KR20070074698A - Gain-Adjustable Ring Oscillator Oscillator and Method - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

본 발명은 이득 조절이 가능한 링오실레이터 발진 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상기 발진 장치에서는, VIC(310)에서 콘트롤 전압(VCTRL)에 따른 게인 조절 전류(I_gain)가 디지털 입력(A1~AN)에 따라 변동되도록 하고, 전류뱅크(320)가 디지털 입력(B1~BN)에 따라 옵셋 조절 전류(I_off)를 생성함에 따라, 상기 게인 조절 전류(I_gain)와 옵셋 조절 전류(I_off)의 합산 전류(I_CONT)를 받는 CCO(340)가 적절한 주파수 옵셋과 게인 특성을 나타내는 발진 신호(LO)를 생성한다.The present invention relates to a ring oscillator oscillator and method capable of gain control, in which the gain control current (I_gain ) according to the control voltage (VCTRL) in the VIC 310 is applied to the digital inputs A1 to AN. And the gain adjusting current I_gain and the offset adjusting current I_off as the current bank 320 generates the offset adjusting current I_off according to the digital inputs B1 to BN. CCO 340 receiving current I_CONT generates an oscillation signal LO that exhibits appropriate frequency offset and gain characteristics.

Description

Translated fromKorean

이득 조절이 가능한 링오실레이터 발진 장치 및 방법{Oscillation Apparatus and Method having Ring Oscillator with Gain Control}Oscillation Apparatus and Method having Ring Oscillator with Gain Control}

도 1은 일반적인 PLL 구조의 발진 장치를 설명하기 도면이다.1 is a view for explaining the oscillation device of a general PLL structure.

도 2는 발진 장치에서의 주파수 안정성을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining frequency stability in an oscillation apparatus.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 발진 장치를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining an oscillation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 VIC와 전류뱅크의 구체적인 관계를 설명하기 위한 회로도이다.FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a specific relationship between the VIC and the current bank of FIG. 3.

도 5는 도 3의 CCO를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for describing the CCO of FIG. 3.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 발진 장치의 주파수-전압 특성을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the frequency-voltage characteristics of the oscillation apparatus according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

310: VIC(Voltage-Current Converter: 전압-전류 변환기)310: VIC (Voltage-Current Converter)

320: 전류뱅크(Current Bank)320: Current Bank

330: 합산기330: summer

340: CCO(Current-Controlled Oscillator: 전류 제어 발진기)340: Current-Controlled Oscillator (CCO)

350: 버퍼350: buffer

본 발명은 발진 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PLL(Phase-Locked Loop: 위상 동기 루프)의 주파수 안정성(stability)을 고려하여 이득 조절을 가능하게 한 발진 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an oscillation device, and more particularly, to an oscillation device and a method for allowing gain adjustment in consideration of frequency stability of a phase-locked loop (PLL).

도 1은 일반적인 PLL 구조의 발진 장치(100)를 설명하기 도면이다. 도 1을 참조하면, 상기 발진 장치(100)는 PFD(Phase/Frequency Detector: 위상/주파수 검출기)(110), CP(Charge Pump: 차지 펌프)(120), LF(Loop Filter: 루프 필터)(130), VCO(Voltage-Controlled Oscillator: 전압 제어 발진기)(140) 및 주파수 분주기(150)를 포함한다.1 is a diagram illustrating anoscillation device 100 having a general PLL structure. Referring to FIG. 1, theoscillator 100 includes a phase / frequency detector (PFD) 110, acharge pump 120, a loop filter LF ( 130, a voltage-controlled oscillator (VCO) 140, and afrequency divider 150.

상기 발진 장치(100)는 기준 클럭 신호(REF)에 위상 록킹된 발진 신호(LO)를 생성한다. 상기 발진 신호(LO)는 아날로그 및 디지털 통신 시스템에서 요구된 일정 주파수를 가지는 클럭 신호로서 이용될 수 있다.Theoscillation device 100 generates an oscillation signal LO phase locked to the reference clock signal REF. The oscillation signal LO may be used as a clock signal having a predetermined frequency required in analog and digital communication systems.

도 1과 같은 일반적인 발진 장치(100)에서, 상기 PFD(110)는 상기 발진 신호(LO)가 상기 주파수 분주기(150)에서 주파수 분주된 신호와 상기 기준 클럭 신호(REF)의 위상 비교하여 두 신호의 위상차 신호를 생성한다. 상기 CP(120)는 상기 위상차 신호에 따라 출력 전하량을 조절한다. 잘 알려진 바와 같이, 상기 위상차 신호가 업(up) 신호 및 다운(down) 신호로 분리되어 출력될 수 있고, 이에 따라 상기 CP(120)에서 상기 업 신호에 의하여 출력 전하량이 증가되고, 상기 다운 신호에 의하여 출력 전하량 감소될 수 있다. 이와 같은 상기 CP(120)의 동작에 따라, 상기 LP(130)는 상기 CP(120) 출력을 로우 패스 필터링하여 콘트롤 전압(VCTRL)을 생성한다.In thegeneral oscillation device 100 as shown in FIG. 1, thePFD 110 may compare two phases of a signal in which the oscillation signal LO is frequency-divided by thefrequency divider 150 with a phase of the reference clock signal REF. Generate a phase difference signal of the signal. TheCP 120 adjusts the output charge amount according to the phase difference signal. As is well known, the phase difference signal may be output by being separated into an up signal and a down signal, so that the amount of output charge is increased by the up signal in theCP 120. By this, the output charge amount can be reduced. In response to the operation of theCP 120, theLP 130 generates a control voltage V CTRL by low pass filtering the output of theCP 120.

상기 VCO(140)는 상기 LP(130)에서 생성되는 상기 콘트롤 전압(VCTRL)에 따라 일정 주파수를 가지는 발진 신호(LO)를 생성한다. 상기 콘트롤 전압(VCTRL)에 따른 상기 VCO(140)의 게인(gain)이 조절될 수 있도록 하는 테크닉이 다양하게 연구되고 있다.TheVCO 140 generates an oscillation signal LO having a predetermined frequency according to the control voltage V CTRL generated by theLP 130. Various techniques for adjusting the gain of theVCO 140 according to the control voltage VCTRL have been studied.

상기 VCO(140) 출력은 도 2와 같은 주파수 특성을 가질 수 있다. 상기 콘트롤 전압(VCTRL)의 증가에 따른 상기 발진 신호(LO)의 주파수 증가율, 즉, 기울기로 나타낼 수 있는 상기 VCO(140)의 게인은 안정성과 서로 반대(trade-off)로 작용한다. 즉, PLL의 동작 측면에서 220과 같이 게인이 큰 경우에는 210과 같이 게인이 작은 경우에 비하여 안정성이 떨어진다. 다시 말하여, 220의 경우에는 210의 경우보다 상기 콘트롤 전압(VCTRL)의 작은 변화에 대하여 상기 발진 신호(LO)의 주파수가 더 크게 변할 수 있다.TheVCO 140 output may have a frequency characteristic as shown in FIG. The frequency increase rate of the oscillation signal LO, that is, the gain of theVCO 140, which can be expressed as a slope, increases as the control voltage VCTRL increases, and acts as a trade-off with stability. In other words, when the gain is large, such as 220, in terms of the operation of the PLL, the stability is lower than when the gain is small, such as 210. In other words, in the case of 220, the frequency of the oscillation signal LO may change larger with respect to a smaller change in the control voltage VCTRL than in the case of 210.

이와 같은 VCO의 게인을 증가시키면서도 안정성을 확보하기 위한 연구가 다양하게 진행되고 있지만, 아날로그 및 디지털 통신 시스템에 적용을 위하여 아직도 공정 변화에 민감하지 않고 노이즈에 충분한 게인과 안정성을 가지는 VCO 등 발진 장치가 요구되고 있다.While various studies have been conducted to secure the stability while increasing the gain of such a VCO, an oscillation device such as a VCO, which is still insensitive to process changes and has sufficient gain and stability for noise, is applicable to analog and digital communication systems. It is required.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, VIC 비율을 선택하는 스위칭을 통하여 안정된 게인을 가지면서 광대역을 커 버할 수 있는 발진 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an oscillation apparatus and method which can cover a wide bandwidth while having a stable gain through switching to select a VIC ratio.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 발진 장치는, 입력되는 콘트롤 전압을 전류로 변환하고, 상기 변환되는 전류를 제1 디지털 입력에 따라 조절하여 게인 조절 전류를 생성하는 전압-전류 변환기; 제2 디지털 입력에 따라 옵셋 조절 전류를 생성하는 전류뱅크; 및 상기 게인 조절 전류와 상기 옵셋 조절 전류의 합산 전류를 받아 발진 신호를 생성하는 전류 제어 발진기를 포함하고, 상기 전압-전류 변환기는 상기 제1 디지털 입력에 따라 저항을 선택하여 상기 게인 조절 전류가 변동되도록 하는 것을 특징으로 한다. 상기 발진 신호를 버퍼링하는 버퍼를 더 가질 수 있다.An oscillation apparatus according to an aspect of the present invention for achieving the object of the present invention as described above, converts the input control voltage into a current, and adjusts the converted current in accordance with a first digital input to generate a gain adjustment current Voltage-to-current converters; A current bank for generating an offset adjustment current according to the second digital input; And a current controlled oscillator configured to generate an oscillation signal based on the sum of the gain adjustment current and the offset adjustment current, wherein the voltage-to-current converter selects a resistor according to the first digital input to change the gain adjustment current. It is characterized by that. It may further have a buffer for buffering the oscillation signal.

여기서, 상기 제2 디지털 입력에 따른 상기 옵셋 조절 전류의 변동 시에는 상기 콘트롤 전압에 따른 상기 발진 신호의 주파수 범위가 불연속적으로 변하고, 상기 제1 디지털 입력에 따른 상기 게인 조절 전류의 변동 시에는 상기 콘트롤 전압에 대한 상기 발진 신호의 주파수의 기울기가 달라지는 것을 특징으로 한다.Here, the frequency range of the oscillation signal according to the control voltage is discontinuously changed when the offset adjustment current is changed according to the second digital input, and when the gain adjustment current according to the first digital input is changed. The slope of the frequency of the oscillation signal with respect to the control voltage is characterized in that different.

상기 전압-전류 변환기는, 상기 발진 신호를 피드백 받아 동작하는 소정 PLL로부터 상기 콘트롤 전압을 받고, 한 입력 단자로 상기 콘트롤 전압을 받고, 다른 입력 단자는 노드(ND1)에 연결된 증폭기; 소스가 전원(VDD)에 연결되고, 게이트가 상기 증폭기 출력에 연결되며, 드레인이 상기 노드(ND1)에 연결된 제1 P 채널 MOSFET; 전원(GND)에 각각의 한 단자가 연결된 복수의 저항들; 및 상기 제1 디지털 입력에 따라 상기 노드(ND1)와 상기 복수의 저항들 중 어느 하나의 다른 단자를 연 결하는 스위치를 포함하며, 소스가 상기 전원(VDD)에 연결되고, 게이트로 상기 증폭기 출력을 받아 상기 제1 P 채널 MOSFET에 대한 전류 미러로 동작하는 제2 P 채널 MOSFET를 통하여 상기 게인 조절 전류가 생성되는 것을 특징으로 한다.The voltage-current converter may include: an amplifier receiving the control voltage from a predetermined PLL operating by receiving the oscillation signal, receiving the control voltage from one input terminal, and the other input terminal connected to a node ND1; A first P-channel MOSFET having a source connected to a power supply VDD, a gate connected to the amplifier output, and a drain connected to the node ND1; A plurality of resistors, each terminal being connected to a power supply GND; And a switch connecting the node ND1 and the other terminal of any one of the plurality of resistors according to the first digital input, wherein a source is connected to the power supply VDD and a gate is used to supply the amplifier output. And the gain regulating current is generated through the second P channel MOSFET which acts as a current mirror for the first P channel MOSFET.

상기 전류뱅크는, 전원(VDD)과 노드(ND2) 사이에 연결된 전류원; 드레인과 게이트가 상기 노드(ND2)에 연결되고, 소스가 전원(GND)에 연결된 제1 N채널 MOSFET; 드레인이 노드(ND3)에 연결되고, 게이트가 상기 노드(ND2)에 연결되며, 소스가 상기 전원(GND)에 연결된 제2 N 채널 MOSFET; 각각의 게이트가 상기 노드(ND2)에 연결되고, 각각의 소스가 상기 전원(GND)에 연결된 복수의 N 채널 MOSFET; 상기 제2 디지털 입력에 따라 상기 노드(ND3)와 상기 복수의 N 채널 MOSFET 중 어느 하나의 드레인 단자를 연결하는 스위치; 및 소스가 상기 전원(VDD)에 연결되고, 게이트와 드레인이 상기 노드(ND3)에 연결된 제1 P 채널 MOSFET를 포함하고, 소스가 상기 전원(VDD)에 연결되고, 게이트가 상기 노드(ND3)에 연결되어 상기 제1 P 채널 MOSFET에 대한 전류 미러로 동작하는 제2 P 채널 MOSFET를 통하여 상기 옵셋 조절 전류가 생성되는 것을 특징으로 한다.The current bank includes a current source connected between the power supply VDD and the node ND2; A first N-channel MOSFET having a drain and a gate connected to the node ND2 and a source connected to a power source GND; A second N-channel MOSFET having a drain connected to the node ND3, a gate connected to the node ND2, and a source connected to the power source GND; A plurality of N-channel MOSFETs, each gate of which is connected to the node ND2 and each source of which is connected to the power source GND; A switch connecting the node (ND3) and a drain terminal of any one of the plurality of N-channel MOSFETs according to the second digital input; And a first P-channel MOSFET having a source connected to the power supply VDD, a gate and a drain connected to the node ND3, a source connected to the power supply VDD, and a gate connected to the node ND3. The offset regulation current is generated through a second P-channel MOSFET connected to and operating as a current mirror for the first P-channel MOSFET.

상기 전류 제어 발진기는, 상기 합산 전류를 받아 동작하고 링 형태로 연결된 복수의 차동 증폭기들을 가지고, 상기 복수의 차동 증폭기들 중 어느 하나의 출력 단자들로부터 상기 발진 신호의 차동 신호들을 생성하는 것을 특징으로 한다.The current controlled oscillator has a plurality of differential amplifiers which operate in response to the sum current and are connected in a ring form, and generate differential signals of the oscillation signal from output terminals of any one of the plurality of differential amplifiers. do.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 발진 방법은, 입력되는 콘트롤 전압을 전류로 변환하고, 제1 디지털 입력에 따라 저항을 선택하여 상기 변환되는 전류를 조절하여 게인 조절 전류를 생성하는 단계; 제2 디지털 입력에 따라 옵셋 조절 전류를 생성하는 단계; 및 상기 게인 조절 전류와 상기 옵셋 조절 전류의 합산 전류를 이용하여 발진 신호를 생성하는 단계를 포함한다.The oscillation method according to another aspect of the present invention for achieving the object of the present invention as described above, converts the input control voltage into a current, by selecting a resistor according to a first digital input to adjust the converted current gain Generating a regulated current; Generating an offset adjustment current according to the second digital input; And generating an oscillation signal by using the sum current of the gain adjustment current and the offset adjustment current.

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.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 발진 장치(300)를 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 상기 발진 장치(300)는 VIC(Voltage-Current Converter: 전압-전류 변환기)(310), 전류뱅크(Current Bank)(320), 합산기(330), CCO(Current-Controlled Oscillator: 전류 제어 발진기)(340) 및 버퍼(350)를 포함한다.3 is a view for explaining theoscillation apparatus 300 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, theoscillation device 300 includes a voltage-current converter (VIC) 310, acurrent bank 320, asummer 330, and a current-controlled CCO. Oscillator (340) and a buffer (350).

상기 VIC(310)는 입력되는 콘트롤 전압(VCTRL)을 전류로 변환한다. 이때 변환되는 전류는 소정 비트수를 가지는 디지털 입력(A1~AN)에 따라 조절되어 게인 조절 전류(I_gain)로서 생성된다. 상기 콘트롤 전압(VCTRL)은 도 1의 PLL 구조에서와 같은 루프 필터(130)로부터 입력 받을 수 있다. 이때, 상기 CCO(340)로부터 생성되는 발진 신호(LO)가 피드백되어 위상/주파수 검출기(110)에서 위상차 신호를 생성하는데 이용될 수 있다.TheVIC 310 converts an input control voltage V CTRL into a current. At this time, the converted current is adjusted according to the digital inputs A1 to AN having a predetermined number of bits and is generated as a gain adjusting current I_gain . The control voltage VCTRL may be input from theloop filter 130 as in the PLL structure of FIG. 1. In this case, the oscillation signal LO generated from theCCO 340 may be fed back and used to generate a phase difference signal in the phase /frequency detector 110.

상기 전류뱅크(320)는 소정 비트수를 가지는 디지털 입력(B1~BN)에 따라 옵셋 조절 전류(I_off)를 생성한다.Thecurrent bank 320 generates an offset adjustment current I_off according to the digital inputs B1 to BN having a predetermined number of bits.

상기 합산기(330)는 상기 게인 조절 전류(I_gain)와 상기 옵셋 조절 전류(I_off)를 합산한다. 상기 합산기(330)로서 실제 합산하는 회로가 이용될 수 있지만, 도 4의 설명에서 기술하는 바와 같이 이는 회로 결선에 의하여 일정 접점에서 합해진 전류가 출력되도록 하는 방식으로 이루어질 수도 있다.Thesummer 330 sums the gain adjustment current I_gain and the offset adjustment current I_off . A circuit that actually adds up may be used as theadder 330, but as described in the description of FIG. 4, this may be made in such a manner that the summed current is output at a predetermined contact by a circuit connection.

상기 CCO(340)는 상기 게인 조절 전류(I_gain)와 상기 옵셋 조절 전류(I_off)의 합산 전류(I_CONT)를 받아 상기 발진 신호(LO)를 생성한다. 상기 버퍼(350)는 상기 발진 신호(LO)를 버퍼링하기 위한 증폭기 또는 인버터 형태일 수 있다.TheCCO 340 receives the sum current I_CONT of the gain adjustment current I_gain and the offset adjustment current I_off to generate the oscillation signal LO. Thebuffer 350 may be in the form of an amplifier or an inverter for buffering the oscillation signal LO.

특히, 본 발명에서 상기 VIC(310)는 도 4의 설명에서 기술하는 바와 같이, 상기 디지털 입력(A1~AN)에 따라 수동 소자인 저항을 선택하여 상기 게인 조절 전류(I_gain)가 변동되도록 하였다.In particular, in the present invention, as described in the description of FIG. 4, the VIC 310 selects a resistor which is a passive element according to the digital inputs A1 to AN so that the gain adjusting current I_gain is changed. .

도 4는 도 3의 VIC(310)와 전류뱅크(320)의 구체적인 관계를 설명하기 위한 회로도이다. 도 4를 참조하면, 상기 VIC(310)는 증폭기(410), P 채널 MOSFET들(M1, M11), 복수의 저항들(R1~RN), 및 스위치(SW11)를 포함한다.4 is a circuit diagram for explaining a specific relationship between theVIC 310 and thecurrent bank 320 of FIG. Referring to FIG. 4, the VIC 310 includes anamplifier 410, P channel MOSFETs M1 and M11, a plurality of resistors R1 to RN, and a switch SW11.

상기 증폭기(410)는 차동 증폭기 형태를 이용한 연산 증폭기일 수 있고, 기타 다른 CMOS 증폭기 일 수 있다. 상기 증폭기(410)는 한 입력 단자(-)로 상기 콘트롤 전압(VCTRL)을 받고, 다른 입력 단자(+)는 노드(ND1)에 연결된다. 상기 P 채널 MOSFET(M1)에서, 소스가 전원(VDD)에 연결되고, 게이트가 상기 증폭기(410) 출력에 연결되며, 드레인이 상기 노드(ND1)에 연결된다. 상기 복수의 저항들(R1~RN)은 전원(GND)에 각각의 한 단자가 연결된다. 상기 스위치(SW11)는 상기 디지털 입 력(A1~AN)에 따라 상기 노드(ND1)와 상기 복수의 저항들(R1~RN) 중 어느 하나의 다른 단자를 연결한다.Theamplifier 410 may be an operational amplifier using a differential amplifier form, or may be another CMOS amplifier. Theamplifier 410 receives the control voltage V CTRL at one input terminal (−), and the other input terminal (+) is connected to the node ND1. In the P-channel MOSFET M1, a source is connected to the power supply VDD, a gate is connected to the output of theamplifier 410, and a drain is connected to the node ND1. One terminal of each of the resistors R1 to RN is connected to a power source GND. The switch SW11 connects the node ND1 and the other terminal of any one of the plurality of resistors R1 to RN according to the digital inputs A1 to AN.

이에 따라, 소스가 상기 전원(VDD)에 연결되고, 게이트로 상기 증폭기(410) 출력을 받는 상기 P 채널 MOSFET(M11)는 상기 P 채널 MOSFET(M1)의 전류 미러로 동작하여, 상기 P 채널 MOSFET(M11)의 소스-드레인을 통하여 상기 게인 조절 전류(I_gain)가 생성될 수 있다.Accordingly, the P-channel MOSFET M11 connected to a source VDD and receiving the output of theamplifier 410 as a gate operates as a current mirror of the P-channel MOSFET M1, thereby providing the P-channel MOSFET. The gain adjusting current I_gain may be generated through the source-drain of M11.

도 4에서, 상기 전류뱅크(320)는 전류원(420), N 채널 MOSFET들(M31, M41, M51, M52), 스위치(SW21) 및 P 채널 MOSFET들(M21, M22)를 포함한다.In FIG. 4, thecurrent bank 320 includes acurrent source 420, N-channel MOSFETs M31, M41, M51, and M52, a switch SW21, and P-channel MOSFETs M21 and M22.

상기 전류원(420)은 전원(VDD)과 노드(ND2) 사이에 연결된다. 상기 전류원(420)은 일정 바이어스 전압을 받아 일정 전류를 흐르게 하는 하나의 트랜지스터(예를 들어, MOSFET) 형태일 수 있다. 상기 N 채널 MOSFET(M31)에서, 드레인과 게이트가 상기 노드(ND2)에 연결되고, 소스가 전원(GND)에 연결된다. 상기 N 채널 MOSFET(M41)에서, 드레인이 노드(ND3)에 연결되고, 게이트가 상기 노드(ND2)에 연결되며, 소스가 상기 전원(GND)에 연결된다. 상기 N 채널 MOSFET들(M51, M52)은 각각의 게이트가 상기 노드(ND2)에 연결되고, 각각의 소스가 상기 전원(GND)에 연결된다. 상기 스위치(SW21)는 상기 디지털 입력(B1~BN)에 따라 상기 노드(ND3)와 상기 N 채널 MOSFET들(M51, M52) 중 어느 하나의 드레인 단자를 연결한다. 여기서, 상기 스위치(SW21)와 연결되는 상기 N 채널 MOSFET들(M51, M52)이 두 개인 것으로 도시되었으나, 더 많은 수의 MOSFET들이 더 포함될 수 있다. 상기 P 채널 MOSFET(M21)에서, 소스가 상기 전원(VDD)에 연결되고, 게이트와 드레인이 상기 노드(ND3)에 연결된다.Thecurrent source 420 is connected between the power supply VDD and the node ND2. Thecurrent source 420 may be in the form of a transistor (eg, a MOSFET) that receives a constant bias voltage and flows a constant current. In the N-channel MOSFET M31, a drain and a gate are connected to the node ND2, and a source is connected to the power source GND. In the N-channel MOSFET M41, a drain is connected to the node ND3, a gate is connected to the node ND2, and a source is connected to the power source GND. Each of the N-channel MOSFETs M51 and M52 has its gate connected to the node ND2 and its source connected to the power source GND. The switch SW21 connects the node ND3 and the drain terminal of any one of the N-channel MOSFETs M51 and M52 according to the digital inputs B1 to BN. Here, although the N-channel MOSFETs M51 and M52 connected to the switch SW21 are illustrated as two, a larger number of MOSFETs may be further included. In the P-channel MOSFET M21, a source is connected to the power supply VDD, and a gate and a drain are connected to the node ND3.

이에 따라, 소스가 상기 전원(VDD)에 연결되고, 게이트가 상기 노드(ND3)에 연결된 상기 P 채널 MOSFET(M22)는 상기 P 채널 MOSFET(M21)의 전류 미러로 동작하여, 상기 P 채널 MOSFET(M22)의 소스-드레인을 통하여 상기 옵셋 조절 전류(I_off)가 생성될 수 있다.Accordingly, the P-channel MOSFET M22 having a source connected to the power supply VDD and a gate connected to the node ND3 acts as a current mirror of the P-channel MOSFET M21, so that the P-channel MOSFET ( The offset adjustment current I_off may be generated through the source-drain of M22).

이와 같이 상기 VIC(310)로부터 생성되는 게인 조절 전류(I_gain) 및 상기 전류뱅크(320)로부터 생성되는 옵셋 조절 전류(I_off)는 합해져서, 합해진 전류(I_CONT)가 상기 CCO(340)로 출력된다.As such, the gain control current I_gain generated from theVIC 310 and the offset control current I_off generated from thecurrent bank 320 are summed together, such that the summed current I_CONT is combined with theCCO 340. Is output.

도 3의 CCO(340)는 도 5와 같은 구조를 가질 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기 CCO(340)는, 링 형태로 연결된 복수의 차동 증폭기들(341~344)로 구성된다. 복수의 인버터에 의한 링 오실레이터와 마찬가지로, 상기 CCO(340)를 구성하는 차동 증폭기들(341~344) 중 제일 앞의 증폭기(341)는 제일 뒤의 증폭기(344)의 차동 출력을 받는다. 이때, 발진 동작을 위하여, 다른 증폭기들(341~343)의 차동 출력의 전달과는 다르게, 상기 제일 뒤의 증폭기(344)의 차동 출력은 서로 엇갈리게 상기 제일 앞의 증폭기(341)로 입력된다. 여기서, 상기 CCO(340)를 구성하는 상기 차동 증폭기들(341~344)은 상기 VIC(310)로부터의 게인 조절 전류(I_gain) 및 상기 전류뱅크(320)로부터의 옵셋 조절 전류(I_off)가 합해진 전류(I_CONT)를 받아 동작하여, 도 6 과 같은 주파수-전압 특성을 가지는 차동 발진 신호(LO+, LO-)를 출력한다. 상기 차동 발진 신호(LO+, LO-)는 상기 차동 증폭기들(341~344) 중 어느 하나의 출력 단자들로부터 생성될 수 있다. 도 5에서 상기 CCO(340)를 구성하는 차동 증폭기들(341~344)이 4개인 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며 필요에 따라 더 많은 차동 증폭기들이 더 구비될 수 있다.TheCCO 340 of FIG. 3 may have a structure as illustrated in FIG. 5. Referring to FIG. 5, theCCO 340 includes a plurality ofdifferential amplifiers 341 to 344 connected in a ring shape. Like the ring oscillator by the plurality of inverters, thefirst amplifier 341 of thedifferential amplifiers 341 to 344 constituting theCCO 340 receives the differential output of thelast amplifier 344. At this time, for the oscillation operation, unlike the transmission of the differential outputs of theother amplifiers 341 to 343, the differential outputs of therearmost amplifier 344 are inputted to theforemost amplifier 341 alternately. Here, thedifferential amplifiers 341 to 344 constituting theCCO 340 may have a gain adjusting current I_gain from theVIC 310 and an offset adjusting current I_off from thecurrent bank 320. Is operated by receiving the sum current I_CONT , and outputs the differential oscillation signals LO + and LO- having the frequency-voltage characteristics as shown in FIG. 6. The differential oscillation signals LO + and LO- may be generated from output terminals of any one of thedifferential amplifiers 341 to 344. In FIG. 5, fourdifferential amplifiers 341 to 344 constituting theCCO 340 are illustrated. However, the present disclosure is not limited thereto, and more differential amplifiers may be further provided as necessary.

도 7과 같이, 상기 CCO(340)에서 생성되는 발진 신호(LO)의 상기 콘트롤 전압(VCTRL)에 따른 주파수 특성은 아날로그 및 디지털 통신 시스템에서 요구되는 광대역을 커버할 수 있도록 나타난다. 예를 들어, 상기 전류뱅크(320)로부터의 옵셋 조절 전류(I_off)가 상기 디지털 입력(B1~BN)에 따라 변동될 때, 도 7과 같이 상기 콘트롤 전압(VCTRL)에 따라 시작하는 발진 신호(LO)의 주파수가 F1 또는 F2등으로 변하듯이, 주파수 옵셋이 불연속적으로 콘트롤된다. 디지털 입력(A1~AN)에 따라 변동하는 상기 VIC(310)로부터의 게인 조절 전류(I_gain)에 의하여는, 각 주파수 그룹(610/620)에서 상기 콘트롤 전압(VCTRL)에 대한 상기 발진 신호(LO)의 주파수의 기울기가 달라지도록 게인이 콘트롤된다.As illustrated in FIG. 7, the frequency characteristic of the oscillation signal LO generated by theCCO 340 according to the control voltage V CTRL is shown to cover a wide bandwidth required in analog and digital communication systems. For example, when the offset adjustment current I_off from thecurrent bank 320 is changed according to the digital inputs B1 to BN, an oscillation signal starting according to the control voltage VCTRL as shown in FIG. As the frequency of LO) changes to F1 or F2, etc., the frequency offset is controlled discontinuously. According to the gain control current I_gain from theVIC 310 which varies in accordance with the digital inputs A1 to AN, the oscillation signal for the control voltage VCTRL in eachfrequency group 610/620 is determined. The gain is controlled so that the slope of the frequency of LO) varies.

위에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 발진 장치(300)에서는, VIC(310)에서 콘트롤 전압(VCTRL)에 따른 게인 조절 전류(I_gain)가 디지털 입력(A1~AN)에 따라 변동되도록 하고, 전류뱅크(320)가 디지털 입력(B1~BN)에 따라 옵셋 조절 전류(I_off)를 생성함에 따라, 상기 게인 조절 전류(I_gain)와 옵셋 조절 전류 (I_off)의 합산 전류(I_CONT)를 받는 CCO(340)가 적절한 주파수 옵셋과 게인 특성을 나타내는 발진 신호(LO)를 생성한다.As described above, in theoscillation apparatus 300 according to the exemplary embodiment of the present invention, the gain control current I_gain according to the control voltage V CTRL in theVIC 310 depends on the digital inputs A1 to AN. And thecurrent bank 320 generates an offset adjustment current I_off according to the digital inputs B1 to BN, so that the sum of the gain adjustment current I_gain and the offset adjustment current I_off .CCO 340, which receives (I_CONT ), generates an oscillation signal LO representing the appropriate frequency offset and gain characteristics.

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.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 발진 장치 및 방법에서는, 저항들로 이루어진 수동 소자 뱅크에서 선택되는 저항값에 따라 발진기의 게인이 콘트롤되므로, PLL이 안정적으로 동작할 수 있는 최적값을 찾을 수 있게 된다. 또한, 옵셋 주파수도 전류 뱅크(current bank)에 의하여 콘트롤 될 수 있으므로, VCO가 광대역에서 동작할 수 있기 때문에 아날로그 및 디지털 통신 시스템의 클록 발생기로서 효과적으로 사용될 수 있다.As described above, in the oscillation apparatus and method according to the present invention, since the gain of the oscillator is controlled according to a resistance value selected from a passive element bank made of resistors, it is possible to find an optimum value at which the PLL can operate stably. . In addition, since the offset frequency can also be controlled by a current bank, it can be effectively used as a clock generator in analog and digital communication systems because the VCO can operate over a wide band.

Claims (9)

Translated fromKorean

입력되는 콘트롤 전압을 전류로 변환하고, 상기 변환되는 전류를 제1 디지털 입력에 따라 조절하여 게인 조절 전류를 생성하는 전압-전류 변환기;A voltage-current converter for converting an input control voltage into a current and generating a gain adjustment current by adjusting the converted current according to a first digital input;제2 디지털 입력에 따라 옵셋 조절 전류를 생성하는 전류뱅크; 및A current bank for generating an offset adjustment current according to the second digital input; And상기 게인 조절 전류와 상기 옵셋 조절 전류의 합산 전류를 받아 발진 신호를 생성하는 전류 제어 발진기A current controlled oscillator configured to generate an oscillation signal by receiving the sum of the gain adjustment current and the offset adjustment current;를 포함하고,Including,상기 전압-전류 변환기는 상기 제1 디지털 입력에 따라 저항을 선택하여 상기 게인 조절 전류가 변동되도록 하는 것을 특징으로 하는 발진 장치.And said voltage-to-current converter selects a resistor in accordance with said first digital input such that said gain adjustment current is varied.제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 제2 디지털 입력에 따른 상기 옵셋 조절 전류의 변동 시에 상기 콘트롤 전압에 따른 상기 발진 신호의 주파수 범위가 불연속적으로 변하고,The frequency range of the oscillation signal according to the control voltage changes discontinuously when the offset adjustment current is changed according to the second digital input,상기 제1 디지털 입력에 따른 상기 게인 조절 전류의 변동 시에 상기 콘트롤 전압에 대한 상기 발진 신호의 주파수의 기울기가 달라지는 것을 특징으로 하는 발진 장치.And an inclination of a frequency of the oscillation signal with respect to the control voltage is changed when the gain adjustment current changes according to the first digital input.제1항에 있어서, 상기 전압-전류 변환기는 상기 발진 신호를 피드백 받아 동작하는 소정 PLL로부터 상기 콘트롤 전압을 받는 것을 특징으로 하는 발진 장치.The oscillator of claim 1, wherein the voltage-to-current converter receives the control voltage from a predetermined PLL operated by receiving the oscillation signal.제1항에 있어서, 상기 전압-전류 변환기는,The method of claim 1, wherein the voltage-to-current converter,한 입력 단자로 상기 콘트롤 전압을 받고, 다른 입력 단자는 제1 노드에 연결된 증폭기;An amplifier receiving the control voltage at one input terminal, the other input terminal being connected to a first node;소스가 제1 전원에 연결되고, 게이트가 상기 증폭기 출력에 연결되며, 드레인이 상기 제1 노드에 연결된 제1 P 채널 MOSFET;A first P-channel MOSFET having a source coupled to a first power source, a gate coupled to the amplifier output, and a drain coupled to the first node;제2 전원에 각각의 한 단자가 연결된 복수의 저항들; 및A plurality of resistors, each terminal being connected to a second power source; And상기 제1 디지털 입력에 따라 상기 제1 노드와 상기 복수의 저항들 중 어느 하나의 다른 단자를 연결하는 스위치A switch connecting the first node and another terminal of any one of the plurality of resistors according to the first digital input를 포함하고,Including,소스가 상기 제1 전원에 연결되고, 게이트로 상기 증폭기 출력을 받아 상기 제1 P 채널 MOSFET에 대한 전류 미러로 동작하는 제2 P 채널 MOSFET를 통하여 상기 게인 조절 전류가 생성되는 것을 특징으로 하는 발진 장치.An oscillation device comprising a source connected to the first power supply, the gain control current being generated through a second P channel MOSFET operating as a current mirror for the first P channel MOSFET by receiving the amplifier output at a gate; .제1항에 있어서, 상기 전류뱅크는,The method of claim 1, wherein the current bank,제1 전원과 제1 노드 사이에 연결된 전류원;A current source coupled between the first power source and the first node;드레인과 게이트가 상기 제1 노드에 연결되고, 소스가 제2 전원에 연결된 제1 N채널 MOSFET;A first N-channel MOSFET having a drain and a gate connected to the first node and a source connected to a second power source;드레인이 제2 노드에 연결되고, 게이트가 상기 제1 노드에 연결되며, 소스가 상기 제2 전원에 연결된 제2 N 채널 MOSFET;A second N-channel MOSFET having a drain connected to the second node, a gate connected to the first node, and a source connected to the second power source;각각의 게이트가 상기 제1 노드에 연결되고, 각각의 소스가 상기 제2 전원에 연결된 복수의 N 채널 MOSFET;A plurality of N-channel MOSFETs, each gate connected to the first node and each source connected to the second power source;상기 제2 디지털 입력에 따라 상기 제2 노드와 상기 복수의 N 채널 MOSFET 중 어느 하나의 드레인 단자를 연결하는 스위치; 및A switch connecting the drain node of any one of the plurality of N-channel MOSFETs to the second node according to the second digital input; And소스가 상기 제1 전원에 연결되고, 게이트와 드레인이 상기 제2 노드에 연결된 제1 P 채널 MOSFETA first P-channel MOSFET having a source coupled to the first power supply and a gate and drain coupled to the second node를 포함하고,Including,소스가 상기 제1 전원에 연결되고, 게이트가 상기 제2 노드에 연결되어 상기 제1 P 채널 MOSFET에 대한 전류 미러로 동작하는 제2 P 채널 MOSFET를 통하여 상기 옵셋 조절 전류가 생성되는 것을 특징으로 하는 발진 장치.A source is connected to the first power source and a gate is connected to the second node to generate the offset adjustment current through a second P channel MOSFET acting as a current mirror for the first P channel MOSFET Oscillation device.제1항에 있어서, 상기 전류 제어 발진기는,The oscillator of claim 1, wherein the current controlled oscillator상기 합산 전류를 받아 동작하고 링 형태로 연결된 복수의 차동 증폭기들을 가지고, 상기 복수의 차동 증폭기들 중 어느 하나의 출력 단자들로부터 상기 발진 신호의 차동 신호들을 생성하는 것을 특징으로 하는 발진 장치.And a plurality of differential amplifiers operated in response to the sum current and connected in a ring form, and generating differential signals of the oscillation signal from output terminals of any one of the plurality of differential amplifiers.제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 발진 신호를 버퍼링하는 버퍼A buffer for buffering the oscillation signal를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발진 장치.An oscillation device further comprising a.입력되는 콘트롤 전압을 전류로 변환하고, 제1 디지털 입력에 따라 저항을 선택하여 상기 변환되는 전류를 조절하여 게인 조절 전류를 생성하는 단계;Converting an input control voltage into a current and selecting a resistor according to a first digital input to adjust the converted current to generate a gain adjusting current;제2 디지털 입력에 따라 옵셋 조절 전류를 생성하는 단계; 및Generating an offset adjustment current according to the second digital input; And상기 게인 조절 전류와 상기 옵셋 조절 전류의 합산 전류를 이용하여 발진 신호를 생성하는 단계Generating an oscillation signal by using the sum of the gain adjustment current and the offset adjustment current;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진 방법.Oscillation method comprising a.제8항에 있어서,The method of claim 8,상기 제2 디지털 입력에 따른 상기 옵셋 조절 전류의 변동 시에 상기 콘트롤 전압에 따른 상기 발진 신호의 주파수 범위가 불연속적으로 변하고,The frequency range of the oscillation signal according to the control voltage changes discontinuously when the offset adjustment current is changed according to the second digital input,상기 제1 디지털 입력에 따른 상기 게인 조절 전류의 변동 시에 상기 콘트롤 전압에 대한 상기 발진 신호의 주파수의 기울기가 달라지는 것을 특징으로 하는 발진 방법.Oscillation method characterized in that the inclination of the frequency of the oscillation signal with respect to the control voltage is changed when the gain adjustment current changes according to the first digital input.

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