KR20140126814A - 주파수 체배기 - Google Patents
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Abstract
본 기술은 소스 신호(source signal)에 응답하여 다중 위상 신호를 생성하도록 구성된 다중 위상 신호 생성부; 상기 다중 위상 신호 각각에 독립적으로 응답하여 복수의 펄스 신호를 생성하도록 구성된 펄스 생성부; 및 상기 복수의 펄스 신호 각각의 엣지(edge)에 응답하여 상기 소스 신호의 주파수에 비해 설정 배율만큼 체배된 주파수 체배 신호를 생성하도록 구성된 합성부를 포함한다.
Description
본 발명은 반도체 회로에 관한 것으로서, 특히 주파수 체배기에 관한 것이다.
종래의 기술에 따른 주파수 체배기는 다중 위상의 펄스들을 조합하는 방식으로 동작하였다.
종래의 기술은 다중 위상의 펄스들이 최종 순번의 펄스를 제거하면서 동시에 다음 순번의 펄스를 생성하는데 사용되므로 펄스들 간의 오버랩(overrap)을 발생시킬 수 있다.
이와 같이 펄스들 간의 오버 랩 과정을 거쳐 생성된 최종 출력 신호는 스윙 폭이 목표로 하는 폭에 비해 줄어들고, 펄스들 간의 오버 랩 과정에서 DC 전류 패스를 형성하여 전류 소모를 증가시키는 문제가 있다.
본 발명의 실시예는 소비 전류를 감소시킬 수 있는 주파수 체배기를 제공한다.
본 발명의 실시예는 소스 신호(source signal)에 응답하여 다중 위상 신호를 생성하도록 구성된 다중 위상 신호 생성부; 상기 다중 위상 신호 각각에 독립적으로 응답하여 복수의 펄스 신호를 생성하도록 구성된 펄스 생성부; 및 상기 복수의 펄스 신호 각각의 엣지(edge)에 응답하여 상기 소스 신호의 주파수에 비해 설정 배율만큼 체배된 주파수 체배 신호를 생성하도록 구성된 합성부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 다중 위상 신호 생성부는 지연 제어 전압에 응답하여 조정된 지연 시간만큼 상기 소스 신호를 지연시켜 예비 다중 위상 신호를 생성하도록 구성된 지연 라인, 상기 예비 다중 위상 신호를 버퍼링하여 상기 다중 위상 신호를 생성하도록 구성된 버퍼, 상기 다중 위상 신호 중에서 두 신호의 위상차를 검출하여 위상차 검출 신호를 생성하도록 구성된 위상 검출부, 및 상기 위상차 검출 신호에 응답하여 상기 지연 제어 전압을 생성하도록 구성된 차지 펌프를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 펄스 생성부는 상기 다중 위상 신호 각각에 순차적으로 응답하여 폴링 펄스와 라이징 펄스가 반복되는 상기 복수의 펄스 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 합성부는 상기 복수의 펄스 신호 중에서 이븐 순번의 폴링 펄스 신호들의 폴링 엣지에 응답하여 상기 주파수 체배 신호를 제 1 레벨로 천이시키도록 구성된 복수의 제 1 스위치, 및 상기 복수의 펄스 신호 중에서 오드 순번의 라이징 펄스 신호들의 라이징 엣지에 응답하여 상기 주파수 체배 신호를 제 2 레벨로 천이시키도록 구성된 복수의 제 2 스위치를 포함할 수 있다.
본 기술은 안정적인 주파수 체배 동작이 가능하며, 주파수 체배 동작에서의 전류 소모를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 체배기(100)의 회로도,
도 2는 도 1의 펄스 생성부(400)의 내부 구성을 나타낸 회로도,
도 3은 도 1의 합성부(500)의 내부 구성을 나타낸 회로도,
도 4는 본 발명의 실시예의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 2는 도 1의 펄스 생성부(400)의 내부 구성을 나타낸 회로도,
도 3은 도 1의 합성부(500)의 내부 구성을 나타낸 회로도,
도 4는 본 발명의 실시예의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 체배기(100)의 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 주파수 채배기(100)는 다중 위상 신호 생성부(200), 펄스 생성부(400) 및 합성부(500)를 포함한다.
다중 위상 신호 생성부(200)는 소스 신호(source signal) 예를 들어, 클럭 신호(CLKext, CLKbext)에 응답하여 다중 위상 신호(D<0:n-1>)를 생성하도록 구성된다.
다중 위상 신호 생성부(200)는 클럭 신호(CLKext, CLKbext)에 응답하여 지연시간 보상 과정을 통해 서로 일정한 위상차를 갖는 다중 위상 신호(D<0:n-1>)을 생성하도록 구성된다.
다중 위상 신호 생성부(200)는 지연 고정 루프(Delay Locked Loop: DLL)로 구성할 수 있다.
다중 위상 신호 생성부(200)는 지연 라인(210), 버퍼(220), 위상 검출부(230), 차지 펌프(240) 및 커패시터(250)를 포함한다.
지연 라인(210)은 복수의 단위 지연 유닛(211)을 포함한다.
복수의 단위 지연 유닛(211)은 지연 제어 전압(Vctrl)에 응답하여 조정된 지연 시간만큼 클럭 신호(CLKext, CLKbext)를 지연시켜 예비 다중 위상 신호(S<0:n-1>)를 생성하도록 구성된다.
버퍼(220)는 예비 다중 위상 신호(S<0:n-1>)를 버퍼링하여 다중 위상 신호(D<0:n-1>)를 생성하도록 구성된다.
위상 검출부(230)는 다중 위상 신호(D<0:n-1>) 중에서 최초 순번 신호 D<0>와 최종 순번 신호 D<n-1>의 위상차를 검출하여 위상차 검출 신호(UP, DN)를 생성하도록 구성된다.
차지 펌프(240)는 위상차 검출 신호(UP, DN)에 응답하여 펌핑 동작을 수행함으로써 지연 제어 전압(Vctrl)을 생성하도록 구성된다.
커패시터(250)는 차지 펌프(240)의 펌핑 동작 수행 중에는 지연 제어 전압(Vctrl)을 충전하고, 차지 펌프(240)의 펌핑 동작이 정지된 구간에는 지연 제어 전압(Vctrl)을 방전시키도록 구성된다.
이때 다중 위상 신호 생성부(200)는 다중 위상 신호(D<0:n-1>) 중에서 최초 순번 신호 D<0>와 최종 순번 신호 D<n-1>의 위상이 동일하도록 설계될 수 있다.
즉, 지연 라인(210) 및 버퍼(220)의 설계를 통해 이상적으로 다중 위상 신호(D<0:n-1>) 중에서 최초 순번 신호 D<0>와 최종 순번 신호 D<n-1>의 위상이 동일하도록 한다.
그러나 실제 회로 동작 시에는 클럭 신호(CLKext, CLKbext)의 변동 또는 각종 동작 환경 변화에 따라 최초 순번 신호 D<0>와 최종 순번 신호 D<n-1>의 위상이 정확히 일치하지 않을 수 있다.
따라서 위상 검출부(230), 차지 펌프(240) 및 커패시터(250)를 통해 최초 순번 신호 D<0>와 최종 순번 신호 D<n-1>의 위상 차를 보상하도록 한 것이다.
결국, 다중 위상 신호(D<0:n-1>)는 서로 일정한 지연 시간을 갖게 된다.
펄스 생성부(400)는 다중 위상 신호(D<0:n-1>) 각각에 응답하여 복수의 펄스 신호(P<0:n-1>)를 생성하도록 구성된다.
합성부(500)는 복수의 펄스 신호(P<0:n-1>)의 엣지(edge) 즉, 폴링 엣지(falling edge) 및 라이징 엣지(rising edge) 각각에 응답하여 주파수 체배 신호(CLKout)를 생성하도록 구성된다.
이때 주파수 체배 신호(CLKout)는 그 주파수를 클럭 신호(CLKext, CLKbext)의 주파수에 비해 설정 배율로 체배한 신호이다.
도 2는 도 1의 펄스 생성부(400)의 내부 구성을 나타낸 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 펄스 생성부(400)는 복수의 폴링 펄스 발생 유닛(401) 및 복수의 라이징 펄스 발생 유닛(402)을 포함한다.
복수의 폴링 펄스 발생 유닛(401)은 다중 위상 신호(D<0:n-1>) 중에서 이븐(even) 순번 신호들(D<0>, D<2>, ~ D<n-2>)에 응답하여 복수의 펄스 신호(P<0:n-1>) 중에서 이븐 순번의 폴링 펄스 신호들(P<0>, P<2>, ~ P<n-2>)을 생성하도록 구성된다.
복수의 라이징 펄스 발생 유닛(402)은 다중 위상 신호(D<0:n-1>) 중에서 오드(odd) 순번 신호들(D<1>, D<3>, ~ D<n-1>)에 응답하여 복수의 펄스 신호(P<0:n-1>) 중에서 오드 순번의 라이징 펄스 신호들(P<1>, P<3>, ~ P<n-1>)을 생성하도록 구성된다.
폴링 펄스 발생 유닛(401)은 인버터 체인(411) 및 낸드 게이트(412)를 포함한다.
인버터 체인(411)은 이븐 순번의 다중 위상 신호 중 하나(예를 들어, D<0>)를 입력 받아 반전 지연 신호(Db_delay<0>)를 생성한다.
낸드 게이트(412)는 이븐 순번의 다중 위상 신호 중 하나(D<0>) 및 반전 지연 신호(Db_delay<0>)를 입력 받아 이븐 순번의 폴링 펄스 신호(P<0>)를 생성한다.
이때 인버터 체인(411)의 신호 지연 시간에 의해 이븐 순번의 폴링 펄스 신호(P<0>)의 펄스 폭이 정해질 수 있다.
라이징 펄스 발생 유닛(402)은 인버터 체인(421) 및 노아 게이트(422)를 포함한다.
인버터 체인(421)은 오드 순번의 다중 위상 신호 중 하나(예를 들어, D<1>)를 입력 받아 반전 지연 신호(Db_delay<1>)를 생성한다.
노아 게이트(422)는 오드 순번의 다중 위상 신호 중 하나(D<1>) 및 반전 지연 신호(Db_delay<1>)를 입력 받아 오드 순번의 라이징 펄스 신호(P<1>)를 생성한다.
이때 인버터 체인(421)의 신호 지연 시간에 의해 오드 순번의 라이징 펄스 신호(P<1>)의 펄스 폭이 정해질 수 있다.
결국, 상술한 펄스 생성부(400)는 다중 위상 신호(D<0:n-1>) 각각에 순차적으로 응답하여 폴링 펄스와 라이징 펄스가 반복되는 복수의 펄스 신호(P<0:n-1>)를 생성한다.
다시 말해, 펄스 생성부(400)는 이븐 순번마다 폴링 펄스 신호들(P<0>, P<2>, ~ P<n-2>)을 생성하고, 오드 순번마다 라이징 펄스 신호들(P<1>, P<3>, ~ P<n-1>)을 생성한다.
도 3은 도 1의 합성부(500)의 내부 구성을 나타낸 회로도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 합성부(500)는 복수의 제 1 스위치, 복수의 제 2 스위치 및 래치(531)를 포함한다.
이때 복수의 제 1 스위치는 복수의 피모스 트랜지스터(511)로 구성할 수 있다.
복수의 제 2 스위치는 복수의 엔모스 트랜지스터(521)로 구성할 수 있다.
복수의 피모스 트랜지스터(511)의 소오스는 전원단과 공통 연결되고, 드레인이 래치(531)의 입력단과 공통 연결된다.
복수의 피모스 트랜지스터(511)의 게이트에는 이븐 순번의 폴링 펄스 신호들(P<0>, P<2>, ~ P<n-2>)이 각각 입력된다.
복수의 엔모스 트랜지스터(521)의 소오스는 접지단과 공통 연결되고, 드레인이 래치(531)의 입력단과 공통 연결된다.
복수의 엔모스 트랜지스터(521)의 게이트에는 오드 순번의 라이징 펄스 신호들(P<1>, P<3>, ~ P<n-1>)이 각각 입력된다.
래치(531)는 복수의 피모스 트랜지스터(511) 및 복수의 엔모스 트랜지스터(521)의 비 활성화 구간에서의 주파수 체배 신호(CLKout)의 플로팅(floating)을 방지하도록 구성된다.
상술한 합성부(500)는 이븐 순번의 폴링 펄스 신호들(P<0>, P<2>, ~ P<n-2>) 각각의 폴링 엣지에 응답하여 출력단을 하이 레벨로 천이시키고, 오드 순번의 라이징 펄스 신호들(P<1>, P<3>, ~ P<n-1>) 각각의 라이징 엣지에 응답하여 출력단을 로우 레벨로 천이시킴으로써 클럭 신호(CLKext, CLKbext)에 비해 설정 배율로 주파수를 체배한 주파수 체배 신호(CLKout)를 생성하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예의 주파수 체배 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 1의 다중 위상 신호 생성부(200)는 일정한 시간 간격으로 다중 위상 신호(D<0:n-1>)를 생성한다.
한편, 도 2의 펄스 생성부(400)는 이븐 순번의 다중 위상 신호 중 하나(D<0>)가 입력되면, 이를 반전 및 지연시킨 반전 지연 신호(Db_delay<0>)와 조합하여 이븐 순번의 폴링 펄스 신호(P<0>)를 생성한다.
그리고 펄스 생성부(400)는 오드 순번의 다중 위상 신호 중 하나(D<1>)가 입력되면, 이를 반전 및 지연시킨 반전 지연 신호(Db_delay<1>)와 조합하여 오드 순번의 라이징 펄스 신호(P<1>)를 생성한다.
펄스 생성부(400)는 이러한 방식으로 복수의 펄스 신호(P<0:n-1>)를 생성한다.
상술한 바와 같이, 펄스 생성부(400)는 이전의 펄스 신호를 조합하는 방식을 이용하지 않고, 다중 위상 신호(D<0:n-1>) 각각에 응답하여 서로 독립적인 복수의 펄스 신호(P<0:n-1>)를 생성한다.
한편, 도 3의 합성부(500)는 복수의 펄스 신호(P<0:n-1>) 각각의 엣지 즉, 이븐 순번의 폴링 펄스 신호(P<0>)의 폴링 엣지에 응답하여 출력단을 하이 레벨로 천이시킨다.
그리고 이븐 순번의 폴링 펄스 신호(P<0>)에 이어서 생성되는 오드 순번의 라이징 펄스 신호(P<1>)의 라이징 엣지에 응답하여 출력단을 로우 레벨로 천이시키는 방식으로 클럭 펄스를 생성한다.
이븐 순번의 폴링 펄스 신호들(P<2>, ~ P<n-2>) 및 오드 순번의 라이징 펄스 신호들(P<3>, ~ P<n-1>)에 대해서도 상술한 방식을 반복함으로써 클럭 펄스들을 생성하고, 결국, 클럭 신호(CLKext, CLKbext)에 비해 설정 배율로 주파수를 체배한 주파수 체배 신호(CLKout)를 생성한다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (12)
- 소스 신호(source signal)에 응답하여 다중 위상 신호를 생성하도록 구성된 다중 위상 신호 생성부;
상기 다중 위상 신호 각각에 독립적으로 응답하여 복수의 펄스 신호를 생성하도록 구성된 펄스 생성부; 및
상기 복수의 펄스 신호 각각의 엣지(edge)에 응답하여 상기 소스 신호의 주파수에 비해 설정 배율만큼 체배된 주파수 체배 신호를 생성하도록 구성된 합성부를 포함하는 주파수 체배기. - 제 1 항에 있어서,
상기 소스 신호는 클럭 신호를 포함하는 주파수 체배기. - 제 1 항에 있어서,
상기 다중 위상 신호 생성부는
지연 제어 전압에 응답하여 조정된 지연 시간만큼 상기 소스 신호를 지연시켜 예비 다중 위상 신호를 생성하도록 구성된 지연 라인,
상기 예비 다중 위상 신호를 버퍼링하여 상기 다중 위상 신호를 생성하도록 구성된 버퍼,
상기 다중 위상 신호 중에서 두 신호의 위상차를 검출하여 위상차 검출 신호를 생성하도록 구성된 위상 검출부, 및
상기 위상차 검출 신호에 응답하여 상기 지연 제어 전압을 생성하도록 구성된 차지 펌프를 포함하는 주파수 체배기. - 제 3 항에 있어서,
상기 위상 검출부는
상기 다중 위상 신호 중에서 최초 순번 신호와 최종 순번 신호의 위상차를 검출하여 상기 위상차 검출 신호를 생성하도록 구성된 주파수 체배기. - 제 1 항에 있어서,
상기 펄스 생성부는
상기 다중 위상 신호 각각에 순차적으로 응답하여 폴링 펄스와 라이징 펄스가 반복되는 상기 복수의 펄스 신호를 생성하도록 구성되는 주파수 체배기. - 제 1 항에 있어서,
상기 펄스 생성부는
상기 다중 위상 신호 중에서 이븐(even) 순번 신호들에 응답하여 상기 복수의 펄스 신호 중에서 폴링 펄스 신호들을 생성하도록 구성된 복수의 폴링 펄스 발생 유닛, 및
상기 다중 위상 신호 중에서 오드(odd) 순번 신호들에 응답하여 복수의 펄스 신호 중에서 라이징 펄스 신호들을 생성하도록 구성된 복수의 라이징 펄스 발생 유닛을 포함하는 주파수 체배기. - 제 6 항에 있어서,
상기 폴링 펄스 발생 유닛은
상기 다중 위상 신호 중에서 이븐 순번의 어느 하나를 입력 받아 반전 지연 신호를 생성하도록 구성된 인버터 체인, 및
상기 다중 위상 신호 중에서 이븐 순번의 어느 하나 및 상기 반전 지연 신호를 입력 받아 폴링 펄스 신호를 생성하도록 구성된 로직 게이트를 포함하는 주파수 체배기. - 제 7 항에 있어서,
상기 인버터 체인의 신호 지연 시간에 의해 상기 폴링 펄스 신호의 펄스 폭이 정해지는 주파수 체배기. - 제 6 항에 있어서,
상기 라이징 펄스 발생 유닛은
상기 다중 위상 신호 중에서 오드 순번의 어느 하나를 입력 받아 반전 지연 신호를 생성하도록 구성된 인버터 체인, 및
상기 다중 위상 신호 중에서 오드 순번의 어느 하나 및 상기 반전 지연 신호를 입력 받아 라이징 펄스 신호를 생성하도록 구성된 로직 게이트를 포함하는 주파수 체배기. - 제 9 항에 있어서,
상기 인버터 체인의 신호 지연 시간에 의해 상기 라이징 펄스 신호의 펄스 폭이 정해지는 주파수 체배기. - 제 1 항에 있어서,
상기 합성부는
상기 복수의 펄스 신호 중에서 이븐 순번의 폴링 펄스 신호들의 폴링 엣지에 응답하여 상기 주파수 체배 신호를 제 1 레벨로 천이시키도록 구성된 복수의 제 1 스위치, 및
상기 복수의 펄스 신호 중에서 오드 순번의 라이징 펄스 신호들의 라이징 엣지에 응답하여 상기 주파수 체배 신호를 제 2 레벨로 천이시키도록 구성된 복수의 제 2 스위치를 포함하는 주파수 체배기. - 제 11 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 스위치 및 상기 복수의 제 2 스위치의 비 활성화 구간에서의 상기 주파수 체배 신호의 플로팅을 방지하도록 구성된 래치를 더 포함하는 주파수 체배기.
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