KR20090047155A - Loop filter, phase locked loop and method of operating loop filter determining an amplitude of controlled voltage randomly - Google Patents
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Abstract
제어 전압의 진폭을 랜덤하게 결정하는 루프 필터, 위상 고정 루프 및 루프 필터의 동작 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 루프 필터는, 타이밍 조정 클럭 생성부 및 가변 캐패시터 유닛을 구비한다. 타이밍 조정 클럭 생성부는 제1논리 상태가 나타날 것인지가 랜덤하게 결정되는 타이밍 조정 클럭을 생성한다. 가변 캐패시터 유닛은 입력 전류에 의하여 충전되고, 상기 타이밍 조정 클럭의 논리 상태에 따라 캐패시턴스가 변화한다.A loop filter, a phase locked loop, and a method of operating a loop filter for randomly determining the amplitude of a control voltage are disclosed. The loop filter according to the present invention includes a timing adjustment clock generator and a variable capacitor unit. The timing adjustment clock generator generates a timing adjustment clock that is randomly determined whether the first logic state appears. The variable capacitor unit is charged by the input current, and the capacitance changes according to the logic state of the timing adjustment clock.
Description
본 발명은 루프 필터에 관한 것으로써, 특히 제어 전압의 진폭을 랜덤하게 결정하는 루프 필터에 관한 것이다.The present invention relates to a loop filter, and more particularly, to a loop filter for randomly determining the amplitude of a control voltage.
위상 고정 루프(Phase Locked Loop) 등에서 클럭을 발생시킬 때, 리플(ripple)이 발생되는 경우가 있다. 이러한 리플은 레퍼런스 스퍼(reference spur)를 일으키는 문제가 있다. 또한, 발생된 클럭의 주파수 피크가 높은 경우가 있다. 이 경우, 밴드폭 제한(bandwidth limitation)이 감소되는 문제가 있다.When generating a clock in a phase locked loop or the like, ripple may occur. This ripple has the problem of causing a reference spur. In addition, the frequency peak of the generated clock may be high. In this case, there is a problem that the bandwidth limitation is reduced.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 제어 전압의 진폭을 랜덤하게 결정하는 루프 필터를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a loop filter for randomly determining the amplitude of a control voltage.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 루프 필터는, 타이밍 조정 클럭 생성부 및 가변 캐패시터 유닛을 구비한다. 타이밍 조정 클럭 생성부는 제1논리 상태가 나타날 것인지가 랜덤하게 결정되는 타이밍 조정 클럭을 생성한다. 가변 캐패시터 유닛은 입력 전류에 의하여 충전되고, 상기 타이밍 조정 클럭의 논리 상태에 따라 캐패시턴스가 변화한다.A loop filter according to the present invention for achieving the above technical problem includes a timing adjusting clock generator and a variable capacitor unit. The timing adjustment clock generator generates a timing adjustment clock that is randomly determined whether the first logic state appears. The variable capacitor unit is charged by the input current, and the capacitance changes according to the logic state of the timing adjustment clock.
상기 타이밍 조정 클럭 생성부는 상기 타이밍 조정 클럭의 상기 제1논리 상태가 나타날 것인지 상기 타이밍 조정 클럭의 매 주기마다 랜덤하게 결정할 수 있다.The timing adjustment clock generation unit may randomly determine whether the first logic state of the timing adjustment clock is to appear at every cycle of the timing adjustment clock.
상기 타이밍 조정 클럭 생성부는 랜덤 값을 발생하는 난수 발생기를 더 구비하고, 상기 랜덤 값에 따라 상기 타이밍 조정 클럭이 제1논리 상태를 가질 것인지 랜덤하게 결정할 수 있다. 상기 난수 발생기는 PRBS(Pseudo random bit sequence) 발생기일 수 있다.The timing adjustment clock generator may further include a random number generator for generating a random value, and may randomly determine whether the timing adjustment clock has a first logical state according to the random value. The random number generator may be a pseudo random bit sequence (PRBS) generator.
상기 가변 캐패시터 유닛은, 상기 타이밍 조정 클럭의 논리 상태에 응답하여 제어되는 스위치; 상기 스위치에 직렬로 연결되고, 상기 스위치가 온 되는 경우에 입력 전류에 의하여 충전되는 제1캐패시터; 및 상기 스위치와 상기 제1캐패시터에 병렬로 연결되고, 상기 입력 전류에 의하여 충전되는 제2캐패시터를 구비할 수 있다.The variable capacitor unit may include a switch controlled in response to a logic state of the timing adjustment clock; A first capacitor connected in series with the switch and charged by an input current when the switch is turned on; And a second capacitor connected in parallel to the switch and the first capacitor and charged by the input current.
본 발명에 따른 위상 고정 루프는, 기준 클럭과 피드백 클럭의 위상 또는 주파수를 비교하는 위상-주파수 검출기; 상기 비교 결과에 대응되는 전하 펌프 전류를 발생하는 전하 펌프; 상기 전하 펌프 전류에 따라 제어 전압을 변경시키는 루프 필터; 및 상기 제어 전압에 대응되는 상기 피드백 클럭을 발생하는 전압-제어 발진기(Voltage-Controlled Oscillator ; VCO)를 구비한다. 상기 루프 필터는, 논리 상태가 천이될 것인지 랜덤하게 결정되는 타이밍 조정 클럭을 생성하는 타이밍 조정 클럭 생성부; 및 입력 전류에 의하여 충전되고, 상기 타이밍 조정 클럭의 논리 상태에 따라 캐패시턴스가 변화하는 가변 캐패시터 유닛을 구비한다.A phase locked loop according to the present invention comprises: a phase-frequency detector for comparing a phase or frequency of a reference clock and a feedback clock; A charge pump generating a charge pump current corresponding to the comparison result; A loop filter for changing a control voltage according to the charge pump current; And a voltage-controlled oscillator (VCO) for generating the feedback clock corresponding to the control voltage. The loop filter may include a timing adjustment clock generator configured to generate a timing adjustment clock that is randomly determined whether a logic state is to be transitioned; And a variable capacitor unit which is charged by an input current and whose capacitance changes according to the logic state of the timing adjustment clock.
본 발명에 따른 루프 필터의 동작 방법은, 제1캐패시터와 제2캐패시터를 포함하는 루프 필터의 동작 방법이다. 본 발명에 따른 루프 필터의 동작 방법은, 타이밍 조정 클럭의 매 주기마다, 상기 타이밍 조정 클럭이 제1논리 상태만을 가질 것인지 또는 제1논리 상태와 제2논리 상태를 모두 가질 것인지 랜덤하게 결정하는 단계; 상기 타이밍 조정 클럭이 제1논리 상태를 가지는 구간에서, 입력 전류가 공급하는 전하를 상기 제2캐패시터에만 충전하는 단계; 및 상기 타이밍 조정 클럭이 제2논리 상태를 가지는 구간에서, 상기 입력 전류가 공급하는 전하를 상기 제1캐패시터와 상기 제2캐패시터에 같이 충전하는 단계를 구비한다.A method of operating a loop filter according to the present invention is a method of operating a loop filter including a first capacitor and a second capacitor. In a method of operating a loop filter according to the present invention, at every cycle of a timing adjusting clock, randomly determining whether the timing adjusting clock has only a first logical state or both a first logical state and a second logical state. ; Charging only the second capacitor with charge supplied by an input current in a period in which the timing adjustment clock has a first logic state; And charging the charge supplied by the input current to the first capacitor and the second capacitor together in a period in which the timing adjustment clock has a second logic state.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 루프 필터는, 제어 전압의 진폭을 랜덤하게 결정할 수 있다. 그에 따라, 레퍼런스 스퍼(reference spur)와 주파수 피크를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.The loop filter according to the present invention according to the present invention can randomly determine the amplitude of the control voltage. Accordingly, there is an advantage that can reduce the reference spur (frequency spur) and the frequency peak.
또한, 본 발명에 따른 루프 필터는, 복잡한 회로 구성을 구비하지 않고도 간단한 회로 구성만으로, 레퍼런스 스퍼와 주파수 피크를 효과적으로 낮출 수 있는 장점이 있다.In addition, the loop filter according to the present invention has an advantage that the reference spur and the frequency peak can be effectively lowered with only a simple circuit configuration without having a complicated circuit configuration.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the drawings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 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 1은 위상 고정 루프(Phase Locked Loop ; PLL)의 블록도이다.1 is a block diagram of a phase locked loop (PLL).
도 1을 참조하면, 위상 고정 루프는 위상-주파수 검출기(110), 전하 펌프(130), 루프 필터(200) 및 전압-제어 발진기(Voltage-Controlled Oscillator ; 190)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the phase locked loop includes a phase-
위상-주파수 검출기(110)는 기준 클럭(RCLK)과 피드백 클럭(FCLK)의 위상 또는 주파수를 비교하고, 비교 결과를 출력한다. 예를 들어, 기준 클럭(RCLK)의 위상이 피드백 클럭(FCLK)의 위상보다 빠른 경우 업 신호(UP)를 출력하고, 기준 클럭(RCLK)의 위상이 피드백 클럭(FCLK)의 위상보다 느린 경우 다운 신호(DN)를 출력 할 수 있다. 또한, 기준 클럭(RCLK)의 위상이 피드백 클럭(FCLK)의 위상보다 빠른 경우 다운 신호(DN)를 출력하고, 기준 클럭(RCLK)의 위상이 피드백 클럭(FCLK)의 위상보다 느린 경우 업 신호(UP)를 출력할 수도 있다. 전하 펌프(130)는 비교 결과(UP, DN)에 대응되는 전하 펌프 전류(ICP)를 출력한다. 예를 들어, 전하 펌프(CP)는 업 신호(UP)를 수신한 경우에 루프 필터(200)로 전하 펌프 전류(ICP)를 공급하고, 다운 신호(DN)를 수신한 경우에 루프 필터(200)로부터 전하 펌프 전류(ICP)를 유출시킬 수 있다. 루프 필터(200)는 전하 펌프 전류(ICP)에 따라 제어 전압(VCTRL)을 변경시킨다. 전압-제어 발진기(190)는 제어 전압(VCTRL)에 대응되는 피드백 클럭(FCLK)을 발생한다. 발생된 피드백 클럭(FCLK)는 위상-주파수 검출기(110)로 피드백 된다. 이러한 동작을 통하여, 위상 고정 루프는 피드백 클럭(FCLK)과 기준 클럭(RCLK)의 위상 또는 주파수를 일치시킨다.The phase-
도 2(a)는 본 발명에 따른 루프 필터를 나타내는 도면이다.2 (a) is a diagram illustrating a loop filter according to the present invention.
이하에서는 본 발명에 따른 루프 필터가 도 1의 위상 고정 루프에 포함되는 것으로 설명되었으나, 본 발명에 따른 루프 필터는 도 1의 위상 고정 루프의 루프 필터로 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 다른 회로에 포함되는 루프 필터로 이용될 수도 있다.Hereinafter, although the loop filter according to the present invention has been described as being included in the phase locked loop of FIG. 1, the loop filter according to the present invention may not only be used as the loop filter of the phase locked loop of FIG. 1 but also included in another circuit. It can also be used as a loop filter.
도 2(a)를 참조하면, 본 발명에 따른 루프 필터는 타이밍 조정 클럭 생성부(250) 및 가변 캐패시터 유닛(270)을 구비한다. 설명의 편의를 위하여, 도 2(a)에는 위상-주파수 검출기(110)와 전하 펌프(130)가 같이 도시된다.Referring to FIG. 2A, a loop filter according to the present invention includes a timing adjusting
가변 캐패시터 유닛(270)은 전하 펌프 전류(ICP)에 의하여 충전되거나 방전 된다. 업 신호(UP)가 수신되는 동안 전하 펌프 전류(ICP)가 전하 펌프(130)로부터 가변 캐패시터 유닛(270)으로 흐르면, 가변 캐패시터 유닛(270)은 충전되고 그에 따라 가변 캐패시터 유닛(270)의 전하량은 늘어난다. 반대로, 다운 신호(DN)가 수신되는 동안 전하 펌프 전류(ICP)가 가변 캐패시터 유닛(270)으로부터 전하 펌프(130)로 흐르면, 가변 캐패시터 유닛(270)에 충전되어 있는 전하들은 방전되어 가변 캐패시터 유닛(270)의 전하량은 줄어든다. The
전하 펌프 전류(ICP)의 크기에 따라, 단위 시간 동안에 가변 캐패시터 유닛(270)에 충전되는 전하량과 방전되는 전하량이 결정된다. 전하 펌프 전류(ICP)의 크기가 커지면 단위 시간 동안에 가변 캐패시터 유닛(270)의 충전량과 방전량은 많아지고, 전하 펌프 전류(ICP)의 크기가 작아지면 단위 시간 동안에 가변 캐패시터 유닛(270)의 충전량과 방전량은 적어진다. 또한, 전하 펌프 전류(ICP)가 가변 캐패시터 유닛(270)으로 유입되거나 유출되는 시간에 따라, 가변 캐패시터 유닛(270)에 충전되는 전하량과 방전되는 전하량이 결정된다. 전하 펌프 전류(ICP)의 유입시간 또는 유출시간이 길어질수록 가변 캐패시터 유닛(270)의 충전량과 방전량은 늘어나고, 전하 펌프 전류(ICP)의 유입시간 또는 유출시간이 짧아질수록 가변 캐패시터 유닛(270)의 충전량과 방전량은 줄어든다.According to the magnitude of the charge pump current ICP, the amount of charge and the amount of charge discharged to the
본 명세서에서는 본 발명에 따른 루프 필터가 위상 고정 루프에 포함되는 것으로 설명되었고, 가변 캐패시터 유닛(270)이 전하 펌프(130)와 전하 펌프 전류(ICP)를 주고 받는 것으로 설명되었다. 또한, 그러나, 본 발명에 따른 루프 필터는 위상 고정 루프에만 포함될 수 있는 것이 아니다. 이 경우, 가변 캐패시터 유 닛(270)은 전하 펌프(130)이외의 다른 구성요소와 전류를 주고 받을 수 있다.In the present specification, the loop filter according to the present invention has been described as being included in the phase locked loop, and the
제어 전압(VCTRL)은 가변 캐패시터 유닛(270)의 전하량에 따라 결정된다. 가변 캐패시터 유닛(270)의 전하량이 늘어나면 제어 전압(VCTRL)은 높아지고, 가변 캐패시터 유닛(270)의 전하량이 줄어들면 제어 전압(VCTRL)은 낮아진다. 앞서 설명된 것처럼, 가변 캐패시터 유닛(270)의 전하량은 전하 펌프 전류(ICP)의 유입/유출 여부, 전하 펌프 전류(ICP)의 크기, 및 전하 펌프 전류(ICP)의 유입시간 또는 유출시간에 따라 달라진다. 그러므로, 제어 전압(VCTRL)도 상기 조건들의 변화에 따라 달라진다. 예를 들어, 업 신호(UP)가 수신되어 전하 펌프 전류(ICP)가 가변 캐패시터 유닛(270)으로 유입되면 제어전압(VCTRL)은 높아지고, 다운 신호(DN)가 수신되어 전하 펌프 전류(ICP)가 가변 캐패시터 유닛(270)으로부터 유출되면 제어전압(VCTRL)은 낮아진다. 이러한 방식으로, 루프 필터는 가변 캐패시터 유닛(270)의 전하량을 조절함으로써, 제어 전압(VCTRL)의 크기를 조절할 수 있다.The control voltage VCTRL is determined according to the charge amount of the
본 발명에 따른 루프 필터에서 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스(capacitance)는 가변될 수 있다. 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 달라지면, 전하 펌프 전류(ICP)의 유입/유출 없이도(전하량의 변화 없이도), 가변 캐패시터 유닛(270)에 걸리는 전압의 크기는 달라진다. 여기에서, 가변 캐패시터 유닛(270)에 걸리는 전압은 제어 전압(VCTRL)이므로, 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 달라지면 제어 전압(VCTRL)의 크기도 달라진다. 예를 들어, 전하 펌프 전류(ICP)의 유입/유출이 없는 상황에서, 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 낮은 상태에서 높은 상태로 천이되면 제어 전압(VCTRL)은 낮아지고, 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 높은 상태에서 낮은 상태로 천이되면 제어 전압(VCTRL)은 높아진다. 또한, 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 소정 시간 동안에 낮은 상태로 유지되다가 높은 상태로 천이되는 경우에, 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 낮은 상태로 유지되는 시간 동안에 제어 전압(VCTRL)은 높은 레벨을 유지한다. 그리고, 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 높은 상태로 천이되면, 제어 전압(VCTRL)의 레벨은 낮아진다. 물론, 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 높은 상태로 유지되다가 낮은 상태로 천이되는 경우도 가능하다. 이 경우, 제어 전압(VCTRL)은 낮은 레벨을 유지하다가 높은 레벨로 천이된다.In the loop filter according to the present invention, the capacitance of the
본 발명에 따른 루프 필터에서는 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 높은 값을 가질 것인지 낮은 값을 가질 것인지 랜덤하게 결정된다. 예를 들어, 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스를 높은 상태로 유지할 것인지 또는 높은 상태에서 낮은 상태로 천이시킬 것인지를 랜덤하게 결정할 수 있다. 즉, 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스를 높은 상태로 유지하는 구간과 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스를 낮은 상태로 유지하는 구간을 랜덤하게 나타나게 할 수 있다. In the loop filter according to the present invention, whether the capacitance of the
한편, 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 높은 구간에서는 제어 전압(VCTRL)이 느리게 상승하고, 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 낮은 구간에서는 제어 전압(VCTRL)이 빠르게 상승한다. 그러므로, 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 높은 구간과 낮은 구간이 랜덤하게 나타나면, 제어 전압(VCTRL)이 빠르게 상승할지 또는 느리게 상승할지도 랜덤하게 결정된다. 도 3의 P1, P4구간에서는 제어 전압(VCTRL)이 빨리 상승(A1, A2)하고, P2, P3구간에서는 제어 전압(VCTRL)이 느리게 상승(B1, B2)하는 모습이 도시된다. 제어전압(VCTRL)이 A1, A2와 같은 형태를 가질 것인지 B1, B2와 같은 형태를 가질 것인지 랜덤하게 결정된다. 즉, 동일한 전하 펌프 전류(ICP)가 유입/유출되는 상황에서, 제어 전압(VCTRL)의 진폭(amplitude)이 높을지 낮을지가 랜덤하게 결정된다. 그에 따라, 레퍼런스 스퍼(reference spur)를 주파수 도메인(frequency domain)의 여러 주파수 대역으로 분산시킬 수 있다. 그에 따라, 레퍼런스 스퍼 레벨을 낮출 수 있다. On the other hand, the control voltage VTRL rises slowly in the period where the capacitance of the
반면에, 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 일정하다고 가정하면, 제어 전압(VCTRL)의 진폭도 일정하고, 그에 따라 레퍼런스 스퍼 레벨은 낮아지지 않는다.On the other hand, assuming that the capacitance of the
타이밍 조정 클럭 생성부(250)는 제1논리 상태(예를 들어, 논리 로우 상태)가 나타날 것인지 랜덤하게 결정되는 타이밍 조정 클럭(DCCLK)을 생성한다. 도 3에는 P1, P4구간에서 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 논리 로우 상태가 나타나고, P2, P3구간에서 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 논리 로우 상태가 나타나지 않는 모습이 도시된다. 타이밍 조정 클럭(DCCLK)은 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스를 가변시키는 데 이용될 수 있다. The timing
타이밍 조정 클럭 생성부(250)는 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 제1논리 상태가 나타날 것인지 여부를 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 매 주기마다 랜덤하게 결정할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 조정 클럭 생성부(250)는 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 논리 로우 상태가 나타날 것인지 여부를 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 매 주기마다 랜덤하게 결정할 수 있다. 도 3에는 타이밍 조정 클럭(DCCLK)이 논리 로우 상태를 가 지는 구간(P1, P4)과 논리 하이 상태를 가지는 구간(P2, P3)이 랜덤하게 나타나는 예가 도시된다.The timing
타이밍 조정 클럭 생성부(250)는 피드백 클럭(FCLK) 또는 기준 클럭(RCLK)을 이용하여 타이밍 조정 클럭(DCCLK)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 타이밍 조정 클럭 생성부(250)는 P1, P4구간에서는 피드백 클럭(FCLK)을 반전시켜서 타이밍 조정 클럭(DCCLK)을 생성하고 P2, P3구간에서는 피드백 클럭(FCLK)을 반전시키지 않은 상태로 타이밍 조정 클럭(DCCLK)을 생성한다. 즉, 피드백 클럭(FCLK)의 논리 하이 구간은 매 주기마다 나타나는 반면에, 피드백 클럭(FCLK)의 논리 하이 구간에 대응되는 타이밍 조정 클럭(DCCLK)는 논리 로우 구간은 2개의 주기(P1, P4)에서만 나타난다. The timing
이 경우, 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 주기는 피드백 클럭(FCLK)의 주기(또는, 기준 클럭(RCLK)의 주기)와 동일할 수 있다. 즉, 피드백 클럭(FCLK)의 주기(또는, 기준 클럭(RCLK)의 주기)를 그대로 유지하고, 피드백 클럭(FCLK)(또는, 기준 클럭(RCLK))의 논리 상태를 랜덤하게 변경하여 타이밍 조정 클럭(DCCLK)을 생성할 수 있다. In this case, the period of the timing adjustment clock DCCLK may be the same as the period of the feedback clock FCLK (or the period of the reference clock RCLK). That is, the timing adjustment clock is maintained by randomly changing the logic state of the feedback clock FCLK (or the reference clock RCLK) while maintaining the period of the feedback clock FCLK (or the cycle of the reference clock RCLK) as it is. (DCCLK) can be generated.
가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스는 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 논리 상태에 따라 가변될 수 있다. 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 제2논리 상태 구간(예를 들어, 논리 하이 구간)에서 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스를 크게 할 수 있고, 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 제1논리 상태 구간(예를 들어, 논리 로우 구간)에서 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스를 작게 할 수 있다. 이 경우, 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 제2논리 상태 구간(예를 들어, 논리 하이 구간)에서 제어 전압(VCTRL)을 천천히 상승시킬 수 있고, 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 제1논리 상태 구간(예를 들어, 논리 로우 구간)에서 제어 전압(VCTRL)을 빨리 상승시킬 수 있다.The capacitance of the
또한, 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 제1논리 상태와 제2논리 상태가 나타나는 구간을 랜덤하게 결정함으로써, 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 높은 구간과 낮은 구간이 랜덤하게 나타나도록 할 수 있다. 그에 따라, 레퍼런스 스퍼(spur)를 낮출 수 있다.In addition, by randomly determining a section in which the first logic state and the second logic state of the timing adjustment clock DCCLK appear, a section with a high capacitance and a section with a low capacitance of the
다만, 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 논리 하이 구간에서 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 커지는 것으로 설명하였으나, 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 논리 로우 구간에서 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 커지도록 할 수도 있을 것이다. 이상에서는 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 논리 상태의 천이를 이용하여 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스를 가변시키는 것으로 설명되었으나, 다른 수단을 이용하여 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 외부로부터 수신되는 제어 신호에 따라 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 높은 구간과 낮은 구간이 랜덤하게 나타나도록 할 수 있다. 그러므로, 본원발명은 타이밍 조정 클럭 생성부(250)를 반드시 구비하여야 하는 것은 아니다.However, although the capacitance of the
가변 캐패시터 유닛(270)은 스위치(SW), 제1캐패시터(CI) 및 제2캐패시터(CP)를 구비할 수 있다. The
스위치(SW)는 타이밍 조정 클럭(DCCLK)에 의하여 온 되거나 또는 오프 된다. 예를 들어, 스위치(SW)는 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 활성화 구간에서 온 되며 타 이밍 조정 클럭(DCCLK)의 비활성화 구간에서 오프 될 수 있다. 물론, 스위치(SW)는 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 활성화 구간에서 오프 되며 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 비활성화 구간에서 온 될 수도 있다.The switch SW is turned on or off by the timing adjustment clock DCCLK. For example, the switch SW may be turned on in an activation period of the timing adjustment clock DCCLK and may be turned off in an inactivation period of the timing adjustment clock DCCLK. Of course, the switch SW is turned off in the activation period of the timing adjustment clock DCCLK and may be turned on in the inactivation period of the timing adjustment clock DCCLK.
스위치(SW)의 온/오프 여부에 따라, 가변 캐패시터 유닛(270)의 전체 캐패시턴스는 달라진다. 구체적으로, 스위치(SW)가 온 되면, 제1캐패시터(CI)와 제2캐패시터(CP)가 병렬로 연결된다. 그에 따라, 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스는 제1캐패시터(CI)의 캐패시턴스와 제2캐패시터(CP)의 캐패시턴스의 합이 된다. 반대로, 스위치(SW)가 오프 되면 제1캐패시터(CI)는 전하 펌프(130)와 제어 전압(VCTRL)이 발생하는 노드에 연결되지 않는다. 즉, 스위치(SW)가 오프되면, 가변 캐패시터 유닛(270)은 제2캐패시터(CP)만을 구비하는 것과 같은 효과가 나타난다. 그에 따라, 가변 캐패시터 유닛(270)의 전체 캐패시턴스는 제2캐패시터(CP)의 캐패시턴스와 동일해진다. 즉, 스위치(SW)가 온 되면 가변 캐패시터 유닛(270)의 전체 캐패시턴스는 커지고, 스위치(SW)가 오프 되면 가변 캐패시터 유닛(270)의 전체 캐패시턴스는 작아진다.Depending on whether the switch SW is on or off, the total capacitance of the
도 3은 도 2의 루프 필터의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 3 is a timing diagram for describing an operation of the loop filter of FIG. 2.
이하에서, 도 2(a)와 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 루프 필터의 동작이 설명된다. Hereinafter, the operation of the loop filter according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2A and 3.
도 3의 P1구간에서 업 신호(UP)가 수신된 이후에 다운 신호(DN)가 수신된다. 업 신호(UP)가 수신되는 동안에는 전하 펌프(130)로부터 루프 필터로 전하 펌프 전류(ICP)가 유입되고, 다운 신호(DN)가 수신되는 동안에는 루프 필터로부터 전하 펌 프(130)로 전하 펌프 전류(ICP)가 유출된다. 한편, P1구간에서 타이밍 조정 클럭(DCCLK)이 논리 로우 레벨(제1논리 레벨)로 천이되면, 스위치(SW)가 오프 된다. 그러므로, 업 신호(UP)가 수신되는 동안에 제2캐패시터(CP)는 전하 펌프 전류(ICP)에 의하여 충전되다가, 그 이후에 다운 신호(DN)가 수신되는 동안에 제2캐패시터(CP)는 방전된다. 반면에, P1구간에서는 스위치(SW)가 오프되므로 제1캐패시터(CI)는 충전/방전되지 않는다. The down signal DN is received after the up signal UP is received in the P1 section of FIG. 3. The charge pump current ICP flows from the
업 신호(UP)에 따라 유입되는 전하 펌프 전류(ICP)에 의하여 제2캐패시터(CP)는 충전되는 반면에 제1캐패시터(CI)는 충전되지 않기 때문에, 제1캐패시터(CI)와 제2캐패시터(CP)가 모두 충전되는 경우보다 제어 전압(VCTRL)의 레벨은 빨리 상승한다. 또한, 다운 신호(DN)에 따라 유출되는 전하 펌프 전류(ICP)에 의하여 제2캐패시터(CP)는 방전되는 반면에 제1캐패시터(CI)는 충전되지 않기 때문에, 제1캐패시터(CI)와 제2캐패시터(CP)가 모두 방전되는 경우보다 제어 전압(VCTRL)의 레벨은 빨리 하강한다. 그에 따라, 제어 전압(VCTRL)은 도 3의 A1의 형태를 가진다.Since the first capacitor CI is not charged while the second capacitor CP is charged by the charge pump current ICP introduced according to the up signal UP, the first capacitor CI and the second capacitor are not charged. The level of the control voltage V CTRL rises faster than when all the CPs are charged. In addition, since the second capacitor CP is discharged by the charge pump current ICP flowing out according to the down signal DN, while the first capacitor CI is not charged, the first capacitor CI and the first capacitor CI are discharged. The level of the control voltage V CTRL drops faster than when both the capacitors CP are discharged. Accordingly, the control voltage V CTRL has the form of A1 in FIG. 3.
다음으로, 도 3의 P2구간에서는 타이밍 조정 클럭(DCCLK)이 논리 하이 레벨(제2논리 레벨)을 가진다. 그에 따라, 스위치(SW)가 온 된다. 그러므로, 업 신호(UP)가 수신되는 동안에 제1캐패시터(CI)와 제2캐패시터(CP)는 전하 펌프 전류(ICP)에 의하여 충전되다가, 그 이후에 다운 신호(DN)가 수신되는 동안에 제1캐패시터(CI)와 제2캐패시터(CP)는 방전된다.Next, in the P2 section in FIG. 3, the timing adjustment clock DCCLK has a logic high level (second logical level). Accordingly, the switch SW is turned on. Therefore, the first capacitor CI and the second capacitor CP are charged by the charge pump current ICP while the up signal UP is received, and thereafter the first capacitor CI is received while the down signal DN is received. The capacitor CI and the second capacitor CP are discharged.
업 신호(UP)에 따라 유입되는 전하 펌프 전류(ICP)에 의하여 제1캐패시 터(CI)와 제2캐패시터(CP)는 모두 충전되기 때문에, 제2캐패시터(CP)만 충전되는 경우보다 제어 전압(VCTRL)의 레벨은 천천히 상승한다. 또한, 다운 신호(DN)에 따라 유출되는 전하 펌프 전류(ICP)에 의하여 제1캐패시터(CI)와 제2캐패시터(CP)는 모두 방전되기 때문에, 제2캐패시터(CP)만 방전되는 경우보다 제어 전압(VCTRL)의 레벨은 천천히 하강한다. 그에 따라, 제어 전압(VCTRL)은 도 3의 B1의 형태를 가진다.Since both the first capacitor CI and the second capacitor CP are charged by the charge pump current ICP flowing in according to the up signal UP, the second capacitor CP is controlled more than the case where only the second capacitor CP is charged. The level of the voltage VCTRL rises slowly. In addition, since both the first capacitor CI and the second capacitor CP are discharged by the charge pump current ICP that flows out according to the down signal DN, the control of the second capacitor CP is less than the case where only the second capacitor CP is discharged. The level of the voltage VCTRL decreases slowly. Accordingly, the control voltage V CTRL has the form of B1 in FIG. 3.
다만, 도 3에는 업 신호(UP)의 진폭이 다운 신호(DN)의 진폭과 동일한 것으로 도시된다. 그에 따라, 업 신호(UP)에 응답하여 제2캐패시터(CP)에 충전된 전하량이 다운 신호(DN)에 응답하여 모두 방전된다. 그러나, 이러한 동작은 업 신호(UP)와 다운 신호(DN)의 진폭의 변화에 따라 달라질 수 있고, 나아가, 업 신호(UP)와 다운 신호(DN)가 인가되는 시간에 따라 달라질 수도 있다. 또한, 이상에서는 루프 필터가 업 신호(UP)와 다운 신호(DN)를 모두 수신하는 경우를 설명하였으나, 루프 필터가 다운 신호(DN)를 수신하지 않고 업 신호(UP)만을 수신하는 경우와 업 신호(UP)를 수신하지 않고 다운 신호(DN)만을 수신하는 경우에도 적용될 수 있다.3, the amplitude of the up signal UP is shown to be the same as the amplitude of the down signal DN. Accordingly, the amount of charge charged in the second capacitor CP in response to the up signal UP is discharged in response to the down signal DN. However, this operation may vary according to the change of the amplitude of the up signal UP and the down signal DN, and further, may vary according to the time when the up signal UP and the down signal DN are applied. In the above description, the case in which the loop filter receives both the up signal UP and the down signal DN has been described, but the loop filter receives only the up signal UP without receiving the down signal DN. The same may be applied to the case where only the down signal DN is received without receiving the signal UP.
본 발명에 따른 루프 필터는, 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 제1논리 상태와 제2논리 상태가 나타나는 구간을 랜덤하게 결정함으로써, 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 높은 구간과 낮은 구간이 랜덤하게 나타나도록 할 수 있다. 그에 따라, 레퍼런스 스퍼(spur)를 낮출 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 루프 필터는, 상기 과정을 수행하기 위하여 가변 캐패시터 유닛만을 구비하면 된다. 그러므로, 본 발명에 따른 루프 필터는 복잡한 회로 구성을 구비하지 않고도 레퍼런스 스퍼(reference spur)를 효과적으로 줄일 수 있다.The loop filter according to the present invention randomly determines a section in which the first logic state and the second logic state of the timing adjustment clock DCCLK appear, so that a section having a high capacitance and a section having a low capacitance are randomly selected. You can make it appear. Accordingly, the reference spur can be lowered. On the other hand, the loop filter according to the present invention need only be provided with a variable capacitor unit to perform the above process. Therefore, the loop filter according to the present invention can effectively reduce the reference spurs without having a complicated circuit configuration.
이상에서 가변 캐패시터 유닛(270)이 스위치(SW), 제1캐패시터(CI) 및 제2캐패시터(CP)로 구현되는 예를 설명하였으나, 본 발명에 따른 루프 필터(200)의 가변 캐패시터 유닛(270)은 상기와 같이 구현되지 않을 수도 있다. 즉, 당업자라면 이상의 설명을 참조하여, 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스가 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 논리 상태에 따라 변화될 수 있도록, 본 발명에 따른 가변 캐패시터 유닛을 다른 방법으로 구현할 수 있을 것이다.In the above description, an example in which the
이 경우, 업 신호(UP)가 수신되는 구간에서 가변 캐패시터 유닛(270)는 충전되고 그에 따라 제어전압(VCTRL)은 높아진다. 다음으로, 업 신호(UP)가 수신되지 않는 구간에서 가변 캐패시터 유닛(270)의 충전은 중단되고 그에 따라 제어전압(VCTRL)은 그대로 유지된다. 다음으로, 타이밍 조정 클럭(DCCLK)이 논리 하이로 천이되면 가변 캐패시터 유닛(270)의 캐패시턴스는, 타이밍 조정 클럭(DCCLK)이 논리 로우인 구간에서의 캐패시턴스보다 큰 값을 가진다. 그에 따라, 전하 펌프 전류(ICP)가 유입되지 않더라도, 즉, 전하량이 변화되지 않더라도, 제어전압(VCTRL)은 낮아진다.In this case, the
도 2(b)에는 루프 필터의 타이밍 조정 클럭 생성부(250)의 예를 나타내는 도면이다. 2B is a diagram illustrating an example of the timing
도 2(b)의 타이밍 조정 클럭 생성부(250)는 난수 발생기(252) 및 논리 연산부(254)를 구비할 수 있다. 난수 발생기(260)는 랜덤하게 발생되는 랜덤 값(RNUM) 을 발생시킨다. 난수 발생기(260)는 PRBS(Pseudo random bit sequence) 발생기(260)일 수 있다.The timing
논리 연산부(254)는 랜덤 값(RNUM)과 기준 클럭(RCLK)의 논리 상태를 논리 연산하여, 타이밍 조정 클럭(DCCLK)을 생성한다. 예를 들어, 논리 연산부(254)는 랜덤 값(RNUM)과 기준 클럭(RCLK)을 NAND연산하여, 도 3에 도시된 타이밍 조정 클럭(DCCLK)을 발생시킬 수 있다. 물론, 당업자라면 상기 NAND 논리 연산은 단순한 예시에 불과하고, 다른 형태의 논리 연산을 통해서도 도 3에 도시된 타이밍 조정 클럭(DCCLK)을 생성할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. The
한편, 도 2(b)에서는 기준 클럭(RCLK)을 이용하여 타이밍 조정 클럭(DCCLK)을 생성하는 예가 도시되어 있으나, 피드백 클럭(RCLK)을 이용하여 타이밍 조정 클럭(DCCLK)을 생성할 수도 있다. Meanwhile, although an example of generating the timing adjustment clock DCCLK using the reference clock RCLK is illustrated in FIG. 2B, the timing adjustment clock DCCLK may be generated using the feedback clock RCLK.
도 2(b)에는, 난수 발생기(252)가 타이밍 조정 클럭 생성부(250)에 포함되는 것으로 도시되어 있으나, 난수 발생기(252)는 타이밍 조정 클럭 생성부(250)의 외부에 별도로 구비될 수도 있다.In FIG. 2B, the
도 4는 본 발명과 비교하기 위한 제1비교예에 따른 루프 필터를 나타내는 도면이다. 도 4에는 설명의 편의를 위하여 전하 펌프(130)가 같이 도시된다.4 is a view showing a loop filter according to a first comparative example for comparison with the present invention. In FIG. 4, the
도 4의 루프 필터(400)는 저항(R)과 2개의 캐패시터(CI, CSHUNT)를 구비한다. 도 2에 도시된 본 발명에 따른 루프 필터와 비교하면, 도 4에 도시된 제1비교예에 따른 루프 필터(400)는 스위치(SW) 대신에 저항(R)을 구비한다. 또한, 도 4에서는 캐패시턴스가 가변되지 않는다.The
도 5(a)는 도 4의 루프 필터의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 5A is a timing diagram for describing an operation of the loop filter of FIG. 4.
도 5(a)를 참조하면, 업 신호(UP)가 수신되는 동안에 전하 펌프 전류(ICP)가 루프 필터(400)로 유입된다. 전하 펌프 전류(ICP)는 저항(R)에 전압(VPROP)을 걸리게 하고 캐패시터(CI)를 충전시킨다. 그에 따라, 업 신호(UP)가 수신되는 동안에, 제어전압(VCTRL)은 저항(R)에 걸리는 전압(VPROP)과 캐패시터(CI)의 전압(VINT)을 합한 전압이 된다. 여기에서, 업 신호(UP)가 수신되는 동안에 캐패시터(CI)의 전압은 캐패시터(CI)의 캐패시턴스에 비례하여 높아진다. 다음으로, 업 신호(UP)의 수신이 중단되면 저항(R)에는 전압이 더 이상 걸리지 않고, 캐패시터(CI)에 충전된 전하량은 그대로 유지된다. 그에 따라, 제어전압(VCTRL)은 캐패시터(CI)의 전압(VINT)이 된다.Referring to FIG. 5A, the charge pump current ICP flows into the
이처럼, 도 4의 루프 필터에서는, 업 신호(UP)가 수신되는 동안에 저항(R)에 높은 전압(VPROP)이 걸리는 문제가 있다. 이러한 현상은 레퍼런스 스퍼(reference spur)라고 부른다. 반면에, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 루프 필터에서는, 전하 펌프 전류(ICP)의 전하량이 타이밍 조정 클럭(DCCLK)이 비활성화 되는 구간에서 펼쳐진다. 그러므로, 본 발명에 따른 루프 필터에서는 걸리는 전압은 도 4의 루프 필터에서 걸리는 전압보다 낮다. 그러므로, 본 발명에 따른 루프 필터는 레퍼런스 스퍼를 감소시킬 수 있다.As described above, in the loop filter of FIG. 4, there is a problem that the high voltage VPROP is applied to the resistor R while the up signal UP is received. This phenomenon is called a reference spur. On the other hand, referring to FIG. 3, in the loop filter according to the present invention, the charge amount of the charge pump current ICP is spread in a section in which the timing adjustment clock DCCLK is inactivated. Therefore, the voltage applied to the loop filter according to the present invention is lower than the voltage applied to the loop filter of FIG. Therefore, the loop filter according to the present invention can reduce the reference spurs.
도 5(b)는 도 4의 루프 필터의 동작을 설명하기 위한 다른 타이밍도이다.FIG. 5B is another timing diagram for describing an operation of the loop filter of FIG. 4.
도 5(b)를 참조하면, 도 4의 루프 필터가 업 신호(UP)와 다운 신호(DN)를 모두 수신하는 경우에, 제어 전압(VCTRL)은 높아졌다가 낮아지는 과정을 반복한다. 도 5(b)의 두번째 타이밍도에 도시된 직선은 도 4의 루프 필터가 제1캐패시터(CI)만 구비하는 경우의 제어 전압의 변화를 나타내고, 곡선은 도 4의 루프 필터가 제1캐패시터(CI)와 제2캐패시터(CSHUNT)를 모두 구비하는 경우의 제어 전압의 변화를 나타낸다. 도 4의 루프 필터가 제2캐패시터(CSHUNT)를 구비하는 경우에 제어 전압의 리플(ripple)은 감소한다. 그러나, 이 경우에도 저항(R)에 상대적으로 높은 전압이 걸리는 레퍼런스 스퍼 현상은 여전히 존재한다.Referring to FIG. 5B, when the loop filter of FIG. 4 receives both the up signal UP and the down signal DN, the process of increasing and decreasing the control voltage VCTRL is repeated. The straight line shown in the second timing diagram of FIG. 5 (b) shows the change of control voltage when the loop filter of FIG. 4 includes only the first capacitor CI, and the curve shows that the loop filter of FIG. The change in the control voltage when both the CI) and the second capacitor CSHUNT are provided is shown. In the case where the loop filter of FIG. 4 includes the second capacitor CSHUNT, the ripple of the control voltage is reduced. However, even in this case, there is still a reference spur phenomenon in which the resistor R has a relatively high voltage.
도 6(a) 내지 도 6(c)는 본 발명과 비교하기 위한 제2비교예에 따른 루프 필터를 나타내는 도면이다. 도 6에는 설명의 편의를 위하여 위상-주파수 검출기(PFD), 전하 펌프들(CP1, CP2)이 같이 도시된다.6 (a) to 6 (c) are diagrams illustrating a loop filter according to a second comparative example for comparison with the present invention. 6 shows a phase-frequency detector PFD and charge pumps CP1 and CP2 together for convenience of description.
도 7은 도 6의 루프 필터의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 7 is a timing diagram for describing an operation of the loop filter of FIG. 6.
도 7을 참조하면, 도 6의 루프 필터에서는, 업 신호(UP)에 따라 유입되는 전하 펌프 전류(ICP)의 전하량이, 업 신호(UP)가 수신되지 않는 구간에서 나누어 충전된다. 그러므로, 본 발명에 따른 루프 필터와 마찬가지로, 도 6의 루프 필터도 레퍼런스 스퍼를 감소시킬 수 있다. 그러나, 도 6(a) 내지 도 6(c)에 도시된 것처럼, 도 6의 루프 필터는 복잡한 회로들을 구비해야 한다. 반면에, 본 발명에 따른 루프 필터는, 레퍼런스 스퍼를 감소시키기 위하여 가변 캐패시터 유닛만을 구비하면 된다. 그러므로, 도 6의 루프 필터에 비하여, 본 발명에 따른 루프 필터는 복잡한 회로 구성을 구비하지 않고도 레퍼런스 스퍼(reference spur)를 효과적으로 줄일 수 있다.Referring to FIG. 7, in the loop filter of FIG. 6, the charge amount of the charge pump current ICP flowing in according to the up signal UP is divided and charged in a section in which the up signal UP is not received. Therefore, like the loop filter according to the present invention, the loop filter of FIG. 6 can also reduce the reference spurs. However, as shown in FIGS. 6A-6C, the loop filter of FIG. 6 must have complex circuits. On the other hand, the loop filter according to the present invention only needs to include the variable capacitor unit in order to reduce the reference spurs. Therefore, compared to the loop filter of FIG. 6, the loop filter according to the present invention can effectively reduce a reference spur without having a complicated circuit configuration.
도 8은 본 발명과 비교하기 위한 제3비교예에 따른 루프 필터를 나타내는 도 면이다. 도 8에는 설명의 편의를 위하여 위상-주파수 검출기(110), 전하 펌프(130)가 같이 도시된다.8 is a view showing a loop filter according to a third comparative example for comparison with the present invention. 8 illustrates a phase-
도 8을 참조하면, 제3비교예에 따른 루프 필터는 피드백 클럭(FCLK)을 반전시켜서 스위치(SW)의 온-오프 시점을 조절하는 지연 클럭(FCLK2)을 생성한다. 그러므로, 지연 클럭(FCLK2)의 듀티 비는 피드백 클럭(FCLK)의 듀티 비와 동일하다. Referring to FIG. 8, the loop filter according to the third comparative example inverts the feedback clock FCLK to generate a delay clock FCLK2 for adjusting the on-off timing of the switch SW. Therefore, the duty ratio of the delay clock FCLK2 is equal to the duty ratio of the feedback clock FCLK.
도 9(a)는 도 8의 루프 필터의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 9A is a timing diagram for describing an operation of the loop filter of FIG. 8.
도 9(a)를 참조하면, 지연 클럭(FCLK2)의 비활성화 구간과 활성화 구간은 지연 클럭(FCLK2)의 주기의 절반이다. 즉, 지연 클럭(FCLK2)의 비활성화 구간과 활성화 구간은 서로 동일하다. 그에 따라, 도 8의 루프 필터에서는 업 신호(UP)에 따라 유입되는 전하 펌프 전류의 전하량이 지연 클럭(FCLK2)의 주기의 절반 동안에 나누어 충전된다. 반면에, 본 발명에 따른 루프 필터에서는, 전하 펌프 전류의 전하량이 타이밍 조정 클럭의 비활성화 구간에서 나누어 충전된다. 여기에서, 타이밍 조정 클럭의 비활성화 구간은 활성화 구간보다 길도록 조정된다. Referring to FIG. 9A, the deactivation period and the activation period of the delay clock FCLK2 are half of the period of the delay clock FCLK2. That is, the deactivation period and the activation period of the delay clock FCLK2 are the same. Accordingly, in the loop filter of FIG. 8, the charge amount of the charge pump current flowing in accordance with the up signal UP is divided and charged during half of the period of the delay clock FCLK2. On the other hand, in the loop filter according to the present invention, the charge amount of the charge pump current is charged while being divided in the deactivation period of the timing adjustment clock. Here, the deactivation interval of the timing adjustment clock is adjusted to be longer than the activation interval.
그러므로, 도 8의 루프 필터에서 전하 펌프 전류가 공급하는 전하량이 나누어 충전되는 시간보다, 본 발명에 따른 루프 필터에서 전하 펌프의 전류가 공급하는 나누어 충전되는 시간이 더 길다. 따라서, 본 발명에 따른 루프 필터는 도 8의 루프 필터보다 레퍼런스 스퍼를 감소시킬 수 있다.Therefore, the divided charge time supplied by the current of the charge pump in the loop filter according to the present invention is longer than the charge time supplied by the charge pump current in the loop filter in FIG. 8. Therefore, the loop filter according to the present invention can reduce the reference spur than the loop filter of FIG. 8.
도 9(b)는 도 8의 루프 필터의 동작을 설명하기 위한 다른 타이밍도이다.FIG. 9B is another timing diagram for describing an operation of the loop filter of FIG. 8.
도 9(b)에는 피드백 클럭(FCLK)의 반주기보다 더 긴 시간동안 업 신호(UP)가 공급되는 상황이 도시된다. 이 경우, 피드백 클럭(FCLK)이 비활성화된 이후에도 업 신호(UP)가 계속 공급된다. 이러한 구간(t1과 t2사이)에서는, 전하 펌프 전류의 전하가 제1캐패시터(CI)와 제2캐패시터(CP)에 나누어 충전되므로, 제어전압(VCTRL)의 상승율이 낮아진다. 도 9(b)에서 점선으로 표시된 그래프는 전하 펌프 전류의 전하가 제2캐패시터(CP)에만 충전되는 경우를 나타내고, 도 9(b)에서 실선으로 표시된 그래프는 전하 펌프 전류의 전하가 제1캐패시터(CI)와 제2캐패시터(CP)에 나누어 충전되는 경우를 나타낸다. 도 9(b)에서 점선으로 표시된 것처럼, 제어전압(VCTRL)의 상승율이 낮아지면, 제어전압(VCTRL)이 업 신호(UP)가 공급되는 시간에 비례하지 못하고, 그에 따라 제어전압(VCTRL)이 업 신호(UP)를 제대로 표현하지 못한다. 반면에, 본 발명에 따른 루프 필터는, 업 신호(UP)의 공급이 중단된 이후로 타이밍 조정 클럭(DCCLK)이 활성화되는 시점을 늦출 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 루프 필터에서 타이밍 조정 클럭(DCCLK)이 활성화 되기 이전에는 제2캐패시터(CP)에만 전하들이 충전되고, 타이밍 조정 클럭(DCCLK)이 활성화 된 이후에는 제2캐패시터(CP)에 충전되어 있던 전하들이 제1캐패시터(CI)와 제2캐패시터(CP)에 공유된다. 그러므로, 본 발명에 따른 루프 필터는 업 신호(UP)가 공급되는 동안에는 제어 전압(VCTRL)을 업 신호(UP)가 공급되는 시간에 비례하여 상승시키고, 업 신호(UP)의 공급이 중단되면 타이밍 조정 클럭(DCCLK)을 활성화시켜서 제어 전압(VCTRL)을 감소시킨다.FIG. 9B illustrates a situation in which the up signal UP is supplied for a longer time than the half period of the feedback clock FCLK. In this case, the up signal UP is continuously supplied even after the feedback clock FCLK is inactivated. In such a section (t1 and t2), the charge of the charge pump current is divided into the first capacitor CI and the second capacitor CP to be charged, so that the rate of increase of the control voltage VCTRL is lowered. 9 (b) shows a case where the charge of the charge pump current is charged only to the second capacitor CP, and the graph shown by the solid line in FIG. 9 (b) shows that the charge of the charge pump current is the first capacitor. The case where the charge is divided into (CI) and the second capacitor (CP) is shown. As indicated by the dotted line in FIG. 9B, when the rising rate of the control voltage VCTRL is low, the control voltage VCTRL is not proportional to the time when the up signal UP is supplied, and thus the control voltage VCTRL is increased. The UP signal is not properly represented. On the other hand, the loop filter according to the present invention may delay the timing at which the timing adjustment clock DCCLK is activated after the supply of the up signal UP is stopped. Meanwhile, in the loop filter according to the present invention, the charges are charged only to the second capacitor CP before the timing adjustment clock DCCLK is activated, and after the timing adjustment clock DCCLK is activated, the second capacitor CP is charged. Charges that have been charged are shared by the first capacitor CI and the second capacitor CP. Therefore, the loop filter according to the present invention raises the control voltage VCTRL in proportion to the time when the up signal UP is supplied while the up signal UP is supplied, and when the supply of the up signal UP is stopped, the timing is increased. Activate control clock DCCLK to reduce control voltage VCTRL.
도 10은 본 발명에 따른 루프 필터와 비교예에 따른 루프 필터에서의 레퍼런스 스퍼 레벨을 나타내는 그래프이다.10 is a graph illustrating reference spur levels in a loop filter according to the present invention and a loop filter according to a comparative example.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 루프 필터의 레퍼런스 스퍼 레벨은 제1 및 제3비교예에 따른 루프 필터의 레퍼런스 스퍼 레벨보다 낮다는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 10, it can be seen that the reference spur level of the loop filter according to the present invention is lower than the reference spur level of the loop filters according to the first and third comparative examples.
본 발명에 따른 루프 필터의 동작 방법은 제1캐패시터와 제2캐패시터를 포함하는 루프 필터의 동작 방법에 관한 것이다. 도 2(b)를 참조하여, 본 발명에 따른 루프 필터의 동작 방법을 설명한다. A method of operating a loop filter according to the present invention relates to a method of operating a loop filter including a first capacitor and a second capacitor. Referring to Figure 2 (b), the operation method of the loop filter according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 루프 필터의 동작 방법은, 타이밍 조정 클럭(DCCLK)의 매 주기마다, 타이밍 조정 클럭(DCCLK)이 제1논리 상태만을 가질 것인지 또는 제2논리 상태를 가질 것인지 랜덤하게 결정하는 단계; 타이밍 조정 클럭(DCCLK)이 제1논리 상태를 가지는 구간에서, 입력 전류(ICP)가 공급하는 전하를 제2캐패시터(CP)에만 충전하는 단계; 및 타이밍 조정 클럭(DCCLK)이 제2논리 상태를 가지는 구간에서, 입력 전류(ICP)가 공급하는 전하를 제1캐패시터(CI)와 제2캐패시터(CP)에 같이 충전하는 단계를 구비한다.A method of operating a loop filter according to the present invention includes: randomly determining whether a timing adjusting clock DCCLK has only a first logical state or a second logical state every period of the timing adjusting clock DCCLK; Charging the charge supplied by the input current ICP only to the second capacitor CP in a period in which the timing adjustment clock DCCLK has a first logic state; And charging the first capacitor CI and the second capacitor CP together with the charge supplied by the input current ICP in the period in which the timing adjustment clock DCCLK has the second logical state.
타이밍 조정 클럭(DCCLK)이 제1논리 상태만을 가질 것인지 또는 제2논리 상태를 가질 것인지가 랜덤하게 결정되기 때문에, 제어 전압(VCTRL)이 빠르게 상승할지 또는 느리게 상승할지도 랜덤하게 결정된다. 즉, 동일한 전하 펌프 전류(ICP)가 유입/유출되는 상황에서, 제어 전압(VCTRL)의 진폭(amplitude)이 높을지 낮을지가 랜덤하게 결정된다. 그에 따라, 레퍼런스 스퍼(reference spur)를 주파수 도메인(frequency domain)의 여러 주파수 대역으로 분산시킬 수 있다. 그에 따라, 레퍼런스 스퍼 레벨을 낮출 수 있다. Since the timing adjustment clock DCCLK has only a first logical state or a second logical state is randomly determined, it is determined whether the control voltage VCTRL rises quickly or slowly. That is, in the situation where the same charge pump current ICP is inflow / outflow, it is randomly determined whether the amplitude of the control voltage VCTRL is high or low. Accordingly, the reference spurs can be distributed to various frequency bands in the frequency domain. Accordingly, the reference spur level can be lowered.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정 한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, optimal embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to better understand the drawings cited in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.
도 1은 위상 고정 루프(Phase Locked Loop ; PLL)의 블록도이다.1 is a block diagram of a phase locked loop (PLL).
도 2(a)는 본 발명에 따른 루프 필터를 나타내는 도면이다.2 (a) is a diagram illustrating a loop filter according to the present invention.
도 2(b)에는 도 2(a)의 타이밍 조정 클럭 생성부의 예를 나타내는 도면이다.FIG. 2B is a diagram illustrating an example of the timing adjustment clock generator of FIG. 2A.
도 3은 도 2(a)와 도 2(b)의 루프 필터의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 3 is a timing diagram for describing the operation of the loop filter of FIGS. 2A and 2B.
도 4는 본 발명과 비교하기 위한 제1비교예에 따른 루프 필터를 나타내는 도면이다.4 is a view showing a loop filter according to a first comparative example for comparison with the present invention.
도 5(a)는 도 4의 루프 필터의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 5A is a timing diagram for describing an operation of the loop filter of FIG. 4.
도 5(b)는 도 4의 루프 필터의 동작을 설명하기 위한 다른 타이밍도이다.FIG. 5B is another timing diagram for describing an operation of the loop filter of FIG. 4.
도 6(a) 내지 도 6(c)는 본 발명과 비교하기 위한 제2비교예에 따른 루프 필터를 나타내는 도면이다.6 (a) to 6 (c) are diagrams illustrating a loop filter according to a second comparative example for comparison with the present invention.
도 7은 도 6의 루프 필터의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 7 is a timing diagram for describing an operation of the loop filter of FIG. 6.
도 8은 본 발명과 비교하기 위한 제3비교예에 따른 루프 필터를 나타내는 도면이다.8 is a view showing a loop filter according to a third comparative example for comparison with the present invention.
도 9(a)는 도 8의 루프 필터의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 9A is a timing diagram for describing an operation of the loop filter of FIG. 8.
도 9(b)는 도 8의 루프 필터의 동작을 설명하기 위한 다른 타이밍도이다.FIG. 9B is another timing diagram for describing an operation of the loop filter of FIG. 8.
도 10은 본 발명에 따른 루프 필터와 비교예에 따른 루프 필터에서의 레퍼런 스 스퍼 레벨을 나타내는 그래프이다. 10 is a graph showing reference spur levels in a loop filter according to the present invention and a loop filter according to a comparative example.
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