KR20090105052A - Clock synchronization circuit and operation method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A clock synchronization circuit and a driving method thereof are provided to remove a jitter picking phenomenon by comprising the clock synchronization circuit of an injection locking type. CONSTITUTION: A clock synchronization circuit includes a phase locked loop(310) and an injection locking generator(330). The phase locked loop generates the oscillation control voltage by detecting phase/frequency difference between a reference clock signal and a feedback clock signal. The phase locked loop generates the source internal clock signal corresponding to the oscillation control voltage. A free running frequency is set in the injection locking oscillation unit in response to the oscillation control voltage. The injection locking oscillation unit receives the source internal clock signal and generates the internal clock signal.

Description

클럭 동기화 회로와 그의 구동 방법{CLOCK SYNCHRONIZATION CIRCUIT AND OPERATION METHOD THEREOF}CLOCK SYNCHRONIZATION CIRCUIT AND OPERATION METHOD THEREOF

본 발명은 반도체 설계 기술에 관한 것으로, 특히 인젝션 락킹(injection locking) 방식을 사용한 클럭 동기화 회로 및 클럭 동기화 회로의 구동 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor design techniques, and more particularly, to a clock synchronization circuit and a method of driving a clock synchronization circuit using an injection locking method.

일반적으로 DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous DRAM)을 비롯한 반도체 소자의 경우 외부클럭신호를 입력받아 내부클럭신호를 생성하고 이를 반도체 소자 내에 여러 가지 동작 타이밍을 맞추기 위한 기준(reference)으로 사용하고 있다. 그래서, 반도체 소자 내에는 외부클럭신호와 내부클럭신호의 동작 타이밍을 동기화시키기 위한 클럭 동기화 회로가 구비되어야 한다. 이러한 클럭 동기화 회로에는 대표적으로 위상 고정 루프(Phase Locked Loop : PLL)가 있다.In general, semiconductor devices, including DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous DRAM), receive an external clock signal to generate an internal clock signal and use it as a reference for matching various operation timings in the semiconductor device. Therefore, a clock synchronization circuit for synchronizing the operation timing of the external clock signal and the internal clock signal should be provided in the semiconductor device. Such clock synchronization circuits typically include a phase locked loop (PLL).

위상 고정 루프(PLL)의 경우 내부클럭신호을 생성하는데 있어서, 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator : VCO)를 사용하며, 이를 제어하는 방식에 따라 아날로그 방식과 디지털 방식으로 나뉠 수 있다.In the case of the phase locked loop (PLL), a voltage controlled oscillator (VCO) is used to generate an internal clock signal, which may be divided into analog and digital methods according to a method of controlling the phase locked loop.

도 1은 종래의 아날로그 방식의 위상 고정 루프를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a conventional phase locked loop.

도 1을 참조하면, 아날로그 방식의 위상 고정 루프는 위상/주파수 검출부(110)와, 차지펌핑부(130)와, 제어전압 생성부(150), 전압제어 발진부(170), 및 분주부(190)를 구비한다.Referring to FIG. 1, an analog phase locked loop includes a phase / frequency detector 110, a charge pump 130, a control voltage generator 150, a voltage controlled oscillator 170, and a divider 190. ).

위상/주파수 검출부(110)는 기준클럭신호(CLK_REF)와 피드백(feedback)되는 피드백클럭신호(CLK_FED)의 위상/주파수 차이에 대응하는 업 검출신호(DET_UP) 및 다운 검출신호(DET_DN)를 생성한다. 여기서, 기준클럭신호(CLK_REF)는 외부클럭신호에 대응하는 신호이고, 업 검출신호(DET_UP)와 다운 검출신호(DET_DN)는 기준클럭신호(CLK_REF)와 피드백클럭신호(CLK_FED)의 위상/주파수 관계에 따라 활성화되는 펄스 신호로 뒤에서 이야기할 동작설명에서 다시 설명하기로 한다.The phase / frequency detector 110 generates an up detection signal DET_UP and a down detection signal DET_DN corresponding to a phase / frequency difference between the reference clock signal CLK_REF and the feedback clock signal CLK_FED fed back. . Here, the reference clock signal CLK_REF is a signal corresponding to an external clock signal, and the up detection signal DET_UP and the down detection signal DET_DN are phase / frequency relationships of the reference clock signal CLK_REF and the feedback clock signal CLK_FED. The pulse signal that is activated according to the above will be described again in the operation description to be described later.

차지펌핑부(130)는 업 검출신호(DET_UP)에 응답하여 포지티브(positive) 차지 펌핑 동작을 수행하고, 다운 검출신호(DET_DN)에 응답하여 네가티브(negative) 차지 펌핑 동작을 수행한다. 즉, 차지펌핑부(130)는 업 검출신호(DET_UP)에 응답하여 전하를 제어전압 생성부(150)에 공급해주고, 다운 검출신호(DET_DN)에 응답하여 제어전압 생성부(150)에 충전된 전하를 빼준다.The charge pumping unit 130 performs a positive charge pumping operation in response to the up detection signal DET_UP, and performs a negative charge pumping operation in response to the down detection signal DET_DN. That is, the charge pumping unit 130 supplies charge to the control voltage generation unit 150 in response to the up detection signal DET_UP and is charged in the control voltage generation unit 150 in response to the down detection signal DET_DN. Subtract the charge.

제어전압 생성부(150)는 차지펌핑부(130)의 포지티브 차지 펌핑 동작에 의해 공급된 전하만큼 충전하여 그에 대응하는 발진 제어전압(V_CTR)을 생성하고, 네가티브 차지 펌핑 동작에 의해 빠져나간 전하만큼 방전하여 그에 대응하는 발진 제어 전압(V_CTR)을 생성한다. 다시 말하면, 발진 제어전압(V_CTR)은 차지펌핑부(130)의 충전 동작에 의해 전압레벨이 높아지고 방전 동작에 의해 전압레벨이 낮아지게 된다.The control voltage generation unit 150 charges as much as the charge supplied by the positive charge pumping operation of the charge pumping unit 130 to generate the oscillation control voltage V_CTR corresponding thereto, and as much as the charge escaped by the negative charge pumping operation. Discharge to generate an oscillation control voltage V_CTR corresponding thereto. In other words, the oscillation control voltage V_CTR has a high voltage level due to the charging operation of the charge pumping unit 130 and a low voltage level due to the discharging operation.

전압제어 발진부(170)는 발진 제어전압(V_CTR)의 전압레벨에 대응하는 주파수의 PLL 클럭신호(CLK_PLL)를 생성한다. 참고로, 전압제어 발진부(170)는 다수의 지연 셀(도시되지 않음)을 구비하여, 내부적으로 차동으로 입력되는 신호를 발진 제어전압(V_CTR)에 대응하는 지연 시간만큼 지연시키고 이를 다시 피드백시키는 오실레이터(oscillator)로 설계된다.The voltage controlled oscillator 170 generates a PLL clock signal CLK_PLL having a frequency corresponding to the voltage level of the oscillation control voltage V_CTR. For reference, the voltage controlled oscillator 170 includes a plurality of delay cells (not shown) to delay an internally differentially input signal by a delay time corresponding to the oscillation control voltage V_CTR and feed back the oscillator again. It is designed as an oscillator.

클럭 분주부(190)는 PLL 클럭신호(CLK_PLL)를 예정된 분주율로 분주하여 피드백클럭신호(CLK_FED)로써 출력한다. 여기서, 클럭 분주부(190)의 분주율은 PLL 클럭신호(CLK_PLL)의 주파수를 결정하는 중요한 요인이 된다. 예컨대, 기준클럭신호(CLK_REF)의 주파수가 2GHz이고 분주율이 1인 경우 PLL 클럭신호(CLK_PLL)의 주파수도 2GHz가 된다. 만약, 분주율이 2인 경우 PLL 클럭신호(CLK_PLL)의 주파수는 4GHz가 되고, 분주율이 ½인 경우 PLL 클럭신호(CLK_PLL)는 1GHz가 된다.The clock divider 190 divides the PLL clock signal CLK_PLL at a predetermined frequency division ratio and outputs the feedback clock signal CLK_FED. Here, the division ratio of the clock divider 190 becomes an important factor in determining the frequency of the PLL clock signal CLK_PLL. For example, when the frequency of the reference clock signal CLK_REF is 2 GHz and the frequency division ratio is 1, the frequency of the PLL clock signal CLK_PLL is also 2 GHz. If the division ratio is 2, the frequency of the PLL clock signal CLK_PLL is 4 GHz, and if the division ratio is ½, the PLL clock signal CLK_PLL is 1 GHz.

이렇게 생성된 피드백클럭신호(CLK_FED)는 위상/주파수 검출부(110)로 다시 피드백되며, 위상/주파수 검출부(110)는 피드백클럭신호(CLK_FED)와 기준클럭신호(CLK_REF)의 위상/주파수 차이에 대응하는 업 검출신호(DET_UP) 및 다운 검출신호(DET_DN)를 생성한다.The generated feedback clock signal CLK_FED is fed back to the phase / frequency detector 110, and the phase / frequency detector 110 corresponds to the phase / frequency difference between the feedback clock signal CLK_FED and the reference clock signal CLK_REF. The up detection signal DET_UP and the down detection signal DET_DN are generated.

여기서, 위상 고정 루프를 구성하는 위상/주파수 검출부(110)와, 차지펌핑부(130)와, 제어전압 생성부(150), 전압제어 발진부(170), 및 클럭 분주부(190)에 대한 구체적인 회로 구성은 이미 널리 공지된 것이기에 이하, 구체적으로 설명하지 않기로 한다.The phase / frequency detection unit 110, the charge pumping unit 130, the control voltage generator 150, the voltage control oscillator 170, and the clock divider 190 constituting the phase locked loop are described in detail. The circuit configuration is already well known and will not be described in detail below.

이어서, 간단한 위상 고정 루프의 동작을 알아보기로 하자.Next, let's look at the operation of a simple phase locked loop.

위상/주파수 검출부(110)는 기준클럭신호(CLK_REF)와 피드백클럭신호(CLK_FED)의 위상/주파수 차이를 검출하여 업 검출신호(DET_UP)와 다운 검출신호(DET_DN)를 생성한다. 업 검출신호(DET_UP)는 피드백클럭신호(CLK_FED)의 위상이 기준클럭신호(CLK_REF)의 위상보다 뒤서는 경우 그 위상 차이만큼에 해당하는 펄스 폭을 가지는 신호이고, 다운 검출신호(DET_DN)는 피드백클럭신호(CLK_FED)의 위상이 기준클럭신호(CLK_REF)의 위상보다 앞서는 경우 그 위상 차이만큼에 해당하는 펄스 폭을 가지는 신호이다.The phase / frequency detector 110 detects a phase / frequency difference between the reference clock signal CLK_REF and the feedback clock signal CLK_FED to generate an up detection signal DET_UP and a down detection signal DET_DN. The up detection signal DET_UP is a signal having a pulse width corresponding to the phase difference when the phase of the feedback clock signal CLK_FED is later than the phase of the reference clock signal CLK_REF, and the down detection signal DET_DN is a feedback signal. When the phase of the clock signal CLK_FED is earlier than the phase of the reference clock signal CLK_REF, it is a signal having a pulse width corresponding to the phase difference.

차지펌핑부(130)는 업 검출신호(DET_UP)와 다운 검출신호(DET_DN)에 대응하는 차지 펌핑 동작을 통해 제어전압 생성부(150)를 충전 또는 방전시키며, 이에 따라 제어전압 생성부(150)에서 출력되는 발진 제어전압(V_CTR)의 전압레벨이 달라지게 된다. 다시 말하면, 업 검출신호(DET_UP)에 응답하여 발진 제어전압(V_CTR)의 전압레벨은 높아지고 다운 검출신호(DET_DN)에 응답하여 발진 제어전압(V_CTR)의 전압레벨은 낮아진다.The charge pumping unit 130 charges or discharges the control voltage generation unit 150 through a charge pumping operation corresponding to the up detection signal DET_UP and the down detection signal DET_DN, and thus the control voltage generation unit 150. The voltage level of the oscillation control voltage V_CTR that is outputted from V is changed. In other words, the voltage level of the oscillation control voltage V_CTR increases in response to the up detection signal DET_UP and the voltage level of the oscillation control voltage V_CTR decreases in response to the down detection signal DET_DN.

전압제어 발진부(170)는 높은 전압레벨의 발진 제어전압(V_CTR)에 대응하여 낮은 주파수의 PLL 클럭신호(CLK_PLL)를 생성하고 낮은 전압레벨의 발진 제어전압(V_CTR)에 대응하여 높은 주파수의 PLL 클럭신호(CLK_PLL)를 생성한다. 발진 제어전압(V_CTR)의 전압레벨과 PLL 클럭신호(CLK_PLL)의 주파수 관계는 설계에 따라 달라질 수 있다. 즉, 낮은 전압레벨의 발진 제어전압(V_CTR)에 대응하여 낮은 주파수의 PLL 클럭신호(CLK_PLL)를 생성하고, 높은 전압레벨의 발진 제어전압(V_CTR)에 대응하여 높은 주파수의 PLL 클럭신호(CLK_PLL)를 생성하는 것도 가능하다.The voltage controlled oscillator 170 generates a low frequency PLL clock signal CLK_PLL in response to the oscillation control voltage V_CTR of a high voltage level and a high frequency PLL clock in response to the oscillation control voltage V_CTR of a low voltage level. Generate the signal CLK_PLL. The frequency relationship between the oscillation control voltage V_CTR and the PLL clock signal CLK_PLL may vary depending on the design. That is, the PLL clock signal CLK_PLL of low frequency is generated in response to the oscillation control voltage V_CTR of low voltage level, and the PLL clock signal CLK_PLL of high frequency in response to the oscillation control voltage V_CTR of high voltage level is generated. It is also possible to generate.

클럭 분주부(190)는 PLL 클럭신호(CLK_PLL)를 예정된 분주율로 분주하여 피드백클럭신호(CLK_FED)로서 출력하고, 위상/주파수 검출부(110)는 기준클럭신호(CLK_REF)와 주파수가 바뀐 피드백클럭신호(CLK_FED)의 위상/주파수 차이를 다시 검출한다.The clock divider 190 divides the PLL clock signal CLK_PLL at a predetermined divide ratio and outputs the feedback clock signal CLK_FED, and the phase / frequency detector 110 changes the frequency of the reference clock signal CLK_REF and the feedback clock. The phase / frequency difference of the signal CLK_FED is detected again.

위상 고정 루프는 위와 같은 동작을 반복적으로 수행하면서 기준클럭신호(CLK_REF)와 동기화된 PLL 클럭신호(CLK_PLL)를 출력한다. 이렇게 기준클럭신호(CLK_REF)와 PLL 클럭신호(CLK_PLL)가 동기화되는 것을 "위상/주파수 락킹"이라 한다.The phase locked loop repeatedly performs the above operation and outputs the PLL clock signal CLK_PLL synchronized with the reference clock signal CLK_REF. This synchronization of the reference clock signal CLK_REF and the PLL clock signal CLK_PLL is referred to as "phase / frequency locking."

한편, 요즈음에는 반도체 소자의 빠른 동작 속도를 위하여 외부클럭신호의 주파수를 기가 헤르츠(GHz) 대역까지 높여주고 있으며, 이에 따라 외부클럭신호에 섞여 들어오는 지터(jitter) 성분을 무시할 수 없게 되었다. 그래서, 위상 고정 루프는 기본적인 동작인 위상/주파수 락킹 동작, 주파수 합성(frequency synthesis) 동작 뿐 아니라 지터에 대한 필터링(filtering) 동작 즉, 로우 지터(low jitter)의 PLL 클럭신호(CLK_PLL)를 출력하게끔 설계되고 있다.On the other hand, in recent years, the frequency of the external clock signal is increased to the gigahertz (GHz) band for the high speed of operation of the semiconductor device. Accordingly, the jitter component mixed with the external clock signal cannot be ignored. Therefore, the phase locked loop outputs the PLL clock signal CLK_PLL of low jitter, that is, filtering the jitter as well as the phase / frequency locking operation and the frequency synthesis operation, which are basic operations. It is designed.

도 2는 도 1의 위상 고정 루프의 지터 전달 함수(jitter transfer function) 특성 곡선을 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 2 is a graph for explaining a jitter transfer function characteristic curve of the phase locked loop of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 'A'의 경우는 이상적인 저대역 통과 필터의 지터 전달 함수 특성 곡선을 도시한 것이고, 'B'의 경우는 일반적인 위상 고정 루프의 지터 전달 함수 특성 곡선을 도시한 것이다. Referring to FIG. 2, 'A' shows the jitter transfer function characteristic curve of an ideal low pass filter, and 'B' shows the jitter transfer function characteristic curve of a typical phase locked loop.

위상 고정 루프의 이러한 저대역 필터링 동작 특성으로 인하여 고 주파수의 지터 성분이 필터링되기 때문에, 전압제어 발진부(170)의 출력신호인 PLL 클럭신호(CLK_PLL)에는 고 주파수의 지터 성분이 나타나지 않는다. 하지만, 그래프에서 볼 수 있듯이, 대역폭(bandwidth) 부근에서의 입력 지터는 오히려 증폭되는 현상이 발생한다. 이러한 지터 피킹(peaking) 현상은 입력되는 신호의 지터를 증폭할 뿐만 아니라 파워 노이즈(power noise)에 의한 지터 역시 크게 증폭하여 PLL 클럭신호(CLK_PLL)의 지터를 크게 악화시킨다.Because of the low frequency filtering operation characteristic of the phase locked loop, since the high frequency jitter component is filtered, the high frequency jitter component does not appear in the PLL clock signal CLK_PLL, which is an output signal of the voltage controlled oscillator 170. However, as can be seen in the graph, the input jitter around bandwidth is rather amplified. This jitter peaking phenomenon not only amplifies the jitter of the input signal, but also amplifies the jitter caused by power noise, thereby greatly deteriorating the jitter of the PLL clock signal CLK_PLL.

지터 피킹 현상이 발생하는 이유는 위상 고정 루프가 주파수 영역(s-domain) 상의 원점에 두 개의 극점(pole)을 가지는 폐쇄형 루프 시스템(closed-loop system)으로써, 위상/주파수 락킹 과정에서 원하는 위상 마진(phase margin)을 확보하지 못하기 때문이다.The reason why jitter peaking occurs is a closed-loop system where the phase locked loop has two poles at the origin in the frequency domain (s-domain). This is because they do not have a phase margin.

여기서, 극점은 어떤 시스템의 전달함수의 분모를 '0'으로 만들어 주는 값이다. 이어서, 극점과 반대 개념인 영점(zero)은 전달함수의 분자를 '0'으로 만들어 주는 값이다. 극점과 영점은 그 시스템의 위상 마진을 결정하는 요소가 되며, 이는 곧 그 시스템의 안정한(stable) 정도 또는 불안정한(unstable) 정도를 측정하는 척도가 된다. Here, the pole is the value that makes the denominator of the transfer function of a system zero. Then, zero, the opposite of the pole, is the value that makes the transfer function's molecule zero. The poles and zeros are factors that determine the system's phase margin, which is a measure of how stable or unstable the system is.

다음으로, 위상 마진에 대하여 알아보기로 하자.Next, let's look at the phase margin.

어떤 시스템의 위상 마진이 60˚인 경우 시간 영역(time-domain)에서 발진하는 신호가 정상 상태(steady state)로 돌아오는데 걸리는 시간이 최소화될 수 있다. 그 시스템의 위상 마진이 60˚보다 작은 경우 응답 속도(response time)는 빠를 수 있으나 불안정한 정도가 높아져 발진하는 신호가 정상 상태로 되는데 오랜 시간이 걸릴 수 있다. 이와 반대로, 그 시스템의 위상 마진이 60˚보다 큰 경우 안정도는 높으나 응답 속도가 느려 마찬가지로 발진하는 신호가 정상 상태로 되는데 오랜 시간이 걸릴 수 있다.If the phase margin of a system is 60 °, the time taken for the oscillating signal to return to a steady state can be minimized. If the system's phase margin is less than 60 °, the response time can be fast, but it can take a long time for the oscillating signal to become normal due to the high degree of instability. Conversely, if the system's phase margin is greater than 60 °, the stability is high but the response speed is slow, so it may take a long time for the oscillating signal to become normal.

한편, 위상 고정 루프는 제어전압 생성부(150)의 저항(R)과 커패시터(C) 값을 조절하여 영점을 생성함으로써 원하는 위상 마진 값을 가지게 하는 것이 가능할 수 있다. 하지만, 원하는 위상 마진을 가지는 위상 고정 루프의 설계는 아래와 같은 이유로 어렵다.On the other hand, the phase locked loop may be able to have a desired phase margin value by generating a zero point by adjusting the resistances R and capacitors C of the control voltage generator 150. However, the design of a phase locked loop having a desired phase margin is difficult for the following reasons.

우선, 일반적인 위상 고정 루프는 위에서 설명한 바와 같이 두 개의 극점을 가지는 폐쇄형 루프 시스템으로, 위상 마진이 적고 이에 따른 지터 피킹 현상이 발생하기 때문에 입력되는 신호의 지터를 증폭할 뿐만 아니라 파워 노이즈에 의한 지터 역시 크게 증폭하여 PLL 클럭신호(CLK_PLL)의 지터를 크게 악화시키게 된다.First of all, a general phase locked loop is a closed loop system having two poles as described above. Since the phase margin is low and jitter picking occurs, the jitter of the input signal is not only amplified but also caused by jitter caused by power noise. It also greatly amplifies the jitter of the PLL clock signal CLK_PLL.

이를 방지하기 위해 저항(R)의 저항 값을 크게 설계(영점을 생성함)하면 위상 고정 루프의 위상 마진을 크게 할 수 있으나, 이 경우 발진 제어전압(V_CTR)에 리플(ripple)이 발생하게 되어 주기적으로 발생하는 패턴 지터(pattern jitter)가 커지게 되는 또 다른 문제점이 발생하게 된다.To prevent this, if the resistance value of the resistor R is designed to be large (creating zero point), the phase margin of the phase locked loop can be increased, but in this case, ripple occurs in the oscillation control voltage V_CTR. Another problem arises in that the pattern jitter which occurs periodically becomes large.

다시 설명하면, 위상 고정 루프는 지터 피킹 현상을 없애기 위하여 저항(R) 의 저항 값을 크게 하면 발진 제어전압(V_CTR)의 패턴 지터가 커지는 현상이 발생하게 되고, 패턴 지터를 없애기 위하여 저항(R)의 저항 값을 작게 하면 지터 피킹 현상이 발생하게 된다. 즉, 지터 피킹 현상과 발진 제어전압(V_CTR)의 패턴 지터가 커지는 현상은 트레이드 오프(trade off) 관계를 가진다.In other words, in the phase locked loop, when the resistance value of the resistor R is increased to eliminate jitter peaking, the pattern jitter of the oscillation control voltage V_CTR increases, and the resistor R is used to eliminate the pattern jitter. If the resistance value is small, jitter peaking occurs. That is, the jitter picking phenomenon and the phenomenon in which the pattern jitter of the oscillation control voltage V_CTR becomes large have a trade off relationship.

전술한 바와 같이, 위상 고정 루프는 지터 성분을 필터링하여 로우 지터의 PLL 클럭신호(CLK_PLL)를 출력하게끔 설계되고 있지만, 위상 고정 루프의 지터 전달 함수에 지터 피킹 현상이 발생하여 원하는 필터링 동작을 수행할 수 없다. 또한, 지터 피킹 현상을 없애기 위하여 저항(R)의 저항 값을 조절하는 경우 발진 제어전압(V_CTR)에 패턴 지터가 커지는 현상이 발생하여 정확한 위상/주파수 락킹 동작을 수행하지 못하는 문제점을 가진다.As described above, the phase locked loop is designed to filter the jitter component and output the low jitter PLL clock signal CLK_PLL, but the jitter picking occurs in the jitter transfer function of the phase locked loop to perform a desired filtering operation. Can't. In addition, when the resistance value of the resistor R is adjusted in order to eliminate the jitter peaking phenomenon, the pattern jitter increases in the oscillation control voltage V_CTR, thereby preventing accurate phase / frequency locking operation.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 인젝션 락킹(injection locking) 방식을 사용하여 지터 피킹 현상과 제어전압에 패턴 지터가 커지는 현상 없이 원하는 위상/주파수 락킹 동작을 수행할 수 있는 클럭 동기화 회로와 클럭 동기화 회로의 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, and a clock capable of performing a desired phase / frequency locking operation without injection jitter peaking and pattern jitter in a control voltage using an injection locking scheme. It is an object of the present invention to provide a method of driving a synchronization circuit and a clock synchronization circuit.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 클럭 동기화 회로는 기준클럭신호와 피드백클럭신호의 위상/주파수 차이를 검출하여 이에 대응하는 발진제어전압을 생성하고, 상기 발진제어전압에 대응하는 소오스 내부클럭신호를 생성하기 위한 위상고정루프와, 상기 발진제어전압에 응답하여 자유 발진 주파수(free running frequency)가 설정되며, 상기 소오스 내부클럭신호를 입력받아 내부클럭신호를 생성하기 위한 인젝션 락킹 발진수단을 구비할 수 있다.A clock synchronization circuit according to an aspect of the present invention for achieving the above object detects the phase / frequency difference between the reference clock signal and the feedback clock signal to generate an oscillation control voltage corresponding thereto, and the source corresponding to the oscillation control voltage A phase locked loop for generating an internal clock signal, a free running frequency in response to the oscillation control voltage, and an injection locking oscillation means for generating an internal clock signal by receiving the source internal clock signal It may be provided.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따른 클럭 동기화 회로는 기준클럭신호와 피드백되는 피드백클럭신호의 위상/주파수 차이를 검출신호로서 출력하는 위상/주파수 검출수단; 상기 검출신호에 응답하여 차지 펌핑 동작을 수행하는 차지펌핑수단; 상기 차지 펌핑 동작에 응답하여 발진 제어전압을 생성하는 제어전압 생성수단; 상기 발진 제어전압에 대응하는 주파수의 소오스 내부클럭신호를 생성하는 전압제어 발진수단; 상기 소오스 내부클럭신호를 분주하여 상기 피드백클럭신호를 생성하는 분주수단; 및 상기 발진 제어전압에 응답하여 자유 발진 주파수(free running frequency)가 설정되며, 상기 소오스 내부클럭신호를 입력받아 내부클럭신호를 생성하기 위한 인젝션 락킹 발진수단을 구비할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a clock synchronization circuit includes: phase / frequency detection means for outputting a phase / frequency difference between a reference clock signal and a feedback clock signal fed back as a detection signal; Charge pumping means for performing a charge pumping operation in response to the detection signal; Control voltage generation means for generating an oscillation control voltage in response to the charge pumping operation; Voltage controlled oscillation means for generating a source internal clock signal having a frequency corresponding to the oscillation control voltage; Dividing means for dividing the source internal clock signal to generate the feedback clock signal; And a free running frequency is set in response to the oscillation control voltage, and an injection locking oscillation means for receiving the source internal clock signal to generate an internal clock signal.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따른 클럭 동기화 회로의 구동 방법은 기준클럭신호와 피드백클럭신호의 위상/주파수 락킹 동작을 통해 소오스 내부클럭신호를 생성하는 단계와, 상기 위상/주파수 락킹 동작시 생성되는 발진 제어전압에 응답하여 자유 발진 주파수(free running frequency)를 설정하고, 상기 소오스 내부클럭신호를 주입하여 내부클럭신호를 생성하기 위한 인젝션 락킹 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of driving a clock synchronization circuit, the method comprising: generating a source internal clock signal through a phase / frequency locking operation of a reference clock signal and a feedback clock signal; And setting a free running frequency in response to the oscillation control voltage generated during the locking operation, and injecting the source internal clock signal to perform an injection locking operation for generating an internal clock signal. .

요즈음 외부클럭신호의 주파수가 높아지면서 외부클럭신호에 섞여 들어오는 지터 성분을 무시할 수 없게 되었다. 그래서, 위상 고정 루프도 위상/주파수 락킹 동작 및 주파수 합성 동작뿐 아니라 지터 성분을 필터링하여 로우 지터의 PLL 클럭신호를 출력하게끔 설계되고 있으나, 위상 고정 루프의 지터 피킹 현상에 대한 문제점과 제어전압의 패턴 지터에 대한 문제점을 모두 해결하기는 어렵다. 본 발명에서는 일반적인 위상 고정 루프와 인젝션 락킹(injection locking) 방식을 적용한 인젝션 락킹 발진부를 구비함으로써, 위와 같은 문제점을 모두 해결할 수 있다. 여기서, 위상 고정 루프는 일반적인 구성으로 위상/주파수 락킹 동작, 주파수 합성(frequency synthesis) 동작을 수행할 수 할 수 있으며 소오스 내부클럭신호를 생성한다. 그리고 본 발명의 핵심인 인젝션 락킹 발진부는 위상 고정 루프에서 생 성되는 발진 제어전압을 이용하여 자유 발진 주파수가 설정되며, 소오스 내부클럭신호를 입력받아 실질적인 내부클럭신호인 PLL 클럭신호를 생성할 수 있다. 본 발명에 따르면 이러한 구성을 통해 위상 고정 루프의 일반적인 동작 특성을 확보할 수 있으며, 문제가 발생했던 지터 피킹 현상을 제거해 줄 수 있다. 또한 발진 제어전압을 필터링한 필터링된 제어전압을 사용함으로써, 발진 제어전압의 패턴 지터가 PLL 클럭신호에 반영되지 않게 된다. 결국, 본 발명에 따른 클럭 동기화 회로는 지터에 대한 필터링(filtering) 동작 즉, 로우 지터(low jitter)의 PLL 클럭신호를 출력할 수 있으며, 인젝션 락킹 방식의 고유한 특성인 소모되는 전력을 줄일 수 있으고 지터에 대한 동작 특성을 향상시킬 수 있다. These days, the frequency of the external clock signal has increased so that the jitter component mixed with the external clock signal cannot be ignored. Therefore, the phase locked loop is designed to output the low jitter PLL clock signal by filtering the jitter component as well as the phase / frequency locking operation and the frequency combining operation, but the problem of the jitter peaking phenomenon of the phase locked loop and the control voltage pattern It is difficult to solve all the problems with jitter. In the present invention, by providing an injection locking oscillator which applies a general phase locking loop and an injection locking method, all of the above problems can be solved. Here, the phase locked loop may perform a phase / frequency locking operation and a frequency synthesis operation in a general configuration and generate a source internal clock signal. In addition, the injection locking oscillation unit, which is the core of the present invention, may set a free oscillation frequency using an oscillation control voltage generated in a phase locked loop, and may receive a source internal clock signal to generate a PLL clock signal, which is a substantial internal clock signal. . According to the present invention, it is possible to secure the general operating characteristics of the phase locked loop and to eliminate the jitter picking phenomenon caused by the problem. In addition, by using the filtered control voltage filtered by the oscillation control voltage, the pattern jitter of the oscillation control voltage is not reflected in the PLL clock signal. As a result, the clock synchronization circuit according to the present invention may output a filtering operation for jitter, that is, a low jitter PLL clock signal, and reduce power consumption, which is a unique characteristic of the injection locking method. Can improve the operating characteristics against jitter.

전술한 본 발명은 인젝션 락킹(injection locking) 방식의 클럭 동기화 회로를 구성함으로써, 지터 피킹 현상을 제거할 수 있는 효과를 가지고 있다.The present invention described above has an effect of eliminating jitter peaking by configuring an injection locking clock synchronization circuit.

또한, 전술한 본 발명은 필터링된 제어전압을 사용함으로써, 내부클럭신호를 생성하는데 있어서 제어전압의 패턴 지터가 반영되지 않는 원하는 위상/주파수 락킹 동작을 수행할 수 있는 효과를 가지고 있다.In addition, the above-described present invention has an effect of performing a desired phase / frequency locking operation in which the pattern jitter of the control voltage is not reflected in generating the internal clock signal by using the filtered control voltage.

또한, 전술한 본 발명은 인젝션 락킹 방식을 사용함으로써, 전력 소모를 줄이고 지터에 대한 동작 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 가지고 있다.In addition, the above-described present invention has an effect of reducing the power consumption and improving the operation performance for jitter by using the injection locking method.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention. .

도 3은 본 발명에 따른 클럭 동기화 회로를 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a clock synchronization circuit according to the present invention.

도 3을 참조하면, 클럭 동기화 회로는 위상 고정 루프(310)와 인젝션 락킹 발진부(330)를 구비할 수 있다.Referring to FIG. 3, the clock synchronization circuit may include a phase locked loop 310 and an injection locking oscillator 330.

위상 고정 루프(310)는 일반적인 구성으로 위상/주파수 검출부(311)와, 차지펌핑부(312)와, 제어전압 생성부(313), 전압제어 발진부(314), 및 클럭 분주부(315)를 구비할 수 있다. 위상 고정 루프(310)의 이와 같은 구성은 이미 널리 공지된 것으로 구체적인 회로 구성은 설명하지 않기로 하며 이하 각 구성요소의 간단한 역할 및 동작에 대하여 설명하기로 한다.The phase locked loop 310 includes a phase / frequency detector 311, a charge pump 312, a control voltage generator 313, a voltage controlled oscillator 314, and a clock divider 315 in a general configuration. It can be provided. Such a configuration of the phase locked loop 310 is already well known and a detailed circuit configuration will not be described. Hereinafter, a simple role and operation of each component will be described.

우선, 위상/주파수 검출부(311)는 기준클럭신호(CLK_REF)와 피드백(feedback)되는 피드백클럭신호(CLK_FED)의 위상/주파수 차이에 대응하는 업 검출신호(DET_UP) 및 다운 검출신호(DET_DN)를 생성한다. 업 검출신호(DET_UP)와 다운 검출신호(DET_DN)는 기준클럭신호(CLK_REF)와 피드백클럭신호(CLK_FED)의 위상/주파수 관계에 따라 활성화되는 펄스 신호이다.First, the phase / frequency detector 311 receives the up detection signal DET_UP and the down detection signal DET_DN corresponding to the phase / frequency difference between the reference clock signal CLK_REF and the feedback clock signal CLK_FED fed back. Create The up detection signal DET_UP and the down detection signal DET_DN are pulse signals that are activated according to the phase / frequency relationship between the reference clock signal CLK_REF and the feedback clock signal CLK_FED.

차지펌핑부(312)는 업 검출신호(DET_UP)에 응답하여 포지티브 차지 펌핑 동작을 수행하고, 다운 검출신호(DET_DN)에 응답하여 네가티브 차지 펌핑 동작을 수행한다. 즉, 차지펑핑부(312)는 업 검출신호(DET_UP)에 응답하여 전하를 제어전압 생성부(313)에 공급해주고, 다운 검출신호(DET_DN)에 응답하여 제어전압 생성부(313)에 충전된 전하를 빼준다.The charge pumping unit 312 performs a positive charge pumping operation in response to the up detection signal DET_UP, and performs a negative charge pumping operation in response to the down detection signal DET_DN. That is, the charge popping unit 312 supplies charge to the control voltage generator 313 in response to the up detection signal DET_UP and is charged in the control voltage generator 313 in response to the down detection signal DET_DN. Subtract the charge.

제어전압 생성부(313)는 차지펌핑부(312)의 포지티브 차지 펌핑 동작에 의해 공급된 전하만큼 충전하여 그에 대응하는 발진 제어전압(V_CTR)을 생성하고, 네가티브 차지 펌핑 동작에 의해 빠져나간 전하만큼 방전하여 그에 대응하는 발진 제어전압(V_CTR)을 생성한다. 다시 말하면, 발진 제어전압(V_CTR)은 차지펌핑부(312)의 충전 동작에 의해 전압레벨이 높아지고 방전 동작에 의해 전압레벨이 낮아지게 된다.The control voltage generation unit 313 charges as much as the charge supplied by the positive charge pumping operation of the charge pumping unit 312 to generate the oscillation control voltage V_CTR corresponding thereto, and as much as the charge escaped by the negative charge pumping operation. Discharge to generate an oscillation control voltage V_CTR corresponding thereto. In other words, the oscillation control voltage V_CTR has a high voltage level due to the charging operation of the charge pumping unit 312 and a low voltage level due to the discharging operation.

전압제어 발진부(314)는 발진 제어전압(V_CTR)의 전압레벨에 대응하는 주파수의 정/부 소오스 내부클럭신호(S_CLK_INN, /S_CLK_INN)를 생성한다. 참고로, 전압제어 발진부(170)는 다수의 지연 셀(도 11 참조)을 구비하는 오실레이터(oscillator)로 설계될 수 있다. 여기서, 부 소오스 내부클럭신호(/S_CLK_INN)는 정 소오스 내부클럭신호(S_CLK_INN)와 위상이 반대인 클럭 신호이다.The voltage controlled oscillator 314 generates the positive and negative source internal clock signals S_CLK_INN and / S_CLK_INN of the frequency corresponding to the voltage level of the oscillation control voltage V_CTR. For reference, the voltage controlled oscillator 170 may be designed as an oscillator having a plurality of delay cells (see FIG. 11). Here, the sub-source internal clock signal / S_CLK_INN is a clock signal having a phase opposite to that of the positive source internal clock signal S_CLK_INN.

클럭 분주부(315)는 정 소오스 내부클럭신호(S_CLK_INN)를 예정된 분주율로 분주하여 피드백클럭신호(CLK_FED)로써 출력한다. 클럭 분주부(315)의 분주율에 따라 정/부 소오스 내부클럭신호(S_CLK_INN, /S_CLK_INN)는 기준클럭신호(CLK_REF) 대비 2N(여기서, N은 정수) 분주한 주파수를 가지게 된다.The clock divider 315 divides the constant internal clock signal S_CLK_INN at a predetermined frequency division ratio and outputs it as a feedback clock signal CLK_FED. According to the division ratio of the clock divider 315, the positive / sub source internal clock signals S_CLK_INN and / S_CLK_INN have a frequency divided by 2 N relative to the reference clock signal CLK_REF (where N is an integer).

이렇게 생성된 피드백클럭신호(CLK_FED)는 위상/주파수 검출부(311)로 다시 피드백되며, 위상/주파수 검출부(311)는 피드백클럭신호(CLK_FED)와 기준클럭신호(CLK_REF)의 위상/주파수 차이에 대응하는 업 검출신호(DET_UP) 및 다운 검출신호(DET_DN)를 생성한다.The generated feedback clock signal CLK_FED is fed back to the phase / frequency detector 311, and the phase / frequency detector 311 corresponds to the phase / frequency difference between the feedback clock signal CLK_FED and the reference clock signal CLK_REF. The up detection signal DET_UP and the down detection signal DET_DN are generated.

본 발명에 따른 위상 고정 루프(310)는 위에서 설명한 바와 같이 일반적인 구성을 가지고 있으며, 발진 제어전압(V_CTR)과 정/부 소오스 내부클럭신호(S_CLK_INN, /S_CLK_INN)를 인젝션 락킹 발진부(330)에 제공할 수 있다.The phase locked loop 310 according to the present invention has a general configuration as described above, and provides the injection control oscillation unit 330 with the oscillation control voltage V_CTR and the positive / negative source internal clock signals S_CLK_INN and / S_CLK_INN. can do.

우선, 간단한 위상 고정 루프(310)의 동작을 알아보기로 하자.First, the operation of the simple phase locked loop 310 will be described.

위상/주파수 검출부(311)는 기준클럭신호(CLK_REF)와 피드백클럭신호(CLK_FED)의 위상/주파수 차이를 검출하여 업 검출신호(DET_UP)와 다운 검출신호(DET_DN)를 생성한다. 업 검출신호(DET_UP)는 피드백클럭신호(CLK_FED)의 위상이 기준클럭신호(CLK_REF)의 위상보다 뒤서는 경우 그 위상 차이만큼에 해당하는 펄스 폭을 가지는 신호이고, 다운 검출신호(DET_DN)는 피드백클럭신호(CLK_FED)의 위상이 기준클럭신호(CLK_REF)의 위상보다 앞서는 경우 그 위상 차이만큼에 해당하는 펄스 폭을 가지는 신호이다.The phase / frequency detector 311 generates the up detection signal DET_UP and the down detection signal DET_DN by detecting a phase / frequency difference between the reference clock signal CLK_REF and the feedback clock signal CLK_FED. The up detection signal DET_UP is a signal having a pulse width corresponding to the phase difference when the phase of the feedback clock signal CLK_FED is later than the phase of the reference clock signal CLK_REF, and the down detection signal DET_DN is a feedback signal. When the phase of the clock signal CLK_FED is earlier than the phase of the reference clock signal CLK_REF, it is a signal having a pulse width corresponding to the phase difference.

차지펌핑부(312)는 업 검출신호(DET_UP)와 다운 검출신호(DET_DN)에 대응하여 차지 펌핑 동작을 통해 제어전압 생성부(313)를 충전 및 방전시키며, 이에 따라 제어전압 생성부(313)에서 출력되는 발진 제어전압(V_CTR)의 전압레벨이 달라지게 된다. 다시 말하면, 업 검출신호(DET_UP)에 응답하여 발진 제어전압(V_CTR)의 전압레벨은 높아지고 다운 검출신호(DET_DN)에 응답하여 발진 제어전압(V_CTR)의 전압레벨은 낮아진다.The charge pumping unit 312 charges and discharges the control voltage generator 313 through a charge pumping operation in response to the up detection signal DET_UP and the down detection signal DET_DN, and accordingly, the control voltage generator 313. The voltage level of the oscillation control voltage V_CTR that is outputted from V is changed. In other words, the voltage level of the oscillation control voltage V_CTR increases in response to the up detection signal DET_UP and the voltage level of the oscillation control voltage V_CTR decreases in response to the down detection signal DET_DN.

전압제어 발진부(314)는 높은 전압레벨의 발진 제어전압(V_CTR)에 대응하여 낮은 주파수의 정/부 소오스 내부클럭신호(S_CLK_INN, /S_CLK_INN)를 생성하고 낮은 전압레벨의 발진 제어전압(V_CTR)에 대응하여 높은 주파수의 정/부 소오스 내부클럭신호(S_CLK_INN, /S_CLK_INN)를 생성한다. 발진 제어전압(V_CTR)의 전압레벨과 정/부 소오스 내부클럭신호(S_CLK_INN, /S_CLK_INN)의 주파수 관계는 설계에 따라 달라질 수 있다. 즉, 낮은 전압레벨의 발진 제어전압(V_CTR)에 대응하여 낮은 주파수의 정/부 소오스 내부클럭신호(S_CLK_INN, /S_CLK_INN)를 생성하고, 높은 전압레벨의 발진 제어전압(V_CTR)에 대응하여 높은 주파수의 정/부 소오스 내부클럭신호(S_CLK_INN, /S_CLK_INN)를 생성하는 것도 가능하다.The voltage controlled oscillator 314 generates the low frequency positive and negative source internal clock signals S_CLK_INN and / S_CLK_INN in response to the oscillation control voltage V_CTR of the high voltage level and generates the oscillation control voltage V_CTR of the low voltage level. Correspondingly, a high frequency positive and negative source internal clock signals S_CLK_INN and / S_CLK_INN are generated. The voltage level of the oscillation control voltage V_CTR and the frequency relationship between the positive / negative source internal clock signals S_CLK_INN and / S_CLK_INN may vary depending on the design. That is, the positive / negative source clock signals S_CLK_INN and / S_CLK_INN of low frequency are generated in response to the oscillation control voltage V_CTR of low voltage level, and the high frequency is corresponding to the oscillation control voltage V_CTR of high voltage level. It is also possible to generate the positive / negative source internal clock signals S_CLK_INN and / S_CLK_INN.

클럭 분주부(315)는 정 소오스 내부클럭신호(S_CLK_INN)를 예정된 분주율로 분주하여 피드백클럭신호(CLK_FED)로서 출력하고, 위상/주파수 검출부(311)는 기준클럭신호(CLK_REF)와 주파수가 바뀐 피드백클럭신호(CLK_FED)의 위상/주파수 차이를 다시 검출한다.The clock divider 315 divides the constant internal clock signal S_CLK_INN at a predetermined divide ratio and outputs it as the feedback clock signal CLK_FED, and the phase / frequency detector 311 changes the frequency with the reference clock signal CLK_REF. The phase / frequency difference of the feedback clock signal CLK_FED is detected again.

위상 고정 루프(310)는 이와 같은 동작을 반복적으로 수행하면서 기준클럭신호(CLK_REF)와 동기화된 피드백클럭신호(CLK_FED)를 출력한다. 즉, 이와 같은 동작을 통해 위상/주파수 락킹 동작을 수행할 수 있다.The phase locked loop 310 repeatedly performs such an operation and outputs a feedback clock signal CLK_FED synchronized with the reference clock signal CLK_REF. That is, the phase / frequency locking operation may be performed through such an operation.

한편, 본 발명에 따른 위상 고정 루프(310) 역시 일반적인 위상 고정 루프와 마찬가지로 지터 피킹 현상 및 패턴 지터가 커지는 현상이 발생할 수 있다. 하지만, 후술 될 인젝션 락킹 발진부(330)가 발진 제어전압(V_CTR)의 패턴 지터를 막아주기 때문에 위상 고정 루프(310)는 지터 피킹 현상만을 고려하여 설계하는 것 이 가능하다. 다시 말하면, 제어전압 생성부(313)는 패턴 지터가 커지는 현상을 고려하지 않고 저항(R)과 커패시터(C) 값을 조절하여 영점을 생성함으로써 원하는 위상 마진 확보하기 위한 설계가 가능하다. 만약, 위상 고정 루프(310)에서 지터 피킹 현상을 충분히 제거하지 못하더라도 뒷 단의 인젝션 락킹 발진부(330)의 대역폭을 조절하여 전체 클럭 동기화 회로의 지터 피킹 현상을 제거해주는 것이 가능하다.On the other hand, the phase locked loop 310 according to the present invention may also occur a jitter peaking phenomenon and a large pattern jitter like the conventional phase locked loop. However, since the injection locking oscillator 330 to be described later prevents pattern jitter of the oscillation control voltage V_CTR, the phase locked loop 310 may be designed in consideration of the jitter peaking phenomenon. In other words, the control voltage generator 313 may be designed to secure a desired phase margin by adjusting a value of the resistor R and the capacitor C without considering a phenomenon in which the pattern jitter increases. If the phase lock loop 310 does not sufficiently remove the jitter peaking phenomenon, it is possible to remove the jitter peaking phenomenon of the entire clock synchronization circuit by adjusting the bandwidth of the injection locking oscillator 330 at the rear stage.

한편, 인젝션 락킹 발진부(330)는 위상 고정 루프(310)에서 생성되는 발진 제어전압(V_CTR)에 응답하여 자유 발진 주파수(free running frequency)가 설정되며, 정/부 소오스 내부클럭신호(S_CLK_INN, /S_CLK_INN)를 입력받아 이에 동기화된 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)를 생성한다.On the other hand, the injection locking oscillator 330 is set a free running frequency in response to the oscillation control voltage (V_CTR) generated in the phase locked loop 310, the positive / negative source internal clock signal (S_CLK_INN, / S_CLK_INN) is input to generate PLL clock signals CLK_PLL and / CLK_PLL synchronized thereto.

도 4는 도 3의 인젝션 락킹 발진부(330)를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 4 is a block diagram illustrating the injection locking oscillator 330 of FIG. 3.

도 4를 참조하면, 인젝션 락킹 발진부(330)는 레벨 쉬프팅부(410)와, 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430), 및 필터링부(450)를 구비할 수 있다.Referring to FIG. 4, the injection locking oscillator 330 may include a level shifting unit 410, an injection locking voltage controlled oscillator 430, and a filtering unit 450.

레벨 쉬프팅부(310)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 레벨로 스윙(swing)하며 입력되는 정/부 소오스 내부클럭신호(S_CLK_INN, /S_CLK_INN)를 CML(Current Mode Logic) 레벨로 쉬프팅(shifting)하여 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)로서 출력하기 위한 것으로 회로 동작을 더 빠르게 하고 소모되는 전력을 더 줄이기 위하여 구비될 수 있다. 여기서, 정 입력클럭신호(CLK_IN)는 정 소오스 내부클럭신호(S_CLK_INN)에 대응되는 클럭신호이고, 부 입력클럭신호(/CLK_IN)는 부 소오스 내부클럭신호(/S_CLK_INN)에 대응되 는 클럭신호이다. 레벨 쉬프팅부(310)는 이미 널리 공지된 것으로 구체적인 회로 구성은 설명하지 않기로 한다.The level shifting unit 310 swings to the complementary metal oxide semiconductor (CMOS) level and shifts the input / sub source internal clock signals S_CLK_INN and / S_CLK_INN to the current mode logic level (CML). It is for outputting as the positive / negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN and may be provided to make the circuit operation faster and reduce the power consumption. Here, the positive input clock signal CLK_IN is a clock signal corresponding to the positive source internal clock signal S_CLK_INN, and the sub input clock signal / CLK_IN is a clock signal corresponding to the sub source internal clock signal / S_CLK_INN. . The level shifting unit 310 is already well known and a detailed circuit configuration will not be described.

인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)는 레벨 쉬프팅부(410)에서 출력되는 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)를 입력받아 내부클럭신호인 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)를 생성한다. 이때, 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)는 필터링부(450)에서 출력되는 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)에 의하여 자유 발진 주파수가 설정되고, 이하에서 설명할 인젝션 락킹 방식을 사용하여 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)에 동기화된 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)를 생성한다. 여기서, 정 PLL 클럭신호(CLK_PLL)는 정 입력클럭신호(CLK_IN)에 대응되는 클럭신호이고, 부 PLL 클럭신호(/CLK_PLL)는 부 입력클럭신호(/CLK_PLL)에 대응되는 클럭신호이다. The injection locking voltage control oscillator 430 receives the positive / negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN output from the level shifting unit 410 and receives the positive / negative PLL clock signals CLK_PLL and / CLK_PLL which are internal clock signals. Create In this case, the injection locking voltage control oscillator 430 is set to a free oscillation frequency by the filtered control voltage FL_V_CTR output from the filtering unit 450, and the positive / negative input clock using the injection locking method described below. The positive / negative PLL clock signals CLK_PLL and / CLK_PLL are synchronized with the signals CLK_IN and / CLK_IN. Here, the positive PLL clock signal CLK_PLL is a clock signal corresponding to the positive input clock signal CLK_IN, and the secondary PLL clock signal / CLK_PLL is a clock signal corresponding to the negative input clock signal / CLK_PLL.

본 발명에 따른 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)는 인젝션 락킹(injection locking) 방식을 사용하였다. 인젝션 락킹 방식은, 예컨대 마스터(master) 발진기에서 출력되는 발진신호를 슬레이브(slave) 발진기에 주입(injection)하는 방법으로, 슬레이브 발진기에서 출력되는 발진신호가 마스터 발진기에서 출력되는 발진신호에 동기화된다. 이렇게 인젝션 락킹 방식을 채택하여 설계된 회로는 일반적으로 전력 소모를 줄일 수 있으며 지터에 대한 동작 성능이 향상된다. 참고로, 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)를 생성하는 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)가 슬레이브 발진기라면, 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)에 주입되는 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)를 생성하는 레벨 쉬프팅부(410)가 마스터 발진기라고 할 수 있다.The injection locking voltage control oscillator 430 according to the present invention uses an injection locking method. The injection locking method is, for example, injecting an oscillation signal output from a master oscillator to a slave oscillator, and the oscillation signal output from the slave oscillator is synchronized with the oscillation signal output from the master oscillator. Circuits designed with this injection-locking scheme typically reduce power consumption and improve jitter performance. For reference, if the injection locking voltage control oscillator 430 generating the positive / negative PLL clock signals CLK_PLL and / CLK_PLL is a slave oscillator, the positive / negative input clock signal CLK_IN injected into the injection locking voltage control oscillator 430 , The level shifting unit 410 for generating / CLK_IN) may be referred to as a master oscillator.

그래서, 인젝션 락킹 방식을 채택한 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)는 입력되는 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)에 동기화된 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)를 생성한다. 이때, 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)와 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)가 동기화되는 현상을 "인젝션 락킹(injection locking)"이라고 한다. 이러한, 인젝션 락킹 현상은 인젝션 락킹 방식을 채택한 회로의 일반적인 현상임으로 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Thus, the injection locking voltage control oscillator 430 adopting the injection locking method generates the positive / negative PLL clock signals CLK_PLL and / CLK_PLL synchronized to the input positive / negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN. At this time, the phenomenon in which the positive / negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN and the positive / negative PLL clock signals CLK_PLL and / CLK_PLL are synchronized is referred to as "injection locking". Since the injection locking phenomenon is a general phenomenon of a circuit employing an injection locking method, a detailed description thereof will be omitted.

일반적으로, 인젝션 락킹 방식을 사용한 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)는 전력 소모를 줄일 수 있으며 지터에 대한 동작 성능이 향상된다는 측면에서 매우 효율적인 회로이다. 하지만, 인젝션 락킹이 일어나기 위해서는 주입되는 발진신호 즉, 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)의 주파수와 슬레이브 발진기 즉, 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)의 자유 발진 주파수(free running frequency)가 조건에 만족해야 한다.In general, the injection locking voltage control oscillator 430 using the injection locking method is a very efficient circuit in terms of reducing power consumption and improving operation performance on jitter. However, in order for injection locking to occur, the frequency of the injected oscillation signal, that is, the positive and negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN and the slave oscillator, that is, the free running frequency of the injection locking voltage control oscillator 430, are The condition must be satisfied.

이하, 이 두 주파수의 관계를 알아보기로 하자.Hereinafter, the relationship between these two frequencies will be described.

우선, 인젝션 락킹이 일어나기 위해서는 즉, 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)와 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)가 동기화되기 위해서는 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)의 자유 발진 주파수가 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN) 주파수 근방에 위치해야만 한다. 그렇지 않게 되면, 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)에는 인젝션 락킹이 일어나지 않아 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)와 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)의 동기화가 이루어 지지 않게 된다. 이렇게 되는 이유도 인젝션 락킹 방식의 일반적인 현상이므로 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.First, a free oscillation frequency of the injection locking voltage control oscillator 430 is required to cause injection locking, that is, to synchronize the positive and negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN and the positive and negative PLL clock signals CLK_PLL and / CLK_PLL. It should be located near the frequency of home / sub input clock signal (CLK_IN, / CLK_IN). Otherwise, injection locking does not occur in the injection locking voltage control oscillator 430, thereby preventing synchronization between the positive and negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN and the positive and negative PLL clock signals CLK_PLL and / CLK_PLL. . The reason for this is also a general phenomenon of the injection locking method, so a detailed description thereof will be omitted.

여기서, 인젝션 락킹이 일어날 수 있는 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)의 주파수 범위를 "인젝션 락킹 범위(injection locking range)"라 하며, 일반적으로 인젝션 락킹 범위는 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)의 주파수를 기준으로 매우 작은 범위를 갖는다. 설명의 편의를 위해 인젝션 락킹 범위가 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)의 자유 발진 주파수의 1/10 정도라고 가정하기로 한다.Here, the frequency range of the positive / negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN in which injection locking may occur is referred to as an “injection locking range”. In general, the injection locking range is a positive / negative input clock signal ( It has a very small range based on the frequency of CLK_IN, / CLK_IN). For convenience of explanation, it is assumed that the injection locking range is about 1/10 of the free oscillation frequency of the injection locking voltage controlled oscillator 430.

예컨대 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)의 주파수가 4 GHz 라면, 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)의 자유 발진 주파수도 4 GHz 근방에 위치하여야 한다. 즉, 인젝션 락킹 범위가 4 GHz의 1/10 정도를 가지므로, 인젝션 락킹이 일어날 수 있는 조건은 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)의 자유 발진 주파수가 3.8 GHz ~ 4.2 GHz 내에 위치하는 것이다. 다시 말하면, 인젝션 락킹이 일어나기 위해서는 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)의 주파수와 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)의 자유 발진 주파수가 항상 서로 비슷한 주파수에 위치하여야만 한다.For example, if the frequencies of the positive and negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN are 4 GHz, the free oscillation frequency of the injection locking voltage control oscillator 430 should also be located near 4 GHz. That is, since the injection locking range has about 1/10 of 4 GHz, the condition in which the injection locking can occur is that the free oscillation frequency of the injection locking voltage control oscillator 430 is within 3.8 GHz to 4.2 GHz. In other words, in order for injection locking to occur, the frequencies of the positive / negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN and the free oscillation frequencies of the injection locking voltage control oscillator 430 should always be located at similar frequencies.

때문에, 요즈음 클럭 동기화 회로가 동작해야하는 동작 주파수 범위(operation frequency range)가 점점 넓어지는 상황에서 회로 설계자는 넓은 동작 주파수 범위를 가지는 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)의 주파수에 따라 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)의 자유 발진 주파수도 가변할 수 있도록 설계해야 한다.Therefore, in the situation where the operating frequency range in which the clock synchronization circuit must operate these days becomes wider, the circuit designer locks the injection according to the frequency of the positive and negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN having a wide operating frequency range. The free oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 430 should also be designed to be variable.

본 발명에서는 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)의 주파수와 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)의 자유 발진 주파수를 항상 비슷한 주파수에 위치시켜 주기 위하여 도 3의 위상 고정 루프(310)에서 생성되는 발진 제어전압(V_CTR)를 이용하였다. 즉, 발진 제어전압(V_CTR)가 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)의 자유 발진 주파수를 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)의 주파수에 대응되게 설정해 준다. 그래서, 본 발명에 따른 클럭 동기화 회로는 인젝션 락킹이 일어나기 위한 조건을 항상 만족하며, 인젝션 락킹으로 인한 결과물로 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)에 동기된 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)를 생성하는 것이 가능하다.In the present invention, the phase locked loop 310 of FIG. Oscillation control voltage V_CTR was used. That is, the oscillation control voltage V_CTR sets the free oscillation frequency of the injection locking voltage control oscillator 430 to correspond to the frequencies of the positive and negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN. Therefore, the clock synchronization circuit according to the present invention always satisfies the condition for injection locking to occur, and the positive / negative PLL clock signal CLK_PLL synchronized with the positive / negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN as a result of the injection locking. , / CLK_PLL) is possible.

한편, 필터링부(450)는 발진 제어전압(V_CTR)를 입력받아 필터링(filtering)하여 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)을 생성하는 역할을 한다. 다시 설명하면, 위상 고정 루프(310)는 원하는 위상 마진을 확보하기 위하여 설계되어 지기 때문에 발진 제어전압(V_CTR)에는 패턴 지터가 커지게 된다. 필터링부(450)는 이렇게 커진 패턴 지터를 필터링하여 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)을 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)에 제공해 줌으로써, 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)가 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)를 생성하는데 있어서 발진 제어전압(V_CTR)의 패턴 지터에 대한 영향이 반영되지 않게 된다. 여기서, 필터링부(450)는 발진 제어전압(V_CTR)를 직렬로 입력받는 저항과 병렬로 연결된 커패시터로 구성되는 저 역 통과 필터(low pass filter : LPF)로 구성될 수 있으며, 이와 같은 구성은 이미 널리 공지된 것으로 구체적인 회로 구성은 설명하지 않기로 하겠다.The filtering unit 450 receives the oscillation control voltage V_CTR and filters the oscillation control voltage V_CTR to generate a filtered control voltage FL_V_CTR. In other words, since the phase locked loop 310 is designed to secure a desired phase margin, the pattern jitter increases in the oscillation control voltage V_CTR. The filtering unit 450 filters the enlarged pattern jitter to provide the filtered control voltage FL_V_CTR to the injection locking voltage control oscillator 430, whereby the injection locking voltage control oscillator 430 provides the positive / negative PLL clock signal CLK_PLL. , The influence of the oscillation control voltage V_CTR on the pattern jitter is not reflected in generating / CLK_PLL. Here, the filtering unit 450 may be configured as a low pass filter (LPF) composed of a capacitor connected in parallel with a resistor that receives the oscillation control voltage V_CTR in series. It is well known that a specific circuit configuration will not be described.

도 5는 도 3의 발진 제어전압(V_CTR)과 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)을 설명하기 위한 파형도이다.FIG. 5 is a waveform diagram illustrating the oscillation control voltage V_CTR and the filtered control voltage FL_V_CTR of FIG. 3.

도 5에서 알 수 있듯이, 위상 고정 루프(310)에서 출력되는 발진 제어전압(V_CTR)에는 패턴 지터가 발생하는 것을 알 수 있다. 하지만, 도 4의 필터링부(450)를 거친 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)에는 패턴 지터가 사라진 것을 알 수 있다. 때문에, 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)에서 생성되는 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)에는 발진 제어전압(V_CTR)의 패턴 지터는 반영되지 않는다.As can be seen in FIG. 5, it can be seen that pattern jitter occurs in the oscillation control voltage V_CTR output from the phase locked loop 310. However, it can be seen that the pattern jitter disappeared in the filtered control voltage FL_V_CTR passed through the filtering unit 450 of FIG. 4. Therefore, the pattern jitter of the oscillation control voltage V_CTR is not reflected in the positive / negative PLL clock signals CLK_PLL and / CLK_PLL generated by the injection locking voltage control oscillator 430.

도 6은 도 4의 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram for describing the injection locking voltage control oscillator 430 of FIG. 4.

도 6을 참조하면, 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)는 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)을 입력받으며, 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)에 동기화된 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)를 생성하기 위한 것으로, 인젝션 락킹 지연 셀(610)와, 제1 노말 지연 셀(630)과, 제2 노말 지연 셀(650), 및 제3 노말 지연 셀(670)을 구비할 수 있다. 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)는 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)에 응답하여 자유 발진 주파수가 설정되고, 이를 기반으로 인젝션 락킹 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)의 전압레벨이 높아지면 낮은 자유 발진 주파수가 설정되고, 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)의 전압 레벨이 낮아지면 높은 자유 발진 주파수가 설정될 수 있다. 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)과 자유 발진 주파수의 관계는 설계에 따라 달라질 수 있다.Referring to FIG. 6, the injection locking voltage control oscillator 430 receives the filtered control voltage FL_V_CTR and the positive / negative PLL clock signal CLK_PLL, which is synchronized with the positive / negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN. / CLK_PLL) and may include an injection locking delay cell 610, a first normal delay cell 630, a second normal delay cell 650, and a third normal delay cell 670. have. The injection locking voltage control oscillator 430 may set a free oscillation frequency in response to the filtered control voltage FL_V_CTR, and may perform an injection locking operation based on this. For example, when the voltage level of the filtered control voltage FL_V_CTR is increased, a low free oscillation frequency may be set. When the voltage level of the filtered control voltage FL_V_CTR is low, a high free oscillation frequency may be set. The relationship between the filtered control voltage FL_V_CTR and the free oscillation frequency may vary depending on the design.

한편, 인젝션 락킹 지연 셀(610)은 인젝션 락킹 동작을 통해 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)와 동일한 주파수의 정/부 출력클럭신호(CLK_OUT, /CLK_OUT)를 생성하기 위한 것으로, 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)을 입력받으며 정 입력클럭신호(CLK_IN)를 자신의 제1 정 입력단(IN1)으로 부 입력클럭신호(/CLK_IN)를 자신의 제1 부 입력단(/IN1)으로 입력받고, 피드백되는 정 PLL 클럭신호(CLK_PLL)를 자신의 제2 정 입력단(IN2)으로 부 PLL 클럭신호(CLK_PLL)를 자신의 제2 부 입력단(/IN2)으로 입력받는다.The injection locking delay cell 610 is configured to generate the positive / negative output clock signals CLK_OUT and / CLK_OUT having the same frequency as the positive / negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN through the injection locking operation. The received control voltage FL_V_CTR and the positive input clock signal CLK_IN to the first positive input terminal IN1 of the sub input clock signal / CLK_IN to the first sub input terminal / IN1 of its own. The feedback PLL clock signal CLK_PLL is input to the second positive input terminal IN2 of the second PLL clock signal CLK_PLL to the second sub input terminal / IN2 of the second PLL clock signal CLK_PLL.

제1 노말 지연 셀(630)은 인젝션 락킹 지연 셀(610)의 출력클럭신호를 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)에 대응하는 예정된 지연 시간만큼 지연시키기 위한 것으로, 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)을 입력받으며 인젝션 락킹 지연 셀(610)의 출력신호를 각각 자신의 정/부 입력단(+, -)으로 입력받는다.The first normal delay cell 630 delays the output clock signal of the injection locking delay cell 610 by a predetermined delay time corresponding to the filtered control voltage FL_V_CTR, and receives the filtered control voltage FL_V_CTR. The output signal of the injection locking delay cell 610 is input to its positive and negative input terminals (+,-), respectively.

제2 노말 지연 셀(650)은 제1 노말 지연 셀(630)의 출력클럭신호를 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)에 대응하는 예정된 지연 시간만큼 지연시키기 위한 것으로, 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)을 입력받으며 제1 노말 지연 셀(630)의 출력신호를 각각 자신의 정/부 입력단(+, -)으로 입력받는다.The second normal delay cell 650 delays the output clock signal of the first normal delay cell 630 by a predetermined delay time corresponding to the filtered control voltage FL_V_CTR and inputs the filtered control voltage FL_V_CTR. Receives the output signal of the first normal delay cell 630 to its positive / negative input terminal (+,-), respectively.

제3 노말 지연 셀(670)은 제2 노말 지연 셀(650)의 출력클럭신호를 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)에 대응하는 예정된 지연 시간만큼 지연시켜 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)를 생성하기 위한 것으로, 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)을 입력받으며 제2 노말 지연 셀(650)의 출력신호를 각각 자신의 정/부 입력단(+,-)을 입력받아 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)를 생성한다.The third normal delay cell 670 delays the output clock signal of the second normal delay cell 650 by a predetermined delay time corresponding to the filtered control voltage FL_V_CTR and thus, the positive and negative PLL clock signals CLK_PLL and / CLK_PLL. In order to generate the, the filtered control voltage FL_V_CTR is input and the output signal of the second normal delay cell 650 receives its positive / negative input terminal (+,-), respectively. Create CLK_PLL, / CLK_PLL).

여기서, 인젝션 락킹 지연 셀(610) 및 제1 내지 제3 노말 지연 셀(630, 650, 670)을 제어하는 바이어스 전압(V_BN)은 일정한 전압 레벨을 갖는 기준 전압으로서, 밴드갭 회로(bandgap circuit) 또는 위들러 발생기(widlar generator)를 이용하여 생성할 수 있다.Here, the bias voltage V_BN for controlling the injection locking delay cell 610 and the first to third normal delay cells 630, 650, and 670 is a reference voltage having a constant voltage level, and is a bandgap circuit. Alternatively, it may be generated using a widget generator.

이어서, 제1 내지 제3 노말 지연 셀(630, 650, 670)은 멀티 위상 클럭(multi phase clock)을 생성하기 위한 것으로, 본 발명에서는 하나의 인젝션 락킹 지연 셀(610)과 발진(oscilation) 동작을 통해 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)를 생성하기 위한 하나의 노말 지연 셀을 구비할 수도 있다. 참고로, 멀티 위상 클럭은 각각 예정된 위상만큼 차이를 가지는 다수의 클럭신호를 말하며, 예컨대, 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)에서 출력되는 다수의 클럭신호(각 지연 셀에서 출력되는 신호)는 각각 45°만큼의 위상 차이를 가질 수 있다. 멀티 위상 클럭은 여러 가지 동작 타이밍을 제공해 줄 뿐만 아니라 소모되는 전력을 줄여주는 효과가 있다.Subsequently, the first to third normal delay cells 630, 650, and 670 are used to generate a multi phase clock. In the present invention, one injection locking delay cell 610 and an oscilation operation are performed. One normal delay cell for generating the positive / negative PLL clock signals CLK_PLL and / CLK_PLL may be provided. For reference, the multi-phase clock refers to a plurality of clock signals each having a predetermined phase difference. For example, the plurality of clock signals (signals output from each delay cell) output from the injection locking voltage control oscillator 430 may be 45 degrees. Phase difference can be as much as °. Multi-phase clocks not only provide different timings of operation, but also reduce power consumption.

도 7은 도 6의 인젝션 락킹 지연 셀(610)을 설명하기 위한 회로도이다.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating the injection locking delay cell 610 of FIG. 6.

도 6과 도 7을 참조하면, 인젝션 락킹 지연 셀(610)은 입/출력부(710)와, 로딩부(730), 및 바이어싱부(750)를 구비할 수 있다.6 and 7, the injection locking delay cell 610 may include an input / output unit 710, a loading unit 730, and a biasing unit 750.

입/출력부(710)는 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)와 정/부 PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)를 입력받아 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)에 동기화 된 정/부 출력클럭신호(CLK_OUT, /CLK_OUT)를 생성하기 위한 것으로, 부 출력클럭신호(/CLK_OUT)의 출력단과 공통노드(N) 사이에 소오스-드레인 경로가 형성되고 제1 정 입력단(IN1, 도 6 참조)을 통해 입력되는 정 입력클럭신호(CLK_IN)를 게이트로 입력받는 제1 엔모스 트랜지스터(NM1)와, 정 출력클럭신호(CLK_OUT)의 출력단과 공통노드(N) 사이에 소오스-드레인 경로가 형성되고 제1 부 입력단(/IN1)을 통해 입력되는 부 입력클럭신호(/CLK_IN)를 게이트로 입력받는 제2 엔모스 트랜지스터(NM2)와, 부 출력클럭신호(/CLK_OUT)의 출력단과 공통노드(N) 사이에 소오스-드레인 경로가 형성되고 제2 정 입력단(IN2)을 통해 입력되는 정 PLL 클럭신호(CLK_PLL)를 게이트로 입력받는 제3 엔모스 트랜지스터(NM3), 및 정 출력클럭신호(CLK_OUT)의 출력단과 공통노드(N) 사이에 소오스-드레인 경로가 형성되고 제2 부 입력단(/IN2)을 통해 입력되는 부 PLL 클럭신호(/CLK_PLL)를 게이트로 입력받는 제4 엔모스 트랜지스터(NM4)를 구비할 수 있다.The input / output unit 710 receives the positive / negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN and the positive / negative PLL clock signals CLK_PLL and / CLK_PLL and synchronizes them with the positive and negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN. For generating the positive / negative output clock signals CLK_OUT and / CLK_OUT, a source-drain path is formed between the output terminal of the negative output clock signal / CLK_OUT and the common node N and the first positive input terminal IN1 is generated. (See FIG. 6) between the first NMOS transistor NM1 receiving the positive input clock signal CLK_IN as a gate, the output terminal of the positive output clock signal CLK_OUT, and the common node N. The second NMOS transistor NM2 and the output terminal of the sub output clock signal / CLK_OUT having a drain path formed therein and receiving the sub input clock signal / CLK_IN input through the first sub input terminal / IN1 as a gate. A positive PLL clock signal is formed between a second node and a common node N and is input through the second positive input terminal IN2. A source-drain path is formed between the third NMOS transistor NM3, which receives the CLK_PLL as a gate, and the output terminal of the positive output clock signal CLK_OUT and the common node N, and the second negative input terminal / IN2. The fourth NMOS transistor NM4 may receive a negative PLL clock signal / CLK_PLL input through the gate.

로딩부(730)는 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)에 대응하는 로딩 값을 가지기 위한 것으로, 전원전압단(VDD)과 부 출력클럭신호(/CLK_OUT)의 출력단 사이에 소오스-드레인 경로가 형성되고 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)을 게이트로 입력받는 제1 피모스 트랜지스터(PM1)와, 전원전압단(VDD)과 정 출력클럭신호(CLK_OUT)의 출력단 사이에 소오스-드레인 경로가 형성되고 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)을 게이트로 입력받는 제2 피모스 트랜지스터(PM2)와, 제1 및 제2 피모스 트랜지스터(PM1, PM2)와 각각 병렬 연결되고 정/부 출력클럭신호(CLK_OUT, /CLK_OUT)의 출력단이 각각의 게이트에 연결된 제3 및 제4 피모스 트랜지스터(PM3, PM4)를 구비할 수 있다.The loading unit 730 has a loading value corresponding to the filtered control voltage FL_V_CTR, and a source-drain path is formed between the power supply voltage terminal VDD and the output terminal of the sub output clock signal / CLK_OUT and is filtered. A source-drain path is formed between the first PMOS transistor PM1 receiving the control voltage FL_V_CTR as a gate and the output terminal of the power supply voltage terminal VDD and the positive output clock signal CLK_OUT, and the filtered control voltage. Output terminals of the positive and negative output clock signals CLK_OUT and / CLK_OUT are connected in parallel with the second PMOS transistor PM2 and the first and second PMOS transistors PM1 and PM2 respectively receiving the FL_V_CTR as a gate. Third and fourth PMOS transistors PM3 and PM4 connected to the respective gates may be provided.

여기서, 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)의 전압레벨이 높아지면 로딩부(730)의 로딩 값은 커지게 되고, 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)의 전압레벨이 낮아지면 로딩부(730)의 로딩 값은 작아지게 된다. 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)과 로딩 값의 관계는 설계에 따라 달라질 수 있다.Here, when the voltage level of the filtered control voltage FL_V_CTR increases, the loading value of the loading unit 730 increases. When the voltage level of the filtered control voltage FL_V_CTR decreases, the loading value of the loading unit 730 is decreased. It becomes small. The relationship between the filtered control voltage FL_V_CTR and the loading value may vary depending on the design.

한편, 바이어싱부(750)는 바이어스 전압(V_BN)에 응답하여 인젝션 락킹 지연 셀(610)에 예정된 동작 전류를 흐르게 하기 위한 것으로, 공통노드(N)를 포함하는 전류 경로에 예정된 동작 전류를 흐르게 할 수 있다. 바이어싱부(750)는 공통노드(N)와 접지전압단(VSS) 사이에 소오스-드레인 경로가 형성되고 바이어스 전압(V_BN)을 게이트로 입력받는 제5 엔모스 트랜지스터(NM5)를 구비할 수 있다.On the other hand, the biasing unit 750 is for flowing a predetermined operating current to the injection locking delay cell 610 in response to the bias voltage (V_BN), it is to flow a predetermined operating current in the current path including the common node (N). Can be. The biasing unit 750 may include a fifth NMOS transistor NM5 having a source-drain path formed between the common node N and the ground voltage terminal VSS and receiving the bias voltage V_BN as a gate. .

이러한 인젝션 락킹 지연 셀(610)은 주입되어지는 정/부 입력클럭신호(CLK_IN, /CLK_IN)와 동일한 주파수의 정/부 출력클럭신호(CLK_OUT, /CLK_OUT)를 출력한다. 이러한 인젝션 락킹 현상은 일반적인 인젝션 락킹 방식을 채택한 회로의 일반적인 동작 특성임으로 이에 관한 자세한 회로 동작은 생략하기로 한다.The injection locking delay cell 610 outputs the positive and negative output clock signals CLK_OUT and / CLK_OUT having the same frequency as the positive and negative input clock signals CLK_IN and / CLK_IN to be injected. The injection locking phenomenon is a general operation characteristic of a circuit adopting a general injection locking method, and thus detailed circuit operation thereof will be omitted.

참고로, 제1 엔모스 트랜지스터(NM1) 및 제3 엔모스 트랜지스터(NM3)와, 제2 엔모스 트랜지스터(NM2) 및 제4 엔모스 트랜지스터(NM4)의 사이즈(size) 비율을 조절하면 인젝션 락킹 범위를 조절하는 것도 가능하다.For reference, injection locking is performed by adjusting the size ratio of the first NMOS transistor NM1 and the third NMOS transistor NM3 and the second NMOS transistor NM2 and the fourth NMOS transistor NM4. It is also possible to adjust the range.

도 8a 와 도 8b 각각은 제1 내지 제3 노말 지연 셀(630, 650, 670) 중 어느 하나를 설명하기 위한 회로도이다. 8A and 8B are circuit diagrams for explaining any one of the first to third normal delay cells 630, 650, and 670.

도 8a에는 일반적인 지연 셀로 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)에 제어 받으며, 이전 단의 지연 셀에서 출력되는 클력신호를 각 입력단(IN, /IN)으로 입력받아 예정된 지연 시간만큼 지연시켜 해당하는 각 출력단(OUT, /OUT)으로 출력시킬 수 있다. 여기서, 입력단(IN, /IN)을 통해 입력되는 주파수와 출력단(OUT, /OUT)을 통해 출력되는 주파수는 동일하다.In FIG. 8A, a control signal FL_V_CTR filtered by a general delay cell is controlled, and a clock signal output from a delay cell of a previous stage is input to each input terminal IN and / IN to be delayed by a predetermined delay time. OUT, / OUT). Here, the frequency input through the input terminal (IN, / IN) and the frequency output through the output terminal (OUT, / OUT) is the same.

도 8b 역시 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)에 제어 받으며, 이전 단의 지연 셀에서 출력되는 클럭신호를 각 입력단(IN, /IN)으로 입력받아 예정된 지연 시간만큼 지연시켜 해당하는 각 출력단(OUT, /OUT)으로 출력시킬 수 있다. 도 8a와 도 8b의 지연 셀은 입력단(IN, /IN)을 구성하는 엔모스 트랜지스터의 개수가 다르며, 그 동작은 동일하다. 하지만 인젝션 락킹 지연 셀(610)과 노말 지연 셀(630, 650, 670)이 대칭적(symmetrical)으로 동작하기 위해서는 물리적인(physical) 레이아웃(layout)이 동일한 도 8b의 구성이 바람직할 수 있다.8B is also controlled by the filtered control voltage FL_V_CTR, and receives the clock signal output from the delay cell of the previous stage to each input terminal IN, / IN, and delays it by a predetermined delay time. OUT) can be output. The delay cells of FIGS. 8A and 8B have different numbers of NMOS transistors constituting the input terminals IN and / IN, and their operations are the same. However, in order for the injection locking delay cell 610 and the normal delay cells 630, 650, and 670 to operate symmetrically, a configuration of FIG. 8B having the same physical layout may be preferable.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 클럭 동기화 회로는 위상 고정 루프(310)와 인젝션 락킹 발진부(330)를 구비하여 지터 피킹 현상 및 패턴 지터 현상을 제거해 줄 수 있다. 이때, 위상 고정 루프(310)는 위상 마진만을 고려하여 설계할 수 있으며, 여기서 발생하는 패턴 지터 현상은 인젝션 락킹 발진부(330)의 필터링부(450)에서 제거할 수 있다. 또한, 안정적인 회로 동작을 위하여 인젝션 락킹 발진부(330)의 대역폭은 위상 고정 루프(310)의 대역폭보다 작게 가지고 가는 것이 바람직하다.As described above, the clock synchronization circuit according to the present invention may include a phase locked loop 310 and an injection locking oscillator 330 to remove jitter picking and pattern jitter. In this case, the phase locked loop 310 may be designed by considering only the phase margin, and the pattern jitter phenomenon may be removed by the filtering unit 450 of the injection locking oscillator 330. In addition, for stable circuit operation, the bandwidth of the injection locking oscillator 330 may be smaller than the bandwidth of the phase locked loop 310.

도 9는 본 발명의 클럭 동기화 회로의 전달 함수 특성 곡선을 설명하기 위한 시뮬레이션이다.9 is a simulation for explaining the transfer function characteristic curve of the clock synchronization circuit of the present invention.

(a)는 위상 고정 루프(310)의 전달 함수 특선 곡선을 나타낸 것으로 본 발명에서도 종래와 마찬가지로 대역 폭 부근에 지터 피킹 현상이 발생할 수 있다.(a) shows the transfer function special curve of the phase locked loop 310. In the present invention, the jitter picking phenomenon may occur in the vicinity of the bandwidth as in the prior art.

(b)는 인젝션 락킹 발진부(330)의 전달 함수 특선 곡선을 나타낸 것으로, 인젝션 락킹 발진부(330)의 대역폭은 위상 고정 루프(310)의 대역폭보다 작게 가지고 갈 수 있다.(b) shows a transfer function special curve of the injection locking oscillator 330, and the bandwidth of the injection locking oscillator 330 may be smaller than the bandwidth of the phase locked loop 310.

(c)는 본 발명의 클럭 동기화 회로의 전달 함수 특선 곡선을 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 클럭 동기화 회로의 대역폭은 위상 고정 루프(310)의 전달 함수 특선 곡선(a)과 인젝션 락킹 발진부(330)의 전달 함수 특선 곡선(b)의 곱으로 나타난다. 도면에서 볼 수 있듯이, (a)에서 발생하는 지터 피킹 현상이 현저하게 줄어든 것을 볼 수 있다.(c) shows the transfer function selection curve of the clock synchronization circuit of the present invention, and the bandwidth of the clock synchronization circuit according to the present invention is the transfer function selection curve (a) of the phase locked loop 310 and the injection locking oscillator 330. It is expressed as the product of the transfer function selection curve (b) of. As can be seen in the figure, it can be seen that the jitter picking phenomenon occurring in (a) is significantly reduced.

도 10은 본 발명에 따른 클럭 동기화 회로의 파워 노이즈 주파수에 따른 지터를 설명하기 위한 시뮬레이션이다.10 is a simulation for explaining the jitter according to the power noise frequency of the clock synchronization circuit according to the present invention.

도 10을 참조하면, 종래의 경우 대역폭 부근의 파워 노이즈가 인가되는 A와 같은 경우 큰 지터가 출력되는 것을 알 수 있다. 하지만 본 발명의 경우 지터가 확연하게 줄어든 것을 알 수 있다. 즉, 지터가 필터링 된 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, it can be seen that a large jitter is output when A is applied to power noise near a bandwidth in the conventional case. However, in the case of the present invention it can be seen that the jitter is significantly reduced. That is, the jitter is filtered.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 클럭 동기화 회로는 일반적인 위상 고정 루프(310)를 통해 위상 고정 루프(310) 본연의 동작 특성을 확보하고, 인젝션 락킹 발진부(330)를 통해 지터 피킹 현상 및 패턴 지터 현상을 없애 줄 수 있다.As described above, the clock synchronization circuit according to the present invention secures the operation characteristics of the phase locked loop 310 through the general phase locked loop 310, and the jitter peaking phenomenon and the pattern jitter through the injection locking oscillator 330. It can eliminate the phenomenon.

한편, 도 4의 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)의 다른 실시예를 알아보기 위하여 우선 도 11을 통해 도 3의 전압제어 발진부(310)의 구체적인 회로 구성을 알아보기로 한다.Meanwhile, in order to understand another embodiment of the injection locking voltage controlled oscillator 430 of FIG. 4, a detailed circuit configuration of the voltage controlled oscillator 310 of FIG. 3 will be described with reference to FIG. 11.

도 11을 참조하면, 전압제어 발진부(310)는 4개의 노말 지연 셀(1110, 1130, 1150, 1170)을 구비할 수 있다. 일반적으로 전압제어 발진부(310)는 도 8a와 같은 노말 지연 셀을 구비할 수 있지만, 여기서는 도 12의 다른 실시예의 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)와 대칭적으로 구성하기 위하여 도 8b와 같은 지연 셀로 구성하였다. 도 12에서 설명하겠지만 전압제어 발진부(310)가 이러한 구성을 가지는 경우 대칭적인 동작을 위하여 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)의 각 지연 셀은 도 7의 인젝션 락킹 지연 셀로 구성되는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 11, the voltage controlled oscillator 310 may include four normal delay cells 1110, 1130, 1150, and 1170. In general, the voltage controlled oscillator 310 may include a normal delay cell as shown in FIG. 8A, but the voltage controlled oscillator 310 may be configured as a delay cell as illustrated in FIG. 8B to be symmetrically configured with the injection locking voltage controlled oscillator 430 of another embodiment of FIG. 12. Configured. As will be described with reference to FIG. 12, when the voltage controlled oscillator 310 has such a configuration, each delay cell of the injection locking voltage controlled oscillator 430 may be configured as the injection locking delay cell of FIG. 7.

전압제어 발진부(310)는 인젝션 락킹 동작을 통해 제1 내지 제4 정/부 위상클럭신호(M_CLK<1>, /M_CLK<1>, M_CLK<2>, /M_CLK<2>, M_CLK<3>, /M_CLK<3>, M_CLK<4>, /M_CLK<4>)를 생성한다. 여기서, 제1 내지 제4 부 위상클럭신호(/M_CLK<1>, /M_CLK<2>, /M_CLK<3>, /M_CLK<4>)는 각각 제1 내지 제4 정 위상클럭신호(M_CLK<1>, M_CLK<2>, M_CLK<3>, M_CLK<4>)의 반전된 클럭신호이고, 제1 내지 제2 정 위상클럭신호(M_CLK<1>, M_CLK<2>, M_CLK<3>, M_CLK<4>)는 각각 예정된 위상만큼 차이(예컨대, 45°)를 가지는 멀티 위상 클럭 신호이다.The voltage controlled oscillator 310 performs the first to fourth positive and negative phase clock signals M_CLK <1>, / M_CLK <1>, M_CLK <2>, / M_CLK <2>, and M_CLK <3> through the injection locking operation. , / M_CLK <3>, M_CLK <4>, / M_CLK <4>). Here, the first to fourth sub phase clock signals / M_CLK <1>, / M_CLK <2>, / M_CLK <3>, and / M_CLK <4> are the first to fourth positive phase clock signals M_CLK <, respectively. 1>, M_CLK <2>, M_CLK <3>, and M_CLK <4>, which are inverted clock signals, and the first to second positive phase clock signals M_CLK <1>, M_CLK <2>, M_CLK <3>, M_CLK <4>) are multi-phase clock signals each having a difference (eg, 45 °) by a predetermined phase.

도 12는 도 4의 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining another embodiment of the injection locking voltage control oscillator 430 of FIG. 4.

도 12의 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)는 도 11의 제1 내지 제4 정/부 위상클럭신호(M_CLK<1>, /M_CLK<1>, M_CLK<2>, /M_CLK<2>, M_CLK<3>, /M_CLK<3>, M_CLK<4>, /M_CLK<4>)에 대응하여 4개의 인젝션 락킹 지연 셀(1210, 1230, 1250, 1270)를 구비할 수 있다. 여기서, 4개의 인젝션 락킹 지연 셀(1210, 1230, 1250, 1270)은 도 7의 인젝션 락킹 지연 셀로 구성될 수 있으며, 각각의 인젝션 락킹 지연 셀은 대응하는 각 출력신호(M_CLK<1>, /M_CLK<1>, M_CLK<2>, /M_CLK<2>, M_CLK<3>, /M_CLK<3>, M_CLK<4>, /M_CLK<4>)를 주입받아 인젝션 락킹 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 각 인젝션 락킹 지연 셀의 인젝션 락킹 동작은 이미 설명했으므로 생략하기로 한다.The injection locking voltage control oscillator 430 of FIG. 12 includes the first to fourth positive / negative phase clock signals M_CLK <1>, / M_CLK <1>, M_CLK <2>, / M_CLK <2>, and M_CLK of FIG. Four injection locking delay cells 1210, 1230, 1250, and 1270 may be provided to correspond to <3>, / M_CLK <3>, M_CLK <4>, and / M_CLK <4>. Here, the four injection locking delay cells 1210, 1230, 1250, and 1270 may be configured as the injection locking delay cells of FIG. 7, and each injection locking delay cell corresponds to each output signal M_CLK <1>, / M_CLK. Injection lock operation may be performed by injection of <1>, M_CLK <2>, / M_CLK <2>, M_CLK <3>, / M_CLK <3>, M_CLK <4>, and / M_CLK <4>. Here, since the injection locking operation of each injection locking delay cell has been described, it will be omitted.

한편, 도 12의 실시예에서는 4개의 인젝션 락킹 지연 셀(1210, 1230, 1250, 1270)에 대응하는 각 클럭 신호가 주입되는 경우를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명에 따르면 이중 적어도 어느 하나에만 신호가 주입될 수 있으며 이때 주입되는 클럭 신호는 기준클럭신호(CLK_REF)에 대응하는 위상을 가지는 클럭 신호이기만 하면 된다.Meanwhile, in the embodiment of FIG. 12, a case in which clock signals corresponding to four injection locking delay cells 1210, 1230, 1250, and 1270 are injected is described as an example. May be injected, and the injected clock signal may be a clock signal having a phase corresponding to the reference clock signal CLK_REF.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 클럭 동기화 회로는 일반적인 위상 고정 루프(310)와, 인젝션 락킹 발진부(330)를 구성해 줌으로써, 위상/주파수 락킹 동작과 주파수 합성 동작뿐만 아니라 소모되는 전력을 줄일 수 있으며 지터에 대한 동작 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 인젝션 락킹 발진부(330)의 대역폭을 위상 고정 루프(310)의 대역폭보다 작게 설정함으로써, 지터 피킹 현상이 발생하는 구간을 제거하는 것이 가능하다.As described above, the clock synchronization circuit according to the present invention configures the general phase locked loop 310 and the injection locking oscillator 330 to reduce power consumption as well as phase / frequency locking operation and frequency synthesis operation. It also improves the operating characteristics for jitter. In addition, by setting the bandwidth of the injection locking oscillator 330 to be smaller than the bandwidth of the phase locked loop 310, it is possible to eliminate a section in which jitter picking occurs.

이어서, 본 발명에 따른 클럭 동기화 회로는 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)을 사용함으로써, PLL 클럭신호(CLK_PLL, /CLK_PLL)에 발진 제어전압(V_CTR)의 패턴 지터가 반영되지 않게 된다.Subsequently, the clock synchronization circuit according to the present invention uses the filtered control voltage FL_V_CTR so that the pattern jitter of the oscillation control voltage V_CTR is not reflected in the PLL clock signals CLK_PLL and / CLK_PLL.

이어서, 본 발명에 따른 클럭 동기화 회로는 인젝션 락킹 방식을 적용함으로써, 안정적인 위상/주파수 락킹 동작뿐만 아니라 소모되는 전력을 줄일 수 있으며 지터에 대한 동작 특성을 향상시킬 수 있다.Subsequently, the clock synchronization circuit according to the present invention can reduce injection power as well as stable phase / frequency locking operation by applying an injection locking scheme, and can improve operation characteristics for jitter.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 이상에서 설명한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경으로 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible with various substitutions, modifications, and changes within the scope of the technical idea of the present invention.

또한, 전술한 실시예에서 예시한 논리 게이트 및 트랜지스터는 입력되는 신호의 극성에 따라 그 위치 및 종류가 다르게 구현되어야 할 것이다.In addition, the logic gate and the transistor illustrated in the above embodiment should be implemented in different positions and types depending on the polarity of the input signal.

도 1은 종래의 아날로그 방식의 위상 고정 루프를 설명하기 위한 블록도.1 is a block diagram illustrating a conventional phase locked loop.

도 2는 도 1의 위상 고정 루프의 지터 전달 함수(jitter transfer function) 특성 곡선을 설명하기 위한 그래프.FIG. 2 is a graph for explaining a jitter transfer function characteristic curve of the phase locked loop of FIG. 1. FIG.

도 3은 본 발명에 따른 클럭 동기화 회로를 설명하기 위한 블록도.3 is a block diagram illustrating a clock synchronization circuit according to the present invention.

도 4는 도 3의 인젝션 락킹 발진부(330)를 설명하기 위한 블록도.FIG. 4 is a block diagram illustrating the injection locking oscillator 330 of FIG. 3.

도 5는 도 3의 발진 제어전압(V_CTR)과 필터링된 제어전압(FL_V_CTR)을 설명하기 위한 파형도.FIG. 5 is a waveform diagram illustrating the oscillation control voltage V_CTR and the filtered control voltage FL_V_CTR of FIG. 3.

도 6은 도 4의 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)를 설명하기 위한 도면.6 is a view for explaining the injection locking voltage control oscillator 430 of FIG.

도 7은 도 6의 인젝션 락킹 지연 셀(610)을 설명하기 위한 회로도.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating the injection locking delay cell 610 of FIG. 6.

도 8a 와 도 8b는 제1 내지 제3 노말 지연 셀(630, 650, 670) 중 어느 하나를 설명하기 위한 회로도. 8A and 8B are circuit diagrams for explaining any one of the first to third normal delay cells (630, 650, 670).

도 9는 종래의 위상 고정 루프의 지터 전달 함수 특성 곡선을 설명하기 위한 시뮬레이션.9 is a simulation for explaining a jitter transfer function characteristic curve of a conventional phase locked loop.

도 10은 본 발명의 위상 고정 루프의 지터 전달 함수 특성 곡선을 설명하기 위한 시뮬레이션.10 is a simulation for explaining the jitter transfer function characteristic curve of the phase locked loop of the present invention.

도 11은 도 3의 전압제어 발진부(310)을 설명하기 위한 회로도.FIG. 11 is a circuit diagram illustrating the voltage controlled oscillator 310 of FIG. 3.

도 12는 도 4의 인젝션 락킹 전압제어 발진부(430)의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면.12 is a view for explaining another embodiment of the injection locking voltage control oscillator 430 of FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

310 : 인젝션 락킹 발진부 330 : 위상 고정 루프310: injection locking oscillator 330: phase locked loop

Claims (28)

기준클럭신호와 피드백클럭신호의 위상/주파수 차이를 검출하여 이에 대응하는 발진제어전압을 생성하고, 상기 발진제어전압에 대응하는 소오스 내부클럭신호를 생성하기 위한 위상고정루프와,A phase locked loop for detecting a phase / frequency difference between the reference clock signal and the feedback clock signal to generate an oscillation control voltage corresponding thereto, and for generating a source internal clock signal corresponding to the oscillation control voltage; 상기 발진제어전압에 응답하여 자유 발진 주파수(free running frequency)가 설정되며, 상기 소오스 내부클럭신호를 입력받아 내부클럭신호를 생성하기 위한 인젝션 락킹 발진수단A free running frequency is set in response to the oscillation control voltage, and an injection locking oscillation means for receiving the source internal clock signal and generating an internal clock signal 을 구비하는 클럭 동기화 회로.Clock synchronization circuit having a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소오스 내부클럭신호는 상기 기준클럭신호를 2N(여기서, N은 정수) 분주한 주파수를 가지고, 상기 내부클럭신호는 상기 소오스 내부클럭신호와 동일한 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And the source internal clock signal has a frequency obtained by dividing the reference clock signal by 2 N (where N is an integer), and the internal clock signal has the same frequency as the source internal clock signal. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 인젝션 락킹 발진수단은,The injection locking oscillation means, 상기 발진제어전압을 필터링하여 필터링된 제어전압을 출력하기 위한 필터링부와,A filtering unit for filtering the oscillation control voltage and outputting a filtered control voltage; 상기 필터링된 제어전압을 입력받으며, 상기 소오스 내부클럭신호에 대응하는 주파수의 상기 내부클럭신호를 생성하기 위한 인젝션 락킹 전압제어 발진부를 구비하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And an injection locking voltage control oscillator configured to receive the filtered control voltage and generate the internal clock signal having a frequency corresponding to the source internal clock signal. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 필터링부는 저역 통과 필터(low pass filter)를 구비하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And the filtering unit comprises a low pass filter. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 인젝션 락킹 전압제어 발진부는,The injection locking voltage control oscillator, 상기 필터링된 제어전압과 상기 소오스 내부클럭신호와 상기 내부클럭신호를 입력받아 상기 소오스 내부클럭신호에 대응하는 출력클럭신호를 생성하는 인젝션 락킹 지연 셀과,An injection locking delay cell configured to receive the filtered control voltage, the source internal clock signal and the internal clock signal, and generate an output clock signal corresponding to the source internal clock signal; 상기 출력클럭신호를 상기 발진 제어전압에 대응하는 예정된 지연 시간만큼 지연시켜 상기 내부클럭신호로 출력하는 노말 지연 셀을 구비하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And a normal delay cell which delays the output clock signal by a predetermined delay time corresponding to the oscillation control voltage and outputs the internal clock signal as the internal clock signal. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 소오스 내부클럭신호와 상기 출력클럭신호는 동일한 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And the source internal clock signal and the output clock signal have the same frequency. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 인젝션 락킹 지연 셀은,The injection locking delay cell, 상기 기준클럭신호와 상기 내부클럭신호를 입력받아 상기 기준클럭신호에 동기된 클럭신호를 출력하는 입/출력부;An input / output unit configured to receive the reference clock signal and the internal clock signal and output a clock signal synchronized with the reference clock signal; 상기 필터링된 제어전압에 대응하는 로딩 값을 가지는 로딩부; 및A loading unit having a loading value corresponding to the filtered control voltage; And 바이어스 전압에 응답하여 상기 인젝션 락킹 지연 셀에 예정된 동작 전류를 흐르게 하는 바이어싱부를 구비하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And a biasing portion configured to flow a predetermined operating current to the injection locking delay cell in response to a bias voltage. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 입/출력부는,The input / output unit, 차동 출력단과 상기 바이어싱부 사이에 삽입되고, 차동으로 입력되는 상기 소오스 내부클럭신호를 입력받는 제1 입력부와,A first input unit inserted between the differential output terminal and the biasing unit and receiving the source internal clock signal differentially input; 상기 차동 출력단과 상기 바이어싱부 사이에 삽입되고, 차동으로 입력되는 상기 내부클럭신호를 입력받는 제2 입력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And a second input unit inserted between the differential output terminal and the biasing unit and receiving the internal clock signal which is differentially input. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소오스 기준클럭신호의 전압레벨을 예정된 전압레벨로 쉬프팅하여 상기 인젝션 락킹 발진수단에 제공하는 레벨쉬프팅수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And a level shifting means for shifting the voltage level of the source reference clock signal to a predetermined voltage level to provide the injection locking oscillation means. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 인젝션 락킹 발진수단의 대역폭은 상기 위상고정루프의 대역폭보다 작은 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And the bandwidth of the injection locking oscillation means is smaller than the bandwidth of the phase-locked loop. 기준클럭신호와 피드백되는 피드백클럭신호의 위상/주파수 차이를 검출신호로서 출력하는 위상/주파수 검출수단;Phase / frequency detection means for outputting a phase / frequency difference between the reference clock signal and the feedback clock signal fed back as a detection signal; 상기 검출신호에 응답하여 차지 펌핑 동작을 수행하는 차지펌핑수단;Charge pumping means for performing a charge pumping operation in response to the detection signal; 상기 차지 펌핑 동작에 응답하여 발진 제어전압을 생성하는 제어전압 생성수단;Control voltage generation means for generating an oscillation control voltage in response to the charge pumping operation; 상기 발진 제어전압에 대응하는 주파수의 소오스 내부클럭신호를 생성하는 전압제어 발진수단;Voltage controlled oscillation means for generating a source internal clock signal having a frequency corresponding to the oscillation control voltage; 상기 소오스 내부클럭신호를 분주하여 상기 피드백클럭신호를 생성하는 분주수단; 및Dividing means for dividing the source internal clock signal to generate the feedback clock signal; And 상기 발진 제어전압에 응답하여 자유 발진 주파수(free running frequency)가 설정되며, 상기 소오스 내부클럭신호를 입력받아 내부클럭신호를 생성하기 위한 인젝션 락킹 발진수단A free running frequency is set in response to the oscillation control voltage, and an injection locking oscillation means for generating an internal clock signal by receiving the source internal clock signal. 을 구비하는 클럭 동기화 회로.Clock synchronization circuit having a. 제11 항에 있어서, The method of claim 11, wherein 상기 전압제어 발진수단은,The voltage controlled oscillation means, 서로 예정된 위상 차이를 가지는 다수의 소오스 내부클럭신호를 생성하는 다수의 지연 셀을 구비하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And a plurality of delay cells for generating a plurality of source internal clock signals having predetermined phase differences from each other. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 인젝션 락킹 발진수단은,The injection locking oscillation means, 상기 발진제어전압을 필터링하여 필터링된 제어전압을 출력하기 위한 필터링부와,A filtering unit for filtering the oscillation control voltage and outputting a filtered control voltage; 상기 필터링된 제어전압을 입력받으며, 상기 다수의 소오스 내부클럭신호에 대응하는 상기 내부클럭신호를 생성하기 위한 인젝션 락킹 전압제어 발진부를 구비하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And an injection locking voltage control oscillator configured to receive the filtered control voltage and generate the internal clock signals corresponding to the plurality of source internal clock signals. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 필터링부는 저역 통과 필터(low pass filter)를 구비하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And the filtering unit comprises a low pass filter. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 인젝션 락킹 전압제어 발진부는,The injection locking voltage control oscillator, 상기 다수의 소오스 내부클럭신호에 대응하며, 다수의 내부클럭신호를 생성하는 다수의 인젝션 락킹 지연 셀을 구비하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And a plurality of injection locking delay cells corresponding to the plurality of source internal clock signals and generating a plurality of internal clock signals. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 인젝션 락킹 전압제어 발진부는,The injection locking voltage control oscillator, 상기 필터링된 제어전압과 제1 소오스 내부클럭신호와 상기 내부클럭신호를 입력받아 상기 제1 소오스 내부클럭신호에 대응하는 제1 내부클럭신호를 생성하는 제1 인젝션 락킹 지연 셀과,A first injection locking delay cell configured to receive the filtered control voltage, the first source internal clock signal, and the internal clock signal to generate a first internal clock signal corresponding to the first source internal clock signal; 상기 필터링된 제어전압과 제2 소오스 내부클럭신호와 상기 제1 내부클럭신호를 입력받아 상기 제2 소오스 내부클럭신호에 대응하는 상기 내부클럭신호를 생성하는 제2 인젝션 락킹 지연 셀을 구비하는 하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And a second injection locking delay cell configured to receive the filtered control voltage, the second source internal clock signal, and the first internal clock signal to generate the internal clock signal corresponding to the second source internal clock signal. Clock synchronization circuit. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제1 내부클럭신호는 상기 제1 소오스 내부클럭신호와 동일한 주파수를 가지고, 상기 내부클럭신호는 상기 제2 소오스 내부클럭신호와 동일한 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And the first internal clock signal has the same frequency as the first source internal clock signal, and the internal clock signal has the same frequency as the second source internal clock signal. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 소오스 기준클럭신호의 전압레벨을 예정된 전압레벨로 쉬프팅하는 레벨쉬프팅수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And a level shifting means for shifting the voltage level of the source reference clock signal to a predetermined voltage level. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 소오스 내부클럭신호는 상기 기준클럭신호를 2N(여기서, N은 정수) 분주한 주파수를 가지고, 상기 내부클럭신호는 상기 소오스 내부클럭신호와 동일한 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And the source internal clock signal has a frequency obtained by dividing the reference clock signal by 2 N (where N is an integer), and the internal clock signal has the same frequency as the source internal clock signal. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 인젝션 락킹 발진수단의 대역폭은 상기 위상고정루프의 대역폭보다 작은 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로.And the bandwidth of the injection locking oscillation means is smaller than the bandwidth of the phase-locked loop. 기준클럭신호와 피드백클럭신호의 위상/주파수 락킹 동작을 통해 소오스 내부클럭신호를 생성하는 단계와,Generating a source internal clock signal through a phase / frequency locking operation of the reference clock signal and the feedback clock signal; 상기 위상/주파수 락킹 동작시 생성되는 발진 제어전압에 응답하여 자유 발진 주파수(free running frequency)를 설정하고, 상기 소오스 내부클럭신호를 주입하여 내부클럭신호를 생성하기 위한 인젝션 락킹 동작을 수행하는 단계Setting a free running frequency in response to the oscillation control voltage generated during the phase / frequency locking operation, and performing an injection locking operation for generating an internal clock signal by injecting the source internal clock signal; 를 포함하는 클럭 동기화 회로의 구동 방법.Method of driving a clock synchronization circuit comprising a. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 위상/주파수 락킹 동작을 수행하는 단계는,Performing the phase / frequency locking operation, 상기 기준클럭신호와 피드백되는 상기 피드백클럭신호의 위상/주파수 차이를 검출신호로서 출력하는 단계;Outputting a phase / frequency difference between the reference clock signal and the feedback clock signal fed back as a detection signal; 상기 검출신호에 응답하여 차지 펌핑 동작을 수행하는 단계;Performing a charge pumping operation in response to the detection signal; 상기 차지 펌핑 동작에 응답하여 상기 발진 제어전압을 생성하는 단계;Generating the oscillation control voltage in response to the charge pumping operation; 상기 발진 제어전압에 대응하는 주파수의 상기 소오스 내부클럭신호를 생성하는 단계; 및Generating the source internal clock signal of a frequency corresponding to the oscillation control voltage; And 상기 소오스 내부클럭신호를 분주하여 상기 피드백클럭신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로의 구동 방법.And dividing the source internal clock signal to generate the feedback clock signal. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 소오스 내부클럭신호는 상기 기준클럭신호를 2N(여기서, N은 정수) 분주한 주파수를 가지고, 상기 내부클럭신호는 상기 소오스 내부클럭신호와 동일한 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로의 구동 방법.The source internal clock signal has a frequency obtained by dividing the reference clock signal by 2 N (where N is an integer), and the internal clock signal has the same frequency as the source internal clock signal. Way. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 인젝션 락킹 동작을 수행하는 단계는,The performing of the injection locking operation may include: 상기 발진 제어전압을 저역 통과 필터링 하는 단계와,Low pass filtering the oscillation control voltage; 필터링된 발진 제어전압을 입력받으며, 상기 소오스 내부클럭신호를 주입하여 이에 대응하는 주파수의 상기 내부클럭신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로의 구동 방법.And receiving the filtered oscillation control voltage and injecting the source internal clock signal to generate the internal clock signal having a frequency corresponding thereto. 제24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 내부클럭신호를 생성하는 단계는,Generating the internal clock signal, 상기 소오스 내부클럭신호와 피드백되는 상기 내부클럭신호를 입력받아 상기 기준클럭신호에 대응하는 출력클럭신호를 생성하는 단계와,Generating an output clock signal corresponding to the reference clock signal by receiving the internal clock signal fed back from the source internal clock signal; 상기 출력클럭신호를 상기 필터링된 발진 제어전압에 대응하는 예정된 지연 시간만큼 지연시켜 상기 내부클럭신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로의 구동 방법.And delaying the output clock signal by a predetermined delay time corresponding to the filtered oscillation control voltage to generate the internal clock signal. 제22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 소오스 내부클럭신호는 서로 예정된 위상 차이를 가지는 다수의 소오스 내부클럭신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로의 구동 방법.And the source internal clock signal comprises a plurality of source internal clock signals having predetermined phase differences from each other. 제26항에 있어서,The method of claim 26, 상기 내부클럭신호를 생성하는 단계는,Generating the internal clock signal, 상기 다수의 소오스 내부클럭신호에 대응하는 다수의 내부클럭신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로의 구동 방법.And generating a plurality of internal clock signals corresponding to the plurality of source internal clock signals. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 내부클럭신호는 상기 소오스 내부클럭신호와 동일한 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 클럭 동기화 회로의 구동 방법.And the internal clock signal has the same frequency as the source internal clock signal.
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