[논문]공정, 전압, 온도 보상 회로를 이용한 On-Chip CMOS Oscillator

한도희; 권익진

공정, 전압, 온도 보상 회로를 이용한 On-Chip CMOS Oscillator
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한도희 (아주대학교 정보통신 대학 전자공학부) , 권익진 (아주대학교 정보통신 대학 전자공학부)

In this article, process voltage temperature (PVT) compensated on-chip oscillator is implemented by using proportional to absolute temperature (PTAT) circuit and process compensator. Process compensator circuit based on current subtracter and PTAT circuit are proposed for compensation of oscillation frequency to cope with process variation and temperature variation. All circuit can operate in the range of $3.5{\sim}5\;V$ supply voltage. It can be applied to PVT insensitive low frequency clock reference generator.

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

문제 정의

본 논문에서는 oscillator 전체의 공정, 온도 변화를 보상하는 전류원을 이용하여 부가적인 PLL 회로의 추가 없이 PVT variation에 둔감한 저주파용 clock 생성을 위한 PVT compensated oscillator를 제안한다.
본 논문에서는 공정, 전압, 온도에 영향을 받지 않는 oscillator를 제안하였다. 공정에 의한 주파수 변화는 전류 감산기를 통하여, 온도에 의한 주파수 증가는 PTAT회로를 이용하여 보상되었다.

제안 방법

Current subtracter[2]와 Proportional to Absolute Temperature Circuit (PTAT)[1]을 이용하여 그림 2의 전류원을 설계하였다. I_REF = I₁ - I₂ ≠ 0 의 관계와 M =W/L , β = μC_OX이 라 할 때, 공정에 따라 T_gate를 보상하기 위한 양 #는 μ, V_t에 의한 공정 변화량으로 아래 식 2와 같이 표현할 수 있다[2].
9V의 값을 얻었다. 온도에 비례하여 증가하는 전류를 공급하기 위해서는 PTAT를 이용하여 V_GS를 높이는 방식을 이용하였다.

성능/효과

본 논문에서는 공정, 전압, 온도에 영향을 받지 않는 oscillator를 제안하였다. 공정에 의한 주파수 변화는 전류 감산기를 통하여, 온도에 의한 주파수 증가는 PTAT회로를 이용하여 보상되었다. 각각의 회로는 3.
PTAT 전류원을 사용하였을 경우 그림3과 공정에 따라 최대 17%의 주파수 오차가 있었다. 반면 제시된 PVT compensated oscillator는 최대 8%로 줄어 든 것을 확인하였다. 온도에 대해서는 최대 2%의 오차가 1.

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