KR20080062788A - Multi-modulus frequency divider - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 기존의 커런트 모드 로직(Current Mode Logic, CML) 타입의 주파수 2분주기 회로의 구성을 나타낸다.1 illustrates a configuration of a frequency divider circuit of a conventional conventional current mode logic (CML) type.
도 2는 도 1의 플립플롭의 구성을 나타내는 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the flip flop of FIG. 1.
도 3은 주파수 분주 비를 2 또는 3으로 조절할 수 있는 종래의 Dual Modulus 주파수 분주기이다.3 is a conventional dual modulus frequency divider capable of adjusting the frequency division ratio to 2 or 3. FIG.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티-모듈러스 주파수 분주기의 구성을 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a configuration of a multi-modulus frequency divider according to an embodiment of the present invention.
도 5는 입력 딜레이 셀 및 제1 타입의 딜레이 셀들의 구성을 나타낸다.5 shows a configuration of an input delay cell and a delay cell of a first type.
도 6은 제2 타입의 딜레이 셀들의 구성을 나타낸다.6 shows a configuration of delay cells of a second type.
도 7은 차동 구조에서 제1 타입의 딜레이 셀을 대체할 수 있는 딜레이 셀의 구조를 나타낸다.7 shows the structure of a delay cell that can replace the first type of delay cell in the differential structure.
도 8은 차동 구조에서 제2 타입의 딜레이 셀을 대체할 수 있는 딜레이 셀의 구조를 나타낸다.8 shows the structure of a delay cell that can replace the second type of delay cell in the differential structure.
<도면의 주요부분의 부호에 대한 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawings>
100: 링 타입 전압제어발진기100: ring type voltage controlled oscillator
110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180:딜레이 셀110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180: Delay cell
180: 바이어스 회로180: bias circuit
190: 제어 신호 생성부190: control signal generator
본 발명은 주파수 분주기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분주비를 다양화할 수 있는 주파수 분주기에 관한 것이다. The present invention relates to a frequency divider, and more particularly, to a frequency divider capable of varying the division ratio.
최근에 통신시스템이 발전하고 클럭(clock)이 사용되는 디지털 시스템이 다양해 지면서 넓은 범위의 주파수를 갖는 국부(local) 신호나 클럭 신호를 만들어 내는 주파수 합성기(Frequency Synthesizer)나 클럭 생성기(Clock Generator)가 요구된다. 이러한 Frequency Synthesizer 나 Clock Generator 에서는 주파수를 분주하는 주파수 분주기가 사용된다. 높은 주파수의 신호를 분주하기 위해서 사용되는 주파수 분주기의 타입은 여러 가지로 분류할 수 있다. 그 중에서 많이 사용되는 타입은 두 가지로 구분할 수 있다. 첫 번째 타입은 CML(Current Mode Logic) 을 이용한 주파수 분주기이다. Recently, with the development of communication systems and the diversification of digital systems using clocks, frequency synthesizers or clock generators that generate local or clock signals with a wide range of frequencies Required. In this frequency synthesizer or clock generator, a frequency divider for frequency division is used. The frequency divider used to divide a high frequency signal can be classified into various types. Among them, the most commonly used types can be divided into two types. The first type is a frequency divider using CML (Current Mode Logic).
도 1은 일반적인 기존의 CML 타입의 주파수 2분주기 회로의 구성을 나타낸다.Figure 1 shows the configuration of a conventional conventional CML type frequency divider circuit.
도 1을 참조하면, 주파수 2분주기 회로는 두 개의 플립플롭(FF1, FF2)을 연결함으로써 구현이 된다.Referring to FIG. 1, a frequency divider circuit is implemented by connecting two flip-flops FF1 and FF2.
도 2는 도 1의 플립플롭의 구성을 나타내는 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the flip flop of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 각각의 플립플롭(FF1, FF2)은 복수개의 트랜지스터들(M21 내지 M26)과 전류원으로 구성된다. 주파수 분주기가 높은 주파수에서 동작하기 위해서 일반적인 게이트로 구현된 로직 회로가 아니라 도2와 과 같이 전류원을 이용해서 로직 회로를 구현한 CML회로가 사용된다. 이러한 CML 회로의 가장 큰 단점은 전류 소모가 크다는 것이다. 특히 주파수가 높아질수록 안정적으로 주파수를 분주하기 위해서는 소모되는 파워가 계속적으로 증가한다. Referring to FIG. 2, each flip-flop FF1 and FF2 includes a plurality of transistors M21 to M26 and a current source. In order to operate at a high frequency, the frequency divider uses a CML circuit that implements a logic circuit using a current source as shown in FIG. The biggest drawback of such CML circuits is their high current consumption. In particular, the higher the frequency, the more power is consumed in order to stably divide the frequency.
또한 출력 단에 출력 파형의 크기를 증가시키기 위해서 저항이 사용되며 작은 바이어스 전류로 큰 파형을 얻기 위해서 저항의 크기가 커지게 된다. 하지만 저항의 크기가 커지게 되면 높은 주파수에서 주파수 분주기가 동작하기 어려워 진다. 그 이유는 다음과 같다. 출력 단에 있는 저항과 모스에 존재하는 기생 캐패시턴스와 와이어의 기생 캐패시턴스에 의해서 저 대역 필터의 특성이 나타나게 된다. 저항의 크기가 커지거나 캐패시터의 크기가 커지게 되면 3dB 대역폭 주파수가 작아지기 때문에 동작 주파수에 제한이 생긴다. 이를 해결하기 위해서 높은 주파수에서는 저항대신 인덕터를 사용하게 된다. 실리콘 웨이퍼 에서 인덕터를 사용할 경우 인덕터가 차지하는 면적이 매우 크기 때문에 전체적으로 주파수 합성기나 클락 발생기의 면적이 증가할 수 있다. In addition, a resistor is used to increase the size of the output waveform at the output stage, and the size of the resistor is increased to obtain a large waveform with a small bias current. However, as the resistance increases, the frequency divider becomes difficult to operate at high frequencies. The reason for this is as follows. The parasitic capacitance of the wires and the parasitic capacitance of the wires and the resistance at the output stages show the characteristics of the low pass filter. Larger resistors or larger capacitors limit the operating frequency because the 3dB bandwidth frequency is smaller. To solve this problem, inductors are used instead of resistors at high frequencies. When using an inductor on a silicon wafer, the area of the inductor is so large that the overall area of the frequency synthesizer or clock generator can increase.
또 다른 단점으로는 주파수 분주 비를 다양하게 하기 위한 Modulus 주파수 분주기를 설계할 때 주파수 분주 비를 다양하게 하기 어렵다. Another disadvantage is that it is difficult to vary the frequency division ratio when designing a Modulus frequency divider to vary the frequency division ratio.
도 3은 주파수 분주 비를 2 또는 3으로 조절할 수 있는 종래의 Dual Modulus 주파수 분주기이다. 3 is a conventional dual modulus frequency divider capable of adjusting the frequency division ratio to 2 or 3. FIG.
도 3을 참조하면, 종래의 CML Dual Modulus 주파수 분주기는 CML 타입의 플립플랍(FF1, FF2) 이외에 추가적으로 논리 게이트(10, 20)가 사용되기 때문에 게이트 딜레이에 의해서 동작 주파수가 제한이 된다. 따라서 CML 타입의 Modulus 주파수 분주기는 세 가지 이상의 분주 비를 갖도록 설계하기기 쉽지 않다. 다양한 분주비가 요구되는 주파수 분주기를 설계하기 위해서는 추가적으로 CML 형태의 주파수 분주기가 Dual Modulus 주파수 분주기 이외에 더 요구된다. 결국 CML 타입으로 높은 주파수에서 동작하면서 주파수 분주비가 다양한 주파수 분주기를 설계하는 것은 매우 어려운 일이다.Referring to FIG. 3, in the conventional CML Dual Modulus frequency divider, since the
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 높은 주파수에서 동작하면서 분주비가 다양한 멀티-모듈러스 주파수 분주기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems is to provide a multi-modulus frequency divider with varying division ratios while operating at high frequencies.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티-모듈러스 주파수 분주기는 입력 딜레이 셀, 링 전압제어발진기, 바이어스 회로 및 제어 신호 생성부를 포함한다.A multi-modulus frequency divider according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes an input delay cell, a ring voltage controlled oscillator, a bias circuit and a control signal generator.
상기 입력 딜레이 셀은 입력 주파수 신호를 지연시킨다. 상기 링 전압제어 발진기는 복수개의 제1 타입의 딜레이 셀들과 복수개의 제2 타입의 딜레이 셀들과 복수개의 스위치들을 포함하고, 상기 입력 딜레이 셀에 의하여 지연된 입력 주파수 신호를 제공받아, 상기 스위치들의 개폐여부에 의하여 주파수 분주비가 결정된 출 력 주파수 신호를 제공한다. 상기 바이어스 회로는 상기 입력 딜레이 셀과 상기 복수개의 제1 타입의 딜레이 셀들 및 상기 복수개의 제2 타입의 딜레이 셀들에 공급되는 전류를 조절하기 위한 바이어스 전압을 생성한다. 상기 제어 신호 생성부는 상기 복수개의 스위치들의 개폐를 결정하는 스위치 제어신호와 상기 복수개의 제2 타입의 딜레이 셀들에 흐르는 전류의 온/오프를 결정하는 전류 제어 신호를 생성한다. The input delay cell delays the input frequency signal. The ring voltage controlled oscillator includes a plurality of first type delay cells, a plurality of second type delay cells, and a plurality of switches, and receives an input frequency signal delayed by the input delay cell, thereby opening or closing the switches. Provides an output frequency signal whose frequency division ratio is determined. The bias circuit generates a bias voltage for adjusting a current supplied to the input delay cell, the plurality of first type delay cells, and the plurality of second type delay cells. The control signal generator generates a switch control signal for determining opening and closing of the plurality of switches and a current control signal for determining on / off of current flowing in the plurality of second type delay cells.
실시예에 따라, 상기 링 전압제어발진기는 상기 입력 주파수 신호와 상기 출력 주파수 신호의 동기화를 위한 로킹 트랜지스터를 더 포함한다. According to an embodiment, the ring voltage controlled oscillator further includes a locking transistor for synchronizing the input frequency signal with the output frequency signal.
실시예에 따라, 상기 복수개의 제1 타입의 딜레이 셀들과 상기 복수개의 제2 타입의 딜레이 셀들과 상기 복수개의 스위치들은 상기 스위치 제어 신호에 의하여 가변적인 루프를 구성할 수 있다. 상기 주파수 분주비는 상기 가변적인 루프에 의하여 결정될 수 있다. According to an embodiment, the plurality of first type delay cells, the plurality of second type delay cells, and the plurality of switches may form a variable loop by the switch control signal. The frequency division ratio may be determined by the variable loop.
실시예에 따라, 상기 딜레이 셀들의 지연정도는 상기 딜레이 셀들에 공급되는 전류의 크기에 의하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, the delay degree of the delay cells may be determined by the amount of current supplied to the delay cells.
실시예에 따라, 상기 복수개의 제1 타입의 딜레이 셀들은 상기 제1 딜레이 셀과 같은 형태의 제2 및 제3 딜레이 셀들로 구성되고, 상기 복수개의 제2 타입의 딜레이 셀들은 제4 내지 제7 딜레이 셀들로 구성되고, 상기 복수개의 스위치들은 제1 내지 제5 스위치들을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the plurality of first types of delay cells are configured of second and third delay cells of the same type as the first delay cell, and the plurality of second types of delay cells are fourth to seventh. Composed of delay cells, the plurality of switches may include first to fifth switches.
실시예에 따라, 상기 로킹 트랜지스터는 드레인이 상기 제3 딜레이 셀의 입력에 연결되고, 소스는 상기 제3 딜레이 셀의 출력에 연결되고, 게이트에는 상기 입력 주파수 신호가 인가되는 엔모스 트랜지스터로 구성될 수 있다.According to an embodiment, the locking transistor may include an NMOS transistor having a drain connected to an input of the third delay cell, a source connected to an output of the third delay cell, and a gate applied to the input frequency signal. Can be.
실시예에 따라, 상기 제1 타입의 딜레이 셀들은 전원전압에 일 단자가 연결되는 인버터와 상기 인버터의 타 단자와 접지 전압 사이에 연결되는 전류원으로 구성될 수 있다.In some embodiments, the first type of delay cells may include an inverter having one terminal connected to a power supply voltage and a current source connected between the other terminal of the inverter and a ground voltage.
실시예에 따라, 상기 전류원은 게이트에 상기 바이어스 전압이 인가되는 엔모스 트랜지스터로 구성될 수 있다.In some embodiments, the current source may include an NMOS transistor to which the bias voltage is applied to a gate.
실시예에 따라, 상기 제2 타입의 딜레이 셀들은 일 단자가 상기 전원 전압에 연결되는 인버터, 상기 인버터의 타 단자에 연결되는 전류원 및 상기 전류원과 접지 전압 사이에 연결되는 스위치 트랜지스터를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the delay cells of the second type may include an inverter having one terminal connected to the power supply voltage, a current source connected to the other terminal of the inverter, and a switch transistor connected between the current source and the ground voltage. .
실시예에 따라, 상기 전류원은 게이트에 상기 바이어스 전압이 인가되는 엔모스 트랜지스터로 구성되고, 상기 스위치 트랜지스터는 게이트에 상기 전류 제어 신호가 인가되는 엔모스 트랜지스터로 구성될 수 있다. In example embodiments, the current source may include an NMOS transistor to which the bias voltage is applied to a gate, and the switch transistor may include an NMOS transistor to which the current control signal is applied to a gate.
실시예에 따라, 상기 복수개의 제1 타입의 딜레이 셀들과 상기 복수개이 제2 타입의 딜레이 셀들은 각각 양의 입력 주파수 신호와 음의 주파수 신호를 입력받는 차동 구조로 구성될 수 있다. According to an embodiment, the plurality of first type delay cells and the plurality of second type delay cells may each have a differential structure that receives a positive input frequency signal and a negative frequency signal.
실시예에 따라, 상기 복수개의 스위치들은 트랜스미션 게이트로 구성될 수 있다. According to an embodiment, the plurality of switches may be configured as a transmission gate.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.With respect to the embodiments of the present invention disclosed in the text, specific structural to functional descriptions are merely illustrated for the purpose of describing embodiments of the present invention, embodiments of the present invention may be implemented in various forms and It should not be construed as limited to the embodiments described in.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof that is described, and that one or more other features or numbers are present. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, actions, components, parts or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.On the other hand, when an embodiment is otherwise implemented, a function or operation specified in a specific block may occur out of the order specified in the flowchart. For example, two consecutive blocks may actually be performed substantially simultaneously, and the blocks may be performed upside down depending on the function or operation involved.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티-모듈러스 주파수 분주기의 구성을 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a configuration of a multi-modulus frequency divider according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티-모듈러스 주파수 분주기는 입력 딜레이 셀(110), 링 전압제어발진기(100), 바이어스 회로(180) 및 제어 신호 생성부(190)를 포함한다. Referring to FIG. 4, a multi-modulus frequency divider according to an embodiment of the present invention includes an
링 전압제어발진기(100)는 제2 내지 제7 딜레이 셀들(120, 130, 140, 150, 160, 170)과 제1 내지 제5 스위치(S1, S2, S3, S4, S5)를 포함한다. 도시하지는 않았지만, 제1 내지 제5 스위치(S1, S2, S3, S4, S5)들은 트랜스미션 게이트로 구성될 수 있다. The ring voltage controlled
제2 및 제3 딜레이 셀들(120, 130)은 입력 딜레이 셀(110)과 같은 형태로 구성된다. 제2 및 제3 딜레이 셀들(120, 130)은 제1 타입이라 한다. 제4 내지 제7 딜레이 셀들(140,150,160,170)은 제2 및 제3 딜레이 셀들(120, 130)과는 다른 형태로 제2 타입이라 한다. 딜레이 셀들은 서로 직렬로 연결된다. 제1 스위치(S1)는 제7 딜레이 셀(170)의 출력을 출력 주파수 신호로 연결한다. 제2 스위치(S2)는 제6 딜레이 셀(160)의 출력을 출력 주파수 신호로 연결한다. 제3 스위치(S3)는 제5 딜레이 셀(150)의 출력을 출력 주파수 신호로 연결한다. 제4 스위치(S4)는 제4 딜레이 셀(140)의 출력을 출력 주파수 신호로 연결한다. 제5 스위치(S5)는 제3 딜레이 셀(130)의 출력을 출력 주파수 신호로 연결한다. 또한 로킹 트랜지스터(M1)이 온 되면 제5 스위치(S5)는 제2 딜레이 셀(120)의 출력을 출력 주파수 신호로 연결한다.The second and
도 5는 입력 딜레이 셀 및 제1 타입의 딜레이 셀들의 구성을 나타낸다. 도 6은 제2 타입의 딜레이 셀들의 구성을 나타낸다. 5 shows a configuration of an input delay cell and a delay cell of a first type. 6 shows a configuration of delay cells of a second type.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 타입의 딜레이 셀은 전원 전압에 연결된 인버터(M52 및 M53으로 구성)와 인버터와 접지 전압에 연결된 전류원(M51)으로 구성된다. 인버터는 피모스 트랜지스터(M53)와 엔모스 트랜지스터(M52)가 캐스코드 형태로 연결되어 구성된다. 인버터에 캐스코드 형태로 연결되는 전류원(M51)은 엔모스 트랜지스터로 구성되고, 게이트에 바이어스 전압이 인가된다. 5 and 6, a delay cell of a first type includes an inverter (composed of M52 and M53) connected to a power supply voltage and a current source M51 connected to an inverter and a ground voltage. The inverter is configured by connecting the PMOS transistor M53 and the NMOS transistor M52 in a cascode form. The current source M51 connected to the inverter in the form of a cascode is composed of NMOS transistors, and a bias voltage is applied to the gate.
제2 타입의 딜레이 셀은 전원 전압에 연결된 인버터(M63 및 M64로 구성)와 인버터에 연결된 전류원(M62) 및 전류원(M62)과 접지 전압 사이에 연결된 스위치 트랜지스터(M61)로 구성된다. 인버터는 피모스 트랜지스터(M64)와 엔모스 트랜지스터(M63)가 캐스코드 형태로 연결되어 구성된다. 인버터에 캐스코드 형태로 연결되는 전류원(M62)은 엔모스 트랜지스터로 구성된다. 전류원(M62)에 캐스코드 형태로 연결되는 스위치 트랜지스터(M61)는 엔모스 트랜지스터로 구성된다. 전류원들(M51. M62)은 물론 엔모스 트랜지스터 말고 다른 형태의 전류원으로도 구성될 수 있음은 자명하다.The second type of delay cell includes an inverter (composed of M63 and M64) connected to a power supply voltage, a current source M62 connected to the inverter, and a switch transistor M61 connected between the current source M62 and a ground voltage. The inverter is configured by connecting the PMOS transistor M64 and the NMOS transistor M63 in a cascode form. The current source M62 connected to the inverter in the form of a cascode is composed of NMOS transistors. The switch transistor M61 connected to the current source M62 in the form of a cascode is composed of an NMOS transistor. Obviously, the current sources M51 and M62 may be configured as other types of current sources other than the NMOS transistor.
다시 도 4를 참조하면, 제3 딜레이 셀(130)에는 입력 주파수 신호와 출력 주파수 신호의 동기를 위한 로킹 트랜지스터(M1)가 연결된다. 로킹 트랜지스터(M1)는 드레인이 제3 딜레이 셀(130)의 입력에 연결되고 소스는 제3 딜레이 셀(130)의 입력에 연결되고, 게이트는 입력 주파수 신호를 인가받는 엔모스 트랜지스터로 구성된다. 로킹 트랜지스터(M1)는 제3 딜레이 셀(130)에 의한 지연을 없애는 역할을 한다.Referring back to FIG. 4, a locking transistor M1 for synchronizing an input frequency signal with an output frequency signal is connected to the
이하 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티-모듈러스 분주기의 동작을 설명한다.Hereinafter, an operation of a multi-modulus divider according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6.
입력 주파수 신호는 제1 딜레이 셀(110) 거쳐 지연되어 링 전압제어 발진기로 입력된다. 또한 입력 주파수 신호는 로킹 트랜지스터(M1)의 게이트에 제공되어 입력 주파수 신호가 하이이면 제2 딜레이 셀(120)의 출력이 지연 없이 제4 딜레이 셀(140)로 전달된다. The input frequency signal is delayed through the
입력 입력 딜레이 셀(100)과 제2 내지 제7 딜레이 셀들(120, 130, 140, 150, 160, 170)은 인버터(M52 및 M53으로 구성)와 전류원(M53)을 포함하는데 전류원에는 바이어스 회로(180)에서 생성된 바이어스 전압이 인가된다. 이 바이어스 전압에 의하여 전류원(M51. M62)에 흐르는 전류의 양을 조절하여 딜레이 셀들의 지연 정도를 조절할 수 있다. 제2 타입의 딜레이 셀들은 스위치 트랜지스터(M61)를 포함하는데 제어 신호 생성부(190)에서 제공되는 전류 제어 신호에 의하여 스위치 트랜지스터(M61)의 온/오프가 결정된다. 즉, 제2 타입의 딜레이 셀들은 전류원(M62)에 공급 되는 전류를 차단하여 지연정도가 조절된다. Input The
제어 신호 생성부(190)는 스위치들(S1~S5)의 개폐를 결정하는 스위치 제어 신호를 생성한다. 이 스위치 제어 신호에 의하여 개폐가 결정된 스위치에 따라 멀티-모듈러스 주파수 분주기의 분주비가 결정된다. 또한 딜레이 셀들의 지연 정도에 따라서 주파수 분주기의 분주비가 결정된다.The
예를 들어, 딜레이 셀들(120 ~ 170)과 제1 스위치(S1)로 이루어지는 루프에 의하여 구성되는 링 전압제어 발진기의 발진 주파수(출력 주파수 신호)가 가장 낮다. 이 경우에 있어서, 다른 스위치들은 모두 오프된다. 또한 딜레이 셀들(120~130)과 제5 스위치(S5)로 이루어지는 루프에 의하여 구성되는 링 전압제어 발진기의 발진 주파수가 가장 높다. For example, the oscillation frequency (output frequency signal) of the ring voltage controlled oscillator constituted by a loop composed of
예를 들어, 입력 주파수 신호가 6GHz이고 링 전압제어발진기(100)의 발진 주파수가 3GHz이면, 주파수 분주기의 출력 주파수는 3GHz가 되고, 이 경우에 주파수 분주비는 2가 된다. 스위치 제어 신호와 전류 제어 신호를 조절하여 링 전압제어발진기(100)의 발진 주파수가 2GHz이면, 분주비는 3이 된다. 이러한 식으로 스위치 제어 신호와 전류 제어 신호를 조절하여 링 전압제어발진기를 구성하는 루프를 조절하면, 주파수 분주비를 조절할 수 있다. 도 4와 같은 구성으로 스위치 제어 신호와 전류 제어 신호를 조절하여 얻을 수 있는 주파수 분주비는 2,3,4,5,6이다. 또한 바이어스 전압을 통하여 딜레이 셀들의 지연 정도를 조절하면, 정수뿐만 아니라 4.5나 6.5와 같은 소수점 분주비도 가능하다. 도 4와 같은 구성에 딜레이 셀과 스위치들을 더 포함하면 더 큰 수의 분주비를 얻을 수 있는 것은 당업자에게 자명하 다.For example, if the input frequency signal is 6 GHz and the oscillation frequency of the ring voltage controlled
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티-모듈러스 주파수 분주기가 소모하는 전력은 0.24mW 이며 이는 CML 형태의 주파수 분주기가 소모하는 전력의 1/10정도이다. The power consumed by the multi-modulus frequency divider according to the embodiment of the present invention is 0.24 mW, which is about 1/10 of the power consumed by the CML type frequency divider.
이상에서는 단일 입출력 구조를 가지는 멀티-모듈러스 주파수 분주기에 대하여 설명하였다. 동상 모드 잡음이나 전원부에서 발생하는 잡음을 가지는 차동 구조를 가지는 주파수 분주기가 요구된다. In the above, the multi-modulus frequency divider having a single input / output structure has been described. A frequency divider having a differential structure with in-phase mode noise or noise generated from the power supply unit is required.
도 7은 차동 구조에서 제1 타입의 딜레이 셀을 대체할 수 있는 딜레이 셀의 구조를 나타낸다. 도 8은 차동 구조에서 제2 타입의 딜레이 셀을 대체할 수 있는 딜레이 셀의 구조를 나타낸다.7 shows the structure of a delay cell that can replace the first type of delay cell in the differential structure. 8 shows the structure of a delay cell that can replace the second type of delay cell in the differential structure.
도 7 및 도 8을 참조하면, 차동 구조에서는 제1 타입의 딜레이 셀들은 양의 입력 주파수 신호가 입력되는 인버터(M72 및 M73으로 구성)와 음의 입력 주파수 신호가 입력되는 인버터(M74 및 M75로 구성)와 바이어스 전압이 인가되는 전류원(M71)으로 구성된다. 또한 제2 타입의 딜레이 셀들은 양의 입력 주파수 신호가 입력되는 인버터(M83 및 M84으로 구성)와 음의 입력 주파수 신호가 입력되는 인버터(M85 및 M86로 구성)와 바이어스 전압이 인가되는 전류원(M82)과 전류 제어 신호가 인가되는 스위치 트랜지스터(M81)로 구성된다. 차동 구조의 딜레이 셀들을 포함하는 멀티-모듈러스 주파수 분주기의 동작은 단일 입출력 구조를 가지는 멀티-모듈러스 주파수 분주기의 동작과 유사하므로 이에 대한 설명은 생략한다. 차동 구조의 딜레이 셀들은 포함되는 트랜지스터의 수가 증가되어 전력소모는 증가하지만 외부의 잡음에 강하다는 장점이 있다.Referring to FIGS. 7 and 8, in a differential structure, delay cells of the first type may include inverters (composed of M72 and M73) to which positive input frequency signals are input, and inverters (M74 and M75) to which negative input frequency signals are input. Configuration) and a current source M71 to which a bias voltage is applied. In addition, the second type of delay cells include an inverter (composed of M83 and M84) to which a positive input frequency signal is input, an inverter (composed of M85 and M86) to which a negative input frequency signal is input, and a current source (M82) to which a bias voltage is applied. ) And a switch transistor M81 to which a current control signal is applied. Since the operation of the multi-modulus frequency divider including the delay cells of the differential structure is similar to that of the multi-modulus frequency divider having a single input / output structure, description thereof will be omitted. The delay cells of the differential structure increase the number of transistors included to increase power consumption, but have an advantage of being resistant to external noise.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 멀티-모듈러스 주파수 분주기는 커패시터나 저항 또는 인덕터가 사용되지 않기 때문에 회로의 크기를 작게 할 수 있으며, 사용되는 트랜지스터의 수가 적기 때문에 설계가 용이하다. 또한 회로가 간단하기 때문에 소모되는 전력을 크게 줄일 수 있다. 또한 딜레이 셀들과 스위치들의 개수를 조절하면 분주비를 다양하게 설계할 수 있다.As described above, the multi-modulus frequency divider according to the embodiment of the present invention can reduce the size of the circuit because no capacitor, resistor, or inductor is used, and it is easy to design because the number of transistors used is small. In addition, the circuit is simple, greatly reducing the power consumed. In addition, by adjusting the number of delay cells and switches, the division ratio can be variously designed.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.
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