• 전기전자학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.975-981
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• 2020

위상 잡음을 개선하기 위한 출력 신호의 진폭을 제어하는 회로를 가진 10 GHz LC 전압 제어 발진기(VCO : voltage-controlled oscillator)가 제안된다. 제안된 LC VCO를 위한 진폭 제어 회로는 피크 검출 회로, 증폭기, 그리고 전류원 회로로 구성된다. 피크 검출 회로는 2 개의 diode-connected NMOSFET과 하나의 커패시터로 구성되어 출력 신호의 최젓값을 감지함으로 수행된다. 제안하는 진폭 제어 회로를 가진 LC VCO는 1.2 V 공급 전압을 사용하는 55 nm CMOS 공정에서 설계된다. 설계된 LC VCO의 면적은 0.0785 ㎟이다. 제안된 LC VCO에 사용된 진폭 제어 회로는 기존 LC VCO의 출력 신호에서 발생되는 242 mV의 진폭 변화를 47 mV로 줄인다. 또한, 출력 신호의 peak-to-peak 시간 지터를 8.71 ps에서 931 fs로 개선한다.

• ETRI Journal
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• 제27권5호
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• pp.473-483
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• 2005

In this paper, we propose two LC voltage-controlled oscillators (VCOs) that improve both phase noise and tuning range. With both 1/f induced low-frequency noise and low-frequency thermal noise around DC or around harmonics suppressed significantly by the employment of a current-current negative feedback (CCNF) loop, the phase noise in the CCNF LC VCO has been improved by about 10 dB at 6 MHz offset compared to the conventional LC VCO. The phase noise of the CCNF VCO was measured as -112 dBc/Hz at 6 MHz offset from 5.5 GHz carrier frequency. Also, we present a bandwidth-enhanced LC VCO whose tuning range has been increased about 250 % by connecting the varactor to the bases of the cross-coupled pair. The phase noise of the bandwidth-enhanced LC-tank VCO has been improved by about 6 dB at 6 MHz offset compared to the conventional LC VCO. The phase noise reduction has been achieved because the DC-decoupling capacitor Cc prevents the output common-mode level from modulating the varactor bias point, and the signal power increases in the LC-tank resonator. The bandwidth-enhanced LC VCO represents a 12 % bandwidth and phase noise of -108 dBc/Hz at 6 MHz offset.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제13권3호
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• pp.207-212
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• 2013

A new CMOS voltage-bias differential LC voltage-controlled oscillator (LC-VCO) with active source degeneration is proposed. The proposed degeneration technique preserves the quality factor of the LC-tank which leads to improvement in phase noise of VCO oscillators. The proposed VCO shows the high figure of merit (FOM) with large tuning range, low power, and small chip size compared to those of conventional voltage-bias differential LC-VCO. The proposed VCO implemented in 0.18-${\mu}m$ CMOS shows the phase noise of -118 dBc/Hz at 1 MHz offset oscillating at 5.03 GHz, tuning range of 12%, occupies 0.15 $mm^2$ of chip area while dissipating 1.44 mW from 0.8 V supply.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제4권4호
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• pp.168-174
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• 2004

A bandwidth-enhanced and phase noise-improved differential LC-tank VCO is proposed in this paper. By connecting the varactors to the bases of the cross-coupled transistors of the proposed LC-tank VCO, its input negative resistance has been widened. Also, the feedback capacitor Cc in the cross-coupling path of the proposed LC-tank VCO attenuates the output common-mode level modulated by the low-frequency noise because the modulated common-mode level jitters the varactor bias point and degrades phase noise. Compared with the fabricated conventional LC-tank VCO, the proposed LC-tank VCO demonstrates $200\;\%$ enhancement in tuning range, and 6 - dB improvement in phase noise at 6 MHz offset frequency from 5.4-GHz carrier. We achieved the phase noise of - 106 dBc/Hz at 6 MHz offset, and $10\;\%$ tuning range from the proposed LC-tank VCO. The proposed LC-tank VCO consumes 12 mA at 2.5 V supply voltage.

• 한국전자파학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.145-151
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• 2004

본 논문은 5 GHz 대역의 저위상잡음 특성을 갖는 모두 집적화된 LC Tank 전압제어 발진기를 설계 제작하였다. 제작된 전압제어발진기는 PN 다이오드를 사용하여 튜닝되며, 제어 전압 0∼3 V 하에서 튜닝 범위는 5.01∼5.30 GHz의 290 MHz 튜닝 범위를 가진다. 우수한 위상 잡음 특성을 얻기 위해 LC 필터링 기법을 이용하여 전류 전원 트랜지스터의 열잡음의 상향 변환을 막았다. 측정 결과 위상잡음은 -87.8 dBc/Hz＠100 kHz offset, -111.4 dBc/Hz＠1 MHz offset의 우수한 특성을 보였다. 또한 LC 필터로 인해 약 5 dB의 위상잡음 특성이 개선됨을 알 수 있었으며, 이는 HBT 공정을 이용한 최초의 실험적 결과이다. 제작된 전압제어 발진기의 FOM은 -172.1 dBc/Hz이며, 이는 5 GHz 대역의 InGaP HBT VCO 중 최고의 성능이다. 또한 본 논문에서 제안한 발진기는 기존의 InGaP HBT를 이용한 VCO에 비해 더 낮은 DC 전력을 소모하며, 더 높고 평탄한 출력 전력 특성을 보였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제6권4호
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• pp.281-285
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• 2006

In order to widen the tuning range, capacitive degeneration is applied to fully CMOS LC VCOs. Small signal analysis shows that the fixed MOSFET capacitance seen by the LC tank is smaller than that of the traditional LC VCO, resulting in significant extension in the tuning range. This improvement in the tuning range has been verified through measurement of a 10-GHz LC VCO fabricated by $0.18{\mu}m$ CMOS process. The measured tuning range is from 9.8-GHz to 12-GHz, which is better than those of the reported CMOS LC VCOs in 10-GHz band. The measured phase noise is - 103dBc/Hz at 1MHz offset.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.217-218
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• 2008

Since the digital TV signal band is very wide ($54{\sim}806MHz$), the VCO used in the frequency synthesizer must also have a wide frequency tuning range. Multiple LC VCOs have been used to cover such wide frequency band. However, the chip area increases due to the increased number of integrated inductors. A general method for achieving both reduced VCO gain(Kvco) and wide frequency band is to use the switched-capacitor bank LC VCO. In this paper, a scheme is proposed to cover the full band using only one VCO. The RF VCO block designed using a 0.18um CMOS process consists of a wideband LC VCO with reduced variation of VCO gain and frequency steps. Buffers, divide-by-2 circuits and control logics the simulation results show that the designed circuit has a phase noise at 100kHz better than -106dBc/Hz throughout the signal band and consumes $9.5{\sim}13mA$ from a 1.8V supply.

• 한국전자파학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.539-546
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• 2007

본 논문에서는 온-칩 스파이럴 인덕터 해석에 대한 3차원 전자장 시뮬레이션 방법을 제시하였으며, 이 방법은 정확히 예측 가능한 CMOS VCO를 설계하는데 적용될 수 있음을 보였다. VCO는 CMOS 0.25 um 표준 공정을 이용하여 LC-공진형으로 구현하였으며, 공진기의 스파이럴 인덕터는 실리콘 기판과의 사이에 그라운드 패턴을 삽입한 경우와 그렇지 않은 경우에 대해 각각 VCO를 구현하여 인덕터의 Q값 개선에 의해 VCO의 위상 잡음이 어느 정도 개선되는지를 검증하였다. 제작된 VCO는 2.5 V 제어 전압에서 3.094 GHz, -12.15 dBm 출력을 가지며, LC 공진에 사용된 단일 인덕터의 Q는 그라운드 패턴을 삽입한 경우 3 GHz에서 8% 정도 개선됨을 시뮬레이션을 통해 검증하였으며, 이로 인한 위상 잡음은 3 MHz 오프셋 주파수에서 9 dB 개선되어짐을 실험을 통해 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.177-182
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• 2007

본 논문은 InGaP/GaAs HBT 공정을 통해 제작한 적응성궤환 잡음제거시스템용 낮은 위상잡음을 갖는 LC 차동 전압제어 발진기를 제안합니다. 전압제어 발진기는 필터링 기술을 포함한 향상된 공진 탱크 구조를 갖습니다. 비대칭 인덕터 대칭 캐패시터 구조로 제안된 전압제어 발진기의 출력 가변 범위는 207 MHz입니다. 출력 전력은 balun과 케이블 손실을 포함하여 -6.68 dBm입니다. 10 kHz, 100 kHz, 1 MHz에서의 위상잡음은 각각 -102.02, -112.04 그리고 -130.4 dBc/Hz입니다. 이 전압제어 발진기는 총 $0.9{\times}0.9mm^2$ 면적 내에 집적화되었습니다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권2호
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• pp.35-43
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• 2011

본 논문에서는 Quadrature LC VCO(Voltage controlled oscillator)의 I/Q 오차를 분석하고, 그 분석된 결과를 이용하여 I/Q 오차 보정 회로를 제안한다. 제안된 I/Q 오차 보정 회로는 높은 주파수 대역폭을 요구하는 위상 오차 검출기를 사용하는 대신에 낮은 주파수 대역폭으로도 동작이 가능한 진폭 오차 검출기를 사용한다. 제안된 I/Q 오차 보정 회로의 검증을 위하여 2.5GHz Quadrature LC VCO가 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정으로 제작 및 측정되었다. 측정결과 제안된 진폭 오차 검출기를 사용해도 기존의 위상 오차 검출기는 사용하는 경우들과 유사한 I/Q 오차 보정 성능을 얻을 수 있음을 확인하였다. 본 I/Q 오차 보정 회로는 1.8V 전원 전압에서 0.4mA 전류를 소모하며, 차지하는 칩 면적은 $0.04mm^2$이다.