KR101222092B1 - Data sampling device and data sampling method using the same - Google Patents
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Abstract
데이터 샘플링 장치는 입력과 출력이 교차 접속된 인버터를 포함하고, 교차 접속된 인버터의 제 1 노드와 제 2 노드에 전달된 입력신호에 대해 능동 피드백을 수행하는 인버터 모듈 및 교차 접속된 인버터의 제 1 노드와 제 2 노드에 각각 연결된 제 1 샘플 앤 홀드 회로와 제 2 샘플 앤 홀드 회로를 포함하는 샘플 앤 홀드 모듈을 포함하되, 샘플 앤 홀드 모듈은 제 1 입력신호와 제 2 입력신호를 샘플링하고, 클럭 신호의 제어에 따라 샘플링된 제 1 입력신호와 제 2 입력신호의 홀드된 신호를 교차 접속된 인버터의 제 1 노드와 제 2 노드에 각각 전달하고, 인버터 모듈은 제 1 노드와 제 2 노드에 전달된 홀드된 신호에 대해 능동 피드백을 수행하고, 능동 피드백이 수행된 홀드된 신호의 값을 출력신호로 출력한다.The data sampling device includes an inverter having an input and an output connected to each other and an inverter module configured to perform active feedback on input signals transmitted to the first and second nodes of the cross-connected inverter and the first of the cross-connected inverters. And a sample and hold module including a first sample and hold circuit and a second sample and hold circuit respectively connected to the node and the second node, wherein the sample and hold module samples the first input signal and the second input signal, Under the control of the clock signal, the sampled input signal and the held signal of the second input signal are transferred to the first node and the second node of the cross-connected inverter, respectively, and the inverter module is connected to the first node and the second node. Active feedback is performed on the transferred held signal, and the value of the held signal on which the active feedback is performed is output as an output signal.
Description
본 발명은 데이터 샘플링 장치 및 이를 이용한 데이터 샘플링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a data sampling apparatus and a data sampling method using the same.
고속의 데이터 전송이 필요한 SoC(System on Chip)나 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등의 데이터 송수신 분야에서, 송신기는 고속의 데이터를 채널을 통해 수신기로 전송하고, 수신기는 클럭(clock)을 이용하여 송신기로부터 전송된 신호를 읽는다. 여기서, 채널은 기본적으로 로우 패스 필터(low pass filter) 특성을 가지고 있으므로, 채널을 통과한 송신기의 출력 신호는 그 특성이 크게 저하되어, 신호의 진폭이 작아지거나 신호들 간에 간섭이 많이 발생하게 된다.In data transmission / reception applications such as a System on Chip (SoC) or Application Specific Integrated Circuit (ASIC) that require high-speed data transmission, a transmitter transmits high-speed data through a channel to a receiver, and a receiver uses a clock. Read the signal sent from the transmitter. In this case, since the channel has a low pass filter, the output signal of the transmitter that has passed through the channel is greatly deteriorated, resulting in a small amplitude of the signal or a lot of interference between the signals. .
한편, 송신기로부터 전송된 신호는 일반적으로 차동 데이터 구조를 갖고 있으며, 수신기의 데이터 샘플링 회로는 고속 데이터 또는 소진폭 차동 데이터와 같은 입력신호의 값을 읽어 출력신호로 출력한다. 그러나, 센스-앰프(sense-amplifier)나 고속 비교기(comparator)와 같은 종래의 데이터 샘플링 회로는 그 구조가 대부분 상당히 복잡하여 설계가 어렵고, 복잡한 구조로 인하여 면적을 크게 차지할 뿐 아니라, 다수의 기생 커패시터 성분(parasitic capacitance)들이 발생하여 실제 칩으로 제작하였을 때 성능이 저하되는 문제점이 있었다. On the other hand, the signal transmitted from the transmitter generally has a differential data structure, and the data sampling circuit of the receiver reads the value of an input signal such as high speed data or small amplitude differential data and outputs it as an output signal. However, conventional data sampling circuits, such as sense-amplifiers and high-speed comparators, are often very complex in their structure, difficult to design, occupy a large area due to the complex structure, and many parasitic capacitors. Since parasitic capacitances occur, there is a problem in that performance decreases when fabricated with an actual chip.
또한, 데이터 샘플링 회로의 입력단에 인가되는 차동 데이터 구조의 입력신호는 계속적으로 변화하고 있기 때문에 인가된 입력신호의 정확한 값을 읽기가 어렵고, 데이터 샘플링 회로가 입력신호의 값을 판별하는 동안 변화하는 입력(전압) 값이 데이터 샘플링 회로에 영향을 주어 잘못된 출력값을 생성할 수 있었다.In addition, since the input signal of the differential data structure applied to the input terminal of the data sampling circuit is continuously changing, it is difficult to read the exact value of the applied input signal, and the input that changes while the data sampling circuit determines the value of the input signal. The (voltage) value could affect the data sampling circuit and produce an incorrect output value.
본 발명의 일 실시예는 회로의 구조를 단순화시켜 다수의 기생성분의 발생을 제거하고, 고속 데이터 또는 소진폭 차동 데이터와 같은 입력신호를 효과적으로 판별하여 처리하는 데이터 샘플링 장치 및 이를 이용한 데이터 샘플링 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.An embodiment of the present invention provides a data sampling apparatus and a data sampling method using the same, which simplifies the structure of a circuit, eliminates generation of a plurality of parasitic components, and effectively discriminates and processes an input signal such as high-speed data or small amplitude differential data. The purpose is to provide.
또한, 본 발명의 일 실시예는 샘플 앤 홀드 회로를 교차 접속된 인버터의 입력단에 연결함으로써, 샘플 앤 홀드 회로를 통해 수신한 홀드된 신호 값의 차이를 교차 접속된 인버터의 능동 피드백에 의해 크게 하여 각각의 입력신호들을 보다 정확하게 판별할 수 있는 데이터 샘플링 장치 및 이를 이용한 데이터 샘플링 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.In addition, one embodiment of the present invention by connecting the sample and hold circuit to the input terminal of the cross-connected inverter, thereby increasing the difference in the value of the held signal received through the sample and hold circuit by the active feedback of the cross-connected inverter It is an object of the present invention to provide a data sampling apparatus and a data sampling method using the same which can more accurately determine each input signal.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 샘플링 장치는 입력과 출력이 교차 접속된 인버터를 포함하고, 교차 접속된 인버터의 제 1 노드와 제 2 노드에 전달된 입력신호에 대해 능동 피드백을 수행하는 인버터 모듈 및 교차 접속된 인버터의 제 1 노드와 제 2 노드에 각각 연결된 제 1 샘플 앤 홀드 회로와 제 2 샘플 앤 홀드 회로를 포함하는 샘플 앤 홀드 모듈을 포함하되, 샘플 앤 홀드 모듈은 제 1 입력신호와 제 2 입력신호를 샘플링하고, 클럭 신호의 제어에 따라 샘플링된 제 1 입력신호와 제 2 입력신호의 홀드된 신호를 교차 접속된 인버터의 제 1 노드와 제 2 노드에 각각 전달하고, 인버터 모듈은 제 1 노드와 제 2 노드에 전달된 홀드된 신호에 대해 능동 피드백을 수행하고, 능동 피드백이 수행된 홀드된 신호의 값을 출력신호로 출력한다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the data sampling device according to an embodiment of the present invention includes an inverter connected to the input and the output is connected, the transfer to the first node and the second node of the cross-connected inverter An inverter module for performing active feedback on the input signal and a sample and hold module including a first sample and hold circuit and a second sample and hold circuit respectively connected to the first node and the second node of the cross-connected inverter. However, the sample and hold module samples the first input signal and the second input signal, and according to the control of the clock signal, the first node of the inverter that cross-connects the sampled first input signal and the held signal of the second input signal. And a second node, and the inverter module performs active feedback on the held signals transmitted to the first node and the second node, and performs the active feedback. And it outputs the value of the signal into an output signal.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 샘플링 방법은 (a) 능동 피드백을 수행하는 인버터 모듈에 포함된 입력과 출력이 교차 접속된 인버터의 제 1 노드와 제 2 노드에 각각 연결된 제 1 샘플 앤 홀드 회로와 제 2 샘플 앤 홀드 회로가 제 1 입력신호와 제 2 입력신호를 샘플링하여 저장하는 단계, (b) 제 1 샘플 앤 홀드 회로와 제 2 샘플 앤 홀드 회로가 제 1 입력신호와 제 2 입력신호의 홀드된 신호 값을 교차 접속된 인버터의 제 1 노드와 제 2 노드에 각각 전달하는 단계, (c) 인버터 모듈이 제 1 노드와 제 2 노드에 전달된 제 1 입력신호와 제 2 입력신호의 홀드된 신호에 대해 능동 피드백을 수행하는 단계 및 (d) 능동 피드백이 수행된 홀드된 신호의 값을 출력신호로 출력하는 단계를 포함한다.In addition, the data sampling method according to an embodiment of the present invention (a) the first sample and connected to each of the first node and the second node of the inverter cross-connected the input and output included in the inverter module that performs active feedback A hold circuit and a second sample and hold circuit sampling and storing the first input signal and the second input signal, and (b) the first sample and hold circuit and the second sample and hold circuit comprise the first input signal and the second input signal. Transmitting the held signal value of the input signal to the first node and the second node of the cross-connected inverter, respectively, (c) the first and second input signals transmitted from the inverter module to the first node and the second node, respectively; Performing active feedback on the held signal of the signal, and (d) outputting the value of the held signal on which the active feedback has been performed as an output signal.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 회로의 구조를 단순화시켜 다수의 기생성분의 발생을 제거하고, 고속 데이터 또는 소진폭 차동 데이터와 같은 입력신호를 효과적으로 판별하여 처리할 수 있다.According to any one of the problem solving means of the present invention described above, it is possible to simplify the structure of the circuit to eliminate the generation of a number of parasitic components, and to effectively identify and process input signals such as high-speed data or small amplitude differential data.
또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 샘플 앤 홀드 회로를 교차 접속된 인버터의 입력단에 연결함으로써, 샘플 앤 홀드 회로를 통해 수신한 홀드된 신호 값의 차이를 교차 접속된 인버터의 능동 피드백에 의해 크게 하여 각각의 입력신호들을 보다 정확하게 판별할 수 있다.Further, according to any one of the above-described problem solving means of the present invention, by connecting the sample and hold circuit to the input terminal of the cross-connected inverter, the cross-connected inverter to the difference in the value of the held signal received through the sample and hold circuit It is possible to determine each input signal more accurately by increasing the active feedback.
도 1은 통상적인 교차 접속된 구조의 인버터 회로를 도시한다.
도 2는 상기 도 1의 교차 접속된 인버터의 각각의 전압 특성을 도시한다.
도 3은 상기 도 1의 교차 접속된 인버터의 전압 특성을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 샘플링 장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력신호를 샘플링하여 저장하는 데이터 샘플링 장치의 스위치 구성을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 각 노드에 입력된 신호에 대해 능동 피드백을 수행하는 데이터 샘플링 장치의 스위치 구성을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 클럭의 신호와 클럭 신호의 고/저 상태에 따른 각 스위치들의 상태를 도시한다.
도 8은 상기 도 4의 데이터 샘플링 장치의 상세 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 클럭 신호가 ‘저’에서 ‘고’상태로 변화될 때, 교차 접속된 인버터의 각 노드의 변화를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 샘플링 장치의 여러 모의 환경에서의 실험 결과 값으로 표로 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 샘플링 방법의 순서도이다.1 shows an inverter circuit of a conventional cross connected structure.
FIG. 2 shows the voltage characteristics of each of the cross connected inverters of FIG.
3 shows the voltage characteristics of the cross-connected inverter of FIG.
4 is a configuration diagram of a data sampling apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a switch configuration of a data sampling device for sampling and storing an input signal according to an exemplary embodiment.
6 is a diagram illustrating a switch configuration of a data sampling apparatus that performs active feedback on a signal input to each node according to an embodiment of the present invention.
7 illustrates states of switches according to a clock signal and a high / low state of a clock signal according to an exemplary embodiment.
8 is a detailed configuration diagram of the data sampling device of FIG. 4.
FIG. 9 illustrates a change of each node of a cross-connected inverter when a clock signal is changed from a 'low' to a 'high' state according to an embodiment of the present invention.
10 is a table showing experimental result values in various simulation environments of the data sampling apparatus according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart of a data sampling method according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.
도 1은 통상적인 교차 접속된 구조의 인버터 회로를 도시한다. 1 shows an inverter circuit of a conventional cross connected structure.
도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 교차 접속된 인버터(12, 14)는 능동 피드백(positive feedback) 역할을 하므로, 각 인버터들(12, 14)의 입출력 상태가 외부의 영향을 받지 않고 안정화된 상태로 유지된다.As shown in FIG. 1, since the conventional
즉, 외부의 조절에 의해서 서로 불안정한 동작점을 초기 상태로 셋팅할 경우, 능동 피드백 특성에 의해서 교차 접속된 인버터(12, 14)의 입출력 상태는 안정화된 상태로 빠르게 도달하는 특성을 갖는다. 이와 같이, 인버터의 입력과 출력이 서로 교차 구성된 경우, 교차 접속된 인버터(12, 14)의 각각의 전압 특성은 하기 도 2와 같이 나타난다.That is, when setting operating points unstable from each other by external adjustment to the initial state, the input / output states of the
도 2는 상기 도 1의 교차 접속된 인버터의 각각의 전압 특성을 도시한다.FIG. 2 shows the voltage characteristics of each of the cross connected inverters of FIG.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 인버터(12)의 입력전압(즉, 노드 2의 전압)의 변화에 따라 출력전압(즉, 노드 1의 전압)이 변하게 된다. As shown in FIG. 2A, the output voltage (ie, the voltage at node 1) is changed according to the change in the input voltage (ie, the voltage at node 2) of the
또한 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 인버터(14)의 입력전압(즉, 노드 1의 전압)의 변화에 따라 출력전압(즉, 노드 2의 전압)이 변하게 된다. 따라서, 교차 접속된 인버터(12, 14)는 결과적으로 하기 도 3과 같은 전압 특성을 갖게 된다.In addition, as shown in FIG. 2B, the output voltage (ie, the voltage at node 2) changes according to the change in the input voltage (ie, the voltage at node 1) of the
도 3은 상기 도 1의 교차 접속된 인버터의 전압 특성을 도시한다.3 shows the voltage characteristics of the cross-connected inverter of FIG.
도 3에 도시된 바와 같이, 교차 접속된 인버터(12, 14)는 서로 능동 피드백 역할을 수행하므로, 노드 1과 노드 2의 신호(전압) 값은 전압 특성 곡선에 나타나 있는 ‘가’ 또는 ‘나’의 위치 중 하나에 위치하게 된다. 여기서, 초기 상태나 외부 인자에 의해서 노드 1 또는 노드 2가 ‘가’와 ‘나’ 이외의 위치에 놓이게 되면, 교차 접속된 인버터(12, 14)의 능동 피드백으로 인해 노드 1은 ‘가’ 위치에, 노드 2는 ‘나’ 위치에 위치하게 된다. As shown in FIG. 3, since the
그리고, 초기 상태에서 노드 1과 노드 2의 신호 값이 ‘다’에 위치하여 매우 작은 차이의 값을 가지게 되면, 후술할 본 발명의 데이터 샘플링 장치(100)를 통해 안정화된 값으로 도달시켜, 노드 1과 노드 2의 차이값을 크게 하여 보다 정확히 , 노드 1과 노드 2에 전달된 신호의 값을 읽어 출력할 수 있게 된다.In the initial state, when the signal values of the
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 샘플링 장치의 구성도이다. 4 is a configuration diagram of a data sampling apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 데이터 샘플링 장치(100)는 인버터 모듈(110) 및 인버터 모듈(110)의 입력단에 연결된 샘플 앤 홀드 모듈(130, 140)을 포함한다. As shown in FIG. 4, the
인버터 모듈(110)은 입력과 출력이 교차 접속된 인버터(112, 114) 및 클럭 신호의 제어에 따라 교차 접속된 인버터(112, 114)의 노드 1과 노드 2를 연결하거나 연결 해제하는 제 3 스위치(109)를 포함한다. 또한, 인버터 모듈(110)은 클럭 신호를 생성하는 클럭 생성부(3)(도 8 참조)를 더 포함할 수 있다.The
인버터 모듈(110)은 교차 접속된 인버터(112, 114)의 노드 1과 노드 2에 전달되는 입력신호 1과 입력신호 2에 대해 능동 피드백을 수행한다. 이를 통해, 인버터 모듈(110)은 노드 1과 노드 2에 전달된 각각의 입력신호 1과 입력신호 2의 홀드된 신호 값의 차이값을 크게 하여 각각의 홀드된 신호 값을 명확하게 읽어 출력신호로 출력할 수 있다.The
샘플 앤 홀드 모듈(130, 140)은 교차 접속된 인버터(112, 114)의 노드 1과 노드 2에 각각 연결된 제 1 샘플 앤 홀드 회로(sample and hold circuit)(130)와 제 2 샘플 앤 홀드 회로(140)를 포함한다. 샘플 앤 홀드 모듈(130, 140)은 입력신호 1과 입력신호 2를 샘플링하고, 클럭 신호의 제어에 따라 샘플링된 입력신호 1과 입력신호 2의 홀드된 신호를 교차 접속된 인버터(112, 114)의 노드 1과 노드 2에 각각 전달한다. The sample and
여기서, 제 1 샘플 앤 홀드 회로(130)는 입력신호 1을 저장하도록 병렬 연결된 커패시터(105), 입력신호 1을 커패시터(105)로 전달하는 제 1 스위치(101) 및 커패시터(105)와 인버터 모듈(110)의 노드를 연결하는 제 2 스위치(103)를 포함하고, 제 2 샘플 앤 홀드 회로(140)는 입력신호 2를 저장하도록 병렬 연결된 커패시터(106), 입력신호 2를 커패시터(106)로 전달하는 제 1 스위치(102) 및 커패시터(106)와 인버터 모듈(110)의 노드를 연결하는 제 2 스위치(104)를 포함한다. 이하, 도 5 및 도 6을 통해 보다 구체적으로 설명한다.Here, the first sample-and-
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력신호를 샘플링하여 저장하는 데이터 샘플링 장치의 스위치 구성을 도시한다. 5 is a diagram illustrating a switch configuration of a data sampling device for sampling and storing an input signal according to an exemplary embodiment.
도 5에 도시된 바와 같이, 클럭 신호의 제어에 따라 제 1 스위치(101, 102)가 닫히고 제 2 스위치(103, 104)가 열리면, 외부로부터 입력단자(1, 2)에 입력된 입력신호 1과 입력신호 2가 제 1 커패시터(105)와 제 2 커패시터(106)에 각각 샘플링되어 저장된다. 여기서, 각 커패시터(105, 106)에 저장된 신호(전압)의 값은 입력신호 1과 입력신호 2의 변화를 따르게 된다. 이때, 제 2 스위치(103, 104)가 열려있는 상태여서 변화하는 입력신호 1과 입력신호 2의 값이 노드 1과 노드 2에 영향을 주지 못한다.As shown in FIG. 5, when the
또한, 클럭 신호의 제어에 따라 제 3 스위치(109)는 데이터 샘플링 장치(100)의 노드 1과 노드 2를 연결하여, 노드 1과 노드 2의 신호 값이 동일한 전압 균등화(equalization)가 이루어지도록 한다. 즉, 데이터 샘플링 장치(100)의 초기 상태에서 제 3 스위치(109)를 통해 노드 1과 노드 2를 연결함으로써, 상술한 도 3에 도시된 상태 곡선의 ‘다’ 상태로 교차 접속된 인버터(112, 114)의 노드 1과 노드 2의 신호 값을 초기화시키게 된다.In addition, according to the control of the clock signal, the
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 각 노드에 입력된 신호에 대해 능동 피드백을 수행하는 데이터 샘플링 장치의 스위치 구성을 도시한다.6 is a diagram illustrating a switch configuration of a data sampling apparatus that performs active feedback on a signal input to each node according to an embodiment of the present invention.
이어서 설명하면 도 6에 도시된 바와 같이, 특정 시점에서 클럭 신호의 제어에 따라 제 1 스위치(101, 102)가 열리고 제 2 스위치(103, 104)가 닫히면, 각 커패시터(105, 106)는 제 2 스위치(103, 104)가 닫히는 순간의 샘플링된 입력신호 1과 입력신호 2의 홀드된 신호 값을 기억한다. 그리고, 각 커패시터(105, 106)에 저장(기억)된 입력신호 1과 입력신호 2의 홀드된 신호 값이 노드 1과 노드 2로 각각 전달된다.6, when the
이때, 클럭 신호의 제어에 따라 특정 시점에서 제 1 스위치(101, 102)가 열리고 제 2 스위치(103, 104)가 닫힐 경우, 제 3 스위치(109)가 열리게 되어 노드 1과 노드 2 사이의 직접적인 연결은 해제된다. 그리고, 초기 상태에서의 노드 1과 노드 2에 전달된 신호의 차이값은 교차 접속된 인버터(112, 114)의 능동 피드백에 의해 점차 커져서 더욱 명확하게 구분될 수 있는 상태가 된다.At this time, when the
즉, 샘플 앤 홀드 모듈(130, 140)에 의해 작은 차이값을 갖는 입력신호 1과 입력신호 2의 홀드된 신호 값이 노드 1과 노드 2로 각각 전달되면, 교차 접속된 인버터(112, 114)의 능동 피드백 동작에 의해서 노드 1과 노드 2에 전달된 신호의 값이 상술한 도 3의 ‘가’ 또는 ‘나’ 상태를 갖게 되어 신호의 차이값이 커지게 된다. 따라서, 노드 1과 노드 2로 전달된 각 신호의 정확한 값을 판별할 수 있게 된다. 그리고 인버터 모듈(110)은 각각의 신호를 읽어 출력신호로 출력하게 된다.That is, when the held signal values of the
이와 같이, 본 발명의 데이터 샘플링 장치(100)는 샘플 앤 홀드 모듈(130, 140)을 인버터 모듈(110)의 각 입력단에 연결함으로써, 교차 접속된 인버터(112, 114)가 샘플 앤 홀드 모듈(130, 140)을 통해 수신한 홀드된 신호 값의 차이를 능동 피드백에 의해 크게 하여 각각의 입력신호들을 보다 정확하게 판별할 수 있다.As described above, the
이에 반해, 샘플 앤 홀드 모듈(130, 140)이 구성되지 않았던 종래의 통상적인 데이터 샘플링 회로는 입력단에 인가되는 입력신호가 계속적으로 변하기 때문에, 입력신호의 정확한 값을 읽기가 어려웠다. 또한, 데이터 샘플링 회로가 값을 판별하는 동안에 변화한 입력신호 값이 데이터 샘플링 회로에 영향을 주어 잘못된 출력값을 생성하였다. 특히, 데이터 입력 속도가 고속일수록 데이터 샘플링 회로의 성능을 악화시켰다.In contrast, in the conventional data sampling circuit in which the sample and hold
그러나, 본 발명의 데이터 샘플링 장치(100)는 상술한 바와 같이 변화하는 입력신호 값을 특정 시점에 홀드시킨 상태에서 그 차이를 크게 하여 정확한 값을 판별할 수 있으며, 입력신호로서 소진폭 차동 데이터뿐 아니라 고속의 데이터에 대해서도 더욱 정확하게 성능의 저하를 줄이면서 동작할 수 있어 종래의 문제점들을 해소시킬 수 있다.However, the
한편, 본 발명의 데이터 샘플링 장치(100)에 사용된 스위치(101~104, 109)의 제어는 클럭 신호에 의해 이루어진다. 이하 도 7을 통해 클럭 신호와 클럭 신호의 고/저 상태에 따른 각 스위치들의 상태에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.On the other hand, the control of the
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 클럭의 신호와 클럭 신호의 고/저 상태에 따른 각 스위치들의 상태를 도시한다.7 illustrates states of switches according to a clock signal and a high / low state of a clock signal according to an exemplary embodiment.
도 7에 도시된 바와 같이, 클럭 신호와 클럭의 상태에 따른 각 스위치(101~104, 109)의 상태를 나타낸다. 클럭 신호가 ‘저’ 상태일 때 제 1 스위치(101, 102)는 닫히고 제 2 스위치(103, 104)는 열리고, 제 3 스위치(109)는 닫힌 상태가 된다. 이때, 입력신호 1과 입력신호 2는 커패시터(105, 106)에 각각 저장되며, 클럭 신호가 ‘저’에서 ‘고’상태로 넘어가는 순간 각 커패시터(105, 106)에 홀드된 신호 값이 노드 1과 노드 2로 각각 전달된다. As illustrated in FIG. 7, the states of the
이때, 제 1 스위치(101, 102)는 열리고 제 2 스위치(103, 104)는 닫히고, 제 3 스위치(109)는 열린 상태가 된다. 그리고, 교차 접속된 인버터(112, 114)에 의해 노드 1과 노드 2에 전달된 신호간의 차이값이 커지게 된다. 이를 통해 입력신호에 대한 정확한 값을 판별할 수 있으며, 고속의 입력신호에 대해서도 정확하게 성능의 저하를 줄이면서 동작할 수 있게 된다. At this time, the
한편, 상술한 도 4의 데이터 샘플링 장치(100)는 하기 도 8과 같이 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다.Meanwhile, the
도 8은 상기 도 4의 데이터 샘플링 장치의 상세 구성도이다.8 is a detailed configuration diagram of the data sampling device of FIG. 4.
도 8에 도시된 바와 같이, PMOS 트랜지스터(201, 202)는 상술한 제 1 스위치(101, 102)에 각각 대응하며, PMOS 트랜지스터(209)는 제 3 스위치(109)에 대응한다. 상술한 제 1 인버터(112)는 PMOS 트랜지스터(207)와 NMOS 트랜지스터(205)를 포함하고, 제 2 스위치(103)는 NMOS 트랜지스터(203)에 대응된다. As shown in FIG. 8, the PMOS transistors 201 and 202 correspond to the
또한, 상술한 제 2 인버터(114)는 PMOS 트랜지스터(208)와 NMOS 트랜지스터(206)를 포함하고, 제 2 스위치(104)는 NMOS 트랜지스터(204)에 대응된다. 여기서, 기생 커패시터 성분에 의해 상술한 커패시터(105, 106)는 생략 가능하다.In addition, the above-described
또한, 클럭 생성부(3)에 의해 생성된 클럭 신호는 트랜지스터(201~204, 209)를 제어할 수 있으며, 상술한 도 7의 클럭 신호와 스위치간의 관계를 만족시키도록 트랜지스터(201, 202, 209)는 PMOS 형태로, 트랜지스터(203, 204)는 NMOS 형태로 구성될 수 있다.In addition, the clock signal generated by the
또한, 상술한 데이터 샘플링 장치(100)는 제 3 인버터(211, 212)와 NOR(213, 214)로 구성된 슬레이브 래치(210) 및 제 4 인버터(215, 216)를 포함할 수 있다. 이때, 노드 1과 노드 2에 전달된 홀드된 신호는 제 3 인버터(211, 212)를 통해 슬레이브 래치(210)로 전달되고, 제 4 인버터(215, 216)는 해당 신호의 극성을 바로 잡아 각 출력단자(4, 5)를 통해 출력신호1과 출력신호2로 각각 출력할 수 있다. 상술한 도 8을 기초로 클럭 신호의 상태 변화에 따른 노드 1 및 노드 2의 변화를 도 9에서 구체적으로 후술하기로 한다.In addition, the
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 클럭 신호가 ‘저’에서 ‘고’상태로 변화될 때, 교차 접속된 인버터의 각 노드의 변화를 도시한다.FIG. 9 illustrates a change of each node of a cross-connected inverter when a clock signal is changed from a 'low' to a 'high' state according to an embodiment of the present invention.
도 9에 도시된 바와 같이, 클럭 신호가 ‘저’인 상태에서는 트랜지스터(209)가 켜져서 노드 1과 노드 2를 연결시킨다. 이를 통해 노드 1과 노드 2의 신호 값이 동일한 전압 균등화가 이루어진다. 이때, 트랜지스터(201, 202)를 통하여 입력신호가 입력된다.As shown in FIG. 9, when the clock signal is 'low', the
그리고, 클럭 신호가 ‘고’ 상태가 되면 트랜지스터(209)가 꺼져서 노드 1과 노드 2의 연결 상태를 해제시킨다. 이때, 트랜지스터(203, 204)를 통하여 노드 1과 노드 2에 입력신호가 전달된다. 그리고 노드 1과 노드 2에 각각 전달된 입력신호의 값은 능동 피드백에 의해서 차이가 점차 크게 되어, 각각의 입력신호 값을 명확하게 판별할 수 있게 상태가 된다.When the clock signal is in the 'high' state, the
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 샘플링 장치의 여러 모의 환경에서의 실험 결과 값으로 표로 도시한 것이다. 10 is a table showing experimental result values in various simulation environments of the data sampling apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 10에 도시된 바와 같이, 실험 결과 표에서 ‘VCM’은 입력신호 1과 입력신호 2의 중심 전압을 나타내며, ‘Vswing’은 입력신호 1과 입력신호 2의 ‘VCM’을 중심으로 신호의 폭을 나타낸다. 실험 결과 표에서, ‘P’표기는 데이터 샘플링 장치(100)가 노드 1과 노드 2에 전달된 각각의 입력신호 1과 입력신호 2의 홀드된 신호의 값을 명확하게 읽어 출력신호1과 출력신호2로 출력한 경우를 나타낸 것이다.As shown in FIG. 10, in the experimental result table, 'VCM' represents the center voltages of the
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 샘플링 방법의 순서도이다.11 is a flowchart of a data sampling method according to an embodiment of the present invention.
도 11에 도시된 바와 같이, 능동 피드백을 수행하는 인버터 모듈(110)에 포함된 입력과 출력이 교차 접속된 인버터(112, 114)의 노드 1과 노드 2에 각각 연결된 제 1 샘플 앤 홀드 회로(130) 및 제 2 샘플 앤 홀드 회로(140)를 포함하는 샘플 앤 홀드 모듈(130, 140)이 입력신호 1과 입력신호 2를 샘플링하여 각각 저장한다(S1101).As illustrated in FIG. 11, a first sample-and-hold circuit connected to
여기서, 제 1 샘플 앤 홀드 회로(130) 및 제 2 샘플 앤 홀드 회로(140)는 입력신호를 저장하는 커패시터(105, 106), 입력신호를 커패시터(105, 106)로 전달하는 제 1 스위치(101, 102) 및 커패시터(105, 106)와 인버터 모듈(110)의 노드를 연결하는 제 2 스위치(103, 104)를 각각 포함할 수 있다.Here, the first sample and hold
또한, 샘플 앤 홀드 모듈(130, 140)은 클럭 신호의 제어에 따라 제 1 스위치(101, 102)를 닫고 제 2 스위치(103, 104)를 열어서 각각의 커패시터(105, 106)에 입력신호를 저장할 수 있다. 이때, 클럭 신호의 제어에 따라 제 3 스위치(109)가 닫혀 노드 1과 노드 2를 연결시키게 된다.In addition, the sample and hold
여기서, 제 1 스위치(101, 102)와 제 2 스위치(103, 104)는 각각 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다. 또한, 교차 접속된 인버터(112, 114)는 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터로 구성되고, 제 3 스위치(109)는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 8을 참조하기 바란다.Here, the
다음으로, 샘플 앤 홀드 모듈(130, 140)이 클럭 신호의 제어에 따라 저장된 입력신호 1과 입력신호 2의 홀드된 신호 값을 교차 접속된 인버터(112, 114)의 노드 1과 노드 2에 각각 전달한다(S1111). 이때, 클럭 신호의 제어에 따라 제 3 스위치(109)가 열려 노드 1과 노드 2의 연결을 해제시키게 된다.Next, the sample and hold
다음으로, 인버터 모듈(110)이 노드 1과 노드 2에 전달된 입력신호 1과 입력신호 2의 홀드된 신호에 대해 능동 피드백을 수행한다(S1121).Next, the
그리고, 능동 피드백이 수행된 홀드된 신호의 차이를 읽어 출력신호로 출력한다(S1131).The difference between the held signals on which active feedback is performed is read and output as an output signal (S1131).
한편, 전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.On the other hand, the above description of the present invention is for the purpose of illustration, and those skilled in the art to which the present invention pertains that it can be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Could be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
101~104, 109: 스위치
105, 106: 커패시터
110: 인버터 모듈
112, 114: 인버터
130, 140: 샘플 앤 홀드 회로101-104, 109: switch
105, 106 capacitors
110: inverter module
112, 114: inverter
130, 140: sample and hold circuit
Claims (12)
입력과 출력이 교차 접속된 인버터를 포함하고, 상기 교차 접속된 인버터의 제 1 노드와 제 2 노드에 전달된 입력신호에 대해 능동 피드백을 수행하는 인버터 모듈 및
상기 교차 접속된 인버터의 제 1 노드와 제 2 노드에 각각 연결된 제 1 샘플 앤 홀드 회로와 제 2 샘플 앤 홀드 회로를 포함하는 샘플 앤 홀드 모듈을 포함하되,
상기 샘플 앤 홀드 모듈은 제 1 입력신호와 제 2 입력신호를 샘플링하고, 클럭 신호의 제어에 따라 상기 샘플링된 제 1 입력신호와 제 2 입력신호의 홀드된 신호를 상기 교차 접속된 인버터의 제 1 노드와 제 2 노드에 각각 전달하고,
상기 인버터 모듈은 상기 제 1 노드와 제 2 노드에 전달된 상기 홀드된 신호에 대해 상기 능동 피드백을 수행하고, 상기 능동 피드백이 수행된 상기 홀드된 신호의 값을 출력신호로 출력하는
데이터 샘플링 장치.
In the data sampling device,
An inverter module including an inverter having an input and an output connected to each other and performing an active feedback on an input signal transmitted to a first node and a second node of the cross connected inverter;
A sample and hold module including a first sample and hold circuit and a second sample and hold circuit respectively connected to a first node and a second node of the cross-connected inverter,
The sample and hold module samples the first input signal and the second input signal, and controls the first and second input signals of the sampled first and second input signals under the control of a clock signal. To each node and to the second node,
The inverter module performs the active feedback on the held signal transmitted to the first node and the second node, and outputs the value of the held signal on which the active feedback is performed as an output signal.
Data sampling device.
상기 제 1 샘플 앤 홀드 회로와 제 2 샘플 앤 홀드 회로 각각은
입력신호를 저장하는 커패시터,
상기 입력신호를 상기 커패시터로 전달하는 제 1 스위치 및
상기 커패시터와 상기 인버터 모듈의 노드를 연결하는 제 2 스위치
를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 샘플링 장치.
The method of claim 1,
Each of the first sample and hold circuit and the second sample and hold circuit is
A capacitor for storing an input signal,
A first switch transferring the input signal to the capacitor;
A second switch connecting the capacitor and a node of the inverter module
Data sampling device comprising a.
상기 제 1 스위치는 PMOS 트랜지스터이고, 상기 제 2 스위치는 NMOS 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 데이터 샘플링 장치.
The method of claim 2,
And wherein the first switch is a PMOS transistor and the second switch is an NMOS transistor.
상기 샘플 앤 홀드 모듈은
상기 클럭 신호의 제어에 따라 상기 제 1 스위치를 닫고 상기 제 2 스위치를 열어서 상기 커패시터에 상기 입력신호를 저장하고, 상기 클럭 신호의 제어에 따라 상기 제 1 스위치를 열고 상기 제 2 스위치를 닫아 상기 커패시터에 저장된 홀드된 신호의 값을 상기 인버터 모듈의 각 노드로 전달하는 것을 특징으로 하는 데이터 샘플링 장치.
The method of claim 2,
The sample and hold module
Close the first switch under the control of the clock signal, open the second switch to store the input signal in the capacitor, open the first switch under the control of the clock signal, and close the second switch to close the capacitor. And transmitting the value of the held signal stored in each node of the inverter module.
상기 인버터 모듈은
상기 클럭 신호의 제어에 따라 상기 제 1 노드와 제 2 노드를 연결하거나 연결 해제하는 제 3 스위치를 포함하는 것인 데이터 샘플링 장치.
The method of claim 2,
The inverter module
And a third switch for connecting or disconnecting the first node and the second node according to the control of the clock signal.
상기 인버터 모듈은
상기 클럭 신호의 제어에 따라 상기 커패시터에 상기 입력신호가 저장될 경우 상기 제 3 스위치를 닫아 상기 제 1 노드와 제 2 노드를 연결시켜 상기 제 1 노드와 제 2 노드의 전압에 대한 균등화가 이루어지도록 하고, 상기 클럭 신호의 제어에 따라 상기 커패시터에 저장된 상기 입력신호의 홀드된 신호 값이 상기 교차 접속된 인버터의 상기 제 1 노드와 제 2 노드에 각각 전달될 경우 상기 제 3 스위치를 열어 상기 제 1 노드와 제 2 노드의 연결을 해제시키는 것인 데이터 샘플링 장치.
The method of claim 5, wherein
The inverter module
When the input signal is stored in the capacitor according to the control of the clock signal, the third switch is closed to connect the first node and the second node so that the voltages of the first node and the second node are equalized. And when the held signal value of the input signal stored in the capacitor is transferred to the first node and the second node of the cross-connected inverter according to the control of the clock signal, opening the third switch to open the first switch. Disconnecting the node from the second node.
상기 교차 접속된 인버터는 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터로 구성되고, 상기 제 3 스위치는 PMOS 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 데이터 샘플링 장치.
The method of claim 5, wherein
And said cross-connected inverter comprises a PMOS transistor and an NMOS transistor, and said third switch comprises a PMOS transistor.
상기 클럭 신호를 발생시키는 클럭 신호 생성부를 더 포함하는 데이터 샘플링 장치.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
And a clock signal generator for generating the clock signal.
(a) 능동 피드백을 수행하는 인버터 모듈에 포함된 입력과 출력이 교차 접속된 인버터의 제 1 노드와 제 2 노드에 각각 연결된 제 1 샘플 앤 홀드 회로와 제 2 샘플 앤 홀드 회로가 제 1 입력신호와 제 2 입력신호를 샘플링하여 저장하는 단계,
(b) 상기 제 1 샘플 앤 홀드 회로와 제 2 샘플 앤 홀드 회로가 상기 제 1 입력신호와 제 2 입력신호의 홀드된 신호 값을 상기 교차 접속된 인버터의 제 1 노드와 제 2 노드에 각각 전달하는 단계,
(c) 상기 인버터 모듈이 상기 제 1 노드와 제 2 노드에 전달된 상기 제 1 입력신호와 제 2 입력신호의 홀드된 신호에 대해 상기 능동 피드백을 수행하는 단계 및
(d) 상기 능동 피드백이 수행된 상기 홀드된 신호의 값을 출력신호로 출력하는 단계
를 포함하는 데이터 샘플링 방법.
In the data sampling method using a data sampling device,
(a) a first sample and hold circuit and a second sample and hold circuit connected to a first node and a second node of an inverter in which an input and an output included in an inverter module performing active feedback are cross-connected, respectively; Sampling and storing the second input signal;
(b) the first sample and hold circuit and the second sample and hold circuit deliver the held signal values of the first input signal and the second input signal to the first node and the second node of the cross-connected inverter, respectively. Steps,
(c) the inverter module performing the active feedback on the held signals of the first input signal and the second input signal transmitted to the first node and the second node;
(d) outputting a value of the held signal on which the active feedback is performed as an output signal;
Data sampling method comprising a.
상기 제 1 샘플 앤 홀드 회로와 제 2 샘플 앤 홀드 회로 각각은
입력신호를 저장하는 커패시터,
상기 입력신호를 상기 커패시터로 전달하는 제 1 스위치 및
상기 커패시터와 상기 인버터 모듈의 노드를 연결하는 제 2 스위치
를 포함하고,
상기 (a) 단계는
클럭 신호의 제어에 따라 상기 제 1 스위치를 닫고 상기 제 2 스위치를 열어서 상기 커패시터에 상기 입력신호를 저장하는 것인 데이터 샘플링 방법.
The method of claim 9,
Each of the first sample and hold circuit and the second sample and hold circuit is
A capacitor for storing an input signal,
A first switch transferring the input signal to the capacitor;
A second switch connecting the capacitor and a node of the inverter module
Including,
The step (a)
And closing the first switch and opening the second switch under the control of a clock signal to store the input signal in the capacitor.
상기 인버터 모듈은
상기 제 1 노드와 제 2 노드를 연결하거나 연결 해제하는 제 3 스위치를 포함하고,
상기 (a) 단계는
상기 인버터 모듈이 클럭 신호의 제어에 따라 상기 제 3 스위치를 닫아 상기 제 1 노드와 제 2 노드를 연결시켜 상기 제 1 노드와 제 2 노드의 전압에 대한 균등화가 이루어지도록 하는 단계를 포함하는 것인 데이터 샘플링 방법.
The method of claim 9,
The inverter module
A third switch connecting or disconnecting the first node and a second node;
The step (a)
Closing the third switch by the inverter module to control the clock signal to connect the first node and the second node to equalize voltages of the first node and the second node; Data sampling method.
상기 (b) 단계는
상기 인버터 모듈이 상기 클럭 신호의 제어에 따라 상기 제 3 스위치를 열어 상기 제 1 노드와 제 2 노드의 연결을 해제시키는 단계를 포함하는 것인 데이터 샘플링 방법.The method of claim 11,
The step (b)
And disconnecting the first node from the second node by opening the third switch under the control of the clock signal.
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