This paper addresses a self-calibrated oscillator using fractional current steering in high-safety automotive applications. As automobiles become more electrified, the number and importance of automotive integrated circuits (ICs) are increasing. In particular, circuits that perform essential functions for driving and safety require high safety through complementary circuit placement and constant accuracy in harsh temperature environments. This paper proposes a frequency-locked loop structure that uses a complementary circuit as a temporary reference oscillator during self-calibration. Once calibration is complete, the complementary circuit is disconnected to satisfy high-safety requirements. To achieve high resolution in a small area even after disconnection, we utilize a digital-to-analog converter (DAC) with fractional current steering and a search algorithm based on the Farey sequence. The Farey sequence can generate exponentially more combinations than a conventional DAC with the same area. The proposed self-calibrated oscillator is fabricated using DBH 180 nm technology and has a size of 0.1 mm$^2$. It achieves a 3σ inaccuracy of ±0.62% over 267 sample measurements and a temperature coefficient of 25.6 ppm/℃ over the temperature range of -40~150℃ over 50 sample measurements.
본 논문은 높은 안전도를 요구하는 차량용 환경에서 분수형 전류 제어를 이용한 자동보정 발진기를 다룬다. 자동차가 전동화됨에 따라 차량용 집적회로의 개수와 중요도가 증가하고 있다. 특히 주행과 안전에 필수적인 기능을 하는 회로는 상보적 회로 배치를 통한 높은 안전도와 가혹한 온도 환경에서 일정한 정확도를 요구한다. 본 논문에서는 상보적 회로를 임시 기준 발진기로 활용하되, 자동 보정 완료 시 연결을 끊는 주파수-고정-발진기 구조를 제안한다. 연결이 끊긴 이후에도 좁은 면적에서 높은 해상도를 달성하기 위해 분수형 전류 제어 방식의 디지털-아날로그 변환기와 페리 수열 기반의 검색 알고리즘을 활용한다. 페리 수열은 같은 면적의 기존 변환기보다 지수배 더 많은 조합을 만들어낼 수 있다. 제안하는 자동 보정 발진기는 DBH 180 nm로 제작되었으며, 0.1 mm$^2$ 크기를 갖는다. 267개의 샘플 측정을 통해 3시그마 부정확도 ±0.62%를 달성했으며, 50개의 샘플 측정을 통해 -40~150℃ 온도 범위에서 온도계수 25.6 ppm/℃를 달성했다.
