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저전압용 전압제어발진기의 설계
Design of the Voltage Controlled Oscillator for Low Voltage 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.16 no.11, 2012년, pp.2480 - 2486  

이종인 (군산대학교 전자공학과) ,  정동수 (군산대학교 전자공학과) ,  정학기 (군산대학교 전자공학과) ,  윤영남 (대한상공회의소 인력개발사업단) ,  이상영 (군산대학교 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 WCDMA(Wide Code Division Multiple Access) 시스템 사양을 만족시키는 주파수 합성기 블록 중 위상잡음 및 전력소모의 최적 설계가 필요한 저전압 LC-VCO (voltage controlled oscillator)의 설계를 제안 하였다. 최적 설계를 위해 LC-tank의 손실성분을 보상하는 MOS트랜지스터의 전달컨덕턴스와 인덕턴스 평면에 여유이득 라인과 튜닝 범위 라인을 그어 설계 가능한 영역 내에서 위상잡음이 최소가 되는 파라미터 값을 구하였다. 모의실험 결과 위상잡음 특성은 1MHz옵셋에서 -113dBc/Hz였다. 최적 설계된 LC-VCO는 0.25um CMOS 공정을 이용하여 제작되었다. 칩 측정결과 LC-VCO의 위상잡음 특성은 1MHz 옵셋에서 -116dBc/Hz였다. 전력소모는 15mW였으며, Kvco는 370MHz/V였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The design of low voltage LC-VCO(LC Voltage Controlled Oscillator) has been presented to optimize the phase noise and power consumption for the block of frequency synthesis to satisfy WCDMA system specification in this paper. The parameters for minimum phase noise has been obtained in the region of ...

주제어

#전압제어 발진기   #여유이득   #위상잡음  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 그러나 sub-1V 저전압에서 위상잡음 및 전력소모 간 최적설계에 대한 논의는 매우 적은 실정이다. 그러므로 본 논문에서는 sub-1V 저전압에서 동작하는 WCDMA 시스템 수신단의 주파수 합성기의 블록 중 가장 중요한 전압제어발진기의 설계사양을 표 1과 같은 조건을 만족하도록 설계하려한다.
  • 본 논문에서는 WCDMA 시스템 사양을 만족시키는 주파수합성기 블록중 위상잡음 및 전력소모의 최적설계가 필요한 LC-VCO(voltage contro- lled oscillator)가 설계되며 최적설계를 위한 핵심내용은 LC-tank의 손실성분을 보상하는 MOS 트랜지스터의 전달컨덕턴스와 인덕턴스 평면에 이득여유 라인과 튜닝범위 라인을 그어 설계 가능한 영역 내에서 위상잡음이 최소가 되는 인덕턴스 값을 선택하는 것이다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
주파수합성기는 어떻게 구성되는가? CMOS 공정이 발달함에 따라, 선폭이 좁아지면서 100nm 이하의 CMOS 공정에서 Sub-1V의 전원전압을 사용할 수 있게 되었다. 주파수합성기는 전압제어 발진기, 차지펌프와 같은 아날로그 블록과 분주기, 위상 주파수 비교기 등 디지털 블록으로 구성된다. 이러한 구성블록들 중에, 디지털 블록은 전력소모를 낮출 수 있는 반면, 아날로그 블록은 해결해야할 기술적 문제점들을 안고있다.
휴대용 단말장치는 어떻게 나눌 수 있는가? 휴대용 단말장치는 크게 고주파 전단부와 기저대역 처리부로 나눌 수 있으며 점차 소형경량화, 저 가화, 저전력화 추세로 개발되고 있다. CMOS 집적회로 기술은 고주파 특성 면에서 GaAs, 또는 바이폴라 집적회로보다 불리하지만, 채널길이의 축소로 인한 차단 주파수의 향상으로 대부분의 단말장치가 사용하는 1～5GHz의 대역에서 실용화될 것으로 예상되고 있으며 CMOS 기술을 이용한 저전력 고주파 전단부 회로설계는 가격 경쟁력을 위한 대세라 할 수 있다.
전압제어발진기의 전원전압이 Sub- 1V로 낮아질 때 나타나는 문제점을 해결하기 위해 필요한것은 무엇인가? 특히 전압제어발진기는 전원전압이 Sub- 1V로 낮아질 때, 발진파형의 진폭 또한 감소하여 위상잡음 특성을 저하시키게 된다. Sub-1V의 저전압 공급시 위상잡음 특성의 저하를 막기 위해 전력소모와 위상잡음의 trade-off 관계를 이용한 최적 설계기술이 필요하다[1].
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참고문헌 (8)

  1. Masoud Zargari et al, "A 5-GHz CMOS Transceiver for IEEE 802.11a Wireless LAN Systems", IEEE J. Solid-State Circuits, pp.1688 -1694, Dec. 2002. 

  2. D. Ham, et al, "Design and Optimization of a Low Noise 2.4GHz CMOS LC VCO with Integrated LC Tank and MOSCAP Tuning," Proc. ISCAS, vol. 1, pp. 331-334, May 2000. 

  3. A. Hajimiri and T. H. Lee, "Design Issues in CMOS Differential LC Oscillator", IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 34, pp. 717-724, May 1999. 

    상세보기 crossref

  4. 윤영남, "저전력 주파수 합성기의 설계", 군산대학교 석사학위논문, 2007. 2. 

  5. H. Lee et al, "A ${\Delta}{\Sigma}$ Fractional-N Fre-quency Synthesizer Using a Wide-Band Integrated VCO and a Fast AFC Technique for GSM/GPRS/WCDMA Applications," IEEE J. Solid-State Circuits, pp. 1164-1169, July 2004. 

  6. R. L. Bunch, et al, "Large-signal Analysis of MOS Varactors in CMOS LC VCOs", IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 38, pp.1325-1332, Aug. 2003. 

    상세보기 crossref

  7. Y. Kao and M. Hsu, "Theoretical Analysis of Low Phase Noise Design of CMOS VCO," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, pp. 33-35, Jan. 2005. 

  8. T. Lin, et al, "A Low Power 2.2-2.6GHz CMOS VCO with a symmetrical spiral inductor," Proc. IEEE Int. Symp. Circuits Syst., pp.641-644. 2003. 

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