KR100843002B1 - duty cycle correction circuit and delay locked loop with the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 클럭의 듀티 왜곡을 칩 내부에서 보정하여 출력 클럭의 듀티 또는 출력 데이터의 밸리드 윈도우(valid window)를 확보함으로써 신호 보전을 높여 고속 칩에 적용 가능한 듀티 사이클 보정 회로 및 이를 갖는 지연 고정 루프를 제공하기 위한 것으로서, 서로 다른 위상을 갖는 듀티가 보정된 클럭 신호를 입력받아 레벨로 전환하여 제 1 및 제 2 신호에 따른 듀티 미스매치를 검출하는 듀티 검출기와, 상기 듀티 검출기에서 검출된 제 1 및 제 2 신호의 펄스차를 비교하여 듀티 차를 판정하는 전압 비교부와, 상기 전압 비교부에서 판정된 듀티 차에 따라 업 카운팅 또는 다운 카운팅을 수행하는 카운터와, 상기 카운터에서 카운팅된 값으로 결정된 가중치에 따라 온/오프되는 인버터의 개수 및 크기 중 적어도 하나를 조절함으로서 보간 계수(interpolation factor)를 변경하는 DCC 믹서와, 상기 가중치를 결정하고, DCC 믹서의 온/오프 인버터 개수를 변경하도록 제어하는 DCC 제어부를 포함하는데 있다.The present invention improves signal integrity by correcting the duty distortion of the clock inside the chip to obtain a duty window of the output clock or a valid window of the output data, and thus a duty cycle correction circuit applicable to a high speed chip and a delay locked loop having the same. A duty detector for detecting a duty mismatch according to a first and a second signal by receiving a duty-corrected clock signal having a different phase and switching to a level to provide a level, and a first detector detected by the duty detector. And a voltage comparator for comparing the pulse difference of the second signal to determine the duty difference, a counter for performing up counting or down counting according to the duty difference determined by the voltage comparator, and a value counted by the counter. Interpolation fac by adjusting at least one of the number and size of the inverters turned on or off according to the weight. a DCC mixer for changing the ctor) and a DCC controller for determining the weight and controlling the number of on / off inverters of the DCC mixer.
DLL, DCC, 클로즈 루프, 디지털 보간 DLL, DCC, Closed Loop, Digital Interpolation
Description
도 1 은 종래기술에 따른 오픈 루프 디지털 타입의 DCC를 갖는 지연 고정 루프의 전체 블록도이다.1 is an overall block diagram of a delay locked loop having a DCC of the open loop digital type according to the prior art.
도 2 는 도 1의 DCC 믹서의 세부 구성도이다.FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the DCC mixer of FIG. 1.
도 3 은 도 2에 도시된 DCC 믹서의 동작 파형을 나타낸 타이밍도이다.3 is a timing diagram illustrating an operation waveform of the DCC mixer shown in FIG. 2.
도 4 는 본 발명에 따른 오픈 루프 디지털 타입의 DCC를 갖는 지연 고정 루프의 전체 블록도이다.4 is an overall block diagram of a delay locked loop having a DCC of the open loop digital type according to the present invention.
도 5 는 도 4의 DCC 믹서의 세부 구성도이다.FIG. 5 is a detailed configuration diagram of the DCC mixer of FIG. 4.
도 6 는 도 4의 듀티 검출기를 상세히 나타낸 회로도이다.6 is a circuit diagram illustrating in detail the duty detector of FIG. 4.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
110, 210 : 버퍼 120, 220 : 지연 루프부110, 210:
121, 221 : 제 1 제어기 122, 222 : 제 1 지연라인121, 221:
123, 223 : 제 2 제어기 124, 224 : 제 2 지연라인123, 223:
130, 230 : 듀티 사이클 보정회로 131 : 제 3 위상 검출부130, 230: duty cycle correction circuit 131: third phase detector
132, 235 : DCC 제어부 133, 231 : 제 1 DCC 믹서132, 235:
134 : 제 2 DCC 믹서 140, 240 : 제 1 모델부134:
150, 250 : 제 1 위상 검출부 160, 260 : 제 2 모델부150, 250: first
170, 270 : 제 2 위상 검출부 180, 280 : 페이즈 스플리터170 and 270: second
232 : 카운터 233 : 전압 비교부232: counter 233: voltage comparison unit
234 : 듀티 검출기234: Duty Detector
본 발명은 클로즈(close) 루프 디지털 듀티 사이클 보정 회로 및 이를 갖는 지연 고정 루프(Delay Locked Loop : DLL)에 관한 것이다.The present invention relates to a closed loop digital duty cycle correction circuit and a delay locked loop (DLL) having the same.
일반적으로 지연 고정 루프(Delay Locked Loop : DLL)는 반도체 기억 소자에서 클럭을 사용하는 동기식 메모리의 내부 클럭을 에러 없이 외부 클럭과 일치되게 하기 위해서 사용하는 회로이다. 즉, 외부에서 들어오는 클럭이 내부에서 사용될 때 지연 시간이 발생하는데, 이 지연시간을 제어하여 내부에서 사용하는 클럭이 외부에서 들어오는 클럭과 동일하게 동기되도록 하기 위해서 지연 고정 루프가 사용된다.In general, a delay locked loop (DLL) is a circuit used to synchronize an internal clock of a synchronous memory using a clock in a semiconductor memory device with an external clock without error. That is, a delay time occurs when an external clock is used internally. A delay locked loop is used to control the delay time so that the internal clock is synchronized with the external clock.
그런데, DDR/DDR2/DDR3 SDRAM 등과 같이 동작이 점차 고속화되면서 지연 고정 루프(DLL)의 성능에 크게 영향을 받게 되었다. 이에 따라 DLL에서 사용되는 클럭의 듀티 역시 중요한 문제로 떠오르게 되었는데, 클럭의 듀티 오차가 크게 되면 회로를 설계하는데 있어 설계 여유(margin)가 줄게 된다. 따라서 설계 여유를 충분히 확보하기 위하여 클럭의 듀티를 교정하는 듀티 사이클 보정회로(Duty Cycle Correction circuit : DCC)가 DLL에 도입되고 있다.However, as the operation is gradually increased, such as DDR / DDR2 / DDR3 SDRAM, the performance of the delay locked loop (DLL) is greatly affected. As a result, the duty of the clock used in the DLL also becomes an important problem. If the clock duty becomes large, the design margin is reduced in circuit design. Therefore, in order to secure enough design margin, a duty cycle correction circuit (DCC) that corrects the duty of the clock is introduced into the DLL.
즉, 고속 장치들이 리드 동작에 의해 외부로 나오는 데이터가 외부 클럭의 1 주기에 2개의 데이터가 균등하게 나올 경우에 데이터의 밸리드 윈도우(valid window)가 클리어하여 신호 보전(integrity)이 가장 우수하게 되는데, 이를 위해서는 칩 내부에서 데이터의 출력을 외부 클럭의 위상 대비 0° 180°의 위상을 갖는 데이터의 출력 제어가 필요하다. That is, when the high-speed devices output the data outwardly by the read operation, and two data are equally output in one cycle of the external clock, the valid window of the data is cleared to provide the best signal integrity. In order to do this, the output of the data inside the chip is required to control the output of data having a phase of 0 ° to 180 ° relative to the phase of the external clock.
듀티 사이클 보정회로(DCC)는 이와 같은 제어 클럭의 정확한 위상 출력을 위해서 외부 클럭 또는 내부 클럭의 듀티 에러를 보정하는 회로로서, 클로즈 루프(closed loop) 아날로그 타입과 오픈 루프(open loop) 디지털 타입(페이즈 믹서 타입(phase mixer type))이 사용되고 있다.The duty cycle correction circuit (DCC) corrects the duty error of an external clock or an internal clock for accurate phase output of such a control clock. The duty cycle correction circuit (DCC) is a closed loop analog type and an open loop digital type ( A phase mixer type is used.
첫 번째, 클로즈 루프 아날로그 타입의 DCC는 고성능을 나타내지만 큰 레이아웃(layout) 면적 및 전류소모가 크며 고속 동작이 어려워 고속 장치에의 적용에는 무리가 있다.First, the closed loop analog DCC shows high performance, but its large layout area, current consumption, and high-speed operation make it difficult to apply to high-speed devices.
두 번째, 오픈 루프 디지털 타입(페이즈 믹서 타입)의 DCC는 스위치 인버터를 병렬 연결하여 구성되는 페이즈 믹서를 포함하여 고속 장치에 적합한 타입으로 고속 장치에 주로 사용된다.Second, the open loop digital type (phase mixer type) DCC is a type suitable for high speed devices, including a phase mixer configured by connecting switch inverters in parallel and is mainly used for high speed devices.
도 1 은 종래기술에 따른 오픈 루프 디지털 타입의 DCC를 갖는 지연 고정 루프의 전체 블록도로서, 버퍼(110), 지연 루프부(120), 듀티 사이클 보정회로(DCC)(130), 제 1 모델부(140), 제 1 위상 검출부(150), 제 2 모델부(160), 제 2 위상 검출부(170) 및 페이즈 스플리터(180)를 포함한다.1 is an overall block diagram of a delay locked loop having a DCC of an open loop digital type according to the prior art, and includes a
도 1을 참조하면, 버퍼(110)는 외부 클럭 신호(CLK, /CLK)를 입력받아 클럭의 에지에서 활성화되는 동일 위상을 갖는 두 개의 클럭 입력 신호(rclk, refclk)를 생성한다.Referring to FIG. 1, the
지연 루프부(120)는 제 1 위상 검출부(150) 및 제 2 위상 검출부(170)의 제 1 비교신호(CP1) 및 제 2 비교신호(CP2)에 응답하여 버퍼(110)로부터 입력되는 클럭 입력신호(rclk)를 소정 시간만큼 지연시킨다. 이때, 지연 루프부(120)는 제 1 제어기(121), 제 1 지연라인(122), 제 2 제어기(123) 및 제 2 지연라인(124)을 포함한다.The
지연 루프부(120)의 제 1 제어기(121)는 제 1 위상 검출부(150)로부터 출력되는 제 1 비교신호(CP1)에 따라 버퍼(110)로부터 출력되는 클럭 입력신호(rclk)의 지연량을 조절할 수 있는 제 1 제어신호를 생성한다. 또한 지연 루프부(120)의 제 1 지연라인(122)은 제 1 제어기(121)로부터 출력되는 제 1 제어신호에 응답하여 클럭 입력신호(rclk)를 소정 시간 지연시킨 제 1 클럭신호(clk1)를 생성한다.The
그리고 지연 루프부(120)의 제 2 제어기(123)는 제 2 위상 검출기(170)로부터 출력되는 제 2 비교신호(CP2)에 따라 버퍼(110)로부터 출력되는 클럭 입력신호(rclk)의 지연량을 조절할 수 있는 제 2 제어신호를 생성한다. 또한, 지연 루프부(120)의 제 2 지연라인(124)은 제 2 제어기(123)로부터 출력되는 제 2 제어신호에 응답하여 클럭 입력 신호(rclk)를 소정시간 지연 및 반전시킨 제 2 클럭신호(clk2)를 생성한다.The
듀티 사이클 보정회로(130)는 지연 루프부(120)로부터 제 1 클럭신호(clk1) 및 제 2 클럭신호(clk2)를 입력받아 제 1 혼합 클럭신호 및 제 2 혼합 클럭신호를 생성하게 된다. 이때, 제 1 혼합 클럭신호 및 제 2 혼합 클럭신호의 상향 에지는 각각 제 1 클럭신호(clk1)와 제 2 클럭신호(clk2)의 두 상향에지(rising edge) 중간으로 이동되고, 하향 에지는 각각 제 1 클럭신호(clk1)와 제 2 클럭신호(clk2)의 두 하향에지(falling edge) 중간으로 이동되는 신호이다. 이때, 듀티 사이클 보정회로(130)는 제 3 위상 검출부(131), DCC 제어부(132), 제 1 DCC 믹서(133) 및 제 2 DCC 믹서(134)를 포함한다.The duty
듀티 사이클 보정회로(130)의 제 3 위상 검출부(131)는 지연 루프부(120)로부터 각각 제 1 클럭신호(clk1) 및 제 2 클럭신호(clk2)의 반전된 값을 입력받고, 제 1 클럭신호(clk1) 및 제 2 클럭신호(clk2)의 하향 에지 중 어느 것이 앞서는지를 나타내는 위상감지 신호를 생성한다.The
듀티 사이클 보정회로(130)의 DCC 제어부(132)는 제 3 위상 검출부(131)로부터 입력되는 위상 감지 신호에 따라 가중치(K)를 결정한다. 여기서 가중치(K)는 복수개의 가중 신호를 포함할 수 있다.The
듀티 사이클 보정회로(130)의 제 1 DCC 믹서(130)는 DCC 제어부(132)에서 가중치(K)를 입력받아 제 1 클럭신호(clk1)에는 1에서 가중치를 뺀(1-K) 값을 가산하고, 제 2 클럭신호(clk2)에는 가중치(K)를 가산하여, 듀티를 조정한 제 1 혼합 클럭신호를 생성한다. 그리고 듀티 사이클 보정회로(130)의 제 2 DCC 믹서(134)는 DCC 제어부(132)에서 가중치(K)를 입력받아 제 1 클럭신호(clk1)에는 가중치(K)를 가산하고, 제 2 클럭신호(clk2)에는 1에서 가중치를 뺀(1-K) 값을 가산하여, 듀티를 조정한 제 2 혼합 클럭신호를 생성한다.The
제 1 모델부(140)는 클럭이 제공되는 내부회로의 지연 경로를 모델링한 지연회로로서 듀티 사이클 보정회로(130)로부터 듀티가 조절된 제 1 DCC 믹서(133)의 클럭신호인 제 1 혼합 클럭 신호(fbclk1)를 입력받아 외부에서 인가된 클럭과 실제 내부 클럭간의 시간차를 보상하고 제 1 보상 클럭 신호(iclk1)를 생성한다.The
제 1 위상 검출부(150)는 버퍼(110)에서 출력되는 기준 클럭 신호(refclk)를 입력받아 제 1 모델부(140)로부터 출력되는 제 1 보상 클럭 신호(iclk1)와 비교하여 제 1 비교 신호(CP1)를 생성한다.The
제 2 모델부(160)는 클럭이 제공되는 내부회로의 지연 경로를 모델링한 지연회로로서 듀티 사이클 보정회로(130)로부터 듀티가 조절된 제 2 믹서(134)의 클럭신호인 제 2 혼합 클럭 신호(fbclk2)를 입력받아 외부에서 인가된 클럭과 실제 내부 클럭간의 시간 차이를 보상하고 제 2 보상 클럭 신호(iclk2)를 생성한다.The
제 2 위상 검출부(170)는 버퍼(110)에서 출력되는 기준 클럭 신호(refclk)를 입력받아 제 2 모델부(160)로부터 출력되는 제 2 보상 클럭 신호(iclk2)와 비교하여 제 2 비교 신호(CP2)를 생성한다.The
페이즈 스플리터(180)는 제 1 DCC 믹서(133)에서 출력되는 제 1 혼합 클럭신호(fbclk1)를 0°위상과 180°위상을 갖는 2개의 듀티가 보정된 클럭 신호(CLK, /CLK)를 생성한다.The
도 2 는 도 1의 DCC 믹서의 세부 구성도이고, 도 3 은 도 2에 도시된 DCC 믹서의 동작 파형을 나타낸 타이밍도이다. 제 1 및 제 2 DCC 믹서는 동일한 구성 및 동작을 나타내며, 용이한 설명을 위해 제 1 DCC 믹서로 설명한다.FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the DCC mixer of FIG. 1, and FIG. 3 is a timing diagram showing an operation waveform of the DCC mixer shown in FIG. 2. The first and second DCC mixers represent the same configuration and operation, and will be described as a first DCC mixer for easy description.
도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 제 1 DCC 믹서(133)는 다수의 스위치 인버터가 병렬 연결되고, 드레인이 공통으로 연결된 페이즈 믹서로 구성된다. 그리고 제 1 DCC 믹서(133)는 외부 클럭(CLK, /CLK)을 입력받아 생성한 입력 클럭(rclk)의 상향 에지(rising edge)를 기준 클럭(reflck)의 상향 에지에 정렬한 제 1 클럭 신호(clk1)와, 외부 클럭(CLK, /CLK)을 입력받아 생성한 입력 클럭(rclk)의 하향 에지(falling edge)를 기준 클럭(refclk)의 하향 에지에 정렬한 제 2 클럭 신호(clk2)가 각각 입력신호로 입력된다.Referring to FIGS. 2 and 3, the
이때, 두 입력신호인 제 1 클럭 신호(clk1)와 제 2 클럭 신호(clk2)는 제 1, 2 지연라인(122)(124)의 동작에 의해 펄스 너비가 서로 다른 tPH-D(high pulse width)와 tPL+D(low pulse width)를 가지며 정렬되어 있다.At this time, two input signals, the first clock signal clk1 and the second clock signal clk2, have high pulse widths tPH-D having different pulse widths by operations of the first and
그러면, DCC 믹서(133)는 tPH-D(high pulse width)를 갖는 제 1 클럭 신호(clk1)와 tPL+D(low pulse width)를 갖는 제 2 클럭 신호(clk2)를 입력으로 제 1 클럭신호(clk1)와 제 2 클럭신호(clk2)의 위상이 반전되어 있는 구간의 평균에서 출력인 clkout을 발생하게 된다. 이에 따라, clkout의 tPH와 tPL은 같은 너비를 갖는 파형을 얻게 된다. Then, the
이때, 병렬 연결된 인버터의 온/오프 개수는 DCC 제어부(132)에서 출력되는 가중치(K) 설정을 위한 제어신호(s1<0:n>)에 따라 고정되어 구동량이 결정된다. 이는 지연 고정 루프가 오픈 루프로 구성됨으로서 출력되는 clkout의 듀티를 실시간으로 피드백 받을 수 없어서, 설계시 적절한 온/오프 개수를 선택하여 고정시킬 수 밖에 없다.At this time, the number of on / off of the inverter connected in parallel is fixed according to the control signal (s1 <0: n>) for setting the weight (K) output from the
그러나, 이와 같이 지연 고정 루프는 오픈 루프로 구성됨으로서 프로세스, 전압, 온도 등의 변화가 발생하게 되면 보정되는 위상이 정확한 중간 값을 갖지 못하여 에러 범위를 갖게 된다. 아울러 이런 페이즈 에러는 듀티 교정의 정확성을 감소시키는 원인으로 작용하게 됨으로써 칩의 고속 동작을 방해하는 원인으로 작용하게 된다.However, since the delay lock loop is configured as an open loop, when a change in a process, a voltage, a temperature, etc. occurs, the phase to be corrected does not have an accurate intermediate value and thus has an error range. In addition, this phase error causes a decrease in the accuracy of the duty correction, which interferes with the high-speed operation of the chip.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 프로세스, 전압, 온도 등의 변화에 둔감한 클로즈(close) 루프 디지털 듀티 사이클 보정 회로 및 이를 갖는 지연 고정 루프를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a closed loop digital duty cycle correction circuit insensitive to changes in process, voltage, temperature, and the like, and a delay locked loop having the same. .
본 발명의 다른 목적은 클럭의 듀티 왜곡을 칩 내부에서 보정하여 출력 클럭의 듀티 또는 출력 데이터의 밸리드 윈도우(valid window)를 확보함으로써 신호 보전을 높여 고속 칩에 적용 가능한 듀티 사이클 보정 회로 및 이를 갖는 지연 고정 루프를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a duty cycle correction circuit that can be applied to a high-speed chip by increasing the signal integrity by correcting the duty distortion of the clock inside the chip to secure a duty window of the output clock or a valid window of the output data, and To provide a delay locked loop.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 클로즈(close) 루프 디지털 듀티 사이클 보정 회로 및 이를 갖는 지연 고정 루프의 특징은 서로 다른 위상을 갖는 듀티가 보정된 클럭 신호를 입력받아 레벨로 전환하여 제 1 및 제 2 신호에 따른 듀티 미스매치를 검출하는 듀티 검출기와, 상기 듀티 검출기에서 검출된 제 1 및 제 2 신호의 펄스차를 비교하여 듀티 차를 판정하는 전압 비교부와, 상기 전압 비교부에서 판정된 듀티 차에 따라 업 카운팅 또는 다운 카운팅을 수행하는 카운터와, 상기 카운터에서 카운팅된 값으로 결정된 가중치에 따라 온/오프되는 인버터의 개수 및 크기 중 적어도 하나를 조절함으로서 보간 계수(interpolation factor)를 변경하는 DCC 믹서와, 상기 가중치를 결정하고, DCC 믹서의 온/오프 인버터 개수를 변경하도록 제어하는 DCC 제어부를 포함하는데 있다.A close loop digital duty cycle correction circuit and a delay locked loop having the same according to the present invention for achieving the above object are inputted to a level by receiving a duty-corrected clock signal having a different phase and switching to a level. A duty detector for detecting a duty mismatch according to the first and second signals, a voltage comparison unit for comparing a pulse difference between the first and second signals detected by the duty detector to determine a duty difference, and in the voltage comparison unit The interpolation factor is adjusted by adjusting at least one of a counter that performs up counting or down counting according to the determined duty difference, and the number and size of inverters that are turned on or off according to a weight determined as a value counted by the counter. A DCC mixer to change, and a DCC agent to determine the weight and to control the number of on / off inverters of the DCC mixer. It is to include a.
바람직하게 상기 듀티 검출기는 상기 제 1 및 제 2 신호를 전압 등의 레벨로 전환하여 듀티 미스매치를 판별하고 증폭하는 차동 증폭기와, 상기 증폭된 제 1 및 제 2 신호를 각각 충전하여 충전되는 전하량의 차를 이용하여 미스매치되는 듀티를 검출하는 챠지 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the duty detector includes a differential amplifier configured to convert the first and second signals to a level such as a voltage to determine and amplify a duty mismatch and to charge the amplified first and second signals, respectively. It characterized in that it comprises a charge pump for detecting a duty that is mismatched using the difference.
바람직하게 상기 카운터는 쉬프트 레지스터 타입 또는 양방향 타입 중 어느 하나의 타입으로 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the counter is configured as one of a shift register type and a bidirectional type.
바람직하게 상기 DCC 믹서는 스위치 인버터로 동일 너비를 갖는 인버터의 병렬 구조, 또는 서로 다른 너비를 갖는 인버터의 병렬구조 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the DCC mixer is configured as any one of a parallel structure of an inverter having the same width as a switch inverter, or a parallel structure of inverters having different widths.
바람직하게 상기 DCC 제어부는 칩의 노멀 상태, 셀프 리플리쉬(self refresh), 전원의 다운 상황에 따라 피드백 루프의 업데이트 시간 조절, 스위치 온/오프, 리셋 기능을 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the DCC control unit may control an update time of the feedback loop, a switch on / off, and a reset function according to a normal state of a chip, a self refresh, and a power down state.
바람직하게 상기 듀티 검출기는 서로 180°위상을 갖는 두 클럭 신호를 입력받는 것을 특징으로 한다.Preferably, the duty detector receives two clock signals having a 180 ° phase with each other.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 클로즈(close) 루프 디지털 듀티 사이클 보정 회로를 갖는 지연 고정 루프의 특징은 외부 클럭 신호를 입력받아 클럭의 에지에서 활성화되는 동일 위상을 갖는 클럭 입력 신호 및 기준 클럭 신호를 생성하는 버퍼와, 상기 기준 클럭 신호 및 보상된 클럭 신호의 비교를 통해 출력된 제 1 비교신호 및 제 2 비교신호에 응답하여 상기 클럭 입력신호를 소정시간만큼 지연시킨 제 1 클럭신호 및 제 2 클럭신호를 출력하는 지연 루프부와, 상기 지연 루프부로부터 제 1 클럭신호 및 제 2 클럭신호를 입력받아 실시간으로 피드백 받은 듀티가 적용된 가중치를 이용하여 제 1 혼합 클럭신호를 생성하는 듀티 사이클 보정회로와, 상기 듀티 사이클 보정회로로부터 제 1 혼합 클럭신호를 입력받아 서로 다른 위상을 갖는 듀티가 보정된 클럭 신호를 피드백하는 페이즈 스플리터와, 듀티 사이클 보정회로로부터 제 1 혼합 클럭 신호를 입력받아 외부에서 인가된 클럭과 내부 클럭 간의 시간차를 보상하고 제 1 보상 클럭 신호를 생성하는 제 1 모델부와, 버퍼에서 출력되는 기준 클럭 신호와 제 1 모델부에서 출력되는 제 1 보상 클럭 신호를 입력으로 두 신호의 비교를 통해 생성한 제 1 비교 신호를 상기 지연 루프부로 출력하는 제 1 위상 검출부와, 상기 지연 루프부로부터 제 2 클럭신호를 입력받아 외부에서 인가된 클럭과 내부 클럭간의 시간 차이를 보상하고 제 2 보상 클럭 신호를 생성하는 제 2 모델부와, 버퍼에서 출력되는 기준 클럭 신호와 제 2 모델부에서 출력되는 제 2 보상 클럭 신호를 입력으로 두 신호의 비교를 통해 생성한 제 2 비교 신호를 상기 지연 루프부로 출력하는 제 2 위상 검출부를 포함하는데 있다.A feature of the delay locked loop having a closed loop digital duty cycle correction circuit according to the present invention for achieving the above object is a clock input signal having the same phase that is activated at the edge of the clock receiving an external clock signal; A first clock signal which delays the clock input signal by a predetermined time in response to a first comparison signal and a second comparison signal output through a comparison between the buffer generating a reference clock signal and the reference clock signal and the compensated clock signal; And a delay loop unit for outputting a second clock signal, and a duty for generating a first mixed clock signal using a weight to which the duty cycle received the first clock signal and the second clock signal from the delay loop unit is applied and fed back in real time. A cycle correction circuit and a first mixed clock signal received from the duty cycle correction circuit to have different phases; A phase splitter for feeding back a duty-corrected clock signal and a first model receiving a first mixed clock signal from a duty cycle correction circuit to compensate for a time difference between an externally applied clock and an internal clock and generating a first compensated clock signal And a first phase detector for outputting, to the delay loop unit, a first comparison signal generated by comparing two signals as inputs of a reference clock signal output from a buffer and a first compensation clock signal output from a first model unit. A second model unit configured to receive a second clock signal from the delay loop unit to compensate for a time difference between an externally applied clock and an internal clock, and generate a second compensated clock signal; a reference clock signal and a first outputted from a buffer; A second comparison signal generated by comparing two signals as a second compensation clock signal output from a second model unit is output to the delay loop unit. Outputting a second phase detector.
바람직하게 상기 지연 루프부는 상기 제 1 위상 검출부로부터 입력되는 제 1 비교신호에 따라 버퍼로부터 입력되는 클럭 입력신호의 지연량을 조절할 수 있는 제 1 제어신호를 생성하는 제 1 제어기와, 상기 제 1 제어기로부터 입력되는 제 1 제어신호에 응답하여 클럭 입력신호를 소정 시간 지연시킨 제 1 클럭신호를 생성하는 제 1 지연라인과, 상기 제 2 위상 검출부로부터 입력되는 제 2 비교신호에 따라 버퍼로부터 입력되는 클럭 입력신호의 지연량을 조절할 수 있는 제 2 제어신호를 생성하는 제 2 제어기와, 상기 제 2 제어기로부터 입력되는 제 2 제어신호에 응답하여 클럭 입력신호를 소정 시간 지연시킨 제 2 클럭신호를 생성하는 제 2 지연라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the delay loop unit may include a first controller configured to generate a first control signal capable of adjusting a delay amount of a clock input signal input from a buffer according to a first comparison signal input from the first phase detector, and the first controller A first delay line for generating a first clock signal delaying a clock input signal by a predetermined time in response to a first control signal input from the second signal, and a clock input from a buffer according to a second comparison signal input from the second phase detector; A second controller for generating a second control signal capable of adjusting a delay amount of the input signal, and a second clock signal for delaying a clock input signal by a predetermined time in response to the second control signal input from the second controller; And a second delay line.
바람직하게 상기 듀티 사이클 보정회로에서 상기 제 1 혼합 클럭신호의 상향 에지는 각각 제 1 클럭신호와 제 2 클럭신호의 두 상향에지(rising edge) 중간으로 이동되고, 하향 에지는 각각 제 1 클럭신호와 제 2 클럭신호의 두 하향에지(falling edge) 중간으로 이동되는 신호인 것을 특징으로 한다.Preferably, in the duty cycle correction circuit, an upward edge of the first mixed clock signal is moved between two rising edges of the first clock signal and the second clock signal, respectively, and the downward edge is respectively the first clock signal and the first edge signal. The signal is moved in the middle of two falling edges of the second clock signal.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 클로즈(close) 루프 디지털 듀티 사이클 보정 회로를 갖는 지연 고정 루프의 다른 특징은 듀티 사이클 보정 회로를 갖는 지연 고정 루프에 있어서, 상기 듀티 사이클 보정 회로는 상기 기재된 구조로 구성되는 것을 특징으로 한다.Another feature of a delay locked loop having a close loop digital duty cycle correction circuit according to the present invention for achieving the above object is a delay locked loop having a duty cycle correction circuit, wherein It is characterized by consisting of the described structure.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 클로즈 루프(close loop) 디지털 듀티 사이클 보정 회로 및 이를 갖는 지연 고정 루프의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.A preferred embodiment of a close loop digital duty cycle correction circuit and a delay locked loop having the same according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, only the embodiments to complete the disclosure of the present invention and complete the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to inform you.
도 4 는 본 발명에 따른 오픈 루프 디지털 타입의 DCC를 갖는 지연 고정 루프의 전체 블록도로서, 버퍼(210), 지연 루프부(220), 듀티 사이클 보정회로(DCC)(230), 제 1 모델부(240), 제 1 위상 검출부(250), 제 2 모델부(260), 제 2 위상 검출부(270) 및 페이즈 스플리터(280)를 포함한다.4 is an overall block diagram of a delay locked loop having an open loop digital type DCC according to the present invention, which includes a
도 4를 참조하면, 버퍼(210)는 외부 클럭 신호(CLK, /CLK)를 입력받아 클럭의 에지에서 활성화되는 동일 위상을 갖는 두 개의 클럭 입력 신호(rclk, refclk)를 생성한다.Referring to FIG. 4, the
지연 루프부(120)는 제 1 위상 검출부(250) 및 제 2 위상 검출부(270)의 제 1 비교신호(CP1) 및 제 2 비교신호(CP2)에 응답하여 버퍼(210)로부터 입력되는 클럭 입력신호(rclk)를 소정 시간만큼 지연시킨다. 이때, 지연 루프부(220)는 제 1 제어기(221), 제 1 지연라인(222), 제 2 제어기(223) 및 제 2 지연라인(224)을 포함한다.The
지연 루프부(220)의 제 1 제어기(221)는 제 1 위상 검출부(250)로부터 입력되는 제 1 비교신호(CP1)에 따라 버퍼(210)로부터 입력되는 클럭 입력신호(rclk)의 지연량을 조절할 수 있는 제 1 제어신호를 생성한다. 또한 지연 루프부(220)의 제 1 지연라인(222)은 제 1 제어기(221)로부터 입력되는 제 1 제어신호에 응답하여 클럭 입력신호(rclk)를 소정 시간 지연시킨 제 1 클럭신호(clk1)를 생성한다.The
그리고 지연 루프부(220)의 제 2 제어기(223)는 제 2 위상 검출기(270)로부터 입력되는 제 2 비교신호(CP2)에 따라 버퍼(210)로부터 입력되는 클럭 입력신호(rclk)의 지연량을 조절할 수 있는 제 2 제어신호를 생성한다. 또한, 지연 루프부(220)의 제 2 지연라인(224)은 제 2 제어기(223)로부터 입력되는 제 2 제어신호에 응답하여 클럭 입력 신호(rclk)를 소정시간 지연 및 반전시킨 제 2 클럭신호(clk2)를 생성한다.The
듀티 사이클 보정회로(230)는 지연 루프부(220)로부터 제 1 클럭신호(clk1) 및 제 2 클럭신호(clk2)를 입력받아 실시간으로 피드백 받은 듀티가 적용된 가중치(K)를 이용하여 제 1 혼합 클럭신호를 생성하게 된다. 이때, 제 1 혼합 클럭신호의 상향 에지는 각각 제 1 클럭신호(clk1)와 제 2 클럭신호(clk2)의 두 상향에지(rising edge) 중간으로 이동되고, 하향 에지는 각각 제 1 클럭신호(clk1)와 제 2 클럭신호(clk2)의 두 하향에지(falling edge) 중간으로 이동되는 신호이다.The duty
그리고 페이즈 스플리터(280)는 DCC 믹서(231)에서 출력되는 제 1 혼합 클럭신호(fbclk1)를 0°위상과 180°위상을 갖는 2개의 듀티가 보정된 클럭 신호(CLK, /CLK)로 분배한다. The
이때, 듀티 사이클 보정회로(230)는 DCC 믹서(231), 카운터(232), 전압 비교부(233), 듀티 검출기(234) 및 DCC 제어부(235)를 포함한다. In this case, the duty
듀티 사이클 보정회로(230)의 듀티 검출기(234)는 페이즈 스플리터(280)로부터 0°위상과 180°위상을 갖는 2개의 듀티가 보정된 클럭 신호(CLK, /CLK)를 입력받아 전압 등의 레벨로 전환하여 DCC(RCKVO) 및 DCCB(FCKVO)에 따른 듀티 미스매치를 판별/증폭한다. The
이어 듀티 사이클 보정회로(230)의 전압 비교부(233)는 듀티 검출기(234)로부터 판별/증폭된 전류 또는 전압신호인 DCC(RCKVO) 및 DCCB(FCKVO)의 펄스차를 비교하여 듀티 차를 판정한다. Then, the
그리고 듀티 사이클 보정회로(230)의 카운터(232)는 전압 비교부(233)에서 판정된 듀티 차에 따라 출력되는 업 카운팅 신호(INC) 또는 다운 카운팅 신호(DEC)를 통해 업 카운팅 또는 다운 카운팅을 수행한다. 이때, 카운터(232)는 DCC 믹서(231)의 인버터 사이즈 및 개수에 따라 쉬프트 레지스터 타입, 양방향 타입 등 다양한 카운터가 적용가능하다. The
그리고 듀티 사이클 보정회로(230)의 DCC 믹서(231)는 카운터(232)에서 카운팅된 값(CNT<0:n>)으로 가중치(K)를 결정하여 온/오프되는 인버터의 개수를 조정하거나, 또는 온/오프되는 인버터의 개수 및 크기를 조절함으로서 보간 계수(interpolation factor)를 변경하여 페이즈 에러 즉, 듀티 에러 없는 클럭을 출력하게 된다. 여기서 가중치(K)는 복수개의 가중 신호를 포함할 수 있다. 이때, DCC 믹서(231)는 카운터(232)의 종류에 따라 동일 사이즈의 인버터를 병렬로 형성할 수도 있고, 사이즈를 틀리게 하여 온되는 인버터의 너비를 조합할 수도 있다. 즉, 도 5와 같이 스위치 인버터로 동일 너비를 갖는 인버터의 병렬 구조, 또는 서로 다른 너비를 갖는 인버터의 병렬구조를 가진다. The
이때, 듀티 사이클 보정회로(230)의 DCC 제어부(235)는 카운터(232)에서 카운팅된 값에 따라 가중치(K)를 결정하고 DCC 믹서(231)의 온/오프 인버터 개수를 변경하도록 제어한다. 또한, DCC 제어부(235)는 칩의 노멀 상태, 특별 기능(self refresh, 전원 다운 등)등의 상황에 따라 피드백 루프의 업데이트 시간 조절, 스위치 온/오프, 리셋 등을 기능을 제어한다.At this time, the
이처럼, 듀티 사이클 보정회로(230)의 DCC 믹서(231)는 DCC 제어부(235)에서 결정된 가중치(K)를 카운터(232)를 통해 입력받아 제 1 클럭신호(clk1) 및 제 2 클럭신호(clk2)에는 가중치(K)를 가산하여, 듀티를 조정한 제 1 혼합 클럭신호를 생성하므로서, 클럭의 듀티 왜곡을 칩 내부에서 보정되어 출력 클럭의 듀티 또는 출력 데이터의 밸리드 윈도우(valid window)를 확보할 수 있게 된다.As described above, the
제 1 모델부(240)는 듀티 사이클 보정회로(230)로부터 듀티가 조절된 DCC 믹서(231)의 클럭신호인 제 1 혼합 클럭 신호(fbclk1)를 입력받아 외부에서 인가된 클럭과 실제 내부 클럭간의 시간차를 보상하고 제 1 보상 클럭 신호(iclk1)를 생성한다.The
제 1 위상 검출부(250)는 버퍼(210)에서 출력되는 기준 클럭 신호(refclk)를 입력받아 제 1 모델부(240)로부터 출력되는 제 1 보상 클럭 신호(iclk1)와 비교하여 제 1 비교 신호(CP1)를 생성한다.The
제 2 모델부(260)는 지연 루프부(220)로부터 제 2 클럭신호(clk2)를 입력받아 외부에서 인가된 클럭과 실제 내부 클럭간의 시간 차이를 보상하고 제 2 보상 클럭 신호(iclk2)를 생성한다. 이때, 바람직하게 제 2 모델부(260)는 내부에 종래의 제 2 믹서(134)에 해당되는 수단을 포함함으로서, 제 2 보상 클럭 신호(iclk2)를 생성하기 전에 제 2 클럭신호(clk2)의 듀티를 먼저 조절한다.The
그리고 제 2 위상 검출부(270)는 버퍼(110)에서 출력되는 기준 클럭 신호(refclk)를 입력받아 제 2 모델부(260)로부터 출력되는 제 2 보상 클럭 신호(iclk2)와 비교하여 제 2 비교 신호(CP2)를 생성한다.The
도 6 는 도 4의 듀티 검출기를 상세히 나타낸 회로도이다.6 is a circuit diagram illustrating in detail the duty detector of FIG. 4.
도 6과 같이, 듀티 검출기(234)는 챠지 펌프(CAP1)(CAP2)와 차동 증폭기(AM1)(AM2)로 구성된다. 이때, 상기 듀티 검출기(234)의 출력은 증폭방법에 따라 전류 또는 전압으로 출력가능하다.As shown in FIG. 6, the
듀티 검출기(234)의 동작을 살펴보면, 페이즈 스플리터(280)에서 출력되는 0°위상과 180°위상을 갖는 2개의 듀티가 보정된 클럭 신호(CLK, /CLK) 중 RCLK(CLK)의 하이 펄스가 FCLK(/CLK)의 하이 펄스보다 크다고 한다면 ① 패스(path)로 흐르는 전류의 양이 ② 패스로 흐르는 전류의 양보다 많다는 것을 의미한다.Referring to the operation of the
그러면, 외부 바이어스 전압(VBIAS)에 디스에이블 신호가 인가되어 노드 B와 노드 A는 두개의 차동 증폭회로에 인가된다. 그래서, 제 1 차동 증폭기(AM1)는 DCC(RCKVO) 신호를 출력하고, 제 2 차동 증폭기(AM2)는 DCCB(FCKVO) 신호를 출력한다. 이에 따라, DCCB로 흐르는 전류의 양이 DCC로 흐르는 전류의 양에 비해 작아지게 된다. Then, the disable signal is applied to the external bias voltage VBIAS so that node B and node A are applied to two differential amplifier circuits. Thus, the first differential amplifier AM1 outputs a DCC (RCKVO) signal, and the second differential amplifier AM2 outputs a DCCB (FCKVO) signal. Accordingly, the amount of current flowing through the DCCB becomes smaller than the amount of current flowing through the DCC.
따라서, 듀티 검출기(234)는 DCC(RCKVO)에 연결되어 있는 제 1 커패시터(CAP1)와 DCCB(FCKVO)에 연결되어 있는 제 2 커패시터에 충전되는 전하량의 차를 가져오게 되는데, RCLK(CLK)의 하이 펄스가 FCLK(/CLK)의 하이 펄스보다 크면, 상 기의 RCLK 펄스의 하이 펄스가 크게 되어 DCCB에 충전되는 전하량이 작아 DCCB의 레벨이 DCC에 비해 낮아지게 된다. Accordingly, the
이처럼, 듀티 검출기(234)가 페이즈 스플리터(280)에서 출력되는 신호의 듀티를 실시간으로 피드백 받고, 이 피드백 받은 듀티를 이용하여 카운터(232)에서 카운팅한 후 가중치(K)를 결정하고, 이 결정된 가중치를 이용하여 DCC 믹서(231)의 온/오프 인버터 개수를 변경하므로서, 외부의 프로세스, 전압, 온도 등의 변화에 적응된 가중치를 결정할 수 있게 된다.As such, the
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 듀티 사이클 보정 회로 및 이를 갖는 지연 고정 루프는 다음과 같은 효과가 있다.The duty cycle correction circuit and the delay locked loop having the same according to the present invention as described above have the following effects.
첫째, 고속으로 동작하며 DCC(Duty Cycle Corrector)를 사용하는 모든 장치에 사용 가능하다.First, it operates at high speeds and can be used with any device that uses a duty cycle corrector (DCC).
둘째, 고속 동작을 갖는 DRAM에서 클로즈 루프 디지털(closed loop digital) DCC를 구성함으로서, 페이즈 에러 즉, 클럭의 듀티 오차없는 클럭의 구현으로 신호 보전을 개선하여 고속 제품의 품질 및 생산을 향상시킬 수 있다. Second, by constructing a closed loop digital DCC in DRAM with high-speed operation, it is possible to improve the signal integrity by implementing the clock without phase error, that is, the duty error of the clock, thereby improving the quality and production of high-speed products. .
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