KR100249522B1 - Clock generating circuit - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입력 클럭의 미세한 변화에도 흔들림이 발생하던 종래의 클럭 발생 회로에 비하여, 지터가 작은 클럭을 재생하여 유니트간 및 장비간 신호 전송시 데이터의 손상을 방지하고 성능이 향상된 시스템 동작을 구현할 수 있는 안정된 클럭 발생 회로에 관한 것이다.Compared to the conventional clock generation circuit in which shaking occurs even in the minute change of the input clock, the present invention reproduces a clock having a small jitter, thereby preventing data corruption during signal transmission between units and devices, and implementing system operation with improved performance. To a stable clock generation circuit.
본 발명에 의한 안정된 클럭 발생 회로는,The stable clock generation circuit according to the present invention,
입력 클럭(fr)과 비교 클럭(fi)을 입력받아 두 신호의 위상을 비교하는 위상 비교기와; 상기 위상 비교기의 출력을 저역 여파하는 저역 여파기와; 상기 저역 여파기의 출력을 입력으로 하여 기본 주파수를 가변시켜 출력하는 전압 제어 발진기와; 상기 전압 제어 발진기의 출력(fo)을 입력으로 하여 최종적인 클럭을 발생시키는 분주기A와; 상기 전압 제어 발진기의 출력(fo)을 분주하여 상기 위상 비교기로 입력되는 비교 클럭(fi)을 발생시키는 분주기B 및 상기 분주기B의 분주수를 결정하는 분주기C를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.A phase comparator for receiving an input clock f r and a comparison clock f i and comparing phases of two signals; A low pass filter for low pass filtering the output of the phase comparator; A voltage controlled oscillator for varying a fundamental frequency and outputting the output of the low pass filter; A divider A for generating a final clock by inputting the output f o of the voltage controlled oscillator; And a divider B for dividing the output f o of the voltage controlled oscillator to generate a comparison clock f i input to the phase comparator, and a divider C for determining the number of divisions of the divider B. It features.
Description
본 발명은 안정된 클럭 발생 회로에 관한 것으로서, 특히 통신 시스템에서 신호 전송시 손실을 방지하기 위한 목적으로 입력 클럭에 동기된 안정된 클럭을 제생하는 위상 동기 루프(Phase Locked Loop: PLL) 회로에서 지터(Jitter)를 작게하기 위한 클럭 발생 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stable clock generation circuit, and more particularly to a jitter in a phase locked loop (PLL) circuit that produces a stable clock synchronized with an input clock for the purpose of preventing loss in signal transmission in a communication system. It is related with the clock generation circuit for making () small.
개인 휴대 통신(Personal Communication Service: PCS) 및 코드 분할 다중화(Code Division Multiple Access: CDMA) 등의 이동 통신 시스템은, 일정 영역내를 이동중인 이동 단말(이동국)을 서비스하는 다수의 기지국(Base Station Transceiver Subsystem: BTS)과, 기지국 제어기(Base Station Controller: BSC), 여러 기지국 제어기들을 운영 관리 하는 기지국 관리 시스템(Base Station Manager System: BSM), 교환국 시스템(Mobile Switching Center: MSC) 및 위치 등록 시스템으로 구성되어 있다.Mobile communication systems, such as Personal Communication Service (PCS) and Code Division Multiple Access (CDMA), have a number of base station transceivers serving mobile terminals (mobile stations) moving within a certain area. Subsystem: BTS, Base Station Controller (BSC), Base Station Manager System (BSM) that manages and manages multiple Base Station Controllers, Mobile Switching Center (MSC) and Location Registration System It is.
상기 각각의 기지국이 서비스 하는 영역을 셀(cell)이라 하며, 일반적으로 3개의 섹터로 나뉘어 진다. 이 셀은 순서대로 기지국 영역, 기지국 제어기 영역, 교환국의 서비스 영역으로 확대된다.The area serviced by each base station is called a cell, and is generally divided into three sectors. This cell expands to the base station area, base station controller area, and switching center service area in order.
상기와 같이 하나의 셀을 단위로 하는 통신 시스템을 셀룰라(cellular) 시스템이라 한다.As described above, a communication system using one cell as a unit is called a cellular system.
각 셀내의 이동국은 해당 셀을 서비스하는 기지국과 채널을 형성하고 통신을 수행한다. 이때 기지국으로부터 이동국의 방향으로 형성되는 채널을 순방향(Forward) 채널이라 하고, 이동국으로부터 기지국의 방향으로 형성되는 채널을 역방향(Reverse) 채널이라 한다.A mobile station in each cell establishes a channel and communicates with a base station serving that cell. In this case, a channel formed in the direction of the mobile station from the base station is called a forward channel, and a channel formed in the direction of the base station from the mobile station is called a reverse channel.
상기의 기지국은 기지국 제어기로부터 받은 데이터를 이동 단말에게 송신하게 되는데, 이때 데이터 송신을 위해서는 정확하고 안정된 클럭을 사용하여야 한다.The base station transmits the data received from the base station controller to the mobile terminal. In this case, an accurate and stable clock must be used for data transmission.
통신 시스템은 16.384MHz의 클럭을 입력 받아 155.52MHz의 클럭을 발생시기 위하여 위상 동기 루프(PLL)를 사용한다.The communication system uses a phase locked loop (PLL) to receive a clock of 16.384 MHz and generate a clock of 155.52 MHz.
위상 동기 루프란 기본적으로 위상 비교기(Phase comparator)와 루프 여파기(Loop Filter) 및 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator)를 포함하는 구조로 되어 있다.The phase locked loop basically includes a phase comparator, a loop filter, and a voltage controlled oscillator.
일반적으로 위상 비교기는 두 신호간의 위상차를 검사하여 이 위상차에 비례하는 출력 전압을 만든다. 루프 필터는 위상 동기 루프의 동적 응답을 조절하게 된다.In general, a phase comparator examines the phase difference between two signals to produce an output voltage proportional to this phase difference. The loop filter adjusts the dynamic response of the phase locked loop.
전압 제어 발진기는 기본 주파수가 입력 전압에 비례하며 진폭이 일정한 주기 파형을 만들어낸다.A voltage controlled oscillator produces a periodic waveform with a fundamental amplitude proportional to the input voltage and of constant amplitude.
도 1 은 종래 기술에 의한 클럭 발생 회로를 나타낸 것이다.1 shows a clock generation circuit according to the prior art.
도시된 바와 같이, 분주기A(/32)(110)와; 위상 비교기(120)와; 저역 여파기(130)와; 전압 제어 발진기(140)와; 분주기B(/4)(150) 및 분주기C(/1215)로 구성되어 있다.As shown, divider A (/ 32) 110; A
16.384MHz의 입력 클럭(fr)은 상기 분주기A(/32)(110)를 거쳐 0.512MHz(fi) (= 16.384÷32)의 신호가 되어 상기 위상 비교기(120)로 입력된다.An input clock f r of 16.384 MHz is inputted to the
또한 상기 전압 제어 발진기에서 생성된 622.08MHz 주파수(fo)는 상기 분주기C(/1215)(160)를 거쳐 0.512MHz의 신호가 되어 상기 위상 비교기(120)로 입력된다.In addition, the 622.08 MHz frequency f o generated by the voltage controlled oscillator becomes a signal of 0.512 MHz through the divider C (/ 1215) 160 and is input to the
상기 두 0.512MHz의 신호가 위상 비교기(120)에서 비교된 값은 저역 여파기(130)를 통과하여 고역 신호가 제거된후, 상기의 전압 제어 발진기(140)로 입력된다.The two 0.512 MHz signals are compared by the
전압 제어 발진기(140)는 입력된 전압의 크기에 의하여 기본 주파수를 변화시킨 622.08MHz의 전압 제어 발진기 출력 클럭(fo)를 출력한다.The voltage controlled
상기 전압 제어 발진기 출력 클럭(fo)은 상기 분주기B(/4)(150)로 입력되어, 최종적으로 155.52MHz의 출력 클럭을 발생시키게 된다.The voltage controlled oscillator output clock f o is input to the divider B (/ 4) 150 to finally generate an output clock of 155.52 MHz.
상기 회로에서 각 위치에서의 클럭을 수식으로 비교해보면 수학식 1 과 같다.Comparing the clock at each position in the circuit with the equation is as shown in equation (1).
그러므로 위상 비교기(120)에 입력되는 클럭(fi)의 시간폭은 수학식 2와 같다.Therefore, the time width of the clock f i input to the
수학식 2에 나타낸 바와 같이, 상기 위상 비교기(120)는 2㎲ 주기로 위상을 비교하게 된다.As shown in Equation 2, the
상기 전압 제어 발진기(140)는 입력된 전압에 의하여 구동되는데, 이때 위상 비교되는 주기가 크면 전압 변동율이 크게 되어 그로 인해 주파수가 불안정한 클럭이 재생된다.The voltage controlled
상기 수학식 2에서 계산된 주기로 인한 전압을 생성하는 경우, 전압 변동율이 커지므로, 회로 자체의 미세한 누설전류로 인해 안정된 전압값을 갖지 못한다.When generating the voltage due to the period calculated in Equation (2), the voltage fluctuation rate is increased, it does not have a stable voltage value due to the minute leakage current of the circuit itself.
그러므로 종래 기술에 의한 클럭 발생 회로는 순간적으로 파형이 흐트러지는 지터가 큰 클럭을 생성시킨다는 문제점을 발생시킨다.Therefore, the clock generation circuit according to the prior art generates a problem that a jitter whose waveform is disturbed momentarily generates a large clock.
따라서, 본 발명은 상기된 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여,Therefore, in order to solve the problems as described above,
클럭 발생을 위한 위상 동기 루프내의 위상 비교기에 입력되는 클럭의 시간폭을 줄임으로써, 지터가 적은 클럭을 재생하여 안정된 동작으로 시스템 성능을 향상시키기 위한 안정된 클럭 발생 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a stable clock generation circuit for reproducing a clock with low jitter and improving system performance with stable operation by reducing a clock width input to a phase comparator in a phase locked loop for clock generation.
도 1 은 종래 기술에 의한 클럭 발생 회로의 블럭도.1 is a block diagram of a clock generation circuit according to the prior art;
도 2 는 본 발명에 의한 클럭 발생 회로의 블럭도.2 is a block diagram of a clock generation circuit according to the present invention;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
110 : 분주기A(/32) 120 : 위상 비교기110: divider A (/ 32) 120: phase comparator
130 : 저역 여파기 140 : 전압 제어 발진기130: low pass filter 140: voltage controlled oscillator
150 : 분주기B(/4) 160 : 분주기C(/1215)150: frequency divider B (/ 4) 160: frequency divider C (/ 1215)
210 : 위상 비교기 220 : 저역 여파기210: phase comparator 220: low pass filter
230 : 전압 제어 발진기 240 : 분주기A(/4)230: voltage controlled oscillator 240: divider A (/ 4)
250 : 분주기B(/38,/37) 260 : 분주기C(/32)250: Divider B (/ 38, / 37) 260: Divider C (/ 32)
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명은,The present invention was created to achieve the above object,
입력 클럭(fr)과 비교 클럭(fi)을 입력받아 두 신호의 위상을 비교하는 위상 비교기와; 상기 위상 비교기의 출력을 저역 여파하는 저역 여파기와; 상기 저역 여파기의 출력을 입력으로 하여 기본 주파수를 가변시켜 출력하는 전압 제어 발진기와; 상기 전압 제어 발진기의 출력(fo)을 입력으로 하여 최종적인 클럭을 발생시키는 분주기A와; 상기 전압 제어 발진기의 출력(fo)을 분주하여 상기 위상 비교기로 입력되는 비교 클럭(fi)을 발생시키는 분주기B 및 상기 분주기B의 분주수를 결정하는 분주기C를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.A phase comparator for receiving an input clock f r and a comparison clock f i and comparing phases of two signals; A low pass filter for low pass filtering the output of the phase comparator; A voltage controlled oscillator for varying a fundamental frequency and outputting the output of the low pass filter; A divider A for generating a final clock by inputting the output f o of the voltage controlled oscillator; And a divider B for dividing the output f o of the voltage controlled oscillator to generate a comparison clock f i input to the phase comparator, and a divider C for determining the number of divisions of the divider B. It features.
본 발명은 높은 주파수의 입력 클럭이 분주기를 통하지 않고 직접 위상 비교기로 입력되며, 상기 입력 클럭과 같은 비교 클럭을 제공하기 위하여 전압 제어 발진기의 출력에 대해 2단 분주기를 이용하는 회로를 구성한다.The present invention constitutes a circuit in which a high frequency input clock is input directly to a phase comparator without going through a divider and uses a two stage divider for the output of the voltage controlled oscillator to provide a comparison clock like the input clock.
즉, 안정된 클럭을 재생하기 위하여 위상 비교기에 입력되는 시간폭을 줄여 16.384MHz의 입력 클럭(fr)을 직접 위상 비교기에 입력한다.That is, in order to reproduce the stable clock, the input clock f r of 16.384 MHz is input directly to the phase comparator by reducing the time width input to the phase comparator.
또한 위상 비교기의 또다른 입력인 비교 클럭(fi)은 입력 클럭(fr)과 거의 같은 주파수로 만들기 위하여 전압 제어 발진기의 출력인 622.08MHz 클럭(fo)에 대하여 2단 분주를 수행하였다.In addition, another input of the phase comparator, the comparison clock (f i ) performed a two-stage division of the 622.08MHz clock (f o ) of the output of the voltage-controlled oscillator to make the frequency approximately the same as the input clock (f r ).
도 2 는 본 발명에 의한 안정된 클럭 발생 회로를 나타낸 것이다.2 shows a stable clock generation circuit according to the present invention.
도시된 바와 같이, 16.384MHz의 입력 클럭(fr)과 비교 클럭(fi)의 위상을 비교하는 입력위상 비교기(210)와; 상기 위상 비교된 신호를 저역 여파하는 저역 여파기(220)와; 상기 여파된 신호에 의하여 주파수를 가변하는 전압 제어 발진기(230)와; 상기 주파수 가변된 출력 클럭(fo)의 주파수를 분주하여 최종적으로 155.52MHz의 출력 클럭을 발생시키는 분주기A(/4)(240)와; 상기 전압 제어 발진기(230)에서 주파수 가변된 출력 클럭(fo)을 2단 분주하여 상기 위상 비교기(210)로 입력되는 비교 클럭(fi)을 발생시키는 분주기B(/38,/37)(250)와; 상기 분주기B(/38,/37)(250)의 분주수를 결정하는 분주기C(/32)(260)로 구성되어 있다.As shown, an
입력된 16.384MHz의 클럭(fr)은 분주되지 않고 그대로 상기 위상 비교기(210)로 입력된다.The input clock f r of 16.384 MHz is not divided and is input to the
또한 상기 전압 제어 발진기(230)에서 출력된 622.08MHz의 출력 클럭(fo)은 분주기B(250) 및 분주기C(260)를 통과하여 16.384MHz의 비교 클럭(fi)이 되어 위상 비교기(210)로 입력된다.In addition, the output clock f o of 622.08 MHz output from the voltage controlled
위상 비교기(210)는 상기 입력 클럭(fr) 및 비교 클럭(fi)의 위상을 비교한 신호를 출력하게 되며, 이 신호는 저역 여파기(220)에서 여파된다.The
상기 여파된 신호는 전압 제어 발진기(230)로 입력되어 전압에 의하여 622.08MHz의 주파수를 가지는 출력 클럭(fo)으로 제어된다.The filtered signal is input to the voltage controlled
상기 출력 클럭(fo)은 분주기A(/4)(240)에서 분주되어 최종적으로 155.52MHz의 출력 클럭이 된다.The output clock f o is divided by the divider A (/ 4) 240 and finally becomes an output clock of 155.52 MHz.
상기 분주기B(/38,/37)(250)는 상기 분주기C(/32)(260)에 의하여 전체 32분주를 수행하게 되는데, 처음 31주기 동안은 38 분주 동작을 하며 마지막 32번째 주기에서는 37분주를 한다. 그러므로 32 주기 동안의 전체 분주수는 수학식 3 과 같다.The frequency divider B (/ 38, / 37) 250 performs a total of 32 divisions by the frequency divider C (/ 32) 260, and performs a 38 frequency division operation during the first 31 cycles and the last 32 cycles. In 37 minutes. Therefore, the total frequency divided over 32 cycles is as shown in Equation 3.
그러면 1주기 동안의 평균 분주수는 수학식 4와 같다.Then, the average frequency divider for one cycle is as shown in Equation 4.
즉, 2단 분주기로 구성된 분주비는 수학식 5로 표현된다.That is, the division ratio consisting of the two-stage divider is expressed by Equation 5.
622.08MHz의 출력 클럭(fo)를 상기 수학식 5와 같은 분주비를 사용하여 분주함으로써, 분주기B(/38,/37)(250)의 출력인 비교 클럭(fi)이 입력 클럭(fr)과 같은 주파수(16.384MHz)를 갖도록 한다.By dividing the output clock f o of 622.08 MHz using the division ratio as shown in Equation 5, the comparison clock f i , which is the output of the divider B (/ 38, / 37) 250, is input clock ( f r ) and have the same frequency (16.384 MHz).
상기와 같은 과정을 통해 구해지는 전압 제어 발진기의 출력 클럭(fo)과 비교 클럭(fi)과의 관계는 수학식 6과 같다.The relationship between the output clock f o and the comparison clock f i of the voltage controlled oscillator obtained through the above process is shown in Equation 6.
그러므로 위상 비교기에 입력되는 클럭의 시간폭은 수학식 7처럼 표현되므로 종래 기술에 의한 2㎲보다 훨씬 작다.Therefore, the time width of the clock input to the phase comparator is represented by Equation 7, which is much smaller than 2 ms according to the prior art.
상기 주기에 의한 위상 비교기를 사용하여 전압을 생성하는 경우 전압 변동율이 종래 기술에 비해 작아져서, 결과적으로 2㎲에 의한 위상 비교기를 사용하는 종래 기술에 비해 지터 성분이 매우 작은 클럭을 재생할 수 있다.When the voltage is generated using the phase comparator according to the period, the voltage variation rate is smaller than that in the prior art, and as a result, a clock having a very small jitter component can be reproduced compared to the prior art using the phase comparator by 2 Hz.
상기와 같이 동작하는 본 발명은,The present invention operating as described above,
위상 비교기에 입력되는 클럭의 시간폭을 줄임으로써 입력 클럭의 미세한 변화에도 지터가 작은 클럭을 재생하여, 유니트간 및 장비간 신호 전송시 데이터의 손상을 방지하여 성능이 향상된 시스템 동작을 구현할 수 있다.By reducing the time width of the clock input to the phase comparator, a clock with small jitter can be reproduced even with a minute change in the input clock, thereby preventing data corruption during signal transmission between units and devices, thereby realizing improved system operation.
또한 위상 동기 루프를 ASIC화 하여 클럭 회로의 소형화 및 작업의 효율화라는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the ASIC can be achieved by miniaturizing the clock circuit and making the work more efficient.
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