KR20150102793A - Frequency Synthesizer and Phase synchronizing control device based on initial phase offsetting - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 위상동기루프(PLL: Phase Locked-Loop)를 기반으로 하는 RF 주파수 합성기 및 주파수 합성기를 위한 위상 동기 제어 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an RF frequency synthesizer based on a phase locked loop (PLL) and a phase synchronization controller for a frequency synthesizer.
RF 주파수 합성기는 소정 주파수의 신호를 생성하는 장치로서, 무선통신 송수신기에서 필수적인 요소회로이다. RF 주파수 합성기는 일반적으로 위상동기루프(이하 PLL이라 칭하기로 함) 방식으로 구현되는데 PLL의 동기 시간은 루프 대역폭(loop bandwidth)에 의해 결정된다. PLL의 동기 시간을 감소시키기 위해 루프 대역폭 스위칭(loop bandwidth switching) 기술이 널리 사용되고 있다. An RF frequency synthesizer is a device that generates a signal of a predetermined frequency and is an essential element circuit in a wireless communication transceiver. The RF frequency synthesizer is generally implemented in a phase-locked loop (PLL) manner, and the synchronization time of the PLL is determined by the loop bandwidth. To reduce the synchronization time of the PLL, loop bandwidth switching technology is widely used.
도 1은 종래의 PLL 기반 주파수 합성기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically showing a structure of a conventional PLL-based frequency synthesizer.
도 1을 참조하면, PLL 기반 주파수 합성기는 위상주파수 검출기(PFD: Phase Frequency Detector, 이하 PFD)(110), 전하펌프(CP: Charge Pump, 이하 CP라 칭하기로 함)(115), 루프필터(LPF: Loop Filter, 이하 LPF라 칭하기로 함)(120), 전압제어발진기(VCO: Voltage Control Oscillator, 이하 VCO라 칭하기로 함)(125) 및 주파수 분주기(Frequency divider, 이하 분주기라 칭함)(130)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a PLL-based frequency synthesizer includes a phase frequency detector (PFD) 110, a charge pump (CP) 115, a loop filter A frequency control oscillator (VCO) 125, and a frequency divider (hereinafter referred to as a frequency divider) (hereinafter, referred to as a frequency divider) 130).
PFD(110)와 CP(115)는 기준 주파수 fR과 fV의 차이를 검출하여 전하펄스를 출력하고, 이 신호는 LPF(120)를 거쳐 VCO의 출력주파수를 조정한다.The
분주기(130)는 VCO(125)의 출력주파수 fVCO를 분주비 N으로 분주하여 fV의 주파수를 가진 신호를 출력한다.The
일반적으로 PFD(110)의 입력신호인 초기위상오프셋(initial phase offset, 이하 ?offset이라 칭하기로 함)은 PLL의 동기 시간에 많은 영향을 미치게 된다. 여기서, 초기위상오프셋(?offset)은 PLL이 폐루프 상태에서 동기가 시작될 때 PFD(110)에 인가되는 기준 주파수(fref )와 VCO 신호가 N 분주된 후 피드백되어 인가되는 신호(fdiv ) 사이의 초기 위상 차이를 나타낸다. In general, an initial phase offset (hereinafter referred to as " offset "), which is an input signal of the
도 2는 초기위상오프셋(?offset)의 세가지 상태에 따른 펄스 발생을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 2의 (a)는 초기위상오프셋(?offset)이 0인 경우를 나타낸 것이고, (b)는 초기위상오프셋(?offset)이 양의 값인 경우를 나타낸 것이며, (c)는 초기위상오프셋(?offset)이 음의값인 경우를 나타낸 것이다.2 is a diagram for explaining pulse generation according to three states of an initial phase offset (? Offset ). 2 (a) depicts the case where the initial phase offset (? Offset) 0, (b ) will showing an initial phase offset (? Offset) in this case positive value, (c) is the initial phase offset ( ? offset ) is a negative value.
도 2의 (a)와 같이, 초기위상오프셋(?offset)이 0인 경우, UP/DN 펄스가 발생하지 않으며, (b)와 같이 초기위상오프셋(?offset)이 양의 값인 경우 UP 펄스가 먼저 발생하고, (c)와 같이 초기위상오프셋(?offset)이 음의 값인 경우 DN 펄스가 먼저 발생하는 것을 알 수 있다.As with the 2 (a), when the initial phase offset (? Offset) 0, UP / DN does pulses from occurring, if the initial phase offset (? Offset) value of the amount of as in (b) UP pulse is First, when the initial phase offset (? Offset ) is negative as shown in (c), it can be seen that the DN pulse is generated first.
상기의 세가지 펄스에 따라 VCO 튜닝 전압의 초기 움직임 방향이 결정되게 된다. 예를 들어, fdiv가 fref보다 작은 상황에서 초기위상오프셋(?offset)이 음의값이거나 fdiv가 fref보다 큰 상황에서 초기위상오프셋(?offset)이 양의값이면, 동기 동작 초기에 UP, DN 펄스가 원하는 결과와는 반대로 발생되어 VCO 주파수 변화 방향이 원하는 결과의 반대로 출력되게 된다. 이는 PLL 동기 동작시 VCO 주파수의 원치 않는 언더슛(undershoot)이나 오버슛(overshoot)을 발생시켜 결과적으로 PLL의 동기시간을 느려지게 하는 문제를 발생한다.With the above three pulses, the initial movement direction of the VCO tuning voltage is determined. For example, if f div is f ref initial phase offset in a situation than (? Offset) it is or negative value of the initial phase offset is f div in large situation than f ref (? Offset) value is a positive, a synchronized action initial The UP and DN pulses are generated opposite to the desired result, and the VCO frequency change direction is output in the opposite direction of the desired result. This causes undesired undershoot or overshoot of the VCO frequency during PLL synchronous operation, resulting in a problem of slowing down the synchronization time of the PLL.
본 발명은 주파수 합성기의 시작주파수와 목표주파수의 위상 차이를 이용하여 주파수 합성기의 위상 동기를 수행함으로써 위상 동기 시간을 빠르게 제어할 수 있는 주파수 합성기 및 그를 위한 위상 동기 제어 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a frequency synthesizer capable of quickly controlling a phase synchronization time by performing phase synchronization of a frequency synthesizer using a phase difference between a start frequency of a frequency synthesizer and a target frequency, and a phase synchronization control apparatus therefor.
본 발명의 일 측면에 따르면, 주파수 합성기의 시작주파수와 목표주파수의 위상 차이를 이용하여 주파수 합성기의 위상 동기를 수행함으로써 위상 동기 시간을 빠르게 제어할 수 있는 주파수 합성기 및 그를 위한 위상 동기 제어 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a frequency synthesizer capable of rapidly controlling a phase synchronization time by performing phase synchronization of a frequency synthesizer using a phase difference between a start frequency of a frequency synthesizer and a target frequency, and a phase synchronization control device therefor do.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압제어발진기, 위상주파수 검출기, 전하펌프, 루프필터 및 분주기를 포함하는 PLL 기반 주파수 합성기의 위상 동기 제어 장치에 있어서, 상기 전압제어발진기에 의해 피드백된 출력주파수를 디지털값으로 변환한 시작주파수를 출력하는 주파수-디지털 변환기; 목표주파수와 상기 시작주파수의 위상 차이값을 이용하여 최적 초기위상 오프셋을 계산하는 계산부; 및 상기 최적 초기위상오프셋을 이용하여 폐루프 상태에서 상기 주파수 합성기의 위상 동기를 위한 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 위상 동기 제어 장치가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for controlling phase synchronization of a PLL-based frequency synthesizer including a voltage controlled oscillator, a phase frequency detector, a charge pump, a loop filter, and a frequency divider, A frequency-to-digital converter for outputting a start frequency obtained by converting the digital value into a digital value; A calculation unit for calculating an optimal initial phase offset using a phase difference value between the target frequency and the start frequency; And a controller for outputting a control signal for phase synchronization of the frequency synthesizer in a closed loop state using the optimum initial phase offset.
상기 제어부는, 상기 폐루프 상태에서 기준 주파수의 제1 상승 에지 검출시, 상기 위상주파수 검출기의 동작 활성화를 위한 제1 제어 신호를 출력하는 제1 에지 디텍터; 상기 최적 초기위상오프셋을 이용하여 상기 전압제어발진기에 의해 피드백된 출력주파수에 상응하는 위상 차이를 발생시키는 프로그래머블 카운터; 및 상기 프로그래머블 카운터에 의해 발생된 위상 차이 이후 상기 분주기의 리셋을 위한 제2 제어 신호를 출력하는 제2 에지 디텍터를 포함할 수 있다.A first edge detector for outputting a first control signal for activating the operation of the phase frequency detector when the first rising edge of the reference frequency is detected in the closed loop state; A programmable counter for generating a phase difference corresponding to an output frequency fed back by the voltage controlled oscillator using the optimal initial phase offset; And a second edge detector for outputting a second control signal for resetting the frequency divider after a phase difference generated by the programmable counter.
상기 프로그래머블 카운터는 상기 최적 초기위상오프셋에 대응하는 설정값에 따라 상기 피드백된 출력주파수를 카운팅하여 위상 차이를 조절할 수 있다.The programmable counter may adjust the phase difference by counting the feedback frequency according to a set value corresponding to the optimal initial phase offset.
상기 제어부는, 상기 최적 초기위상오프셋을 디지털값으로 변환하는 위상-디지털 변환기를 더 포함하되, 상기 위상-디지털 변환기는 상기 변환된 디지털값을 이용하여 상기 프로그래머블 카운터의 설정값을 조정할 수 있다.The controller may further include a phase-to-digital converter for converting the optimal initial phase offset to a digital value, and the phase-to-digital converter may adjust the set value of the programmable counter using the converted digital value.
상기 차이값이 양의값이면, 상기 설정값은 상기 피드백된 출력주파수의 상승 에지가 상기 기준 주파수의 제2 상승 에지보다 상기 최적 초기위상오프셋만큼 늦게 발생되도록 계산된 값일 수 있다.If the difference value is a positive value, the setting value may be a value calculated such that the rising edge of the feedback output frequency is generated later than the second rising edge of the reference frequency by the optimum initial phase offset.
상기 차이값이 음의값이면, 상기 설정값은 상기 피드백된 출력주파수의 상승 에지가 상기 기준 주파수의 제2 상승 에지보다 상기 최적 초기위상오프셋만큼 빨리 발생되도록 계산된 값일 수 있다.
If the difference value is a negative value, the setting value may be a value calculated so that the rising edge of the feedback output frequency is generated earlier than the second rising edge of the reference frequency as the optimum initial phase offset.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전압제어발진기, 위상주파수 검출기, 전하펌프, 루프필터 및 분주기를 포함하는 주파수 합성기에 있어서, 상기 전압제어발진기에 의해 피드백된 출력주파수를 디지털값으로 변환한 시작주파수와 목표주파수의 위상 차이값을 이용하여 최적 초기위상오프셋을 계산하고, 상기 최적 초기위상오프셋을 이용하여 폐루프 상태에서 상기 위상주파수 검출기의 위상 동기를 위한 제어 신호를 출력하는 초기 위상 셋팅기를 포함하는 주파수 합성기가 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a frequency synthesizer including a voltage controlled oscillator, a phase frequency detector, a charge pump, a loop filter, and a frequency divider, And an initial phase setter for calculating an optimal initial phase offset using the phase difference value between the frequency and the target frequency and outputting a control signal for phase synchronization of the phase frequency detector in the closed loop state using the optimal initial phase offset A frequency synthesizer may be provided.
상기 시작주파수는 개방루프 상태에서 상기 전압제어발진기로부터 피드백된 출력주파수이다.The start frequency is an output frequency fed back from the voltage controlled oscillator in an open loop state.
상기 초기 위상 셋팅기는, 상기 전압제어발진기에 의해 피드백된 출력주파수를 디지털값으로 변환한 시작주파수를 출력하는 주파수-디지털 변환기; 목표주파수와 상기 시작주파수의 위상 차이값을 이용하여 최적 초기위상 오프셋을 계산하는 계산부; 및 상기 폐루프 상태에서 기준 주파수의 제1 상승 에지 검출시, 상기 위상주파수 검출기의 동작 활성화를 위한 제1 제어 신호를 출력하는 제1 에지 디텍터; 상기 최적 초기위상오프셋을 이용하여 상기 전압제어발진기에 의해 피드백된 출력주파수에 상응하는 위상 차이를 발생시키는 프로그래머블 카운터; 및 상기 프로그래머블 카운터에 의해 발생된 위상 차이 이후 상기 분주기의 리셋을 위한 제2 제어 신호를 출력하는 제2 에지 디텍터를 포함할 수 있다.Wherein the initial phase setter comprises: a frequency-to-digital converter for outputting a start frequency obtained by converting an output frequency fed back by the voltage-controlled oscillator into a digital value; A calculation unit for calculating an optimal initial phase offset using a phase difference value between the target frequency and the start frequency; And a first edge detector for outputting a first control signal for activating the phase frequency detector when the first rising edge of the reference frequency is detected in the closed loop state; A programmable counter for generating a phase difference corresponding to an output frequency fed back by the voltage controlled oscillator using the optimal initial phase offset; And a second edge detector for outputting a second control signal for resetting the frequency divider after a phase difference generated by the programmable counter.
상기 최적 초기위상오프셋은 하기 수식을 이용하여 계산되되,The optimal initial phase offset is calculated using the following equation,
여기서, 는 최적의 초기위상오프셋을 나타내고, 는 목표주파수와 시작주파수의 차이값을 나타내고, 는 기울기에 해당하는 비례상수이며, 은 가 0일 때 기본적으로 요구되는 위상오프셋값을 나타낸다.here, Lt; / RTI > represents the optimal initial phase offset, Represents the difference value between the target frequency and the start frequency, Is a proportional constant corresponding to the slope, silver Represents a phase offset value basically required when the value of the phase offset is zero.
본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 합성기 및 그를 위한 동기 시간 제어 장치를 제공함으로써, 주파수 합성기의 시작주파수와 목표주파수의 차이를 이용하여 주파수 합성기의 위상 동기를 수행함으로써 위상 동기 시간을 빠르게 할 수 있는 이점이 있다.The frequency synthesizer according to the embodiment of the present invention and the synchronization time controller for the frequency synthesizer according to an embodiment of the present invention can perform phase synchronization of the frequency synthesizer using the difference between the start frequency and the target frequency of the frequency synthesizer, There is an advantage.
도 1은 종래의 PLL 기반 주파수 합성기의 내부 구성을 도시한 블록도
도 2는 초기위상오프셋(?offset)의 세가지 상태에 따른 펄스 발생을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PLL 기반 주파수 합성기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초기위상오프셋의 변화에 따른 PLL의 동기 시간을 모의 실험한 결과를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 PLL 동기시 시작주파수와 목표주파수의 차이에 따른 최적의 초기위상오프셋을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초기 위상 셋팅기의 내부 구성을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 목표주파수가 시작주파수보다 큰 경우 VCO 튜닝전압, 신호 타이밍 및 종래와의 동기 시간을 비교한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 목표주파수가 시작주파수보다 작은 경우 VCO 튜닝전압, 신호 타이밍 및 종래와의 동기 시간을 비교한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 초기위상오프셋에 따른 위상 동기 과정을 설명하기 위한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 초기위상오프셋에 따른 위상 동기와 종래의 방법에 따른 PLL 주파수 합성기의 동기 시간을 비교한 그래프.1 is a block diagram illustrating an internal configuration of a conventional PLL-based frequency synthesizer
FIG. 2 is a diagram illustrating pulse generation according to three states of an initial phase offset (? Offset ); FIG.
3 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a PLL-based frequency synthesizer according to an embodiment of the present invention;
4 is a graph illustrating a simulation result of a synchronization time of a PLL according to an initial phase offset according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating an optimal initial phase offset according to a difference between a start frequency and a target frequency in PLL synchronization according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates an internal configuration of an initial phase setter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram comparing a VCO tuning voltage, a signal timing, and a synchronization time with a conventional case when a target frequency according to an embodiment of the present invention is larger than a start frequency; FIG.
FIG. 8 is a diagram comparing a VCO tuning voltage, a signal timing, and a synchronization time with a conventional case when a target frequency according to an embodiment of the present invention is smaller than a start frequency.
9 is a diagram illustrating a simulation result for explaining a phase synchronization process according to an initial phase offset according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph comparing phase synchronization according to an initial phase offset according to an embodiment of the present invention and synchronization time of a PLL frequency synthesizer according to a conventional method.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PLL 기반 주파수 합성기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초기위상오프셋의 변화에 따른 PLL의 동기 시간을 모의 실험한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 PLL 동기시 시작주파수와 목표주파수의 차이에 따른 최적의 초기위상오프셋을 나타낸 그래프이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초기 위상 셋팅기의 내부 구성을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 목표주파수가 시작주파수보다 큰 경우 VCO 튜닝전압, 신호 타이밍 및 종래와의 동기 시간을 비교한 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 목표주파수가 시작주파수보다 작은 경우 VCO 튜닝전압, 신호 타이밍 및 종래와의 동기 시간을 비교한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 초기위상오프셋에 따른 위상 동기 과정을 설명하기 위한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 초기위상오프셋에 따른 위상 동기와 종래의 방법에 따른 PLL 주파수 합성기의 동기 시간을 비교한 그래프이다.FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a PLL-based frequency synthesizer according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating a synchronization time of a PLL according to an initial phase offset according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 5 is a graph illustrating an optimal initial phase offset according to a difference between a start frequency and a target frequency in PLL synchronization according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a view for comparing a VCO tuning voltage, a signal timing, and a synchronization time with the conventional case when a target frequency according to an embodiment of the present invention is larger than a start frequency , FIG. 8 is a diagram comparing the VCO tuning voltage, the signal timing, and the synchronization time with the conventional case when the target frequency is smaller than the start frequency according to an embodiment of the present invention, FIG. 10 is a diagram illustrating a phase synchronization according to an initial phase offset according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram illustrating a phase synchronization according to an initial phase offset according to an embodiment of the present invention, Of the PLL frequency synthesizer according to the second embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PLL 기반 주파수 합성기(300)는 초기 위상 셋팅기(IPO: initial phase offsetting)(310), 위상주파수 검출기(315), 전하펌프(320), 루프 필터(325), 전압제어발진기(330) 및 분주기(335)를 포함하여 구성된다.3, a PLL-based frequency synthesizer 300 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an initial phase offsetting (IPO) 310, a
초기 위상 셋팅기(310)는 최적의 초기위상오프셋을 찾아 설정하기 위한 수단이다. 초기 위상 셋팅기(310)는 전압제어발진기(330)의 시작주파수 및 목표주파수간의 차이값을 이용하여 최적 초기위상오프셋을 계산한 후, 이를 위상주파수 검출기(315) 및 분주기(335)로 출력할 수 있다.The
PLL의 동기 시간은 초기위상오프셋이 0°인 경우 가장 빠른 것은 아니다. 이를 위해, PLL 주파수 합성기를 0.18um CMOS 공정을 이용하여 설계하고 모의 실험한 결과가 도 4에 도시되어 있다.The synchronization time of the PLL is not the fastest when the initial phase offset is 0 °. For this purpose, a PLL frequency synthesizer is designed and simulated using a 0.18um CMOS process, and the result is shown in FIG.
즉, 도 4는 초기위상오프셋의 변화에 따른 PLL의 동기 시간을 모의 실험한 결과를 나타낸 그래프로, PLL 출력 주파수 값이 1031MHz에서 1040MHz로 변할 때의 모의 실험 결과로, 초기위상오프셋이 0°, 35°, 70°, 105°인 경우의 변화를 관찰한 그래프이다.That is, FIG. 4 is a graph showing a simulation result of a PLL synchronization time according to a change of an initial phase offset. As simulation results when a PLL output frequency value changes from 1031 MHz to 1040 MHz, 35 °, 70 °, and 105 °.
상기의 4가지 경우 가장 빠른 동기 시간을 갖는 초기위상오프셋은 70°인 것을 알 수 있다. 즉, 0°와 35°의 경우 상대적으로 목표주파수에 느리게 도달하였으며, 105°의 경우 주파수 변화의 오버슛이 커서 목표주파수에 도달하는 시간이 지연되는 것을 알 수 있다.It can be seen that the initial phase offset having the fastest synchronization time in the above four cases is 70 °. That is, in the case of 0 ° and 35 °, the target frequency is slowly reached, whereas in case of 105 °, the time for reaching the target frequency is delayed because the overshoot of the frequency change is large.
즉, 결과적으로 PLL의 동기 시간을 최소화할 수 있는 최적의 초기위상오프셋은 목표주파수와 시작주파수의 차이에 따라 결정되는 것을 알 수 있다.That is, it can be seen that the optimal initial phase offset that minimizes the synchronization time of the PLL is determined by the difference between the target frequency and the start frequency.
도 5는 PLL 동기시 시작주파수와 목표주파수의 차이에 따른 최적의 초기위상오프셋을 나타낸 그래프로, 최적의 초기위상오프셋은 시작주파수와 목표주파수간의 차이가 거의 없는 경우를 제외하고는 대부분의 영역에서 선형적인 관계를 갖는 것을 알 수 있다.FIG. 5 is a graph showing an optimal initial phase offset according to a difference between a start frequency and a target frequency in PLL synchronization, and an optimal initial phase offset is obtained in most regions except a case where there is little difference between a start frequency and a target frequency Linear relationship.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 초기 위상 셋팅기(310)는 상기와 같은 특징을 이용하여 시작주파수(finitial )와 목표주파수(ftarget )의 차이를 이용하여 최적의 초기위상오프셋을 수 1과 같이 계산할 수 있다.Accordingly, the
여기서, 는 최적의 초기위상오프셋을 나타내고, 는 목표주파수와 시작주파수의 차이(즉, )를 나타내고, 는 기울기에 해당하는 비례상수로, 에 대한 의 민감도를 나타낸다. 또한, 은 가 0일 때 기본적으로 요구되는 위상 오프셋 값을 나타낸다. 과 은 루프대역폭이나 전하펌프 이득 등 PLL 구조 및 동작 변수에 따라 달라질 수 있는 실험적인 값이다. 그러나 동일한 PLL에서는 일정한 관계식이 유지되므로, 실제 PLL에 적용하는 경우 실험적 또는 이론적으로 적절한 값을 찾은 후 적용될 수 있다.here, Lt; / RTI > represents the optimal initial phase offset, ( I.e., the difference between the target frequency and the start frequency) ) , Is a proportional constant corresponding to the slope, For . Also, silver Represents a phase offset value basically required when the value of the phase offset is zero. and Is an experimental value that can vary depending on PLL structure and operating parameters such as loop bandwidth or charge pump gain. However, since a constant relation is maintained in the same PLL, when applied to an actual PLL, it can be applied after finding an appropriate value experimentally or theoretically.
이와 같이, 초기 위상 셋팅기(310)는 목표주파수와 시작주파수의 차이를 이용하여 최적의 초기위상오프셋을 찾아 설정함으로써 PLL의 동기 시간을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, the
도 6에는 초기 위상 셋팅기의 내부 구성을 나타낸 도면이다.6 shows an internal configuration of the initial phase setter.
도 6을 참조하여 초기 위상 셋팅기(310)의 상세 동작을 설명하면 다음과 같다.The detailed operation of the
도 6에 도시된 바와 같이, 초기 위상 셋팅기(310)는 주파수-디지털 변환기(FDC: frequency ?to-digital converter)(610), 제1 계산기(615), 제2 계산기(620), 위상-디지털 변환기(PDC: phase-to-digital converter)(625), 프로그래머블 카운터(630), 제1 에지 디텍터(635), 제2 에지 디텍터(640)를 포함하여 구성된다.6, the
우선, PLL이 폐루프 위상 동기를 하기전 개방 루프상태(open loop)에서 주파수-디지털 변환기(610)는 전압제어발진기의 현재 주파수값(즉, 피드백된 출력주파수)을 디지털값으로 변환한다. 여기서, 전압제어발진기의 현재 주파수(피드백된 출력주파수)를 디지털값으로 변환한 값은 PLL 주파수 합성기(300)의 시작주파수(finitial)에 해당한다. 이하, 전압제어발진기의 피드백된 출력주파수값을 주파수-디지털 변환기(610)에 의해 디지털값으로 변환하여 출력된 값을 시작주파수(finitial)라 칭하기로 한다.First, the frequency-to-
주파수-디지털 변환기(610)는 시작주파수(finitial)를 제1 계산기(615)로 출력한다.The frequency-to-
제1 계산기(615)는 목표주파수(ftarget )과 시작주파수의 차이값을 계산하여 제2 계산기(620)로 출력한다. 여기서, 제1 계산기(615)는 가감산기일 수 있다.The
제2 계산기(620)는 기울기의 비례상수()와 기본 위상 오프셋값() 및 제1 계산기(615)를 통해 입력된 차이값을 이용하여 최적의 초기위상오프셋을 도출할 수 있다. 제2 계산기(620)는 이와 같이 도출된 초기위상오프셋을 위상-디지털 변환기(625)로 출력한다.The
예를 들어, 제2 계산기(620)는 제1 계산기(615)를 통해 입력된 차이값과 기울기의 비례상수()를 곱한 후 기본 위상 오프셋값()을 더하여 최적의 초기위상오프셋을 도출할 수 있다.For example, the
위상-디지털 변환기(625)는 제2 계산기(620)를 통해 입력된 초기위상오프셋의 위상을 디지털값으로 변환한 후 이를 프로그래머블 카운터(630)로 출력한다.The phase-to-
위상-디지털 변환기(625)에 의해 디지털값으로 변환된 초기위상오프셋에 의해 프로그래머블 카운터(630)의 설정값을 조정할 수 있다. The set value of the
프로그래머블 카운터(630)의 설정값을 조정하여 분주기(335)에 의해 N-분주된 후 피드백되어 인가된 주파수(fdiv )의 첫번째 상승에지가 발생하는 시간을 조정할 수 있다. 여기서, 주파수 fdiv 는 전압제어발진기에 의해 피드백된 출력주파수가 분주기에 의해 N 분주된 주파수(이하, 분주된 출력주파수라 칭하기로 함)를 나타낸다.The set value of the
이를 통해 분주된 출력주파수(fdiv )의 첫번째 상승에지와 기준 주파수(fref )의 두번째 상승에지를 초기위상오프셋(?offset)만큼 벌어지게 할 수 있다.This allows the first rising edge of the divided output frequency ( f div ) and the second rising edge of the reference frequency ( f ref ) to be widened by an initial phase offset (? Offset ).
이와 같은 조정을 통해 위상주파수 검출기(315)와 분주기(335)의 활성 신호인 제1 제어 신호(ENPFD)와 제2 제어 신호(RSTDIV)가 발생하는 시간을 조정할 수 있다.The time for generating the first control signal EN PFD and the second control signal RST DIV , which are active signals of the
초기 위상 셋팅기(310)에 의해 계산된 목표주파수와 시작주파수의 차이값이 양의값일 경우와 음의값일 경우를 각각 나누어 주파수 합성기의 동작에 대해 설명하기로 한다.The operation of the frequency synthesizer will be described by dividing the difference value between the target frequency and the start frequency calculated by the
목표주파수와 시작주파수의 차이값이 양의값인 경우If the difference between the target frequency and the start frequency is a positive value
목표주파수와 시작주파수의 차이값()이 양의값이라는 것은 결과적으로 목표주파수가 시작주파수보다 큰 것을 의미한다. 이는 도 7의 (a)와 같이, VCO 주파수가 증가되어야 하므로 VCO 튜닝전압이 올라가야 하는 것을 의미한다. Difference between target frequency and start frequency ( ) Is a positive value means that the target frequency is larger than the start frequency. This means that the VCO tuning voltage should be increased since the VCO frequency should be increased as shown in FIG. 7 (a).
PLL 주파수 합성기(300)의 동작이 시작되면, 제1 스위치(327a)는 단락시키고, 제2 스위치(327b)는 개방되어 VCO 튜닝전압이 로 설정되고, PLL 루프는 개방되게 된다. When the operation of the PLL frequency synthesizer 300 is started, the
이와 같은 상태에서, 초기 위상 셋팅기(310)는 내부의 주파수-디지털 변환기(610)를 통해 VCO의 출력주파수를 디지털값으로 변환한 시작주파수(finitial )값을 추출할 수 있다. 초기 위상 셋팅기(310)는 추출된 시작주파수값과 외부에서 입력된 목표주파수를 이용하여 최적의 초기위상오프셋을 도출한 후 위상-디지털 변환기(625)를 통해 위상을 디지털값으로 변환한 후 프로그래머블 카운터(630)의 설정값을 조정할 수 있다.In this state, the
이를 통해, 제1 스위치(327a)는 개방되고, 제2 스위치(327b)는 단락되어 PLL 주파수 합성기(300)는 폐루프 상태로 변경된다. 폐루프 상태로 변경된 이후 발생되는 기준 주파수(fref )의 첫번째 상승 에지에서 초기 위상 셋팅기(310)는 제1 제어 신호(ENPFD )를 발생시켜 위상주파수 검출기(315)로 출력한다. 이에 따라, 위상주파수 검출기(315)는 초기 위상 셋팅기(310)로부터 입력된 제1 제어 신호(ENPFD )에 의해 활성화되어 동작을 시작한다Thereby, the
또한, 초기 위상 셋팅기(310)는 초기위상오프셋에 상응하여 전압제어발진기(330)에 의해 피드백된 출력 주파수값에 대한 위상 차이를 발생시킨 후 분주기(335)의 리셋을 위한 제2 제어 신호(RSTDIV )를 생성하여 분주기(335)로 출력한다.The
즉, 초기 위상 셋팅기(310)는 초기위상오프셋에 대한 설정값에 따라 VCO(125)에 의해 피드백된 출력 주파수값을 카운팅하여 위상 차이를 발생시킨 후 제2 제어 신호를 생성하여 분주기(335)로 출력할 수 있다.That is, the
이때, 설정값은 목표주파수가 시작주파수보다 크므로, VCO(125)의 피드백 주파수의 상승 에지가 기준 주파수의 제2 상승 에지보다 초기위상오프셋만큼 늦게 발생되도록 계산된 값이다. 이로 인해, 초기 위상 셋팅기(310)는 VCO(125)에 의해 피드백된 출력주파수값에 대한 카운팅이 끝난 후 제2 제어 신호를 생성하여 분주기(335)로 출력할 수 있다. 분주기(335)는 제2 제어 신호에 따라 리셋되어 N-분주된 주파수의 첫번째 상승 에지가 발생하도록 할 수 있다.At this time, the set value is a value calculated so that the rising edge of the feedback frequency of the
이로 인해, 기준 주파수(fref )의 상승에지가 분주된 출력주파수(N-분주된 주파수(fdiv ))의 상승 에지보다 초기위상오프셋만큼 빠르게 위상주파수 검출기(315)로 입력되도록 할 수 있다. As a result, the rising edge of the reference frequency f ref can be inputted to the
따라서, 위상주파수 검출기(315)는 기준 주파수(fref )가 분주된 출력주파수(N-분주된 주파수(fdiv ))보다 먼저 입력되므로 UP 신호를 우선 출력하고 전하펌프가 루프필터(LPF)를 충전시키기 때문에 전압제어발진기(330) 튜닝전압을 상승시키는 동작이 시작된다. 결과적으로, 상술한 과정을 통해 PLL 기반 주파수 합성기의 동기 시간이 단축되는 이점이 발생한다.Therefore, since the reference frequency f ref is input before the divided output frequency (N-divided frequency f div ), the
도 7의 (c)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 초기위상오프셋 조정하는 경우와 초기위상오프셋을 0으로 설정하는 종래의 방법(이와 같은 방법을 통상 Zero Phase Start(ZPS)라 한다)을 적용한 경우 PLL 주파수 합성기의 동기 시간을 나타낸 그래프이다.FIG. 7C shows a case in which the initial phase offset is adjusted according to an embodiment of the present invention and a conventional method in which the initial phase offset is set to 0 (this method is generally referred to as Zero Phase Start (ZPS)) In the case of the PLL frequency synthesizer.
도 7의 (c)에서 보여지는 바와 같이, 종래에 비해 본 발명의 일 실시예에 따른 시작주파수와 목표주파수의 차이를 이용한 초기위상오프셋 조정을 통한 방법이 주파수 상승 속도가 더 빨라 목포 주파수로 더 빠르게 동기되는 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 7 (c), the method of adjusting the initial phase offset using the difference between the start frequency and the target frequency according to an embodiment of the present invention is faster than the conventional method, It can be seen that it is fast synchronized.
목표주파수와 시작주파수의 차이값이 음의값인 경우If the difference between the target frequency and the start frequency is negative
목표주파수와 시작주파수의 차이가 음의값이라는 의미는 목표주파수가 시작주파수보다 작은 경우를 의미한다. 이는 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 주파수 합성기(300)가 동기 동작을 시작하는 경우, 전압제어발진기(330)의 주파수가 감소되어야 함을 나타내며, 결과적으로 전압제어발진기(330) 튜닝 전압이 내려가야 함을 의미한다.The negative value of the difference between the target frequency and the start frequency means that the target frequency is smaller than the start frequency. This indicates that the frequency of the voltage controlled
PLL 주파수 합성기(300)의 동작이 시작되면, 제1 스위치(327a)는 단락시키고, 제2 스위치(327b)는 개방되어 VCO 튜닝전압이 로 설정되고, PLL 루프는 개방되게 된다. When the operation of the PLL frequency synthesizer 300 is started, the
이와 같은 상태에서, 초기 위상 셋팅기(310)는 내부의 주파수-디지털 변환기(610)를 통해 VCO의 출력주파수를 디지털값으로 변환한 시작주파수(finitial )값을 추출할 수 있다. 초기 위상 셋팅기(310)는 추출된 시작주파수값과 외부에서 입력된 목표주파수를 이용하여 최적의 초기위상오프셋을 도출한 후 위상-디지털 변환기(625)를 통해 위상을 디지털값으로 변환한 후 프로그래머블 카운터(630)의 설정값을 조정할 수 있다.In this state, the
이를 통해, 제1 스위치(327a)는 개방되고, 제2 스위치(327b)는 단락되어 PLL 주파수 합성기(300)는 폐루프 상태로 변경된다.Thereby, the
폐루프 상태로 변경된 이후, 발생되는 기준 주파수(fref )의 첫번째 상승 에지에서 초기 위상 셋팅기(310)는 제1 제어 신호(ENPFD )를 발생시켜 위상주파수 검출기(315)로 출력한다. 이에 따라, 위상주파수 검출기(315)는 초기 위상 셋팅기(310)로부터 입력된 제1 제어 신호(ENPFD )에 의해 활성화되어 동작된다.The
이와 동시에, 초기 위상 셋팅기(310)는 최적 초기위상오프셋에 상응하여 전압제어발진기(330)에 의해 피드백된 출력주파수값에 대한 위상 차이를 발생시킨 후(즉, 초기위상오프셋에 대한 설정값에 상응하여 전압제어발진기(330)에 의해 피드백된 출력주파수값을 카운팅한 후) 분주기(335)의 리셋을 위한 제2 제어 신호(RSTDIV )를 생성하여 분주기(335)로 출력한다. At the same time, the
즉, 목표주파수가 시작주파수보다 작기 때문에 전압제어발진기(330)에 의해 피드백되어 분주된 출력주파수(N-분주된 출력주파수(fdiv ))의 상승 에지가 기준 주파수(fref )의 제2 상승 에지보다 초기위상오프셋에 해당하는 위상만큼 빠르게 발생되도록 할 수 있다. Namely, since the target frequency is smaller than the start frequency, the rising edge of the divided output frequency (N-divided output frequency f div ) fed back by the voltage-controlled
이로 인해, 결과적으로 위상주파수 검출기(315)에는 분주된 출력주파수(N-분주된 출력주파수(fdiv ))의 위상이 먼저 입력되며 위상주파수 검출기(315)는 DN 신호를 우선 출력하게 되며, 이를 통해 전압제어발진기(330) 튜닝 전압이 하강동작을 시작할 수 있게 된다.As a result, the phase of the divided output frequency (N-divided output frequency f div ) is first input to the
도 8의 (c)에는 발명의 일 실시예에 따른 초기위상오프셋 조정하는 경우와 초기위상오프셋을 0으로 조정하는 종래의 ZPS 방법을 적용한 경우 PLL 주파수 합성기의 동기 시간을 나타낸 그래프가 도시되어 있다.FIG. 8C is a graph illustrating the synchronization time of the PLL frequency synthesizer in the case of performing the initial phase offset adjustment according to an embodiment of the present invention and the conventional ZPS method in which the initial phase offset is adjusted to zero.
도 8의 (c)에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초기위상오프셋을 조정하는 방법이 종래의 방법에 비해 동기동작 초기에 목표주파수로 하강하는 속도가 빨라서 전체적으로 동기 시간이 단축되는 것을 알 수 있다.
As shown in (c) of FIG. 8, the method of adjusting the initial phase offset according to an embodiment of the present invention is faster than the conventional method in that the falling speed to the target frequency is early in the initial stage of the synchronization operation, .
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 초기위상오프셋에 따른 위상 동기 과정을 설명하기 위한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 초기위상오프셋에 따른 위상 동기와 종래의 방법에 따른 PLL 주파수 합성기의 동기 시간을 비교한 그래프이다.FIG. 9 is a diagram illustrating a simulation result for explaining a phase synchronization process according to an initial phase offset according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a flowchart illustrating a phase synchronization according to an initial phase offset according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a graph comparing the synchronization time of a PLL frequency synthesizer according to a conventional method. FIG.
시뮬레이션을 위해 CMOS .018μm 공정을 이용하여 PLL 기반 주파수 합성기를 설계하고 동작을 검증하였다. 시뮬레이션에서 사용된 전원전압은 1.8V이고, 설계된 PLL 주파수 합성기는 1 ~ 2 GHz 범위의 출력 주파수(fVCO )를 가지며, 기준 주파수(fref )는 26MHz로 설정하였으며, 루프 대역폭은 50kHz로 설정하였다.For the simulation, a PLL based frequency synthesizer was designed and verified using CMOS .018μm process. The power supply voltage used in the simulation was 1.8 V and the designed PLL frequency synthesizer had an output frequency ( f VCO ) in the range of 1 to 2 GHz, a reference frequency ( f ref ) set at 26 MHz, and a loop bandwidth set at 50 kHz .
도 9에서 보여지는 바와 같이, 시작주파수 및 목표주파수의 차이를 이용한 최적 초기위상오프셋을 적용한 경우, 종래의 ZPS를 이용하여 초기위상오프셋을 0°로 설정한 경우에 대해 초기위상오프셋이 제어되지 않은 초기 상태에 따라 임의로 정해지는 위상 동기 시간을 비교하였다.As shown in FIG. 9, when the optimum initial phase offset using the difference between the start frequency and the target frequency is applied, the initial phase offset is not controlled for the case where the initial phase offset is set to 0 ° using the conventional ZPS The phase synchronization time is arbitrarily determined according to the initial state.
도 9의 (a)는 전체적 동기 과정을 나타낸 그래프이고, 도 9의 (b)는 목표주파수 근처를 확대한 그래프이다. 도 9의 (a) 및 (b)에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시작주파수 및 목표주파수의 차이를 이용한 최적 초기위상오프셋을 적용한 경우가 종래에 비해 월등히 빠른 동기 시간을 가지는 것을 알 수 있다. 이에 대한 결과는 도 9의 (c)에 표로 정리되어 있으며, 본 발명이 종래 기술에 비해 약 27 ? 40 % 정도의 동기시간을 감소시키는 효과가 있음을 알 수 있다.FIG. 9A is a graph showing the overall synchronization process, and FIG. 9B is a graph showing the vicinity of the target frequency. As shown in FIGS. 9A and 9B, when an optimal initial phase offset using a difference between a start frequency and a target frequency according to an embodiment of the present invention is applied, . The results are summarized in FIG. 9 (c), which shows that the present invention is about 27? It is possible to reduce the synchronization time by about 40%.
도 10에서는 목표주파수와 시작주파수의 차이에 따라 동기시간이 어떻게 감소하는지를 보여주고 있다. 도 10에서 보여지는 바와 같이, 목표주파수와 시작주파수 차이가 적을 경우 동기시간 개선 효과는 거의 없다. 그러나, 이런 경우는 이미 동기시간이 매우 작은 경우이므로 동기 시간 개선이 없다 하여도 크게 문제 되지 않는다. 그러나, 목표주파수와 시작주파수의 차이가 1MHz 이상이 되는 경우부터는, 본 발명이 종래의 ZPS 방식보다 약 25 ? 35 %의 동기시간 개선 효과가 있음을 알 수 있다.
FIG. 10 shows how the synchronization time decreases according to the difference between the target frequency and the start frequency. As shown in Fig. 10, when the difference between the target frequency and the start frequency is small, there is almost no improvement in synchronization time. However, in this case, since the synchronization time is already very small, there is no problem even if the synchronization time is not improved. However, when the difference between the target frequency and the start frequency is equal to or greater than 1 MHz, 35% improvement in synchronization time can be seen.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.
610: 주파수-디지털 변환기
615: 제1 계산기
620: 제2 계산기
625: 위상-디지털 변환기
630: 프로그래머블 카운터
635: 제1 에지 디텍터
640: 제2 에지 디텍터610: frequency-to-digital converter
615: first calculator
620: second calculator
625: Phase-to-digital converter
630: programmable counter
635: first edge detector
640: second edge detector
Claims (10)
상기 전압제어발진기에 의해 피드백된 출력주파수를 디지털값으로 변환한 시작주파수를 출력하는 주파수-디지털 변환기;
목표주파수와 상기 시작주파수의 위상 차이값을 이용하여 최적 초기위상 오프셋을 계산하는 계산부; 및
상기 최적 초기위상오프셋을 이용하여 폐루프 상태에서 상기 주파수 합성기의 위상 동기를 위한 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 위상 동기 제어 장치.CLAIMS 1. A phase locked loop (PLL) based frequency synthesizer comprising a voltage controlled oscillator, a phase frequency detector, a charge pump, a loop filter, and a frequency divider,
A frequency-to-digital converter for outputting a start frequency obtained by converting the output frequency fed back by the voltage-controlled oscillator into a digital value;
A calculation unit for calculating an optimal initial phase offset using a phase difference value between the target frequency and the start frequency; And
And a control unit for outputting a control signal for phase synchronization of the frequency synthesizer in a closed loop state using the optimum initial phase offset.
상기 제어부는,
상기 폐루프 상태에서 기준 주파수의 제1 상승 에지 검출시, 상기 위상주파수 검출기의 동작 활성화를 위한 제1 제어 신호를 출력하는 제1 에지 디텍터;
상기 최적 초기위상오프셋을 이용하여 상기 전압제어발진기에 의해 피드백된 출력주파수에 대한 위상 차이를 발생시키는 프로그래머블 카운터; 및
상기 프로그래머블 카운터에 의해 발생된 위상 차이 이후 상기 분주기의 리셋을 위한 제2 제어 신호를 출력하는 제2 에지 디텍터를 포함하는 위상 동기 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein,
A first edge detector for outputting a first control signal for activating the phase frequency detector when the first rising edge of the reference frequency is detected in the closed loop state;
A programmable counter for generating a phase difference relative to an output frequency fed back by the voltage controlled oscillator using the optimal initial phase offset; And
And a second edge detector for outputting a second control signal for resetting the frequency divider after a phase difference generated by the programmable counter.
상기 프로그래머블 카운터는 상기 최적 초기위상오프셋에 대응하는 설정값에 따라 상기 피드백된 출력주파수를 카운팅하여 위상 차이를 조절하는 것을 특징으로 하는 위상 동기 제어 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the programmable counter adjusts the phase difference by counting the feedback output frequency according to a set value corresponding to the optimal initial phase offset.
상기 제어부는,
상기 최적 초기위상오프셋을 디지털값으로 변환하는 위상-디지털 변환기를 더 포함하되,
상기 위상-디지털 변환기는 상기 변환된 디지털값을 이용하여 상기 프로그래머블 카운터의 설정값을 조정하는 것을 특징으로 하는 위상 동기 제어 장치.The method of claim 3,
Wherein,
Further comprising a phase-to-digital converter for converting the optimal initial phase offset to a digital value,
And the phase-to-digital converter adjusts the set value of the programmable counter using the converted digital value.
상기 차이값이 양의값이면, 상기 설정값은 상기 피드백된 출력주파수의 상승 에지가 상기 기준 주파수의 제2 상승 에지보다 상기 최적 초기위상오프셋만큼 늦게 발생되도록 계산된 값인 것을 특징으로 하는 위상 동기 제어 장치.5. The method of claim 4,
If the difference value is a positive value, the set value is a value calculated such that a rising edge of the feedback output frequency is generated later than the second rising edge of the reference frequency by the optimum initial phase offset. Device.
상기 차이값이 음의값이면, 상기 설정값은 상기 피드백된 출력주파수의 상승 에지가 상기 기준 주파수의 제2 상승 에지보다 상기 최적 초기위상오프셋만큼 빨리 발생되도록 계산된 값인 것을 특징으로 하는 위상 동기 제어 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the set value is a value calculated such that the rising edge of the feedbacked output frequency is generated so as to be earlier than the second rising edge of the reference frequency by the optimal initial phase offset if the difference value is a negative value. Device.
상기 전압제어발진기에 의해 피드백된 출력주파수를 디지털값으로 변환한 시작주파수와 목표주파수의 위상 차이값을 이용하여 최적 초기위상오프셋을 계산하고, 상기 최적 초기위상오프셋을 이용하여 폐루프 상태에서 상기 위상주파수 검출기의 위상 동기를 위한 제어 신호를 출력하는 초기 위상 셋팅기를 포함하는 주파수 합성기.A frequency synthesizer comprising a voltage controlled oscillator, a phase frequency detector, a charge pump, a loop filter and a frequency divider,
Calculating an optimal initial phase offset using a phase difference value between a start frequency and a target frequency that are obtained by converting the output frequency fed back by the voltage controlled oscillator into a digital value, And an initial phase setter for outputting a control signal for phase synchronization of the frequency detector.
상기 시작주파수는 개방루프 상태에서 상기 전압제어발진기로부터 피드백된 출력주파수인 것을 특징으로 하는 주파수 합성기.8. The method of claim 7,
Wherein the start frequency is an output frequency fed back from the voltage controlled oscillator in an open loop state.
상기 초기 위상 셋팅기는,
상기 전압제어발진기에 의해 피드백된 출력주파수를 디지털값으로 변환한 시작주파수를 출력하는 주파수-디지털 변환기;
목표주파수와 상기 시작주파수의 위상 차이값을 이용하여 최적 초기위상 오프셋을 계산하는 계산부; 및
상기 폐루프 상태에서 기준 주파수의 제1 상승 에지 검출시, 상기 위상주파수 검출기의 동작 활성화를 위한 제1 제어 신호를 출력하는 제1 에지 디텍터;
상기 최적 초기위상오프셋을 이용하여 상기 전압제어발진기에 의해 피드백된 출력주파수에 상응하는 위상 차이를 발생시키는 프로그래머블 카운터; 및
상기 프로그래머블 카운터에 의해 발생된 위상 차이 이후 상기 분주기의 리셋을 위한 제2 제어 신호를 출력하는 제2 에지 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성기.9. The method of claim 8,
Wherein the initial phase setter comprises:
A frequency-to-digital converter for outputting a start frequency obtained by converting the output frequency fed back by the voltage-controlled oscillator into a digital value;
A calculation unit for calculating an optimal initial phase offset using a phase difference value between the target frequency and the start frequency; And
A first edge detector for outputting a first control signal for activating the phase frequency detector when the first rising edge of the reference frequency is detected in the closed loop state;
A programmable counter for generating a phase difference corresponding to an output frequency fed back by the voltage controlled oscillator using the optimal initial phase offset; And
And a second edge detector for outputting a second control signal for resetting the frequency divider after a phase difference generated by the programmable counter.
상기 최적 초기위상오프셋은 하기 수식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 주파수 합성기.
여기서, 는 최적의 초기위상오프셋을 나타내고, 는 목표주파수와 시작주파수의 차이값을 나타내고, 는 기울기에 해당하는 비례상수이며, 은 가 0일 때 기본적으로 요구되는 위상오프셋값을 나타냄.8. The method of claim 7,
Wherein the optimal initial phase offset is calculated using the following equation: < EMI ID = 14.0 >
here, Lt; / RTI > represents the optimal initial phase offset, Represents the difference value between the target frequency and the start frequency, Is a proportional constant corresponding to the slope, silver Represents the phase offset value required basically when 0 is zero.
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