KR101844927B1 - Digital delay-locked loop using a lock-in pre-search algorithm and method for controlling the same - Google Patents

Digital delay-locked loop using a lock-in pre-search algorithm and method for controlling the same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a digital delay-locked loop circuit using a lock-in pre-search (LSP) algorithm and a control method thereof. The circuit comprises: a digital control delay line consisting of a coarse delay line and a fine delay line and reducing a phase error between an input clock signal and an output clock signal to within a predetermined delay resolution; and a control logic for a digital control delay line controlling a digital delay line to operate the digital delay-locked loop circuit in one of an LSP mode, a binary search (BS) mode, and a sequential search mode. Moreover, the LSP mode searches for a proximity locking point while monotonically increasing delay of the coarse delay line.

Description

락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로 및 그 제어 방법 {Digital delay-locked loop using a lock-in pre-search algorithm and method for controlling the same}[0001] The present invention relates to a digital delay locked loop circuit using a lock-in pre-search search algorithm and a control method thereof,

본 발명은 디지털 지연 고정 루프 회로 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용하여, DDR3 및 DDR4 SDRAM 모두에 사용될 수 있는 저비용 광대역 완전 디지털 지연 고정 루프회로 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a digital delay locked loop circuit and a control method thereof, and more particularly, to a low-cost broadband full digital delay locked loop circuit and its control method that can be used for both DDR3 and DDR4 SDRAMs by using a lock-in pre- ≪ / RTI >

DRAM, 마이크로프로세서 및 통신칩과 같은 고속 집적 회로의 경우, 전력 소모와 데이터 전송속도를 향상시키기 위하여 칩과 칩 사이의 I/O 인터페이스로 지연 고정 루프(DLL : Delay Locked Loop)나 위상 고정 루프(PLL :Phase Locked Loop)를 사용한다. 지연 고정 루프 회로는 일반적으로 지연량을 조절하는 피드백 루프의 타입에 따라 크게 아날로그 지연 고정 루프 회로와 디지털 지연 고정 루프 회로 2종류로 나뉜다. 아날로그 지연 고정 루프 회로는 지연량을 조절하는 제어 정보를 피드백 루프의 커패시터에 저장하는 방식을 사용한다. 일반적으로 아날로그 지연 고정 루프회로는 간단한 구조, 정확한 지연 조절 능력 그리고 좋은 지터 특성을 가진다. 그러나 아날로그 회로의 프로세스 변화에 대해 예민한 특성 때문에 이식성이 낮아 다양한 시스템에 쉽게 적용하기 어렵고, 제어 신호 노이즈에 민감하게 반응한다. 또한, 긴 락킹 타임(locking time)으로 인해서 넓은 동작 주파수를 갖기 힘들다.In the case of high-speed integrated circuits such as DRAMs, microprocessors, and communication chips, a delay locked loop (DLL) or phase locked loop (I / O) interface is used between the chip and the chip to improve power consumption and data transmission speed PLL: Phase Locked Loop). The delay locked loop circuit is generally divided into two types, an analog delay locked loop circuit and a digital delay locked loop circuit, depending on the type of feedback loop that adjusts the delay amount. The analog delay locked loop circuit uses a method of storing control information for adjusting the delay amount in a capacitor of the feedback loop. In general, the analog delay locked loop circuit has a simple structure, accurate delay control capability and good jitter characteristics. However, due to its sensitivity to process changes in analog circuits, it is not portable easily due to its low portability and is sensitive to control signal noise. Moreover, it is difficult to have a wide operating frequency due to a long locking time.

반면, 디지털 지연 고정 루프 회로는 지연량 조절 제어 정보를 피드백 루프 내의 유한 스테이트 머신을 통해 디지털 비트로 저장하는 방식을 사용하기 때문에, 제어 신호 노이즈에 강하고 디지털 블럭 프로세스 변화에 둔감하여 다양한 시스템에 이식성이 좋다. 또한, 아날로그 방식에 비해 비교적 빠른 락킹 타임을 가짐과 동시에 넓은 동작 주파수 특성을 가질 수 있다. 그러나 연속적인 아날로그 제어 정보를 사용하는 아날로그 지연 고정 루프 회로와 달리 불연속적인 디지털 제어 정보를 사용하기 때문에 조절 가능한 지연량의 분해능이 낮아 정확한 지연 조절이 불가능하다.On the other hand, since the digital delay locked loop circuit uses the method of storing the delay amount adjustment control information as digital bits through the finite state machine in the feedback loop, it is resistant to the control signal noise and insensitive to the digital block process change, . In addition, it can have a relatively fast locking time and a wide operating frequency characteristic as compared with the analog method. However, unlike the analog delay locked loop circuit which uses continuous analog control information, since the discrete digital control information is used, the resolution of the adjustable delay amount is low and the accurate delay adjustment is impossible.

최근, DDR3 및 DDR4 SDRAM은 퍼스널 컴퓨터, 서버 및 다른 임베디드 시스템 애플리케이션을 위한 저비용 메인 메모리 해결책으로 널리 사용된다. DDR3 및 DDR4 SDRAM 설계에서 주요 도전 과제들 중 하나는 0.3㎓ 내지 1.6㎓ 광대역 주파수 레인지에서 동작할 수 있는 저비용, 완전 디지털 지연 고정 루프 회로를 구현하는 것이다. DDR3 및 DDR4 지연 고정 루프 회로(DLL)는 적은 면적, 저전력소비 및 낮은 지터 특성을 만족하면서 512 클록 사이클 이하의 신속한 락킹 타임 및 공급 전압은 1.2V 이하를 요구한다.Recently, DDR3 and DDR4 SDRAMs are widely used as low-cost main memory solutions for personal computers, servers and other embedded system applications. One of the key challenges in DDR3 and DDR4 SDRAM designs is to implement a low cost, fully digital delay locked loop circuit capable of operating in the 0.3 GHz to 1.6 GHz wideband frequency range. DDR3 and DDR4 delay locked loop circuits (DLLs) require less than 512 clock cycles of fast locking time and supply voltages of 1.2 V or less, while meeting the small footprint, low power consumption and low jitter characteristics required.

많은 디지털 지연 고정 루프회로가 DDR3 및 DDR4용으로 소개되었지만, 단지 몇몇의 지연 고정 루프회로만이 DDR3 및 DDR4의 주파수 범위를 동시에 만족시킬 수 있다. DDRx SDRAM은 긴 클록 분배 네트워크(CDN : clock distribution network)를 가지며, 이러한 클록 분배 네트워크는 SDRAM의 출력 드라이버(DQs)에 연결되므로, 지연 고정 루프회로의 피드백 경로내에 위치한 레플리카 클록 경로(RCP : Replica clock path)는 스큐 소멸을 위한 지연 고정 루프회로의 설계에서 고려되어야만 한다. 불행하게도, 많은 지연 고정 루프회로는 아키텍쳐 설계에서 RCP 오버헤드를 고려하지 않는다. 더욱이, 하모닉 락 문제는 전력 소비 및 클록 지터를 감소시키기 위하여 제거되어야만 한다.Although many digital delay locked loop circuits have been introduced for DDR3 and DDR4, only a few delay locked loop circuits can simultaneously satisfy the frequency ranges of DDR3 and DDR4. Since the DDRx SDRAM has a long clock distribution network (CDN), which is connected to the output drivers DQs of the SDRAM, the replica clock path (RCP) located in the feedback path of the delay locked loop circuit path) must be considered in the design of a delay locked loop circuit for skew destruction. Unfortunately, many delay locked loop circuits do not consider RCP overhead in architectural design. Moreover, the harmonic lock problem must be eliminated to reduce power consumption and clock jitter.

한국등록특허 제10054391호Korean Patent No. 10054391

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용하여, DDR3 및 DDR4 SDRAM 모두에 사용될 수 있는 저비용 광대역 완전 디지털 지연 고정 루프회로 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a low-cost wideband full digital delay locked loop circuit which can be used for both DDR3 and DDR4 SDRAMs using a lock-in pre-search search algorithm, And to provide a control method thereof.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 코오스 지연 라인과 파인 지연 라인으로 구성되며, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러를 미리 설정된 지연 분해능 이내로 감소시키기 위한 디지털 제어 지연라인; 및 디지털 지연 고정 루프 회로를 락 인 프리서치(LSP)모드, 2진 검색(BS) 모드 또는 순차 검색 모드 중 어느 하나로 동작하도록 상기 디지털 제어 지연라인을 제어하는 디지털 제어 지연라 제어 로직;을 포함하며, 상기 락 인 프리서치(LSP) 모드는 코오스 지연 라인의 지연을 단조 증가시키면서 근접 락킹 포인트를 검색하는 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로가 제공된다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a digital control delay line, consisting of a coarse delay line and a fine delay line, for reducing a phase error between an input clock signal and an output clock signal to within a predetermined delay resolution; And a digital control delay line control logic for controlling the digital delay line to operate the digital delay locked loop circuit in either a lock-in pre-search (LSP) mode, a binary search (BS) mode or a sequential search mode , And the lock-in pre-search (LSP) mode provides a digital delay locked loop circuit using a pre-search search algorithm that is a lock for searching for a near-lock point while monotonically increasing the delay of the co-

상기 코오스 지연 라인은 다수개의 지연소자로 구성되며, 상기 락 인 프리서치 모드는 상기 코오스 지연 라인의 활성 지연소자의 개수를 변화시켜서 코오스 지연 라인의 지연을 단조 증가하면서 근접 락킹 포인트를 검색한다. The coarse delay line is composed of a plurality of delay elements, and the lock-in pre-search mode changes the number of active delay elements of the coarse delay line to monotonously increase the delay of the coarse delay line to search for a near lock point.

상기 디지털 제어 지연라 제어 로직은 근접 락킹 포인트를 검색하기 위한 락 인 프리서치 모드의 동작을 제어하기 위하여, 연속 근사 레지스터에 제어 신호를 인가하는 링 카운터; 및 상기 코오스 지연 라인을 락 인 프리서치 모드로 동작시키거나 또는 락인 프리서치 모드 이후에 2진 검색 모드로 동작하는 기능을 수행하는 연속 근사 레지스터;를 포함한다. Wherein the digital control delay control logic comprises: a ring counter for applying a control signal to the successive approximation register to control operation of a lock-in pre-search mode for retrieving a proximity lock point; And a successive approximation register that performs the function of operating the coarse delay line in a lock-in pre-search mode or in a binary search mode after a lock-in pre-search mode.

상기 연속 근사 레지스터는 락킹 이후에 시퀀셜 카운터로 변환되어, 순차검색을 수행한다. The successive approximation register is converted to a sequential counter after the locking to perform sequential retrieval.

상기 연속 근사 레지스터는 주파수 분할기의 출력 신호와 위상 검출기의 위상 비교 신호를 비교한 후, 락 인 프리서치 모드를 종료하고 2진 검색 모드로 전환시키기 위한 2진 검색 모드 인에이블신호를 생성하여 상기 연속 근사 레지스터에 인가하는 모드 제어 블록를 더 포함한다. The successive approximation register compares the output signal of the frequency divider with the phase comparison signal of the phase detector and then generates a binary search mode enable signal for switching from the lock-in pre-search mode to the binary search mode, And further includes a mode control block for applying to the approximate register.

상기 연속 근사 레지스터는 상기 연속 근사 레지스터의 출력 디지털 비트를 코오스 지연라인에 인가되는 코드로 변환시키는 디코더를 더 포함하며, 상기 디코터의 출력 신호는 코오스 지연라인의 활성 지연소자의 개수 변화를 제어하는 기능을 수행한다. Wherein the successive approximation register further comprises a decoder for converting the output digital bits of the successive approximation register into a code applied to the coarse delay line, wherein the output signal of the decoder controls the number of active delay elements of the coarse delay line Function.

상기 2진 검색(BS) 모드는 락 인 프리서치 모드 완료후, 연속 근사 레지스터가 2진 검색을 수행하여 입력 클록 신호와 출력 클록 신호의 위상 에러를 제2 기준 분해능 이내로 제거하며, 상기 순차 검색 모드는 2진 검색 모드 이후에, 연속 근사 레지스터를 시퀀셜 카운터로 변환시켜서 순차 검색을 수행한다. Wherein the binary search (BS) mode, after completion of the lock-in pre-search mode, performs a binary search on the successive approximation register to remove phase errors of the input clock signal and the output clock signal within a second reference resolution, Performs a sequential search by converting the successive approximation register to a sequential counter after the binary search mode.

상기 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로는상기 입력 클록 신호의 주파수를 분할하고, 분할된 클록 신호를 디지털 제어 지연라인 제어로직의 링 카운터로 인가하는 주파수 분할기를 더 포함한다. The digital delay locked loop circuit using the lock-in pre-search search algorithm further includes a frequency divider that divides the frequency of the input clock signal and applies the divided clock signal to the ring counter of the digital control delay line control logic.

상기 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로는 상기 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상을 비교하여 위상 비교 신호를 생성하는 위상 검출기를 더 포함하며, 상기 위상 비교 신호는 상기 연속 근사 레지스터로 입력되며, 연속 근사 레지스터의 출력 디지털 비트를 제어한다. The digital delay locked loop circuit using the lock-in pre-search search algorithm further includes a phase detector for comparing the phase between the input clock signal and the output clock signal to generate a phase comparison signal, Register, and controls the output digital bits of the successive approximation register.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 락 인 프리서치 모드의 동작이 개시되며, 코오스 지연 라인의 지연을 단조 증가시키면서, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호의 위상 에러를 제1 기준 분해능 이내로 제거하여 근접 락킹 포인트를 검색하는 단계; 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제1 기준 지연 분해능 이내로 제거되었는지 판단하는 단계; 및 판단 결과, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제1 기준 지연 분해능 이내로 제거된 경우 2진 검색 모드로 진행하며, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제1 기준 지연 분해능 이내로 제거되지 않은 경우, 상기 락 인 프리서치 모드로 복귀하는 단계를 포함하는 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로의 제어방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, the operation of the lock-in pre-search mode is started and the phase error of the input clock signal and the output clock signal is removed to within the first reference resolution while monotonically increasing the delay of the co- ; Determining whether a phase error between an input clock signal and an output clock signal is eliminated within a first reference delay resolution; And if it is determined that the phase error between the input clock signal and the output clock signal has been eliminated within the first reference delay resolution, the phase error in the input clock signal and the output clock signal goes to the binary reference mode, And returning to the lock-in pre-search mode if the lock-in pre-search is not performed within the lock-in pre-search mode.

상기 제어방법은 연속 근사 레지스터가 2진 검색을 수행한 후, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제2 기준 지연 분해능 이내로 제거되었는지 판단하는 단계; 및 판단 결과, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제2 기준 지연 분해능 이내로 제거되지 않은 경우, 연속 근사 레지스터는 시퀀셜 카운터로 변환되어 순차 검색을 수행하는 단계를 더 포함한다. The control method comprising: after the successive approximation register performs a binary search, determining whether a phase error between an input clock signal and an output clock signal is eliminated within a second reference delay resolution; And if it is determined that the phase error between the input clock signal and the output clock signal is not eliminated within the second reference delay resolution, the successive approximation register is converted to a sequential counter to perform the sequential search.

상기 코오스 지연 라인은 다수개의 지연소자로 구성되며, 활성 지연소자의 개수를 변화시켜서 코오스 지연 라인의 지연을 단조 증가하면서 근접 락킹 포인트를 검색한다. The coarse delay line is composed of a plurality of delay elements, and changes the number of active delay elements to monotonously increase the delay of the coarse delay line while searching for a near-lock point.

락 인 프리서치 알고리즘을 이용한 본 발명에 따르면, 하노닉 락 문제없이 광대역 주파수 범위 및 고속 락킹 능력을 얻을 수 있기 때문에, DDR3 및 DDR4 SDRAM 모두에 사용될 수 있는 저비용 광대역 완전 디지털 지연 고정 루프회로를 제공할 수 있게 된다.According to the present invention using the lock-in pre-search algorithm, a broadband frequency range and high-speed locking capability can be obtained without a hanock lock problem, and thus a low-cost wideband full digital delay locked loop circuit that can be used for both DDR3 and DDR4 SDRAM is provided .

본 발명에서 제안된 락 인 프리서치 알고리즘은 간단하며, 노이즈에 강인하고 근접 록킹 포인트를 매우 용이하게 검색할 수 있는 효과가 있다. The lock-in pre-search algorithm proposed in the present invention is simple, robust against noise, and has an effect of being able to search for a near-locking point very easily.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로의 개략 구성도이다.
도 2는 락 인 프리서치(LPS) 및 이진 검색(BS) 모드를 사용하는 본 실시예에 따른 디지털 지연 고정 루프회로의 초기 락킹 프로세스를 도시한다.
도 3은 락 인 프리서치(LPS) 모드의 동작을 보다 상세히 나타낸 도이다.
도 4 및 도 5는 지연 고정 루프회로의 측정된 락킹 프로세스를 도시한 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
1 is a schematic block diagram of a digital delay locked loop circuit using a lock-in pre-search search algorithm according to an embodiment of the present invention.
2 shows an initial locking process of a digital delay locked loop circuit according to this embodiment using a lock-in pre-search (LPS) and a binary search (BS) mode.
3 is a diagram showing in more detail the operation of the lock-in pre-search (LPS) mode.
Figures 4 and 5 show the measured locking process of the delay locked loop circuit.
6 is a flowchart illustrating a method of controlling a digital delay locked loop circuit using a lock-in pre-search search algorithm according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로의 개략 구성도이다.1 is a schematic block diagram of a digital delay locked loop circuit using a lock-in pre-search search algorithm according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로는 디지털 제어 지연라인(DCDL : digitally controlled delay line)(100), 디지털 제어 지연라인 제어 로직(200), 주파수 분할기(300) 및 위상 검출기(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a digital delay locked loop circuit using a lock-in pre-search search algorithm according to the present embodiment includes a digitally controlled delay line (DCDL) 100, a digital control delay line control logic 200, A frequency divider 300, and a phase detector 400.

디지털 제어 지연라인(DCDL)(100)은 입력 클록 신호(CLKIN)를 입력받아, 입력 클록 신호(CLKIN)와 출력 클록 신호(CLKOUT) 사이의 위상 에러를 미리 설정된 지연 분해능 이내로 감소시키는 기능을 수행한다.A digitally controlled delay line (DCDL) (100) is a function of the input clock signal (CLK IN) to the input received, reduced to within a phase error between the input clock signal (CLK IN) and an output clock signal (CLK OUT) predetermined delay resolution .

이러한 디지털 제어 지연라인(DCDL)(100)은 코오스 지연 라인(CDL)(110)과 파인 지연 라인(FDL)(120)으로 구성된다. The digital control delay line (DCDL) 100 is composed of a coarse delay line (CDL) 110 and a fine delay line (FDL)

코오스 지연 라인(CDL)(110)은 다수개의 지연소자로 구성되며, 활성 지연소자의 개수를 변화시켜서 코오스 지연 라인의 지연을 단조 증가하면서 근접 락킹 포인트를 검색하는 기능을 수행한다.The coarse delay line (CDL) 110 is composed of a plurality of delay elements. The coarse delay line (CDL) 110 changes the number of active delay elements to monotonously increase the delay of the coarse delay line while searching for a near lock point.

파인 지연 라인(FDL)(120)은 코오스 지연 라인(CDL)(110)의 후단에 설치되며, 코오스 지연 라인의 단위 지연 시간에 비하여 상대적은 작은 단위 지연 시간을 갖는다.The fine delay line (FDL) 120 is provided at the subsequent stage of the coarse delay line (CDL) 110 and has a relatively small unit delay time as compared with the unit delay time of the coarse delay line.

주파수 분할기(300)는 입력 클록 신호(CLKIN)의 주파수를 분할하고, 분할된 클록 신호를 디지털 제어 지연라인 제어로직의 링 카운터로 인가하는 기능을 수행한다. 본 실시예의 경우, 주파수 분할기(300)는 1/4 주파수 분할기가 사용되며, 주파수 분할기의 출력 클록(CLK4)이 링 카운터로 인가된다.The frequency divider 300 divides the frequency of the input clock signal CLK IN and applies the divided clock signal to the ring counter of the digital control delay line control logic. In this embodiment, the frequency divider 300 uses a 1/4 frequency divider, and the output clock CLK 4 of the frequency divider is applied to the ring counter.

위상 검출기(400)는 입력 클록 신호(CLKIN)와 출력 클록 신호(CLKOUT) 사이의 위상을 비교하여 위상 비교 신호(Comp)를 생성한다. 이러한 위상 비교 신호(Comp)는 연속 근사 레지스터로 입력되며, 연속 근사 레지스터의 출력 디지털 비트를 제어하는 기능을 수행한다.The phase detector 400 compares the phase between the input clock signal CLK IN and the output clock signal CLK OUT to generate a phase comparison signal Comp. This phase comparison signal (Comp) is input to the successive approximation register and controls the output digital bit of the successive approximation register.

디지털 제어 지연라인 제어 로직(200)은 디지털 지연 고정 루프 회로가 락 인 프리서치(LSP)모드, 2진 검색(BS) 모드 또는 순차 검색 모드 중 어느 하나로 동작하도록 디지털 제어 지연라인을 제어하는 기능을 수행한다.The digital control delay line control logic 200 has the function of controlling the digital control delay line so that the digital delay locked loop circuit operates in either a lock-in pre-search (LSP) mode, a binary search (BS) .

락 인 프리서치(LSP) 모드는 코오스 지연 라인의 지연을 단조 증가하면서, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호의 위상 에러를 제1 기준 분해능 이내로 제거하여근접 락킹 포인트를 검색하는 모드이다.The lock-in pre-search (LSP) mode is a mode for searching for a near-lock point by removing the phase error between the input clock signal and the output clock signal within the first reference resolution while monotonically increasing the delay of the co-

2진 검색(BS) 모드는 락 인 프리서치 모드 완료후, 연속 근사 레지스터가 2진 검색을 수행하여 입력 클록 신호와 출력 클록 신호의 위상 에러를 제2 기준 분해능 이내로 제거하는 모드이다.The binary search (BS) mode is a mode in which, after completion of the lock-in pre-search mode, the successive approximation register performs a binary search to remove the phase error of the input clock signal and the output clock signal within the second reference resolution.

순차 검색 모드는 2진 검색 모드 이후에, 연속 근사 레지스터를 시퀀셜 카운터로 변환시켜서 순차 검색을 수행하는 모드이다.The sequential search mode is a mode for performing a sequential search by converting a successive approximation register to a sequential counter after the binary search mode.

이러한 디지털 제어 지연라인 제어로직(200)은 링 카운터(Ring Counter)(210), 연속 근사 레지스터(SAR)(220), 모드 제어 블록(230) 및 디코더(240)를 포함한다.The digital control delay line control logic 200 includes a ring counter 210, a successive approximation register (SAR) 220, a mode control block 230 and a decoder 240.

링 카운터(210)는 근접 락킹 포인트를 검색하기 위한 락 인 프리서치 모드의 동작을 제어하기 위하여, 연속 근사 레지스터(220)에 제어 신호를 인가한다.The ring counter 210 applies a control signal to the successive approximation register 220 to control the operation of the lock-in pre-search mode for searching for a near-lock point.

본 실시예에서, 링 카운터(210)는 4비트 링 카운터가 사용되나, 비트 수가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 경우, 4비트 링 카운터는 [0000] 부터 [1000]으로 5가지 단계로 R[3:0]를 변화시키면서 근접 락킹 포인트를 검색하도록 제어한다.In this embodiment, the ring counter 210 uses a 4-bit ring counter, but the number of bits is not limited thereto. In the case of the present embodiment, the 4-bit ring counter controls R [3: 0] in five steps from [0000] to [1000] so as to search for a near lock point.

연속 근사 레지스터(220)는 링 카운터 제어 신호에 따라 코오스 지연 라인을 락 인 프리서치 모드로 동작시키거나 또는 락인 프리서치 모드 이후에 모드 제어 블록의 제어 신호에 따라 2진 검색 모드로 동작하는 기능을 수행한다. 그리고, 락킹 이후에는 연속 근사 레지스터는 시퀀셜 카운터로 변환되어, 순차검색을 수행한다.The successive approximation register 220 has a function of operating the coarse delay line in the lock-in pre-search mode according to the ring counter control signal, or in the binary search mode according to the control signal of the mode control block after the lock- . Then, after locking, the successive approximation register is converted into a sequential counter to perform sequential retrieval.

본 실시예에서 연속 근사 레지스터는 9비트 연속 근사 레지스터를 이용하는 것으로 설명하고 있으나, 비트수가 이에 한정되는 것은 아니다.In the present embodiment, the successive approximation register is described as using a 9-bit successive approximation register, but the number of bits is not limited thereto.

모드 제어 블록(230)은 주파수 분할기(300)의 출력 클록 신호(CLK4)와 위상 검출기(400)의 위상 비교 신호(Comp)를 비교해서, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호의 위상 에러가 제1 기준 분해능 이내로 제거되었는지를 판단하여 락 인 프리서치 모드를 종료하고 2진 검색 모드로 전환시키기 위한 2진 검색 모드 인에이블신호(BSMEN)를 생성하여, 연속 근사 레지스터에 인가한다.Mode control block 230 is compared to the phase comparison signal (Comp) of the output clock signal (CLK 4) and the phase detector 400 of the frequency divider 300, the phase error of the input clock signal and the output clock signal of claim 1, The binary search mode enable signal BSM EN for terminating the lock-in pre-search mode and switching to the binary search mode is generated and applied to the successive approximation register.

디코더(240)는 연속 근사 레지스터(220)의 출력 디지털 비트를 코오스 지연라인에 적합한 코드로 변환시키는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 디코더로 5-to-32 서모미터 디코더가 사용된다. 디코터(240)의 출력 신호는 코오스 지연라인의 활성 지연소자의 개수 변화를 제어하는 기능을 수행한다.The decoder 240 functions to convert the output digital bits of the successive approximation register 220 into a code suitable for the coarse delay line. In this embodiment, a 5-to-32 thermometer decoder is used as a decoder. The output signal of the decoder 240 controls the number of active delay elements of the coarse delay line.

락 인 프리서치 알고리즘을 이용한 본 발명에 따르면, 하노닉 락 문제없이 광대역 주파수 범위 및 고속 락킹 능력을 얻을 수 있기 때문에, DDR3 및 DDR4 SDRAM 모두에 사용될 수 있는 저비용 광대역 완전 디지털 지연 고정 루프회로를 제공할 수 있게 된다.According to the present invention using the lock-in pre-search algorithm, a broadband frequency range and high-speed locking capability can be obtained without a hanock lock problem, and thus a low-cost wideband full digital delay locked loop circuit that can be used for both DDR3 and DDR4 SDRAM is provided .

도 2는 락 인 프리서치(LPS) 및 이진 검색(BS) 모드를 사용하는 본 실시예에 따른 디지털 지연 고정 루프회로의 초기 락킹 프로세스를 도시한다. 2 shows an initial locking process of a digital delay locked loop circuit according to this embodiment using a lock-in pre-search (LPS) and a binary search (BS) mode.

디지털 지연 고정 루프회로가 동작을 시작할 때 우선, 락 인 프리서치(LPS) 모드를 실행한다. DCDL 제어 로직은 도 1b에 도시된 바와 같이 4-비트 링-카운터를 [0000] 부터 [1000]으로 5가지 단계로 R[3:0]를 변화시킴으로써 근접 록킹 포인트를 검색한다. When the digital delay locked loop circuit starts to operate, the lock-in pre-search (LPS) mode is executed first. The DCDL control logic searches for a proximity locking point by changing R [3: 0] in five steps from a [0000] to a [1000] 4-bit ring-counter as shown in FIG.

입력 클록(CLKIN)의 1/4번째 주파수를 갖는 CLK4 의 모든 상승 에지에서, R[3:0] 코드 비트가 9-비트 연속 근사 레지스터(SAR)의 4 MSB, S[8:5] 에 로드된다. 그리고 나서, 연속 근사 레지스터(SAR)의 5 MSB, S[8:4]는 S[4]=[1]의 초기값을 갖는 5-to-32 디코더에 의해 서모미터 코드 C[31:0]로 변환된다.The R [3: 0] code bit is set to 4 MSB, S [8: 5] of the 9-bit successive approximation register (SAR), at every rising edge of CLK 4 with the 1/4 frequency of the input clock (CLK IN ) Lt; / RTI > Then, the 5 MSB of the successive approximation register (SAR), S [8: 4] is converted to the thermometer code C [31: 0] by a 5-to- 32 decoder having an initial value of S [ .

도 3은 락 인 프리서치(LPS) 모드의 동작을 보다 상세히 나타낸 도이다.3 is a diagram showing in more detail the operation of the lock-in pre-search (LPS) mode.

코오스 지연 라인은 32개 캐스케이드 낸드 기반 지연소자(DE)로 구성되며, C[31:0] 비트는 활성 지연소자의 수를 제어하기 위해 사용된다. C[31:0] 비트에 따라, 활성 지연소자의 수는 1(단계 1)에서 16(단계 5)까지 변화된다. 락 인 프리서치(LPS) 알고리즘은 간단하며 공급 노이즈에 둔감하다. 이러한 알고리즘을 사용하면, 노멀 동작 전에 5단계 내에서 코오스 지연 라인(CDL) 지연이 단조 증가함으로써 록킹 포인트를 찾기 때문에, 하모닉 락킹 문제는 피할수 있다.The coarse delay line is composed of 32 cascaded NAND-based delay elements (DE), and the C [31: 0] bits are used to control the number of active delay elements. According to the C [31: 0] bits, the number of active delay elements changes from 1 (step 1) to 16 (step 5). The lock-in pre-search (LPS) algorithm is simple and insensitive to supply noise. Using this algorithm, the harmonic locking problem can be avoided because the coarse delay line (CDL) delay monotonically increases within five steps before normal operation, thereby finding the locking point.

도 2 및 도 3을 참조하면, 지연 고정 루프 회로(DLL)는 단계 1에서 제어 코드 codes R[3:0] = [0000] and S[8:4] = [00001] 일때, 1개의 활성 지연소자(DE)(#1)로 시작된다.Referring to FIGS. 2 and 3, a delay locked loop circuit (DLL) is configured to have one active delay when the control codes codes R [3: 0] = [0000] and S [8: 4] = [00001] And starts with the element DE (# 1).

단계 1에서, 출력 클록(CLKOUT)의 위치는 도 2에 도시된 바와 같이 A 지점이다. 출력 클록(CLKOUT)은 이러한 A 지점에서 입력 클록(CLKIN)을 리드하므로, 위상 검출기(PD)의 출력 신호(Comp)는 로우를 유지하며, 이는 지연 고정 루프회로(DLL)가 위상 록킹을 위해서 디지털 제어 지연 라인(DCDL)의 지연을 증가할 필요가 있다는 것을 의미한다. 그러므로, 링-카운터는 R[3:0] = [0001] 및 S[8:4] = [00010]를 가지며 활성 지연소자의 수를 2(#1 및 #2)로 증가시킴으로써 다음 시퀀스인 단계 2로 이동시키며, 그 결과 출력 클록(CLKOUT)의 위치는 B 지점으로 이동된다. In step 1, the position of the output clock (CLK OUT ) is the A point as shown in Fig. Since the output clock CLK OUT leads the input clock CLK IN at this point A, the output signal Comp of the phase detector PD maintains a low, which means that the delay locked loop circuit (DLL) , It is necessary to increase the delay of the digital control delay line (DCDL). Thus, the ring-counter has the following sequence by increasing the number of active delay elements to 2 (# 1 and # 2) with R [3: 0] = [0001] and S [8: 4] = [00010] 2, and as a result, the position of the output clock (CLK OUT ) is shifted to point B.

단계 2에서 위상 검출기(PD)의 출력 신호(Comp)는 여전히 로우로 유지되므로, 락 인 프리서치(LPS) 모드는 단계 3(S[8:4] = [00100])으로 이동하며, 활성 지연소자의 수는 4 (#1 ~ #4)가 되고, 출력 클록(CLKOUT)의 위치는 C 지점이다.The LPS mode shifts to step 3 (S [8: 4] = [00100]) since the output signal Comp of the phase detector PD is still held low in step 2, The number of elements is 4 (# 1 to # 4), and the position of the output clock (CLK OUT ) is the C point.

락 인 프리서치(LPS) 모드가 8개의 활성 지연 소자(#1 ~ #8)를 가지며 단계 4(S[8:4] = [01000])로 이동할 때, 출력 클록(CLKOUT)의 위치는 D 지점이며, 위상 검출기(PD)의 출력 신호(Comp)는 하이가 된다. 이는 출력 클록(CLKOUT)은 입력 클록(CLKIN)에 뒤처지며, 적절한 락킹 지점이 C와 D 사이에 위치하는 것을 의미한다.Lock the pre-search (LPS) mode are eight active delay elements (# 1 to # 8) to have Step 4: when moved to (S [8 4] = [ 01000]), location of the output clock (CLK OUT) is D, and the output signal Comp of the phase detector PD is high. This means that the output clock (CLK OUT ) lags the input clock (CLK IN ) and the appropriate locking point is located between C and D.

그리고 나서, 2진 검색 모드 인에이블(BSMEN) 신호는 하이가 되고, 이는 클록 CLK4 의 상승 에지에서 S[8:4]비트, 이전 상태(= Step 3 with S[8:4] = [00100]))로 리세팅함으로써, 락 인 프리서치(LPS) 모드를 완료하고, 2진 검색(BS) 모드를 실행시킨다.Then, the binary search mode enable (BSM EN ) signal goes high, which causes clock CLK 4 (LPS) mode is completed by resetting the S [8: 4] bits at the rising edge of the lock-in pre-search (LPS) to the previous state (= Step 3 with S [8: 4] = [00100])) And executes the search (BS) mode.

여기서, S[k]는 "1", k = 7이므로, 2진 검색을 제어하기 위해 6 LSB, S[5:0]만이 이용된다. 2진 검색 모드 이후에, 9-비트 연속 근사 레지스터(SAR)는 시퀀셜 카운터로 변환되며, 지연 고정 루프회로는 순차 검색을 수행하고, 파인 위상 락킹을 유지하기 위한 폐루프를 유지한다. 파인 지연 라인(FDL)의 가변 전달 지연은 연속 근사 레지스터(SAR)의 4 LSB, S[3:0]에 의해 제어된다. Since S [k] is "1" and k = 7, only 6 LSB, S [5: 0] are used to control binary search. After the binary search mode, the 9-bit successive approximation register (SAR) is converted to a sequential counter, the delay locked loop circuit performs a sequential search and maintains a closed loop to maintain fine phase lock. The variable transfer delay of the fine delay line (FDL) is controlled by the 4 LSB, S [3: 0] of the successive approximation register (SAR).

DDR3 및 DDR4의 주파수 대역(0.3 ~ 1.6 GHz)을 지원하기 위하여, 프로그래머블 지연 고정 루프회로의 지연은 0.625 ns 내지 3.33 ns의 범위에 있을 필요가 있다. 지연 소자의 전달 지연값이 (t DE ) 일때, 파인 지연 라인의 프로그래머블 지연량은 1이며, 그 결과 t DE /24 의 작은 지연 분해능을 얻게 된다.To support the DDR3 and DDR4 frequency bands (0.3 to 1.6 GHz), the delay of the programmable delay locked loop circuit needs to be in the range of 0.625 ns to 3.33 ns. When the propagation delay value of the delay element is ( t DE ), the programmable delay amount of the fine delay line is 1, resulting in a small delay resolution of t DE / 2 4 .

락 인 프리서치(LPS) 모드는 최대 5 CLK4 사이클이 필요하며, 이진 검색(BS) 모드는 최대 8 CLK4 사이클이 필요하다. The lock-in pre-search (LPS) mode allows up to 5 CLK 4 Cycle, and binary search (BS) mode requires up to 8 CLK 4 Cycle is required.

도 4는 지연 고정 루프회로의 측정된 락킹 프로세스를 도시하며, 락 인 프리서치(LPS) 모드는 4 입력 클록 사이클이 걸리며, 2진 검색(BS) 모드는 4 사이클이 걸린다. Figure 4 shows the measured locking process of the delay locked loop circuit, where the lock-in pre-search (LPS) mode takes 4 input clock cycles and the binary search (BS) mode takes 4 cycles.

락킹 이후, 지연 고정 루프회로는 시퀀셜 모드에서 락-인 상태를 유지한다. After locking, the delay locked loop circuit maintains a lock-in state in sequential mode.

도 5에 도시된 바와 같이, 측정된 피크-투-피크 출력 클럭 지터는 2.2㎓에서 7.0ps 이다. As shown in FIG. 5, the measured peak-to-peak output clock jitter is 7.0 ps at 2.2 GHz.

표 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 DDR3/DDR4 지연 고정 루프회로와 비교해보면, 제안된 지연 고정 루프 회로는 하모닉 락 문제가 나타나지 않으면서 52 사이클의 신속한 락킹 타임을 유지하면서 더 낮은 지터를 얻으며, 낮은 레벨의 전력을 소비한다. Compared to the prior art DDR3 / DDR4 delay locked loop circuit as shown in Table 1, the proposed delay locked loop circuit maintains a fast locking time of 52 cycles without harmonic lock problems, And consumes a low level of power.

종래1Conventional 1 종래2Conventional 2 종래3Conventional 3 종래4Conventional 4 본 발명Invention ApplicationApplication DDR3DDR3 DDR3DDR3 DDR4DDR4 DDR
3&4
DDR
3 & 4
DDR
3&4
DDR
3 & 4
Process & SupplyProcess & Supply 45nm
1.1V
45nm
1.1V
65nm
1.1V
65nm
1.1V
30nm
1.14V
30 nm
1.14V
65nm
1.2V
65nm
1.2V
130nm
1.2V
130nm
1.2V
Active area (mm2)Active area (mm 2 ) 0.010.01 0.0170.017 N/AN / A 0.040.04 0.0460.046 Frequency range (GHz)Frequency range (GHz) 0.4-0.80.4-0.8 0.4-0.80.4-0.8 1.651.65 0.12-2.00.12-2.0 0.15-2.20.15-2.2 Locking time (cycles)Locking time (cycles) N/AN / A 4141 500500 N/AN / A 5252 Anti-harmonic LockAnti-harmonic Lock OO OO XX OO OO p-p jitter (ps)
@GHz
pp jitter (ps)
@ GHz
17.8
@0.8
17.8
@ 0.8
26.1
@0.8
26.1
@ 0.8
< 50 ps
@1.3
<50 ps
@ 1.3
14
@2
14
@2
7
@2.2
7
@ 2.2
Power (mW@GHz)Power (mW @ GHz) 3.3
@ 0.8
3.3
@ 0.8
3.52
@ 0.8
3.52
@ 0.8
N/AN / A 6.6
@2
6.6
@2
3.1
@1
3.1
@One

도 6은 본 발명에 따른 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of controlling a digital delay locked loop circuit using a lock-in pre-search search algorithm according to the present invention.

본 실시예에 따른 디지털 지연 고정 루프 회로는 락 인 프리서치 모드, 2진 검색 모드 및 순차 검색 모드로 동작한다.The digital delay locked loop circuit according to the present embodiment operates in a lock-in pre-search mode, a binary search mode, and a sequential search mode.

우선, 락 인 프리서치 모드의 동작이 개시된다(S110).First, the operation in the lock-in pre-search mode is started (S110).

코오스 지연 라인의 지연을 단조 증가시키면서, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호의 위상 에러를 제1 기준 분해능 이내로 제거하여 근접 락킹 포인트를 검색하는 과정을 수행한다(S120). 이때, 코오스 지연 라인은 다수개의 지연소자로 구성되며, 활성 지연소자의 개수를 변화시켜서 코오스 지연 라인의 지연을 단조 증가하면서 근접 락킹 포인트를 검색하는 기능을 수행한다.(S120) a step of removing the phase error of the input clock signal and the output clock signal within the first reference resolution and searching for the near-lock point while monotonously increasing the delay of the coarse delay line. At this time, the coarse delay line is composed of a plurality of delay elements, and performs a function of changing the number of active delay elements to monotonously increase the delay of the coarse delay line while searching for the nearer locking point.

근접 락킹 포인트의 검색이 완료되었는지 즉, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제1 기준 지연 분해능 이내로 제거되었는지 판단하는 과정을 수행한다(S130).In operation S130, it is determined whether the search of the near lock point is completed, that is, the phase error between the input clock signal and the output clock signal is eliminated within the first reference delay resolution.

판단 결과, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제1 기준 지연 분해능 이내로 제거된 경우 즉, 락 인 프리서치 모드의 동작이 완료된 경우, 2진 검색 모드로 진행된다(S140). 연속 근사 레지스터가 2진 검색을 수행하여 입력 클록 신호와 출력 클록 신호의 위상 에러를 제2 기준 분해능 이내로 제거한다.As a result of the determination, if the phase error between the input clock signal and the output clock signal is removed within the first reference delay resolution, that is, when the operation of the lock-in pre-search mode is completed, the binary search mode is advanced (S140). The successive approximation register performs a binary search to remove phase errors of the input clock signal and the output clock signal within a second reference resolution.

한편, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제1 기준 지연 분해능 이내로 제거되지 않은 경우, S120 단계 즉 락 인 프리서치 모드 동작 단계로 복귀하여 락 인 프리서치 모드를 실행한다.On the other hand, if the phase error between the input clock signal and the output clock signal is not eliminated within the first reference delay resolution, the operation returns to step S120, i.e., the lock-in pre-search mode operation step to execute the lock-in pre-search mode.

S140 단계 이후, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제2 기준 지연 분해능 이내로 제거되었는지 판단하는 과정을 수행한다(S150).After step S140, a process of determining whether the phase error between the input clock signal and the output clock signal is eliminated within the second reference delay resolution is performed (S150).

판단 결과, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제2 기준 지연 분해능 이내로 제거되지 않은 경우, 연속 근사 레지스터는 시퀀셜 카운터로 변환되어 순차 검색을 수행한다(S160).As a result of the determination, if the phase error between the input clock signal and the output clock signal is not eliminated within the second reference delay resolution, the successive approximation register is converted into a sequential counter to perform sequential search (S160).

본 발명에 따른 지연 고정 루프회로는 새로운 락 인 프리서치(LPS) 모드를 채택함으로써, 지연 고정 루프회로는 하모닉 락 문제를 일으키지 않으면서 광대역의 동작 주파수를 얻을 수 있게 된다. 제안된 락 인 프리서치(LPS) 알고리즘은 매우 간단하며, 노멀 이진 검색 트랙킹 전에 근접 락킹 포인트를 탐색하는데 효과적이며, 노이즈에 강인하며, 하모닉 락 방지 및 광대역 주파수 동작이 가능하다. The delay locked loop circuit according to the present invention adopts a new lock-in pre-search (LPS) mode, so that the delay locked loop circuit can obtain a broadband operating frequency without causing a harmonic lock problem. The proposed lock-in pre-search (LPS) algorithm is very simple, effective for searching for near-lock points before normal binary search tracking, robust to noise, harmonic lock avoidance and broadband frequency operation.

그 결과, 제안된 완전 디지털 지연 고정 루프회로는 DDR3 및 DDR4 SDRAMs에 용이하게 적용될 수 있다.As a result, the proposed fully digital delay locked loop circuit can be easily applied to DDR3 and DDR4 SDRAMs.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로 및 그 제어 방법의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.The above description is only an exemplary embodiment of the digital delay locked loop circuit and the control method thereof using the lock-in pre-search search algorithm according to the present invention, and the present invention is not limited to the above- It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.

100 : 디지털 제어 지연라인(DCDL)
200 : 디지털 제어 지연라인 제어 로직
210 : 링 카운터(Ring Counter)
220 : 연속 근사 레지스터(SAR)
230 : 모드 제어 블록
240 : 디코더
300 : 주파수 분할기
400 : 위상 검출기
100: Digital Control Delay Line (DCDL)
200: Digital control delay line control logic
210: Ring Counter
220: successive approximation register (SAR)
230: Mode control block
240: decoder
300: frequency divider
400: phase detector

Claims (12)

코오스 지연 라인과 파인 지연 라인으로 구성되며, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러를 미리 설정된 지연 분해능 이내로 감소시키기 위한 디지털 제어 지연라인; 및
디지털 지연 고정 루프 회로를 락 인 프리서치(LSP)모드, 2진 검색(BS) 모드 또는 순차 검색 모드 중 어느 하나로 동작하도록 상기 디지털 제어 지연라인을 제어하는 디지털 제어 지연라인 제어 로직;을 포함하며,
상기 디지털 제어 지연라인 제어 로직은,
코오스 지연 라인의 지연을 단조 증가시키면서, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호의 위상 에러를 제1 기준 분해능 이내로 제거하여 근접 락킹 포인트를 검색하여 락 인 프리서치 모드의 동작을 수행하며,
근접 락킹 포인트의 검색이 완료되었는지 판단한 결과, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제1 기준 지연 분해능 이내로 제거되어, 락 인 프리서치 모드의 동작이 완료되면 2진 검색 모드로 진행하며,
상기 위상 에러가 제1 기준 지연 분해능 이내로 제거되지 않은 경우에는 락 인 프리서치 모드 동작 단계로 복귀하여 락 인 프리서치 모드를 실행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로.
A digital control delay line consisting of a coarse delay line and a fine delay line for reducing a phase error between an input clock signal and an output clock signal to within a predetermined delay resolution; And
And digital control delay line control logic for controlling the digital delay line to operate the digital delay locked loop circuit in either a lock-in-pre-search (LSP) mode, a binary search (BS) mode or a sequential search mode,
Wherein the digital control delay line control logic comprises:
The phase of the input clock signal and the phase of the output clock signal is removed to within the first reference resolution to search for the near lock point to perform the lock-in pre-search mode operation while monotonously increasing the delay of the co-
The phase error between the input clock signal and the output clock signal is eliminated within the first reference delay resolution and the binary search mode is entered when the operation of the lock-in pre-search mode is completed,
Wherein if the phase error is not eliminated within the first reference delay resolution, control is returned to a lock-in pre-search mode operation step to execute a lock-in pre-search mode. Loop circuit.
제1항에 있어서,
상기 코오스 지연 라인은 다수개의 지연소자로 구성되며, 상기 락 인 프리서치 모드는 상기 코오스 지연 라인의 활성 지연소자의 개수를 변화시켜서 코오스 지연 라인의 지연을 단조 증가하면서 근접 락킹 포인트를 검색하는 것을 특징으로 하는 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로.
The method according to claim 1,
The coarse delay line is composed of a plurality of delay elements. The lock-in pre-search mode changes the number of active delay elements of the coarse delay line to monotonously increase the delay of the coarse delay line, A digital delay locked loop circuit using a lock-in pre-search search algorithm.
제1항에 있어서,
상기 디지털 제어 지연라인 제어 로직은,
근접 락킹 포인트를 검색하기 위한 락 인 프리서치 모드의 동작을 제어하기 위하여, 연속 근사 레지스터에 제어 신호를 인가하는 링 카운터; 및
상기 코오스 지연 라인을 락 인 프리서치 모드로 동작시키거나 또는 락인 프리서치 모드 이후에 2진 검색 모드로 동작하는 기능을 수행하는 연속 근사 레지스터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로.
The method according to claim 1,
Wherein the digital control delay line control logic comprises:
A ring counter for applying a control signal to the successive approximation register to control operation of a lock-in pre-search mode for searching for a proximity locking point; And
And a successive approximation register that performs a function of operating the coarse delay line in a lock-in pre-search mode or in a binary search mode after a lock-in pre-search mode. Digital delay locked loop circuit using.
제3항에 있어서,
상기 연속 근사 레지스터는 락킹 이후에 시퀀셜 카운터로 변환되어, 순차검색을 수행하는 것을 특징으로 하는 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로.
The method of claim 3,
Wherein the successive approximation register is converted into a sequential counter after locking to perform sequential retrieval. The digital delay locked loop circuit using the lock-in pre-search search algorithm.
제3항에 있어서,
상기 연속 근사 레지스터는,
주파수 분할기의 출력 신호와 위상 검출기의 위상 비교 신호를 비교한 후, 락 인 프리서치 모드를 종료하고 2진 검색 모드로 전환시키기 위한 2진 검색 모드 인에이블신호를 생성하여 상기 연속 근사 레지스터에 인가하는 모드 제어 블록를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로.
The method of claim 3,
Wherein the successive approximation register comprises:
After the output signal of the frequency divider is compared with the phase comparison signal of the phase detector, a binary search mode enable signal for switching the binary search mode to the lock-in pre-search mode is generated and applied to the successive approximation register And a mode control block. The digital delay locked loop circuit uses a lock-in pre-search search algorithm.
제3항에 있어서,
상기 연속 근사 레지스터는,
상기 연속 근사 레지스터의 출력 디지털 비트를 코오스 지연라인에 인가되는 코드로 변환시키는 디코더를 더 포함하며, 상기 디코더의 출력 신호는 코오스 지연라인의 활성 지연소자의 개수 변화를 제어하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로.
The method of claim 3,
Wherein the successive approximation register comprises:
And a decoder for converting the output digital bits of the successive approximation register into a code applied to the coarse delay line, wherein the output signal of the decoder controls a change in the number of active delay elements of the coarse delay line A digital delay locked loop circuit using a lock-in pre-search search algorithm.
제1항에 있어서,
상기 2진 검색(BS) 모드는 락 인 프리서치 모드 완료후, 연속 근사 레지스터가 2진 검색을 수행하여 입력 클록 신호와 출력 클록 신호의 위상 에러를 제2 기준 분해능 이내로 제거하며,
상기 순차 검색 모드는 2진 검색 모드 이후에, 연속 근사 레지스터를 시퀀셜 카운터로 변환시켜서 순차 검색을 수행하는 것을 특징으로 하는 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로.
The method according to claim 1,
The binary search (BS) mode, after completion of the lock-in pre-search mode, the successive approximation register performs a binary search to remove phase errors of the input clock signal and the output clock signal within a second reference resolution,
Wherein the sequential search mode is a sequential search mode in which a successive approximation register is converted into a sequential counter after a binary search mode to perform a sequential search.
제3항에 있어서,
상기 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로는,
상기 입력 클록 신호의 주파수를 분할하고, 분할된 클록 신호를 디지털 제어 지연라인 제어로직의 링 카운터로 인가하는 주파수 분할기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로.
The method of claim 3,
The digital delay locked loop circuit using the lock-in pre-
Further comprising a frequency divider that divides the frequency of the input clock signal and applies the divided clock signal to the ring counter of the digital control delay line control logic. .
제3항에 있어서,
상기 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로는,
상기 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상을 비교하여 위상 비교 신호를 생성하는 위상 검출기를 더 포함하며, 상기 위상 비교 신호는 상기 연속 근사 레지스터로 입력되며, 연속 근사 레지스터의 출력 디지털 비트를 제어하는 것을 특징으로 하는 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로.
The method of claim 3,
The digital delay locked loop circuit using the lock-in pre-
Further comprising a phase detector for comparing the phase between the input clock signal and the output clock signal to generate a phase comparison signal, the phase comparison signal being input to the successive approximation register, the output digital bit of the successive approximation register being controlled A digital delay locked loop circuit using a lock-in pre-search search algorithm.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 락 인 프리서치 검색 알고리즘을 이용한 디지털 지연 고정 루프 회로의 제어방법으로서,
락 인 프리서치 모드의 동작이 개시되며, 코오스 지연 라인의 지연을 단조 증가시키면서, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호의 위상 에러를 제1 기준 분해능 이내로 제거하여 근접 락킹 포인트를 검색하는 단계;
입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제1 기준 지연 분해능 이내로 제거되었는지 판단하는 단계; 및
판단 결과, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제1 기준 지연 분해능 이내로 제거된 경우 2진 검색 모드로 진행하며,
입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제1 기준 지연 분해능 이내로 제거되지 않은 경우, 상기 락 인 프리서치 모드로 복귀하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
A control method of a digital delay locked loop circuit using a lock-in pre-search search algorithm according to any one of claims 1 to 9,
The operation of the lock-in pre-search mode is initiated and the phase error of the input clock signal and the output clock signal is removed to within the first reference resolution while monotonically increasing the delay of the coarse delay line, thereby searching for a near-lock point;
Determining whether a phase error between an input clock signal and an output clock signal is eliminated within a first reference delay resolution; And
If it is determined that the phase error between the input clock signal and the output clock signal is eliminated within the first reference delay resolution, the process proceeds to the binary search mode,
And returning to the locked-in pre-search mode when the phase error between the input clock signal and the output clock signal is not eliminated within the first reference delay resolution.
제10항에 있어서,
상기 제어방법은,
연속 근사 레지스터가 2진 검색을 수행한 후, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제2 기준 지연 분해능 이내로 제거되었는지 판단하는 단계; 및
판단 결과, 입력 클록 신호와 출력 클록 신호 사이의 위상 에러가 제2 기준 지연 분해능 이내로 제거되지 않은 경우, 연속 근사 레지스터는 시퀀셜 카운터로 변환되어 순차 검색을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
11. The method of claim 10,
In the control method,
Determining whether a phase error between an input clock signal and an output clock signal is removed within a second reference delay resolution after the successive approximation register performs a binary search; And
And if the phase error between the input clock signal and the output clock signal is not eliminated within the second reference delay resolution as a result of the determination, the successive approximation register is converted to a sequential counter to perform a sequential search Way.
제10항에 있어서,
상기 코오스 지연 라인은 다수개의 지연소자로 구성되며, 활성 지연소자의 개수를 변화시켜서 코오스 지연 라인의 지연을 단조 증가하면서 근접 락킹 포인트를 검색하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the coarse delay line comprises a plurality of delay elements and changes the number of active delay elements to monotonously increase the delay of the coarse delay line while searching for a near lock point.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101194786B1 (en) 2012-07-20 2012-10-29 홍익대학교 산학협력단 A digital delay-locked loop using a hybrid search algorithm and method for controlling the same
KR101692980B1 (en) * 2016-01-26 2017-01-05 홍익대학교 산학협력단 A harmonic-free digital delay-locked loop using a triple search algorithm and method for controlling the same

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