KR20140121911A

KR20140121911A - 집적회로

Info

Publication number: KR20140121911A
Application number: KR20130036706A
Authority: KR
Inventors: 정춘석; 신원규; 백승욱; 김이섭
Original assignee: 에스케이하이닉스 주식회사; 한국과학기술원
Priority date: 2013-04-04
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2014-10-17
Also published as: KR102059429B1

Abstract

집적회로의 온도를 측정하기 위한 회로에 관한 것으로서, 소스 클록을 입력받아 온도의 변동에 따라 비선형적인 지연량으로 변동시켜 지연 클록으로서 출력하는 클록 지연부와, 지연 클록에 응답하여 그와 동일한 주파수를 갖는 발진 클록을 발진시키되, 온도의 변동에 따라 클록 지연부의 비선형성을 보상하는 방향으로 그 발진 지연량이 변동하는 클록 발진부, 및 소스 클록과 발진 클록의 위상 차이에 따라 온도의 변동을 검출하는 온도 검출부를 구비하는 집적회로를 제공한다.

Description

집적회로{INTEGRATED CIRCUIT}

본 발명은 반도체 설계 기술에 관한 것으로서, 구체적으로 집적회로의 온도를 측정하기 위한 회로에 관한 것이다.

집적회로 내에서 온도의 변화를 감지하는 온도 감지 회로는, 현재 매우 중요한 역할을 하는 회로 중 하나로 자리 잡고 있다. 온도 감지 회로는, 고온에서 회로를 보호하는 회로, 일정 온도에서 동작 특성이 변하는 회로, 그리고 온도계 등과 같은 회로에서 매우 중요한 역할을 하고 있다. 온도에 따라서 집적회로의 동작속도, 내부저항값 등이 변화한다. 특히 집적회로의 집적도가 높아질수록 온도 변화가 집적회로의 프로세스(process)에 미치는 영향이 크므로 정확한 온도 변화를 감지하는 것이 점점 중요해 지고 있다.

도 1은 종래 기술에 해당하는 집적회로의 온도센서이다.

종래기술에 따른 집적회로의 온도센서(On-chip Thermal Sensor)의 경우 바이폴라 트랜지스터(Bipolar transistor)의 밴드-갭(Band-gap) 특성을 이용한 밴드-갭 레퍼런스(Band-gap Reference) 방식을 사용해 오던 것이 가장 좋은 성능을 내고, 가장 일반적인 방법이었다.

구체적으로, 도 1을 참조하면, 동일하게 다이오드 형태로 접속된(diode-connected)된 두 개의 바이폴라 트랜지스터(Q1, Q2)에 서로 다른 전류(이때, P는 Q1, Q2에 인가되는 전류의 크기 비율)를 공급하게 되면 온도에 비례하여 감소하는 전압인 VBE와 온도에 비례하여 증가하는 전압인 ΔVBE를 얻을 수 있다. 이와 같은 특성으로 바이폴라 트랜지스터(Q1, Q2)는 온도에 비례하는 전압을 만들어 낼 수 있다. 최종적으로, ΔVBE를 증폭시킨 VPTAT와 기준전압(VREF)을 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 적용하면, 온도에 대응되는 디지털 값(Dout)을 얻을 수 있으며, 이때, 디지털 컨버터(ADC)에서 출력되는 값(DOUT)이 온도에 따라 선형적 특성을 지니고 있어 높은 정확도를 나타낼 수 있다.

하지만, 최근 반도체 칩 상에 다수의 온도센서가 장착 되어야 하는 상황에서 바이폴라 트랜지스터를 활용한 온도센서의 넓은 면적 때문에 문제가 되고 있다. 더군다나 대부분의 반도체 공정이 시모스(CMOS)에 최적화 되어 있어, 같은 공정에서 바이폴라 트랜지스터(BJT)를 제작하게 되면, 면적이 더욱 더 커져서 사용하기에 매우 부담스러워지게 된다.

또한, 트랜지스터의 크기가 점점 작아지고, 이에 따라, 구동 전압도 점점 낮아지는 상황에서, 전압 변화를 이용하여 온도를 측정하게 될 경우, 전압이 변할 수 있는 크기(voltage headroom)가 작아지기 때문에 측정 가능한 온도 변동폭에 한계가 생기게 되고, 노이즈(noise)에도 취약하게 된다. 측정 가능한 온도 변동폭을 높이기 위해서는 고성능의 아날로그 디지털 컨버터(High-performance ADC)가 필요하기 때문에, 이 또한 면적 증가로 이어지고, 디자인 타임(design time)도 증가하게 된다.

본 발명의 실시예는 차지하는 면적을 최소화하면서도 선형적인 특성으로 온도 정보를 측정할 수 있는 온도 측정 장치를 포함하는 집적회로를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 집적회로는, 소스 클록을 입력받아 온도의 변동에 따라 비선형적인 지연량으로 변동시켜 지연 클록으로서 출력하는 클록 지연부; 상기 지연 클록에 응답하여 그와 동일한 주파수를 갖는 발진 클록을 발진시키되, 온도의 변동에 따라 상기 클록 지연부의 비선형성을 보상하는 방향으로 그 발진 지연량이 변동하는 클록 발진부; 및 상기 소스 클록과 상기 발진 클록의 위상 차이에 따라 온도의 변동을 검출하는 온도 검출부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 집적회로는, 소스 클록을 입력받아 온도의 변동과 상관없이 항상 일정한 지연량으로 변동시켜 제1 지연 클록으로서 출력하는 제1 클록 지연부; 상기 소스 클록을 입력받아 온도의 변동에 따라 비선형적인 지연량으로 변동시켜 제2 지연 클록으로서 출력하는 제2 클록 지연부; 상기 제2 지연 클록에 응답하여 그와 동일한 주파수를 갖는 발진 클록을 발진시키되, 온도의 변동에 따라 상기 제2 클록 지연부의 비선형성을 보상하는 방향으로 그 발진 지연량이 변동하는 클록 발진부; 및 상기 제1 지연 클록과 상기 발진 클록의 위상 차이에 따라 온도 변동을 검출하는 온도 검출부를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집적회로는, 소스 클록을 입력받아 온도의 변동과 상관없이 항상 일정한 지연량으로 변동시켜 제1 지연 클록으로서 출력하는 제1 클록 지연부; 상기 소스 클록의 주파수를 설정된 비율로 분배하여 분배 클록을 생성하기 위한 주파수 분배부; 상기 분배 클록을 입력받아 온도의 변동에 따라 비선형적인 지연량으로 변동시켜 제2 지연 클록으로서 출력하는 제2 클록 지연부; 상기 제2 지연 클록에 응답하여 그와 동일한 주파수를 갖는 발진 클록을 발진시키되, 온도의 변동에 따라 상기 제2 클록 지연부의 비선형성을 보상하는 방향으로 그 발진 지연량이 변동하는 클록 발진부; 및 온도의 변동에 따른 상기 발진 클록의 위상 변동 폭을 상기 제1 지연 클록을 기준으로 카운팅하여 온도 변동 코드를 생성하는 온도 변동 코드 생성부를 포함할 수 있다.

온도의 변동에 대해 선형적인 특성이 적용될 수 있는 시간-지연 방식을 사용하여 온도 측정을 함으로써, 차지하는 면적을 최소화하면서도 온도 측정 정확도를 증가시키는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 해당하는 집적회로의 온도센서이다.
도 2a 내지 도 2d는 시간-지연 방식의 온도측정회로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 온도측정회로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도측정회로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 온도측정회로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 개시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 온도측정회로의 동작을 설명하기 위해 도시한 타이밍 다이어그램.
도 7은 도 3 내지 도 5에 개시된 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 온도측정회로에서 온도 변동에 따른 선형적인 동작 특성의 발생 과정을 설명하기 위해 도시한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 2a 내지 도 2d는 시간-지연 방식의 온도측정회로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

먼저, 도 2a 내지 도 2d에 도시된 온도측정회로는 씨모드(CMOS)를 기반으로 하여 인버터(inverter)의 지연량(delay)이 온도에 따라 변하는 현상을 이용한다. 즉, 온도의 변동에 따라 지연량이 달라지는 것을 시간을 기준으로 측정할 수 있는 회로들이다.

이와 같이 시간-지연(Time-delay) 방식을 온도 측정에 이용할 경우, 전압(voltage)을 이용하는 것과는 다르게, 온도에 따라 변하는 범위에 제한이 없기 때문에, 적당한 시간-디지털 컨버터(Time-to-Digital Converter, TDC)만 있다면, 측정 가능한 온도 변동폭을 얼마든지 키울 수 있다. 또한 바이폴라 트랜지스터(BJT)를 사용한 것보다 훨씬 더 적은 면적에 구현 할 수 있으며, 동작에 사용하는 기준 클록을 생성할 때 집적회로의 내부에 이미 존재하는 지연고정루프(DLL) 이나 위상고정루프(PLL)를 공유하여 사용하면, 차지하는 면적은 더욱 더 줄일 수 있다.

도 2a는 순환 시간-디지털 컨버터(Cyclic TDC) 방식을 사용한 온도측정회로이며, 온도의 변동에 따라 그 지연량이 변동하는 인버터 지연 라인(Temperature Dependent Delay Line)을 통과한 신호(TDDL)와 온도의 변동에 따라 그 지연량이 변동하지 않는 인버터 지연 라인(Temperature Independent Delay Line)을 통과한 신호(TIDL)의 지연량 차이를 순환-디지털 컨버터(cyclic TDC)와 카운터(Counter)를 이용하여 최종 디지털 값으로 변환하게 된다.

도 2b는 링 오실레이터(Ring Oscillator) 방식을 사용한 온도측정회로이며, 온도의 변동에 따라 그 발진주기가 변동하도록 제어(Bias current generator - linear to temperature)되는 링 오실레이터(Current-Controlled Ring Oscillator)에서 출력되는 발진클록(OSC1)을 온도의 변동에 따라 그 발진주기가 변동하지 않도록 제어(Bias current generator - Independent of temperature)되는 링 오실레이터(Current-Controlled Ring Oscillator)에서 출력되는 발진클록(OSC2)을 이용하여 카운팅하여 디지털 값으로 변환하게 된다.

도 2c는 듀얼 지연 고정 루프(Dual-DLL) 방식을 사용한 온도측정회로이며, 온도의 변동에 따라 그 지연량이 변동하는 지연라인(Temperature Dependent Delay Line)과 지연고정루프(DLL)을 포함하여 구성된 온도의 변동에 따라 그 지연량이 변하지 않는 지연라인(Temperature Independent Delay Line)의 위상 차이를 유한상태머신(FSM)을 통해 검색하여, 온도 값으로 변환해 주는 방법이다.

전술한 도 2a 내지 도 2c를 통해 개시된 온도측정회로들은 공통적으로 온도의 변동에 따라 그 지연량이 변동하는 인버터를 사용한 지연 라인(Temperature Dependent Delay Line)을 사용한다는 특징이 있다. 그런데, 인버터를 사용하여 온도의 변동에 따라 그 지연량이 변동하는 지연 라인(Temperature Dependent Delay Line)은 인버터 자체의 특성으로 인해 온도의 변동에 따른 지연량의 변동이 비선형적이라는 특성을 갖는다. 즉, 온도의 변동에 대해 일정한 비율로 그 지연량이 변동하지 못한다. 이렇게, 온도의 변동에 대해 비선형적인 특징으로 갖게 되면, 이를 디지털 값으로 변환할 때도 정확한 값을 찾기 어렵다는 문제점이 존재한다.

또한, 온도의 변동에 따라 그 지연량이 변동하는 인버터를 사용한 지연 라인(Temperature Dependent Delay Line)에 사용되는 인버터의 개수는 일반적으로 100개 이상이 될 정도로 많은 개수의 인버터가 사용되어야 한다. 즉, 온도의 변동에 따라 그 지연량의 변동이 변동하는 폭이 측정 가능한 수준이 되기 위해서는 그만큼 많은 개수의 인버터가 필요하다. 그런데, 인버터의 개수가 많아진다는 것은 그만큼 파워 공급 노이즈(power supply noise)가 발생할 수 있다는 것을 뜻하고, 실제로 노이즈로 인해 온도 측정 결과에 오류가 발생하는 문제점이 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 도 2d에서와 같이 축차 비교형 레지스터(Successive Approximation Register, SAR) 제어로직을 사용하여 온도의 변동에 대해 선형적인 특성을 갖는 온도측정회로가 제시되었다. 구체적으로, 축차 비교형 레지스터(SAR)을 사용한 제어를 통해 온도의 변동에 따라 그 지연량이 비선형적으로 변동하는 지연라인(Temperature Dependent Delay Line)에 지연량을 보상(Adjustable Reference Delay Line : ARDL)함으로써 최종적으로는 온도의 변동에 다라 그 지연량이 선형적으로 변동하도록 하는 방법이다.

이렇게 도 2d에 개시된 바와 같이 축차 비교형 레지스터(SAR)의 제어를 사용하면 온도의 변동에 따라 지연량이 비선형적으로 변동하는 것을 방지하는 것은 가능하다. 하지만, 많은 개수의 인버터로 인해 길어지는 지연라인으로부터 들어오는 파워 공급 노이즈(power supply noise)의 문제는 여전히 많이 존재하며, 축차 비교형 레지스터(SAR)가 차지하는 면적이 상대적으로 큰 편이기 때문에 바이폴라 트랜지스터(BJT)를 사용하지 않았다는 장점이 줄어들게 된다.

정리해 보면, 도 1의 종래기술에서 제시된 바이폴라 트랜지스터(BJT)를 활용한 온도측정회로가 너무 큰 면적을 차지하기 때문에, 면적 문제를 해결하기 위해 도 2a 내지 도 2c에 제시된 바와 같이 온도의 변동에 따라 그 지연량이 변동하는 인버터를 포함하는 지연라인(Temperature Dependent Delay Line)을 통해 시간-지연(time-delay)을 이용한 온도측정회로가 제안 되었지만, 온도의 변동에 대해 지연량의 변동이 비선형성이라는 특성을 갖고 있으며, 다수의 인버터를 포함하여 길이가 길어진 지연라인으로부터 들어오는 파워 공급 노이즈(power supply noise)에 의해 정확성이 바이폴라 트랜지스터(BJT)을 활용한 온도측정회로에 비해 떨어지게 되는 문제가 있었다. 따라서, 도 2d에 제시된 바와 같이 축차 비교형 레지스터(SAR) 제어로직을 사용하여 온도의 변동에 따라 지연량의 변동이 선형성을 갖도록 하는 방안이 제안되었지만, 축차 비교형 레지스터(SAR) 제어로직으로 인해 그 면적이 크게 늘어나는 문제가 발생하며, 파워 공급 노이즈(power supply noise)에 의한 문제는 해결되지 못하였다.

<제1 실시예>

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 온도측정회로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 온도측정회로는, 클록 지연부(300)와, 클록 발진부(320), 및 온도 검출부(340)를 구비한다. 여기서, 클록 발진부(320)는, 링 오실레이터(322), 및 보상 조절부(324)를 구비한다.

구체적으로, 클록 지연부(300)는, 소스 클록(REF_CLK)을 입력받아 온도의 변동에 따라 비선형적인 지연량으로 변동시켜 지연 클록(DLY_CLK)으로서 출력한다. 즉, 클록 지연부(300)는 소스 클록(REF_CLK)을 입력받아 미리 설정된 지연량만큼 지연시켜 지연 클록(DLY_CLK)으로서 출력한다. 그런데, 온도의 변동이 발생함에 따라 설정된 지연량이 비선형적인 특성을 갖는 상태로 변동한다.

이때, 온도의 변동에 따라 클록 지연부(300)의 지연량이 비선형적인 특성을 갖는다는 것은, 온도가 상대적으로 낮은 구간에서 변동할 때 그에 대응하여 클록 지연부(300)의 지연량이 변동하는 폭과 온도가 상대적으로 높은 구간에서 변동할 때 그에 대응하여 클록 지연부(300)의 지연량이 변동하는 폭이 서로 다르다는 것을 의미한다. 예컨대, 온도가 상대적으로 낮은 구간에 속하는 0도 내지 20도 구간에서는 온도가 1도 변동할 때마다 클록 지연부(300)의 지연량이 0.2퍼센트씩 변동하지만, 온도가 상대적으로 높은 구간에 속하는 21도 내지 40도 구간에서는 온도가 1도 변동할 때마다 클록 지연부(300)의 지연량이 0.15퍼센트씩 변동하는 경우를 의미한다.

그리고, 클록 발진부(320)는, 지연 클록(DLY_CLK)에 응답하여 그와 동일한 주파수를 갖는 발진 클록(OSCLK)을 발진시키되, 온도의 변동에 따라 클록 지연부(300)의 비선형성을 보상하는 방향으로 그 발진 지연량이 변동한다. 이때, 클록 발진부(320)에서 발진 지연량이 변동한다는 것은 발진 클록(OSCLK)의 발진 주파수를 변동시킨다는 것을 의미한다.

구체적으로, 클록 발진부(320)의 구성요소 중 링 오실레이터(322)는, 제1 인에이블 모드에서 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 설정된 범위 이내의 주파수 차이를 갖는 발진 클록(OSCLK)을 발진시키고, 제2 인에이블 모드에서 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수에 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 일치시키는 방향으로 발진 지연량이 변동된다.

이때, 링 오실레이터(322)가 제1 인에이블 모드와 제2 인에이블 모드에서 서로 다르게 동작하는 이유는 클록 발진부(320)에서 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수를 기준으로 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 조절하는 방식으로 인젝션 락킹(injection locking) 방식을 사용하기 때문이다.

여기서, 인젝션 락킹(injection locking) 방식은 예컨대 마스터(master) 발진기에서 출력되는 마스터 발진 클록을 슬레이브(slave) 발진기에 주입(injection)하는 방법으로, 슬레이브 발진기에서 출력되는 슬레이브 발진 클록이 마스터 발진기에서 출력되는 마스터 발진 클록에 동기화된다. 참고로, 도 3에서는 마스터 발진기에 대한 구성이 따로 포함되지 않았으므로 마스터 발진 클록이 지연 클록(DLY_CLK)이며, 슬레이브 발진기는 클록 발진부(320)이고 슬레이브 발진 클록이 발진 클록(OSCLK)이라고 할 수 있다.

이렇게, 인젝션 락킹 방식을 사용한 클록 발진부(320)는 전력 소모를 줄일 수 있으며 지터에 대한 동작 성능이 향상된다는 측면에서 매우 효율적인 회로이다. 하지만, 인젝션 락킹이 일어나기 위해서는 주입되는 마스터 발진 클록 즉, 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 슬레이브 발진 클록, 즉, 발진 클록(OSCLK)의 자유 발진 주파수(free running frequency)가 설정된 주파수 범위 안에 포함되어 있어야 한다. 이때, 발진 클록(OSCLK)의 자유 발진 주파수(free running frequency)는 링 오실레이터(322)에 인에이블 동작을 제외한 어떠한 제어도 가하지 않았을 때, 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 의미한다.

따라서, 링 오실레이터(322)는, 인에이블 동작을 제외한 어떠한 제어도 가하지 않았을 때를 의미하는 제1 인에이블 모드에서 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 비교하여 발진 클록(OSCLK)의 주파수가 설정된 주파수 범위 내에 속하도록 동작한다. 참고로, 설계 당시에 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수는 미리 알 수 있으므로 발진 클록(OSCLK)의 자유 발진 주파수(free running frequency)를 설정하는 것은 크게 어려운 일이 아니다. 다만, 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수가 변동될 수 있는 것을 감안하여 발진 클록(OSCLK)의 자유 발진 주파수(free running frequency)도 조절할 수 있도록 추가의 제어신호를 사용하는 방식이 필요할 수 있다. 즉, 도 3에 개시된 링 오실레이터(322)에는 도시되지 않았지만, 링 오실레이터(322)에 추가적인 제어신호가 가해져서 발진 클록(OSCLK)의 자유 발진 주파수(free running frequency)도 조절하는 구성이 포함될 수도 있다.

또한, 링 오실레이터(322)의 제2 인에이블 모드는, 전술한 제1 인에이블 모드와 구별되기 위한 인에이블 동작으로서, 인젝션 락킹 동작이 수행되는 과정에서 보상 조절부(324)의 제어에 의해 링 오실레이터(322)에서 발진되는 발진 클록(OSCLK)의 주파수가 변동되는 동작을 의미한다. 이때, 인젝션 락킹 동작은 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수를 기준으로 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 조절하게 되므로, 제2 인에이블 모드에서 링 오실레이터(322)는 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수에 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 일치시키는 방향으로 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 조절하게 된다.

그리고, 도 3에 그 제어신호가 직접적으로 도시되진 않았지만, 링 오실레이터(322)의 동작을 디스에이블 시키는 제어동작도 가능하다. 즉, 지연 클록(DLY_CLK)의 입력 및 보상 조절부(324)의 동작과 상관없이 발진 클록(OSCLK)을 발진시키지 않는 디스에이블 제어동작도 가능하다.

그리고, 클록 발진부(320)의 구성요소 중 보상 조절부(324)는, 제2 인에이블 모드에서 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR) 및 온도의 변동에 대응하여 링 오실레이터(322)의 동작 전류량을 조절한다. 이때, 전술한 설명과 같이 보상 조절부(324)는, 링 오실레이터(322)의 제2 인에이블 모드에서 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 변경시키게 되는데, 그 방법은 링 오실레이터(322)의 동작 전류량을 조절하는 방식이 될 수 있다.

구체적으로, 보상 조절부(324)에서 링 오실레이터(322)의 동작 전류량을 조절하는 요소들을 하나씩 분리해보면, 고정적인 요소로서 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 전압레벨이 있고, 변동적인 요소로서 온도의 변동이 있을 수 있다. 참고로, 고정적인 요소가 의미하는 바는 보상 조절부(324)를 포함하는 클록 발진부(320)의 동작이 시작된 이후 더 이상 변동될 여지가 없는 요소를 의미하고, 변동적인 요소는 고정적인 요소의 반대의미로서 클록 발진부(320)의 동작이 시작된 이후 변동될 여지가 있는 요소를 의미한다. 즉, 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 전압레벨은 동작 이전에 그 값이 설정되면 이후 클록 발진부(320)의 동작구간에서는 그 값이 변동되지 않는다. 하지만, 온도는 클록 발진부(320)의 동작구간에서 어떻게 변동할지 예측할 수 없는 상태로 변동하게 된다.

먼저, 보상 조절부(324)에서 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수에 대응하여 링 오실레이터(322)의 동작 전류량을 조절하는 동작을 살펴보면, 예컨대 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수가 링 오실레이터(322)에서 발진되는 발진 클록(OSCLK)의 주파수보다 높은 경우 링 오실레이터(322)의 동작 전류량을 감소시킴으로써 링 오실레이터(322)의 발진 지연량을 감소시키게 되고 그에 따라 발진 클록(OSCLK)의 주파수가 빨라지게 되어 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수에 맞춰지게 된다. 하지만, 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수가 링 오실레이터(322)에서 발진되는 발진 클록(OSCLK)의 주파수보다 낮은 경우 링 오실레이터(322)의 동작 전류량을 증가시킴으로써 링 오실레이터(322)의 발진 지연량을 증가시키게 되고 그에 따라 발진 클록(OSCLK)의 주파수가 느려지면서 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수에 맞춰지게 될 것이다.

그리고, 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 전압레벨에 따라 보상 조절부(324)의 동작 전류량 크기가 직접적으로 변동되는 것이 아니라 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 전압레벨에 따라 보상 조절부(324)에서 링 오실레이터(322)의 동작 전류량 조절 가능 폭을 결정하게 된다. 즉, 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 전압레벨이 변동되는 것에 응답하여 보상 조절부(324)에서 링 오실레이터(322)의 동작 전류량을 증가시킬 수 있는 최대치와 감소시킬 수 있는 최소치가 달라질 수 있다.

예컨대, 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 전압레벨이 높으면 높을수록 보상 조절부(324)에서 링 오실레이터(322)의 동작 전류량을 증가시킬 수 있는 최대치와 감소시킬 수 있는 최소치의 범위가 넓어질 수 있다. 물론, 보상 조절부(324)에서 링 오실레이터(322)의 동작 전류량을 증가시킬 수 있는 최대치와 감소시킬 수 있는 최소치의 범위가 넓어짐에 따라 보상 조절부(324)의 제어에 따라 링 오실레이터(322)의 동작 전류량이 상대적으로 더 많이씩 변동될 것이므로 클록 발진부(320)로 인가되는 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 클록 발진부(320)에서 출력되는 발진 클록(OSCLK) 간의 주파수 락킹 정확도는 감소하게 될 것이다.

반대로, 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 전압레벨이 낮으면 낮을수록 보상 조절부(324)에서 링 오실레이터(322)의 동작 전류량을 증가시킬 수 있는 최대치와 감소시킬 수 있는 최소치의 범위가 좁아질 수 있다. 물론, 보상 조절부(324)에서 링 오실레이터(322)의 동작 전류량을 증가시킬 수 있는 최대치와 감소시킬 수 있는 최소치의 범위가 좁아짐에 따라 보상 조절부(324)의 제어에 따라 링 오실레이터(322)의 동작 전류량은 상대적으로 조금씩 변동될 것이므로 클록 발진부(320)로 인가되는 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 클록 발진부(320)에서 출력되는 발진 클록(OSCLK) 간의 주파수 락킹 정확도는 증가하게 될 것이다.

그리고, 보상 조절부(324)에서 온도 변동에 대응하여 링 오실레이터(322)의 동작 전류량을 조절하는 동작을 설명하기 위해 보상 조절부(324)의 구체적인 구성을 살펴보면, 제1 NMOS 트랜지스터(N1) 및 제2 NMOS 트랜지스터(N2)를 포함한다. 즉, 보상 조절부(324)는, 링 오실레이터(322)와 동작 노드(MND) 사이에서 지연 클록(DLY_CLK)에 응답하여 온/오프 제어되는 제1 NMOS 트랜지스터(N1), 및 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 레벨에 따라 동작 노드(MND)와 접지전압(VSS)단 사이에 흐르는 전류량을 조절하는 제2 NMOS 트랜지스터(N2)를 포함하는 구성이다.

이렇게, 보상 조절부(324)는, 내부에 NMOS 트랜지스터(N1, N2)를 포함하며, 각각의 NMOS 트랜지스터(N1, N2)가 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR)에 의해 제어되어 링 오실레이터(322)에서 어느 정도의 크기의 전류를 싱킹(sinking)하는 지에 따라 전술한 보상 조절부(324)의 동작이 이루어지게 되는 것을 알 수 있다. 즉, 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR)에 의해 제어에 의해 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 드레인과 소스 사이에 흐르는 전류량이 증가한다는 것은 링 오실레이터(322)에서 접지전압(VSS)단으로 싱킹되는 전류의 크기가 증가한다는 것을 의미하고, 이는 링 오실레이터(322)의 동작 전류량이 감소한다는 것을 의미한다. 반대로, 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR)에 의해 제어에 의해 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 드레인과 소스 사이에 흐르는 전류량이 감소한다는 것은 링 오실레이터(322)에서 접지전압(VSS)단으로 싱킹되는 전류의 크기가 감소한다는 것을 의미하고, 이는 링 오실레이터(322)의 동작 전류량이 증가한다는 것을 의미한다.

한편, 보상 조절부(324)의 구성요소인 NMOS 트랜지스터(N1, N2)는 일반적으로, 게이트로 인가되는 전압의 레벨과 상관없이 온도의 변동에 대해 저항값이 비선형적으로 변동하게 되어 드레인과 소스 사이에 흐르는 전류의 크기가 비선형적으로 변동하게 된다. 즉, 온도가 증가함에 따라 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR)에 의한 제어와 상관없이 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 저항값이 비선형적으로 증가하게 되고, 그에 따라 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 드레인과 소스 사이에 흐르는 전류의 크기는 비선형적으로 감소하게 된다. 반대로, 온도가 감소함에 따라 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR)에 의한 제어와 상관없이 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 저항값이 비선형적으로 감소하게 되고, 그에 따라 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 드레인과 소스 사이에 흐르는 전류의 크기는 비선형적으로 증가하게 된다.

이와 같이, 보상 조절부(324)가 NMOS 트랜지스터(N1, N2)를 포함하는 구성이기 때문에, 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR)에 의한 제어와 상관없이 온도의 변동에 따라 링 오실레이터(322)에서 싱킹되는 전류의 크기를 비선형적으로 변동시키게 되며, 그에 따라, 링 오실레이터(322)의 동작 전류량이 비선형적으로 변동하게 된다.

구체적으로, 보상 조절부(324)의 전류량 변동은 상대적으로 온도가 낮은 구간에서는 상대적으로 작게 감소하고, 온도가 높은 구간에서는 상대적으로 크게 감소한다. 예컨대, 상대적으로 온도가 낮은 구간인 0도에서 20도 사이에서는 온도가 1도 증가할 때마다 보상 조절부(324)의 전류량이 0.1퍼센트씩 감소하였다면, 상대적으로 온도가 높은 구간인 21도에서 40도 사이에서는 온도가 1도 증가할 때마다 보상 조절부(324)의 전류량이 0.15퍼센트씩 감소하게 된다.

따라서, 링 오실레이터(322)의 동작 전류량 변동은 상대적으로 온도가 낮은 구간에서는 상대적으로 작게 증가하고, 온도가 높은 구간에서는 상대적으로 크게 증가한다. 예컨대, 상대적으로 온도가 낮은 구간인 0도에서 20도 사이에서는 온도가 1도 증가할 때마다 링 오실레이터(322)의 동작 전류량이 0.1퍼센트씩 증가하였다면, 상대적으로 온도가 높은 구간인 21도에서 40도 사이에서는 온도가 1도 증가할 때마다 링 오실레이터(322)의 동작 전류량이 0.15퍼센트씩 증가하게 된다.

전술한 바와 같이 링 오실레이터(322)의 동작 전류량이 온도의 증가에 따라 비선형적으로 증가할 뿐만 아니라 온도가 증가하면 할수록 더 많이 증가하는 특성을 갖는 것을 알 수 있으며, 그에 따라 링 오실레이터(322)의 발진 지연량도 온도의 변동에 따라 비선형적으로 증가하게 되고, 그 비선형적인 증가 방향까지도 온도가 증가하면 할수록 더 많이 증가하는 특성을 갖게 된다.

즉, 온도의 증가에 따라 비선형적으로 증가하되, 온도가 증가하면 할수록 더 조금씩 증가하는 특성을 갖는 클록 지연부(300)의 비선형적인 지연량 증가 특성을 보상할 수 있는 방향으로 링 오실레이터(322)의 발진 지연량이 결정되는 것을 알 수 있다.

도 7을 참조하여 도 3에 개시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 온도측정회로의 동작을 정리하면 다음과 같다.

먼저, 클록 지연부(300, TDDL)의 지연량은 온도의 증가에 따라 비선형적으로 증가하되, 온도가 상대적으로 낮은 구간에서는 상대적으로 높은 비율로 증가하고, 온도가 상대적으로 높은 구간에서는 상대적으로 낮은 비율로 증가한다.

그리고, 클록 발진부(320, ILO)의 발진 지연량은 온도의 증가에 따라 비선형적으로 증가하되, 온도가 상대적으로 낮은 구간에서는 상대적으로 낮은 비율로 증가하고, 온도가 상대적으로 높은 구간에서는 상대적으로 높은 비율로 증가한다.

따라서, 인젝션 락킹(injection locking) 동작을 통해 클록 지연부(300)의 지연량과 클록 발진부(320)의 지연량이 결합될 때(TDDL + ILO), 최종으로 출력되는 클록(OSCLK)에 가해지는 지연량은 온도의 변동에 따라 선형적인 특성을 갖는 상태가 된다.

그리고, 온도 검출부(340)는, 소스 클록(REF_CLK)과 발진 클록(OSCLK)의 위상 차이에 따라 온도의 변동을 검출한다.

즉, 소스 클록(REF_CLK)은 온도의 변동과 상관없이 항상 일정한 위상을 갖는 클록이고, 발진 클록(OSCLK)은 온도의 변동에 대해 선형적인 특성을 갖는 클록이므로, 두 클록의 위상 차이에 따라 온도의 변동이 얼마만큼 발생하였는지를 쉽게 알 수 있다.

예컨대, 온도 검출부(340)에서는 소스 클록(REF_CLK)의 위상에 비해 발진 클록(OSCLK)의 위상이 상대적으로 조금 지연된 경우라면 온도가 상대적으로 조금 증가한 것이고, 소스 클록(REF_CLK)의 위상에 비해 발진 클록(OSCLK)의 위상이 상대적으로 많이 지연된 경우라면 온도가 상대적으로 많이 증가한 것이라고 판단할 수 있다.

또한, 온도 검출부(340)에서, 소스 클록(REF_CLK)과 발진 클록(OSCLK)의 위상 차이가 발생한 방향까지 알 수 있다면, 온도의 증가/감소까지도 판단할 수 있다.

<제2 실시예>

도 4은 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도측정회로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 4을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도측정회로는, 제1 클록 지연부(460)와, 제2 클록 지연부(400), 클록 발진부(420), 및 온도 검출부(440)를 구비한다. 여기서, 클록 발진부(420)는, 링 오실레이터(422), 및 보상 조절부(424)를 구비한다. 또한, 제1 클록 지연부(460)는, 지연라인(462), 및 지연 고정 동작부(464)를 구비한다.

구체적으로, 제1 클록 지연부(460)는, 소스 클록(REF_CLK)을 입력받아 온도의 변동과 상관없이 항상 일정한 지연량으로 변동시켜 제1 지연 클록(DLL_CLK)으로서 출력한다. 즉, 제1 클록 지연부(460)는, 소스 클록(REF_CLK)과 제1 지연 클록(DLL_CLK)이 온도의 변동과 상관없이 항상 일정한 지연량을 갖도록 동작한다.

또한, 제1 클록 지연부(460)의 구성요소 중 지연라인(462)은, 온도의 변동 및 지연 조절 신호(DLY_CON)에 응답하여 그 지연량이 조절되며, 소스 클록(REF_CLK)을 지연시켜 제1 지연 클록(DLL_CLK)으로서 출력한다.

또한, 제1 클록 지연부(460)의 구성요소 중 지연 고정 동작부(464)는, 지연 고정 동작을 위해 소스 클록(REF_CLK)과 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 위상을 비교하고, 비교결과에 따라 지연 조절 신호(DLY_CON)의 값을 조절한다.

이때, 지연라인(462)의 지연량은 온도의 변동에 따라 조절되기도 하고, 동시에 지연 조절 신호(DLY_CON)에 따라 조절되기도 한다. 예컨대, 온도의 증가에 따라 지연라인(462)의 지연량이 처음 설정량보다 증가하거나 감소할 경우, 이를 지연 고정 동작부(464)에서 검출하고, 검출결과 지연 조절 신호(DLY_CON)의 값이 달라지면서 지연라인(462)의 지연량을 처음 설정량으로 되돌리게 된다. 따라서, 소스 클록(REF_CLK)과 제1 지연 클록(DLL_CLK)은 항상 일정한 위상 차이를 유지할 수 있게 되고, 이는 지연라인(462)의 지연량이 항상 일정한 상태를 유지한다는 것을 의미한다.

그리고, 제2 클록 지연부(400)는, 소스 클록(REF_CLK)을 입력받아 온도의 변동에 따라 비선형적인 지연량으로 변동시켜 제2 지연 클록(DLY_CLK)으로서 출력한다. 즉, 제2 클록 지연부(400)은 소스 클록(REF_CLK)을 입력받아 미리 설정된 지연량만큼 지연시켜 제2 지연 클록(DLY_CLK)으로서 출력한다. 그런데, 온도의 변동이 발생함에 따라 설정된 지연량이 비선형적인 특성을 갖는 상태로 변동한다.

이때, 온도의 변동에 따라 제2 클록 지연부(400)의 지연량이 비선형적인 특성을 갖는다는 것은, 온도가 상대적으로 낮은 구간에서 변동할 때 그에 대응하여 제2 클록 지연부(400)의 지연량이 변동하는 폭과 온도가 상대적으로 높은 구간에서 변동할 때 그에 대응하여 제2 클록 지연부(400)의 지연량이 변동하는 폭이 서로 다르다는 것을 의미한다. 예컨대, 온도가 상대적으로 낮은 구간에 속하는 0도 내지 20도 구간에서는 온도가 1도 변동할 때마다 제2 클록 지연부(400)의 지연량이 0.2퍼센트씩 변동하지만, 온도가 상대적으로 높은 구간에 속하는 21도 내지 40도 구간에서는 온도가 1도 변동할 때마다 제2 클록 지연부(400)의 지연량이 0.15퍼센트씩 변동하는 경우를 의미한다.

그리고, 클록 발진부(420)는, 제2 지연 클록(DLY_CLK)에 응답하여 그와 동일한 주파수를 갖는 발진 클록(OSCLK)을 발진시키되, 온도의 변동에 따라 제2 클록 지연부(400)의 비선형성을 보상하는 방향으로 그 발진 지연량이 변동한다. 이때, 클록 발진부(420)에서 발진 지연량이 변동한다는 것은 발진 클록(OSCLK)의 발진 주파수를 변동시킨다는 것을 의미한다.

구체적으로, 클록 발진부(420)의 구성요소 중 링 오실레이터(422)는, 제1 인에이블 모드에서 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 설정된 범위 이내의 주파수 차이를 갖는 발진 클록(OSCLK)을 발진시키고, 제2 인에이블 모드에서 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수에 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 일치시키는 방향으로 발진 지연량이 변동된다.

이때, 링 오실레이터(422)가 제1 인에이블 모드와 제2 인에이블 모드에서 서로 다르게 동작하는 이유는 클록 발진부(420)에서 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수를 기준으로 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 조절하는 방식으로 인젝션 락킹(injection locking) 방식을 사용하기 때문이다.

여기서, 인젝션 락킹(injection locking) 방식은 예컨대 마스터(master) 발진기에서 출력되는 마스터 발진 클록을 슬레이브(slave) 발진기에 주입(injection)하는 방법으로, 슬레이브 발진기에서 출력되는 슬레이브 발진 클록이 마스터 발진기에서 출력되는 마스터 발진 클록에 동기화된다. 참고로, 도 4에서는 마스터 발진기에 대한 구성이 따로 포함되지 않았으므로 마스터 발진 클록이 제2 지연 클록(DLY_CLK)이며, 슬레이브 발진기는 클록 발진부(420)이고 슬레이브 발진 클록이 발진 클록(OSCLK)이라고 할 수 있다.

이렇게, 인젝션 락킹 방식을 사용한 클록 발진부(420)는 전력 소모를 줄일 수 있으며 지터에 대한 동작 성능이 향상된다는 측면에서 매우 효율적인 회로이다. 하지만, 인젝션 락킹이 일어나기 위해서는 주입되는 마스터 발진 클록 즉, 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 슬레이브 발진 클록, 즉, 발진 클록(OSCLK)의 자유 발진 주파수(free running frequency)가 설정된 주파수 범위 안에 포함되어 있어야 한다. 이때, 발진 클록(OSCLK)의 자유 발진 주파수(free running frequency)는 링 오실레이터(422)에 인에이블 동작을 제외한 어떠한 제어도 가하지 않았을 때, 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 의미한다.

따라서, 링 오실레이터(422)는, 인에이블 동작을 제외한 어떠한 제어도 가하지 않았을 때를 의미하는 제1 인에이블 모드에서 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 비교하여 발진 클록(OSCLK)의 주파수가 설정된 주파수 범위 내에 속하도록 동작한다. 참고로, 설계 당시에 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수는 미리 알 수 있으므로 발진 클록(OSCLK)의 자유 발진 주파수(free running frequency)를 설정하는 것은 크게 어려운 일이 아니다. 다만, 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수가 변동될 수 있는 것을 감안하여 발진 클록(OSCLK)의 자유 발진 주파수(free running frequency)도 조절할 수 있도록 추가의 제어신호를 사용하는 방식이 필요할 수 있다. 즉, 도 4에 개시된 링 오실레이터(422)에는 도시되지 않았지만, 링 오실레이터(422)에 추가적인 제어신호가 가해져서 발진 클록(OSCLK)의 자유 발진 주파수(free running frequency)도 조절하는 구성이 포함될 수도 있다.

또한, 링 오실레이터(422)의 제2 인에이블 모드는, 전술한 제1 인에이블 모드와 구별되기 위한 인에이블 동작으로서, 인젝션 락킹 동작이 수행되는 과정에서 보상 조절부(424)의 제어에 의해 링 오실레이터(422)에서 발진되는 발진 클록(OSCLK)의 주파수가 변동되는 동작을 의미한다. 이때, 인젝션 락킹 동작은 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수를 기준으로 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 조절하게 되므로, 제2 인에이블 모드에서 링 오실레이터(422)는 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수에 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 일치시키는 방향으로 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 조절하게 된다.

그리고, 도 4에 그 제어신호가 직접적으로 도시되진 않았지만, 링 오실레이터(422)의 동작을 디스에이블 시키는 제어동작도 가능하다. 즉, 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 입력 및 보상 조절부(424)의 동작과 상관없이 발진 클록(OSCLK)을 발진시키지 않는 디스에이블 제어동작도 가능하다.

그리고, 클록 발진부(420)의 구성요소 중 보상 조절부(424)는, 제2 인에이블 모드에서 제2 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR) 및 온도의 변동에 대응하여 링 오실레이터(422)의 동작 전류량을 조절한다. 이때, 전술한 설명과 같이 보상 조절부(424)는, 링 오실레이터(422)의 제2 인에이블 모드에서 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 변경시키게 되는데, 그 방법은 링 오실레이터(422)의 동작 전류량을 조절하는 방식이 될 수 있다.

구체적으로, 보상 조절부(424)에서 링 오실레이터(422)의 동작 전류량을 조절하는 요소들을 하나씩 분리해보면, 고정적인 요소로서 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 전압레벨이 있고, 변동적인 요소로서 온도의 변동이 있을 수 있다. 참고로, 고정적인 요소가 의미하는 바는 보상 조절부(424)를 포함하는 클록 발진부(420)의 동작이 시작된 이후 더 이상 변동될 여지가 없는 요소를 의미하고, 변동적인 요소는 고정적인 요소의 반대의미로서 클록 발진부(420)의 동작이 시작된 이후 변동될 여지가 있는 요소를 의미한다. 즉, 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 전압레벨은 동작 이전에 그 값이 설정되면 이후 클록 발진부(420)의 동작구간에서는 그 값이 변동되지 않는다. 하지만, 온도는 클록 발진부(420)의 동작구간에서 어떻게 변동할지 예측할 수 없는 상태로 변동하게 된다.

먼저, 보상 조절부(424)에서 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수에 대응하여 링 오실레이터(422)의 동작 전류량을 조절하는 동작을 살펴보면, 예컨대 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수가 링 오실레이터(422)에서 발진되는 발진 클록(OSCLK)의 주파수보다 높은 경우 링 오실레이터(422)의 동작 전류량을 감소시킴으로써 링 오실레이터(422)의 발진 지연량을 감소시키게 되고 그에 따라 발진 클록(OSCLK)의 주파수가 빨라지게 되어 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수에 맞춰지게 된다. 하지만, 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수가 링 오실레이터(422)에서 발진되는 발진 클록(OSCLK)의 주파수보다 낮은 경우 링 오실레이터(422)의 동작 전류량을 증가시킴으로써 링 오실레이터(422)의 발진 지연량을 증가시키게 되고 그에 따라 발진 클록(OSCLK)의 주파수가 느려지면서 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수에 맞춰지게 될 것이다.

그리고, 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 전압레벨에 따라 보상 조절부(424)의 동작 전류량 크기가 직접적으로 변동되는 것이 아니라 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 전압레벨에 따라 보상 조절부(424)에서 링 오실레이터(422)의 동작 전류량 조절 가능 폭을 결정하게 된다. 즉, 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 전압레벨이 변동되는 것에 응답하여 보상 조절부(424)에서 링 오실레이터(422)의 동작 전류량을 증가시킬 수 있는 최대치와 감소시킬 수 있는 최소치가 달라질 수 있다.

예컨대, 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 전압레벨이 높으면 높을수록 보상 조절부(424)에서 링 오실레이터(422)의 동작 전류량을 증가시킬 수 있는 최대치와 감소시킬 수 있는 최소치의 범위가 넓어질 수 있다. 물론, 보상 조절부(424)에서 링 오실레이터(422)의 동작 전류량을 증가시킬 수 있는 최대치와 감소시킬 수 있는 최소치의 범위가 넓어짐에 따라 보상 조절부(424)의 제어에 따라 링 오실레이터(422)의 동작 전류량이 상대적으로 더 많이씩 변동될 것이므로 클록 발진부(420)로 인가되는 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 클록 발진부(420)에서 출력되는 발진 클록(OSCLK) 간의 주파수 락킹 정확도는 감소하게 될 것이다.

반대로, 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 전압레벨이 낮으면 낮을수록 보상 조절부(424)에서 링 오실레이터(422)의 동작 전류량을 증가시킬 수 있는 최대치와 감소시킬 수 있는 최소치의 범위가 좁아질 수 있다. 물론, 보상 조절부(424)에서 링 오실레이터(422)의 동작 전류량을 증가시킬 수 있는 최대치와 감소시킬 수 있는 최소치의 범위가 좁아짐에 따라 보상 조절부(424)의 제어에 따라 링 오실레이터(422)의 동작 전류량은 상대적으로 조금씩 변동될 것이므로 클록 발진부(420)로 인가되는 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 클록 발진부(420)에서 출력되는 발진 클록(OSCLK) 간의 주파수 락킹 정확도는 증가하게 될 것이다.

그리고, 보상 조절부(424)에서 온도 변동에 대응하여 링 오실레이터(422)의 동작 전류량을 조절하는 동작을 설명하기 위해 보상 조절부(424)의 구체적인 구성을 살펴보면, 제1 NMOS 트랜지스터(N1) 및 제2 NMOS 트랜지스터(N2)를 포함한다. 즉, 보상 조절부(424)는, 링 오실레이터(422)와 동작 노드(MND) 사이에서 제2 지연 클록(DLY_CLK)에 응답하여 온/오프 제어되는 제1 NMOS 트랜지스터(N1), 및 보상 제어 전압(INJECT_STR)의 레벨에 따라 동작 노드(MND)와 접지전압(VSS)단 사이에 흐르는 전류량을 조절하는 제2 NMOS 트랜지스터(N2)를 포함하는 구성이다.

이렇게, 보상 조절부(424)는, 내부에 NMOS 트랜지스터(N1, N2)를 포함하며, 각각의 NMOS 트랜지스터(N1, N2)가 제2 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR)에 의해 제어되어 링 오실레이터(422)에서 어느 정도의 크기의 전류를 싱킹(sinking)하는 지에 따라 전술한 보상 조절부(424)의 동작이 이루어지게 되는 것을 알 수 있다. 즉, 제2 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR)에 의해 제어에 의해 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 드레인과 소스 사이에 흐르는 전류량이 증가한다는 것은 링 오실레이터(422)에서 접지전압(VSS)단으로 싱킹되는 전류의 크기가 증가한다는 것을 의미하고, 이는 링 오실레이터(422)의 동작 전류량이 감소한다는 것을 의미한다. 반대로, 제2 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR)에 의해 제어에 의해 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 드레인과 소스 사이에 흐르는 전류량이 감소한다는 것은 링 오실레이터(422)에서 접지전압(VSS)단으로 싱킹되는 전류의 크기가 감소한다는 것을 의미하고, 이는 링 오실레이터(422)의 동작 전류량이 증가한다는 것을 의미한다.

한편, 보상 조절부(424)의 구성요소인 NMOS 트랜지스터(N1, N2)는 일반적으로, 게이트로 인가되는 전압의 레벨과 상관없이 온도의 변동에 대해 저항값이 비선형적으로 변동하게 되어 드레인과 소스 사이에 흐르는 전류의 크기가 비선형적으로 변동하게 된다. 즉, 온도가 증가함에 따라 제2 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR)에 의한 제어와 상관없이 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 저항값이 비선형적으로 증가하게 되고, 그에 따라 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 드레인과 소스 사이에 흐르는 전류의 크기는 비선형적으로 감소하게 된다. 반대로, 온도가 감소함에 따라 제2 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR)에 의한 제어와 상관없이 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 저항값이 비선형적으로 감소하게 되고, 그에 따라 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 드레인과 소스 사이에 흐르는 전류의 크기는 비선형적으로 증가하게 된다.

이와 같이, 보상 조절부(424)가 NMOS 트랜지스터(N1, N2)를 포함하는 구성이기 때문에, 제2 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR)에 의한 제어와 상관없이 온도의 변동에 따라 링 오실레이터(422)에서 싱킹되는 전류의 크기를 비선형적으로 변동시키게 되며, 그에 따라, 링 오실레이터(422)의 동작 전류량이 비선형적으로 변동하게 된다.

구체적으로, 보상 조절부(424)의 전류량 변동은 상대적으로 온도가 낮은 구간에서는 상대적으로 작게 감소하고, 온도가 높은 구간에서는 상대적으로 크게 감소한다. 예컨대, 상대적으로 온도가 낮은 구간인 0도에서 20도 사이에서는 온도가 1도 증가할 때마다 보상 조절부(424)의 전류량이 0.1퍼센트씩 감소하였다면, 상대적으로 온도가 높은 구간인 21도에서 40도 사이에서는 온도가 1도 증가할 때마다 보상 조절부(424)의 전류량이 0.15퍼센트씩 감소하게 된다.

따라서, 링 오실레이터(422)의 동작 전류량 변동은 상대적으로 온도가 낮은 구간에서는 상대적으로 작게 증가하고, 온도가 높은 구간에서는 상대적으로 크게 증가한다. 예컨대, 상대적으로 온도가 낮은 구간인 0도에서 20도 사이에서는 온도가 1도 증가할 때마다 링 오실레이터(422)의 동작 전류량이 0.1퍼센트씩 증가하였다면, 상대적으로 온도가 높은 구간인 21도에서 40도 사이에서는 온도가 1도 증가할 때마다 링 오실레이터(422)의 동작 전류량이 0.15퍼센트씩 증가하게 된다.

전술한 바와 같이 링 오실레이터(422)의 동작 전류량이 온도의 증가에 따라 비선형적으로 증가할 뿐만 아니라 온도가 증가하면 할수록 더 많이 증가하는 특성을 갖는 것을 알 수 있으며, 그에 따라 링 오실레이터(422)의 발진 지연량도 온도의 변동에 따라 비선형적으로 증가하게 되고, 그 비선형적인 증가 방향까지도 온도가 증가하면 할수록 더 많이 증가하는 특성을 갖게 된다.

즉, 온도의 증가에 따라 비선형적으로 증가하되, 온도가 증가하면 할수록 더 조금씩 증가하는 특성을 갖는 제2 클록 지연부(400)의 비선형적인 지연량 증가 특성을 보상할 수 있는 방향으로 링 오실레이터(422)의 발진 지연량이 결정되는 것을 알 수 있다.

도 7을 참조하여 도 4에 개시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도측정회로의 동작을 정리하면 다음과 같다.

먼저, 제2 클록 지연부(400, TDDL)의 지연량은 온도의 증가에 따라 비선형적으로 증가하되, 온도가 상대적으로 낮은 구간에서는 상대적으로 높은 비율로 증가하고, 온도가 상대적으로 높은 구간에서는 상대적으로 낮은 비율로 증가한다.

그리고, 클록 발진부(420, ILO)의 발진 지연량은 온도의 증가에 따라 비선형적으로 증가하되, 온도가 상대적으로 낮은 구간에서는 상대적으로 낮은 비율로 증가하고, 온도가 상대적으로 높은 구간에서는 상대적으로 높은 비율로 증가한다.

따라서, 인젝션 락킹(injection locking) 동작을 통해 제2 클록 지연부(400)의 지연량과 클록 발진부(420)의 지연량이 결합될 때(TDDL + ILO), 최종으로 출력되는 클록(OSCLK)에 가해지는 지연량은 온도의 변동에 따라 선형적인 특성을 갖는 상태가 된다.

그리고, 온도 검출부(440)는, 제1 지연 클록(DLL_CLK)과 발진 클록(OSCLK)의 위상 차이에 따라 온도의 변동을 검출한다.

즉, 온도 검출부(440)는, 온도의 변동과 상관없이 항상 일정한 지연량으로 소스 클록(REF_CLK)을 지연시켜 생성된 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 위상과 온도의 변동에 따라 선형적인 특성을 갖는 발진 클록(OSCLK)의 위상 차이에 따라 온도의 변동 여부 및 변동 폭을 쉽게 측정할 수 있다.

특히, 설정된 온도에서 제2 클록 지연부(400)의 지연량과 클록 발진부(420)의 지연량을 합한 지연량을 제1 클록 지연부(460)의 지연량과 서로 같은 상태로 설정한 후, 온도 검출부(440)가 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 설정된 에지에서 동작을 시작하고, 높은 주파수를 갖는 설정된 카운팅 주파수 - 도면에 도시되지 않음 - 을 기준으로 발진 클록(OSCLK)의 설정된 에지를 카운팅하는 아날로그-디지털 컨버팅 동작을 포함하게 될 경우, 온도 정보를 매우 빠르고 간단하게 디지털화하여 출력하는 것이 가능하다.

또한, 온도 검출부(440)에서, 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 설정된 에지를 기준으로 발진 클록(OSCLK)의 설정된 에지가 어떠한 방향에 있는지까지 알 수 있다면, 온도의 증가/감소까지도 판단할 수 있다.

<제3 실시예>

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 온도측정회로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 5을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 온도측정회로는, 제1 클록 지연부(560)와, 주파수 분배부(580)와, 제2 클록 지연부(500), 클록 발진부(520), 및 온도 변동 코드 생성부(540)를 구비한다. 또한, 온도 변동 미세코드 생성부(590)를 더 구비한다. 여기서, 클록 발진부(520)는, 링 오실레이터(522), 및 보상 조절부(524)를 구비한다. 또한, 제1 클록 지연부(560)는, 지연라인(562), 및 지연 고정 동작부(564)를 구비한다.

참고로, 제1 클록 지연부(560)와 제2 클록 지연부(500)와, 클록 발진부(520)는 전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도측정회로에서 개시된 제1 클록 지연부(460)와 제2 클록 지연부(400)와, 클록 발진부(420)와 완전히 동일한 구성요소 이다. 따라서, 이후 개시될 본 발명의 제3 실시예에 따른 온도측정회로에 대한 설명에서 제1 클록 지연부(560)와 제2 클록 지연부(500) 및 클록 발진부(520)의 상세한 동작은 전술한 제2 실시예를 참고할 수 있다.

다만, 전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도측정회로에서는 제1 클록 지연부(460)와 제2 클록 지연부(400) 사이에 주파수 분배부(580)가 개시되어 있지 않다는 차이점이 있으며, 이에 관한 동작의 차이점에 대한 설명은 하기에서 개시될 것이다.

구체적으로, 제1 클록 지연부(560)는, 소스 클록(REF_CLK)을 입력받아 온도의 변동과 상관없이 항상 일정한 지연량으로 변동시켜 제1 지연 클록(DLL_CLK)으로서 출력한다. 즉, 제1 클록 지연부(560)는, 소스 클록(REF_CLK)과 제1 지연 클록(DLL_CLK)이 온도의 변동과 상관없이 항상 일정한 지연량을 갖도록 동작한다.

그리고, 주파수 분배부(580)는, 소스 클록(REF_CLK)의 주파수를 설정된 비율로 분배하여 분배 클록(DIV_CLK)으로서 출력한다. 즉, 제1 클록 지연부(460)와 제2 클록 지연부(400)로 인가되는 클록의 주파수가 서로 다르게 하기 위한 구성요소이며, 주파수 분배부(580)의 필요 이유 및 자세한 동작은 하기의 온도 변동 코드 생성부(540)의 구성 및 동작을 설명할 때 다시 다루도록 하겠다.

그리고, 제2 클록 지연부(500)는, 분배 클록(DIV_CLK)을 입력받아 온도의 변동에 따라 비선형적인 지연량으로 변동시켜 제2 지연 클록(DLY_CLK)으로서 출력한다. 즉, 제2 클록 지연부(500)은 분배 클록(DIV_CLK)을 입력받아 미리 설정된 지연량만큼 지연시켜 제2 지연 클록(DLY_CLK)으로서 출력한다. 이때, 온도의 변동이 발생함에 따라 설정된 지연량이 비선형적인 특성을 갖는 상태로 변동한다.

그리고, 클록 발진부(520)는, 제2 지연 클록(DLY_CLK)에 응답하여 그와 동일한 주파수를 갖는 발진 클록(OSCLK)을 발진시키되, 온도의 변동에 따라 제2 클록 지연부(500)의 비선형성을 보상하는 방향으로 그 발진 지연량이 변동한다. 이때, 클록 발진부(520)에서 발진 지연량이 변동한다는 것은 발진 클록(OSCLK)의 발진 주파수를 변동시킨다는 것을 의미한다.

구체적으로, 클록 발진부(520)의 구성요소 중 링 오실레이터(522)는, 제1 인에이블 모드에서 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수와 설정된 범위 이내의 주파수 차이를 갖는 발진 클록(OSCLK)을 발진시키고, 제2 인에이블 모드에서 제2 지연 클록(DLY_CLK)의 주파수에 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 일치시키는 방향으로 발진 지연량이 변동된다.

그리고, 클록 발진부(520)의 구성요소 중 보상 조절부(524)는, 제2 인에이블 모드에서 제2 지연 클록(DLY_CLK)과 보상 제어 전압(INJECT_STR) 및 온도의 변동에 대응하여 링 오실레이터(522)의 동작 전류량을 조절한다. 이때, 전술한 설명과 같이 보상 조절부(524)는, 링 오실레이터(522)의 제2 인에이블 모드에서 발진 클록(OSCLK)의 주파수를 변경시키게 되는데, 그 방법은 링 오실레이터(522)의 동작 전류량을 조절하는 방식이 될 수 있다.

그리고, 온도 변동 코드 생성부(540)는, 온도의 변동에 따른 발진 클록(OSCLK)의 위상 변동 폭을 제1 지연 클록(DLL_CLK)을 기준으로 카운팅하여 온도 변동 코드(TEMP_CCODE<3:7>)를 생성한다. 이때, 발진 클록(OSCLK)의 위상 변동 폭을 제1 지연 클록(DLL_CLK)을 기준으로 카운팅하는 동작이 가능한 이유는 주파수 분배부(580)에 의해 발진 클록(OSCLK)의 주파수와 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 주파수가 서로 다르게 설정되기 때문이다.

구체적으로, 주파수 분배부(580)는, 소스 클록(REF_CLK)의 주파수를 설정된 비율로 분배하여 분배 클록(DIV_CLK)으로서 함으로써, 분배 클록(DIV_CLK)의 주파수가 소스 클록(REF_CLK)의 주파수보다 설정된 비율 차이만큼 낮아지도록 동작한다. 또한, 제1 클록 지연부(460)는 소스 클록(REF_CLK)을 인가받아 동작하므로 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 주파수는 소스 클록(REF_CLK)의 주파수와 동일하다. 반면, 제2 클록 지연부(400)와 클록 발진부(420)는 분배 클록(DIV_CLK)을 인가받아 동작하므로, 클록 발진부(420)에서 발진하는 발진 클록(OSCLK)의 주파수는 설정된 비율 차이만큼 소스 클록(REF_CLK)의 주파수보다 낮다.

이렇게, 주파수 분배부(580)를 통해 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 주파수가 발진 클록(OSCLK)의 주파수보다 설정된 비율만큼 더 높은 상태이고, 제1 클록 지연부(560)에 의해 제1 지연 클록(DLL_CLK)은 온도의 변동에 대해 아무런 영향도 받지 않는 반면, 제2 클록 지연부(500) 및 클록 발진부(520)에 의해 발진 클록(OSCLK)은 온도의 변동에 대해 선형적인 위상 변동을 갖는 상태이므로, 온도 변동 코드 생성부(540)는, 내부에 별도의 아날로그-디지털 컨버터를 포함하지 않고도, 발진 클록(OSCLK)의 디지털 값을 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 카운팅하여 연산하고, 그 결과에 따라 온도 변동 코드(TEMP_CCODE<3:7>)를 생성하는 것이 가능하다.

그리고, 제1 클록 지연부(560)의 구성요소 중 지연라인(462)의 구성을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 체인 형태로 접속되고 온도의 변동 및 지연 조절 신호(DLY_CON)에 응답하여 그 지연량이 각각 조절되는 다수의 인버터(INV[0:3])를 포함하는 것을 알 수 있다. 이때, 지연라인(462)은 소스 클록(REF_CLK)이 인가받아 제1 지연 클록(DLL_CLK)으로서 출력하므로, 지연라인(462)에 포함된 다수의 인버터(INV[0:3]) 각각에서 출력되는 클록의 위상은 소스 클록(REF_CLK)의 위상과 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 위상 사이의 어느 한 위상을 가질 것이다.

따라서, 다수의 인버터(INV[0:3]) 각각에서 출력되는 다수의 클록 각각의 위상을 기준으로 발진 클록(OSCLK)의 위상을 검출할 경우, 온도 변동 코드 생성부(540)에서 출력되는 온도 변동 코드(TEMP_CCODE<3:7>)에 의해 카운팅되지 못한 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 1주기보다 작은 단위의 코드 값, 즉, 온도 변동 미세코드(TEMP_FCOND<0:2>)의 값을 검출하는 것이 가능하다.

이와 같이, 다수의 인버터(INV[0:3]) 각각에서 출력되는 다수의 클록과 발진 클록(OSCLK)의 위상을 비교하여 온도 변동 미세코드(TEMP_FCOND<0:2>)의 값을 결정하기 위한 구성요소가 바로 온도 변동 미세코드 생성부(590)이다.

도 6 및 도 7을 참조하여 도 5에 개시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 온도측정회로의 동작을 정리하면 다음과 같다.

먼저, 도 7을 참조하면, 제2 클록 지연부(500, TDDL)의 지연량은 온도의 증가에 따라 비선형적으로 증가하되, 온도가 상대적으로 낮은 구간에서는 상대적으로 높은 비율로 증가하고, 온도가 상대적으로 높은 구간에서는 상대적으로 낮은 비율로 증가한다.

그리고, 클록 발진부(520, ILO)의 발진 지연량은 온도의 증가에 따라 비선형적으로 증가하되, 온도가 상대적으로 낮은 구간에서는 상대적으로 낮은 비율로 증가하고, 온도가 상대적으로 높은 구간에서는 상대적으로 높은 비율로 증가한다.

따라서, 인젝션 락킹(injection locking) 동작을 통해 제2 클록 지연부(500)의 지연량과 클록 발진부(520)의 지연량이 결합될 때(TDDL + ILO), 최종으로 출력되는 클록(OSCLK)에 가해지는 지연량은 온도의 변동에 따라 선형적인 특성을 갖는 상태가 된다. 즉, 발진 클록(OSCLK)은 분배 클록(DIV_CLK)에 비해 온도의 변동에 따라 선형적으로 그 위상이 달라질 것이다.

이어서, 도 6을 참조하면, 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 주파수는 분배 클록(DIV_CLK) 및 발진 클록(OSCLK)에 비해 매우 높은 상태이므로, 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 카운팅 값을 기준으로 발진 클록(OSCLK)의 위상 변동을 측정하는 과정을 통해 온도를 측정하는 것을 알 수 있다.

구체적으로 예를 들어 설명하면, 제1 지연 클록(DLL_CLK)은 1Ghz이고, 분배 클록(DIV_CLK) 및 발진 클록(OSCLK)은 31.25Mhz이다. 즉, 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 주파수는 분배 클록(DIV_CLK) 및 발진 클록(OSCLK)의 주파수에 비해 32배 높은 주파수를 갖는다.

또한, 제1 지연 클록(DLL_CLK)은 지연 고정 동작을 수행하는 제1 클록 지연부(560)에 의해 소스 클록(REF_CLK)과 위상이 동기화되고, 분배 클록(DIV_CLK)은 소스 클록(REF_CLK)을 주파수 분배한 클록일 뿐이므로, 제1 지연 클록(DLL_CLK)과 분배 클록(DIV_CLK)의 위상은 동기화된 상태가 된다.

이렇게, 제1 지연 클록(DLL_CLK)과 분배 클록(DIV_CLK)의 위상이 동기화된 시점부터 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 토글링 횟수를 카운팅하기 시작하여 발진 클록(OSCLK)의 에지에 대응하는 시점까지 카운팅 된 값이 첫 번째 온도(TEMP1)에서는 10이 되는 것을 알 수 있다.

하지만, 제1 지연 클록(DLL_CLK)과 분배 클록(DIV_CLK)의 위상이 동기화된 시점부터 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 토글링 횟수를 카운팅하기 시작하여 발진 클록(OSCLK)의 에지에 대응하는 시점까지 카운팅 된 값이 첫 번째 온도(TEMP1)에서는 22가 되는 것을 알 수 있다.

즉, 온도가 첫 번째 온도(TEMP1)인지 아니면 두 번째 온도(TEMP2)인지에 따라 발진 클록(OSCLK)의 위상은 큰 차이를 갖게 되며, 이를 제1 지연 클록(DLL_CLK)을 기준으로 카운팅하는 동작만으로도 별도의 연산 없이 디지털 값인 온도 변동 코드(TEMP_CCODE<3:7>)를 생성하는 것이 가능하다.

또한, 온도 변동 미세코드 생성부(590)를 통해 제1 지연 클록(DLL_CLK)의 1주기(1tck)를 분할하여 발진 클록(OSCLK)의 위상과 비교한 뒤, 온도 변동 미세코드(TEMP_FCOND<0:2>)를 생성하는 것이 가능하므로, 온도 변동에 따른 디지털 값을 매우 정밀하게 측정하는 것이 가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예를 적용하면, 온도의 변동에 대해 서로 반대로 비선형적인 특성을 갖는 두 개의 시간-지연 방식을 결합시켜 온도의 변동에 대해 선형적인 특성이 적용될 수 있는 시간-지연 방식을 사용하여 온도 측정을 함으로써, 온도 측정의 정확도를 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 온도의 변동에 대해 서로 반대되는 특성을 갖는 두 개의 시간-지연 방식을 구현함에 있어서, 추가되는 회로의 크기를 최소화할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.

예컨대, 전술한 실시예에서 예시한 논리 게이트 및 트랜지스터는 입력되는 신호의 극성에 따라 그 위치 및 종류가 다르게 구현되어야 할 것이다.

300 : 클록 지연부 320, 420, 520 : 클록 발진부
340, 440 : 온도 검출부 322 : 링 오실레이터
324 : 보상 조절부 460 : 제1 클록 지연부
400 : 제2 클록 지연부 462, 562 : 지연라인
464, 564 : 지연고정 동작부 580 : 주파수 분배부
540 : 온도 변동 코드 생성부 590 : 온도 변동 미세코드 생성부

Claims

소스 클록을 입력받아 온도의 변동에 따라 비선형적인 지연량으로 변동시켜 지연 클록으로서 출력하는 클록 지연부;
상기 지연 클록에 응답하여 그와 동일한 주파수를 갖는 발진 클록을 발진시키되, 온도의 변동에 따라 상기 클록 지연부의 비선형성을 보상하는 방향으로 그 발진 지연량이 변동하는 클록 발진부; 및
상기 소스 클록과 상기 발진 클록의 위상 차이에 따라 온도의 변동을 검출하는 온도 검출부
를 구비하는 집적회로.
제1항에 있어서,
상기 클록 발진부는,
제1 인에이블 모드에서 상기 지연 클록의 주파수와 설정된 범위 이내의 주파수 차이를 갖는 상기 발진 클록을 발진시키고, 제2 인에이블 모드에서 상기 지연 클록의 주파수에 상기 발진 클록의 주파수를 일치시키는 방향으로 발진 지연량이 변동되는 링 오실레이터; 및
상기 제2 인에이블 모드에서 상기 지연 클록과 보상 제어 전압 및 온도의 변동에 대응하여 상기 링 오실레이터의 동작 전류량을 조절하는 보상 조절부를 구비하는 집적회로.
제2항에 있어서,
상기 보상 조절부는,
온도의 변동에 따라 상기 클록 지연부의 비선형성을 보상하는 방향으로 상기 링 오실레이터의 동작 전류량을 감소시키거나 증가시킴으로써, 상기 링 오실레이터의 발진 지연량을 조절하는 것을 특징으로 하는 집적회로.
제3항에 있어서,
상기 보상 조절부는,
상기 보상 제어 전압의 레벨에 응답하여 상기 링 오실레이터의 동작 전류량 조절 가능 폭이 결정되는 것을 특징으로 하는 집적회로.
제4항에 있어서,
상기 보상 조절부는,
상기 링 오실레이터와 동작 노드 사이에서 상기 지연 클록에 응답하여 온/오프 제어되는 제1 NMOS 트랜지스터; 및
상기 보상 제어 전압의 레벨에 따라 상기 동작 노드와 접지전압단 사이에 흐르는 전류량을 조절하는 제2 NMOS 트랜지스터를 구비하는 집적회로.
소스 클록을 입력받아 온도의 변동과 상관없이 항상 일정한 지연량으로 변동시켜 제1 지연 클록으로서 출력하는 제1 클록 지연부;
상기 소스 클록을 입력받아 온도의 변동에 따라 비선형적인 지연량으로 변동시켜 제2 지연 클록으로서 출력하는 제2 클록 지연부;
상기 제2 지연 클록에 응답하여 그와 동일한 주파수를 갖는 발진 클록을 발진시키되, 온도의 변동에 따라 상기 제2 클록 지연부의 비선형성을 보상하는 방향으로 그 발진 지연량이 변동하는 클록 발진부; 및
상기 제1 지연 클록과 상기 발진 클록의 위상 차이에 따라 온도 변동을 검출하는 온도 검출부
를 구비하는 집적회로.
제6항에 있어서,
상기 제1 클록 지연부는,
온도의 변동 및 지연 조절 신호에 응답하여 그 지연량이 조절되며, 상기 소스 클록을 지연시켜 상기 제1 지연 클록으로서 출력하는 지연라인; 및
지연 고정 동작을 위해 상기 소스 클록과 상기 제1 지연 클록의 위상을 비교하고, 비교결과에 따라 상기 지연 조절 신호의 값을 조절하는 지연 고정 동작부를 구비하는 집적회로.
제6항에 있어서,
상기 클록 발진부는,
제1 인에이블 모드에서 상기 제2 지연 클록의 주파수와 설정된 범위 이내의 주파수 차이를 갖는 상기 발진 클록을 발진시키고, 제2 인에이블 모드에서 상기 제2 지연 클록의 주파수에 상기 발진 클록의 주파수를 일치시키는 방향으로 발진 지연량이 변동되는 링 오실레이터; 및
상기 제2 인에이블 모드에서 상기 제2 지연 클록과 보상 제어 전압 및 온도의 변동에 대응하여 상기 링 오실레이터의 동작 전류량을 조절하는 보상 조절부를 구비하는 집적회로.
제8항에 있어서,
상기 보상 조절부는,
온도의 변동에 따라 상기 제2 클록 지연부의 비선형성을 보상하는 방향으로 상기 링 오실레이터의 동작 전류량을 감소시키거나 증가시킴으로써, 상기 링 오실레이터의 발진 지연량을 조절하는 것을 특징으로 하는 집적회로.
제9항에 있어서,
상기 보상 조절부는,
상기 보상 제어 전압의 레벨에 응답하여 상기 링 오실레이터의 동작 전류량 조절 가능 폭이 결정되는 것을 특징으로 하는 집적회로.
제10항에 있어서,
상기 보상 조절부는,
상기 링 오실레이터와 동작 노드 사이에서 상기 제2 지연 클록에 응답하여 온/오프 제어되는 제1 NMOS 트랜지스터; 및
상기 보상 제어 전압의 레벨에 따라 상기 동작 노드와 접지전압단 사이에 흐르는 전류량을 조절하는 제2 NMOS 트랜지스터를 구비하는 집적회로.
제6항에 있어서,
설정된 온도에서 상기 제2 클록 지연부의 지연량과 클록 발진부의 지연량을 합한 지연량은 상기 제1 클록 지연부의 지연량과 서로 같은 것을 특징으로 하는 집적회로.
소스 클록을 입력받아 온도의 변동과 상관없이 항상 일정한 지연량으로 변동시켜 제1 지연 클록으로서 출력하는 제1 클록 지연부;
상기 소스 클록의 주파수를 설정된 비율로 분배하여 분배 클록을 생성하기 위한 주파수 분배부;
상기 분배 클록을 입력받아 온도의 변동에 따라 비선형적인 지연량으로 변동시켜 제2 지연 클록으로서 출력하는 제2 클록 지연부;
상기 제2 지연 클록에 응답하여 그와 동일한 주파수를 갖는 발진 클록을 발진시키되, 온도의 변동에 따라 상기 제2 클록 지연부의 비선형성을 보상하는 방향으로 그 발진 지연량이 변동하는 클록 발진부; 및
온도의 변동에 따른 상기 발진 클록의 위상 변동 폭을 상기 제1 지연 클록을 기준으로 카운팅하여 온도 변동 코드를 생성하는 온도 변동 코드 생성부
를 구비하는 집적회로.
제13항에 있어서,
상기 제1 클록 지연부는,
온도의 변동 및 지연 조절 신호에 응답하여 그 지연량이 조절되며, 상기 소스 클록을 지연시켜 상기 제1 지연 클록으로서 출력하는 지연라인; 및
지연 고정 동작을 위해 상기 소스 클록과 상기 제1 지연 클록의 위상을 비교하고, 비교결과에 따라 상기 지연 조절 신호의 값을 조절하는 지연 고정 동작부를 구비하는 집적회로.
제14항에 있어서,
상기 지연라인은, 체인 형태로 접속되고 온도의 변동 및 지연 조절 신호에 응답하여 그 지연량이 각각 조절되는 다수의 인버터를 포함하며,
상기 발진 클록과 상기 다수의 인버터 각각에서 출력되는 다수의 클록의 위상을 각각 비교하고, 비교결과에 따라 온도 변동 미세코드를 생성하기 위한 온도 변동 미세코드 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로.
제13항에 있어서,
상기 클록 발진부는,
제1 인에이블 모드에서 상기 제2 지연 클록의 주파수와 설정된 범위 이내의 주파수 차이를 갖는 상기 발진 클록을 발진시키고, 제2 인에이블 모드에서 상기 제2 지연 클록의 주파수에 상기 발진 클록의 주파수를 일치시키는 방향으로 발진 지연량이 변동되는 링 오실레이터; 및
상기 제2 인에이블 모드에서 상기 제2 지연 클록과 보상 제어 전압 및 온도의 변동에 대응하여 상기 링 오실레이터의 동작 전류량을 조절하는 보상 조절부를 구비하는 집적회로.
제16항에 있어서,
상기 보상 조절부는,
온도의 변동에 따라 상기 제2 클록 지연부의 비선형성을 보상하는 방향으로 상기 링 오실레이터의 동작 전류량을 감소시키거나 증가시킴으로써, 상기 링 오실레이터의 발진 지연량을 조절하는 것을 특징으로 하는 집적회로.
제17항에 있어서,
상기 보상 조절부는,
상기 보상 제어 전압의 레벨에 응답하여 상기 링 오실레이터의 동작 전류량 조절 가능 폭이 결정되는 것을 특징으로 하는 집적회로.
제18항에 있어서,
상기 보상 조절부는,
상기 링 오실레이터와 동작 노드 사이에서 상기 제2 지연 클록에 응답하여 온/오프 제어되는 제1 NMOS 트랜지스터; 및
상기 보상 제어 전압의 레벨에 따라 상기 동작 노드와 접지전압단 사이에 흐르는 전류량을 조절하는 제2 NMOS 트랜지스터를 구비하는 집적회로.
제13항에 있어서,
설정된 온도에서 상기 제2 클록 지연부의 지연량과 클록 발진부의 지연량을 합한 지연량은 상기 제1 클록 지연부의 지연량과 서로 같은 것을 특징으로 하는 집적회로.