KR20050097700A - Register controlled delay locked loop with low-power - Google Patents
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Abstract
본 발명은 DDR SDRAM(Double Date Rate Synchronous DRAM)과 같은 동기식 반도체 메모리 장치에서 데이터 전송에 필요한 내부클럭신호(Internal Clock)의 위상(Phase)을 외부 장치로부터 입력되는 기준클럭인 외부클럭신호(External Clock)에 정확히 동기시켜 고정하기 위한 지연고정루프(DLL: Delay Locked Loop)회로에 관한 것으로, 더 구체적으로는 내부클럭신호가 외부클럭신호에 동기되어 고정(Locked)된 이후 지연고정루프회로에 의한 전력 소모를 줄일 수 있는 저전력 레지스터 제어형 지연고정루프회로(Register Controlled DLL)에 관한 것이다.The present invention provides an external clock signal, which is a reference clock inputted from an external device, of a phase of an internal clock signal required for data transmission in a synchronous semiconductor memory device such as DDR SDRAM (Double Date Rate Synchronous DRAM). The present invention relates to a delay locked loop (DLL) circuit for accurately synchronizing and locking a power supply by a delay locked loop circuit after the internal clock signal is locked in synchronization with an external clock signal. The present invention relates to a low power register controlled delay locked loop circuit (Register Controlled DLL) that can reduce consumption.
본 발명의 지연고정루프회로는 외부의 장치로부터 입력되는 외부클럭신호를 지연시키는 지연부(Delay Unit)와 외부클럭신호와 지연부에 의해 지연된 클럭신호를 입력으로 하여 지연부에 의한 지연량을 제어하는 궤환부(Feedback Unit) 및 지연된 클럭신호가 외부클럭신호에 동기되어 고정되면 궤환부의 동작을 차단하고, 주기적으로 궤환부를 재구동하는 궤환 제어부로 구성된다.In the delay lock loop circuit of the present invention, a delay unit for delaying an external clock signal input from an external device and a delay signal by the delay unit are controlled by inputting an external clock signal and a clock signal delayed by the delay unit. The feedback unit and the delayed clock signal is locked in synchronization with the external clock signal, the operation of the feedback unit is interrupted, and the feedback control unit for periodically driving the feedback unit.
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치의 지연고정루프회로(DLL: Delay Locked Loop)에 관한 것으로, 더 자세하게는 레지스터(Register)를 포함한 지연고정루프회로를 통해 지연된 클럭신호가 외부클럭신호(External Clock)에 동기되어 고정(Lock)된 이후 지연고정루프회로에 의한 전력소모를 줄일 수 있는 저전력 레지스터 제어형 지연고정루프회로(Register Controlled DLL)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a delay locked loop (DLL) of a semiconductor memory device, and more particularly, a clock signal delayed through a delay locked loop circuit including a register is synchronized with an external clock signal. The present invention relates to a low power register controlled delay locked loop (Register Controlled DLL) circuit which can reduce power consumption by a delay locked loop circuit after being locked.
DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous DRAM)과 같은 동기식 반도체 메모리 장치는 메모리 컨트롤러(Controller)와 같은 외부 장치로부터 입력되는 기준클럭신호에 동기되어 고정된 내부클럭신호를 이용하여 외부의 장치들과 데이터의 전송을 수행한다. 이는 메모리와 메모리 컨트롤러간의 안정적인 데이터 전송을 위해서는 기준클럭신호와 데이터간의 시간적 동기가 매우 중요하기 때문이다. 즉, 데이터의 안정적인 전송을 위해서는 데이터를 전송하는 각 구성요소들에서의 클럭으로부터 데이터가 버스에 실리는 시간을 역보상하여 데이터를 클럭의 에지(edge), 혹은 중심(center)에 정확하게 위치시켜야만 하기 때문이다. 이러한 역할을 수행하는 클럭 동기회로로는 위상고정루프(PLL: Phase Locked Loop)회로와 지연고정루프회로가 있으며, 외부클럭신호의 주파수와 내부클럭신호의 주파수가 서로 다른 경우에는 주파수 채배 기능을 사용하여야 함으로 위상고정루프회로를 주로 사용한다. 그리고, 외부클럭신호의 주파수와 내부클럭신호의 주파수가 동일한 경우에는 대부분 지연고정루프회로를 사용한다. 지연고정루프회로는 출력되는 클럭신호가 반도체 메모리 장치 내부의 데이터 출력단까지 전달되는 과정에서 발생하는 클럭 지연성분을 보상하여 내부클럭신호를 생성함으로써 최종 데이터 입출력에 사용되는 클럭신호를 외부클럭신호에 동기되게 한다. 지연고정루프회로는 위상고정루프회로에 비해 잡음이 적고, 작은 면적으로 구현할 수 있는 장점이 있어 반도체 메모리 장치에서는 동기회로로서 지연고정루프회로를 사용하는 것이 일반적이다. 그 중에서도 가장 최근의 고정 지연값을 저장할 수 있는 레지스터를 구비하여 전원 차단시, 레지스터에 고정 지연값을 저장하였다가 다시 전원이 인가되면 레지스터에 저장되어 있던 고정 지연값을 로딩하여 클럭 고정에 사용함으로써 최초 클럭 고정에 소요되는 시간을 줄일 수 있는 레지스터 제어형 지연고정루프회로(Register Controlled DLL)가 가장 널리 사용되고 있다.Synchronous semiconductor memory devices such as DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous DRAM) transfer data with external devices using a fixed internal clock signal in synchronization with a reference clock signal input from an external device such as a memory controller. Do this. This is because the time synchronization between the reference clock signal and the data is very important for stable data transfer between the memory and the memory controller. In other words, for reliable transmission of data, data must be accurately located at the edge or center of the clock by back-compensating the time that the data is loaded on the bus from the clock of each component transmitting the data. Because. The clock synchronizing circuit which performs this role includes a phase locked loop (PLL) circuit and a delay locked loop circuit. When the frequency of the external clock signal and the frequency of the internal clock signal are different, a frequency multiplication function is used. Phase locked loop circuit is mainly used. When the frequency of the external clock signal and the frequency of the internal clock signal are the same, most of the delay locked loop circuits are used. The delay lock loop circuit generates an internal clock signal by compensating for a clock delay component generated in the process of outputting the clock signal to the data output terminal of the semiconductor memory device, thereby synchronizing the clock signal used for the final data input / output with the external clock signal. To be. Since the delay locked loop circuit has less noise than the phase locked loop circuit and can be implemented with a small area, it is common to use a delay locked loop circuit as a synchronous circuit in a semiconductor memory device. Among them, the register has a register that can store the most recent fixed delay value, and when the power is cut off, the fixed delay value is stored in the register and when the power is applied again, the fixed delay value stored in the register is loaded and used to fix the clock. Register controlled delayed loop circuits (Register Controlled DLL), which can reduce the time required for initial clock lock, are the most widely used.
도 1은 반도체 메모리 장치에 사용되는 종래의 일반적인 레지스터 제어형 지연고정루프회로의 블록도이다. 도 1에 보인 것처럼, 지연고정루프회로는 크게 지연부(100), 지연 재생부(Replica, 102), 위상 검출부(Phase Detector, 104) 그리고, 지연 제어부(106) 및 레지스터부(108)로 구성된다.1 is a block diagram of a conventional general register controlled delay locked loop circuit used in a semiconductor memory device. As shown in FIG. 1, the delay locked loop circuit is largely composed of a delay unit 100, a delay reproduction unit 102, a phase detector 104, a delay control unit 106 and a register unit 108. do.
지연부(100)는 복수단의 지연 셀(Delay Cell)들로 구성되며, 외부의 장치로부터 입력되는 기준클럭인 외부클럭신호(CLK)를 소정시간 지연시킨 지연 클럭신호(dCLK)를 출력한다. 이 때, 지연부(100)에 의한 지연량은 지연 제어부(106)에 의해 제어되며, 이는 외부클럭신호(CLK)와 지연 재생부(102)를 통해 피드백(Feedback)된 지연 클럭신호(dfCLK)의 위상차(PDIFF)에 의해 결정된다. The delay unit 100 includes a plurality of delay cells and outputs a delayed clock signal dCLK obtained by delaying the external clock signal CLK, which is a reference clock input from an external device, for a predetermined time. At this time, the delay amount by the delay unit 100 is controlled by the delay control unit 106, which is fed back through the external clock signal CLK and the delay regeneration unit 102 (dfCLK). Is determined by the phase difference PDIFF.
지연 재생부(102)는 지연 클럭신호(dCLK)가 반도체 메모리 장치의 최종 데이터 출력단으로 전달되는 실제 클럭경로(Clock Path; 일명 tSAC path)와 동일한 지연 조건을 가지도록 구성된 회로로서 레플리카(Replica) 회로라고 불린다. 지연 재생부(102)를 통해 재생되어 피드백된 지연 클럭신호(dfCLK)는 반도체 메모리 장치의 최종 데이터 출력단에 전달되는 클럭신호와 동일한 위상을 갖는다.The delay regeneration unit 102 is a circuit configured to have a delay condition identical to an actual clock path (also called tSAC path) in which the delay clock signal dCLK is transmitted to the final data output terminal of the semiconductor memory device. It is called. The delayed clock signal dfCLK reproduced and fed back through the delay regenerator 102 has the same phase as the clock signal transmitted to the final data output terminal of the semiconductor memory device.
위상 검출부(104)는 외부클럭신호(CLK)와 지연 재생부(102)로부터 피드백된 지연 클럭신호(dfCLK)의 위상을 비교하여 그 위상차(PDIFF)를 지연 제어부(106)로 입력하며, 지연 제어부(106)는 위상 검출부(104)로부터 입력되는 위상 검출결과(PDIFF)에 따라 지연부(100)의 지연량에 대한 증감(UP/DN)을 결정하고, 그 결과를 레지스터부(108)로 입력한다. 레지스터부(108)는 복수의 쉬프트 레지스터(Shift Register)들로 구성되며, 지연 제어부(106)로부터의 지연량 증감 정보(UP/DN)에 따라 지연부(100)의 지연량을 제어한다. 또한, 레지스터부(108)는 전원이 차단되는 경우 최종 고정 지연값을 레지스터에 저장하였다가 다시 전원이 인가되면, 레지스터에 저장된 고정 지연값을 이용하여 지연 클럭신호(dCLK)의 고정을 수행함으로써 최초 클럭 고정에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.The phase detector 104 compares the phase of the external clock signal CLK and the delayed clock signal dfCLK fed back from the delay regenerator 102 and inputs the phase difference PDIFF to the delay controller 106. 106 determines the increase / decrease (UP / DN) of the delay amount of the delay unit 100 according to the phase detection result PDIFF input from the phase detection unit 104, and inputs the result to the register unit 108. do. The register unit 108 includes a plurality of shift registers, and controls the delay amount of the delay unit 100 according to the delay amount increase / decrease information UP / DN from the delay control unit 106. In addition, the register unit 108 stores the final fixed delay value in the register when the power is cut off, and when the power is applied again, the register unit 108 first fixes the delay clock signal dCLK by using the fixed delay value stored in the register. The time required for clock fixing can be reduced.
이상과 같은 구성을 통해 지연고정루프회로는 메모리 장치의 최종 데이터 입출력단에 사용되는 클럭신호의 위상이 외부클럭신호(CLK)에 동기되도록 지연 클럭신호(dCLK)를 고정시킨다. 즉, 지연고정루프회로에 의해 지연된 클럭신호(dCLK)가 최종 데이터 입출력단까지 전달되는 과정에서 발생하는 지연시간을 지연 재생부(102)를 통해 재생하여 피드백시키고, 외부클럭신호(CLK)와 피드백된 지연 클럭신호(dfCLK)의 위상차를 이용하여 지연부(100)의 지연량을 제어하여 지연 클럭신호(dCLK)를 고정함으로써, 최종 데이터 입출력에 사용되는 클럭신호의 위상을 외부클럭신호(ECLK)에 동기되게 한다.Through the above configuration, the delay lock loop circuit fixes the delay clock signal dCLK such that the phase of the clock signal used for the final data input / output terminal of the memory device is synchronized with the external clock signal CLK. That is, the delay time generated in the process of transferring the clock signal dCLK delayed by the delay lock loop circuit to the final data input / output terminal is reproduced and fed back through the delay reproducing unit 102, and the external clock signal CLK is fed back. By controlling the delay amount of the delay unit 100 by using the phase difference of the delayed clock signal dfCLK to fix the delayed clock signal dCLK, the phase of the clock signal used for the final data input / output is external clock signal ECLK. To be motivated.
한편, 상기와 같은 지연고정루프회로에서 지연 클럭신호(dCLK)가 고정되면, 위상 검출부(104), 지연 재생부(102), 지연 제어부(106) 및 레지스터부(108)는 고정된 클럭신호(dCLK)가 외부 잡음 등에 의해 틀어지는 경우를 제외하고는 더 이상 별다른 역할을 수행하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 종래의 지연고정루프회로는 지연된 클럭신호가 고정된 이후에도 위상 검출부(104)와 지연 재생부(102) 및 지연 제어부(106)로 전원을 계속 공급함으로써 불필요한 전력소모를 하게 된다.On the other hand, when the delay clock signal dCLK is fixed in the delay lock loop circuit as described above, the phase detector 104, the delay regeneration unit 102, the delay control unit 106, and the register unit 108 are fixed clock signals ( No longer plays a role except dCLK) is distorted by external noise. Nevertheless, the conventional delay locked loop circuit consumes unnecessary power by continuously supplying power to the phase detector 104, the delay regenerator 102, and the delay controller 106 even after the delayed clock signal is fixed.
본 발명의 목적은 반도체 메모리 장치의 지연고정루프회로에서 고정된 클럭신호의 안정적인 공급은 계속 유지하면서도 지연고정루프회로에 의해 소모되는 전력을 줄일 수 있는 저전력 지연고정루프회로를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a low power delay locked loop circuit which can reduce power consumed by a delay locked loop circuit while maintaining a stable supply of a fixed clock signal in a delay locked loop circuit of a semiconductor memory device.
본 발명의 지연고정루프회로는 외부의 장치로부터 입력되는 외부클럭신호를 지연시키는 지연부와 외부클럭신호와 지연부에 의해 지연된 클럭신호를 입력으로 하여 지연부의 지연량을 제어하는 궤환부 및 지연된 클럭신호가 고정되면 궤환부의 동작을 차단하고, 이 후 주기적으로 궤환부를 재구동하는 궤환 제어부로 구성된다.The delay lock loop circuit of the present invention uses a delay unit for delaying an external clock signal input from an external device and a feedback unit for controlling the delay amount of the delay unit by receiving an external clock signal and a clock signal delayed by the delay unit. When the signal is fixed, the operation of the feedback unit is interrupted, and then it is composed of a feedback control unit for periodically driving the feedback unit.
(실시예)(Example)
도 2는 본 발명에 있어서, DDR SDRAM과 같은 동기식 반도체 메모리 장치에 적용되는 저전력 레지스터 제어형 지연고정루프회로의 실시예를 보여주는 상세 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 저전력 레지스터 제어형 지연고정루프회로는 크게 지연부(200)와 궤환부(210) 및 궤환 제어부(220)로 나눌 수 있다.FIG. 2 is a detailed block diagram showing an embodiment of a low power register controlled delay locked loop circuit applied to a synchronous semiconductor memory device such as DDR SDRAM in the present invention. Referring to FIG. 2, the low power register controlled delay locked loop circuit of the present invention may be largely divided into a delay unit 200, a feedback unit 210, and a feedback control unit 220.
지연부(200)는 궤환부(210)로부터의 레지스터 값들에 따라 외부 장치로부터 입력되는 기준클럭인 외부클럭신호(CLK)를 일정시간 지연시킨 지연 클럭신호(dCLK)를 출력한다. The delay unit 200 outputs a delayed clock signal dCLK obtained by delaying the external clock signal CLK, which is a reference clock input from an external device, for a predetermined time according to the register values from the feedback unit 210.
도 2에 보인 것처럼, 지연부(200)는 지연 체인(Delay Chain, 202)과 보간기(Interpolator, 204) 및 듀티 사이클 보정기(DCC: Duty Cycle Corrector, 206)로 나누어지며, 외부클럭신호(CLK)의 지연을 통한 클럭고정을 수행한다. As shown in FIG. 2, the delay unit 200 is divided into a delay chain 202, an interpolator 204, a duty cycle corrector DCC, and an external clock signal CLK. The clock is fixed by delay.
지연 체인(202)은 복수단의 지연 셀들로 구성되며, 지연 셀들로 통해 외부클럭신호(CLK)를 1차 지연시킨다. 한편, 지연에 사용될 지연 셀들로 개수는 궤환부(210)로부터의 레지스터 값들에 따라 결정되며, 지연 체인(202)에 의한 지연 동작은 셀 단위의 긴 시간 간격으로 이루어지므로 대략적인 클럭고정(Coarse Lock)이 수행된다.The delay chain 202 is composed of a plurality of delay cells, and delays the external clock signal CLK through the delay cells. On the other hand, the number of delay cells to be used for the delay is determined according to the register values from the feedback unit 210, the delay operation by the delay chain 202 is made of a long time interval of the unit of the clock rough lock (Coarse Lock ) Is performed.
보간기(204)는 지연 체인(202)으로부터 외부클럭신호의 지연에 사용된 지연셀 정보 및 지연된 클럭신호를 입력받고, 궤환부(210)로부터의 레지스터 값에 따라 외부클럭신호(CLK)를 2차 지연시킨다. 보간기(204)에 의한 지연 동작은 지연 체인(202)에 의한 지연 동작에 비해 작은 시간 단위로 이루어지므로 세부적인 클럭고정(Fine Lock)이 가능하다.The interpolator 204 receives the delay cell information and the delayed clock signal used for the delay of the external clock signal from the delay chain 202, and sets the external clock signal CLK according to the register value from the feedback unit 210. Delay the car. Since the delay operation by the interpolator 204 is made in a small time unit compared to the delay operation by the delay chain 202, detailed clock lock is possible.
듀티 보정기(206)는 보간기(204)로부터 입력되는 클럭신호(dCLK´)의 듀티를 50:50의 비율로 보정한 지연 클럭신호(dCLK)를 출력한다. 도 3은 듀티 보정기의 블록도이다. 도 3을 참조하면, 일반적으로 듀티 보정기(206)는 듀티 증폭기(DCC_AMP, 302)와 듀티 검출기(304), 아날로그/디지털 변환기(306) 그리고, 레지스터(308) 및 디지털/아날로그 변환기(310)로 구성된다. 그리고, 듀티 검출기(304)는 일반적으로 전하 펌프(Charge Pump)를 이용하여 구현된다. 지연고정루프회로에서 듀티 보정기를 이용하는 것은 DDR SDRAM의 경우 클럭신호의 라이징 에지(Rising edge)와 폴링 에지(Falling edge) 모두에 동기되어 데이터의 전송을 수행하므로 안정적인 데이터의 전송을 위해서는 동기 클럭신호의 하이(high) 구간과 로우(low) 구간의 간격을 일치시켜주어야 하기 때문이다. 이를 위해서 일반적으로 지연고정루프회로의 맨 앞단 또는 맨 후단에 듀티 보정기가 더 포함된다. 이상과 같은 듀티 보정기는 당 기술분야에서 통상의 기술 지식을 가진 자라면 누구나 알 수 있는 일반적인 기술이므로 본 발명에서 상세한 설명은 생략한다.The duty compensator 206 outputs a delayed clock signal dCLK obtained by correcting the duty of the clock signal dCLK 'input from the interpolator 204 at a ratio of 50:50. 3 is a block diagram of a duty corrector. Referring to FIG. 3, generally, the duty compensator 206 is a duty amplifier (DCC_AMP) 302, a duty detector 304, an analog / digital converter 306, and a register 308 and a digital / analog converter 310. It is composed. In addition, the duty detector 304 is generally implemented using a charge pump. The use of the duty compensator in the delay locked loop circuit performs data transmission in synchronization with both the rising edge and the falling edge of the clock signal in the case of DDR SDRAM. This is because the interval between the high section and the low section must match. To this end, a duty compensator is further included at the front end or the rear end of the delay locked loop circuit. The duty compensator as described above is a general technique that can be known to anyone having ordinary skill in the art, so detailed description thereof will be omitted.
궤환부(210)는 지연부(200)에 의해 지연된 클럭신호(dCLK)와 외부클럭신호(CLK)의 위상차(PDIFF)를 이용하여 지연부(200)의 지연량을 제어하며, 지연 재생기(Replica, 211), 위상 검출기(Phase Detector, 212), 업/다운 신호 발생기(UP/DN Generator, 213), 모드 제어기(MODE Controller, 214), 먹스회로(215), 제 1 레지스터부(216) 및 제 2 레지스터부(217)로 구성된다.The feedback unit 210 controls the delay amount of the delay unit 200 by using the phase difference PDIFF of the clock signal dCLK delayed by the delay unit 200 and the external clock signal CLK, and delay regenerator. 211), phase detector 212, up / down generator 213, mode controller 214, mux circuit 215, first register 216 and The second register section 217 is configured.
지연 재생기(211)는 지연부(200)로부터 입력되는 지연 클럭신호(dCLK)를 실제 클럭경로상에서 발생되는 지연 시간만큼 지연시켜 위상 검출기(212)로 피드백시킨다. 지연 재생기(211)는 지연부(200)로부터의 지연 클럭신호(dCLK)가 반도체 메모리 장치의 최종 데이터 출력단까지 전달되는 실제 클럭경로(tSAC Path)와 동일한 지연 조건을 가지도록 구성된 회로이다. 즉, 지연고정루프회로에 의해 지연된 클럭신호(dCLK)는 메모리의 최종 데이터 출력단으로 전달되는 과정에서 복수의 클럭 드라이버 및 버퍼들을 거치게 되는데, 이 과정에서 지연 클럭신호(dCLK)에 대한 또 다른 지연이 발생하게 된다. 지연 재생기(211)는 이러한 지연을 보상하기 위해 실제 클럭경로상에서의 지연 시간과 동일한 지연 시간을 갖도록 설계되어진다. 한편, 지연 재생기(211)의 동작은 궤환 제어부(220)로부터의 궤환 제어신호(STB_FB)에 응답하여 인에이블(enable)되거나 디스에이블(disable)된다.The delay regenerator 211 delays the delay clock signal dCLK input from the delay unit 200 by a delay time generated on the actual clock path and feeds it back to the phase detector 212. The delay regenerator 211 is a circuit configured such that the delay clock signal dCLK from the delay unit 200 has the same delay condition as the actual clock path tSAC Path transmitted to the final data output terminal of the semiconductor memory device. That is, the clock signal dCLK delayed by the delay lock loop circuit passes through a plurality of clock drivers and buffers in the process of being transferred to the final data output terminal of the memory. In this process, another delay with respect to the delay clock signal dCLK Will occur. Delay regenerator 211 is designed to have a delay time equal to the delay time on the actual clock path to compensate for this delay. On the other hand, the operation of the delay regenerator 211 is enabled or disabled in response to the feedback control signal STB_FB from the feedback control unit 220.
위상 검출기(212)는 외부클럭신호(CLK)와 지연 재생기에 의해 피드백된 지연 클럭신호(dfCLK)의 위상을 비교하여 두 클럭신호간의 위상차(PDIFF)를 검출한다.The phase detector 212 detects the phase difference PDIFF between the two clock signals by comparing the phase of the external clock signal CLK and the delayed clock signal dfCLK fed back by the delay regenerator.
모드 제어기(214)는 위상 검출기(212)로부터의 위상차 정보(PDIFF)를 입력으로 하여 지연부(200)가 지연 체인(202)을 통한 대략적인 클럭고정을 수행할 것인지, 또는 보간기(204)를 통한 세부적인 클럭고정을 수행할 것인지에 대한 모드 제어신호(MODE)를 생성한다.The mode controller 214 inputs the phase difference information PDIFF from the phase detector 212 to determine whether the delay unit 200 performs approximate clock fixing through the delay chain 202 or the interpolator 204. Generates a mode control signal (MODE) on whether or not to perform detailed clock fixation.
업/다운 발생기(213)는 모드 제어신호(MODE) 및 위상차 정보(PDIFF)를 이용하여 지연 체인(202) 또는 보간기(204)에 의해 수행될 지연량을 결정한다. 즉, 외부클럭신호(CLK)의 위상이 피드백된 지연 클럭신호(dfCLK)의 위상보다 빠르면, 업/다운 발생기(213)는 지연부(200)에 의한 지연량을 증가(UP)시키고, 반대로 피드백된 지연 클럭신호(dfCLK)의 위상이 외부클럭신호(CLK)의 위상보다 빠르면, 업/다운 발생기(213)는 지연부(200)에 의한 지연량을 감소(DN)시킨다. 또한, 업/다운 발생기(213)의 동작은 궤환 제어부(220)로부터의 궤환 제어신호(STB_FB)에 응답하여 인에이블되거나 디스에이블된다.The up / down generator 213 determines the amount of delay to be performed by the delay chain 202 or the interpolator 204 using the mode control signal MODE and the phase difference information PDIFF. That is, when the phase of the external clock signal CLK is earlier than the phase of the fed back delayed clock signal dfCLK, the up / down generator 213 increases the amount of delay caused by the delay unit 200 and vice versa. If the phase of the delayed clock signal dfCLK is earlier than the phase of the external clock signal CLK, the up / down generator 213 reduces the delay amount DN by the delay unit 200 (DN). In addition, the operation of the up / down generator 213 is enabled or disabled in response to the feedback control signal STB_FB from the feedback control unit 220.
먹스회로(215)는 모드 제어기(214)로부터의 모드 제어신호(MODE)와 업/다운 발생기(213)로부터의 업/다운 정보(UP/DN)에 응답하여 지연 체인(202)의 지연량을 제어하는 제 1 지연제어신호(E_UP/DN 또는 O_UP/DN)를 제 1 레지스터(일명, TAP 레지스터, 216)로 입력하거나, 또는 보간기(204)의 지연량을 제어하는 제 2 지연제어신호(W_UP/DN)를 제 2 레지스터(일명, I 레지스터, 217)로 입력한다.The mux circuit 215 adjusts the delay amount of the delay chain 202 in response to the mode control signal MODE from the mode controller 214 and the up / down information UP / DN from the up / down generator 213. The first delay control signal E_UP / DN or O_UP / DN to be controlled is input to the first register (aka TAP register 216), or the second delay control signal for controlling the delay amount of the interpolator 204 ( W_UP / DN is input to the second register (aka I register, 217).
제 1 레지스터(216) 또는 제 2 레지스터(217)는 각각 먹스회로(215)로부터의 지연제어신호에 응답하여 지연 체인(202) 또는 보간기(204)의 지연량을 제어하고, 지연값들을 저장한다. The first register 216 or the second register 217 respectively controls the delay amount of the delay chain 202 or the interpolator 204 in response to the delay control signal from the mux circuit 215, and stores the delay values. do.
궤환 제어부(220)는 지연고정루프회로에 의해 지연 클럭신호(dCLK)가 고정되면, 지연고정루프회로의 소모전력을 줄이기 위해 궤환부(210)의 동작을 디스에이블시킨다. 그리고, 주기적으로 궤환부(210)를 인에이블시켜 재구동함으로써 고정된 클럭신호의 업데이트를 수행한다. 보다 구체적으로, 본 발명의 궤환 제어부(210)는 지연고정루프회로의 리셋 신호(DLL_reset)를 이용하여 궤환부(210)의 동작을 디스에이블시키고, 반도체 메모리 장치의 내부 명령인 CBR(CAS Before RAS) 신호에 응답하여 디스에이블된 궤환부(210)의 동작을 재구동시킨다. CBR(CAS Before RAS) 신호는 DRAM에서 리드/라이트(Read/Write) 명령인 칼럼 어드레스 스트로브(CAS: Column Address Strobe) 신호가 액티브(Active) 명령인 로우 어드레스 스트로브(RAS: Row Address Strobe) 신호보다 먼저 인가될 때, 발생하는 신호로서, DRAM에서 주기적인 리플레쉬 동작을 위해 사용되는 신호이다. When the delay clock signal dCLK is fixed by the delay locked loop circuit, the feedback controller 220 disables the operation of the feedback unit 210 to reduce power consumption of the delay locked loop circuit. Then, by periodically enabling the feedback unit 210 and re-driving, the fixed clock signal is updated. More specifically, the feedback control unit 210 of the present invention disables the operation of the feedback unit 210 by using the reset signal DLL_reset of the delay locked loop circuit, and CBR (CAS Before RAS) which is an internal command of the semiconductor memory device. In response to the signal), the operation of the disabled feedback unit 210 is restarted. The CBR (CAS Before RAS) signal is a column address strobe (CAS) signal, which is a read / write command in DRAM, than a row address strobe (RAS) signal, which is an active command. When applied first, it is a signal that is used for periodic refresh operations in DRAM.
도 4는 본 발명에서 궤환 제어부의 실시예를 보여주는 블록도이고, 도 5는 도 4에 보인 궤환 제어부의 동작을 구체적으로 보여주는 파형도이다. 도 4에 보인 것처럼, 궤환 제어부(220)는 두 개의 카운터들(402, 404)과 궤환 제어신호 발생기(406)로 구성된다. 이하, 도 4와 도 5를 참조하여 본 발명에 사용되는 궤환 제어부의 동작을 상세히 설명한다. 4 is a block diagram showing an embodiment of a feedback control unit in the present invention, Figure 5 is a waveform diagram showing the operation of the feedback control unit shown in FIG. As shown in FIG. 4, the feedback control unit 220 includes two counters 402 and 404 and a feedback control signal generator 406. Hereinafter, the operation of the feedback controller used in the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.
궤환 제어부(220)의 제 1 카운터(402)는 외부로부터 입력되는 지연고정루프회로의 리셋 신호(DLL_reset)에 응답하여 소정의 카운터 동작을 수행한다. 일반적으로 레지스터 제어형 지연고정루프회로에서 지연고정루프회로의 리셋 신호(DLL_reset)가 인가되고 약 200 싸이클(Cycle)이 지나면 지연 클럭신호(dCLK)가 고정된다. 따라서, 제 1 카운터(402)는 도 5에 보인 것처럼, 지연고정루프회로의 리셋 신호(DLL_reset)가 인가된 시점(도 5의 A)에서 카운터 동작을 시작하여 200 Cycle이 경과(도 5의 B)하면, 제 1 궤환 차단신호(DIS_FB1)를 하이(High)로 토글(Toggle)시켜 궤환 제어신호 발생기(406)로 입력한다.The first counter 402 of the feedback control unit 220 performs a predetermined counter operation in response to the reset signal DLL_reset of the delay locked loop circuit input from the outside. In general, the delay clock signal dCLK is fixed after a reset signal DLL_reset of the delay locked loop circuit is applied in the register controlled delay locked loop circuit and about 200 cycles have passed. Accordingly, as shown in FIG. 5, the first counter 402 starts the counter operation at the time when the reset signal DLL_reset of the delay locked loop circuit is applied (A in FIG. 5), and 200 cycles have elapsed (B in FIG. 5). ), The first feedback blocking signal DIS_FB1 is toggled high and input to the feedback control signal generator 406.
제 2 카운터(404)는 지연고정루프회로의 지연 클럭신호(dCLK)가 고정된 이후, 주기적으로 생성되는 디램의 내부 명령인 CBR 신호에 응답하여 카운터 동작을 수행한다. 제 2 카운터(404)는 CBR 신호가 인가된 시점(도 5의 C)에서 카운터 동작을 시작하여 64 Cycle이 경과(도 5의 D)되면, 제 2 궤환 차단신호(DIS_FB2)를 하이로 토글시켜 궤환 제어신호 발생기(406)로 입력한다.After the delay clock signal dCLK of the delay locked loop circuit is fixed, the second counter 404 performs a counter operation in response to a CBR signal, which is an internal command of a periodically generated DRAM. The second counter 404 starts the counter operation at the time when the CBR signal is applied (C of FIG. 5), and when 64 cycles elapse (D of FIG. 5), toggles the second feedback blocking signal DIS_FB2 high. Input to feedback control signal generator 406.
궤환 제어신호 발생기(406)는 제 1 카운터(402)로부터의 제 1 궤환 차단신호(DIS_FB1)와 CBR 신호 및 제 2 카운터(404)로부터의 제 2 궤환 차단신호(DIS_FB2)에 응답하여 궤환부(210)의 동작을 제어하는 궤환 제어신호(STB_FB)를 생성한다. 즉, 궤환 제어신호 발생기(406)는 제 1 궤환 차단신호(DIS_FB1)가 인가되면, 궤환부(210)의 동작을 디스에이블시키고, CBR 신호에 응답하여 궤환부(210)를 인에이블시켜 재구동시키며, CBR 신호가 인가된 후 제 2 궤환 차단신호(DIS_FB2)에 응답하여 다시 궤환부(210)의 동작을 디스에이블시킬 수 있도록 궤환 제어신호(STB_FB)를 생성한다. The feedback control signal generator 406 responds to the first feedback blocking signal DIS_FB1 and the CBR signal from the first counter 402 and the second feedback blocking signal DIS_FB2 from the second counter 404. The feedback control signal STB_FB for controlling the operation of the controller 210 is generated. That is, the feedback control signal generator 406 disables the operation of the feedback unit 210 when the first feedback blocking signal DIS_FB1 is applied, and enables the feedback unit 210 to be re-driven in response to the CBR signal. After the CBR signal is applied, the feedback control signal STB_FB is generated to disable the operation of the feedback unit 210 in response to the second feedback blocking signal DIS_FB2.
한편, 앞서 언급한 것처럼 궤환 제어부(220)에 의해 생성된 궤환 제어신호(STB_FB)는 궤환부(210)의 지연 재생기(211) 및 업/다운 발생기(213)로 인가되어 지연 재생기(211)와 업/다운 발생기(213)의 동작을 제어한다. 만약, 지연 재생기(211)와 업/다운 발생기(213)의 동작이 디스에이블되면, 궤환부(210)는 지연부(200)의 지연량을 제어하기 위한 동작을 수행하지 않는다. 따라서, 지연고정루프회로에 의해 소모되는 전력을 줄일 수 있다. 또한, 궤환 제어신호(STB_FB)는 디스에이블된 지연 재생기(211)와 업/다운 발생기(213)를 주기적으로 인에이블시켜 일정 구간동안 재구동함으로써 지연 클럭의 업데이트를 수행할 수 있다. 한편, 본 발명의 궤환 제어신호(STB_FB)는 지연부(200)에 포함된 듀티 보정기(206)로 인가되어 지연 재생기(211) 및 업/다운 발생기(213)와 마찬가지로 듀티 보정기(206)의 동작도 제어할 수 있다. 단, 듀티 보정기(206)는 궤환 제어신호(STB_FB)에 의해 디스에이블되면, 지연 클럭신호(dCLK´)의 듀티 보정 동작이 정지되며, 보간기(204)로부터 입력되는 클럭신호(dCLK´)는 바이패스(Bypass)시켜 출력한다.Meanwhile, as mentioned above, the feedback control signal STB_FB generated by the feedback control unit 220 is applied to the delay regenerator 211 and the up / down generator 213 of the feedback unit 210 so that the delay regenerator 211 The operation of the up / down generator 213 is controlled. If the operations of the delay regenerator 211 and the up / down generator 213 are disabled, the feedback unit 210 does not perform an operation for controlling the delay amount of the delay unit 200. Therefore, the power consumed by the delay locked loop circuit can be reduced. In addition, the feedback control signal STB_FB periodically enables the disabled delay regenerator 211 and the up / down generator 213 and restarts the delayed clock for a predetermined period. Meanwhile, the feedback control signal STB_FB of the present invention is applied to the duty compensator 206 included in the delay unit 200 to operate the duty compensator 206 similarly to the delay regenerator 211 and the up / down generator 213. Can also be controlled. However, when the duty cycle corrector 206 is disabled by the feedback control signal STB_FB, the duty cycle correction operation of the delayed clock signal dCLK 'is stopped, and the clock signal dCLK' input from the interpolator 204 is stopped. Bypass the output.
이상에서, 본 발명에 따른 저전력 레지스터 제어형 지연고정루프회로의 구성 및 동작을 상기한 실시예를 통해 상세히 기술하였지만, 이는 예시적인 것에 불과하며 당 기술분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 응용 및 변경이 가능함을 알 수 있을 것이다. In the above, the configuration and operation of the low-power register controlled delay locked loop circuit according to the present invention have been described in detail through the above-described embodiments, but these are merely exemplary, and a person of ordinary skill in the art does not depart from the spirit of the present invention. It will be appreciated that various applications and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
상술한 바와 같이, 본 발명의 저전력 레지스터 제어형 지연고정루프회로는 지연 클럭신호가 고정된 이후 지연고정루프회로에 의한 전력소모를 줄이면서도 안정적인 고정 클럭의 공급은 계속 유지할 수 있다.As described above, the low power register controlled delay locked loop circuit of the present invention can maintain the stable clock supply while reducing power consumption by the delay locked loop circuit after the delay clock signal is fixed.
도 1은 DDR SDRAM에 사용되는 종래의 일반적인 레지스터 제어형 지연고정루프회로의 블록도이다.1 is a block diagram of a conventional general register controlled delay locked loop circuit used in DDR SDRAM.
도 2는 본 발명의 저전력 레지스터 제어형 지연고정루프회로의 실시예를 보여주는 블록도이다.2 is a block diagram showing an embodiment of a low power register controlled delay locked loop circuit of the present invention.
도 3은 도 2에서 듀티 보정기의 일반적인 구성을 보여주는 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a general configuration of a duty compensator in FIG. 2.
도 4는 도 2에 보인 본 발명에서 궤환 제어부의 실시예를 보여주는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an embodiment of a feedback controller in the present invention shown in FIG. 2.
도 5는 도 4에 보인 궤환 제어부의 동작을 구체적으로 보여주는 파형도이다.5 is a waveform diagram illustrating in detail the operation of the feedback controller shown in FIG. 4.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
200 : 지연부 202 : 지연 체인(Delay Chain)200: delay unit 202: delay chain
204 : 보간기(Interpolator) 204: Interpolator
206 : 듀티 보정기(Duty Cycle Corrector)206: Duty Cycle Corrector
210 : 궤환부 211 : 지연 재생기(Replica Circuit)210: feedback unit 211: delay circuit (Replica Circuit)
212 : 위상 검출기(Phase Detector) 212 Phase Detector
213 : 업/다운 발생기(UP/DN Generator)213: UP / DN Generator
214 : 모드 제어기 215 : 먹스회로(MUX)214: mode controller 215: mux circuit (MUX)
216 : 제 1 레지스터 217 : 제 2 레지스터216: first register 217: second register
220 : 궤환 제어부 402 : 제 1 카운터220: feedback control unit 402: first counter
404 : 제 2 카운터 406 : 궤환 제어신호 발생기404: second counter 406: feedback control signal generator
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