KR20220023196A - Digital phase locked-loop circuit, system-on chip including the same and method of operating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디지털 위상 고정 루프에 관한 것으로, 자세하게는 신호 특성을 향상시킨 디지털 위상 고정 루프, 이를 포함하는 시스템-온 칩 및 디지털 위상 고정 루프의 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a digital phase-locked loop, and more particularly, to a digital phase-locked loop with improved signal characteristics, a system-on-chip including the same, and a method of operating the digital phase-locked loop.
위상 고정 루프(Phase-Locked Loop, PLL)는 입력 클럭 신호의 위상에 관련된 위상을 갖는 출력 클럭 신호를 발생하는 제어 회로이다. 위상 고정 루프는 다양한 디지털 제품 속에서 이용되는 시스템 클록을 생성할 수 있다. 위상 고정 루프의 일 예로서 디지털 제어에 기반하는 디지털 위상 고정 루프(Digital Phase-Locked Loop, DPLL)가 이용될 수 있다. 디지털 위상 고정 루프(DPLL)에서, 지터나 신호의 잡음으로 인한 성능 열화가 발생될 소지가 있다.A phase-locked loop (PLL) is a control circuit that generates an output clock signal having a phase related to a phase of an input clock signal. A phase-locked loop can generate a system clock used in a variety of digital products. As an example of the phase-locked loop, a digital phase-locked loop (DPLL) based on digital control may be used. In a digital phase-locked loop (DPLL), performance degradation may occur due to jitter or signal noise.
이에 따라, 본 발명의 일 목적은 동적 레인지를 감소시키고 높은 주파수에서 지터를 감소시킬 수 있는 디지털 위상-고정 루프 회로를 제공하는데 있다.Accordingly, one object of the present invention is to provide a digital phase-locked loop circuit capable of reducing a dynamic range and reducing jitter at a high frequency.
본 발명의 일 목적은 상기 디지털 위상-고정 루프 회로를 포함하는 시스템-온 칩을 제공하는데 있다. It is an object of the present invention to provide a system-on-chip including the digital phase-locked loop circuit.
본 발명의 일 목적은 동적 레인지를 감소시키고 높은 주파수에서 지터를 감소시킬 수 있는 디지털 위상-고정 루프 회로의 동작 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION One object of the present invention is to provide a method of operating a digital phase-locked loop circuit capable of reducing a dynamic range and reducing jitter at a high frequency.
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 디지털 위상-고정 루프 회로는 최적 간격 타임-디지털 컨버터, 디지털 제어 발진기, 제1 서브 회로, 제2 서브 회로, 제1 하이브리드 스위치드 커패시터 회로, 제2 하이브리드 스위치드 커패시터 회로 및 시퀀스 캘리브레이션 회로를 포함한다. 상기 최적 간격 타임-디지털 컨버터는 제1 주파수를 가지는 기준 클럭 신호와 제2 주파수를 가지는 출력 클럭 신호가 분주된 분주 클럭 신호를 비교하여 상기 기준 클럭 신호와 상기 분주 클럭 신호 사이의 양자화된 타이밍 에러들을 나타내는, 부호를 포함하는 제1 디지털 값을 출력한다. 상기 디지털 제어 발진기는 상기 출력 클럭 신호를 생성한다. 상기 제1 서브 회로는 상기 제1 디지털 값에 기초하여 제1 스위칭 신호와 제1 제어 전압을 생성한다. 상기 제2 서브 회로는 상기 제1 디지털 값에 기초하여 제2 스위칭 신호와 제2 제어 전압을 생성한다. 상기 제1 하이브리드 스위치드 커패시터 회로는 상기 제1 제어 전압을 저장하고, 상기 제1 스위칭 신호에 응답하여 상기 제1 제어 전압을 상기 디지털 제어 발진기에 제공한다. 상기 제2 하이브리드 스위치드 커패시터 회로는 상기 제2 제어 전압을 저장하고, 상기 제2 스위칭 신호에 응답하여 상기 제2 제어 전압을 상기 디지털 제어 발진기에 제공한다. 상기 시퀀스 캘리브레이션 회로는 상기 분주 클럭 신호와 상기 제1 디지털 값에 기초하여 상기 양자화된 타이밍 에러들과 관계된 타임 문턱값들이 타겟 문턱값들에 수렴하도록 상기 타임 문턱값들을 조절하고, 상기 조절된 타임 문턱값들에 기초한 지연 웨이트값들을 상기 최적 간격 타임-디지털 컨버터에 제공한다. 상기 디지털 제어 발진기는 상기 제1 제어 전압과 상기 제2 제어 전압에 기초하여 상기 출력 클럭 신호의 주파수를 조절한다.A digital phase-locked loop circuit according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is an optimal interval time-digital converter, a digitally controlled oscillator, a first sub-circuit, a second sub-circuit, a first hybrid switched capacitor circuit, a first 2 It contains a hybrid switched capacitor circuit and a sequence calibration circuit. The optimal interval time-to-digital converter compares a divided clock signal obtained by dividing a reference clock signal having a first frequency and an output clock signal having a second frequency to eliminate quantized timing errors between the reference clock signal and the divided clock signal. Outputs a first digital value including a sign indicating The digitally controlled oscillator generates the output clock signal. The first sub-circuit generates a first switching signal and a first control voltage based on the first digital value. The second sub-circuit generates a second switching signal and a second control voltage based on the first digital value. The first hybrid switched capacitor circuit stores the first control voltage and provides the first control voltage to the digitally controlled oscillator in response to the first switching signal. The second hybrid switched capacitor circuit stores the second control voltage and provides the second control voltage to the digitally controlled oscillator in response to the second switching signal. The sequence calibration circuit adjusts the time thresholds based on the divided clock signal and the first digital value so that time thresholds related to the quantized timing errors converge to target thresholds, and the adjusted time threshold Delay weight values based on the values are provided to the optimal interval time-to-digital converter. The digitally controlled oscillator adjusts the frequency of the output clock signal based on the first control voltage and the second control voltage.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 시스템-온 칩은 버퍼, 디지털 위상-고정 루프 회로 및 복수의 서브 시스템들을 포함한다. 상기 버퍼는 제1 주파수를 가지는 기준 클럭 신호를 생성한다. 상기 디지털 위상-고정 루프 회로는 상기 기준 클럭 신호를 기초로 제2 주파수를 가지는 출력 클럭 신호를 생성한다. 상기 복수의 서브 시스템들은 상기 출력 클럭 신호에 기초하여 동작한다. 상기 디지털 위상-고정 루프 회로는 최적 간격 타임-디지털 컨버터, 디지털 제어 발진기, 제1 서브 회로, 제2 서브 회로, 제1 하이브리드 스위치드 커패시터 회로, 제2 하이브리드 스위치드 커패시터 회로 및 시퀀스 캘리브레이션 회로를 포함한다. 상기 최적 간격 타임-디지털 컨버터는 상기 기준 클럭 신호와 상기 출력 클럭 신호가 분주된 분주 클럭 신호를 비교하여 상기 기준 클럭 신호와 상기 분주 클럭 신호 사이의 양자화된 타이밍 에러들을 나타내는, 부호를 포함하는 제1 디지털 값을 출력한다. 상기 디지털 제어 발진기는 상기 출력 클럭 신호를 생성한다. 상기 제1 서브 회로는 상기 제1 디지털 값에 기초하여 제1 스위칭 신호와 제1 제어 전압을 생성한다. 상기 제2 서브 회로는 상기 제1 디지털 값에 기초하여 제2 스위칭 신호와 제2 제어 전압을 생성한다. 상기 제1 하이브리드 스위치드 커패시터 회로는 상기 제1 제어 전압을 저장하고, 상기 제1 스위칭 신호에 응답하여 상기 제1 제어 전압을 상기 디지털 제어 발진기에 제공한다. 상기 제2 하이브리드 스위치드 커패시터 회로는 상기 제2 제어 전압을 저장하고, 상기 제2 스위칭 신호에 응답하여 상기 제2 제어 전압을 상기 디지털 제어 발진기에 제공한다. 상기 시퀀스 캘리브레이션 회로는 상기 분주 클럭 신호와 상기 제1 디지털 값에 기초하여 상기 양자화된 타이밍 에러들과 관계된 타임 문턱값들이 타겟 문턱값들에 수렴하도록 상기 타임 문턱값들을 조절하고, 상기 조절된 타임 문턱값들에 기초한 지연 웨이트값들을 상기 최적 간격 타임-디지털 컨버터에 제공한다. 상기 디지털 제어 발진기는 상기 제1 제어 전압과 상기 제2 제어 전압에 기초하여 상기 출력 클럭 신호의 주파수를 조절한다.A system-on-chip according to embodiments of the present invention for achieving the above object includes a buffer, a digital phase-locked loop circuit, and a plurality of subsystems. The buffer generates a reference clock signal having a first frequency. The digital phase-locked loop circuit generates an output clock signal having a second frequency based on the reference clock signal. The plurality of subsystems operate based on the output clock signal. The digital phase-locked loop circuit includes an optimal interval time-to-digital converter, a digitally controlled oscillator, a first sub-circuit, a second sub-circuit, a first hybrid switched capacitor circuit, a second hybrid switched capacitor circuit, and a sequence calibration circuit. The optimal interval time-to-digital converter compares the reference clock signal and the divided clock signal by which the output clock signal is divided to indicate quantized timing errors between the reference clock signal and the divided clock signal. Outputs a digital value. The digitally controlled oscillator generates the output clock signal. The first sub-circuit generates a first switching signal and a first control voltage based on the first digital value. The second sub-circuit generates a second switching signal and a second control voltage based on the first digital value. The first hybrid switched capacitor circuit stores the first control voltage and provides the first control voltage to the digitally controlled oscillator in response to the first switching signal. The second hybrid switched capacitor circuit stores the second control voltage and provides the second control voltage to the digitally controlled oscillator in response to the second switching signal. The sequence calibration circuit adjusts the time thresholds based on the divided clock signal and the first digital value so that time thresholds related to the quantized timing errors converge to target thresholds, and the adjusted time threshold Delay weight values based on the values are provided to the optimal interval time-to-digital converter. The digitally controlled oscillator adjusts the frequency of the output clock signal based on the first control voltage and the second control voltage.
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 디지털 위상 고정 루프 회로의 동작 방법에서는 최적 간격 타임-디지털 컨버터에서, 제1 주파수를 가지는 기준 클럭 신호와 제2 주파수를 가지는 출력 클럭 신호가 분주된 분주 클럭 신호를 비교하여 상기 기준 클럭 신호와 상기 분주 클럭 신호 사이의 양자화된 타이밍 에러들을 나타내는, 부호를 포함하는 제1 디지털 값을 생성하고, 상기 제1 디지털 값에 기초하여 제1 제어 전압을 생성하고, 상기 제1 디지털 값에 기초하여 제2 제어 전압을 생성하고, 디지털 제어 발진기에서 상기 제1 제어 전압과 상기 제2 제어 전압에 기초하여 상기 출력 클럭 신호를 생성하고, 시퀀스 캘리브레이션 회로에서, 상기 분주 클럭 신호와 상기 제1 디지털 값에 기초하여 상기 타이밍 에러들과 관련된 타임 문턱값들을 재배열하고, 상기 최적 간격 타임-디지털 컨버터에서, 상기 재배열된 타임 문턱값들에 기초하여 상기 양자화된 타이밍 에러들을 조절한다.In the method of operating a digital phase-locked loop circuit according to embodiments of the present invention for achieving the above object, in the optimal interval time-digital converter, a reference clock signal having a first frequency and an output clock signal having a second frequency are Comparing the divided clock signal to generate a first digital value including a sign indicating quantized timing errors between the reference clock signal and the divided clock signal, and based on the first digital value, a first control voltage generate a second control voltage based on the first digital value, generate the output clock signal based on the first control voltage and the second control voltage in a digitally controlled oscillator, and in a sequence calibration circuit , rearranges the time thresholds associated with the timing errors based on the divided clock signal and the first digital value, and in the optimal interval time-to-digital converter, the quantization based on the rearranged time thresholds Adjust the timing errors.
본 발명의 실시예들에 따른 디지털 위상 고정 루프 및 이의 동작 방법에서는 디지털 위상 고정 루프 회로가 최적 간격 타임-디지털 컨버터와 시퀀스 조절 회로를 포함하고, 시퀀스 조절 회로에서 최적 간격 타임-디지털 컨버터에 포함되는 복수의 타임-디지털 컨버터들의 타임 문턱값들을 조절하여 동적 레인지와 지터를 감소시키면서 출력 클럭 신호를 생성할 수 있다. In a digital phase-locked loop and an operating method thereof according to embodiments of the present invention, the digital phase-locked loop circuit includes an optimum interval time-digital converter and a sequence control circuit, and the optimum interval time in the sequence control circuit is included in the digital converter. An output clock signal may be generated while a dynamic range and jitter are reduced by adjusting time thresholds of the plurality of time-digital converters.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 디지털(digital) 위상 고정 루프 회로(phase-locked loop circuit)를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 디지털 위상-고정 루프 회로에서 최적 간격 타임-디지털 컨버터와 시퀀스 캘리브레이션 회로를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 도 2의 타임-디지털 컨버터들 중 하나의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 도 2의 최적 간격 타임-디지털 컨버터에서 대응하는 타임-디지털 컨버터와 뱅뱅 위상 검출기의 쌍을 나타낸다.
도 5는 도 4에서 기준 클럭 신호와 분주 클럭 신호의 위상 차이를 나타낸다.
도 6은 도 4에서 기준 클럭 신호와 분주 클럭 신호의 위상 차이에 따른 개별 디지털 값을 나타낸다.
도 7은 타이밍 에러와 제1 디지털 값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 디지털 위상-고정 루프 회로에서 시퀀스 조절 회로를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 도 8의 시퀀스 조절 회로에서 시퀀스 재배열 로직의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 타임 문턱값들을 시퀀스 재배열 스킴을 사용하지 않고 조절하는 것을 나타내는 예이다.
도 11은 타임 문턱값들을 시퀀스 재배열 스킴을 사용하지 않고 조절하는 것을 나타내는 예이다.
도 12는 타임 문턱값들을 시퀀스 재배열 스킴을 사용하지 않고 조절하는 것을 나타내는 예이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따라 시퀀스 재배열 스킴이 적용된 경우를 나타내는 예이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따란 시퀀스 재배열 스킴을 적용하지 않는 경우에 타임 문턱값들이 주어진 동적 레인지에서 모두 타겟 문턱값들로 매칭되는 확률을 나타낸다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따란 시퀀스 재배열 스킴을 적용한 경우에 타임 문턱값들이 주어진 동적 레인지에서 모두 타겟 문턱값들로 매칭되는 확률을 나타낸다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 디지털 위상 고정 루프가 적용될 수 있는 시스템-온 칩을 나타내는 블록도이다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 디지털 위상-고정 루프 회로의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a block diagram illustrating a digital phase-locked loop circuit according to embodiments of the present invention.
2 illustrates an optimal interval time-to-digital converter and a sequence calibration circuit in the digital phase-locked loop circuit of FIG. 1 according to embodiments of the present invention.
3 is a circuit diagram illustrating a configuration of one of the time-digital converters of FIG. 2 according to embodiments of the present invention.
FIG. 4 shows a pair of a corresponding time-to-digital converter and a bang-bang phase detector in the optimal interval time-to-digital converter of FIG. 2 according to embodiments of the present invention.
5 illustrates a phase difference between the reference clock signal and the divided clock signal in FIG. 4 .
6 shows individual digital values according to the phase difference between the reference clock signal and the divided clock signal in FIG. 4 .
7 is a graph illustrating a relationship between a timing error and a first digital value.
8 illustrates a sequence adjustment circuit in the digital phase-locked loop circuit of FIG. 1 according to embodiments of the present invention.
9 is a block diagram illustrating a configuration of a sequence rearrangement logic in the sequence control circuit of FIG. 8 according to embodiments of the present invention.
10 is an example of adjusting time thresholds without using a sequence rearrangement scheme.
11 is an example of adjusting time thresholds without using a sequence rearrangement scheme.
12 is an example of adjusting time thresholds without using a sequence rearrangement scheme.
13 is an example illustrating a case in which a sequence rearrangement scheme is applied according to embodiments of the present invention.
14 illustrates the probability that time thresholds are all matched to target thresholds in a given dynamic range when the sequence rearrangement scheme according to embodiments of the present invention is not applied.
15 illustrates the probability that time thresholds are all matched to target thresholds in a given dynamic range when a sequence rearrangement scheme according to embodiments of the present invention is applied.
16 is a block diagram illustrating a system-on-chip to which a digital phase-locked loop according to embodiments of the present invention can be applied.
17 is a flowchart illustrating a method of operating a digital phase-locked loop circuit according to embodiments of the present invention.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.With respect to the embodiments of the present invention disclosed in the text, specific structural or functional descriptions are only exemplified for the purpose of describing the embodiments of the present invention, and the embodiments of the present invention may be embodied in various forms and the text It should not be construed as being limited to the embodiments described in .
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for components.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.
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 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof exists, but one or more other features or numbers , it is to be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and repeated descriptions of the same components are omitted.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 디지털 위상-고정 루프 회로(phase-locked loop circuit)를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a digital phase-locked loop circuit according to embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 디지털 위상 고정 루프 회로10)는 최적 간격 타임-디지털 컨버터(OS TDC, 100), 시퀀스 캘리브레이션 회로(200), 코어스 위상 검출기(300), 연동 제어 로직(310), 위상 에러 정정 로직(320), 제1 서브 회로(330), 제2 서브 회로(340), 제3 서브 회로(350), 제1 하이브리드 스위치드 커패시터 회로(420), 제2 하이브리드 스위치드 커패시터 회로(430), 분주기(360) 및 링-타입 디지털 제어 발진기(RDCO 500, 이하 '디지털 제어 발진기')를 포함할 수 있다.1 , the digital phase locked
최적 간격 타임-디지털 컨버터(100)는 제1 주파수를 가지는 기준 클럭 신호(SREF)와 제2 주파수를 가지는 출력 클럭 신호(SOUT)가 분주된 분주 클럭 신호(SDIV)를 비교하여 상기 기준 클럭 신호(SREF)와 상기 분주 클럭 신호(SIIV) 사이의 양자화된 타이밍 에러들을 나타내는, 부호를 포함하는 제1 디지털 값(DTDC)을 출력할 수 있다.The optimal interval time-to-
디지털 제어 발진기(500)는 출력 클럭 신호(SOUT)를 생성할 수 있다. 분주기(360)는 출력 클럭 신호(SOUT)의 주파수를 분주하여 분주 클럭 신호(SDIV)를 생성할 수 있다.The digitally controlled
제1 서브 회로(330)는 제1 디지털 값(DTDC)에 기초하여 제1 스위칭 신호(DP)와 제1 제어 전압(VKP)를 생성할 수 있다. 제2 서브 회로(340)는 제1 디지털 값(DTDC)에 기초하여 제2 스위칭 신호(DI)와 제2 제어 전압(VKI)를 생성할 수 있다. 제1 서브 회로(330)는 비례 경로에 해당할 수 있다.The
제1 하이브리드 스위치드 커패시터 회로(420)는 제1 제어 전압(VKP)을 저장하고, 제1 스위칭 신호(DP)에 응답하여 제1 제어 전압(VKP)을 선택적으로 디지털 제어 발진기(500)에 제공할 수 있다. 제1 하이브리드 스위치드 커패시터 회로(420)는 접지 전압에 연결되는 가변 커패시터(421) 및 가변 커패시터(421)와 디지털 제어 발진기(500) 사이에 연결되는 스위치(423)를 포함할 수 있다. 가변 커패시터(421)는 제1 제어 전압(VKP)을 저장하고, 스위치(423)는 제1 스위칭 신호(DP)에 응답하여 제1 제어 전압(VKP)을 디지털 제어 발진기(500)에 스위칭할 수 있다.The first hybrid switched
제2 하이브리드 스위치드 커패시터 회로(430)는 제2 제어 전압(VKI)을 저장하고, 제2 스위칭 신호(DI)에 응답하여 제2 제어 전압(VKI)을 선택적으로 디지털 제어 발진기(500)에 제공할 수 있다. 제2 하이브리드 스위치드 커패시터 회로(430)는 접지 전압에 연결되는 가변 커패시터(431) 및 가변 커패시터(431)와 디지털 제어 발진기(500) 사이에 연결되는 스위치(433)를 포함할 수 있다. 가변 커패시터(431)는 제2 제어 전압(VKI)을 저장하고, 스위치(433)는 제2 스위칭 신호(DI)에 응답하여 제2 제어 전압(VKI)을 디지털 제어 발진기(500)에 스위칭할 수 있다. 디지털 제어 발진기(500)는 제1 제어 전압(VKP) 및 제2 제어 전압(VKI)에 기초하여 출력 클럭 신호(SOUT)의 주파수를 조절할 수 있다. The second hybrid switched
제1 하이브리드 스위치드 커패시터 회로(420)와 제2 하이브리드 스위치드 커패시터 회로(430)가 제1 제어 전압(VKP)과 제2 제어 전압(VKI)을 저장하여 디지털 제어 발진기(500)에 제공함으로써, 디지털 제어 발진기(500)는 제1 제어 전압(VKP)과 제2 제어 전압(VKI)에 즉각적으로 반응할 수 있다.The first hybrid switched
시퀀스 캘리브레이션 회로(200)는 분주 클럭 신호(SDIV)와 제1 디지털 값(DTDC)에 기초하여 상기 양자화된 타이밍 에러들을 제어하기 위한 타임 문턱값들을 타겟 문턱값들에 기초하여 재배열하고 상기 재배열된 타임 문턱값들에 기초한 지연 웨이트값들(DCW)을 상기 최적 간격 타임-디지털 컨버터(100)에 제공할 수 있다. The
연동 제어 로직(310)은 제1 디지털 값(DTDC)에 기초하여 제1 연동 제어 신호(DKP)와 제2 연동 제어 신호(DKI)를 생성할 수 있다. 위상 에러 정정 로직(320)은 출력 클럭 신호(SOUT)의 위상 에러를 검출하고 검출된 위상 에러를 정정하여 검출 신호(SFPEC)를 생성할 수 있다. 검출 신호(SFPEC)는 '0'과 '1'의 디지털 값을 가질 수 있다. The linkage control logic 310 may generate a first linkage control signal DKP and a second linkage control signal DKI based on the first digital value DTDC. The phase
제1 서브 회로(330)는 곱셈기(331), 제1 이진-온도계 코드 변환기(B2T, 332), 제1 델타-시그마 디지털-아날로그 변환기(333) 및 제1 로우 패스 필터(334)를 포함할 수 있다.The
곱셈기(331)는 검출 신호(SFPEC)와 상기 제1 디지털 값(DTDC)에 대하여 곱셈 연산을 수행할 수 있다. 제1 이진-온도계 코드 변환기(330)는 곱셈기(331)의 출력을 이진-온도계 코드 변환하여 상기 제1 스위칭 신호(DP)를 출력할 수 있다. 제1 델타-시그마 디지털-아날로그 변환기(333)는 제1 연동 제어 신호(DKP)에 대하여 델타-시그마 디지털-아날로그 변환을 수행할 수 있다. 제1 로우 패스 필터(334)는 제1 델타-시그마 디지털-아날로그 변환기(333)의 출력을 로우 패스 필터링하여 제1 제어 전압(VKP)을 제공할 수 있다.The
제2 서브 회로(340)는 누산기(341), 제2 이진-온도계 코드 변환기(342), 제2 델타-시그마 디지털-아날로그 변환기(343) 및 제2 로우 패스 필터(344)를 포함할 수 있다. 제2 서브 회로(340)는 적분 경로에 해당할 수 있다.The
누산기(341)는 상기 제1 디지털 값(DTDC)을 누적할 수 있다. 제2 이진-온도계 코드 변환기(342)는 누산기(341)의 출력을 이진-온도계 코드 변환하여 상기 제2 스위칭 신호(DI)를 출력할 수 있다. 제2 델타-시그마 디지털-아날로그 변환기(343)는 제2 연동 제어 신호(DKI)에 대하여 델타-시그마 디지털-아날로그 변환을 수행할 수 있다. 제2 로우 패스 필터(344)는 제2 델타-시그마 디지털-아날로그 변환기(353)의 출력을 로우 패스 필터링하여 제2 제어 전압(VKI)을 제공할 수 있다.The
코어스 위상 검출기(300)는 기준 클럭 신호(SREF)와 분주 클럭 신호(SDIV) 사이의 위상 차이를 검출한다. The
제3 서브 회로(350)는 리미터(351), 연산기(352), 합산기(353), 누산기(354), 제3 델타-시그마 디지털-아날로그 변환기(355), 제3 로우 패스 필터(356), 레지스터(357) 및 합산기(358)를 포함할 수 있다. 제3 서브 회로(350)는 주파수 획득 경로에 해당할 수 있다.The
리미터(351)는 누산기(341)의 출력을 제한하여 가산기(353)에 제공한다. 연산기(352)는 코어스 위상 검출기(300)의 출력에 2의 거듭제곱(217)을 곱하여 가산기(353)에 제공한다. 가산기(353)는 리미터(351)의 출력과 연산기(352)의 출력을 합산한다. 누산기(354)는 합산기(354)의 출력을 누산한다. 누산기(354)의 출력은 디지털 제어 발진기(500)에 포함되는 커패시터 뱅크들을 제어하기 위한 제어 코드들로 제공될 수 있다.The
제3 델타-시그마 디지털-아날로그 변환기(355)는 누산기(354)의 출력에 대하여 델타-시그마 디지털-아날로그 변환을 수행할 수 있다. 로우 패스 필터(356)는 제3 델타-시그마 디지털-아날로그 변환기(355)의 출력을 로우 패스 필터링할 수 있다. 로우 패스 필터(356)의 출력은 디지털 제어 발진기(500)에 포함되는 버랙터들을 제어하기 위한 제어 코드들로 제공될 수 있다. The third delta-sigma digital-
레지스터(357)는 하이 레벨의 데이터를 저장할 수 있다. 합산기(358)는 코어스 위상 검출기(300)의 출력과 하이 레벨의 데이터를 합산할 수 있다. 합산기(358)의 출력은 디지털 제어 발진기(500)에 포함되는 커패시터 뱅크들을 제어하기 위한 제어 코드들로 제공될 수 있다. The
시퀀스 캘리브레이션 회로(200)는 분주 클럭 신호(SDIV)와 상기 제1 디지털 값에 포함되는 개별 디지털 값들에 기초하여 상기 양자화된 타이밍 에러들과 관계된 타임 문턱값들이 타겟 문턱값들에 수렴하도록 상기 타임 문턱값들을 조절하고, 상기 조절된 타임 문턱값들에 기초하여 기초한 지연 웨이트값들(DCW)을 최적 간격 타임-디지털 컨버터(100)에 제공할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 디지털 위상-고정 루프 회로에서 최적 간격 타임-디지털 컨버터와 시퀀스 캘리브레이션 회로를 나타낸다.2 illustrates an optimal interval time-to-digital converter and a sequence calibration circuit in the digital phase-locked loop circuit of FIG. 1 according to embodiments of the present invention.
도 2를 참조하면, 최적 간격 타임-디지털 컨버터(100)는 복수의 타임-디지털 컨버터들(110a~110g, g는 3이상의 자연수), 복수의 뱅뱅 위상 검출기(BBPD)들(130a~130g) 및 합산기(150)를 포함할 수 있다.2, the optimal interval time-to-
복수의 타임-디지털 컨버터들(110a~110g)은 각각 분주된 클럭 신호(SDIV)에 대하여 시간-디지털 변환을 수행하되, 타임 문턱값들 중 대응되는 타임 문턱값만큼 분주된 클럭 신호(SDIV)를 지연시킬 수 있다. The plurality of time-to-
뱅뱅 위상 검출기들(130a~130g) 각각은 기준 클럭 신호(SREF)의 위상을 타임-디지털 컨버터들(110a~110g) 각각의 출력의 위상과 비교하여 대응되는 위상 차이를 나타내는 개별 디지털 값들(DSGN_0~DSGN_6)을 출력할 수 있다. 개별 디지털 값들(DSGN_0~DSGN_6) 각각은 위상 차이에 따라 (-1) 또는 (+1)의 값을 가질 수 있다.Each of the bang-
합산기(150)는 개별 디지털 값들(DSGN_0~DSGN_6)을 합산하여 제1 디지털 값(DTDC)을 출력할 수 있다.The
시퀀스 캘리브레이션 회로(200)는 뱅뱅 위상 검출기들(130a~130g)에서 제공되는 개별 디지털 값들(DSGN_0~DSGN_6)을 수신하고, 개별 디지털 값들(DSGN_0~DSGN_6)에 기초하여, 타임 문턱값들이 타겟 문턱값들에 수렴하도록 상기 타임 문턱값들을 조절하고, 상기 조절된 타임 문턱값들에 기초한 지연 웨이트값들(DCW_0~DCW_6)을 생성하고, 지연 웨이트값들(DCW_0~DCW_6)을 타임-디지털 컨버터들(110a~110g) 각각에 제공할 수 있다. 시퀀스 캘리브레이션 회로(200)는 개별 디지털 값들(DSGN_0~DSGN_6)을 양자화하고, 상기 양자화된 개별 디지털 값들을 샘플링하여 생성된 평균 지연 디지털 값과 타겟 지연 디지털 값들에 기초하여 상기 지연 웨이트값들(DCW_0~DCW_6)을 생성할 수 있다.The
타임-디지털 컨버터들(110a~110g)은 각각 지연 웨이트값들(DCW_0~DCW_6) 중 대응되는 지연 웨이트값에 기초하여 타임 문턱값들을 조절할 수 있다.Each of the time-
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 도 2의 타임-디지털 컨버터들 중 하나의 구성을 나타내는 회로도이다.3 is a circuit diagram illustrating a configuration of one of the time-digital converters of FIG. 2 according to embodiments of the present invention.
도 3에서는 타임-디지털 컨버터(110a)의 구성을 나타내지만, 타임-디지털 컨버터들(110b~110g) 각각의 구성은 타임-디지털 컨버터(110a)의 구성과 동일할 수 있다.3 shows the configuration of the time-to-
도 3을 참조하면, 타임-디지털 컨버터(110a)는 제1 인버터(111), 제1 인버터(112)에 연결되는 제2 인버터(112) 및 제1 인버터(111)와 제2 인버터(112) 사이에 병렬로 연결되는 복수의 모스 커패시터들(121~12p, p는 3이상의 자연수)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the time-
복수의 모스 커패시터들(121~12p)은 지연 웨이트값(DCW_0)을 2진 가중 형태(DCW_0[0]~DCW_0[7])로 저장할 수 있다.The plurality of
인버터(111)는 분주 클럭 신호(SDIV)에 해당하는 입력(IN)을 반전시키고, 인버터(112)는 인버터(111)의 출력을 반전시켜 출력(OUT)으로 제공한다. 즉, 타임-디지털 컨버터(110a)는 분주 클럭 신호(SDIV)를 지연 웨이트값(DCW_0)만큼 지연시켜 출력할 수 있다.The
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 도 2의 최적 간격 타임-디지털 컨버터에서 대응하는 타임-디지털 컨버터와 뱅뱅 위상 검출기의 쌍을 나타낸다.FIG. 4 shows a pair of a corresponding time-to-digital converter and a bang-bang phase detector in the optimal interval time-to-digital converter of FIG. 2 according to embodiments of the present invention.
도 4를 참조하면, 타임-디지털 컨버터(DTCk)는 가변할 수 있는 타임 문턱값(TTH_k)을 가지고, 분주 클럭 신호(SDIV)를 디지털 신호로 변환한다. 뱅뱅 위상 검출기(BBPD)는 기준 클럭 신호(SREF)의 위상과 타임-디지털 컨버터(DTCk)의 출력에 기초한 분주 클럭 신호(SDIV)의 위상을 비교하고, 기준 클럭 신호(SREF)의 위상과 분주 클럭 신호(SDIV)의 위상 차이를 부호로 나타내는 개별 디지털 값(DSGN_k)을 출력할 수 있다. 개별 디지털 값(DSGN_k)은 기준 클럭 신호(SREF)의 위상과 분주 클럭 신호(SDIV)의 위상 차이에 따라 (+1) 또는 (-1) 값을 가질 수 있다.Referring to FIG. 4 , the time-to-digital converter DTCk has a variable time threshold value TTH_k and converts the divided clock signal SDIV into a digital signal. The bang-bang phase detector BBPD compares the phase of the reference clock signal SREF with the phase of the divided clock signal SDIV based on the output of the time-digital converter DTCk, and the phase of the reference clock signal SREF and the divided clock An individual digital value DSGN_k representing the phase difference of the signal SDIV as a sign may be output. The individual digital value DSGN_k may have a (+1) or (-1) value according to a phase difference between the phase of the reference clock signal SREF and the divided clock signal SDIV.
도 5는 도 4에서 기준 클럭 신호와 분주 클럭 신호의 위상 차이를 나타낸다.5 illustrates a phase difference between the reference clock signal and the divided clock signal in FIG. 4 .
도 5를 참조하면, 기준 클럭 신호(SREF)의 위상이 분주 클럭 신호(SDIV)의 위상보다 빠를 때 기준 클럭 신호(SREF)의 위상과 분주 클럭 신호(SDIV)의 위상 차이에 해당하는 타이밍 에러(TERR)는 양의 값을 가진다.5, when the phase of the reference clock signal SREF is earlier than the phase of the divided clock signal SDIV, the timing error corresponding to the phase difference between the phase of the reference clock signal SREF and the divided clock signal SDIV ( TERR) has a positive value.
도 6은 도 4에서 기준 클럭 신호와 분주 클럭 신호의 위상 차이에 따른 개별 디지털 값을 나타낸다.6 shows individual digital values according to the phase difference between the reference clock signal and the divided clock signal in FIG. 4 .
도 6을 참조하면, 타이밍 에러(TERR)가 타임 문턱값(TTH_k)보다 클 때는 개별 디지털 값(DSGN_k)은 (+1) 값을 가지고, 타이밍 에러(TERR)가 타임 문턱값(TTH_k)보다 작을 때는 개별 디지털 값(DSGN_k)은 (-1) 값을 가진다.Referring to FIG. 6 , when the timing error TERR is greater than the time threshold value TTH_k, the individual digital value DSGN_k has a value of (+1), and the timing error TERR is smaller than the time threshold value TTH_k. When the individual digital value (DSGN_k) has a value of (-1).
도 7은 타이밍 에러와 제1 디지털 값의 관계를 나타내는 그래프이다.7 is a graph illustrating a relationship between a timing error and a first digital value.
도 7에서 TTH_0~TTH_6은 타임-디지털 컨버터들(110b~110g) 각각의 타임 문턱값을 나타내고, TTRG_0~TTRG_6는 타임-디지털 컨버터들(110b~110g) 각각의 타겟 문턱값을 나타낸다. 타겟 문턱값들(TTRG_0~TTRG_6)은 Lloyd-Max 알고리즘에 의하여 찾을 수 있다.In FIG. 7 , TTH_0 to TTH_6 represent time thresholds of each of the time-
또한, □는 타이밍 에러(TERR)의 분산의 0.5에 해당하는 값을 나타내고, △는 타이밍 에러(TERR)의 분산의 0.5에 해당하는 값을 나타낸다.In addition, □ indicates a value corresponding to 0.5 of the variance of the timing error TERR, and Δ indicates a value corresponding to 0.5 of the variance of the timing error TERR.
도 7을 참조하면, 타이밍 에러(TERR)가 증가할수록 제1 디지털 디지털 값(DTDC)는 증가함을 알 수 있다. Referring to FIG. 7 , it can be seen that as the timing error TERR increases, the first digital digital value DTDC increases.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 디지털 위상-고정 루프 회로에서 시퀀스 조절 회로를 나타낸다.8 illustrates a sequence adjustment circuit in the digital phase-locked loop circuit of FIG. 1 according to embodiments of the present invention.
도 8을 참조하면, 시퀀스 조절 회로(200)는 복수의 지연 웨이트 생성기들(210a~210g), 분주기(220) 및 시퀀스 재배열 로직(230)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the
지연 웨이트 생성기들(210a~210g)은 개별 디지털 값들(DSGN_0~DSGN_6)을 각각 양자화하고, 양자화된 개별 디지털 값들을 샘플링하여 생성된 평균 지연 디지털 값과 타겟 지연 디지털 값들에 기초하여 지연 웨이트값들(DCW_0~DCW_6)을 각각 생성할 수 있다.The
분주기(220)는 분주 클럭 신호(SDIV)를 분주하여 제1 분주 클럭 신호(SDIV1)를 지연 웨이트 생성기들(210a~210g) 각각에 제공한다.The
시퀀스 재배열 로직(230)은 평균 지연 디지털 값들(DAVG_0~DAVG_6)에 기초하여 타겟 지연 웨이트값들(DTRG_0~DTRG_6)을 생성할 수 있다.The
지연 웨이트 생성기(210a)는 양자화기(211), 샘플/홀드 회로(212), 연산기(213) 및 누산기(214)를 포함할 수 있다.The
양자화기(211)는 개별 디지털 값(DSGN_1)을 양자화하고, 샘플/홀드 회로(212)는 제1 분주 클럭 신호(SDIV1)에 동기되어(기초하여) 양자화기(211)의 출력을 샘플링 및 유지하여(평균하여) 평균 지연 디지털 값(DAVG_0)을 생성한다.The
연산기(213)는 평균 지연 디지털 값(DAVG_0)으로부터 타겟 지연 웨이트값(DTRG_0)을 감산하고, 누산기(214)는 연산기(213)의 출력을 누적하여 지연 웨이트값(DCW_0)을 생성할 수 있다.The
도 8에서는 지연 웨이트 생성기(210a)의 구성을 도시하였지만, 지연 웨이트 생성기들(210b~210g) 각각의 구성은 지연 웨이트 생성기(210a)의 구성과 동일할 수 있다.Although the configuration of the
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 도 8의 시퀀스 조절 회로에서 시퀀스 재배열 로직의 구성을 나타내는 블록도이다.9 is a block diagram illustrating a configuration of a sequence rearrangement logic in the sequence control circuit of FIG. 8 according to embodiments of the present invention.
도 9를 참조하면, 시퀀스 재배열 로직(230)은 평균 지연 디지털 값들(DAVG_0~DAVG_6)에 기초하여 타겟 지연 디지털값들(DTRG_k, k는 0에서 6)을 각각 생성하는 복수의 단위 회로들(240a~240g)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the
단위 회로(240a)는 평균 지연 디지털 값들 중 단위 회로(240a)와 관련되는 평균 지연 디지털 값의 모듈로 연산 결과(DAVG_mod[k, 7])와 다른 단위 회로들(240b~240g)과 관련된 평균 디지털 값들의 모듈로 연산 결과들(DAVG_mod[k+1, 7]~DAVG_mod[k+6, 7])을 각각 비교하여 비교 신호들(CS1~CS7)을 출력하는 복수의 비교기들(251~257), 비교 신호들(CS1~CS7)을 합산하여 합산 디지털 값(DSUM_0)을 출력하는 합산기(260) 및 합산 디지털 값(DSUM_0)을 대응되는 타겟 지연 디지털 값(DTRG_0)으로 디코딩하는 디코더(270)을 포함할 수 있다.The
디코더(270)에는 합산 디지털 값(DSUM_k)과 이에 대응되는 타겟 지연 디지털 값(DTRG_k)이 매핑 테이블 형태로 저장될 수 있다.The
도 10은 타임 문턱값들을 시퀀스 재배열 스킴을 사용하지 않고 조절하는 것을 나타내는 예이다.10 is an example of adjusting time thresholds without using a sequence rearrangement scheme.
도 10에서 참조번호(611)는 타임 문턱값들(TTH_0~TTH_6)이 동일한 타이밍 에러(TERR)을 가지고 있음을 나타내고, 참조 번호(612)는 타겟 문턱값들(TTRG_0~TTRG_6)이 서로 다른 지연을 가지고 있음을 나타낸다. In FIG. 10 ,
즉, 타임 문턱값들(TTH_0~TTH_6)이 동일한 타이밍 에러(TERR)를 가지는 경우, 도 2의 타임-디지털 컨버터들(110a~110g)은 분주 클럭 신호(SDIV)에 대하여 동일한 지연을 생성할 수 있다.That is, when the time thresholds TTH_0 to TTH_6 have the same timing error TERR, the time-to-
도 11은 타임 문턱값들을 시퀀스 재배열 스킴을 사용하지 않고 조절하는 것을 나타내는 예이다.11 is an example of adjusting time thresholds without using a sequence rearrangement scheme.
도 11에서 참조번호(621)는 설계 당시에는 타임 문턱값들(TTH_0~TTH_6)이 도일한 타이밍 에러(TERR)을 가지고 있음을 나타내고, 참조 번호(622)는 타임-디지털 컨버터들(110a~110g)이 실제로 제조된 경우, 타임 문턱값들(TTH_0~TTH_6)의 타이밍 에러(TERR)이 랜덤하게 분산되었음을 나타내고, 참조 번호(623)은 타겟 문턱값들(TTRG_0~TTRG_6)이 서로 다른 지연을 가지고 있음을 나타낸다. In FIG. 11 ,
즉, 도 11의 경우에는 타임 문턱값들(TTH_0~TTH_6)이 동일한 타이밍 에러(TERR)를 가지고 있어도, 도 2의 타임-디지털 컨버터들(110a~110g)은 분주 클럭 신호(SDIV)에 대하여 서로 다른 지연을 생성할 수 있다.That is, in the case of FIG. 11 , even if the time thresholds TTH_0 to TTH_6 have the same timing error TERR, the time-to-
도 12는 타임 문턱값들을 시퀀스 재배열 스킴을 사용하지 않고 조절하는 것을 나타내는 예이다.12 is an example of adjusting time thresholds without using a sequence rearrangement scheme.
도 12는 타임 문턱값들을 시퀀스 재배열 스킴을 사용하지 않고 조절하는 것을 나타내는 예이다.12 is an example of adjusting time thresholds without using a sequence rearrangement scheme.
도 12에서 참조번호(631)는 설계 당시에는 타임 문턱값들(TTH_0~TTH_6)이 도일한 타이밍 에러(TERR)을 가지고 있음을 나타내고, 참조 번호(632)는 타임-디지털 컨버터들(110a~110g)이 실제로 제조된 경우, 타임 문턱값들(TTH_0~TTH_6)의 타이밍 에러(TERR)이 랜덤하게 분산되었음을 나타내고, 참조 번호(633)은 타임 문턱값들(TTH_0~TTH_6)이 미리 정해진 순서에 따라서 타임 문턱값들(TTH_0~TTH_6)의 순서대로 타겟 문턱값들(TTRG_0~TTRG_6)로 매칭되는 것을 나타낸다. 이 경우에는 타겟 문턱값(TTH_0)이 가장 큰 타이밍 에러(TERR)를 가지고, 타겟 문턱값(TTH_6)이 가장 작은 타이밍 에러(TERR)를 가지는데, 이를 커버하기 위하여는 타임-디지털 컨버터들(110a~110g)의 동적 레인지가 매우 많이 증가하여야 한다.In FIG. 12 ,
도 13은 본 발명의 실시예들에 따라 시퀀스 재배열 스킴이 적용된 경우를 나타내는 예이다.13 is an example illustrating a case in which a sequence rearrangement scheme is applied according to embodiments of the present invention.
도 13에서 참조번호(641)는 설계 당시에는 타임 문턱값들(TTH_0~TTH_6)이 도일한 타이밍 에러(TERR)을 가지고 있음을 나타내고, 참조 번호(642)는 타임-디지털 컨버터들(110a~110g)이 실제로 제조된 경우, 타임 문턱값들(TTH_0~TTH_6)의 타이밍 에러(TERR)이 랜덤하게 분산되었음을 나타내고, 참조 번호(633)은 타임 문턱값들(TTH_0~TTH_6)이 타이밍 에러(TERR)의 크기에 따라서 타임 문턱값들(TTH_0~TTH_6)의 순서와 관계없이 타겟 문턱값들(TTRG_0~TTRG_6)로 매칭되는 것을 나타낸다. 이 경우에는 타겟 문턱값(TTH_0)이 가장 큰 타이밍 에러(TERR)를 가지고, 타겟 문턱값(TTH_6)이 가장 작은 타이밍 에러(TERR)를 가지는데, 타이밍 에러(TERR)의 크기가 증가하는 순서대로 타겟 문턱값들(TTRG_0~TTRG_6)로 매칭되므로 타임-디지털 컨버터들(110a~110g)의 동적 레인지를 감소시킬 수 있다. In FIG. 13 ,
도 14는 본 발명의 실시예들에 따란 시퀀스 재배열 스킴을 적용하지 않는 경우에 타임 문턱값들이 주어진 동적 레인지에서 모두 타겟 문턱값들로 매칭되는 확률을 나타낸다. 14 illustrates the probability that time thresholds are all matched to target thresholds in a given dynamic range when the sequence rearrangement scheme according to embodiments of the present invention is not applied.
도 14를 참조하면, 표준 편차의 3배에 해당하는 동적 레인에서 올바로 동작하게 위하여는 약 6.31ps의 동적 레인지가 필요하다. 도 14에서 P는 매칭 확률을 나타낸다.Referring to FIG. 14 , a dynamic range of about 6.31 ps is required to properly operate in a dynamic lane corresponding to three times the standard deviation. In Fig. 14, P denotes a matching probability.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따란 시퀀스 재배열 스킴을 적용한 경우에 타임 문턱값들이 주어진 동적 레인지에서 모두 타겟 문턱값들로 매칭되는 확률을 나타낸다. 15 illustrates the probability that time thresholds are all matched to target thresholds in a given dynamic range when a sequence rearrangement scheme according to embodiments of the present invention is applied.
도 15를 참조하면, 표준 편차의 3배에 해당하는 동적 레인에서 올바로 동작하게 위하여는 약 2.66ps의 동적 레인지가 필요하다. 따라서 본 발명의 실시예들에 따라 타임 문턱값들을 재배열하여 타임-디지털 컨버터들(110a~110g)의 타임 문턱값들을 조절하는 경우에 타임-디지털 컨버터들(110a~110g)의 동적 레인지를 감소시킬 수 있음을 알 수 있다. 도 15에서 P는 매칭 확률을 나타낸다.Referring to FIG. 15 , a dynamic range of about 2.66 ps is required to properly operate in a dynamic lane corresponding to three times the standard deviation. Accordingly, in the case of adjusting the time thresholds of the time-to-
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 디지털 위상 고정 루프가 적용될 수 있는 시스템-온 칩을 나타내는 블록도이다.16 is a block diagram illustrating a system-on-chip to which a digital phase-locked loop according to embodiments of the present invention can be applied.
도 16을 참조하면, 시스템-온 칩(SoC)은 버퍼(710), 디지털 위상 고정 루프(720, ADPLL), 복수의 서브 시스템들(741~ 743) 및 분주기(730)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 16 , the system-on-chip (SoC) may include a
버퍼(710)는 SoC(700) 외부에 구비될 수 있는 크리스탈-오실레이터(701)의 출력 신호를 버퍼링하여 기준 클럭 신호(SREF)를 생성한다. 디지털 위상 고정 루프(720)는 도 1의 디지털 위상-고정 루프(10)를 채용할 수 있다. 따라서, 디지털 위상 고정 루프 회로(720)는 최적 간격 타임-디지털 컨버터와 시퀀스 조절 회로를 포함하고, 시퀀스 조절 회로에서 최적 간격 타임-디지털 컨버터에 포함되는 복수의 타임-디지털 컨버터들의 타임 문턱값들을 조절하여 동적 레인지와 지터를 감소시키면서 출력 클럭 신호(SOUT)를 생성할 수 있다. The
복수의 서브 시스템들(741~7443) 각각은 출력 클럭 신호(SOUT)에 응답하여 동작할 수 있으며, 분주기(730)는 출력 클럭 신호(SOUT)를 소정의 분주비에 따라 분주하고, 분주된 클럭 신호(DSOUT)을 적어도 하나의 서브 시스템(743)에 제공할 수 있다. 복수의 서브 시스템들(741~743) 각각은 출력 클럭 신호(SOUT) 또는 출력 클럭 신호(SOUT)에 관련된 신호를 이용하여 동작하는 하드웨어 또는 회로를 나타낼 수 있다.Each of the plurality of subsystems 741 to 7443 may operate in response to the output clock signal SOUT, and the
예컨대, 서브 시스템(741)은 CPU(Central Processing Unit), 프로세서 또는 어플리케이션 프로세서(Application Processor, AP)일 수 있으며, 서브 시스템(742)은 GPU(Graphic Processing Unit)일 수 있고, 서브 시스템(743)은 메모리 장치 또는 메모리 콘트롤러일 수 있다.For example, the subsystem 741 may be a central processing unit (CPU), a processor, or an application processor (AP), and the
한편, 복수의 서브 시스템들(741~743) 각각은 IP(Intellectual Property)일 수 있다. IP는 SoC(700)에서 사용되는 기능 블록(function block)으로서, CPU, 프로세서, 멀티-코어 프로세서(multi-core processor)의 각 코어, 메모리 장치, USB(universal serial bus), PCI(peripheral component interconnect), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 와이어드 인터페이스(wired interface), 무선 인터페이스(wireless interface), 콘트롤러, 임베디드 소프트웨어(embedded software), 코덱, 비디오 모듈(예컨대, 카메라 인터페이스, JPEG 프로세서, 비디오 프로세서 또는 믹서 등), 3D 그래픽 코어(3D graphic core), 오디오 시스템 또는 드라이버 등을 의미할 수 있다. 또한, SoC(700)는 AP의 일부 또는 모바일 AP의 일부를 나타낼 수 있다.Meanwhile, each of the plurality of subsystems 741 to 743 may be an intellectual property (IP). IP is a function block used in the
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 디지털 위상-고정 루프 회로의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.17 is a flowchart illustrating a method of operating a digital phase-locked loop circuit according to embodiments of the present invention.
도 1 내지 도 15 및 도 17을 참조하면, 최적 간격 타임-디지털 컨버터(100), 시퀀스 캘리브레이션 회로(200), 제1 서브 회로(330), 제2 서브 회로(340), 제1 하이브리드 스위치드 커패시터 회로(420), 제2 하이브리드 스위치드 커패시터 회로(430) 및 디지털 제어 발진기(500)를 포함하는 디지털 위상-고정 루프 회로(10)의 동작 방법에서는, 최적 간격 타임-디지털 컨버터(100)에서 제1 주파수를 가지는 기준 클럭 신호(SREF)와 제2 주파수를 가지는 출력 클럭 신호(SOUT)가 분주된 분주 클럭 신호(SDIV)를 비교하여 상기 기준 클럭 신호(SREF)와 상기 분주 클럭 신호(SIIV) 사이의 양자화된 타이밍 에러들을 나타내는, 부호를 포함하는 제1 디지털 값(DTDC)을 생성한다(S110).1 to 15 and 17 , an optimal interval time-to-
제1 서브 회로(330)에서 제1 디지털 값(DTDC)에 기초하여 제1 제어 전압(VKP)을 생성하고(S120), 제1 제어 전압(VKP)을 제1 하이브리드 스위치드 커패시터 회로(420)에 저장한다.The
제2 서브 회로(340)에서 제1 디지털 값(DTDC)에 기초하여 제2 제어 전압(VKI)을 생성하고(S130), 제2 제어 전압(VKI)을 제2 하이브리드 스위치드 커패시터 회로(430)에 저장한다. The
디지털 제어 발진기(500)에서 제1 제어 전압(VKP) 및 제2 제어 전압(VKI)에 기초하여 출력 클럭 신호(SOUT)를 생성하고(S140), 출력 클럭 신호(SOUT)의 주파수를 조절한다.The digitally controlled
시퀀스 캘리브레이션 회로(200)는 분주 클럭 신호(SDIV)와 제1 디지털 값(DTDC)에 기초하여 상기 양자화된 타이밍 에러들을 제어하기 위한 타임 문턱값들을 타겟 문턱값들에 기초하여 재배열한다(S150).The
최적 간격 타임-디지털 컨버터(100)에서 재배열된 타임 문턱값들에 기초하여 상기 양자화된 타이밍 에러들을 조절한다(S160).The quantized timing errors are adjusted based on the rearranged time thresholds in the optimal interval time-to-digital converter 100 ( S160 ).
따라서 본 발명의 실시예들에 따른 디지털 위상 고정 루프 및 이의 동작 방법에서는 디지털 위상 고정 루프 회로가 최적 간격 타임-디지털 컨버터와 시퀀스 조절 회로를 포함하고, 시퀀스 조절 회로에서 최적 간격 타임-디지털 컨버터에 포함되는 복수의 타임-디지털 컨버터들의 타임 문턱값들을 조절하여 동적 레인지와 지터를 감소시키면서 출력 클럭 신호를 생성할 수 있다.Therefore, in the digital phase-locked loop and its operating method according to the embodiments of the present invention, the digital phase-locked loop circuit includes an optimal interval time-digital converter and a sequence control circuit, and the optimal interval time in the sequence control circuit includes the digital converter The output clock signal may be generated while reducing the dynamic range and jitter by adjusting the time thresholds of the plurality of time-to-digital converters.
본 발명은 실시예들은 다양한 무선 통신 장치들에 채용되어, 출력 클럭 신호의 주파수 교란 정정과 잡음 정정을 분리하여 수행할 수 있고, 임의의 곱셈 팩터(multiplication factor)에 대하여 비균일 클럭 신호의 하강 에지를 출력 클럭 신호의 제로 교차점에 정렬시킬 수 있고, 소모 전력을 감소시키면서, 넓은 락-인(lock-in) 레인지에서 주파수 분해능의 손실을 감소시킬 수 있다.Embodiments of the present invention are employed in various wireless communication devices, so that frequency disturbance correction and noise correction of an output clock signal can be performed separately, and the falling edge of a non-uniform clock signal with respect to an arbitrary multiplication factor can align to the zero crossing point of the output clock signal, and reduce the loss of frequency resolution in a wide lock-in range while reducing power consumption.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다. Although the above has been described with reference to the embodiments of the present invention, those of ordinary skill in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that you can
Claims (16)
상기 출력 클럭 신호를 생성하는 디지털 제어 발진기;
상기 제1 디지털 값에 기초하여 제1 스위칭 신호와 제1 제어 전압을 생성하는 제1 서브 회로;
상기 제1 디지털 값에 기초하여 제2 스위칭 신호와 제2 제어 전압을 생성하는 제2 서브 회로;
상기 제1 제어 전압을 저장하고, 상기 제1 스위칭 신호에 응답하여 상기 제1 제어 전압을 상기 디지털 제어 발진기에 제공하는 제1 하이브리드 스위치드 커패시터 회로;
상기 제2 제어 전압을 저장하고, 상기 제2 스위칭 신호에 응답하여 상기 제2 제어 전압을 상기 디지털 제어 발진기에 제공하는 제2 하이브리드 스위치드 커패시터 회로; 및
상기 분주 클럭 신호와 상기 제1 디지털 값에 기초하여 상기 양자화된 타이밍 에러들과 관계된 타임 문턱값들이 타겟 문턱값들에 수렴하도록 상기 타임 문턱값들을 조절하고, 상기 조절된 타임 문턱값들에 기초한 지연 웨이트값들을 상기 최적 간격 타임-디지털 컨버터에 제공하는 시퀀스 캘리브레이션 회로를 포함하고,
상기 디지털 제어 발진기는 상기 제1 제어 전압과 상기 제2 제어 전압에 기초하여 상기 출력 클럭 신호의 주파수를 조절하는 디지털 위상 고정 루프 회로. A first signal including a sign, indicating quantized timing errors between the reference clock signal and the divided clock signal obtained by comparing the divided clock signal obtained by dividing the reference clock signal having a first frequency and an output clock signal having a second frequency an optimal interval time-to-digital converter that outputs a digital value;
a digitally controlled oscillator for generating the output clock signal;
a first sub-circuit for generating a first switching signal and a first control voltage based on the first digital value;
a second sub-circuit for generating a second switching signal and a second control voltage based on the first digital value;
a first hybrid switched capacitor circuit that stores the first control voltage and provides the first control voltage to the digitally controlled oscillator in response to the first switching signal;
a second hybrid switched capacitor circuit that stores the second control voltage and provides the second control voltage to the digitally controlled oscillator in response to the second switching signal; and
Adjust the time thresholds so that time thresholds related to the quantized timing errors converge to target thresholds based on the divided clock signal and the first digital value, and a delay based on the adjusted time thresholds a sequence calibration circuit that provides weight values to the optimal interval time-to-digital converter;
The digitally controlled oscillator is a digital phase locked loop circuit that adjusts the frequency of the output clock signal based on the first control voltage and the second control voltage.
상기 분주된 클럭 신호를 상기 타임 문턱값들 중 대응되는 하나만큼 지연시키는 복수의 타임-디지털 컨버터들;
상기 기준 클럭 신호의 위상을 상기 복수의 타임-디지털 컨버터들의 출력들 각각의 위상과 비교하여 그 위상 차이를 나타내는 개별 디지털 값들을 출력하는 복수의 뱅뱅 위상 검출기들; 및
상기 개별 디지털 값들을 합산하여 상기 제1 디지털 값을 출력하는 합산기를 포함하는 디지털 위상-고정 루프 회로.The method of claim 1, wherein the optimal interval time-to-digital converter is
a plurality of time-to-digital converters delaying the divided clock signal by a corresponding one of the time thresholds;
a plurality of bang-bang phase detectors comparing a phase of the reference clock signal with a phase of each of the outputs of the plurality of time-digital converters and outputting individual digital values representing the phase difference; and
and a summer for summing the individual digital values and outputting the first digital value.
상기 분주된 클럭 신호를 반전시키는 제1 인버터;
상기 제1 인버터의 출력을 반전시켜 상기 지연된 분주된 클럭 신호들 중 하나를 출력하는 제2 인버터;
상기 제1 인버터와 출력 단자와 상기 제2 인버터의 입력 단자 사이에 연결되고,
상기 지연 웨이트값들 중 상응하는 지연 웨이트값을 2진 가중 형태로 저장하는 복수의 모스 커패시터들을 포함하는 디지털 위상 고정 루프. The method of claim 2, wherein each of the plurality of time-to-digital converters comprises:
a first inverter for inverting the divided clock signal;
a second inverter outputting one of the delayed divided clock signals by inverting the output of the first inverter;
connected between the first inverter and the output terminal and the input terminal of the second inverter,
and a plurality of MOS capacitors for storing a corresponding delay weight value among the delay weight values in a binary weighted form.
상기 기준 클럭 신호의 위상과 상기 지연된 분주 클럭 신호들 중 대응되는 지연된 분주 클럭 신호의 위상의 비교에 기초하여 상기 개별 디지털 값을 (-1)과 (+1) 중 하나로 출력하는 디지털 위상 고정 루프.3. The method of claim 2, wherein each of the bang-bang phase detectors is
A digital phase locked loop for outputting the individual digital value as one of (-1) and (+1) based on a comparison of the phase of the reference clock signal and a phase of a corresponding delayed divided clock signal among the delayed divided clock signals.
상기 개별 디지털 값들 각각을 양자화하고, 상기 양자화된 개별 디지털 값들을 샘플링하여 생성된 평균 지연 디지털 값과 타겟 지연 디지털 값들에 기초하여 상기 지연 웨이트값들을 각각 생성하는 복수의 지연 웨이트 생성기들; 및
상기 평균 지연 디지털 값들에 기초하여 상기 타겟 지연 웨이트값들을 생성하는 시퀀스 재배열 로직을 포함하는 디지털 위상 고정 루프.3. The method of claim 2, wherein the sequence control circuit is
a plurality of delay weight generators that quantize each of the individual digital values and generate the delay weight values, respectively, based on an average delay digital value and target delay digital values generated by sampling the quantized individual digital values; and
and sequence reordering logic to generate the target delay weight values based on the average delay digital values.
상기 복수의 지연 웨이트 생성기들 각각은
상기 개별 디지털 값들 중 대응되는 개별 디지털 값을 양자화하여 양자화된 개별 디지털 값을 출력하는 양자화기;
상기 분주 클럭 신호가 분주된 제1 분주 클럭 신호에 기초하여 상기 양자화된 개별 디지털 값을 평균하여 상기 평균 지연 디지털 값을 출력하는 샘플/홀드 회로;
상기 평균 지연 디지털 값에서 상기 타겟 지연 디지털 값들 중 대응되는 타겟 지연 디지털값을 감산하는 연산기; 및
상기 연산기의 출력을 누적하여 상기 지연 웨이트값들 중 대응되는 지연 웨이트값을 출력하는 누산기를 포함하는 디지털 위상 고정 루프 회로. 6. The method of claim 5,
Each of the plurality of delay weight generators is
a quantizer that quantizes a corresponding individual digital value among the individual digital values and outputs a quantized individual digital value;
a sample/hold circuit for averaging the individual quantized digital values based on a first divided clock signal by which the divided clock signal is divided and outputting the average delayed digital value;
an operator for subtracting a corresponding target delay digital value among the target delay digital values from the average delay digital value; and
and an accumulator for accumulating outputs of the calculator and outputting a corresponding delay weight value among the delay weight values.
상기 평균 지연 디지털 값들에 기초하여 상기 타겟 지연 디지털값들을 각각 생성하는 복수의 단위 회로들을 포함하는 디지털 위상 고정 루프 회로.6. The method of claim 5, wherein the sequence rearrangement logic is
and a plurality of unit circuits each generating the target delay digital values based on the average delay digital values.
상기 평균 지연 디지털 값들 중 대응되는 평균 지연 디지털 값의 모듈로 연산의 결과와 다른 단위 회로들에 관련된 평균 지연 디지털 값들의 모듈로 연산의 결과 값들을 각각 비교하여 비교 신호들을 출력하는 복수의 비교기들;
상기 비교 신호들을 합산하여 합산 디지털 값을 출력하는 합산기; 및
상기 합산 디지털 값을 대응되는 타겟 지연 디지털값으로 디코딩하는 디코더를 포함하는 디지털 위상 고정 루프 회로.The method according to claim 7, wherein each of the plurality of unit circuits comprises:
a plurality of comparators outputting comparison signals by comparing a result of a modulo operation of a corresponding average delay digital value among the average delay digital values with a result of a modulo operation of average delay digital values related to other unit circuits;
a summer for summing the comparison signals and outputting a summed digital value; and
and a decoder for decoding the summed digital value into a corresponding target delayed digital value.
상기 시퀀스 조절 회로는 상기 타임 문턱값들의 타이밍 에러가 증가하는 시퀀스로 상기 타임 문턱값들을 재배열하여 상기 타겟 문턱값들에 매치시키는 디지털 위상 고정 루프 회로.The method of claim 1,
wherein the sequence adjustment circuit rearranges the time thresholds in a sequence in which a timing error of the time thresholds increases to match the target thresholds.
상기 출력 클럭 신호의 위상 에러에 기초한 검출 신호와 상기 제1 디지털 값에 대하여 곱셈 연산을 수행하는 곱셈기;
상기 곱셈기의 출력을 이진-온도계 코드 변환하여 상기 제1 스위칭 신호를 출력하는 제1 이진-온도계 코드 변환기;
상기 제1 디지털 값에 기초한 제1 연동 제어 신호에 대한 델타-시그마 디지털-아날로그 변환을 수행하는 제1 델타-시그마 디지털-아날로그 변환기; 및
상기 제1 델타-시그마 디지털-아날로그 변환기의 출력을 로우-패스 필터링하여 상기 제1 제어 전압으로 제공하는 제1 로우 패스 필터를 포함하는 디지털 위상 고정 루프 회로.The method of claim 1, wherein the first sub-circuit
a multiplier for performing a multiplication operation on a detection signal based on a phase error of the output clock signal and the first digital value;
a first binary-thermometer code converter for outputting the first switching signal by converting the output of the multiplier into a binary-thermometer code;
a first delta-sigma digital-analog converter for performing delta-sigma digital-analog conversion on a first interlocking control signal based on the first digital value; and
and a first low-pass filter that low-pass filters the output of the first delta-sigma digital-to-analog converter and provides the first control voltage as the first control voltage.
상기 제1 디지털 값을 누적하는 누산기;
상기 누산기의 출력을 이진-온도계 코드 변환하여 상기 제2 스위칭 신호를 출력하는 제2 이진-온도계 코드 변환기;
상기 제1 디지털 값에 기초한 제2 연동 제어 신호에 대한 델타-시그마 디지털-아날로그 변환을 수행하는 제2 델타-시그마 디지털-아날로그 변환기; 및
상기 제2 델타-시그마 디지털-아날로그 변환기의 출력을 로우-패스 필터링하여 상기 제2 제어 전압으로 제공하는 제2 로우 패스 필터를 포함하는 디지털 위상 고정 루프 회로.11. The method of claim 10, wherein the second sub-circuit
an accumulator for accumulating the first digital value;
a second binary-thermometer code converter for converting the output of the accumulator into a binary-thermometer code and outputting the second switching signal;
a second delta-sigma digital-analog converter for performing delta-sigma digital-analog conversion on a second interlocking control signal based on the first digital value; and
and a second low-pass filter configured to low-pass filter an output of the second delta-sigma digital-to-analog converter to provide the second control voltage.
상기 제1 디지털 값에 기초하여 상기 제1 연동 제어 신호와 상기 제2 연동 제어 신호를 생성하는 연동 제어 로직; 및
상기 출력 클럭 신호의 위상 에러를 검출하고 검출된 위상 에러를 정정하여 상기 검출 신호를 생성하는 위상 에러 정정 로직을 더 포함하는 디지털 위상 고정 루프.12. The method of claim 11,
interlocking control logic for generating the first interlocking control signal and the second interlocking control signal based on the first digital value; and
and a phase error correction logic detecting a phase error of the output clock signal and correcting the detected phase error to generate the detection signal.
상기 기준 클럭 신호와 상기 분주 클럭 신호의 위상 차이에 기초하여 상기 디지털 제어 발진기에 포함되는 커패시터 뱅크들 및 버랙터들을 제어하는 제어 코드들을 생성하는 제3 서브 회로를 더 포함하는 디지털 위상 고정 루프.The method of claim 1,
and a third sub-circuit for generating control codes for controlling capacitor banks and varactors included in the digitally controlled oscillator based on a phase difference between the reference clock signal and the divided clock signal.
상기 기준 클럭 신호를 기초로 제2 주파수를 가지는 출력 클럭 신호를 생성하는 디지털 위상 고정 루프 회로; 및
상기 출력 클럭 신호에 기초하여 동작하는 복수의 서브 시스템들을 포함하고,
상기 디지털 위상 고정 루프 회로는
상기 기준 클럭 신호와 상기 출력 클럭 신호가 분주된 분주 클럭 신호를 비교하여 상기 기준 클럭 신호와 상기 분주 클럭 신호 사이의 양자화된 타이밍 에러들을 나타내는, 부호를 포함하는 제1 디지털 값을 출력하는 최적 간격 타임-디지털 컨버터;
상기 출력 클럭 신호를 생성하는 디지털-제어 발진기;
상기 제1 디지털 값에 기초하여 제1 스위칭 신호와 제1 제어 전압을 생성하는 제1 서브 회로;
상기 제1 디지털 값에 기초하여 제2 스위칭 신호와 제2 제어 전압을 생성하는 제2 서브 회로;
상기 제1 제어 전압을 저장하고, 상기 제1 스위칭 신호에 응답하여 상기 제1 제어 전압을 상기 디지털-제어 발진기에 제공하는 제1 하이브리드 스위치드 커패시터 회로;
상기 제2 제어 전압을 저장하고, 상기 제2 스위칭 신호에 응답하여 상기 제2 제어 전압을 상기 디지털-제어 발진기에 제공하는 제2 하이브리드 스위치드 커패시터 회로; 및
상기 분주 클럭 신호와 상기 제1 디지털 값에 기초하여 상기 양자화된 타이밍 에러들을 제어하기 위한 타임 문턱값들을 타겟 문턱값들에 기초하여 재배열하고 상기 재배열된 타임 문턱값들에 기초한 지연 웨이트값들을 상기 최적 간격 타임-디지털 컨버터에 제공하는 시퀀스 조절 회로를 포함하고,
상기 디지털-제어 발진기는 상기 제1 제어 전압과 상기 제2 제어 전압에 기초하여 상기 출력 클럭 신호의 주파수를 조절하는 시스템-온 칩.a buffer for generating a reference clock signal having a first frequency;
a digital phase locked loop circuit for generating an output clock signal having a second frequency based on the reference clock signal; and
a plurality of subsystems operating based on the output clock signal;
The digital phase locked loop circuit is
Optimal interval time for outputting a first digital value including a sign indicating quantized timing errors between the reference clock signal and the divided clock signal by comparing the reference clock signal and the divided clock signal by which the output clock signal is divided - digital converter;
a digitally-controlled oscillator for generating the output clock signal;
a first sub-circuit for generating a first switching signal and a first control voltage based on the first digital value;
a second sub-circuit for generating a second switching signal and a second control voltage based on the first digital value;
a first hybrid switched capacitor circuit that stores the first control voltage and provides the first control voltage to the digital-controlled oscillator in response to the first switching signal;
a second hybrid switched capacitor circuit that stores the second control voltage and provides the second control voltage to the digital-controlled oscillator in response to the second switching signal; and
Based on the divided clock signal and the first digital value, time thresholds for controlling the quantized timing errors are rearranged based on target thresholds, and delay weights based on the rearranged time thresholds are calculated. a sequence control circuit provided to the optimal interval time-to-digital converter;
wherein the digital-controlled oscillator adjusts a frequency of the output clock signal based on the first control voltage and the second control voltage.
상기 최적 간격 타임-디지털 컨버터는
상기 분주된 클럭 신호를 상기 타임 문턱값들 중 대응되는 하나만큼 지연시키는 복수의 타임-디지털 컨버터들;
상기 기준 클럭 신호의 위상을 상기 복수의 타임-디지털 컨버터들의 출력들 각각의 위상과 비교하여 그 위상 차이를 나타내는 개별 디지털 값들을 출력하는 복수의 뱅뱅 위상 검출기들; 및
상기 개별 디지털 값들을 합산하여 상기 제1 디지털 값을 출력하는 합산기를 포함하고,
상기 시퀀스 조절 회로는
상기 개별 디지털 값들 각각을 양자화하고, 상기 양자화된 개별 디지털 값들을 샘플링하여 생성된 평균 지연 디지털 값과 타겟 지연 지지털 값들에 기초하여 상기 지연 웨이트값들을 각각 생성하는 복수의 지연 웨이트 생성기들; 및
상기 평균 지연 디지털 값들에 기초하여 상기 타겟 지연 웨이트값들을 생성하는 시퀀스 재배열 로직을 포함하는 시스템 온-칩.15. The method of claim 14,
The optimal interval time-to-digital converter is
a plurality of time-to-digital converters delaying the divided clock signal by a corresponding one of the time thresholds;
a plurality of bang-bang phase detectors comparing a phase of the reference clock signal with a phase of each of the outputs of the plurality of time-digital converters and outputting individual digital values representing the phase difference; and
a summer for summing the individual digital values and outputting the first digital value;
The sequence control circuit is
a plurality of delay weight generators that quantize each of the individual digital values and generate the delay weight values, respectively, based on an average delay digital value and target delay support values generated by sampling the quantized individual digital values; and
and sequence reordering logic to generate the target delay weight values based on the average delay digital values.
최적 간격 타임-디지털 컨버터에서, 제1 주파수를 가지는 기준 클럭 신호와 제2 주파수를 가지는 출력 클럭 신호가 분주된 분주 클럭 신호를 비교하여 상기 기준 클럭 신호와 상기 분주 클럭 신호 사이의 양자화된 타이밍 에러들을 나타내는, 부호를 포함하는 제1 디지털 값을 생성하는 단계;
상기 제1 디지털 값에 기초하여 제1 제어 전압을 생성하는 단계;
상기 제1 디지털 값에 기초하여 제2 제어 전압을 생성하는 단계;
디지털 제어 발진기에서 상기 제1 제어 전압과 상기 제2 제어 전압에 기초하여 상기 출력 클럭 신호를 생성하는 단계;
시퀀스 캘리브레이션 회로에서, 상기 분주 클럭 신호와 상기 제1 디지털 값에 기초하여 상기 타이밍 에러들과 관련된 타임 문턱값들을 재배열하는 단계; 및
상기 최적 간격 타임-디지털 컨버터에서, 상기 재배열된 타임 문턱값들에 기초하여 상기 양자화된 타이밍 에러들을 조절하는 단계를 포함하는 디지털 위상 고정 루프 회로의 동작 방법. A method of operating a digital phase locked loop circuit, comprising:
In the optimal interval time-to-digital converter, a divided clock signal obtained by dividing a reference clock signal having a first frequency and an output clock signal having a second frequency is compared to eliminate quantized timing errors between the reference clock signal and the divided clock signal. generating a first digital value comprising a sign representing;
generating a first control voltage based on the first digital value;
generating a second control voltage based on the first digital value;
generating the output clock signal based on the first control voltage and the second control voltage in a digitally controlled oscillator;
rearranging, in a sequence calibration circuit, time thresholds associated with the timing errors based on the divided clock signal and the first digital value; and
and adjusting, in the optimal interval time-to-digital converter, the quantized timing errors based on the rearranged time thresholds.
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