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KR20250103114A - Self Feeding Oscillator and N stages Oscillator for Output Power Maximization by Transistor Phase Optimization - Google Patents

Self Feeding Oscillator and N stages Oscillator for Output Power Maximization by Transistor Phase Optimization Download PDF

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KR20250103114A
KR20250103114A KR1020230195470A KR20230195470A KR20250103114A KR 20250103114 A KR20250103114 A KR 20250103114A KR 1020230195470 A KR1020230195470 A KR 1020230195470A KR 20230195470 A KR20230195470 A KR 20230195470A KR 20250103114 A KR20250103114 A KR 20250103114A
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KR
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transistor
capacitor
admittance
drain
inductor
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이상국
압둘 콰히르
전효령
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한국과학기술원
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Abstract

트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기는 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터를 포함하는 능동 네트워크; 및 상기 제 1 트랜지스터의 게이트과 그라운드 사이에 연결되는 제 1 캐패시터, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되는 제 1 인턱터, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 그라운드 사이에 연결되는 제 2 캐패시터, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트과 그라운드 사이에 연결되는 제 3 캐패시터, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되는 제 2 인턱터, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 그라운드 사이에 연결되는 제 4 캐패시터를 포함하는 수동 네트워크로 구성될 수 있다.A single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization may comprise an active network including a first transistor and a second transistor; and a passive network including a first capacitor connected between a gate of the first transistor and a ground, a first inductor connected between a drain of the first transistor and a gate of the second transistor, a second capacitor connected between the drain of the first transistor and the ground, a third capacitor connected between the gate of the second transistor and the ground, a second inductor connected between the drain of the second transistor and the gate of the first transistor, and a fourth capacitor connected between the drain of the second transistor and the ground.

Description

트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기 및 N 단 발진기{Self Feeding Oscillator and N stages Oscillator for Output Power Maximization by Transistor Phase Optimization}{Self Feeding Oscillator and N stages Oscillator for Output Power Maximization by Transistor Phase Optimization}

본 발명은 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기 및 N 단 발진기 기술에 관한 것이다.The present invention relates to single-feeding oscillator and N-stage oscillator technologies for maximizing output power through transistor phase optimization.

무선 데이터 통신이 기하급수적으로 성장함에 따라 5G 및 6G와 같은 차세대 셀룰러 기술의 개발이 크게 주목받고 있습니다. 더 많은 사용자 기반에 서비스를 제공하고 더 빠른 데이터 속도를 달성하기 위해서는 더 넓은 주파수 스펙트럼을 활용하는 것이 필수적이 되었으며, 이에 따라 mm-Wave/sub-THz(0.1-1 THz) 주파수를 채택하게 되었습니다. 그러나 이러한 주파수에서는 채널 손실이 상당히 높아 매우 높은 로컬 발진기(LO) 출력 전력을 필요로 하기 때문에 달성하기가 어려울 수 있습니다.With the exponential growth of wireless data communications, the development of next-generation cellular technologies such as 5G and 6G has attracted significant attention. In order to serve a larger user base and achieve higher data rates, it has become essential to utilize a wider frequency spectrum, which has led to the adoption of mm-Wave/sub-THz (0.1-1 THz) frequencies. However, these frequencies can be difficult to achieve because the channel loss is quite high, requiring very high local oscillator (LO) output power.

본 발명은 종래 트랜지스터의 제한된 전력 이득과 고주파수(>100GHz)에서 수동 소자의 손실로 인해 높은 출력을 달성할 수 없는 한계를 극복할 수 있는 출력 전력을 향상시키는 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기 및 N 단 발진기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to provide a single-feeding oscillator and an N-stage oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization that can overcome the limitations of achieving high output due to the limited power gain of conventional transistors and the loss of passive components at high frequencies (>100 GHz).

또한, 본 발명은 전송선의 길이를 줄임으로써 큰 면적을 차지하지 않는 Gmax 기법을 이용한 코어 및 이를 이용한 광대역 고이득 초고주파 차동증폭기를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to provide a core using the Gmax technique that does not occupy a large area by reducing the length of a transmission line, and a wideband high gain ultra-high frequency differential amplifier using the same.

상술한 목적을 실현하기 위한 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기는 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터를 포함하는 능동 네트워크; 및 상기 제 1 트랜지스터의 게이트과 그라운드 사이에 연결되는 제 1 캐패시터, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되는 제 1 인턱터, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 그라운드 사이에 연결되는 제 2 캐패시터, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트과 그라운드 사이에 연결되는 제 3 캐패시터, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되는 제 2 인턱터, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 그라운드 사이에 연결되는 제 4 캐패시터를 포함하는 수동 네트워크로 구성될 수 있다.A single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization to achieve the above-described purpose may be configured with an active network including a first transistor and a second transistor; and a passive network including a first capacitor connected between a gate and a ground of the first transistor, a first inductor connected between a drain of the first transistor and a gate of the second transistor, a second capacitor connected between the drain of the first transistor and the ground, a third capacitor connected between the gate of the second transistor and the ground, a second inductor connected between the drain of the second transistor and the gate of the first transistor, and a fourth capacitor connected between the drain of the second transistor and the ground.

트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기는 상기 제 1 트랜지스터의 게이트와 드레인 사이에 연결되는 제 3 인덕터 및 상기 제 2 트랜지스터의 게이트와 드레인 사이에 연결되는 제 4 인덕터를 더 포함할 수 있다. A single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization may further include a third inductor connected between the gate and the drain of the first transistor and a fourth inductor connected between the gate and the drain of the second transistor.

트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기는 상기 제 1 트랜지스터의 드레인 및 상기 제 2 트랜지스터의 드레인에 연결되어, 상기 제 1 트랜지스터 및 상기 제 2 트랜지스터의 출력을 합치는 출력 합산부를 더 포함할 수 있다.A single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization may further include an output summing unit connected to the drain of the first transistor and the drain of the second transistor, and combining the outputs of the first transistor and the second transistor.

제 1 캐패시터 및 제 3 캐패시터의 제 1 어드미턴스는 아래의 [수학식 1]을 통해 얻어지고, 상기 제 1 캐패시터 및 상기 제 3 캐패시터의 값은 상기 제 1 어드미턴스로부터 연산될 수 있다.The first admittances of the first capacitor and the third capacitor are obtained through the following [Mathematical Formula 1], and the values of the first capacitor and the third capacitor can be calculated from the first admittance.

여기서, Y11 : 트랜지스터의 단락 회로 입력 어드미턴스 이고,Here, Y 11: is the short-circuit input admittance of the transistor,

Y12 : 트랜지스터의 역방향 트랜스컨덕턴스 이고Y 12: is the reverse transconductance of the transistor.

Y21 : 트랜지스터의 순방향 트랜스컨덕턴스 이고Y 21: is the forward transconductance of the transistor.

Y22 : 트랜지스터의 단락 회로 출력 어드미턴스 이고Y 22: Short circuit output admittance of the transistor.

Aopt : 미리 계산된 최적의 트랜지스터 이득Aopt: Precomputed optimal transistor gain

△θ : 목표 발진 주파수에서 스테이지당 필요한 총 위상 편이△θ: Total phase shift required per stage at target oscillation frequency

제 1 인덕터 및 제 2 인덕터의 제 2 어드미턴스는 아래의 [수학식 2]을 통해 얻어지는, 상기 제 1 인덕터 및 상기 제 2 인덕터의 값은 상기 제 2 어드미턴스로부터 연산될 수 있다.The second admittances of the first inductor and the second inductor are obtained through the following [Mathematical Formula 2], and the values of the first inductor and the second inductor can be calculated from the second admittance.

여기서, Y11 : 트랜지스터의 단락 회로 입력 어드미턴스 이고,Here, Y 11: is the short-circuit input admittance of the transistor,

Y12 : 트랜지스터의 역방향 트랜스컨덕턴스 이고Y 12: is the reverse transconductance of the transistor.

Y21 : 트랜지스터의 순방향 트랜스컨덕턴스 이고Y 21: is the forward transconductance of the transistor.

Y22 : 트랜지스터의 단락 회로 출력 어드미턴스 이고Y 22: Short circuit output admittance of the transistor.

Aopt : 미리 계산된 최적의 트랜지스터 이득Aopt: Precomputed optimal transistor gain

△θ : 목표 발진 주파수에서 스테이지당 필요한 총 위상 편이△θ: Total phase shift required per stage at target oscillation frequency

제 2 캐패시터 및 제 4 캐패시터의 제 3 어드미턴스는 아래의 [수학식 3]을 통해 얻어지는, 상기 제 3 캐패시터 및 상기 제 4 캐패시터의 값은 상기 제 3 어드미턴스로부터 연산될 수 있다.The third admittance of the second capacitor and the fourth capacitor is obtained through [Mathematical Formula 3] below, and the values of the third capacitor and the fourth capacitor can be calculated from the third admittance.

여기서, Y11 : 트랜지스터의 단락 회로 입력 어드미턴스 이고,Here, Y 11: is the short-circuit input admittance of the transistor,

Y12 : 트랜지스터의 역방향 트랜스컨덕턴스 이고Y 12: is the reverse transconductance of the transistor.

Y21 : 트랜지스터의 순방향 트랜스컨덕턴스 이고Y 21: is the forward transconductance of the transistor.

Y22 : 트랜지스터의 단락 회로 출력 어드미턴스 이고Y 22: Short circuit output admittance of the transistor.

Aopt : 미리 계산된 최적의 트랜지스터 이득Aopt: Precomputed optimal transistor gain

△θ : 목표 발진 주파수에서 스테이지당 필요한 총 위상 편이△θ: Total phase shift required per stage at target oscillation frequency

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 N 단 발진기는 능동 네트워크와 상기 능동 네트워크의 전단에 연결되는 수동 네트워크가 N번 반복적으로 연결되되, 상기 능동 네트워크는 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터를 포함하고, 수동 네트워크는 상기 제 1 트랜지스터의 게이트과 그라운드 사이에 연결되는 제 1 캐패시터, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되는 제 1 인턱터, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 그라운드 사이에 연결되는 제 2 캐패시터, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트과 그라운드 사이에 연결되는 제 3 캐패시터, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되는 제 2 인턱터, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 그라운드 사이에 연결되는 제 4 캐패시터를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an N-stage oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization may include an active network and a passive network connected to a preceding stage of the active network, which are repeatedly connected N times, wherein the active network includes a first transistor and a second transistor, and the passive network may include a first capacitor connected between a gate of the first transistor and a ground, a first inductor connected between a drain of the first transistor and a gate of the second transistor, a second capacitor connected between the drain of the first transistor and the ground, a third capacitor connected between the gate of the second transistor and the ground, a second inductor connected between the drain of the second transistor and the gate of the first transistor, and a fourth capacitor connected between the drain of the second transistor and the ground.

트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 N 단 발진기는 제 1 트랜지스터의 드레인 및 상기 제 2 트랜지스터의 드레인에 연결되어, 상기 제 1 트랜지스터 및 상기 제 2 트랜지스터의 출력을 합치는 출력 합산부를 더 포함할 수 있다.An N-stage oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization may further include an output summing unit connected to a drain of a first transistor and a drain of the second transistor, and combining outputs of the first transistor and the second transistor.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 N 단 발진기는 능동 네트워크와 상기 능동 네트워크의 전단에 연결되는 수동 네트워크가 N번 반복적으로 연결되되, 상기 능동 네트워크는 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터를 포함하고, 상기 수동 네트워크는 상기 제 1 트랜지스터의 게이트과 그라운드 사이에 연결되는 제 1 캐패시터, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되는 제 1 인턱터, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 그라운드 사이에 연결되는 제 2 캐패시터, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트과 그라운드 사이에 연결되는 제 3 캐패시터, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되는 제 2 인턱터, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 그라운드 사이에 연결되는 제 4 캐패시터, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트와 드레인 사이에 연결되는 제 3 인덕터 및 상기 제 2 트랜지스터의 게이트와 드레인 사이에 연결되는 제 4 인덕터를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an N-stage oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization may include an active network and a passive network connected to a preceding stage of the active network, which are repeatedly connected N times, wherein the active network includes a first transistor and a second transistor, and the passive network may include a first capacitor connected between a gate and a ground of the first transistor, a first inductor connected between a drain of the first transistor and a gate of the second transistor, a second capacitor connected between the drain of the first transistor and the ground, a third capacitor connected between the gate and the ground of the second transistor, a second inductor connected between the drain of the second transistor and the gate of the first transistor, a fourth capacitor connected between the drain of the second transistor and the ground, a third inductor connected between the gate and the drain of the first transistor, and a fourth inductor connected between the gate and the drain of the second transistor.

트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 N 단 발진기는 차동 모드에서의 유효 인덕턴스(Lfd)는 아래의 [ 수학식 4 ]와 같이 연산되고,In order to maximize the output power through transistor phase optimization, the effective inductance (L fd ) in the differential mode of the N-stage oscillator is calculated as shown in [Mathematical Formula 4] below.

동상 모드에서의 유효 인덕턴스(Lfd)는 아래의 [ 수학식 5 ]와 같이 연산될 수 있다.The effective inductance (L fd ) in the common mode can be calculated as shown in [Mathematical Formula 5] below.

본 발명에 따르면, 능동 네트워크의 전단에 수동 네트워크를 결합시켜 사용하여 출력을 높일 수 있다. According to the present invention, the output can be increased by combining a passive network at the front end of an active network.

또한, 본 발명에 따르면, 차동 모드에서의 구동을 억제하고 동상 모드에서는 유효 인덕턴스를 감소시켜 출력 전력을 높일 수 있습니다.In addition, according to the present invention, the driving in the differential mode can be suppressed and the effective inductance can be reduced in the common mode to increase the output power.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기의 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기의 단일 스테이지를 설명하기 위한 회로 모델이다.
도 3은 위상 변이에 따른 어드미턴스들의 값의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기의 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 발진기의 차동모드에서의 등가 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4의 발진기의 동상모드에서의 등가 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 Lgd의 유무에 따른 동상 모드와 차동 모드에서의 컨덕턴스를 설명하기 위한 그래프이다.
FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit of a single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit model illustrating a single stage of a single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization according to one embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph explaining the change in the values of admittances according to phase shift.
FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit of a single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization according to another embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram for explaining an equivalent circuit in differential mode of the oscillator of Figure 4.
Fig. 6 is a diagram for explaining the equivalent circuit in the in-phase mode of the oscillator of Fig. 4.
Figure 7 is a graph explaining the conductance in the in-phase mode and the differential mode depending on the presence or absence of L gd .

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. These embodiments are provided to explain the present invention in more detail to those skilled in the art to which the present invention pertains.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기의 회로를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit of a single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization according to one embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기(100)는 제 1 트랜지스터(110), 제 1 캐패시터(120), 제 1 인덕터(130), 제 2 커패시터(140), 제 2 트랜지스터(150), 제 3 커패시터(160), 제 2 인덕터(170), 제 4 커패시터(180), 출력 합산부(190)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a single-feeding oscillator (100) for maximizing output power through transistor phase optimization includes a first transistor (110), a first capacitor (120), a first inductor (130), a second capacitor (140), a second transistor (150), a third capacitor (160), a second inductor (170), a fourth capacitor (180), and an output summation unit (190).

제 1 트랜지스터(110)는 능동 네트워크이며, 주파수가 증가함에 따라 최적의 위상 편이 값과는 차이가 점점 커진다.The first transistor (110) is an active network, and as the frequency increases, the difference from the optimal phase shift value becomes greater.

제 1 캐패시터(120)는 제 1 트랜지스터(110)의 게이트과 그라운드 사이에 연결된다.The first capacitor (120) is connected between the gate of the first transistor (110) and the ground.

제 1 인덕터(130)는 제 1 트랜지스터(110)의 드레인과 제 2 트랜지스터(150)의 게이트 사이에 연결된다.The first inductor (130) is connected between the drain of the first transistor (110) and the gate of the second transistor (150).

제 2 커패시터(140)는 제 1 트랜지스터(110)의 드레인과 그라운드 사이에 연결된다.A second capacitor (140) is connected between the drain of the first transistor (110) and the ground.

제 2 트랜지스터(150)는 능동 네트워크이며, 주파수가 증가함에 따라 최적의 위상 편이 값과는 차이가 점점 커진다.The second transistor (150) is an active network, and as the frequency increases, the difference from the optimal phase shift value becomes greater.

제 3 커패시터(160)는 제 2 트랜지스터(150)의 게이트과 그라운드 사이에 연결된다.A third capacitor (160) is connected between the gate of the second transistor (150) and the ground.

제 2 인덕터(170)는 제 2 트랜지스터(150)의 드레인과 제 1 트랜지스터(110)의 게이트 사이에 연결될 수 있다.A second inductor (170) can be connected between the drain of the second transistor (150) and the gate of the first transistor (110).

제 4 커패시터(180)는 제 2 트랜지스터의 드레인(150)과 그라운드 사이에 연결될 수 있다.A fourth capacitor (180) can be connected between the drain (150) of the second transistor and ground.

수동 네트워크는 제 1 캐패시터(120), 제 1 인덕터(130), 제 2 커패시터(140), 제 3 커패시터(160), 제 2 인덕터(170) 및, 제 4 커패시터(180)를 포함한다.The passive network includes a first capacitor (120), a first inductor (130), a second capacitor (140), a third capacitor (160), a second inductor (170), and a fourth capacitor (180).

출력 합산부(190)는 제 1 트랜지스터(110)의 드레인 및 제 2 트랜지스터(150)의 드레인에 연결되어, 제 1 트랜지스터(110) 및 제 2 트랜지스터(150)의 출력을 합산하여 출력할 수 있다.The output summing unit (190) is connected to the drain of the first transistor (110) and the drain of the second transistor (150), and can sum the outputs of the first transistor (110) and the second transistor (150) and output them.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기의 단일 스테이지를 설명하기 위한 회로 모델이다.FIG. 2 is a circuit model illustrating a single stage of a single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization according to one embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 단일 스테이지를 설명하기 위한 회로 모델(200)은 능동 네트워크(210) 및 수동 네트워크(220)로 표현될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, a circuit model (200) for explaining a single stage can be represented by an active network (210) and a passive network (220).

본 실시예에서, 능동 네트워크(210)는 제 1 트랜지스터(110) 또는 제 2 트랜지스터(120)를 표현한 것으로, 1개의 트랜지스터에 대응되는 것이다.In this embodiment, the active network (210) represents a first transistor (110) or a second transistor (120), and corresponds to one transistor.

수동 네트워크(220)는 제 1 캐패시터(120), 제 1 인덕터(130), 제 2 커패시터(140) 또는 제 3 커패시터(160), 제 2 인덕터(170) 및, 제 4 커패시터(180)를 표한건 것으로, 2개의 커패시터 및 1개의 인덕터에 대응되는 것이다.The passive network (220) represents a first capacitor (120), a first inductor (130), a second capacitor (140) or a third capacitor (160), a second inductor (170), and a fourth capacitor (180), corresponding to two capacitors and one inductor.

예를 들면, 제1어드미턴스(Yg)는 제 1 캐패시터(120)에 대응되고, 제2어드미턴스(Yf)는 제 1 인덕터(130)에 대응되고, 제3어드미턴스(Yd)는 제 2 커패시터(140)에 대응될 수 있다.For example, the first admittance (Y g ) may correspond to the first capacitor (120), the second admittance (Y f ) may correspond to the first inductor (130), and the third admittance (Y d ) may correspond to the second capacitor (140).

이하에서는, 제1어드미턴스(Yg), 제2어드미턴스(Yf) 및 제3어드미턴스(Yd)를 연산하는 과정을 설명하겠다.Below, the process of calculating the first admittance (Yg), second admittance (Yf), and third admittance (Yd) will be explained.

능동 네트워크(210)를 Y-파라미터로 정의하면 아래와 같다.The active network (210) is defined as follows in terms of Y parameters.

수동 네트워크(220)를 Y-파라미터로 정의하면 아래와 같다.The manual network (220) is defined as follows by Y-parameter.

그 다음, 위 수학식을 이용하여 아래와 같은 Y-파라미터를 도출할 수 있다.Next, using the mathematical formula above, we can derive the Y-parameter below.

발진기는 외부 전류 주입이 없는 자립형이므로, I1 = I2 = 0, V2/V1 = Aopt 라고 가정하면, 패시브 네트워크 구성 요소에 대한 해는 다음과 같이 구할 수 있습니다.Since the generator is self-contained with no external current injection, assuming I 1 = I 2 = 0 and V 2 /V 1 = A opt , the solution for the passive network components can be obtained as follows.

여기서, Y11 : 트랜지스터의 단락 회로 입력 어드미턴스 이고,Here, Y 11: is the short-circuit input admittance of the transistor,

Y12 : 트랜지스터의 역방향 트랜스컨덕턴스 이고Y 12: is the reverse transconductance of the transistor.

Y21 : 트랜지스터의 순방향 트랜스컨덕턴스 이고Y 21: is the forward transconductance of the transistor.

Y22 : 트랜지스터의 단락 회로 출력 어드미턴스 이고Y 22: Short circuit output admittance of the transistor.

Aopt : 미리 계산된 최적의 트랜지스터 이득Aopt: Precomputed optimal transistor gain

△θ : 목표 발진 주파수에서 스테이지당 필요한 총 위상 편이△θ: Total phase shift required per stage at target oscillation frequency

제 1 캐패시터 또는 제 3 캐패시터의 제 1 어드미턴스(Yg)는 위의 [수학식 1]을 통해 얻어지고, 상기 제 1 캐패시터 및 상기 제 3 캐패시터의 값은 상기 제 1 어드미턴스로부터 연산될 수 있다. 예를 들면, 캐패시터의 어드미턴스는 Y=j*2*π*주파수*캐패시턴스로 계산된다. 이에, 캐패시터로 구현해야하는 어드미턴스가 Yg라고 했을 때, 캐패시터의 값(캐패시턴스)은 Yg/(j*2*π*주파수)로 계산된다. The first admittance (Yg) of the first capacitor or the third capacitor is obtained through the above [Mathematical Formula 1], and the values of the first capacitor and the third capacitor can be calculated from the first admittance. For example, the admittance of the capacitor is calculated as Y=j*2*π*frequency*capacitance. Accordingly, when the admittance to be implemented as a capacitor is Yg, the value (capacitance) of the capacitor is calculated as Yg/(j*2*π*frequency).

여기서, Y11 : 트랜지스터의 단락 회로 입력 어드미턴스 이고,Here, Y 11: is the short-circuit input admittance of the transistor,

Y12 : 트랜지스터의 역방향 트랜스컨덕턴스 이고Y 12: is the reverse transconductance of the transistor.

Y21 : 트랜지스터의 순방향 트랜스컨덕턴스 이고Y 21: is the forward transconductance of the transistor.

Y22 : 트랜지스터의 단락 회로 출력 어드미턴스 이고Y 22: Short circuit output admittance of the transistor.

Aopt : 미리 계산된 최적의 트랜지스터 이득Aopt: Precomputed optimal transistor gain

△θ : 목표 발진 주파수에서 스테이지당 필요한 총 위상 편이△θ: Total phase shift required per stage at target oscillation frequency

제 1 인덕터 및 제 2 인덕터의 제 2 어드미턴스(Yf)는 위의 [수학식 2]을 통해 얻어지는, 상기 제 1 인덕터 및 상기 제 2 인덕터의 값은 상기 제 2 어드미턴스로부터 연산될 수 있다. 예를 들면, 차동 회로에서 크로스 연결된 인덕터의 어드미턴스는 Y=j/(2*π*주파수*인덕턴스)로 계산된다. 따라서, 인덕터로 구현해야하는 어드미턴스가 Yf라고 했을 때, 인덕터의 값(인덕턴스)은 Yf*2*π*주파수/j로 계산된다.The second admittance (Y f ) of the first inductor and the second inductor can be calculated from the second admittance, which is obtained through the above [Mathematical Formula 2]. For example, the admittance of a cross-connected inductor in a differential circuit is calculated as Y = j / (2 * π * frequency * inductance). Therefore, when the admittance to be implemented as an inductor is Y f , the value (inductance) of the inductor is calculated as Y f *2 * π * frequency / j.

여기서, Y11 : 트랜지스터의 단락 회로 입력 어드미턴스 이고,Here, Y 11: is the short-circuit input admittance of the transistor,

Y12 : 트랜지스터의 역방향 트랜스컨덕턴스 이고Y 12: is the reverse transconductance of the transistor.

Y21 : 트랜지스터의 순방향 트랜스컨덕턴스 이고Y 21: is the forward transconductance of the transistor.

Y22 : 트랜지스터의 단락 회로 출력 어드미턴스 이고Y 22: Short circuit output admittance of the transistor.

Aopt : 미리 계산된 최적의 트랜지스터 이득Aopt: Precomputed optimal transistor gain

△θ : 목표 발진 주파수에서 스테이지당 필요한 총 위상 편이△θ: Total phase shift required per stage at target oscillation frequency

제 2 캐패시터 및 제 4 캐패시터의 제 3 어드미턴스(Yd)는 위의 [수학식 3]을 통해 얻어지는, 상기 제 3 캐패시터 및 상기 제 4 캐패시터의 값은 상기 제 3 어드미턴스로부터 연산될 수 있다.The third admittance (Y d) of the second capacitor and the fourth capacitor is obtained through the above [Mathematical Formula 3], and the values of the third capacitor and the fourth capacitor can be calculated from the third admittance.

도 3은 위상 변이에 따른 어드미턴스들의 값의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.Figure 3 is a graph explaining the change in the values of admittances according to phase shift.

도 2 및 도 3을 참조하면, 도 3에서는 150 GHz에서 △θ에 따른 최적의 트랜지스터 이득을 위한 Yg, Yd, Yf의 값을 예시로 표현하였다.Referring to FIGS. 2 and 3, FIG. 3 shows an example of values of Y g , Y d , and Y f for optimal transistor gain according to △θ at 150 GHz.

△θ는 스테이지의 수와 전력 결합 네트워크의 구현을 고려해서 결정될 수 있다. 예를 들어 △θ = 30°를 선택하면, 모든 스테이지의 위상 편차를 합한 값이 2π의 정수 배수로 만들어 주기 위해, 최소 N = 12가 필요하다. 이 경우, 총 11개의 원치 않는 진동 모드가 발생하고, 12단계의 출력 전력을 결합하는 것은 레이아웃 측면에서 매우 복잡하다.△θ can be determined by considering the number of stages and the implementation of the power combining network. For example, if △θ = 30° is selected, at least N = 12 is required to make the sum of the phase deviations of all stages an integer multiple of 2π. In this case, a total of 11 unwanted vibration modes occur, and combining the output power of 12 stages is very complicated in terms of layout.

이에, 본 발명에서는 단순화를 위해, △θ = 0°를 선택해서 진동 모드 수를 최소화하고 더 간단한 전력 결합 네트워크만으로 구현이 가능한 N=2 전력 결합 발진기를 구현한 것이다. Accordingly, in the present invention, for simplicity, △θ = 0° is selected to minimize the number of vibration modes and an N=2 power-coupled oscillator that can be implemented using only a simpler power coupling network is implemented.

도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기의 회로를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit of a single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기(100)는 제 1 트랜지스터(110), 제 1 캐패시터(120), 제 1 인덕터(130), 제 2 커패시터(140), 제 2 트랜지스터(150), 제 3 커패시터(160), 제 2 인덕터(170), 제 4 커패시터(180), 출력 합산부(190), 제 3 인덕터(195) 및 제 4 인던터(196)를 포함한다.Referring to FIG. 4, a single-feeding oscillator (100) for maximizing output power through transistor phase optimization includes a first transistor (110), a first capacitor (120), a first inductor (130), a second capacitor (140), a second transistor (150), a third capacitor (160), a second inductor (170), a fourth capacitor (180), an output summing unit (190), a third inductor (195), and a fourth inductor (196).

제 1 트랜지스터(110)는 능동 네트워크이며, 주파수가 증가함에 따라 최적의 위상 편이 값과는 차이가 점점 커진다.The first transistor (110) is an active network, and as the frequency increases, the difference from the optimal phase shift value becomes greater.

제 1 캐패시터(120)는 제 1 트랜지스터(110)의 게이트과 그라운드 사이에 연결된다.The first capacitor (120) is connected between the gate of the first transistor (110) and the ground.

제 1 인덕터(130)는 제 1 트랜지스터(110)의 드레인과 제 2 트랜지스터(150)의 게이트 사이에 연결된다.The first inductor (130) is connected between the drain of the first transistor (110) and the gate of the second transistor (150).

제 2 커패시터(140)는 제 1 트랜지스터(110)의 드레인과 그라운드 사이에 연결된다.A second capacitor (140) is connected between the drain of the first transistor (110) and ground.

제 2 트랜지스터(150)는 능동 네트워크이며, 주파수가 증가함에 따라 최적의 위상 편이 값과는 차이가 점점 커진다.The second transistor (150) is an active network, and as the frequency increases, the difference from the optimal phase shift value becomes greater.

제 3 커패시터(160)는 제 2 트랜지스터(150)의 게이트과 그라운드 사이에 연결된다.A third capacitor (160) is connected between the gate of the second transistor (150) and the ground.

제 2 인덕터(170)는 제 2 트랜지스터(150)의 드레인과 제 1 트랜지스터(110)의 게이트 사이에 연결될 수 있다.A second inductor (170) can be connected between the drain of the second transistor (150) and the gate of the first transistor (110).

제 4 커패시터(180)는 제 2 트랜지스터의 드레인(150)과 그라운드 사이에 연결될 수 있다.A fourth capacitor (180) can be connected between the drain (150) of the second transistor and ground.

수동 네트워크는 제 1 캐패시터(120), 제 1 인덕터(130), 제 2 커패시터(140), 제 3 커패시터(160), 제 2 인덕터(170) 및, 제 4 커패시터(180)를 포함한다.The passive network includes a first capacitor (120), a first inductor (130), a second capacitor (140), a third capacitor (160), a second inductor (170), and a fourth capacitor (180).

출력 합산부(190)는 제 1 트랜지스터(110)의 드레인 및 제 2 트랜지스터(150)의 드레인에 연결되어, 제 1 트랜지스터(110) 및 제 2 트랜지스터(150)의 출력을 합산하여 출력할 수 있다.The output summing unit (190) is connected to the drain of the first transistor (110) and the drain of the second transistor (150), and can sum the outputs of the first transistor (110) and the second transistor (150) and output them.

제 3 인덕터(195)는 제 1 트랜지스터(110)의 게이트와 드레인 사이에 연결된다.A third inductor (195) is connected between the gate and drain of the first transistor (110).

제 4 인덕터(196)는 제 2 트랜지스터(150)의 게이트와 드레인 사이에 연결된다.The fourth inductor (196) is connected between the gate and drain of the second transistor (150).

본 실시예에 따른 2단 발진기는 N*△θ = m * 2π 를 만족하는 △θ의 값이 0˚와 180˚ 두 개 이므로, 각각 동상/공통 및 차동 모드의 두 가지 발진 모드를 가질 수 있다. The two-stage oscillator according to the present embodiment can have two oscillation modes, in-phase/common mode and differential mode, respectively, since there are two values of △θ that satisfy N*△θ = m*2π, which are 0˚ and 180˚.

이 중, 차동 모드 (△θ = 180˚)는 전력 결합을 위해 발룬 등의 추가적인 소자가 필요하나, 동상 발진 모드(△θ = 0)는 단순히 합침으로써 간단하게 전력 결합 네트워크를 구현할 수 있기 때문에 출력 전력을 높이기에 적합하다.Among these, the differential mode (△θ = 180˚) requires additional components such as a balun for power coupling, but the in-phase oscillation mode (△θ = 0) can be easily implemented as a power coupling network by simply combining, making it suitable for increasing output power.

따라서, 본 발명에서는 불필요한 차동 모드 발생을 최소화해서 동상 모드 발생을 최대화 하기 위해, 각 트랜지스터의 드레인 단자와 게이트 단자 사이에 제 3 인덕터(Lgd)(195) 및 제 4 인덕터(196)(Lgd)를 추가한 것이다.Therefore, in the present invention, in order to minimize unnecessary differential mode occurrence and maximize common mode occurrence, a third inductor (L gd ) (195) and a fourth inductor (196) (L gd ) are added between the drain terminal and the gate terminal of each transistor.

도 5는 도 4의 발진기의 차동모드에서의 등가 회로를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 4의 발진기의 동상모드에서의 등가 회로를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a drawing for explaining an equivalent circuit in differential mode of the oscillator of FIG. 4, and FIG. 6 is a drawing for explaining an equivalent circuit in in-phase mode of the oscillator of FIG. 4.

도 5를 참조하면, 차동 모드에서의 유효 인덕턴스(Lfd)는 아래의 [ 수학식 4 ]와 같이 연산된다.Referring to Fig. 5, the effective inductance (L fd ) in differential mode is calculated as shown in [Mathematical Formula 4] below.

도 6을 참조하면, 동상 모드에서의 유효 인덕턴스(Lfd)는 아래의 [ 수학식 5 ]와 같이 연산된다.Referring to Fig. 6, the effective inductance (L fd ) in the common mode is calculated as shown in [Mathematical Formula 5] below.

위 식에서, Lf = Lgd가 되면 차동 모드의 유효 인덕턴스(Lfd)가 무한대로 증가하여, 트랜지스터의 교차 커플링이 제거된다는 것을 알 수 있다. 따라서, 발진기는 차동 모드에서 동작할 수 없습니다. From the above equation, we can see that when L f = L gd , the effective inductance (L fd ) in the differential mode increases infinitely, eliminating the cross-coupling of the transistor. Therefore, the oscillator cannot operate in the differential mode.

반면, 동상/공통 모드에서는 Lgd를 추가하면 유효 인덕턴스(Lfc)가 감소하므로, 그만큼 트랜지스터 크기를 더 늘려도 동일한 발진 주파수를 유지하면서 출력 전력을 더욱 높일 수 있는 것이다.On the other hand, in the in-mode/common mode, adding L gd reduces the effective inductance (L fc ), so the output power can be further increased while maintaining the same oscillation frequency by increasing the transistor size.

도 7은 Lgd의 유무에 따른 동상 모드와 차동 모드에서의 컨덕턴스를 설명하기 위한 그래프이다.Figure 7 is a graph explaining the conductance in the in-phase mode and the differential mode depending on the presence or absence of L gd .

도 7을 참조하면, 인덕터(Lgd)가 없으면, gdiff( w/o Lgd)로 표시된 그래프에서 보이는 것처럼, 차동 컨덕턴스(gdiff)가 120GHz 미만의 주파수에서 음의 값을 가지며, 이는 이 주파수에서 차동 발진이 발생할 수 있음을 나타낸다.Referring to Fig. 7, if there is no inductor (L gd ), g diff ( As shown in the graph (labeled w/o L gd ), the differential conductance (g diff ) has negative values at frequencies below 120 GHz, indicating that differential oscillation may occur at these frequencies.

인덕터(Lgd)를 추가하면, gdiff( with Lgd)로 표시된 그래프에서 보이는 것처럼, 모든 주파수에서 차동 컨덕턴스(gdiff)가 양수인 것을 통해 차동 모드가 억제되었음을 알 수 있다. If we add an inductor (L gd ), g diff ( As shown in the graph (labeled with L gd ), the differential mode is suppressed as the differential conductance (g diff ) is positive at all frequencies.

동상/공통 모드에서 컨덕턴스(gcom)는 gcom( with and w/o Lgd)로 표시된 그래프에서 보이는 것처럼, 인덕터(Lgd) 유무에 상관없이 변하지 않으며 필요한 발진 주파수 대역 내에서만 음수임을 알 수 있다.In the common mode/in-common mode, the conductance (g com ) is g com ( As can be seen from the graph shown as with and w/o L gd , it does not change regardless of the presence of the inductor (L gd ) and is negative only within the required oscillation frequency band.

위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.The configuration and operation method of the embodiments described above are not limited. The embodiments described above may be configured so that various modifications can be made by selectively combining all or part of each embodiment.

Claims (14)

제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터를 포함하는 능동 네트워크; 및
상기 제 1 트랜지스터의 게이트과 그라운드 사이에 연결되는 제 1 캐패시터, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되는 제 1 인턱터, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 그라운드 사이에 연결되는 제 2 캐패시터, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트과 그라운드 사이에 연결되는 제 3 캐패시터, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되는 제 2 인턱터, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 그라운드 사이에 연결되는 제 4 캐패시터를 포함하는 수동 네트워크로 구성되는, 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기.
An active network comprising a first transistor and a second transistor; and
A single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization, comprising a passive network including a first capacitor connected between the gate and ground of the first transistor, a first inductor connected between the drain of the first transistor and the gate of the second transistor, a second capacitor connected between the drain of the first transistor and the ground, a third capacitor connected between the gate of the second transistor and the ground, a second inductor connected between the drain of the second transistor and the gate of the first transistor, and a fourth capacitor connected between the drain of the second transistor and the ground.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 트랜지스터의 게이트와 드레인 사이에 연결되는 제 3 인덕터 및 상기 제 2 트랜지스터의 게이트와 드레인 사이에 연결되는 제 4 인덕터를 더 포함하는, 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기.
In paragraph 1,
A single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization, further comprising a third inductor connected between the gate and the drain of the first transistor and a fourth inductor connected between the gate and the drain of the second transistor.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 트랜지스터의 드레인 및 상기 제 2 트랜지스터의 드레인에 연결되어, 상기 제 1 트랜지스터 및 상기 제 2 트랜지스터의 출력을 합치는 출력 합산부를 더 포함하는, 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기.
In paragraph 1,
A single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization, further comprising an output summing unit connected to the drain of the first transistor and the drain of the second transistor, the outputs of the first transistor and the second transistor being combined.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 캐패시터 및 상기 제 3 캐패시터의 제 1 어드미턴스는 아래의 [수학식 1]을 통해 얻어지고, 상기 제 1 캐패시터 및 상기 제 3 캐패시터의 값은 상기 제 1 어드미턴스로부터 연산되는,

여기서, Y11 : 트랜지스터의 단락 회로 입력 어드미턴스 이고,
Y12 : 트랜지스터의 역방향 트랜스컨덕턴스 이고
Y21 : 트랜지스터의 순방향 트랜스컨덕턴스 이고
Y22 : 트랜지스터의 단락 회로 출력 어드미턴스 이고
Aopt : 미리 계산된 최적의 트랜지스터 이득
△θ : 목표 발진 주파수에서 스테이지당 필요한 총 위상 편이
트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기.
In paragraph 1,
The first admittance of the first capacitor and the third capacitor is obtained through the following [Mathematical Formula 1], and the values of the first capacitor and the third capacitor are calculated from the first admittance.

Here, Y 11: is the short-circuit input admittance of the transistor,
Y 12: is the reverse transconductance of the transistor.
Y 21: is the forward transconductance of the transistor.
Y 22: Short circuit output admittance of the transistor.
Aopt: Precomputed optimal transistor gain
△θ: Total phase shift required per stage at target oscillation frequency
Single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 인덕터 및 상기 제 2 인덕터의 제 2 어드미턴스는 아래의 [수학식 2]을 통해 얻어지는, 상기 제 1 인덕터 및 상기 제 2 인덕터의 값은 상기 제 2 어드미턴스로부터 연산되는,

여기서, Y11 : 트랜지스터의 단락 회로 입력 어드미턴스 이고,
Y12 : 트랜지스터의 역방향 트랜스컨덕턴스 이고
Y21 : 트랜지스터의 순방향 트랜스컨덕턴스 이고
Y22 : 트랜지스터의 단락 회로 출력 어드미턴스 이고
Aopt : 미리 계산된 최적의 트랜지스터 이득
△θ : 목표 발진 주파수에서 스테이지당 필요한 총 위상 편이
트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기.
In paragraph 1,
The second admittance of the first inductor and the second inductor is obtained through the following [Mathematical Formula 2], and the values of the first inductor and the second inductor are calculated from the second admittance.

Here, Y 11: is the short-circuit input admittance of the transistor,
Y 12: is the reverse transconductance of the transistor.
Y 21: is the forward transconductance of the transistor.
Y 22: Short circuit output admittance of the transistor.
Aopt: Precomputed optimal transistor gain
△θ: Total phase shift required per stage at target oscillation frequency
Single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization.
제 5 항에 있어서,
상기 제 2 캐패시터 및 상기 제 4 캐패시터의 제 3 어드미턴스는 아래의 [수학식 3]을 통해 얻어지는, 상기 제 3 캐패시터 및 상기 제 4 캐패시터의 값은 상기 제 3 어드미턴스로부터 연산되는,

여기서, Y11 : 트랜지스터의 단락 회로 입력 어드미턴스 이고,
Y12 : 트랜지스터의 역방향 트랜스컨덕턴스 이고
Y21 : 트랜지스터의 순방향 트랜스컨덕턴스 이고
Y22 : 트랜지스터의 단락 회로 출력 어드미턴스 이고
Aopt : 미리 계산된 최적의 트랜지스터 이득
△θ : 목표 발진 주파수에서 스테이지당 필요한 총 위상 편이
트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기.
In paragraph 5,
The third admittance of the second capacitor and the fourth capacitor is obtained through the following [Mathematical Formula 3], and the values of the third capacitor and the fourth capacitor are calculated from the third admittance.

Here, Y 11: is the short-circuit input admittance of the transistor,
Y 12: is the reverse transconductance of the transistor.
Y 21: is the forward transconductance of the transistor.
Y 22: Short circuit output admittance of the transistor.
Aopt: Precomputed optimal transistor gain
△θ: Total phase shift required per stage at target oscillation frequency
Single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization.
제 2 항에 있어서,
차동 모드에서의 유효 인덕턴스(Lfd)는 아래의 [ 수학식 4 ]와 같이 연산되고,

동상 모드에서의 유효 인덕턴스(Lfd)는 아래의 [ 수학식 5 ]와 같이 연산되는,

트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 단일 피딩 발진기.
In the second paragraph,
The effective inductance (L fd ) in differential mode is calculated as shown in [Mathematical Formula 4] below.

The effective inductance (L fd ) in the common mode is calculated as shown in [Mathematical Formula 5] below.

Single-feeding oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization.
능동 네트워크와 상기 능동 네트워크의 전단에 연결되는 수동 네트워크가 N번 반복적으로 연결되되,
상기 능동 네트워크는,
제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터를 포함하고,
상기 수동 네트워크는,
상기 제 1 트랜지스터의 게이트과 그라운드 사이에 연결되는 제 1 캐패시터, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되는 제 1 인턱터, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 그라운드 사이에 연결되는 제 2 캐패시터, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트과 그라운드 사이에 연결되는 제 3 캐패시터, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되는 제 2 인턱터, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 그라운드 사이에 연결되는 제 4 캐패시터를 포함하는, 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 N 단 발진기.
An active network and a passive network connected to the front end of the active network are repeatedly connected N times,
The above active network is,
comprising a first transistor and a second transistor,
The above manual network is,
An N-stage oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization, comprising: a first capacitor connected between a gate of the first transistor and a ground, a first inductor connected between a drain of the first transistor and a gate of the second transistor, a second capacitor connected between the drain of the first transistor and a ground, a third capacitor connected between the gate of the second transistor and a ground, a second inductor connected between the drain of the second transistor and the gate of the first transistor, and a fourth capacitor connected between the drain of the second transistor and a ground.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 트랜지스터의 드레인 및 상기 제 2 트랜지스터의 드레인에 연결되어, 상기 제 1 트랜지스터 및 상기 제 2 트랜지스터의 출력을 합치는 출력 합산부를 더 포함하는, 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 N 단 발진기.
In Article 8,
An N-stage oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization, further comprising an output summing unit connected to the drain of the first transistor and the drain of the second transistor and combining the outputs of the first transistor and the second transistor.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 캐패시터 및 상기 제 3 캐패시터의 제 1 어드미턴스는 아래의 [수학식 1]을 통해 얻어지고, 상기 제 1 캐패시터 및 상기 제 3 캐패시터의 값은 상기 제 1 어드미턴스로부터 연산되는,

여기서, Y11 : 트랜지스터의 단락 회로 입력 어드미턴스 이고,
Y12 : 트랜지스터의 역방향 트랜스컨덕턴스 이고
Y21 : 트랜지스터의 순방향 트랜스컨덕턴스 이고
Y22 : 트랜지스터의 단락 회로 출력 어드미턴스 이고
Aopt : 미리 계산된 최적의 트랜지스터 이득
△θ : 목표 발진 주파수에서 스테이지당 필요한 총 위상 편이
트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 N 단 발진기.
In Article 8,
The first admittance of the first capacitor and the third capacitor is obtained through the following [Mathematical Formula 1], and the values of the first capacitor and the third capacitor are calculated from the first admittance.

Here, Y 11: is the short-circuit input admittance of the transistor,
Y 12: is the reverse transconductance of the transistor.
Y 21: is the forward transconductance of the transistor.
Y 22: Short circuit output admittance of the transistor.
Aopt: Precomputed optimal transistor gain
△θ: Total phase shift required per stage at target oscillation frequency
N-stage oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 인덕터 및 상기 제 2 인덕터의 제 2 어드미턴스는 아래의 [수학식 2]을 통해 얻어지는, 상기 제 1 인덕터 및 상기 제 2 인덕터의 값은 상기 제 2 어드미턴스로부터 연산되는,

여기서, Y11 : 트랜지스터의 단락 회로 입력 어드미턴스 이고,
Y12 : 트랜지스터의 역방향 트랜스컨덕턴스 이고
Y21 : 트랜지스터의 순방향 트랜스컨덕턴스 이고
Y22 : 트랜지스터의 단락 회로 출력 어드미턴스 이고
Aopt : 미리 계산된 최적의 트랜지스터 이득
△θ : 목표 발진 주파수에서 스테이지당 필요한 총 위상 편이
트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 N 단 발진기.
In Article 8,
The second admittance of the first inductor and the second inductor is obtained through the following [Mathematical Formula 2], and the values of the first inductor and the second inductor are calculated from the second admittance.

Here, Y 11: is the short-circuit input admittance of the transistor,
Y 12: is the reverse transconductance of the transistor.
Y 21: is the forward transconductance of the transistor.
Y 22: Short circuit output admittance of the transistor.
Aopt: Precomputed optimal transistor gain
△θ: Total phase shift required per stage at target oscillation frequency
N-stage oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization.
제 8 항에 있어서,
상기 제 2 캐패시터 및 상기 제 4 캐패시터의 제 3 어드미턴스는 아래의 [수학식 3]을 통해 얻어지는, 상기 제 3 캐패시터 및 상기 제 4 캐패시터의 값은 상기 제 3 어드미턴스로부터 연산되는,

여기서, Y11 : 트랜지스터의 단락 회로 입력 어드미턴스 이고,
Y12 : 트랜지스터의 역방향 트랜스컨덕턴스 이고
Y21 : 트랜지스터의 순방향 트랜스컨덕턴스 이고
Y22 : 트랜지스터의 단락 회로 출력 어드미턴스 이고
Aopt : 미리 계산된 최적의 트랜지스터 이득
△θ : 목표 발진 주파수에서 스테이지당 필요한 총 위상 편이
트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 N 단 발진기.
In Article 8,
The third admittance of the second capacitor and the fourth capacitor is obtained through the following [Mathematical Formula 3], and the values of the third capacitor and the fourth capacitor are calculated from the third admittance.

Here, Y 11: is the short-circuit input admittance of the transistor,
Y 12: is the reverse transconductance of the transistor.
Y 21: is the forward transconductance of the transistor.
Y 22: Short circuit output admittance of the transistor.
Aopt: Precomputed optimal transistor gain
△θ: Total phase shift required per stage at target oscillation frequency
N-stage oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization.
능동 네트워크와 상기 능동 네트워크의 전단에 연결되는 수동 네트워크가 N번 반복적으로 연결되되,
상기 능동 네트워크는,
제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터를 포함하고,
상기 수동 네트워크는,
상기 제 1 트랜지스터의 게이트과 그라운드 사이에 연결되는 제 1 캐패시터, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되는 제 1 인턱터, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 그라운드 사이에 연결되는 제 2 캐패시터, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트과 그라운드 사이에 연결되는 제 3 캐패시터, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되는 제 2 인턱터, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인과 그라운드 사이에 연결되는 제 4 캐패시터, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트와 드레인 사이에 연결되는 제 3 인덕터 및 상기 제 2 트랜지스터의 게이트와 드레인 사이에 연결되는 제 4 인덕터를 포함하는, 트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 N 단 발진기.
An active network and a passive network connected to the front end of the active network are repeatedly connected N times,
The above active network is,
comprising a first transistor and a second transistor,
The above manual network is,
An N-stage oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization, comprising: a first capacitor connected between a gate and a ground of the first transistor, a first inductor connected between a drain of the first transistor and a gate of the second transistor, a second capacitor connected between the drain of the first transistor and the ground, a third capacitor connected between the gate of the second transistor and the ground, a second inductor connected between the drain of the second transistor and the gate of the first transistor, a fourth capacitor connected between the drain of the second transistor and the ground, a third inductor connected between the gate and the drain of the first transistor, and a fourth inductor connected between the gate and the drain of the second transistor.
제 13 항에 있어서,
차동 모드에서의 유효 인덕턴스(Lfd)는 아래의 [ 수학식 4 ]와 같이 연산되고,

동상 모드에서의 유효 인덕턴스(Lfd)는 아래의 [ 수학식 5 ]와 같이 연산되는,

트랜지스터 위상 최적화를 통해 출력 전력을 극대화하기 위한 N 단 발진기.
In Article 13,
The effective inductance (L fd ) in differential mode is calculated as shown in [Mathematical Formula 4] below.

The effective inductance (L fd ) in the common mode is calculated as shown in [Mathematical Formula 5] below.

N-stage oscillator for maximizing output power through transistor phase optimization.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006345116A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Voltage controlled oscillator
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