KR100569878B1 - The Structure of PLL Having Performance Property Through Wide Frequency Bandwidth - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전압제어발진기(VCO)내 지연회로의 전원전압을 제어하기 위한 디지털신호를 아날로그 전압으로 변환하는 D/A변환기, 상기 D/A변환기의 출력전압을 동일한 전위를 갖는 출력전압으로 VCO내 지연회로부에 인가하는 레귤레이터를 포함하는 VCO전원전압 제어장치를 포함하는 위상동기루프(PLL)구조를 제공한다. 본 발명은 바람직하게는 상기 VCO내 지연회로부가 N비트의 디지털입력신호에 의해 제어되는 N개의 바이어스 전류를 제공하는 바이어스 어레이 회로가 더 구비되는 PLL구조를 제공한다.The present invention provides a D / A converter for converting a digital signal for controlling a power supply voltage of a delay circuit in a voltage controlled oscillator (VCO) into an analog voltage, and the output voltage of the D / A converter with an output voltage having the same potential in the VCO. A phase locked loop (PLL) structure including a VCO power supply voltage control device including a regulator applied to a delay circuit portion is provided. The present invention preferably provides a PLL structure further comprising a bias array circuit for providing the N bias currents controlled by the N-bit digital input signal by the delay circuit in the VCO.

D/A 변환기,레귤레이터, PLL, 바이어스D / A Converters, Regulators, PLLs, Bias

Description

넓은 주파수 대역에서 동작이 가능한 위상동기루프 구조 {The Structure of PLL Having Performance Property Through Wide Frequency Bandwidth} Phase Synchronous Loop Structure Operates over Wide Frequency Bands {The Structure of PLL Having Performance Property Through Wide Frequency Bandwidth}             

도 1은 종래 기술에 따른 전형적인 PLL의 구조도1 is a structural diagram of a typical PLL according to the prior art

도 2는 종래기술에 따른 D/A변환기를 이용하는 PLL의 구조도2 is a structural diagram of a PLL using a D / A converter according to the prior art

도 3은 종래기술에 따른 레귤레이터를 이용한 PLL의 구조도3 is a structural diagram of a PLL using a regulator according to the prior art

도 4는 종래 VCO의 전형적인 링-오실레이터 구조도4 is a schematic ring-oscillator structure of a conventional VCO

도 5는 본 발명에 따른 넓은 주파수 대역에서 동작이 가능한 PLL의 구조도5 is a structural diagram of a PLL capable of operating in a wide frequency band according to the present invention

도 6은 본 발명에 따른 VCO의 링-오실레이터 구조도 및 제 1측면에 따른 지연회로의 구성도6 is a structural diagram of a ring-oscillator structure of a VCO according to the present invention and a delay circuit according to the first aspect of the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 VCO의 제 2측면에 따른 지연회로의 구성도7 is a configuration diagram of a delay circuit according to the second side of the VCO according to the present invention;

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예로서 제시되는 D/A변환기 및 지연회로에 제어신호가 입력된 예8 shows an example in which a control signal is input to a D / A converter and a delay circuit presented as a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>

1: D/A 변환기 2: 레귤레이터1: D / A converter 2: regulator

3: PFD 4: CP회로부3: PFD 4: CP circuit

5: 루프필터 6: VCO5: loop filter 6: VCO

7: 1/N 디바이더 8: N 바이너리 어레이7: 1 / N divider 8: N binary array

본 발명은 전압제어발진기(Voltage Controlled Oscillator, 이하 VCO라 표시)내에 지연회로를 포함하는 위상동기루프(Phase-Locked Loop, 이하, PLL로 표시)구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지탈/아날로그 변환기(이하, D/A변환기로 표시)를 통한 VCO내 지연회로의 전원전압을 제어하고, 필요에 따라 지연회로내에 공급되는 바이어스 전류를 각각의 전원전압 전위에 상응하도록 공급해 주는 기능이 부여되므로 수 MHz의 낮은 주파수로부터 수 GHz 이상까지의 보다 넓은 주파수 대역에서 동작이 가능한 PLL구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase-locked loop (hereinafter referred to as PLL) structure including a delay circuit in a voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as VCO), and more particularly to a digital / analog converter. (Hereinafter referred to as D / A converter), it controls the power supply voltage of delay circuit in VCO and supplies bias current supplied in delay circuit according to each power supply voltage potential as needed. It relates to a PLL structure capable of operating in a wider frequency band from lower frequencies to more than a few GHz.

최근 CD (Compact Disk)와 DVD (Digital Versatile Disk)와 같은 광 디스크 기록 및 재생 장치의 경우 동시에 여러 규격을 충족하여야 하므로 이에 사용되는 PLL은 넓은 주파수 동작 영역을 필요로 한다. 이와 더불어 고속 통신을 위해 사용되는 PLL의 경우에도 여러 다양한 규격들을 충족시키기 위해 그때마다 PLL을 설계하고 변경하여야 하나, 넓은 동작 영역을 지원하는 PLL을 설계할 경우 빠른 적용이 가능한 장점이 있다. Recently, optical disc recording and reproducing apparatus such as compact disk (CD) and digital versatile disk (DVD) have to satisfy various standards at the same time, so the PLL used for this requires a wide frequency operating range. In addition, PLLs used for high-speed communication must be designed and changed at each time in order to meet various specifications, but there is an advantage that a quick application can be made when designing a PLL that supports a wide operating range.

여러 발표된 논문과 특허 원문에서 많이 접할 수 있는 가장 전형적인 형태의 PLL은 도 1에 제시된 바와 같다. 위상주파수검출기(Phase Frequency Detector, 이하 PFD로 표시)에는 기준 클럭과 1/N만큼 다운된 주파수의 출력 클럭이 비교되며, 이로 인한 결과는 Up/Down 신호로 전하펌프(Charge-pump, 이하 CP로 표시)회로로 전달되어 up신호 또는 down 신호의 펄스 폭 만큼 전류를 공급하거나 제거하여 VCO의 주파수를 제어하기 위한 제어전압을 CP회로에서 출력한다. 이 때, 전체 PLL 회로의 안정된 동작을 보장하기 위해 상기 제어신호는 루프필터를 통해 VCO에 공급된다. 이 경우 PLL의 VCO를 넓은 주파수 영역에서 동작시키기 위해서는 VCO 이득을 키워주어야 한다. 그러나, 이 경우에는 VCO의 주파수를 제어하기 위한 전압에 실린 노이즈에 민감해지는 문제가 있어 전체 PLL의 지터(jitter) 특성이 나빠지고, 공정에 따른 VCO 이득의 변화폭이 커지는 단점이 있다. The most typical type of PLL that can be found in many published articles and patent texts is shown in FIG. 1. The Phase Frequency Detector (hereinafter referred to as PFD) compares the reference clock with the output clock of the frequency down by 1 / N. The result is an up / down signal with charge-pump (CP). It is delivered to the circuit) and outputs the control voltage to control the frequency of VCO from CP circuit by supplying or removing current by the pulse width of up signal or down signal. At this time, the control signal is supplied to the VCO through a loop filter to ensure stable operation of the entire PLL circuit. In this case, the VCO gain needs to be increased to operate the PCO's VCO over a wide frequency range. However, in this case, there is a problem in that it is sensitive to noise in the voltage for controlling the frequency of the VCO, so that the jitter characteristic of the entire PLL becomes worse and the variation in the VCO gain according to the process increases.

도 2는 광디스크에 응용된 PLL 구조로 VCO 이득을 키우지 않고도 넓은 주파수 영역에서 PLL을 동작시키기 위해 기존에 제안되었던 구조를 나타내고 있다. 이 경우, 기존의 CP 회로로부터 VCO에 공급되는 제어전압에 추가로 D/A 변환기의 출력 신호를 VCO에 또 다른 제어신호로 활용하여 VCO의 동작을 제어하도록 하였다. 즉, D/A 변환기 출력은 전형적인 구조의 PLL에서 VCO의 동작을 제어하기 위해 사용되는 제어신호인 CP회로의 출력신호와 동등한 제어신호로서의 역할을 담당한다. 상기 PLL회로에서 D/A 변환기 출력은 VCO의 동작 영역을 선택하는 역할을 하고 CP 회로의 출력은 그 동작 영역안에서 미세하게 VCO의 동작을 제어하는 역할을 한다. 그러나, D/A 출력을 VCO에 바로 적용할 경우 PLL 동작의 안정성(Stability)에 영향을 줄 수 있으므로 별도의 저역통과필터(LPF)로 작용하는 루프필터(Loop Filter, 이하 LF로 표시)를 추가로 필요로 한다. 최종적으로 이 구조에서는 LF로 수동소자인 큰 용량의 캐패시터(Capacitor)를 D/A 변환기 출력에 달아주었으며, 이로 인해 이 캐패시터를 칩(chip) 내부에 달아줄 경우 면적을 많이 차지하고, 또 칩외부에 달아줄 경우 이를 위한 별도의 핀을 사용하여야 하는 단점이 있다. 그리고, VCO내 지연회로의 스윙-폭은 항상 고정되어 있어 하나의 PLL구조로 고속 동작과 더불어 일반적인 응용분야에까지 광범위하게 응용되기에는 제약이 따르는 단점이 있다.2 illustrates a conventionally proposed structure for operating a PLL in a wide frequency region without increasing the VCO gain as a PLL structure applied to an optical disk. In this case, the operation of the VCO is controlled by utilizing the output signal of the D / A converter as another control signal to the VCO in addition to the control voltage supplied to the VCO from the existing CP circuit. That is, the D / A converter output serves as a control signal equivalent to the output signal of the CP circuit, which is a control signal used to control the operation of the VCO in a PLL of a typical structure. In the PLL circuit, the D / A converter output serves to select the operating area of the VCO, and the output of the CP circuit serves to finely control the operation of the VCO in the operating area. However, applying the D / A output directly to the VCO may affect the stability of the PLL operation. Therefore, a loop filter (hereafter referred to as LF) that acts as a separate low pass filter (LPF) is added. As needed. Finally, in this structure, a large capacity capacitor, a passive element, is attached to the output of the D / A converter with LF. In this case, there is a disadvantage that a separate pin must be used for this purpose. In addition, since the swing-width of the delay circuit in the VCO is always fixed, the PLL structure has a limitation in that it is widely applied to general applications as well as high-speed operation.

도 3은 기존에 논문상에 발표된 구조로서, PLL내 VCO를 제어하기 위해 별도의 바이어스 전압이나 전류를 이용하지 않고, VCO에 공급되는 전원전압을 바꾸어, VCO의 동작 주파수를 제어하는 방식을 사용한다. 도 4와 같이 VCO는 인버터(inverter)로 구성된 일반적인 링오실레이터(ring-oscillator) 구조이며, 점선 원안의 회로는 각 지연회로의 세부 회로도를 보여준다. 세부회로도 내의 캐패시터는 각 지연회로의 출력단에 부하로 작용하는 수동 소자 성분들의 등가 캐패시터를 나타낸다. 도 3의 VCO로 도 4의 링오실레이터를 사용할 경우 입력과 출력이 반대로 나타나는 링오실레이터의 특성에 의해 각 지연회로의 부하로 작용하는 등가 캐패시터를 구동하는 전류는 지연회로를 구성하는 PMOS 및 NMOS 트랜지스터의 게이트와 소스단의 전압차이인 VDD-VSS 값에 의해 결정되므로, 전원 전압이 낮아질 수록 링오실레이터의 동작 주파수는 낮아지게 된다. 이 구조는 VCO의 동작범위가 지연회로들이 동작할 수 있는 최소한의 전압과 실제 공급되는 전원 전압에 의해 영향을 받으므로, 공정 발달에 따른 낮은 전원 전압을 사용하는 구조에서는 VCO동작 범위가 크게 제약을 받는 구조적 단점을 갖고 있다. FIG. 3 is a structure previously disclosed in the paper. In order to control the VCO in the PLL, the operating frequency of the VCO is controlled by changing the power supply voltage supplied to the VCO without using a separate bias voltage or current. . As shown in FIG. 4, the VCO has a general ring-oscillator structure composed of inverters, and a circuit in a dotted line circle shows a detailed circuit diagram of each delay circuit. The capacitor in the detailed circuit diagram shows an equivalent capacitor of passive element components acting as a load on the output terminal of each delay circuit. In the case of using the ring oscillator of FIG. 4 as the VCO of FIG. 3, the current driving the equivalent capacitor acting as a load of each delay circuit due to the characteristics of the ring oscillator in which the input and the output are reversed is determined by the PMOS and NMOS transistors constituting the delay circuit. Since the voltage difference between the gate and source terminals is determined by the VDD-VSS value, the lower the power supply voltage, the lower the operating frequency of the ring oscillator. Since the VCO's operating range is affected by the minimum voltage at which the delay circuits can operate and the actual supply voltage, the VCO operating range is greatly limited in the structure using low supply voltage due to process development. It has a structural drawback.

본 발명은 상기 종래 기술이 가지는 한계를 극복하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 D/A변환기를 통한 VCO내 지연회로의 전원전압을 제어함이 가능한 PLL구조를 제공함에 있다.The present invention has been made to overcome the limitations of the prior art, and an object thereof is to provide a PLL structure capable of controlling a power supply voltage of a delay circuit in a VCO through a D / A converter.

본 발명의 다른 목적은 VCO를 구성하는 지연회로내에 공급되는 바이어스 전류를 각각의 전원전압 전위에 상응하도록 공급해 주는 기능이 부여되어 수 MHz의 낮은 주파수로부터 수 GHz 이상까지의 보다 넓은 주파수 대역에서 동작이 가능한 PLL구조를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a function of supplying the bias current supplied in the delay circuit constituting the VCO corresponding to each power supply voltage potential so that operation in a wider frequency band from a low frequency of several MHz to a few GHz or more is possible. To provide a possible PLL structure.

본 발명의 또 다른 목적은 VCO의 제어방식에서 높은 주파수로 동작할 경우, 가장 많은 잡음을 유발하는 지연회로의 스윙-폭을 작게 함으로써 PLL 자체내에서 유발되는 잡음성분을 최소화하는 효과를 부가적으로 얻을 수 있는 PLL구조를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to reduce the swing-width of the delay circuit causing the most noise when operating at high frequency in the control method of the VCO additionally minimizes the effect of noise components caused in the PLL itself. To provide a PLL structure that can be obtained.

본 발명의 또 다른 목적은 CD나 DVD와 관련한 광디스크 기록 및 재생장치에 적용이 가능하며, 기가비트 이상의 높은 주파수를 필요로 하는 통신응용분야 및 마이크로프로세서 분야에서 광범위하게 적용이 가능한 PLL구조를 제공함에 있다.
It is still another object of the present invention to provide a PLL structure which can be applied to an optical disc recording and reproducing apparatus related to a CD or a DVD, and is widely applicable to communication applications and microprocessor fields requiring high frequencies of gigabit or more. .

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 VCO내 지연회로의 전원전압을 제어하기 위한 디지탈신호를 아날로그 전압으로 변환하는 D/A변환기, 상기 D/A변환기의 출력전압을 동일한 전위를 갖는 출력전압으로 VCO내 지연회로부에 인가하는 레귤레 이터를 포함하는 VCO전원전압 제어장치를 포함하는 PLL구조를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a D / A converter for converting a digital signal for controlling a power supply voltage of a delay circuit in a VCO into an analog voltage, and an output voltage having the same potential as an output voltage of the D / A converter. Provided is a PLL structure including a VCO supply voltage control device including a regulator applied to a delay circuit in a VCO.

본 발명은 바람직하게는 상기 VCO내 지연회로부가 N비트의 디지털입력신호에 의해 제어되는 N개의 바이어스 전류를 제공하는 바이어스 어레이 회로가 더 구비되는 PLL구조를 제공한다.The present invention preferably provides a PLL structure further comprising a bias array circuit for providing the N bias currents controlled by the N-bit digital input signal by the delay circuit in the VCO.

본 발명은 바람직하게는 상기 N비트의 디지털 입력신호가 D/A 변환기의 입력신호와 연동되어지는 PLL구조를 제공한다.The present invention preferably provides a PLL structure in which the N-bit digital input signal is interlocked with the input signal of the D / A converter.

본 발명은 바람직하게는 상기 N비트의 디지털 입력신호가 D/A 변환기의 입력신호의 보수신호를 써모미터(thermometer) 코드로 변환된 신호인 PLL구조를 제공한다.The present invention preferably provides a PLL structure in which the N-bit digital input signal is a signal obtained by converting a complementary signal of an input signal of a D / A converter into a thermometer code.

본 발명은 바람직하게는 상기 N개의 바이어스 전류값이 동일한 값이거나, 바이너리 가중된 관계의 값을 가지는 PLL구조를 제공한다.The present invention preferably provides a PLL structure in which the N bias current values are the same or have a binary weighted relationship.

이하, 본 발명의 내용을 바람직한 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.

도 5는 본 발명에 따른 바람직한 실시예로서 제시되는 VCO 제어기술을 포함하는 전체 PLL 구조의 블럭도이다. 본 실시예에 따른 PLL은 D/A 변환기(1), 레귤레이터(2), PFD(3), CP회로(4), LF(5), VCO(6) 및 1/N디바이더(7)을 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 VCO의 제어기술은 전형적인 방식을 따라 CP회로(4)의 출력을 LF(5)를 통해 바이어스 전압을 공급 받아 VCO(6)를 제어할 수 있도록 하는 방식을 취한다. 다만, VCO를 넓은 주파수 범위에서 동작시키기 위해 VCO를 구성하며 주파수를 발생시키는 지연회로의 전원전압을 D/A 변환기를 이용하여 변화시킬 수 있도 록 한다. 기존에 발명된 회로들은 전원전압이 낮아질 경우 일반적인 경향을 따라 VCO의 동작 주파수도 같이 낮아지는 경향을 보이나, 본 발명에서는 CP회로를 통해 별도의 바이어스를 지연회로 내에 공급하도록 하여 전원전압이 낮아져도 구동전류가 줄어드는 현상을 보상할 수 있도록 한다. 따라서, 동일한 전류로 지연회로의 출력단이 구동될 경우 전원전압이 낮아질 수록 VCO단의 스윙-폭이 줄어들어 고속으로 VCO를 동작시킬 수 있게 된다.5 is a block diagram of the overall PLL structure including the VCO control technique presented as a preferred embodiment according to the present invention. The PLL according to the present embodiment includes a D / A converter 1, a regulator 2, a PFD 3, a CP circuit 4, an LF 5, a VCO 6 and a 1 / N divider 7. It is configured by. The control technique of the VCO according to the present invention takes a manner in which the output of the CP circuit 4 is supplied with a bias voltage through the LF 5 to control the VCO 6 in a typical manner. However, in order to operate the VCO in a wide frequency range, the VCO is configured and the power voltage of the delay circuit that generates the frequency can be changed by using a D / A converter. Conventionally invented circuits tend to lower the operating frequency of the VCO according to a general tendency when the power supply voltage is lowered. However, in the present invention, a separate bias is supplied through the CP circuit into the delay circuit to operate even when the power supply voltage is lowered. It can compensate for the decrease of current. Therefore, when the output terminal of the delay circuit is driven with the same current, as the power supply voltage is lowered, the swing-width of the VCO stage is reduced, so that the VCO can be operated at high speed.

도 6은 본 발명에 따른 바람지한 실시예로서 제시되는 VCO 제어기술을 적용하여 구현된 예를 보인 것이다. 도 6에서 사용된 지연회로는 기존의 PLL에서도 일반적으로 사용되는 지연회로이다. 그러나, 기존 구조에서는 모두 고정된 전원전압을 사용하였다는 점에서 본 발명에서 제안하는 방식과는 차이가 있다. 도 6에서 삼각형 모양은 VCO를 구성하는 지연회로를 나타내며, 지연회로의 자세한 구조는 아래쪽 큰 점선 원안에 도시되어 있다. 상세 도시된 지연회로에서 VBP와 VBN은 루프필터를 통과한 제어신호를 나타내며, VCO를 제어하기 위해 VCO내 모든 지연회로에 공동으로 동일한 바이어스 전압이 입력된다.Figure 6 shows an example implemented by applying the VCO control technology presented as a preferred embodiment according to the present invention. The delay circuit used in FIG. 6 is a delay circuit generally used in a conventional PLL. However, the conventional structure is different from the method proposed by the present invention in that all the fixed power supply voltage is used. In FIG. 6, the triangular shape shows a delay circuit constituting the VCO, and the detailed structure of the delay circuit is shown in a large dotted circle below. In the delay circuit shown in detail, VBP and VBN represent control signals passing through the loop filter, and the same bias voltage is jointly input to all delay circuits in the VCO to control the VCO.

낮은 주파수 대역에서 VCO를 동작시킬 경우 D/A 변환기에 높은 아날로그 전압이 출력되도록 디지털 코드를 입력하여, VCO의 지연회로 내 전원전압이 큰 값이 되도록 하여 VCO내 회로의 스윙-폭을 키워준다. 이와 더불어, VBP 및 VBN을 통해 공급되는 바이어스 전류 값은 작은 값이 인가되도록 하면, 최종 VCO의 지연 회로의 동작이 낮은 주파수 대역에서 이루어 지도록 할 수 있다. 반대로, 높은 주파수 대역에서 VCO를 동작시킬 경우 D/A 변환기에 작은 아날로그 전압이 출력되도록 디지 털 코드를 입력하여, VCO의 지연회로 내 전원 전압이 작은 값이 되도록 하여 VCO내 회로의 스윙-폭을 작게 줄여준다. 이와 더불어, VBP 및 VBN을 통해 공급되는 바이어스 전류 값을 큰 값이 되도록 하면, 작은 스윙-폭으로 빠른 스윙이 가능해서 VCO내 지연회로가 고속으로 동작하는 것이 가능해 진다.When operating the VCO in the low frequency band, the digital code is inputted to output high analog voltage to the D / A converter, and the swing-width of the circuit in the VCO is increased by increasing the power supply voltage in the delay circuit of the VCO. In addition, when the bias current values supplied through the VBP and the VBN are applied with a small value, the operation of the delay circuit of the final VCO may be performed in a low frequency band. On the contrary, when operating the VCO in the high frequency band, input a digital code so that a small analog voltage is output to the D / A converter, so that the power supply voltage in the delay circuit of the VCO becomes a small value, thereby reducing the swing-width of the circuit in the VCO. Reduce it small. In addition, if the bias current values supplied through VBP and VBN are made large, fast swinging with a small swing-width is possible, and the delay circuit in the VCO can operate at high speed.

그러나, 도 6의 전형적인 지연회로를 적용할 경우, VCO가 높은 주파수 대역에서 동작할 때는, VBP전압은 낮은 전압 근처에서만 의도된 동작을 기대할 수 있고, 또 VBN전압은 높은 전압에서만 유효한 동작을 보장할 수 있다. 또, VCO가 반대 로 낮은 주파수 대역에서 동작할 경우 VBP전압은 높은 전압 근처에서, 그리고 VBN 전압은 낮은 전압 근처에서 의도된 동작을 기대할 수 있다. 따라서, 일반적인 구조에 비해 높은 주파수 영역까지 동작을 기대할 수는 있으나, 그 상한이 VBP전압 및 VBN전압 범위에 의해 제한을 받는 단점이 생긴다.However, applying the typical delay circuit of FIG. 6, when the VCO is operating in the high frequency band, the VBP voltage can be expected to operate only near the low voltage, and the VBN voltage can guarantee the valid operation only at the high voltage. Can be. In addition, if the VCO operates in the lower frequency band, the intended operation can be expected near the high voltage, and near the low voltage. Therefore, although it can be expected to operate up to a higher frequency range than the general structure, the upper limit is limited by the VBP voltage and VBN voltage range.

도 7은 이러한 제약을 극복하기 위해 본 발명에서 추가로 제안하는 VCO에 적용 가능한 지연회로의 개념도이다. 기존의 일반적인 지연회로에 바이어스를 공급하는 방식과 더불어 외부에서 N-비트 디지털 코드에 의해 추가로 바이어스 공급이 가능하도록 상기 N비트의 디지털입력신호에 의해 제어되는 N개의 바이어스 전류를 제공하는 바이어스 어레이 회로(8)가 보완되어 있다. 이러한 회로는 바람직하게는 D/A 변환기(1)의 입력신호와 연동하여 설계하는 것이 좋다. 그 동작과정은 다음과 같다.7 is a conceptual diagram of a delay circuit applicable to a VCO further proposed in the present invention to overcome this limitation. A bias array circuit that provides N bias currents controlled by the N-bit digital input signal to allow an additional bias supply by an external N-bit digital code as well as a method of supplying a bias to a conventional general delay circuit. (8) is complemented. Such a circuit is preferably designed in conjunction with the input signal of the D / A converter 1. The operation process is as follows.

VCO가 낮은 주파수로 동작할 경우 D/A 변환기(1)에는 해당 주파수 대역에 상응하는 기존에 설정된 N-비트의 높은 바이너리 값을 갖는 디지털 코드가 입력된다. 이로 인해 D/A 변환기(1) 출력에는 높은 전위의 아날로그신호가 출력되며, 이 값은 레귤레이터(Regulator)(2)의 입력 신호로 인가되어, 레귤레이터(2)는 동일한 전위를 갖는 출력 전압을 VCO단에 전원전압으로 공급하여 결과적으로 높은 전원 전압이 VCO단(6)에 인가되게 한다. 이 때, VCO(6)내의 지연회로 각각에 입력되는 바이어스 조정을 위한 N-비트의 디지털 신호 D0,…,Dn-1,Dn은 바람직하게는 D/A 변환기에 입력된 N-비트 디지털 신호의 보수(complementary) 신호를 써모미터 코드(thermometer code)로 변환된 신호가 인가되도록 한다. 즉, 예를 들면 D/A 변환기에 2비트 디지털 신호로 “10”이 인가된 경우 지연회로에는 이의 보수신호인 “01”의 써모미터 코드인 “001”의 디지털 신호가 각각 D2,D1,D0 신호로 인가되어야 한다. 참고로, 지연회로에 입력되는 디지털 신호가 “1”인 경우 스위치는 On되어 추가적인 바이어스 전류가 회로 내에 공급되며, 디지털 신호 입력이 “0”인 경우 스위치가 off되어 추가적인 바이어스 전류의 공급은 차단된다. 따라서, 위 예에서 지연회로의 디지털 입력신호로 “111”이 인가되는 경우 VBP 및 VBN 전압에 의해 지연회로에 공급되는 바이어스 전류 이외에 추가로 가장 큰 크기의 바이어스 전류가 지연회로 내에 공급되고, 반대로 “000”일 경우엔 VBP 및 VBN 전압에 의해 지연회로에 공급되는 바이어스 전류 외에 추가로 공급되는 바이어스 전류는 없다. 이를 정리하여 2-비트 디지털 신호로 D/A 변환기를 제어하는 경우에 D/A 변환기 및 VCO내 지연회로에 인가되는 디지털 입력 신호를 도 8에 표로 정리하였다. 단, 지연회로에 추가로 공급되는 추가적인 바이어스 전류 i0,…,In-1,In 값들은 모두 동일한 값을 가질 수도 있고, 가중된 바이너리(binary-weighted) 값을 가질 수도 있다. 즉, 사용자의 응용에 의해 여러 가능한 값의 조합으로 응용되는 모든 경우를 포함한다.When the VCO operates at a low frequency, the D / A converter 1 receives a digital code having a high binary value of a previously set N-bit corresponding to the corresponding frequency band. As a result, an analog signal of high potential is output to the output of the D / A converter 1, and this value is applied as an input signal of the regulator 2 so that the regulator 2 outputs an output voltage having the same potential. The stage is supplied with a power supply voltage so that a high power supply voltage is applied to the VCO stage 6 as a result. At this time, N-bit digital signals D0,... For bias adjustment input to each of the delay circuits in the VCO 6. , Dn-1, Dn preferably allow a signal converted from a complementary signal of an N-bit digital signal input to a D / A converter to a thermometer code is applied. That is, for example, when "10" is applied to the D / A converter as a 2-bit digital signal, the delay circuit has the digital signal of "001", the thermometer code of "01", its complementary signal, respectively, D2, D1, D0. It must be applied as a signal. For reference, when the digital signal input to the delay circuit is "1", the switch is turned on and an additional bias current is supplied to the circuit. When the digital signal input is "0", the switch is turned off and the supply of additional bias current is cut off. . Therefore, in the above example, when "111" is applied as the digital input signal of the delay circuit, the bias current having the largest magnitude is additionally supplied in the delay circuit in addition to the bias current supplied to the delay circuit by the VBP and VBN voltages. In the case of 000 ”, there is no bias current supplied in addition to the bias current supplied to the delay circuit by the VBP and VBN voltages. In summary, the digital input signal applied to the D / A converter and the delay circuit in the VCO when the D / A converter is controlled by the 2-bit digital signal is summarized in the table of FIG. 8. However, additional bias current i0,... Which is additionally supplied to the delay circuit. The, In-1, In values may all have the same value or may have a binary-weighted value. That is, it includes all cases that are applied by a combination of several possible values by the user's application.

또한, 본 발명에서 제안된 구조는 앞서 설명된 넓은 범위의 주파수 대역에서 동작할 수 있는 기능상의 장점 외에도 부가적으로 고속 동작 시 오히려 스윙-폭이 작아지도록 되어 있으므로, 일반적으로 PLL 출력으로 높은 주파수의 클럭(clock) 출력을 필요로 하는 경우 VCO단에서 생성되는 노이즈에 비해 적은 노이즈를 생성하는 장점을 가지고 있다. 따라서, 여러 아날로그 회로들이 밀집되어 있는 시스템에 응용하는 경우 고속으로 동작하는 PLL을 적용할 필요가 있는 경우에 주변의 아날로그 회로 동작에 미치는 영향을 최소화하면서도 높은 주파수의 출력 클럭을 얻을 수 있다는 장점이 있다.In addition, the proposed structure of the present invention, in addition to the functional advantages that can operate in a wide range of frequency bands described above, in addition to the swing-width is reduced in high speed operation, in general, the high frequency of the PLL output When a clock output is required, it has the advantage of generating less noise than the noise generated at the VCO stage. Therefore, when applied to a system with many analog circuits, it is possible to obtain a high frequency output clock while minimizing the influence on the peripheral analog circuit operation when it is necessary to apply a high speed PLL. .

본 발명에 따른 PLL은 D/A변환기를 통한 VCO내 지연회로의 전원전압을 제어하고, 필요에 따라 지연회로내에 공급되는 바이어스 전류를 각각의 전원전압 전위에 상응하도록 공급해 주는 기능이 부여되므로 수 MHz의 낮은 주파수로부터 수 GHz 이상까지의 보다 넓은 주파수 대역에서 동작이 가능한 PLL을 제공할 수 있다. The PLL according to the present invention is provided with a function of controlling the power supply voltage of the delay circuit in the VCO through the D / A converter and supplying the bias current supplied in the delay circuit to correspond to the respective supply voltage potentials as necessary. It is possible to provide a PLL that can operate in a wider frequency band from a lower frequency to more than a few GHz.

또한, 본 발명에 따른 PLL은 VCO의 제어방식에서 높은 주파수로 동작할 경우, 가장 많은 잡음을 유발하는 지연회로의 스윙-폭을 작게 함으로써 PLL 자체내에서 유발되는 잡음성분을 최소화하는 효과를 부가적으로 얻을 수 있다. In addition, the PLL according to the present invention, when operating at a high frequency in the control method of the VCO, by reducing the swing-width of the delay circuit that causes the most noise additionally minimizes the noise component caused in the PLL itself You can get

상기 본 발명에 따른 PLL은 CD나 DVD와 관련한 광디스크 기록 및 재생장치에 적용이 가능하며, 기가비트 이상의 높은 주파수를 필요로 하는 통신응용분야 및 마이크로프로세서 분야에서 광범위하게 적용이 가능하다. The PLL according to the present invention can be applied to an optical disc recording and reproducing apparatus related to a CD or a DVD, and can be widely applied to a communication application and a microprocessor that require a high frequency of more than a gigabit.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.

Claims (5)

전압제어발진기내 지연회로의 전원전압을 제어하기 위한 디지털신호를 아날로그 전압으로 변환하는 디지탈/아날로그 변환기, 상기 디지탈/아날로그 변환기의 출력신호를 동일한 전위를 갖는 출력전압으로 전압제어발진기내 지연회로부에 인가하는 레귤레이터를 포함하는 전압제어발진기의 전원전압 제어장치를 포함함을 특징으로 하는 위상동기루프 구조A digital / analog converter for converting a digital signal for controlling the power supply voltage of the delay circuit in the voltage controlled oscillator into an analog voltage, and applying the output signal of the digital / analog converter to the delay circuit in the voltage controlled oscillator with an output voltage having the same potential. A phase synchronous loop structure comprising a power supply voltage control device of a voltage controlled oscillator including a regulator 제 1항에 있어서, 전압제어발진기내 지연회로부는 N비트의 디지털입력신호에 의해 제어되는 N개의 바이어스 전류를 제공하는 바이어스 어레이 회로가 구비함을 특징으로 하는 위상동기루프 구조2. The phase locked loop structure as claimed in claim 1, wherein the delay circuit portion in the voltage controlled oscillator includes a bias array circuit for providing N bias currents controlled by an N-bit digital input signal. 제 2항에 있어서, N비트의 디지털 입력신호는 디지탈/아날로그 변환기의 입력신호와 연동되어짐을 특징으로 하는 위상동기루프 구조3. The phase-locked loop structure according to claim 2, wherein the N-bit digital input signal is interlocked with the input signal of the digital / analog converter. 제 3항에 있어서, N비트의 디지털 입력신호는 디지탈/아날로그 변환기의 입력신호의 보수신호를 써모미터 코드로 변환된 신호임을 특징으로 하는 위상동기루프 구조4. The phase locked loop structure as claimed in claim 3, wherein the N-bit digital input signal is a signal obtained by converting a complement signal of an input signal of a digital / analog converter into a thermometer code. 제 2항에 있어서, N개의 바이어스 전류값은 동일한 값이거나, 바이너리 가중 된 관계의 값을 가짐을 특징으로 하는 위상동기루프 구조3. The phase locked loop structure of claim 2, wherein the N bias current values are the same or have a binary weighted relationship.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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