KR100910785B1 - Ｄｌｌ 기반의 듀티사이클 보정회로 - Google Patents

Abstract

본 발명의 DLL 기반의 듀티사이클 보정회로는, 듀티사이클 신호를 입력받아 2T의 주기를 갖는 2T 듀티사이클 신호를 생성하는 T플립플롭과, T플립플롭으로부터 2T 듀티사이클 신호를 인가받고, 전압제어모듈로부터 90˚ 듀티사이클 신호를 인가받으며, 2T 듀티사이클 신호의 위상ㆍ주파수 정보를 생성하는 위상ㆍ주파수검출모듈과, 위상ㆍ주파수검출모듈로부터 2T 듀티사이클 신호, 위상ㆍ주파수 정보 및 90˚ 듀티사이클 신호를 인가받아 DLL(Delay Lock Loop)을 잠금 상태로 변경시키는 DLL 잠금 전압을 생성하는 전하펌프와, T플립플롭으로부터 2T 듀티사이클 신호를 인가받고, 전하펌프로부터 인가받은 DLL 잠금 전압을 가합하여 T플립플롭으로부터 인가받은 2T 듀티사이클 신호 대비 360˚의 위상차를 갖는 360˚ 듀티사이클 신호를 생성하고 이를 4로 나눗셈 연산하여 90˚ 듀티사이클 신호를 생성하는 전압제어지연모듈, 그리고 T플립플롭으로부터 2T 듀티사이클 신호를 인가받고, 전압제어지연모듈로부터 90˚ 듀티사이클 신호를 인가받아 T플립플롭으로 입력된 듀티사이클 신호와 무관한 50%의 듀티사이클을 갖는 출력 듀티사이클 신호를 생성하는 XOR게이트를 포함한다.

듀티사이클, duty, 보정, 위상차, 주파수, 360˚, 90˚, phase, shift

Description

ＤＬＬ 기반의 듀티사이클 보정회로{THE CORRECTION CIRCUIT OF DUTY CYCLE BASED ON DLL}

본 발명은 노이즈에 의해 변화된 듀티사이클 신호를 보정하여 입력 듀티사이클 신호 대비 균일한 출력 듀티사이클 신호를 제공하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 전기신호를 처리하는 회로들은 전압, 진폭, 주파수, 주기, 듀티사이클, 온ㆍ오프타임 등의 노이즈에 따라 전혀 다른 결과를 수행하는 등 종종 오작동을 일으키곤 한다.

듀티사이클은 한 주기당 신호파가 존재하는 비율을 뜻하는데 정확한 50%의 듀티 사이클은 높은 샘플링 주파수, 특히 스위치드 커패시터(Switched Capacitor) 기반의 회로에서 점점 중요해지고 있다. 스테이지간 하나의 클럭과 그 반대 위상의 클럭을 쓰는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기를 그 대표적인 예로 들 수 있다.

최근 이와같은 문제점을 해소하고자 하는 기술이 연구되고 있으나, 기존의 연구는 입력 듀티사이클이 최소 10%에서 90%까지 보장되어야 듀티사이클을 보정할 수 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서, 입력 듀티사이클이 1%에서 99%까지 변동이 있어도 정확한 50%의 듀티사이클을 갖는 듀티사이클 보정회로를 제공한다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 DLL 기반의 듀티사이클 보정회로는, 듀티사이클 신호를 입력받아 2T의 주기를 갖는 2T 듀티사이클 신호를 생성하는 T플립플롭과, T플립플롭으로부터 2T 듀티사이클 신호를 인가받고, 전압제어모듈로부터 90˚ 듀티사이클 신호를 인가받으며, 2T 듀티사이클 신호의 위상ㆍ주파수 정보를 생성하는 위상ㆍ주파수검출모듈과, 위상ㆍ주파수검출모듈로부터 2T 듀티사이클 신호, 위상ㆍ주파수 정보 및 90˚ 듀티사이클 신호를 인가받아 DLL(Delay Lock Loop)을 잠금 상태로 변경시키는 DLL 잠금 전압을 생성하는 전하펌프와, T플립플롭으로부터 2T 듀티사이클 신호를 인가받고, 전하펌프로부터 인가받은 DLL 잠금 전압을 가합하여 T플립플롭으로부터 인가받은 2T 듀티사이클 신호 대비 360˚의 위상차를 갖는 360˚ 듀티사이클 신호를 생성하고 이를 4로 나눗셈 연산하여 90˚ 듀티사이클 신호를 생성하는 전압제어지연모듈, 그리고 T플립플롭으로부터 2T 듀티사이클 신호를 인가받고, 전압제어지연모듈로부터 90˚ 듀티사이클 신호를 인가받아 T플립플롭으로 입력된 듀티사이클 신호와 무관한 50%의 듀티사이클을 갖는 출력 듀티사이클 신호를 생성하는 XOR게이트를 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 입력 듀티사이클 신호 대비 90˚의 위상차를 갖는 90˚ 듀티사이클 신호와 2T 듀티사이클 신호를 XOR연산함으로써, 입력 듀티사이클 신호가 1% 내지 99%까지 변화하여도 0.95%내의 변동을 갖는 출력 듀티사이클 신호로 보정할 수 있다.

본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

도 1를 참조하면, 본 발명의 DLL 기반의 듀티사이클 보정회로(100)는, T플립플롭(110)과, 위상ㆍ주파수검출모듈(120)과, 전하펌프(130)와, 전압제어지연모듈(140) 및 XOR게이트(150); 를 포함한다.

구체적으로 첨부도면 도 2 및 도 3을 살펴보면, T플립플롭(110)은 1% 내지 99%의 듀티사이클(duty cycle) 주기(T)를 갖는 듀티사이클 신호를 입력받아 듀티사이클과 무관한 2T의 주기를 가진 신호(이하, '2T 듀티사이클 신호')를 생성한다.

생성된 2T 듀티사이클 신호는 최초 입력받은 듀티사이클 신호와 독립적인 50% 즉, 듀티사이클 신호의 절반 주기(2T)를 갖는 신호이며, 입력된 듀티사이클 신 호의 보정범위를 최대화 할 수 있도록 한다.

위상ㆍ주파수검출모듈(120)는 T플립플롭으로부터 2T 듀티사이클 신호 및 위상ㆍ주파수 정보를 인가받고, 전압제어지연모듈(140)로부터 2T 듀티사이클 신호와 90˚의 위상차를 갖는 신호(이하, '90˚ 듀티사이클 신호')를 인가받으며, DLL 이 잠금상태가 되도록 하는 위상ㆍ주파수 정보(이하, '잠금 위상ㆍ주파수 정보')를 생성하여 전하펌프(130)로 인가한다.

전하펌프(130)는 위상ㆍ주파수검출모듈로부터 잠금 위상ㆍ주파수 정보를 인가받아 DLL(Delay Lock Loop)을 잠금 상태로 변경시키는 전압(이하, 'DLL 잠금 전압')을 생성하여 전압제어지연모듈(140)로 인가한다.

전압제어지연모듈(140)은 T플립플롭으로부터 2T 듀티사이클 신호를 인가받고, 전하펌프로부터 인가받은 DLL 잠금 전압을 가합하여 2T 듀티사이클 신호와 360˚의 위상차를 갖는 360˚ 듀티사이클 신호를 생성한다. 여기서 360˚ 듀티사이클 신호는 DLL이 잠금 상태로 변경됨에 따라 한 사이클의 지연시간을 보장받아 360˚ 페이즈-시프트(phase-shift)되어 생성된다.

이어서 생성된 360˚ 듀티사이클 신호를 4로 나눗셈 연산하여 2T 듀티사이클 신호 대비 90˚의 위상차를 갖는 90˚ 듀티사이클 신호를 생성하고 이를 XOR게이트(150)로 인가한다.

XOR게이트(150)는 첨부도면 도 4와 같이, T 플립플롭으로부터 2T 듀티사이클 신호를 인가받고, 전압제어지연모듈로부터 90˚ 듀티사이클 신호를 인가받아, T플립플롭으로 최초 입력된 듀티사이클 신호와 무관한 50%의 듀티사이클을 갖는 출력 듀티사이클 신호를 생성한다. 출력 듀티사이클 신호는 도 5에 첨부된 XOR게이트의 진리표에 따라 생성된다.

첨부도면 도 6a에 도시된 바와 같이 1%의 듀티사이클을 가진 80MHz 클럭이 50%의 듀티사이클로 보정되며, 도 6b에 나타난 바와 같이 T플립플롭으로 입력되는 듀티사이클 신호가 1% 내지 99%까지 변화하여도 0.95% 이내의 변동을 갖는 출력 듀티사이클 신호로 보정이 가능하다.

또한, 본 발명의 듀티사이클 보정회로를 12비트 40MS/s의 파이프라인 아날로그-디지털 변환기에 적용하였을 때 도 7a는 입력 듀티사이클의 변화에 따른 유효비트수(ENOB, Effective Number Of Bit)를 나타내며, 도 7b는 입력 듀티사이클의 변화에 따른 SFDR(Spurious-Free Dynamic Range)의 변화를 나타낸다. 이처럼 입력 듀티사이클이 변화해도 본 발명에 따른 DLL 기반의 듀티사이클 보정회로를 통해 아날로그-디지털변환기의 성능을 지속적으로 유지할 수 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 DLL 기반의 듀티사이클 보정회로를 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 듀티사이클 신호의 흐름을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 듀티사이클 신호들의 타이밍을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 XOR게이트가 T플립플롭 및 전압제어지연모듈로부터 인가받은 신호를 출력 듀티사이클 신호로 변환하는 것은 나타낸 도면,

도 5는 본 발명에 따른 XOR게이트의 논리식을 나타낸 도면,

도 6a는 본 발명에 따른 듀티사이클 신호가 보정되는 것을 나타내는 도면,

도 6b는 본 발명에 따른 T플립플롭으로 입력된 듀티사이클 신호가 0.95% 이내의 변동을 갖는 출력 듀티사이클 신호로 보정되는 것을 나타내는 도면,

도 7a는 본 발명에 따른 입력 듀티사이클의 변화에 따른 유효 비트수를 나타내는 도면,

도 7b는 본 발명에 따른 입력 듀티사이클의 변화에 따른 SFDR의 변화를 나타내는 도면.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100: DLL 기반의 듀티사이클 보정회로 110: T플립플롭

120: 위상ㆍ주파수검출기 130: 전하펌프

140: 전압제어지연모듈 150: XOR게이트

Claims (4)

1. DLL 기반의 듀티사이클 보정회로에 있어서,

   듀티사이클 신호를 입력받아 2T의 주기를 갖는 2T 듀티사이클 신호를 생성하는 T플립플롭;

   상기 T플립플롭으로부터 2T 듀티사이클 신호를 인가받고, 전압제어모듈로부터 90˚ 듀티사이클 신호를 인가받으며, 상기 2T 듀티사이클 신호의 위상ㆍ주파수 정보를 생성하는 위상ㆍ주파수검출모듈;

   상기 위상ㆍ주파수검출모듈로부터 2T 듀티사이클 신호, 위상ㆍ주파수 정보 및 90˚ 듀티사이클 신호를 인가받아 DLL(Delay Lock Loop)을 잠금 상태로 변경시키는 DLL 잠금 전압을 생성하는 전하펌프;

   상기 T플립플롭으로부터 2T 듀티사이클 신호를 인가받고, 상기 전하펌프로부터 인가받은 DLL 잠금 전압을 가합하여 상기 T플립플롭으로부터 인가받은 2T 듀티사이클 신호 대비 360˚의 위상차를 갖는 360˚ 듀티사이클 신호를 생성하고, 이를 4로 나눗셈 연산하여 90˚ 듀티사이클 신호를 생성하는 전압제어지연모듈; 및

   상기 T플립플롭으로부터 2T 듀티사이클 신호를 인가받고, 상기 전압제어지연모듈로부터 90˚ 듀티사이클 신호를 인가받아 상기 T플립플롭으로 입력된 듀티사이클 신호와 무관한 50%의 듀티사이클을 갖는 출력 듀티사이클 신호를 생성하는 XOR게이트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 DLL 기반의 듀티사이클 보정회로.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 2T 듀티사이클 신호는,

   상기 T플립플롭이 입력받은 듀티사이클 신호의 2배 주기를 갖는 신호인 것을 특징으로 하는 DLL 기반의 듀티사이클 보정회로.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 360˚ 듀티사이클 신호는,

   상기 DLL이 잠금 상태로 변경됨에 따라 한 사이클의 지연시간을 보장받아 360˚ 페이즈-시프트(phase-shift)되어 생성되는 것을 특징으로 하는 DLL 기반의 듀티사이클 보정회로.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 90˚ 듀티사이클 신호는,

   상기 360˚ 듀티사이클 신호를 4로 나눗셈 연산하여 생성되는 것을 특징으로 하는 DLL 기반의 듀티사이클 보정회로.

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