KR20010044876A - Doulble locking delay locked loop clock generation device using ring oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체집적회로에 관한 것으로서, 특히 지연고정루프(delay locked loop : DLL)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor integrated circuits, and more particularly, to a delay locked loop (DLL).
일반적으로, DDR(double data rate) SDRAM(Synchronous DRAM)과 같이 고속으로 동작하는 메모리 소자에 있어서 클럭(clock)과 데이터(data) 또는 외부 클럭과 내부 클럭간의 스큐(skew)를 보상하기 위한 클럭발생장치로서 지연고정루프를 사용한다.Generally, clock generation for compensating clock and data or skew between an external clock and an internal clock in a memory device operating at a high speed such as double data rate (DDR) synchronous DRAM (SDRAM). Use a delay lock loop as a device.
도1의 지연고정루프의 원리 설명을 위한 타이밍도를 참조하여 살펴본다.A timing diagram for explaining the principle of the delay locked loop of FIG. 1 will be described.
클럭신호(clk)와 출력데이터(dout)간에 td1의 시간차를 보이는 경우 상기 클럭신호를 td2만큼 지연시킨 내부클럭신호(dll_clk)을 사용하여 상기 클럭신호와 출력데이터의 동기를 맞추어 주는 것이다.When the time difference of td1 is shown between the clock signal clk and the output data dout, the clock signal and the output data are synchronized using the internal clock signal dll_clk which delays the clock signal by td2.
디지털 방식의 지연고정루프는 수 십여 개의 단위지연소자를 직렬로 배열하여 그 중 적당한 출력을 뽑아낸다. 해상도를 높이기 위해서는 단위지연시간을 최소화해야 한다.Digital delay lock loops arrange dozens of unit delay elements in series to extract the appropriate output. To increase the resolution, the unit delay time should be minimized.
그러나, 단위지연시간이 작아질수록 전체 지연고정루프를 구성하기 위해서는 더 많은 개수의 단위지연소자가 필요하게 되어 면적 및 소모 전력의 증가가 불가피해진다.However, as the unit delay time decreases, a larger number of unit delay elements are required to form the entire delay locked loop, thereby increasing the area and power consumption.
이러한 단점을 보완하기 위하여 전체 지연 과정을 지연시간을 크게하여 대략적으로 지연하는 코스지연부(corse delay stage)와 미세한 지연소자를 통해 지연하는 미세지연부(fine delay stage)의 2단계를 거치는 방법을 사용하였으나, 이러한 경우 노이즈(noise)가 있을 때의 전체 지연루프의 지터(jitter)는 결국 지연시간이 큰 코스지연부와 같아져서 매우 큰 지터가 발생한다.In order to make up for this drawback, a method of going through the two stages of the course delay stage (corse delay stage) which delays the overall delay process by increasing the delay time and the fine delay stage which is delayed by the minute delay element is described. In this case, however, the jitter of the entire delay loop in the presence of noise eventually becomes the same as that of the course delay with a large delay time, resulting in very large jitter.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 빠른 시간 내에 지터가 작은 지연고정루프클럭신호를 생성하면서 전체 면적을 줄인 지연고정루프클럭 생성장치를 구현하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the present invention made as described above, the delayed fixed loop clock generating apparatus that reduces the total area while generating a delay fixed loop clock signal with a small jitter within a short time The purpose is to implement it.
또한, 본 발명의 다른 목적은 노이즈가 발생될 경우에도 전체 지터는 계속해서 미세지연부에 의해서만 제어되도록 하는 지연고정루프클럭 생성장치를 구현하는데 그 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to implement a delay locked loop clock generation apparatus such that the entire jitter is continuously controlled only by the fine delay unit even when noise is generated.
도1의 지연고정루프의 원리 설명을 위한 타이밍도.1 is a timing diagram for explaining the principle of the delay lock loop of FIG.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 지연고정루프의 블록 다이아그램.2 is a block diagram of a delay locked loop according to an embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 1차지연부의 상세회로도.Figure 3 is a detailed circuit diagram of the primary delay unit according to an embodiment of the present invention.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 쉬프트레지스터의 상세 회로도.4 is a detailed circuit diagram of a shift register according to an embodiment of the present invention.
도5 내지 도7은 본 발명의 일실시에에 따른 1차지연부의 동작 타이밍도.5 to 7 are operation timing diagrams of the primary delay unit according to an embodiment of the present invention.
도8은 본 발명의 일실시예에 따른 2차지연부의 상세회로도.8 is a detailed circuit diagram of a secondary delay unit according to an embodiment of the present invention.
도9는 본 발명의 일실시예에 따른 플래그레지스터의 상세회로도.9 is a detailed circuit diagram of a flag register according to an embodiment of the present invention.
도10a 내지 도10c는 본 발명의 일실시예에 따른 제2지연측정부의 동작에 따른 타이밍도 및 과정도.10A to 10C are timing diagrams and process diagrams of an operation of a second delay measuring unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도11은 본 발명의 일실시예에 따른 2차지연부의 동작 타이밍도.11 is an operation timing diagram of a secondary delay unit according to an embodiment of the present invention.
도12는 본 발명의 일실시예에 따른 전체 동작 타이밍도.12 is an overall operation timing diagram according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
250 : 1차지연부250: 1st delay
251 : 제1지연측정부 252 : 제1복제지연부251: first delay measurement unit 252: first replication delay unit
270 : 제2지연부270: second delay
271 : 제2지연측정부 272 : 제2복제지연부271: second delay measurement unit 272: second replication delay unit
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지연고정루프클럭 생성장치에 있어서, 클럭신호를 상기 클럭신호와 데이터출력신호와의 시간 차 만큼 지연한 지연클럭신호를 생성하는 지연모델; 상기 클럭신호와 인에이블신호와 상기 지연클럭신호에 응답하여 지연고정루프클럭신호를 생성하기 위한 제어신호와 링오실레이터신호를 생성하는 제어부; 상기 제어신호와 상기 링오실레이터신호에 응답하여 상기 링오실레이터의 주기에 의해 지터가 결정되고 빠른 시간내에 상기 클럭신호를 대략적으로 지연한 1차클럭지연신호를 생성하는 1차지연부; 및 상기 제어신호와 상기 내부클럭신호에 응답하여 상기 1차지연부에서 대략적으로 지연한 클럭신호를 미세하게 지연하여 상기 지연고정루프클럭신호를 생성하는 2차지연부를 구비하고, 상기 지연고정루프클럭신호의 지터는 상기 2차지연부의 단위미세지연소자에 의해 결정된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a delay locked loop clock generation apparatus comprising: a delay model for generating a delay clock signal delaying a clock signal by a time difference between the clock signal and a data output signal; A control unit for generating a control signal and a ring oscillator signal for generating a delay locked loop clock signal in response to the clock signal, the enable signal, and the delay clock signal; A primary delay unit configured to generate a primary clock delay signal in which jitter is determined by a period of the ring oscillator in response to the control signal and the ring oscillator signal, and approximately delays the clock signal in a short time; And a secondary delay unit configured to finely delay a clock signal approximately delayed by the primary delay unit in response to the control signal and the internal clock signal to generate the delay locked loop clock signal. Jitter is determined by the unit fine delay element of the secondary delay unit.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 지연고정루프의 블록 다이아그램이다.2 is a block diagram of a delay locked loop according to an embodiment of the present invention.
도2를 참조하면, 지연고정루프는 클럭신호(clk)를 상기 클럭신호와 데이터출력신호와의 시간 차 만큼 지연한 지연모델클럭신호(clk_d)를 생성하는 지연모델(210)과, 상기 클럭신호(clk)와 인에이블신호(en)와 상기 지연모델클럭신호(clk_d)에 응답하여 지연고정루프클럭신호(dll_clk)를 생성하기 위한 제어신호와 내부클럭신호를 생성하는 제어부(230)와, 상기 제어신호와 내부클럭신호에 응답하여 상기 클럭신호를 대략적으로 지연하는 1차지연부(250)와, 상기 제어신호와 상기 내부클럭신호에 응답하여 상기 1차지연부(250)에서 대략적으로 지연한 클럭신호를 미세하게 지연하여 상기 지연고정루프클럭신호(dll_clk)를 생성하는 2차지연부(270)로 이루어진다.Referring to FIG. 2, the delay lock loop includes a delay model 210 for generating a delay model clock signal clk_d that delays a clock signal clk by a time difference between the clock signal and the data output signal, and the clock signal. a control unit 230 for generating a control signal for generating a delay locked loop clock signal dll_clk and an internal clock signal in response to a clk, an enable signal en, and the delayed model clock signal clk_d; A primary delay unit 250 delaying the clock signal in response to a control signal and an internal clock signal, and a clock signal approximately delayed in the primary delay unit 250 in response to the control signal and the internal clock signal. The second delay unit 270 generates a delay locked loop clock signal dll_clk by finely delaying the delay loop.
상기 1차지연부(250)는 제1지연측정부(251)와 제1지연복제부(252)로 이루어지고, 상기 2차지연부(270)는 제2지연측정부(271)와 제2지연복제부(272)로 이루어지는데 그 자세한 구성은 도3과 도8을 통해 살펴본다.The primary delay unit 250 is composed of a first delay measurement unit 251 and a first delay replica unit 252, the secondary delay unit 270 is a second delay measurement unit 271 and a second delay replica It consists of a part 272, the detailed configuration of which will be described with reference to FIG.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 1차지연부(250)의 상세회로도이다.3 is a detailed circuit diagram of the primary delay unit 250 according to an embodiment of the present invention.
도3을 참조하면, 1차지연부(250)는 측정오실레이션신호(m_osc)와 2차클럭신호(clk2)와 쉬프트신호(shift)에 응답하여 2차지연클럭신호(/clk_d2) 및 상기 2차지연클럭신호(/clk_d2)가 지연되는 신호를 일정한 주기로 각각 저장하는 제1지연측정부(251)와, 상기 제1지연측정부(251)의 출력신호와 복제신호(/replica, 당 기술분야에서 딜레이 측정에 쓰인 오실레이터신호와 같은 것이라는 의미로 사용되며, 미러신호라는 표현으로 통용되기도 함)와 복제오실레이션신호(r_osc)에 응답하여 바이패스신호(bypass)와 부플래그신호(/falg)와 1차지연클럭신호(sub_clk)와 복제초기화신호(rep_rst)를 생성하는 제1지연복제부(252)로 이루어진다.Referring to FIG. 3, the primary delay unit 250 responds to the measurement oscillation signal m_osc, the secondary clock signal clk2, and the shift signal shift by the secondary delay clock signal / clk_d2 and the secondary delay clock. Delay measurement in the art, the output signal and the replica signal (/ replica) of the first delay measuring unit 251 and the first delay measuring unit 251 for storing the delayed signal (/ clk_d2) at a predetermined period, respectively It is used to mean the same as the oscillator signal used in the terminology, which is also commonly used as a mirror signal) and the copy oscillation signal (r_osc) in response to the bypass signal (subpass) and the subflag signal (/ falg) and the primary delay clock. The first delay copy unit 252 generates a signal sub_clk and a replication initialization signal rep_rst.
상기 제1지연측정부(251)는 상기 측정오실레이션신호(m_osc)에 응답하여 상기 2차지연클럭신호(/clk_d2)가 단계적으로 전달된 제1 내지 제5측정노드 N31, N32, N33, N34, N35로 전달되는 것을 제어하는 제1 내지 제5전달제어부(311, 312, …, 315)와, 상기 2차지연클럭신호와 상기 제1 내지 제4측정노드신호를 각각 조합하여 상기 제2 내지 제5전달제어부(312, 313, 314, 315)로 각각 전달하는 제1 내지 제4입력전달부(321, 322, 323, 324)와, 상기 2차클럭신호(clk2)와 상기 쉬프트신호(shift)에 응답하여 상기 2차지연클럭신호(/clk_d2)를 입력받아 저장하는 바이패스쉬프트레지스터(330)와, 상기 2차클럭신호(clk2)와 상기 쉬프트신호(shift)에 응답하여 상기 제1 내지 제5측정노드 N31, N32, N33, N34, N35의 신호를 저장하는 제1 내지 제5쉬프트레지스터(331, 332, …, 335)로 이루어진다.The first delay measuring unit 251 is a first to fifth measurement node N31, N32, N33, N34, the second delay clock signal / clk_d2 is delivered in step in response to the measurement oscillation signal (m_osc) First through fifth transfer control units 311, 312,..., 315 for controlling transmission to N35, the second delayed clock signal and the first through fourth measurement node signals, respectively; To the first to fourth input transfer units 321, 322, 323, and 324 to the transfer control unit 312, 313, 314, and 315, respectively, to the secondary clock signal clk2 and the shift signal. The first to fifth measurement in response to the bypass shift register 330 for receiving and storing the secondary delay clock signal / clk_d2 in response to the secondary clock signal clk2 and the shift signal. The first through fifth shift registers 331, 332,..., 335 storing the signals of the nodes N31, N32, N33, N34, and N35.
상기 제1지연복제부(252)는 상기 바이패스쉬프트레지스터(330)의 정/부출력신호와 상기 제1쉬프트레지스터(331)의 부출력신호에 응답하여 고주파에서 인에이블되어 지연고정루프클럭의 생성을 제어하는 바이패스신호(bypass)를 생성하는 바이패스신호생성부(340)와, 상기 제1 내지 제5쉬프트레지스터(331, 332, …, 335)의 정/부출력신호에 응답하여 복제할 지연량을 결정하기 위한 제1 내지 제5판단노드 I1, I2, I3, I4, I5신호를 생성하는 지연판단부(350)와, 상기 제2판단노드 I2 및 제4판단노드 I4신호에 응답하여 상기 부플래그신호(/flag)를 생성하는 플래그신호생성부(341)와, 상기 제1 내지 제5판단노드 I1, I2, I3, I4, I5신호와 상기 복제오실레이션신호(r_osc)와 상기 복제신호(/replica)에 응답하여 상기 지연판단부(350)를 통해 전달된 복제지연시간을 제1 내지 제5복제노드 R31, R32, R33, R34, R35를 통해 지연하는 제1 내지 제5복제전달부(371, 372, …, 375)와, 상기 복제오실레이션신호(r_osc)에 응답하여 상기 제1 내지 제5복제노드 R31, R32, R33, R34, R35가 전달되는 것을 제어하는 제1 내지 제5복제전달제어부(361, 362, …, 365)와, 상기 복제신호(/replica)와 상기 복제오실레이션신호(r_osc)에 응답하여 상기 1차지연클럭신호(sub_clk)를 생성하는 제1지연복제출력부(380)와, 상기 바이패스신호(bypass)와 상기 1차지연클럭신호(sub_clk)에 응답하여 상기 복제초기화신호(rep_rst)를 생성하는 복제초기화신호생성부(390)로 이루어진다.The first delay replication unit 252 is enabled at a high frequency in response to the positive / negative output signal of the bypass shift register 330 and the negative output signal of the first shift register 331, so as to provide a delay locked loop clock. Copying in response to the bypass signal generator 340 for generating a bypass signal for controlling generation and the positive / negative output signals of the first to fifth shift registers 331, 332,..., 335. A response to the delay determination unit 350 for generating the first to fifth determination nodes I1, I2, I3, I4, and I5 signals to determine the delay amount, and the second determination node I2 and the fourth determination node I4 signals. A flag signal generator 341 which generates the subflag signal / flag, the first to fifth determination nodes I1, I2, I3, I4, and I5, the replication oscillation signal r_osc, and the The replication delay time transmitted through the delay determining unit 350 in response to a replication signal (/ replica) is the first to fifth replication node R3. First through fifth replication transfer units 371, 372, ..., 375 delayed through 1, R32, R33, R34, and R35, and the first through fifth replication in response to the replication oscillation signal r_osc. First to fifth replication transfer control units 361, 362, ..., 365 for controlling the transfer of nodes R31, R32, R33, R34, and R35, the replication signal / replica and the replication oscillation signal r_osc In response to the first delayed replication output unit 380 for generating the primary delayed clock signal (sub_clk), and the replication initialization signal in response to the bypass signal (bypass) and the primary delayed clock signal (sub_clk) and a duplicate initialization signal generation unit 390 for generating rep_rst.
상기 지연판단부(350)는 상기 제1쉬프트레지스터(331)의 정출력신호와 상기 제2쉬프트레지스터(332)의 부출력신호에 응답하여 상기 제1판단노드 I1의 신호를 생성하는 NOR게이트 NOR31과, 상기 제2쉬프트레지스터(332)의 정출력신호와 상기 제3쉬프트레지스터(333)의 부출력신호에 응답하여 상기 제2판단노드 I2의 신호를 생성하는 NOR게이트 NOR32와, 같은 방법으로 각각 제3 내지 제5판단노드 I3, I4, I5 신호를 생성하는 NOR게이트 NOR33, NOR34, NOR35로 이루어진다.The delay determining unit 350 generates a signal of the first determining node I1 in response to the positive output signal of the first shift register 331 and the negative output signal of the second shift register 332. And a NOR gate NOR32 which generates a signal of the second determination node I2 in response to a positive output signal of the second shift register 332 and a negative output signal of the third shift register 333, respectively. NOR gates NOR33, NOR34, and NOR35 for generating the third to fifth determination nodes I3, I4, and I5 signals.
상기 제1지연복제출력부(380)는 상기 제2복제노드 R32와 상기 복제신호(/replica)를 입력으로 하는 NOR게이트 NOR36과, 상기 부플래그신호(/flag)와 상기 NOR게이트 NOR36의 출력신호에 응답하여 노드 R30의 신호를 생성하는 NAND게이트 ND31과, 상기 노드 R30의 신호가 전달되어 노드 R301의 신호를 생성되는 것을 제어하는 전달제어부(381)와, 상기 복제신호를 반전하는 인버터 INV31과, 게이트로 상기 인버터 INV31의 출력신호를 입력받아 소스-드레인 경로를 통해 노드 R302에 공급전원을 전달하는 PMOS트랜지스터 PM31과, 상기 노드 R301과 상기 노드 R302의 신호에 응답하여 상기 1차지연클럭신호(sub_clk)를 생성하는 NAND게이트 ND32로 이루어진다.The first delayed replication output unit 380 is an NOR gate NOR36 for inputting the second replication node R32 and the replica signal / replica, an output signal of the subflag signal / flag, and the NOR gate NOR36. A NAND gate ND31 for generating a signal of the node R30 in response thereto, a transfer control unit 381 for controlling the transmission of the signal of the node R30 to generate a signal of the node R301, an inverter INV31 for inverting the duplicated signal, A PMOS transistor PM31 that receives an output signal of the inverter INV31 through a gate and delivers a supply power to a node R302 through a source-drain path, and the primary delay clock signal sub_clk in response to signals of the node R301 and the node R302. It consists of a NAND gate ND32.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 쉬프트레지스터의 상세 회로도이다.4 is a detailed circuit diagram of a shift register according to an embodiment of the present invention.
도4를 참조하면, 쉬프트레지스터는 상기 2차클럭신호(clk2)에 응답하여 입력신호(in)가 입력되는 것을 제어하는 입력부(410)와, 상기 입력부(410)를 통해 입력된 데이터가 저장되는 저장부(430)와, 상기 쉬프트신호(shift)에 응답하여 상기 래치(430)에 저장된 상기 입력신호(in)를 정출력신호(out) 및 반전된 부출력신호(/out)로 출력하는 출력부(450)로 이루어진다.Referring to FIG. 4, the shift register includes an input unit 410 for controlling input of an input signal in in response to the secondary clock signal clk2, and data input through the input unit 410 is stored. A storage unit 430 and an output for outputting the input signal in stored in the latch 430 as a positive output signal out and an inverted sub output signal / out in response to the shift signal; It is made of a portion 450.
상기 입력부(410)는 상기 입력신호(in)를 반전하는 인버터 INV41과, 상기 2차클럭신호(clk2)를 반전하는 인버터 INV42와, 상기 2차클럭신호에 응답하여 상기 인버터 INV41의 출력신호가 전달되는 것을 제어하는 패스게이트 P41로 이루어진다. 상기 출력부(430)는 상기 쉬프트신호(shift)를 반전하는 인버터 INV43과, 상기 쉬프트신호에 응답하여 상기 저장부(430)의 출력신호가 출력되는 것을 제어하는 패스게이트 P42와, 상기 정출력신호(out)를 반전 및 저장하여 상기 부출력신호를 생성하는 래치(451)로 이루어진다.The input unit 410 transmits an inverter INV41 for inverting the input signal in, an inverter INV42 for inverting the secondary clock signal clk2, and an output signal of the inverter INV41 in response to the secondary clock signal. It consists of a passgate P41 which controls what happens. The output unit 430 includes an inverter INV43 for inverting the shift signal, a passgate P42 for controlling the output signal of the storage unit 430 in response to the shift signal, and the positive output signal. and a latch 451 which inverts and stores (out) to generate the sub output signal.
도8은 본 발명의 일실시예에 따른 2차지연부(270)의 상세회로도이다.8 is a detailed circuit diagram of the secondary delay unit 270 according to an embodiment of the present invention.
도8을 참조하면, 2차지연부(270)는 상기 부플래그신호(/flag)와 상기 2차클럭신호(clk2)와 상기 쉬프트신호(shift)와 상기 측정오실레이션신호(m_osc)에 응답하여 미세지연할 시간을 측정하는 제2지연측정부(271)와, 상기 1차지연클럭신호(sub_clk)을 상기 제2지연측정부(271)에서 얻어낸 미세지연시간동안 지연하여 지연고정루프클럭신호(dll_clk)를 생성하는 제2지연복제부(272)로 이루어진다.Referring to FIG. 8, the secondary delay unit 270 may finely respond to the subflag signal / flag, the secondary clock signal clk2, the shift signal, and the measurement oscillation signal m_osc. A delay delay loop clock signal dll_clk by delaying the second delay measurement unit 271 and the first delay clock signal sub_clk for the minute delay time obtained by the second delay measurement unit 271. It consists of a second delay replication unit 272 to generate a.
상기 제2지연측정부(271)는 상기 측정오실레이션신호를 미세지연한 지연노드신호 a1, b1, c1, …를 생성하는 다수의 단위지연소자(831, 832, …)와, 상기 정/부플래그신호(flag, /flag)와 상기 2차클럭신호(clk2)와 상기 쉬프트신호(shift)에 응답하여 상기 측정오실레이션신호(m_osc) 및 상기 지연노드신호 a1, b1, c1, …를 저장하는 다수의 플래그레지스터(811, 812, …)와, 상기 다수의 플래그레지스터(811, 812, …)에 응답하여 지연정보량을 갖는 지연정보노드 N81, a2, b2, c2, …를 생성하는 지연측정출력부(820)로 이루어진다.The second delay measurement unit 271 is a delay node signal a1, b1, c1, ... which delays the measurement oscillation signal finely. The unit delay elements 831, 832,..., And the positive / subflag signals flag and / flag and the secondary clock signal clk2 and the shift are measured in response to the plurality of unit delay elements 831 and 832. An oscillation signal m_osc and the delay node signals a1, b1, c1,... A plurality of flag registers 811, 812,..., And delay information nodes N81, a2, b2, c2,..., Having a delay information amount in response to the plurality of flag registers 811, 812,. The delay measurement output unit 820 is generated.
상기 제2지연복제부(272)는 상기 2차지연클럭신호(sub_clk)와 상기 지연정보노드 N81, a2, b2, c2, …에 입력받아 복제지연량을 결정하는 지연복제입력부(840)와, 상기 지연복제입력부의 출력신호 및 타 미세단위복제지연소자의 출력신호에 응답하여 최종단에서 상기 지연고정루프클럭신호(dll_clk)를 생성하는 다수의 미세단위복제지연소자(851, 852, 853, …)로 이루어진다.The second delayed replica unit 272 performs the second delayed clock signal sub_clk and the delay information nodes N81, a2, b2, c2,... The delay replication loop dll_clk is received at the final stage in response to the delay replication input unit 840 which determines the amount of replication delay, and the output signal of the delay replication input unit and the output signal of the other fine unit replication delay element. A plurality of micro-unit replication delay elements 851, 852, 853, ... are generated.
도9는 본 발명의 일실시예에 따른 플래그레지스터의 상세 회로도이다.9 is a detailed circuit diagram of a flag register according to an embodiment of the present invention.
도9를 참조하면, 플래그레지스터는 도4의 쉬프트레지스터와, 정/부플래그신호(flag, /flag)에 응답하여 상기 정출력신호(out) 또는 부출력신호(/out)를 플래그출력신호(f_out)로서 선택적으로 출력하는 출력선택부(900)로 이루어진다.Referring to FIG. 9, the flag register converts the positive output signal out or the sub output signal / out in response to the shift register of FIG. 4 and the positive / subflag signals (flag and / flag). f_out), an output selector 900 for selectively outputting.
상기 출력선택부(900)는 게이트로 상기 부플래그신호(/flag)를 입력받아 소스-드레인 경로를 통해 상기 정출력신호(out)를 상기 플래그출력신호(f_out)로 전달하는 PMOS트랜지스터 PM91과, 게이트로 상기 정플랙그출력신호(flag)를 입력받아 소스-드레인 경로를 통해 상기 정출력신호를 상기 플래그출력신호로 전달하는 NMOS트랜지스터 NM91과, 게이트로 상기 정플래그출력신호를 입력받아 소스-드레인 경로를 통해 상기 부출력신호(/out)를 상기 플래그출력신호로 전달하는 PMOS트랜지스터 PM92와, 게이트로 상기 부플래그출력신호를 입력받아 소스-드레인 경로를 통해 상기 부출력신호를 상기 플래그출력신호로 전달하는 NMOS트랜지스터 NM92로 이루어진다.The output selector 900 receives the subflag signal / flag through a gate and transmits the positive output signal out to the flag output signal f_out through a source-drain path, and a PMOS transistor PM91; An NMOS transistor NM91 that receives the positive flag output signal through a gate and transmits the positive output signal to the flag output signal through a source-drain path; and receives the positive flag output signal through a gate and source-drain A PMOS transistor PM92 which transfers the sub output signal / out to the flag output signal through a path, and receives the sub flag output signal through a gate to convert the sub output signal into the flag output signal through a source-drain path. It is composed of NMOS transistor NM92 which transmits.
도5 내지 도7의 1차지연부의 타이밍다이아그램과, 도10b 및 도10c는 본 발명의 일실시예에 따른 제2지연측정부의 전달 과정 블록 다이아그램과, 도11의 2차지연부의 타이밍 다이아그램과, 도12의 본 발명의 일실시예에 따른 동작의 전체 타이밍 다이아그램을 참조하여 동작을 살펴본다.5 to 7 are timing diagrams of the primary delay unit of FIG. 5, FIGS. 10B and 10C are diagrams illustrating a transfer process block diagram of the second delay unit, and a timing diagram of the secondary delay unit of FIG. The operation will be described with reference to a gram and an overall timing diagram of the operation according to an embodiment of the present invention of FIG.
먼저, 상기 1차지연부(250)는 쉬프트레지스터를 단위지연소자로 사용하며, 상기 제1지연측정부(251)에서 링오실레이터의 출력신호인 상기 측정오실레이션신호(m_osc)의 출력에 응답하여 상기 2차지연클럭신호(/clk_d2)를 통해 입력되는 폴링에지(falling edge)에 의한 로직 "로우"를 왼쪽으로 쉬프트시키며 이렇게 전달된 로직 "로우"는 각 스테이지(stage)에 연결된 쉬프트레지스터(331, 332, …)에 저장된다.First, the primary delay unit 250 uses a shift register as a unit delay element, and in response to the output of the measurement oscillation signal m_osc which is an output signal of a ring oscillator, the first delay measurement unit 251. Shifts the logic "low" to the left by a falling edge input through the secondary delay clock signal / clk_d2. The transferred logic "low" is shift registers 331 and 332 connected to each stage. ,…).
상기 쉬프트레지스터는 상기 2차클럭신호(clk2)가 "하이"인 동안만 입력을 받아들여 저장하고 있다가, 상기 쉬프트신호(shift)가 "하이"인 동안 내보내는 기능을 한다.The shift register accepts and stores an input only while the secondary clock signal clk2 is "high", and outputs it while the shift signal is "high".
상기 제1지연측정부에서 재야할 상기 클럭신호(clk)와 상기 지연클럭신호(clk_d)간의 타이밍 스큐 td2는 도5에서와 같이 상기 2차지연클럭신호(/clk_d2)의 폴링에지에서 상기 2차클럭신호(clk2)의 폴링에지 사이의 간격이 된다.The timing skew td2 between the clock signal clk and the delay clock signal clk_d to be measured by the first delay measuring unit is the secondary clock at the polling edge of the secondary delay clock signal / clk_d2 as shown in FIG. 5. This is the interval between polling edges of the signal clk2.
상기 2차클럭신호(clk2)가 "로우L인 동안은 오실레이터는 디스에이블되고, 상기 2차지연클럭신호(/clk_d2)가 "하이"인 동안은 상기 측정노드 N31, N32, N33, …은 "하이"로 리셋된다.While the secondary clock signal clk2 is "low L, the oscillator is disabled, and while the secondary delay clock signal / clk_d2 is" high, "the measurement nodes N31, N32, N33, ... are" high. " Is reset to ".
상기 2차클럭신호(clk2)가 "하이"가 되어 상기 쉬프트레지스터는 입력을 받아들일 수 있고, 상기 2차지연클럭신호가 "로우"로 떨어지면서 먼저 바이패스쉬프트레지스터에 저장하고, 상기 측정오실레이션신호(m_osc)에 응답하여 상기 2차지연클럭신호의 "로우" 신호가 상기 측정노드 N31, N32, …로 전달된다. 이와 함께 쉬프트레지스터(331, 332, …)에도 "로우" 신호가 저장된다.When the secondary clock signal clk2 becomes "high", the shift register can accept an input, and when the secondary delay clock signal falls to "low", it is first stored in the bypass shift register, and the measurement oscillation is performed. In response to the signal m_osc, the " low " signal of the secondary delay clock signal is supplied to the measurement nodes N31, N32,... Is delivered to. At the same time, the "low" signal is also stored in the shift registers 331, 332, ....
도5의 타이밍 다이아그램과 같이 상기 제5측정노드 N35에 "로우" 신호가 전달되고 상기 2차클럭신호(clk2)가 디스에이블되면 상기 제5쉬프트레지스터(335)까지 "로우" 신호가 저장된다. 결국 상기 제5판단노드 I5만 "하이"로 되고 상기 제1 내지 제4판단노드 I1, I2, I3, I4는 "로우"로 되어 상기 부플래그신호(/flag)는 "로우"로 된다.As shown in the timing diagram of FIG. 5, when the "low" signal is transmitted to the fifth measurement node N35 and the secondary clock signal clk2 is disabled, the "low" signal is stored up to the fifth shift register 335. . As a result, only the fifth determination node I5 becomes "high" and the first to fourth determination nodes I1, I2, I3, and I4 become "low", and the subflag signal / flag becomes "low."
도6의 타이밍 다이아그램과 같이 상기 복제신호(/replica)가 "로우"로 액티브되면 상기 복제오실레이션신호(r_osc)가 토글하여 상기 제5판단노드 I5의 로직 "하이"신호가 "하이"로 리셋되어 있던 상기 제1 내지 제5복제노드를 R35, R34, R33, R32, R31의 순서대로 로직 "로우"신호를 전달한다.As shown in the timing diagram of FIG. 6, when the replica signal / replica is activated "low", the replication oscillation signal r_osc is toggled so that the logic "high" signal of the fifth determination node I5 is "high". The reset first to fifth replication nodes transmit logic "low" signals in the order of R35, R34, R33, R32, and R31.
상기 부플래그신호(/flag)가 "로우"이므로 상기 노드 R30은 "하이"로 되어 상기 노드 R301은 "하이"를 유지하여 상기 노드 R302를 통해 전달된 상기 제1복제노드 R31의 신호에 의해 상기 1차지연클럭신호(sub_clk)가 상기 복제오실레이션신호(r_osc)의 5번째 천이후에 "하이"로 액티브된다.Since the subflag signal / flag is " low ", the node R30 becomes " high " and the node R301 remains " high " and the signal is transmitted by the first replication node R31 transmitted through the node R302. The primary delay clock signal sub_clk is activated "high" after the fifth transition of the copy oscillation signal r_osc.
즉, 상기 1차지연부(250)에서 링오실레이터의 출력신호에 의해 구한 대략적인 지연시간은 링오실레이터의 5번째 천이에 소요되는 시간이고, 1차지연부의 해상도는 링오실레이터의 주기에 의해 결정된다.That is, the approximate delay time obtained by the output signal of the ring oscillator in the primary delay unit 250 is the time required for the fifth transition of the ring oscillator, and the resolution of the primary delay unit is determined by the cycle of the ring oscillator.
전술한 바와 같이 상기 1차지연부(250)에서 대략적으로 지연시간을 구한 뒤에 상기 2차지연부(270)에서 미세하게 지연하여 상기 지연루프클럭신호(dll_clk)을 생성한다.As described above, the delay delay clock signal dll_clk is generated by slightly delaying the delay delay unit 270 after obtaining the delay time in the primary delay unit 250.
상기 2차지연부(270)의 설명에 앞서 상기 플래그레지스터에 대하여 살펴보면, 상기 플래그레지스터는 상기 쉬프트레지스터에 플래그레지스터출력부(900)가 추가된 것으로서, 상기 부플래그신호(/flag)가 액티브되면 입력된신호와 동일한 신호가 출력되고, 상기 정플래그신호(flag)가 액티브되면 입력된 신호와 상반된 신호가 출력된다.Looking at the flag register prior to the description of the secondary delay unit 270, the flag register is a flag register output unit 900 is added to the shift register, when the sub-flag signal / flag is activated A signal identical to the received signal is output, and when the positive flag signal is activated, a signal opposite to the input signal is output.
도10a와 같은 상황에서 먼저 1차지연부(250)에서 5번째 천이가 인식된 경우가 도10b로서 상기 부플래그신호(/flag)는 "로우"로 액티브되어 플래그레지스터에서는 입력된 신호와 동일한 신호가 출력된다. 5번째 천이에 의한 신호가 전파되기 직전에 상기 2차클럭신호가 디스에이블되어 상기 노드 a1은 아직 5번째 천이의 "하이"신호를 전달받지 못하여 상기 노드 N81신호만 "하이"로 되고 나머지 노드 a2, b2, c2, …는 "로우"가 되어 상기 노드 N81에서 로킹(locking)이 일어난다.In the situation shown in FIG. 10A, first, when the fifth transition is recognized by the primary delay unit 250, the subflag signal / flag is activated as "low" so that the same signal as that of the input signal is input in the flag register. Is output. The second clock signal is disabled just before the signal due to the fifth transition is propagated so that the node a1 has not yet received the "high" signal of the fifth transition, so that only the node N81 signal is "high" and the remaining node a2 , b2, c2,... Becomes " low " so that locking occurs at the node N81.
도10c는 1차지연부에서 5번째 천이를 인식하지 못한 경우로서, 상기 부플래그신호가 "하이"로 디스에이블되어 상기 플래그레지스터는 반대되는 신호를 출력한다. 따라서 노드 h2만 "하이"가 되고 나머지 노드들을 "로우"가 되어 로킹(locking)은 h2에서 일어난다.FIG. 10C illustrates a case in which the fifth transition is not recognized by the primary delay unit. The subflag signal is "high" and the flag register outputs the opposite signal. Thus, only node h2 is "high" and the remaining nodes are "low", so locking occurs at h2.
도11에서는 노드 N81과 노드 h2에서 로킹(locking)이 일어나는 것을 알 수 있는데, 이는 5번째 천이가 인식되기도 하고 인식되지 않기도 해서 일어나는 것인데 이는 천이에 필요한 시간이 쉬프트레지스터에서 입력을 받아들이기 위해 필요한 마진(margin)보다 충분히 크지 않을 때 노이즈에 의해 실제로 일어날 수 있다. 즉, 노이즈에 의해 쉬프트레지스터가 입력을 받아들이기 위해 필요한 마진이 확보외었다 말았다 할 때 일어날 수 있는 상황이다.In Fig. 11, it can be seen that locking occurs at nodes N81 and h2, which is caused by the fact that the fifth transition is recognized or not recognized, which is the time required for the transition to accept the input from the shift register. can actually be caused by noise when it is not larger than the margin. In other words, it can happen when the shift register has secured the margin necessary to accept the input due to noise.
그러나, 이런 상황에서도 전체 지연고정루프의 지터는 1차지연부가 아닌 2차지연부의 미세단위지연소자에 의해 결정된다.However, even in this situation, the jitter of the entire delay locked loop is determined by the micro-unit delay element of the secondary delay portion, not the primary delay portion.
도12의 전체 동작 타이밍 다이아그램을 살펴보면, 5번째 천이가 인식 안됐다 됐다해서 상기 1차지연클럭신호(sub_clk)도 복제오실레이션신호의 4번째 천이와 5번째 천이에서 나온다. 그러나, 2차지연부의 로킹위치가 상기 플래그신호에 딸라 바뀜으로서 최종적인 지연고정루프클럭은 변함없이 상기 클럭신호보다 td1앞에 뜨고 있음을 알 수 있다.Referring to the overall operation timing diagram of FIG. 12, since the fifth transition is not recognized, the first delay clock signal sub_clk also comes from the fourth transition and the fifth transition of the replication oscillation signal. However, as the locking position of the secondary delay portion changes with the flag signal, it can be seen that the final delay locked loop clock remains td1 ahead of the clock signal.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 빠른 시간 내에 지터가 작은 지연고정루프클럭신호를 생성하면서 전체 면적을 줄인 지연고정루프클럭 생성장치를 구현한다.The present invention made as described above implements a delay locked loop clock generating apparatus which reduces the total area while generating a delay locked loop clock signal having a small jitter within a short time.
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