KR101852270B1 - Reference-less Low Power Pulse Width Modulation Data Recovery Circuit using Time Comparison Delay Line and Recovery Method thereof - Google Patents

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KR101852270B1
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강진구
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Abstract

Disclosed are a reference-less low power pulse width modulation (PWM) data recovery circuit using a time comparison delay line and a recovery method thereof. The low power PWM data recovery circuit using the time comparison delay line according to an embodiment of the present invention comprises: a first time comparison delay line to which PWM data is applied and which is connected to a plurality of buffers having the same delay; a second time comparison delay line which is connected in parallel to the first time comparison delay line, to which the PWM data is applied and which is connected to a plurality of buffers having the same delay; and a switch control unit alternately driving the first time comparison delay line and the second time comparison delay line. The present invention can recover the PWM data input by using values output through the first time comparison delay line and the second time comparison delay line.

Description

시간 비교 딜레이 라인을 이용한 기준 신호를 사용하지 않는 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로 및 복원 방법{Reference-less Low Power Pulse Width Modulation Data Recovery Circuit using Time Comparison Delay Line and Recovery Method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a low-power pulse-width modulated data restoration circuit and a restoration method using a time comparison delay line,

아래의 실시예들은 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 기준 신호를 사용하지 않는 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로 및 복원 방법에 관한 것이다. The following embodiments relate to a low power pulse width modulated data recovery circuit and a reconstruction method that do not use a reference signal using a time comparison delay line.

최근, 각종 모바일 장치(Mobile Device)들은 소형화를 뛰어 넘어 착용 가능한(Wearable) 장치로까지 발전해가고 있다. 이러한 시대적 흐름에 맞게 모바일 장치(Mobile Device) 설계자들은 저전력(Low power), 저면적(Small size)을 가지는 칩을 설계해야 한다. 2. Description of the Related Art In recent years, various types of mobile devices have been developed to be wearable devices beyond the miniaturization. To meet this trend, mobile device designers must design chips with low power and small size.

이에 따라 송신하는 데이터 비트(Data bit) 값에 따라 펄스 신호(signal pulse)의 폭(width)을 다르게 하여 송신할 경우, 클럭(Clock)을 전송하는데 필요한 별도의 채널(Channel)을 사용하지 않고 하나의 채널(Channel)을 통하여 데이터(Data)와 클럭(Clock) 정보를 전송할 수 있게 되고, 수신기(Receiver)에서는 종래의 위상 고정 루프(Phase-locked loop, PLL)를 이용하여 손쉽게 데이터(Data)와 클럭(Clock) 정보를 복원할 수 있게 된다. Accordingly, when transmitting a signal having a different pulse width according to the value of a data bit to be transmitted, a separate channel is not used to transmit a clock, Data and clock information can be transmitted through a channel of a receiver and a receiver can easily transmit data and data using a conventional PLL So that the clock information can be restored.

종래의 위상 고정 루프(Phase-locked loop, PLL)를 이용하여 펄스-폭 변조(Pulse-width modulation, PWM) 형태의 데이터(Data)로부터 클럭(Clock)을 복원하고 단순히 D 플립플롭을 이용하여 데이터(Data)를 복원할 경우, 클럭 및 데이터 복원 회로(Clock and Data Recovery, CDR)는 복원된 클럭(Clock)의 지터(Jitter)를 0.16UI 이하가 되도록 유지해야 데이터(Data) 정보를 오류(error)없이 복원할 수 있다. A clock is recovered from data in the form of pulse-width modulation (PWM) using a conventional phase-locked loop (PLL), and data is simply restored using a D flip- The clock and data recovery circuit must maintain the jitter of the restored clock to be less than 0.16 UI to restore the data information to an error ) Can be restored without.

한국공개특허 10-2016-0028048호는 이러한 데이터 비트 오류 허용오차를 개선한 펄스-폭 변조 방식의 외부 레퍼런스 클럭이 필요 없는 클럭 및 데이터 복원 회로 및 복원 방법에 관한 것으로, 지터(Jitter) 성분에 의해 발생할 수 있는 출력 데이터(Output Data) 비트 오류(Bit Error Rate)를 줄이는 데이터 비트 오류 허용오차를 개선한 펄스-폭 변조 방식의 외부 레퍼런스 클럭이 필요 없는 클럭 및 데이터 복원 회로에 관한 기술을 기재하고 있다. Korean Patent Laid-open No. 10-2016-0028048 relates to a clock and data restoration circuit and a restoration method which do not require an external reference clock of a pulse-width modulation type which improves such a data bit error tolerance, and by means of a jitter component Describes a technique for a clock and data recovery circuit that does not require an external reference clock of a pulse-width modulation type that improves the output bit error rate that can occur and improves the data bit error tolerance .

실시예들은 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 기준 신호를 사용하지 않는 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로 및 복원 방법에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 기준 신호가 필요하지 않으며 개방 루프로 구현되어 빠르게 데이터를 복원하는 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 기준 신호를 사용하지 않는 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 기술을 제공한다. Embodiments describe a low power pulse width modulated data restoration circuit and a restoration method that do not use a reference signal using a time comparison delay line. More specifically, a reference signal is not required and a time And provides a low power pulse width modulation data recovery technique that does not use a reference signal using a comparison delay line.

실시예들은 복수의 시간 비교 딜레이 라인을 병렬로 연결하여 교번하여 동작시킴으로써, 시간 여유의 문제 없이 데이터를 복원하고 적은 면적과 낮은 전력 소모를 가지는 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 기준 신호를 사용하지 않는 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로 및 복원 방법을 제공하는데 있다. Embodiments relate to a method and apparatus for recovering data without time margin problems by alternately connecting a plurality of time comparison delay lines in parallel, thereby providing a low power pulse that does not use a reference signal with a time comparison delay line having a small area and low power consumption Width modulation data restoration circuit and restoration method.

일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로는 펄스 폭 변조(Pulse-width modulation, PWM) 데이터가 인가되며 딜레이가 동일한 다수의 버퍼들이 연결된 제1 시간 비교 딜레이 라인; 상기 제1 시간 비교 딜레이 라인과 병렬로 연결되고, 상기 펄스 폭 변조 데이터가 인가되며 딜레이가 동일한 다수의 버퍼들이 연결된 제2 시간 비교 딜레이 라인; 및 상기 제1 시간 비교 딜레이 라인과 상기 제2 시간 비교 딜레이 라인을 교번하여 구동시키는 스위치 제어부를 포함하고, 상기 제1 시간 비교 딜레이 라인과 상기 제2 시간 비교 딜레이 라인을 통해 출력된 값을 이용하여 입력된 상기 펄스 폭 변조 데이터를 복원할 수 있다. The low-power pulse-width-modulated data restoring circuit using the time comparison delay line according to an exemplary embodiment of the present invention includes a first time comparison delay line to which a plurality of buffers having the same delay are connected and pulse-width modulation (PWM) data is applied; A second time comparison delay line connected in parallel with the first time comparison delay line, the second time comparison delay line being connected to the plurality of buffers to which the pulse width modulation data is applied and having the same delay; And a switch controller for alternately driving the first time comparison delay line and the second time comparison delay line, wherein the first time comparison delay line and the second time comparison delay line The input pulse width modulation data can be restored.

여기에서 상기 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 상기 제2 시간 비교 딜레이 라인은, 딜레이가 동일한 버퍼들이 상측 및 하측에 각각 직렬로 연결되어 있으며, 상측과 하측의 버퍼들은 각각 한 쌍씩 입력 노드를 공유하고 스위치를 이용하여 각 노드를 분리하며, 상측 일단에 더미(dummy) 버퍼가 구성되고 하측 타단에 D 플립플롭(flip-flop)이 구성될 수 있다. Here, the first time comparison delay line and the second time comparison delay line are connected in series with the buffers having the same delay in the upper side and the lower side, respectively. The upper and lower buffers share input nodes in pairs, A dummy buffer may be formed on the upper side, and a D flip-flop may be formed on the lower side.

또한, 상기 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 상기 제2 시간 비교 딜레이 라인은 펄스 폭 변조 데이터 신호의 로우 레벨(Low-level) 구간에 켜지는 상측에 직렬로 연결되는 버퍼들 사이에 배치된 제1 스위치 및 상기 펄스 폭 변조 데이터 신호의 하이 레벨(High-level) 구간에 켜지는 하측에 직렬로 연결되는 버퍼들 사이에 배치된 제2 스위치를 포함하고, 상기 펄스 폭 변조 데이터의 한 비트 동안 상측 루트를 통하여 각 노드가 좌측에서 우측으로 VDD 값이 채워지고, 하측 루트를 통하여 각 노드가 우측에서 좌측으로 GND 값으로 리셋(reset)될 수 있다. The first time comparison delay line and the second time comparison delay line may include a first switch disposed between the buffers connected in series on the upper side of the low-level period of the pulse width modulation data signal, And a second switch disposed between buffers connected in series at a lower side of the high-level section of the pulse-width modulated data signal, Each node is filled with VDD values from left to right and each node can be reset to the GND value from right to left through the lower route.

상기 스위치 제어부는 인가된 상기 펄스 폭 변조 데이터의 상승 엣지를 2로 나눈 신호와 상기 펄스 폭 변조 데이터의 하강 엣지를 2로 나눈 신호를 조합하여 스위치 신호들은 생성할 수 있다. The switch control unit may generate switch signals by combining a signal obtained by dividing the rising edge of the applied pulse width modulation data by two and a signal obtained by dividing the falling edge of the pulse width modulation data by two.

상기 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 상기 제2 시간 비교 딜레이 라인을 통해 출력된 값을 합하는 멀티플렉서(Multiplexer, MUX); 및 상기 멀티플렉서의 출력 값을 반전시켜 NRZ(Non-Return-to-Zero) 데이터를 복원시키는 인버터를 더 포함할 수 있다. A multiplexer (MUX) for summing the values output through the first time comparison delay line and the second time comparison delay line; And an inverter for inverting non-return-to-zero (NRZ) data by inverting an output value of the multiplexer.

상기 멀티플렉서는 기준 신호를 사용하지 않고, 선택 신호로 상기 펄스 폭 변조 데이터의 하강 엣지를 2로 나눈 신호를 사용할 수 있다. The multiplexer can use a signal obtained by dividing the falling edge of the pulse width modulation data by 2 with the selection signal without using the reference signal.

다른 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 방법은, 인가된 펄스 폭 변조(Pulse-width modulation, PWM)의 상승 엣지를 2로 나눈 신호와 상기 펄스 폭 변조 데이터의 하강 엣지를 2로 나눈 신호를 조합하여 스위치 신호들은 생성하는 단계; 딜레이가 동일한 다수의 버퍼들이 연결된 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 상기 제1 시간 비교 딜레이 라인과 병렬로 연결된 제2 시간 비교 딜레이 라인이 상기 스위치 신호에 의해 교번하여 구동되어, 상기 펄스 폭 변조 데이터를 통과시키는 단계; 상기 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 상기 제2 시간 비교 딜레이 라인을 통해 출력된 값을 멀티플렉서(Multiplexer, MUX)를 이용하여 합하는 단계; 및 상기 멀티플렉서의 출력 값을 인버터를 이용하여 반전시켜 NRZ(Non-Return-to-Zero) 데이터를 복원시키는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. A method for restoring low-power pulse-width modulation data using a time comparison delay line according to another embodiment is a method for restoring a low-power pulse-width-modulated data using a time- To generate a switch signal; A first time comparison delay line in which a plurality of buffers having the same delay are connected and a second time comparison delay line connected in parallel with the first time comparison delay line are alternately driven by the switch signal to pass the pulse width modulation data ; Summing the values output through the first time comparison delay line and the second time comparison delay line using a multiplexer (MUX); And inverting the output value of the multiplexer using an inverter to restore non-return-to-zero (NRZ) data.

실시예들에 따르면 기준 신호가 필요하지 않으며 개방 루프로 구현되어 빠르게 데이터를 복원하는 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 기준 신호를 사용하지 않는 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로 및 복원 방법을 제공할 수 있다.Embodiments can provide a low-power pulse-width-modulated data restoration circuit and a restoration method that do not use a reference signal using a time comparison delay line that does not require a reference signal but is implemented as an open loop and quickly restores data.

실시예들에 따르면 복수의 시간 비교 딜레이 라인을 병렬로 연결하여 교번하여 동작시킴으로써, 시간 여유의 문제 없이 데이터를 복원하고 적은 면적과 낮은 전력 소모를 가지는 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 기준 신호를 사용하지 않는 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로 및 복원 방법을 제공할 수 있다. According to embodiments, a plurality of time comparison delay lines are connected in parallel to operate alternately, thereby restoring data without a time margin problem, and not using a reference signal using a time comparison delay line having a small area and low power consumption A low-power pulse-width-modulated data restoration circuit and a restoration method can be provided.

도 1은 일 실시예에 따른 MIPI M-PHY의 펄스 폭 변조(PWM) 포맷 형식을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인 회로를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 병렬 구조의 시간 비교 딜레이 라인 회로를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 병렬 구조 시간 비교 딜레이 라인을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 펄스 폭 변조(PWM) 데이터 복원 회로의 전체 블록 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 펄스 폭 변조(PWM) 데이터 복원 회로의 동작 파형을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 펄스 폭 변조(PWM) 데이터 복원 회로의 포스트 레이아웃 시뮬레이션(Post-Layout Simulation) 결과의 파형을 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 복원된 데이터의 아이-다이어그램(Eye-Diagram)을 나타내는 도면이다.
1 is a diagram illustrating a pulse width modulation (PWM) format format of a MIPI M-PHY according to one embodiment.
2 is a diagram schematically illustrating a time comparison delay line circuit according to one embodiment.
3 is a diagram schematically showing a time comparison delay line circuit of a parallel structure according to one embodiment.
4 is a diagram for explaining a parallel structure time comparison delay line according to an embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing an overall block diagram of a pulse width modulation (PWM) data recovery circuit according to an embodiment.
6 is a flowchart illustrating a method for recovering low-power pulse-width-modulated data using a time comparison delay line according to an exemplary embodiment.
7 is a diagram showing an operation waveform of a pulse width modulation (PWM) data recovery circuit according to an embodiment.
8 is a diagram showing waveforms of post-layout simulation results of a pulse width modulation (PWM) data restoration circuit according to an embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating an eye-diagram of reconstructed data according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments described may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. The shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

SOC(System On Chip) 산업에서 적은 비용과 낮은 전력 소모의 모바일 기기를 제공하기 위한 연구가 진행 중이다. 펄스 폭 변조(Pulse-width modulation, PWM) 신호는 데이터와 클럭의 정보를 모두 가지고 있기 때문에 수신단의 구조를 간단하게 하고 전력 소모 또한 줄일 수 있어 MIPI M-PHY와 같은 인터페이스에서 종종 이용될 수 있다. Research is underway to provide mobile equipment with low cost and low power consumption in the SOC (System On Chip) industry. Since the pulse-width modulation (PWM) signal has both data and clock information, the structure of the receiving end can be simplified and the power consumption can be reduced, which is often used in an interface such as MIPI M-PHY.

도 1은 일 실시예에 따른 MIPI M-PHY의 펄스 폭 변조(PWM) 포맷 형식을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a pulse width modulation (PWM) format format of a MIPI M-PHY according to one embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 MIPI M-PHY의 펄스 폭 변조(PWM) 포맷 형식에서 고정 비율 방식과 비트 스트림의 예를 나타내는 것으로, 하나의 비트의 하강 엣지의 클럭 정보를 가지고 있고 로우 레벨(Low-level)인 구간과 하이 레벨(High-level)인 구간의 길이를 다르게 설정하여 데이터(데이터 비트(Data bit)) 0과 1을 표현할 수 있다. Referring to FIG. 1, there is shown an example of a fixed rate scheme and a bit stream in the pulse width modulation (PWM) format format of MIPI M-PHY according to an embodiment. The fixed rate scheme and the bit stream example have clock information of a falling edge of one bit, Data (data bits) 0 and 1 can be expressed by setting different lengths of a low-level interval and a high-level interval.

여기에서, 입력되는 펄스-폭 변조(PWM) 데이터 비트(Data bit)의 종류에 따라 로우 레벨(Low-level)인 구간과 하이 레벨(High-level)인 구간의 길이가 다르게 설정될 수 있으며, 이를 데이터 비트(Data bit) 0과 1로 표현할 수 있다(즉, 0: 2UI/3, 1: 1UI/3). Here, the lengths of a low-level interval and a high-level interval may be set differently depending on the type of pulse-width modulation (PWM) data bits to be input, This can be expressed as data bits 0 and 1 (ie 0: 2 UI / 3, 1: 1 UI / 3).

한편, 기존의 펄스 폭 변조(PWM) 방식의 클럭 및 데이터 복원(CDR) 회로의 블록 다이어그램을 나타낸 것으로, 위상 고정 루프(Phase-locked loop, PLL)는 위상 주파수 감지기(Phase-frequency detector, PFD), 충전 펌프(Charge pump, CP), 루프 필터(Loop filter, LF), 그리고 전압 제어 발진기(Voltage controlled oscillator, VCO)를 포함하여 이루어질 수 있다. A phase-locked loop (PLL) includes a phase-frequency detector (PFD) and a phase-locked loop (PLL) A charge pump (CP), a loop filter (LF), and a voltage controlled oscillator (VCO).

이러한 종래의 위상 고정 루프(PLL)를 이용하여 펄스 폭 변조(Pulse-width modulation, PWM) 형태의 데이터(Data)로부터 클럭(Clock)을 복원하고 단순히 D 플립플롭을 이용하여 데이터(Data)를 복원할 경우, 클럭 및 데이터 복원(Clock and Data Recovery, CDR) 회로는 복원된 클럭(Clock)의 지터(Jitter)를 0.16UI 이하가 되도록 유지해야 데이터(Data) 정보를 오류(error)없이 복원할 수 있다.By restoring the clock from the data of the pulse-width modulation (PWM) type using the conventional phase locked loop (PLL) and simply restoring the data (Data) by using the D flip-flop The clock and data recovery (CDR) circuit must keep the jitter of the restored clock less than 0.16 UI to restore the data without error. have.

즉, 기존의 클럭 및 데이터 복원(CDR) 회로를 이용하여 상기의 펄스 폭 변조(PWM) 데이터 신호를 복원하려고 하는 경우, 0.16 UI의 좁은 시간 여유를 가진다. That is, when the above-described pulse width modulation (PWM) data signal is restored by using a conventional clock and data recovery (CDR) circuit, it has a narrow time margin of 0.16 UI.

이러한 문제점을 개선하여, 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 기준 신호(외부 레퍼런스 클럭)를 사용하지 않는 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로는 시간 비교 딜레이 라인을 이용하여 새로운 방식으로 펄스 폭 변조(PWM) 데이터를 복원하며 기존의 좁은 시간 여유의 문제로부터 자유롭게 데이터를 복원할 수 있다.To solve this problem, a low-power pulse width modulated data restoration circuit that does not use a reference signal (external reference clock) using a time comparison delay line according to an embodiment uses a time comparison delay line to perform pulse width modulation PWM) data can be restored and the data can be restored freely from the problem of the existing narrow time margin.

따라서 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 기준 신호를 사용하지 않는 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로는 클럭 및 데이터 복원(CDR) 회로가 가지는 단점을 개선하여 지터(Jitter) 성분에 의해 발생할 수 있는 출력 데이터(Output Data) 비트 오류(Bit Error Rate)를 줄이는 데이터 비트 오류 허용오차를 개선할 수 있다.
Therefore, the low-power pulse-width-modulated data recovery circuit that does not use the reference signal using the time comparison delay line according to one embodiment improves the disadvantage of the clock and data recovery (CDR) circuit, It is possible to improve the data bit error tolerance which reduces the output data bit error rate.

도 2는 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인 회로를 개략적으로 나타내는 도면이다. 2 is a diagram schematically illustrating a time comparison delay line circuit according to one embodiment.

딜레이 라인(Delay Line)은 특정 신호나 클럭을 원하는 만큼 딜레이 시키기 위해 사용되는 회로로, 딜레이 셀들이 직렬로 연결되어 구성될 수 있다. A delay line is a circuit used to delay a specific signal or clock by a desired amount, and delay cells may be configured in series.

일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인(Time Comparison Delay Line, TCDL) 회로(200)는 딜레이(Delay)가 동일한 버퍼들이 상측 및 하측에 각각 직렬로 연결되어 있으며, 상측과 하측의 버퍼들은 각각 한 쌍씩 입력 노드를 공유하고 스위치를 이용하여 각 노드를 분리할 수 있다. The time comparison delay line (TCDL) circuit 200 according to an exemplary embodiment is configured such that buffers having the same delay are connected in series on the upper side and the lower side, You can share the input node and isolate each node using a switch.

또한, 일측에 더미(dummy) 버퍼를 구성하고 타측에 D 플립플롭(flip-flop)을 구성하여 D 플립플롭을 버퍼와 동일한 입력 커패시턴스를 가지도록 설계함으로써 딜레이 오차를 줄일 수 있다. In addition, the delay error can be reduced by constructing a dummy buffer on one side and a D flip-flop on the other side so that the D flip-flop has the same input capacitance as the buffer.

도 2를 참조하여 더 구체적으로 설명하면, 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인 회로(200)는 딜레이가 동일한 버퍼들이 상측은 좌측에서 우측 방향으로 직렬로 연결되어 있고 하측은 우측에서 좌측 방향으로 직렬로 연결되어 있다. 이 때, 상측과 하측의 버퍼들은 한 쌍씩 입력 노드를 공유하고, 스위치를 이용하여 각 노드를 분리할 수 있다. 2, the time comparison delay line circuit 200 according to an exemplary embodiment is configured such that the buffers having the same delay are serially connected from the left side to the right side in the upper side and the serial side from the right side to the left side, Respectively. In this case, the upper and lower buffers share input nodes in pairs, and each node can be separated using a switch.

그리고 상측의 우측 끝단은 더미(dummy) 버퍼를 구성하고 하측의 좌측 끝단은 D 플립플롭을 구성할 수 있다. 여기에서 D 플립플롭은 버퍼와 동일한 입력 커패시턴스를 가지도록 설계하여 딜레이 오차를 줄일 수 있다. And the upper right end constitutes a dummy buffer and the lower left end constitutes a D flip flop. Here, the D flip-flop can be designed to have the same input capacitance as the buffer, reducing the delay error.

제1 스위치(SW1)는 펄스 폭 변조(PWM) 신호의 로우 레벨(Low-level) 구간만 켜지고, 제2 스위치(SW2)는 펄스 폭 변조(PWM) 신호의 하이 레벨(High-level) 구간만 켜질 수 있다. 따라서 데이터 한 비트 동안 상측 루트를 통하여 각 노드가 좌측에서 우측으로 VDD 값이 채워지고, 하측 루트를 통하여 각 노드가 우측에서 좌측으로 GND 값으로 리셋(reset)될 수 있다. The first switch SW1 turns on only a low level section of the pulse width modulation (PWM) signal and the second switch SW2 turns on only a high level section of the pulse width modulation (PWM) signal Can be turned on. Therefore, VDD values are filled from left to right through the upper route during one bit of data, and each node can be reset to the GND value from right to left through the lower route.

이 때, 0의 데이터가 들어오는 경우, 로우 레벨(Low-level) 구간이 하이 레벨(High-level) 구간보다 시간이 길기 때문에 첫 번째 노드 n1는 GND로 리셋(reset)되지 못하여 Q는 1이 출력될 수 있다. In this case, when the data of 0 is input, since the low-level section is longer than the high-level section, the first node n1 can not be reset to GND, .

반대로, 1의 데이터가 들어오는 경우, 하이 레벨(High-level) 구간이 로우 레벨(Low-level) 구간보다 길기 때문에 노드 n1는 GND로 리셋(reset)되어 Q는 0이 출력될 수 있다.
Conversely, when data of 1 is input, since the high-level section is longer than the low-level section, the node n1 may be reset to GND and Q may be output as 0.

도 3은 일 실시예에 따른 병렬 구조의 시간 비교 딜레이 라인 회로를 개략적으로 나타내는 도면이다. 3 is a diagram schematically showing a time comparison delay line circuit of a parallel structure according to one embodiment.

도 3을 참조하면, 시간 비교 딜레이 라인이 정확한 동작을 하기 위해서는 초기에 모든 노드가 그라운드(GND)로 리셋(reset)되어 있어야 한다. 한 비트의 동작이 끝나면 리셋 신호(RST)를 이용하여 모든 노드를 리셋시킬 수 있는데, 이 과정을 수행하면 연속적으로 들어오는 다음 데이터를 잃게 된다. Referring to FIG. 3, all nodes must be initially reset to ground (GND) in order for the time comparison delay line to operate correctly. When one bit of operation is completed, all nodes can be reset by using the reset signal (RST). If this process is performed, the next data coming in successively is lost.

이러한 문제를 해결하기 위해 동일한 시간 비교 딜레이 라인을 하나 더 사용하여 병렬로 구성하고 한 비트씩 번갈아 가며 동작하게 할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 병렬 구조의 시간 비교 딜레이 라인 회로(300)는 병렬로 구성된 두 개의 시간 비교 딜레이 라인(310, 320)의 회로가 구성될 수 있다. 이 때, 두 개의 시간 비교 딜레이 라인(310, 320)을 번갈아 가며 구동하기 위한 스위치 회로들이 구성될 수 있다. In order to solve this problem, it is possible to use one and the same time comparison delay line in parallel and operate alternately one bit at a time. In other words, the time comparison delay line circuit 300 of the parallel structure according to an embodiment may be configured as a circuit of two time comparison delay lines 310 and 320 configured in parallel. At this time, switch circuits for driving the two time comparison delay lines 310 and 320 alternately can be configured.

그리고, 멀티플렉서(Multiplexer, MUX)(330)를 통해 두 개의 시간 비교 딜레이 라인(310, 320)을 통해 출력된 값을 합할 수 있다. 이 때, 멀티플렉서(330)는 기준 신호를 사용하지 않고, 선택 신호(331)로 펄스 폭 변조 데이터의 하강 엣지를 2로 나눈 신호를 사용할 수 있다. The values output through the two time comparison delay lines 310 and 320 may be summed through a multiplexer (MUX) 330. At this time, the multiplexer 330 can use a signal obtained by dividing the falling edge of the pulse width modulation data by 2 with the selection signal 331 without using the reference signal.

이후, 인버터(340)는 멀티플렉서(330)의 출력 값을 반전시켜 NRZ(Non-Return-to-Zero) 데이터를 복원시킬 수 있다.
Thereafter, the inverter 340 inverts the output value of the multiplexer 330 to restore NRZ (non-return-to-zero) data.

도 4는 일 실시예에 따른 병렬 구조 시간 비교 딜레이 라인을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for explaining a parallel structure time comparison delay line according to an embodiment.

도 4a는 일 실시예에 따른 병렬 구조 시간 비교 딜레이 라인을 구동하는 스위치 회로와 리셋 신호를 나타내는 도면이다. 4A is a diagram illustrating a switch circuit and a reset signal for driving a parallel structure time comparison delay line according to an exemplary embodiment.

도 4a를 참조하면, 두 개의 시간 비교 딜레이 라인을 번갈아 가며 구동하기 위한 스위치 회로들과 리셋 신호를 나타내는 것으로, 스위치 신호들은 펄스 폭 변조(PWM) 데이터를 상승 엣지를 2로 나눈 신호와 하강 엣지를 2로 나눈 신호를 조합하여 만들 수 있다. Referring to FIG. 4A, the switch signals and the reset signals for alternately driving two time comparison delay lines are shown. The switch signals include pulse width modulation (PWM) data having a rising edge divided by two and a falling edge 2 can be made by combining signals.

더 구체적으로, 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3), 및 제4 스위치(SW4) 신호는 펄스 폭 변조(PWM) 데이터를 상승 엣지를 2로 나눈 D/2 신호와 하강 엣지를 2로 나눈

Figure 112016117461292-pat00001
신호를 조합하여 만들 수 있다. More specifically, the signals of the first switch SW1, the second switch SW2, the third switch SW3 and the fourth switch SW4 are pulse width modulation (PWM) data obtained by dividing the rising edge by 2 into D / 2 signal and falling edge divided by 2
Figure 112016117461292-pat00001
Signals can be combined.

제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)는 제1 시간 비교 딜레이 라인의 스위치이고, 제3 스위치(SW3) 및 제4 스위치(SW4) 신호는 제2 시간 비교 딜레이 라인의 스위치이다. The first switch SW1 and the second switch SW2 are the switches of the first time comparison delay line and the third switch SW3 and the fourth switch SW4 signal are the switches of the second time comparison delay line.

도 4b는 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인의 동작을 나타내는 도면이다. 4B is a diagram illustrating operation of a time comparison delay line according to one embodiment.

도 4b를 참조하면, 스위치 신호 및 제1 시간 비교 딜레이 라인의 파형을 나타내는 것으로, n1 ~ n7은 제1 시간 비교 딜레이 라인의 각 노드를 나타낸다.Referring to FIG. 4B, the waveforms of the switch signal and the first time comparison delay line are represented by n1 to n7, which represent respective nodes of the first time comparison delay line.

두 개의 시간 비교 딜레이 라인에서 나온 출력 Q1과 Q2를 멀티플렉서(Multiplexer, MUX)를 이용하여 합치고 반전시키면 NRZ(Non-Return-to-Zero) 데이터를 복원할 수 있다. 이 때, 멀티플렉서(MUX)의 선택 신호는 펄스 폭 변조(PWM) 데이터의 클럭 정보를 가지고 있는 하강 엣지를 2로 나눈

Figure 112016117461292-pat00002
Figure 112016117461292-pat00003
신호를 사용할 수 있다.
The non-return-to-zero (NRZ) data can be recovered by combining and inverting the outputs Q1 and Q2 from the two time comparison delay lines using a multiplexer (MUX). At this time, the selection signal of the multiplexer (MUX) divides the falling edge having the clock information of the pulse width modulation (PWM) data by 2
Figure 112016117461292-pat00002
Figure 112016117461292-pat00003
Signal can be used.

도 5는 일 실시예에 따른 펄스 폭 변조(PWM) 데이터 복원 회로의 전체 블록 다이어그램을 나타내는 도면이다. FIG. 5 is a diagram showing an overall block diagram of a pulse width modulation (PWM) data recovery circuit according to an embodiment.

도 5을 참조하면, 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로(500)는 제1 시간 비교 딜레이 라인(530), 제2 시간 비교 딜레이 라인(531), 그리고 스위치 제어부(520)를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 실시예에 따라 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로(500)는 멀티플렉서(540) 및 인버터(550)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 일 실시예에 따른 펄스 폭 변조(PWM) 데이터 복원 회로(500)의 전체 블록 다이어그램은 기준 신호를 사용하지 않으며 개방 루프 회로이다. 5, a low-power pulse-width-modulated data recovery circuit 500 using a time comparison delay line according to an embodiment includes a first time comparison delay line 530, a second time comparison delay line 531, And a control unit 520. The low-power pulse-width-modulated data restoring circuit 500 using the time comparison delay line may further include a multiplexer 540 and an inverter 550 according to the embodiment. The entire block diagram of the pulse width modulation (PWM) data recovery circuit 500 according to this embodiment does not use the reference signal and is an open loop circuit.

제1 시간 비교 딜레이 라인(530)은 펄스 폭 변조(Pulse-width modulation, PWM) 데이터가 인가되며 딜레이가 동일한 다수의 버퍼들이 연결될 수 있다. The first time comparison delay line 530 may be coupled to a plurality of buffers to which pulse-width modulation (PWM) data is applied and the delay is the same.

제2 시간 비교 딜레이 라인(531)은 펄스 폭 변조(Pulse-width modulation, PWM) 데이터가 인가되며 딜레이가 동일한 다수의 버퍼들이 연결될 수 있다. The second time comparison delay line 531 may be connected to a plurality of buffers to which pulse-width modulation (PWM) data is applied and the delay is the same.

여기에서 제1 시간 비교 딜레이 라인(530) 및 제2 시간 비교 딜레이 라인(531)은 각각 딜레이가 동일한 버퍼들이 상측 및 하측에 각각 직렬로 연결되어 있으며, 상측과 하측의 버퍼들은 각각 한 쌍씩 입력 노드를 공유하고 스위치를 이용하여 각 노드를 분리하며, 상측 일단에 더미(dummy) 버퍼가 구성되고 하측 타단에 D 플립플롭(flip-flop)이 구성될 수 있다. 여기에서 D 플립플롭은 버퍼와 동일한 입력 커패시턴스를 가지도록 설계하여 딜레이 오차를 줄일 수 있다. Here, the first time comparison delay line 530 and the second time comparison delay line 531 are connected in series with the buffers having the same delay in the upper side and the lower side, respectively, and the upper and lower buffers are connected to the input node A dummy buffer may be formed at the upper side, and a D flip-flop may be formed at the lower side. Here, the D flip-flop can be designed to have the same input capacitance as the buffer, reducing the delay error.

제2 시간 비교 딜레이 라인(531)은 제1 시간 비교 딜레이 라인(530)과 병렬로 연결될 수 있다. 시간 비교 딜레이 라인이 정확한 동작을 하기 위해서는 초기에 모든 노드가 그라운드(GND)로 리셋(reset)되어 있어야 한다. 한 비트의 동작이 끝나면 리셋 신호(RST)를 이용하여 모든 노드를 리셋시킬 수 있는데, 이 과정을 수행하면 연속적으로 들어오는 다음 데이터를 잃게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 동일한 시간 비교 딜레이 라인을 하나 더 사용하여 병렬로 구성하고 한 비트씩 번갈아 가며 동작하게 할 수 있다. The second time comparison delay line 531 may be connected in parallel with the first time comparison delay line 530. In order for the time comparison delay line to work correctly, all nodes must be reset to ground (GND) initially. When one bit of operation is completed, all nodes can be reset by using the reset signal (RST). If this process is performed, the next data coming in successively is lost. In order to solve this problem, it is possible to use one and the same time comparison delay line in parallel and operate alternately one bit at a time.

또한, 제1 시간 비교 딜레이 라인(530) 및 제2 시간 비교 딜레이 라인(531)은 펄스 폭 변조 데이터 신호의 로우 레벨(Low-level) 구간에 켜지는 상측에 직렬로 연결되는 버퍼들 사이에 배치된 제1 스위치 및 펄스 폭 변조 데이터 신호의 하이 레벨(High-level) 구간에 켜지는 하측에 직렬로 연결되는 버퍼들 사이에 배치된 제2 스위치를 포함할 수 있다. The first time comparison delay line 530 and the second time comparison delay line 531 are arranged between the buffers serially connected on the upper side of the low-level period of the pulse width modulation data signal And a second switch disposed between the first switch and the buffers serially connected to the lower side of the high-level section of the pulse-width-modulated data signal.

펄스 폭 변조 데이터의 한 비트 동안 상측 루트를 통하여 각 노드가 좌측에서 우측으로 VDD 값이 채워지고, 하측 루트를 통하여 각 노드가 우측에서 좌측으로 GND 값으로 리셋(reset)될 수 있다. 여기에서 D 플립플롭은 버퍼와 동일한 입력 커패시턴스를 가지도록 설계하여 딜레이 오차를 줄일 수 있다. During one bit of the pulse width modulation data, each node may be filled with VDD values from left to right via the upper route, and each node may be reset to the GND value from the right to the left via the lower route. Here, the D flip-flop can be designed to have the same input capacitance as the buffer, reducing the delay error.

스위치 제어부(520)는 제1 시간 비교 딜레이 라인(530)과 제2 시간 비교 딜레이 라인(531)을 교번하여 구동시킬 수 있다. The switch control unit 520 may alternately drive the first time comparison delay line 530 and the second time comparison delay line 531. [

스위치 제어부(520)는 인가된 펄스 폭 변조 데이터의 상승 엣지를 2로 나눈 신호(510)와 펄스 폭 변조 데이터의 하강 엣지를 2로 나눈 신호(511)를 조합하여 스위치 신호들은 생성할 수 있다. The switch control unit 520 can generate the switch signals by combining the signal 510 obtained by dividing the rising edge of the applied pulse width modulation data by 2 and the signal 511 obtained by dividing the falling edge of the pulse width modulation data by 2.

예컨대, 스위치 제어부(520)는 제1 시간 비교 딜레이 라인(530) 및 제2 시간 비교 딜레이 라인(531)에 배치되는 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3), 및 제4 스위치(SW4)를 제어할 수 있으며, 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3), 및 제4 스위치(SW4) 신호는 펄스 폭 변조(PWM) 데이터의 상승 엣지를 2로 나눈 D/2 신호(510)와 하강 엣지를 2로 나눈

Figure 112016117461292-pat00004
신호(511)를 조합하여 만들 수 있다. For example, the switch control unit 520 may include a first switch SW1, a second switch SW2, a third switch SW3, and a third switch SW3 disposed in the first time comparison delay line 530 and the second time comparison delay line 531, The first switch SW1, the second switch SW2, the third switch SW3 and the fourth switch SW4 can be controlled by pulse width modulation (PWM) The D / 2 signal 510 dividing the rising edge of the data by 2 and the falling edge divided by 2
Figure 112016117461292-pat00004
Signal 511 may be combined.

이 때, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)는 제1 시간 비교 딜레이 라인(530)의 스위치이고, 제3 스위치(SW3) 및 제4 스위치(SW4) 신호는 제2 시간 비교 딜레이 라인(531)의 스위치가 될 수 있다. At this time, the first switch SW1 and the second switch SW2 are the switches of the first time comparison delay line 530, and the third switch SW3 and the fourth switch SW4 are the switches of the second time comparison delay line 530, Can be a switch on line 531. [

멀티플렉서(Multiplexer, MUX)(540)는 제1 시간 비교 딜레이 라인(530) 및 제2 시간 비교 딜레이 라인(531)을 통해 출력된 값을 합할 수 있다. 이 때, 멀티플렉서(540)는 기준 신호를 사용하지 않고, 선택 신호로 펄스 폭 변조 데이터의 하강 엣지를 2로 나눈 신호를 사용할 수 있다. A multiplexer (MUX) 540 may sum the values output through the first time comparison delay line 530 and the second time comparison delay line 531. At this time, the multiplexer 540 can use a signal obtained by dividing the falling edge of the pulse width modulation data by 2 with the selection signal, without using the reference signal.

인버터(550)는 멀티플렉서(540)의 출력 값을 반전시켜 NRZ(Non-Return-to-Zero) 데이터를 복원시킬 수 있다.
The inverter 550 may reverse the output value of the multiplexer 540 to restore NRZ (non-return-to-zero) data.

도 6은 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 방법을 나타내는 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a method for recovering low-power pulse-width-modulated data using a time comparison delay line according to an exemplary embodiment.

도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 방법은 인가된 펄스 폭 변조(Pulse-width modulation, PWM) 데이터의 상승 엣지를 2로 나눈 신호와 펄스 폭 변조 데이터의 하강 엣지를 2로 나눈 신호를 조합하여 스위치 신호들은 생성하는 단계(610), 딜레이가 동일한 다수의 버퍼들이 연결된 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 제1 시간 비교 딜레이 라인과 병렬로 연결된 제2 시간 비교 딜레이 라인이 스위치 신호에 의해 교번하여 구동되어, 펄스 폭 변조 데이터를 통과시키는 단계(620), 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 제2 시간 비교 딜레이 라인을 통해 출력된 값을 멀티플렉서(Multiplexer, MUX)를 이용하여 합하는 단계(630), 및 멀티플렉서의 출력 값을 인버터를 이용하여 반전시켜 NRZ(Non-Return-to-Zero) 데이터를 복원시키는 단계(640)를 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 6, a method for recovering low-power pulse-width modulation data using a time comparison delay line according to an embodiment includes a signal obtained by dividing the rising edge of applied pulse-width modulation (PWM) A first time comparison delay line in which a plurality of buffers having the same delay are connected, and a second time comparison delay line connected in parallel with the first time comparison delay line, A time comparison delay line is alternately driven by a switch signal to pass pulse width modulation data, a step 620 for passing the value output through the first time comparison delay line and the second time comparison delay line to a multiplexer, (Step 630), and the output value of the multiplexer is inverted using an inverter to restore non-return-to-zero (NRZ) data Step 640 may be included.

아래에서 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 방법에 대해 하나의 예를 들어 더 구체적으로 설명하기로 한다.
Hereinafter, a method for restoring low-power pulse width modulation data using a time comparison delay line according to an embodiment will be described in more detail with an example.

일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 방법은 도 5에서 설명한 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로를 이용하여 더 구체적으로 설명할 수 있다. 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로는 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 제1 시간 비교 딜레이 라인, 스위치 제어부, 멀티플렉서, 및 인버터를 포함하여 이루어질 수 있다.The low-power pulse-width modulated data restoring method using the time comparison delay line according to one embodiment can be more specifically explained using the low-power pulse-width modulated data restoring circuit using the time comparison delay line according to the embodiment described with reference to FIG. have. The low-power pulse-width-modulated data recovery circuit using the time comparison delay line according to an exemplary embodiment may include a first time comparison delay line and a first time comparison delay line, a switch controller, a multiplexer, and an inverter.

단계(610)에서, 스위치 제어부는 인가된 펄스 폭 변조(Pulse-width modulation, PWM) 데이터의 상승 엣지를 2로 나눈 신호와 펄스 폭 변조 데이터의 하강 엣지를 2로 나눈 신호를 조합하여 스위치 신호들은 생성할 수 있다. In step 610, the switch control unit combines a signal obtained by dividing the rising edge of the applied pulse width modulation (PWM) data by two and a signal obtained by dividing the falling edge of the pulse width modulation data by two, Can be generated.

이에 따라 스위치 제어부는 제1 시간 비교 딜레이 라인과 제2 시간 비교 딜레이 라인을 교번하여 구동시킬 수 있다. Accordingly, the switch control unit can alternately drive the first time comparison delay line and the second time comparison delay line.

단계(620)에서, 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 제1 시간 비교 딜레이 라인은 스위치 신호에 의해 교번하여 구동되어, 펄스 폭 변조 데이터를 통과시킬 수 있다. In step 620, the first time comparison delay line and the first time comparison delay line are alternately driven by the switch signal to pass the pulse width modulation data.

여기에서, 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 제1 시간 비교 딜레이 라인은 각각 딜레이가 동일한 다수의 버퍼들이 직렬로 연결되며, 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 제1 시간 비교 딜레이 라인과 병렬로 연결될 수 있다. Here, the first time comparison delay line and the first time comparison delay line may be connected in series with a plurality of buffers having the same delay, and may be connected in parallel with the first time comparison delay line and the first time comparison delay line.

단계(630)에서, 멀티플렉서(Multiplexer, MUX)는 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 제2 시간 비교 딜레이 라인을 통해 출력된 값을 합할 수 있다. 이 때, 멀티플렉서는 기준 신호를 사용하지 않고, 선택 신호로 펄스 폭 변조 데이터의 하강 엣지를 2로 나눈 신호를 사용할 수 있다. In step 630, the multiplexer (MUX) may sum the values output through the first time comparison delay line and the second time comparison delay line. At this time, the multiplexer can use a signal obtained by dividing the falling edge of the pulse width modulation data by 2 with the selection signal, without using the reference signal.

단계(640)에서, 인버터는 멀티플렉서의 출력 값을 반전시켜 NRZ(Non-Return-to-Zero) 데이터를 복원시킬 수 있다. In step 640, the inverter may restore the non-return-to-zero (NRZ) data by inverting the output of the multiplexer.

실시예들에 따르면 기준 신호가 필요하지 않으며 개방 루프로 구현되어 빠르게 데이터를 복원하는 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 기준 신호를 사용하지 않는 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로 및 복원 방법을 제공할 수 있다.Embodiments can provide a low-power pulse-width-modulated data restoration circuit and a restoration method that do not use a reference signal using a time comparison delay line that does not require a reference signal but is implemented as an open loop and quickly restores data.

또한, 실시예들에 따르면 복수의 시간 비교 딜레이 라인을 병렬로 연결하여 교번하여 동작시킴으로써, 시간 여유의 문제 없이 데이터를 복원하고 적은 면적과 낮은 전력 소모를 가지도록 할 수 있다.
In addition, according to the embodiments, a plurality of time comparison delay lines are connected in parallel and are alternately operated, so that data can be restored without a time margin, and a small area and low power consumption can be achieved.

도 7은 일 실시예에 따른 펄스 폭 변조(PWM) 데이터 복원 회로의 동작 파형을 나타내는 도면이다. 7 is a diagram showing an operation waveform of a pulse width modulation (PWM) data recovery circuit according to an embodiment.

도 7을 참조하면, 제1 시간 비교 딜레이 라인의 경우,

Figure 112016117461292-pat00005
신호의 하이 레벨(High-level)이 끝난 뒤에 출력된 Q1이 그 다음의 하이 레벨(High-level)에서 멀티플렉서(Multiplexer, MUX)의 출력으로 나오므로 입력된 펄스 폭 변조(PWM) 데이터는 2 clock +
Figure 112016117461292-pat00006
(logic delay) 뒤에 복원된다고 할 수 있다. Referring to FIG. 7, in the case of the first time comparison delay line,
Figure 112016117461292-pat00005
After the high-level signal is output, Q1 is output from the next high level to the output of the multiplexer (MUX), so that the input pulse width modulation (PWM) data is 2 clocks +
Figure 112016117461292-pat00006
(logic delay).

D 플립플롭(flip-flop)을 사용하여 시간 여유의 문제를 갖는 기존의 클럭 및 데이터 복원(CDR) 회로와는 다르게, 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 기준 신호를 사용하지 않는 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로는 멀티플렉서(MUX)의 선택 신호가 들어오기 전에 이미 입력이 결정되어 있으므로 시간 여유 문제가 없다.
Unlike conventional clock and data recovery (CDR) circuits that have the problem of time margins using D flip-flops, low power pulses that do not use a reference signal using a time comparison delay line according to one embodiment The width modulation data restoration circuit does not have a time margin problem since the input is already determined before the selection signal of the multiplexer (MUX) is inputted.

도 8은 일 실시예에 따른 펄스 폭 변조(PWM) 데이터 복원 회로의 포스트 레이아웃 시뮬레이션(Post-Layout Simulation) 결과의 파형을 나타내는 도면이다. 그리고 도 9는 일 실시예에 따른 복원된 데이터의 아이-다이어그램(Eye-Diagram)을 나타내는 도면이다. 8 is a diagram showing waveforms of post-layout simulation results of a pulse width modulation (PWM) data restoration circuit according to an embodiment. And FIG. 9 is a diagram illustrating an eye-diagram of reconstructed data according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8 및 도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 기준 신호를 사용하지 않는 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로는 110nm CMOS 공정을 사용하고 1Gbps의 데이터 전송 속도를 목표로 설계될 수 있다. 이 때, 지터(jitter)는 8.55ps로 나타날 수 있다.8 and 9, a low power pulse width modulation data recovery circuit that does not use a reference signal using a time comparison delay line according to an embodiment uses a 110 nm CMOS process and is designed for a data transmission rate of 1 Gbps . At this time, the jitter may appear at 8.55 ps.

도 8에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 기준 신호를 사용하지 않는 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로의 포스트 레이아웃 시뮬레이션(Post-Layout Simulation) 결과를 확인할 수 있다. As shown in FIG. 8, a post-layout simulation result of the low-power pulse-width-modulated data restoring circuit using no reference signal using the time comparison delay line according to one embodiment can be confirmed.

일 실시예에 따른 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 기준 신호를 사용하지 않는 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로는 시간 여유의 문제 없이 데이터를 복원할 수 있고, 1Gbps의 데이터 속도에서 0.0039mm2의 적은 면적과 400

Figure 112016117461292-pat00007
의 낮은 전력 소모를 가진다.The low-power pulse-width-modulated data recovery circuit that does not use a reference signal using the time comparison delay line according to the embodiment can recover data without a time margin problem, and has a small area of 0.0039 mm 2 at a data rate of 1 Gbps and a low-
Figure 112016117461292-pat00007
Of low power consumption.

또한, 기준 신호가 필요하지 않고, 기존의 클럭 및 데이터 복원(CDR) 회로와는 다르게 위상 고정 루프(Phase-locked loop, PLL) 회로가 필요 없이 개방 루프로 만들어져 있기 때문에 빠르게 데이터를 복원할 수 있다.
Unlike conventional clock and data recovery (CDR) circuits, which do not require a reference signal, they can be quickly restored because they do not require a phase-locked loop (PLL) .

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.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. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (7)

펄스 폭 변조(Pulse-width modulation, PWM) 데이터가 인가되며 딜레이가 동일한 다수의 버퍼들이 연결된 제1 시간 비교 딜레이 라인;
상기 제1 시간 비교 딜레이 라인과 병렬로 연결되고, 상기 펄스 폭 변조 데이터가 인가되며 딜레이가 동일한 다수의 버퍼들이 연결된 제2 시간 비교 딜레이 라인;
상기 제1 시간 비교 딜레이 라인과 상기 제2 시간 비교 딜레이 라인을 교번하여 구동시키는 스위치 제어부;
상기 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 상기 제2 시간 비교 딜레이 라인을 통해 출력된 값을 합하는 멀티플렉서(Multiplexer, MUX); 및
상기 멀티플렉서의 출력 값을 반전시켜 NRZ(Non-Return-to-Zero) 데이터를 복원시키는 인버터
를 포함하고,
상기 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 상기 제2 시간 비교 딜레이 라인은,
딜레이가 동일한 버퍼들이 상측 및 하측에 각각 직렬로 연결되어 있으며, 상측과 하측의 버퍼들은 각각 한 쌍씩 입력 노드를 공유하고 스위치를 이용하여 각 노드를 분리하며, 상측 일단에 더미(dummy) 버퍼가 구성되고 하측 타단에 상기 더미 버퍼와 동일한 입력 커패시턴스를 가지는 D 플립플롭(flip-flop)이 구성되어 딜레이 오차를 줄이며,
상기 스위치 제어부는,
인가된 상기 펄스 폭 변조 데이터의 상승 엣지를 2로 나눈 신호와 상기 펄스 폭 변조 데이터의 하강 엣지를 2로 나눈 신호를 조합하여 스위치 신호들은 생성하고,
상기 멀티플렉서는,
외부 레퍼런스 클럭을 기준 신호로 사용하지 않고, 선택 신호로 상기 펄스 폭 변조 데이터의 하강 엣지를 2로 나눈 신호를 사용하며, 시간 여유를 위해 상기 선택 신호가 들어오기 전에 이미 입력이 결정되어 있고,
상기 제1 시간 비교 딜레이 라인과 상기 제2 시간 비교 딜레이 라인을 통해 출력된 값을 이용하여 입력된 상기 펄스 폭 변조 데이터를 복원하며, 상기 제1 시간 비교 딜레이 라인의 경우, 상기 펄스 폭 변조 데이터의 상승 엣지를 2로 나눈 신호의 하이 레벨(High-level)이 끝난 뒤에 출력된 값이 다음 하이 레벨에서 상기 멀티플렉서의 출력으로 나오므로 입력된 상기 펄스 폭 변조 데이터는 2 클럭(clock) + 로직 딜레이(logic delay) 뒤에 복원되는 것을 특징으로 하는 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로.
A first time comparison delay line to which a plurality of buffers having the same delay and to which pulse-width modulation (PWM) data is applied are connected;
A second time comparison delay line connected in parallel with the first time comparison delay line, the second time comparison delay line being connected to the plurality of buffers to which the pulse width modulation data is applied and having the same delay;
A switch controller for alternately driving the first time comparison delay line and the second time comparison delay line;
A multiplexer (MUX) for summing the values output through the first time comparison delay line and the second time comparison delay line; And
An inverter for inverting NRZ (non-return-to-zero) data by inverting an output value of the multiplexer
Lt; / RTI >
Wherein the first time comparison delay line and the second time comparison delay line comprise:
The same buffers are connected in series on the upper and lower sides, and the upper and lower buffers share a pair of input nodes, respectively, and each node is separated using a switch, and a dummy buffer is formed on the upper side And a D flip-flop having the same input capacitance as the dummy buffer is formed at the other end of the dummy buffer, thereby reducing a delay error,
The switch control unit,
Generates a switch signal by combining a signal obtained by dividing the rising edge of the applied pulse width modulation data by 2 and a signal obtained by dividing the falling edge of the pulse width modulation data by 2,
The multiplexer comprising:
A signal obtained by dividing the falling edge of the pulse width modulation data by 2 is used as a selection signal without using an external reference clock as a reference signal and an input is already determined before the selection signal is input for time margin,
And for restoring the pulse width modulated data input using the values output through the first time comparison delay line and the second time comparison delay line, and in the case of the first time comparison delay line, Since the output value after the high level of the signal obtained by dividing the rising edge by 2 is output from the next high level to the output of the multiplexer, the inputted pulse width modulation data is 2 clocks + logic delay logic delay of the low-power pulse width modulated data.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 상기 제2 시간 비교 딜레이 라인은,
펄스 폭 변조 데이터 신호의 로우 레벨(Low-level) 구간에 켜지는 상측에 직렬로 연결되는 버퍼들 사이에 배치된 제1 스위치 및
상기 펄스 폭 변조 데이터 신호의 하이 레벨(High-level) 구간에 켜지는 하측에 직렬로 연결되는 버퍼들 사이에 배치된 제2 스위치
를 포함하고,
상기 펄스 폭 변조 데이터의 한 비트 동안 상측 루트를 통하여 각 노드가 좌측에서 우측으로 VDD 값이 채워지고, 하측 루트를 통하여 각 노드가 우측에서 좌측으로 GND 값으로 리셋(reset)되는 것
을 특징으로 하는 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 회로.
The method according to claim 1,
Wherein the first time comparison delay line and the second time comparison delay line comprise:
A first switch disposed between the buffers connected in series on the upper side which is turned on in the low-level period of the pulse-width modulated data signal, and
And a second switch disposed between buffers connected in series at the lower side of the high-level section of the pulse-width modulated data signal,
Lt; / RTI >
The VDD value is filled from left to right through the upper route during one bit of the pulse width modulation data and each node is reset to the GND value from the right side to the left side via the lower route
A low-power pulse-width-modulated data recovery circuit using a time comparison delay line.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 인가된 펄스 폭 변조(Pulse-width modulation, PWM) 데이터의 상승 엣지를 2로 나눈 신호와 상기 펄스 폭 변조 데이터의 하강 엣지를 2로 나눈 신호를 조합하여 스위치 신호들은 생성하는 단계;
딜레이가 동일한 다수의 버퍼들이 연결된 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 상기 제1 시간 비교 딜레이 라인과 병렬로 연결된 제2 시간 비교 딜레이 라인이 상기 스위치 신호에 의해 교번하여 구동되어, 상기 펄스 폭 변조 데이터를 통과시키는 단계;
상기 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 상기 제2 시간 비교 딜레이 라인을 통해 출력된 값을 멀티플렉서(Multiplexer, MUX)를 이용하여 합하는 단계; 및
상기 멀티플렉서의 출력 값을 인버터를 이용하여 반전시켜 NRZ(Non-Return-to-Zero) 데이터를 복원시키는 단계
를 포함하고,
상기 제1 시간 비교 딜레이 라인 및 상기 제2 시간 비교 딜레이 라인은,
딜레이가 동일한 버퍼들이 상측 및 하측에 각각 직렬로 연결되어 있으며, 상측과 하측의 버퍼들은 각각 한 쌍씩 입력 노드를 공유하고 스위치를 이용하여 각 노드를 분리하며, 상측 일단에 더미(dummy) 버퍼가 구성되고 하측 타단에 상기 더미 버퍼와 동일한 입력 커패시턴스를 가지는 D 플립플롭(flip-flop)이 구성되어 딜레이 오차를 줄이며,
상기 멀티플렉서는,
외부 레퍼런스 클럭을 기준 신호로 사용하지 않고, 선택 신호로 상기 펄스 폭 변조 데이터의 하강 엣지를 2로 나눈 신호를 사용하며, 시간 여유를 위해 상기 선택 신호가 들어오기 전에 이미 입력이 결정되어 있고,
상기 제1 시간 비교 딜레이 라인과 상기 제2 시간 비교 딜레이 라인을 통해 출력된 값을 이용하여 입력된 상기 펄스 폭 변조 데이터를 복원하며, 상기 제1 시간 비교 딜레이 라인의 경우, 상기 펄스 폭 변조 데이터의 상승 엣지를 2로 나눈 신호의 하이 레벨(High-level)이 끝난 뒤에 출력된 값이 다음 하이 레벨에서 상기 멀티플렉서의 출력으로 나오므로 입력된 상기 펄스 폭 변조 데이터는 2 클럭(clock) + 로직 딜레이(logic delay) 뒤에 복원되는 것을 특징으로 하는 시간 비교 딜레이 라인을 이용한 저전력 펄스 폭 변조 데이터 복원 방법.
Generating switch signals by combining a signal obtained by dividing a rising edge of applied pulse width modulation (PWM) data by two and a signal obtained by dividing a falling edge of the pulse width modulation data by two;
A first time comparison delay line in which a plurality of buffers having the same delay are connected and a second time comparison delay line connected in parallel with the first time comparison delay line are alternately driven by the switch signal to pass the pulse width modulation data ;
Summing the values output through the first time comparison delay line and the second time comparison delay line using a multiplexer (MUX); And
Inverting the output value of the multiplexer using an inverter to restore non-return-to-zero (NRZ) data
Lt; / RTI >
Wherein the first time comparison delay line and the second time comparison delay line comprise:
The same buffers are connected in series on the upper and lower sides, and the upper and lower buffers share a pair of input nodes, respectively, and each node is separated using a switch, and a dummy buffer is formed on the upper side And a D flip-flop having the same input capacitance as the dummy buffer is formed at the other end of the dummy buffer, thereby reducing a delay error,
The multiplexer comprising:
A signal obtained by dividing the falling edge of the pulse width modulation data by 2 is used as a selection signal without using an external reference clock as a reference signal and an input is already determined before the selection signal is input for time margin,
And for restoring the pulse width modulated data input using the values output through the first time comparison delay line and the second time comparison delay line, and in the case of the first time comparison delay line, Since the output value after the high level of the signal obtained by dividing the rising edge by 2 is outputted from the next high level to the output of the multiplexer, the inputted pulse width modulation data is outputted as 2 clock + logic delay logic delay of the low-power pulse width modulated data.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20120213314A1 (en) * 2011-02-21 2012-08-23 Texas Instruments Incorporated Digital demodulation of pulse-width modulated signals

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