피드백 전계효과 트랜지스터 기반 링 오실레이터
RING OSCILLATORS BASED ON FEEDBACK FIELD-EFFECT TRANSISTORS
특허 요약
본 발명은 피드백 전계효과 트랜지스터 기반 링 오실레이터에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 전계효과 트랜지스터 기반 링 오실레이터는 드레인(drain) 단자와 소오스(source) 단자 사이에 다이오드 구조체가 n채널 영역과 p채널 영역으로 위치하고, 상기 다이오드 구조체 상에 게이트(gate) 단자가 위치하며, 상기 드레인 단자와 상기 게이트 단자 각각으로 인가되는 서로 다른 전압에 기반하여 상기 채널 영역에서 양성 피드백 루프로 인한 래치업(latch-up) 또는 래치다운(latch-down) 현상이 발생됨에 따라 동작 상태가 결정되고, 상기 양성 피드백 루프로 인해 상기 채널 영역에서의 포텐셜 우물에 정공 또는 전자가 축적됨에 따라 메모리 상태를 기억하는 메모리 특성을 구현하는 복수의 피드백 전계효과 트랜지스터를 포함하고, 상기 복수의 피드백 전계효과 트랜지스터는 상기 게이트 단자의 위치가 상기 n채널 영역 상에 위치하는 경우 p형으로 동작하고, 상기 p채널 영역 상에 위치하는 경우 n형으로 동작하며, 두 개의 서로 다른 유형의 피드백 전계효과 트랜지스터가 하나의 인버터로 동작하고, 상기 복수의 피드백 전계효과 트랜지스터가 이루는 복수의 인버터에서 각 단의 인버터들의 출력 단자가 다음 단의 입력 단자로 입력되어서 상기 드레인 단자와 상기 소오스 단자를 통해 인가되는 공급 전압에...(이하생략)
청구항
번호청구항
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드레인(drain) 단자와 소오스(source) 단자 사이에 다이오드 구조체가 n채널 영역과 p채널 영역으로 위치하고, 상기 다이오드 구조체 상에 게이트(gate) 단자가 위치하며, 상기 드레인 단자와 상기 게이트 단자 각각으로 인가되는 서로 다른 전압에 기반하여 상기 채널 영역에서 양성 피드백 루프로 인한 래치업(latch-up) 또는 래치다운(latch-down) 현상이 발생됨에 따라 동작 상태가 결정되고, 상기 양성 피드백 루프로 인해 상기 채널 영역에서의 포텐셜 우물에 정공 또는 전자가 축적됨에 따라 메모리 상태를 기억하는 메모리 특성을 구현하는 복수의 피드백 전계효과 트랜지스터를 포함하고,상기 복수의 피드백 전계효과 트랜지스터는 상기 게이트 단자의 위치가 상기 n채널 영역 상에 위치하는 경우 p형으로 동작하고, 상기 p채널 영역 상에 위치하는 경우 n형으로 동작하며, 두 개의 서로 다른 유형의 피드백 전계효과 트랜지스터가 하나의 인버터로 동작하고, 상기 복수의 피드백 전계효과 트랜지스터가 이루는 복수의 인버터에서 각 단의 인버터들의 출력 단자가 다음 단의 입력 단자로 입력되어서 상기 드레인 단자와 상기 소오스 단자를 통해 인가되는 공급 전압에 기반하여 오실레이션 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는피드백 전계효과 트랜지스터 기반 링 오실레이터.

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제1항에 있어서,상기 복수의 인버터 중 어느 하나의 인버터는 p형 피드백 전계효과 트랜지스터와 n형 피드백 전계효과 트랜지스터인 상기 두 개의 서로 다른 유형의 피드백 전계효과 트랜지스터로 구성되고, 각각의 게이트 단자가 입력 단자와 연결되며, 상기 p형 피드백 전계효과 트랜지스터의 소오스 단자와 상기 n형 피드백 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자가 출력 단자로 연결 구성되고, 상기 드레인 단자로 공급되는 드레인 공급 전압과 상기 소오스 단자로 공급되는 소오스 공급 전압 그리고 상기 입력 단자로 입력되는 입력 전압에 따라 상기 출력 단자로 출력 전압을 출력하되, 상기 드레인 공급 전압이 양(positive)의 전압이고, 상기 소오스 공급 전압이 음(negative)의 전압인 경우에 인버터 동작을 수행하여 상기 입력 전압을 인버팅한 상기 출력 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는피드백 전계효과 트랜지스터 기반 링 오실레이터.

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제2항에 있어서,상기 복수의 인버터 중 어느 하나의 인버터는 상기 드레인 공급 전압, 상기 소오스 공급 전압 및 상기 입력 전압에 대한 인가가 중단되는 경우에 인가가 중단되기 이전의 출력 전압을 유지하는 메모리 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 피드백 전계효과 트랜지스터 기반 링 오실레이터.

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제2항에 있어서,상기 n형 피드백 전계효과 트랜지스터는 소오스 공급 전압이 음(negative) 전압인 경우 게이트 전압이 양(positive)의 전압 방향으로 증가되면 상기 양성 피드백 루프로 인한 래치 업 현상이 나타나고, 상기 게이트 전압이 음의 전압 방향으로 감소되면 상기 양성 피드백 루프가 중단되어서 래치 다운 현상이 발생하는 것을 특징으로 하는 피드백 전계효과 트랜지스터 기반 링 오실레이터.

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제2항에 있어서,상기 p형 피드백 전계효과 트랜지스터는 드레인 공급 전압이 양의 전압인 경우 게이트 전압이 음의 전압 방향으로 증가되면 상기 양성 피드백 루프로 인한 래치 업 현상이 나타나고, 상기 게이트 전압이 양의 전압 방향으로 감소되면 상기 양성 피드백 루프가 중단되어서 래치 다운 현상이 발생하는 것을 특징으로 하는 피드백 전계효과 트랜지스터 기반 링 오실레이터.

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제1항에 있어서,상기 복수의 인버터는 상기 드레인 단자로 공급되는 드레인 공급 전압이 양의 전압이고, 상기 소오스 단자로 공급되는 소오스 공급 전압이 음의 전압인 경우에 인버터 동작을 수행함에 따라 오실레이션 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 피드백 전계효과 트랜지스터 기반 링 오실레이터.

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제6항에 있어서,상기 드레인 공급 전압은 1.2V 내지 1.4V로 인가되고,상기 소오스 공급 전압은 -1.2V 내지 -1.4V로 인가되는 것을 특징으로 하는 피드백 전계효과 트랜지스터 기반 링 오실레이터.

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제6항에 있어서,상기 복수의 인버터는 상기 드레인 공급 전압과 상기 소오스 공급 전압이 증가되는 경우에 상기 오실레이션 동작 속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 피드백 전계효과 트랜지스터 기반 링 오실레이터.

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제6항에 있어서,상기 복수의 인버터는 상기 드레인 공급 전압과 상기 소오스 공급 전압이 인가되는 경우에는 오실레이션 동작을 지속하고, 상기 드레인 공급 전압과 상기 소오스 공급 전압의 인가가 중단(제거)되면 중단 이전에 출력 단자로 출력되던 출력 값을 유지(hold)하여 출력하는 유지(hold) 동작을 수행하며, 상기 드레인 공급 전압과 상기 소오스 공급 전압이 다시 인가되면 상기 오실레이션 동작을 재개하고, 상기 중단과 상기 재개가 반복되면 상기 유지 동작 시 마다 오실레이션 범위에서 무작위(random) 출력 값을 발생하는 것을 특징으로 하는 피드백 전계효과 트랜지스터 기반 링 오실레이터.

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제9항에 있어서,상기 복수의 인버터는 상기 메모리 특성에 기반하여 상기 무작위(random) 출력 값을 저장하여 난수를 저장하는 준비휘발성 특성을 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 전계효과 트랜지스터 기반 링 오실레이터.

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제10항에 있어서,상기 복수의 인버터는 상기 오실레이션 동작에 따른 오실레이션 파형이 사인파(sine wave)와 유사함에 따라 상기 유지 동작에 따라 상기 무작위(random) 출력 값의 확률 밀도에 기반하여 오실레이션의 골(valley)과 마루(ridge)에서 형성됨에 상기 확률 밀도에서 확률 분포를 기준전압을 기준으로 양의 논리 연산 값과 음 논리 연산 값으로 구분하여 상기 양의 논리 연산 값과 상기 음의 논리 연산 값의 비율을 1:1에 근접하도록 상기 무작위(random) 출력 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 피드백 전계효과 트랜지스터 기반 링 오실레이터.