KR100638893B1 - Quadrature prescaler using body bias control - Google Patents

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KR100638893B1
KR100638893B1 KR1020060000251A KR20060000251A KR100638893B1 KR 100638893 B1 KR100638893 B1 KR 100638893B1 KR 1020060000251 A KR1020060000251 A KR 1020060000251A KR 20060000251 A KR20060000251 A KR 20060000251A KR 100638893 B1 KR100638893 B1 KR 100638893B1
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bias
prescaler
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KR1020060000251A
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김명수
박타준
권용일
임준형
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삼성전기주식회사
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Abstract

A quadrature prescaler using body bias control is provided to reduce power consumption by automatically controlling the bias according to the input signal level of a divider without considering a design margin against an environment change, even though the input signal level is changed when designing VCO. A quadrature prescaler using body bias control comprises an input signal detector(100), a bias circuit(200) and a divider(300). The input signal detector(100) detects the minimum value of an input signal and outputs a body bias voltage corresponding to the minimum value. The bias circuit(200) controls the bias required at the dividing operation according to the body voltage of the input signal detector. The divider(300) is operated according to the bias formed by the bias circuit(200), divides the first and second input signals into two portions and provides the first, the second, the third and the forth.

Description

바디 바이어스 조절을 이용한 쿼드러처 프리스케일러{QUADRATURE PRESCALER USING BODY BIAS CONTROL}QUADRATURE PRESCALER USING BODY BIAS CONTROL}

도 1은 종래 쿼드러처 프리스케일러의 회로도.1 is a circuit diagram of a conventional quadrature prescaler.

도 2는 도 1의 프리스케일러의 입력신호-허용범위 특성 그래프.2 is a graph of input signal-tolerance range characteristics of the prescaler of FIG.

도 3은 도 1의 프리스케일러의 분주 특성 그래프.3 is a graph of dispensing characteristics of the prescaler of FIG. 1.

도 4는 본 발명에 따른 쿼드러처 프리스케일러의 회로도.4 is a circuit diagram of a quadrature prescaler according to the present invention;

도 5는 도 4의 입력신호검출부의 회로도.5 is a circuit diagram of an input signal detector of FIG. 4.

도 6은 도 5의 입력신호의 파형 및 신호검출부에 의해 검출된 바디 전압 도면.FIG. 6 is a diagram of a body voltage detected by a waveform and a signal detector of the input signal of FIG. 5; FIG.

도 7은 본 발명의 쿼드러처 프리스케일러의 신호 타이밍 챠트.7 is a signal timing chart of the quadrature prescaler of the present invention.

도 8은 본 발명의 프리스케일러의 분주 특성 그래프.8 is a graph of dispensing characteristics of the prescaler of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 입력신호 검출부 110 : 차동 트랜지스터 회로부100: input signal detection unit 110: differential transistor circuit unit

120 : 커패시터 회로부 200 : 바이어스 회로부120: capacitor circuit portion 200: bias circuit portion

300 : 분주부 CLK,RMBAR CLK : 제1,제2 입력신호300: Dispenser CLK, RMBAR CLK: First and second input signals

±I : 제1,제2 출력신호 ±Q : 제3,제4 출력신호± I: first and second output signals ± Q: third and fourth output signals

Vbody : 바디 전압 Q11 : 제1 트랜지스터Vbody: Body Voltage Q11: First Transistor

Q12 : 제2 트랜지스터 C11 : 제1 커패시터Q12: second transistor C11: first capacitor

C12 : 제2 커패시터 IS : 전류원C12: second capacitor IS: current source

Q20 : 트랜지스터Q20: transistor

본 발명은 주파수 합성기에 적용되는 쿼드러처 프리스케일러에 관한 것으로, 특히 입력신호의 레벨이 변화하더라도 선형적 분주 특성을 갖도록 구현함으로서, 발진기(VCO) 설계시 환경변화를 고려한 마진 설계를 할 필요가 없도록 분주기(divider)의 입력신호 레벨에 따라 바이어스를 자동 조절할 수 있어 발진기(VCO)의 전력 소모를 줄일 수 있는 바디 바이어스 조절을 이용한 쿼드러처 프리스케일러에 관한 것이다.The present invention relates to a quadrature prescaler applied to a frequency synthesizer. In particular, the present invention relates to a quadrature prescaler that has a linear division characteristic even when the level of an input signal is changed. The present invention relates to a quadrature prescaler using body bias control that can automatically adjust bias according to a divider input signal level, thereby reducing power consumption of an oscillator (VCO).

일반적으로, 쿼드러처 프리스케일러(Quadrature Prescaler)는 주파수 합성기에 적용되어, 기준 주파수와의 위상 비교를 위해서, 발진기(VCO)의 주파수를 사전 설정된 분주비로 분주하여 서로 다른 위상을 갖는 4개의 신호(±I,±Q)를 제공하는 쿼드러처 분주기이다.In general, a quadrature prescaler is applied to a frequency synthesizer, and in order to compare the phase with a reference frequency, four signals having different phases (± I) are divided by dividing the frequency of the oscillator (VCO) at a predetermined division ratio. Quadrature divider giving. ± Q).

이러한 쿼드러처 분주기는, 온도 변화 등의 환경 변화에 대해서도 선형적인 특성을 가져야 하고, 낮은 전력 소모를 가져야 한다.Such quadrature divider should have a linear characteristic against environmental changes such as temperature change and have low power consumption.

도 1은 종래 쿼드러처 프리스케일러의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a conventional quadrature prescaler.

도 1을 참조하면, 종래 쿼드러처 프리스케일러는, 분주 동작에 필요한 바이어스를 형성하는 바이어스 회로부(10)와, 상기 바이어스 회로부(10)에 의해 바이어스가 형성되어, 제1,제2 입력신호(CLK,RMBAR CLK)를 2분주하여 제1,제2 출력신호(±I) 및 제3,제4 출력신호(±Q)를 제공하는 분주부(20)를 포함한다.Referring to FIG. 1, in the conventional quadrature prescaler, a bias is formed by a bias circuit unit 10 and a bias circuit unit 10 for forming a bias required for a division operation, and thus, the first and second input signals CLK, And a dividing unit 20 which divides the RMBAR CLK into two and provides the first and second output signals ± I and the third and fourth output signals ± Q.

상기 바이어스 회로부(10)는, 고정 바이어스 회로로서, 전류원(IS) 및 바디가 소오스에 연결된 트랜지스터(Q)를 포함한다.The bias circuit unit 10 is a fixed bias circuit and includes a current source IS and a transistor Q connected to a source.

상기 분주부(20)는 2개의 제1 및 제2 래치(LAT1,LAT2)가 링구조로 이루어져 있으며, 상기 제1 래치(LAT1)는 제1 입력신호(CLK)의 라이징 에지(rising edge)에서 입력을 받아서 제2 입력신호(RMBAR CLK)의 라이징 에지(rising edge)에서 출력을 제공한다. 상기 제2 래치(LAT2)는 제2 입력신호(RMBAR CLK)의 라이징 에지(rising edge)에서 입력을 받아서 제1 입력신호(CLK)의 라이징 에지(rising edge)에서 출력을 제공한다.The divider 20 has two first and second latches LAT1 and LAT2 in a ring structure, and the first latch LAT1 is formed at a rising edge of the first input signal CLK. It receives an input and provides an output at a rising edge of the second input signal RMBAR CLK. The second latch LAT2 receives an input at a rising edge of the second input signal RMBAR CLK and provides an output at a rising edge of the first input signal CLK.

이러한 동작에 의해서, 상기 제1,제2 출력신호(+I 및 -I)는 서로 180도의 위상차(역위상)를 갖고, 상기 제3,제4 출력신호(+Q 및 -Q)는 서로 180도의 위상차를 갖으며, 또한 상기 제1 출력신호(+I)와 제3 출력신호(+Q)는 90도 위상차를 갖는다.By this operation, the first and second output signals (+ I and -I) have a phase difference (inverse phase) of 180 degrees to each other, and the third and fourth output signals (+ Q and -Q) are 180 to each other. It has a phase difference of degrees, and the first output signal + I and the third output signal + Q have a phase difference of 90 degrees.

도 2는 도 1의 프리스케일러의 입력신호-허용범위 특성 그래프이다.FIG. 2 is a graph illustrating an input signal-tolerance range characteristic of the prescaler of FIG. 1.

도 2에서, 가로축은 입력신호의 주파수(Fin)이고, 세로축은 입력신호의 최소전압(Vmin)이며, 2차 곡선(G)은 디바이드의 민감도 그래프이다. 상기 2차 곡선(G)과 기설정된 최소전압(Vpp)과 만나는 두 지점간의 영역은 분주기에서 분주 동작이 허용되는 주파수 허용영역이다.In Figure 2, the horizontal axis is the frequency (Fin) of the input signal, the vertical axis is the minimum voltage (Vmin) of the input signal, the secondary curve (G) is a sensitivity graph of the divide. An area between two points where the second curve G meets the predetermined minimum voltage Vpp is a frequency allowable area in which frequency division operation is allowed in the frequency divider.

도 2를 참조하면, 입력신호의 레벨이 변화하는 경우에는 2차 곡선(G)과 기설정된 최소전압(Vpp)과 만나는 두 지점간의 영역인 주파수 허용영역도 변화하게 되므로, 입력신호의 레벨이 변하는 경우, 주파수 허용범위가 변하므로 최악의 경우, 프리스케일러의 분주동작이 주파수 허용범위를 벗어날 수 있는 문제점이 있다.Referring to FIG. 2, when the level of the input signal changes, the frequency tolerance region, which is an area between two points that meet the secondary curve G and the predetermined minimum voltage Vpp, also changes, so that the level of the input signal changes. In this case, since the frequency tolerance is changed, in the worst case, there is a problem that the frequency division operation of the prescaler may be out of the frequency tolerance.

또한, 전술한 종래 프리스케일러의 동작 원리는 두개의 제1,제2 래치(LAT1,LAT2)를 마스터-슬레이브(master-slave) 방식으로 연결하여 나누기 동작을 하게 되는데, 각 래치는 제1,제2 입력신호(CLK,RMBAR CLK)의 바이어스가 고정되어 있어, 입력신호의 크기가 작은 경우에는 정상 스위치 동작을 할 수 없게 되는 문제점이 있다. 이에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다.In addition, the operation principle of the above-described conventional prescaler is divided into two first and second latches (LAT1, LAT2) in a master-slave manner, each latch is a first, second, Since the bias of the input signals CLK and RMBAR CLK is fixed, a normal switch operation cannot be performed when the magnitude of the input signal is small. This will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 도 1의 프리스케일러의 분주 특성 그래프이다.3 is a graph of dispensing characteristics of the prescaler of FIG. 1.

도 3을 참조하면, 종래 프리스케일러의 동작 영역에 대한 시뮬레이션 결과 그래프로서, 도 3에 도시된 G1(1.2V),G2(1V) 및 G3(800mV) 그래프를 참조하면, 종래 프리스케일러는 1.0V 이상에서 선형적인 분주 특성을 갖지만, 대략 1.0V 이하의 신호에 대해서 정상 동작 영역이 줄어들게 되는 문제점이 있다.Referring to FIG. 3, as a simulation result graph of an operation region of a conventional prescaler, referring to the G1 (1.2V), G2 (1V), and G3 (800mV) graphs shown in FIG. 3, the conventional prescaler is 1.0 V or more. Although it has a linear division characteristic, there is a problem that the normal operating region is reduced for a signal of approximately 1.0V or less.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은, 입력신호의 레벨이 변화하더라도 선형적 분주 특성을 갖도록 구현함으로서, 발진기(VCO) 설계시 환경변화를 고려한 마진 설계를 할 필요가 없도록 분주기(divider)의 입력신호 레벨에 따라 바이어스를 자동 조절할 수 있어 발진기(VCO)의 전력 소모를 줄일 수 있는 바디 바이어스 조절을 이용한 쿼드러처 프리스케일러를 제공하는데 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and the object of the present invention is to implement a linear division characteristic even when the level of the input signal changes, so it is necessary to design margin considering the environment change in the oscillator (VCO) design. It is possible to automatically adjust the bias according to the divider input signal level so as to reduce the power consumption of the oscillator (VCO) to provide a quadrature prescaler using body bias adjustment.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바디 바이어스 조절을 이용한 쿼드러처 프리스케일러는, 입력신호의 최소값을 검출하고, 이 최소값에 해당되는 바디 전압을 출력하는 입력신호 검출부; 상기 입력신호 검출부의 바디 전압에 따라 분주 동작에 필요한 바이어스를 조절하는 바이어스 회로부; 및 상기 바이어스 회로부에 의해 형성된 바이어스에 따라 동작하고, 제1,제2 입력신호를 2분주하여 제1,제2 출력신호(±I) 및 제3,제4 출력신호(±Q)를 제공하는 분주부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object of the present invention, the quadrature prescaler using the body bias adjustment of the present invention, the input signal detector for detecting a minimum value of the input signal, and outputs a body voltage corresponding to the minimum value; A bias circuit unit that adjusts a bias required for the division operation according to the body voltage of the input signal detector; And dividing the first and second input signals by two to provide the first and second output signals (± I) and the third and fourth output signals (± Q). Characterized in that it comprises a divider.

상기 입력신호 검출부는, 상기 제1 입력신호가 드레인 및 게이트에 연결된 제1 트랜지스터와, 상기 제2 입력신호가 드레인 및 게이트에 연결된 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1,제2 트랜지스터가 서로 크로스 커플링되며, 상기 제1,제2 트랜지스터의 공통 소오스를 통해 산기 바디 전압을 제공하는 차동 트랜지스터 회로부; 및 상기 제1 트랜지스터의 소오스에서 접지로 연결된 제1 커패시터와, 상기 제2 트랜지스터의 소오스에서 접지로 연결된 제2 커패시터를 포함하는 커패시터 회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The input signal detector may include a first transistor having the first input signal connected to a drain and a gate, and a second transistor having the second input signal connected to the drain and a gate, wherein the first and second transistors cross each other. A differential transistor circuit coupled to provide a diffuser body voltage through a common source of the first and second transistors; And a capacitor circuit including a first capacitor connected to ground at the source of the first transistor, and a second capacitor connected to ground at the source of the second transistor.

상기 바이어스 회로부는, 일정한 정전류를 공급하는 전류원; 및 상기 전류원과 접지 사이에 연결되고, 상기 입력신호 검출부의 바디 전압에 의해 분주 바이어스를 조절하는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The bias circuit unit includes a current source for supplying a constant constant current; And a transistor connected between the current source and the ground and adjusting the divided bias by the body voltage of the input signal detector.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings referred to in the present invention, components having substantially the same configuration and function will use the same reference numerals.

도 4는 본 발명에 따른 쿼드러처 프리스케일러의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a quadrature prescaler according to the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 쿼드러처 프리스케일러는, 입력신호의 최소값을 검출하고, 이 최소값에 해당되는 바디 전압(Vbody)을 출력하는 입력신호 검출부(100)와, 상기 입력신호 검출부(100)의 바디 전압(Vbody)에 따라 분주 동작에 필요한 바이어스를 조절하는 바이어스 회로부(200)와, 상기 바이어스 회로부(200)에 의해 형성된 바이어스에 따라 동작하고, 제1,제2 입력신호(CLK,RMBAR CLK)를 2분주하여 제1,제2 출력신호(±I) 및 제3,제4 출력신호(±Q)를 제공하는 분주부(300)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the quadrature prescaler according to the present invention includes an input signal detector 100 for detecting a minimum value of an input signal and outputting a body voltage Vbody corresponding to the minimum value, and the input signal detector 100. The bias circuit unit 200 adjusts the bias required for the frequency division operation according to the body voltage Vbody of the?, And operates according to the bias formed by the bias circuit unit 200, and the first and second input signals CLK and RMBAR And a dividing unit 300 which divides the CLK into two and provides the first and second output signals ± I and the third and fourth output signals ± Q.

도 5는 도 4의 입력신호검출부의 회로도이다.FIG. 5 is a circuit diagram of an input signal detector of FIG. 4.

도 5를 참조하면, 상기 입력신호 검출부(100)는, 차동 트랜지스터 회로부(110)와 커패시터 회로부(120)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the input signal detector 100 includes a differential transistor circuit 110 and a capacitor circuit 120.

상기 차동 트랜지스터 회로부(110)는, 상기 제1 입력신호(CLK)가 드레인 및 게이트에 연결된 제1 트랜지스터(Q11)와, 상기 제2 입력신호(RMBAR CLK)가 드레인 및 게이트에 연결된 제2 트랜지스터(Q12)를 포함하고, 상기 제1,제2 트랜지스터(Q11,Q12)가 서로 크로스 커플링되며, 상기 제1,제2 트랜지스터(Q11,Q12)의 공통 소오스를 통해 상기 바디 전압(Vbody)을 제공한다.The differential transistor circuit unit 110 may include a first transistor Q11 having the first input signal CLK connected to a drain and a gate, and a second transistor having the second input signal RMBAR CLK connected to the drain and a gate. Q12), and the first and second transistors Q11 and Q12 are cross-coupled with each other to provide the body voltage Vbody through a common source of the first and second transistors Q11 and Q12. do.

상기 커패시터 회로부(120)는, 상기 제1 트랜지스터(Q11)의 소오스에서 접지로 연결된 제1 커패시터(C11)와, 상기 제2 트랜지스터(Q12)의 소오스에서 접지로 연결된 제2 커패시터(C12)를 포함한다.The capacitor circuit unit 120 includes a first capacitor C11 connected to ground at the source of the first transistor Q11, and a second capacitor C12 connected to ground at the source of the second transistor Q12. do.

또한, 상기 바이어스 회로부(200)는, 일정한 정전류를 공급하는 전류원(IS)과, 상기 전류원(IS)과 접지 사이에 연결되고, 상기 입력신호 검출부(100)의 바디 전압(Vbody)에 의해 분주 바이어스를 조절하는 트랜지스터(Q20)를 포함한다.In addition, the bias circuit unit 200 is connected between the current source IS for supplying a constant constant current, the current source IS, and the ground, and is divided by the body voltage Vbody of the input signal detection unit 100. It includes a transistor (Q20) to control the.

도 6은 도 5의 입력신호의 파형 및 신호검출부에 의해 검출된 바디 전압 도면이다.6 is a diagram of a body voltage detected by the waveform and signal detector of the input signal of FIG. 5.

도 6에서, 세로축은 입력전압이고, 세로축은 시간이며, 도 6에 도시한 바와 같은 입력신호가 입력되는 경우, 본 발명의 신호검출부에 의해서 입력신호의 최소 레벨에 해당되는 바디 전압(Vbody)이 검출된다.In FIG. 6, the vertical axis is an input voltage, the vertical axis is time, and when an input signal as shown in FIG. 6 is input, the body voltage Vbody corresponding to the minimum level of the input signal is determined by the signal detector of the present invention. Is detected.

도 7은 본 발명의 쿼드러처 프리스케일러의 신호 타이밍 챠트이다.7 is a signal timing chart of the quadrature prescaler of the present invention.

도 7에서, CLK는 제1 입력신호이고, RMBAR CLK는 제2 입력신호이며, LAT10-D는 제1 래치(LAT10)의 입력 파형이고, +I는 제1 출력신호이고, -I는 제2 출력신호이며, +Q는 제3 출력신호이며, -Q는 제4 출력신호이다.In FIG. 7, CLK is the first input signal, RMBAR CLK is the second input signal, LAT10-D is the input waveform of the first latch LAT10, + I is the first output signal, and -I is the second. It is an output signal, + Q is a third output signal, and -Q is a fourth output signal.

도 8은 본 발명의 프리스케일러의 분주 특성 그래프이다.8 is a graph of dispensing characteristics of the prescaler of the present invention.

도 8에서, 대략 3GHz 내지 6GHz 범위의 입력신호의 주파수를 분주하여 대략 1.5GHz 내지 3GHz 범위의 분주 주파수를 보이고 있으며, 이때, 입력신호는 600mV,800mV,1V,1.2V 및 1.4V에 대해 각각의 분주 특성을 보이고 있다.In FIG. 8, the frequency of the input signal in the range of about 3 GHz to 6 GHz is divided to show a frequency of division in the range of about 1.5 GHz to 3 GHz, wherein the input signal is respectively about 600 mV, 800 mV, 1 V, 1.2 V and 1.4 V. Dispensing characteristics are shown.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation and effects of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 기본 내용은 입력 신호의 크기를 감지해서 제1 및 제2 입력신호(CLK,RM BAR CLK)의 분주 바이어스를 자동적으로 조절하는 것으로, 이에 대해서는 도 4 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.The basic contents of the present invention are to automatically adjust the division bias of the first and second input signals CLK and RM BAR CLK by sensing the magnitude of the input signal, which will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 8. .

도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 쿼드러처 프리스케일러에 대한 동작을 설명하면, 먼저, 도 4에서, 본 발명의 입력신호 검출부(100)는, 입력신호의 최소값 을 검출하고, 이 최소값에 해당되는 바디 전압(Vbody)을 바이어스 회로부(200)로 출력한다.4 to 8, the operation of the quadrature prescaler of the present invention will be described. First, in FIG. 4, the input signal detection unit 100 of the present invention detects a minimum value of an input signal and corresponds to the minimum value. The body voltage Vbody is output to the bias circuit unit 200.

이때, 상기 바이어스 회로부(200)는, 상기 입력신호 검출부(100)의 바디 전압(Vbody)에 따라 본 발명의 분주부(300)의 분주 동작에 필요한 바이어스를 조절한다.In this case, the bias circuit unit 200 adjusts the bias required for the division operation of the division unit 300 of the present invention according to the body voltage Vbody of the input signal detection unit 100.

그리고, 상기 분주부(300)는, 상기 바이어스 회로부(200)에 의해 형성된 바이어스에 따라 동작하고, 제1,제2 입력신호(CLK,RMBAR CLK)를 2분주하여 도 7에 도시한 바와 같은 제1,제2 출력신호(±I) 및 제3,제4 출력신호(±Q)를 제공한다.The division unit 300 operates according to the bias formed by the bias circuit unit 200, divides the first and second input signals CLK and RMBAR CLK into two parts as shown in FIG. 7. The first and second output signals ± I and the third and fourth output signals ± Q are provided.

이때, 상기 제1,제2 출력신호(±I) 및 제3,제4 출력신호(±Q)는 입력신호의 주파수를 2분주한 것으로서, 각각은 전술한 바와 같이 서로 다른 위상을 갖는다.In this case, the first and second output signals (± I) and the third and fourth output signals (± Q) are divided by two frequencies of the input signal, and each has a different phase as described above.

도 5를 참조하여 상기 입력신호 검출부(100)에 대해 설명한다.The input signal detector 100 will be described with reference to FIG. 5.

도 5를 참조하면, 상기 입력신호 검출부(100)는 차동 트랜지스터 회로부(110) 및 커패시터 회로부(120)를 포함하는데, 상기 차동 트랜지스터 회로부(110)는, 상기 제1 및 제2 입력신호(CLK,RMBAR CLK)의 최소값에 비례하는 전압을 검출하여 제1,제2 트랜지스터(Q11,Q12)의 공통 소오스를 통해 상기 검출전압에 비례하는 바디 전압(Vbody)으로 출력한다. 이때, 상기 바디 전압(Vbody)은 커패시터 회로부(120)의 제1 및 제2 커패시터(C11,C12)에 의해 안정화 된다.Referring to FIG. 5, the input signal detector 100 includes a differential transistor circuit unit 110 and a capacitor circuit unit 120. The differential transistor circuit unit 110 includes the first and second input signals CLK, A voltage proportional to the minimum value of the RMBAR CLK is detected and output as a body voltage Vbody proportional to the detection voltage through a common source of the first and second transistors Q11 and Q12. In this case, the body voltage Vbody is stabilized by the first and second capacitors C11 and C12 of the capacitor circuit unit 120.

이와 같이, 본 발명의 입력신호 검출부(100)에 의하면, 입력신호의 최소값에 해당하는 바디 전압(Vbody)을 상기 바이어스 회로부(200)에 출력한다.As described above, according to the input signal detection unit 100 of the present invention, the body voltage Vbody corresponding to the minimum value of the input signal is output to the bias circuit unit 200.

도 4를 참조하여 상기 바이어스 회로부(200)의 동작을 보다 자세히 설명하면, 상기 바이어스 회로부(200)의 전류원(IS)은 항상 일정한 정전류를 생성하여 트랜지스터(Q20)에 공급한다.Referring to FIG. 4, the operation of the bias circuit unit 200 will be described in more detail. The current source IS of the bias circuit unit 200 always generates a constant constant current and supplies it to the transistor Q20.

이때, 상기 트랜지스터(Q20)는, 상기 바디 전압(Vbody)에 따라 분주 동작의 바이어스를 조절하는데, 이 바이어스 조절에 대해서 구체적으로 설명하면, 상기 바디 전압(Vbody)이 변화하면, 이 바디 전압(Vbody)에 따라 상기 트랜지스터(Q20)의 내부 인계전압(threshold voltage)이 변경된다. 상기 트랜지스터(Q20)의 내부 인계전압이 변경됨에 따라 바이어스가 변경된다.In this case, the transistor Q20 adjusts the bias of the frequency division operation according to the body voltage Vbody. When the bias adjustment is described in detail, when the body voltage Vbody changes, the body voltage Vbody The internal threshold voltage of the transistor Q20 is changed. As the internal turnover voltage of the transistor Q20 is changed, the bias is changed.

이와 같이, 상기 입력신호의 최소값의 변화는 바디 전압(Vbody)의 변화로 검출되고, 이 바디 전압(Vbody)으로 검출되는 입력신호의 변화는 트랜지스터의 인계전압의 변화를 일으키게 되어 결국 분주부(300)의 바이어스가 조절되며, 상기 분주부(300)내의 주파수 분주 동작을 수행하는 스위치의 바이어스를 조절한다.As described above, the change in the minimum value of the input signal is detected by the change in the body voltage Vbody, and the change in the input signal detected by the body voltage Vbody causes a change in the takeover voltage of the transistor, and thus the divider 300 Bias is adjusted, and the bias of the switch for performing the frequency division operation in the division unit 300 is adjusted.

요컨대, 입력신호의 크기를 감지하여 입력신호의 최소값에 해당되는 바디 전압(Vbody)을 검출하는데, 이때, 입력신호의 변화에 따라 감지하는 바디 전압값도 변하게 된다. 즉 입력신호의 크기가 작아지면 바디 전압이 크므로, 바디 전압에 의해 문턱 전압은 낮아지게 된다. In other words, the body voltage Vbody corresponding to the minimum value of the input signal is detected by sensing the magnitude of the input signal. In this case, the detected body voltage value also changes according to the change of the input signal. In other words, when the magnitude of the input signal decreases, the body voltage becomes large, and thus the threshold voltage decreases due to the body voltage.

상기와 같이 일정한 기준 전류에 대해 문턱전압이 낮아지면, 트랜지스터 등의 스위치 소자의 게이트 DC 전압이 낮아지게 되어 작은 입력값에 대해 정상적인 온/오프(on/off)동작을 할 수 있게 된다.As described above, when the threshold voltage is lowered for a constant reference current, the gate DC voltage of the switch element such as a transistor is lowered, thereby enabling normal on / off operation for a small input value.

이러한 본 발명의 프리스케일러에 대한 시뮬레이션 결과는 도 8에 보인 바와 같으며, 도 8을 참조하면, 입력신호의 크기 대략 0.6V 내지 1.4V에 대해서 본 발명의 프리스케일러의 분주동작 영역에는 변화가 없음을 알 수 있다.The simulation results of the prescaler of the present invention are as shown in FIG. Can be.

전술한 바와 같은 본 발명은, 주파수 합성기에서 VCO의 신호를 저주파로 낮추는 2 분주기(Divider by 2)에 대한 것으로, 분주기의 감도(sensitivity of divider) 특성에서, 입력신호의 크기에 따라 분주기의 허용 영역(Permissible region of divider)이 결정된다.As described above, the present invention relates to a divider by 2 that lowers the signal of the VCO to a low frequency in a frequency synthesizer. The divider is divided according to the magnitude of the input signal in the sensitivity of divider characteristic. The permissible region of divider is determined.

통상, 분주기(divider)의 동작 영역을 여러 환경에 의한 변화를 고려하여 충분한 마진을 가지게 설정하는데, 이때, VCO 출력 신호의 크기가 커지게 되면서 VCO의 전력 소모가 많아지게 되며, 이에 따라 VCO+PLL의 블럭의 전력소모가 증가하게 된다. 또한 와이드 튜닝 레인지(wide tuning range)를 가진 VCO는 주파수에 따라 신호의 크기가 변하여 정상적인 분주기 동작을 할 수 없는 경우가 발생한다. 따라서, 환경 변화에 자동적으로 민감도(sensitivity)를 바꿀 수 있는 분주기를 설계하여, 전력 소모를 줄이고 과다한 마진 설계의 어려움을 줄여 설계를 쉽게 할 수 있다.Usually, the operating area of the divider is set to have sufficient margin in consideration of changes caused by various environments. At this time, the VCO output signal increases in size and power consumption of the VCO increases, and thus VCO + The power consumption of the block of the PLL is increased. In addition, a VCO with a wide tuning range may not be able to perform normal divider operation due to the magnitude of the signal varying with frequency. Therefore, by designing a divider that can automatically change the sensitivity (sensitivity) to changes in the environment, it is easy to design by reducing power consumption and the difficulty of excessive margin design.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 장치는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is defined by the claims, and the apparatus of the present invention may be substituted, modified, and modified in various ways without departing from the spirit of the present invention. It is apparent to those skilled in the art that modifications are possible.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 주파수 합성기에 적용되는 쿼드러처 프리스케일러에서, 입력신호의 레벨이 변화하더라도 선형적 분주 특성을 갖도록 구현함으로서, 발진기(VCO) 설계시 환경변화를 고려한 마진 설계를 할 필요가 없도록 분주기(divider)의 입력신호 레벨에 따라 바이어스를 자동 조절할 수 있어 발진기(VCO)의 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, in the quadrature prescaler applied to the frequency synthesizer, even if the input signal level is implemented to have a linear division characteristics, it is necessary to design margins considering the environmental changes in the design of the oscillator (VCO) The bias can be automatically adjusted according to the input signal level of the divider so that the power consumption of the oscillator (VCO) can be reduced.

Claims (3)

입력신호의 최소값을 검출하고, 이 최소값에 해당되는 바디 전압을 출력하는 입력신호 검출부;An input signal detector for detecting a minimum value of the input signal and outputting a body voltage corresponding to the minimum value; 상기 입력신호 검출부의 바디 전압에 따라 분주 동작에 필요한 바이어스를 조절하는 바이어스 회로부; 및A bias circuit unit that adjusts a bias required for the division operation according to the body voltage of the input signal detector; And 상기 바이어스 회로부에 의해 형성된 바이어스에 따라 동작하고, 제1,제2 입력신호를 2분주하여 제1,제2 출력신호(±I) 및 제3,제4 출력신호(±Q)를 제공하는 분주부Operating according to the bias formed by the bias circuit unit, and divides the first and second input signals by two to provide the first and second output signals (± I) and the third and fourth output signals (± Q). housewife 를 포함하는 바디 바이어스 조절을 이용한 쿼드러처 프리스케일러.Quadrature prescaler using a body bias adjustment comprising a. 제1항에 있어서, 상기 입력신호 검출부는The method of claim 1, wherein the input signal detector 상기 제1 입력신호가 드레인 및 게이트에 연결된 제1 트랜지스터와, 상기 제2 입력신호가 드레인 및 게이트에 연결된 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1,제2 트랜지스터가 서로 크로스 커플링되며, 상기 제1,제2 트랜지스터의 공통 소오스를 통해 산기 바디 전압을 제공하는 차동 트랜지스터 회로부; 및A first transistor having a first input signal connected to a drain and a gate, and a second transistor connected to the drain and gate connected to the first input signal, wherein the first and second transistors are cross-coupled with each other; A differential transistor circuit portion for providing an diffuser body voltage through a common source of the first and second transistors; And 상기 제1 트랜지스터의 소오스에서 접지로 연결된 제1 커패시터와, 상기 제2 트랜지스터의 소오스에서 접지로 연결된 제2 커패시터를 포함하는 커패시터 회로부 A capacitor circuit including a first capacitor connected to ground at the source of the first transistor, and a second capacitor connected to ground at the source of the second transistor 를 포함하는 바디 바이어스 조절을 이용한 쿼드러처 프리스케일러.Quadrature prescaler using a body bias adjustment comprising a. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 회로부는,The method of claim 1, wherein the bias circuit unit, 일정한 정전류를 공급하는 전류원; 및A current source for supplying a constant constant current; And 상기 전류원과 접지 사이에 연결되고, 상기 입력신호 검출부의 바디 전압에 의해 분주 바이어스를 조절하는 트랜지스터A transistor connected between the current source and ground, the dividing bias being adjusted by a body voltage of the input signal detector; 를 포함하는 바디 바이어스 조절을 이용한 쿼드러처 프리스케일러.Quadrature prescaler using a body bias adjustment comprising a.
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