KR100273965B1 - 주파수위상동기루프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력 데이터의 위상과 궤환신호의 위상간 위상 오차를 출력하는 위상비교부와, 입력 데이터의 주파수와 궤환신호의 주파수간 주파수 오차를 출력하는 주파수 오차검출부와, 위상 오차와 주파수 오차의 합을 출력하는 가산기와, 가산기의 출력을 소정 대역폭으로 필터링하는 루프필터와, 필터링된 신호의 전압 레벨에 의해 요구되는 주파수와 위상을 가지는 궤환신호를 발생하는 전압제어발진기와, 주파수 오차를 감시하여 입력 데이터와 궤환신호의 동기의 이루어짐 여부에 따라 스위칭 제어신호를 발생하는 동기검출부와, 스위칭 제어신호에 의해 주파수 오차검출부와 가산기를 스위칭 하는 스위치부로 구성한 주파수 위상 동기루프를 구현함에 있다.

Description

주파수 위상 동기루프{FREQUENCY PHASE LOCKED LOOP}

본 발명은 클럭 복구시스템 등에 적용되는 동기루프에 관한 것으로, 특히 주파수와 위상 동기를 맞추기 위한 주파수 위상 동기루프에 관한 것이다.

통상적으로 다른 시스템과의 동기를 요구하는 시스템의 경우에는 클럭 복구장치를 구비하는데, 상기 클럭 복구를 위해서는 위상동기루프(PLL: Phase Locked Loop), 주파수동기루프(FLL: Frequency Locked Loop), 주파수 위상 동기루프(FPLL: Frequency Phase Locked Loop) 등의 동기루프를 사용하여야 한다.

상기한 동기루프 중 종래 주파수와 위상의 동기를 같이 맞추기 위한 주파수 위상 동기루프(FPLL: Frequency Phase Locked Loop)의 구성은 도 1에 도시한 바와 같다. 상기 도 1에 도시한 FPLL은 넓은 동기 영역(Look-In Range)과 풀-인 영역(Pull-In Range)을 가진다.

상기 도 1을 참조하면, 위상비교부(Phase Comparator) 110은 입력 데이터(Data Input)의 위상(Phase)과 궤환되는 신호의 위상을 비교하여 상기 두 신호의 위상 오차를 검출하여 출력한다. 주파수 오차검출부(Frequency Difference Detector) 120은 입력 데이터의 주파수와 궤환되는 신호의 주파수를 비교하여 상기 두 신호의 주파수 오차를 출력한다. 가산기 130은 상기 위상비교부 110과 주파수 오차검출부 120의 오차값을 가산하여 출력한다. 루프필터(Loop Filter) 140은 상기 가산한 오차 값을 필터링 한다. 전압제어발진부(VCO: Voltage Control Oscillator) 150은 상기 루프필터 140을 통해 필터링된 오차 값에 대응하는 주파수를 발생하여 상기 위상비교부 110과 주파수 오차검출부 120의 궤환신호로 제공한다.

상기한 구성을 가지는 종래 FPLL의 동작을 간단히 설명하면, 입력 데이터를 두 개로 나누어 하나의 입력 데이터는 위상비교부 110의 입력으로 인가하고, 다른 하나의 입력 데이터는 주파수 오차 검출부 120의 입력으로 인가한다. 또한 VCO 150의 출력(이하 "궤환신호"라 통칭함)도 두 개의 신호로 나누어 하나는 상기 위상비교부 110의 다른 입력으로 인가하고, 다른 하나는 주파수 오차 검출부 120의 다른 입력으로 인가한다. 한편 상기한 입력 데이터와 궤환신호를 인가 받은 상기 위상비교부 110은 상기 두 신호의 위상을 비교하여 두 신호의 위상 오차를 검출하여 출력하며, 상기 주파수 오차검출부 120은 상기 두 신호의 주파수를 비교하여 두 신호의 주파수 오차를 출력한다. 상기 검출된 위상 오차와 상기 주파수 오차는 가산기 130으로 인가되며, 상기 인가되는 두 오차 값은 상기 가산기 130에 의해 합하여져 출력된다. 상기 합하여져 출력된 신호는 루프필터 140에 의해 소정 대역으로 필터링되며, 상기 필터링된 신호는 VCO 150의 제어전압으로 인가된다. 상기 제어전압에 의해 상기 VCO 150의 출력으로 동기를 위해 요구되는 위상과 주파수를 가지는 출력을 얻을 수 있다.

상술한 바와 같은 도 1의 구성을 가지는 종래 FPLL은 동기가 이루어진 후에도 주파수 오차검출부 120에서 발생하는 옵-셋(Off-Set)과 잡음(Noise) 성분의 신호가 위상 동기루프 측으로 영향을 주어 추출한 클럭의 품질을 저해시키고, 시스템이 오 동작하는 원인을 제공하기도 하는 문제점이 있었다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전기적 스위치를 이용하여 주파수 오차검출부에서 발생되는 옵-셋에 영향을 받지 않는 주파수 위상 동기루프를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 전기적 스위치를 이용하여 주파수 오차검출부에서 발생되는 잡음에 영향을 받지 않는 주파수 위상 동기루프를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소정 입력 데이터에 대해 주파수 동기가 이루어짐을 검출하고, 주파수 동기가 이루어졌음이 검출되면 전기적 스위치를 제어하여 주파수 오차 검출부의 출력 경로를 차단함으로서 주파수 오차 검출부에서 발생되는 옵셋 및 노이즈가 주파수 위상 동기루프의 최종 출력에 영향을 미치는 것을 방지하는 주파수 위상 동기루프를 구현하였다.

도 1은 통상적인 주파수 위상 동기루프의 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 위상 동기루프의 구성을 도시한 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선, 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 동일한 부호가 사용되고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 위상 동기루프(FPLL)는 도 2에 도시한 바와 같은 구성을 가진다. 상기 도 2를 참조하여 본 발명에 따라 추가한 구성을 설명하면, 동기검출부 210은 주파수 오차검출부 120에 의해 주파수 오차가 검출되지 않을 시 동기가 이루어졌다고 판단하여 스위칭 제어신호를 출력한다. 스위치부 220은 상기 주파수 오차검출부 120의 출력과 가산기 130의 입력 사이에 구성하며, 상기 동기검출부 210으로부터 출력되는 스위칭 제어신호에 의해 스위칭 동작한다.

이하 본 발명의 일 실시 예에 따라 상기한 구성을 가지는 FPLL의 동작을 설명하면 다음과 같다.

FPLL은 동기가 이루어질 때까지는 상술한 종래 동작과 동일한 동작을 수행한다. 이때 동기검출부 210은 동기가 이루어지기 전 까지 주파수 오차검출부 120으로부터 주파수 오차가 출력됨에 따라 스위치부 220의 온 상태를 유지하기 위한 스위칭 제어신호를 출력한다. 이에 따라 위상비교부 110, 주파수 오차검출부 120, 가산기 130, 루프필터 140 및 VCO 150은 상기 도 1의 구성을 가지는 종래 FPLL과 동일한 동작을 수행한다.

하지만 입력 데이터와 궤환신호 간의 동기가 이루어져 상기 주파수 오차검출부 120으로부터 출력되는 주파수 오차가 존재하지 않으면 상기 동기검출부 210은 이를 감지하여 상기 스위치부 220을 오프 시키기 위한 스위칭 제어신호를 발생한다. 상기 스위칭 제어신호에 의해 상기 스위치부 220은 오프되어 상기 주파수 오차검출부 120와 가산기 130을 차단한다.

상술한 동작을 다시 한번 설명하면, 상기 스위치부 220은 동작 초기나 입력 데이터와 상기 VCO 150의 출력인 궤환신호가 동기되지 않았을 때는 닫혀 있다가 상기 두 신호의 동기가 이루어지면 상기 동기검출부 210으로부터 생성된 제어신호를 받아 개방되어 상기 주파수 오차검출부 120을 분리시킨다.

즉, 일단 입력 데이터와 VCO 150의 출력인 궤환신호의 동기가 이루어진 이후에는 스위치부 220이 개방되므로 FPLL에서 주파수 오차검출부 120이 분리되므로 상기 주파수 오차검출부 120에서 발생하는 옵-셋 및 잡음을 차단할 수 있다. 따라서 상기 주파수 오차검출부 120에서 발생하는 옵-셋 및 잡음에 의한 FPLL의 오 동작을 방지할 수 있어 옵-셋 및 잡음의 영향을 받지 않는다.

상술한 바와 같이 본 발명은 넓은 동기 영역과 넓은 풀-인 영역을 갖도록 구성한 주파수 위상 동기루프에서 동기가 이루어지면 주파수 오차 검출로 인해 발생하는 옵-셋 및 잡음이 최종 출력에 영향을 미치는 것을 방지함으로서 보다 안정적인 동작을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 입력 데이터에 대해 주파수와 위상 동기를 맞추기 위한 주파수 위상 동기루프에 있어서,

   상기 입력 데이터와 궤환신호를 입력으로 하고, 상기 입력 데이터와 상기 궤환신호의 위상을 비교하여 위상 오차를 출력하는 위상비교부와,

   상기 입력 데이터와 상기 궤환신호를 입력으로 하고, 상기 입력 데이터의 주파수와 상기 궤환신호의 주파수의 주파수 오차를 출력하는 주파수 오차검출부와,

   상기 위상 오차와 상기 주파수 오차를 입력으로 하고, 상기 위상 오차와 상기 주파수 오차를 가산하여 출력하는 가산기와,

   상기 가산기로부터의 출력을 소정 대역폭으로 필터링하는 루프필터와,

   상기 필터링한 신호의 전압 레벨에 대응하는 주파수와 위상을 가지는 상기 궤환신호를 발생하는 전압제어발진기와,

   상기 주파수 오차 검출부로부터의 주파수 오차에 의해 상기 입력 데이터와 상기 궤환신호의 동기 여부를 검출하고, 상기 궤환신호가 상기 입력 데이터에 대해 동기가 이루어짐이 검출될 시 스위칭 제어신호를 발생하는 동기검출부와,

   상기 스위칭 제어신호에 의해 스위칭 하여 상기 주파수 오차검출부로부터의 주파수 오차가 상기 가산기로 제공되는 것을 차단하는 스위치로 구성함을 특징으로 하는 주파수 위상 동기루프.

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