• ETRI Journal
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• 제34권4호
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• pp.518-526
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• 2012

This paper proposes LC voltage-controlled oscillator (VCO) phase-locked loop (PLL) and ring-VCO PLL topologies with low-phase noise. Differential control loops are used for the PLL locking through a symmetrical transformer-resonator or bilaterally controlled varactor pair. A differential compensation mechanism suppresses out-band spurious tones. The prototypes of the proposed PLL are implemented in a CMOS 65-nm or 45-nm process. The measured results of the LC-VCO PLL show operation frequencies of 3.5 GHz to 5.6 GHz, a phase noise of -118 dBc/Hz at a 1 MHz offset, and a spur rejection of 66 dBc, while dissipating 3.2 mA at a 1 V supply. The ring-VCO PLL shows a phase noise of -95 dBc/Hz at a 1 MHz offset, operation frequencies of 1.2 GHz to 2.04 GHz, and a spur rejection of 59 dBc, while dissipating 5.4 mA at a 1.1 V supply.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.501-503
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• 2008

This paper presents the design of a 2.4 GHz low phase noise fully integrated LC Voltage-Controlled-Oscillator (VCO) in $0.18{\mu}m$ CMOS technology. The VCO is without any tail bias current sources for a low phase noise and, in which differential varactors are adopted for the symmetry of the circuit. At the same time, the use of differential varactors pairs reduces the tuning range, i.e., the frequency range versus VTUNE, so that the phase noise becomes lower. The simulation results show the achieved phase noise of -138.5 dBc/Hz at 3 MHz offset, while the VCO core draws 3.9mA of current from a 1.8V supply. The tuning range is from 2.28GHz to 2.55 GHz.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권9호
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• pp.17-22
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• 2006

본 논문에서는 IEEE 802.11a/b/g 무선 랜을 위하여 고속 AFC 기법이 적용된 CMOS LC VCO의 설계를 다룬다. 1.8V $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하였으며, 현재 국제적으로 표준화가 진행된 모든 무선 랜 응용에 적합하도록 인덕터 및 캐패시터를 스위칭하는 방법으로 5.8GHz 대역, 5.2GHz 대역 및 2.4GHz 대역에서 동작하도록 설계하였다. 또한 주파수-전압 특성을 선형화하기 위하여 최적화된 버랙터 바이어싱 기법을 사용하였으며, 필요로 하는 모든 대역에서 저잡음 특성을 유지하기 위하여 4비트 캐패시터 뱅크를 사용하고, 광대역 디지털 주파수 검출기를 이용한 고속 AFC 기법을 구현하여 그 동작을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권7호
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• pp.61-67
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• 2009

본 논문에서는 0.25-$\mu$m 디지털 CMOS공정으로 제작된 UHF대역 RFID를 위한 무선통신용 쿼드러처(Quadrature) 출력이 가능한 Integer-N방식의 PLL 주파수 합성기를 설계 및 제작하여 측정하였다. Integer-N 방식의 주파수 합성기의 주요 블록인 쿼드러처 전압제어 발진기(Voltage Controeld Oscillator, VCO)와 위상 주파수 검출기(Phase Frequency Detector, PFD), 차지 펌프(Charge Pump, CP)를 설계하고 제작하였다. 전압제어발진기는 우수한 위상노이즈 특성과 저전력 특성을 얻기 위해 LC 공진기를 사용하였으며 전압제어 가변 캐패시터는 P-channel MOSFET의 소스와 드레인 다이오드를 이용하여 설계되었으며 쿼드러처 출력을 위해 두 개의 전압제어발진기를 서로 90도 위상차를 가지도록 설계하였다. 주파수 분주기는 프리스케일러(Pre-scaler)와 아날로그 디바이스사의 칩 ADF4111을 사용하였으며 루프 필터는 3차 RC필터로 설계하여 측정하였다. 측정결과 주파수 합성기의 RF 출력 전력은 50옴 부하에서 -13dBm이고, 위상 잡음은 100KHz offset 주파수에서 -91.33dBc/Hz 이었으며, 동작 주파수영역은 최소 930MHz에서 최대 970MHz이고 고착시간은 약 600$\mu$s이다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제4권4호
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• pp.156-161
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• 2004

The MMIC cascode VCO is designed, fabricated, and measured for Ku-band Low Noise Blcok(LNB) system using InGaP/GaAs HBT technology. The phase noise of -116.4 dBc/Hz at 1 MHz offset with output power of 1.3 dBm is obtained at 11.526 GHz by applying 3 V and 11 mA, which is comparatively better characteristics than compared with the different configuration VCOs fabricated with other technologies. The simulated results of oscillation frequency and second harmonic suppression agree with the measured results. The phase noise is improved due to the use of the smallest value of inductor in frequency determining network and the InGaP ledge function of the technology. The chip size of $830\time781\;{\mu}m^2$ is also achieved.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제6권1호
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• pp.30-35
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• 2006

This paper describes fully integrated low phase noise MMIC voltage controlled oscillators(VCOs). The Asymmetrical Inductance Tank VCO(AIT-VCO), which optimize the shortcoming of the previous tank's inductance optimization approach, has lower phase noise performance due to achieving higher equivalent parallel resistance and Q value of the tank. This VCO features an output power signal in the range of - 11.53 dBm and a tuning range of 261 MHz or 15.2 % of its operating frequency. This VCO exhibits a phase noise of - 117.3 dBc/Hz at a frequency offset of 100 kHz from carrier. A phase noise reduction of 15 dB was achieved relative to only one spiral inductor. The AIT-VCO achieved low very low figure of merit of -184.6 dBc/Hz. The die area, including buffers and bond pads, is $0.9{\times}0.9mm^2$.

• 한국전자파학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.213-218
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• 2007

본 논문에서는 CMOS 0.18 ${\mu}m$ 공정을 이용하여 DS-CDMA UWB용 고주파 VCO를 설계하고 제작하였다. 위상 잡음 특성을 좋게 하기 위해서 PMOS, NMOS 소자를 대칭으로 구성한 complementary cross-coupled LC 발진기 구조로 설계하였고, varactor를 이용하여 주파수를 조정하였다. 또한 전류원의 1/f 잡음 신호를 줄이기 위해 저항을 이용하여 전류원을 구성하였다. 스펙트림 분석기를 이용한 측정을 위해 칩 내부에 고속 동작을 위한 인버터 버퍼를 추가로 설계하였다. 제작한 VCO의 core size는 $340{\mu}m{\times}535{\mu}m$이고, 측정한 VCO의 위상 잡음은 1-MHz offset에서 -107 dBc/Hz의 특성을 나타내고, 주파수 조정 범위는 $7.09{\sim}7.52$ GHz의 특성을 보인다 Harmonic suppression은 32 dB, VCO core의 전류 소모는 1.8 V 공급 전압에서 2 mA의 저전력 소모를 나타내도록 설계하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.84-85
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• 2008

In this paper, differential cross coupled LC VCOs with two noise frequency filtering techniques are proposed. Both VCOs are based on symmetric capacitor with asymmetric inductor tank structure. The VCO using low pass filtering technique shows low phase noise of -130.40 dBc/Hz at 1 MHz offset when the center frequency is 1.619 GHz. And the other VCO using band pass filtering technique shows -127.93 dBc/Hz at 1 MHz offset frequency when center frequency is 1.604 GHz. Two noise frequency filtering techniques are approached with different target.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권3호
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• pp.417-422
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• 2015

A 6.5 - 8.5 GHz CMOS UWB transmitter is implemented using $0.18{\mu}m$ CMOS technology. The transmitter is mainly composed of switched LC VCO and digital pulse generator (DPG). Using RF switch and DPG, the uniform power and sidelobe rejection are achieved irrespective of the carrier frequency. The measured UWB carrier frequency range is 7 ~ 8 GHz and the pulse width is tunable from 1 to 2 ns. The measured energy efficiency per pulse is 2.1 % and the power consumption is 0.6 mW at 10 Mbps without the buffer amplifier. The chip core size is $0.72mm^2$.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2002년도 하계종합학술대회 논문집(2)
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• pp.145-148
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• 2002

In this paper, a voltage controlled oscillator (VCO) with automatic amplitude control is designed using a 0.35${\mu}{\textrm}{m}$ CMOS process. A cross-coupled PMOS pair is used for a negative resistance to compensate for the losses in the LC resonator, and an automatic\ulcorner amplitude control function is adapted to provide constant output power independent of the Q-factor of the LC resonator. The designed VCO operates in the 200MHz to 550MHz frequency range using different external resonators. The simulated phase noise is -128 dBc/Hz at 100KHz offset from the carrier frequency of 260MHz. It dissipates 0.㎽ from a 3V power supply. The area is 300${\mu}{\textrm}{m}$ x1201${\mu}{\textrm}{m}$.