KR102348057B1 - Device of controlling phase clock for low emi characteristic - Google Patents
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Abstract
전자기간섭을 줄이기 위한 클럭 신호의 위상 제어 장치는, 제1 위상을 가진 제1 입력 클럭 신호를 기초로 상기 제1 위상을 가진 제1 출력 클럭 신호를 출력하는 제1 인버터 및 제2 인버터; 제2 위상을 가진 제2 입력 클럭 신호를 기초로 상기 제2 위상을 가진 제2 출력 클럭 신호를 출력하는 제3 인버터 및 제4 인버터; 제3 출력 클럭 신호를 생성하기 위해 상기 제1 입력 클럭 신호를 전달하는 제1 가변 인버터; 상기 제3 출력 클럭 신호를 생성하기 위해 상기 제2 입력 클럭 신호를 전달하는 제2 가변 인버터; 상기 제2 가변 인버터의 출력단과 연결되며, 외부로부터 입력되는 동작 신호(EN)에 따라 상기 제2 가변 인버터의 출력 신호의 경로를 변경하는 제1 전송 게이트; 및 상기 제1 전송 게이트에 입력되는 상기 동작 신호(EN)가 온(ON)인 경우, 상기 제1 가변 인버터 및 상기 제2 가변 인버터의 출력 신호의 전류량의 비율에 따라 상기 제1 위상 이상이고 상기 제2 위상 이하인 제 3 위상을 가진 상기 제3 출력 클럭 신호를 출력하고, 상기 제1 전송 게이트에 입력되는 상기 동작 신호(EN)가 오프(OFF)인 경우, 상기 제1 가변 인버터의 출력을 상기 제3 출력 클럭 신호로 출력하는 제5 인버터;를 포함한다. 이에 따라, 두 개의 입력 클럭 신호(Clock) 사이에서 다양한 위상을 갖는 클럭 신호를 출력하여 전자기간섭 특성을 최소화한다.A clock signal phase control device for reducing electromagnetic interference includes: first and second inverters outputting a first output clock signal having a first phase based on a first input clock signal having a first phase; a third inverter and a fourth inverter outputting a second output clock signal having a second phase based on a second input clock signal having a second phase; a first variable inverter passing the first input clock signal to generate a third output clock signal; a second variable inverter for transferring the second input clock signal to generate the third output clock signal; a first transmission gate connected to an output terminal of the second variable inverter and configured to change a path of an output signal of the second variable inverter according to an operation signal EN input from the outside; and when the operation signal EN input to the first transfer gate is ON, the first phase is greater than or equal to the first phase according to a ratio of current amounts of output signals of the first variable inverter and the second variable inverter. outputting the third output clock signal having a third phase equal to or less than a second phase, and outputting the output of the first variable inverter when the operation signal EN input to the first transfer gate is OFF and a fifth inverter outputting the third output clock signal. Accordingly, the electromagnetic interference characteristic is minimized by outputting a clock signal having various phases between the two input clock signals Clock.
Description
본 발명은 전자기간섭을 줄이기 위한 클럭 신호의 위상 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 클럭 신호를 사용하는 동기식 메모리 또는 EMI가 문제가 되는 유/무선 통신 분야에 적용되며 특히 IoT 디바이스를 위한 낮은 전자기간섭 특성의 통신회로에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for controlling a phase of a clock signal to reduce electromagnetic interference, and more particularly, to a synchronous memory using a clock signal or to a wired/wireless communication field where EMI is a problem. It relates to a communication circuit with interference characteristics.
스마트폰, 태블릿 PC 그리고 컴퓨터와 같이 데이터 연산처리를 통해 작업을 수행하는 전자기기의 경우, 중앙처리장치(CPU)와 메모리 간의 통신을 하게 된다. 그 중 중앙처리장치로부터 메모리에 저장되어 있는 데이터를 읽어오는 과정에서 다수의 메모리 출력 드라이버는 같은 클럭(Clock) 시간에 데이터를 내보내게 된다. In the case of electronic devices that perform tasks through data arithmetic processing, such as smartphones, tablet PCs, and computers, communication between the central processing unit (CPU) and the memory is performed. Among them, in the process of reading data stored in the memory from the central processing unit, a plurality of memory output drivers output data at the same clock time.
그 과정에서 다수의 출력 드라이버는 한꺼번에 많은 양의 전류를 흘리게 된다. 많은 양의 전류를 한꺼번에 사용하게 되면 VDD 레일(rail)의 전압이 불안정 해지게 되고, 그로 인해 전자파가 발생하게 된다. 전자기기의 칩 간 집적도가 증가함에 따라 칩 내부에서 발생하게 되는 전자파는 EMI(Electro Magnetic Interference)를 야기하고 다른 칩의 동작에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. In the process, multiple output drivers flow a large amount of current at once. When a large amount of current is used at once, the voltage of the VDD rail becomes unstable, which causes electromagnetic waves to be generated. As the degree of integration between chips of electronic devices increases, electromagnetic waves generated inside a chip may cause EMI (Electro Magnetic Interference) and may directly affect the operation of other chips.
기존의 출력 드라이버의 경우, 데이터(data)를 같은 클럭시간(Clock Timing)에 읽어가기 때문에 한 번에 많은 전류를 소모하게 되고 그로 인해 EMI와 같은 문제가 발생하게 된다. EMI가 발생하게 되면 다른 칩(Chip)의 동작에 영향을 미칠 수 있고 PCB 내에서 칩(Chip) 간 통신에도 영향을 미쳐 전자기기의 전체적인 동작에 심각한 영향을 미칠 수 있다.In the case of the existing output driver, since data is read at the same clock time, a large amount of current is consumed at once, which causes a problem such as EMI. When EMI occurs, it can affect the operation of other chips and also affect communication between chips within the PCB, which can seriously affect the overall operation of electronic devices.
기존의 DDR4(Double Data Rate 4) SDRAM(Synchronous DRAM)은 데이터의 타이밍 마진(Timing margin)과 소비전력(Power consumption)을 줄이기 위해 외부에서 차등 클럭(Differential Clock) 신호를 입력 받아 주파수를 반으로 나누고 위상이 0°, 90°, 180°, 270°인 신호를 사용할 수 있다. 이 때 모든 출력 드라이버는 위상이 0°인 클럭 신호에 동기화되어 데이터를 읽어(Read) 들일 때 같은 시간에 데이터 스위칭이 발생하게 된다. The existing DDR4 (Double Data Rate 4) SDRAM (Synchronous DRAM) receives a differential clock signal from the outside and divides the frequency in half to reduce the timing margin and power consumption of data. Signals with phases of 0°, 90°, 180° and 270° can be used. At this time, all output drivers are synchronized to a clock signal with a phase of 0°, and data switching occurs at the same time when data is read.
도 1은 종래의 출력 드라이버의 회로를 보여주고 있다. 도 2는 도 1의 종래의 출력 드라이버의 데이터 읽는(data read) 과정의 타이밍도이다.1 shows a circuit of a conventional output driver. FIG. 2 is a timing diagram of a data reading process of the conventional output driver of FIG. 1 .
도 1 및 도 2를 참조하면, 클럭 신호는 출력단으로 들어가는 0°, 90°, 180°, 270°의 클럭 신호에 의해 만들어진다. 데이터는 이 클럭 신호에 동기화되어 출력되게 된다.1 and 2 , the clock signal is generated by clock signals of 0°, 90°, 180°, and 270° entering the output terminal. Data is output in synchronization with this clock signal.
도 2에서 보는 바와 같이, 동시에 데이터를 스위칭하게 되면 한번에 사용하는 전류량이 많아지게 되므로, 전자파 증가로 인해 EMI(Electro Magnetic Interference) 특성이 나빠지는 문제점을 가지고 있다.As shown in FIG. 2 , when data is switched at the same time, the amount of current used at one time increases, so there is a problem in that EMI (Electro Magnetic Interference) characteristics are deteriorated due to an increase in electromagnetic waves.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 데이터 스위칭 시간을 다르게 하여 한번에 사용하는 전류 소모량을 줄여 전자기간섭(EMI) 특성을 개선한 클럭 신호의 위상 제어 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus for controlling the phase of a clock signal with improved electromagnetic interference (EMI) characteristics by reducing the amount of current used at a time by varying the data switching time. will be.
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상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 전자기간섭을 줄이기 위한 클럭 신호의 위상 제어 장치는, 제1 위상을 가진 제1 입력 클럭 신호를 기초로 상기 제1 위상을 가진 제1 출력 클럭 신호를 출력하는 제1 인버터 및 제2 인버터; 제2 위상을 가진 제2 입력 클럭 신호를 기초로 상기 제2 위상을 가진 제2 출력 클럭 신호를 출력하는 제3 인버터 및 제4 인버터; 제3 출력 클럭 신호를 생성하기 위해 상기 제1 입력 클럭 신호를 전달하는 제1 가변 인버터; 상기 제3 출력 클럭 신호를 생성하기 위해 상기 제2 입력 클럭 신호를 전달하는 제2 가변 인버터; 상기 제2 가변 인버터의 출력단과 연결되며, 외부로부터 입력되는 동작 신호(EN)에 따라 상기 제2 가변 인버터의 출력 신호의 경로를 변경하는 제1 전송 게이트; 및 상기 제1 전송 게이트에 입력되는 상기 동작 신호(EN)가 온(ON)인 경우, 상기 제1 가변 인버터 및 상기 제2 가변 인버터의 출력 신호의 전류량의 비율에 따라 상기 제1 위상 이상이고 상기 제2 위상 이하인 제 3 위상을 가진 상기 제3 출력 클럭 신호를 출력하고, 상기 제1 전송 게이트에 입력되는 상기 동작 신호(EN)가 오프(OFF)인 경우, 상기 제1 가변 인버터의 출력을 상기 제3 출력 클럭 신호로 출력하는 제5 인버터;를 포함한다.A clock signal phase control apparatus for reducing electromagnetic interference according to an embodiment for realizing the above object of the present invention includes a first output having a first phase based on a first input clock signal having a first phase a first inverter and a second inverter outputting a clock signal; a third inverter and a fourth inverter outputting a second output clock signal having a second phase based on a second input clock signal having a second phase; a first variable inverter passing the first input clock signal to generate a third output clock signal; a second variable inverter for transferring the second input clock signal to generate the third output clock signal; a first transmission gate connected to an output terminal of the second variable inverter and configured to change a path of an output signal of the second variable inverter according to an operation signal EN input from the outside; and when the operation signal EN input to the first transfer gate is ON, the first phase is greater than or equal to the first phase according to a ratio of current amounts of output signals of the first variable inverter and the second variable inverter. outputting the third output clock signal having a third phase equal to or less than a second phase, and outputting the output of the first variable inverter when the operation signal EN input to the first transfer gate is OFF and a fifth inverter outputting the third output clock signal.
본 발명의 실시예에서, 상기 제5 인버터는, 상기 제1 전송 게이트에 입력되는 상기 동작 신호(EN)가 오프(OFF)인 경우, 상기 제1 가변 인버터의 출력을 상기 제3 출력 클럭 신호로 출력할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the fifth inverter converts the output of the first variable inverter to the third output clock signal when the operation signal EN input to the first transfer gate is OFF. can be printed out.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1 가변 인버터의 출력 신호의 출력 시간을 상기 제1 전송 게이트의 출력 시간과 동일하게 지연시키기 위해, 상기 제1 가변 인버터와 상기 제5 인버터 사이에 연결되는 제2 전송 게이트;를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in order to delay the output time of the output signal of the first variable inverter to be equal to the output time of the first transfer gate, a second variable inverter connected between the first variable inverter and the fifth inverter It may further include a transmission gate.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1 출력 클럭 신호의 출력 시간을 상기 제3 출력 클럭 신호의 출력 시간과 동일하게 지연시키기 위해, 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터 사이에 연결되는 제3 전송 게이트; 및 상기 제2 출력 클럭 신호의 출력 시간을 상기 제3 출력 클럭 신호의 출력 시간과 동일하게 지연시키기 위해, 상기 제3 인버터와 상기 제4 인버터 사이에 연결되는 제4 전송 게이트;를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a third transfer gate connected between the first inverter and the second inverter to delay the output time of the first output clock signal to be equal to the output time of the third output clock signal ; and a fourth transfer gate connected between the third inverter and the fourth inverter to delay an output time of the second output clock signal equal to an output time of the third output clock signal. have.
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이와 같은 전자기간섭을 줄이기 위한 클럭 신호의 위상 제어 장치에 따르면, 가변 인버터를 이용하여 두 개의 입력 클럭 신호(Clock) 사이의 고정된 위상을 가진 클럭 신호를 출력하는 것이 아니라 위상을 가변할 수 있다. 이에 따라, 데이터 스위칭 시간을 다르게 하여 한번에 사용하는 전류 소모량을 줄임으로써, 칩 내부에서 발생할 수 있는 전자파를 줄여 EMI(Electro Magnetic Interference)로 인한 문제를 최소화할 수 있다.According to the apparatus for controlling the phase of a clock signal to reduce electromagnetic interference, a phase of a clock signal with a fixed phase between two input clock signals is not output by using a variable inverter, but a phase may be varied. Accordingly, by reducing the amount of current consumed at once by varying the data switching time, electromagnetic waves that may be generated inside the chip can be reduced, thereby minimizing the problem caused by EMI (Electro Magnetic Interference).
도 1은 종래의 출력 드라이버의 회로를 보여주고 있다.
도 2는 도 1의 종래의 출력 드라이버의 데이터 읽는(data read) 과정을 나타내는 타이밍도이다.
도 3은 본 발명에 따른 위상 제어기를 포함한 출력 드라이버의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명에 따른 위상 제어기의 회로도이다.
도 5는 도 4의 위상 제어기에서 두 클럭 신호 사이의 회로도만을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3의 출력 드라이버의 데이터 읽는(data read) 과정을 나타내는 타이밍도이다.
도 7은 본 발명에 따른 위상 제어기의 온(ON) 동작 시에 출력 신호의 경로를 변경하는 동작 과정을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 위상 제어기의 오프(OFF) 동작 시에 출력 신호의 경로를 변경하는 동작 과정을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1의 종래의 출력 드라이버의 전류량과 본 발명에 따른 도 3의 출력 드라이버의 전류량을 비교한 그래프이다.1 shows a circuit of a conventional output driver.
FIG. 2 is a timing diagram illustrating a data reading process of the conventional output driver of FIG. 1 .
3 is a circuit diagram illustrating an example of an output driver including a phase controller according to the present invention.
4 is a circuit diagram of a phase controller according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating only a circuit diagram between two clock signals in the phase controller of FIG. 4 .
6 is a timing diagram illustrating a data reading process of the output driver of FIG. 3 .
7 is a diagram illustrating an operation process of changing a path of an output signal during an ON operation of the phase controller according to the present invention.
8 is a diagram illustrating an operation process of changing a path of an output signal during an OFF operation of the phase controller according to the present invention.
9 is a graph comparing the amount of current of the conventional output driver of FIG. 1 and the amount of current of the output driver of FIG. 3 according to the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0012] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] Reference is made to the accompanying drawings, which show by way of illustration specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein with respect to one embodiment may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention. In addition, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scope equivalents as those claimed. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the various aspects.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명에 따른 위상 제어기를 포함한 출력 드라이버의 일례를 나타내는 회로도이다.3 is a circuit diagram illustrating an example of an output driver including a phase controller according to the present invention.
본 발명에 따른 전자기간섭을 줄이기 위한 클럭 신호의 위상 제어 장치(50, 이하 위상 제어 장치)는 메모리에서 같은 시간(Timing)에 데이터(data)를 읽어가는(read) 과정에서 생길 수 있는 전자기간섭(Electro Magnetic Interference; EMI) 문제를 해결하기 위해 클럭(Clock) 신호의 위상(Phase)을 변경시키는 회로 구조를 갖는다.The phase control device 50 (hereinafter, referred to as the phase control device) of a clock signal for reducing electromagnetic interference according to the present invention is an electromagnetic interference ( It has a circuit structure that changes the phase of the clock signal to solve the Electro Magnetic Interference (EMI) problem.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 위상 제어 장치(50)가 적용된 메모리(DDR4(Double Data Rate 4) SDRAM(Synchronous DRAM))의 출력 드라이버(1)의 일례를 보여주는 것으로서, 도시된 증폭기(10), 주파수 분할기(30) 및 출력단(Byte 0, Byte 1, Byte 2, Byte 3) 등은 일 실시예에 불과하며, 각 소자들은 삭제 또는 변경이 가능하며, 다른 소자가 추가될 수 있다.Referring to FIG. 3 , an example of an
상기 증폭기(10, Amp)는 한 쌍의 차등 클럭(Differential Clock) 신호(CLK, CLKB)를 입력 받아 증폭하고, 상기 주파수 분할기(30, Freq. DIV(/2))는 상기 증폭된 차등 클럭 신호(CLK, CLKB)의 주파수를 분할 한다. The amplifier 10 (Amp) receives and amplifies a pair of differential clock signals CLK and CLKB, and the frequency divider 30 (Freq. DIV(/2)) receives the amplified differential clock signal Divide the frequency of (CLK, CLKB).
예를 들어, 상기 주파수 분할기(30)는 상기 증폭된 차등 클럭 신호(CLK, CLKB)의 주파수를 반으로 분할하여, 나누고 0°, 90°, 180°, 270°의 위상을 갖는 4 개의 클럭 신호를 출력할 수 있다.For example, the
도 1과 같은 종래의 출력 드라이버는 상기 0°, 90°, 180°, 270°의 위상을 갖는 4 개의 클럭 신호(CLK 0°, CLK 90°, CLK 180°, CLK 270°)를 기초로, 위상이 0°인 클럭 신호(도 2의 CLK)에 동기화되어 데이터를 읽어(Read) 들일 때 같은 타이밍(Timing)에 모든 데이터 스위칭이 발생하게 된다. The conventional output driver as shown in Figure 1 is based on the four clock signals (CLK 0 °,
반면, 본 발명에서 제안하는 상기 위상 제어 장치(50)를 적용하는 경우, 0°, 90°, 180°, 270°의 위상을 갖는 클럭 신호(CLK 0°, CLK 90°, CLK 180°, CLK 270°)에 의해 제1 클럭 신호(CLK0)가 생성되고, Φ°, Φ+90°, Φ+180°, Φ+270°의 위상을 갖는 클럭 신호(CLK Φ°, CLK Φ+90°, CLK Φ+180°, CLK Φ+270°)에 의해 제2 클럭 신호(CLK1)가 생성된다. On the other hand, when the
이에 따라, 본 발명에서 제안하는 상기 위상 제어 장치(50)를 이용하여 클럭 신호 간의 위상 차이가 1 UI 비트(bit) 크기보다 작은 클럭 신호를 이용하여 데이터를 읽는 타이밍(Timing)을 효과적으로 분산시킬 수 있다. Accordingly, by using the
이하에서는, 본 발명에서 제안하는 상기 위상 제어 장치(50)를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the
도 4는 본 발명에 따른 위상 제어기의 회로도이다. 도 5는 도 4의 위상 제어기에서 두 클럭 신호 사이의 회로도만을 나타내는 도면이다.4 is a circuit diagram of a phase controller according to the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating only a circuit diagram between two clock signals in the phase controller of FIG. 4 .
상기 위상 제어 장치(50)는 전송 게이트를 이용하여 기능을 온/오프(ON/OFF) 할 수 있으며, 가변 인버터를 이용하여 두 개의 입력 클럭 사이의 고정된 위상을 갖는 클럭 신호를 출력하는 것이 아니라 위상을 가변할 수 있다. The
도 4를 참조하면, 4 개의 위상을 갖는 클럭 신호(CLK 0°, CLK 90°, CLK 180°, CLK 270°)을 입력 받아 8 개의 위상을 갖는 클럭 신호(CLK Φ°, CLK Φ+90°, CLK Φ+180°, CLK Φ+270°)를 출력한다. 여기서, Φ는 0 보다 크거나 같고, 90 보다 작거나 같은 실수이다.Referring to FIG. 4 , a clock signal having 8 phases (CLK Φ°, CLK Φ+90°) is received by receiving a clock signal having four phases (CLK 0°,
이를 위해, 각 클럭 신호(CLK 0°, CLK 90°, CLK 180°, CLK 270°)는 이웃하는 클럭 신호와의 사이에서 두 클럭 신호의 위상 사이의 위상을 갖는 클럭 신호(CLK Φ°, CLK Φ+90°, CLK Φ+180°, CLK Φ+270°)를 출력한다.To this end, each clock signal (CLK 0°,
구체적으로, 제1 위상(0°)을 가지는 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°), 제2 위상(90°)을 가지는 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°), 제3 위상(180°)을 가지는 제3 입력 클럭 신호(CLK 180°) 및 제4 위상(270°)을 가지는 제4 입력 클럭 신호(CLK 270°)가 상기 위상 제어 장치(50)에 입력된다.Specifically, a first input clock signal CLK 0° having a first phase (0°), a second input
여기서, 상기 제1 위상, 상기 제2 위상, 상기 제3 위상, 상기 제4 위상은 각각 0°, 90°, 180°, 270°의 위상으로 예를 들었으나, 이는 변경 가능하며 각 위상차는 일정한 차이를 가질 수 있다(예를 들어, 30°, 120°, 210°, 300°의 위상을 가짐).Here, the first phase, the second phase, the third phase, and the fourth phase each have phases of 0°, 90°, 180°, and 270°, for example, but this is changeable and each phase difference is constant It may have a difference (eg, having a phase of 30°, 120°, 210°, 300°).
상기 위상 제어 장치(50)는 상기 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°), 상기 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°), 상기 제3 입력 클럭 신호(CLK 180°) 및 상기 제4 입력 클럭 신호(CLK 270°)와 각각 동일한 위상을 갖는 출력 클럭 신호들(CLKOUT 0°, CLKOUT 90°, CLKOUT 180°, CLKOUT 270°)을 출력한다.The
또한, 상기 위상 제어 장치(50)는 상기 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°)와 상기 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°)를 기초로, 0°와 90°사이의 위상을 갖는 출력 클럭 신호(CLKOUT Φ°)를 출력하고, 상기 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°)와 상기 제3 입력 클럭 신호(CLK 180°) 를 기초로, 90°와 180°사이의 위상을 갖는 출력 클럭 신호(CLKOUT Φ+90°)를 출력한다.In addition, the
마찬가지로, 상기 위상 제어 장치(50)는 상기 제3 입력 클럭 신호(CLK 180°)와 상기 제4 입력 클럭 신호(CLK 270°)를 기초로, 180°와 270°사이의 위상을 갖는 출력 클럭 신호(CLKOUT Φ+180°)를 출력하고, 상기 제4 입력 클럭 신호(CLK 270°)와 상기 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°) 를 기초로, 270°와 0°사이의 위상을 갖는 출력 클럭 신호(CLKOUT Φ+270°)를 출력한다.Similarly, the
이를 위해, 이웃하는 2개의 입력 클럭 신호 사이에 가변 인버터와 전송 게이트들을 포함하는 위상 제어 회로를 구성한다. 도 5에서는 상기 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°)와 상기 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°) 사이의 위상 제어 회로를 대표적으로 설명한다.To this end, a phase control circuit including a variable inverter and transfer gates is configured between two adjacent input clock signals. A phase control circuit between the first input clock signal CLK 0° and the second input
도 5를 참조하면, 상기 위상 제어 장치(50)는 상기 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°)와 상기 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°)를 기초로, 제1 위상(0°)을 가지는 제1 출력 클럭 신호(CLKOUT 0°), 제2 위상(90°)을 가지는 제2 출력 클럭 신호(CLKOUT 90°) 및 상기 제1 위상(0°)과 제2 위상(90°) 사이의 위상을 가지는 제3 출력 클럭 신호(CLKOUT Φ°)를 출력한다.Referring to FIG. 5 , the
다시 말해, 상기 위상 제어 장치(50)는 2 개의 입력 클럭 신호(CLK 0°, CLK 90°)의 위상을 조절하여 서로 위상이 다른 제1 내지 제3 출력 클럭 신호(CLKOUT 0°, CLKOUT 90°, CLKOUT Φ°)를 출력한다.In other words, the
이를 위해, 상기 위상 제어 장치(50)는 2 개의 입력 클럭 신호(CLK 0°, CLK 90°)의 사이에 5 개의 인버터들(110, 130, 150, 170, 190), 2 개의 가변 인버터들(310, 330, Inverter) 및 4 개의 전송 게이트들(510, 530, 550, 570; Transmission Gate)을 포함할 수 있다.To this end, the
구체적으로, 상기 위상 제어 장치(50)는 상기 제1 위상(0°)을 가진 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°)와 상기 제2 위상(90°)을 가진 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°) 사이에 제1 인버터(110), 제2 인버터(150), 제3 인버터(130), 제4 인버터(190), 제5 인버터(170), 제1 가변 인버터(310), 제2 가변 인버터(330) 및 제1 전송 게이트(550)를 포함한다.Specifically, the
상기 제1 인버터(110)와 상기 제3 인버터(130)는 각각 상기 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°)와 상기 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°)를 입력받고, 제2 인버터(150), 제4 인버터(190) 및 제5 인버터(170)는 각각 제1 내지 제3 출력 클럭 신호(CLKOUT 0°, CLKOUT 90°, CLKOUT Φ°)를 출력한다.The
또한, 출력 클럭 신호들(CLKOUT 0°, CLKOUT 90°, CLKOUT Φ°)의 출력 시간을 동기화하기 위한 더미 전송 게이트(Dummy Transmission Gate)의 역할을 하는 제2 내지 제4 전송 게이트들(510, 530, 570)을 더 포함할 수 있다.In addition, second to fourth transmission gates serving as dummy transmission gates for synchronizing output times of the output clock signals CLK OUT 0°,
상기 제1 전송 게이트(550)는 상기 동작 신호(EN)를 입력으로 받아서 상기 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°)의 경로를 실질적으로 변경하는 반면, 상기 제2 내지 제4 전송 게이트들(510, 530, 570)은 동작 전압(VDD)과 접지 전압(GND)를 입력으로 하여 인버터들 또는 가변 인버터들 사이에서 출력 타이밍의 제어만 담당한다.The
상기 제1 인버터(110) 및 상기 제2 인버터(150)는 제1 위상(0°)을 가진 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°)를 기초로 상기 제1 위상(0°)을 가진 제1 출력 클럭 신호(CLKOUT 0°)를 출력한다.The
상기 제1 인버터(110) 및 상기 제2 인버터(150) 사이에는 제1 출력 클럭 신호(CLKOUT 0°)의 출력 타이밍을 상기 제3 출력 클럭 신호(CLKOUT Φ°)의 출력 타이밍과 동일하게 하는 제2 전송 게이트(510)가 형성될 수 있다.Between the
상기 제3 인버터(130) 및 상기 제4 인버터(190)는 제2 위상(90°)을 가진 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°)를 기초로 상기 제2 위상(90°)을 가진 제2 출력 클럭 신호(CLKOUT 90°)를 출력한다.The
상기 제3 인버터(130) 및 상기 제4 인버터(190) 사이에는 제2 출력 클럭 신호(CLKOUT 90°)의 출력 타이밍을 상기 제3 출력 클럭 신호(CLKOUT Φ°)의 출력 타이밍과 동일하게 하는 제4 전송 게이트(570)가 형성될 수 있다.Between the
상기 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°)와 상기 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°)는 각각 상기 제1 인버터(110) 및 상기 제3 인버터(130)에 입력되는 한편, 각각 상기 제1 가변 인버터(310) 및 상기 제2 가변 인버터(330)에도 입력된다.The first input clock signal CLK 0° and the second input
상기 제1 가변 인버터(310)는 상기 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°)를 연결된 제3 전송 게이트(530)로 출력하고, 상기 제2 가변 인버터(330)는 상기 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°)를 연결된 제1 전송 게이트(550)로 출력한다.The first
상기 제1 전송 게이트(550)는 상기 제2 가변 인버터(330)와 상기 제5 인버터(170)의 사이에 연결되어, 상기 동작 신호(EN)의 온(ON), 오프(OFF)에 따라 상기 제2 가변 인버터(330)의 출력 신호의 경로(path)를 변경한다.The
이에 따라, 상기 제5 인버터(170)는 상기 제1 가변 인버터(310) 및 상기 제2 가변 인버터(330)의 출력 신호를 기초로, 상기 제1 위상(0°) 이상이고 상기 제2 위상(90°) 이하인 제 3 위상(Φ°)을 가진 제3 출력 클럭 신호를 출력하거나 제1 출력 클럭 신호(CLKOUT 0°)와 동일한 위상(0°)을 가진 제3 출력 클럭 신호를 출력한다.Accordingly, the
즉, 상기 제1 전송 게이트(550)에 입력되는 상기 동작 신호(EN)가 온(ON)인 경우, 상기 제1 가변 인버터(310) 및 상기 제2 가변 인버터(330)의 출력 신호를 기초로 상기 제1 위상(0°) 이상이고 상기 제2 위상(90°) 이하인 제 3 위상(Φ°)을 가진 제3 출력 클럭 신호(CLKOUT Φ°)를 상기 제5 인버터(170)를 통해 출력한다. That is, when the operation signal EN input to the
반면, 상기 제1 전송 게이트(550)에 입력되는 상기 동작 신호(EN)가 오프(OFF)인 경우, 상기 제1 가변 인버터(310)의 출력을 상기 제3 출력 클럭 신호로 상기 제5 인버터(170)를 통해 출력한다. 이때, 상기 제3 출력 클럭 신호는 상기 제3 전송 게이트(530)를 통해 출력이 지연되어, 상기 제1 출력 클럭 신호(CLKOUT 0°) 및 상기 제2 출력 클럭 신호(CLKOUT 90°)와 동일한 타이밍에 출력될 수 있다.On the other hand, when the operation signal EN input to the
여기서, 상기 제2 인버터(150)에서 출력되는 제1 출력 클럭 신호(CLKOUT 0°)는 상기 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°)와 동일한 위상(0°)의 신호이고, 상기 제4 인버터(190)에서 출력되는 제2 출력 클럭 신호(CLKOUT 90°)는 상기 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°)와 동일한 위상(90°)의 신호이다. Here, the first output clock signal CLK OUT 0° output from the
상기 동작 신호(EN)가 오프(OFF)인 경우, 상기 제1 전송 게이트(550)에 의해 상기 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°)가 상기 제3 출력 클럭 신호로 전달되는 것이 차단되어, 상기 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°)는 상기 제1 출력 클럭 신호와 상기 제3 출력 클럭 신호로 동일하게 전달된다. 따라서, 상기 제1 출력 클럭 신호와 상기 제3 출력 클럭 신호는 동일한 위상을 가진다. 이 때, 상기 제1 가변 인버터(310)의 출력 전류량 및 전달 지연값은 초기화되어 상기 제1 인버터(110)와 동일한 값을 가진다.When the operation signal EN is OFF, the transmission of the second input
상기 동작 신호(EN)가 온(ON)인 경우, 상기 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°)는 상기 제1 가변 인버터(310), 상기 제3 전송 게이트(530) 및 상기 제5 인버터(170)를 통해 상기 제3 출력 클럭 신호로 전달된다. 상기 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°)는 상기 제2 가변 인버터(330), 상기 제1 전송 게이트(550) 및 상기 제5 인버터(170)를 통해 상기 제3 출력 클럭 신호로 전달된다. When the operation signal EN is ON, the first input clock signal CLK 0° is applied to the first
이 경우, 상기 제1 가변 인버터(310)와 상기 제2 가변 인버터(330)의 출력 전류량 비율에 따라 상기 제5 인버터(170)는 상기 제1 입력 클럭 신호(CLK 0°)의 위상보다 크고 상기 제2 입력 클럭 신호(CLK 90°)의 위상보다 작은 위상을 갖는 상기 제3 출력 클럭 신호를 출력한다.In this case, according to the ratio of the output current of the first
상기 제2 인버터(150)의 출력 타이밍을 지연시키는 상기 제2 전송 게이트(510), 상기 동작 신호(EN)가 오프(OFF)인 경우 상기 제5 인버터(170)의 출력 타이밍을 지연시키는 상기 제3 전송 게이트(530) 및 상기 제4 인버터(190)의 출력 타이밍을 지연시키는 상기 제4 전송 게이트(570)는 더미 전송 게이트(Dummy Transmission Gate)로서, 상기 위상 제어 장치(50)에서 각 출력의 데이터 경로(data path)를 비슷하게 하여 지연량을 최대한 같게 하여 위상오차(Phase error)를 줄이기 위해 추가되었다.The
본 발명에 따른 상기 위상 제어 장치(50)는 4 개의 위상 클럭(Phase Clock) 신호를 사용하여 8 개의 위상을 만들었다. 이를 통해 예를 들어, 0 Byte의 데이터는 0°의 위상을 가지는 클럭 신호에 동기화되어 스위칭하고, 1 Byte의 데이터는 45°의 위상을 가지는 클럭 신호에 동기화되어 동작시킬 수 있다. 여기서, 0° 와 45°의 위상을 가지는 클럭 신호 간의 시간 차이는 0.5 UI가 되어 출력 드라이버(1)의 출력단 간 동시에 스위칭하는 경우가 발생하지 않게 된다. The
도 6은 도 3의 출력 드라이버의 데이터 읽는(data read) 과정을 나타내는 타이밍도이다.6 is a timing diagram illustrating a data reading process of the output driver of FIG. 3 .
CLK0은 도 2의 종래 출력 드라이버와 같이 0°, 90°, 180°, 270°의 클럭 신호에 의해 만들어지고, CLK1은 Φ+0°, Φ+90°, Φ+180°, Φ+270°의 클럭 신호에 의해 만들어진다. CLK0 is made by clock signals of 0°, 90°, 180°, 270° like the conventional output driver of FIG. 2, and CLK1 is Φ+0°, Φ+90°, Φ+180°, Φ+270° generated by the clock signal of
본 발명에 따른 상기 위상 제어 장치(50)를 이용하여 클럭 신호 간의 위상 차이가 1 UI bit 크기보다 작은 클럭 신호를 이용하여 데이터를 읽는 타이밍(Timing)을 효과적으로 분산시켰다. Using the
적용되는 기기(예를 들어, 메모리)가 고속 고성능 모드인 경우, 1 UI가 짧기 때문에 기존 EMI 감소 방법 중 하나인 Slew - rate control 기법을 사용할 수 없다. 그러나, 본 발명에서 제안한 상기 위상 제어 장치(50)를 사용하게 되면 사용 전류 최고치가 감소하여 EMI 특성이 개선된다. When the applied device (eg, memory) is in the high-speed high-performance mode, the slew-rate control technique, which is one of the existing EMI reduction methods, cannot be used because 1 UI is short. However, when the
반면, 적용되는 기기(예를 들어, 메모리)가 저속 저전력 모드인 경우, 본 발명에서 제안한 상기 위상 제어 장치(50)는 전류 분산 기법을 사용하지 않고 Slew - rate control 기법만 사용할 수 있도록 전송 게이트(TG)를 추가하여 기능을 온/오프(ON/OFF)할 수 있다.On the other hand, when the applied device (eg, memory) is in the low-speed low-power mode, the
이하에서는, 본 발명에서 제안한 상기 위상 제어 장치(50)에서 상기 동작 신호(EN)의 온/오프(ON/OFF)에 의한 동작을 다시 한번 설명한다.Hereinafter, the operation by ON/OFF of the operation signal EN in the
도 7은 본 발명에 따른 위상 제어기의 온(ON) 동작 시에 출력 신호의 경로를 변경하는 동작 과정을 나타내는 도면이다. 도 8은 본 발명에 따른 위상 제어기의 오프(OFF) 동작 시에 출력 신호의 경로를 변경하는 동작 과정을 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating an operation process of changing a path of an output signal during an ON operation of the phase controller according to the present invention. 8 is a diagram illustrating an operation process of changing a path of an output signal during an OFF operation of the phase controller according to the present invention.
상기 제1 전송 게이트(550)는 온/오프(ON/OFF) 신호로 상기 동작 신호(EN)를 외부 컨트롤러로부터 받아 상기 위상 제어 장치(50)의 출력 신호의 경로를 변경한다. 이 경우의 상기 위상 제어 장치(50) 동작 과정을 도 7 및 도 8을 통해 확인할 수 있다. The
도 7을 참조하면, 예를 들어 0°와 90°의 위상을 갖는 클럭 신호(CLKIN_0, CLKIN_90)를 입력으로 받아 보간(Interpolate)할 때, 상기 동작 신호(EN)가 온(ON)인 경우, 출력 신호(CLKOUT_PI_1)는 0°와 90°사이의 값의 위상을 가지는 클럭 신호가 출력되게 된다. Referring to FIG. 7 , for example, when a clock signal CLK IN_0 , CLK IN_90 having a phase of 0° and 90° is interpolated by receiving as an input, the operation signal EN is ON. In this case, the output signal CLK OUT_PI_1 is a clock signal having a phase of a value between 0° and 90°.
도 8을 참조하면, 상기 동작 신호(EN)가 오프(OFF)인 경우, 보간기(interpolator)의 90°의 위상을 갖는 클럭 신호의 경로가 스위치를 이용하여 차단된다. 이에 따라, 출력 신호(CLKOUT_PI_1)는 0°의 위상을 갖는 출력 신호(CLKOUT_0)가 나가는 경로와 똑같아져 0°의 위상을 갖는 출력 신호(CLKOUT_0)가 출력되게 된다. Referring to FIG. 8 , when the operation signal EN is OFF, a path of a clock signal having a phase of 90° of an interpolator is blocked using a switch. Accordingly, the output signal (CLK OUT_PI_1) is the output signal becomes like all the rest of the output signal (CLK OUT_0) having a phase of 0 ° outgoing path having a phase of 0 ° (OUT_0 CLK) is output.
따라서, 본 발명에 따른 상기 위상 제어 장치(50)의 기능이 오프(OFF)일 때 전체 회로의 타이밍도(Timing Diagram)는 도 2의 타이밍도와 같아지게 된다.Accordingly, when the function of the
도 9는 도 1의 종래의 출력 드라이버의 전류량과 본 발명에 따른 도 3의 출력 드라이버의 전류량을 비교한 그래프이다.9 is a graph comparing the amount of current of the conventional output driver of FIG. 1 and the amount of current of the output driver of FIG. 3 according to the present invention.
도 9를 참조하면, 출력 드라이버의 평균적인 전류 사용량은 비슷하지만, 전류를 한 번에 많은 양을 사용할 때 높게 나타나는 전류 최고치가 본 발명에 따른 상기 위상 제어 장치(50)를 적용한 출력 드라이버에서 23% 정도 감소하였다. Referring to FIG. 9 , although the average current consumption of the output driver is similar, the peak current, which appears high when a large amount of current is used at once, is 23% in the output driver to which the
이에 따라, 본 발명은 데이터 스위칭 시간을 다르게 하여 한번에 사용하는 전류 소모량을 줄임으로써, 칩 내부에서 발생할 수 있는 전자파를 줄여 전자기간섭으로 인한 문제를 최소화할 수 있다.Accordingly, the present invention reduces the amount of current consumed at a time by varying the data switching time, thereby reducing electromagnetic waves that may be generated inside the chip, thereby minimizing the problem due to electromagnetic interference.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below you will understand
본 발명은 클럭 신호를 사용하는 동기식 메모리 또는 EMI가 문제가 되는 유/무선 통신 분야에 적용되며 특히 IoT 디바이스를 위한 낮은 전자기간섭 특성의 통신회로에 유용하게 적용될 수 있다.The present invention is applied to a wired/wireless communication field in which a synchronous memory using a clock signal or EMI is a problem, and in particular, can be usefully applied to a communication circuit with low electromagnetic interference characteristics for IoT devices.
1: 출력 드라이버
10: 증폭기
30: 주파수 분할기
50: 위상 제어 장치
110, 130, 150, 170, 190: 인버터
310, 330: 가변 인버터
510, 530, 550, 570: 전송 게이트1: output driver
10: amplifier
30: frequency divider
50: phase control device
110, 130, 150, 170, 190: Inverter
310, 330: variable inverter
510, 530, 550, 570: transfer gate
Claims (4)
제2 위상을 가진 제2 입력 클럭 신호를 기초로 상기 제2 위상을 가진 제2 출력 클럭 신호를 출력하는 제3 인버터 및 제4 인버터;
제3 출력 클럭 신호를 생성하기 위해 상기 제1 입력 클럭 신호를 전달하는 제1 가변 인버터;
상기 제3 출력 클럭 신호를 생성하기 위해 상기 제2 입력 클럭 신호를 전달하는 제2 가변 인버터;
상기 제2 가변 인버터의 출력단과 연결되며, 외부로부터 입력되는 동작 신호(EN)에 따라 상기 제2 가변 인버터의 출력 신호의 경로를 변경하는 제1 전송 게이트; 및
상기 제1 전송 게이트에 입력되는 상기 동작 신호(EN)가 온(ON)인 경우, 상기 제1 가변 인버터 및 상기 제2 가변 인버터의 출력 신호의 전류량의 비율에 따라 상기 제1 위상 이상이고 상기 제2 위상 이하인 제 3 위상을 가진 상기 제3 출력 클럭 신호를 출력하고, 상기 제1 전송 게이트에 입력되는 상기 동작 신호(EN)가 오프(OFF)인 경우, 상기 제1 가변 인버터의 출력을 상기 제3 출력 클럭 신호로 출력하는 제5 인버터;를 포함하는, 전자기간섭을 줄이기 위한 클럭 신호의 위상 제어 장치.
a first inverter and a second inverter for outputting a first output clock signal having a first phase based on a first input clock signal having a first phase;
a third inverter and a fourth inverter outputting a second output clock signal having a second phase based on a second input clock signal having a second phase;
a first variable inverter passing the first input clock signal to generate a third output clock signal;
a second variable inverter for transferring the second input clock signal to generate the third output clock signal;
a first transfer gate connected to an output terminal of the second variable inverter and configured to change a path of an output signal of the second variable inverter according to an operation signal EN input from the outside; and
When the operation signal EN input to the first transfer gate is ON, the first phase is greater than or equal to the first phase according to a ratio of current amounts of output signals of the first variable inverter and the second variable inverter The third output clock signal having a third phase equal to or less than two phases is output, and when the operation signal EN input to the first transfer gate is OFF, the output of the first variable inverter is output to the second A fifth inverter outputting the 3 output clock signal; including, a clock signal phase control device for reducing electromagnetic interference.
상기 제1 가변 인버터의 출력 신호의 출력 시간을 상기 제1 전송 게이트의 출력 시간과 동일하게 지연시키기 위해, 상기 제1 가변 인버터와 상기 제5 인버터 사이에 연결되는 제2 전송 게이트;를 더 포함하는, 전자기간섭을 줄이기 위한 클럭 신호의 위상 제어 장치.
According to claim 1,
A second transfer gate connected between the first variable inverter and the fifth inverter to delay the output time of the output signal of the first variable inverter to be equal to the output time of the first transfer gate; , a clock signal phase control device to reduce electromagnetic interference.
상기 제1 출력 클럭 신호의 출력 시간을 상기 제3 출력 클럭 신호의 출력 시간과 동일하게 지연시키기 위해, 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터 사이에 연결되는 제3 전송 게이트; 및
상기 제2 출력 클럭 신호의 출력 시간을 상기 제3 출력 클럭 신호의 출력 시간과 동일하게 지연시키기 위해, 상기 제3 인버터와 상기 제4 인버터 사이에 연결되는 제4 전송 게이트;를 더 포함하는, 전자기간섭을 줄이기 위한 클럭 신호의 위상 제어 장치.
According to claim 1,
a third transfer gate connected between the first inverter and the second inverter to delay an output time of the first output clock signal equal to an output time of the third output clock signal; and
A fourth transmission gate connected between the third inverter and the fourth inverter to delay an output time of the second output clock signal equal to an output time of the third output clock signal; Phase control device for clock signal to reduce interference.
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