선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 논문에서는 기존 고속 전압 제어 링 발진기가 가지고 있는 여러가지 제약에 영향 받지 않으면서 낮은 전력 소모로도 낮은 위성 잡음과 높은 주파수 이득을 낼 수 있는 주파수 배가 방법을 제안 하였다.
가설 설정
- 전압 제어 링 발진기 부분에서는 주파수 배가 회로에 필요한 tt/2의 위상차를 가지는 4개의 신호를 만들어 내게 되고 주파수 배가 회로 부분에서는 이 신호들을 이용하여 기본 신호 주파수의 두 배가 되는 주파수를 가지는 신호를 출력하게 된다. 따라서 제안한 주파수 배가 방법을 완벽하게 사용하기 위해서는 전압 제어 링 발진기에서 tt/2의 위상차를 가지는 신호들을 안정적으로 공급해 주어야 한다.
제안 방법
- 본 논문에서 제안하는 주파수 배가 회로를 사용한 전압 제어 링 발진기는 기존의 고속 전압 제어 링 발진기와 다르게 전압 제어 링 발진기의 발진 조건에 인위적으로 영향을 미치지 않는다. 단지 전압 제어 링 발진기의 출력 신호를 이용하여 합성함으로써 기존의 방법에 비해 더 쉽고 안정적으로 주파수를 높일 수 있는 방법을 제안하였다.
- 영향을 미치지 않는다. 단지 전압 제어 링 발진기의 출력 신호를 이용하여 합성함으로써 기존의 방법에 비해 더 쉽고 안정적으로 주파수를 높일 수 있는 방법을 제안하였다.
- 발진기의 회로이다. 완전 차동 전압 제어 링 발진기인 메인 루프에 완전 차동으로 구성된 서브 루프를 연결함으로써 전체 회로를 구성하였다. 메인 루프의 컨트롤 전압인 K。泓1를 조절함으로써 발진 주파수를 조절하게 된다.
- <그림 4>는 제안한 주파수 배가 방법을 사용한 전압제어 링 발진기의 전체 블록도이다. 제안한 회로는 크게 전압 제어 링 발진기 부분과 주파수 배가 회로 부분으로 나눌 수 있다. 전압 제어 링 발진기 부분에서는 주파수 배가 회로에 필요한 tt/2의 위상차를 가지는 4개의 신호를 만들어 내게 되고 주파수 배가 회로 부분에서는 이 신호들을 이용하여 기본 신호 주파수의 두 배가 되는 주파수를 가지는 신호를 출력하게 된다.
- 제안한 회로에서 전압 제어 링 발진기는 바이어스 전류 원을 사용하지 않는 완전 차동 형태로 구성하였다. 일반적으로 완전 차동 형태는 단일 입출력 형태에 비해 노이즈와 출력 전압 등 여러 면에서 장점을 가지고 있다.
- 제안한 회로는 4단의 완전 차동 전압 제어 링 발진기로 설계하였다. 짝수 단 전압 제어 링 발진기 중에서 2 단이 가장 고속 동작을 하지만 위상 지연과 이득이 크지 않아 발진이 안정적이지 않으므로 전압 제어 링 발진기를 보다 안정적이면서 고속으로 발진 할 수 있도록 4단으로 설계하였다.
- 설계하였다. 짝수 단 전압 제어 링 발진기 중에서 2 단이 가장 고속 동작을 하지만 위상 지연과 이득이 크지 않아 발진이 안정적이지 않으므로 전압 제어 링 발진기를 보다 안정적이면서 고속으로 발진 할 수 있도록 4단으로 설계하였다.
- 본 논문에서는 다른 인버터 셀에 비해 더 빠른 동작을 하고 주변 영향에 상대적으로 덜 민감한 스큐가 있는 P-래치 인버터 셀을 사용하여 전압 제어 링 발진기를 설계하였다. 인버터 셀에서 NMOS와 PMOS의 입력에 같은 신호를 넣어 줌으로써 일반적인 전압 제어 링 발진기와 같이 만들 수 있었고 부 스큐 지연 방식 또한 비교할 수 있었다.
- 따라서 본 논문에서는 NAND 게이트를 이용하여 주파수 배가 회로를 구성하였다. 주파수 배가 회로를 NAND 게이트를 사용하여 구성하는 것이 다른 게이트로 구성하는 것에 비해 집적도와 전력 소모 면에서 좋은 특성을 가지게 되고 높은 주파수의 신호에 대해서도 안정적인 동작이 가능하게 된다.
- 8V CMOS 라이브러 리를 이용하여 H-Spice로 시뮬레이션 하였다. 또 각 방법의 위상 잡음을 측정하기 위해 ADS를 사용하여 시뮬레이션 하였다.
- 주파수 배가 회로를 사용한 전압 제어 링 발진기와 기존의 고속 전압 제어 링 발진기 모두 기본 전압 제어링 발진기로 스큐가 있는 P~래치를 사용하여 4단의 완전 차동 전압 제어 링 발진기를 구성하였으며 컨트롤 전압에 따라 S-band 주파수 대역인 2~4 GHz에서 발진하도록 설계하였다.
- 기존의 고속 전압 제어 링 발진기는 각 방법에 따라 최고 주파수 이득을 얻을 수 있도록 회로를 구성하였으며 컨트롤 전압을 조절해가며 발진주파수 전 대역에 걸쳐 주파수 이득을 비교하였다. 또 전력 소모 측정과 위상 잡음의 비교를 위해 세 가지 방법 모두 4 GHz의 출력 주파수에서 고정시켜놓고 비교하였다.
- 주파수 이득을 비교하였다. 또 전력 소모 측정과 위상 잡음의 비교를 위해 세 가지 방법 모두 4 GHz의 출력 주파수에서 고정시켜놓고 비교하였다.
- 전압 제어 링 발진기들의 소모 전력은 각 방법에 따라 4 GHz의 주파수를 출력할 때 측정하였다. 주파 수배가 방식을 사용한 전압 제어 링 발진기의 소모 전력은 4.
데이터처리
- 주파수 배가 회로를 이용한 전압 제어 링 발진기와 고속 전압 제어 링 발진기의 성능을 비교, 분석하기 위해 TSMC 0.18um, 1.8V CMOS 라이브러 리를 이용하여 H-Spice로 시뮬레이션 하였다. 또 각 방법의 위상 잡음을 측정하기 위해 ADS를 사용하여 시뮬레이션 하였다.
성능/효과
- 본 논문에서는 제안한 방법을 이용하여 출력 주파수를 배가해 줌으로써 위성 DMB와 Bluetooth에 사용되는 2~4 GHz의 S-band용 전압 제어 링 발진기를 3세대 WLAN에 사용되는 4~8 GHz의 C-band용 전압 제어 링 발진기로 변환할 수 있음을 보여주고 있다.
- 본 논문에서는 제안한 전압 제어 링 발진기와 기존의 고속 전압 제어 링 발진기를 완전 차동으로 설계하였으며 비교 분석을 통해 제안한 발진기가 주파수 이득, 전력 소모, 위상 잡음에서 가장 뛰어난 특성을 나타내는 것을 보였다.
- 설계하였다. 인버터 셀에서 NMOS와 PMOS의 입력에 같은 신호를 넣어 줌으로써 일반적인 전압 제어 링 발진기와 같이 만들 수 있었고 부 스큐 지연 방식 또한 비교할 수 있었다.
- 제안한 회로에서 전압 제어 링 발진기의 발진 경로에 주파수 배가 경로가 추가됨으로 인해 인버터의 부하 캐패시턴스는 커지게 된다. 이는 전압 제어 링 발진기의 발진 주파수에 영향을 미쳐 기본 출력의 주파수가 떨어지는 현상으로 나타나게 된다.
- 02 GHz 까지 발진하는데 비해 주파수 배가 회로를 사용한 전압 제어 링 발진기는 거의 두 배인 8 GHz의 주파수를 줄력하게 된다. 제안한 회로의 줄력 주파수는 발진 주파수 전 대역에서 기본 전압 제어 링 발진기 출력 주파수의 두 배에 조금 못 미치는 것을 확인할 수 있는데, 이는 앞 절에서 설명한 논리 게이트로 인한 전압 제어 링 발진기 인버터 단의 부하 캐패시턴스 증가로 설명할 수 있다.
- 제안한 회로는 기존의 고속 전압 제어 링 발진기와 비교하여 주파수 전 대역에서 가장 뛰어난 주파수 이득을 가진다. 특히 0.
- 가진다. 특히 0.7V의 컨트롤 전압에서 제안한 발진기는 주파수 배가 회로를 연결하지 않은 기본 전압 제어 링 발진기 보다 99%, 부 스큐 지연 방식을 사용한 전압 제어 링 발진기 보다 49% 서브 루프 방식을 사용한 전압 제어 링 발진기 보다 30% 더 높은 주파수를 생성하고 있다.
- 주파 수배가 방식을 사용한 전압 제어 링 발진기의 소모 전력은 4.7 mW로 부 스큐 방식을 사용한 전압 제어 링 발진기의 소모 전력인 7.82 mW, 서브 루프를 사용한 전압 제어 링 발진기의 소모 전력인 9.2 mW에 비해 월등히 우수했다. 제안한 회로에서 완전 차동 전압 제어 링 발진기의 소모 전력인 4.
- 2 mW에 비해 월등히 우수했다. 제안한 회로에서 완전 차동 전압 제어 링 발진기의 소모 전력인 4.61 mW에 주파수 배가 회로의 소모 전력인 90 uW만 더 소모함으로써 주파수를 배가시킬 수 있으므로 다른 전압 제어 링 발진기에 비해 적은 소모 전력으로도 높은 주파수 이득을 얻을 수 있다. 특히 제안한 회로는 기본 전압 제어 링 발진기가 4 GHz의 발진 주파수를 출력할 때 소모 전력인 5.
- 61 mW에 주파수 배가 회로의 소모 전력인 90 uW만 더 소모함으로써 주파수를 배가시킬 수 있으므로 다른 전압 제어 링 발진기에 비해 적은 소모 전력으로도 높은 주파수 이득을 얻을 수 있다. 특히 제안한 회로는 기본 전압 제어 링 발진기가 4 GHz의 발진 주파수를 출력할 때 소모 전력인 5.3 mW 보다도 더 적게 전력을 소모함으로써 소모 전력 대비주파수 이득 면에서 매우 효율적이다.
- 링 발진기들의 위상 잡음 시뮬레이션 결과이다. 제안한 회로의 위상 잡음은 1 MHz 주파수 옵셋에서 -86.79 dBc로 기본전압 제어 링 발진기에 비해 0.65 dBc 만큼 증가 했지만 부 스큐 지연 방식의 전압 제어링 발진기 보다 20.31 dBc, 서브 루프 방식의 전압 제어링 발진기 보다 35.54 dBc 더 적게 나타났다.
- 제안한 전압 제어 링 발진기는 기존의 고속 전압 제어 링 발진기에 비해 적은 소모 전력으로도 더 많은 주파수 이득을 얻을 수 있었으며 위상 잡음 또한 가장 좋은 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
- 본 논문에서 TSMC 0.18um 1.8V CMOS 공정 라이브러리를 이용하여 기존의 고속 전압 제어 링 발진기들과 제안한 주파수 배가회로를 사용한 전압 제어링 발진기를 비교해 보았다「주파수 배가 방법을 사용한 전압 제어 링 발진기는 컨트롤 전압에 따라 3.72 GHz에서 8 GHz까지의 발진 주파수 대역을 얻을 수 있었으며 4 GHz의 출력 주파수에서 소모 전력은 4.7 mW, 위상잡음은 1MHz 주파수 옵셋에서 -86.79 dBc 로 측정 되었다. 또한 제안한 방식을 사용하여 기본 전압 제어 링 발진기의 발진 주파수를 배가 시킬 수 있음을 보였다.
- 79 dBc 로 측정 되었다. 또한 제안한 방식을 사용하여 기본 전압 제어 링 발진기의 발진 주파수를 배가 시킬 수 있음을 보였다.
- 제안한 방식은 다른 고속 전압 제어 링 발진기와 비교하였을 때 주파수 이득은 50 %이상 더 높게 얻을 수 있었으며 소모 전력 면에서도 가장 우수한 특성을 보였다. 또한 위상 잡음은 기본 전압 제어 링 발진기와 큰차이 없이 나타남으로써 위상 잡음이 큰 폭으로 증가한 다른 고속 전압 제어 링 발진기에 비해 좋은 특성을 보였다.
- 또한 위상 잡음은 기본 전압 제어 링 발진기와 큰차이 없이 나타남으로써 위상 잡음이 큰 폭으로 증가한 다른 고속 전압 제어 링 발진기에 비해 좋은 특성을 보였다.
- 제안한 링 발진기는 기존의 고속 전압 제어 링 발진기에 비해 주파수 이득, 소모 전력과 위상 잡음 등 여러 면에 걸쳐 가장 좋은 특성을 나타냈으며 전체 사이즈도 크게 증가하지 않기 때문에 다른 회로들과 집적 또 한용이 하다. 설계 측면에서도 일반적인 전압 제어 링 발진기와 NAND 게이트만 있으면 주파수 배가회로를 구성할 수 있으므로 설계하기 쉽고 설계 시간 또한 단축할 수 있다.
- 본 논문에서 제안한 주파수 배가 방식은 전압 제어링 발진기의 출력 주파수를 발진 주파수 전 대역에 걸쳐 안정적으로 배가 시켜줄 수 있음을 확인할 수 있다. 또한 주파수 배가 신호와 기본 신호를 모두 사용하게 되면 넓은 주파수 튜닝 범위를 가지는 전압 제어 링 발진기를 설계하는 것도 가능하기 때문에 고속 위상 고정루프나 고속 주파수 합성기 등에 적용하여 많은 통신시스템에서 응용이 가능하다.
후속연구
- 이 방법들은 인버터 셀 내부 구조에 조작을 가하거나 신호의 합성으로 전압 제어 링 발진기의 발진 조건에 영향을 미쳐서 발진 주파수를 높일 수 있게 한다. 하지만 여러 가지 제약으로 인해 설계 시 어려움이 따를 뿐만 아니라 인버터 셀 고유의 RC딜레이를 줄이는데 한계가 있으므로 전압 제어 링 발진기 자체의 발진 주파수를 증가하는 방법으로써 한계가 있다. 또한 위상 잡음도 크게 나타나고 고속으로 동작할 때 많은 전력소모를 하게 된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.