature is greater in the 64th temperature compensation circuit than in the first temperature compensation circuit. For example, a specific integrated circuit or an oscillator device that outputs a specific frequency can be controlled to select a specific temperature compensation circuit by considering changes in voltage depending on temperature.
제1 예로서, 오실레이터 장치에서 제1 주파수(예컨대 165.0MHz)의 신호를 생성하고자 할 경우, 코드값 38을 설정하여 제39 온도 보상 회로를 선택(또는 연결)하도록 할 수 있다. 제2 예로서, 제2 주파수(예컨대 139.5MHz)의 신호를 생성하고자 할 경우, 코드값 43을 설정하여 제44 온도 보상 회로를 선택(또는 연결)하도록 할 수 있다. 제3 예로서, 제3 주파수(예컨대 109.5MHz)의 신호를 생성하고자 할 경우, 코드값 49를 설정하여 제50 온도 보상 회로를 선택(또는 연결)하도록 할 수 있다.As a first example, if the oscillator device wants to generate a signal of the first frequency (eg, 165.0 MHz), the code value 38 can be set to select (or connect) the 39th temperature compensation circuit. As a second example, when it is desired to generate a signal of a second frequency (eg, 139.5 MHz), the code value 43 can be set to select (or connect) the 44th temperature compensation circuit. As a third example, if you want to generate a signal of a third frequency (eg, 109.5 MHz), you can set the code value 49 to select (or connect) the 50th temperature compensation circuit.
도 9는 일 실시예에 따른 온도와 에러율 간의 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 도 10은 일 실시예에 따른 주파수와 에러율 간의 실험 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 9 is a graph showing experimental results between temperature and error rate according to one embodiment. Figure 10 is a graph showing experimental results between frequency and error rate according to one embodiment.
도 9 및 도 10을 참조하면, 전술한 실시예에 따라, 기준 전압을 온도에 따라 역보상해 줌으로써 온도 변화에 따른 오류가 상쇄됨을 확인할 수 있다. 예컨대, 오실레이터 장치에서 출력되는 신호의 주파수가 113MHz인 경우(901), 116MHz인 경우(902), 140MHz인 경우(903), 164MHz인 경우(904) 모두, 온도 변화에도 불구하고 오류가 줄어들어 원하는 주파수를 일정하게 출력할 수 있다.Referring to Figures 9 and 10, according to the above-described embodiment, it can be seen that errors due to temperature changes are canceled by inversely compensating the reference voltage according to temperature. For example, when the frequency of the signal output from the oscillator device is 113 MHz (901), 116 MHz (902), 140 MHz (903), and 164 MHz (904), the error is reduced despite temperature changes and the desired frequency is reached. can be output consistently.
실시예에 의하면, 오실레이터 장치에서 코어 발진 회로로 입력되는 기준 신호를 온도 변화에 따라 역보상 처리함으로써, 안정적인 발진 주파수를 제공할 수 있다.According to an embodiment, a stable oscillation frequency can be provided by reverse-compensating the reference signal input from the oscillator device to the core oscillator circuit according to temperature changes.
또한, 실시예에 의하면, 오실레이터 장치에서 코어 발진 회로로 입력되는 기준 신호를 생성하는 기준 신호 발생 회로에 온도에 따라 저항값이 변경되는 저항기를 연결함으로써, 온도가 변하더라도 안정적인 발진 주파수를 제공할 수 있다.In addition, according to an embodiment, by connecting a resistor whose resistance value changes depending on temperature to the reference signal generation circuit that generates the reference signal input from the oscillator device to the core oscillator circuit, a stable oscillation frequency can be provided even if the temperature changes. there is.

Claims (14)

  1. 기준 전압을 출력하는 제1 회로;a first circuit that outputs a reference voltage;
    온도 변화에 따라 저항값이 변경되는 저항기를 포함하며, 상기 제1 회로와 연결되는 제2 회로; 및a second circuit including a resistor whose resistance value changes according to temperature changes and connected to the first circuit; and
    상기 제1 회로에서 출력되는 상기 기준 전압에 대응하는 주파수의 신호를 생성하는 제3 회로;를 포함하며,It includes a third circuit that generates a signal with a frequency corresponding to the reference voltage output from the first circuit,
    상기 제1 회로에서 출력되는 상기 기준 전압은,The reference voltage output from the first circuit is,
    온도 변화에 따라 상기 제2 회로에 의해 전압값이 조정되는, 오실레이터 장치.An oscillator device whose voltage value is adjusted by the second circuit according to temperature changes.
  2. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 기준 전압은 온도가 상승함에 따라 하강하는, 오실레이터 장치.An oscillator device wherein the reference voltage falls as the temperature rises.
  3. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 제2 회로는,The second circuit is,
    제1 온도 계수를 갖는 제1 저항기; 및a first resistor having a first temperature coefficient; and
    상기 제1 저항기에 직렬 연결되며, 상기 제1 온도 계수와 다른 제2 온도 계수를 갖는 제2 저항기;를 포함하는, 오실레이터 장치.A second resistor connected in series with the first resistor and having a second temperature coefficient different from the first temperature coefficient.
  4. 제3항에 있어서,According to paragraph 3,
    상기 제1 저항기의 저항값 및 상기 제2 저항기의 저항값 간의 조합비에 기반하여, 상기 제1 회로에서 출력되는 상기 기준 전압의 온도에 대한 변화율이 설정되는, 오실레이터 장치.An oscillator device in which a rate of change with respect to the temperature of the reference voltage output from the first circuit is set based on a combination ratio between the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor.
  5. 제4항에 있어서,According to paragraph 4,
    상기 제2 회로는,The second circuit is,
    상기 제1 저항기의 저항값과 상기 제2 저항기의 저항값이 제1 조합비를 갖도록 구성된 제4 회로; 및a fourth circuit configured such that the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor have a first combination ratio; and
    상기 제1 저항기의 저항값과 상기 제2 저항기의 저항값이 제2 조합비를 갖도록 구성된 제5 회로;를 포함하는, 오실레이터 장치.A fifth circuit configured such that the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor have a second combination ratio.
  6. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 제3 회로는,The third circuit is,
    직렬 연결되는 복수의 인버터들을 포함하며, 마지막 인버터의 출력이 최초 인버터로 입력되는 순환 구조를 갖는, 오실레이터 장치.An oscillator device that includes a plurality of inverters connected in series and has a circular structure in which the output of the last inverter is input to the first inverter.
  7. 제1 기준 전압을 입력 받아 제2 기준 전압을 출력하는 증폭기;An amplifier that receives a first reference voltage and outputs a second reference voltage;
    상기 증폭기에서 출력된 제2 기준 전압에 의해 제어되는 트랜지스터; 및a transistor controlled by a second reference voltage output from the amplifier; and
    상기 트랜지스터에 직렬 연결되며, 제1 온도 계수를 갖는 제1 저항기 및A first resistor connected in series to the transistor and having a first temperature coefficient, and
    상기 제1 저항기에 직렬 연결되며, 상기 제1 온도 계수와 다른 제2 온도 계수를 갖는 제2 저항기를 포함하는 제1 회로;를 포함하는, 전압 발생 회로.A first circuit connected in series with the first resistor and including a second resistor having a second temperature coefficient different from the first temperature coefficient.
  8. 제7항에 있어서,In clause 7,
    상기 증폭기에서 출력되는 상기 제2 기준 전압은,The second reference voltage output from the amplifier is,
    온도 변화에 따라 상기 제1 저항기 및 상기 제2 저항기에 의해 전압값이 조정되는, 전압 발생 회로.A voltage generation circuit in which the voltage value is adjusted by the first resistor and the second resistor according to temperature changes.
  9. 제8항에 있어서,According to clause 8,
    상기 제2 기준 전압은 온도가 상승함에 따라 하강하는, 전압 발생 회로.The second reference voltage falls as the temperature rises.
  10. 제7항에 있어서,In clause 7,
    상기 제1 저항기의 저항값 및 상기 제2 저항기의 저항값 간의 조합비에 기반하여, 상기 증폭기에서 출력되는 상기 제2 기준 전압의 온도에 대한 변화율이 설정되는, 전압 발생 회로.A voltage generation circuit in which a rate of change in temperature of the second reference voltage output from the amplifier is set based on a combination ratio between the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor.
  11. 제10항에 있어서,According to clause 10,
    상기 제1 회로는,The first circuit is,
    상기 트랜지스터에 연결되며, 상기 제1 저항기의 저항값과 상기 제2 저항기의 저항값이 제1 조합비를 갖도록 구성된 제2 회로; 및a second circuit connected to the transistor and configured such that the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor have a first combination ratio; and
    상기 트랜지스터에 연결되며, 상기 제1 저항기의 저항값과 상기 제2 저항기의 저항값이 제2 조합비를 갖도록 구성된 제3 회로;를 포함하는, 전압 발생 회로.A third circuit connected to the transistor and configured so that the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor have a second combination ratio.
  12. 기준 전압을 출력하는 제1 회로; 및a first circuit that outputs a reference voltage; and
    온도 변화에 따라 저항값이 변경되는 저항기를 포함하며, 상기 제1 회로와 연결되는 제2회로;를 포함하며,It includes a resistor whose resistance value changes according to temperature changes, and a second circuit connected to the first circuit,
    상기 제1 회로에서 출력되는 상기 기준 전압은,The reference voltage output from the first circuit is,
    온도 변화에 따라 상기 제2 회로에 의해 전압값이 조정되는, 집적 회로.An integrated circuit in which the voltage value is adjusted by the second circuit according to temperature changes.
  13. 제12항에 있어서,According to clause 12,
    상기 기준 전압은 온도가 상승함에 따라 하강하는, 집적 회로.The integrated circuit wherein the reference voltage falls as temperature rises.
  14. 제12항에 있어서,According to clause 12,
    상기 제2 회로는,The second circuit is,
    제1 온도 계수를 갖는 제1 저항기; 및a first resistor having a first temperature coefficient; and
    상기 제1 저항기와 직렬 연결되며, 상기 제1 온도 계수와 다른 제2 온도 계수를 갖는 제2 저항기;를 포함하는, 집적 회로.A second resistor connected in series with the first resistor and having a second temperature coefficient different from the first temperature coefficient.
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