KR100834119B1 - CMOS amplifier employing a MOSF circuit structure and the MOSF circuit structure - Google Patents
CMOS amplifier employing a MOSF circuit structure and the MOSF circuit structure Download PDFInfo
- Publication number
- KR100834119B1 KR100834119B1 KR1020060106815A KR20060106815A KR100834119B1 KR 100834119 B1 KR100834119 B1 KR 100834119B1 KR 1020060106815 A KR1020060106815 A KR 1020060106815A KR 20060106815 A KR20060106815 A KR 20060106815A KR 100834119 B1 KR100834119 B1 KR 100834119B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- mosfet
- clock signal
- signal
- circuit structure
- control voltage
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 5
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/26—Modifications of amplifiers to reduce influence of noise generated by amplifying elements
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
- H03F3/45179—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
- H03F3/45183—Long tailed pairs
- H03F3/45192—Folded cascode stages
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45646—Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC comprising an extra current source
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
본 발명은 CMOS 증폭기에서 저주파 플리커 노이즈(low frequency flicker noise)를 감소시키는 MOSFET 회로 구조 및 상기 MOSFET 회로 구조를 채용한 CMOS 증폭기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 MOSFET 소자를 구현하는 회로 구조는, 제1 클럭 신호를 입력 받는 제1 신호 입력부; 상기 제1 클럭 신호와 반대의 위상을 갖는 제2 클럭 신호를 입력 받는 제2 신호 입력부; 제어 전압(Vp)을 입력 받는 제어 전압 입력부; 상기 제1 신호 입력부와 연결된 제1 MOSFET 및 상기 제2 신호 입력부와 연결된 제2 MOSFET; 상기 제1 클럭 신호가 소정의 문턱(threshold) 전압 이상인 경우 상기 제어 전압(Vp)이 상기 제1 MOSFET으로 인가되도록 스위칭하는 제1 스위칭부; 및 상기 제2 클럭 신호가 상기 문턱 전압 이상인 경우 상기 제어 전압(Vp)이 상기 제2 MOSFET으로 인가되도록 스위칭하는 제2 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a MOSFET circuit structure for reducing low frequency flicker noise in a CMOS amplifier and a CMOS amplifier employing the MOSFET circuit structure. A circuit structure for implementing a MOSFET device according to the present invention includes: a first signal input unit configured to receive a first clock signal; A second signal input unit configured to receive a second clock signal having a phase opposite to that of the first clock signal; A control voltage input unit configured to receive a control voltage Vp; A first MOSFET connected to the first signal input unit and a second MOSFET connected to the second signal input unit; A first switching unit for switching the control voltage Vp to be applied to the first MOSFET when the first clock signal is greater than or equal to a predetermined threshold voltage; And a second switching unit for switching the control voltage Vp to be applied to the second MOSFET when the second clock signal is greater than or equal to the threshold voltage.
CMOS, 저주파 플리커 노이즈, 증폭기, MOSFET CMOS, low-frequency flicker noise, amplifiers, MOSFETs
Description
도 1은 일반적인 CMOS 증폭기의 구조를 보여주는 도면이다.1 is a view showing the structure of a general CMOS amplifier.
도 2는 CMOS 증폭기의 저주파 플리커 노이즈를 감소시키는 일반적인 기술의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining an example of a general technique for reducing low frequency flicker noise of a CMOS amplifier.
도 3은 CMOS 증폭기의 저주파 플리커 노이즈를 감소시키는 일반적인 기술의 다른예를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining another example of a general technique for reducing low frequency flicker noise of a CMOS amplifier.
도 4는 MOSFET에서 저주파 플리커 노이즈를 감소시키는 회로 구조의 일례를 도시한 도면이다.4 is a diagram showing an example of a circuit structure for reducing low frequency flicker noise in a MOSFET.
도 5는 도 4에 도시된 회로에 대한 저주파 플리커 노이즈 측정 결과를 도시한 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating low frequency flicker noise measurement results for the circuit of FIG. 4.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 MOSFET 회로 구조를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a MOSFET circuit structure according to an embodiment of the present invention.
도 7은 도 6에 도시된 MOSFET 회로 구조에서 사용되는 클럭 신호들을 도시한 파형도이다.FIG. 7 is a waveform diagram illustrating clock signals used in the MOSFET circuit structure shown in FIG. 6.
도 8은 도 6에 도시된 MOSFET 회로 구조를 포함하는 CMOS 증폭기의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 8 is a diagram showing an example of a CMOS amplifier including the MOSFET circuit structure shown in FIG.
도 9는 본 발명에 따른 MOSFET 회로 구조를 채용하는 경우 Vp 변화에 따른 저주파 플리커 노이즈의 감소를 보여주는 그래프이다.9 is a graph showing the reduction of low-frequency flicker noise according to the Vp change when adopting the MOSFET circuit structure according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 MOSFET 회로 구조를 채용하는 경우, Vp 의 변화에 따른 저주파 플리커 노이즈의 감소를 dB 스케일로 보여주는 그래프이다.10 is a graph showing a reduction in low frequency flicker noise with a change in Vp in dB scale when adopting the MOSFET circuit structure according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
610: 제1 MOSFET 620: 제2 MOSFET610: first MOSFET 620: second MOSFET
630: 제1 스위칭부 640: 제2 스위칭부630: first switching unit 640: second switching unit
본 발명은 CMOS 증폭기에서 저주파 플리커 노이즈(low frequency flicker noise)를 감소시키는 MOSFET 회로 구조 및 상기 MOSFET 회로 구조를 채용한 CMOS 증폭기에 관한 것이다. The present invention relates to a MOSFET circuit structure for reducing low frequency flicker noise in a CMOS amplifier and a CMOS amplifier employing the MOSFET circuit structure.
반도체 기술은 점점 발전되어 CMOS 증폭기 등 반도체 회로를 구성하는 소자들의 사이즈도 점점 더 작아지고 있다. As semiconductor technology is advanced, the size of devices constituting semiconductor circuits such as CMOS amplifiers is also getting smaller.
도 1과 같이 입력 차동 신호들(V+, V-)을 증폭하여 증폭된 신호(VOUT)을 출력하는 차동 증폭기 구조의 CMOS 증폭기(100)는 거의 모든 분야의 회로에 널리 사용되고 있다. 오늘날 휴대폰, DMB 폰, PDA, UWB 등 고속 무선 데이터의 송수신을 위한 시스템의 발달과 더불어, 이와 같은 시스템에 적용을 위한 CMOS 증폭기(100)의 구성 소자들도 작아지고 있다. 이러한 통신용 시스템에서는 높은 SNR(Signal- to-Noise)이 요구되고 있으나, CMOS 증폭기(100)를 구성하는 소자들의 다운 스케일링(down scaling)으로 인해 저주파 플리커 노이즈, 즉, 1/f 노이즈가 커지는 문제가 있다. 이와 같은 저주파 플리커 노이즈의 개선을 위하여 CMOS 증폭기(100)의 구성 소자들의 액티브 영역(active)을 크게 설계하는 방법이 사용될 수 있으나, 이 경우 또한 기생 커패시턴스(capacitance) 성분의 증가로 인하여 회로 동작 주파수가 제한된다는 문제가 있다. As shown in FIG. 1, the
CMOS 증폭기의 저주파 플리커 노이즈를 줄이는 일반적인 기술의 일례를 설명하기 위한 회로(200)가 도 2에 도시되어 있다. 상기 회로(200)는 CMOS 증폭기(220)의 전후에 믹서들(210, 220)을 포함한다. 전단 믹서(210)는 입력 신호(VIN)와 일정 주파수를 가지는 신호(RF1)을 합성하여 입력 신호(VIN)를 그 보다 높은 주파수 대역으로 이동시키고, 후단 믹서(230)는 CMOS 증폭기(220)의 출력 신호와 일정 주파수를 가지는 신호(RF2)을 합성하여 입력 신호(VIN) 본래의 주파수 대역으로 CMOS 증폭기(220)의 출력 신호를 복원시킨다. 그러나, 도 2에 도시된 방법을 사용한다 하더라도, 글리치(glitch) 등 저주파 플리커 노이즈를 제거하기 위하여 6차 이상의 LPF(Low Pass Filter)(240)가 요구되므로, 전체적인 회로 사이즈가 커진다는 문제점이 있다. A
CMOS 증폭기의 플리커 노이즈를 줄이는 일반적인 기술의 다른 예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 회로(300)에서는 클럭 신호 Ø1이 액티브 될 때, CMOS 증폭기(310)에 연결된 MOSFET들(M11, M12, M13)을 턴온시키고 커패시터(CAZ)의 양단을 단락시켜서 옵셋(offset)이 제거되도록 한다. 다음에, 클럭 신호 Ø2가 액티브 될 때, MOSFET들(M21, M22)을 턴온시켜서 입력 신호(VIN)가 CMOS 증폭기(310)에서 증폭되도록 한다. 이와 같은 CDS(Correlated Double Sampling) 방식에서는 클럭 신호 Ø1의 액티브 시에 1/f 노이즈를 샘플링하여 제거시키고 있지만, 클럭 신호들(Ø1, Ø2)에 맞추어 연속적인(continuous) 입력 신호(VIN)를 인가시키기 어렵다는 문제점이 있다. Another example of a general technique for reducing flicker noise in a CMOS amplifier is shown in FIG. 3. In the
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, MOSFET 회로 구조(architecture)에 있어서 연속적인 신호의 처리에 적용 가능하며 글리치나 저주파 플리커(flicker) 노이즈가 개선된 새로운 MOSFET 회로 구조를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to be applicable to the processing of continuous signals in a MOSFET circuit architecture, and a new MOSFET circuit structure with improved glitch or low frequency flicker noise. To provide.
또한, 본 발명은 새로운 MOSFET 회로 구조를 포함함으로써, 연속적인 신호의 처리에 적용 가능하며 글리치나 저주파 플리커 노이즈가 개선된 새로운 CMOS 증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide a new CMOS amplifier that includes a novel MOSFET circuit structure, which is applicable to the processing of continuous signals and has improved glitch or low frequency flicker noise.
또한, 본 발명은 저주파 플리커 노이즈가 감쇄되면서, 연속적인(continuous) 신호를 처리할 수 있는 MOSFET 회로 구조 및 이러한 MOSFET 회로 구조를 포함하는 CMOS 증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a MOSFET circuit structure capable of processing a continuous signal while low frequency flicker noise is attenuated, and a CMOS amplifier including the MOSFET circuit structure.
또한, 본 발명은 통신용 기저대역 CMOS 증폭기의 저주파 플리커 노이즈 특성을 개선할 수 있는 새로운 CMOS 증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide a novel CMOS amplifier capable of improving low frequency flicker noise characteristics of a baseband CMOS amplifier for communication.
또한, 본 발명은 CMOS 이미지 센서 등 미약 신호 검출 시스템에서 이용될 수 있는, 낮은 저주파 플리커 노이즈 특성을 갖는 새로운 CMOS 증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다. It is also an object of the present invention to provide a novel CMOS amplifier having low low frequency flicker noise characteristics that can be used in weak signal detection systems such as CMOS image sensors.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 MOSFET 소자를 구현하는 회로 구조는, 제1 클럭 신호를 입력 받는 제1 신호 입력부; 상기 제1 클럭 신호와 반대의 위상을 갖는 제2 클럭 신호를 입력 받는 제2 신호 입력부; 제어 전압(Vp)을 입력 받는 제어 전압 입력부; 상기 제1 신호 입력부와 연결된 제1 MOSFET 및 상기 제2 신호 입력부와 연결된 제2 MOSFET; 상기 제1 클럭 신호가 소정의 문턱(threshold) 전압 이상인 경우 상기 제어 전압(Vp)이 상기 제1 MOSFET으로 인가되도록 스위칭하는 제1 스위칭부; 및 상기 제2 클럭 신호가 상기 문턱 전압 이상인 경우 상기 제어 전압(Vp)이 상기 제2 MOSFET으로 인가되도록 스위칭하는 제2 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention as described above, a circuit structure for implementing the MOSFET device according to the present invention, the first signal input unit for receiving a first clock signal; A second signal input unit configured to receive a second clock signal having a phase opposite to that of the first clock signal; A control voltage input unit configured to receive a control voltage Vp; A first MOSFET connected to the first signal input unit and a second MOSFET connected to the second signal input unit; A first switching unit for switching the control voltage Vp to be applied to the first MOSFET when the first clock signal is greater than or equal to a predetermined threshold voltage; And a second switching unit for switching the control voltage Vp to be applied to the second MOSFET when the second clock signal is greater than or equal to the threshold voltage.
또한, 본 발명에 따른 MOSFET 회로 구조를 포함하는 CMOS 증폭기는, 제1 입력 신호(VIN +)가 인가되는, 한 쌍의 MOSFET을 포함하는 제1 MOSFET 회로부; 및 제2 입력 신호(VIN -)가 인가되는, 한 쌍의 MOSFET을 포함하는 제2 MOSFET 회로부를 포함하고, 상기 제1 MOSFET 회로부는 제어 전압(Vp)와, 제1 클럭 신호 및 상기 제1 클럭 신호와 반대의 위상을 갖는 제2 클럭 신호를 입력 받고, 상기 제1 신호 입력부와 연결된 제1 MOSFET 및 상기 제2 신호 입력부와 연결된 제2 MOSFET을 포함하되, 상기 제1 클럭 신호가 소정의 문턱(threshold) 전압 이상인 경우 상기 제어 전 압(Vp)이 상기 제1 MOSFET으로 인가되도록 스위칭하고, 상기 제2 클럭 신호가 상기 문턱 전압 이상인 경우 상기 제어 전압(Vp)이 상기 제2 MOSFET으로 인가되도록 스위칭하며, 상기 제2 MOSFET 회로부는 상기 제1 MOSFET 회로부의 거울(Mirror) 회로인 것을 특징으로 한다.In addition, a CMOS amplifier including a MOSFET circuit structure according to the present invention includes: a first MOSFET circuit portion including a pair of MOSFETs to which a first input signal V IN + is applied; And a second MOSFET circuit portion including a pair of MOSFETs to which a second input signal V IN − is applied, wherein the first MOSFET circuit portion includes a control voltage Vp, a first clock signal and the first clock signal. A second clock signal having a phase opposite to a clock signal is input, and includes a first MOSFET connected to the first signal input unit and a second MOSFET connected to the second signal input unit, wherein the first clock signal is a predetermined threshold. the control voltage Vp is applied to the first MOSFET when the threshold voltage is higher than the threshold voltage, and the control voltage Vp is applied to the second MOSFET when the second clock signal is higher than the threshold voltage. The second MOSFET circuit may be a mirror circuit of the first MOSFET circuit.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited to the embodiments. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
또한, 본 명세서에 기재된 저주파 플리커 노이즈는 1/f 노이즈와 동일한 의미이다.In addition, the low frequency flicker noise described in this specification is synonymous with 1 / f noise.
MOSFET(410)의 저주파 플리커 노이즈를 측정하기 위한 회로(400)가 도 4에 도시되어 있다. MOSFET(410)의 게이트(G)로 클럭 펄스(420)를 인가하고, 일정 회로(430)에 의하여 일정 전류(iD)를 가한 후, 드레인-소스(D-S) 간에 흐르는 전류를 측정한다. 이 때, 상기 MOSFET(410)의 게이트(G)에 클럭 펄스(420)가 인가됨에 따라, 드레인-소스(D-S) 간에 흐르는 전류에 포함된 1/f 저주파 플리커 노이즈에 의한 전류(inoise)가 감소한다. A
예를 들어, 도 5에 도시된 그래프와 같이, 낮은 주파수에서 큰 플리커 노이즈를 나타내는 1/f 노이즈의 파워는, MOSFET(410)의 게이트(G)에 일정 DC 바이어스를 인가할 때보다 클럭 펄스(420)를 인가하는 경우에 더 작게 나타남을 알 수 있 다. 이 때, 클럭 펄스(420)의 전압 크기가 1.5V에서 -0.5V까지 변할 때, 낮은 전압을 갖는 클럭 펄스(420)에서 노이즈 파워가 더 작게 나타남을 알 수 있다. For example, as shown in the graph shown in FIG. 5, the power of 1 / f noise, which exhibits large flicker noise at low frequencies, is higher than that of clock pulses when applying a constant DC bias to gate G of
본 발명에서는, 이와 같이 MOSFET의 게이트를 펄스 구동할 때, 1/f 노이즈가 감소되는 현상을 이용한 MOSFET 회로 구조 및 이를 이용한 CMOS 증폭기를 제안한다. The present invention proposes a MOSFET circuit structure using a phenomenon in which 1 / f noise is reduced when driving a gate of a MOSFET as described above, and a CMOS amplifier using the same.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 MOSFET 회로 구조를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a MOSFET circuit structure according to an embodiment of the present invention.
도 6에는 일반적인 MOSFET 구조와 함께, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 새로운 MOSFET 회로 구조가 도시되어 있다. 도 6에는 pMOSFET(p 채널 MOSFET)으로 구현된 MOSFET 회로 구조의 일례가 도시되어 있다. 이하 MOSFET의 예로서 P 채널 MOSFET(pMOSFET)을 이용하여 본 발명에 따른 MOSFET 회로 구조를 상세히 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되지 아니한다. 6 shows a new MOSFET circuit structure in accordance with a preferred embodiment of the present invention, along with a general MOSFET structure. 6 shows an example of a MOSFET circuit structure implemented with a pMOSFET (p channel MOSFET). Hereinafter, a MOSFET circuit structure according to the present invention will be described in detail using a P-channel MOSFET (pMOSFET) as an example of the MOSFET, but the present invention is not limited thereto.
도 6에 도시된 본 발명에 따른 pMOSFET 회로 구조의 동작을 상세히 설명하면 아래와 같다. 우선 도 6에 도시된 pMOSFET 회로 구조에서 사용되는 클럭 신호들(Ø1 및 Ø2)의 파형은 도 7에 도시된 것과 같다. The operation of the pMOSFET circuit structure according to the present invention shown in FIG. 6 is described in detail below. First, the waveforms of the clock signals Ø1 and Ø2 used in the pMOSFET circuit structure shown in FIG. 6 are as shown in FIG. 7.
도 7은 도 6에 도시된 MOSFET 회로 구조에서 사용되는 클럭 신호들을 도시한 파형도이다.FIG. 7 is a waveform diagram illustrating clock signals used in the MOSFET circuit structure shown in FIG. 6.
도 7에 도시된 것과 같이, 제1 클럭 신호(Ø1) 및 제2 클럭 신호(Ø2)는 서로 반대의 위상을 가지는 신호이고, 각각 50% 듀티 사이클(duty cycled)을 갖는 클럭 신호이다. 상기 클럭 신호들(Ø1, Ø2)의 서로 반대 방향으로의 위상의 변경은 실질적으로 동시에 이루어진다. As shown in FIG. 7, the first clock signal Ø1 and the second clock signal Ø2 are signals having opposite phases to each other, respectively, and are clock signals having 50% duty cycled. The phase change of the clock signals Ø1 and Ø2 in opposite directions is made substantially simultaneously.
도 7에 도시된 제1 클럭 신호(Ø1) 및 제2 클럭 신호(Ø2)는 각각 제1 신호 입력부(도시되지 아니함) 및 제2 신호 입력부(도시되지 아니함)으로 입력된다. 제1 신호 입력부로 입력된 제1 클럭 신호(Ø1)는 제1 스위칭부(SW1)(630)로 인가되어 제1 스위칭부(SW1)(630)의 on/off를 제어하고, 제2 신호 입력부로 입력된 제2 클럭 신호(Ø2)는 제2 스위칭부(SW2)(640)로 인가되어 제2 스위칭부(SW2)(640)의 on/off를 제어한다. 즉, 제1 클럭 신호(Ø1)가 도 7에 도시된 소정의 문턱 전압(threshold voltage) 이상인 경우(액티브 상태)인 경우, 제1 스위칭부(SW1)(630)는 제어 전압(Vp)이 제1 MOSFET(T1)(610)의 게이트로 입력되도록 스위칭한다(제1 MOSFET(T1)(610) 턴온). 이때, 제2 클럭 신호(Ø2)는 상기 문턱 전압 이하이며, 이때 제2 MOSFET(T2)(620)은 턴오프된다. 또한, 제2 클럭 신호(Ø2)가 도 7에 도시된 소정의 문턱 전압(threshold voltage) 이상인 경우(액티브 상태)인 경우, 제2 스위칭부(SW2)(640)는 제어 전압(Vp)이 제2 MOSFET(T2)(620)의 게이트로 입력되도록 스위칭한다(제2 MOSFET(T2)(620) 턴온). 이때, 제1 클럭 신호(Ø1)는 상기 문턱 전압 이하이며, 이때 제1 MOSFET(T2)(610)은 턴오프된다.The first clock signal Ø1 and the second clock signal Ø2 shown in FIG. 7 are input to the first signal input unit (not shown) and the second signal input unit (not shown), respectively. The first clock signal Ø1 input to the first signal input unit is applied to the first
제1 MOSFET(610) 및 제2 MOSFET(620)은 P 채널 MOSFET이고, 실질적으로(substantially) 동일한 특성을 갖는 MOSFET인 것이 바람직하다. 또한, 제1 MOSFET(610) 및 제2 MOSFET(620)의 구동을 제어하는 제어 전압(Vp)은 제1 MOSFET(610) 및 제2 MOSFET(620)의 구동 전압(VDD) 이상의 크기를 갖는 것이 바람직하고, 일례로 Vp는 VDD의 1배에서 1.1배 사이의 값을 갖을 수 있다. 일례로, VDD가 1.5V인 경우, Vp는 1.5V에서 1.65V의 크기를 가질 수 있고, 이러한 제어 전압(Vp)의 크기 제어를 통해 저주파 플리커 노이즈 감쇄 효과를 극대화할 수 있다. 이 부분에 대해서는 도 9 및 도 10을 참조하여 후술한다.The
도 6에 도시된 MOSFET 회로 구조를 이용하게 되면, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 것과 같이, 저주파 플리커 노이즈를 감쇄시킬 수 있다. 도 6을 참조하여 상술한 MOSFET 회로 구조는 저주파 플리커 노이즈 특성을 개선하기 위한 통신용 기저대역 CMOS 증폭기 또는 CMOS 이미지 센서 등 미약 신호 검출 시스템(weak signal detecting system)에서 이용될 수 있는, 낮은 저주파 플리커 노이즈 특성을 갖는 증폭기에 이용될 수 있다. 이러한 증폭기 구성의 일례가 도 8에 도시되어 있다. When the MOSFET circuit structure shown in FIG. 6 is used, low frequency flicker noise can be attenuated as described with reference to FIGS. 4 and 5. The MOSFET circuit structure described above with reference to FIG. 6 is a low low frequency flicker noise characteristic, which can be used in a weak signal detecting system such as a baseband CMOS amplifier or a CMOS image sensor for communication to improve low frequency flicker noise characteristics. It can be used in the amplifier having. An example of such an amplifier configuration is shown in FIG.
도 8은 도 6에 도시된 MOSFET 회로 구조를 포함하는 CMOS 증폭기의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 8 is a diagram showing an example of a CMOS amplifier including the MOSFET circuit structure shown in FIG.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 MOSFET 회로 구조를 포함하는 CMOS 증폭기는 제1 MOSFET 회로부(810) 및 제2 MOSFET 회로부(820)를 포함하고, 안정적인 출력 전압을 얻기 위한 출력 버퍼(830)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8, a CMOS amplifier including a MOSFET circuit structure according to the present invention includes a first
제1 MOSFET 회로부(810)는 한 쌍의 pMOSFET(T11, T12) 및 한 쌍의 스위칭부(SW11, SW12)를 포함하고, 제1 MOSFET 회로부(810)에는 제1 입력 신호(VIN +)가 인가된다. 또한, 제2 MOSFET 회로부(820)는 한 쌍의 pMOSFET(T21, T22) 및 한 쌍의 스위칭부(SW21, SW22)를 포함하고, 제2 MOSFET 회로부(820)에는 제2 입력 신호(VIN-)가 인가된다. The first
제1 MOSFET 회로부(810)는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 MOSFET 회로 구조와 동일한 구조를 가진다. 도 7에 도시된 것과 같이, 제1 클럭 신호(Ø1) 및 제2 클럭 신호(Ø2)는 서로 반대의 위상을 가지는 신호이고, 각각 50% 듀티 사이클(duty cycled)을 갖는 클럭 신호이다. 상기 클럭 신호들(Ø1, Ø2)의 서로 반대 방향으로의 위상의 변경은 실질적으로 동시에 이루어진다. 이러한 제1 클럭 신호(Ø1) 및 제2 클럭 신호(Ø2)는 각각 제1 신호 입력부(도시되지 아니함) 및 제2 신호 입력부(도시되지 아니함)으로 입력된다. 제1 신호 입력부로 입력된 제1 클럭 신호(Ø1)는 제1 스위칭부(SW11)로 인가되어 제1 스위칭부(SW11)의 on/off를 제어하고, 제2 신호 입력부로 입력된 제2 클럭 신호(Ø2)는 제2 스위칭부(SW12)로 인가되어 제2 스위칭부(SW12)의 on/off를 제어한다. 즉, 제1 클럭 신호(Ø1)가 액티브 상태인 경우, 제1 스위칭부(SW11)는 제어 전압(Vp)이 제1 MOSFET(T11)의 게이트로 입력되도록 스위칭하고, 제1 MOSFET(T11)은 턴온(turn-on)된다. 이때, 제2 클럭 신호(Ø2)는 상기 문턱 전압 이하이며, 이때 제2 MOSFET(T12)은 턴오프된다. 또한, 제2 클럭 신호(Ø2)가 액티브 상태인 경우, 제2 스위칭부(SW12)는 제어 전압(Vp)이 제2 MOSFET(T12)의 게이트로 입력되도록 스위칭하고, 제2 MOSFET(T12)은 턴온된다. The first
여기에서, 제1 MOSFET(610) 및 제2 MOSFET(620)은 P 채널 MOSFET이고, 실질적으로(substantially) 동일한 특성을 갖는 MOSFET인 것이 바람직하다. 또한, 제1 MOSFET(610) 및 제2 MOSFET(620)의 구동을 제어하는 제어 전압(Vp)은 제1 MOSFET(610) 및 제2 MOSFET(620)의 구동 전압(VDD) 이상의 크기를 갖는 것이 바람직하고, 일례로 Vp는 VDD의 1배에서 1.1배 사이의 값을 갖을 수 있다. 일례로, VDD가 1.5V인 경우, Vp는 1.5V에서 1.65V의 크기를 가질 수 있다.Here, the
제2 MOSFET 회로부(820)는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 MOSFET 회로 구조와 동일한 구조를 가지되, 상술한 제1 MOSFET 회로부(810)와는 미러(mirror) 회로를 구성한다. The second
상술한 구성을 가지는 CMOS 증폭기는 제1 및 제2 입력 신호(VIN +, VIN -)를 입력 받아 증폭하고, 제1 MOSFET 회로부(810) 및 제2 MOSFET 회로부(820)에 포함된 각 쌍의 MOSFET들을 통해 증폭된 차동 신호들을 출력할 수 있다. 제1 및 제2 입력 신호(VIN +, VIN -)에 따른 증폭된 차동 신호들은, 도 4 및 도 5에서 설명한 것과 같이 저주파 플리커 노이즈가 감쇄된 신호로서 출력된다. The CMOS amplifier having the above-described configuration receives and amplifies the first and second input signals V IN + and V IN − , and each pair included in the
본 발명에 따른 CMOS 증폭기는 안정적인 버퍼, 필터, 적분기, 또는 비교기 등으로서 이용될 목적으로 출력 버퍼 회로(830)를 더 포함할 수 있다. 출력 버퍼 회로(830)는 제1 MOSFET 회로부(810) 및 제2 MOSFET 회로부(820)로부터 증폭된 차동(differential) 신호들을 받는, N 채널 MOSFET(T6), P 채널 MOSFET(T7), 저항(R), 및 커패시터(C)를 포함한다. 출력 버퍼 회로(830)는 제1 MOSFET 회로부(810) 및 제2 MOSFET 회로부(820)로부터 증폭된 차동 신호들을 버퍼링한다. 즉, 출력 버퍼 회로(830)는 좀더 안정적이고 일정 레벨로 구동 능력이 증강된 출력 신호(VOUT)를 생성하여 출력한다.The CMOS amplifier according to the present invention may further include an
또한, 구현에 따라 CMOS 증폭기에서, 제1 및 제2 입력 신호(VIN +, VIN -) 중 어느 하나의 단자(예를 들어, VIN -)와 출력 단자(VOUT)가 연결될 수 있다. 이 경우, CMOS 증폭기는 제1 및 제2 입력 신호(VIN +, VIN -) 중 다른 신호 단자(예를 들어, VIN +)로 하나의 입력 신호를 받아 출력 단자(VOUT)로 버퍼링된 신호를 출력하는 1입력 1출력 증폭기로 동작할 수 있고, 이와 같은 구조는, 버퍼, 필터(LPF, HPF, BPF 등), 적분기, 또는 비교기 등에 이용되는 연산 증폭기 기능을 수행할 수 있다. Further, in the CMOS amplifier according to the embodiment, the first and second input signals (V IN +, V IN -) - may have the output terminal (VOUT) is connected any one of the terminals of (for example, V IN). In this case, the CMOS amplifier receives one input signal to another signal terminal (for example, V IN + ) of the first and second input signals V IN + and V IN − and is buffered to the output terminal VOUT. It can operate as a one-input one-output amplifier for outputting a signal, and such a structure can perform an operational amplifier function used in a buffer, a filter (LPF, HPF, BPF, etc.), an integrator, or a comparator.
또한 도 8에 도시된 CMOS 증폭기가 버퍼, 필터, 적분기, 또는 비교기 등으로서의 다른 기능을 위하여 도 8에 도시된 회로에 다른 소자들이 더 포함될 수도 있고, 이러한 설계 변경은 당업자에게 자명한 것이다. In addition, other elements may be further included in the circuit shown in FIG. 8 for other functions of the CMOS amplifier shown in FIG. 8 as a buffer, a filter, an integrator, a comparator, or the like. Such a design change will be apparent to those skilled in the art.
도 9는 본 발명에 따른 MOSFET 회로 구조를 채용하는 경우 Vp 변화에 따른 저주파 플리커 노이즈의 감소를 보여주는 그래프이다.9 is a graph showing the reduction of low-frequency flicker noise according to the Vp change when adopting the MOSFET circuit structure according to the present invention.
도 9를 참조하면, 도 6에 도시된 MOSFET 회로 구조를 사용할 때, Vp를 가변 입력하는 경우 발생하는 1/f 노이즈의 파워 스펙트럼 강도(Power Spectral Density)를 분석한 결과가 도시되어 있다. 상기 파워 스펙트럼 강도는 FFT(Fast Fourier Transform) 분석법에 의하여 계산될 수 있다. 도 9에 도시된 것과 같이, Vp가 증가함에 따라 1/f 노이즈의 파워 스펙트럼 강도는 감소하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 9, a result of analyzing the power spectral density of 1 / f noise generated when a variable input of Vp is used when using the MOSFET circuit structure shown in FIG. 6 is illustrated. The power spectral intensity may be calculated by fast fourier transform (FFT) analysis. As shown in FIG. 9, it can be seen that the power spectral intensity of 1 / f noise decreases as Vp increases.
도 10은 본 발명에 따른 MOSFET 회로 구조를 채용하는 경우, Vp 의 변화에 따른 저주파 플리커 노이즈의 감소를 dB 스케일로 보여주는 그래프이다.10 is a graph showing a reduction in low frequency flicker noise with a change in Vp in dB scale when adopting the MOSFET circuit structure according to the present invention.
도 10을 참조하면, VDD가 1.5V이고, Vp가 1.5V에서 1.65V 사이의 값을 가지는 경우의 노이즈 감쇄 효과가 도시되어 있다. 즉, Vp가 VDD와 동일한 크기를 가질 때(Vp=1.5V)보다, Vp가 VDD보다 다소 큰 크기를 갖는 경우(Vp= 1.55V, 1.6V, 및 1.65V)에 노이즈 감쇄 효과가 개선된다는 사실을 알 수 있다. Referring to FIG. 10, the noise attenuation effect when VDD is 1.5V and Vp has a value between 1.5V and 1.65V is illustrated. That is, the fact that the noise reduction effect is improved when Vp has a size slightly larger than VDD (Vp = 1.55V, 1.6V, and 1.65V) than when Vp has the same size as VDD (Vp = 1.5V). It can be seen.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
본 발명에 따르면, MOSFET 회로 구조(architecture)에 있어서 연속적인 신호의 처리에 적용 가능하며 글리치나 저주파 플리커(flicker) 노이즈가 개선된 새로운 MOSFET 회로 구조를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a new MOSFET circuit structure which is applicable to the processing of continuous signals in the MOSFET circuit architecture and which has improved glitch or low frequency flicker noise.
또한, 본 발명에 따르면, 새로운 MOSFET 회로 구조를 이용함으로써 연속적인 신호의 처리에 적용 가능하며 글리치나 저주파 플리커 노이즈가 개선된 새로운 CMOS 증폭기를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, by using the new MOSFET circuit structure, it is possible to provide a new CMOS amplifier that is applicable to the processing of continuous signals and has improved glitch or low frequency flicker noise.
또한, 본 발명에 따르면, 저주파 플리커 노이즈가 감쇄되면서, 연속적인(continuous) 신호를 처리할 수 있는 MOSFET 회로 구조 및 이러한 MOSFET 회로 구조를 포함하는 CMOS 증폭기를 제공할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to provide a MOSFET circuit structure capable of processing a continuous signal while low frequency flicker noise is attenuated, and a CMOS amplifier including such a MOSFET circuit structure.
또한, 본 발명에 따르면, 통신용 기저대역 CMOS 증폭기의 저주파 플리커 노 이즈 특성을 개선할 수 있는 새로운 CMOS 증폭기를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a novel CMOS amplifier capable of improving low frequency flicker noise characteristics of a baseband CMOS amplifier for communication.
또한, 본 발명에 따르면, CMOS 이미지 센서 등 미약 신호 검출 시스템(weak signal detecting system)에서 이용될 수 있는, 낮은 저주파 플리커 노이즈 특성을 갖는 새로운 CMOS 증폭기를 제공할 수 있다. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a novel CMOS amplifier having low low frequency flicker noise characteristics that can be used in a weak signal detecting system such as a CMOS image sensor.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060106815A KR100834119B1 (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | CMOS amplifier employing a MOSF circuit structure and the MOSF circuit structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060106815A KR100834119B1 (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | CMOS amplifier employing a MOSF circuit structure and the MOSF circuit structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080039082A KR20080039082A (en) | 2008-05-07 |
KR100834119B1 true KR100834119B1 (en) | 2008-06-02 |
Family
ID=39647425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060106815A KR100834119B1 (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | CMOS amplifier employing a MOSF circuit structure and the MOSF circuit structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100834119B1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9019188B2 (en) | 2011-08-08 | 2015-04-28 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device for varying different scan ratios for displaying moving and still images and a driving method thereof |
US9129572B2 (en) | 2012-02-21 | 2015-09-08 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and related method |
US9165518B2 (en) | 2011-08-08 | 2015-10-20 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and driving method thereof |
US9208736B2 (en) | 2011-11-28 | 2015-12-08 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and driving method thereof |
US9299301B2 (en) | 2011-11-04 | 2016-03-29 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and method for driving the display device |
KR20180015339A (en) | 2016-08-03 | 2018-02-13 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Receiver resilient to noise input |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4990254B2 (en) * | 2008-09-30 | 2012-08-01 | 本田技研工業株式会社 | Multi-plate clutch |
KR101662159B1 (en) * | 2015-08-18 | 2016-10-10 | 연세대학교 산학협력단 | Mosfet circuit, apparatus of reducing flicker noise of amplifier copring the same, amprifier comprising the same, method for reducing fliker noise of mosfet |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR0130154B1 (en) * | 1994-11-21 | 1998-10-01 | 김주용 | Differential amplifier |
KR20000000908A (en) * | 1998-06-05 | 2000-01-15 | 김영환 | Apparatus for intercepting abnormal bias voltage of semiconductor device |
KR20010039683A (en) * | 1999-06-29 | 2001-05-15 | 가와다 미쓰구 | Switching circuit having a switching semiconductor device and control method thereof |
KR20070068893A (en) * | 2005-12-27 | 2007-07-02 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for reducing flicker noise of CMOS amplifier |
-
2006
- 2006-10-31 KR KR1020060106815A patent/KR100834119B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR0130154B1 (en) * | 1994-11-21 | 1998-10-01 | 김주용 | Differential amplifier |
KR20000000908A (en) * | 1998-06-05 | 2000-01-15 | 김영환 | Apparatus for intercepting abnormal bias voltage of semiconductor device |
KR20010039683A (en) * | 1999-06-29 | 2001-05-15 | 가와다 미쓰구 | Switching circuit having a switching semiconductor device and control method thereof |
KR20070068893A (en) * | 2005-12-27 | 2007-07-02 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for reducing flicker noise of CMOS amplifier |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9019188B2 (en) | 2011-08-08 | 2015-04-28 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device for varying different scan ratios for displaying moving and still images and a driving method thereof |
US9165518B2 (en) | 2011-08-08 | 2015-10-20 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and driving method thereof |
US9672792B2 (en) | 2011-08-08 | 2017-06-06 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and driving method thereof |
US9299301B2 (en) | 2011-11-04 | 2016-03-29 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and method for driving the display device |
US9208736B2 (en) | 2011-11-28 | 2015-12-08 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and driving method thereof |
US9129572B2 (en) | 2012-02-21 | 2015-09-08 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and related method |
KR20180015339A (en) | 2016-08-03 | 2018-02-13 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Receiver resilient to noise input |
US10056904B2 (en) | 2016-08-03 | 2018-08-21 | SK Hynix Inc. | Receiver resilient to noise input |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20080039082A (en) | 2008-05-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100834119B1 (en) | CMOS amplifier employing a MOSF circuit structure and the MOSF circuit structure | |
CN104423409B (en) | Closed loop control system, and an amplifier in combination with such a closed loop control system | |
US7453317B2 (en) | Apparatus and method for reducing flicker noise of CMOS amplifier | |
JP4700705B2 (en) | Signal reproduction device | |
JPH0927883A (en) | Image read signal processing unit | |
JP2011066558A (en) | Class-d amplifier | |
CN110632381B (en) | Current detection circuit, chip and current detection method for loudspeaker protection | |
US20100176982A1 (en) | Quantizer, analogue-to-digital converter comprising such a quantizer, and ultra-wide band receiver integrating such a converter | |
JP4765521B2 (en) | Variable gain amplifier | |
JP3801112B2 (en) | Image reading signal processing apparatus | |
KR20090025627A (en) | CMOS Amplifier Reduces Low Frequency Noise | |
CN114978054B (en) | Self-zeroing operational amplifier | |
US8150064B2 (en) | Audio output device and method | |
KR100875729B1 (en) | CMOS amplifier employing a MOSF circuit structure and the MOSF circuit structure | |
US6642752B1 (en) | Broadband sample and hold circuit | |
CN108702153B (en) | Level shifter and calibration method | |
JP2002344264A (en) | Amplifier | |
US7589585B2 (en) | Noise reduction circuit | |
JP3618232B2 (en) | Clamp circuit for solid-state imaging device | |
US8773198B2 (en) | Auto-zero amplifier and sensor module using same | |
US20130214841A1 (en) | Low Distortion MOS Attenuator | |
US20090176471A1 (en) | Receiver | |
KR100735670B1 (en) | Square wave generation circuit using active element | |
JP2001013263A (en) | Infrared detector | |
JP2003134303A (en) | Image reading signal processor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20061031 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20071127 Patent event code: PE09021S01D |
|
PG1501 | Laying open of application | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20080519 |
|
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20080526 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20080527 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
PC1903 | Unpaid annual fee |