KR20020008449A - Phase locked loop for improving jitter characteristics - Google Patents

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KR20020008449A KR1020000041605A KR20000041605A KR20020008449A KR 20020008449 A KR20020008449 A KR 20020008449A KR 1020000041605 A KR1020000041605 A KR 1020000041605A KR 20000041605 A KR20000041605 A KR 20000041605A KR 20020008449 A KR20020008449 A KR 20020008449A
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Abstract

PURPOSE: A phase locked loop is provided to improve a jitter property and to reduce static current consumption, by optimizing a delay time according to an operating state of a switch. CONSTITUTION: A phase frequency detector(101) outputs an error signal by comparing the phase and frequency of an input signal with the phase and frequency of an input signal of an output signal of a voltage controlled oscillator. A charge pump(102) charges or discharges a capacitor of a loop filter according to the error signal. The voltage controlled oscillator(108) is oscillated by a voltage generated through charging/discharging of the capacitor and outputs a signal having a frequency. The phase frequency detector(101) includes the first and second D flip-flops(103, 104), an AND gate(106), a switch operation detector(202), and a variable delay portion(201). The first D flip-flop(103) receives an input signal via a clock terminal(CLK1) and a power supply voltage via a data input terminal(D1). The second D flip-flop(104) receives an output signal of the oscillator(108) via a clock terminal(CLK2) and the power supply voltage via a data input terminal(D2). The AND gate(106) compares phases of output signals of the flip-flops(103, 104). The switch operation detector(202) senses an operating state of a switch in th charge pump and detects a pulse width where the switch is normally operated. The variable delay portion(201) adjusts a delay value according to an output of the AND gate and the pulse width detected by the detector(202) and supplies the adjusted delay value to reset terminals(RESET) of the flip-flops(103, 104).

Description

지터 특성을 개선한 위상 고정 루프{PHASE LOCKED LOOP FOR IMPROVING JITTER CHARACTERISTICS}PHASE LOCKED LOOP FOR IMPROVING JITTER CHARACTERISTICS}

본 발명은 위상 고정 루프의 지터 특성을 개성하기 위한 것으로, 특히 위상 잠금 상태에서 차지 펌프의 불필요한 동작을 줄여 전력 소모를 줄임과 동시에 지터 특성도 향상 시키도록 한 지터 특성을 개선한 위상 고정 루프에 관한 것이다.The present invention is directed to characterizing the jitter characteristics of a phase locked loop, and more particularly, to a phase locked loop having improved jitter characteristics to reduce power consumption and improve jitter characteristics in a phase locked state. will be.

도 1은 종래의 위상 고정 루프에 대한 실시예로서, 이에 도시된 바와 같이, 입력신호와 전압제어 발진기의 출력신호의 위상과 주파수를 비교하고 그에 따른 에러 신호를 출력하는 위상 주파수 검출기(101)와, 상기 위상 주파수 검출기(101)에서 출력되는 에러 신호에 따라 풀업(PULL-UP) 또는 풀다운(PULL-DOWN) 동작을 행하여 필요한 전류를 공급하는 차지펌프(102)와, 상기 차지펌프(102)에서 출력되는 전류에 의해 충방전되어 전압을 생성하는 루프 필터(107)와, 상기 루프 필터(107)에서 생성된 전압에 따라 발진되어 일정한 주파수를 갖는 신호를 출력하는 제어 발진기(108)로 구성된다.1 is a diagram illustrating an example of a conventional phase locked loop. As shown therein, a phase frequency detector 101 for comparing a phase and a frequency of an input signal and an output signal of a voltage controlled oscillator and outputting an error signal according thereto; In accordance with the error signal output from the phase frequency detector 101, a charge pump 102 for supplying the necessary current by performing a pull-up or pull-down operation, and in the charge pump 102 The loop filter 107 is charged and discharged by the output current to generate a voltage, and the control oscillator 108 is oscillated according to the voltage generated by the loop filter 107 to output a signal having a constant frequency.

상기에서 위상 주파수 검출기(101)는, 입력신호를 클럭단자(CLK1)로 입력받고 이 클럭에 맞추어 데이터 입력단(D1)으로 입력되는 전원전압을 출력단자(Q1)를 통해 출력하는 제1디플립플롭(103)과, 전압 제어 발진기(108)의 출력신호를 제2클럭단자(CLK2)로 입력받고 이 클럭에 맞추어 데이터 입력단(D2)으로 입력되는 전원전압을 출력단자(Q2)를 통해 출력하는 제2디플립플롭(104)과, 상기 제1,제2디플립플롭(103)(104)에서 각각 출력되는 신호의 위상이 같으면 하이신호를 출력하고, 두신호의 위상이 다르면 로우신호를 출력하는 앤드게이트(106)와, 상기 앤드게이트(106)에서 출력되는 신호를 일정시간 만큼 지연시킨 후 상기 제1,제2디플립플롭(103)(104)의 리셋단자(RESET)로 제공하는 지연부(105)로 구성된다.The phase frequency detector 101 receives the input signal through the clock terminal CLK1 and outputs a power supply voltage to the data input terminal D1 according to the clock through the output terminal Q1. 103 and an output signal of the voltage controlled oscillator 108 to the second clock terminal CLK2 and outputs a power supply voltage to the data input terminal D2 according to the clock through the output terminal Q2. Outputs a high signal when the phases of the two deflip flops 104 and the first and second deflip flops 103 and 104 are the same, and outputs a low signal when the phases of the two signals are different. A delay unit for delaying the AND gate 106 and the signal output from the AND gate 106 by a predetermined time, and providing the AND gate 106 to the reset terminal RESET of the first and second dip-flops 103 and 104. It consists of 105.

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

위상 주파수 검출기(101)로 입력신호와 전압 제어 발진기(108)로부터의 출력신호가 각각 입력되면, 그 두 신호의 위상과 주파수를 검출하여 그 위상과 주파수에 차이에 따른 에러신호를 차지펌프(102)로 출력시킨다.When the input signal and the output signal from the voltage controlled oscillator 108 are input to the phase frequency detector 101, respectively, the phase and frequency of the two signals are detected and the error signal according to the difference in the phase and frequency is charged in the pump 102 )

그러면 상기 차지펌프(102)는 풀업 스위치(S1)와 풀다운 스위치(S2)에 의해 풀업(PULL-UP) 또는 풀다운(PULL-DOWN) 동작을 행하여 루프 필터(107)의 캐패시터에 전류를 충방전시키게 된다. 즉 풀업 스위치(S1)로 하이신호가 입력되고 풀다운 스위치(S2)로 로우신호가 각각 입력되면 전류원(I1)으로부터의 전류는 루프 필터(107)의 캐패시터에 충전되고, 상기 풀업 스위치(S1)로 로우신호가 입력되고 풀다운 스위치(S2)로 하이신호가 각각 입력되면 전류원(I2)을 통해 접지측으로 전류가 흘르게 되므로 상기 루프 필터(107)의 캐패시터에 충전된 전류는 상기 풀다운 스위치(S2)→전류원(I2)을 통해 접지측으로 방전된다.Then, the charge pump 102 performs a pull-up or pull-down operation by the pull-up switch S1 and the pull-down switch S2 to charge / discharge the current of the capacitor of the loop filter 107. do. That is, when the high signal is input to the pull-up switch S1 and the low signal is input to the pull-down switch S2, the current from the current source I1 is charged to the capacitor of the loop filter 107, and to the pull-up switch S1. When the low signal is input and the high signal is input to the pull-down switch S2, current flows to the ground side through the current source I2, so that the current charged in the capacitor of the loop filter 107 is the pull-down switch S2 → It is discharged to the ground side through the current source I2.

이렇게 루프 필터(107)가 충,방전되면서 생성되는 전압이 전압 제어 발진기(108)로 전달되면, 상기 전압 제어 발진기(108)는 발진 동작을 행하여 일정한 주파수를 갖는 신호를 출력하게 되고, 이 신호는 다시 위상 주파수 검출기(101)로 피드백되어 다시 입력신호와 위상 및 주파수를 비교한다.When the voltage generated while the loop filter 107 is charged and discharged is transferred to the voltage controlled oscillator 108, the voltage controlled oscillator 108 performs an oscillation operation to output a signal having a constant frequency. It is fed back to the phase frequency detector 101 to compare the input signal with phase and frequency again.

이와 같은 동작을 입력신호와 전압 제어 발진기(108)의 위상과 주파수가 일치할 때 까지 반복한다. 상기 두 신호의 위상과 주파수가 일치하는 상태를 위상 잠금 상태라 한다.This operation is repeated until the phase and frequency of the input signal and the voltage controlled oscillator 108 match. The state where the phase and frequency of the two signals coincide is called a phase lock state.

상기에서와 같이 위상 잠금 상태가 될 때까지 위상과 주파수를 검출하고 비교하는 위상 주파수 검출기(101)의 동작은 다음과 같다.As described above, the operation of the phase frequency detector 101 for detecting and comparing the phase and the frequency until the phase locked state is as follows.

입력신호가 위상 주파수 검출기(101)로 입력되면, 제1디플립플롭(103)은 입력신호를 클럭단자(CLK1)로 입력받고, 그 클럭단자(CLK1)로 받아들인 신호에 맞추어 클럭 입력단자(D1)로 전원전압을 받아 출력단자(Q1)로 출력시킨다.When the input signal is input to the phase frequency detector 101, the first deflip-flop 103 receives the input signal through the clock terminal CLK1, and matches the clock input terminal with the signal received by the clock terminal CLK1. D1) receives the power supply voltage and outputs it to the output terminal Q1.

상기 제1플립플롭(103)이 동작할 때 제2디플립플롭(104)은 그의 클럭단자(CLK2)로 전압 제어 발진기(108)에서 출력되는 신호를 입력받고, 그 클럭단자(CLK2)로 입력된 신호에 맞추어 클럭 입력단자(D2)로 전원전압을 받아 출력단자(Q2)로 출력시킨다.When the first flip-flop 103 is operated, the second flip-flop 104 receives a signal output from the voltage controlled oscillator 108 through its clock terminal CLK2, and inputs it to the clock terminal CLK2. The power supply voltage is received at the clock input terminal D2 and output to the output terminal Q2 in accordance with the received signal.

이렇게 출력되는 신호는 차지펌프(102)로 전달됨과 아울러 앤드게이트(106)로 입력된다.The output signal is transmitted to the charge pump 102 and input to the AND gate 106.

즉, 제1디플립플롭(103)의 출력신호와 제2디플립플롭(104)의 출력신호를 앤드게이트(106)에서 받아 앤드링하여 지연부(105)로 출력하는데, 상기 앤드게이트(106)는 상기 제1디플립플롭(103)의 출력신호와 제2디플립플롭(104)의 출력신호의 위상과 주파수가 일치하지 않는 경우 로우신호를 출력하고, 상기 제1디플립플롭(103)의 출력신호와 제2디플립플롭(104)의 출력신호의 위상과 주파수가 일치하는 경우 하이신호를 지연부(105)로 출력한다.That is, the output signal of the first deflip-flop 103 and the output signal of the second deflip-flop 104 are received by the AND gate 106 and output to the delay unit 105. ) Outputs a low signal when the output signal of the first deflip-flop 103 and the output signal of the second deflip-flop 104 do not coincide with each other, and outputs a low signal. When the output signal of and the phase and the frequency of the output signal of the second flip-flop 104 is the same and outputs a high signal to the delay unit 105.

그럼 지연부(105)는 상기 앤드게이트(106)로부터 로우신호가 입력되면 바로제1디플립플롭(103)과 제2디플립플롭(104)은 리셋되지 않고 계속해서 입력신호와 전압 제어 발진기(108)의 출력신호의 위상과 주파수를 검출하여, 그 위상과 주파수 차이에 따른 에러신호를 차지펌프(102)로 출력시킨다. 그리고 지연부(105)는 상기 앤드게이트(106)로부터 하이신호가 입력되면 일정시간 동안 지연시킨 후 제1디플립플롭(103)과 제2디플립플롭(104)을 리셋단자(RESET)로 신호를 제공하여 리셋시킨다.Then, when the low signal is inputted from the AND gate 106, the delay unit 105 does not reset the first and second dip-flop 103 and the second de-flop flop 104. The phase and frequency of the output signal of 108 are detected, and an error signal corresponding to the phase and frequency difference is outputted to the charge pump 102. When the high signal is input from the AND gate 106, the delay unit 105 delays the predetermined time and then signals the first and second flip-flop 103 and the second flip-flop 104 to the reset terminal RESET. To provide a reset.

왜냐하면, 제1디플립플롭(103)과 제2디플립플롭(104)으로부터 출력되는 두 신호의 위상과 주파수가 일치하여 위상 잠금 상태가 되면, 상기 위상 주파수 검출기(101)의 출력 펄스 폭이 입력신호와 전압 제어 발진기(108)의 출력신호 사이의 정적 위상 에러 신호 만큼 아주 좁게 나타난다. 이렇게 좁은 펄스폭이 차지 펌프(102)의 스위치(S1)(S2)를 턴온시킬 수 없을 정도로 좁으면 데드 존(dead zone) 문제가 발생하게 된다.Because, when the phase and the frequency of the two signals output from the first deflip-flop 103 and the second deflip-flop 104 is in phase locked state, the output pulse width of the phase frequency detector 101 is inputted. It appears as narrow as the static phase error signal between the signal and the output signal of the voltage controlled oscillator 108. If the narrow pulse width is so narrow that the switches S1 and S2 of the charge pump 102 cannot be turned on, a dead zone problem occurs.

이를 해결하기 위하여 상기 지연부(105)를 두어 일정한 지연값만큼 지연시킨 후 제1디플립플롭(103)과 제2디플립플롭(104)을 리셋시켜 위상 주파수 검출기(101)에서 출력되는 펄스 폭을 조절하도록 한다.To solve this problem, the delay unit 105 is delayed by a predetermined delay value, and then the first deflip-flop 103 and the second deflip-flop 104 are reset to output the pulse width output from the phase frequency detector 101. To adjust.

그러나, 상기에서와 같은 종래기술에 있어서, 위상 잠금 상태시 위상 주파수 검출기의 출력 신호폭이 너무 좁아서 차지펌프 스위치가 정상적인 동작을 하지 못하게 되는 데드-존(DEAD ZONE) 문제를 해결하기 위해 위상 주파수 검출기의 리셋 경로에 일정한 지연값을 갖는 지연소자를 추가하였다. 이렇게 추가되는 지연 소자값을 결정할 때 처리 변동(PROCESS VARIATION)이나 온도 변동(TEMPERATURE VARIATION)에 상관없이 정상적으로 차지펌프가 동작하도록 하기 위해 마진(MARGIN)을 갖도록 설계를 하게 되면 차지펌프에 있는 풀업 및 풀다운 스위치가 동시에 턴온되는 구간이 발생하게 되어 지터(JITTER) 특성이 나빠짐은 물론, 소오스(SOURCE) 전류에서 싱크(SINK) 전류로의 전류 경로가 형성되어 불필요한 정전(STATIC) 전류 소모도 발생하게 되는 문제점이 있다.However, in the prior art as described above, the phase frequency detector to solve the dead zone (DEAD ZONE) problem that the output signal width of the phase frequency detector in the phase locked state is too narrow to prevent the normal operation of the charge pump switch A delay element with a constant delay value was added to the reset path of. When deciding the value of this additional delay element, the design of having MARGIN to ensure that the charge pump operates normally regardless of process variation or temperature variation, pull-up and pull-down in the charge pump As the switch turns on at the same time, the jitter is not only worsened but also a current path is formed from the source current to the sink current, thereby causing unnecessary STATIC current consumption. There is this.

따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 차지펌프 스위치의 동작 상태를 검출하는 회로를 두고, 그 회로를 통해 검출할 스위치의 동작 상태에 따라 지연 시간을 최적화하여 불필요한 차지펌프의 정전 전류(STATIC CURRENT) 소모를 줄이고 동시에 지터 특성도 향상시키도록 한 지터 특성을 개선한 위상 고정 루프를 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention for solving the conventional problems as described above is to provide a circuit for detecting the operation state of the charge pump switch, and optimize the delay time according to the operation state of the switch to be detected through the circuit unnecessary charge pump It provides a phase locked loop with improved jitter that reduces the consumption of STATIC CURRENT and at the same time improves jitter.

도 1은 종래의 위상 고정 루프에 대한 실시예.1 is an embodiment of a conventional phase locked loop.

도 2는 본 발명의 지터(jitter) 특성을 개선한 위상 고정 루프에 대한 실시예.2 is an embodiment of a phase locked loop that improves the jitter characteristic of the present invention.

도 3은 도 2에서, 스위치 동작에 따른 지연값 검출 순서도.3 is a flowchart illustrating a delay value detection according to a switch operation in FIG. 2.

도 4는 도 2에서, 스위치 동작 검출기의 상세도.4 is a detail view of a switch motion detector in FIG. 2;

***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ********** Explanation of symbols for the main parts of the drawing *****

101 : 위상 주파수 검출기 102 : 차지 펌프101: phase frequency detector 102: charge pump

103 : 제1디플립플롭 104 : 제2디플립플롭103: first flip-flop 104: second flip-flop

106 : 앤드게이트 107 : 루프 필터106: AND gate 107: loop filter

108 : 전압 제어 발진기 201 : 가변 지연부108: voltage controlled oscillator 201: variable delay unit

202 : 스위치 동작 검출기202: switch motion detector

상기에서와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 위상 주파수 검출기와, 차지펌프, 루프필터 및 전잔 제어 발진기로 이루어진 위상 고정 루프에 있어서, 상기 위상 주파수 검출기는 입력신호를 클럭단자로 입력받고 이 클럭에 맞추어 데이터 입력단으로 입력되는 전원전압을 출력단자를 통해 출력하는 제1디플립플롭과, 전압 제어 발진기의 출력신호를 제2클럭단자로 입력받고 이 클럭에 맞추어 데이터 입력단으로 입력되는 전원전압을 출력단자를 통해 출력하는 제2디플립플롭과, 상기 제1,제2디플립플롭에서 각각 출력되는 신호의 위상을 비교하고 그 비교값을 출력하는 앤드게이트와, 상기 차지 펌프내에 있는 스위치의 동작 상태를 감지하여 스위치가 제대로 동작하는 펄스 폭을 검출하는 스위치동작 검출기와, 상기 앤드게이트에서 출력되는 비교값과 상기 스위치동작 검출기에서 검출한 스위치 동작 펄스폭에 따라 지연값을 조정한 후 상기 제1,제2디플립플롭의 리셋단자로 제공하는 가변 지연부를 포함한 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object in the phase locked loop consisting of a phase frequency detector, a charge pump, a loop filter and a full control oscillator, the phase frequency detector receives an input signal as a clock terminal to the clock; The first deflip-flop outputs the power supply voltage input to the data input terminal through the output terminal, and the output voltage of the voltage controlled oscillator is input to the second clock terminal according to the clock and the power supply voltage input to the data input terminal according to the clock. Compares the phases of the signals output from the first and second deflip flops, and outputs the comparison values, and outputs the comparison value, and an operating state of the switch in the charge pump. A switch operation detector which senses a pulse width at which the switch operates properly, and a comparison output from the end gate And after adjusting the delay in accordance with the switch operating pulse width detected by the motion detector switch characterized by including parts of the variable delay provided to the reset terminals of the first and second D flip-flop.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 지터 특성을 개선한 위상 고정 루프에 대한 실시예로서, 이에 도시한 바와 같이, 입력신호와 전압제어 발진기의 출력신호의 위상과 주파수를 비교하고 그에 따른 에러 신호를 출력하는 위상 주파수 검출기(101)와, 상기 에러 신호에 따라 루프 필터의 캐패시터에 전류를 충방전시키는 차지 펌프(102)와, 상기 충방전시 생성되는 전압에 따라 발진되어 일정한 주파수를 갖는 신호를 출력하는 제어 발진기(108)로 구성된 위상 고정 루프에 있어서, 상기 위상 주파수 검출기(101)는 입력신호를 클럭단자(CLK1)로 입력받고 이 클럭에 맞추어 데이터 입력단(D1)으로 입력되는 전원전압을 출력단자(Q1)를 통해 출력하는 제1디플립플롭(103)과, 전압 제어 발진기(108)의 출력신호를 제2클럭단자(CLK2)로 입력받고 이 클럭에 맞추어 데이터 입력단(D2)으로 입력되는 전원전압을 출력단자(Q2)를 통해 출력하는 제2디플립플롭(104)과, 상기 제1,제2디플립플롭(103)(104)에서 각각 출력되는 신호의 위상을 비교하고 그 비교값을 출력하는 앤드게이트(106)와, 상기 차지 펌프(102)내에 있는 스위치의 동작 상태를 감지하여 스위치가 제대로 동작하는 펄스 폭을 검출하는 스위치동작 검출기(202)와, 상기 앤드게이트(106)에서 출력되는 비교값과 상기 스위치동작 검출기(202)에서 검출한 스위치 동작 펄스폭에 따라 지연값을 조정한 후 상기 제1,제2디플립플롭(103)(104)의 리셋단자(RESET)로 제공하는 가변 지연부(201)로 구성한다.FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of a phase locked loop having an improved jitter characteristic according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a phase comparing a phase and a frequency of an input signal and an output signal of a voltage controlled oscillator and outputting an error signal accordingly is shown. A frequency detector 101, a charge pump 102 for charging and discharging a current in a capacitor of a loop filter according to the error signal, and a controlled oscillator for oscillating according to a voltage generated during charging and discharging to output a signal having a constant frequency In the phase locked loop composed of 108, the phase frequency detector 101 receives an input signal through the clock terminal CLK1 and outputs a power supply voltage input to the data input terminal D1 in accordance with the clock. The first deflip-flop 103 and the output signal of the voltage controlled oscillator 108 are input to the second clock terminal CLK2 and are input to the data input terminal D2 according to the clock. Compares the phases of the signals output from the second and second dip-flop 104 and the first and second dip-flop 103 and 104 outputting the power supply voltage through the output terminal Q2. An AND gate 106 for outputting a value, a switch operation detector 202 for detecting a pulse width at which the switch operates by sensing an operation state of the switch in the charge pump 102, and the AND gate 106 After adjusting the delay value according to the comparison value output from the switch operation pulse width detected by the switch operation detector 202 to the reset terminal (RESET) of the first and second dip-flop 103 (104) The variable delay unit 201 is provided.

상기에서 스위치 동작 검출기(202)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 입력신호를 일정시간 지연시켜 출력하는 지연부(301)와, 상기 지연부(301)를 통한 값과 상기 입력신호를 배타적 노아링(exclusive noring)하여 생성되는 펄스를 출력하는 익스클루시브 노아게이트(302)와, 상기 익스클루시브 노아게이트(302)의 출력에 따라 온 또는 오프하여 직렬연결된 캐패시터(304)에 충방전하는 피모스 트랜지스터(303)와, 상기 캐패시터(304)의 충방전시 생성되는 전압에 따라 상기 피모스 트랜지스터(303)가 동작하는 펄스 폭을 구하여 상기 지연부(301)에 전달하는 제어부(305)로 구성한다.As shown in FIG. 4, the switch operation detector 202 includes a delay unit 301 for delaying and outputting an input signal by a predetermined time, and an exclusive NOR between the value and the input signal through the delay unit 301. Exclusive Noring 302 for outputting a pulse generated by the ring (exclusive noring), and on or off in accordance with the output of the Exclusive Noagate 302 to avoid charging and discharging to the series-connected capacitor 304 A MOS transistor 303 and a controller 305 which obtains a pulse width at which the PMOS transistor 303 operates according to a voltage generated during charge / discharge of the capacitor 304 and transmits the pulse width to the delay unit 301. do.

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

위상 주파수 검출기(101)로 입력신호와 전압 제어 발진기(108)로부터의 출력신호가 각각 입력되면, 상기 위상 주파수 검출기(101)의 제1디플립플롭(103)은 입력신호를 클럭단자(CLK1)로 입력받고, 그 클럭단자(CLK1)로 받아들인 신호에 맞추어 클럭 입력단자(D1)로 전원전압을 받아 출력단자(Q1)로 출력한다.When the input signal and the output signal from the voltage controlled oscillator 108 are respectively input to the phase frequency detector 101, the first deflip-flop 103 of the phase frequency detector 101 outputs the input signal to the clock terminal CLK1. The power supply voltage is received at the clock input terminal D1 in accordance with the signal received by the clock terminal CLK1, and output to the output terminal Q1.

이와 같이 상기 제1플립플롭(103)이 동작할 때 제2디플립플롭(104)은 그의 클럭단자(CLK2)로 전압 제어 발진기(108)에서 출력되는 신호를 입력받고, 그 클럭단자(CLK2)로 입력된 신호에 맞추어 클럭 입력단자(D2)로 전원전압을 받아 출력단자(Q2)로 출력한다.As described above, when the first flip-flop 103 is operated, the second flip-flop 104 receives a signal output from the voltage controlled oscillator 108 through its clock terminal CLK2, and the clock terminal CLK2. In accordance with the signal input to the clock input terminal (D2) receives the power supply voltage and outputs to the output terminal (Q2).

즉, 상기 제1디플립플롭(103)과 제2디플립플롭(104)은 입력신호와 전압 제어 발진기에서 출력되는 신호의 위상과 주파수를 검출하여 그 위상과 주파수에 차이에 따른 에러신호를 차지펌프(102)와 앤드게이트(106)로 각각 출력한다.That is, the first and second flip-flops 103 and 104 detect the phase and frequency of the signal output from the input signal and the voltage controlled oscillator and occupy an error signal according to the difference in the phase and frequency. Output to the pump 102 and the end gate 106, respectively.

그러면 상기 차지펌프(102)는 풀업 스위치(S1)와 풀다운 스위치(S2)에 의해 풀업(PULL-UP) 또는 풀다운(PULL-DOWN) 동작을 행하여 루프 필터(107)의 캐패시터에 전류를 충방전시키게 된다. 즉 풀업 스위치(S1)로 하이신호가 입력되고 풀다운 스위치(S2)로 로우신호가 각각 입력되면 전류원(I1)으로부터의 전류는 루프 필터(107)의 캐패시터에 충전되고, 상기 풀업 스위치(S1)로 로우신호가 입력되고 풀다운 스위치(S2)로 하이신호가 각각 입력되면 전류원(I2)을 통해 접지측으로 전류가 흘르게 되므로 상기 루프 필터(107)의 캐패시터에 충전된 전류는 상기 풀다운 스위치(S2)→전류원(I2)을 통해 접지측으로 방전한다.Then, the charge pump 102 performs a pull-up or pull-down operation by the pull-up switch S1 and the pull-down switch S2 to charge / discharge the current of the capacitor of the loop filter 107. do. That is, when the high signal is input to the pull-up switch S1 and the low signal is input to the pull-down switch S2, the current from the current source I1 is charged to the capacitor of the loop filter 107, and to the pull-up switch S1. When the low signal is input and the high signal is input to the pull-down switch S2, current flows to the ground side through the current source I2, so that the current charged in the capacitor of the loop filter 107 is the pull-down switch S2 → Discharge to the ground side via current source I2.

이렇게 루프 필터(107)가 충,방전되면서 생성되는 전압이 전압 제어 발진기(108)로 전달되면, 상기 전압 제어 발진기(108)는 발진 동작을 행하여 일정한 주파수를 갖는 신호를 출력하게 되고, 이 신호는 다시 위상 주파수 검출기(101)로 피드백되어 다시 입력신호와 위상 및 주파수를 비교한다.When the voltage generated while the loop filter 107 is charged and discharged is transferred to the voltage controlled oscillator 108, the voltage controlled oscillator 108 performs an oscillation operation to output a signal having a constant frequency. It is fed back to the phase frequency detector 101 to compare the input signal with phase and frequency again.

이와 같은 동작을 입력신호와 전압 제어 발진기(108)의 위상과 주파수가 일치할 때 까지 반복한다. 상기 두 신호의 위상과 주파수가 일치하는 상태를 위상 잠금 상태라 한다.This operation is repeated until the phase and frequency of the input signal and the voltage controlled oscillator 108 match. The state where the phase and frequency of the two signals coincide is called a phase lock state.

상기에서와 같이 위상 잠금 상태가 될 때까지 위상과 주파수를 검출하고 비교하는 위상 주파수 검출기(101)의 앤드게이트(106)는 상기 제1디플립플롭(103)과 제2디플립플롭(104)에서 출력하는 신호를 받아 앤드링하여 가변 지연부(201)로 출력한다. 즉 제1디플립플롭(103)와 제2디플립플롭(104)에서 출력되는 두 신호의 주파수와 위상이 같다면 하이신호를 출력하고, 상기 두 신호의 주파수와 위상이 다르다면 로우신호를 출력한다.As described above, the AND gate 106 of the phase frequency detector 101 which detects and compares the phase and the frequency until the phase locked state is the first and second flip-flops 103 and 104 Receives and outputs the signal output from the output to the variable delay unit 201. That is, a high signal is outputted when the frequency and phase of the two signals output from the first and second flip-flops 103 and 104 are the same, and a low signal is outputted when the frequency and phase of the two signals are different. do.

이때 스위치 동작 검출기(202)는 차지 펌프(102)의 풀업 스위치(S1) 또는 풀다운 스위치(S2)가 제대로 동작할 때의 펄스 폭을 검출한다. 이 스위치 동작 검출기(202)의 동작에 대하여 도 3과 도 4에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.At this time, the switch operation detector 202 detects a pulse width when the pull-up switch S1 or the pull-down switch S2 of the charge pump 102 operates properly. The operation of the switch operation detector 202 will be described with reference to FIGS. 3 and 4 as follows.

도 2에서와 같이 위상 주파수 검출기(101)로 인가되는 입력신호를 도 4에 도시한 스위치 동작 검출기(202)의 지연부(301)에서 받아 도 3에 도시한 바와 같이 지연값을 초기에는 제일 작은값(D=1)으로 설정한다.(도 3에서 S101단계)As shown in FIG. 2, an input signal applied to the phase frequency detector 101 is received by the delay unit 301 of the switch operation detector 202 shown in FIG. 4, and as shown in FIG. Value (D = 1). (Step S101 in Fig. 3)

이후에 익스클루시브 노아게이트(302)는 상기 지연부(301)를 통해 지연된 신호와 입력신호를 받아 배타적 노아링을 행하여 지연값 만큼의 펄스 폭을 갖는 신호를 피모스 트랜지스터(303)의 게이트로 출력한다.Afterwards, the exclusive NOR gate 302 receives the delayed signal and the input signal through the delay unit 301 and performs exclusive NORing to transmit a signal having a pulse width equal to the delay value to the gate of the PMOS transistor 303. Output

상기에서와 같은 신호에 의해 정상적으로 동작하게 되면, 즉 상기 피모스 트랜지스터(303)가 턴온되면 캐패시터(304)에는 일정 전압이 충전이 되고, 그렇지 않은 경우 즉 상기 피모스 트랜지스터(303)가 턴오프되면 상기 캐패시터(304)는 초기 상태를 유지하게 된다.When the PMOS transistor 303 is turned on, the capacitor 304 is charged with a predetermined voltage. Otherwise, the PMOS transistor 303 is turned off. The capacitor 304 is to maintain the initial state.

가령 캐패시터(304)에 일정 전압이 충전되면 제어부(305)는 피모스 트랜지스터(303)는 정상적으로 동작하는 것을 의미하므로 이때의 지연값을 상기 위상 주파수 검출기(101)의 리셋경로에 있는 지연값으로 결정하고(S102), 그렇지 않은 경우 상기 제어부(305)는 지연부(301)를 제어하여 지연값을 점차 증가시켜 상기 캐패시터(304)에 일정 전압이 충전될 때까지 반복적으로 동작하게 한다.(S103)For example, when the capacitor 304 is charged with a predetermined voltage, the controller 305 means that the PMOS transistor 303 operates normally. Therefore, the controller 305 determines the delay value as the delay value in the reset path of the phase frequency detector 101. (S102), otherwise, the controller 305 controls the delay unit 301 to gradually increase the delay value so as to repeatedly operate until the capacitor 304 is charged with a predetermined voltage.

따라서 상기 가변 지연부(201)는 도 4에 도시한 스위치 동작 검출기(202)의 제어부(305)에서 제공하는 지연값만큼 지연시킨 후 제1디플립플롭(103)과 제2디플립플롭(104)의 리셋단자(RESET)로 제공한다.Accordingly, the variable delay unit 201 delays by the delay value provided by the control unit 305 of the switch operation detector 202 shown in FIG. 4, and then the first and second dip flip-flops 103 and 104. It is provided by RESET terminal of).

이와같이 하여 지연값을 가변시켜 고정된 지연값으로 인해 위상 주파수 검출기(101)의 출력 펄스 폭이 아주 좁게 나타나는 것을 방지한다.In this way, the delay value is varied to prevent the output pulse width of the phase frequency detector 101 from appearing very narrow due to the fixed delay value.

그리고, 상기에서와 같이 최적화된 지연값을 찾아내 위상 주파수 검출기(101)의 리셋 경로에 제공함으로써 위상 잠금 상태시 정전(static) 전류 소모를 줄이고, 동시에 지터 특성도 향상시키도록 한다.As described above, the optimized delay value is found and provided to the reset path of the phase frequency detector 101 to reduce the static current consumption in the phase lock state and to improve the jitter characteristic.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 차지 펌프의 스위치가 제대로 동작하는 스위치의 펄스 폭을 검출하는 스위치 동작 검출기와 상기 펄스 폭에 따라 위상 주파수 검출기의 리셋 경로를 달리하는 가변 지연부를 이용하는 위상 고정 루프를 사용함으로써 위상 잠금 상태시 차지 펌프 스위치가 불필요하게 동작하는 것을 방지하여 정전 전류 소모를 줄임과 동시에 지터 특성도 개선할 수 있도록 하여 고성능 위상 고정 루프가 사용되는 모든 칩에 적용할 수 있도록 한다.As described in detail above, the present invention provides a phase locked loop using a switch operation detector for detecting a pulse width of a switch in which a charge pump switch operates properly and a variable delay unit for changing a reset path of a phase frequency detector according to the pulse width. This prevents the charge pump switch from operating unnecessarily during phase lock, reducing electrostatic current consumption and improving jitter, making it ideal for all chips with high performance phase locked loops.

Claims (3)

입력신호와 전압제어 발진기의 출력신호의 위상과 주파수를 비교하고 그에 따른 에러 신호를 출력하는 위상 주파수 검출기(101)와, 상기 에러 신호에 따라 루프 필터의 캐패시터에 전류를 충방전시키는 차지 펌프(102)와, 상기 충방전시 생성되는 전압에 따라 발진되어 일정한 주파수를 갖는 신호를 출력하는 제어 발진기(108)로 구성된 위상 고정 루프에 있어서, 상기 위상 주파수 검출기(101)는 입력신호를 클럭단자(CLK1)로 입력받고 이 클럭에 맞추어 데이터 입력단(D1)으로 입력되는 전원전압을 출력단자(Q1)를 통해 출력하는 제1디플립플롭(103)과, 전압 제어 발진기(108)의 출력신호를 제2클럭단자(CLK2)로 입력받고 이 클럭에 맞추어 데이터 입력단(D2)으로 입력되는 전원전압을 출력단자(Q2)를 통해 출력하는 제2디플립플롭(104)과, 상기 제1,제2디플립플롭(103)(104)에서 각각 출력되는 신호의 위상을 비교하고 그 비교값을 출력하는 앤드게이트(106)와, 상기 차지 펌프(102)내에 있는 스위치의 동작 상태를 감지하여 스위치가 제대로 동작하는 펄스 폭을 검출하는 스위치동작 검출기(202)와, 상기 앤드게이트(106)에서 출력되는 비교값과 상기 스위치동작 검출기(202)에서 검출한 스위치 동작 펄스폭에 따라 지연값을 조정한 후 상기 제1,제2디플립플롭(103)(104)의 리셋단자(RESET)로 제공하는 가변 지연부(201)를 포함한 것을 특징으로 하는 지터 특성을 개선한 위상 고정 루프.Phase frequency detector 101 for comparing the phase and frequency of the input signal and the output signal of the voltage-controlled oscillator and outputting an error signal according thereto, and a charge pump 102 for charging and discharging current in the capacitor of the loop filter according to the error signal. And a control oscillator 108 oscillating according to the voltage generated at the time of charge / discharge and outputting a signal having a constant frequency, the phase frequency detector 101 outputs an input signal to a clock terminal CLK1. ) And the output signal of the voltage-controlled oscillator 108 and the first deflip flop 103 for outputting the power supply voltage inputted to the data input terminal D1 according to the clock through the output terminal Q1. A second flip-flop 104 for outputting a power supply voltage inputted to the clock terminal CLK2 to the data input terminal D2 in accordance with the clock through the output terminal Q2, and the first and second deflips; Flop (103) (104 A switch for detecting the pulse width at which the switch operates by detecting the operation state of the switch in the charge pump 102 and the AND gate 106 for comparing the phases of the signals output from the outputs and outputting the comparison value. After adjusting the delay value according to the operation detector 202 and the comparison value output from the AND gate 106 and the switch operation pulse width detected by the switch operation detector 202, the first and second dip-flops A phase locked loop with improved jitter characteristic, comprising a variable delay unit 201 provided as a reset terminal (RESET) of (103) (104). 제1항에 있어서, 스위치 동작 검출기(202)는, 입력신호를 일정시간 지연시켜출력하는 지연부(301)와, 상기 지연부(301)를 통한 값과 상기 입력신호를 배타적 노아링(exclusive noring)하여 생성되는 펄스를 출력하는 익스클루시브 노아게이트(302)와, 상기 익스클루시브 노아게이트(302)의 출력에 따라 온 또는 오프하여 직렬연결된 캐패시터(304)에 충방전하는 피모스 트랜지스터(303)와, 상기 캐패시터(304)의 충방전시 생성되는 전압에 따라 상기 피모스 트랜지스터(303)가 동작하는 펄스 폭을 구하여 상기 지연부(301)에 전달하는 제어부(305)를 포함한 것을 특징으로 하는 지터 특성을 개선한 위상 고정 루프.The switch operation detector 202 of claim 1, wherein the switch operation detector 202 includes: a delay unit 301 for delaying and outputting an input signal by a predetermined time, and an exclusive noring of the value and the input signal through the delay unit 301. The PMOS transistor 303 that charges and discharges an exclusive no-gate 302 for outputting a pulse generated by the step-by-step and a capacitor 304 connected on or off in accordance with the output of the exclusive no-gate 302. And a controller 305 which obtains a pulse width at which the PMOS transistor 303 operates according to the voltage generated during charging / discharging of the capacitor 304 and transmits the pulse width to the delay unit 301. Phase locked loop with improved jitter. 제2항에 있어서, 지연부(301)는 초기에는 제일 작은값으로 설정한 후 점차 증가시키도록 한 것을 특징으로 하는 지터 특성을 개선한 위상 고정 루프.3. The phase locked loop as claimed in claim 2, wherein the delay unit (301) is initially set to the smallest value and gradually increased.
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