KR101465881B1 - Digital phase locked loop apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지털 위상 고정 루프 장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 제어 코드에 상응하는 주파수 및 위상을 갖는 신호를 출력하는 디지털제어발진기; 상기 디지털제어발진기에서 출력된 신호를 분주하여 기준 클록의 미리 설정된 배율을 갖는 피드백 클록을 출력하는 분주기; 상기 기준 클록을 상기 피드백 클록으로 샘플링하여 디지털 코드를 출력하는 샘플러; 및 상기 샘플러가 이전에 출력한 디지털 코드와 현재 출력하는 디지털 코드를 비교하여 상기 디지털제어발진기가 출력하는 신호의 위상 조절을 위한 제어 코드를 출력하는 디지털 필터를 포함하는 디지털 위상 고정 루프 장치가 제공된다. The present invention discloses a digital phase locked loop device. According to the present invention, a digital controlled oscillator for outputting a signal having a frequency and a phase corresponding to a control code; A frequency divider dividing a signal output from the digitally controlled oscillator and outputting a feedback clock having a predetermined magnification of a reference clock; A sampler for sampling the reference clock with the feedback clock and outputting a digital code; And a digital filter for comparing a digital code previously output by the sampler with a digital code output at present and outputting a control code for adjusting a phase of a signal output from the digital controlled oscillator .
Description
본 발명은 디지털 위상 고정 루프 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시간-디지털 변환기 없이 위상을 고정할 수 있는 디지털 위상 고정 루프 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a digital phase locked loop apparatus, and more particularly, to a digital phase locked loop apparatus capable of fixing a phase without a time-to-digital converter.
위상 고정 루프는 시스템 상의 클록을 만들어주는 블록으로서 위상 고정 루프의 성능에 따라서 시스템의 성능이 결정된다. A phase locked loop is a block that produces a clock on the system, and the performance of the system is determined by the performance of the phase locked loop.
기존에 가장 많이 사용되는 위상 고정 루프는 아날로그 방식으로 구현하는 방식이다. The most commonly used phase-locked loop is analog-based.
일반적으로 쓰이는 아날로그로 구현한 위상 고정 루프는 기준 클록과 생성한 클록을 비교하는 위상 검출기, 위상 검출기에서 생성한 전압을 전류로 바꾸어주는 전하 펌프(Charge Pump: CP), 전류를 저장하는 로우 패스 필터(Low Pass Filter: LPF), 클록을 생성하는 전압제어발진기(Voltage Controlled Oscillator: VCO), 그리고 생성한 클록을 나누어주는 분주기로 구성이 된다The phase locked loop, which is generally used in analog, consists of a phase detector that compares the reference clock with the generated clock, a charge pump (CP) that converts the voltage generated by the phase detector into a current, a lowpass filter A low pass filter (LPF), a voltage controlled oscillator (VCO) for generating a clock, and a frequency divider for dividing the generated clock
이러한 아날로그 위상 고정 루프에서, 위상 검출기는 VCO에서 생성한 클록과 외부에서 받은 기준 클록의 위상 차이를 검출하고 현재 발생한 위상의 차이만큼의 펄스 폭으로 출력하게 된다. In this analog phase locked loop, the phase detector detects the phase difference between the clock generated by the VCO and the reference clock received from the outside, and outputs a pulse width equal to the difference of the phases generated at present.
CP에서는 위상 검출기에서 출력된 펄스 폭만큼의 전류를 LPF에 공급하고 이 과정을 반복하며 위상의 차이를 조절한다. The CP supplies the LPF with the current as much as the pulse width output from the phase detector, repeats this process and adjusts the phase difference.
이러한 위상 고정 루프는 2차 저역 필터 특성을 가지고 있기 때문에 캡(커패시터)과 저항으로 만들어진 LPF를 통하여 루프를 안정화시켜야만 한다. Since this phase-locked loop has a second-order low-pass filter characteristic, it must stabilize the loop through a cap (capacitor) and an LPF made of resistors.
이때 LPF에 사용되는 캡의 크기가 크기 때문에 면적상의 불이익이 발생하게 된다. 이를 해결하고자 디지털 방식으로 구현한 위상 고정 루프가 개발되었다. 이러한 디지털 위상 고정 루프는 아날로그 방식에서 구현된 각 블록의 기능을 디지털적으로 구현한다. At this time, since the size of the cap used for the LPF is large, the area is disadvantageous. To solve this problem, a digital phase locked loop has been developed. This digital phase locked loop digitally implements the function of each block implemented in the analog method.
위상 검출기는 시간-디지털 변환기(Time-to-Digital Convertor, TDC)로 대체되고 CP와 LPF는 디지털 필터로 대체되며, 그리고 VCO는 Digitally Controlled Oscillator(DCO)로 대체됨으로써 면적을 줄이면서 기능은 유지하도록 하였다. The phase detector is replaced by a time-to-digital converter (TDC), the CP and LPF are replaced by digital filters, and the VCO is replaced by a digitally controlled oscillator (DCO) Respectively.
그러나, 디지털 위상 고정 루프를 통해서 면적상의 불이익은 해결할 수 있었지만 TDC에서 발생하는 양자화 오류가 발생하여 전체 위상 고정 루프의 성능이 저하되는 문제가 있다. However, although the disadvantage of the area can be solved through the digital phase locked loop, a quantization error occurs in the TDC, and the performance of the entire PLL is deteriorated.
이를 해결하기 위하여 위상의 차이가 빠르다 또는 느리다는 정보만 얻을 수 있는 Bang-bang 위상 검출기 (BBPD)를 사용한 디지털 위상 고정 루프가 제안되었다. BBPD에서는 위상이 빠르거나 느리다는 정보만 알 수 있기 때문에 DCO에서 발생한 클록과 기준 클록의 위상이 같다 하더라도 빠르거나 느리다는 정보를 항상 발생하게 되고 이는 디지털 필터를 통해서 DCO로 전달된 후 위상이 일치한 상태에서도 계속 DCO의 위상을 바꾸게 되어서 출력 클록의 지터를 증가시킨다. In order to solve this problem, a digital phase locked loop using a Bang-bang phase detector (BBPD), which can only obtain information on whether the phase difference is fast or slow, has been proposed. In the BBPD, only information that the phase is fast or slow is known. Therefore, even if the phase of the clock generated by the DCO is the same as the phase of the reference clock, information that is fast or slow is always generated. State, the jitter of the output clock is increased.
또한 BBPD가 이상적인 상황에서는 양자화 에러가 없기 때문에 이를 이용하며 디지털 필터에서 디지털 프로세싱을 통하여 출력 클록의 지터가 증가하는 것을 막는 방법이 고안되었다. Also, since BBPD is ideal in situations where there is no quantization error, a method has been devised to prevent jitter of the output clock from increasing through digital processing in the digital filter.
하지만 위상 검출기에서 얻을 수 있는 정보가 생성한 클록의 위상이 기준 클록보다 빠르다 또는 느리다는 정보로 한정되어 있기 때문에 디지털 필터에서의 연산이 복잡해지고, 이는 필터의 크기를 키우는 단점을 발생시킨다. 또한 한정된 정보만으로 연산을 해야하기 때문에 클록의 지터를 감소시키는 것에 한계가 있다.However, since information obtained from the phase detector is limited to information that the phase of the generated clock is faster or slower than the reference clock, the operation in the digital filter becomes complicated, which causes a disadvantage of increasing the size of the filter. In addition, since it is necessary to perform calculation using only limited information, there is a limit to reducing the jitter of the clock.
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 TDC 해상도의 한계로 인한 양자화 오류를 제거하며 지터 증가 문제를 해결할 수 있는 디지털 위상 고정 루프를 제안하고자 한다. In order to solve the above problems, the present invention proposes a digital phase locked loop capable of eliminating a quantization error due to the limitation of TDC resolution and solving the jitter increase problem.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 디지털 위상 고정 루프 장치로서, 제어 코드에 상응하는 주파수 및 위상을 갖는 신호를 출력하는 디지털제어발진기; 상기 디지털제어발진기에서 출력된 신호를 분주하여 기준 클록의 미리 설정된 배율을 갖는 피드백 클록을 출력하는 분주기; 상기 기준 클록을 상기 피드백 클록으로 샘플링하여 디지털 코드를 출력하는 샘플러; 및 상기 샘플러가 이전에 출력한 디지털 코드와 현재 출력하는 디지털 코드를 비교하여 상기 디지털제어발진기가 출력하는 신호의 위상 조절을 위한 제어 코드를 출력하는 디지털 필터를 포함하는 디지털 위상 고정 루프 장치가 제공된다. According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a digital phase locked loop apparatus comprising: a digitally controlled oscillator for outputting a signal having a frequency and a phase corresponding to a control code; A frequency divider dividing a signal output from the digitally controlled oscillator and outputting a feedback clock having a predetermined magnification of a reference clock; A sampler for sampling the reference clock with the feedback clock and outputting a digital code; And a digital filter for comparing a digital code previously output by the sampler with a digital code output at present and outputting a control code for adjusting a phase of a signal output from the digital controlled oscillator .
상기 피드백 클록은 상기 기준 클록의 k배 주파수-상기 k는 2이상임-를 가질 수 있다. The feedback clock may have k times frequency of the reference clock, where k is 2 or more.
상기 피드백 클록은 상기 기준 클록의 4배 주파수를 가질 수 있다. The feedback clock may have a frequency four times that of the reference clock.
상기 디지털 필터는, 상기 샘플러가 이전에 출력한 디지털 코드를 저장하는 저장부; 상기 이전에 출력한 디지털 코드와 상기 현재 출력하는 디지털 코드를 비교하여 제어 신호를 출력하는 비교부; 및 상기 비교부가 출력하는 제어 신호에 따라 상기 디지털제어발진기로 입력되는 제어 코드를 변경하는 카운터부를 포함할 수 있다. Wherein the digital filter comprises: a storage unit for storing a digital code previously output by the sampler; A comparison unit comparing the previously output digital code with the currently output digital code and outputting a control signal; And a counter unit for changing a control code input to the digital controlled oscillator according to a control signal outputted by the comparing unit.
상기 제어 신호는 제어 코드 변경을 위한 인에이블 신호인 제어 코드 변경 신호 및 상기 제어 코드의 증가 또는 감소를 위한 업다운 신호를 포함할 수 있다. The control signal may include a control code change signal which is an enable signal for changing the control code and an up-down signal for increasing or decreasing the control code.
상기 비교부는 상기 이전에 출력한 디지털 코드와 상기 현재 출력하는 디지털 코드를 비교하여 상기 디지털제어발진기가 출력하는 신호의 위상이 빠른지 또는 느린지 여부를 판단할 수 있다. The comparing unit may compare the previously output digital code with the currently output digital code to determine whether the phase of the signal output from the digital controlled oscillator is fast or slow.
상기 분주기에서 출력되는 신호를 입력 받아 주파수를 검출하여 상기 디지털 필터로 상기 디지털제어발진기에서 출력되는 신호의 주파수를 고정하기 위한 제어 신호를 출력하는 주파수 검출기를 더 포함할 수 있다. And a frequency detector for detecting a frequency by receiving a signal output from the frequency divider and outputting a control signal for fixing a frequency of a signal output from the digital controlled oscillator to the digital filter.
상기 주파수 검출기에 의해 상기 디지털제어발진기에서 출력되는 신호의 주파수를 고정된 이후, 상기 분주기는 상기 기준 클록의 미리 설정된 배율을 갖는 피드백 클럭을 상기 샘플러로 출력할 수 있다. After the frequency of the signal output from the digitally controlled oscillator is fixed by the frequency detector, the frequency divider may output a feedback clock having a predetermined magnification of the reference clock to the sampler.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 디지털 위상 고정 루프 장치로서, 제어 코드에 상응하는 주파수 및 위상을 갖는 신호를 출력하는 디지털제어발진기; 상기 디지털제어발진기에서 출력된 신호를 미리 설정된 배율로 분주하여 분주 신호를 출력하는 분주기; 상기 분주 신호의 주파수를 검출하여 상기 디지털제어발진기에서 출력되는 신호의 주파수를 고정하기 위한 제어 신호를 출력하는 주파수 검출기; 상기 제어 신호에 의해 제어 코드의 최상위비트가 조절된 제어 코드를 상기 디지털제어발진기로 출력하는 디지털 필터; 및 상기 주파수 검출기에 의해 상기 디지털제어발진기에서 출력된 신호의 주파수가 고정되는 경우, 상기 분주기로부터 입력되는 분주 신호로 기준 클록을 샘플링하여 디지털 코드를 출력하는 샘플러를 포함하되, 상기 디지털 필터는 상기 샘플러가 이전에 출력한 디지털 코드와 현재 출력하는 디지털 코드를 비교하여 상기 디지털제어발진기가 출력하는 신호의 위상 조절을 위한 제어 코드를 출력하는 디지털 위상 고정 루프 장치가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a digital phase locked loop apparatus comprising: a digitally controlled oscillator outputting a signal having a frequency and a phase corresponding to a control code; A frequency divider for dividing the signal output from the digitally controlled oscillator at a preset magnification and outputting a frequency division signal; A frequency detector for detecting a frequency of the frequency division signal and outputting a control signal for fixing a frequency of a signal output from the digital controlled oscillator; A digital filter for outputting a control code having a most significant bit of the control code adjusted by the control signal to the digital controlled oscillator; And a sampler for sampling a reference clock with a frequency dividing signal input from the frequency divider and outputting a digital code when the frequency of the signal output from the digital controlled oscillator is fixed by the frequency detector, There is provided a digital phase locked loop device for comparing a digital code previously output by a sampler with a currently output digital code and outputting a control code for adjusting a phase of a signal output from the digital controlled oscillator.
본 발명에 따르면, 기준 클록을 분주된 클록으로 위상 검출 결과를 저장한 후 위상 차이 변화의 경향성과 설정된 샘플된 결과를 이용하여 출력 신호의 위상을 조절하기 때문에 TDC가 사용되지 않아서 디지털 방식으로 구현이 가능할 뿐만 아니라 양자화 에러도 제거할 수 있으며, BBPD를 사용하였을 때보다 빠르게 위상을 고정시킬 수 있고, 필터의 복잡도도 감소시킬 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, the TDC is not used because the phase of the output signal is adjusted by using the sampled result and the tendency of the phase difference change after storing the phase detection result with the divided clock as the reference clock. It is possible to eliminate the quantization error as well as to fix the phase faster than using the BBPD and to reduce the complexity of the filter.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 디지털 위상 고정 루프의 구조를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 기준 클록을 피드백 클록으로 샘플링하는 타이밍도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 디지털 필터의 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 샘플러가 출력하는 디저털 코드의 경향 및 이에 따른 비교부의 출력 신호를 도시한 도면.1 is a block diagram illustrating a structure of a digital phase locked loop according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a timing diagram for sampling a reference clock in accordance with the present invention as a feedback clock;
3 is a block diagram of a digital filter according to a preferred embodiment of the present invention;
4 is a diagram showing a trend of a digital code outputted by a sampler according to the present invention and an output signal of the comparator according to the trend.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate a thorough understanding of the present invention, the same reference numerals are used for the same means regardless of the number of the drawings.
본 발명에서는 위상 차이를 검출한 후 검출 결과를 저장한 후 이전 검출 결과와 비교하는 방식을 기반으로 한 디지털 위상 고정 루프가 개시된다. 본 발명에 따른 위상 고정 루프는 디지털 방식으로 구현되어 반도체 공정, 동작 전압, 동작 온도에 둔감하며, 기존 방식에서 발생하는 양자화 에러를 제거하면서도 디지털 필터의 복잡도를 감소시킨다는 장점이 있다.The present invention discloses a digital phase locked loop based on a method of detecting a phase difference, storing a detection result, and comparing the detected result with a previous detection result. The phase locked loop according to the present invention is implemented in a digital manner and is insensitive to semiconductor processes, operating voltages, and operating temperatures, and has the advantage of reducing the complexity of the digital filter while eliminating quantization errors occurring in conventional methods.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 디지털 위상 고정 루프의 구조를 나타낸 블록도이다. 1 is a block diagram showing a structure of a digital phase locked loop according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 디지털제어발진기(DCO, 100), 분주기(Divider, 102), 주파수 검출기(Freq. detector, 104), 디지털 필터(Digital filter, 106) 및 샘플러(Sampler, 108)를 포함할 수 있다. A digital controlled oscillator (DCO) 100, a
디지털제어발진기(100)는 위상 고정 루프의 동작에 따라 소정 주파수 및 위상을 갖는 신호(이하, 'DCO 신호'라 함)를 출력한다. The digital controlled
디지털제어발진기(100)의 DCO 신호는 분주기(102)로 인가되며, 분주기(102)는 DCO 신호를 소정 배율(예를 들어, k배, 여기서 k는 2이상임)만큼 분주한 신호를 출력한다.The DCO signal of the digitally controlled
본 발명에 따르면, 분주기(102)에서 출력된 신호는 주파수 고정을 위해 주파수 검출기(104)로 인가된다. According to the present invention, the signal output in the
본 발명에 따른 주파수 검출기(104)는 디지털 필터(106)가 디지털제어발진기(100)로 입력하는 제어 코드 중 주파수 고정을 위해 할당된 최상위비트(MSB)를 조절하도록 하는 제어 신호를 출력한다. The
이를 위해, 주파수 검출기(104)에는 기준 클록(Reference clock)과 분주기(102)에 분주된 신호가 입력되며, 주파수 검출기(104)는 기준 클록의 한 주기에 포함되는 분주 신호의 상향 엣지(edge)와 하향 엣지(edge)의 수를 카운팅하여 최상위비트를 조절한다. For this purpose, the
예를 들어, 분주 신호의 타겟 주파수가 기준 클록의 4배라면, 기준 클록의 한 주기에 포함되는 상향 엣지(edge)와 하향 엣지(edge)의 수가 8인 경우, 주파수 검출기(104)는 이전에 디지털제어발진기(100)에 입력된 최상위비트를 고정하기 위한 제어 신호를 출력한다. For example, if the target frequency of the frequency dividing signal is four times the reference clock, if the number of upward edges and down edges included in one cycle of the reference clock is 8, And outputs a control signal for fixing the most significant bit input to the digitally controlled
반면, 주파수 검출기(104)는 기준 클록의 한 주기에 포함되는 상향 엣지(edge)와 하향 엣지(edge)의 수가 8 미만인 경우에는 최상향비트를 조절하여 디지털제어발진기(100)의 DCO 신호의 주파수를 증가시키고, 반대로 8을 초과하는 경우에는 최상향비트를 조절하여 디지털제어발진기(100)의 DCO 신호의 주파수를 감소시킨다.On the other hand, when the number of the upward edges and the down edges included in one period of the reference clock is less than 8, the
본 발명에 따른 최상향비트의 조절은 통상의 이진 검색(Binary Search) 기법 또는 순차 검색 기법으로 수행될 수 있으며, 이는 당업자에게 공지된 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. The adjustment of the most significant bit according to the present invention can be performed by a conventional binary search technique or a sequential search technique, which is well known to those skilled in the art, and thus a detailed description thereof will be omitted.
이와 같은 과정을 통해 DCO 신호가 원하는 주파수로 고정되면 샘플러(108)를 통한 위상 고정 과정이 수행된다.When the DCO signal is fixed to a desired frequency through the above process, the phase fixing process is performed through the
이하에서는 설명의 편의를 위해 DCO 신호의 주파수가 기준 클록의 4배로 고정된 경우를 중심으로 설명하나 반드시 이에 한정되지 않는다는 점을 당업자는 이해하여야 할 것이다. Hereinafter, for convenience of explanation, it will be explained that the frequency of the DCO signal is fixed to four times the reference clock, but it should be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited thereto.
주파수 고정을 통해 기준 클록의 4배 주파수를 갖는 분주 신호가 피드백 클록으로 정의되며, 피드백 클록이 샘플러(108)로 인가된다. A frequency division signal having a frequency four times the reference clock frequency is defined as a feedback clock and a feedback clock is applied to the
본 발명에 따른 샘플러(108)는 기준 클록을 피드백 클록으로 샘플링하여 획득된 디지털 코드를 디지털 필터(106)로 인가하며, 디지털 필터(106)는 샘플러(108)에서 입력된 디지털 코드를 이용하여 제어 코드(control code)를 생성하고, 이를 통해 디지털제어발진기(100)가 위상 조절된 DCO 신호를 출력한다. The
예를 들어, 제어 코드가 10비트로 이루어지는 경우, 상기한 바와 같이 주파수 고정을 위해 최상위비트에 해당하는 5비트가 사용되며, 나머지 최하위비트 5비트가 위상 고정을 위해 사용될 수 있다. For example, when the control code is composed of 10 bits, 5 bits corresponding to the most significant bit are used for frequency fixing as described above, and the remaining 5 least significant bits can be used for phase locking.
본 발명에 따른 샘플러(108)는 도 2에 도시된 바와 같이, 피드백 클록을 이용하여 기준 클록을 샘플링하고, 상기와 같이 피드백 클록이 기준 클록의 4배인 경우 8 비트의 디지털 코드를 출력한다. 2, the
샘플러(108)는 기준 클록과 주파수가 동일하며, 피드백 클록의 1/4 주기를 갖는 샘플링 클록(Sam_clk)을 이용하여 고정 상태(Lock state)에 해당하는 디지털 코드를 출력한다. The
디지털 필터(106)는 샘플러(108)에서 출력된 디지털 코드를 이용하여 디지털제어발진기(100)로 출력되는 제어 코드를 변경한다. 보다 상세하게, 디지털 필터(106)는 샘플러(108)에서 출력된 디지털 코드를 이용하여 이진 검색 등의 방법으로 변경하여 제어 코드의 최하위비트를 변경하여 출력한다. The
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 디지털 필터의 블록도이다. 3 is a block diagram of a digital filter according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디지털 필터는 저장부(300), 비교부(302) 및 카운터부(304)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 3, the digital filter according to the present invention may include a
저장부(300)는 샘플러(108)에서 이전에 출력한 n-1번째 디지털 코드(rsam(n-1))를 저장하며, n-1번째 디지털 코드와 샘플러(108)가 현재 출력하는 n번째 디지털 코드(rsam(n))를 비교부(302)로 출력한다.The
본 발명에 따른 비교부(302)는 rsam(n-1)과 rsam(n)을 비교하여 현재 DCO 신호가 이전 DCO 신호에 비해 위상이 빠른지 또는 느린지 여부를 비교한다. 즉, 비교부(302)는 디지털 코드를 이용하여 DCO 신호의 위상 차이 변화의 경향성을 판단한다. The comparing
도 4는 rsam(n)의 경향 및 이에 따른 비교부의 출력 신호를 도시한 도면이다. 4 is a diagram showing a trend of rsam (n) and an output signal of the comparator according to the trend.
도 4에서, rsam(n-1)은 rsam1로, rsam(n)은 rsam으로 표시된다. In Fig. 4, rsam (n-1) is denoted by rsam1 and rsam (n) is denoted by rsam.
도 4를 참조하면, 비교부(302)는 rsam(n)이 00011110이고, rsam(n-1)이 00111100인 경우, 현재 출력되는 DCO 신호의 위상이 이전에 비해 빠른 것으로 판단한다. Referring to FIG. 4, the
이처럼 DCO 신호의 위상이 빠른 것으로 판단되는 경우, 비교부(302)는 카운터(304)로 제어 코드가 DCO 신호의 위상을 느리게 조절하기 위한 제어 신호를 출력한다. If it is determined that the phase of the DCO signal is fast, the
비교부(302)가 출력하는 제어 신호는 제어 코드 변경 신호(Con-adder) 및 업다운 신호(UDT)를 포함할 수 있다. 여기서, 제어 코드 변경 신호는 제어 코드 변경을 위한 인에이블 신호로 정의될 수 있으며, 업다운 신호는 카운터부(304)가 제어 코드를 증가 또는 감소시키기 위한 값으로 정의될 수 있다. The control signal output from the
상기한 바와 같이, DCO 신호의 위상이 빨라지는 경우, 제어 코드 변경 신호는 1의 값을 가지며, 업다운 신호도 1의 값을 가질 수 있다. As described above, when the phase of the DCO signal is fast, the control code change signal has a value of 1, and the up-down signal can also have a value of 1.
예를 들어, 이진 검색 또는 순차 검색이 수행되는 경우, 업다운 신호 1은 이전 제어 코드에 비해 큰 값을 가지는 제어 코드가 출력되도록 하는 값일 수 있다. For example, when a binary search or a sequential search is performed, the up-
그러나, 이는 일예에 불과하며 업다운 신호와 제어 코드의 변경은 다양하게 변경될 수 있다. However, this is only an example, and the change of the up-down signal and the control code may be variously changed.
한편, 비교부(302)는 rsam(n)이 00011110이고, rsam(n-1)이 00001111인 경우, 현재 출력되는 DCO 신호의 위상이 이전에 비해 느린 것으로 판단한다. Meanwhile, the
이처럼 DCO 신호의 위상이 느린 것으로 판단되는 경우, 비교부(302)는 카운터(304)로 제어 코드가 DCO 신호의 위상을 빠르게 조절하기 위한 제어 신호를 출력한다. If it is determined that the phase of the DCO signal is slow, the
여기서, DCO 신호의 위상이 느려지는 경우, 제어 코드 변경 신호는 1의 값을 가지며, 업다운 신호는 0(또는 -1)으로 출력될 수 있다. Here, when the phase of the DCO signal is slow, the control code change signal has a value of 1, and the up-down signal can be output as 0 (or -1).
마지막으로 이전에 저장된 디지털 코드와 현재 디지털 코드가 일치하는 경우, 비교부(302)는 위상이 고정된 것으로 판단하고, 위상 고정을 위한 제어 신호를 출력한다. Finally, if the previously stored digital code matches the current digital code, the
위상 고정 시, 비교부(302)는 제어 코드 변경 신호를 0으로 출력할 수 있다. When the phase is fixed, the
즉, 제어 코드 변경 신호가 0으로 출력되는 경우, 카운터부(304)는 이전에 출력된 제어 코드를 고정하여 디지털제어발진기(100)로 출력한다. That is, when the control code change signal is outputted as 0, the
본 발명에 따르면, 주파수가 고정된 이후, 샘플러(108)를 통해 위상이 빠른지 또는 느린지 여부만 판단하여 위상을 고정하기 때문에 시간-디지털 변환기를 사용하지 않아도 되며, 나아가 시간-디지털 변환기에 의한 양자화 오류가 발생하지 않게 된다. According to the present invention, since the frequency is fixed, the phase is fixed by determining whether the phase is fast or slow through the
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the relevant art that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. The appended claims are to be considered as falling within the scope of the following claims.
Claims (10)
제어 코드에 상응하는 주파수 및 위상을 갖는 신호를 출력하는 디지털제어발진기;
상기 디지털제어발진기에서 출력된 신호를 분주하여 기준 클록의 미리 설정된 배율을 갖는 피드백 클록을 출력하는 분주기;
상기 기준 클록을 상기 피드백 클록으로 샘플링하여 디지털 코드를 출력하는 샘플러; 및
상기 샘플러가 이전에 출력한 디지털 코드와 현재 출력하는 디지털 코드를 비교하여 상기 디지털제어발진기가 출력하는 신호의 위상 조절을 위한 제어 코드를 출력하는 디지털 필터를 포함하는 디지털 위상 고정 루프 장치. A digital phase locked loop device,
A digital controlled oscillator for outputting a signal having a frequency and a phase corresponding to the control code;
A frequency divider dividing a signal output from the digitally controlled oscillator and outputting a feedback clock having a predetermined magnification of a reference clock;
A sampler for sampling the reference clock with the feedback clock and outputting a digital code; And
And a digital filter for comparing a digital code previously output by the sampler with a digital code output at present and outputting a control code for adjusting a phase of a signal output from the digital controlled oscillator.
상기 피드백 클록은 상기 기준 클록의 k배 주파수-상기 k는 2이상임-를 갖는 디지털 위상 고정 루프 장치. The method according to claim 1,
Wherein the feedback clock has a k-th frequency of the reference clock and k is at least two.
상기 피드백 클록은 상기 기준 클록의 4배 주파수를 갖는 디지털 위상 고정 루프 장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the feedback clock has a quadruple frequency of the reference clock.
상기 디지털 필터는,
상기 샘플러가 이전에 출력한 디지털 코드를 저장하는 저장부;
상기 이전에 출력한 디지털 코드와 상기 현재 출력하는 디지털 코드를 비교하여 제어 신호를 출력하는 비교부; 및
상기 비교부가 출력하는 제어 신호에 따라 상기 디지털제어발진기로 입력되는 제어 코드를 변경하는 카운터부를 포함하는 디지털 위상 고정 루프 장치.The method according to claim 1,
The digital filter includes:
A storage unit for storing the digital code previously output by the sampler;
A comparison unit comparing the previously output digital code with the currently output digital code and outputting a control signal; And
And a counter section for changing a control code inputted to the digital controlled oscillator according to a control signal outputted by the comparing section.
상기 제어 신호는 제어 코드 변경을 위한 인에이블 신호인 제어 코드 변경 신호 및 상기 제어 코드의 증가 또는 감소를 위한 업다운 신호를 포함하는 디지털 위상 고정 루프 장치. 5. The method of claim 4,
Wherein the control signal comprises a control code change signal which is an enable signal for changing the control code and an up-down signal for increasing or decreasing the control code.
상기 비교부는 상기 이전에 출력한 디지털 코드와 상기 현재 출력하는 디지털 코드를 비교하여 상기 디지털제어발진기가 출력하는 신호의 위상이 빠른지 또는 느린지 여부를 판단하는 디지털 위상 고정 루프 장치. 5. The method of claim 4,
Wherein the comparison unit compares the previously output digital code with the currently output digital code to determine whether the phase of the signal output from the digital controlled oscillator is fast or slow.
상기 분주기에서 출력되는 신호를 입력 받아 주파수를 검출하여 상기 디지털 필터로 상기 디지털제어발진기에서 출력되는 신호의 주파수를 고정하기 위한 제어 신호를 출력하는 주파수 검출기를 더 포함하는 디지털 위상 고정 루프 장치. The method according to claim 1,
And a frequency detector for receiving a signal output from the frequency divider to detect a frequency and outputting a control signal for fixing a frequency of a signal output from the digital controlled oscillator to the digital filter.
상기 주파수 검출기에 의해 상기 디지털제어발진기에서 출력되는 신호의 주파수를 고정된 이후, 상기 분주기는 상기 기준 클록의 미리 설정된 배율을 갖는 피드백 클럭을 상기 샘플러로 출력하는 디지털 위상 고정 루프 장치. 8. The method of claim 7,
Wherein the frequency divider outputs a feedback clock having a predetermined magnification of the reference clock to the sampler after the frequency of the signal output from the digitally controlled oscillator is fixed by the frequency detector.
제어 코드에 상응하는 주파수 및 위상을 갖는 신호를 출력하는 디지털제어발진기;
상기 디지털제어발진기에서 출력된 신호를 미리 설정된 배율로 분주하여 분주 신호를 출력하는 분주기;
상기 분주 신호의 주파수를 검출하여 상기 디지털제어발진기에서 출력되는 신호의 주파수를 고정하기 위한 제어 신호를 출력하는 주파수 검출기;
상기 제어 신호에 의해 제어 코드의 최상위비트가 조절된 제어 코드를 상기 디지털제어발진기로 출력하는 디지털 필터; 및
상기 주파수 검출기에 의해 상기 디지털제어발진기에서 출력된 신호의 주파수가 고정되는 경우, 상기 분주기로부터 입력되는 분주 신호로 기준 클록을 샘플링하여 디지털 코드를 출력하는 샘플러를 포함하되,
상기 디지털 필터는 상기 샘플러가 이전에 출력한 디지털 코드와 현재 출력하는 디지털 코드를 비교하여 상기 디지털제어발진기가 출력하는 신호의 위상 조절을 위한 제어 코드를 출력하는 디지털 위상 고정 루프 장치. A digital phase locked loop device,
A digital controlled oscillator for outputting a signal having a frequency and a phase corresponding to the control code;
A frequency divider for dividing the signal output from the digitally controlled oscillator at a preset magnification and outputting a frequency division signal;
A frequency detector for detecting a frequency of the frequency division signal and outputting a control signal for fixing a frequency of a signal output from the digital controlled oscillator;
A digital filter for outputting a control code having a most significant bit of the control code adjusted by the control signal to the digital controlled oscillator; And
And a sampler for sampling a reference clock with a frequency dividing signal input from the frequency divider and outputting a digital code when the frequency of the signal output from the digitally controlled oscillator is fixed by the frequency detector,
Wherein the digital filter compares a digital code previously output by the sampler with a digital code currently output and outputs a control code for adjusting a phase of a signal output from the digital controlled oscillator.
상기 샘플러로 입력되는 분주 신호는 상기 기준 클록의 미리 설정된 배율의 주파수를 갖는 피드백 클록이며, 상기 샘플러는 상기 기준 클록을 상기 피드백 클록으로 샘플링하여 상기 디지털 코드를 출력하는 디지털 위상 고정 루프 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the frequency dividing signal input to the sampler is a feedback clock having a frequency of a predetermined magnification of the reference clock and the sampler samples the reference clock with the feedback clock to output the digital code.
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