KR100266742B1 - Programmable frequency divider - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A frequency divider with a possible program is provided to prevent reduction of speed according to the extension of bit and to make a circuit simple and to reduce electric power. CONSTITUTION: The frequency divider with the possible program includes a two-frequency divider(200), a detecting circuit(201), a program transposition circuit block(300), the first inverter(302), the second inverter(308), the third and fourth D-flip flops(304, 306), a T-flip flop(310) and clock control transistors(312). The program transposition circuit block(300) is connected to the two-frequency divider(200) and the detecting circuit(201). The third and fourth D-flip flops(304, 306) input the output of the detecting circuit(201) through the first inverter(302) and input the clock through the second inverter(308). The clock control transistors(312) control the clock according to the output value of the fourth D flip flop(306) and the programed value. The T-flip flop(310) divides the clock into two by receiving the output of the clock control transistors(312). The program transposition circuit block(300) controls the size of the input frequency input to the two-frequency divider(200).

Description

프로그램 가능한 주파수 분주기Programmable Frequency Divider

본 발명은 프로그램 가능한 주파수 분주기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 주파수를 발생시키는 위상동기루프(Phase Locked Loop, PLL)주파수 합성기에서 설정된 프로그램에 의하여 여러가지의 높은 주파수를 분주 가능하게 하는 고속의 프로그램 가능한 주파수분주기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a programmable frequency divider and, more particularly, to a high speed program capable of dividing various high frequencies by a program set in a phase locked loop (PLL) frequency synthesizer. It relates to possible frequency dividers.

일반적으로 프로그램 가능한 주파수분주기는 전압제어발진기(Voltage Controlled Oscillator, VCO), 위상검출기(Phase Detector, PD), 저역통과필터(Low Pass Filter, LPF)와 함께 위상동기루프 주파수합성기의 기본 구조를 이루어 왔다. 위상동기루프 주파수합성기 시스템이 고속화되는 추세에 부응하여 고속의 주파수발생이 요구되었으며, 이러한 추세에서 전압제어 발진기와 함께 프로그램 가능한 주파수분주기의 부분에서 다양한 시도가 있어 왔다.In general, the programmable frequency divider, together with a voltage controlled oscillator (VCO), a phase detector (PD), and a low pass filter (LPF), forms the basic structure of a phase-locked loop frequency synthesizer. come. In response to the trend of increasing the speed of the phase-locked-loop frequency synthesizer system, high frequency generation has been required. In this trend, various attempts have been made in the part of a programmable frequency divider together with a voltage controlled oscillator.

이러한 시도중의 하나로 새로운 구조를 이용한 고속의 프로그램 가능한 주파수가 개발되었다.As one of these attempts, a high speed programmable frequency has been developed using the new structure.

종래의 비동기 프로그램 가능한 N-분주기(Asynchronous Programmable Divide-by-N)는 도 1에서 보는 바와 같이, 로드(Load) 또는 리셋(Reset)을 갖는 2분주의 리플 카운터(Ripple Counter)들(100)과 검출회로(101)로 구성된다.Conventional Asynchronous Programmable Divide-by-N Ripple Counters 100 of two-division with Load or Reset, as shown in FIG. And the detection circuit 101.

리플 카운트(100)의 값이 줄어드는 다운-카운터(Down-Counter)방식의 회로에서는 모든 비트(Bit)들이 "0"이 되는 상태를 검출하고 분주값을 카운터(100)에 로드(load)함으로 검출회로(101)에 의한 지연을 작게 할 수 있다. 즉, 카운터(100)에서 높은 차수의 비트들이 낮은 차수의 비트들보다 먼저 "0" 상태에 있게 되므로, 높은 차수의 비트들의 값을 미리 검출하고 가장 낮은 차수의 비트의 값은 나중에 검출하거나 모든 비트(Bit)들이 "0"상태가 되기 1∼2 Clock 전에 미리 검출하여 지연을 작게 할 수 있다. 따라서 비동기 리플 카운터(100)는 연속으로 연결된 프로그램 가능한 2-분주기(Programmable Divide-by-2)로 구성될 수 있고, 동기 카운터의 속도를 제한하는 캐리(Carry) 전달에 의한 지연을 피할 수 있다.In a down-counter circuit where the value of the ripple count 100 decreases, a state in which all the bits become “0” is detected and a division value is loaded into the counter 100. The delay caused by the circuit 101 can be reduced. That is, in the counter 100, the higher order bits are in the "0" state before the lower order bits, so that the values of the higher order bits are detected in advance and the values of the lowest order bits are detected later or all the bits. Delays can be reduced by detecting in advance one to two clocks before the bites become "0". Therefore, the asynchronous ripple counter 100 may be configured as a programmable two-divider (Programmable Divide-by-2) connected in series, and may avoid a delay due to carry transfer that limits the speed of the synchronous counter. .

리플 카운트(100)의 값이 늘어나는 업-카운터(Up-Counter) 방식의 회로에서는 모든 비트(Bit)들이 "1"이 되는 상태를 검출하고 분주값의 보수를 카운터에 로드를 하게 된다.In the up-counter type circuit in which the value of the ripple count 100 is increased, all bits Bit are detected as "1" and the complement of the divided value is loaded into the counter.

그러나, 이상에서 같은 종래의 비동기 N-분주기(Asynchronous Divide-by-N)의 문제점은 분주값의 로드이다. 예를 들어, 2-분주기가 양의 에지에서 변하는 플립플롭(Positive Edge-triggered Flip-flop)으로 구성되는 다운-카운터(Down-Counter) 방식에서 "1"들을 로드(Load)할 때 동시에 로드가 발생하지 않으면 i 번째 비트에 로드된 값이 i+1 번째 로드된 값을 바꿀 수 있게 되어 몇몇 비트들은 엉뚱한 분주값을 갖을 수 있게 된다. 따라서 모든 비트들을 동시에 로드하기 위해서는 광범위하고 큰 팬아웃(Fanout)을 갖게 되고 이는 카운터 속도를 제한하는 요인으로 작용하게 된다.However, the problem of the conventional Asynchronous Divide-by-N as described above is the load of the divided value. For example, when a two-divider is loaded with "1" s in a down-counter scheme consisting of positive edge-triggered flip-flops that change at positive edges, they load simultaneously. If does not occur, the value loaded in the i th bit can change the i + 1 th loaded value, and some bits may have wrong division values. Therefore, to load all the bits simultaneously, there is a wide and large fanout, which limits the counter speed.

또한 검출회로(101)내에는 각 카운터 비트들마다 현재상태의 값을 받게 되고, 모든 비트(Bit)들이 "0" 또는 "1"이 되는 상태를 검출하면서 캐리(Carry) 전달에 의한 지연을 피하기 위한 회로가 필요하게 되어 분주기의 구조가 커지는 문제점이 있다.In addition, the detection circuit 101 receives a value of the current state for each counter bit, and avoids a delay due to carry transfer while detecting a state in which all bits Bit become "0" or "1". There is a problem that the circuit for the divider is required to increase the structure of the divider.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 분주기 속도의 제한이 되었던 큰 팬아웃(Fanout)을 간단하게 분산시키고, 캐리(Carry) 전달이 없는 검출회로의 구조를 이용하여 작고 빠른 분주기를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, and it is possible to simply disperse large fanouts, which have been limited in the frequency divider speed, and to use a structure of a detection circuit without carry transfer. The purpose is to provide a divider.

도 1은 일반적인 비동기 프로그램 가능한 N-분주기의 구조를 보여주기 위한 블록도이다.1 is a block diagram showing the structure of a general asynchronous programmable N-divider.

도 2는 본 발명에 따른 프로그램 가능한 N-분주기의 구조를 보여주기 위한 회로도이다.2 is a circuit diagram showing the structure of a programmable N-divider according to the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 프로그램 가능한 분주기의 동작을 보여주기 위한 모의실험의 파형도이다.3 is a waveform diagram of a simulation for showing the operation of a programmable divider according to the invention shown in FIG. 2.

도 4는 일반적으로 단일위상클록을 이용한 D 플립플롭(TSPC-DFF)의 구조를 보여주기 위한 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating a structure of a D flip-flop (TSPC-DFF) using a single phase clock in general.

도 5는 일반적으로 단일위상클록을 이용한 T 플립플롭(TSPC-TFF)의 구조를 보여주기 위한 회로도이다.5 is a circuit diagram showing the structure of a T flip-flop (TSPC-TFF) using a single phase clock in general.

도 6. 본 발명의 일실시예에 따른 프로그램 가능한 2-분주기(PDIV2)의 구조를 보여주기 위한 회로도 및 프로그램 데이터에 따른 동작을 보여주는 파형도이다. 도 7은 본 발명에 따른 도 2의 회로도에서 전치회로가 부가된 프로그램 가능한 N-분주기의 구조를 보여주기 위한 회로도이다.Figure 6 is a circuit diagram for showing the structure of the programmable two-divider PDIV2 according to an embodiment of the present invention and a waveform diagram showing the operation according to the program data. FIG. 7 is a circuit diagram showing the structure of a programmable N-divider with a pre-circuit added in the circuit diagram of FIG. 2 according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 도 7의 동작을 보여주기 위해 모의실험한 파형도이다.8 is a waveform diagram simulated to show the operation of FIG. 7 according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

20a∼20n : 프로그램 2-분주기 21 : 제 1 D플립플롭20a to 20n: program 2-divider 21: first D flip-flop

21' : 제 2 D플립플롭 22 : P-Tr21 ': 2nd D flip-flop 22: P-Tr

23 : NAND게이트 24 : NAND게이트23: NAND gate 24: NAND gate

26 : SR-Latch 201 : 검출회로26: SR-Latch 201: detection circuit

300 : 프로그램전치회로블록 302 : 제 1인버터300: program pre-circuit block 302: first inverter

304 : 제 3 D-플립플롭 306 : 제 4 D-플립플롭304: third D-flip flop 306: fourth D-flip flop

308 : 제 2 인버터 312 : 클럭조정 트랜지스터308: second inverter 312: clock adjustment transistor

이와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명은,The present invention for performing such an object,

각 비트(Bit)가 "1"로 프로그램 되면 인버트 동작없이 2분주만을 하고, 각 비트가 "0"으로 프로그램 되면 단 한번의 인버트 동작을 로드(Load) 신호가 발생된 후 하고, 다른 시간동안은 2분주를 하도록 리플방식에 의하여 연결된 다수의 프로그램 2-분주기; 및If each bit is programmed as "1", only two divisions are performed without invert operation. If each bit is programmed as "0", only one invert operation is performed after the load signal is generated. A plurality of program two-dividers connected by a ripple method to divide two; And

다수의 프로그램 2-분주기들 중 가장 높은 차수 비트를 출력하는 프로그램 2-분주기에 접속되고, 가장 높은 차수 비트를 출력하는 프로그램 2-분주기에서 출력된 음의 에지를 이용하여 ( )를 가장 낮은 차수 비트를 출력하는 프로그램 2-분주기의 입력 클록에 동기시키기 위한 검출회로를 포함한다.A negative edge output from a program 2-divider that outputs the highest order bit, and outputs the highest order bit, among the multiple program 2-dividers. ( Detection circuitry for synchronizing the &lt; RTI ID = 0.0 &gt;&lt; / RTI &gt;

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 검출회로는 상기 다수의 프로그램 2-분주기들 중 가장 높은 차수 비트를 출력하는 프로그램 2-분주기의 출력단에 접속된 제 1 D 플립플롭; 제 1 D 플립플롭의 출력을 입력받고, 제 1플립플롭과 반대의 클록을 입력받는 제 2 D 플립플롭; 제 1 D 플립플롭과 제 2 D 플립플롭의 출력값을 NAND연산 하기 위한 NAND게이트 및 NAND게이트의 출력단에 접속된 인버터로 구성된다.According to a preferred embodiment of the present invention, a detection circuit comprises: a first D flip-flop connected to an output of a program two-divider for outputting the highest order bit of the plurality of program two-dividers; A second D flip-flop that receives an output of the first D flip-flop and receives a clock opposite to the first flip-flop; A NAND gate and an inverter connected to an output terminal of the NAND gate for NAND operation of the output values of the first D flip-flop and the second D flip-flop.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 프로그램 2-분주기와 검출회로에는 검출회로의 출력을 제 1 인버터를 통하여 입력받고, 클럭을 제 2 인버터을 통하여 입력받는 직렬 접속된 제 3 및 제 4 D-플립플롭과 제 4 D-플립플롭의 출력값과 프로그램된 값에 따라 클럭을 조정하는 클럭조정 트랜지스터들 및 클럭조정 트랜지스터들의 출력을 받아 클럭을 2분주하는 T-플립플롭으로 구성되어 프로그램값에 따라 상기 프로그램 2-분주기에 입력되는 입력주파수의 크기를 조절하는 프로그램 전치 회로 블록이 연결되어 구성된다.According to a preferred embodiment of the present invention, the program two-divider and the detection circuit receive the output of the detection circuit through the first inverter and the third and fourth D-flop connected in series to receive the clock through the second inverter. And a clock adjusting transistor for adjusting the clock according to the output value and the programmed value of the fourth D flip-flop, and a T-flip flop for dividing the clock into two by receiving the output of the clock adjusting transistor. The program pre-circuit block that controls the magnitude of the input frequency input to the divider is connected.

본 발명에 따른 프로그램 가능한 주파수 분주기는 Bit확장에 따르는 속도의 감소를 방지하고, 회로가 간단해지며 전력이 감소된다.The programmable frequency divider according to the present invention prevents the speed reduction due to bit expansion, simplifies the circuit and reduces power.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention;

본 발명에 따른 프로그램 가능한 N-분주기는 카운트(Count)를 하는 일반적인 방식을 사용하지 않고, 도 6의 (b)에서의 파형도와 같은 프로그램에 따른 2분주/인버트(Invert)의 새로운 방식을 사용하고 있다. 각 비트(Bit)가 "1"로 프로그램 되었을 경우 프로그램 2-분주기(이하 PDIV2라 함)는 인버트 동작없이 2분주 만을 하고, 각 비트가 "0"으로 프로그램 되었을 경우에는 로드(Load) 신호가 발생된 후 단 한번의 인버트 동작을 하고 그 외의 시간동안은 2분주를 하게 된다. 그 결과 높은 차수의 비트출력은 큰 주기를 갖게 되므로 많이 줄어들게 되고, 낮은 차수는 적은 주기를 갖게 되므로 적게 줄어들게 되어 전체적으로 프로그램에 따른 분주를 한다.The programmable N-divider according to the present invention does not use a general method of counting, but uses a new method of two-division / invert according to a program such as the waveform diagram in FIG. Doing. When each bit is programmed as "1", the program 2-divider (hereinafter referred to as PDIV2) performs only two divisions without invert operation, and when each bit is programmed as "0", the load signal is Once generated, only one invert operation is performed and two minutes are dispensed for the rest of the time. As a result, the higher order bit output has a large period, which is greatly reduced, and the lower order has a smaller period, which is less than the total, resulting in a total program-wide division.

따라서 종래의 기술에서 문제점으로 제시되었던 모든 비트에 로드를 동시에 하지 않을 경우 발생되는 i 번째 비트에 로드된 값이 i+1 번째 로드된 값을 바꾸게 되는 현상은 없게 되었으며 카운터 속도를 제한했던 광범위하고 큰 팬아웃(Fanout)을 동시에 로드할 필요없이 낮은 차수의 비트를 먼저 로드하고, 높은 차수의 비트 조금 후에 로드하게 함으로 팬아웃을 분산시켜 속도를 향상 시킬 수가 있다. 또한 최대 분주 입력클록(Input Clock)은 카운터의 비트 수에 영향을 받기보다는 가장 낮은 차수의 2분주/인버트 가능성에 따라 결정된다.Therefore, the value loaded in the i-th bit does not change the value of the i + 1 th load, which is caused by not loading all the bits presented as a problem in the prior art. You can improve speed by distributing fanouts by loading the lower order bits first, and then loading the bits after the higher ones without having to load fanouts at the same time. Also, the maximum divisional input clock is determined by the lowest possible division / invertability of the order, rather than being affected by the number of bits in the counter.

이와 함께 검출회로(201)는 각 카운터 비트들마다 현재상태의 출력을 받을 필요가 없게 되고 캐리(Carry) 전달에 의한 지연을 피하기 위한 회로 또한 필요가 없게 된다. 검출회로(201)는 단지 가장 높은 차수의 비트에서 발생되는 에지(Edge)만을 검출하여 입력클록(Input Clock)에 동기시켜 가장 낮은 차수의 비트에서부터 로드신호를 발생시키면 된다. 따라서 검출회로(201)는 간단히 구성 될 수 있게 된다.In addition, the detection circuit 201 does not need to receive the output of the current state for each counter bit, and also eliminates the need for a circuit for avoiding a delay due to carry transfer. The detection circuit 201 only needs to detect an edge generated at the highest order bit and generate a load signal from the lowest order bit in synchronization with an input clock. Therefore, the detection circuit 201 can be simply configured.

도 2는 n-비트의 프로그램 2-분주기가 리플 방식으로 연결된 회로도 및 로드(Load)를 하기 위한 검출회로도로서 N-분주기(Divide-by-N)를 보여주고 있고, 도 3은 spice 모의실험결과로 0.8 μm CMOS공정에서 750 MHz 최대입력 주파수를 분주하는 결과를 보여주고 있다.FIG. 2 shows a circuit diagram in which an n-bit program two-divider is connected in a ripple manner and a detection circuit diagram for loading, and shows a Divide-by-N, and FIG. 3 shows a spice simulation. 0.8 as the test result μm The results show that the 750 MHz maximum input frequency is divided in the CMOS process.

도 2를 참조하면, 검출회로(201)는 간단하게 두 개의 D 플립플롭(D flip-flop) (21,22)과 NAND2(23) 및 인버터(I1)로 구성된다. 이 회로는 리플(Ripple) 방식으로 연결된 PDIV2(20a∼20n)들 중 가장 높은 차수 비트(MSB, Most Significient Bit)(20n) 출력의 음의 에지(Falling Edge)를 이용하여 를 가장 낮은 차수 비트(LSB, Least Significient Bit)(20a)의 입력 클록에 동기시킨다. 이 동기된 는 입력 클록이 "1"이 되는 반주기 동안만 "0"의 상태에 있게 되고 이 순간 프로그램된 분주값이 다시 로드되게 한다.2, the detection circuit 201 is simply composed of two D flip-flops 21 and 22, a NAND2 23 and an inverter I1. This circuit uses the falling edge of the output of the Most Significient Bit (MSB) 20n among the PDIV2s 20a-20n connected in a ripple manner. Is synchronized to the input clock of the lowest order bit (LSB) 20a. This motivated Will remain in the state of "0" only for half a period when the input clock is "1" and at this moment the programmed divided value is reloaded.

신호는 도 6(a)의 SR-Latch(26)에 입력되어 프로그램된 분주값이 SR-Latch에 저장되게 한다. 이 때 신호는 앞에서 설명했듯이 각각 다른 시간에 프로그램된 값을 모든 PDIV2의 SR-Latch(26)에 저장함으로 팬아웃(Fan-out)을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 이는 후 프로그램된 값을 낮은 차수 비트 PDIV2들에는 가능한 빨리, 높은 차수 비트 PDIV2에는 버퍼(Buffer)를 거친 후에 저장하므로 분주기의 비트(Bit) 수가 커지더라도 신호에 의한 동작속도의 제약을 최소화하게 한다. 따라서 에 버퍼(Buffer)를 사용하여 높은 팬아웃 문제를 해결했다. The signal is input to the SR-Latch 26 of Fig. 6 (a) so that the programmed division value is stored in the SR-Latch. At this time The signal can effectively distribute fan-out by storing the programmed values in all PDIV2's SR-Latch (26), as explained earlier. this is The programmed value is stored as soon as possible in the low order bits PDIV2 and buffered in the high order bits PDIV2, so that the number of bits in the divider increases. Minimize the operation speed restriction by the signal. therefore Using high buffers in the memory solved the high fanout problem.

n개의 프로그램 2-분주기(20a∼20n)를 리플(Ripple) 방식으로 연결하여 구현한 n 비트(Bit) 분주기(200)의 동작은 리셋(reset)시 각각의 PDIV2(20a∼20n)와 D-플립플롭(이하 DFF라함)의 클록과 출력이 "1"이고 는 "0" 상태에 있게 된다. 리셋이 풀리면 분주기는 PDIV2(20a∼20n)의 초기상태에 따라 몇주기 동안 프로그램된 분주값에 가깝게 접근해가고 후에 분주값에 따라서 분주를 하게 된다.The operation of the n-bit divider 200 implemented by connecting n program two-dividers 20a to 20n in a ripple method is performed with each PDIV2 20a to 20n at reset. D-Flip-Flop (hereinafter referred to as DFF) has a clock and output of "1" Is in the "0" state. When the reset is released, the divider approaches the programmed divider value for several cycles according to the initial state of PDIV2 (20a to 20n), and then divides according to the dispensed value.

즉, 도 6(a)에서 보는 바와 같이, n 비트 분주기는 PDIV2(20) 출력의 음의 에지(Falling Edge)를 이용하여 를 발생시킨다. 이는 분주를 끝내는 것을 나타내고 프로그램된 분주값을 PDIV2(20)의 SR-Latch(26)에 다시 로드하게 한다. 그리고 다시 분주가 시작된다.That is, as shown in FIG. 6 (a), the n-bit divider uses a falling edge of the PDIV2 20 output. Generates. This indicates the end of dispensing and causes the programmed dispensing value to be reloaded into SR-Latch 26 of PDIV2 20. Then dispense begins again.

SR-Latch(26)에 저장된 값이 "1"일 때 각 PDIV2(20)는 의 영향을 받지 않고 인버트(Invert) 동작없이 입력 Clock의 Rising Edge에서 2분주기로 동작한다. 프로그램된 값에 따라서 입력 클록의 주파수가 변하게 되는 경우에도 주파수가 다른 2분주의 값을 출력한다. 이는 일반적인 단일위상클록을 이용한 2-분주기와 같은 동작이다.When the value stored in SR-Latch 26 is " 1 &quot;, each PDIV2 20 is It is operated by two dividers at Rising Edge of input clock without being influenced by Invert. Even if the frequency of the input clock changes in accordance with the programmed value, it outputs a value of two divisions with different frequencies. This is the same operation as a two-divider using a typical single phase clock.

SR-Latch(26)에 저장된 값이 "0"일 때 후 각 PDIV2는 입력 Clock의 첫 번째와 두 번째의 Rising Edge사이의 시간동안만 인버트(Invert)동작을 하고 SR-Latch(26)값을 '1'로 바꾸어 놓게 되어, 두 번째 Rising Edge후부터는 2분주를 한다. 두 번째 Rising Edge전에 가 발생되면 PDIV2는 "0"을 로드(Load) 하게 되어 2분주를 하지 않고 인버트(Invert)동작을 계속하게 된다. 즉 입력 Clock의 한 주기동안만 인버트(Invert) 동작을 하고 나머지 시간은 계속 2분주 동작을 하게 된다.When the value stored in SR-Latch (26) is "0" Each PDIV2 inverts only during the time between the first and second rising edges of the input clock and changes the SR-Latch (26) value to '1'. Do Before the second Rising Edge Is generated, PDIV2 loads "0" and continues Invert operation without dividing. That is, Invert operation is performed only for one period of the input clock, and the remaining time is continuously divided by two minutes.

이 n 비트 분주기의 출력은 프로그램된 값에 따라 다양한 Duty와 일정한 주기를 가지고 출력하게 된다.The output of this n-bit divider is output with various duty and constant period according to the programmed value.

TSPC-DFF의 진리표Truth Table for TSPC-DFF 리셋reset 클록Clock inin aa bb outout 00 zz 00 1One 1One 00 1One 1One 1One 00 00 zz 1One 00 1One zz z when a=0z when a = 0 1 when b=01 when b = 0 1One 00 1One zz 0 when a=10 when a = 1 0 when b=10 when b = 1 1One 1One 00 1One 00 zz 1One 00 00 1One zz 1 when b=01 when b = 0 1One 00 00 00 zz 0 when b=10 when b = 1

도 4의 단일위상클록 D-플립플롭(True Single Phase Clock D-type Flip-flop, TSPC-DFF라함)회로는 Dynamic이고, 단일위상의 클록을 가지므로 클록에 대한 로드(Load)가 적어 전력소모가 적고 클록스큐(Clock Skew)가 없다. 양의 에지에서 변하는 플립플롭 (Positive Edge-triggered Flip- flop)으로서 <표 1>과 같은 진리표(Truth Table)을 갖는다. 즉 클록이 "1"일 때 출력(out)은 이전의 값을 유지하는 하이 임피던스("z"라 칭함)의 값을 갖고, "0"일 때는 노드(Node) in, a, b에 따라 "0"과 "1"의 값을 갖는다.Since the single phase clock D-type flip-flop (TSPC-DFF) circuit of FIG. 4 is dynamic and has a single phase clock, the load on the clock is low and power consumption is low. Is small and there is no clock skew. As a positive edge-triggered flip-flop that changes at a positive edge, it has a truth table as shown in <Table 1>. That is, when the clock is "1", the output (out) has a value of high impedance (referred to as "z") to maintain the previous value, and when "0", according to the nodes in, a, b " It has values of 0 "and" 1 ".

도 5는 TSPC-DFF에서 입력과 출력을 연결하여 2-분주기능을 하는 단일위상클록 T-플립플롭(True Single Phase Clock T-type Flip-flop, TSPC-TFF라 약함)의 구조를 보여주고 있다.FIG. 5 shows the structure of a single-phase clock T-type flip-flop (weak TSPC-TFF) that has a two-dividing function by connecting an input and an output in the TSPC-DFF. .

프로그램 2-분주기의 2-분주와 Invert기능을 하는 동작 과정Program operation process for two-division and invert function 리셋reset 클록Clock inin aa bb cc 1One 0z0z 1One 00 00 1One 00 00 1One 00 1One 1z1z 00 1One 1One 00 1z1z 00 00 1One 00 0z0z 1z1z 00 00 00 00 1One 1One 0z0z 00 1One 00 1z1z 00 1One 00 1One 1One 00 0z0z 1One 00 00 1One 00 1One 1z1z 00 1One 1One 00 1z1z 00 00 1One 00 0z0z 1z1z 00 00 00 00 1One 1One 0z=>10z = > 1 00 00 1One 00 1One 1z1z 00 1One 1One 00 1z1z 00 00 1One 00 0z0z 1z1z 00 00 00 00 1One 1One 0z0z 00 1One 00 1z1z 00 1One 00 1One 1One 00 0z0z 1One 00 00 1One 00 1One 1z1z 00 1One 1One 00 1z1z 00 00 1One 00 0z0z 1z1z 00 00 00 00 1One 1One 0z0z

도 6(a)는 도 4의 단일위상클록 T-플립플롭(Programmable True Single Phase Clock T-type Flip-flop, 이하 PDIV2라함) 회로에 P-Tr(22), NAND게이트(24) 및 SR-Latch(26)를 추가하여 Reset을 갖는 프로그램 가능한 2-분주기(이하 PDIV2라함)(20)의 회로를 보여주고 있다. 추가된 P-Tr(22)은 프로그램 값이 "0"일 때 노드(Node) c를 "1"로 만들 수 있게 하여 인버트 동작을 가능하게 하고, SR-Latch(26)는 시 프로그램된 값을 저장하며, 리셋(reset)시나 프로그램된 값이 "1"일 때 "1"값을, 프로그램된 값이 "0"일 때 "0"값을 갖게 한다. NAND게이트(24)는 노드 a와 노드 b가 "1"이고 SR-Latch(26)에 저장된 프로그램된 값이 "0"일 때 "0"을 출력해서 추가된 P-Tr(22)이 동작하여 Node c가 "1"이 되도록 한다. 또한 이 회로는 양의 에지에서 변하는(Positive Edge-Triggered) 분주 기능을 가지고 있다.FIG. 6 (a) shows the P-Tr 22, the NAND gate 24 and the SR- in the programmable True Single Phase Clock T-type Flip-flop (hereinafter referred to as PDIV2) circuit of FIG. 4. The addition of a latch 26 shows the circuit of a programmable two-divider (hereinafter referred to as PDIV2) 20 having a Reset. The added P-Tr 22 enables invert operation by making node c "1" when the program value is "0", and SR-Latch 26 It stores the programmed value at the time of reset and has the value "1" when reset or when the programmed value is "1" and "0" value when the programmed value is "0". The NAND gate 24 outputs "0" when the node a and the node b are "1" and the programmed value stored in the SR-Latch 26 is "0" so that the added P-Tr 22 operates. Let Node c be "1". The circuit also features positive edge-triggered dispensing.

<표 2>의 동작표는 도 6(a)의 PDIV2회로(20)를 이용하여 리셋(reset) 후의 동작순서를 보여준다. 여기서 "0z"는 하이 임피던스 상태로 이전의 상태가 "0"이어서 "0"을 유지함을 나타내고, "1z" 역시 하이 임피던스 상태로 이전의 상태가 "1"이어서 "1"을 유지함을 나타낸다. <표 2>에서 Clock이 "0"일 경우 노드 c는 항상 이전의 값에 따라 "0z"이나 "1z"의 값을 가지고 2분주하게 된다. 프로그램 값( )이 "0"이고 노드 c가 "0z"인 순간, 추가된 P-Tr(22)은 노드 c를 "1"로 변환시키면서 PDIV2(20)를 1 Clock동안 2분주에서 인버트(Invert)로 바뀌게 하고 SR-Latch(26)에 저장된값을 "0"에서 "1"로 바꾼 후 다음 클록부터는 다시 2 분주로 돌아 오게 한다. 도 6(b)는 이상에서 설명한 <표 2>를 보기 쉽게 도시한 동작파형을 보여주고 있다.The operation table of <Table 2> shows the operation procedure after reset using the PDIV2 circuit 20 of Fig. 6A. Here, "0z" indicates that the previous state is "0" and maintains "0" as the high impedance state, and "1z" also indicates that the previous state is "1" and keeps "1" as the high impedance state. In Table 2, when the clock is "0", the node c always divides into two with "0z" or "1z" depending on the previous value. Program value ( ) Is 0 and node c is "0z", the added P-Tr 22 converts node c to "1", causing PDIV2 (20) to change from 2 divisions to Invert for 1 clock. After changing the value stored in SR-Latch (26) from "0" to "1", it is returned to 2 minutes from the next clock. FIG. 6 (b) shows an operation waveform in which <Table 2> described above is easily seen.

여기서, 리셋(reset)시 PDIV2(20)의 출력은 "1"를 갖게 되고 SR-Latch(26)에 "1"을 저장하게 된다.Here, when reset, the output of PDIV2 20 has "1" and stores "1" in SR-Latch 26.

도 2의 프로그램 N-분주기에서 분주 가능한 최대입력 주파수의 제한은 가장 낮은차수 비트 PDIV2(20a)가 인버트(Invert)될 수 있느냐에 있다. 따라서 N-분주 주기 동안 단 한번의 인버트하게 되는 시간을 늘려주면 분주 가능한 최대입력 주파수는 보다 더 높아질 것이다. 이를 가능하게 하는 방법으로는 도 7에서 보는 바와 같이, 프로그램 2-분주기(200)와 검출회로(201)에 프로그램 전치 회로 블록(300)을 연결시키는 방법이 있다. 프로그램 전치 블록(300)은 검출회로(201)의 출력을 제 1 인버터(302)를 통하여 입력받고, 클럭을 제 2 인버터(308)을 통하여 입력받는 직렬 접속된 제 3 및 제 4 D-플립플롭(304)(306)과 제 4 D-플립플롭(306)의 출력값과 프로그램된 값에 따라 클럭을 조정하는 클럭조정 트랜지스터들(312) 및 클럭조정 트랜지스터들(312)의 출력을 받아 클럭을 2분주하는 T-플립플롭(310)으로 구성된다. 프로그램 전치 회로 블록(300)은 가장 낮은 차수 비트를 한 비트 더 만들어 의 프로그램 값이 "0"일 경우 인버터(308)는 일반적인 인버터로 동작하고 클럭은 T-플립플롭(310)에서 2분주되어 프로그램 2-분주기(200)에 입력된다.The limit of the maximum input frequency that can be divided in the program N-divider of FIG. 2 depends on whether the lowest order bit PDIV2 20a can be inverted. Therefore, increasing the time for only one invert during the N-dividing cycle will result in a higher maximum divider input frequency. As a method of enabling this, as shown in FIG. 7, there is a method of connecting the program pre-circuit block 300 to the program 2-divider 200 and the detection circuit 201. The program pre-block 300 receives the output of the detection circuit 201 through the first inverter 302 and the third and fourth D-flop connected in series to receive the clock through the second inverter 308. The clock is controlled by receiving the outputs of the clock adjustment transistors 312 and the clock adjustment transistors 312 that adjust the clock according to the output values and the programmed values of the 304 and 306 and fourth D flip-flop 306. The T-flip flop 310 is divided. Program pre-circuit block 300 makes the lowest order bit one more bit. When the program value of 0 is 0, the inverter 308 operates as a general inverter, and the clock is divided into two divisions in the T-flip flop 310 and input to the program two-divider 200.

또한, 의 프로그램 값이 "1"일 경우 신호가 "0"으로 되는 1주기동안에만 인버터(308)의 출력은 하이 임피던스(High Impedence)상태가 되게 해서 기존의 출력이 "0"으로 가지않고 "1"을 유지하게 한후 다음단인 T-플립플롭(310)에서 2분주되어 프로그램 2-분주기(200)에서 인버트하는 시간을 늘려줄 수 있게 된다. 이런 상태에서는 프로그램 2-분주기(200)의 입력주파수는 3배이상 커지게 된다. 그 결과 H-spice 모의실험에서 도 8과 같이 0.8um CMOS 공정에서 2.5 GHz 최대입력 주파수를 분주하는 결과를 얻을 수 있었다.Also, If the program value of is "1" Only during one period when the signal goes to "0", the output of the inverter 308 becomes High Impedence state so that the existing output does not go to "0" and maintains "1" and then the next stage T- Two minutes are divided in the flip-flop 310 to increase the time to invert in the program 2-divider 200. In this state, the input frequency of the program 2-divider 200 is increased by three times or more. As a result, in the H-spice simulation, as shown in FIG. 8, the 2.5 GHz maximum input frequency was divided in the 0.8um CMOS process.

본 발명에 의한 프로그램 가능한 주파수 분주기를 PLL 주파수 합성기에 적용할 경우에 효과를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 프로그램 값을 로드하기 위한 검출회로의 구조가 모든 비트들의 출력에 대한 'high' 나 'low' 검출에서 가장 높은 차수의 비트의 출력만의 검출회로로 구성된다. 그리고, 각 Bit들에 분산된 Reload신호를 줄 수 있어, Bit확장에 따르는 속도의 감소 효과가 거의 없다. 또한, 기존의 분주기보다 회로가 간단해지고 전력의 감소 효과가 있으며, 두 개의 값을 갖는 전치분주기(Dual Modulus Prescaler)와 같은 복잡한 구조의 사용을 제한한다.The effects of applying the programmable frequency divider according to the present invention to a PLL frequency synthesizer are described as follows. First, the structure of the detection circuit for loading a program value is composed of a detection circuit of only the output of the highest order bit in the 'high' or 'low' detection for the output of all the bits. In addition, since a reload signal distributed to each bit can be given, there is almost no effect of speed reduction due to bit expansion. In addition, the circuit is simpler than the existing divider, has a power reduction effect, and restricts the use of a complex structure such as a two-valued dual modulus prescaler.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (3)

각 비트(Bit)가 "1"로 프로그램 되면 인버트 동작없이 2분주만을 하고, 각 비트가 "0"으로 프로그램 되면 단 한번의 인버트 동작을 로드(Load) 신호가 발생된 후 하고, 다른 시간동안은 2분주를 하도록 리플방식에 의하여 연결된 다수의 프로그램 2-분주기(200); 및If each bit is programmed as "1", only two divisions are performed without invert operation. If each bit is programmed as "0", only one invert operation is performed after the load signal is generated. A plurality of program two-dividers 200 connected by a ripple method to divide two; And 상기 다수의 프로그램 2-분주기(200)들 중 가장 높은 차수 비트를 출력하는 프로그램 2-분주기(20n)에 접속되고, 상기 가장 높은 차수 비트를 출력하는 프로그램 2-분주기(20n)에서 출력된 음의 에지를 이용하여 ( )를 가장 낮은 차수 비트를 출력하는 프로그램 2-분주기(20a)의 입력 클록에 동기시키기 위한 검출회로(201)를 포함하는 프로그램 가능한 주파수 분주기.The program 2-divider 20n, which outputs the highest order bits of the plurality of program 2-dividers 200, is output from the program 2-divider 20n, which outputs the highest order bits. Using the negative edges ( And a detection circuit 201 for synchronizing the &lt; RTI ID = 0.0 &gt;)&lt; / RTI &gt; with the input clock of the program two-divider 20a outputting the lowest order bits. 제 1항에 있어서, 상기 검출회로(201)는 상기 다수의 프로그램 2-분주기(20a∼20n)들 중 가장 높은 차수 비트를 출력하는 프로그램 2-분주기(20n)의 출력단에 접속된 제 1 D 플립플롭(21); 상기 제 1 D 플립플롭(21)의 출력을 입력받고, 상기 제 1플립플롭(21)과 반대의 클록을 입력받는 제 2 D 플립플롭(22); 상기 제 1 D 플립플롭(21)과 상기 제 2 D 플립플롭(22)의 출력값을 NAND연산 하기 위한 NAND게이트(23) 및 상기 NAND게이트(23)의 출력단에 접속된 인버터(I1)로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로그램 가능한 주파수 분주기.2. The first circuit of claim 1, wherein the detection circuit 201 is connected to an output terminal of the program 2-divider 20n for outputting the highest order bit among the plurality of program 2-dividers 20a to 20n. D flip-flop 21; A second D flip-flop 22 which receives an output of the first D flip-flop 21 and receives a clock opposite to the first flip-flop 21; NAND gate 23 for NAND operation of the output values of the first D flip-flop 21 and the second D flip-flop 22 and the inverter I1 connected to the output terminal of the NAND gate 23 Programmable frequency divider, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 프로그램 2-분주기(200)와 검출회로(201)에는 검출회로(201)의 출력을 제 1 인버터(302)를 통하여 입력받고, 클럭을 제 2 인버터(308)을 통하여 입력받는 직렬 접속된 제 3 및 제 4 D-플립플롭(304)(306)과 제 4 D-플립플롭(306)의 출력값과 프로그램된 값에 따라 클럭을 조정하는 클럭조정 트랜지스터들(312) 및 클럭조정 트랜지스터들(312)의 출력을 받아 클럭을 2분주하는 T-플립플롭(310)으로 구성되어 프로그램값에 따라 상기 프로그램 2-분주기(200)에 입력되는 입력주파수의 크기를 조절하는 프로그램 전치 회로 블록(300)이 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 프로그램 가능한 주파수 분주기.The method of claim 1, wherein the output of the detection circuit 201 is input to the program two-divider 200 and the detection circuit 201 through the first inverter 302, and the clock is supplied to the second inverter 308. Clock adjustment transistors 312 that adjust the clock according to the output and programmed values of the third and fourth D-flip flops 304 and 306 and the fourth D-flip flop 306 connected in series. And a T-flip flop 310 which divides the clock into two by receiving the output of the clock adjusting transistors 312 to adjust the magnitude of the input frequency input to the program two-divider 200 according to a program value. Programmable frequency divider, characterized in that the program pre-circuit block 300 is connected and configured.
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