한국전자통신학회논문지 (The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences)

한국전자통신학회 (Korea Institute of Electronic Communication Science)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

1V 미만 전원전압 동작에 적합한 혼성 평형 전압제어 발진기

Hybrid Balanced VCO Suitable for Sub-1V Supply Voltage Operation

  • 전만영 (동양대학교 정보통신공학과) ;
  • 김광태 (경북대학교 산업전자공학과)
  • 투고 : 2012.06.29
  • 심사 : 2012.08.09
  • 발행 : 2012.08.31
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

본 연구는 1V 미만의 전원 전압에서 저 위상잡음 동작에 적합한 혼성 평형 전압제어 발진기 회로를 제안한다. 제안한 회로의 개별 반 회로에서는 바렉터 통합형 궤환 커패시터를 사용한다. 바렉터 통합형 궤환 커패시터의 사용으로 인해 발진기 탱크회로내의 부성저항이 더욱 증가되며 이는 1V 미만 전원전압에서도 발진기의 안정된 발진시동을 보장한다. 또한, 본 연구에서는 이러한 부성저항의 증가 현상을 이론적으로 해석한다. $0.18{\mu}m$ RF CMOS 기술을 사용한 시뮬레이션 결과는 발진 주파수 4.87GHz의 1MHz 오프셋에서 0.6 V에서 0.9 V 사이의 전원 전압에 걸쳐 -122.4 dBc/Hz에서 -125,5 dBc/Hz까지의 위상잡음을 나타냄을 보여준다.

This study presents a hybrid balanced voltage controlled oscillator (VCO) circuit which is suitable for low phase noise operation at sub-1V supply voltages. Half circuits of the proposed VCO use the varactor-integrated feedback capacitors in their respective circuit. The varactor-integrated feedback capacitors further increase the negative resistance of the equivalent tank thereby ensuring stable start-up of oscillation even at the sub-1V supply voltage. In addition, this work theoretically analyses the phenomenon of the increase of the negative resistance. Simulation results using a $0.18{\mu}m$ RF CMOS technology exhibit the phase noises of -122.4 to -125.5.8 dBc/Hz at 1 MHz offset from oscillation frequency of 4.87 GHz over the supply voltages of 0.6 through 0.9 V.

키워드

참고문헌

  1. M.-Y. Jeon, "Differential Clapp voltage controlled oscillator using Metal Oxide Field Effect Transistors," Korea Patent 10-0791169, June 2009.
  2. F. Yamashita, T. Matsuoka, T. Kihara, I. Takobe, H.-J. Park, and K. Taniguchi, "Analytical design of a 0.5V 5GHz CMOS LC-VCO," IEICEE Electronics Express, Vol. 6, No. 14, pp. 1025-1031, July 2009. https://doi.org/10.1587/elex.6.1025
  3. T. H. Lee and A. Hajimiri, "Oscillator phase noise: a tutorial," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol. SC-35, No. 3, pp. 326-336, Mar. 2000.
  4. F. Farhabakhshian, T. Brown, K. Mayaram, and T. Fiez, "A 475mV, 4.9GHz enhanced swing differential Colpitts VCO in 130nm CMOS with an FOM of 192.6dBc/Hz," in Proc. IEEE CICC 2010, pp. 1-4, SanJose, CA, USA, Sept. 19-22, 2010.
  5. 전만영, "1V 미만 전원전압에서 저 위상잡음에 적합한 차동 콜피츠 전압제어 발진기 회로," 한국전자통신학회논문지, 6권, 1호, pp. 7-12, 2011.
  6. X. Lee, S. Shekar, and D. J. Allstot, "$G_m$-boosted common-gate LNA and differential Colpitts VCO/QVCO in $0.18-{\mu}m$ CMOS," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol. SC-40, No. 12, pp. 2609-2619, Dec. 2005.
  7. A. Mazzanti, and P. Andreani "A 1,4mW 4.90-to-5.65GHz Class-C CMOS VCO with an average FoM of 194.5 dBc/Hz," in Proc. IEEE ISSCC 2008, pp. 474-476, 2010.
  8. S.-L. Jang, C.-J. Huang, C.-C. Liu, and C.-W. Hsue, "A 0.22 V quadrature VCO in 90nm CMOS process," IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., Vol. 19, No. 9, pp. 566-568, Sep. 2009. https://doi.org/10.1109/LMWC.2009.2027067
  9. S.-L. Jang, C.-J. Huang, C.-W. Hsue, and C.-W. chang, "A 0.3V cross-coupled VCO using dynamic threshold MOSFET," IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., Vol. 20, No. 3, pp. 166-168, Mar. 2010. https://doi.org/10.1109/LMWC.2010.2040220
  10. B. Catli and M. M. Hella, "A 0.5-V 3.6/5.2GHz CMOS multi-band LC VCO for ultra low-voltage wireless applications," in Proc. IEEE ISCAS 2008, pp. 996-999, Seattle, WA, USA, May 18-21, 2008.