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KR100213240B1 - Filter with dual input mutual conductance amplifier - Google Patents

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KR100213240B1
KR100213240B1 KR1019970019021A KR19970019021A KR100213240B1 KR 100213240 B1 KR100213240 B1 KR 100213240B1 KR 1019970019021 A KR1019970019021 A KR 1019970019021A KR 19970019021 A KR19970019021 A KR 19970019021A KR 100213240 B1 KR100213240 B1 KR 100213240B1
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윤종용
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Abstract

이중 입력 연산 상호 콘덕턴스 증폭기를 이용한 필터가 개시된다. 이 이중 입력 연산 상호 콘덕턴스 증폭기를 이용한 필터는, 하나 이상 복수 개의 이중 입력 OTA를 구비하며, 정입력 및 부입력 단자로 입력된 전압을 증폭하고, 증폭된 결과를 소정의 저항값에 상응하는 신호로서 출력하는 제1저항부; 하나 이상 복수 개의 이중 입력 OTA를 구비하며, 제1저항부의 출력을 입력하여 증폭하고 증폭된 결과를 소정의 인덕턴스 값에 상응하는 신호로서 출력하는 코일 생성부; 하나 이상의 OTA를 구비하며, 코일 생성부의 출력을 입력하여 증폭하고, 증폭된 결과를 소정의 저항값에 상응하는 신호로서 출력하는 제2저항부; 제1저항부의 출력과 기준 전원 사이에 각각 연결된 두 개의 커패시터들; 및 코일 생성부의 출력과 기준 전원 사이에 각각 연결된 두 개의 커패시터들을 포함하는 것을 특징으로 한다.A filter using a dual input operational cross-conductance amplifier is disclosed. The filter using the dual input operational cross-conductance amplifier includes one or more dual input OTAs, and amplifies the voltage input to the positive input and negative input terminals, and amplifies the signal corresponding to a predetermined resistance value. A first resistor unit for outputting as; A coil generator having one or more dual input OTAs, inputting and amplifying the output of the first resistor unit and outputting the amplified result as a signal corresponding to a predetermined inductance value; A second resistor unit having one or more OTAs, inputting and amplifying the output of the coil generator, and outputting the amplified result as a signal corresponding to a predetermined resistance value; Two capacitors connected between an output of the first resistor unit and a reference power source, respectively; And two capacitors connected between the output of the coil generator and the reference power supply, respectively.

Description

이중 입력 연산 상호 콘덕턴스 증폭기를 이용한 필터Filter Using Dual Input Operational Interconductance Amplifier

본 발명은 연산 상호 콘덕턴스 증폭기(Operational Transconductance Amplifier:OTA)에 관한 것으로서, 특히 OTA와 커패시터를 이용하여 필터를 구성하는 이중 입력 OTA를 이용한 필터에 관한 것이다.The present invention relates to an Operational Transconductance Amplifier (OTA), and more particularly, to a filter using a dual input OTA constituting a filter using an OTA and a capacitor.

MOS트랜지스터의 트랜스 컨덕턴스(gm)와 커패시턴스를 이용하여 구현한 필터를 트랜스컨덕턴스-C 필터 또는 gm-C필터라고도 하며, 도 1은 gm-C필터 중에서 저역 통과 필터를 구현한 회로도이다.A filter implemented using a transconductance (gm) and capacitance of a MOS transistor is also called a transconductance-C filter or a gm-C filter. FIG. 1 is a circuit diagram of a low pass filter among gm-C filters.

도 1(a)는 저항, 코일 및 커패시터로 구현한 일반적인 저역 통과 필터이며, 도 1(b)는 (a)에 도시된 필터를 종래의 OTA로 구현한 gm-C 필터이다.Figure 1 (a) is a typical low pass filter implemented with a resistor, a coil and a capacitor, Figure 1 (b) is a gm-C filter implemented with a conventional OTA the filter shown in (a).

도 1(a)는 일반적인 3차 저역 통과 필터로서, 입력 전압(Vin)과 제1노드에 연결된 제1저항(R1), 제1노드와 기준 전원 사이에 연결된 제1커패시터(C1), 제1노드와 제2노드 사이에 연결된 저항과 연결된 코일(L), 제2노드와 기준 전원 사이에 연결된 제2커패시터(C2), 제2노드와 기준 전원(GND) 사이에 연결된 제2저항(R2)으로 구성된다.FIG. 1 (a) illustrates a typical third-order low pass filter including a first resistor R1 connected to an input voltage Vin and a first node, a first capacitor C1 connected between a first node, and a reference power source. A coil L connected to a resistor connected between the node and the second node, a second capacitor C2 connected between the second node and the reference power supply, and a second resistor R2 connected between the second node and the reference power supply GND. It consists of.

도 1(b)는 도 1(a)에 도시된 필터를 종래의 OTA를 이용하여 구현한 gm-C 필터의 회로도로서, 제1저항(R1)(20)을 구성하는 제1OTA(24), 제2OTA(26), 제1커패시터(C1)와 같은 커패시턴스를 갖는 커패시터들(C11,C12), 제2커패시터(C2) 와 같은 커패시턴스를 갖는 커패시터들(C21, C22), 코일(L)(40)을 이루는 제3, 제4, 제5 및 제6OTA(42,44,46및 48)와 두 개의 커패시터들(C31, C32), 제2저항 (R2)(80)을 구성하는 제7OTA로 이루어진다.FIG. 1 (b) is a circuit diagram of a gm-C filter implementing the filter shown in FIG. 1 (a) using a conventional OTA. The first OTA 24 constituting the first resistor R1 20, Capacitors C11 and C12 having the same capacitance as the second OTA 26, the first capacitor C1, capacitors C21 and C22 having the same capacitance as the second capacitor C2, and the coil L 40. The third, fourth, fifth and sixth OTA (42, 44, 46 and 48), the two capacitors (C31, C32), and the seventh OTA forming the second resistor (R2) (80) .

도 1(b)는 하나의 입력 단자와 하나의 출력 단자를 갖는 도 1(a)에 도시된 종래의 저역 통과 필터를 2개의 입력 단자와 2개의 출력 단자를 갖는 OTA를 이용하여 등가적으로 구현한 것이다. 도 1(b)에 도시된 제1OTA(24)는 입력 신호의 전력을 보상하기 위해 상호 콘덕턴스 gm을 갖는 두 개의 OTA들 즉, 2*gm으로 이루어지며, 각각 정입력 단자 VIN+와 부입력 단자 VIN-를 통하여 입력된 신호를 증폭하고, 증폭된 신호는 각각 정출력 단자와 부출력 단자로 출력된다. 출력된 전압은 제2OTA(26)의 정입력 단자와 부입력 단자로 입력된다. 제2OTA(26)의 정출력 및 부출력 단자를 통하여 출력된 신호는 커패시터들(C11,C12)에 의해 고주파 성분이 차단된다.FIG. 1B is an equivalent implementation of the conventional low pass filter shown in FIG. 1A having one input terminal and one output terminal using an OTA having two input terminals and two output terminals. It is. The first OTA 24 shown in FIG. 1 (b) is composed of two OTAs having a mutual conductance gm, that is, 2 * gm, to compensate for the power of the input signal, respectively, the positive input terminal VIN + and the negative input terminal. The signal input through VIN- is amplified, and the amplified signal is output to the positive output terminal and the sub output terminal, respectively. The output voltage is input to the positive input terminal and the negative input terminal of the second OTA 26. The signal output through the positive output and the negative output terminals of the second OTA 26 is blocked by the high frequency components by the capacitors C11 and C12.

코일(L)(40)을 이루는 제4OTA(44)는 제2OTA(26)의 출력을 입력받아 제3OTA(42)와 제6OTA(48)로 출력하고, 제3OTA(42)의 출력은 궤환되어 제4OTA(44)에 입력된다. 마찬가지로 제6OTA(48)의 출력은 궤환되어 제5OTA(46)에 입력된다. 또한, 제6OTA(48)에서 출력된 전압은 제3커패시터(C3)와 같은 커패시턴스를 가지는 커패시터들(C31, C32)에 의해 고주파 성분이 차단된다. 여기에서, 코일(L)(40)을 이루는 제3 및 제4노드의 전류는, 제4OTA(44)와 제5OTA(46)의 출력 전류를 각각 I라고 할 때, 제4OTA(44)의 전류와 제5OTA(46)의 전류가 합해진 2I가 된다.The fourth OTA 44 constituting the coil (L) 40 receives the output of the second OTA 26 and outputs it to the third OTA 42 and the six OTA 48, and the output of the third OTA 42 is fed back. It is input to the fourth OTA 44. Similarly, the output of the sixth OTA 48 is fed back to the fifth OTA 46. In addition, the high frequency component is cut off by the capacitors C31 and C32 having the same capacitance as that of the third capacitor C3. Here, the currents of the third and fourth nodes constituting the coil (L) 40 are the currents of the fourth OTA 44 when the output currents of the fourth OTA 44 and the fifth OTA 46 are I, respectively. And the currents of the fifth OTA 46 become 2I.

따라서, 종래의 OTA를 이용한 gm-C 필터는 각 노드(N1~N6)에 걸리는 전압이 일정하지 않고, 제3 및 제4노드(N3및 N4)에 걸리는 전압이 제1, 제2노드 및 제5,제6노드의 전압보다 높게 된다는 문제점이 있다. 또한, 완전한 차동 구조를 갖는 gm-C(상호 콘덕턴스) 필터를 구현하고자 할 때, 레이 아웃(lay out)상의 문제 또는 다른 이유로 필터의 정출력 단자와 부출력 단자의 직류 레벨이 서로 다르게 나타나는 직류 오프셋(DC OFFSET)이 발생한다는 문제점이 있다.Therefore, in the gm-C filter using the conventional OTA, voltages applied to the nodes N1 to N6 are not constant, and voltages applied to the third and fourth nodes N3 and N4 are equal to the first, second nodes, and the first. There is a problem that the voltage becomes higher than the voltage of the fifth and sixth nodes. In addition, when implementing a gm-C (mutual conductance) filter with a completely differential structure, a direct current in which the DC level of the positive output terminal and the sub output terminal of the filter are different from each other due to layout problems or other reasons. There is a problem that an offset (DC OFFSET) occurs.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, OTA의 입력 단자를 이중으로 구성하여 오프셋 제거 전압을 인가하기 위한 입력 단자를 추가한 이중 입력 OTA를 이용한 필터를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a filter using a dual input OTA in which the input terminal of the OTA is doubled and an input terminal for applying an offset removing voltage is added.

도 1(a)는 저항, 코일 및 커패시터로 구현한 필터이며, 1(b)는 종래의 OTA를 이용한 필터를 설명하기 위한 회로도이다.1 (a) is a filter implemented with a resistor, a coil and a capacitor, 1 (b) is a circuit diagram for explaining a filter using a conventional OTA.

도 2는 도 1에 도시된 OTA를 이용한 필터를 스케일링한 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a scaled filter using the OTA shown in FIG. 1.

도 3은 본 발명에 의한 이중 입력 OTA를 이용한 필터의 바람직한 일실시예의 회로도이다.3 is a circuit diagram of one preferred embodiment of a filter using a dual input OTA according to the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 이중 입력 OTA를 이용한 필터의 OTA를 설명하기 위한 회로도이다.FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an OTA of a filter using the dual input OTA shown in FIG. 3.

도 5는 도 3에 도시된 이중 입력 OTA를 이용한 필터의 출력을 나타내는 파형도이다.FIG. 5 is a waveform diagram illustrating an output of a filter using the dual input OTA illustrated in FIG. 3.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 이중 입력 OTA를 이용한 필터는, 하나 이상 복수 개의 이중 입력 OTA를 구비하며, 정입력 및 부입력 단자로 입력된 전압을 증폭하고, 증폭된 결과를 소정의 저항값에 상응하는 신호로서 출력하는 제1저항부; 하나 이상 복수 개의 이중 입력 OTA를 구비하며, 제1저항부의 출력을 입력하여 증폭하고 증폭된 결과를 소정의 인덕턴스 값에 상응하는 신호로서 출력하는 코일 생성부; 하나 이상의 OTA를 구비하며, 코일 생성부의 출력을 입력하여 증폭하고, 증폭된 결과를 소정의 저항값에 상응하는 신호로서 출력하는 제2저항부; 제1저항부의 출력과 기준 전원 사이에 각각 연결된 두 개의 커패시터들; 및 코일 생성부의 출력과 기준 전원 사이에 각각 연결된 두 개의 커패시터들로 구성되는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the filter using the dual input OTA according to the present invention includes at least one dual input OTA, amplifies the voltage input to the positive input and the negative input terminals, and amplifies the amplified result to a predetermined resistance value. A first resistor unit outputting a signal corresponding to the first resistor unit; A coil generator having one or more dual input OTAs, inputting and amplifying the output of the first resistor unit and outputting the amplified result as a signal corresponding to a predetermined inductance value; A second resistor unit having one or more OTAs, inputting and amplifying the output of the coil generator, and outputting the amplified result as a signal corresponding to a predetermined resistance value; Two capacitors connected between an output of the first resistor unit and a reference power source, respectively; And two capacitors connected between the output of the coil generator and the reference power source, respectively.

이하, 본 발명에 의한 이중 입력 OTA를 이용한 필터에 관하여 첨부된 도면을 참조로 하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, a filter using a dual input OTA according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 도 1(b)에 도시된 종래의 OTA를 이용한 gm-C 필터를 스케일링 한 회로도로서, 제1저항부(R1)(20), 커패시터들(C11,C12), 코일 생성부(L)(40), 커패시터들(C31,C32) 및 제2저항부(80)로 이루어지고, 여기에서 제1저항부(20)는 제1OTA들(242 및 244)과 제2OTA(26)로 이루어지고, 커패시터(C21 및 C22)는 각각 커패시터들(C21A,C21B)과 커패시터들(C22A,C22B)로 이루어지며, 코일 생성부(40)는 제3OTA를 이루는 OTA들(424, 426), 제4OTA(44), 제5OTA(46) 및 제6OTA를 이루는 OTA들(484, 486)로 구성된다.FIG. 2 is a circuit diagram of a scaled gm-C filter using the conventional OTA shown in FIG. 1B, and includes a first resistor unit R1, capacitors C11 and C12, and a coil generator L ) 40, the capacitors C31 and C32, and the second resistor unit 80, wherein the first resistor unit 20 includes the first OTAs 242 and 244 and the second OTA 26. The capacitors C21 and C22 are formed of capacitors C21A and C21B and capacitors C22A and C22B, respectively, and the coil generator 40 includes OTAs 424 and 426 and a fourth OTA forming a third OTA. 44, OTAs 484 and 486 constituting the fifth OTA 46 and the sixth OTA.

본 발명에 따른 이중 입력 OTA를 이용한 필터는, 전술한 바와 같이 앞서 도시한 종래의 OTA를 이용한 필터의 각 노드들(N1~N6)에 걸리는 전압을 균등히 하고, 첨두(PEAK) 전압을 최소화하기 위해 스케일링 규칙(scaling rule)을 적용하여 코일 생성부(40)의 일부분을 분할한다. 즉, 코일의 자이레이터(gyrator) 부분을 스케일링하여 단일 gm을 갖는 OTA의 병렬 형태로 구성하고, 그 필터의 전달 함수를 유지한 상태에서 변환을 한다.The filter using the dual input OTA according to the present invention, in order to equalize the voltage applied to each node (N1 ~ N6) of the filter using the conventional OTA as described above, and to minimize the peak voltage (PEAK) A portion of the coil generator 40 is divided by applying a scaling rule. That is, the gyrator portion of the coil is scaled to form a parallel form of an OTA having a single gm, and the transformation is performed while maintaining the transfer function of the filter.

즉, 코일 생성부(L)(40)를 구성하는 제3OTA(42)는 두 개의 OTA들(424, 426)로 분할되며, 제6OTA(48)는 OTA들(484, 486)로 분할된다. 여기에서, 도 1에 도시된 코일 생성부(L)(40)에서 콘덕턴스 값(gm)과 커패시터(C2)의 커패시턴스 및 인덕턴스의 관계는 다음의 수식으로 표현될 수 있다.That is, the third OTA 42 constituting the coil generator L 40 is divided into two OTAs 424 and 426, and the sixth OTA 48 is divided into OTAs 484 and 486. Here, in the coil generator L 40 illustrated in FIG. 1, the relationship between the conductance value gm and the capacitance and inductance of the capacitor C2 may be expressed by the following equation.

[수학식 1][Equation 1]

C=gm2* LC = gm 2 * L

여기에서 C는 커패시터(C21 또는 C22)의 커패시턴스 값을 나타내고, gm은 OTA들(42,44,46 또는 48)의 상호 콘덕턴스 값을 나타내며, L은 코일의 인덕턴스 값을 나타낸다. L값을 구하기 위해 수학식1을 다시 표시하면, 다음과 같다.Where C denotes the capacitance value of the capacitor C21 or C22, gm denotes the mutual conductance value of the OTAs 42, 44, 46 or 48, and L denotes the inductance value of the coil. In order to obtain the L value, Equation 1 is again displayed.

[수학식 2][Equation 2]

L =

Figure kpo00001
L =
Figure kpo00001

즉, 코일 생성부(40)의 제3OTA(42)와 제6OTA(48)는 각각 2개의 OTA들(424,426 및 484,486)로 분할되고, 제2커패시터(C2)와 같은 커패시턴스를 갖는 커패시터들(C21,C22)은 각각 C21A,C21B 및 C22A,C22B로 분할된다. 따라서, 스케일링 규칙을 적용하면, 제3노드 및 제4노드에 흐르는 전류량이 줄어들기 때문에 그에 따른 노드의 전압이 감소될 수 있고 제1~제6노드의 피크 전압은 어느 정도 균형을 이룰 수 있다.That is, the third OTA 42 and the sixth OTA 48 of the coil generator 40 are divided into two OTAs 424, 426, 484, and 486, respectively, and capacitors C21 having the same capacitance as the second capacitor C2. , C22) is divided into C21A, C21B and C22A, C22B, respectively. Therefore, when the scaling rule is applied, since the amount of current flowing through the third and fourth nodes is reduced, the voltage of the node may be reduced and the peak voltages of the first to sixth nodes may be balanced to some extent.

그러나, 상기와 같은 방식으로 스케일링 규칙을 적용하는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 OTA의 수가 증가하므로 사용되는 OTA의 수를 줄이기 위해서 각각의 OTA 입력 단자를 두 개의 정입력 단자와 두 개의 부입력 단자 즉, 이중 입력(Dual Input)으로 구성하여 하나의 듀얼 OTA(Dual OTA:DOTA)로 구성한다.However, when the scaling rule is applied in the above manner, as shown in FIG. 2, the number of OTAs is increased, so that each OTA input terminal has two positive input terminals and two negative inputs to reduce the number of OTAs used. In other words, it is configured as a dual input (Dual Input) to configure a single dual OTA (DOTA).

즉, 도 2에서 입력 단자가 서로 다르고, 출력 단자가 서로 같은 OTA들을 서로 연결하여 도 3과 같이 구현한다.That is, in FIG. 2, the input terminals are different from each other, and the output terminals are connected to each other with the same OTA.

도 3은 본 발명에 의한 이중 입력 OTA를 이용한 필터의 바람직한 일실시예의 회로도로서, 제1DOTA(250)와 제2OTA(26)로 이루어지는 제1저항부(20), 제2DOTA(430), 제3DOTA(450), 제4DOTA(460), OTA들(424 및 484), 커패시터들 (C21A,C21B,C22A,C22B)로 이루어지는 코일 생성부(40), 제2저항부(80)를 이루는 OTA, 커패시터들(C11,C12) 및 커패시터들(C31, C32)로 이루어진다.FIG. 3 is a circuit diagram of a preferred embodiment of a filter using a dual input OTA according to the present invention. OTA and capacitor constituting the 450, the fourth DOTA 460, the OTAs 424 and 484, the coil generator 40 including the capacitors C21A, C21B, C22A, and C22B, and the second resistor unit 80. (C11, C12) and capacitors (C31, C32).

도 4는 도 3에 도시된 이중 입력 OTA의 상세한 회로도로서, 제어 신호(CMFB)와 연결된 게이트와, 공급 전원 및 제1노드와 연결된 소스 및 드레인을 갖는 제1트랜지스터(M1), 제1바이어스 전압(BS1)과 제1노드의 전압을 입력하여 증폭된 전압으로서 출력하는 제1증폭부(52), 제1증폭부(52)의 출력과 연결된 게이트와, 제1노드 및 출력단자와 연결된 소스 및 드레인을 갖는 제2트랜지스터(M2), 제2바이어스 전압(BS2)과 제2노드의 전압을 입력하여 증폭된 전압으로서 출력하는 제2증폭부(56), 제2증폭부(56)의 출력과 연결된 게이트와 제2노드 및 정출력 단자와 연결된 소스 및 드레인을 갖는 제3트랜지스터(M3), 제2노드 및 기준 전원(GND)과 연결된 드레인 및 소스와, 제1정입력 단자와 연결된 게이트를 갖는 제4트랜지스터(M4), 제2노드 및 기준 전원과 연결된 드레인 및 소스와, 제2정입력 단자와 연결된 게이트를 갖는 제5트랜지스터(M5), 제어신호(CMFB)와 연결된 게이트와, 공급 전원 및 제1노드와 연결된 소스 및 드레인을 갖는 제6트랜지스터(M6), 제1바이어스 전압(BS1)과 제3노드의 전압을 입력하여 증폭된 전압으로서 출력하는 제3증폭부(54), 제3증폭부(54)의 출력과 연결된 게이트와, 제3노드 및 출력단자와 연결된 소스 및 드레인을 갖는 제7트랜지스터(M7), 제2바이어스 전압(BS2)과 제4노드의 전압을 입력하여 증폭된 전압으로서 출력하는 제4증폭부(58), 제4증폭부(58)의 출력과 연결된 게이트와 제4노드 및 부출력 단자와 연결된 소스 및 드레인을 갖는 제8트랜지스터(M8), 제4노드 및 기준 전원과 연결된 드레인 및 소스와, 제1부입력 단자와 연결된 게이트를 갖는 제9트랜지스터(M9), 제2노드 및 기준 전원과 연결된 드레인 및 소스와, 제2부입력 단자와 연결된 게이트를 갖는 제10트랜지스터(M10)로 이루어지며, 제1, 제3증폭부(52 및 54)는 같은 전압 증폭도 A1을 가지며, 제2및 제4증폭부(56및 58)는 같은 전압 증폭도 A2를 갖는다.FIG. 4 is a detailed circuit diagram of the dual input OTA illustrated in FIG. 3. The first transistor M1 and the first bias voltage having a gate connected to the control signal CMFB, a supply power source, and a source and a drain connected to the first node. A first amplifier 52 which inputs the voltage of BS1 and the first node and outputs the amplified voltage, a gate connected to the output of the first amplifier 52, a source connected to the first node and the output terminal, The second amplifier M2 having the drain, the second bias voltage BS2 and the outputs of the second amplifier 56 and the second amplifier 56 which input and output the voltages of the second node as amplified voltages; A third transistor M3 having a gate and a source and a drain connected to the second node and the constant output terminal, a drain and a source connected to the second node and the reference power supply GND, and a gate connected to the first positive input terminal; A drain and a source connected to the fourth transistor M4, the second node, and the reference power source; A fifth transistor M5 having a gate connected to the second positive input terminal, a gate connected to the control signal CMFB, a sixth transistor M6 having a source and a drain connected to the supply power source and the first node, and a first bias; A source connected to the third amplifier 54 and a gate connected to the output of the third amplifier 54 for inputting and outputting the voltage BS1 and the voltage of the third node as an amplified voltage, and a source connected to the third node and the output terminal. And an output of the fourth amplifier 58 and the fourth amplifier 58 which input the seventh transistor M7 having the drain, the second bias voltage BS2 and the voltage of the fourth node, and output them as an amplified voltage. An eighth transistor M8 having a gate connected to the fourth node and a source and a drain connected to the fourth node and a negative output terminal, a drain and a source connected to the fourth node and the reference power source, and a ninth having a gate connected to the first sub-input terminal A drain and a source connected to the transistor M9, the second node, and the reference power source; The first and third amplifiers 52 and 54 have the same voltage amplification degree A1, and the second and fourth amplifiers 56 and 58 has the same voltage amplification degree A2.

도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 OTA들(242, 244)로 분할된 제1OTA(24)에서 입력 단자 VIN+를 통하여 입력되는 신호는 제1DOTA(250)의 제1 및 제2정입력 단자(V1+,V2+)를 통하여 공통으로 입력되고, 입력 단자 VIN-를 통하여 입력되는 신호는 각각 제1DOTA(250)의 제1, 제2부입력 단자(V1-,V2-)를 통하여 공통으로 입력된다. 또한, 입력이 서로 다르고 출력이 서로 같은 OTA들(44 및 46)을 하나의 이중 입력 OTA 즉, 제2DOTA(430)로 구성한다. 여기에서, 도 3에 도시된 입력이 서로 다르고 출력이 같은 OTA들(26 및 424)도 하나의 DOTA로 구성하는 것이 가능하며, 마찬가지로 OTA들(484 및80)도 하나의 DOTA로 구성하는 것이 가능하다. 또한, 제3DOTA(426)는 여분의 입력 단자 즉, 제2정입력 및 제2부입력 단자를 이용하여 오프셋 제거 전압을 인가한다.As shown in FIG. 4, the signal input through the input terminal VIN + in the first OTA 24 divided into two OTAs 242 and 244 is connected to the first and second positive input terminals of the first DOTA 250 ( Signals commonly input through V1 + and V2 + are input through the first and second sub-input terminals V1 and V2- of the first DOTA 250, respectively. In addition, the OTAs 44 and 46 having different inputs and the same outputs are configured as one dual input OTA, that is, the second DOTA 430. Here, the OTAs 26 and 424 with different inputs and the same output shown in FIG. 3 can be configured as one DOTA, and similarly, the OTAs 484 and 80 can be configured as one DOTA. Do. In addition, the third DOTA 426 applies an offset removing voltage by using an extra input terminal, that is, a second positive input and a second sub-input terminal.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 제3DOTA(450)의 제2정입력 단자(V2+)에 오프셋 제거 전압(VOFFSET)을 인가하고, 제2부입력 단자(V2-)에 동상 전압(VCM)을 인가함으로써 필터의 출력에서 나타나는 오프셋 전압을 제거할 수 있다. 도 3의 제4DOTA(436)의 경우에도 여분의 입력 단자(V2+ 및 V2-)에 동상 전압(VCM)을 공통으로 인가함으로써 필터 출력을 안정화시킨다.That is, as shown in FIG. 3, the offset removing voltage V OFFSET is applied to the second positive input terminal V2 + of the third DOTA 450, and the in-phase voltage V is applied to the second sub-input terminal V2-. CM ) can be applied to remove the offset voltage appearing at the output of the filter. Also in the case of the fourth DOTA 436 of FIG. 3, the in-phase voltage V CM is commonly applied to the extra input terminals V2 + and V 2-to stabilize the filter output.

도 4를 참조하여 도 3에 도시된 제3DOTA(450)의 DOTA를 상세하게 설명하면, 공급 전원(VDD)은 OTA들을 구동하기 위한 구동 전원을 나타내며, 트랜지스터(M1및 M6)의 게이트로 입력되는 제어 신호 CMFB(COMMON FEEDBACK)에 의하여 전원을 공급하거나 차단한다. 전원이 공급되면, 제1증폭부(52)는 제1바이어스 전압(BS1)과 제1트랜지스터의 드레인 전압 즉, 제1노드의 전압을 입력하여 증폭하고, 증폭된 신호는 제2트랜지스터(M2)의 게이트에 인가된다. 또한, 제2증폭부(56)는 각각 정입력 및 부입력 단자를 통하여 입력된 제2바이어스 전압(BS2) 및 제2노드의 전압을 증폭하고, 증폭된 신호는 제3트랜지스터(M3)의 게이트에 인가된다. 제1증폭부(52) 및 제2증폭부(54)의 출력 전압에 따라 구동되는 PMOS 트랜지스터(M2)와 NMOS트랜지스터(M3)는 저항으로 동작한다. 정입력 단자 V1+ 및 V2+를 통하여 입력된 전압은 저항으로 동작하는 M2와 M3의 분배된 저항값에 상응하여 증폭되고, 증폭된 신호는 출력 단자 VO+를 통하여 출력된다. 마찬가지로, 제어 신호(CMFB)에 의하여 전원 전압이 공급되면, 제3증폭부(52)는 제1바이어스 전압(BS1)과 제6트랜지스터(M6)의 드레인 전압 즉, 제1노드(N3)의 전압을 입력하여 증폭하고, 증폭된 신호는 제7트랜지스터(M7)의 게이트에 인가된다. 또한, 제4증폭부(58)는 각각 정입력 및 부입력 단자를 통하여 입력된 제2바이어스 전압(BS2)과 제3노드의 전압을 증폭하고, 증폭된 신호는 제3트랜지스터(M3)의 게이트에 인가된다. 제3증폭부(54)및 제2증폭부(58)의 출력 전압에 따라 구동되는 PMOS트랜지스터(M7)와 NMOS트랜지스터(M8)는 저항으로 동작하며, 부입력 단자 VIN1-를 통하여 입력된 전압은 저항으로 동작하는 M7과 M8의 분배된 저항값에 상응하여 증폭되고, 증폭된 신호는 출력 단자 VO-를 통하여 출력된다.Referring to FIG. 4, the DOTA of the third DOTA 450 illustrated in FIG. 3 will be described in detail. The supply power source VDD represents a driving power source for driving the OTAs and is input to the gates of the transistors M1 and M6. Power is supplied or cut off by the control signal CMFB (COMMON FEEDBACK). When the power is supplied, the first amplifier 52 amplifies the first bias voltage BS1 and the drain voltage of the first transistor, that is, the voltage of the first node, and amplifies the second transistor M2. Is applied to the gate of. In addition, the second amplifier 56 amplifies the voltage of the second bias voltage BS2 and the second node input through the positive input and negative input terminals, respectively, and the amplified signal is a gate of the third transistor M3. Is applied to. The PMOS transistor M2 and the NMOS transistor M3 driven according to the output voltages of the first amplifier 52 and the second amplifier 54 operate as a resistor. The voltage input through the positive input terminals V1 + and V2 + is amplified corresponding to the divided resistance values of M2 and M3 acting as resistors, and the amplified signal is output through the output terminal VO +. Similarly, when the power supply voltage is supplied by the control signal CMFB, the third amplifier 52 receives the drain voltage of the first bias voltage BS1 and the sixth transistor M6, that is, the voltage of the first node N3. Is inputted and amplified, and the amplified signal is applied to the gate of the seventh transistor M7. In addition, the fourth amplifier 58 amplifies the voltage of the second bias voltage BS2 and the third node input through the positive input and negative input terminals, respectively, and the amplified signal is a gate of the third transistor M3. Is applied to. The PMOS transistor M7 and the NMOS transistor M8 driven according to the output voltages of the third amplifier 54 and the second amplifier 58 operate as a resistor, and the voltage input through the negative input terminal VIN1- Amplified corresponding to the divided resistance values of M7 and M8 acting as a resistor, the amplified signal is output through the output terminal VO-.

여기에서, 사용되는 트랜지스터들의 특성 또는 증폭부의 특성으로 인하여 정출력 단자와 부출력 단자의 출력 전압의 직류 레벨이 서로 다른 오프셋 전압이 발생하는 경우, 도 4에 도시된 제2정입력 단자에 오프셋 제거 전압을 인가하고, 제2부입력 단자에 동상 전압(VCM), 대략 VDD/2의 전압을 인가함으로써 오프셋 전압이 제거된 안정된 출력을 얻을 수 있다. 만약, 도 4에 도시된 DOTA가 제4DOTA(460)인 경우에도 여분의 입력 단자 즉, 제2정입력 단자 및 제2부입력 단자를 활용하여 VCM전압을 공통으로 인가함으로써 각 노드에 흐르는 전류량을 일정하게 하고, 그에 따른 출력 신호의 직류 레벨이 서로 일정하도록 조절한다. 그러나, 오프셋 제거 전압 또는 동상 전압(VCM)을 인가하는 것은 설계하기에 따라서 융통적으로 변경되거나, 그 입력 단자들의 위치가 변경될 수 있다.Herein, when an offset voltage having different DC levels of output voltages of the positive output terminal and the sub output terminal is generated due to the characteristics of the transistors or the amplifier part used, the offset is removed from the second positive input terminal shown in FIG. 4. By applying a voltage and applying an in-phase voltage (V CM ) and a voltage of approximately VDD / 2 to the second sub-input terminal, a stable output from which the offset voltage is removed can be obtained. If the DOTA illustrated in FIG. 4 is the fourth DOTA 460, the amount of current flowing to each node by applying the V CM voltage in common using an extra input terminal, that is, the second positive input terminal and the second sub-input terminal. Constant so that the DC levels of the output signals are constant with each other. However, applying the offset removal voltage or the in-phase voltage V CM may be flexibly changed depending on the design, or the positions of the input terminals thereof may be changed.

도 5(a)및 (b)는 본 발명에 의한 이중 입력 OTA를 이용한 필터의 출력을 시뮬레이션한 예로서, (a)는 약 1.6V의 오프셋 제거 전압을 인가하는 경우이고, (b)는 약 1.7V의 오프셋 제거 전압을 인가하는 경우의 출력 신호의 직류 레벨을 비교하기 위한 시뮬레이션 예이다.5 (a) and 5 (b) are examples of simulating the output of a filter using the dual input OTA according to the present invention, where (a) is a case of applying an offset elimination voltage of about 1.6 V, and (b) is about This is a simulation example for comparing the DC level of the output signal when applying an offset elimination voltage of 1.7V.

도 5는 오프셋 제거 전압을 인가함으로써 약간의 직류 레벨의 차가 존재하는 경우를 나타낸 것이며, 결국, 도 4에 도시된 입력 단자를 통하여 입력되는 오프셋 제거 전압을 정확히 입력시키면, 두 출력들 사이의 직류 레벨 차가 없는 필터의 출력을 얻게 된다.FIG. 5 illustrates a case where there is a slight difference in DC level by applying an offset elimination voltage. Consequently, if an offset elimination voltage inputted correctly through the input terminal shown in FIG. 4 is correctly inputted, a DC level between two outputs is corrected. You get the output of the filter with no difference.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이중 입력 OTA를 이용한 필터는 필요한 OTA의 수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라. 필터의 입력 단에서 오프셋 제거 전압을 인가함으로써 오프셋 전압을 제거할 수 있을 뿐 아니라, 이 전압으로 인해 출력단에 미치는 노이즈의 발생을 줄일 수 수 있는 효과가 있다.As described above, the filter using the dual input OTA according to the present invention can not only reduce the number of OTAs required. Not only can the offset voltage be removed by applying the offset removal voltage at the input of the filter, but the voltage can also reduce the generation of noise on the output.

Claims (7)

하나 이상 복수 개의 이중 입력 OTA를 구비하며, 정입력 및 부입력 단자로 입력된 전압을 증폭하고, 증폭된 결과를 소정의 저항값에 상응하는 신호로서 출력하는 제1저항부;A first resistor having at least one dual input OTA, amplifying a voltage input to the positive input and negative input terminals and outputting the amplified result as a signal corresponding to a predetermined resistance value; 하나 이상 복수 개의 이중 입력 OTA를 구비하며, 상기 제1저항부의 출력을 입력하여 증폭하고, 증폭된 결과를 소정의 인덕턴스 값에 상응하는 신호로서 출력하는 코일 생성부;A coil generator having one or more dual input OTAs, inputting and amplifying the output of the first resistor unit, and outputting the amplified result as a signal corresponding to a predetermined inductance value; 하나 이상의 OTA를 구비하며, 상기 코일 생성부의 출력을 입력하여 증폭하고, 증폭된 결과를 소정의 저항값에 상응하는 신호로서 출력하는 제2저항부;A second resistor unit having one or more OTAs, inputting and amplifying the output of the coil generator, and outputting the amplified result as a signal corresponding to a predetermined resistance value; 상기 제1저항부의 출력과 기준 전원 사이에 각각 연결된 두 개의 커패시터들; 및Two capacitors connected between an output of the first resistor unit and a reference power source, respectively; And 상기 코일 생성부의 출력과 기준 전원 사이에 각각 연결된 두 개의 커패시터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 입력 연산 상호 콘덕턴스 증폭기를 이용한 필터.And a two input capacitor connected between an output of the coil generator and a reference power supply, respectively. 제1항에 있어서, 상기 제1저항부는,The method of claim 1, wherein the first resistor unit, 제1정입력 및 제2정입력 단자에 공통으로 입력된 정입력 전압과, 제1부입력 및 제2부입력 단자에 공통으로 입력된 부입력 전압을 증폭하고, 증폭된 신호를 출력하는 제1이중입력 OTA; 및A first amplifying the positive input voltage commonly input to the first positive input terminal and the second positive input terminal and the negative input voltage commonly input to the first sub input and the second sub input terminal and outputting the amplified signal; Dual input OTA; And 상기 제1이중 입력 OTA의 부출력 및 정출력을 각각 정입력 단자 및 부입력 단자로 입력하여 증폭하고, 증폭된 전압을 출력하는 제1OTA를 포함하는 것을 특징으로 하는 연산 상호 콘덕턴스 증폭기를 이용한 필터.And a first OTA for inputting and amplifying the negative output and the positive output of the first dual input OTA to the positive input terminal and the negative input terminal, respectively, and outputting the amplified voltage. . 제1항에 있어서, 상기 코일 생성부는,The method of claim 1, wherein the coil generator, 제1노드 및 제2노드와 연결되는 제1정입력 및 제1부입력 단자와, 제6노드 및 제5노드와 연결된 제2정입력 및 제2부입력 단자를 갖는 제2이중 입력 OTA;A second dual input OTA having a first positive input and a first sub input terminal connected to the first node and a second node, and a second positive input and second sub input terminal connected to the sixth node and the fifth node; 제4노드 및 제3노드와 연결되는 제1정입력 및 제1부입력 단자와, 제2정입력 및 제2부입력 단자를 갖는 제3이중 입력 OTA;A third dual input OTA having a first positive input and a first sub input terminal connected to the fourth node and a third node, and a second positive input and second sub input terminals; 제3노드 및 제4노드와 연결되는 제1정입력 및 제1부입력 단자와, 제2정입력 및 제2부입력 단자를 갖는 제4이중 입력 OTA;A fourth dual input OTA having first positive input and first sub input terminals connected to the third node and fourth node, and a second positive input and second sub input terminals; 상기 제4노드 및 상기 제3노드와 연결되는 정입력 및 부입력 단자를 갖는 제2OTA;A second OTA having a positive input terminal and a negative input terminal connected to the fourth node and the third node; 상기 제3노드 및 제4노드와 연결되는 정입력 및 부입력 단자를 갖는 제3OTA;A third OTA having positive input and negative input terminals connected to the third and fourth nodes; 상기 제3노드와 상기 기준 전원 사이에 연결되는 두 개의 커패시터들; 및Two capacitors connected between the third node and the reference power supply; And 상기 제4노드와 상기 기준 전원 사이에 연결되는 두 개의 커패시터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 입력 연산 상호 콘덕턴스 증폭기를 이용한 필터.And a two capacitor connected between the fourth node and the reference power supply. 제3항에 있어서, 상기 제1저항부는,The method of claim 3, wherein the first resistor unit, 제1정입력 및 제2정입력 단자에 공통으로 입력된 정입력 전압과, 제1부입력 및 제2부입력 단자에 공통으로 입력된 부입력 전압을 증폭하고, 증폭된 신호를 출력하는 제1이중입력 OTA; 및A first amplifying the positive input voltage commonly input to the first positive input terminal and the second positive input terminal and the negative input voltage commonly input to the first sub input and the second sub input terminal and outputting the amplified signal; Dual input OTA; And 상기 제1이중 입력 OTA의 부출력 및 정출력을 각각 정입력 단자 및 부입력 단자로 입력하여 증폭하고, 증폭된 전압을 상기 제2이중 입력 OTA로 출력하는 제1OTA를 포함하는 것을 특징으로 하는 연산 상호 콘덕턴스 증폭기를 이용한 필터.And a first OTA for inputting and amplifying the negative output and the positive output of the first dual input OTA to the positive input terminal and the negative input terminal, respectively, and outputting the amplified voltage to the second dual input OTA. Filter using mutual conductance amplifier. 제4항에 있어서, 상기 제1OTA와 상기 제2OTA는 하나의 이중 입력 OTA를 구성하는 것을 특징으로 하는 이중 입력 연산 상호 콘덕턴스 증폭기를 이용한 필터.5. The filter of claim 4, wherein the first OTA and the second OTA constitute one dual input OTA. 제3항에 있어서, 상기 제3이중 입력 OTA는,The method of claim 3, wherein the third dual input OTA, 제2정입력 단자 또는 제2부입력 단자에 입력되는 전압이 오프셋 제거 전압인 것을 특징으로 하는 이중 입력 연산 상호 콘덕턴스 증폭기를 이용한 필터.A filter using a dual input operational mutual conductance amplifier, wherein the voltage input to the second positive input terminal or the second sub input terminal is an offset cancellation voltage. 제3항에 있어서, 상기 제4이중 입력 OTA는,The method of claim 3, wherein the fourth dual input OTA, 제2정입력 및 제2부입력 단자에 공통으로 인가되는 전압이 동상 전압인 것을 특징으로 하는 이중 입력 연산 상호 콘덕턴스 증폭기를 이용한 필터.A filter using a dual input operational cross-conductance amplifier, characterized in that the voltage commonly applied to the second positive input and the second sub-input terminals is in phase voltage.
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