KR101579678B1 - Time-digital converter and method for controlling the time-digital converter thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시간 디지털 변환기 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 그 시간 디지털 변환기는 직렬 연결된 복수의 제1 지연 소자들을 이용하여, 입력되는 제1 신호에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제1 지연 신호들을 출력하는 제1 지연 회로; 제1 지연 신호들 중 적어도 하나를 제1 지연 회로에 대한 입력 신호로 제공하는 입력 선택부; 직렬 연결된 복수의 제2 지연 소자들을 이용하여, 입력되는 제2 신호에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제2 지연 신호들을 출력하는 제2 지연 회로; 및 제1, 2 지연 회로들로부터 각각 입력되는 상기 제1, 2 지연 신호들을 이용하여, 제1, 2 신호간 시간 차에 해당하는 디지털 신호를 출력하는 인코더를 포함한다.The present invention relates to a time-to-digital converter and a control method thereof, wherein the time-to-digital converter uses a plurality of first delay elements connected in series to output a plurality of first delay signals A first delay circuit for outputting a first clock signal; An input selector for providing at least one of the first delay signals as an input signal to the first delay circuit; A second delay circuit for outputting a plurality of second delay signals having different delay times with respect to an input second signal by using a plurality of second delay elements connected in series; And an encoder for outputting a digital signal corresponding to a time difference between the first and second signals using the first and second delay signals respectively input from the first and second delay circuits.
Description
본 발명은 복수의 지연 소자들을 이용해 입력 신호간 시간 차에 해당하는 디지털 신호를 출력하는 시간 디지털 변환기에 관한 것이다.The present invention relates to a time-to-digital converter for outputting a digital signal corresponding to a time difference between input signals using a plurality of delay elements.
시간 디지털 변환기(time to digital converter, TDC)는 두 개의 신호들 사이의 시간 차이를 디지털 신호로 바꾸는 장치로서, 입력 신호는 펄스 형태가 될 수도 있고 각기 다른 신호원(source)으로부터의 단순한 상승 신호(Rising signal)일 수도 있다. A time-to-digital converter (TDC) is a device that converts the time difference between two signals into a digital signal, the input signal may be in the form of a pulse and a simple rising signal from a different source Rising signal.
무선통신이 대부분 광대역 통신으로 구현되고 좀더 높은 시간해상도의 요구가 증가함에 따라, 높은 시간해상도를 가지면서 짧은 레이턴시(latency)를 가지는 시간 디지털 변환기가 요구된다.As wireless communications are mostly implemented in wideband communications and the demand for higher time resolution increases, a time-to-digital converter with a high temporal resolution and short latency is required.
일반적으로, 시간 디지털 변환기는 CDL (chain delay line)방식과 VDL (vernier delay line)방식, PS(pulse shrinking) 방식, 및 두 가지 방식을 혼합하여 사용한 방식으로 크게 구분될 수 있다. 시간-디지털 변환기는 두 입력 신호(START STOP Signal)의 시간 차이를 디지털 신호로 바꾸는 장치이다.In general, the time-digital converter can be broadly divided into a CDL (chain delay line) method, a VDL (vernier delay line) method, a PS (pulse shrinking) method, and a method using both methods. The time-to-digital converter is a device that converts the time difference between two input signals (START STOP signal) into a digital signal.
VDL 방식의 시간 디지털 변환기는 버니어 지연단을 이용하여 시간-디지털 변환기(TDC)를 구현한 것으로, 고해상도를 얻을 수는 있으나 공정, 전압, 온도 변화에 의해 딜레이 미스매치가 발생할 수 있고, 해상도가 증가함에 따라 칩 면적이 증가하는 문제점이 있다.The VDL time-to-digital converter implements a time-to-digital converter (TDC) using a vernier delay stage. Although high resolution can be obtained, a delay mismatch can occur due to process, voltage and temperature changes, There is a problem that the chip area increases.
본 발명은 지연 소자들을 효율적으로 이용할 수 있는 구성을 가지는 시간 디지털 변환기 및 그의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a time-digital converter having a configuration capable of efficiently utilizing delay elements and a control method thereof.
본 발명의 실시예에 따른 시간 디지털 변환기는, 직렬 연결된 복수의 제1 지연 소자들을 이용하여, 입력되는 제1 신호에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제1 지연 신호들을 출력하는 제1 지연 회로; 상기 제1 지연 신호들 중 적어도 하나를 상기 제1 지연 회로에 대한 입력 신호로 제공하는 입력 선택부; 직렬 연결된 복수의 제2 지연 소자들을 이용하여, 입력되는 제2 신호에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제2 지연 신호들을 출력하는 제2 지연 회로; 및 상기 제1, 2 지연 회로들로부터 각각 입력되는 상기 제1, 2 지연 신호들을 이용하여, 상기 제1, 2 신호간 시간 차에 해당하는 디지털 신호를 출력하는 인코더를 포함한다.A time-to-digital converter according to an embodiment of the present invention includes a first delay circuit for outputting a plurality of first delay signals having different delay times to an input first signal by using a plurality of first delay elements connected in series, ; An input selector for providing at least one of the first delay signals as an input signal to the first delay circuit; A second delay circuit for outputting a plurality of second delay signals having different delay times with respect to an input second signal by using a plurality of second delay elements connected in series; And an encoder for outputting a digital signal corresponding to a time difference between the first and second signals using the first and second delay signals respectively input from the first and second delay circuits.
본 발명의 다른 실시예에 따른 시간 디지털 변환기는, 직렬 연결된 복수의 제1 지연 소자들을 이용하여, 입력되는 제1 신호에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제1 지연 신호들을 출력하는 제1 지연 회로; 상기 제1 지연 신호들 중 하나 또는 그 이상을 상기 제1 지연 회로에 대한 입력 신호로 제공하는 제1 먹스; 직렬 연결된 복수의 제2 지연 소자들을 이용하여, 입력되는 제2 신호에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제2 지연 신호들을 출력하는 제2 지연 회로; 상기 제1 먹스의 연결 위치와 대응되도록 상기 제2 지연 회로에 연결되는 제2 먹스; 및 상기 제1, 2 지연 회로들로부터 각각 입력되는 상기 제1, 2 지연 신호들을 이용하여, 상기 제1, 2 신호간 시간 차에 해당하는 디지털 신호를 출력한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a time-to-digital converter including a plurality of first delay elements connected in series, a first delay circuit for outputting a plurality of first delay signals having different delay times to an input first signal, Circuit; A first mux providing one or more of the first delay signals as an input signal to the first delay circuit; A second delay circuit for outputting a plurality of second delay signals having different delay times with respect to an input second signal by using a plurality of second delay elements connected in series; A second mux connected to the second delay circuit to correspond to a connection position of the first mux; And outputting a digital signal corresponding to a time difference between the first and second signals using the first and second delay signals input from the first and second delay circuits, respectively.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시간 디지털 변환기는 복수의 지연 소자들을 이용해 입력 신호간 시간 차에 해당하는 디지털 신호를 출력하며, 직렬 연결된 상기 복수의 지연 소자들을 이용하여, 입력되는 기준 신호의 주파수를 증폭시켜 출력하는 주파수 체배부; 및 상기 기준 신호와 상기 주파수 증폭된 기준 신호 중 어느 하나를 선택하여 상기 지연 소자들에 입력시키는 입력 선택부를 포함하고, 상기 주파수 체배부는 상기 기준 신호와 상기 주파수 증폭된 기준 신호 중 선택된 신호에 대하여 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 지연 신호들을 출력한다.The time-to-digital converter according to another embodiment of the present invention outputs a digital signal corresponding to a time difference between input signals using a plurality of delay elements, and uses the plurality of delay elements connected in series to output a frequency And outputting the amplified signal; And an input selector for selecting one of the reference signal and the frequency-amplified reference signal and inputting the selected signal to the delay elements, wherein the frequency body allocator is configured to select one of the reference signal and the frequency- And outputs a plurality of delay signals having different delay times.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치는 상기 시간 디지털 변환기를 포함하여 구성될 수 있다.Also, the communication apparatus according to the embodiment of the present invention may be configured to include the time-to-digital converter.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 시간 디지털 변환기 제어 방법은 직렬 연결된 복수의 지연 소자들을 각각 구비하는 제1, 2 지연회로들을 이용해 입력 신호간 시간 차에 해당하는 디지털 신호를 출력하는 버니어 시간 디지털 변환기를 제어하며, 상기 제1 지연 회로로부터 출력되는 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제1 지연 신호들 중 적어도 하나를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 제1 지연 신호를 상기 제1 지연 회로에 대한 입력 신호로 제공하는 단계를 포함한다.In the meantime, a time-digital converter control method according to an embodiment of the present invention includes a first and second delay circuits each having a plurality of delay elements serially connected to each other to output a digital signal corresponding to a time difference between input signals, Selecting at least one of a plurality of first delay signals having different delay times output from the first delay circuit; And providing the selected first delay signal as an input signal to the first delay circuit.
본 발명의 일실시예에 따르면, 버니어 시간 디지털 변환기와 주파수 체배 장치의 지연 소자들을 결합함으로써, 통신 장치의 구성 면적 및 전력 소모를 감소시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by combining the delay elements of the frequency multiplying device and the vernier time digital converter, the configuration area and power consumption of the communication device can be reduced.
또한, 주파수 체배 장치를 이용해 주파수가 증폭된 기준 신호로 입력 신호와의 시간 차이를 분석할 수 있도록 함으로써, 낮은 기준 주파수를 가지고 높은 주파수로 입력되는 신호의 시간 정보를 측정할 수 있다.Also, time information of a signal inputted at a high frequency with a low reference frequency can be measured by analyzing the time difference between the reference signal and the input signal by using the frequency multiplication device.
도 1은 주파수 체배 장치의 구성에 대한 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 버니어 시간 디지털 변환기의 구성에 대한 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 시간 디지털 변환기의 구성에 대한 제1 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 시간 디지털 변환기의 구성에 대한 제2 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 시간 디지털 변환기 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 시간 디지털 변환기의 구성에 대한 제3 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 시간 디지털 변환기의 구성에 대한 제4 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 시간 디지털 변환기의 구성에 대한 제5 실시예를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing an embodiment of a configuration of a frequency multiplication device.
2 is a diagram showing an embodiment of a configuration of a vernier time digital converter.
3 is a block diagram showing a first embodiment of the configuration of a time-digital converter according to the present invention.
4 is a block diagram showing a second embodiment of the configuration of a time-digital converter according to the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of controlling a time-digital converter according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a third embodiment of the configuration of the time-digital converter according to the present invention.
7 is a diagram showing a fourth embodiment of the configuration of a time-digital converter according to the present invention.
8 is a diagram showing a fifth embodiment of a configuration of a time-digital converter according to the present invention.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. The operation principle of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and description. It should be understood, however, that the drawings and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention, and are not to be construed as limiting the present invention. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The terms used below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the user, intention or custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout the present invention.
결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.As a result, the technical idea of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are merely means for effectively explaining the technical idea of the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs Only.
도 1은 주파수 체배 장치의 구성에 대한 일실시예를 도시한 것이다.1 shows an embodiment of a configuration of a frequency multiplication device.
도 1을 참조하면, 주파수 체배 장치는 복수의 시간 지연 소자들(101 내지 108)과 먹스(MUX, 110)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the frequency multiplication device may include a plurality of
상기 주파수 체배 장치는 복수의 시간 지연 소자들(101 내지 108)을 이용하여, 입력되는 기준 신호(REF)의 주파수를 증폭시켜 더 높은 주파수를 가지는 주파수 증폭된 기준 신호(REF_MUL)을 출력할 수 있다.The frequency multiplication device can amplify the frequency of the input reference signal REF using a plurality of
도 1에 도시된 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 체배 장치는 지연 동기 루프(Delay Locked Loop;DLL)에 기반한 것으로, 상기 지연 동기 루프는 통신 장치에서 내부 클럭을 발생시키기 위하여 이용될 수 있다.The frequency multiplication apparatus according to an embodiment of the present invention as shown in FIG. 1 is based on a delay locked loop (DLL), which can be used to generate an internal clock in a communication apparatus have.
상기 지연 동기 루프는 수신된 외부 클럭을 복수의 지연 소자들(101 내지 108)을 포함하는 지연 라인을 이용하여 소정 시간만큼 지연시켜 외부 클럭에 동기된 내부 클럭을 발생할 수 있다.The delay locked loop may delay the received external clock by a predetermined time using a delay line including a plurality of
도 1에서는 주파수 체배 장치가 8개의 지연 소자들(101 내지 108)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라 7개 이하 또는 9개 이상의 지연 소자들을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 먹스(MUX, 110)로 귀환되는 신호는 제1 지연 신호들(d21 내지 d28) 중 어느 것이나 사용 가능하다.Although the frequency multiplication device is shown as including eight
상기한 바와 같은 지연 고정 루프 기반의 주파수 체배 장치는 위상 고정 루프 기반의 장치와 비교할 때 지터의 축적이 없어 위상 잡음이 적으며, 루프 필터의 구조가 간단하므로 소형화가 가능할 수 있다. 특히, 반도체 메모리 장치의 경우 외부 클럭의 주파수를 체배한 주파수를 갖는 내부 클럭을 이용함으로써 데이터 전송 속도를 증가시킬 수 있고, 정확한 위상 지연 및 듀티 비를 갖는 클럭들을 데이터 전송에 이용함으로써 고속 데이터 전송시 에러를 줄일 수 있다.The delay multiplier-based frequency multiplication device as described above has less phase noise due to the absence of jitter accumulation as compared with the phase locked loop based device, and can be miniaturized since the structure of the loop filter is simple. In particular, in the case of a semiconductor memory device, the data transfer rate can be increased by using an internal clock having a frequency multiplied by the frequency of the external clock, and by using clocks having an accurate phase delay and duty ratio for data transfer, Errors can be reduced.
도 2는 버니어 시간 디지털 변환기의 구성에 대한 일실시예를 도시한 것으로, 도시된 시간 디지털 변환기는 제1 지연 회로(200), 인코더(210) 및 제2 지연회로(220)를 포함하여 구성될 수 있다.2 shows an embodiment of the configuration of a vernier time digital converter, and the illustrated time-to-digital converter includes a
도 2에 도시된 버니어 시간 디지털 변환기는 제1 신호와 제2 신호의 상승 에지 시간 차이를 측정하여, 두 신호들 간 천이 타이밍의 시간 차이를 디지털 값으로 변환할 수 있다.The vernier time digital converter shown in Fig. 2 can measure the time difference of the rising edges of the first signal and the second signal to convert the time difference of the transition timing between the two signals into a digital value.
예를 들어, 제1 지연 회로(200)는 상기 제1 신호로서 기준 신호(REF)를 입력받고, 제2 지연 회로(220)는 상기 기준 신호의 시간 차이가 측정될 제2 신호(DIV)를 입력받을 수 있다.For example, the
인코더(210)는 상기 제1, 2 지연 회로들(200, 220)로부터 입력되는 지연 신호들을 이용하여 상기 제1 신호(REF)와 제2 신호(DIV)간 시간 차에 해당하는 디지털 신호(TDC_OUT)를 출력한다.The
제1 지연 회로(200)는 직렬 연결된 복수의 제1 지연 소자들(201 내지 208)을 이용하여, 입력되는 제1 신호(REF)에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제1 지연 신호들(d11 내지 d18)을 출력할 수 있다.The
제2 지연 회로(220)는 직렬 연결된 복수의 제2 지연 소자들(221 내지 228)을 이용하여, 입력되는 제2 신호(DIV)에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제2 지연 신호들(d21 내지 d28)을 출력할 수 있다.The
도 2에서는 제1, 2 지연 회로들(200, 220)이 각각 8개의 지연 소자들(201 내지 208, 또는 221 내지 228)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라 7개 이하 또는 9개 이상의 지연 소자들을 포함하여 구성될 수 있다.2, the first and
한편, 제1 지연 회로(200)에 포함된 복수의 제1 지연 소자들(201 내지 208)을 동일한 시간 지연값을 가질 수 있으며, 제2 지연 회로(220)에 포함된 복수의 제2 지연 소자들(221 내지 228)도 동일한 시간 지연값을 가질 수 있다.The plurality of
그러나, 제1 지연 회로(200)에 포함된 제1 지연 소자들(201 내지 208)과 제2 지연 회로(220)에 포함된 제2 지연 소자들(221 내지 228)은 서로 상이한 시간 지연값을 가질 수 있다.However, the
구체적으로, 제1 지연 회로(200)는 직렬 연결된 복수의 제1 지연 소자들(201 내지 208)을 포함하고, 제1 신호인 기준 신호(REF)에 1단 마다 제1 지연값(t1)에 대응되는 시간 지연을 주어 서로 다른 지연이 부여된 복수의 제1 지연 신호들(d11 내지 d18)을 인코더(210)에 제공할 수 있다.Specifically, the
제2 지연 회로(220)는 직렬 연결된 복수의 제2 지연 소자들(221 내지 228)을 포함하고, 제2 신호(DIV)에 1단 마다 제2 지연값(t2)에 대응되는 기산 지연을 주어 서로 다른 지연이 부여된 복수의 제2 지연 신호들(d21 내지 d28)을 인코더(210)에 제공할 수 있다.The
이 경우, 상기 제1 지연 소자들(201 내지 208) 각각에 의한 시간 지연값인 제1 지연값(t1)은, 상기 제2 지연 소자들(221 내지 228) 각각에 의한 시간 지연값인 제2 지연값(t2)보다 길게 설정될 수 있다.In this case, the first delay value t1, which is the time delay value of each of the
그에 따라, 제1 지연 회로(200)와 제2 지연 회로(220)내의 지연 소자를 1단씩 통과할 때마다, 제1 신호(REF)와 제2 신호(DIV)의 시간차이는 Δt=(t1-t2) 만큼 작아진다.Accordingly, the time difference between the first signal REF and the second signal DIV is Δt = (t1 (t1) / t2) every time the delay elements in the
예를 들어, 제1 신호(REF)와 제2 신호(DIV)의 초기의 시간차이가 T인 경우, (T/Δt) 단의 지연 소자들을 통과하는 시점에서, 제1 신호(REF)와 제2 신호(DIV)의 에지 타이밍이 역전될 수 있다.For example, when the initial time difference between the first signal REF and the second signal DIV is T, at the time of passing through the delay elements of (T /? T) 2 < / RTI > signal DIV can be reversed.
상기한 바와 같은 동작에 의해, 제2 신호(DIV)의 에지 타이밍이 제1 신호(REF)의 에지 타이밍을 따라 잡을 때까지 인코더(210)는 0을 출력하고, 제2 신호(DIV)의 에지 타이밍이 제1 신호(REF)의 에지 타이밍을 따라 잡은 후에 인코더(210)는 1을 출력할 수 있다.The
그에 따라, 인코더(210)는 상기 제1, 2 지연 회로들(200, 220)로부터 각각 입력되는 제1, 2 지연 신호들(d11 내지 d18, d21 내지 d28)을 이용해, 제2 신호(DIV)의 에지 타이밍이 제1 신호(REF)의 에지 타이밍을 따라 잡는 시점을 검출하여, 두 신호들(REF, DIV) 간 시간 차이에 대응되는 디지털 신호(TDC_OUT)를 출력할 수 있다.The
상기에서는 제1 지연 소자들(201 내지 208) 각각에 의한 시간 지연값(t1)이 제2 지연 소자들(221 내지 228) 각각에 의한 시간 지연값(t2) 보다 긴 경우를 예로 들어 본 발명의 일실시예에 따른 시간 디지털 변환기의 동작에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.The case where the time delay value t1 by each of the
예를 들어, 제1 지연 소자들(201 내지 208) 각각에 의한 시간 지연값(t1)이 제2 지연 소자들(221 내지 228) 각각에 의한 시간 지연값(t2) 보다 짧게 설정될 수도 있으며, 이 경우 제1 신호(REF)의 에지 타이밍이 제2 신호(DIV)의 에지 타이밍을 따라 잡을 때까지 인코더(210)는 0을 출력하고, 제1 신호(REF)의 에지 타이밍이 제2 신호(DIV)의 에지 타이밍을 따라 잡은 후에 인코더(210)는 1을 출력할 수 있다.For example, the time delay value t1 by each of the
도 3은 본 발명에 따른 시간 디지털 변환기의 구성에 대한 제1 실시예를 블록도로 도시한 것으로, 도시된 시간 디지털 변환기는 주파수 체배 장치(300), 인코더(310) 및 지연 회로(320)를 포함할 수 있다.FIG. 3 is a block diagram of a first embodiment of the configuration of a time-to-digital converter according to the present invention. The time-to-digital converter shown includes a
한편, 도 3에 도시된 주파수 체배 장치(300) 및 그를 포함하는 시간 디지털 변환기의 동작 중 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.The operation of the
도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 시간 디지털 변환기는 버니어 시간 디지털 변환기와 주파수 체배 장치의 지연 소자들을 결합함으로써, 통신 장치의 구성 면적 및 전력 소모를 감소시킬 수 있다.The time digital converter according to an embodiment of the present invention as shown in FIG. 3 can reduce the configuration area and power consumption of the communication device by combining the delay elements of the frequency multiplication device and the Vernier time digital converter.
예를 들어, 주파수 체배 장치(300)는 직렬 연결된 복수의 제1 지연 소자들을 이용해, 입력되는 제1 신호(REF)의 주파수를 증폭시켜 주파수 증폭된 기준 신호(REF_MUL)를 출력하는 주파수 체배 기능을 수행하며, 그와 함께 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제1 지연 신호들을 출력하는 도 2를 참조하여 설명한 제1 지연 회로(200)의 기능을 할 수 있다.For example, the
이 경우, 기준 신호(REF)와 주파수 증폭된 기준 신호(REF_MUL) 중 어느 하나가 선택되어, 상기 서로 다른 지연 시간을 가지는 제1 지연 신호들을 출력하기 위한 입력 신호로서 이용될 수 있다. 또한, 상기 제1 지연 신호들 중 어느 하나가 주파수 체배 장치(300)의 출력(REF_MUL)으로 이용될 수 있다.In this case, either the reference signal REF or the frequency-amplified reference signal REF_MUL may be selected and used as an input signal for outputting the first delay signals having different delay times. Also, any one of the first delay signals may be used as the output (REF_MUL) of the
상기한 바와 같이, 시간 디지털 변환기에 구비된 주파수 체배 장치(300)를 이용해 주파수가 증폭된 기준 신호(REF_MUL)로 입력 신호와의 시간 차이를 분석할 수 있도록 함으로써, 낮은 기준 주파수(REF)를 가지고 높은 주파수로 입력되는 신호(DIV)의 시간 정보를 측정할 수 있다.As described above, it is possible to analyze the time difference between the input signal and the reference signal REF_MUL by amplifying the frequency using the
지연 회로(320)는 직렬 연결된 복수의 제2 지연 소자들을 이용하여, 입력되는 제2 신호(DIV)에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제2 지연 신호들을 출력한다.The
인코더(310)는 주파수 체배 장치(300)와 지연 회로(320) 각각으로부터 입력되는 지연 신호들을 이용하여 상기 제1 신호(REF)와 제2 신호(DIV)간 시간 차에 해당하는 디지털 신호(TDC_OUT)를 출력한다.The
도 4는 본 발명에 따른 시간 디지털 변환기의 구성에 대한 제2 실시예를 블록도로 도시한 것으로, 도시된 시간 디지털 변환기는 제1 지연 회로(400), 인코더(410), 제2 지연 회로(420) 및 입력 선택부(430)를 포함하여 구성될 수 있다.4 is a block diagram of a second embodiment of the configuration of a time digital converter according to the present invention. The time digital converter shown includes a
제1 지연 회로(400)는 직렬 연결된 복수의 제1 지연 소자들을 이용하여, 입력되는 제1 신호(REF)에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제1 지연 신호들을 인코더(410)로 제공할 수 있다.The
한편, 입력 선택부(430)는 상기 제1 지연 신호들 중 적어도 하나를 제1 지연 회로(400)에 대한 입력 신호로 제공할 수 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 제1 지연 회로(400)에 대한 입력 신호는, 상기 복수의 제1 지연 신호들 중 지연 시간이 가장 긴 신호이거나, 상기 복수의 제1 지연 신호들 중 상기 복수의 제1 지연 소자들을 모두 통과한 신호이거나, 또는 주파수 체배 기능을 하는 제1 지연 회로(400)의 주파수 증폭된 기준 신호(REF_MUL)일 수 있다.For example, the input signal to the
본 발명의 일실시예에 따르면, 입력 선택부(430)는 기준 신호(REF)와 주파수 증폭된 기준 신호(REF_MUL) 중 어느 하나를 선택하여 제1 지연 회로(400)에 대한 입력 신호로 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
제2 지연 회로(420)는 직렬 연결된 복수의 제2 지연 소자들을 이용하여, 입력되는 제2 신호(DIV)에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제2 지연 신호들을 출력할 수 있다.The
인코더(410)는 상기 제1, 2 지연 회로들(400, 420)로부터 각각 입력되는 상기 제1, 2 지연 신호들을 이용하여, 상기 제1 신호(REF 또는 REF_MUL)와 제2 신호(DIV) 사이의 시간 차에 해당하는 디지털 신호(TDC_OUT)를 출력할 수 있다.The
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 시간 디지털 변환기 제어 방법을 흐름도로 도시한 것으로, 도시된 제어 방법을 도 6에 도시된 본 발명에 따른 시간 디지털 변환기의 구성에 대한 제3 실시예를 나타내는 도면과 결부시켜 설명하기로 한다.5 is a flowchart illustrating a method of controlling a time-digital converter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, a control method of the time-digital converter according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. Will be described with reference to the drawings.
도 5를 참조하면, 시간 디지털 변환기에 구비된 입력 선택부(430)는 제1 지연 회로(400)로부터 출력되는 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제1 지연 신호들(d11 내지 d18) 중 적어도 하나를 선택한다(S500 단계).5, the
그를 위해, 입력 선택부(430)는 입력되는 2 이상의 신호들 중 어느 하나를 선택 신호(SEL)에 따라 선택하여 출력할 수 있는 먹스(MUX. 431)를 포함할 수 있다.For this purpose, the
예를 들어, 상기 입력 선택부(430)에 포함된 먹스(431)에는 기준 신호(REF)와 제1 지연 회로(400)의 주파수 채배 기능에 의해 주파수 증폭된 기준 신호(REF_MUL)가 입력되고, 먹스(431)는 선택 신호(SEL)에 따라 기준 신호(REF)와 주파수 증폭된 기준 신호(REF_MUL) 중 어느 하나를 제1 지연 회로(400)에 대한 입력 신호로 선택할 수 있다.For example, the reference signal REF and the reference signal REF_MUL frequency-amplified by the frequency-doubling function of the
그 후, 입력 선택부(430)는 상기 선택된 신호를 제1 지연 회로(400)에 대한 입력 신호로 제공한다(S510 단계).Thereafter, the
도 6에 도시된 경우에 있어서, 주파수 체배를 위한 시간 지연 회로와 시간 디지털 변환을 위해 필요한 시간 지연 회로가 각각 8개의 단으로 구성되어, 동일한 개수의 단을 가지도록 시간 디지털 변환기가 구성된 것이다.In the case shown in Fig. 6, the time delay circuit for frequency multiplication and the time delay circuit necessary for time digital conversion are each composed of eight stages, and a time-digital converter is configured to have the same number of stages.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단수가 서로 상이한 주파수 체배 장치와 시간 디지털 변환기가 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 결합될 수도 있다.According to another embodiment of the present invention, a frequency multiplication device and a time-to-digital converter whose numbers are different from each other may be combined as described with reference to Figs. 1 to 6.
예를 들어, 상기 시간 디지털 변환기에 구비된 주파수 체배를 위한 시간 지연 회로의 단이 n개이고, 시간 디지털 변환을 위해 필요한 시간 지연 회로의 단이 m개(m≠n)인 경우, 먹스(431)로 귀환되는 신호의 위치가 상기 주파수 체배를 위한 시간 지연 회로의 단수(n)에 맞추어 변경될 수 있다.For example, when the number of stages of time delay circuits for frequency multiplication included in the time-digital converter is n and the number of stages of time delay circuits required for time-to-digital conversion is m (m ≠ n) (N) of the time delay circuit for frequency multiplication can be changed.
도 7은 본 발명에 따른 시간 디지털 변환기의 구성에 대한 제4 실시예를 도시한 것으로, 도 7에 도시된 구성 중 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.7 illustrates a fourth embodiment of the configuration of the time-digital converter according to the present invention. The description of the configuration shown in FIG. 7 that is the same as that described with reference to FIGS. 1 to 6 will be omitted below .
도 7을 참조하면, 3 비트(bit)의 시간 디지털 변환기가 필요한 경우 시간 디지털 변환기에 포함되는 제1, 2 지연 회로들(400, 420)은 각각 8개의 단으로 구성되어야 한다.Referring to FIG. 7, if a 3-bit time digital converter is required, the first and
이 경우에 있어서, 주파수 체배를 위한 시간 지연 회로의 단이 5개라면, 단수가 각각 5개 및 8개인 주파수 체배 장치와 시간 디지털 변환기가 도 7에 도시된 바와 같이 결합될 수 있다.In this case, if there are five stages of time delay circuits for frequency multiplication, a frequency multiplication device having five and eight stages, respectively, and a time digital converter can be combined as shown in FIG.
즉, 5개의 지연 소자들(401 내지 405)을 통과한 제1 지연 신호(d15)가 먹스(431)로 귀환됨으로써, 주파수 체배를 위해 5개의 단으로 구성된 시간 지연 회로가 사용될 수 있다.That is, the first delay signal d15 that has passed through the five
한편, 시간 디지털 변환기에 포함된 제1 지연 회로(400)의 단은 8개로 유지됨으로써, 3 비트의 시간 디지털 변환기가 구성될 수 있다.On the other hand, the stage of the
이 때, 증폭된 기준 신호(REF_MUL)는 제1 지연 신호들(d11 내지 d18) 중 어느 하나 또는 그 이상이거나 또는 먹스(431)의 출력단 신호 일 수 있으며, 성능상 먹스(431)의 출력단에 위치하는 것이 바람직하다.At this time, the amplified reference signal REF_MUL may be any one or more of the first delay signals d11 to d18 or an output terminal signal of the
상기한 바와 같이 먹스(431)로 귀환되는 신호의 위치가 변경되는 경우, 먹스(431)로의 입력 신호를 제공하기 위한 추가적인 부하가 앞단의 지연 소자에 발생하여, 해당 지연 소자와 인접한 지연 소자 사이의 시간 차이가 다른 인접한 지연 소자들 사이의 시간 차이와 상이해질 수 있다.As described above, when the position of a signal fed back to the
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기한 바와 같은 인접한 지연 소자들 간의 시간 차이가 상이해짐에 따른 문제를 해결하기 위하여, 제1 지연 회로(400)에 연결되는 먹스(431)와 동일한 크기의 먹스 또는 상기 먹스(431)와 동일한 부하를 가지는 소자를 제2 지연 회로(400)의 동일한 위치에 연결할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in order to solve the problem of the difference in the time difference between adjacent delay elements as described above, Or an element having the same load as the
도 8을 참조하면, 제1 지연 회로(400)에서 먹스(431)로 귀환되는 신호의 위치(지연 소자(405)의 뒷단)와 동일한 제2 지연 회로(420)의 위치(지연소자(425)의 뒷단)에, 상기 먹스(431)와 동일한 크기의 먹스(441) 또는 상기 먹스(431)와 동일한 부하를 가지는 소자를 연결하여 상기한 바와 같은 문제를 해결할 수 있다.8, the position (delay element 425) of the
이 경우, 제2 지연 회로(420)에 연결된 먹스(441)의 선택 신호(SEL2)는, 먹스(441)의 출력이 항상 제2 신호(DIV)가 되도록 고정될 수 있다.In this case, the selection signal SEL2 of the
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 주파수 체배 장치 또는 시간 디지털 변환기에 있어서, 시간 지연 회로(예를 들어, 제1, 2 지연 회로들(400, 420))에 제어(control) 신호 라인이 연결되어 MDLL(Multiplying Delay-Locked Loop) 형태로 구현될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in a frequency multiplication device or a time-digital converter as described with reference to Figs. 1 to 8, a time delay circuit (for example, first and
상술한 본 발명에 따른 시간 디지털 변환기의 제어 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.The control method of the time digital converter according to the present invention may be implemented as a program to be executed by a computer and stored in a computer readable recording medium. Examples of the computer readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD -ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet).
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The computer readable recording medium may be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner. And, functional programs, codes and code segments for implementing the above method can be easily inferred by programmers of the technical field to which the present invention belongs.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
Claims (16)
직렬 연결된 복수의 제1 지연 소자들을 이용하여, 입력되는 제1 신호에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제1 지연 신호들을 출력하는 제1 지연 회로;
상기 제1 지연 신호들 중 하나 또는 그 이상을 상기 제1 지연 회로에 대한 입력 신호로 제공하는 입력 선택부;
직렬 연결된 복수의 제2 지연 소자들을 이용하여, 입력되는 제2 신호에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제2 지연 신호들을 출력하는 제2 지연 회로; 및
상기 제1, 2 지연 회로들로부터 각각 입력되는 상기 제1, 2 지연 신호들을 이용하여, 상기 제1, 2 신호간 시간 차에 해당하는 디지털 신호를 출력하는 인코더를 포함하고,
상기 제1 지연 회로의 시간 지연 단수와 상기 제2 지연 회로의 시간 지연 단수가 상이한 경우, 상기 제1 지연 신호가 상기 입력 선택부로 귀환 입력되는 위치는 상기 제2 지연 회로의 시간 지연 단수에 대응하여 변경되며, 상기 제1 지연 회로의 입력 선택부와 동일한 크기 또는 동일한 부하를 가지는 소자가 상기 제2 지연 회로의 동일 위치에 연결되는 것을 특징으로 하는 시간 디지털 변환기.In a vernier time digital converter using a plurality of delay elements,
A first delay circuit for outputting a plurality of first delay signals having different delay times with respect to an input first signal by using a plurality of first delay elements connected in series;
An input selector for providing one or more of the first delay signals as an input signal to the first delay circuit;
A second delay circuit for outputting a plurality of second delay signals having different delay times with respect to an input second signal by using a plurality of second delay elements connected in series; And
And an encoder for outputting a digital signal corresponding to a time difference between the first and second signals using the first and second delay signals respectively inputted from the first and second delay circuits,
Wherein a position at which the first delay signal is fed back to the input selection section corresponds to a time delay stage of the second delay circuit when the time delay stage of the first delay circuit is different from the time delay stage of the second delay circuit, And an element having the same size or the same load as the input selector of the first delay circuit is connected to the same position of the second delay circuit.
상기 복수의 제1 지연 소자들을 이용해 기준 신호의 주파수를 증폭시켜 출력하는 주파수 체배 기능을 갖는 시간 디지털 변환기.2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first delay circuit
And a frequency multiplication function for amplifying and outputting the frequency of the reference signal using the plurality of first delay elements.
상기 복수의 제1 지연 신호들 중 어느 하나를 상기 주파수 체배 기능에 따른 출력으로 이용하는 시간 디지털 변환기.3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the first delay circuit
And using any one of the plurality of first delay signals as an output according to the frequency multiplying function.
상기 복수의 제1 지연 신호들 중 하나 또는 그 이상의 신호를 상기 주파수 체배 기능에 따른 출력으로 이용하는 시간 디지털 변환기.4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the first delay circuit
And using one or more of the plurality of first delay signals as an output according to the frequency multiplying function.
상기 복수의 제1 지연 신호들 중 상기 복수의 제1 지연 소자들을 모두 통과한 신호 또는 상기 제1 지연 소자들 각각의 출력 신호들 중 하나 또는 그 이상을 상기 주파수 체배 기능에 따른 출력으로 이용하는 시간 디지털 변환기.4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the first delay circuit
A time-digital converter that uses one or more of the signals that have passed through all of the plurality of first delay elements among the plurality of first delay signals or the output signals of the first delay elements as outputs based on the frequency multiplying function, converter.
상기 주파수 증폭된 기준 신호를 상기 제1 지연 회로에 대한 입력 신호로 제공하는 시간 디지털 변환기.3. The apparatus of claim 2, wherein the input selector
And provides said frequency amplified reference signal as an input signal to said first delay circuit.
상기 기준 신호와 상기 주파수 증폭된 기준 신호 중 어느 하나를 상기 제1 지연 회로에 대한 입력 신호로 제공하는 시간 디지털 변환기.3. The apparatus of claim 2, wherein the input selector
And provides either the reference signal or the frequency-amplified reference signal as an input signal to the first delay circuit.
상기 기준 신호와 상기 주파수 증폭된 기준 신호를 입력받아, 상기 입력된 두 신호들 중 어느 하나를 출력하는 먹스(MUX)를 포함하는 시간 디지털 변환기.8. The apparatus of claim 7, wherein the input selector
And a MUX for receiving the reference signal and the frequency-amplified reference signal and outputting one of the two input signals.
입력되는 선택 신호(SEL)에 따라 상기 상기 기준 신호와 상기 주파수 증폭된 기준 신호 중 어느 하나를 출력하는 시간 디지털 변환기.9. The method of claim 8,
And outputs either the reference signal or the frequency-amplified reference signal according to an input selection signal (SEL).
직렬 연결된 복수의 제1 지연 소자들을 이용하여, 입력되는 제1 신호에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제1 지연 신호들을 출력하는 제1 지연 회로;
상기 제1 지연 신호들 중 하나 또는 그 이상을 상기 제1 지연 회로에 대한 입력 신호로 제공하는 제1 먹스;
직렬 연결된 복수의 제2 지연 소자들을 이용하여, 입력되는 제2 신호에 대해 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제2 지연 신호들을 출력하는 제2 지연 회로;
상기 제1 먹스의 연결 위치와 대응되도록 상기 제2 지연 회로에 연결되는 제2 먹스; 및
상기 제1, 2 지연 회로들로부터 각각 입력되는 상기 제1, 2 지연 신호들을 이용하여, 상기 제1, 2 신호간 시간 차에 해당하는 디지털 신호를 출력하는 인코더를 포함하고,
상기 제1 지연 회로의 시간 지연 단수와 상기 제2 지연 회로의 시간 지연 단수가 상이한 경우, 상기 제1 지연 신호가 상기 제1 먹스로 귀환 입력되는 위치는 상기 제2 지연 회로의 시간 지연 단수에 대응하여 변경되며, 상기 제1 지연 회로의 상기 제1 먹스와 동일한 크기 또는 동일한 부하를 가지는 상기 제2 먹스가 상기 제2 지연 회로의 상기 제1 먹스와 동일 위치에 연결되는 것을 특징으로 하는 시간 디지털 변환기.In a vernier time digital converter using a plurality of delay elements,
A first delay circuit for outputting a plurality of first delay signals having different delay times with respect to an input first signal by using a plurality of first delay elements connected in series;
A first mux providing one or more of the first delay signals as an input signal to the first delay circuit;
A second delay circuit for outputting a plurality of second delay signals having different delay times with respect to an input second signal by using a plurality of second delay elements connected in series;
A second mux connected to the second delay circuit to correspond to a connection position of the first mux; And
And an encoder for outputting a digital signal corresponding to a time difference between the first and second signals using the first and second delay signals respectively inputted from the first and second delay circuits,
Wherein a position at which the first delay signal is fed back to the first mux corresponds to a time delay stage of the second delay circuit when the time delay stage of the first delay circuit is different from the time delay stage of the second delay circuit Wherein the second mux having the same magnitude or the same load as the first mux of the first delay circuit is connected to the same position as the first mux of the second delay circuit, .
입력 선택부가 상기 제1 지연 회로로부터 출력되는 서로 다른 지연 시간을 가지는 복수의 제1 지연 신호들 중 하나 또는 그 이상을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 제1 지연 신호를 상기 제1 지연 회로에 대한 입력 신호로 귀환 입력하는 단계를 포함하고,
상기 제1 지연 회로의 시간 지연 단수와 상기 제2 지연 회로의 시간 지연 단수가 상이한 경우, 상기 제1 지연 신호가 상기 입력 선택부로 귀환 입력되는 위치는 상기 제2 지연 회로의 시간 지연 단수에 대응하여 변경되며, 상기 제1 지연 회로의 입력 선택부와 동일한 크기 또는 동일한 부하를 가지는 소자가 상기 제2 지연 회로의 동일 위치에 연결되는 것을 특징으로 하는 시간 디지털 변환기 제어 방법.There is provided a method of controlling a vernier time digital converter that outputs a digital signal corresponding to a time difference between input signals using first and second delay circuits each having a plurality of delay elements connected in series,
Selecting one or more of a plurality of first delay signals having different delay times output from the first delay circuit by an input selector; And
And returning the selected first delay signal as an input signal to the first delay circuit,
Wherein a position at which the first delay signal is fed back to the input selection section corresponds to a time delay stage of the second delay circuit when the time delay stage of the first delay circuit is different from the time delay stage of the second delay circuit, And an element having the same size or the same load as the input selector of the first delay circuit is connected to the same position of the second delay circuit.
상기 복수의 제1 지연 소자들을 이용해 기준 신호의 주파수를 증폭시켜 출력하는 단계를 더 포함하는 시간 디지털 변환기 제어 방법.15. The method of claim 14,
And amplifying and outputting the frequency of the reference signal using the plurality of first delay elements.
상기 기준 신호와 상기 주파수 증폭된 기준 신호 중 어느 하나를 상기 제1 지연 회로에 대한 입력 신호로 선택하는 시간 디지털 변환기 제어 방법.16. The method of claim 15,
And selecting one of the reference signal and the frequency-amplified reference signal as an input signal to the first delay circuit.
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