KR100705514B1 - Strategy for integer-N frequency Synthesis using Limited Delay Stages - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디엘엘 기반 주파수 합성에 관한 것으로, 특히 입력클럭을 미리 정해진 합성계수에 해당하는 수만큼의 고리형 가변지연기에 통과시킴으로써 기준클럭에 비해 합성계수 배 만큼의 합성된 주파수를 갖는 출력클럭을 얻는 고리형 가변 지연기를 이용한 디엘엘 기반 주파수 합성 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a DL-based frequency synthesis, and in particular, by passing the input clock through the number of annular variable delays corresponding to a predetermined synthesis coefficient, an output clock having a synthesized frequency that is twice the synthesis coefficient compared to the reference clock is obtained. The present invention relates to a DL-based frequency synthesizing apparatus and method using an annular variable delay device.
본 발명은 종래의 주파수 합성계수 N과 비례하는 가변지연단을 구비하지 않고, 일정한 짝수개의 단위 지연단만을 고리형으로 구비하여 반복 동작시키는 방식으로 주파수를 합성할 수 있으므로 하드웨어의 부담을 최소화할 수 있는 고리형 가변 지연기를 이용한 디엘엘 기반 주파수 합성 장치 및 방법이다. 본 발명은 같은 짝수 개의 제한된 수의 단위 지연단을 사용한 고리형 가변지연기를 구비하여 복수개의 단위지연단에서의 클럭의 위상을 이용하여 보간하는 방법을 사용하는 디엘엘 기반의 주파수 합성장치로서 피엘엘 기반의 주파수 합성장치에 비해 지터 특성상의 이점을 가진다.The present invention does not have a variable delay stage proportional to the conventional frequency synthesis coefficient N, and can minimize the burden of hardware since the frequency can be synthesized by repeating operation by providing only an even number of unit delay stages in a ring shape. It is a DL-based frequency synthesizing apparatus and method using an annular variable delay. The present invention is a DL-based frequency synthesizer using a method of interpolating using a phase of a clock in a plurality of unit delay stages having a ring-shaped variable delay unit using the same even number of unit delay stages. It has the advantage of jitter compared to the base frequency synthesizer.
주파수합성기, 가변 지연기, 합성계수, Frequency synthesizer, variable delay, synthesis coefficient,
Description
도 1은 종래의 디엘엘 기반의 주파수 합성기를 나타낸 것이고, 1 shows a conventional DL-based frequency synthesizer,
도 2는 도 1의 위상보간부에 구비된 단위 지연단의 출력클럭을 수신하여 원하는 N 배의 주파수를 합성하는 파형도의 예이고,FIG. 2 is an example of a waveform diagram of synthesizing a desired N times frequency by receiving an output clock of a unit delay stage provided in the phase interpolation unit of FIG.
도 3은 본 발명의 단위 지연단을 복수개 연결한 고리형 가변지연기의 구성도이고, 3 is a configuration diagram of a cyclic variable delay unit in which a plurality of unit delay stages of the present invention are connected;
도 4는 도 2의 단위지연단의 외형을 나타낸 것이고, 4 is a view illustrating an external appearance of the unit delay end of FIG.
도 5는 도 2의 고리형 가변 지연기에 사용되는 단위 지연단의 상세 회로도와 타이밍도이고, 5 is a detailed circuit diagram and a timing diagram of a unit delay stage used in the annular variable delay device of FIG.
도 6은 본 발명에 사용되는 디엘엘 기반 주파수 합성기의 구성도 및 동작 타이밍도를 나타낸 것이고,Figure 6 shows the configuration and operation timing diagram of the DL-based frequency synthesizer used in the present invention,
도 7은 본 발명의 고리형 가변 지연기를 이용한 디엘엘 기반 주파수 합성 장치의 동작 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a DL-based frequency synthesizing apparatus using the annular variable delay device of the present invention.
<도면의 주요부호에 대한 설명> <Description of Major Symbols in Drawing>
1 : 가변 지연부 2, 36 : 단위 지연단1:
3, 63 : 위상비교부 64 : 아날로그 전압조정부3, 63: phase comparator 64: analog voltage adjuster
5 : 위상보간부 30 : 고리형 가변 지연기5: phase interpolator 30: annular variable delay unit
60 : 컨트롤부 61 : 합성주파수 발생부60: control unit 61: synthesized frequency generator
62 : 입력 클럭발생부62: input clock generator
본 발명은 디엘엘 기반 주파수 합성에 관한 것으로, 특히 입력클럭을 미리 정해진 합성계수에 해당하는 수만큼의 고리형 가변지연기에 통과시킴으로써 기준클럭에 비해 합성계수 배 만큼의 합성된 주파수를 갖는 출력클럭을 얻는 고리형 가변 지연기를 이용한 디엘엘 기반 주파수 합성 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DL-based frequency synthesis, and in particular, by passing the input clock through the number of annular variable delays corresponding to a predetermined synthesis coefficient, an output clock having a synthesized frequency that is twice the synthesis coefficient compared to the reference clock is obtained. The present invention relates to a DL-based frequency synthesizing apparatus and method using an annular variable delay device.
본 발명은 전자기기에서 입력 주파수를 이용하여 원하는 클럭 주파수를 합성하는 고리형 가변 지연기를 이용한 디엘엘 기반 주파수 합성 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DL-based frequency synthesizing apparatus and method using an annular variable delay device for synthesizing a desired clock frequency using an input frequency in an electronic device.
일반적으로 피엘엘(PLL: phase locked loop)은 기준입력 신호와 전압 제어 발진기(VCO)의 발진 출력의 위상차를 검출하여 VCO의 주파수와 위상을 결정하는 회로로. 이 회로를 사용하여 안정도가 높은 임의의 주파수 발진 회로를 만든다.In general, PLL (PLL) is a circuit that detects the phase difference between the reference input signal and the oscillating output of the voltage controlled oscillator (VCO) to determine the frequency and phase of the VCO. This circuit is used to create a random frequency oscillating circuit with high stability.
주파수 합성기에는 상기한 피엘엘 기반의 합성기를 주로 사용하고 있으며, 최근에 와서는 지터 특성이 우수한 디엘엘 기반의 주파수 합성기가 시도되고 있다. The PL-based synthesizer is mainly used as the frequency synthesizer, and recently, a DL-based frequency synthesizer with excellent jitter characteristics has been tried.
디엘엘 기반의 주파수 합성기는 다수의 가변 지연단을 두고 각각의 가변 지연단에서의 클럭 출력을 이용하여 로직처리 동작을 거쳐 많은 종류의 위상을 합성하여 원하는 주파수를 발생한다.The DL-based frequency synthesizer generates a desired frequency by synthesizing many kinds of phases through a logic processing operation using a clock output from each variable delay stage having a plurality of variable delay stages.
종래의 디엘엘 기반의 주파수 합성에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Conventional DL based frequency synthesis will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 디엘엘 기반의 주파수 합성기를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 위상보간부에 구비된 단위 지연단의 출력클럭을 수신하여 원하는 N 배의 주파수를 합성하는 파형도의 예를 나타낸 것이다. 1 illustrates a conventional DL-based frequency synthesizer, and FIG. 2 illustrates an example of a waveform diagram of synthesizing a desired N-times frequency by receiving an output clock of a unit delay stage provided in the phase interpolator of FIG. 1. will be.
종래의 도 1은 디엘엘 기반의 주파수 합성기를 나타낸 것이다.1 shows a DL-based frequency synthesizer.
도 1에서와 같이 일반적인 디엘엘 기반의 주파수 합성기의 동작에 있어서 합성계수 N=8인 경우의 동작을 살펴보면, 도 1의 위상비교부(3)에서 기준클럭 CKref와 가변 지연부(1)에서 가변 지연된 출력클럭이 입력되어 위상 비교를 행한다. Referring to the operation when the synthesis coefficient N = 8 in the operation of the general DL-based frequency synthesizer as shown in FIG. 1, the reference clock CKref and the
위상비교부(3)에서 위상 비교 된 결과에 따라 전하 펌프부(4)에서 아날로그 전압 Vc를 조정하고 다시 가변 지연부(5)에 조정된 전압 Vc가 공급되면 가변지연부(1)를 구성하는 복수개의 단위 지연단(8)에서 지연시켜 펄스를 출력하고 마지막 단의 출력클럭은 다시 위상비교부(3)에 피드백되어 공급되고, 다시 상기한 위상비교부(3)에서 위상을 비교하는 방식으로 동작한다.When the analog voltage Vc is adjusted by the
이러한 동작을 반복하여 가변지연부(1)의 출력클럭의 위상과 기준클럭 CKref의 위상이 같아질 때까지 전하 펌프부(4)에서 전압 Vc의 값을 수정해 나간다. By repeating this operation, the
Vc의 값이 더 이상 커지거나 작아지지 않을 때, 위상이 일치되어 라킹(locking) 상태가 된다.When the value of Vc no longer increases or decreases, the phases are coincident and locked.
한편, 위상보간부(2)는 도 2에서와 같이 복수개의 단위 지연단에서의 출력클럭을 수신하여 클럭의 ‘하이‘ 부분과 ’로우‘ 부분의 로직 연산을 통해 원하는 N 배의 주파수를 합성한다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the
입력 프로그램 되는 합성계수 N의 값에 따라 주파수 합성에 관여하는 가변 지연부(1)의 단수를 결정한다.The number of stages of the
그러나 이와 같은 종래의 디엘엘 기반의 주파수 합성장치는 입력 프로그램 N에 의하여 가변 지연부(1)의 수가 비례적으로 구비되어야 하므로, N 값이 커지면 그 만큼 가변 지연부(1)의 수가 늘어나 하드웨어 부담이 늘어나는 결과를 갖는다.However, in the conventional DL-based frequency synthesizer, the number of the
즉, 주파수 합성계수 N의 수가 커지면 가변지연부(1)의 수가 비례하여 증가시켜야 한다.That is, as the number of frequency synthesis coefficients N increases, the number of
따라서 현실적으로 큰 값의 합성계수 N을 구현하기 데에는 많은 비용이 소요되고 제조하기 어려운 문제점이 있다. Therefore, there is a problem in that it is expensive and difficult to manufacture a synthetic value N of a large value in reality.
또한, 도 2는 도 1의 위상보간부(5)에서 가변 지연부(1)의 출력클럭을 수신하여 원하는 N 배의 주파수를 합성한 최종합성 클럭 NCKin의 파형도의 예를 나타낸 것다.2 shows an example of a waveform diagram of the final synthesized clock NCKin obtained by synthesizing the desired N times the frequency by receiving the output clock of the
위상보간부(5)는 가변지연부(1)를 구성하는 복수개의 단위지연단(2) Ck1~Ck8의 출력 클럭의 ‘하이’와 ‘로우’의 비율을 나타내는 듀티비(duty ratio)가 정확히 50%가 되도록 보간하여 NCKin의 합성주파수를 구하는 것으로, 이를 구현하는 데에 있어서도 회로적으로 구현하기 어려운 여러 가지 문제점이 있다.The
상술한 바와 같이 종래의 일반적인 디엘엘 기반 주파수 합성장치의 경우 주파수 합성계수 N 값이 커짐에 따라 가변지연부(1)의 수를 비례하게 증가시켜야 하므로 하드웨어의 증가에 따른 많은 비용이 소요되는 문제점이 있으며, 위상보간부(5)에서 출력클럭의 하이와 로우의 듀티비를 정확히 보간하기 곤란한 문제점이 있다.As described above, in the conventional general DL-based frequency synthesizing apparatus, the number of the
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 것으로, 종래의 주파수 합성계수 N과 비례하는 가변지연단을 구비하지 않고, 일정한 짝수개의 단위 지연단만을 고리형으로 구비하여 반복 동작시키는 방식으로 주파수를 합성할 수 있으므로 하드웨어의 부담을 최소화할 수 있는 고리형 가변 지연기를 이용한 디엘엘 기반 주파수 합성 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and does not have a variable delay stage proportional to the conventional frequency synthesis coefficient N, and only a constant even number of unit delay stages are provided in a ring form to synthesize frequencies in a repeating manner. It is an object of the present invention to provide a DL-based frequency synthesis apparatus and method using a ring-shaped variable delay that can minimize the burden of hardware.
또한, 본 발명은 적절한 주파수 로직 동작을 가하여 복수개의 단위 지연단에서 발생되는 클럭의 듀티 비와는 무관하게 원하는 주파수를 합성할 수 있는 고리형 가변 지연기를 이용한 디엘엘 기반 주파수 합성 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a DL-based frequency synthesizing apparatus and method using a ring-shaped variable delay that can synthesize the desired frequency irrespective of the duty ratio of the clock generated from a plurality of unit delay stages by applying an appropriate frequency logic operation It aims to do it.
또한, 본 발명은 아날로그 전압에 의해 클럭 지연의 크기를 조절하는 짝수 개의 단위 지연단을 사용하며, 고리형 가변지연기에 입력되는 입력클럭이 합성계수 N의 수보다 적은 일정한 단위 지연단을 통과하면 입력클럭의 제공은 끊어지고, 고 리형 가변지연기의 클럭이 순환되어 통과하여 단위지연단의 개수가 합성계수 N이 될 때까지 고리를 유지한다.In addition, the present invention uses an even number of unit delay stages that adjust the magnitude of the clock delay by the analog voltage, and if the input clock input to the loop variable delay passes through a constant unit delay stage less than the number of synthesis coefficients N The supply of the clock is cut off and the loop is maintained until the clock of the ring type variable delay unit is circulated and passed through so that the number of unit delay stages becomes the synthesis coefficient N.
통과된 단위지연단의 개수가 합성계수 N에 다다르면, 해당 단위지연단에서 출력되는 출력클럭을 입력 기준클럭과 위상비교기에서 비교하여 그 결과에 따라 아날로그 전압 Vc를 조정한 후에, Si 신호에 의해 선택된 단위지연단에 클럭발생부에서 생성한 입력클럭이 다시 입력되는 방식으로 새롭게 상기한 과정을 반복하고, 복수개의 단위 지연단에서 출력되는 클럭들은 모아서 최종 주파수 합성된 출력 클럭을 발생하는 디엘엘 기반 주파수 합성 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.When the number of passed unit delay stages reaches the synthesis coefficient N, the output clocks output from the unit delay stages are compared by the input reference clock and the phase comparator, and the analog voltage Vc is adjusted according to the result. The above-described process is repeated in such a manner that the input clock generated by the clock generator is input again to the unit delay stage, and the clocks output from the plurality of unit delay stages are collected to generate the final frequency synthesized output clock. It is an object to provide a synthesis apparatus and method.
또한, 단위 지연단에서의 클럭의 상승 에지(edge)를 기준으로 하여 클럭 상승 에지의 지연 크기에 해당하는 주기의 펄스를 발생하여 이들 펄스를 합성함으로써 최종 합성된 출력 클럭은 복수개의 단위 지연단을 통과하는 클럭의 듀티 비와는 무관한 동작을 하는 제한된 단위 지연단을 이용한 디엘엘 기반 주파수 합성 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, by generating pulses having a period corresponding to the delay magnitude of the clock rising edge with respect to the rising edge of the clock in the unit delay stage, and synthesizing these pulses, the final synthesized output clock generates a plurality of unit delay stages. It is an object of the present invention to provide a DL-based frequency synthesizing apparatus and method using a limited unit delay stage that is independent of the duty ratio of a passing clock.
본 발명의 제한된 단위 지연단을 이용한 디엘엘 기반 주파수 합성 장치는,
기준클럭신호와 외부로부터 수신된 클럭신호를 비교 판단하는 위상비교부와; 상기 위상비교부의 출력신호에 따라 전압을 조정하는 아날로그 전압조정부와; 상기 아날로그 전압조정부의 조정전압에 의해 입력신호들을 지연시키고 짝수개의 아날로그 전압에 의해 지연의 크기를 조절하는 복수개의 단위 지연단들이 서로 고리형태로 연결구성되는 고리형 가변지연부와; 상기 고리형 가변지연부에 선택신호를 제공하고 주파수 합성기를 통해 고리형 가변지연부로부터 출력되는 출력펄스를 원하는 합성계수로 합성하도록 제어하는 컨트롤부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The DL-based frequency synthesizing apparatus using the limited unit delay stage of the present invention,
A phase comparison unit for comparing and determining a reference clock signal and a clock signal received from the outside; An analog voltage adjuster for adjusting a voltage according to an output signal of the phase comparator; A cyclic variable delay unit configured to delay the input signals by the adjustment voltage of the analog voltage adjusting unit and to connect a plurality of unit delay stages configured to ring with each other by an even number of analog voltages; And a control unit configured to provide a selection signal to the annular variable delay unit and to control an output pulse output from the annular variable delay unit through a frequency synthesizer to a desired synthesis coefficient.
또한 상기한 고리형 가변 지연기는 복수개의 짝수로 이루어진 단위 지연단으로 구비되고 상기 단위 지연단이 고리형으로 시작과 끝이 연결된 것을 특징으로 하고, 컨트롤부는 고리형 가변지연기로부터 출력되는 출력펄스를 합성하는 주파수 합성기를 더 포함한다.In addition, the cyclic variable delay unit is provided with a plurality of even-numbered unit delay stage, the unit delay stage is characterized in that the start and end connected in a ring, the control unit outputs the output pulse output from the cyclic variable delay unit It further comprises a frequency synthesizer to synthesize.
또한, 본 발명의 컨트롤부는 주파수 합성계수가 상기 고리형 가변지연기에 구비된 단위 지연단의 수보다 많은 경우에는 동작신호 Si를 변경하여 상기 고리형 가변지연기를 반복하여 원하는 출력펄스를 생성하도록 제어하는 것을 특징으로 하고, 컨트롤부는 고리형 가변 지연기의 상기 단위지연단을 동작 신호 Si를 이용하여 원하는 단위지연단을 선택하여 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit of the present invention, if the frequency synthesis coefficient is greater than the number of unit delay stages provided in the annular variable delay unit by changing the operation signal Si to control to generate the desired output pulse by repeating the annular variable delay unit The control unit may control the unit delay terminal of the annular variable delay unit by selecting a desired unit delay terminal using the operation signal Si.
또한 상기한 본 발명의 단위지연단은 상기 컨트롤부에서 수신되는 신호에 따라 동작하고 입력클럭을 수신하는 입력클럭단과, 이전의 단위지연단의 출력클럭을 수신하는 출력클럭수신단과, 수신되는 아날로그 전압의 변화에 따라 지연의 크기를 변경하여 펄스를 출력하는 펄스출력단과, 아날로그 전압의 변화에 따라 지연의 크기를 변경하여 출력클럭을 상기 위상비교부로 출력하는 출력클럭단을 더 포함한다.In addition, the unit delay stage of the present invention operates according to the signal received from the control unit and receives an input clock stage, an output clock receiving stage for receiving the output clock of the previous unit delay stage, and the received analog voltage And a pulse output stage for outputting a pulse by changing the magnitude of the delay according to the change, and an output clock stage for outputting the output clock to the phase comparator by changing the magnitude of the delay according to the change of the analog voltage.
본 발명의 고리형 가변 지연기를 이용한 디엘엘 기반 주파수 합성 방법은, 컨트롤부에서 제공하는 선택 동작 신호 Si에 따라 고리형 가변 지연기에 입력클럭을 입력하는 1단계와, 입력클럭이 순차적으로 연결된 단위 지연단으로 통과하고 전체 단위지연단의 수보다 적은 지점에서 입력클럭의 제공을 정지하고 입력클럭은 통 과하는 단위지연단의 계수가 합성계수에 이르도록 유지하는 2단계와, 단위 지연단의 펄스출력을 주파수 합성기에서 카운트하는 3단계와, 컨트롤부에서 통과한 상기 단위 지연단의 수가 합성계수 N에 이르면 상기 단위지연단의 출력클럭을 상기 위상비교기에 제공하여 기준클럭과 비교 판단하여 일치하지 않는 경우 공급되는 아날로그 전압을 조정하는 4단계와, 컨트롤부에서 선택동작신호 Si를 변경하여 상기 1단계로 피드백하여 최종 주파수 합성된 출력클럭을 발생시키는 5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The DL-based frequency synthesizing method using the annular variable delay device according to the present invention comprises a step of inputting an input clock to the annular variable delay unit according to the selection operation signal Si provided by the control unit, and a unit delay in which the input clocks are sequentially connected. 2 steps to pass the stage and stop the provision of the input clock at the point less than the total number of unit delay stages, and to keep the coefficient of the unit delay stage passing through to reach the synthesis coefficient, and the pulse output of the unit delay stage. In
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 단위 지연단을 복수개 연결한 고리형 가변지연부의 구성도이고, 도 4는 도 3의 단위지연단의 외형을 나타낸 것이고, 도 5는 도 3의 고리형 가변 지연단에 사용되는 단위 지연단의 상세 회로도와 타이밍도이고, 도 6은 본 발명에 사용되는 디엘엘 기반 주파수 합성기의 구성도 및 동작 타이밍도이고, 도 7은 본 발명의 고리형 가변 지연기를 이용한 디엘엘 기반 주파수 합성 장치의 동작 순서도를 나타낸 것이다.3 is a configuration diagram of a cyclic variable delay unit connecting a plurality of unit delay stages according to the present invention, FIG. 4 is a view illustrating an external shape of the unit delay stage of FIG. 3, and FIG. 5 is used for the cyclic variable delay stage of FIG. 3. 6 is a schematic diagram and a timing diagram of the DL-based frequency synthesizer used in the present invention, and FIG. 7 is a DL-based frequency using the cyclic variable delay device of the present invention. The operation flowchart of the synthesis apparatus is shown.
본 발명의 도 3은 8개의 단위 지연단(36)이 시작 단과 마지막 단의 구별이 없는 고리 형태로 연결되어 있는 고리형 가변 지연기(30)를 나타낸 것이다. 합성계수 N=8인 경우의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.3 shows an annular
종래의 경우 직선형으로 단위지연단이 연결되었으나, 본 발명의 고리형 가변지연기(30)를 구성하는 단위지연단(36)은 짝수개가 연결되고, 시작과 끝을 연결한 고리형으로 단위지연단(36)의 수는 변동이 가능하다. In the conventional case, although the unit delay stages are connected in a straight line, the unit delay stages 36 constituting the annular
도 3의 고리형 가변지연부(30)에는 단위 지연단(36)의 지연을 연속적인 값으로 조절하기 위한 아날로그 조절전압 Vc(31)가 입력된다. The analog
단위 지연단(36)은 입력 아날로그 조절전압 Vc(31)가 증가함에 따라 단위 지연단(36)의 지연의 크기가 감소하는 형태로 설계할 수 있다.The
이러한 고리형 가변지연부(30)에는 입력 기준 클럭 (CKref)(35)의 고전압 영역인 ‘하이‘ 부분이 전체 단위 지연단(36) 수의 전체 지연의 크기보다 크지 않게 적절히 조절된 신호인 지연단 입력 클럭 (CKin)(34)이 복수개의 단위 지연단(36) 중에서 Si 신호(33)에 의해 선택된 단위 지연단(36)의 입력단 b에 입력되고, Si 신호에 위해 선택된 단위지연단(36)의 출력 c 가 출력클럭단인 CKout에 연결된다. The annular
복수개의 단위지연단(36)의 펄스출력단으로 펄스출력 Pi가 출력된다. 선택신호 Si는 단 한 개의 신호만이 ‘하이’를 유지한다.The pulse output Pi is output to the pulse output terminals of the plurality of unit delay stages 36. The select signal Si keeps only one signal high.
컨트롤부에서 고리형 가변지연부(30)로 제공하는 Si 신호에 의하여 단위지연단을 임의 선택하여 출력클럭과 출력파형을 얻을 수 있다.An output clock and an output waveform can be obtained by arbitrarily selecting a unit delay stage by the Si signal provided from the control unit to the annular
도 4는 도 3의 단위지연단의 외형을 나타낸 것이다.FIG. 4 illustrates the external shape of the unit delay stage of FIG. 3.
도 4는 본 발명의 고리형 가변지연단(30)을 구성하는 개개의 단위지연단(36)의 외형을 간단히 나타낸 것으로, 단위지연단(36)에는 입력클럭Ckin을 수신하는 입력클럭단(노드 b)(43), 이전의 단위지연단의 출력클럭 CKout을 수신하는 출력클럭수신단(노드 a)(44)과 펄스를 출력하는 펄스출력단(45)과 아날로그 조절전압 Vc가 입력되는 아날로그 조절전압단(41)과 동작과 원하는 단위지연단의 선택을 하는 Si 신호를 입력시키는 동작신호 입력단(42)과 단위지연단(36)의 출력클력 CKout2을 출 력시키는 출력클럭단(40)으로 이루어진다.Figure 4 is a simplified view of the appearance of the individual
복수개의 단위지연단에서 하나의 단위지연단의 출력클럭 CKout과 펄스출력 Pi를 이용하여 원하는 주파수를 합성을 한다.The desired frequency is synthesized by using the output clock CKout and the pulse output Pi of one unit delay stage in a plurality of unit delay stages.
도 5는 도 3의 고리형 가변지연단(30)에 사용되는 단위 지연단(36)의 상세 회로도와 타이밍도이다. 5 is a detailed circuit diagram and timing diagram of the
동작신호 입력단(42)으로 입력되는 Si 신호에 따라 단위지연단(36)의 출력클럭수신단(노드 a)(43)으로 이전의 단위지연단의 출력클력인 CKout이 입력되거나, 단위지연단(36)의 입력클럭단(노드 b)(43)으로 클럭발생부에서 생성한 입력클럭 CKin이 제공된다.According to the Si signal input to the operation
단위지연단(36)의 내부에 구비되는 두 개의 지연장치(38,39)를 거쳐 c 노우드를 통해 지연된 출력 클럭 CKout이 출력된다. 도 4의 Pi는 펄스출력을 나타낸 것으로 합성주파수 발생부로 제공된다.The delayed output clock CKout is output through the c-noord through two
도 5의 타이밍도는 단위 지연단(36)의 상세도에서의 입력 클럭과 출력 클럭의 지연 크기에 해당하는 주기를 갖는 출력펄스 Pi를 발생한 타이밍도의 예이다.5 is an example of a timing diagram in which an output pulse Pi having a period corresponding to a delay magnitude of an input clock and an output clock in the detailed view of the
도 5에서 출력 펄스 Pi의 주기는 아날로그 조절전압 Vc 전압의 크기에 따라 변한다.In FIG. 5, the period of the output pulse Pi changes depending on the magnitude of the analog control voltage Vc.
도 6은 본 발명의 디엘엘(DLL) 기반 주파수 합성기로서 합성계수 N=8인 경우의 구성도를 나타낸다.FIG. 6 shows a configuration diagram when the synthesis coefficient N = 8 as a DL-based frequency synthesizer of the present invention.
본 발명의 디엘엘 기반 주파수 합성기는 기준입력클럭 CKref와 고리형 가변지연부(30)의 출력클럭 CKout을 비교 판단하는 위상비교부(63)와 위상비교부(63)에 서의 비교 결과에 따라 아날로그 조절전압부(64)에서 Vc를 조정한다.The DL-based frequency synthesizer of the present invention is based on the comparison result of the
조정된 전압 Vc는 고리형 가변지연부(30)를 구성하는 복수개의 단위지연단(36)으로 입력되어 지연의 크기를 수정하여 출력펄스 Pi의 주기를 수정하여 출력한다.The adjusted voltage Vc is input to the plurality of unit delay stages 36 constituting the annular
입력클럭생성부(62)는 입력클럭 CKin을 생성하여 고리형 가변지연부(30)에 제공한다.The
합성계수 N이 컨트롤부(60)에 입력되면 컨트롤부(60) 내부의 레지스터에 N 값이 저장된다. 컨트롤부(60)는 동작과 단위지연단을 선택 제어하는 신호 Si를 고리형 가변지연단(30)으로 제공한다.When the synthesis coefficient N is input to the
초기 설정되어 있는 Si 신호가 고리형 가변지연부(30)로 송신되고, 고리형 가변지연부(30)를 구성하는 상기한 단위지연단(36)으로 입력클럭 CKin이 선택된 단위지연단에 입력되며 루프는 끊어진다. The initially set Si signal is transmitted to the cyclic
입력클럭이 CKin이 상기한 단위 지연단(36)을 통과할 때마다 출력 펄스 Pi가 발생되며 이는 합성주파수 발생부(61)에서 합해져서 컨트롤부(60)에 입력된다.Each time the input clock passes through the
컨트롤부(60) 내부에 존재하는 출력펄스 카운터는 입력되는 출력펄스 Pi의 수를 카운트한다. The output pulse counter existing inside the
출력 펄스의 Pi 수가 프로그램된 N 값에 도달하기 직전에 N의 개수에 해당하는 단위 지연단(36)을 통과하도록 Si값을 다시 설정한다.The Si value is reset so that the number of output pulses passes through the
N 개의 단위 지연단(36)을 통과한 출력클럭은 새로 설정된 Si에 의해 선택된 단위지연단의 출력노우드를 통해서 출력클럭 CKout에 연결된다.The output clock passing through the N unit delay stages 36 is connected to the output clock CKout through the output node of the unit delay stage selected by the newly set Si.
새로 설정된 Si는 고리형 가변지연기(30)를 구성하는 전체의 단위지연단(36)을 1회 통과한 것을 의미하고, 통과한 단위지연단(36)의 수가 프로그램된 수 N보다 작은 경우에는 새로이 하나의 단위지연단(36)을 시작으로 하여 통과한 단위지연단(36)의수가 N수 만큼을 상기한 동작을 반복시켜서 출력클럭과 출력파형을 구한다. The newly set Si means passing through the entire
출력된 CKout은 위상비교부(63)의 입력단에 가해져서 기준 클럭(CKref)과 위상비교를 행하여 그 결과에 의해 아날로그 전압 Vc를 수정한다.The output CKout is applied to the input terminal of the
이러한 수정된 Vc는 다시 고리형 가변지연부(30)를 구성하는 복수개의 단위 지연단(36)의 지연의 크기를 수정하므로 출력펄스 Pi의 주기가 조정되어 원하는 클출력파형과 출력클럭을 구하도록 한다. Since the modified Vc corrects the magnitude of the delay of the plurality of unit delay stages 36 constituting the annular
또한, 새롭게 선택되어 있는 단위 지연단에 지연단 입력클럭(CKin)이 다시 입력되고, 위의 과정이 반복된다.In addition, the delay stage input clock CKin is input again to the newly selected unit delay stage, and the above process is repeated.
본 발명에서는 고리형 가변지연부(30)를 이루는 복수개의 단위 지연단(36) 중에서 컨트롤부에서 생성하여 제공하는 Si신호로 하나의 단위 지연단(36)을 선택을 하여 출력펄스와 출력클럭을 구할 수 있다. In the present invention, the output pulse and the output clock are selected by selecting one
도 6의 타이밍도는 상기한 과정이 반복됨에 따라 수정되는 최종 합성클럭 NCKref의 파형의 모양을 보인 것이다.6 shows the shape of the waveform of the final synthesized clock NCKref modified as the above process is repeated.
초기 상태에서의 출력된 파형의 펄스(70)는 위에서 상술한 Vc의 수정 과정을 통하여 두번째 출력파형의 펄스(71) 형태를 나타내고, 점점 원하는 펄스 주기에 가까워지다가 라킹(locking) 상태가 되면 세번째 펄스(72) 파형과 같이 N배의 주파수 펄스가 출력된다.The
도 7은 본 발명의 고리형 가변 지연기를 이용한 디엘엘 기반 주파수 합성 장치의 동작 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a DL-based frequency synthesizing apparatus using the annular variable delay device of the present invention.
컨트롤부(60)에서 제공하는 선택 동작 신호 Si 에 따라 고리형 가변 지연기(30)에 입력클럭을 입력을 한다(S80).The input clock is input to the annular
상기한 입력클럭이 순차적으로 연결된 단위 지연단(36)으로 통과하고 전체 단위지연단의 수보다 적은 지점에서 입력클럭의 제공을 정지하고 입력클럭은 통과하는 단위지연단(36)의 계수가 합성계수에 이르도록 유지를 한다(S81).The input clock passes through the sequentially connected unit delay stages 36 and stops providing the input clocks at a point less than the total number of unit delay stages, and the coefficients of the unit delay stages 36 through which the input clock passes are combined coefficients. Keep to reach (S81).
상기한 단위 지연단(36)의 펄스출력을 주파수 합성기(61)에서 카운트한다(S82).The pulse output of the
컨트롤부(60)에서는 통과한 단위 지연단(36)의 수가 합성계수 N에 이르면 단위지연단(36)의 출력클럭을 위상비교기(63)에 제공하도록 하여 기준클럭과 비교 판단하고 일치하지 않는 경우 공급되는 아날로그 전압조정부(64)에 공급되는 전원 Vc를 조정을 한다(S83~S84).When the number of unit delay stages 36 passes through the synthesis coefficient N, the
컨트롤부(60)에서는 선택동작신호 Si를 변경하여 상기한 단계 S80으로 피드백시켜 도 6의 세번째 파형(72)과 같은 최종 주파수 합성된 출력클럭 NCKin을 발생시키도록 한다(S 85).The
상술한 바와 같이 본 발명은 예를 들어 입력주파수 1M를 이용하여 100M 클럭을 만들 때 종래의 경우에는 단위 지연단을 100개를 구비시키는 것이었으나, 본 발명은 10개의 단위 지연단을 이루는 고리형 가변지연단을 약 10회 정도 반복시키는 방식으로, 입력클럭과 출력클럭의 비교와 Vc를 조절하고 출력파형을 조정하여 100M 의 클럭을 생성할 수 있으므로, 상기한 종래의 방식보다 하드웨어에 소요되는 비용이 절감된다.As described above, the present invention is to provide 100 unit delay stages in the conventional case, for example, when making a 100M clock using an input frequency of 1M, but the present invention provides a ring-shaped variable that forms 10 unit delay stages. By repeating the delay stage about 10 times, it is possible to generate a 100M clock by comparing the input clock and the output clock, adjusting the Vc, and adjusting the output waveform. Savings.
이상과 같이 본 발명은 같은 짝수 개의 제한된 수의 단위 지연단을 사용한 고리형 가변지연기를 구비하여 복수개의 단위지연단에서의 클럭의 위상을 이용하여 보간하는 방법을 사용하는 디엘엘 기반의 주파수 합성장치로서 피엘엘 기반의 주파수 합성장치에 비해 지터 특성상의 이점을 가진다.As described above, the present invention provides a DL-based frequency synthesizing apparatus using a method of interpolating by using a phase of a clock in a plurality of unit delay stages having an annular variable delay unit using an even number of unit delay stages. As a result, the jitter characteristic has an advantage over the Piel-based frequency synthesizer.
특히, 고리형태의 가변지연기를 사용하므로 제한된 개수의 단위 지연단으로써 임의의 큰 값의 주파수 합성계수 N을 쉽게 구현할 수 있게 한다. In particular, the use of a ring-shaped variable delay unit makes it possible to easily implement any large value of the frequency synthesis coefficient N with a limited number of unit delay stages.
또한, 단위 지연단에서 클럭 상승 에지간의 지연에 해당하는 주기의 펄스를 발생시킴으로써 단위 지연단을 통과하는 클럭의 듀티 비와는 무관한 동작을 수행한다.In addition, by generating a pulse of a period corresponding to the delay between the clock rising edge in the unit delay stage, the operation is independent of the duty ratio of the clock passing through the unit delay stage.
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