KR100800143B1 - Phase locked loop and phase locked method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초기 출력 클럭 신호를 조절하여 초기 록킹 과정에서 발생하는 시간을 줄일 수 있는 위상 고정 루프를 개시한다. 이 회로는, 기준 클럭 신호(REF_CLK)를 분주한 후, 분주된 신호(CK)의 한 주기에 대응하는 초기 전압(CKD)을 전압 제어 발진부(500)로 제공함으로써, 전압 제어 발진부(500)에서 초기에 발생하는 출력 클럭 신호(CLKOUT)와 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 주파수 차이를 줄일 수 있다.The present invention discloses a phase locked loop that can reduce the time that occurs during the initial locking process by adjusting the initial output clock signal. The circuit divides the reference clock signal REF_CLK and then supplies the initial voltage CKD corresponding to one period of the divided signal CK to the voltage controlled oscillator 500 so that the voltage controlled oscillator 500 An initial frequency difference between the output clock signal CLKOUT and the reference clock signal REF_CLK may be reduced.
Description
도 1은 종래 기술에 따른 위상 고정 루프의 블럭 회로도.1 is a block circuit diagram of a phase locked loop according to the prior art.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 위상 고정 루프의 블럭 회로도.2 is a block circuit diagram of a phase locked loop according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 초기 전압 발생부(200)를 나타내는 블럭 회로도.3 is a block circuit diagram illustrating the
도 4는 도 3의 제어부(220)를 나타내는 회로도.4 is a circuit diagram illustrating the
도 5는 도 2의 초기 전압 발생부(200)의 동작을 설명하기 위한 파형도.5 is a waveform diagram illustrating an operation of the
본 발명은 위상 고정 루프에 관한 것으로, 특히 초기 출력 클럭 신호의 주파수를 조절하여 초기 록킹 과정에서 발생하는 시간을 줄일 수 있는 위상 고정 루프 및 위상 고정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a phase locked loop, and more particularly, to a phase locked loop and a phase locked method capable of reducing a time occurring during an initial locking process by adjusting a frequency of an initial output clock signal.
일반적으로, 위상 고정 루프(Phase Locked Loop)는 송신한 신호가 기준 주파수와 일치할 때까지 계속 순환시키는 방법을 사용하여 주파수를 고정하는 일종의 부 궤환(Negative Feedback) 회로로서, 주기적인 신호의 위상이 흔들리지 않게 정확한 고정점을 강제로 잡아주어 신호가 특정 위상으로 유지되도록 한다.Generally, a phase locked loop is a kind of negative feedback circuit that locks a frequency by continuously rotating the transmitted signal until it matches the reference frequency. Forcibly hold the correct fixed point to ensure that the signal remains in a certain phase.
특히, 위상은 주파수를 적분한 개념이므로 위상 고정과 주파수 고정의 개념은 거의 같기 때문에, 위상 고정 루프는 RF시스템에서 주로 주파수원으로 이용되는 주파수의 흔들림을 막기 위해 사용된다.In particular, since phase is a concept of frequency integration, the concept of phase lock and frequency lock is almost the same, so the phase lock loop is used to prevent the frequency oscillation mainly used as a frequency source in an RF system.
한편, 위상 고정 루프의 대역폭은 잡음, 속도, 및 회로의 안정성 모두를 고려하여 설계되어야 하지만, 서로 상충(Trade-off) 관계가 있기 때문에 모두를 만족할 수는 없다. 예를 들어, 좁은 주파수를 선택할 경우, 입력 신호의 잡음과 회로의 안정성은 보장되지만, 위상 고정 루프의 록킹(Locking) 시간이 오래 걸리고 잡음에 취약하게 된다.On the other hand, the bandwidth of the phase locked loop should be designed in consideration of both noise, speed, and stability of the circuit, but not all of them can be satisfied because there is a trade-off relationship with each other. For example, choosing a narrower frequency will ensure the noise of the input signal and the stability of the circuit, but it will take longer to lock the phase locked loop and be vulnerable to noise.
이러한 위상 고정 루프는 일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 루프 필터부(30)에 충전되어 있던 전압에 의해 전압 제어 발진부(40)의 출력 클럭 신호(CLKOUT)의 주파수를 결정한 후, 위상 주파수 검출부(10)에서 외부로부터 제공되는 기준 클럭 신호(REF_CLK)와 전압 제어 발진부(40)의 출력 클럭 신호(CLKOUT)의 주파수를 비교하여 업 펄스 신호(UP)와 다운 펄스 신호(DN)를 선택적으로 제공한다.Generally, as shown in FIG. 1, the phase-locked loop determines the frequency of the output clock signal CLKOUT of the voltage controlled
그리고, 차지 펌프부(20)에서 이 신호들(UP,DN)의 펄스 폭에 해당하는 전류가 발생하고, 발생한 전류에 의해 루프 필터부(30)에 충전되어 있는 전압의 레벨이 조절되어 다시 전압 제어 발진부(40)로 제공된다.In addition, a current corresponding to the pulse widths of the signals UP and DN is generated in the
이와 같이, 종래의 위상 고정 루프는 루프 필터부(30)에 충전된 전압에 해당하는 주파수를 갖는 출력 클럭 신호(CLKOUT)와 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 주파수 차이를 비교한 후, 출력 클럭 신호(CLKOUT)와 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 주파수 차이가 소정 범위 내에 들어올 때까지 위의 동작을 반복한다.As described above, the conventional phase locked loop compares the frequency difference between the output clock signal CLKOUT and the reference clock signal REF_CLK having a frequency corresponding to the voltage charged in the
이때, 종래의 위상 고정 루프는 전압 제어 발진부(40)에서 초기에 발생하는 출력 클럭 신호(CLKOUT)와 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 주파수 차이가 위상 고정 루프의 초기 로크 포착(Lock Acquisition)을 결정하며, 초기 출력 클럭 신호(CLKOUT)와 기준 클럭 신호(REF_CLK) 주파수 차이가 크면 위상 고정 루프의 록킹 시간이 길어지는 단점이 있다.In this case, in the conventional phase locked loop, the frequency difference between the output clock signal CLKOUT and the reference clock signal REF_CLK initially generated by the voltage controlled
따라서, 본 발명의 목적은 기준 클럭 신호와 초기 출력 클럭 신호의 주파수 차이를 줄여 위상 고정 루프의 록킹 시간을 단축하고자 함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to reduce the locking time of the phase locked loop by reducing the frequency difference between the reference clock signal and the initial output clock signal.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 위상 고정 루프는, 외부에서 제공되는 기준 클럭 신호와 피드백된 출력 클럭 신호를 비교하여 펄스 신호를 발생하는 위상 주파수 검출부; 상기 기준 클럭 신호를 분주하여 분주 신호를 생성한 후, 상기 분주 신호의 한 주기에 대응되는 초기 전압을 제공하는 초기 전압 발생부; 상기 펄스 신호의 펄스 폭에 비례하는 전류를 발생하는 차지 펌프부; 상기 초기 전압을 충전하며, 상기 차지 펌프부에서 발생하는 전류에 의해 상기 초기 전압의 레벨을 조절하여 제공하는 루프 필터부; 및 상기 루프 필터부에 제공된 전압과 대응되는 주파수를 갖는 상기 출력 클럭 신호를 출력하는 전압 제어 발진부;를 포함함을 특징으로 한다.The phase locked loop for achieving the above object includes a phase frequency detector for generating a pulse signal by comparing the externally provided reference clock signal and the feedback output clock signal; An initial voltage generator for dividing the reference clock signal to generate a divided signal and providing an initial voltage corresponding to one period of the divided signal; A charge pump unit generating a current proportional to a pulse width of the pulse signal; A loop filter unit charging the initial voltage and adjusting and providing a level of the initial voltage by a current generated from the charge pump unit; And a voltage controlled oscillator for outputting the output clock signal having a frequency corresponding to the voltage provided to the loop filter unit.
상기 구성에서, 상기 초기 전압 발생부는, 상기 기준 클럭 신호를 분주하여 상기 분주 신호를 생성하는 분주부; 초기 동작시 인에이블되고 상기 분주 신호의 한 주기가 끝나는 시점에 디스에이블되는 제어 신호를 발생하는 제어부; 및 상기 제어 신호가 인에이블 상태인 동안 상기 소정 전압을 충전한 후, 상기 제어 신호가 디스에이블될 때 상기 충전된 전압을 상기 초기 전압으로 제공하는 출력부;를 포함함이 바람직하다.In the above configuration, the initial voltage generator comprises: a divider for dividing the reference clock signal to generate the divided signal; A controller which is enabled during an initial operation and generates a control signal that is disabled at the end of one period of the divided signal; And an output unit configured to charge the predetermined voltage while the control signal is in an enabled state and to provide the charged voltage as the initial voltage when the control signal is disabled.
상기 구성에서, 상기 분주부는 상기 기준 클럭 신호를 2분주하여 상기 기준 클럭 신호보다 두 배의 주기를 갖는 상기 분주 신호를 생성함이 바람직하다.In the above configuration, the division unit divides the reference clock signal by two to generate the division signal having a period twice as long as the reference clock signal.
상기 구성에서, 상기 분주부는 상기 기준 클럭 신호를 클럭 입력 단자로 입력받으며, 입력 단자와 반전 출력 단자가 서로 연결된 D 플립플롭으로 구성됨이 바람직하다.In the above configuration, the divider may be configured as a D flip-flop that receives the reference clock signal through a clock input terminal and has an input terminal and an inverted output terminal connected to each other.
상기 구성에서, 상기 제어부는, 초기 동작을 위한 파워 업 신호에 의해 소정 전압을 래치하여 상기 초기 전압 발생부의 동작 구간을 설정해주는 구간 설정 수단; 상기 파워 업 신호에 의해 초기화되며, 반전 출력 단자에서 상기 분주 신호의 에지에 동기되는 상기 제어 신호를 출력하는 D 플립플롭; 상기 구간 설정 수단에서 래치된 신호와 상기 제어 신호를 논리 조합하여 상기 D 플립플롭의 입력 단자로 전달하는 조합 수단; 및 상기 D 플립플롭의 반전 출력 단자에서 디스에이블 상태의 상기 제어 신호를 출력할 때 펄스를 발생하여 상기 구간 설정 수단으로 제공하는 펄스 발생 수단;로 구성됨이 바람직하다.In the above configuration, the control unit includes: interval setting means for setting an operation section of the initial voltage generator by latching a predetermined voltage by a power-up signal for an initial operation; A D flip-flop initialized by the power up signal and outputting the control signal synchronized with an edge of the divided signal at an inverted output terminal; Combining means for logically combining the signal latched by the interval setting means and the control signal to an input terminal of the D flip-flop; And a pulse generating means for generating a pulse when the output signal of the control state in the inverted output terminal of the D flip-flop is output to the section setting means.
상기 구성에서, 상기 구간 설정 수단은, 상기 파워 업 신호에 의해 스위칭하여 전원 전압을 선택적으로 제 1 노드로 제공하는 제 1 스위칭 수단; 상기 펄스 발 생 수단의 출력에 의해 스위칭하여 상기 전원 전압을 선택적으로 출력 노드인 제 2 노드로 제공하는 제 2 스위칭 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 노드의 전위를 각각 래치하는 크로스 커플형 래치 수단;으로 구성됨이 바람직하다.In the above configuration, the interval setting means includes: first switching means for switching by the power up signal to selectively provide a power supply voltage to a first node; Second switching means for switching by the output of said pulse generating means to selectively provide said power supply voltage to a second node which is an output node; And cross-coupled latch means for latching the potentials of the first and second nodes, respectively.
상기 구성에서, 상기 D 플립플롭은 상기 분주 신호의 라이징 에지에 동기되는 상기 제어 신호를 출력하는 라이징 에지 트리거 구조를 가짐이 바람직하다.In the above configuration, the D flip-flop preferably has a rising edge trigger structure for outputting the control signal synchronized with the rising edge of the divided signal.
상기 구성에서, 상기 조합 수단은, 상기 구간 설정 수단에서 래치된 신호와 상기 제어 신호와 위상이 반대인 신호를 앤드 조합하는 제 1 앤드 게이트; 상기 구간 설정 수단에서 래치된 신호의 위상을 반전시키는 인버터; 상기 인버터에 의해 위상이 반전된 신호와 상기 제어 신호를 앤드 조합하는 제 2 앤드 게이트; 및 상기 제 1 및 제 2 앤드 게이트에서 앤드 조합된 신호들을 오아 조합하여 상기 D 플립플롭의 입력 단자로 전달하는 오아 게이트;로 구성됨이 바람직하다.In the above configuration, the combining means includes: a first AND gate for AND combining a signal latched by the interval setting means and a signal in phase with the control signal; An inverter for inverting the phase of the signal latched by the section setting means; A second AND gate for AND-combining the signal whose phase is inverted by the inverter and the control signal; And an ora gate configured to ora-combine the signals combined and combined in the first and second AND gates to deliver the input signals to the input terminal of the D flip-flop.
상기 구성에서, 상기 출력부는, 상기 분주 신호를 소정의 아날로그 전압으로 변환시키는 변환 수단; 상기 제어 신호에 의해 스위칭하여 상기 변환 수단에서 공급되는 소정 전압을 선택적으로 제공하는 스위칭 수단; 및 상기 스위칭 수단이 턴 온될 때 상기 변환 수단에서 공급되는 소정 전압을 충전한 후, 상기 스위칭 수단이 턴 오프될 때 충전된 전압을 상기 초기 전압으로 제공하는 캐패시터 수단;으로 구성됨이 바람직하다.In the above configuration, the output unit includes conversion means for converting the divided signal into a predetermined analog voltage; Switching means for switching by said control signal to selectively provide a predetermined voltage supplied from said conversion means; And a capacitor means for charging the predetermined voltage supplied from the conversion means when the switching means is turned on, and providing the charged voltage as the initial voltage when the switching means is turned off.
상기 구성에서, 상기 변환 수단은, 상기 분주 신호에 의해 스위칭하여 전원 전압을 선택적으로 제공하는 풀 업 수단; 및 상기 분주 신호에 의해 스위칭하여 접지 전압을 선택적으로 제공하는 풀 다운 수단;으로 구성됨이 바람직하다.In the above configuration, the converting means comprises: pull-up means for switching by the divided signal to selectively provide a power supply voltage; And pull-down means for switching by the division signal to selectively provide a ground voltage.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 출력 클럭 신호를 피드백받아 외부에서 제공되는 기준 클럭 신호와 비교하여 상기 출력 클럭 신호와 상기 기준 클럭 신호의 주파수 차이를 보상하는 위상 고정 루프는, 상기 기준 클럭 신호를 분주하여 분주 신호를 생성하는 분주부; 초기 동작시 인에이블되고 상기 분주 신호의 한 주기가 끝나는 시점에 디스에이블되는 제어 신호를 발생하는 제어부; 및 상기 제어 신호가 인에이블 상태인 동안 소정 전압을 충전한 후, 상기 제어 신호가 디스에이블될 때 상기 충전된 전압을 초기 전압으로 제공하는 출력부;를 포함하며, 초기 동작시 상기 초기 전압에 해당하는 주파수를 상기 출력 클럭 신호로 제공함을 특징으로 한다.A phase locked loop that receives feedback of an output clock signal for achieving the above object and compares it with an externally provided reference clock signal to compensate for a frequency difference between the output clock signal and the reference clock signal includes: A division unit for dividing to generate a division signal; A controller which is enabled during an initial operation and generates a control signal that is disabled at the end of one period of the divided signal; And an output unit which charges a predetermined voltage while the control signal is in an enabled state, and provides the charged voltage as an initial voltage when the control signal is disabled, and corresponds to the initial voltage during an initial operation. It is characterized by providing a frequency to the output clock signal.
상기 구성에서, 상기 분주부는 상기 출력 클럭 신호를 2분주하여 상기 출력 클럭 신호보다 두 배의 주기를 갖는 상기 분주 신호를 생성함이 바람직하다.In the above configuration, the division unit divides the output clock signal by two to generate the division signal having a period twice as long as the output clock signal.
상기 구성에서, 상기 분주부는 상기 출력 클럭 신호를 클럭 입력 단자로 입력받으며, 입력 단자와 반전 출력 단자가 서로 연결된 D 플립플롭으로 구성됨이 바람직하다.In the above configuration, the divider may be configured as a D flip-flop which receives the output clock signal through a clock input terminal and has an input terminal and an inverted output terminal connected to each other.
상기 구성에서, 상기 제어부는, 초기 동작을 위한 파워 업 신호에 의해 소정 전압을 래치하여 상기 초기 전압 발생부의 동작 구간을 설정해주는 구간 설정 수단; 상기 파워 업 신호에 의해 초기화되며, 반전 출력 단자에서 상기 분주 신호의 에지에 동기되는 상기 제어 신호를 출력하는 D 플립플롭; 상기 구간 설정 수단에서 래치된 신호와 상기 제어 신호를 논리 조합하여 상기 D 플립플롭의 입력 단자로 전달하는 조합 수단; 및 상기 D 플립플롭의 반전 출력 단자에서 디스에이블 상태의 상기 제어 신호를 출력할 때 펄스를 발생하여 상기 구간 설정 수단으로 제공하는 펄스 발생 수단;로 구성됨이 바람직하다.In the above configuration, the control unit includes: interval setting means for setting an operation section of the initial voltage generator by latching a predetermined voltage by a power-up signal for an initial operation; A D flip-flop initialized by the power up signal and outputting the control signal synchronized with an edge of the divided signal at an inverted output terminal; Combining means for logically combining the signal latched by the interval setting means and the control signal to an input terminal of the D flip-flop; And a pulse generating means for generating a pulse when the output signal of the control state in the inverted output terminal of the D flip-flop is output to the section setting means.
상기 구성에서, 상기 구간 설정 수단은, 상기 파워 업 신호에 의해 스위칭하여 전원 전압을 선택적으로 제 1 노드로 제공하는 제 1 스위칭 수단; 상기 펄스 발생 수단의 출력에 의해 스위칭하여 상기 전원 전압을 선택적으로 출력 노드인 제 2 노드로 제공하는 제 2 스위칭 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 노드의 전위를 래치하는 크로스 커플형 래치 수단;으로 구성됨이 바람직하다.In the above configuration, the interval setting means includes: first switching means for switching by the power up signal to selectively provide a power supply voltage to a first node; Second switching means for switching by an output of said pulse generating means to selectively provide said power supply voltage to a second node which is an output node; And cross-coupled latch means for latching potentials of the first and second nodes.
상기 구성에서, 상기 D 플립플롭은 상기 분주 신호의 라이징 에지에 동기되는 상기 제어 신호를 출력하는 라이징 에지 트리거 구조를 가짐이 바람직하다.In the above configuration, the D flip-flop preferably has a rising edge trigger structure for outputting the control signal synchronized with the rising edge of the divided signal.
상기 구성에서, 상기 조합 수단은, 상기 구간 설정 수단에서 래치된 신호와 상기 제어 신호와 위상이 반대인 신호를 앤드 조합하는 제 1 앤드 게이트; 상기 구간 설정 수단에서 래치된 신호의 위상을 반전시키는 인버터; 상기 인버터에 의해 위상이 반전된 신호와 상기 제어 신호를 앤드 조합하는 제 2 앤드 게이트; 및 상기 제 1 및 제 2 앤드 게이트에서 앤드 조합된 신호들을 오아 조합하여 상기 D 플립플롭의 입력 단자로 전달하는 오아 게이트;로 구성됨이 바람직하다.In the above configuration, the combining means includes: a first AND gate for AND combining a signal latched by the interval setting means and a signal in phase with the control signal; An inverter for inverting the phase of the signal latched by the section setting means; A second AND gate for AND-combining the signal whose phase is inverted by the inverter and the control signal; And an ora gate configured to ora-combine the signals combined and combined in the first and second AND gates to deliver the input signals to the input terminal of the D flip-flop.
상기 구성에서, 상기 출력부는, 상기 분주 신호를 소정의 아날로그 전압으로 변환시키는 변환 수단; 상기 제어 신호에 의해 스위칭하여 상기 변환 수단에서 공급되는 소정 전압을 선택적으로 제공하는 스위칭 수단; 및 상기 스위칭 수단이 턴 온될 때 상기 변환 수단에서 공급되는 소정 전압을 충전한 후, 상기 스위칭 수단이 턴 오프될 때 충전된 전압을 상기 초기 전압으로 제공하는 캐패시터 수단;으로 구 성됨이 바람직하다.In the above configuration, the output unit includes conversion means for converting the divided signal into a predetermined analog voltage; Switching means for switching by said control signal to selectively provide a predetermined voltage supplied from said conversion means; And a capacitor means for charging the predetermined voltage supplied from the conversion means when the switching means is turned on, and providing the charged voltage as the initial voltage when the switching means is turned off.
상기 구성에서, 상기 변환 수단은, 상기 분주 신호에 의해 스위칭하여 전원 전압을 선택적으로 제공하는 풀 업 수단; 및 상기 분주 신호에 의해 스위칭하여 접지 전압을 선택적으로 제공하는 풀 다운 수단;으로 구성됨이 바람직하다.In the above configuration, the converting means comprises: pull-up means for switching by the divided signal to selectively provide a power supply voltage; And pull-down means for switching by the division signal to selectively provide a ground voltage.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 위상 고정 방법은, 외부에서 제공되는 기준 클럭 신호를 분주하여 분주 신호로 제공하는 제 1 단계; 상기 분주 신호의 주기에 대응되는 초기 전압을 제공하는 제 2 단계; 상기 초기 전압에 대응되는 주파수를 갖는 출력 클럭 신호를 제공하는 제 3 단계; 상기 출력 클럭 신호를 피드백받아 상기 출력 클럭 신호와 상기 기준 클럭 신호의 주파수를 비교하여 펄스 신호를 발생하는 제 4 단계; 및 상기 펄스 신호에 따라 상기 초기 전압의 레벨을 조절하는 제 5 단계;를 포함함을 특징으로 한다.The phase lock method for achieving the above object comprises a first step of dividing an externally provided reference clock signal as a divided signal; A second step of providing an initial voltage corresponding to a period of the divided signal; Providing an output clock signal having a frequency corresponding to the initial voltage; A fourth step of receiving the output clock signal and comparing the frequency of the output clock signal with the reference clock signal to generate a pulse signal; And a fifth step of adjusting the level of the initial voltage according to the pulse signal.
상기 방법에서, 상기 제 1 단계는 상기 기준 클럭 신호를 2 분주하여 상기 기준 클럭 신호보다 두 배의 주기를 갖는 상기 분주 신호로 제공함이 바람직하다.In the above method, the first step divides the reference clock signal by two to provide the divided signal having a period twice as long as the reference clock signal.
상기 방법에서, 상기 제 2 단계는 상기 분주 신호의 한 주기 동안 소정 전압을 충전한 후, 상기 분주 신호의 한 주기가 끝나는 시점까지 충전된 전압을 상기 초기 전압으로 제공함이 바람직하다.In the method, the second step may be to charge the predetermined voltage for one period of the divided signal, and then provide the charged voltage as the initial voltage until the end of one period of the divided signal.
상기 방법에서, 상기 제 2 단계는 상기 분주 신호가 인에이블 상태인 동안 전원 전압을 충전한 후, 상기 분주 신호가 디스에이블 상태인 동안 상기 충전된 전압을 접지로 방전하며, 상기 분주 신호가 다시 인에이블 상태로 되는 시점에 충전된 전압을 상기 초기 전압으로 제공함이 바람직하다.In the method, the second step charges a power supply voltage while the divided signal is in an enabled state, then discharges the charged voltage to ground while the divided signal is in a disabled state, and the divided signal is again in It is preferable to provide a charged voltage as the initial voltage at the time when it becomes an enable state.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시 예로써 도 2의 회로가 제공되며, 본 발명의 실시 예는 기준 클럭 신호(REF_CLK)를 분주한 후, 분주된 신호의 한 주기에 대응하는 초기 전압(CKD)을 전압 제어 발진부(500)로 제공함으로써, 전압 제어 발진부(500)에서 초기에 발생하는 출력 클럭 신호(CLKOUT)와 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 주파수 차이를 줄일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the circuit of FIG. 2 is provided. The embodiment of the present invention divides the reference clock signal REF_CLK, and then converts the initial voltage CKD corresponding to one period of the divided signal into a voltage controlled oscillator. 500, the frequency difference between the output clock signal CLKOUT and the reference clock signal REF_CLK initially generated by the voltage controlled
구체적으로, 도 2의 실시 예는 기준 클럭 신호(REF_CLK)와 피드백된 출력 클럭 신호(CLKOUT)의 주파수를 비교하여 업 펄스 신호(UP)와 다운 펄스 신호(DN)를 선택적으로 출력하는 위상 주파수 검출부(100), 기준 클럭 신호(REF_CLK)를 이용하여 초기 전압(CKD)을 발생하는 초기 전압 발생부(200), 업 펄스 신호(UP)와 다운 펄스 신호(DN)에 의해 전류(IP,IN)를 각각 생성하여 루프 필터부(400)에 충전된 전하량을 조절하는 차지 펌프부(300), 초기 전압(CKD)을 충전한 후 차지 펌프부(300)에 의해 전압(VC) 레벨을 조절하여 출력하는 루프 필터부(400), 및 루프 필터부(400)에서 인가된 전압에 대응되는 출력 클럭 신호(CLKOUT)를 출력하는 전압 제어 발진부(500)를 포함한다.In detail, the embodiment of FIG. 2 compares the frequency of the reference clock signal REF_CLK and the fed back output clock signal CLKOUT to selectively output an up pulse signal UP and a down pulse signal DN. 100, an
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시 예는 초기 동작시 초기 전압 발생부(200)에서 기준 클럭 신호(REF_CLK)를 분주한 후 분주 신호(CK)의 한 주기 동안 소정 전압을 충전하여 초기 전압(CKD)으로 제공한다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the
이때, 초기 전압 발생부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 기준 클럭 신 호(REF_CLK)를 분주하여 분주 신호(CK)로 출력하는 분주부(210), 초기 동작시 인에이블되고 분주 신호(CK)의 한 주기가 끝나는 시점에 디스에이블되는 제어 신호(INIT)를 발생하는 제어부(220), 및 분주 신호(CK)에 의해 소정 전압을 충전한 후 제어 신호(INIT)가 디스에이블될 때 상기 충전된 전압을 초기 전압(CKD)으로 제공하는 출력부(230)로 구성된다.In this case, as shown in FIG. 3, the
여기서, 분주부(210)는 기준 클럭 신호(REF_CLK)를 'n'(n은 2 이상의 자연수)분주하여 분주 신호(CK)로 출력하며, 본 발명의 실시 예에서는 일 예로 기준 클럭 신호(REF_CLK)를 2분주하여 분주 신호(CK)로써 사용한다. 이를 위해, 분주부(210)는 기준 클럭 신호(REF_CLK)를 클럭 입력 단자로 입력받고, 입력 단자(D)와 반전 출력 단자(Qb)가 서로 연결된 라이징 에지 트리거형 D 플립플롭(D_FF1)으로 구성될 수 있다.Here, the
또한, 출력부(230)는 분주 신호(CK)에 의해 선택적으로 풀 업 및 풀 다운 동작을 각각 수행하는 PMOS 및 NMOS 트랜지스터(P1,N1), PMOS 및 NMOS 트랜지스터(P1,N1)의 출력 상태에 따라 선택적으로 풀 업 및 풀 다운 동작을 각각 수행하는 PMOS 및 NMOS 트랜지스터(P2,N2), 제어부(220)에서 출력되는 제어 신호(INIT)에 의해 노드(ND1)와 노드(ND2) 사이를 선택적으로 연결하는 NMOS 트랜지스터(N3), 및 NMOS 트랜지스터(N3)가 턴 온될 때 PMOS 및 NMOS 트랜지스터(P2,N2)에서 공급되는 소정 전압을 충전한 후 NMOS 트랜지스터(N3)가 턴 오프될 때 충전된 전압을 초기 전압(CKD)으로 제공하는 캐패시터(C3)로 구성될 수 있다.In addition, the
그리고, 제어부(220)는 도 4에 도시된 바와 같이, 파워 업 신호(PWRUP)에 의 해 전원 전압(VDD)을 선택적으로 노드(ND3)로 제공하는 NMOS 트랜지스터(N4); 노드(ND3)와 노드(ND4)의 전위를 래치하는 크로스 커플 형태로 연결된 PMOS 트랜지스터들(P3,P4)과 NMOS 트랜지스터들(N5,N6); 펄스 발생부(221)에서 발생하는 펄스(RISE)에 의해 전원 전압(VDD)을 선택적으로 노드(ND4)로 제공하는 NMOS 트랜지스터(N7); 신호(CTRL)와 D 플립플롭(D_FF2)의 출력 단자(Q)에서 출력되는 반전 제어 신호(INITB)를 앤드 조합하는 앤드 게이트(AN1); 신호(CTRL)의 위상을 반전하는 인버터(IV); 인버터(IV)에 의해 반전된 신호와 D 플립플롭(D_FF2)의 반전 출력 단자(QB)에서 출력되는 제어 신호(INIT)를 앤드 조합하는 앤드 게이트(AN2); 앤드 게이트들(AN1,AN2)에서 각각 앤드 조합된 신호를 오아 조합하는 오아 게이트(OR); 파워 업 신호(PWRUP)를 입력받는 리셋 단자, 오아 게이트(OR)에서 오아 조합된 신호를 입력받는 입력 단자(D), 분주 신호(CK)를 입력받는 클럭 입력 단자, 반전 제어 신호(INITB)를 출력하는 출력 단자(Q), 및 제어 신호(INIT)를 출력하는 반전 출력 단자(QB)를 갖는 라이징 에지 트리거형 D 플립플롭(D_FF2); 및 제어 신호(INIT)가 디스에이블될 때 펄스(RISE)를 발생하는 펄스 발생부(221);로 구성될 수 있다.And, the
이러한 구성을 갖는 초기 전압 발생부(200)의 동작을 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 살펴보면, 우선, 분주부(210)의 D 플립플롭(D_FF1)에 의해 분주된 분주 신호(CK)는 제어부(220)의 D 플립플롭(D_FF2)으로 제공된다.An operation of the
그리고, D 플립플롭(D_FF2)에서는 파워 업 신호(PWRUP) 신호가 인에이블될 때 인에이블 상태의 파워 업 신호(PWRUP)가 리셋 단자로 입력되어 출력 단자(Q)의 출력이 로우 레벨로 설정되므로, 반전 출력 단자(QB)에서 출력되는 제어 신 호(INIT)는 하이 레벨 상태를 갖는다.In the D flip-flop D_FF2, when the power-up signal PWRUP signal is enabled, the power-up signal PWRUP in the enabled state is input to the reset terminal and the output of the output terminal Q is set to a low level. The control signal INIT output from the inverting output terminal QB has a high level state.
또한, 파워 업 신호(PWRUP)가 인에이블될 때 NMOS 트랜지스터(N4)가 턴 온되어 노드(ND3)의 전위가 전원 레벨로 상승하고, 크로스 커플 형태로 연결된 PMOS 및 NMOS 트랜지스터들(P3,P4,N5,N6)에 의해 신호(CTRL)가 로우 레벨로 된다.In addition, when the power-up signal PWRUP is enabled, the NMOS transistor N4 is turned on so that the potential of the node ND3 rises to a power supply level, and the PMOS and NMOS transistors P3, P4, The signals CTRL are brought low by N5 and N6.
이후, 신호(CTRL), 인버터(IV)에 의해 반전된 신호, D 플립플롭(D_FF2)에서 초기 설정된 제어 신호(INIT), 및 반전 제어 신호(INITB)가 두 개의 앤드 게이트(AN1,AN2)와 오아 게이트(OR)를 통하여 논리 조합되어 로우 레벨의 신호로 D 플립플롭(D_FF2)의 입력 단자(D)로 전달된다.Thereafter, the signal CTRL, the signal inverted by the inverter IV, the control signal INIT initially set in the D flip-flop D_FF2, and the inversion control signal INITB are connected to the two AND gates AN1 and AN2. The logic is combined through the OR gate OR to be transmitted to the input terminal D of the D flip-flop D_FF2 as a low level signal.
즉, D 플립플롭(D_FF2)의 반전 출력 단자에서 출력되는 제어 신호(INIT)는 파워 업 신호(PWRUP)가 인에이블되는 시점부터 인에이블 상태를 유지하며, 제어 신호(INIT)가 인에이블 상태인 동안, 출력부(230)의 PMOS 및 NMOS 트랜지스터(P2,N2)에 의해 캐패시터(C3)에 소정 전압이 충전된다.That is, the control signal INIT output from the inverted output terminal of the D flip-flop D_FF2 is enabled from the time when the power-up signal PWRUP is enabled, and the control signal INIT is enabled. In the meantime, the capacitor C3 is charged with a predetermined voltage by the PMOS and NMOS transistors P2 and N2 of the
이때, 출력부(230)의 캐패시터(C3)는 분주 신호(CK)가 하이 레벨일 때 전원 전압(VDD)을 충전한 뒤, 분주 신호(CK)가 로우 레벨일 때 충전된 전압을 접지로 방전한다.At this time, the capacitor C3 of the
그 후, 파워 업 신호(PWRUP)가 디스에이블될 때 D 플립플롭(D_FF2)의 입력 단자(D)에는 하이 레벨의 신호가 입력되고, 입력된 하이 레벨의 신호는 라이징 에지 트리거 방식의 D 플립플롭(D_FF2)에 의해 분주 신호(CK)의 한 주기가 끝나는 시점의 라이징 에지에서 디스에이블 상태의 제어 신호(INIT)로 출력된다.Thereafter, when the power-up signal PWRUP is disabled, a high level signal is input to the input terminal D of the D flip-flop D_FF2, and the input high level signal is a D flip-flop of a rising edge trigger method. The output signal is output as the control signal INIT in the disabled state at the rising edge at the end of one cycle of the divided signal CK by D_FF2.
제어 신호(INIT)가 디스에이블될 때, 출력부(230)의 NMOS 트랜지스터(N3)가 턴 오프되어 노드(ND1)와 노드(ND2) 사이에 흐르는 전류가 차단되므로 캐패시터(C3)는 제어 신호(INIT)가 인에이블 상태일 동안 충전한 전압을 초기 전압(CKD)으로 루프 필터부(400)로 제공한다.When the control signal INIT is disabled, since the NMOS transistor N3 of the
이때, 출력부(230)의 캐패시터(C3)는 도 5에 도시된 바와 같이, 분주 신호(CK)의 한 주기에 따라 충전되는 전하량의 차이가 발생하며, 일 예로 분주 신호(CK)가 주기가 짧은 신호(CKH)일 경우 루프 필터부(400)로 제공되는 전압(CKDH)은 초기 전압(CKD)보다 높은 레벨을 가지고, 분주 신호(CK)가 주기가 긴 신호(CKL)일 경우 루프 필터부(400)로 제공되는 전압(CKDL)은 초기 전압(CKD)보다 낮은 레벨을 가진다.In this case, as shown in FIG. 5, the capacitor C3 of the
루프 필터부(400)는 초기 전압 발생부(200)에서 제공된 초기 전압(CKD)을 저항(R)과 두 개의 캐패시터(C1,C2)를 통해 공급받으며, 전압 제어 발진부(500)에서 이러한 루프 필터부(400)에 공급된 초기 전압(CKD)과 비례하는 주파수를 갖는 초기 출력 클럭 신호(CLKOUT)를 출력한다.The
그리고, 초기 출력 클럭 신호(CLKOUT)는 위상 주파수 검출부(100)로 피드백되어 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 주파수와 비교되며, 위상 주파수 검출부(100)에서는 초기 출력 클럭 신호(CLKOUT)의 주파수가 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 주파수보다 낮은 경우, 업 펄스 신호(UP)가 발생되고, 초기 출력 클럭 신호(CLKOUT)의 주파수가 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 주파수보다 높은 경우, 다운 펄스 신호(DN)가 발생한다.The initial output clock signal CLKOUT is fed back to the
차지 펌프부(300)에서는 위상 주파수 검출부(100)에서 업 펄스 신호(UP)가 발생한 경우 업 펄스 신호(UP)의 펄스 폭에 대응되는 전류(IP)량을 루프 필터부(400)로 추가로 공급하고, 위상 주파수 검출부(100)에서 다운 펄스 신호(DN)가 발생한 경우 루프 필터부(400)에 충전된 전하를 다운 펄스 신호(DN)의 펄스 폭에 대응되는 전류(IN)량만큼 접지로 방출시킨다.In the
이후, 본 발명의 실시 예는 전압 제어 발진부(500)에서 출력되는 출력 클럭 신호(CLKOUT)의 주파수가 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 주파수에 근접할 때까지 위와 같은 동작을 반복한다. 이때, 초기 전압 발생부(200)는 초기 동작시에만 활성화되고, 이후의 동작에서는 비활성화 상태로 유지된다.Thereafter, the exemplary embodiment of the present invention repeats the above operation until the frequency of the output clock signal CLKOUT output from the voltage controlled
이러한 출력 클럭 신호(CLKOUT)의 주파수를 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 주파수와 동일하게 맞추는 동작에서, 본 발명의 실시 예는 초기 출력 클럭 신호(CLKOUT)가 초기 전압(CKD)에 대응되는 주파수를 가지므로, 최초 위상 주파수 검출부(100)에 입력되는 출력 클럭 신호(CLKOUT)와 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 주파수 차이가 크지 않다.In an operation of matching the frequency of the output clock signal CLKOUT with the frequency of the reference clock signal REF_CLK, an embodiment of the present invention has a frequency in which the initial output clock signal CLKOUT corresponds to the initial voltage CKD. Therefore, the frequency difference between the output clock signal CLKOUT and the reference clock signal REF_CLK input to the initial
즉, 본 발명의 실시 예는 기준 클럭 신호(REF_CLK)를 분주하여 분주 신호(CK)를 생성한 후, 분주 신호(CK)의 주기에 대응되는 초기 전압(CKD)을 전압 제어 발진부(500)로 제공한다.That is, according to the exemplary embodiment of the present invention, the reference clock signal REF_CLK is divided to generate the divided signal CK, and then the initial voltage CKD corresponding to the period of the divided signal CK is transferred to the voltage controlled
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 최초 동작시 위상 주파수 검출부(100)에 입력되는 출력 클럭 신호(CLKOUT)의 주파수가 기준 클럭 신호(REF_CLK)의 주파수와 크게 차이나지 않으므로, 초기 로크 포착 시간이 줄어들 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, since the frequency of the output clock signal CLKOUT input to the
이와 같이, 본 발명은 기준 클럭 신호(REF_CLK)를 분주하여 분주 신호(CK)를 생성한 후, 분주 신호(CK)의 주기에 대응되는 초기 전압(CKD)을 전압 제어 발진부(500)로 제공함으로써, 위상 고정 루프의 록킹 시간이 줄어들 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention divides the reference clock signal REF_CLK to generate the divided signal CK, and then provides the voltage controlled
본 발명을 특정 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업자는 용이하게 알 수 있다.While the invention has been shown and described with reference to specific embodiments, the invention is not limited thereto, and the invention is not limited to the scope of the invention as defined by the following claims. Those skilled in the art will readily appreciate that modifications and variations can be made.
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