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KR100827893B1 - 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로 및이를 이용한 주파수 혼합기, 증폭기 및 발진기 - Google Patents

모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로 및이를 이용한 주파수 혼합기, 증폭기 및 발진기 Download PDF

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KR100827893B1
KR100827893B1 KR1020060071187A KR20060071187A KR100827893B1 KR 100827893 B1 KR100827893 B1 KR 100827893B1 KR 1020060071187 A KR1020060071187 A KR 1020060071187A KR 20060071187 A KR20060071187 A KR 20060071187A KR 100827893 B1 KR100827893 B1 KR 100827893B1
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Abstract

본 발명은 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로 및 이를 이용한 주파수 혼합기, 증폭기 및 발진기에 관한 것으로, 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 게이트(gate) 단자와 바디(body) 단자가 캐패시터(Capacitor)를 통해 연결되며, 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 증폭도 및 잡음도를 향상시키기 위하여 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 게이트(gate) 단자와 함께 바디(body) 단자에 전류원을 연결하여 신호를 동시에 공급함으로써, 같은 전력(power) 레벨의 신호를 입력받는 경우 더 큰 증폭도를 갖으며, 잡음(noise) 특성이 보다 향상되는 효과가 있다.
모스 전계효과 트랜지스터, 증폭도, 잡음도, 주파수 혼합기, 증폭기, 발진기

Description

모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로 및 이를 이용한 주파수 혼합기, 증폭기 및 발진기{CIRCUIT FOR AMPLIFICATION DEGREE AND NOISES DEGREE IMPROVING MOSFET AND FREQUENCY MIXER, AMPLIFIER AND OSCILLATOR USING THEREOF}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 설명하기 위한 도면.
도 2는 국부 발진기 신호의 주기에 따라 문턱 전압이 변하는 형태을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 주파수 혼합기를 설명하기 위한 도면.
도 4는 종래 기술과 본 발명의 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 주파수 혼합기의 증폭도를 비교하기 위한 그래프.
도 5는 종래 기술과 본 발명의 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 주파수 혼합기의 잡음도를 비교하기 위한 그래프.
본 발명은 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로 및 이를 이용한 주파수 혼합기, 증폭기 및 발진기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모스 전계효과 트랜지스터의 동작에서 같은 전력 레벨의 입력신호를 받아서 증폭시키는 경우 기존의 회로보다 더 큰 전력과 증폭도를 얻으며, 잡음 특성을 더욱 향상시키는 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로 및 이를 이용한 주파수 혼합기, 증폭기 및 발진기에 관한 것이다.
오늘날 무선 통신 기술은 급속한 발전을 거듭하고 있으며, 사용 목적에 따라서 통신 표준들이 제정되고 있다. 근래의 추세는 이런 다양한 통신 표준들을 하나의 이동 통신기기에 포함시키는 노력에 집중되어 있다.
이를 위해 직접변환 방식(Direct-Conversion)이 널리 사용되고 있다. 하지만, 신호 왜곡을 줄이기 위해서는 1/f 잡음 특성이 뛰어난 주파수 혼합기(Frequency Mixer)가 필요하다. 특히, 주파수 대역폭이 짧은 표준에서는 1/f 잡음이 심각한 신호 왜곡을 일으키기 때문에, 송수신기에서 전체 1/f 잡음에 큰 영향을 끼치는 주파수 혼합기의 잡음 특성이 중요한 문제가 된다.
이에 따라 잡음 특성을 개선시키기 위해서 부가적인 인덕터(Inductor)나 캐패시터(Capacitor)로 여과기 회로를 구성하여 잡음 대역 신호를 여과시키는 방법이 널리 사용되었다. 또는 잡음 특성이 능동 소자에 비해 좋은 수동 소자를 사용함으로써, 신호의 왜곡을 줄였다. 하지만, 수동 소자로 구성된 주파수 혼합기이기 때문에 신호를 증폭시키지 못하고 감쇄시키는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 모스 전계효과 트랜지스터의 동작에서 같은 전력 레벨의 입력신호를 받아서 증폭시키는 경우 기존의 회로보다 더 큰 전력과 증폭도를 얻으며, 잡음 특성을 더욱 향상시키는 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로 및 이를 이용한 주파수 혼합기, 증폭기 및 발진기를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 모스 전계효과 트랜지스터의 바디 효과(body effect)를 이용하여 주파수 혼합기의 회로 구성 중 스위치 단에서 모스 전계효과 트랜지스터가 좀 더 이상에 가깝게 스위칭 동작을 하도록 함으로써, 증폭도와 잡음 특성을 개선시킬 수 있으며, 송수신기의 다른 구성 성분(예컨대, 증폭기 또는 발진기 등)에도 적용시킬 수 있을 뿐만 아니라 차동 LC 발진기의 경우 같은 출력 전압 스윙을 얻는 다고 하더라도 바디 효과(body effect)를 이용하여 위상 잡음 특성을 향상시킬 수 있는 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로 및 이를 이용한 주파수 혼합기, 증폭기 및 발진기를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 게이트(gate) 단자와 바디(body) 단자가 캐패시터(Capacitor)를 통해 연결되며, 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 증폭도 및 잡음도를 향상시키기 위하여 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 게이트(gate) 단자와 함께 바디(body) 단자에 전류원을 연결하여 신호를 동시에 공급하도록 하는 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)는 P형 모스 전계효과 트랜지스터(PMOSFET)임이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)는 N형 모스 전계효과 트랜지스터(NMOSFET)이다.
바람직하게는, 상기 신호는 국부 발진기(LO) 신호이다.
바람직하게는, 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 바디(body) 단자에 인가된 신호는 바디(body) 전압을 시간에 따라 변하도록 인가시킨다.
바람직하게는, 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 게이트(gate) 단자에 인가되는 국부 발진기(LO) 신호와 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 소스(source) 단자에 인가되는 고주파(RF) 신호를 결합하여 그 주파수 차와 합에 해당하는 중간주파수(IF) 신호를 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 드레인(drain) 단자를 통해 생성한다.
바람직하게는, 차동 구조의 경우, 외부의 발진기의 차동 신호가 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 게이트(gate) 단자에 인가되는 경우 같은 위상의 신호가 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 바디(body) 단자로 인가될 때, 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 바디(body) 단자는 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 소스(source) 단자와 같은 레벨의 전원을 인가해주고, 고주파(RF) 신호와의 연결을 막기 위하여 다른 경로(path)로 전원을 인가시켜준다.
본 발명의 제2 측면은, 상기의 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 주파수 혼합기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3 측면은, 상기의 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 증폭기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제4 측면은, 상기의 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 발진기를 제공하는 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모스 전계효과 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)의 증폭도 및 잡음도 개선회로는, 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)(M)의 게이트(gate) 단자(G)와 바디(body) 단자(B)가 캐패시터(Capacitor)(C)를 통해 서로 연결되어 있다.
여기서, 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)(M)는 N형 모스 전계효과 트랜지스터(NMOSFET)를 사용하였지만, 이에 국한하지 않으며, 잡음(noise) 특성 향상을 위해서 1/f 잡음(noise) 특성이 나은 P형 모스 전계효과 트랜지스터(PMOSFET)를 사용할 수도 있다.
그리고, 모스 전계효과 트랜지스터(M)의 게이트 단자(G)와 함께 바디 단자(B)에 전류원(미도시)을 연결하여 신호를 동시에 공급함으로써, 같은 전력(power) 레벨의 신호를 입력받는 경우 더 큰 증폭도를 갖으며, 잡음(noise) 특성이 보다 향상되는 효과가 있다.
즉, 모스 전계효과 트랜지스터(M)의 증폭도와 잡음 특성을 개선시키기 위하여 바디 효과(body effect)를 사용하는 것이다. 이때, 모스 전계효과 트랜지스터(M)의 문턱 전압(Vt)은 하기의 수학식 1에 의해 구할 수 있다.
Figure 112006054454057-pat00001
여기서, Vto는 VSB=0일 때 Vt값이고,
Figure 112006054454057-pat00002
는 제조과정 매개 변수이며,φf는 하드웨어 매개변수이다. 그리고,
Figure 112006054454057-pat00003
는 하기의 수학식 2에 의해 표현될 수 있다.
Figure 112006054454057-pat00004
여기서, NA는 기판의 도핑 농도이고, εS는 실리콘의 유전율이며, Cox는 산화물(oxide)의 면적당 유전율이다.
상기의 수학식 2에서 알 수 있듯이 모스 전계효과 트랜지스터(M)의 바디 단자(B)의 전압이 증가하면, 문턱 전압(Vt)이 감소하는 것을 볼 수 있다. 모스 전계효과 트랜지스터(M)의 게이트 단자(G)에 전원 전압(Vo)을 인가하여 트랜지스터가 동작할 수 있도록 해주고, 국부 발진기(Local Oscillator, LO) 신호인 VLOcosωt 신호를 넣어준다.
그리고, 모스 전계효과 트랜지스터(M)의 소스(source) 단자(S)에는 고주파(Radio Frequency, RF) 신호인 VRFcosωt 신호를 인가하여 주파수 혼합 작용이 될 수 있도록 해준다. 또한, 모스 전계효과 트랜지스터(M)의 게이트 단자(G)에 인가된 국부 발진기(LO) 신호 즉, VLOcosωt 신호는 캐패시터(C)를 통해서 바디 단자(B)에도 인가된다.
이때, 모스 전계효과 트랜지스터(M)의 바디 단자(B)에 인가된 국부 발진기(LO) 신호는 바디(body) 전압을 시간에 따라 변하도록 한다. 일반적으로, 모스 전계효과 트랜지스터(M)를 스위칭 동작시키도록 하기 위해서 전원 전압(Vo)은 문턱 전압(Vth) 근처가 되도록 바이어스(bias)를 잡아주고, 국부 발진기(LO) 신호의 전압 레벨은 0dBm 정도의 큰 전력 신호이다.
도 2는 국부 발진기 신호의 주기에 따라 문턱 전압이 변하는 형태를 나타낸 그래프로서, 모스 전계효과 트랜지스터(M)의 게이트 단자(G)의 입력 신호의 변화에 따라 문턱 전압이 변화는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 국부 발진기(LO) 신호가 T1 주기에 있을 때, 모스 전계효과 트랜지스터(M)의 바디 단자(B)의 전압이 떨어지게 되어 문턱 전압(Vt)이 상승하게 된다.
반면에 T2 주기에 있을 때, 모스 전계효과 트랜지스터(M)의 바디 단자(B)의 전압은 상승하게 되어 문턱 전압(Vt)은 감소하게 된다. 결과적으로 같은 레벨의 국부 발진기(LO) 신호에 대해서 바디 효과(body effect)를 사용하게 되면 효과적으로 더 큰 전력 레벨의 국부 발진기(LO) 신호를 얻는 것과 같은 결과를 가져오게 된다. 따라서, 더 큰 증폭 도를 얻게 되고 자연히 더 좋은 잡음 특성을 얻게 된다.
한편, 도 2에 도시된 그래프의 가로축은 모스 전계효과 트랜지스터(M)의 게이트 단자(G)와 소스 단자(S)에 인가되는 전압(VGS)을 나타내고, 세로축은 모스 전계효과 트랜지스터(M)의 드레인 전류(ID)를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 주파수 혼합기를 설명하기 위한 도면으로서, 바디 효과(body effect)를 통상의 길버트(Gilbert) 구조를 갖는 주파수 혼합기(Frequency Mixer)에 적용시킨 예이다.
도 3을 참조하면, 통상의 길버트(Gilbert) 회로인 경우에 트랜스컨덕턴스 단(transconductance stage)과 스위칭 단(switching stage)으로 나누어져 있는데, 도 3에서는 스위칭 단(switching stage)으로만 구성되어 있다.
한편, 본 발명에 적용된 주파수 혼합기에 사용되는 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)는 잡음(noise) 특성 향상을 위해서 1/f 잡음(noise) 특성이 나은 P형 모스 전계효과 트랜지스터(PMOSFET)를 사용하였지만, 이에 국한하지 않으며, N형 모스 전계효과 트랜지스터(NMOSFET)를 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 주파수 혼합기는, 제1 내지 제4 모스 전계효과 트랜지스터(M1 내지 M4), 제1 내지 제4 커패시터(C1 내지 C4), 제1 및 제2 저항(R1 및 R2)으로 이루어진다.
여기서, 제1 모스 전계효과 트랜지스터(M1)의 소스 단자(S)는 제1 출력단자(ON1)에 연결되고, 드레인 단자(D)는 제1 고주파(RF+) 신호단자에 연결되며, 게이트 단자(G)는 제1 국부 발진기(LO+) 신호단자에 연결됨과 아울러 제1 커패시터(C1)를 통해 바디 단자(B)에 연결된다.
제2 모스 전계효과 트랜지스터(M2)의 소스 단자(S)는 제2 출력단자(ON2)에 연결되고, 드레인 단자(D)는 제1 모스 전계효과 트랜지스터(M1)의 드레인 단자(D)와 공통으로 제1 고주파(RF+) 신호단자에 연결되며, 게이트 단자(G)는 제2 국부 발진기(LO-) 신호단자에 연결됨과 아울러 제2 커패시터(C2)를 통해 바디 단자(B) 에 연결된다.
제3 모스 전계효과 트랜지스터(M3)의 소스 단자(S)는 제1 모스 전계효과 트랜지스터(M1)의 소스 단자(S)와 공통으로 제1 출력단자(ON1)에 연결되고, 드레인 단자(D)는 제2 고주파(RF-) 신호단자에 연결되며, 게이트 단자(G)는 제2 모스 전계효과 트랜지스터(M2)의 게이트 단자(G)와 공통으로 제2 국부 발진기(LO-) 신호단자에 연결됨과 아울러 제3 커패시터(C3)를 통해 바디 단자(B)에 연결된다.
제4 모스 전계효과 트랜지스터(M4)의 소스 단자(S)는 제2 모스 전계효과 트랜지스터(M2)의 소스 단자(S)와 공통으로 제2 출력단자(ON2)에 연결되고, 드레인 단자(D)는 제3 모스 전계효과 트랜지스터(M3)의 드레인 단자(D)와 공통으로 제2 고주파(RF-) 신호단자에 연결되며, 게이트 단자(G)는 제1 국부 발진기(LO+) 신호단자에 연결됨과 아울러 제4 커패시터(C4)를 통해 바디 단자(B)에 연결된다.
그리고, 제1 출력단자(ON1)는 중간주파수(IF+) 신호단자에 연결되며, 제1 출력단자(ON1)와 접지(GND) 사이에 제1 저항(R1)이 연결된다. 제2 출력단자(ON2)는 중간주파수(IF+) 신호단자에 연결되며, 제2 출력단자(ON2)와 접지(GND) 사이에 제2 저항(R2)이 연결된다.
이하에는 전술한 구성을 가지는 본 발명의 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 주파수 혼합기의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.
먼저, 제1 국부 발진기(LO+) 신호가 제1 모스 전계효과 트랜지스터(M1)의 게이트 단자(G)로 인가되면, 제1 캐패시터(C1)를 통해서 제1 모스 전계효과 트랜지스터(M1)의 바디 단자(B)에도 인가된다.
제1 모스 전계효과 트랜지스터(M1)의 게이트 단자(G)의 전압이 낮아지는 구간에 있으면, 바디 단자(B)의 전압도 떨어지게 되어 게이트-소스(gate-source) 단의 전압 차이는 증가하지만, 문턱 전압은 줄어들게 되어 제1 모스 전계효과 트랜지스터(M1)의 게이트 단자(G)의 온(on) 상태가 바디 효과(body effect)를 사용하지 않았을 때와 비교하면 오버드라이브(overdrive) 전압이 증가됨을 알 수 있다.
반대로, 제1 모스 전계효과 트랜지스터(M1)의 게이트 단자(G)의 전압이 높아지는 경우, 제1 모스 전계효과 트랜지스터(M1)의 바다 단자(B)의 전압 또한 높아지게 되어 문턱 전압은 상승하게 된다. 따라서, 제1 모스 전계효과 트랜지스터(M1)의 상태는 확실한 오프(off) 상태가 될 수 있다.
그리고, 제2 내지 제4 모스 전계효과 트랜지스터(M2 내지 M4)의 동작은 전술한 제1 모스 전계효과 트랜지스터(M1)의 동작과 동일하다.
좀더 구체적으로 설명하면, 제1 및 제2 국부 발진기(LO+ 및 LO-) 신호에 따라 한 주기 동안은 제1 및 제4 모스 전계효과 트랜지스터(M1 및 M4)가 온(on)되어 있는 상태였다가(이때, 제2 및 제3 모스 전계효과 트랜지스터(M2 및 M3)는 오프(off)상태) 다른 한 주기 동안에는 제2 및 제3 모스 전계효과 트랜지스터(M2 및 M3)가 온(on)이 되는 상태(이때, 제1 및 제4 모스 전계효과 트랜지스터(M1 및 M4)는 오프(off)상태)가 반복된다.
제1 및 제4 모스 전계효과 트랜지스터(M1 및 M4)의 드레인 전류(ID)는 하기 의 수학식 3에 의해 구할 수 있으며, 제1 및 제2 저항(R1 및 R2)과 각각 곱해져서 출력 전압을 생성한다.
Figure 112006054454057-pat00005
한편, N형 모스 전계효과 트랜지스터(NMOSFET)와 P형 모스 전계효과 트랜지스터(PMOSFET)에 흐르는 전류 식은 하기의 수학식 4와 같이 약간 차이가 있다.
Figure 112006054454057-pat00006
즉, 상기의 수학식 4와 N형 모스 전계효과 트랜지스터(NMOSFET)와 P형 모스 전계효과 트랜지스터(PMOSFET)에 흐르는 전류 식은 전압의 레벨차이일 뿐이다.
일반적으로 주파수 혼합기는 N형 모스 전계효과 트랜지스터(NMOSFET)로 구성되어 있지만, 본 발명의 일 실시예의 경우 P형 모스 전계효과 트랜지스터(PMOSFET)가 1/f 잡음(noise)특성이 뛰어나기 때문에 P형 모스 전계효과 트랜지스터(PMOSFET)를 사용함이 바람직하다.
한편, 주파수 혼합기의 증폭도는 하기의 수학식 5와 같이 나타난다. 따라서, 국부 발진기(LO) 신호의 크기가 클 수록 저항(R)의 값이 클 수록 큰 증폭도를 갖게 된다. 출력에서는 고주파(RF)와 국부 발진기(LO) 주파수의 합과 차에 해당하는 주파수를 갖는 신호를 얻을 수 있게 된다. 이때, cos(wRF-wLO)t는 얻으려는 저주파 신호이다.
Figure 112006054454057-pat00007
Figure 112006054454057-pat00008
도 4는 종래 기술과 본 발명의 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 주파수 혼합기의 증폭도를 비교하기 위한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 바디 효과(body effect)를 사용했을 때의 본 발명과 바디 효과(body effect)를 사용하지 않았을 때의 종래 기술에 따른 증폭도 즉, 이득(Gain)의 차이를 보여주고 있으며, 바디 효과(body effect)를 사용하지 않았을 때의 종래 기술은 같은 레벨의 증폭도(Gain)를 얻기 위해서는 약 6∼7dB 더 큰 전력(power)의 국부 발진기(LO) 신호가 필요함을 알 수 있다.
도 5는 종래 기술과 본 발명의 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 주파수 혼합기의 잡음도를 비교하기 위한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 바디 효과(body effect)를 사용했을 때의 본 발명과 바디 효과(body effect)를 사용하지 않았을 때의 종래 기술에 따른 잡음도(NF(SSB))의 차이를 보여주고 있으며, 도 4에 도시된 것과 마찬가지로 바디 효과(body effect)를 사용하지 않았을 때의 종래 기술은 같은 레벨의 잡음도(NF(SSB))를 얻기 위해서는 약 6∼7dB 더 큰 전력(power)의 국부 발진기(LO) 신호가 필요함을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 초고주파 송수신기 회로 중 주파수 혼합기에 적용하였지만, 이에 국한하지 않으며, 다른 구성 성분 예컨대, 증폭기 또는 발진기 등에도 적용할 수도 있다.
전술한 본 발명에 따른 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로 및 이를 이용한 주파수 혼합기, 증폭기 및 발진기에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 증폭도 및 잡음도 개선회로 및 이를 이용한 주파수 혼합기, 증폭기 및 발진기에 따르면, 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 동작에서 같은 전력 레벨의 입력신호를 받아서 증폭시키는 경우 기존의 회로보다 더 큰 전력과 증폭도를 얻을 수 있으며, 잡음 특성을 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 바디 효과(body effect)를 이용하여 주파수 혼합기의 회로 구성 중 스위치 단에서 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)가 좀 더 이상에 가깝게 스위칭 동작을 하도록 함으로써, 증폭도와 잡음 특성을 개선시킬 수 있으며, 송수신기의 다른 구성 성분(예컨대, 증폭기 또는 발진기 등)에도 적용시킬 수 있을 뿐만 아니라 차동 LC 발진기의 경우 같은 출력 전압 스윙을 얻는 다고 하더라도 바디 효과(body effect)를 이용하여 위상 잡음 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (12)

  1. 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 게이트(gate) 단자와 바디(body) 단자가 캐패시터(Capacitor)를 통해 연결되며, 상기 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도를 향상시키기 위하여 상기 모스 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자와 함께 바디 단자에 전류원을 연결하여 국부 발진기(LO) 신호를 동시에 공급하되,
    상기 모스 전계효과 트랜지스터의 바디 단자에 인가된 국부 발진기 신호는 바디 전압을 시간에 따라 변하도록 인가시키고, 상기 모스 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자에 전원 전압을 인가하여 트랜지스터가 동작할 수 있도록 함과 아울러 상기 국부 발진기 신호를 인가시키며, 상기 모스 전계효과 트랜지스터의 소스(source) 단자에 고주파(RF) 신호를 인가하고 상기 국부 발진기 신호와 결합하여 그 주파수 차와 합에 해당하는 중간주파수(IF)를 상기 모스 전계효과 트랜지스터의 드레인(drain) 단자를 통해 생성하는 것을 특징으로 하는 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)는 P형 모스 전계효과 트랜지스터(PMOSFET)인 것을 특징으로 하는 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)는 N형 모스 전계효과 트랜지스터(NMOSFET)인 것을 특징으로 하는 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 차동 구조의 경우, 외부의 발진기의 차동 신호가 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 게이트(gate) 단자에 인가되는 경우 같은 위상의 신호가 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 바디(body) 단자로 인가될 때, 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 바디(body) 단자는 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 소스(source) 단자와 같은 레벨의 전원을 인가해주고, 고주파(RF) 신호와의 연결을 막기 위하여 다른 경로(path)로 전원을 인가시켜주는 것을 특징으로 하는 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항의 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 주파수 혼합기.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항의 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 증폭기.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항의 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 발진기.
  11. 제1 내지 제4 모스 전계효과 트랜지스터, 제1 내지 제4 커패시터 및 제1 및 제2 저항으로 이루어지되,
    상기 제1 모스 전계효과 트랜지스터의 소스 단자는 제1 출력단자에 연결되고, 드레인 단자는 제1 고주파 신호단자에 연결되며, 게이트 단자는 제1 국부 발진기 신호단자에 연결됨과 아울러 상기 제1 커패시터를 통해 바디 단자에 연결되며,
    상기 제2 모스 전계효과 트랜지스터의 소스 단자는 제2 출력단자에 연결되고, 드레인 단자는 상기 제1 모스 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자와 공통으로 상기 제1 고주파 신호단자에 연결되며, 게이트 단자는 제2 국부 발진기 신호단자에 연결됨과 아울러 상기 제2 커패시터를 통해 바디 단자에 연결되며,
    상기 제3 모스 전계효과 트랜지스터의 소스 단자는 상기 제1 모스 전계효과 트랜지스터의 소스 단자와 공통으로 제1 출력단자에 연결되고, 드레인 단자는 제2 고주파 신호단자에 연결되며, 게이트 단자는 상기 제2 모스 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자와 공통으로 상기 제2 국부 발진기 신호단자에 연결됨과 아울러 상기 제3 커패시터를 통해 바디 단자에 연결되며,
    상기 제4 모스 전계효과 트랜지스터의 소스 단자는 상기 제2 모스 전계효과 트랜지스터의 소스 단자와 공통으로 상기 제2 출력단자에 연결되고, 드레인 단자는 상기 제3 모스 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자와 공통으로 상기 제2 고주파 신호단자에 연결되며, 게이트 단자는 상기 제1 국부 발진기 신호단자에 연결됨과 아울러 상기 제4 커패시터를 통해 바디 단자에 연결되며,
    상기 제1 출력단자는 중간주파수 신호단자에 연결되고, 상기 제1 출력단자와 접지 사이에 상기 제1 저항이 연결되며, 상기 제2 출력단자는 상기 중간주파수 신호단자에 연결되며, 상기 제2 출력단자와 접지 사이에 상기 제2 저항이 연결되는 것을 특징으로 하는 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 주파수 혼합기.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 모스 전계효과 트랜지스터는 P형 모스 전계효과 트랜지스터(PMOSFET)인 것을 특징으로 하는 모스 전계효과 트랜지스터의 증폭도 및 잡음도 개선회로를 이용한 주파수 혼합기.
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