KR20090036446A - Programmable divider and method of controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 프로그램 가능한 분주기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 높은 주파수를 발생시키는 위상동기루프(Phase Locked Loop, PLL)주파수 합성기에서, 다양한 분주비를 가지고 고주파 신호를 분주하는 분주기의 회로 구성을 단순화함으로써, 소모 전력을 절감시키고 고속 동작이 가능하도록 하는 프로그램 가능한 분주기 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a programmable divider and a control method thereof, and more particularly, to divide a high frequency signal with various division ratios in a phase locked loop (PLL) frequency synthesizer that generates a high frequency. The present invention relates to a programmable divider and a method of controlling the same, which reduce power consumption and enable high speed operation by simplifying a circuit configuration of a cycle.
통상적으로 디지털 데이터를 처리 혹은 송수신하기 위한 시스템에는 위상 동기 루프(Phase Locked Loop) 주파수 합성기(Frequency Synthesizer)가 존재한다. 위상 동기루프 주파수 합성기는 단일 기준 주파수로부터 여러 가지의 주파수 신호를 발생시키는 장치로서, 전압제어발진기가 출력하는 소정 주파수의 발진주파수의 위상과 기준주파수의 위상을 비교하여 발진주파수의 위상을 기준 클록에 동기 시켜, 발진주파수를 고정하는 장치이다.Typically, there is a phase locked loop frequency synthesizer in a system for processing or transmitting or receiving digital data. A phase-locked loop frequency synthesizer is a device that generates various frequency signals from a single reference frequency.The phase-locked-loop frequency synthesizer compares the phase of the oscillation frequency of the predetermined frequency and the phase of the reference frequency that the voltage-controlled oscillator outputs to convert the phase of the oscillation frequency to the reference clock. It synchronizes and fixes the oscillation frequency.
위상 동기 루프 주파수 합성기는 출력 주파수가 제어되는 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator, VCO)와, 위상검출기(Phase Detector, PD)와, 저역통과필터(Low Pass Filter, LPF), 고주파를 소정 분주비로 분주하는 분주기로 구성된다. The phase-locked loop frequency synthesizer divides a voltage controlled oscillator (VCO), a phase detector (PD), a low pass filter (LPF), and a high frequency at which the output frequency is controlled at a predetermined division ratio. It consists of a divider.
여기서, 분주기는 전압 제어 발진기의 높은 출력 주파수를 기준 클록과 같은 수준의 분주하여 위상 비교가 가능토록 하는 것으로서 그 구성은 도 1에 도시된 바와 같다.Here, the divider divides the high output frequency of the voltage controlled oscillator at the same level as the reference clock to enable phase comparison, and the configuration thereof is shown in FIG. 1.
도 1은 종래의 주파수 분주기의 제어 블록도로서, 프로그램 가능한 M-분주기(Programmable Divide-by-M)의 구성을 예시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 주파수 분주기(1)는, 고속 분주를 위한 듀얼 모듈러스 프리스캐일러(Dual Modulus Prescaler, 이하, DMP라 함)(3)와, 총 분주 회수를 카운트하는 프로그램 카운터와, DMP(3)의 분주값을 선택하는 스왈로우(Swallow) 카운터(7)를 포함한다.1 is a control block diagram of a conventional frequency divider and illustrates a configuration of a programmable divider-by-M. As shown in FIG. 1, the
DMP(3)는 컨트롤 신호(MC)의 값에 따라 전압 제어 발진기(미 도시함)로부터의 입력신호(Fin)를 1/N 및 1/(N+1)의 분주비로 분주하여 프로그램 카운터(5) 및 스왈로우 카운터(7)로 입력한다.The
프로그램 카운터(5)는 DMP(3)로부터 출력되는 펄스를 1/P 분주비를 갖고 카운팅하여 총 분주 회수를 카운트하고 DMP(3)의 신호를 분주하여 프로그램 카운터(5) 및 스왈로우 카운터(7)로 리셋 신호를 인가한다. The
스왈로우 카운터(7)는 DMP 제어신호 신호(MC)를 생성하여 DMP(3)의 분주비를 제어한다. 스왈로우 카운터(7)가 동작중인 경우 DMP(3)의 분주비는 1/(N+1)로 설정되고, 스왈로우 카운터(7)가 S개의 펄스를 카운팅 하면 DMP(3)의 분주비는 1/N로 설정된다. 스왈로우 카운터(7)는 S값을 카운트하는 동안 출력을 "0"으로 유지하고, 카운팅 값이 S값에 도달하면 스왈로우 신호인 MC값을 "1"로 출력한다. 여기서, 프로그램 카운터(5)의 설정값 P와 스왈로 카운터의 설정값 S는 외부 입력값으로서, S<P의 관계를 갖는다.The
이러한 구성에 의해, 초기에 DMP(3)는 (N+1)의 분주비로 동작하여 입력 주파수(Fin)을 N+1로 분주하고, DMP(3)의 출력은 프로그램 카운터(5)와 스왈로우 카운터(7)로 동시에 인가되어 두 카운터가 각각 클록의 개수를 카운팅한다. With this arrangement, the
여기서, 프로그램 카운터(5)의 설정값 P와 스왈로우 카운터(7) 설정값 S는 "S<P"의 관계를 가짐으로, 스왈로우 카운터(7)가 먼저 S값 까지 도달하게 되면, MC값에 "1"이 출력된다. Here, the set value P of the
이 MC값에 의하여 DMP(3)의 분주비는 1/(N+1)에서 1/N로 변경되고, DMP(3)에서 1/N분주 된 클록이 프로그램 카운터(5)로 입력된다. 프로그램 카운터(5)는 N분주 된 클록을 입력 받아서 P값까지 클록의 개수를 카운팅하고, P값까지 도달하면 RST값인 “1”을 출력한다. 이에, 프로그램 카운터(5)와 스왈로우 카운터(7)의 카운팅값(P값, S값)을 “0”으로 초기화하고 지금까지의 동작을 반복한다. 동작순서에 따라 분주비를 확인하면 다음과 같다.The division ratio of the
이에 따라, 분주기(1)의 최종 분주비는 다음의 수학식 1을 통해 산출될 수 있다.Accordingly, the final dividing ratio of the
M : 최종 분주비M: final dispensing ratio
N : DMP의 기본 분주비N: basic division ratio of DMP
P : Program Counter의 외부 입력값P: External input value of Program Counter
S : Swallow Counter의 외부 입력값 ( S<P )S: External input value of Swallow Counter (S <P)
이상 설명한 바와 같이, 종래의 프로그램 가능한 분주기는 DMP의 제어를 위해 동일한 신호를 카운트하는 두 개의 카운터를 채용하고 있다. 이로 인해 IC(Integrated Circuit)로 구현한 회로가 차지하는 면적이 증가하여 제작 단가가 상승하고 디지털 회로에 노이즈(Noise)가 증가하여 전체 시스템의 성능 저하를 가져오는 문제점이 있었다.As described above, the conventional programmable divider employs two counters that count the same signal for control of the DMP. As a result, an area occupied by a circuit implemented by an integrated circuit (IC) increases, resulting in an increase in manufacturing cost and noise in a digital circuit, thereby degrading the performance of the entire system.
또한, DMP가 두 개의 카운터에 클록을 동시에 공급함으로 인해 팬아웃(Fanout)이 증가하여 고속 동작이 제한되고, 두 개의 같은 카운터가 동시에 동일한 카운터를 카운트 함으로 소모 전력이 증가하는 문제점이 있다.In addition, since the DMP simultaneously supplies clocks to two counters, fanout is increased to limit high-speed operation, and power consumption increases because two identical counters simultaneously count the same counter.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 분주기의 회로 구성을 단순화함으로써, 소형화 설계가 가능하도록 하고 소모 전력을 절감시키며 고속 동작이 가능하도록 하는 프로그램 가능한 분주기 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a programmable divider and a control method thereof that simplify the circuit configuration of the divider, enable a compact design, reduce power consumption, and enable high-speed operation.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 입력신호를 분주하여 클록신호를 출력하는 프리스케일러와; 상기 클록신호를 입력 받아 기 설정된 기준 카운팅값에서 다운 카운팅하여 카운팅신호를 출력하고, 상기 카운팅 결과에 따라 분주기 출력신호를 출력하는 다운 카운터와; 상기 카운팅신호가 기 설정된 분주비 변경값과 일치하는 경우 상기 프리스케일러의 분주비 제어를 위한 프리스케일러 제어신호를 출력하는 컬스 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그램 가능한 분주기를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention includes a prescaler for dividing an input signal and outputting a clock signal; A down counter which receives the clock signal and down counts from a preset reference counting value to output a counting signal, and outputs a divider output signal according to the counting result; And a curl detector for outputting a prescaler control signal for controlling the division ratio of the prescaler when the counting signal coincides with a preset division ratio change value.
여기서, 상기 프리스케일러는, 입력신호를 1/N 및 1/(N+1) 중 어느 하나의 분주비로 분주하여 상기 클록신호를 출력하는 것이 바람직하다.Here, the prescaler preferably divides an input signal with a division ratio of any one of 1 / N and 1 / (N + 1) to output the clock signal.
그리고, 상기 다운 카운터는, 상기 카운팅신호가 0이 아닌 경우 로우(low)신호를 상기 분주기 출력신호로 출력하고, 상기 카운팅신호가 0인 경우 하이(high)신호를 상기 분주기 출력신호로 출력하는 것이 가능하다.The down counter outputs a low signal as the divider output signal when the counting signal is not 0, and outputs a high signal as the divider output signal when the counting signal is 0. It is possible to.
또한, 상기 다운 카운터는, 상기 카운팅 결과가 0인 경우 출력되는 상기 하이(high) 신호를 리로드 신호로 처리하여 상기 기준 카운팅값을 재설정하는 것이 바람직하다.The down counter may reset the reference counting value by processing the high signal output when the counting result is 0 as a reload signal.
그리고, 상기 컬스 디텍터는, 상기 카운팅신호가 기 설정된 분주비 변경값과 일치하는 경우, 상기 프리스케일러 제어신호를 하이(high) 신호로 출력하여, 상기 프리스케일러의 분주비를 변경하는 것이 가능하다.When the counting signal coincides with a preset division ratio change value, the curl detector may output the prescaler control signal as a high signal to change the division ratio of the prescaler.
여기서, 상기 컬스 디텍터는, n-비트(bit)의 상기 분주비 변경값과 n-비트(bit)의 상기 카운팅신호를 각 비트단위로 비교하는 n개의 XOR(배타적 논리합)게이트와; 상기 n개의 XOR(배타적 논리합)게이트로부터의 출력이 모두 일치하는 경우 논리적 "1"을 출력하는 NOR(부정 논리합)게이트를 포함하는 것이 가능하다.Here, the coarse detector may include n XOR gates for comparing the division ratio change value of n-bits and the counting signal of n-bits in units of bits; It is possible to include a NOR (negative OR) gate that outputs a logical "1" if all of the outputs from the n XOR (exclusive OR) gates match.
또한, 상기 컬스 디텍터는, 상기 NOR(부정 논리합)게이트에서 출력된 논리적 "1"값이 상기 n-비트(bit)의 카운팅신호가 "0"이 될 때까지 계속 유지시키는 D-플립플롭을 더 포함하는 것이 가능하다.In addition, the curl detector may further include a D-flip flop that maintains the logical " 1 " output from the NOR gate until the n-bit counting signal becomes " 0 ". It is possible to include.
한편, 상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 입력신호를 분주하여 클록신호를 출력하는 프리스케일러를 포함하는 프로그램 가능한 분주기의 제어방법에 있어서, 상기 프리스케일러의 분주비와, 상기 클록신호의 카운팅을 위한 기준 카운팅값과, 상기 프리스케일러의 분주비 제어를 위한 분주비 변경값을 입력받는 단계와; 상기 분주비에 따라 상기 입력신호를 분주하여 클록신호를 출력하는 단계와; 상기 클록신호를 입력 받아 상기 기준 카운팅값에서 다운 카운팅하여 카운팅신호를 출력하는 단계와; 상기 카운팅 결과에 따라 분주기 출력신호를 출력하는 단계와; 상기 카운팅신호가 상기 분주비 변경값과 일치하는지 여부를 판단하는 단계와; 상기 카운팅신호가 상기 분주비 변경값과 일치하는 경우 상기 프리스케일러의 분주비를 변 경하는 단계와; 상기 기준 카운팅값에서 다운 카운팅된 상기 카운팅신호가 0이 되는 경우, 상기 기준 카운팅값을 재설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그램 가능한 분주기의 제어방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a programmable divider control method including a prescaler for dividing an input signal and outputting a clock signal, wherein the division ratio of the prescaler and Receiving a reference counting value and a division ratio change value for controlling the division ratio of the prescaler; Dividing the input signal according to the division ratio to output a clock signal; Receiving the clock signal and counting down the reference counting value to output a counting signal; Outputting a divider output signal according to the counting result; Determining whether the counting signal coincides with the division ratio change value; Changing the division ratio of the prescaler when the counting signal coincides with the division ratio change value; And resetting the reference counting value when the counting signal down counted from the reference counting value becomes 0, resetting the reference counting value.
여기서, 상기 프리스케일러는, 상기 입력신호를 1/N 및 1/(N+1) 중 어느 하나의 분주비로 분주하여 상기 클록신호를 출력하는 것이 가능하다.Here, the prescaler may output the clock signal by dividing the input signal with a division ratio of any one of 1 / N and 1 / (N + 1).
그리고, 상기 카운팅 결과에 따라 분주기 출력신호를 출력하는 단계는, 상기 카운팅 결과가 0이 아닌 경우 로우(low)신호를 상기 분주기 출력신호로 출력하고, 상기 카운팅 결과가 0인 경우 하이(high)신호를 상기 분주기 출력신호로 출력하는 단계를 포함하는 것이 가능하다.The outputting of the divider output signal according to the counting result may include outputting a low signal as the divider output signal when the counting result is not 0, and high when the counting result is 0. Outputting the signal as the divider output signal.
또한, 상기 기준 카운팅값을 재설정하는 단계는, 상기 카운팅신호가 0인 경우 상기 하이(high) 값을 갖는 상기 분주기 출력신호를 리로드 신호로 처리하여 상기 기준 카운팅값을 재설정하는 단계를 포함하는 것이 가능하다.The resetting of the reference counting value may include resetting the reference counting value by processing the divider output signal having the high value as a reload signal when the counting signal is zero. It is possible.
본 발명의 프로그램 가능한 분주기 및 그 제어방법에 의하면, 분주기의 회로 구성을 단순화함으로써 소형화 설계가 가능하고 생산원가를 감소시킬 수 있으며, 적은 전력으로 고속 동작이 가능하다.According to the programmable divider of the present invention and its control method, the circuit configuration of the divider can be simplified, which enables a compact design, reduces the production cost, and enables high-speed operation with low power.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.However, embodiments of the present invention illustrated below may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the invention are provided to more fully illustrate the invention to those skilled in the art.
도 2는 본 발명에 따른 프로그램 가능한 분주기의 제어블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 프로그램 가능한 분주기(10)는, 둘 이상의 분주비를 가지고 외부로부터 입력된 입력신호를 분주하여 클록신호(Pout)를 출력하는 듀얼 모듈러스 프리스캐일러(Dual Modulus Prescaler, 이하, DMP라 함)(20)와, DMP(20)의 출력 클록신호(Pout)를 외부에서 입력된 기준 카운팅값 P에서 다운 카운트하여 카운팅신호(Rout)를 출력하는 다운 카운터(30)와, 카운팅신호(Rout)와 외부에서 입력된 분주비 변경값 S를 비교하는 컬스 디텍터(Coarse Detector)(40)를 포함한다. 2 is a control block diagram of a programmable divider in accordance with the present invention. As shown in FIG. 2, the
DMP(20)는 컨트롤 신호(MC)의 값에 따라 전압 제어 발진기(미도시)로부터의 입력신호(Fin)를 1/N 및 1/(N+1)의 분주비로 분주하여 분주 된 클록신호(Pout)를 다운 카운터(30)로 입력한다. DMP(20)는 초기 구동시 MC 신호가 로우(low)값을 가지며 1/N 분주비로 동작하고, MC 신호가 하이(high)값으로 입력되는 경우 분주비를 1/(N+1)로 전환한다. The
다운 카운터(30)는 DMP(20)로부터 클록신호(Pout)를 입력 받아, 외부에서 입력된 기준 카운팅값 P에서 클록신호(Pout)를 다운 카운트하여 n-bit의 카운팅신호(Rout)를 출력한다. 또한, 다운 카운터(30)는 카운팅 중인 P값이 "0"이 아닌 경우 로우(low)신호를 분주기(10)의 출력신호(Fout)로 출력하고, P값이 “0”이 되면 하이(high) 신호를 출력한다. 다운 카운터(30)가 출력한 하이(high) 상태의 출력신호(Fout)는 리로드(Reload, RLD)신호로 처리되어 다시 다운 카운터(30)로 입력되며, 이에, 다운 카운터(30)의 P값이 재설정된다. The
컬스 디텍터(40)는 다운 카운터(30)의 카운팅신호(Rout)를 외부에서 입력된 분주비 변경값 S와 비교하고, 카운팅신호(Rout)가 S값에 도달하면 DMP(20) 제어를 위한 제어신호 MC를 하이(high)신호로 출력한다. 여기서, 다운 카운터(30)의 설정값 P와 컬스 디텍터(40)의 설정값 S는 외부 입력값으로서, S<P의 관계를 갖는다.The
이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 프로그램 가능한 분주기(10)는, DMP(20)의 기본 분주비인 N, 다운 카운터(30)의 기준 카운팅값 P 및 컬스 디텍터(40)의 분주비 변경값 S를 설정받아 입력신호를 분주한다. 여기서, 다운 카운터(30)의 설정값 P는 분주 횟수가 되고 컬스 디텍터(40)의 S값은 DMP(20)의 분주비가 변경되는 시점이 된다. 이에 S값과 P값은 "S<P"를 만족하도록 설정된다.With such a configuration, the
N, P, S 값이 설정되면, DMP(20)는 입력신호(Fin)를 N분주 하여 클록신호(Pout)를 출력한다. 이에, 다운 카운터(30)는 DMP(20)의 출력을 P값에서부터 1씩 다운 카운팅하여 카운팅신호(Rout)를 출력한다. 컬스 디텍터(40)는 다운 카운터(30)의 카운팅신호(Rout)가 S값에 도달하였는지를 검출하고, 카운팅신호(Rout)가 분주비 변경값 S에 도달하면 DMP(20)의 분주비를 변경하기 위한 제어신호 MC를 하이(high) 신호로 출력한다. MC신호에 의해 DMP(20)의 분주비는 N+1로 변경되며, 다운 카운터(30)는 변경된 분주비에 따라 분주 되어 출력되는 클록신호(Pout)를 계속 카운팅한다. 여기서, P값이 “0”이 되면 다운 카운터(30)는 출력신호(Fout)를 하이(high)신호로 출력되며, 이는 다운 카운터(30)에서 리로드(Reload, RLD)신호로 처리되어 P값이 재설정 되도록 한다. 이와 같은 작동을 반복 수행하여 최종 분주비(M)를 다음의 수학식 2와 같이 얻을 수 있다.When the N, P, and S values are set, the
M : 최종 분주비M: final dispensing ratio
N : DMP의 기본 분주비N: basic division ratio of DMP
P : 다운 카운터의 외부 입력값P: External input value of down counter
S : 컬스 디텍터의 외부 입력값(S<P)S: External input value of the curl detector (S <P)
도 3은 본 발명에 따른 프로그램 가능한 분주기의 출력 파형도로서, N=4, P=8, S=3으로 입력하였을 경우, DMP(20)의 클록신호(Pout)에 따른 다운 카운터(30)의 리로드(Reload, RLD)신호 및 컬스 디텍터(40)의 DMP 제어신호(MC)의 출력상태를 나타낸 파형도이다.FIG. 3 is an output waveform diagram of a programmable divider according to the present invention. When N = 4, P = 8, and S = 3 are input, the down counter 30 according to the clock signal P out of the
첫 번째 신호 파형은 DMP(20)의 클록신호(Pout)를 나타낸 것이다. 분주비 N이 4로 설정된 경우 DMP(20)는 발진기(미도시)에서 출력된 입력신호(Fin)를 4분주 하여 4분주 된 클록신호(Pout)를 다운 카운터(30)에 인가한다. 이후, DMP(20)는 DMP 제어신호(MC)에 따라 분주비를 5로 설정하여 5분주 된 클록신호(Pout)를 다운 카운터(30)에 인가한다. 클록신호(Pout)에 기재된 숫자는, 해당 클록에 대한 다운 카운터(30)의 카운팅 값(Rout)을 기재한 것이다.The first signal waveform represents the clock signal P out of the
두 번째 신호 파형은 다운 카운터(30)가 출력하는 분주기(10)의 출력(Fout) 신호를 나타낸 것으로서, 출력(Fout) 신호가 하이(high) 상태가 되는 경우, 다운 카운터(30)의 P값을 재설정하는 리로드(RLD) 신호로 처리된다. 기준 카운팅값 P가 8로 설정된 경우, 다운 카운터(30)는 8에서부터 클록신호(Pout)를 다운 카운팅하여 카운팅신호(Rout)를 컬스 디텍터(40)로 인가한다. 또한, 다운 카운터(30)는 카운팅값이 0이 아닌 경우에는 분주기(10)의 출력(Fout)으로 로우(low)신호를 출력하고, P값이 “0”이 되면 하이(high)신호를 출력한다. 이에, 분주기(10)의 출력(Fout) 신호는 DMP(20)의 출력 클록(Pout) 8개를 주기로 하이(high) 신호가 발생한다. 한편, 다운 카운터(30)가 출력한 하이(high) 상태의 출력신호(Fout)는 리로드(Reload, RLD)신호로 처리되어 다시 다운 카운터(30)로 입력되며, 이에, 다운 카운터(30)의 P값이 기 입력된 "8"로 재설정된다. The second signal waveform represents an output F out signal of the
세 번째 신호 파형은 컬스 디텍터(40)가 출력하는 DMP 제어신호(MC)를 나타 낸 것이다. 분주비 변경값 S가 3으로 설정된 경우, 컬스 디텍터(40)는 다운 카운터(30)의 n-bit의 카운팅신호(Rout)가 3인지 여부를 확인한다. 최초 구동시 컬스 디텍터(40)는 DMP 제어신호(MC)를 로우(low)로 출력하고, 다운 카운터(30)로부터 출력된 카운팅신호(Rout)가 3인 경우 DMP 제어신호(MC)를 하이(high)로 출력하여 DMP(20)의 분주비를 4분주에서 5분주로 변경시킨다.The third signal waveform represents the DMP control signal MC output from the
도 4는 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 모델링한 본 발명에 따른 프로그램 가능한 분주기의 구성도이다. 각종 시스템을 분석하고 성능을 검증하기 위해 다양한 시뮬레이션 프로그램이 사용될 수 있으며, 본 설명에서는 Mathworks사의 MATLAB/Simulink 프로그램을 이용하여 분주기(10)를 모델링한 경우를 예시하기로 한다.4 is a block diagram of a programmable frequency divider according to the present invention modeled using a simulation program. Various simulation programs may be used to analyze various systems and verify performance. In this description, a case in which the
시뮬레이션 프로그램의 툴박스(tool box) 등을 이용하여 DMP 블록(32)과, 다운 카운터 블록(22)과, 컬스 디텍터(40) 기능 수행을 위한 D-플립플롭(D-Flip Flop) 블록(42)을 포함하는 프로그램 가능한 분주기(10)를 구성할 수 있다. D-
도 5는 도 4의 분주기의 시뮬레이션 결과 파형도로서, N=4, P=8, S=3으로 설정하여 시뮬레이션을 수행한 결과를 도시한 것이다.FIG. 5 is a waveform diagram of the simulation result of the frequency divider of FIG. 4, and illustrates the results of simulation performed by setting N = 4, P = 8, and S = 3.
DMP 블록(32)은 입력신호(Fin)를 4분주하여 클록신호(Pout)를 다운 카운터 블록(22)으로 출력한다.The
다운 카운터 블록(22)은 처음 카운팅 값 Rout을 Pout으로 기억한다. 다운 카운 터 블록(22)은 DMP 블록(32)의 클록신호(Pout)의 상승 에지(positive edge) 때마다 카운팅신호(Rout)를 8(=P값)부터 7, 6, 5, ... , 2, 1 처럼 1씩 다운 카운팅한다. 카운팅 값(Rout)이 1씩 감소하여 3(=S값)이 되면 컬스 디텍터(40) 기능을 수행하는 D-플립플롭 블록(42)이 DMP 제어신호(MC)를 하이(high)로 출력한다. 이에, DMP 블록(32)의 분주비가 4에서 5로 변경되어, 입력되는 입력신호(Fin)의 다섯 클록마다 클록신호(Pout)가 발생 된다. The
이 후, 카운팅 값(Rout)이 계속 감소하여‘0’이 되면, 다운 카운터 블록(22)은 리로드(RLD) 신호 '1’을 발생시킨다. 리로드(RLD) 신호를 입력받은 다운 카운터 블록(22)은 다시 P값을 8로 설정하여 전술한 동작을 반복 수행한다.Thereafter, when the counting value R out continues to decrease and becomes '0', the
이에, 수학식 3과 같은 분주비를 얻을 수 있다.Thus, the division ratio as in
도 6은 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 모델링한 본 발명에 따른 프로그램 가능한 분주기의 다운 카운터의 블록도이다.6 is a block diagram of a down counter of a programmable divider in accordance with the present invention modeled using a simulation program.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서는 다운 카운터 블록(22)을 4개의 1 bit 유니트 셀(34)로 각각 구성하고, 1 bit 유니트 셀(34) 당 1개의 상승 에지(positive edge) D-플립플롭(35)과 제1 먹스(MUX)(36) 및 제2 먹스(MUX)(37)로 구성하고 있다. As shown in Fig. 6, in the present embodiment, the
이러한 구성의 다운 카운터 블록(22)은 재입력 모드(Reload Mode) 및 감산 모드(Down Counter Mode)의 두 가지 동작을 수행하며, 각 모드는 리로드(RLD) 신호에 의해 제어된다.The down counter block 22 having this configuration performs two operations, a reload mode and a down counter mode, and each mode is controlled by a reload (RLD) signal.
재입력 모드(Reload Mode)는 리로드(RLD) 신호가 하이(high)일 경우 돌입한다. 재입력 모드일 경우, 외부에서 입력되는 4-bit의 P값(P0~P3)이 각각의 D-플립플롭(35)에 입력되고 4-bit의 카운팅신호 Rout(R0~R3)에 P값이 기억된다. 동시에 먹스(MUX)(36, 37) 의해 각각의 D-플립플롭(35) 연결은 끊어지게 되어서 감산 동작(Down Count)은 중지된다. The reload mode enters when the reload (RLD) signal is high. In the re-input mode, an external 4-bit P value (P0 to P3) is input to each D-
감산 모드(Down Counter Mode)는 리로드(RLD) 신호가 로우(low)일 경우 돌입한다. D-플립플롭(35)에서 인가되는 클록신호(Pout)에 따라 카운팅신호 Rout값이 기억된 P값에서 “1”씩 감소시켜 다운 카운팅하게 된다. 이에, 다운 카운팅 결과 P값이 “0”이 되면 리로드(RLD)신호가 발생하여 다시 P값이 각각의 D-플립플롭(35)에 기억된다. .The down counter mode enters when the reload (RLD) signal is low. According to the clock signal P out applied from the D-
도 7은 도 6의 다운 카운터의 시뮬레이션 결과 파형도이다.7 is a waveform diagram of the simulation result of the down counter of FIG. 6.
시뮬레이션을 위해, P=8로 설정하는 경우, 리로드(RLD) 신호 하이(high)가 발생하여 4개의 D-플립플롭(35)에 1000(2)=8(2)값이 기억되게 된다. 이 후, DMP 블록(32)에서 출력된 클록신호(Pout)가 입력됨에 따라, 카운팅신호 Rout은 8, 7, 6, ... , 2, 1로 다운 카운팅된다. For the simulation, when P = 8, a reload (RLD) signal high occurs so that four D-flip-
카운팅신호 Rout이 0이 되는 순간 리로드(RLD) 신호 하이(high)를 발생시켜서 다시 4개의 D-플립플롭에 1000(2)=8(2)이 기억되게 된다. 이와 같은 작동을 반복 수행함으로써 원하는 분주비를 얻을 수 있다.As soon as the counting signal R out becomes zero, a reload (RLD) signal high is generated, and 1000 (2) = 8 (2) is stored in four D-flip flops again. By repeating this operation, the desired division ratio can be obtained.
도 8은 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 모델링한 본 발명에 따른 프로그램 가능한 분주기(10)의 컬스 디텍터(40)의 제어 블록도이다. 컬스 디텍터(40)는 다운 카운터 블록(22)의 4-bit 카운팅 출력 Rout(In0~In3)과 미리 설정된 4-bit S값(S0~S3)을 1 bit씩 각각 비교하여, 모두 일치될 경우 MC 신호를 하이(high)로 출력한다. 이에, 컬스 디텍터(40)는 도 8에 도시된 바와 같이, 카운팅신호 Rout과 S값(S0~S3)을 1 bit씩 비교하기 위한 XOR 로직 블록(44, 45, 46, 47)과, 각 XOR 로직 블록(44, 45, 46, 47)의 출력이 모두 일치될 경우에 한해 "1"을 출력하는 NOR 로직 블록(42)과, MC 신호를 P값이 "0"이 될 때까지 계속 유지시키는 D-플립플롭(48)을 포함한다.8 is a control block diagram of a
이러한 구성에 의해, 컬스 디텍터(40)는 미리 설정된 S값을 각 XOR 로직 블록(44, 45, 46, 47)에 1 bit씩 저장하고, 다운 카운터 블록(22)의 카운팅 출력 Rout(In0~In3)과 미리 설정된 S값(S0~S3)을 1 bit씩 각각 비교하여, 모두 일치하는 경우 MC 신호를 하이(high)로 출력한다. By such a configuration, the
제 9는 도 8의 컬스 디텍터의 시뮬레이션 결과 파형도이다.9 is a simulation result waveform diagram of the curl detector of FIG. 8.
시뮬레이션을 위해, P=8, S=3으로 설정한 경우, 다운 카운터 블록(22)에서 출력된 카운팅신호 Rout은 8, 7, 6, ... , 2, 1 로 1씩 감소한다. 여기서, 컬스 디텍터(40)의 설정값 S=3이므로 카운팅신호 Rout이 3인 경우, Rout과 S값이 같게 되므로 MC가 하이(high)로 출력되는 것을 확인할 수 있다.For the simulation, when P = 8 and S = 3, the counting signal R out output from the
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프로그램 가능한 분주기는, 종래의 분주기에서 스왈로우 카운터를 제거함으로써 DMP의 팬 아웃(Fanout)을 줄여서 고속의 동작을 가능하게 하였다. 또한, 다운 카운터 하나만 사용함으로써 종래의 분주기보다 불필요한 카운팅 동작을 줄이므로 저전력 회로 구현이 가능하며 칩 면적 감소의 효과를 가져와서 칩 제작 비용을 줄일 수 있다. 또한, MC(제어신호)의 생성부분이 종래의 분주기보다 간단하므로 동작의 안정성을 높일 수 있다.As described above, the programmable divider according to the present invention enables the high speed operation by reducing the fanout of the DMP by eliminating the swallow counter in the conventional divider. In addition, by using only one down counter, unnecessary counting operation is reduced compared to a conventional divider, thereby enabling a low power circuit and reducing chip area costs by reducing the chip area. In addition, since the generating portion of the MC (control signal) is simpler than the conventional divider, the stability of the operation can be improved.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the present invention has been described in detail with reference to exemplary embodiments above, those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. I will understand. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
도 1은 종래의 프로그램 가능한 분주기의 제어블록도이다.1 is a control block diagram of a conventional programmable divider.
도 2는 본 발명에 따른 프로그램 가능한 분주기의 제어블록도이다.2 is a control block diagram of a programmable divider in accordance with the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 프로그램 가능한 분주기의 출력 파형도이다.3 is an output waveform diagram of a programmable divider in accordance with the present invention.
도 4는 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 모델링한 본 발명에 따른 프로그램 가능한 분주기의 구성도이다.4 is a block diagram of a programmable frequency divider according to the present invention modeled using a simulation program.
도 5는 도 4의 분주기의 시뮬레이션 결과 파형도이다.5 is a waveform diagram of the simulation result of the frequency divider of FIG. 4.
도 6은 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 모델링한 본 발명에 따른 프로그램 가능한 분주기의 다운 카운터의 블록도이다.6 is a block diagram of a down counter of a programmable divider in accordance with the present invention modeled using a simulation program.
도 7은 도 6의 다운 카운터의 시뮬레이션 결과 파형도이다.7 is a waveform diagram of the simulation result of the down counter of FIG. 6.
도 8은 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 모델링한 본 발명에 따른 프로그램 가능한 분주기의 컬스 디텍터의 제어 블록도이다.8 is a control block diagram of a curl detector of a programmable frequency divider according to the present invention modeled using a simulation program.
제 9는 도 8의 컬스 디텍터의 시뮬레이션 결과 파형도이다.9 is a simulation result waveform diagram of the curl detector of FIG. 8.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
10 : 분주기 10: divider
20 : DMP(Dual Modulus Prescaler)20: Dual Modulus Prescaler (DMP)
30 : 다운 카운터(Down Counter)30: Down Counter
40 : 컬스 디텍터(Coarse Detector)40: Coarse Detector
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