KR100538614B1 - Voltage control oscillator - Google Patents
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Landscapes
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
본 발명의 전압 제어 발진기는, RF 송수신기의 믹싱 동작에 사용되는 전압 제어 발진기에 있어서, 차동증폭부를 이중 피드백 구조로 구현함으로써, 기생 인덕턴스 성분을 소거하고, 이를 통하여 발진 성능을 향상시키는 전압 제어 발진기를 제공하는데 그 목적이 있다.In the voltage controlled oscillator of the present invention, the voltage controlled oscillator used in the mixing operation of the RF transceiver has a voltage controlled oscillator that eliminates parasitic inductance components and thereby improves oscillation performance by implementing a differential amplifier in a double feedback structure. The purpose is to provide.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 지속적인 발진을 위한 부성 저항을 제공하고, 이중 피드백 동작을 통하여 그라운드 패드에 의한 기생 인덕턴스를 소거하는 이중궤환차동증폭부; 발진 주파수를 결정하고, 상기 부성 저항에 의해 지속적인 발진을 수행하는 공진부; 및 상기 발진 주파수에 따른 발진 신호를 출력하고, 외부 변화에 따른 영향으로부터 상기 공진부를 격리시키는 복수개의 버퍼를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a negative feedback resistance for continuous oscillation, and a dual feedback differential amplifier for eliminating the parasitic inductance by the ground pad through a double feedback operation; A resonator configured to determine an oscillation frequency and perform continuous oscillation by the negative resistance; And a plurality of buffers that output an oscillation signal according to the oscillation frequency and isolate the resonance unit from the influence of an external change.
Description
본 발명은 전압 제어 발진기에 관한 것으로, 특히, 휴대용 단말기에 있어서, RF 송수신기의 믹싱 동작에 사용되는 전압 제어 발진기에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage controlled oscillator, and more particularly, to a voltage controlled oscillator used in a mixing operation of an RF transceiver in a portable terminal.
도 1은 종래의 전압 제어 발진기를 나타낸 블록도로서, 이러한 종래의 전압 제어 발진기에 관하여 설명하면 다음과 같다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a conventional voltage controlled oscillator, which will be described below with reference to the conventional voltage controlled oscillator.
차동증폭부(110)는, 캐패시티브 커플링된(capacitive coupling) 두 개의 트랜지스터(111, 112)에 의한 차동형 구조를 통하여 지속적인 발진을 위한 부성 저항을 제공하는 역할을 한다. 또한, 공진부(120)는, 차동증폭부(110) 내 두 개의 트랜지스터(111, 112)의 컬렉터 단자에 각각 연결된 인덕터(121, 122)가 바렉터 다이오드(123, 124)와 함께 공진하도록 함으로써, 발진 주파수를 결정하고, 부성 저항에 의해 지속적인 발진을 수행하는 역할을 한다. 한편, 버퍼(131, 132)는, 외부 변화에 따른 영향으로부터 공진부(120)를 격리시키고, 높은 입력 임피던스 및 낮은 출력 임피던스를 제공함으로써, 에미터 폴로워(emitter follower) 방식을 통하여 부하에 전달되는 전력이 최대가 되도록 하는 역할을 한다.The differential amplifier 110 serves to provide a negative resistance for continuous oscillation through a differential structure by two capacitive coupling transistors 111 and 112. The resonator 120 also allows the inductors 121 and 122 connected to the collector terminals of the two transistors 111 and 112 in the differential amplifier 110 to resonate with the selector diodes 123 and 124. In addition, it plays a role in determining oscillation frequency and performing continuous oscillation by negative resistance. On the other hand, the buffers 131 and 132 isolate the resonator 120 from the influence of external changes and provide high input impedance and low output impedance, thereby transferring them to the load through an emitter follower method. It serves to maximize the power to be.
그러나, 상술한 종래의 기술에 의하면, 접지 패드에 의한 기생 인덕턴스 성분이 생성되고, 이로 인하여 공진부(120)에 영향을 주어 발진을 불가능하게 하거나 발진이 되더라도 원하는 발진 주파수를 가지지 못하는 문제점이 있다.However, according to the above-described conventional technology, a parasitic inductance component is generated by the ground pad, which may affect the resonator unit 120 to make oscillation impossible or to have a desired oscillation frequency even when oscillation occurs.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, RF 송수신기의 믹싱 동작에 사용되는 전압 제어 발진기에 있어서, 차동증폭부를 이중 피드백 구조로 구현함으로써, 기생 인덕턴스 성분을 소거하고, 이를 통하여 발진 성능을 향상시키는 전압 제어 발진기를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, in the voltage controlled oscillator used in the mixing operation of the RF transceiver, by implementing a differential amplifier in a double feedback structure to eliminate the parasitic inductance component, thereby improving the oscillation performance Its purpose is to provide a voltage controlled oscillator.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전압 제어 발진기는, 지속적인 발진을 위한 부성 저항을 제공하고, 이중 피드백 동작을 통하여 그라운드 패드에 의한 기생 인덕턴스를 소거하는 이중궤환차동증폭부; 발진 주파수를 결정하고, 상기 부성 저항에 의해 지속적인 발진을 수행하는 공진부; 및 상기 발진 주파수에 따른 발진 신호를 출력하고, 외부 변화에 따른 영향으로부터 상기 공진부를 격리시키는 복수개의 버퍼를 포함한다.In order to achieve the above object, the voltage controlled oscillator of the present invention includes: a dual feedback differential amplifier which provides a negative resistance for continuous oscillation and eliminates parasitic inductance by the ground pad through a double feedback operation; A resonator configured to determine an oscillation frequency and perform continuous oscillation by the negative resistance; And a plurality of buffers that output an oscillation signal according to the oscillation frequency and isolate the resonance unit from the influence of an external change.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention. .
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전압 제어 발진기를 나타낸 블록도로서, 이러한 본 발명의 전압 제어 발진기는, 이중궤환차동증폭부(210), 공진부(220) 및 복수개의 버퍼(231, 232)를 포함한다.2 is a block diagram illustrating a voltage controlled oscillator according to an embodiment of the present invention. The voltage controlled oscillator of the present invention includes a dual feedback differential amplifier 210, a resonator 220, and a plurality of buffers 231. 232).
이중궤환차동증폭부(210)는, 지속적인 발진을 위한 부성 저항을 제공하고, 이중 피드백 동작을 통하여 기생 인덕턴스를 소거하는 역할을 한다. 여기서, 상기 이중궤환차동증폭부(210)에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The dual feedback differential amplifier 210 provides a negative resistance for continuous oscillation, and serves to eliminate parasitic inductance through a double feedback operation. Here, the double feedback differential amplifier 210 will be described in detail as follows.
상기 이중궤환차동증폭부(210) 내에 장착된 제1 저항(211)은, 제1 단자가 전압 제어 발진기의 제1 입력 단자(A)를 형성하고, 저항값을 제공하는 역할을 한다.The first resistor 211 mounted in the double feedback differential amplifier 210 forms a first input terminal A of the voltage controlled oscillator and provides a resistance value.
또한, 상기 이중궤환차동증폭부(210) 내에 장착된 제2 저항(212)은, 제1 단자가 전압 제어 발진기의 제2 입력 단자(A')를 형성하고, 제2 단자는 상기 제1 저항(211)의 제2 단자에 연결되어 저항값을 제공하는 역할을 한다.In addition, the second resistor 212 mounted in the dual feedback differential amplifier 210 has a first terminal forming a second input terminal A ′ of the voltage controlled oscillator, and the second terminal is the first resistor. It is connected to the second terminal of 211 serves to provide a resistance value.
한편, 상기 이중궤환차동증폭부(210) 내에 장착된 제3 저항(213)은, 제1 단자가 접지되어 저항값을 제공하는 역할을 한다.On the other hand, the third resistor 213 mounted in the dual feedback differential amplifier 210 serves to provide a resistance value by grounding the first terminal.
또한, 상기 이중궤환차동증폭부(210) 내에 장착된 제1 트랜지스터(214)는, 베이스 단자가 상기 제1 입력 단자(A)에 연결되고, 에미터 단자가 상기 제3 저항(213)의 제2 단자에 연결된다.In addition, in the first transistor 214 mounted in the dual feedback differential amplifier 210, a base terminal is connected to the first input terminal A, and an emitter terminal is formed of the third resistor 213. It is connected to 2 terminals.
한편, 상기 이중궤환차동증폭부(210) 내에 장착된 제2 트랜지스터(215)는, 베이스 단자가 상기 제2 입력 단자(A')에 연결되고, 에미터 단자가 상기 제3 저항(213)의 제2 단자에 연결된다.Meanwhile, in the second transistor 215 mounted in the dual feedback differential amplifier 210, a base terminal is connected to the second input terminal A ′, and an emitter terminal is connected to the third resistor 213. Is connected to the second terminal.
또한, 상기 이중궤환차동증폭부(210) 내에 장착된 제1 커패시터(216a)는, 제1 단자는 상기 제1 트랜지스터(214)의 베이스 단자에 연결되고, 제2 단자는 상기 제2 트랜지스터(215)의 컬렉터 단자에 연결되어 피드백 경로를 제공하는 역할을 한다.In addition, the first capacitor 216a mounted in the double feedback differential amplifier 210 has a first terminal connected to the base terminal of the first transistor 214 and a second terminal connected to the second transistor 215. It is connected to the collector terminal of) to provide a feedback path.
한편, 상기 이중궤환차동증폭부(210) 내에 장착된 제2 커패시터(216b)는, 제1 단자는 상기 제2 트랜지스터(215)의 베이스 단자에 연결되고, 제2 단자는 상기 제1 트랜지스터(214)의 컬렉터 단자에 연결되어 피드백 경로를 제공하는 역할을 한다.Meanwhile, the second capacitor 216b mounted in the double feedback differential amplifier 210 has a first terminal connected to the base terminal of the second transistor 215 and a second terminal connected to the first transistor 214. It is connected to the collector terminal of) to provide a feedback path.
또한, 상기 이중궤환차동증폭부(210) 내에 장착된 제3 커패시터(217a)는, 제1 단자는 상기 제1 트랜지스터(214)의 베이스 단자에 연결되고, 제2 단자는 상기 제1 트랜지스터(214)의 에미터 단자에 연결되어 피드백 경로를 제공하는 역할을 한다.In addition, a third capacitor 217a mounted in the dual feedback differential amplifier 210 has a first terminal connected to a base terminal of the first transistor 214 and a second terminal connected to the first transistor 214. It is connected to the emitter terminal of) to provide a feedback path.
한편, 상기 이중궤환차동증폭부(210) 내에 장착된 제4 커패시터(217b)는, 제1 단자는 상기 제2 트랜지스터(215)의 베이스 단자에 연결되고, 제2 단자는 상기 제2 트랜지스터(215)의 에미터 단자에 연결되어 피드백 경로를 제공하는 역할을 한다.Meanwhile, the fourth capacitor 217b mounted in the double feedback differential amplifier 210 has a first terminal connected to a base terminal of the second transistor 215 and a second terminal connected to the second transistor 215. It is connected to the emitter terminal of) to provide a feedback path.
또한, 상기 이중궤환차동증폭부(210) 내에 장착된 제6 커패시터(218)는, 제1 단자가 상기 제1 트랜지스터(214)의 컬렉터 단자에 연결되어 커패시턴스를 제공하는 역할을 한다.In addition, the sixth capacitor 218 mounted in the double feedback differential amplifier 210 has a first terminal connected to the collector terminal of the first transistor 214 to provide capacitance.
한편, 상기 이중궤환차동증폭부(210) 내에 장착된 제7 커패시터(219)는, 제1 단자가 상기 제2 트랜지스터(215)의 컬렉터 단자에 연결되어 커패시턴스를 제공하는 역할을 한다.Meanwhile, the seventh capacitor 219 mounted in the double feedback differential amplifier 210 has a first terminal connected to the collector terminal of the second transistor 215 to provide capacitance.
또한, 공진부(220)는, 발진 주파수를 결정하고, 상기 이중궤환차동증폭부(210)에 의해 형성된 부성 저항에 의해 지속적인 발진을 수행하는 역할을 한다.In addition, the resonator 220 determines the oscillation frequency and performs continuous oscillation by the negative resistance formed by the double feedback differential amplifier 210.
한편, 복수개의 버퍼(231, 232)는, 상기 공진부(220)에서 결정된 상기 발진 주파수에 따른 발진 신호를 출력하고, 외부 변화에 따른 영향으로부터 상기 공진부(220)를 격리시키며, 높은 입력 임피던스 및 낮은 출력 임피던스를 제공함으로써, 부하에 전달되는 전력이 최대가 되도록하는 역할을 한다.Meanwhile, the plurality of buffers 231 and 232 output an oscillation signal according to the oscillation frequency determined by the resonator 220, isolate the resonator 220 from the influence of external change, and have a high input impedance. And by providing a low output impedance, so that the power delivered to the load is maximized.
도 3은 본 발명의 전압 제어 발진기가 기생 인덕턴스를 소거하는 동작을 수행하는 것을 설명하기 위한 회로도로서, 이를 참조하여 본 발명의 전압 제어 발진기의 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.3 is a circuit diagram illustrating the operation of the voltage controlled oscillator of the present invention to cancel the parasitic inductance. Referring to this, the operation of the voltage controlled oscillator of the present invention will be described below.
먼저, 전압 제어 발진기의 제1 입력 단자(A) 및 제2 입력 단자(A')로 신호가 입력되면, 이러한 신호가 커패시터(216a, 216b)에 의한 피드백 경로를 통하여 순환한다. 즉, 전압 제어 발진기의 동작 여부는 제1 입력 단자(A) 및 제2 입력 단자(A')에 가해지는 전압에 의해 제어된다.First, when signals are input to the first input terminal A and the second input terminal A 'of the voltage controlled oscillator, these signals circulate through the feedback paths by the capacitors 216a and 216b. That is, whether the voltage controlled oscillator is operated is controlled by the voltage applied to the first input terminal A and the second input terminal A '.
이 때, 공진부(220) 측에서 이중궤환차동증폭부(210)를 보면, 임피던스가 부성저항으로 형성되어 공진을 유지시키게 된다. 이 때, 공진부(220) 내에 장착된 바렉터 다이오드에 의해 발진 주파수가 조정된다.At this time, looking at the double feedback differential amplifier 210 from the resonator 220 side, the impedance is formed as a negative resistance to maintain the resonance. At this time, the oscillation frequency is adjusted by the varactor diode mounted in the resonator 220.
그 후, 제1 트랜지스터(214) 및 제2 트랜지스터(215)의 컬렉터 단자를 통하여 발진 신호가 생성되고, 생성된 발진 신호는 버퍼(231, 232)의 경로(B, B')를 통하여 출력된다.Thereafter, an oscillation signal is generated through the collector terminals of the first transistor 214 and the second transistor 215, and the generated oscillation signal is output through the paths B and B 'of the buffers 231 and 232. .
이 때, 그라운드 패드에 의해 생긴 기생 인덕터(301~305)의 인덕턴스(L2)를 소거하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 기생 인덕터(301~305)는 표기된 이외에도 더 발생할 수 있으나 편의상 생략한다.In this case, a process of erasing the inductance L2 of the parasitic inductors 301 to 305 generated by the ground pad will be described below. Here, the parasitic inductors 301 to 305 may be generated in addition to those indicated, but are omitted for convenience.
먼저, 전압 제어 발진기의 발진 주파수는 하기 식에 따른다.First, the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator follows the following equation.
여기서, 상기 수학식 1의 인덕턴스(L)는 공진부(220)의 인덕턴스(L1)에 기생 인덕턴스(L2)를 더한 값이고, 커패시턴스(C)는 하기 식에 따른다.Here, the inductance L of Equation 1 is a value obtained by adding the parasitic inductance L2 to the inductance L1 of the resonator 220, and the capacitance C is obtained by the following equation.
여기서, C1은 공진부(220)의 커패시턴스(C2)에 제1 커패시터(216a) 및 제2 커패시터(216b)에 의한 커패시턴스(C4)를 더한값이고, C4는 제3 커패시터(217a) 및 제4 커패시터(217b)에 의한 커패시턴스이다.Here, C1 is the capacitance C2 of the resonator 220 plus the capacitance C4 of the first capacitor 216a and the second capacitor 216b, and C4 is the third capacitor 217a and the fourth capacitor. It is the capacitance by the capacitor 217b.
즉, 제3 커패시터(217a) 및 제4 커패시터(217b)에 의한 커패시턴스(C4)에 의해 전체 커패시턴스가 감소되어 기생 인덕턴스(L2)의 증가분을 소거시키게 된다.That is, the total capacitance is reduced by the capacitance C4 by the third capacitor 217a and the fourth capacitor 217b to eliminate the increase in the parasitic inductance L2.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited to the drawings shown.
본 발명은 RF 송수신기의 믹싱 동작에 사용되는 전압 제어 발진기에 있어서, 차동증폭부를 이중 피드백 구조로 구현함으로써, 기생 인덕턴스 성분을 소거하고, 이를 통하여 발진 성능을 향상시키는 장점이 있다.The present invention has the advantage of eliminating parasitic inductance components and improving oscillation performance by implementing a differential amplifier in a dual feedback structure in the voltage controlled oscillator used in the mixing operation of the RF transceiver.
도 1은 종래의 전압 제어 발진기를 나타낸 블록도,1 is a block diagram showing a conventional voltage controlled oscillator,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전압 제어 발진기를 나타낸 블록도,2 is a block diagram showing a voltage controlled oscillator according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 전압 제어 발진기가 기생 인덕턴스를 소거하는 동작을 수행하는 것을 나타낸 회로도.3 is a circuit diagram illustrating that the voltage controlled oscillator of the present invention performs an operation of canceling parasitic inductance.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
210 : 이중궤환차동증폭부 220 : 공진부210: dual feedback differential amplifier 220: resonator
231, 232 : 복수개의 버퍼231, 232: multiple buffers
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