KR20040038676A

KR20040038676A - 클럭생성장치

Info

Publication number: KR20040038676A
Application number: KR1020030074056A
Authority: KR
Inventors: 무라타마코토; 노마구치요코; 요코이시주카
Original assignee: 로무 가부시키가이샤
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2004-05-08
Also published as: TWI231651B; KR100563846B1; CN1499719A; CN1249551C; TW200406993A; JP2004153637A; US20040085108A1; JP3883063B2; US7208988B2

Abstract

본 발명은 클럭생성장치에 관한 것으로, 스펙트럼 확산클럭을 시스템내의 각 회로부의 동작에 이용할 때에 데이터전송 인터페이스에 있어서 버퍼 메모리(종래 필요로 한)를 불필요하게 하고, 용이하게 시스템내의 동작클럭으로 적용할 수 있고, 시스템의 고퍼포먼스화를 가능하게 한다.

발진기(1)에서 발생한 기준클럭의 위상을 가변지연회로(2)에 의해 제어한다. 가변지연회로(2)는 지연설정회로(11)에 의해 클럭주기마다 제어전압의 설정을 변경가능하게 하고, 기준클럭의 위상변조를 행한다. 출력변조클럭의 주기를 변동시키는 설정에 의해 스펙트럼 확산을 행한다. 또, 지연설정회로(11)는 가변지연회로(2)의 지연소자의 출력상태(클럭 테두리)를 검지하고, 기준클럭과 변조클럭의 위상차를 소정의 범위(예를 들면, 기준클럭 주기의 1/2)로 제한함으로써, 확산클럭에 있어서 일정한 동기성의 보증을 한다.

Description

클럭생성장치{CLOCK GENERATOR}

본 발명은 전자디바이스나 마이크로 프로세서가 동작클럭으로서 이용하는 클럭생성장치에 관하여, 보다 특정하면, 높은 주파수의 동작클럭이 원인으로 발생하는 불필요 폭사노이즈(EMI:Electro Magnetic Interference)의 저감화를 클럭주기를 변조하는 (스펙트럼을 확산시키는)것에 따라 실현하도록 한 클럭생성장치에 관한 것이다.

요즘, 많은 전자디바이스는 마이크로 프로세서나 디지털회로를 사용하고 있지만, 이들의 회로는 내부에 클럭발생기를 가지고, 발생하는 클럭에 의해 회로를 동작시킨다. 최근 동작의 고속화에 따라, 필요한 동작클럭의 주파수도 높아지고, 고속의 마이크로 프로세서로부터 발생하는 불필요 폭사노이즈(EMI)가 문제시되고 있다. 이러한 EMI에 대하여, 행정기간에 의한 규제의 움직임도 있고, 예를 들면, 미국의 FCC(Federal Communications Commission)에서는 고주파를 발생하는 기기에 대한 규제의 일환으로서, 기기로부터 발생하는 EMI를 측정하기 위한 시험순서, 최대허용방출량을 정하고 있다. 이와 같은 EMI에 대한 행정기관의 규제를 준수하기 위해서도 종래로부터 각각의 EMI대책이 행해 왔다.

예를 들면, 고주파억지소자의 개발, 혹은 EMI를 발생하는 기기의 실드(주변을 금속으로 차폐), 혹은 EMI의 방출을 억제가능한 회로 등이 검토되어 왔다. 그렇지만, 이들의 방법은 특히, 실드법에 의한 경우에는 대형회로 보드가 필요하다는 것을 포함하고, 모두 EMI방출을 억제하기 위해 많은 기술상의 곤란과 그것을 극복하기 위해 막대한 노력과 비용을 요한다는 문제가 있다.

그래서, EMI를 감소시키는 다른 어프로치로서, 클럭신호 자체를 변화시키다는 관점에서의 검토가 되어 있다. 클럭신호 자체를 변화시키는 방법에 의한 것으로서, 스펙트럼 확산시키도록 클럭주파수를 변조하는 방법을 이용한 것이 알려져 있고, 예를 들면 일본국 특개평 9-98152호 공보(특허문헌(1)라고 함)을 나타낼 수 있다.

그렇지만 상기 특허문헌(1)의 특개평 9-98152호 공보(확산스펙트럼ㆍ클럭생성장치)에 개시되어 있는 방법에서는 주파수변조 프로파일에 따라 생성한 제어전압에 의해 VCO(전압제어식 발진기)의 발진주파수를 제어하는 것을 전제로서, 제어전압을 생성하는 과정에서, 기준클럭에 대해 분주기를 사용함으로, 위상비교주파수가 저하하고, 잡음 등의 외란에 쉽게 영향을 받았다. 이 때문에 기준클럭과 기준클럭을 베이스에 생성되는 스펙트르확산 클럭의 위상을 정확하게 소망의 주기프로파일을 가진 것으로서 실현하는 것이 곤란했다.

또, 복수에 걸치는 장치 또는 회로계에서 하나의 시스템을 구성하는 경우에 시스템내의 장치 또는 회로의 각부의 동작에 스펙트럼 확산클럭을 적용하는 경우를 생각하면, 하나의 시스템내에 상호로 위상의 보증되지 않는 복수의 클럭이 존재하게 되어 버린다. 상기 특허문헌(1)에 나타내는 것과 같은 동작클럭을 이용한 시스템에 있어서, 동작을 적정하게 동작을 유지하기 위해서는 장치간의 데이터전송 인터페이스를 비동기화에 대응시키는 것이 필요하고, 이 때문에 버퍼메모리를 추가할 필요가 있다.

도 10은 종래의 버퍼메모리를 편입한 스펙트럼 확산클럭을 이용하는 데이터처리회로의 일례를 나타내는 데이터처리회로의 일례를 나타내는 회로블록이다.

도 10에 나타내는 것과 같이, 이 회로블록(20)은 입력되는 데이터를 기준클럭 생성회로(22)에서 생성되는 기준클럭(Rclk)에 의해 플립플럽(24)으로 입력하고, RAM(26)에 기억한다.

RAM(26)에 기억된 데이터는 스펙트럼확산 변조클럭 생성회로(23)에서 생성되는 스펙트럼확산 변조클럭에 의해 독출되고, 플립플롭(25)에 공급된다. 플립플롭(25)는 스펙트럼확산 변조클럭(Mclk)에 따라 데이터를 이용측의 회로블록(21)에 전송한다.

이와 같이 종래, 스펙트럼확산 변조클럭으로 장치를 동작시킬 때는 일시적으로 데이터를 보지하는 버퍼메모리(도 10의 예에 있어서의 RAM(26))를 이용함으로써, 개개의 동작클럭이 비동기가 되었기 때문에 생기는 오작동을 회피하도록 하고 있다. 이 때문에, 비용이 상승하고, 이 버퍼메모리를 설치하기 위한 회로스페이스도 필요하게 되어 있었다. 또, 버퍼메모리를 구동하기 위한 클럭속도 등의 제약조건에 의해, 번거롭게 하고 설계를 더 곤란하게 하고 있다.

본 발명은 상기 서술한 종래의 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 불필요한 폭사 에너지의 레벨이 저감가능한 스펙트럼확산 변조클럭을 생성하는 장치에 있어서, 종래기술의 VCO를 이용하여 생성한 스펙트럼확산 변조클럭(상기 특허문험(1), 참조)을 시스템내의 디바이스나 회로의 각부 동작클럭으로서 이용하는 경우와 같이, 데이터전송 인터페이스에 부가해야 했던 버퍼메모리를 불필요하게 해서, 용이하게 시스템내의 디바이스나 회로의 각부의 동작클럭으로서 적용할 수 있도록 하고, 적용한 시스템의 퍼포먼스의 향상을 도모하는 것을 가능하게 하는 상기 클럭생성장치를 제공하는 데에 있다.

청구항 1의 발명은 기준클럭의 발진기와, 상기 발진기로부터 발생하는 기준클럭의 위상을 클럭주기마다 변경가능한 설정조건에 따라 제어하는 위상제어수단을 갖고, 상기 위상제어수단에서 위상제어된 클럭을 출력으로 하는 클럭생성장치이고, 상기 위상제어수단은 상기 설정조건을 출력클럭의 스펙트럼을 확산시키도록 변경하는 것을 특징으로 하는 클럭생성장치이다.

청구항 2의 발명은 입력된 기준클럭의 위상을 클럭주기마다 변경가능한 설정조건에 따라 제어하는 위상제어수단을 갖고, 상기 위상제어수단에서 위상제어된 클럭을 출력으로 하는 클럭생성장치이고, 상기 위상제어수단은 상기 설정조건을 출력클럭의 스펙트럼을 확산시키도록 변경하는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 3의 발명은 청구항 1 또는 2에 기재된 클럭생성장치에 있어서, 상기 위상제어수단은 기준클럭을 상기 설정조건에 따른 제어입력에 따라 지연시키는 가변지연회로와, 상기 가변지연회로에 있어서의 지연상태를 검출하고, 지연에 의해위상제어된 클럭의 기준클럭에 대한 위상차가 클럭주기를 단위로서 정한 소정의 한계치를 넘지 않도록, 가변지연회로에의 제어입력을 조정하는 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 4의 발명은 청구항 1 또는 3중 어느 하나에 기재된 클럭생성장치에 있어서, 상기 위상제어수단은 위상제어된 클럭의 기준클럭에 대한 위상차를 클럭주기를 단위로서 정한 소정의 상기 한계치내의 상한 및 하한 사이를 점증ㆍ점감시키는 것과 같은 프로파일에 따라 제어입력을 조정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 5의 발명은 청구항 3 또는 4에 기재된 클럭생성장치에 있어서, 상기 가변지연회로를 회로 요소로서 갖는 DLL회로를 구비하고, 가변지연회로의 제어입력을 DLL회로와 상기 위상제어수단으로 합성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 6의 발명은 청구항 5에 기재된 클럭생성장치에 있어서, 상기 가변지연회로를 제어전압에 따라 기준클럭을 지연시키는 회로로서, 상기 DLL회로는 상기 가변지연회로로부터의 지연출력클럭과 기준클럭의 위상을 비교하는 비교기와, 상기 비교기의 위상차 출력에 따라 상기 가변지연회로의 제어전압을 생성하는 제 1 차지펌프를 구비하고, 상기 위상제어수단은 제어입력을 조정하는 회로에 제 1 차지펌프에 비교하여 용량이 보다 많은 제 2 차지펌프를 이용하고, 제어조건으로서 설정된 위상차에 따라 제어전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 스펙트럼확산 변조클럭 생성회로의 회로블록도이다.

도 2는 도 1에 회로요소로서 이용한 차지펌프의 일례를 나타내는 회로도이다.

도 3은 기준클럭(Rclk)과 지연설정회로의 출력인 위상변조클럭(Mclk)과의 관계를 나타내는 타임차트이다.

도 4는 가변지연회로의 지연소자로부터의 출력(p1, p2, …p8)을 나타내는 타임차트이다.

도 5는 기준클럭(Rclk)과 스펙트럼 확산변조 클럭(Mclk)의 관계를 나타내고, 위상차의 검출원리를 설명하는 타임차트이다.

도 6은 가변지연회로의 제어입력을 사이클마다 △V증가시키는 제어에 의한 위상변조된 클럭의 타임차트이다.

도 7은 스펙트럼확산 변조클럭 생성시의 동작특성을 나타내는 차트이다.

도 8은 본 발명의 스펙트럼확산 변조클럭 생성회로를 적용한 데이터처리회로의 일례를 나타내는 회로블록도이다.

도 9는 스펙트럼확산 변조하지 않는 클럭과 본 발명의 스펙트럼확산 변조클럭의 전력스펙트럼을 나타내는 도이다.

도 10은 종래의 버퍼 메모리를 편입한 스펙트럼확산 클럭을 이용하는 데이터처리회로의 일례를 나타내는 회로블록도이다.

본 발명의 클럭생성장치를 첨부하는 도면과 같이 나타내는 이하의 실시예에 기초하여 설명한다.

본 발명의 클럭생성장치는 생성하는 클럭의 스펙트럼을 확산시키기 위한 수단으로서, 기준클럭의 위상을 클럭주기마다 변경가능한 설정조건에 따라 제어하는 위상변조방식을 이용하여, 이 제어방식에 의해, 생성하는 클럭의 주기를 변동시킴으로써 스텍트럼확산을 행하고, 또한 기준클럭과 제어결과로서 생성하는 변조(스펙트럼확산)클럭과의 위상차를 소정의 범위에 제어함으로써, 변조(스펙트럼확산)클럭에 있어서 일정의 동기성의 보증을 가능하게 한다.

도 1은 상기와 같은 본 발명의 구성요건을 구비한 클럭생성장치의 실시예로서의 스펙트럼확산 변조클럭 생성회로의 회로블록도이다.

도 1에 나타내는 스펙트럼확산 변조클럭 생성회로는 기준클럭을 입력로서 동작하는 지연동기(DLL)회로(10)를 기본 회로로 한다. 또한, 실시예로서는 기준클럭을 발생하는 클럭발진기(1)와 지연동기(DLL)회로(10)를 일체로 갖는 회로구성에 의해 실시가능하고, 또한 외부설치 클럭발진기(1)를 단체의 지연동기(DLL)회로(10)에 접속하는 회로구성에 의해 실시하는 것도 가능하다.

DLL회로(10)는 클럭발진기(1)로부터의 기준클럭을 지연시키는 복수의 지연소자로부터 이루어지는 가변지연회로(2), 클럭발진기(1)로부터의 기준클럭과 가변지연회로로부터의 출력되는 지연클럭과의 위상을 비교하는 위상비교기(3), 위상비교기(3)에서의 출력에 따라 유입전류, 유출전류를 제어하고, 가변지연회로(2)의 제어전압(Vctrl)을 생성하기 위해 작용하는 제 1의 차지펌프(4), 이 차지펌프(4)으로부터의 전류가 공급되는 필터(5)에서 구성되어 있고, 필터(5)의 출력이 지연제어전압(Vctrl)로서 가변지연회로(2)에 피드백 되는 것이다.

또한, DLL회로(10)는 상기한 각 회로 요소를 IC화하여, 단체회로의 구성으로 하는 것이 가능하지만, 필터(5)를 외부설치로 한 회로구성을 취하도록 해도 좋다.

여기에 지연동기회로(10)의 출력단자(13)로부터 변조를 받은 클럭(Mclk)이, 출력클럭으로서 이용측의 회로블록(미도시)에 공급된다. 또한, 지연설정회로(11)는 설정된 지연량(지연시간)에 대응한 지연제어전압(Vctrl)을 생성하기 위한 전류를 조정하기 위해 부가한 제 2의 차지펌프(12)를 조작하는 회로이다. 제 2의 차지펌프(12)는 제 1의 차지펌프(4)보다 용량이 크고, 양차지펌프의 전류를 공통의 단자(6)를 통해 가변지연회로(2)에의 제어입력으로서 합성한다.

도 2는 도 1에 회로 요소로서 이용한 차지펌프의 일례를 도시하는 회로도이다. 도 2에 나타내는 것과 같이, 차지펌프는 제 1의 전류원(7), 제 2의 전류원(8), 제 1의 스위치(SW1), 제 2의 스위치(SW2), 콘덴서(9) 및 출력단(Vout)으로부터 이루어진다. 이 차지펌프는 전단의 위상비교기(3)의 출력신호 혹은 지연설정회로(11)에 의해 설정된 지연시간을 받고, 스위치(SW1, SW2)중 어느 하나의 스위치를 △t의 기간 온 함으로써, 제 1의 전류원(1)에서 제 1의 스위치(SW1)를 통해 전류(I)를 콘덴서(9)에 흘린다(이 때의 충전량 △Q = I△t) 또는 제 2의 스위치(SW2)를 통해 제 2의 전류원(2)으로부터 콘덴서(9)의 전하를 뽑아내는 (이 때의 제전량 △Q = －I'△t)것에 의해, 출력전압(Vout)을 △V (=△Q/C)변화시킨다.

이 △V 의 변화는 지연동기회로(11)에 있어서 필터를 걸쳐 가변지연회로(2)에의 제어전압(Vctrl)이 되고, 출력클럭펄스의 위상(지연)의 제어를 행한다.

도 3은 기준클럭(Rclk)과 가변지연회로(2)의 출력클럭인 위상변조클럭(Mclk)과의 관계를 나타내는 타임차트이다. 동도면중의 (a)는 기준클럭의 파형이다. DLL회로(10)에서는 가변지연회로(2)의 지연시간이 기준클럭(Rclk)의 주기와 동등하게 되도록 제어된다. 그 결과, 위상변조클럭(Mclk)은 기준클럭(Rclk)에 비교하여 1주기지연으로 되고, 기준클럭(Rclk)과 동위상일 때는 도 3(b)에 나타내는 것과 같이 1주기 지연된 파형으로 나타난다.

이에 대하여, 지연제어전압(Vctrl)이 △V 높아졌을 때, 도 3(a)에 나타난대로, 기준클럭에 대해 나아가는 위상이 된다. 반대로 지연제어전압(Vctrl)이 △V 낮아졌을 때는 도 3(d)에 나타나는 것과 같이, 늦은 위상이 된다.

여기서, 도 1을 참조하여 DLL회로(10)의 동작을 설명하면, 이 회로의 위상비교기(3)에 있어서, 입력되는 기준클럭(Rclk)과 출력클럭(Mclk)과의 위상차가 검출되고, 이 위상차에 따라 제 1의 차지펌프(4)의 충ㆍ방전을 제어하고, 그 결과로서 필터(5)를 통해 생성되는 지연제어전압(Vctrl)이 가변지연회로(2)에 부귀환되고, 위상차를 없애는 방향에 지연이 조정되어, 입력클럭과 동상에 수속하는 것과 같은 제어동작을 행한다.

즉, 가변지연회로(2)의 출력신호의 위상이 기준클럭(Rclk)에서 나아가 있으면, 위상비교기(3)는 제 1의 차지펌프(4)의 스위치(SW2)를 나아가는 것에 해당하는 기간 온 시키는 신호를 생성한다. 이것에 의해, 제 1의 차지펌프(4)는 전하(△Q)를 콘덴서(9)로부터 뽑아내고, 출력전압인 지연제어전압(Vctrl)을 △V 만 나리고, 가변지연회로(2)의 클럭펄스의 위상을 늦추는 동작을 행한다.

반대로, 가변지연회로(2)의 출력신호의 위상이 기준클럭(Rclk)보다 늦어 있으면, 위상비교기(3)는 제 1의 차지펌프(4)의 스위치(SW1)를 지연에 해당하는 기간 온 시키는 신호를 생성한다. 이것에 의해, 제 1의 차지펌프(4)는 출력전압인 지연제어전압(Vctrl)을 △V 올리도록 제어하고, 결과로서 출력클럭(Mclk)의 위상을 나아가게 한다. 이와 같이 해서, 출력클럭(Mclk)의 위상을 클럭발진기(1)의 위상과 동기시키는 동작을 행한다.

상기와 같이, DLL회로(10)의 동작 그 자체는 출력클럭(Mclk)의 위상을 기준클럭(Rclk)의 위상과 동기시키는 피드백 제어동작을 행한다. 그런데, 본 발명에서는 후기에서 상세하게 서술하는 바와 같이, 기준클럭(Rclk)을 위상변조함으로써, 출력클럭(Mclk)의 스펙트럼을 확산시키지만, 이에 대한 수단으로서, 본 실시예에서는 상기한 DLL회로(10)의 요소로 나타낸 가변지연회로(2)를 이용하고, 가변지연회로(2)를 제어함으로써 스펙트럼을 확산시키는 기능을 실현한다.

구체적으로는 제 1의 차지펌프(4)보다 용량이 큰 제 2의 차지펌프(12)를 공통의 입력단자에 접속해서, 양차지펌프의 전류를 가변지연회로(2)에의 제어입력으로 한다. 이 경우에 제 2의 차지펌프(12)의 출력신호는 제 1의 차지펌프(4)의 출력신호에 비교해서 크게 설정되어 있으므로, 제 2의 차지펌프의 출력신호를 조작하여 제어입력을 변화시킴으로써, 의도적으로 주기가 변화하는 클럭신호를 생성할 수 있다.

이러한 방식에 따라 행하는 본 실시예의 스펙트럼확산 변조클럭의 생성프로세스에 대해, 이하에 상세하게 설명한다.

본 발명은 발진기로부터의 기준클럭의 주기를 위상변조방식에 의해 변동시킴으로써 스펙트럼확산을 행하지만, 그 때에 기준클럭(Rclk)과 변조클럭(Mclk)과의 위상차를 소정의 범위에 제한하고, 변조(스펙트럼 확산된)클럭에 있어서 일정한 동기성의 보증을 한다.

기준클럭(Rclk), 변조클럭(Mclk) 각각을 기준으로 하는 2개의 시스템간에 있어서의 데이터의 인수인도할 때, 이 일정의 동기성의 보증이 되지 않는 경우는 이 시스템간을 비동기의 인터페이스라고 보아, 2개의 시스템간에서 데이터의 인수인도를 올바르게 행하기 위한 수단을 부설할 필요가 있다. 즉, 서로 비동기의 시스템의 인터페이스에서 데이터를 올바르게 송수신하기 위해서는 상기 [종래의 기술]에서 도 10을 참조해서 말한 것과 같이, 버퍼메모리 등을 사용한, 이른바 비동기 인터페이스회로를 설치하는 필요가 있다.

일정한 동기성을 보증한다는 것은 상기 서술이 다르게 하는 클럭을 기준으로 하는 2개의 시스템간에서의 인터페이스의 타이밍 제약을 정의하게 되고, 이 일정한 타이밍 제약하에서 데이터의 인수인도가 가능한 시스템의 타이밍설계를 행하는 것으로, 상기 서술한 비동기 인터페이스회로를 불필요로 하는 것이 가능하게 된다.

예를 들면, 기준클럭(Rclk)과 변조클럭(Mclk)와의 위상차의 한계를 예를 들면, 기준클럭(Rclk)의 1/2주기로 하고, 이 타이밍제약을 정의한 경우는 기준클럭(Rclk)에 대한 변조클럭(Mclk)의 위상차가 이 한계치를 넘으면(도 3(e)에 나타내는 상태로 한다), 다음의 주기에서의 데이터를 입력(데이터의 입력은 클럭펄스의 동작을 시작하는 타이밍으로 행해진다)하게 되고, 틀린 데이터가 되버린다.

따라서, 본예에서는 변조클럭펄스의 엣지는 도 3(f)에 나타내는 것과 같이,-1/2Trclk와 1/2Trclk의 사이(T)에 존재시키는, 이른바 기준클럭과 변조클럭과의 위상차를 항상 기준클럭의 주기(Trclk)의 1/2이내에 억제하고, 일정의 동기성의 보증을 하도록 하면, 스텍트럼확산된 클럭을 이용해도, 상기 [종래의 기술]에서 도 10을 참조하여 말한 것과 같은 데이터전송 인터페이스에 사용해야 했던 버퍼메모리를 불필요하게 하는 것이 가능해진다. 또한, 본예에서는 기준클럭(Rclk)과 변조클럭(Mclk)과의 위상차의 한계치로서 기준클럭(Rclk)의 1/2주기로 하고 있지만, 이 값은 타이밍 제약의 설계조건으로서 적당하게 선택할 수 있는 값의 일례를 나타내는 것에 지나지 않는다.

여기서, 발진기로부터의 기준클럭의 위상을 변조하기 위한 수단으로 이용하는 가변지연회로(2)의 구조를 설명한다. 가변지연회로(2)는 n개(여기서는 8개의 예를 나타낸다)의 지연소자로부터 이루어지고, 지연제어전압(Vctrl)에 따라, 각 지연소자는 입력되는 클럭신호를 각각 소정량만 지연시켜, 최종단계의 소자를 통하여 변조클럭(Mclk)을 출력하는 것과 같은 구조이다.

이와 같은 구조를 갖는 가변지연회로(2)에 있어서, 상기와 같은 기준클럭(Rclk)에 대한 위상차가 한계치(기준클럭(Rclk)의 1/2주기)를 넘지 않도록, 지연출력(변조)클럭(Mclk)를 제어할 필요가 있다. 이와 같은 제어동작을 행하기 위하여, 본 실시예에서는 각 지연소자의 출력단(P1~P8)에서는 도 4에 나타내는 것과 같이, 각 소자에 의해 지연되어 일정간격씩 어긋난 지연클럭(p1~p8)(또한, 도 4에 있어서, 출력단(p5~p8)의 파형도는 기재를 생략하고 있다)을 생성하고, 뒤에 서술하는 기준클럭(Rclk)에 대한 위상관계로부터 가변지연회로(2)의 동작상태를 검출하기 위해 이용된다.

다음으로, 지연제어전압(Vctrl)에 따라 제어되는 가변지연회로(2)의 동작상태를 검출하는 수단에 대해 설명한다. 가변지연회로(2)의 동작상태는 상기 서술한 각 지연소자의 출력단에 발생하는 지연클럭(p1~p8)의 출력상태로부터 검출하는 것이 가능하고, 각 클럭사이클마다 그 시점의 가변지연회로(2)의 지연클럭(p1~p8)의 출력상태에 의해, 기준클럭에 대한 변조클럭의 위상차를 얻고, 얻은 위상차에 의해, 변조클럭이 앞에서 서술한 기준클럭의 주기(Trclk)의 1/2를 넘지 않도록 제어한다.

따라서, 이 위상차 검출수단은 검출결과에 따라 가변지연회로(2)에의 제어입력을 설정하는 지연설정회로(11)에 설치되고, 각 지연소자의 단자(p1~p8)로부터 출력되는 위상이 다른 지연클럭은 지연설정회로(11)의 위상차 검출수단에 입력된다.

여기서, 가변지연회로(2)의 각 지연소자의 출력단(p1~p8)의 출력상태로부터 기준클럭에 대한 변조클럭의 위상차검출방법을 상세하게 설명한다.

도 5는 기준클럭(Rclk)과 스펙트럼확산 변조클럭(Mclk)의 관계를 나타내고, 위상차의 검출원리를 설명하는 타임차트이다.

도 5중의 (1)은 기준클럭(Rclk)과 스펙트럼확산 변조클럭(Mclk)과의 위상이 일치하고 있는 경우를 나타내고, 점(A)은 1주기 지연한 스펙트럼확산 변조클럭(Mclk)의 동작의 시작을 나타낸다. 도 5중의 (1)의 아래에 도시되는 타임차트(1)'는 (1)의 동작상태에 있어서의 가변지연회로(2)의 각 지연소자의 클럭펄스출력(p1, p2, …p8)의 동작을 시작하는 시점을 나타낸다. 또한, 여기에서는 기준클럭(Rclk)에 있어서의 High/Low의 DUTY비율은 50%가 되어 있다. 또, 각 지연소자의 클럭펄스출력(p1, p2, …p8)의 동작의 시작에 주목하고 있지만, 동작의 멈춤이라도 좋다.

도 5중의 (2)는 스펙트럼확산 변조클럭펄스(Mclk)의 동작을 시작하는 시점이 기준클럭(Rclk)보다 지연된 케이스이고, 동일하게 도 5중의 (2)'는 (2)의 동작상태에 있어서의 가변지연회로(2)의 각 지연소자의 클럭펄스출력(p1, p2, …p8)의 동작을 시작하는 시점을 나타낸다.

도 5중의 (3)은 스펙트럼확산 변조클럭펄스(Mclk)의 동작을 시작하는 시점이 최대치 1/2 Trclk까지 지연된 케이스를 나타낸다. 동일하게 도 5중의 (3)'은 (3)의 동작상태에 있어서의 가변지연회로(2)의 각 지연소자의 클럭펄스출력(p1, p2, …p8)의 동작을 시작하는 시점을 나타낸다.

도 5중의 (4)는 스펙트럼확산 변조클럭펄스(Mclk)의 동작을 시작하는 시점이 기준클럭(Rclk)보다 나아간 케이스이고, 동일하게 도 5중의 (4)'은 (4)의 동작상태에 있어서의 가변지연회로(2)의 각 지연소자의 클럭펄스출력(p1, p2, …p8)의 동작을 시작하는 시점을 나타낸다.

도 5중의 (5)은 스펙트럼확산 변조클럭펄스(Mclk)의 동작을 시작하는 시점이 최대치 1/2 Trclk까지 나아간 케이스를 나타낸다. 동일하게 도 5중의 (5)'은 (5)의 동작상태에 있어서의 가변지연회로(2)의 각 지연소자의 클럭펄스출력(p1, p2, …p8)의 동작을 시작하는 시점을 나타낸다.

지연설정회로(11)의 위상차 검출수단은 로직회로 또는 마이크로컴퓨터에 의해 구성되어, 도 5의 (1)' ~ (5)'에 나타내는 각 지연소자의 클럭펄스출력(p1, p2, …p8)의 동작의 시작(동작의 멈춤이라도 좋다. 이하의 서술에 있어서도 동일함)시에 있어서의 기준클럭(Rclk)의 레벨이 High/Low중 어느 하나를 판정하는 것에 인해, 가변지연회로(2)의 동작상태, 즉 지연에 의해 생기는 기준클럭에 대한 변조클럭으 위상차를 검출한다. 또, 지연설정회로(11)는 위상차의 검출결과에 의해 스펙트럼확산 변조클럭을 생성하는 가변지연회로(2)에의 입력제어전압을 생성하기 위한 설정을 변경한다.

위상차 검출의 실시순서로서는 각 지연소자의 클럭펄스출력의 동작을 시작하는 시점에서 기준클럭(Rclk)이 High의 경우는 H신호를 Low의 경우는 L신호를 생성하고, 이 H, L신호의 조합이 그 때의 가변지연회로(2)의 동작상태를 나타낸다.

상기 도 5중의 (1)의 경우, 지연소자출력(p1 ~ p4)의 동작을 시작하는 시점에서 기준클럭(Rclk)이 High이므로, H신호가 생성되어, 지연소자출력(p5 ~ p8)의 동작을 시작하는 시점에서 기준클럭이 Low이므로 L신호를 생성한다.

다음의 도 5중의 (2)의 경우, p1 ~ p3, p7, p8의 동작을 시작하는 시점에서 기준클럭(Rclk)도 High이므로, H신호가 생성되어, p4 ~ p6의 동작을 시작하는 시점에서 기준클럭은 Low이므로 L신호를 생성한다. 동일하게 도 5중의 (3)의 경우, p1, p2, p6 ~ p8의 동작을 시작하는 시점에서 기준클럭(Rclk)도 High이므로, H신호가 생성되어, p3 ~ p5의 동작을 시작하는 시점에서 기준클럭은 Low이므로 L신호를 생성한다.

이상, 기준클럭(Rclk)에 대하여, 지연소자의 출력이 지연되는 경우를 설명했지만, 기준클럭(Rclk)에 대해 지연소자의 출력이 나아갈 경우에 대해서도, 동일한 판정을 하면, 하기[표 1]에 표시되는 (4), (5)와 같이 된다. 또한, [표 1]은 도 5중에 (1)~(5)로 하여 도시한 동작산태에 있어서의 지연소자출력(p1 ~ p8)의 판정결과를 통합하여 표시하고 있다.

	p1	p2	p3	p4	p5	p6	p7	p8
(1)	H	H	H	H	L	L	L	L
(2)	H	H	H	L	L	L	H	H
(3)	H	H	L	L	L	H	H	H
(4)	H	H	H	H	H	L	L	L
(5)	H	H	H	H	H	H	H	H

지연설정회로(11)는 상기와 같이 해서 얻은 각 지연소자의 클럭펄스출력(p1, p2, …p8)의 동작을 시작할 때에 있어서의 기준클럭(Rclk)의 레벨이 High/Low중 어느 하나를 판정하여, 얻은 H, L신호의 조합([표 1]참조)으로부터, 가변지연회로(2)의 동작상태, 즉 기준클럭에 대한 변조클럭의 위상차가 검출할 수 있으므로, 위상차를 주기Trclk의 1/2의 범위내에 제한하는 것과 같은 지연량(위상)에 가변지연회로(2)의 설정을 변경하면서 위상변조를 거는 것이 가능하게 된다.

다음으로, 상기와 같이 해서 위상차를 주기Trclk의 1/2의 범위내에 억제한다고 하는 제한을 가하면서 변조클럭의 주기를 변동(스펙트럼을 확산시킨다)시키는 기준클럭의 위상변조동작에 대하여 설명한다.

지연설정회로(11)는 변조클럭을 생성할 때에, 상기한 것과 같이, 위상차를주기Trclk의 1/2의 범위내에 제한함으로, 위상차가 이 제한치의 상한 또는 하한에 도달한(도 5 및 [표 1]의 (3), (5)의 상태) 것을 검출했을 때에, 각각 지금까지의 제어조건의 설정을 변경한다. 즉, 위상을 지연시키는 설정에서 제한치를 넘을 경우에는 위상을 진행할 방향에, 또는 위상을 진행시키는 설정으로 제한치를 넘는 경우에는 위상을 지연시키는 방향에 변경한다. 다만, 이 위상의 지진을 변경할 경우에 동시에 변조클럭의 스펙트럼을 확산시키기 위하여, 각 사이클마다 위상변조의 결과로서 변조클럭의 주기를 바꾸는 것과 같은 조건으로 설정을 변경한다.

우선, 설정의 변경에 따른 기본적인 위상제어동작을 설명하면, 설정의 변경은 진행, 지연 어느 하나의 방향에서 주기를 △t변화시킨다고 하는 설정조건의 변경이 지시되어, 실제적으로 가변지연회로(2)에 있어서는 주기를 △t변화시키기 위해 필요한 위상차가 생기도록, 그 위상차에 알맞는 제어전압 △V를 입력하게 된다. 위상의 지진(遲進)에 의해 제어전압 △V를 내리도록 제어하는 경우와 △V올리도록 제어하는 경우가 있지만, 일례로서 △V를 내려, 위상을 지연시키는 경우를 설명한다.

지연설정회로(11)는 위상을 지연시켜 클럭주기를 △t변화시키기 위해 필요한 제어전압(△V)을 가변지연회로(2)의 제어입력으로서 주도록, △t에 대응하는 전하(△Q)를 제 2의 차지펌프(12)가 꺼내도록 지시하고, 지연제어전압(Vctrl)을 △V내리도록 제어한다.

도 6은 이 제어에 의한 위상변조된 클럭의 타임차트를 나타낸다. 도 6은 기준클럭(Rclk)의 각 사이클마다 일정한 지연제어전압(△V) 내리도록 제어하는 예를나타내고 있다.

도 6에 나타내는 것과 같이, 이 예에 있어서는 변조클럭(Mclk)의 제 1클럭에 대하여, 지연제어전압(Vctrl)을 Vref-△V로 한다. 또한, Vref는 기준클럭(Rclk)과 출력클럭이 조상시의 지연제어전압이다. 이 지연제어전압(Vctrl)에 의해 변조클럭(Mclk)의 위상은 기준클럭(Rclk)으로부터 △t만 이상이 지연된다. 동일하게 제 2클럭에 대해서는 지연설정회로(11)는 지연제어전압(Vctrl)을 Vref-2△V로 한다. 이 지연제어전압(Vctrl)에 의해 변조클럭의 위상은 기준클럭으로부터 2△V만 지연된다. 이하 동일하게, 제 n클럭에 대해서는 기준클럭으로부터 n△t만 위상이 지연된 변조클럭이 생성된다. 따라서, 이 사이의 변조클럭의 주기(Tmclk)는 기준클럭의 주기(Trclk + △t)가 되고, 주기를 △t변화시킨다.

이상, △V를 내려서, 위상을 지연시켜 제어하는 경우에 대해서 설명했지만, △V를 올리고, 위상을 진행시켜 제어하는 경우도 동일하게 제어된다.

상기에서는 기준클럭과 변조클럭의 위상차가 제한치의 상한 또는 하한에 도달했을 때에, 지금까지의 제어조건의 설정을 변경할 때에, 위상의 지진과 동시에 변조클럭의 주기의 변경을 행하는 것을 가능하게 하는 기본적인 위상제어동작(도 6참조)에 대해서 나타냈지만, 변조클럭의 스펙트럼을 확산시키기 위해서는 변조클럭의 주기에 불균형을 주는 것과 같은 설정조건의 변경을 행할 필요가 있다.

다름에 나타내는 실시예는 상기한 기본적인 위상제어동작에 기초하여, 스펙트럼을 확산시킨 변조클럭을 생성하기 위한 변조동작을 따른 최적인 실시예를 나타낸다.

본 실시예에서는 기준클럭과 변조클럭의 위상차가 제어치(기준클럭주기(Trclk)의 1/2)의 상한 또는 하한에 도달했을 때에, 지금까지의 제어조건의 설정을 변경할 때에, 위상의 지진의 변경에 가하여, 변조클럭의 주기의 변경을 행하지만, 주기에 불균형을 주고 스펙트럼을 확산시키는 것과 같은 변조프로파일을 이용한다. 이 변조프로파일은 상기 제어치의 상한 또는 하한 사이를 상기 제어치의 상한 또는 하한 사이를 위상차(기준클럭과 변조클럭의 위상차)가 점증ㆍ점감하는 것과 같은 프로파일에 따르도록 한다.

도 7은 본 실시예에 의한 스펙트럼확산 변조클럭생성시의 동작특성을 나타내는 차트이다. 도 7의 (A)는 클럭사이클(N)에 대한 변조클럭의 주기(Tmclk)를 나타내고, 이 주기는 기준클럭의 주기(Trclk)에 대한 변화량(△t)으로 표시되고, 클럭군n(1), n(2) …마다 주기를 변동시키고 있다. 도 7의 (B)는 동도(A)에 대응시킨 클럭사이클(N)에 대한 기준클럭과 변조클럭의 위상차Ø(N)를 나타낸다. 도 7의 (B)에 나타내는 위상차Ø(N)는 1사이클당의 위상차이고, +Ømax(N)는 상기 제한치(상기 실시예에서는 기준클럭주기(Trclk)의 1/2로 했다)의 상한치, -Ømax(N)는 하한치를 나타낸다.

이 동작특성은 도 7(B)에 나타내는 것과 같이, 상기 제한치의 상한치 +maxØ(N)와 하한치-Ømax(N) 사이에서 위상차 Ø(N)가 점증ㆍ점감을 서로 반복해서, 상하한치를 연결하는 각 위상차특성선(도 7(A)의 클럭군 n(1), n(2) …에 대응)은 그 간의 변조클럭주기(Tmclk)의 특정을 일정하게 하고 있으므로, 직선으로 나타나고 있지만, 각 클럭군에서는 각각 다른 값의 변조클럭주기(Tmclk)(도시의 예에서는 △t, -2△t, 3△t …)를 설정하고, 변조클럭의 주기에 불균형을 준다.

또한, 도 7의 예에서는 변조클럭의 변동주기(Nctm)의 반주기의 변조프로파일을 되집어 가는 형태로 일주기분의 프로파일을 형성하고 있다.

이와 같이, 변조클럭의 주기에 불균형을 주고 변동시킴으로써, 스펙트럼확산효과를 높일 수가 있다.

도 9는 본 실시예에 의해 생성되는 스펙트럼확산 변조클럭에 의한 EMI저감효과를 나타내는 실험결과를 나타낸 것이다.

도 9의 (a)는 20MHz에서 60MHz의 변조없는 클럭에 대하여, 그 전력스펙트럼을 해석한 결과를 나타내고, 동도의 (b)는 본 실시예의 스펙트럼확산 변조클럭의 전력스펙트럼의 해석결과를 나타낸다. 도 9에 나타내는 것과 같이, 스펙트럼확산 변조클럭의 경우, 변조없는 클럭에 비교하여, 중심주파수(40MHz)에 나타나는 피크치가 저감되어 있고, 또 대역이 넓게 되어 있는 것이 안다.

본 발명에 관한 스펙트럼확산 변조클럭 생성회로를 적응한 데이터처리회로 블록의 개략도를 도 8에 도시한다.

도 8에 있어서, 스펙트럼확산 변조클럭 생성회로(23)를 이용하는 데이터처리회로(20)는 처리한 데이터를 이용측의 회로블록(21)에 보낼 경우, 스펙트럼확산 변조클럭이 일정한 동기성이 보증되어 (즉, 기준클럭에 대한 변조클럭의 위상차를 예를 들면, 기준클럭의 1/2주기로 제한하고 있다), 주기를 넘음을 일으키는 일이 없기 때문에, 데이터처리회로(20)측에는 기준클럭 생성회로(22), 스펙트럼확산 변조클럭 생성회로(23), 기준클럭 생성회로(22)로부터 공급되는 기준클럭에 기초하여데이터를 저장시키고, 다음단계의 플립플롭(25)에 전송하는 플립플롭(24), 데이터를 스펙트럼확산 변조클럭에서 저장시키고, 다음단계의 표시장치에 전송하는 플립플롭(25)을 구비하는 것만으로 좋고, 종래예(도 10 참조)에 나타낸 것과 같은 버퍼메모리를 이용하는 일이 없이 정상적인 동작이 가능하다. 이와 같이, 본 실시예의 스펙트럼확산 변조클럭 생성회로에 따르면, 데이터전송 인터페이스에 버퍼메모리를 불필요하게 한 데이터전송 인터페이스를 요소로 하여, 간단한 구성으로 고퍼포먼스의 데이터처리회로를 제공할 수 있다.

본 발명의 클럭생성회로에 따르면, 발생한 기준클럭의 위상을 클럭주기마다 변경가능한 설정조건에 따라 제어하는 위상변조방식을 이용하여, 변조클럭의 주기를 변동시킴으로써 스펙트럼확산을 행하고, 게다가 기준클럭과 변조후의 확산클럭과의 위상차를 소정의 범위에 (기준클럭 주기를 단위로 해서 정한 소정의 한계치를 넘지 않도록) 제한함으로써, 확산클럭에 있어서 일정한 동기성의 보증을 가능하게 했으므로, 본 발명의 스펙트럼확산 된 클럭을 시스템내의 디바이스나 회로의 각부 동작클럭로서 이용해도, 종래기술에 있는 것과 같이 데이터전송 인터페이스에 부가해야 했던 버퍼메모리를 불필요하게 해고, 용이하게 시스템내의 동작클럭으로서 적용할 수가 있고, 적용한 시스템의 퍼포먼스의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.

또, 기준클럭의 위상을 제어하는 회로를 DLL회로로 한 것에 의하여, 기준클럭과 변조클럭의 위상관계를 일정하게 유지할 수 있으므로, 동작의 안정성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

Claims

기준클럭의 발진기와, 상기 발진기로부터 발생하는 기준클럭의 위상을 클럭주기마다 변경가능한 설정조건에 따라 제어하는 위상제어수단을 갖고, 상기 위상제어수단으로 위상제어된 클럭을 출력으로 하는 클럭생성장치이고, 상기 위상제어수단은 상기 설정조건을 출력클럭의 스펙트럼을 확산시키도록 변경하는 것을 특징으로 하는 클럭생성장치.
입력된 기준클럭의 위상을 클럭주기마다 변경가능한 설정조건에 따라 제어하는 위상제어수단을 갖고, 상기 위상제어수단으로 위상제어된 클럭을 출력으로 하는 클럭생성장치이고, 상기 위상제어수단은 상기 설정조건을 출력클럭의 스펙트럼을 확산시키도록 변경하는 것을 특징으로 하는 클럭생성장치.
청구항 1 또는 2에 있어서,

상기 위상제어수단은 기준클럭을 상기 설정조건에 따른 제어입력에 따라 지연시키는 가변지연회로와, 상기 가변지연회로에 있어서의 지연상태를 검출하고, 지연에 의해 위상제어된 클럭의 기준클럭에 대한 위상차가 클럭주기를 단위로 하여 정한 소정의 한계치를 넘지 않도록, 가변지연회로에의 제어입력을 조정하는 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 클럭생성장치.
청구항 1 내지 3중 어느 하나에 있어서,

상기 위상제어수단은 위상제어된 클럭의 기준클럭에 대한 위상차를 클럭주기를 단위로서 정한 소정의 상기 한계치내의 상한 및 하한 사이를 점증ㆍ점감시키는 것과 같은 프로파일에 따라 제어입력을 조정하는 것을 특징으로 하는 클럭생성장치.
청구항 3 또는 4에 있어서,

상기 가변지연회로를 회로요소로서 갖는 DLL회로를 구비하고, 가변지연회로의 제어입력을 DLL회로와 상기 위상제어수단으로 합성하는 것을 특징으로 하는 클럭생성장치.
청구항 5에 있어서,

상기 가변지연회로를 제어전압에 따라 기준클럭을 지연시키는 회로로 하고, 상기 DLL회로는 상기 가변지연회로로부터의 지연출력클럭과 기준클럭의 위상을 비교하는 비교기와, 상기 비교기의 위상차출력에 따라 상기 가변지연회로의 제어전압을 생성하는 제 1의 차지펌프를 구비하고, 상기 위상제어수단은 제어입력을 조정하는 회로에 제 1의 차지펌프에 비교하여 용량이 보다 큰 제 2의 차지펌프를 이용하고, 제어조건으로서 설정된 위상차에 따라 제어전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 클럭생성장치.