KR19980019934A - Piel for Clock / Data Recovery Using Multiphase Clock - Google Patents

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KR19980019934A
KR19980019934A KR1019960038205A KR19960038205A KR19980019934A KR 19980019934 A KR19980019934 A KR 19980019934A KR 1019960038205 A KR1019960038205 A KR 1019960038205A KR 19960038205 A KR19960038205 A KR 19960038205A KR 19980019934 A KR19980019934 A KR 19980019934A
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최진호
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구자홍
엘지전자 주식회사
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

본 발명은 멀티위상 클럭을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘에 관한 것으로, 종래에는 정확한 위상을 맞추기 위하여 지연소자를 이용하여 위상을 맞춤에 따라 시스템에 적용하여 사용할 경우 불편하고, 정확한 위상 조정이 어려운 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 외부 수정발진자를 사용하여 전압제어발진기(VCO)를 중심주파수에 맞춘다음 위상을 검출하여 송신단의 실제 데이터로부터 수신단의 데이터와 클럭을 복원함으로써 별도의 지연소자를 둘 필요가 없도록 하여 회로구성시 보다 용이하고, 간편하도록 한다.The present invention relates to a PEL for recovering clock / data using a multi-phase clock. In the related art, it is inconvenient when a phase is adjusted to a system using a delay element to adjust an accurate phase, and it is difficult to accurately adjust the phase. There was a problem. Therefore, the present invention eliminates the need for a separate delay element by restoring the data and the clock of the receiver from the actual data of the transmitter by detecting the phase after adjusting the voltage controlled oscillator (VCO) to the center frequency using an external crystal oscillator. Make the circuit easier and simpler.

Description

멀티위상 클럭을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘Piel for Clock / Data Recovery Using Multiphase Clock

제1도는 종래 멀티위상 클럭을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘(PLL)의 회로 구성도.1 is a circuit diagram of a PLL for clock / data recovery using a multi-phase clock.

제2도는 본 발명의 멀티위상 클럭을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘의 회로 구성도.2 is a circuit diagram of a PEL for clock / data recovery using the multiphase clock of the present invention.

제3도는 제2도에서, 위상주파수 검출부의 상세회로도.3 is a detailed circuit diagram of a phase frequency detector in FIG. 2;

제4도는 제2도에서, 제1차지펌프의 상세회로도.4 is a detailed circuit diagram of the first charge pump in FIG.

제5도는 제2도에서, 전압제어발진기의 회로도.5 is a circuit diagram of a voltage controlled oscillator in FIG.

제6도는 Replica Bias기법을 이용한 전압제어발진기의 상세회로도.6 is a detailed circuit diagram of a voltage controlled oscillator using the replica bias method.

제7도는 제5도에서, 하나의 모스 트랜지스터와 두개의 모스 트랜지스터를 사용할 경우 입력전압에 대한 출력주파수의 선형범위 특성도.7 is a linear range characteristic diagram of an output frequency with respect to an input voltage when one MOS transistor and two MOS transistors are used in FIG.

제8도는 제2도에서, 록 검출부의 회로도.8 is a circuit diagram of a lock detector in FIG.

제9도는 제8도에서, 각 부에서 발생되는 신호의 타이밍도.9 is a timing diagram of signals generated in respective units in FIG. 8;

제10도는 제8도에서, 록신호에 따른 멀티위상 클럭과 업신호의 타이밍도.10 is a timing diagram of a multiphase clock and an up signal according to the lock signal in FIG. 8;

제11도는 제2도에서, 위상 검출부의 상세회로도.11 is a detailed circuit diagram of a phase detector in FIG. 2;

제12도는 제11도에서, 각 부에 입출력되는 신호의 타이밍도.FIG. 12 is a timing diagram of signals input and output to and from each unit in FIG.

제13도는 제11도에서, 에지 검출부의 상세회로도.13 is a detailed circuit diagram of an edge detector in FIG.

제14도는 제2도에서, 제2루프필터 다음에 위치하여 전압제어발진기의 VP전압을 조절하기 위한 회로도.FIG. 14 is a circuit diagram for adjusting the V P voltage of the voltage controlled oscillator in FIG. 2 after the second loop filter.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

110:위상주파수 검출부120:제1차지펌프110: phase frequency detection unit 120: first charge pump

130:제1루프필터140:위상 검출부130: first loop filter 140: phase detection unit

150:제2차지펌프160:제2루프필터150: second charge pump 160: second loop filter

170:전압제어발진기180:록 검출부170: voltage controlled oscillator 180: lock detection unit

190:래치190: latch

본 발명은 멀티위상 클럭을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘에 관한 것으로, 특히 외부 수정발진기를 사용하여 전압제어발진기의 중심주파수를 맞춘다음 디지탈 위상 검출기를 이용하여 입력데이터에서 클럭과 데이터를 복원하는 멀티 위상을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a PEL for clock / data recovery using a multiphase clock, and in particular, to adjust the center frequency of a voltage controlled oscillator using an external crystal oscillator, and then to recover the clock and data from the input data using a digital phase detector. PEL for clock / data recovery using multi-phase.

종래의 멀티위상 클럭을 이용하여 클럭/데이터 복원용 피엘엘의 회로구성은, 제1도에 도시된 바와 같이, 출력의 일부 또는 전부를 입력에 귀환시킴으로써 발진시키는 외부 수정발진기(XTO)와; 상기 외부 수정발진기(XTO)에 록킹(locking)된 멀티위상 클럭을 발생시키는 클럭발생기(20)와; 상기 클럭발생기(20)로부터 발생되는 멀티위상 클럭을 이용하여 비트스트림을 받아 샘플링하고 그 샘플링된 데이터를 파라렐 레지스터(40)에 저장하도록 하는 샘플링부(30)와; 상기 파라렐 레지스터(40)에 저장된 데이터를 이용하여 수신 데이터와 클럭을 복원하는 디지탈 피엘엘(50)으로 구성되나, 이 경우 멀티위상 클럭의 주파수는 향상 외부수정발전기(XTO)와 동일하다.The circuit configuration of PEL for clock / data recovery using a conventional multiphase clock includes: an external crystal oscillator (XTO) for oscillating by returning part or all of the output to an input, as shown in FIG. A clock generator (20) for generating a multiphase clock locked to the external crystal oscillator (XTO); A sampling unit (30) for receiving and sampling a bitstream using a multiphase clock generated from the clock generator (20) and storing the sampled data in a parallax register (40); It consists of a digital PLL 50 that recovers the received data and the clock using the data stored in the parallax register 40. In this case, the frequency of the multiphase clock is the same as that of the enhanced external quartz generator (XTO).

이와 같이 구성된 종래의 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Looking at the conventional technology configured as described above are as follows.

외부 수정발진기(XTO)에서 클럭이 발생되면, 클럭발생기(20)에서 상기 수정발진기(XTO)의 클럭에 록킹된 멀티위상 VCD클럭을 지연시켜 샘플링부(30)로 전송한다.When the clock is generated by the external crystal oscillator XTO, the clock generator 20 delays the multiphase VCD clock locked to the clock of the crystal oscillator XTO and transmits the delayed multiphase VCD clock to the sampling unit 30.

이에 상기 샘플링부(30)는 그의 플립플롭에서 지연된 클럭에 따라 입력되는 비트 스트림(BIT STREAM)을 샘플링하여 파라렐 레지스터(40)로 전송하여 저장하도록 한다.Accordingly, the sampling unit 30 samples the bit stream BIT STREAM input according to the clock delayed from the flip-flop, and transmits the bit stream to the parallax register 40 to store it.

상기 파라렐 레지스터(40)에 저장된 데이터를 이용하여 디지탈 피엘엘(50)에서는 클럭(CLOCK)과 데이터(DATA)를 복원한다.The digital clock 50 restores the clock CLOCK and the data DATA using the data stored in the parallax register 40.

그러나, 상기에서와 같은 종래 기술에서는 정확한 위상을 맞추기 위하여 디지탈 피엘엘을 다수 구현해야 하며 전체 칩의 면적이 커지게 된다. 또한 멀티위상클럭을 만들기 위한 아날로그 피엘엘의 클럭발생기의 주파수는 항상 외부수정 발진기(XTO)와 동일하므로 멀티위상 클럭에서 원하는 클럭을 만들기 위해 멀티위상 클럭을 조합하는 회로가 부가적으로 필요로 한 문제점이 있다.However, in the prior art as described above, in order to match an accurate phase, a plurality of digital PLs must be implemented, and the area of the entire chip becomes large. In addition, since the frequency of the analog clock generator of analog PIEL to make a multiphase clock is always the same as that of an external crystal oscillator (XTO), an additional circuit is needed for a circuit that combines a multiphase clock to make a desired clock in a multiphase clock. There is this.

따라서, 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 외부 수정발진자를 사용하여 전압제어발진기(VCO)를 중심주파수에 맞춘다음 위상을 검출하여 디지탈 피엘엘을 사용하지 않고 전압제어 발진기의 주파수 보다 위상을 변경시켜 송신 데이타에서 클럭과 수신데이터를 복원하도록 한 멀티위상 클럭을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention to solve the conventional problem is to adjust the voltage controlled oscillator (VCO) to the center frequency using an external crystal oscillator and then detect the phase to phase out the frequency of the voltage controlled oscillator without using digital PLL. The present invention provides a PEL for clock / data recovery using a multi-phase clock to restore the clock and the received data from the transmission data by changing the.

본 발명의 다른 목적은 데이터 복원시 ½지연 셀을 사용하지 않고 멀티위상 클럭을 이용하여 정확한 데이터를 복원할 수 있도록 한 멀티위상 클럭을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a PEL for clock / data recovery using a multiphase clock to recover accurate data using a multiphase clock without using a half delay cell when restoring data.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멀티위상 클럭을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘 구성은, 입력되는 시스템 클럭을 받아 그의 위상을 검출한 후 입력주파수와 비교하고 그에 따른 업 또는 다운신호를 출력하는 위상주파수 검출수단과; 상기 위상주파수 검출수단의 출력신호에 따라 발진기를 제어할 수 있는 아날로그 신호로 변환시켜 출력하는 제1차지펌프와; 상기 제1차지펌프의 출력에 대하여 저역통과시켜 고주파성분을 제거하기 위한 제1루프필터와; 입력되는 에너지 데이터의 위상을 검출한 후 입력주파수 위상과 비교하고 그에 따른 업 또는 다운신호를 출력하는 위상 검출수단과; 상기 위상 검출수단의 출력신호에 따라 발진기를 제어하기 위한 아날로그 신호로 변환시켜 출력하는 제2차지펌프와; 상기 제2차지펌프의 출력에 대하여 저역통과시켜 고주파성분을 제거하기 위한 제2루프필터와; 상기 제1, 제2루프필터의 출력전압을 각각 입력받고 그에 따른 멀티위상 클럭을 발생하여 상기 위상주파수 검출수단과 위상 검출수단으로 각각 출력하는 전압제어발진기와; 상기 위상주파수 검출수단의 출력신호에 따라 록상태를 검출하고 이 검출된 록상태에 따라 위상주파수 검출수단 또는 제2루프필터의 동작을 제어하는 록 검출수단과; 상기 전압제어발진기의 제어출력에 따라 에너지 데이터를 저장하고 있다가 선택신호에 따라 수신데이터와 클럭을 복원하는 래치로 구성한다.In order to achieve the above object, the PLL configuration for clock / data recovery using the multiphase clock according to the present invention receives an input system clock, detects a phase thereof, compares it with an input frequency and outputs an up or down signal accordingly. Phase frequency detection means; A first charge pump converting and outputting an analog signal capable of controlling an oscillator according to the output signal of the phase frequency detecting means; A first loop filter for removing high frequency components by low-passing the output of the first charge pump; Phase detection means for detecting a phase of the input energy data and comparing the phase with the input frequency phase and outputting an up or down signal according thereto; A second charge pump converting and outputting an analog signal for controlling an oscillator according to the output signal of the phase detecting means; A second loop filter for removing high frequency components by low-passing the output of the second charge pump; A voltage controlled oscillator for receiving the output voltages of the first and second loop filters, respectively, generating a multiphase clock and outputting the multiphase clocks to the phase frequency detecting means and the phase detecting means, respectively; Lock detection means for detecting a lock state in accordance with the output signal of the phase frequency detection means and controlling the operation of the phase frequency detection means or the second loop filter in accordance with the detected lock state; Energy data is stored in accordance with the control output of the voltage-controlled oscillator, and the latch is configured to restore the received data and the clock according to the selection signal.

그리고, 상기에서 전압제어발진기는 입력되는 기준전압을 일정레벨로 증폭하여 지연셀의 출력레벨을 설정하여 주는 연상증폭기와; 제1, 제2루프필터로부터 입력되는 전압에 따른 바이어스 전압을 이용하여 원하는 주파수의 멀티위상 클럭을 발생하는 증폭수단과 지연 셀로 구성하며, 위상 검출수단은 전압제어발진기로부터 입력되는 클럭주파수에 따라 에너지 데이터(NRZ data)를 입력받아 일정폭을 갖는 에지펄스를 검출하여 출력하는 에지 검출수단과; 상기 에지 검출수단의 에지펄스를 받아 임의의 주기만큼 지연시켜 출력하는 제1, 제2지연수단과; 상기 제1, 제2지연수단의 출력신호를 리셋 및 셋트 입력단으로 받아 다운(dn)신호를 만들어 출력하는 다운신호 발생수단과; 상기 제2지연수단의 출력신호를 셋트 입력단으로 입력받고 리셋 입력단으로 전압제어발진기의 클럭(ck0)을 받아 업(up)신호를 만들어 출력하는 업신호 발생수단으로 구성한다.The voltage controlled oscillator may include an associating amplifier configured to set an output level of a delay cell by amplifying an input reference voltage to a predetermined level; Amplifying means and a delay cell for generating a multi-phase clock of a desired frequency using a bias voltage corresponding to the voltage input from the first and second loop filters, the phase detection means is energy according to the clock frequency input from the voltage controlled oscillator Edge detection means for receiving data (NRZ data) and detecting and outputting an edge pulse having a predetermined width; First and second delay means for receiving an edge pulse of the edge detection means and delaying the output by a predetermined period; Down signal generating means for receiving the output signals of the first and second delay means to a reset and set input terminal to generate and output a down (dn) signal; And an up signal generating means for receiving the output signal of the second delay means to the set input terminal and receiving the clock ck0 of the voltage controlled oscillator to the reset input terminal to generate an up signal.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings in detail as follows.

멀티 위상 클럭을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘 회로구성은, 제2도에 도시한 바와 같이, 입력되는 시스템 클럭을 받아 그의 위상을 검출한 후 입력주파수와 비교하고 그에 따른 업(up) 또는 다운(dn)신호를 출력하는 위상주파수 검출부(110)와; 상기 위상주파수 검출부(110)의 출력신호에 따라 발진기를 제어할 수 있는 아날로그 신호로 변환시켜 출력하는 제1차지펌프(120)와; 상기 제1차지펌프(120)의 출력에 대하여 저역통과시켜 고주파성분을 제거하기 위한 제1루프필터(130)와; 입력되는 에너지 데이터의 위상을 검출한 후 입력주파수와 비교하고 그에 따른 업(up) 또는 다운(dn)신호를 출력하는 주파수 검출부(140)와; 상기 주파수 검출부(140)의 출력신호에 따라 발진기를 제어하기 위한 아날로그 신호로 변환시켜 출력하는 제2차지펌프(150)와; 상기 제2차지펌프(150)의 출력에 대하여 저역통과시켜 고주파성분을 제거하기 위한 제2루프필터(160)와; 상기 제1, 제2루프필터(130)(160)의 출력전압을 각각 입력받고 그에 따른 멀티위상 클럭을 발생하여 상기 위상주파수 검출부(110)와 위상 검출부(140)로 각각 출력하는 전압제어발진기(170)와; 상기 위상주파수 검출부(110)의 출력신호에 따라 록(LOCK) 상태를 검출하고 이 검출된 록상태에 따라 위상주파수 검출부(110) 또는 제2루프필터(160)의 동작을 제어하는 록 검출부(180)와; 상기 전압제어발진기(170)의 제어출력에 따라 에너지 데이터를 저장하고 있다가 선택신호(sel)에 따라 수신데이터와 클럭을 복원하는 래치(190)로 구성한다.The PEL circuit configuration for clock / data recovery using a multi-phase clock, as shown in FIG. 2, receives an input system clock, detects its phase, and compares it with an input frequency. (dn) a phase frequency detector 110 for outputting a signal; A first charge pump 120 for converting and outputting an analog signal capable of controlling an oscillator according to the output signal of the phase frequency detector 110; A first loop filter 130 for removing high frequency components by low-passing the output of the first charge pump 120; A frequency detector 140 which detects a phase of the input energy data and compares it with an input frequency and outputs an up or down dn signal accordingly; A second charge pump 150 for converting and outputting an analog signal for controlling an oscillator according to the output signal of the frequency detector 140; A second loop filter 160 for removing high frequency components by low-passing the output of the second charge pump 150; A voltage controlled oscillator for receiving the output voltages of the first and second loop filters 130 and 160, respectively, generating a multiphase clock, and outputting them to the phase frequency detector 110 and the phase detector 140, respectively. 170); The lock detector 180 detects a lock state according to the output signal of the phase frequency detector 110 and controls an operation of the phase frequency detector 110 or the second loop filter 160 according to the detected lock state. )Wow; A latch 190 is configured to store energy data according to the control output of the voltage controlled oscillator 170 and restore the received data and the clock according to the selection signal sel.

그리고, 전압제어발진기(170)와 위상 검출부(140)와 록 검출부(180)의 구성에 대하여는 동작설명과 함께 뒤에서 설명하기로 한다.The configuration of the voltage controlled oscillator 170, the phase detector 140, and the lock detector 180 will be described later along with the operation description.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described in detail as follows.

시스템 초기에 루프1(Loop 1)은 인에이블 루프2(Loop 2)는 디스에이블상태가 된다.At the beginning of the system, Loop 1 is enabled. Loop 2 is disabled.

따라서, 위상주파수 검출부(110)는 입력되는 시스템 클럭(SYS CLX)을 받아 전압제어발진기(170)로부터 입력되는 클럭주파수와 비교하여 시스템 클럭주파수가 높으면 업(UP) 신호를 출력하고 상기 전압제어발진기(170)의 클럭주파수가 높으면 다운(dn)신호를 출력한다.Accordingly, the phase frequency detector 110 receives the input system clock (SYS CLX) and outputs an UP signal when the system clock frequency is high compared to the clock frequency input from the voltage controlled oscillator 170 and the voltage controlled oscillator. If the clock frequency of 170 is high, a down (dn) signal is output.

상기 위상주파수 검출부(110)의 동작에 대하여 제3도에 의거하여 살펴보면, 가령 위상주파수 검출부(110)로 입력되는 주파수(f1)가 전압제어발잔기(170)의 클럭주파수(f2) 보다 높을 경우 낸드게이트(ND1)로는 하이신호가 낸드게이트(ND4)로는 로우신호가 각각 입력된다.Referring to FIG. 3 for the operation of the phase frequency detector 110, for example, when the frequency f1 input to the phase frequency detector 110 is higher than the clock frequency f2 of the voltage control emitter 170. A high signal is input to the NAND gate ND1 and a low signal is input to the NAND gate ND4, respectively.

이때 록 상태가 아니므로 록 신호(lock)는 하이상태이다.At this time, the lock signal is locked because it is not locked.

따라서, 상기 입력 주파수(f1)의 하이신호는 낸드게이트(ND1)(ND2)를 통해 하이신호를 낸드게이트(ND3)의 일측 입력으로 입력되고, 상기 클럭주파수(f2)의 로우신호는 낸드게이트(ND4)(ND5)를 통해 로우신호를 낸드게이트(ND6)의 일측으로 입력된다.Accordingly, the high signal of the input frequency f1 is inputted to one side of the NAND gate ND3 through the NAND gate ND1 and ND2, and the low signal of the clock frequency f2 is supplied to the NAND gate (Ndgate). The low signal is input to one side of the NAND gate ND6 through ND4) and ND5.

이때 제1래치(100a)와 제2래치(100b)는 낸드게이트(ND2)(ND5)의 하이신호와 로우신호를 계속해서 래치하고, 이 래치신호를 각각 받는 낸드게이트(ND11)는 하이신호를 출력한다.At this time, the first latch 100a and the second latch 100b continue to latch the high signal and the low signal of the NAND gates ND2 and ND5, and the NAND gate ND11 receiving the latch signals receives the high signal. Output

그러면, 상기 낸드게이트(ND3)는 하이신호가 입력됨에 따라 하이상태의 업신호를 인버터(I1)를 통해 출력하고, 낸드게이트(ND6)는 제2래치 및 낸드게이트의 출력신호인 로우신호를 각각 입력받아 논리 조합하고 인버터(I2)를 통해 로우상태의 다운(dn)신호를 출력한다.Then, the NAND gate ND3 outputs a high state up signal through the inverter I1 as a high signal is input, and the NAND gate ND6 outputs a low signal that is an output signal of the second latch and the NAND gate, respectively. It receives the logic combination and outputs the low (dn) signal of the low state through the inverter I2.

그리고, 역으로 입력주파수(f1)가 전압제어발진기(170)의 클럭주파수(f2) 보다 낮으면 업(up)신호가 로우상태가 되고 다운(dn)신호는 하이상태가 된다.Conversely, if the input frequency f1 is lower than the clock frequency f2 of the voltage controlled oscillator 170, the up signal goes low and the down dn signal goes high.

또한, 입력주파수(f1)와 전압제어발진기(170)의 클럭주파수(f2) 위상이 같으면(0,0) 업(up)신호와 다운(dn)신호는 모두 제로가 되어 그때의 전압제어발진기(170)의 제어전압을 계속 유지하도록 하고, 그리고 두 주파수 위상이 같으면 (1,1) 업(up)신호와 다운(dn)신호는 낸드게이트(ND2)(ND5)로 각각 피드백되고 이 피드백된 신호는 다시 인버터(I1)(I2)와 낸드게이트(ND3)(ND6)를 통해 로우상태의 업(up)신호와 다운(dn)신호를 출력한다.In addition, when the input frequency f1 and the clock frequency f2 of the voltage controlled oscillator 170 have the same phase (0,0), both the up signal and the down (dn) signal become zero, and the voltage controlled oscillator ( 170, and if the two frequency phases are the same, the (1, 1) up and down signals are fed back to the NAND gates ND2 and ND5, respectively. In addition, the inverter outputs an up signal and a down signal dn in a low state through the inverters I1 and I2 and the NAND gate ND3 and ND6.

상기의 동작에 대하여 도표로 나타내면 아래에서와 같다.The above operation is shown in the table below.

상기에서와 같이 동작할 때 루프 1(Loop 1)이 록(lock)되면 낸드게이트(ND1)(ND4)로 로우상태의 록 신호(lock)가 입력되면 입력주파수(f1)와 전압제어발진기(170)의 클럭주파수(f2)에 관계없이 디스에이블상태로 만든다.In operation as described above, if the loop 1 is locked, and the low lock signal lock is input to the NAND gate ND1 and ND4, the input frequency f1 and the voltage controlled oscillator 170 Disable is performed regardless of the clock frequency f2.

상기에서와 같은 업(up)신호와 다운(dn)신호가 출력되면 제1차지펌프(120)와 록 검출부(180)가 각각 받아 동작함에 있어 먼저, 제1차지펌프(120)의 동작에 대하여 제4도에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.When the up signal and the down signal dn are output as described above, the first charge pump 120 and the lock detector 180 receive and operate the first charge pump 120, respectively. Based on FIG. 4, it is as follows.

하이상태의 신호가 입력되면 오아게이트(OR12)와 낸드게이트(ND13)에 의해 논리 조합되고, 로우상태의 다운(dn)신호가 입력될 때 록 상태가 아닌 하이상태의 신호(lock)가 입력되면 오아게이트(OR12)와 낸드게이트(ND13)에 의해 논리조합되고, 이 논리조합된 로우신호와 하이신호가 각각 피모스 및 엔모스 트랜지스터(PM2)(NM1)의 게이트로 입력됨에 따라 상기 피모스 트랜지스터(PM2)와 엔모스 트랜지스터(NM1)가 각각 턴온된다.When the high state signal is input, the logic is combined by the OR gate OR12 and the NAND gate ND13. When the low state dn signal is input, the high state signal lock is input. The PMOS transistor is logic-combined by the OR gate OR12 and the NAND gate ND13, and the logic-combined low and high signals are input to the gates of the PMOS and NMOS transistors PM2 and NM1, respectively. PM2 and NMOS transistor NM1 are turned on, respectively.

이때 피모스 트랜지스터(PM1)와 엔모스 트랜지스터(NM2)의 게이트로 각각 바이어스 전압(bias)이 걸려있기 때문에 항상 턴온상태로 있게 된다.At this time, since the bias voltage is applied to the gates of the PMOS transistor PM1 and the NMOS transistor NM2, the transistor is always turned on.

따라서, 전압(Vcc)은 피모스 트랜지스터(PM1)(PM2)와 엔모스 트랜지스터(NM1)(NM2)에 의해 분할되고 이 분압된 전압이 최종 출력단자(out)를 통해 출력된다.Accordingly, the voltage Vcc is divided by the PMOS transistors PM1 and PM2 and the NMOS transistors NM1 and NM2, and the divided voltage is output through the final output terminal out.

마찬가지로, 로우상태의 업(up)신호와 하이상태의 다운(dn)신호가 입력될 경우에는 오아게이트(OR12)가 하이신호를 출력하므로 피모스 트랜지스터(PM2)가 턴오프상태가 되고, 낸드게이트(ND13)가 하이신호를 출력하므로 엔모스 트랜지스터(NM1)가 턴온상태가 되므로 최종 출력단자(out)에는 접지전압이 걸리게 된다.Similarly, when the up signal in the low state and the down dn signal in the high state are input, the PMOS transistor PM2 is turned off because the OR gate OR12 outputs a high signal. Since the ND13 outputs a high signal, the NMOS transistor NM1 is turned on, so the ground output is applied to the final output terminal out.

그리고, 하이상태의 업(up)신호와 다운(dn)신호가 입력될 경우에는 하이상태의 업(up)신호와 로우상태의 다운(dn)신호를 입력할 경우와 같고, 로우상태의 업(up)신호와 다운(dn)신호를 입력할 경우에는 로우상태의 업(up)신호와 하이상태의 다운(dn)신호를 입력할 경우와 같다.When the high up signal and the down dn signal are input, the same as when the high up signal and the low down dn signal are input. Inputting the up signal and the down signal is the same as inputting the up signal in the low state and the down (dn) signal in the high state.

이때 록상태가 되어 로우상태의 록 신호(lok)를 인가하게 되면 제1차지펌프(120)는 디스에이블 상태가 된다.In this case, when the lock signal lok is applied in the locked state, the first charge pump 120 is in a disabled state.

이상에서와 같이 위상주파수 검출부(110)와 제1차지펌프(120)를 통해 위상 주파수를 검출하고 그에 따른 전압제어발진기(170)를 제어하기 위한 전압값으로 바꾸어 제1루프필터(130)로 출력하면, 상기 제1루프필터(130)는 저역통과시켜 고역성분을 제거한다.As described above, the phase frequency detection unit 110 and the first charge pump 120 detects the phase frequency and changes the voltage value for controlling the voltage controlled oscillator 170 accordingly and outputs it to the first loop filter 130. The first loop filter 130 passes low pass to remove high pass components.

여기서, 고역성분을 제거하는 이유는 회로설계시 잡음 특성과 주파수 추적능력 사이에 트레이드 오프(trade off)가 존재하기 때문에 감쇠상수(damping factor)를 줄이기 위한 것이다.Here, the reason for removing the high frequency component is to reduce the damping factor since there is a trade off between the noise characteristics and the frequency tracking capability in the circuit design.

고역성분을 제거한 일정한 전압을 입력단자(Vf)로 입력받아 발진하고 제5도에서와 같이 시스템 클럭에 동기된 주파수로 발진하게 되는데, 그 발진하는 주파수는 2M개의 멀티위상 클럭을 발생한다.The oscillator receives a constant voltage without the high frequency component from the input terminal V f and oscillates at a frequency synchronized with the system clock as shown in FIG. 5. The oscillating frequency generates 2M multiphase clocks.

동일한 주파수에 위상이 서로 다른 2M개의 피엘엘(PLL) 클럭을 발생시켜야하므로 제6도에서와 같은 Replica Bias기법을 이용하여 원하는 주파수의 멀티위상 클럭을 발생시키도록 한다.Since 2M PLL clocks with different phases must be generated at the same frequency, a multi-phase clock of a desired frequency can be generated using the replica bias method as shown in FIG.

상기 전압제어발진기(170)의 동작에 대하여 제6도에 의거하여 살펴보면, 입력되는 기준전압(Vref)을 연산증폭기(A)에서 일정레벨로 증폭하여 지연셀(Delay cell)의 출력스윙범위의 최저 전압을 조정하여 준다.Referring to FIG. 6 for the operation of the voltage controlled oscillator 170, the input reference voltage Vref is amplified to a predetermined level in the operational amplifier A to thereby lower the output swing range of the delay cell. Adjust the voltage.

그러면, 상기 지연셀은 출력스윙범위의 최저 전압에 따라 제1루프필터(130)와 제2루프필터(160)로부터 입력되는 전압(Vf)(VP)에 따라 바이어스전압(R-Bias)을 조정하여 차동증폭부(170a)로 출력한다.Then, the delay cell is a bias voltage (R-Bias) according to the voltage (V f ) (V P ) input from the first loop filter 130 and the second loop filter 160 according to the lowest voltage of the output swing range. Is adjusted and output to the differential amplifier 170a.

상기 차동증폭부(170a)의 피모스 트랜지스터(PMOS-1)는 그의 게이트로 바이어스전압(R-Bias)과 다이오드가 연결된 피모스 트랜지스터(PMOS-2)의 게이트는 피모스 트랜지스터(PMOS-1)(PMOS-2)의 공통드레인에 연결되어 얻어지는 전압에 의해 차동증폭하여 멀티위상 클럭(ck8)(ck0)을 발생한다.The PMOS transistor PMOS-1 of the differential amplifier 170a has a gate thereof, and a gate of the PMOS transistor PMOS-2 having a diode connected to the bias voltage R-Bias is a PMOS transistor PMOS-1. The multi-phase clock ck8 (ck0) is generated by differentially amplifying by the voltage obtained by being connected to the common drain of (PMOS-2).

상기의 전압은 다시 다음단으로 전송하고 그곳에서 다시 차동증폭하여 멀티위상 클럭(ck9)(ck1)을 발생하는 것과 같은 동작을 반복하여 원하는 주파수의 멀티위상 클럭을 발생시키도록 한다.The voltage is transmitted to the next stage again and is differentially amplified again to generate a multiphase clock of a desired frequency by repeating an operation such as generating a multiphase clock ck9 (ck1).

여기서, 지연셀에서의 부하에 사용된 피모스 트랜지스터(PMOS-1)에 주기적으로 다이오드에 연결된 피모스 트랜지스터(PMOS-2)를 사용함으로써 전압제어발진기 입력전압에 대한 출력주파수의 선형범위를 제7도에서와 같이 넓혔다. 제7도에서 하나의 피모스 트랜지스터(PMOS-1)만을 사용할 경우 출력주파수의 선형범위는 점선으로 나타낸 바와 같고, 두개의 피모스 트랜지스터(PMOS-2)를 사용할 경우 출력주파수의 선형범위는 실선으로 나타낸 바와 같으면 결국 두개의 피모스 트랜지스터를 사용할 경우 선형범위가 더 넓어짐을 알 수 있다.Here, the linear range of the output frequency with respect to the voltage controlled oscillator input voltage is defined by using the PMOS transistor (PMOS-2) periodically connected to the diode to the PMOS transistor (PMOS-1) used for the load in the delay cell. Widened as in the figure. In FIG. 7, when only one PMOS-1 transistor is used, the linear range of the output frequency is indicated by a dotted line. When two PMOS transistors are used, the linear range of the output frequency is represented by a solid line. As shown, the linear range is wider when two PMOS transistors are used.

그러나, 피드백 패스(feedback path)에서의 안정도를 위해 1단 차동증폭기만을 사용할 경우 넓은 전압제어발진기 입력범위에서 원하는 출력주파수를 맞추기는 어려우나 다이오드에 연결된 피모스 트랜지스터(PMOS-2)를 삽입할 경우 상기 피모스 트랜지스터(PMOS-2)에서 흘려주는 일정 전류량에 의해 피모스 트랜지스터(PMOS-1)이 흘려주어야 할 전류수준이 1단의 차동증폭기를 사용하여도 충분히 바이어스를 조정할 수 있으므로 원하는 전압제어발진기(170)의 대역을 얻을 수 있다.However, it is difficult to achieve the desired output frequency over a wide voltage controlled oscillator input range when only a single stage differential amplifier is used for stability in the feedback path. However, when a PMOS-2 connected to a diode is inserted, The bias current can be sufficiently adjusted even if the current level to be flowed by the PMOS transistor PMOS-1 is controlled even by using a differential amplifier of one stage, so that the desired voltage controlled oscillator ( 170) can be obtained.

일정시간이 흐른 후, 전압제어발진기(170)가 시스템 클럭에 동기되면 록 검출기(180)가 동작을 하여 루프 1(Loop 1)은 오프되고, 루프 2(Loop 2)는 온 상태로 만들고, 위상주파수 검출부(110)와 제1차지펌프(120)를 디스에이블 시키는데, 이에 대하여 제8도에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.After a certain period of time, when the voltage-controlled oscillator 170 is synchronized to the system clock, the lock detector 180 is operated so that loop 1 is turned off, loop 2 is turned on, and the phase is turned on. The frequency detector 110 and the first charge pump 120 are disabled, which will be described with reference to FIG. 8 as follows.

록 검출부(180)는, 제8도에 도시한 바와 같이, 입력주파수보다 임의의 위상만큼 늦어진 멀티위상 클럭을 이용하여 업/다운신호를 검출하는 제1, 제2디플립플롭(DF1)(DF2)과; 상기 제1, 제2디플립플롭(DF1)(DF2)의 출력신호에 따라 카운터를 제어하기 위한 클럭 및 리셋신호를 발생하는 제어신호 발생부(180a)와; 상기 제어신호 발생부(180a)에서 발생하는 클럭을 카운트하여 입력단(din)에 입력된 숫자보다 클경우 록(lock)신호를 발생시키는 카운터(180b)로 구성한다.As shown in FIG. 8, the lock detector 180 detects an up / down signal using a multi-phase clock which is delayed by an arbitrary phase from the input frequency, and then the first and second deflip-flops DF1 (DF2). )and; A control signal generator 180a for generating a clock and a reset signal for controlling a counter according to the output signals of the first and second flip-flops DF1 and DF2; A counter 180b that counts a clock generated by the control signal generator 180a and generates a lock signal when the clock is greater than a number input to an input terminal din is configured.

상기 록 검출부(180)의 동작에 대하여 살펴보면, 루프 1(Loop 1)에서 제9도의 (a)에서와 같은 시스템 클럭의 입력주파수에 록이되면 제9도의 (d) 및 (e)에서와 같은 업(up)신호와 다운(dn)신호가 제1차지펌프(120)와 록 검출부(180)의 제1, 제2디플립플롭(DF1)(DF2)의 데이터 입력단자(D)로 전달된다.Referring to the operation of the lock detector 180, if the lock is at the input frequency of the system clock as shown in (a) of FIG. 9 in Loop 1, the same as in (d) and (e) of FIG. The up signal and the down signal dn are transmitted to the data input terminal D of the first and second dip-flops DF1 and DF2 of the first charge pump 120 and the lock detector 180. .

여기서, 업/다운(up/dn)신호의 펄스폭은 록이 될 경우 일반적으로 1ns 미만이다.Here, the pulse width of the up / down signal is generally less than 1 ns when locked.

이때 전압제어발진기(170)의 멀티위상 클럭중 제9도의 (b)에서 도시한 바와 같은 클럭(ck0)이 입력주파수와 정확히 주파수와 위상이 맞는다면 그 클럭(ck0) 보다 임의의 위상만큼 늦추어진 (c)에서와 같은 클럭(ck1)(ckm)을 이용하여 업(up)신호와 다운(dn)신호를 검출하도록 한다.At this time, if the clock ck0 as shown in (b) of FIG. 9 of the multiphase clock of the voltage controlled oscillator 170 is exactly in frequency and phase with the input frequency, it is delayed by an arbitrary phase than the clock ck0. The up signal and the down signal dn are detected using a clock ck1 (ckm) as in (c).

즉, 제2디플립플롭(DF1)은 하이상태의 멀티위상 클럭(ck1)을 클럭펄스 입력단(cp)으로 받을때 입력단(D)으로 입력되는 업(up)신호를 그의 비반전 및 반전출력단자(Q)(QN)로 출력하고, 제2디플립플롭(DF2)도 마찬가지로 입력단(D)으로 다운(dn)신호를 그의 비반전 및 반전출력단자(Q)(QN)로 출력한다.That is, the second deflip-flop DF1 receives an up signal input to the input terminal D when the multi-phase clock ck1 of the high state is received by the clock pulse input terminal cp, and the non-inverting and inverting output terminals thereof. The second deflip-flop DF2 also outputs a down (dn) signal to its non-inverting and inverting output terminal Q (QN).

그러면, 제어신호 발생부(180a)의 낸드게이트(ND16)는 인버터(I1)를 통해 반전된 리셋신호(/rst)와, 제1, 제2디플립플롭(DF1)(DF2)의 반전출력단자를 통해 출력되는 신호를 각각 입력받아 낸드조합하고, 이 낸드조합하여 생성되는 리셋신호(reset)를 카운터(180b)의 리셋단자로 출력한다.Then, the NAND gate ND16 of the control signal generation unit 180a is the inverted output terminal of the reset signal / rst inverted through the inverter I1 and the first and second deflip-flops DF1 and DF2. NAND combinations of the signals output through the NAND, and a reset signal generated by the NAND combinations are output to the reset terminal of the counter 180b.

상기 카운터(180b)의 리셋단자로 입력되는 리셋신호가 하이상태이면 지금까지 카운트한 값을 지우고 리셋신호가 로우상태이면 카운트동작을 계속해서 수행하도록 한다.If the reset signal input to the reset terminal of the counter 180b is in a high state, the count value thus far is erased. If the reset signal is in a low state, the count operation is continued.

이렇게 낸드게이트(ND16)가 동작하는 동안 앤드게이트(AD1)는 제9도의 (c)에서와 같은 멀티위상 클럭(ckm)과 카운터(180b)의 출력인 록신호(lock)를 입력받아 앤드조합하고, 이 앤드조합하여 생성되는 클럭(ck)을 상기 카운터(180b)의 클럭입력단자로 전달한다.While the NAND gate ND16 is operating, the AND gate AD1 receives and combines the multi-phase clock ckm and the lock signal lock, which are outputs of the counter 180b, as shown in FIG. 9C. The clock combination ck generated by this AND combination is transferred to the clock input terminal of the counter 180b.

따라서, 상기 카운터(180b)는 클럭입력단자로 입력되는 클럭의 ‘0’의 갯수를 카운트하여 데이터 입력단(din)으로 입력된 숫자보다 클 경우 록신호를 발생토록 한다.Therefore, the counter 180b counts the number of '0' of the clock inputted to the clock input terminal and generates a lock signal when the counter 180b is larger than the number input to the data input terminal din.

이렇게 발생된 록신호는 상기 앤드게이트(AD1)의 하나의 입력측으로 전달되어 멀티위상 클럭(ckm)을 마스킹(masking)하게 되고, 위상주파수 검출부(110)와 제1차지펌프(120)를 디스에이블시킨다.The lock signal generated in this way is transmitted to one input side of the AND gate AD1 to mask the multi-phase clock ckm, and to disable the phase frequency detector 110 and the first charge pump 120. Let's do it.

상기 카운터(180b)가 카운팅하는 중간에 업(up)/다운(dn)신호가 발생하면, 상기 카운터(180b)는 낸드게이트(ND16)에 의해 자동적으로 리셋되어 처음부터 다시 카운팅을 하게 된다.When the up / down signal dn occurs in the middle of the counter 180b counting, the counter 180b is automatically reset by the NAND gate ND16 to count again from the beginning.

지금까지의 동작에 대한 타이밍도는 제10도에 도시한 바와 같다.The timing chart of the operation so far is as shown in FIG.

록 검출부(180)에서 발생된 록신호(lock)는 루프 1(Loop 1)을 디스에이블시키고 전압제어발진기(170)가 중심주파수로 가고, 루프 2(Loop 2)가 인에이블되면 위상 검출부(140)는 실제 입력되는 에너지 데이터(NRZ data)로부터 위상을 검출하고 이 검출된 위상과 전압제어발진기(170)로부터 발생하는 클럭(ck[O:N-1])의 위상과 비교하고 그에 따른 업(up)신호와 다운(dn)신호를 출력하는데 이에 대하여는 제11도와 제12도에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.The lock signal generated by the lock detector 180 disables loop 1, the voltage controlled oscillator 170 goes to the center frequency, and when the loop 2 is enabled, the phase detector 140 ) Detects a phase from the actual input energy data NRZ data, compares the detected phase with the phase of the clock ck [O: N-1] generated from the voltage controlled oscillator 170 and increases the corresponding phase accordingly. The up) signal and the down (dn) signal are output, which will be described with reference to FIGS. 11 and 12.

제11도는 위상 검출부(140)의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이, 전압제어발진기로부터 입력되는 클럭에 입력되는 에너지 데이터(NRZ data)의 에지를 검출하는 에지 검출부(140a)와; 상기 에지 검출부(140a)를 통해 검출된 에지를 각각 입력받아 ½주기(T)와 1주기로 지연시키는 제1, 제2지연부(140b)(140c)와; 상기 제1, 제2지연부(140b)(140c)를 통해 지연된 신호(HF)(FL)를 리셋과 셋트 입력단으로 받아 다운(dn)신호를 만들어 출력하는 다운신호 발생부(140d)와; 상기 제2지연부(140c)의 출력신호(FL)를 셋트 입력단으로 리셋 입력단으로 전압제어발진기의 클럭(ck0)을 받아 업(up)를 만들어 출력하는 업신호 발생부(140e)로 구성한다.FIG. 11 is a configuration diagram of the phase detector 140. As shown therein, an edge detector 140a for detecting an edge of energy data NRZ data input to a clock input from a voltage controlled oscillator; First and second delay units (140b) (140c) receiving the edges detected through the edge detector (140a), respectively, and delaying the edges by a period (T) and one period; A down signal generator 140d for receiving a signal HF (FL) delayed through the first and second delay units 140b and 140c into a reset and set input terminal to generate and output a down (dn) signal; The output signal FL of the second delay unit 140c is set to the set input terminal, and is configured as an up signal generator 140e which receives the clock ck0 of the voltage controlled oscillator as the reset input terminal and generates an up signal.

이와 같이 구성된 위상 검출부(140)의 동작에 대하여 제11도에서 제13도에 의거하여 살펴보면, 전압제어발진기(170)에서 위상 검출부(140)로 클럭([O:N-1])을 발진하면 에지 검출부(140a)를 구성하는 디플립플롭(DF0~DFN-1)의 클럭펄스 입력단으로 각각 입력받고, 이 클럭펄스 입력단으로 입력되는 멀티위상 클럭(ck0~ck(N-1))에 입력단(D)으로 입력되는 에너지 데이터(NRZ data)의 위상에 동기시켜 출력한다.Referring to the operation of the phase detector 140 configured as described above with reference to FIGS. 11 to 13, when the clock ([O: N-1]) is oscillated from the voltage controlled oscillator 170 to the phase detector 140. The multi-phase clocks ck0 to ck (N-1) input to the clock pulse input terminals of the deflip - flops DF 0 to DF N-1 constituting the edge detection unit 140a, respectively. It outputs in synchronization with the phase of the energy data NRZ data input to the input terminal D. FIG.

예를 들어, 제12도의 (b)에서와 같은 멀티위상 동기(ckm)에 (a)에 도시한 에너지 데이터(NRZ data)의 위상을 동기시켜 출력한다.For example, the phase of the energy data NRZ data shown in (a) is output in synchronization with the multi-phase synchronization ckm as shown in FIG. 12 (b).

상기 디플립플롭(DF0~DFN-1)으로부터 출력된 데이터(Dout0~Dout(N-1)을 앤드게이트(AND0~ANDN-1)에서 그의 일측으로 입력받고 타측으로는 그 이전의 데이터(DoutN-1~ANDN-2)를 반전시켜 입력받아 앤드조합하여 출력한다.The data Dout0 to Dout (N-1) output from the flip-flop DF 0 to DF N-1 is inputted to one side of the AND gate AND 0 to AND N-1 , and the other side thereof is the previous one. Inverts the data (Dout N-1 to AND N-2 ), receives the input, and outputs the result of the end combination.

상기 앤드게이트(AND0~ANDN-1)의 출력을 데이터 입력단(D)으로 입력받은 디플립플롭(DF10~DF1(N-1))은 그의 클럭펄스 입력단으로 입력되는 클럭(ck((N-1)/2), CK((N-1)/2+1),…,CK((N-1)/2-1))에 동기시킨 데이터의 위상을 출력한다.The de-flip flops DF 10 to DF 1 (N-1) receiving the outputs of the AND gates AND 0 to AND N-1 to the data input terminal D have a clock ck ( The phase of data synchronized with (N-1) / 2), CK ((N-1) / 2 + 1), ..., CK ((N-1) / 2-1) is output.

그러면, 제12도의 (c)에서와 같은 폭을 갖는 에지펄스(edge01(0))를 출력한다.Then, the edge pulse edge01 (0) having the same width as in (c) of FIG. 12 is output.

결국, 상기 디플립플롭(DF10~DF1(N-1))은 클럭펄스 입력단으로 입력되는 클럭펄스에 의해 데이터 입력단으로 입력되는 데이터의 위상에 대하여 일정한 폭을 갖는 에지펄스(edge01(0), edge01(1),…, edge01(N-1)를 출력한다.As a result, the flip-flops DF 10 to DF 1 (N-1) are edge pulses having a constant width with respect to the phase of the data input to the data input terminal by the clock pulse input to the clock pulse input terminal. , edge01 (1), ..., edge01 (N-1) are outputted.

이렇게 하여 발생된 에지펄스(edge01(0), edge01(1),…, edge01(N-1)는 제1지연부(140b)와 제2지연부(140c)에 각각 입력되어 ½주기와 1주기가 지연되고 이 지연된 신호(HF)(FL)가 출력된다.The edge pulses generated in this way (edge01 (0), edge01 (1), ..., edge01 (N-1)) are input to the first delay section 140b and the second delay section 140c, respectively, and have a half cycle and one cycle. Is delayed and this delayed signal (HF) FL is output.

다시 말하면, 제12도의 (c)에서와 같은 에지펄스(edge01(m))가 있을 경우 제1지연부(140b)를 통해서는 (f)에서와 같이 ½주기만 지연된 신호(HF)가 다운 신호 발생부(140d)의 리셋 입력단으로 출력하고, 제2지연부(140c)를 통해서는 (e)에서와 같이 1주기가 지연된 신호(FL)가 다운 및 업신호 발생부(140d)(140e)의 셋트 입력단으로 각각 출력된다.In other words, when there is an edge pulse as shown in (c) of FIG. 12, the signal HF delayed only ½ cycle is generated through the first delay unit 140b as shown in (f). The signal FL, which is outputted to the reset input terminal of the unit 140d and delayed by one cycle, is set through the second delay unit 140c as shown in (e) of the down and up signal generators 140d and 140e. Output to the input stage respectively.

따라서, 상기 다운신호 발생부(140d)는 리셋 및 셋트 입력단으로 입력되는 신호(HF)(FL)를 이용하여 제12도의 (h)에서 같은 다운신호(dn)를 만들어 출력하고, 업신호 발생부(140e)는 셋트입력단으로 제2지연부(140c)의 출력신호(FL)를 입력받고 그의 리셋입력단으로 제12도의 (d)에서와 같이 임의의 멀티위상 클럭(ckm)보다 일정시간(θe) 지연된 멀티위상 클럭(ck0)을 입력받아 제12도의 (g)에서와 같은 업(up)신호를 만들어 출력한다.Accordingly, the down signal generator 140d generates and outputs the same down signal dn in (h) of FIG. 12 using the signal HF (FL) input to the reset and set input terminals, and outputs the up signal generator. 140e receives the output signal FL of the second delay unit 140c through the set input terminal and receives a predetermined time (θ e ) from the multiphase clock (ckm) as shown in (d) of FIG. 12 to the reset input terminal thereof. The delayed multi-phase clock ck0 is input to generate and output an up signal as shown in FIG.

그리고, 빠른 록킹(locking)시간이 요구될 때는 데이터의 상승에지 뿐아니라 하강에지를 검출하면 된다.When a fast locking time is required, not only the rising edge of the data but also the falling edge may be detected.

상기에서와 같은 위상 검출부(140)를 사용할 경우, 전압제어발진기(170)의 수신범위는 송신단 주파수의 ±3% 이내로 제한된다.When using the phase detector 140 as described above, the reception range of the voltage controlled oscillator 170 is limited to within ± 3% of the frequency of the transmitter.

그러므로, 전압제어발진기(170) 주파수를 좁은 범위에서 조절하기 위해 제2루프필터(160)의 다음단에 제14도에서와 같은 회로를 이용하여 상기 전압제어발진기(170)의 VP전압을 조절한다.Therefore, in order to adjust the frequency of the voltage controlled oscillator 170 in a narrow range, the V P voltage of the voltage controlled oscillator 170 is adjusted by using a circuit as shown in FIG. 14 next to the second loop filter 160. do.

즉, 제2차지펌프(150)의 출력전압과 록신호(lock) 그리고 기준전압(Vref)을 이용하여 VP전압을 조절한다.That is, the voltage V P is adjusted using the output voltage of the second charge pump 150, the lock signal lock, and the reference voltage Vref.

이상에서와 같이 표준이 되는 시스템 클럭을 위상주파수 검출부(110)에서 위상과 주파수를 검출하여 전압제어발진기(170)로부터의 발진출력의 위상차를 검출하여 전압제어발진기(170)로 전달하는 루프 1(Loop 1)가 동작하다가 전압제어발진기(70)가 시스템 클럭에 동기되면 록 검출부(180)가 동작하여 루프 1(Loop 1)은 오프되고 루프 2(Loop 2)가 온상태가 되어 실제로 입력되는 에너지 데이터에서 위상을 검출하여 상기 전압제어발진기(170)로 출력한다.As described above, the loop 1 which detects the phase and the frequency by the phase frequency detector 110 to detect the phase difference of the oscillation output from the voltage controlled oscillator 170 and delivers the system clock to the voltage controlled oscillator 170 as described above. When loop 1) is operated and the voltage controlled oscillator 70 is synchronized with the system clock, the lock detector 180 is operated so that loop 1 is turned off and loop 2 is turned on to actually input energy. The phase is detected from the data and output to the voltage controlled oscillator 170.

상기 전압제어발진기(170)에 의해 시스템 클럭과 실제 데이타의 위상을 조절하여 주면 래치(190)는 입력되는 에너지 데이터(NRZ data)를 복원하고 입력되는 선택신호(sel)에 의해 출력하도록 한다.When the phase of the system clock and the actual data is adjusted by the voltage controlled oscillator 170, the latch 190 restores the input energy data NRZ data and outputs the received signal sel.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 멀티위상 클럭을 이용하여 지연을 만들어 위상을 맞추고 이 위상에 맞추어 데이터와 클럭을 복원하도록 함으로써 별도의 지연소자를 둘 필요가 없도록 하여 회로구성시 보다 용이하고, 간편하도록 한 효과가 있다.As described in detail above, the present invention makes it easier and simpler when constructing a circuit by eliminating the need for a separate delay device by making a delay using a multiphase clock to adjust a phase and restoring data and a clock according to the phase. It is effective.

Claims (5)

발진기를 시스템 클럭에 동기시키기 위한 주파수 검출수단과, 상기 주파수 검출후 입력신호로부터 데이타와 클럭신호를 추출하기 위한 위상 검출수단을 포함한 것으로 된 멀티위상 클럭을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘.A PEL for clock / data recovery using a multiphase clock comprising frequency detecting means for synchronizing an oscillator with a system clock, and phase detecting means for extracting data and clock signals from an input signal after said frequency detection. 시스템 클럭으로부터 위상을 검출하는 위상주파수 검출수단과; 상기 위상주파수 검출수단의 출력신호에 따라 발진기 제어신호를 출력하는 제1차지펌프와; 입력되는 데이타의 위상을 검출하여 입력주파수 위상과 비교하는 위상 검출수단과; 상기 위상 검출수단의 출력신호에 따라 발진기를 제어하는 제2차지펌프와; 상기 제1, 제2차지펌프의 제어에 따라 멀티 위상클럭을 발생하여 상기 위상주파수 검출수단과 위상 검출수단으로 신호를 공급하는 발진기와; 상기 위상주파수 검출수단의 출력신호에 따라 록 상태를 검출하여 위상 주파수검출수단을 제어하는 록 검출수단을 포함한 것으로 된 멀티위상 클럭을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘.Phase frequency detecting means for detecting a phase from a system clock; A first charge pump for outputting an oscillator control signal according to the output signal of the phase frequency detecting means; Phase detection means for detecting a phase of the input data and comparing the phase with an input frequency phase; A second charge pump controlling the oscillator according to the output signal of the phase detection means; An oscillator for generating a multi phase clock and supplying a signal to the phase frequency detecting means and the phase detecting means under the control of the first and second charge pumps; And a lock detection means for detecting a lock state in accordance with an output signal of the phase frequency detection means and controlling the phase frequency detection means. 제2항에 있어서, 록 검출수단은 입력주파수보다 임의의 위상만큼 늦어진 멀티위상 클럭을 이용하여 업/다운신호를 검출하는 업/다운신호 검출수단과; 상기 업/다운 검출수단의 출력신호에 따라 카운터를 제어하기 위한 클럭 및 리셋신호를 발생하는 제어신호 발생수단과; 상기 제어신호 발생수단에서 발생하는 클럭을 카운트하여 입력단을 통해 입력된 숫자보다 클경우 록(lock)신호를 발생시키는 카운터로 구성함을 특징으로 하는 멀티위상 클럭을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘.3. The lock detection means according to claim 2, further comprising: up / down signal detection means for detecting an up / down signal by using a multiphase clock which is delayed by an arbitrary phase from an input frequency; Control signal generating means for generating a clock and reset signal for controlling the counter in accordance with an output signal of said up / down detecting means; And a counter for generating a lock signal when the clock generated by the control signal generating means is greater than the number input through the input terminal. 제3항에 있어서, 제어신호 발생수단은 리셋신호를 반전시켜 출력하는 인버터와; 업/다운 검출수단의 출력신호와 상기 인버터의 출력신호를 각각 입력받아 낸드조합하고 이 낸드조합된 리셋신호를 출력하는 낸드게이트와; 입력주파수보다 임의의 위상만큼 늦어진 멀티위상 클럭과 피드백되는 록신호를 입력받아 앤드조합하고 이 앤드조합하여 만들어진 클럭신호를 발생하여 앤드게이트로 구성함을 특징으로 하는 멀티위상 클럭을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘.4. The apparatus of claim 3, wherein the control signal generating means comprises: an inverter for inverting and outputting the reset signal; A NAND gate which receives a NAND combination of an output signal of an up / down detection means and an output signal of the inverter, and outputs the NAND combined reset signal; Regenerates the clock / data using the multiphase clock characterized in that it is inputted and combined with the multiphase clock which is delayed by an arbitrary phase than the input frequency, and the clock signal generated by the AND combination is configured as an AND gate. Dragon Piel. 제2항에 있어서, 위상 검출수단은 전압제어발진기로부터 입력되는 클럭주파수에 따라 에너지 데이터(NRZ data)를 입력받아 일정폭을 갖는 에지펄스를 검출하여 출력하는 에지 검출수단과; 상기 에지 검출수단의 에지펄스를 받아 임의의 주기만큼 지연시켜 출력하는 제1, 제2지연수단과; 상기 제1, 제2지연수단의 출력신호를 리셋 및 셋트 입력단으로 받아 다운(dn)신호를 만들어 출력하는 다운신호 발생수단과; 상기 제2지연수단의 출력신호를 셋트 입력단으로 입력받고 리셋 입력단으로 전압제어발진기의 클럭(ck0)을 받아 업(up)신호를 만들어 출력하는 업신호 발생수단으로 구성함을 특징으로 하는 멀티위상 클럭을 이용한 클럭/데이터 복원용 피엘엘.3. The apparatus of claim 2, wherein the phase detecting means comprises: edge detecting means for receiving energy data (NRZ data) according to a clock frequency input from a voltage controlled oscillator and detecting and outputting an edge pulse having a predetermined width; First and second delay means for receiving an edge pulse of the edge detection means and delaying the output by a predetermined period; Down signal generating means for receiving the output signals of the first and second delay means to a reset and set input terminal to generate and output a down (dn) signal; A multiphase clock, comprising: an up signal generating means for receiving an output signal of the second delay means into a set input terminal and receiving a clock ck0 of a voltage controlled oscillator as a reset input terminal to generate an up signal; PEL for clock / data recovery using.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030002249A (en) * 2001-06-30 2003-01-08 주식회사 하이닉스반도체 Data recovery circuit in high frequency system
KR100400043B1 (en) * 2001-06-11 2003-09-29 삼성전자주식회사 Data recovery circuit and method thereof
KR100739998B1 (en) * 2001-12-20 2007-07-16 매그나칩 반도체 유한회사 Phase locked loop with autocalibration device of voltage controlled oscillator
KR101520283B1 (en) * 2014-06-26 2015-05-14 (주)아이앤씨테크놀로지 Iq signal generator for phase calibration circuit

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