KR20230084318A - Power and Area Efficient DIGITAL-TO-TIME CONVERTER with Improved Reliability - Google Patents
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Abstract
DTC(digital-to-time converter)는 충전 커패시터로서 기능하는 CDAC(capacitor digital-to-analog converter)를 사용하여 디지털 코드를 시간 지연으로 변환한다. DTC는 시간 지연을 시작하는 트리거링 클럭 에지에 대한 응답으로 충전 커패시터를 충전(또는 방전)시키기 위한 충전 전류(또는 방전 전류)의 형성을 위한 스위치드 커패시터 VIC(voltage-to-current converter)를 포함한다. 비교기는 시간 지연의 종단을 결정하기 위해 충전 커패시터 상의 전압을 임계 전압과 비교한다.A digital-to-time converter (DTC) converts a digital code into a time delay using a capacitor digital-to-analog converter (CDAC) that functions as a charging capacitor. The DTC includes a switched capacitor voltage-to-current converter (VIC) for forming a charge current (or discharge current) to charge (or discharge) the charge capacitor in response to a triggering clock edge initiating a time delay. A comparator compares the voltage on the charging capacitor to a threshold voltage to determine the end of the time delay.
Description
[0001] 본 출원은, 2020년 12월 3일자로 출원된 미국 특허 출원 제 17/111,208호 및 2021년 9월 28일자로 출원된 미국 특허 출원 제 17/449,250호에 대한 우선권 및 이익을 주장하며, 그에 의해 상기 출원들의 전체 내용은 인용에 의해 포함된다.[0001] This application claims priority to and benefit from U.S. Patent Application No. 17/111,208, filed on December 3, 2020, and U.S. Patent Application No. 17/449,250, filed on September 28, 2021, hereby The entire contents of the above applications are incorporated by reference.
[0002] 본 출원은 DTC(digital-to-time converter)들에 관한 것으로, 더 상세하게는, 프로세스, 전압, 및 온도 변화들에 견고한 전력 효율적이고 영역 효율적인 DTC(digital-to-time converter)에 관한 것이다.[0002] FIELD OF THE INVENTION This application relates to digital-to-time converters (DTCs) and, more particularly, to a power-efficient and area-efficient digital-to-time converter (DTC) that is robust to process, voltage, and temperature variations.
[0003] 프렉셔널(fractional)-N PLL(phase-locked loop)들은 고정 주파수 또는 확산 스펙트럼을 사용하는 낮은 지터 클럭킹 애플리케이션들뿐만 아니라 주파수 합성기들의 핵심 빌딩 블록들이다. 저전력을 달성하면서 페이즈 잡음 및 프렉셔널 스퍼(fractional spur)들에 대해 개선된 성능을 제공하기 위해, DTC(digital-to-time converter)들이 프렉셔널-N PLL들에 사용된다. DTC는 디지털 코드 또는 워드(word)를 시간 지연으로 변환하여, PLL에서 고해상도의 실제적(true) 프렉셔널 주파수 분배기로서 작동한다. 또한, DTC들은 샘플링 오실로스코프(sampling oscilloscope)들, DDFS(direct digital frequency synthesis), 극성 송신기들, 레이더, 페이즈-어레이 시스템들, 및 시간-인터리빙된 ADC 타이밍 교정들을 포함한 다른 애플리케이션들에 적합한 기본 빌딩 블록들이다.[0003] Fractional-N phase-locked loops (PLLs) are key building blocks of frequency synthesizers as well as low-jitter clocking applications using either fixed frequency or spread spectrum. To provide improved performance for phase noise and fractional spurs while achieving low power, digital-to-time converters (DTCs) are used in fractional-N PLLs. The DTC converts a digital code or word into a time delay, acting as a high resolution true fractional frequency divider in the PLL. DTCs are also a basic building block suitable for sampling oscilloscopes, direct digital frequency synthesis (DDFS), polarity transmitters, radar, phase-array systems, and other applications including time-interleaved ADC timing corrections. admit.
[0004] CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 지연 셀들을 사용하여 DTC를 형성하는 것이 알려져 있다. 그러나, CMOS 지연 셀들은 PVT(process, voltage, and temperature) 변화들에 민감하다. 따라서, 커패시터 충전 회로로 DTC를 구현함으로써 개선된 공급 잡음 견고성이 획득될 수 있다. 커패시터 충전 회로는 DTC에 의해 시간 지연으로 변환되는 디지털 워드에 따라 커패시터를 충전시킨다. R-DAC(resistive DAC)와 같은 DAC(digital-to-analog converter)는 디지털 워드를 충전 커패시터에 대한 초기 전압(Vinit)으로 변환한다. 그런 다음, Vinit-충전된 충전 커패시터는 충전 커패시터 전압이 임계 전압(Vtrip)에 도달할 때까지 정전류로 추가로 충전된다. 시간 지연은 Vinit-충전된 충전 커패시터를 Vinit로부터 Vtrip로 충전시키는 것으로부터의 지연과 동일하다. 그러나, DAC는 전력 및 반도체 다이 영역을 소비한다. 또한, DTC들은 프로세스, 전압, 및 온도 변화들로 인해 어려움을 겪을 수 있다.[0004] It is known to form a DTC using complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) delay cells. However, CMOS delay cells are sensitive to process, voltage, and temperature (PVT) changes. Thus, improved supply noise robustness can be obtained by implementing the DTC with a capacitor charging circuit. The capacitor charging circuit charges the capacitor according to the digital word converted to a time delay by the DTC. A digital-to-analog converter (DAC), such as a resistive DAC (R-DAC), converts the digital word into an initial voltage (Vinit) across a charging capacitor. The Vinit-charged charge capacitor is then further charged with constant current until the charge capacitor voltage reaches the threshold voltage Vtrip. The time delay is equal to the delay from charging the Vinit-charged capacitor from Vinit to Vtrip. However, DACs consume power and semiconductor die area. Also, DTCs can suffer from process, voltage, and temperature variations.
[0005] 공통 단자 및 복수의 커패시터들을 포함하는 용량성 DAC(digital-to-analog converter); 충전 전류로 공통 단자를 통해 복수의 커패시터들을 충전시키도록 구성되는 제1 전류 소스; 및 공통 단자에 커플링된 제1 입력 단자를 갖는 비교기를 포함하는 회로가 제공된다.[0005] a capacitive digital-to-analog converter (DAC) including a common terminal and a plurality of capacitors; a first current source configured to charge a plurality of capacitors through a common terminal with a charging current; and a comparator having a first input terminal coupled to the common terminal.
[0006] 또한, 충전된 커패시터 어레이를 형성하기 위해, 디지털 코드에 대한 응답으로 용량성 DAC(digital-to-analog converter)에서의 커패시터 어레이를 충전시키는 단계; 공통 단자에 대해 증가하는 전압을 형성하기 위해, 타이밍 신호에 대한 응답으로 충전 전류로 공통 단자를 통해, 충전된 커패시터 어레이를 추가로 충전시키는 단계; 및 증가하는 전압이 트립(trip) 전압과 동일할 때를 결정하는 단계를 포함하는 DTC(digital-to-time converter)를 위한 방법이 제공된다.[0006] Also, charging the capacitor array in a capacitive digital-to-analog converter (DAC) in response to the digital code to form a charged capacitor array; further charging the charged capacitor array through the common terminal with a charging current in response to the timing signal to form an increasing voltage across the common terminal; and determining when the increasing voltage is equal to the trip voltage.
[0007] 더욱이, 기준 전압을 제1 전류로 변환하도록 구성되는 스위치드(switched) 커패시터 VIC(voltage-to-current converter); 충전 커패시터; 충전 커패시터를 충전시키기 위한 충전 전류로 제1 전류를 미러링하도록 구성되는 전류 미러; 및 충전 커패시터에 커플링된 제1 입력 및 트립 전압을 수신하도록 구성되는 제2 입력을 갖는 비교기를 포함하는 회로가 제공된다.[0007] Moreover, a switched capacitor voltage-to-current converter (VIC) configured to convert the reference voltage into a first current; charging capacitor; a current mirror configured to mirror the first current as a charging current for charging the charging capacitor; and a comparator having a first input coupled to the charging capacitor and a second input configured to receive a trip voltage.
[0008] 마지막으로, 공통 단자 및 복수의 커패시터들을 포함하는 용량성 DAC(digital-to-analog converter); 공통 단자를 통해 전도된 방전 전류로 복수의 커패시터들을 방전시키도록 구성되는 제1 전류 소스; 및 공통 단자에 커플링된 제1 입력 단자를 갖는 비교기를 포함하는 회로가 제공된다.[0008] Finally, a capacitive digital-to-analog converter (DAC) including a common terminal and a plurality of capacitors; a first current source configured to discharge the plurality of capacitors with a discharge current conducted through the common terminal; and a comparator having a first input terminal coupled to the common terminal.
[0009] 이러한 그리고 다른 유리한 특징들은 다음의 상세한 설명을 통해 더 잘 인식될 수 있다.[0009] These and other advantageous features may be better appreciated from the detailed description that follows.
[0010]
도 1은 본 개시내용의 양상에 따른, CDAC(capacitive DAC)가 시간 지연 동안 충전되는 충전 커패시터로서 기능하는 예시적 DTC의 다이어그램이다.
[0011]
도 2는 도 1의 DTC에서의 충전 커패시터의 충전을 위한 일부 예시적 전압 파형들을 예시한다.
[0012]
도 3은 본 개시내용의 양상에 따른, DTC를 위한 이진 가중 CDAC의 회로 다이어그램이다.
[0013]
도 4는 본 개시내용의 양상에 따른, 스위치드 커패시터 VIC(voltage-to-current converter) 및 전류 미러의 회로 다이어그램이다.
[0014]
도 5는 본 개시내용의 양상에 따른, 스위치드 커패시터 VIC(voltage-to-current converter)가 충전 커패시터에 대한 충전 전류를 생성하도록 기능하는 예시적 DTC의 다이어그램이다.
[0015]
도 6은 본 개시내용의 양상에 따른, DTC에 대한 예시적 동작 방법에 대한 흐름도이다.
[0016]
도 7은 본 개시내용의 양상에 따른, DTC를 각각 포함하는 일부 예시적 전자 시스템들을 예시한다.
[0017]
도 8은 본 개시내용의 양상에 따른, CDAC가 시간 지연 동안 방전되는 충전 커패시터로서 기능하는 예시적 DTC의 다이어그램이다.
[0018]
본 개시내용의 구현들 및 이들의 이점들은 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해된다. 도면 중 하나 이상의 도면들에서 예시되는 유사한 엘리먼트들을 식별하기 위해 유사한 참조 번호들이 사용된다는 것을 인식해야 한다.[0010] FIG. 1 is a diagram of an example DTC in which a capacitive DAC (CDAC) functions as a charging capacitor that is charged during a time delay, in accordance with an aspect of the present disclosure.
[0011] FIG. 2 illustrates some exemplary voltage waveforms for charging of the charging capacitor in the DTC of FIG. 1.
[0012] FIG. 3 is a circuit diagram of a binary weighted CDAC for DTC, in accordance with an aspect of the present disclosure.
[0013] FIG. 4 is a circuit diagram of a switched capacitor voltage-to-current converter (VIC) and current mirror, in accordance with an aspect of the present disclosure.
[0014] FIG. 5 is a diagram of an example DTC in which a switched capacitor voltage-to-current converter (VIC) functions to generate a charging current for a charging capacitor, in accordance with an aspect of the present disclosure.
[0015] FIG. 6 is a flow diagram of an example method of operation for DTC, in accordance with an aspect of the present disclosure.
7 illustrates some example electronic systems each including a DTC, in accordance with an aspect of the present disclosure.
[0017] FIG. 8 is a diagram of an example DTC in which the CDAC functions as a charging capacitor that is discharged for a time delay, in accordance with an aspect of the present disclosure.
[0018] Implementations of the present disclosure and their advantages are best understood by referring to the detailed description that follows. It should be appreciated that like reference numbers are used to identify like elements illustrated in one or more of the drawings.
[0019] CDAC(capacitor DAC)가 충전 커패시터 및 또한 충전 커패시터 자체를 위한 디지털 제어 전압 생성기로서 기능하는 DTC(digital-to-time converter)가 개시된다. 전통적 충전 커패시터 DTC 아키텍처들과 비교하여, 결과적 DTC는 전력 효율을 개선하고, 감소된 반도체 다이 면적을 점유한다. 다이 공간의 이러한 감소는, DTC(digital-to-time converter) 구현을 위한 감소된 면적으로 인해 동일한 더 많은 회로들이 동일한 다이 공간에 통합될 수 있으므로 밀도를 개선한다. 프로세스, 전압, 및 온도 변화들에 대한 안정성을 개선하기 위해 충전 커패시터에 대한 충전 전류의 생성을 위한 스위치드 커패시터 VIC(voltage-to-current converter)가 또한 개시된다.[0019] A digital-to-time converter (DTC) is disclosed in which a capacitor DAC (CDAC) functions as a digitally controlled voltage generator for the charging capacitor and also for the charging capacitor itself. Compared to traditional charged capacitor DTC architectures, the resulting DTC improves power efficiency and occupies a reduced semiconductor die area. This reduction in die space improves density as more of the same circuitry can be integrated into the same die space due to the reduced area for digital-to-time converter (DTC) implementation. A switched capacitor voltage-to-current converter (VIC) for generation of a charge current for a charge capacitor to improve stability over process, voltage, and temperature changes is also disclosed.
[0020]
예시적 DTC(100)가 도 1에 도시된다. CDAC(105)는 디지털 DTC 코드(dtc_code)에 대한 응답으로 초기 전압(Vinit)으로 충전되는 공통 단자(145)를 공유하는 커패시터 어레이를 포함한다. 본원에 추가로 설명될 바와 같이, CDAC(105)는 Vinit가 DAC 기준 전압(Vref_dac)의 프랙션(fraction)이 되도록 기능한다. 상이한 프랙션들의 수는 CDAC(105)의 해상도 및 그 인코딩에 의존한다. 예컨대, 3 비트 이진 인코딩된 구현에서, CDAC(105)는 DTC 코드(dtc_code)를 Vinit에 대한 다음의 8개의 가능한 세팅들 중 하나로 변환할 수 있다: 0 V, 1/8 Vref_dac, 1/4 Vref_dac, 3/8 Vref_dac, 1/2 Vref_dac, 5/8 Vref_dac, 3/4 Vref_dac, and 7/8 Vref_dac.[0020]
An
[0021]
CDAC(105)의 커패시터들은 Vinit로 충전된 이후에 공통 단자(145)에 대해 모두 병렬로 연결되기 때문에, 이들은 단일 충전 커패시터로서 기능한다. Vinit로 충전된 CDAC(105)의 커패시터들과 함께, 입력 클럭 신호(clk_in)와 같은 타이밍 신호의 에지(상승 에지 또는 하강 에지일 수 있음)는 스위치(S1)를 폐쇄하도록 트리거하여, 전류 미러(110)와 같은 전류 소스는 일정한 충전 전류(Ichg)로 커패시터들을 충전하기 시작한다. 비교기(115)는 CDAC(105)의 공통 단자 전압을 임계 전압(Vtrip)과 비교하도록 기능한다. 비교기(115)로부터의 출력 신호는 인버터(120)에 의해 반전되어, 시간 지연의 종단에서 전력 공급 전압으로 어서션(assert)되는 DTC(100)에 대한 출력 클럭 신호(clk_dtc_out)를 형성할 수 있다. 따라서, DTC(100)로부터의 시간 지연은 입력 클럭 에지의 트리거링 에지와 출력 클럭 신호의 어서션 사이의 지연과 동일하다. 대안적 구현에서, 비교기(115)는 출력 클럭 신호가 시간 지연의 종단에서 하강 에지(접지로 방전)를 갖도록 구성될 수 있다.[0021]
Since the capacitors of
[0022]
CDAC(105)의 커패시터들의 충전을 위한 일부 예시적 파형들이 도 2에 도시된다. 다음의 논의에서, CDAC(105)의 커패시터들이 Vinit로 충전되는 전하 재분배 페이즈에서 공통 단자(145)에 대해 병렬로 연결되기 때문에, CDAC(105)의 커패시터들은 집합적으로 충전 커패시터로 지칭된다. 제1 파형(200)에서, 충전 커패시터는 제2 파형(205)에 대한 초기 전압(Vinit2)보다 큰 초기 전압(Vinit1)으로 충전된다. 입력 클럭 신호의 트리거링 에지는 시간(t0)에 발생한다. 두 파형들 모두는 일정한 충전 전류(Ichg)로부터 선형으로 증가한다. 그러나, 파형(200)은 Vinit1이 Vinit2보다 크기 때문에 파형(205)이 Vtrip에 도달하는 시간(t2)보다 빠른 시간(t1)에 Vtrip에 도달한다. 따라서, 파형(200)에 대한 시간(t0)으로부터 시간(t1)까지의 시간 지연(Δt1)은 파형(205)에 대한 시간(t0)으로부터 시간(t2)까지의 시간 지연(Δt2)보다 짧다.[0022]
Some exemplary waveforms for charging the capacitors of
[0023]
다시 도 1을 참조하면, 스위치(S1)가 폐쇄될 때 일정한 충전 전류(Ichg)로 충전 커패시터를 충전하는 데 임의의 적합한 전류 소스가 사용될 수 있다. 특히 유리한 전류 소스는, 본원에 추가로 설명될 바와 같이, DTC(100)가 프로세스, 전압, 및 온도 변화들에 견고하게 하도록 기능하는 스위치드 커패시터 VIC(voltage-to-current converter)(135)에 의해 형성된다. 스위치드 커패시터 VIC(voltage-to-current converter)(135)는 입력 기준 전압(Vrefp)을 제1 전류(I)로 변환한다. 전류 미러(110)와 같은 전류 소스는 제1 전류(I)를 충전 커패시터를 충전하는 충전 전류(Ichg)로 미러링한다. 입력 기준 전압(Vrefp)을 생성하기 위해, 바이어스 전압(Vbias)에 의해 바이어싱된 바와 같은 전류 소스(125)는 기준 전류(Iref)를 저항기로 구동시킨다. DTC(100)에서, 전류 소스(125)는 기준 전류(Iref)를 한 쌍의 저항기들(R2 및 R1)로 구동시키지만, 대안적 구현들에서 단일 저항기(또는 2개 초과의 저항기들)가 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 대안적 구현에서, 입력 기준 전압(Vrefp)을 생성하기 위해 전류 소스(125) 대신에 전압 버퍼를 갖는 전압 기준 회로가 사용될 수 있다.[0023]
Referring again to FIG. 1 , any suitable current source may be used to charge the charging capacitor with a constant charging current Ichg when switch S1 is closed. A particularly advantageous current source is provided by a switched capacitor voltage-to-current converter (VIC) 135 that functions to make the
[0024]
저항기들(R2 및 R1)은 전류 소스(125)와 접지 사이에 직렬로 배열된다. 저항기들(R1 및 R2)은 저항기들(R1 및 R2) 사이의 전압 분배기 노드(140)가 저항기들(R1 및 R2)에 대한 저항들에 따라 입력 기준 전압(Vrefp)의 분할 버전과 동일한 기준 전압(Vref_dac)으로 충전되도록 전압 분배기를 형성한다. 이 저항들의 적절한 조정에 의해, CDAC(105)의 출력 전압 범위는 입력 기준 전압(Vrefp)에 대해 세팅될 수 있다.[0024]
Resistors R2 and R1 are arranged in series between the
[0025]
일부 구현들에서, 저항기(R2)는 비교기(115)의 오프셋이 다음과 같이 보상될 수 있도록 기준 전압(Vref_dac)이 입력 기준 전압(Vrefp)과 동일하도록 단락되거나 또는 제거될 수 있다. 비교기(115)가 완벽한 경우, 비교기(115)는 자신의 네거티브 단자 입력 전압(Vn)이 자신의 포지티브 입력 단자에서의 Vtrip와 동일할 때 자신의 출력 신호를 방전시킬 것이다. 그러나, 비이상성들으로 인해, 비교기(115)는 대신에, 네거티브 단자 입력 전압(Vn)이 포지티브 또는 네거티브일 수 있는 일부 오프셋 전압과 Vtrip의 합과 동일할 때 자신의 출력 신호를 방전시킬 수 있다. 이 오프셋 전압을 보상하기 위해, 비교기(115)의 출력과 그것의 네거티브 입력 단자 사이에 커플링된 오토-제로(auto-zero) 샘플링 스위치(S3)는 충전 커패시터의 충전 이전 오토-제로 페이즈 동안 폐쇄된다. 오토-제로 페이즈에서, 전압 분배기 노드(140)로부터 오토-제로 커패시터(Caz)를 통해 비교기(115)의 네거티브 입력 단자에 커플링된 스위치(S2)가 또한 폐쇄되어, 비교기(115)의 네거티브 입력 단자에 연결된 제2 단자를 갖는 오토-제로 비교기(Vac)의 제1 단자에 기준 전압(Vref_dac)을 커플링시킨다. 오토-제로 페이즈에서의 오토-제로 스위치(S3)를 통한 피드백으로 인해, 오토-제로 커패시터(Caz)는 오토-제로 페이즈 동안 오프셋 전압으로 충전될 것이다. 정상 동작 동안, 스위치들(S2 및 S3)이 그런 다음 개방된다. 오프셋 전압을 취소하기 위한 오토-제로 커패시터(Caz)의 사전 충전으로 인해, 비교기(115)는 그런 다음, 공통 단자(145)가 비교기(115)의 오프셋 전압에 관계없이 트립 전압(Vtrip)으로 충전될 때, 자신의 출력 신호를 방전시키고, 인버터(120)의 출력을 토글링한다.[0025]
In some implementations, resistor R2 can be shorted or removed so that reference voltage Vref_dac equals input reference voltage Vrefp so that the offset of
[0026]
CDAC(100)는 자신의 커패시터들의 임의의 적합한 인코딩을 사용하여 형성될 수 있다. 예시적 이진 인코딩된 CDAC(300)가 도 3에 더 상세하게 도시된다. 커패시터 어레이(305)의 공통 단자(145)를 충전하기 위해 초기 충전 스테이지 동안 기준 전압(Vref_dac)이 스위치(S2)를 통해 흐른다. CDAC(300)는, 커패시터 어레이가 커패시터(4C), 커패시터(2C), 커패시터(1C), 및 제2(또는 더미) 커패시터(1C')를 포함하는 4개의 커패시터들을 갖도록 3 비트 폭 디지털 코드(dtc_code)에 응답한다. 명칭들에 의해 내포된 바와 같이, 차례로 1C/1C' 커패시터들 각각의 커패시턴스의 두 배를 갖는 커패시터(2C)의 커패시턴스의 두 배를 커패시터(4C)가 갖도록 커패시터들의 커패시턴스에 대한 이진 수열이 존재한다. 각각의 커패시터는 대응하는 SPDT(single-pole-double-throw) 스위치를 통해 접지 또는 공통 단자(145)에 커플링된 제1 플레이트를 갖는다. 예컨대, 커패시터(4C)는 SPDT 스위치(S4)에 커플링된 제1 플레이트를 갖고, 커패시터(2C)는 SPDT 스위치(S5)에 커플링된 제1 플레이트를 갖고, 커패시터(1C)는 SPDT 스위치(S6)에 커플링된 제1 플레이트를 갖고, 커패시터(1C')는 SPDT 스위치(S7)에 커플링된 제1 플레이트를 갖는다. 초기 충전 페이즈 동안, 각각의 커패시터의 제2 플레이트와 접지 사이에 커플링된 하단 스위치(S8)가 폐쇄된다. 초기 충전 스테이지 동안 각각의 SPDT 스위치의 세팅은 DTC 코드에 의존한다. 이전에 논의한 바와 같이, 3 비트 DTC 코드는 예컨대, 0V 내지 7/8 Vref_dac의 범위를 갖는 Vinit의 8개의 상이한 값들에 대응한다. 0V 세팅의 경우, 각각의 SPDT 스위치는 공통 단자(145) 대신에 접지를 선택한다. 그러나, DTC 코드가 증가함에 따라, 점점 더 많은 SPDT 스위치들이 DAC 기준 전압(Vref_dac)으로 자신들의 개개의 커패시터를 충전하기 위해 접지 대신 공통 단자(145)를 선택한다. 예컨대, 3 비트 DTC 코드에 대한 최대 값은 스위치들(S4, S5, 및 S6)이 공통 단자를 선택하게 할 수 있는 반면, 스위치(S7)는 접지를 선택한다. 그 경우, 커패시터들(S4, S5, 및 S6)은 모두 초기 충전 페이즈 동안 DAC 기준 전압으로 충전된다.[0026]
[0027]
DTC 코드에 대한 응답으로 초기 충전 페이즈에서 적절한 커패시터들이 충전되면, 전하 재분배 페이즈가 발생한다. 전하 재분배 페이즈는 하단 스위치(S8)를 개방함으로써 시작된다. 이것은 유리하게, 각각의 커패시터에 대한 제2 플레이트가 플로팅 상태(float)이기 때문에, 커패시터 어레이(305)의 커패시터들에 대한 전하가 전하 재분배 페이즈 동안 충전되지 못하게 한다. 더 일반적으로, 하단 스위치(S8)가 각각의 커패시터의 제2 플레이트와 정전압 소스 사이에 커플링되도록 접지가 정전압 소스로 대체될 수 있다. 대안적 구현들에서 스위치(S8)는 복수의 스위치들(S8)로 대체될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하단 스위치(S8)가 개방되면, 스위치(S2)는 또한 개방되어 전압 분배기 노드(140)에서 DAC 기준 전압(Vref)으로부터 공통 단자를 격리한다. 그런 다음, 모든 SPDT 스위치들은, 각각의 커패시터에 대한 제1 플레이트가 공통 단자(145)에 연결되도록 공통 단자(145)를 선택하도록 구성된다. 따라서, 제1 플레이트들에 대한 전하가 초기 충전 페이즈에서 충전된 커패시터들로부터 초기 충전 페이즈에서 접지된 커패시터들로 재분배된다. 비이상성들로 인해 SPDT 스위치들의 스위칭이 엇갈리거나 또는 비동기화될 수 있지만 하단 스위치(S8)의 개방으로 인해 전하 주입이 발생하지 않으며, 이는 커패시터들 각각에 대한 제2 플레이트의 플로팅으로 인해 모든 커패시터들에 대한 총 전하를 "로킹(lock)"한다는 점에 유의한다. 그런 다음, 재분배 페이즈는 하단 스위치(S8)를 폐쇄함으로써 완료된다. 그런 다음, 스위치(S1)의 폐쇄를 통해 Vinit-충전된 충전 커패시터의 충전을 트리거하기 위해 입력 클럭이 어서션될 수 있도록 공통 단자(145)가 Vinit로 충전된다.[0027]
When the appropriate capacitors are charged in the initial charge phase in response to the DTC code, the charge redistribution phase occurs. The charge redistribution phase is initiated by opening the lower switch (S8). This advantageously prevents the charge on the capacitors in the capacitor array 305 from being charged during the charge redistribution phase since the second plate for each capacitor is floating. More generally, the ground may be replaced with a constant voltage source such that the bottom switch S8 is coupled between the second plate of each capacitor and the constant voltage source. It will be appreciated that in alternative implementations switch S8 may be replaced with a plurality of switches S8. When the bottom switch S8 is open, switch S2 is also open to isolate the common terminal from the DAC reference voltage Vref at
[0028]
전류 미러(110)를 갖는 예시적 스위치드 커패시터 VIC(voltage-to-current converter)(135)가 도 4에 도시된다. 차동 증폭기(405)의 출력과 그것의 네거티브 입력 단자 사이에 커플링된 피드백 커패시터(C3)를 갖는 차동 증폭기(405)는 입력 기준 전압(Vrefp)과 자신의 네거티브 입력 단자 전압 사이의 차이를 통합하는 에러 적분기를 형성한다. 증폭기(405)는 변성 저항기(Rdg)(또는 다른 구현들에서는 접지)에 연결된 소스 및 다이오드-연결된 PMOS 트랜지스터(M3)의 게이트 및 드레인에 연결된 드레인을 갖는 NMOS 트랜지스터(M4)의 게이트를 구동시킨다. 트랜지스터(M3)는 전류 미러 PMOS 트랜지스터(M2)와 전류 미러를 형성한다. 유사하게, 트랜지스터(M3)는 전류 미러 PMOS 트랜지스터(M1)와 함께 전류 미러(110)를 형성한다. 트랜지스터들(M1, M2, 및 M3)의 소스들은 전력 공급 전압을 위한 전력 공급 단자에 연결된다. 트랜지스터들(M1 및 M2)의 게이트들은 다이오드-연결된 트랜지스터(M3)의 게이트에 연결된다. 증폭기(405)가 트랜지스터(M4)가 전류를 전도하게 할 때, 그 전류는 그에 따라 충전 전류(Ichg)를 형성하기 위해 전류 미러(110)에 의해 미러링되는 제1 전류(I)를 형성하도록 트랜지스터들(M3 및 M1)을 통해 미러링된다. 트랜지스터(M1)는 충전 전류(Ichg)가 제1 전류(I)의 인수 K배가 되도록 트랜지스터(M2)에 대해 사이즈 지정된다. 트랜지스터(M1)의 드레인은 스위치(S11)를 통해 커패시터(C1)의 제1 플레이트에 커플링되고, 또한 스위치(S9)를 통해 접지에 커플링된다. 커패시터(C1)의 제2 플레이트는 접지에 연결된다. 또한, 커패시터(C1)의 제1 플레이트는 스위치(S10)를 통해 접지에 커플링된다. 또한, 커패시터(C1)의 제1 플레이트는 스위치(S12)를 통해 커패시터(C2)의 제1 플레이트에 커플링된다. 커패시터(C2)의 제2 플레이트는 접지에 연결된다. 커패시터(C2)의 제1 플레이트는 스위치(S13)를 통해 증폭기(405)의 네거티브 입력 단자에 커플링된다.[0028]
An exemplary switched capacitor voltage-to-current converter (VIC) 135 with
[0029]
수정 발진기(예시되지 않음)와 같은 클럭 소스는 스위치들(S9, S10, S11, S12, 및 S13)을 제어하기 위한 클럭 신호를 생성한다. 클럭 신호는 주파수(FCLK)에서의 두 페이즈들 사이에서 진동한다. 예컨대, 클럭 신호의 제1 페이즈(φ1)는 클럭 신호가 전력 공급 전압으로 충전될 때에 대응할 수 있는 반면, 제2 페이즈(φ2)는 클럭 신호가 방전될 때에 대응할 수 있지만, 이러한 두 페이즈들은 대안적 구현들에서 반전될 수 있다. 클럭 신호가 페이즈(φ1)일 때, 스위치들(S11 및 S12)이 폐쇄된다. 페이즈(φ1) 동안, 전류(I)는 폐쇄된 스위치들(S11 및 S12)을 통해 커패시터들(C1 및 C2)을 충전한다. 스위치들(S9, S10, 및 S13)은 페이즈(φ1) 동안 개방된다. 페이즈(φ2)에서, 스위치들(S9, S10, 및 S13)은 폐쇄되는 반면, 스위치들(S11 및 S12)은 개방된다. 페이즈(φ2)에서, 커패시터(C2)에 대한 전하는 증폭기(405)의 네거티브 입력 단자를 구동시킨다. 커패시터(C1)는 페이즈(φ2) 동안 방전되고, 제1 전류(I)는 폐쇄된 스위치(S9)를 통해 접지로 방전된다. 스위치들의 이러한 클럭킹이 주어지면, 제1 전류(I)가 2*FCLK*Vrefp*C1과 동일하다는 것이 도시될 수 있다. 전류 미러 트랜지스터(M1)는 충전 전류(Ichg)가 제1 전류(I)의 비례 상수 K배와 동일하도록 제1 전류(I)를 미러링한다. 따라서, 충전 전류(Ichg)는 K*2*FCLK*Vrefp*C1과 동일하다. 충전 전류(Ichg)에 대한 이러한 관계가 본원에 개시된 DTC들로부터의 타이밍 지연에 대한 프로세스, 전압, 및 온도 변화를 감소시키는 데 매우 유리하다는 것을 나타내기 위해, 본원에 개시된 DTC들에 대한 최대 타이밍 지연은 CDAC * (Vtrip/Ichg)로 표현될 수 있다는 것을 고려하며, 여기서 CDAC는 CDAC 커패시터 어레이의 커패시턴스(충전 커패시터의 커패시턴스)이다. 앞서 논의된 바와 같이 Vtrip 및 Vrefp가 동일하면, 최대 지연은 (1/K) * (1/FCLK) * (CDAC/C1)로 표현될 수 있다. 이러한 팩터들은 저항기들 또는 커패시터들의 정밀도에 의존하는 종래의 DTC들과는 대조적으로 DTC(100)를 포함하는 집적 회로에서 쉽게 정밀하게 제어된다.[0029] A clock source such as a crystal oscillator (not illustrated) generates clock signals for controlling the switches S9, S10, S11, S12, and S13. The clock signal oscillates between two phases at frequency F CLK . For example, a first phase φ1 of the clock signal may correspond when the clock signal is charging to the power supply voltage, while a second phase φ2 may correspond when the clock signal is discharging, but these two phases are alternatively It may be reversed in implementations. When the clock signal is in phase φ1, the switches S11 and S12 are closed. During phase φ1, current I charges capacitors C1 and C2 through closed switches S11 and S12. Switches S9, S10, and S13 are open during phase φ1. In phase φ2, switches S9, S10, and S13 are closed while switches S11 and S12 are open. In phase φ2, the charge on capacitor C2 drives the negative input terminal of
[0030]
스위칭 매트릭스(410)를 통해 DEM(dynamic element matching) 기법들을 사용함으로써 트랜지스터들(M1, M2, 및 M3) 사이의 불일치 에러들이 개선될 수 있다. 스위칭 매트릭스(410)는 트랜지스터들(M1, M2, 및 M3)의 드레인 연결들을 동적으로 스위칭하여 트랜지스터들(M1, M2, 및 M3)의 역할들이 동적으로 스와핑되는 반면, 이들 간의 상대적 미러 비들은 변경되지 않게 유지된다. 예컨대, 스위칭 매트릭스(410)의 제1 구성에서, 트랜지스터(M3)의 드레인은 도 4에 도시된 바와 같이 트랜지스터(M4)의 드레인에 연결된다. 그러나, 스위칭 매트릭스(410)의 제2 구성에서, 트랜지스터(M3)의 드레인은 대신에 스위치(S11)에 연결된다. 이러한 제2 구성에서, 전류 미러 트랜지스터(M2)의 드레인은 그런 다음, 스위칭 매트릭스(410)를 통해 트랜지스터(M4)의 드레인에 연결될 수 있다. 유사하게, 전류 미러 트랜지스터(M1)의 드레인은 통상적으로 스위치(S1)에 커플링되지만(도 1), 대신에 스위치(S11) 또는 트랜지스터(M4)의 드레인에 연결되도록 다른 스위칭 구성에서 스위칭 매트릭스(410)를 통해 동적으로 스위칭된다. 전류 미러 엘리먼트들의 결과적 스와핑은 커패시터 충전 동작들에 영향을 미치지 않으면서 페이즈(φ2)에서 트리거될 수 있다.[0030]
Mismatch errors between the transistors M1 , M2 , and M3 may be improved by using dynamic element matching (DEM) techniques through the switching
[0031]
도 4를 다시 참조하면, 증폭기(405)의 오프셋은 비교기(115)와 관련하여 논의된 바와 유사하게 오토-제로 기법에 의해 제거될 수 있다. 클럭 페이즈(φ1) 동안, 증폭기(405)의 네거티브 입력과 증폭기(405)의 출력 사이에 연결된 스위치(Saz1)뿐만 아니라 기준 전압(Vrefp)에 대한 노드와 오토-제로 커패시터(Caz1)의 제1 플레이트 사이에 연결된 스위치(Saz2)가 폐쇄된다. 오토-제로 커패시터(Caz2)의 제2 플레이트는 증폭기(405)의 네거티브 입력에 연결된다. 커패시터(C3)와 증폭기(405)의 네거티브 입력 사이에 연결된 오토-제로 스위치(Saz3)는 클럭 페이즈(φ1) 동안 개방되어 커패시터(C3)에 저장된 전하를 보존한다. 따라서, 증폭기(405)에 대한 오프셋 전압은 클럭 페이즈(φ2) 동안 오토-제로 커패시터(Caz1) 상에서 샘플링된다. 페이즈(φ2)에서, 스위치들(Saz1 및 Saz2)은 개방되고, 스위치(Saz3)는 폐쇄되어 증폭기(405)에서의 오프셋이 사전 충전된 커패시터(Caz1)에 의해 상쇄된다. 클럭 페이즈(φ2) 동안 스위치(S13)를 폐쇄함으로써 커패시터(C2)로부터의 에러 신호가 전달되는 동안, 스위치(Saz3)가 또한 폐쇄되어 증폭기(405) 및 커패시터(C3)와 함께 적분기를 형성한다. 따라서, 충전 전류(Ichg)의 생성에 스위치드 커패시터 VIC(voltage-to-current converter)(135)를 사용하는 것은 DTC에 의해 생성된 타이밍 지연이 프로세스, 전압, 및 온도 변화들에 견고하도록 보장하는 것과 관련하여 매우 유리하다.[0031]
Referring again to FIG. 4 , the offset of
[0032]
이제 도 5를 참조하면, 스위치드 커패시터 VIC(voltage-to-current converter)(135) 및 전류 미러(110)가 DTC(100)와 관련하여 논의된 바와 같이 충전 전류(Ichg)를 생성하도록 기능하는 예시적 DTC(500)가 도시된다. DTC(500)에서, 충전 커패시터(505)는 CDAC에 통합되지 않고, 대신에 DAC(510)에 의해 세팅된 바와 같이 초기 전압(Vinit)으로 별개로 충전된다. DTC(500)의 나머지 컴포넌트는 DTC(100)와 관련하여 논의된 바와 같이 기능한다. 단일 CDAC가 충전 커패시터(505) 및 DAC(510)를 형성하는 데 사용되는 경우, DTC(500)는 DTC(100)로 변환된다. 그러나, CDAC의 사용에 의해 제공되는 전력 및 다이 공간 절약들 없이도, DTC(500)는 여전히, 충전 전류(Ichg)를 생성하기 위해 스위치드 커패시터 VIC(voltage-to-current converter)(135)의 사용으로 인해 프로세스, 전압, 및 온도 변화들에 견고하다.[0032]
Referring now to FIG. 5 , an example in which a switched capacitor voltage-to-current converter (VIC) 135 and
[0033]
이제, CDAC-포함 DTC에 대한 예시적 동작 방법이 도 6의 흐름도를 참조하여 논의될 것이다. 방법은, 충전된 커패시터 어레이를 형성하기 위해, 디지털 코드에 대한 응답으로 용량성 DAC(digital-to-analog converter)에서의 커패시터 어레이를 충전시키는 동작(600)을 포함한다. 커패시터 어레이를 위한 공통 단자(145)를 초기 전압(Vinit)으로 충전하는 것은 동작(600)의 예이다. 또한, 방법은, 타이밍 신호의 에지에 대한 응답으로 발생하고, 공통 단자에 대해 증가하는 전압을 형성하기 위해, 충전 전류로 공통 단자를 통해, 충전된 커패시터 어레이를 추가로 충전시키는 단계를 포함하는 동작(605)을 포함한다. 입력 클럭 신호의 트리거링 에지 이후에 공통 단자(145)를 통한 CDAC 커패시터들의 충전은 동작(605)의 예이다. 마지막으로, 방법은 증가하는 전압이 트립 전압과 동일할 때를 결정하는 동작(610)을 포함한다. 비교기(115)에서의 비교는 동작(610)의 예이다.[0033]
An example method of operation for a CDAC-included DTC will now be discussed with reference to the flowchart of FIG. 6 . The method includes an
[0034]
본원에 개시된 바와 같은 DTC는 유리하게, 임의의 적합한 모바일 디바이스 또는 전자 시스템에 통합될 수 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 셀룰러 전화(700), 랩탑 컴퓨터(705), 및 태블릿 PC(710)는 모두 본 개시내용에 따른 DTC를 포함할 수 있다. 또한, 음악 플레이어, 비디오 플레이어, 통신 디바이스, 및 개인용 컴퓨터와 같은 다른 예시적 전자 시스템들은 본 개시내용에 따라 구성된 DTC들로 구성될 수 있다.[0034]
A DTC as disclosed herein may advantageously be incorporated into any suitable mobile device or electronic system. For example, as shown in FIG. 7,
[0035]
다시 DTC(100)를 참조하면, CDAC(105)에 의해 형성된 충전 커패시터가 충전 대신에 시간 지연 동안 대신 방전되는 대안적 구현들에서, 동일한 유리한 밀도 및 전력 향상들뿐만 아니라, 프로세스, 전압, 및 온도 변화들에 대한 견고성이 제공될 수 있다. 예시적 방전 DTC(800)가 도 8에 도시된다. CDAC(105)는 CDAC(105)에 대한 재분배 페이즈 동안 공통 단자(145)에 대해 CDAC 커패시터들에 의해 저장되는 초기 전압(Vinit)으로 디지털 코드를 변환하기 위해 DTC(100)와 관련하여 논의된 바와 같이 기능한다. 전류 미러(810)는 방전 전류(Idischarge)를 형성하기 위해 스위치드 커패시터 VIC(voltage-to-current converter)(805)로부터의 제1 전류를 미러링한다. 전류 미러(810)가 DTC(100)에 대해 논의된 바와 유사하게 스위치(S1)를 통해 공통 단자(145)에 연결되어, 시간 지연을 시작하기 위해 트리거링 클럭 신호 에지에 대한 응답으로 스위치(S1)가 폐쇄될 때, 방전 전류(Idischarge)가 CDAC 커패시터를 방전시킴에 따라 전압(Vinit)이 방전되기 시작한다.[0035]
Referring again to
[0036]
또한, 비교기(815)는 비교기(115)와 관련하여 논의된 바와 같이 유사하게 기능하여, 트립 전압(Vtrip1)과 동일하도록 초기 전압(Vinit)이 감소할 때 결정한다. 그러나, DTC(100)의 트립 전압(Vtrip)은 초기 전압(Vinit)보다 큰 반면, 트립 전압(Vtrip1)은 초기 전압(Vinit) 미만이다. 비교기(815)의 출력(clk_dtc_out)은 CDAC 커패시터들이 트립 전압(Vtrip1) 미만이 되도록 방전되었을 때 시간 지연의 종단에서 하이(high)가 될 것이기 때문에, DTC(800)의 인버터(120)와 동등한 인버터에 대한 필요성이 존재하지 않는다. DTC(800)의 나머지 기능은 DTC(100)와 관련하여 논의된 바와 같이 기능한다.[0036]
[0037] 많은 수정들, 치환들 및 변화들이 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 개시내용의 디바이스들의 재료들, 장치, 구성들 및 사용 방법들에서 그리고 이들에 대해 이루어질 수 있다는 것이 인식될 것이다. 이에 비추어, 본원에 예시되고 설명된 특정 구현들이 단지 본원의 일부 예들에만 불과하므로, 본 개시내용의 범위는 이러한 특정 구현들의 범위로 제한되지 않아야 하고, 오히려 이하에 첨부되는 청구항들 및 그들의 기능적 등가물들의 범위와 완전히 상응해야 한다.[0037] It will be appreciated that many modifications, substitutions and changes may be made in and to the materials, apparatus, configurations and methods of use of the devices of the present disclosure without departing from the scope of the disclosure. In light of this, as the specific implementations illustrated and described herein are merely some examples herein, the scope of the disclosure should not be limited to the scope of such specific implementations, but rather the claims appended below and their functional equivalents should be It must fully correspond to the scope.
Claims (30)
공통 단자 및 복수의 커패시터들을 포함하는 용량성 DAC(digital-to-analog converter);
충전 전류로 상기 공통 단자를 통해 상기 복수의 커패시터들을 충전시키도록 구성되는 제1 전류 소스; 및
상기 공통 단자에 커플링된 제1 입력 단자를 갖는 비교기를 포함하는, 회로.As a circuit,
a capacitive digital-to-analog converter (DAC) including a common terminal and a plurality of capacitors;
a first current source configured to charge the plurality of capacitors through the common terminal with a charging current; and
and a comparator having a first input terminal coupled to the common terminal.
상기 제1 전류 소스와 상기 공통 단자 사이에 커플링된 제1 스위치를 더 포함하며,
상기 제1 스위치는 타이밍 신호에 응답하도록 구성되는, 회로.According to claim 1,
a first switch coupled between the first current source and the common terminal;
wherein the first switch is configured to respond to a timing signal.
적어도 하나의 저항기; 및
기준 전압을 생성하기 위해 상기 적어도 하나의 저항기를 통해 기준 전류를 구동하도록 구성되는 제2 전류 소스를 더 포함하는, 회로.According to claim 1,
at least one resistor; and
and a second current source configured to drive a reference current through the at least one resistor to generate a reference voltage.
상기 기준 전압을 제1 전류로 변환하도록 구성되는 스위치드(switched) 커패시터 VIC(voltage-to-current converter)를 더 포함하며,
상기 제1 전류 소스는 상기 제1 전류에 기초하여 상기 충전 전류를 생성하도록 구성되는 전류 미러를 포함하는, 회로.According to claim 3,
Further comprising a switched capacitor voltage-to-current converter (VIC) configured to convert the reference voltage into a first current;
wherein the first current source comprises a current mirror configured to generate the charging current based on the first current.
상기 적어도 하나의 저항기는 상기 용량성 DAC(digital-to-analog converter)에 대한 DAC(digital-to-analog) 기준 전압을 위한 전압 분배기 노드를 갖는 전압 분배기를 포함하는, 회로.According to claim 4,
wherein the at least one resistor comprises a voltage divider having a voltage divider node for a digital-to-analog (DAC) reference voltage for the capacitive digital-to-analog converter (DAC).
상기 전압 분배기 노드와 상기 공통 단자 사이에 커플링된 제2 스위치를 더 포함하는, 회로.According to claim 5,
and a second switch coupled between the voltage divider node and the common terminal.
상기 비교기의 제2 입력 단자는 상기 전압 분배기 노드에 커플링되는, 회로.According to claim 5,
and a second input terminal of the comparator is coupled to the voltage divider node.
상기 회로는 DTC(digital-to-time converter)이며,
상기 DTC는, 상기 DTC(digital-to-time converter)에 대한 출력 클럭 신호를 형성하기 위해 상기 비교기로부터의 출력 신호를 반전시키도록 구성되는 인버터를 포함하는, 회로.According to claim 7,
The circuit is a digital-to-time converter (DTC),
wherein the DTC includes an inverter configured to invert an output signal from the comparator to form an output clock signal for the digital-to-time converter (DTC).
상기 전압 분배기는,
상기 전압 분배기 노드와 상기 제2 전류 소스 사이에 커플링된 제1 저항기, 및
상기 전압 분배기 노드와 접지 사이에 커플링된 제2 저항기를 포함하는, 회로.According to claim 5,
The voltage divider is
a first resistor coupled between the voltage divider node and the second current source; and
and a second resistor coupled between the voltage divider node and ground.
상기 비교기의 제1 입력 단자와 상기 공통 단자 사이에 커플링된 제2 커패시터를 더 포함하는, 회로.According to claim 1,
and a second capacitor coupled between the first input terminal of the comparator and the common terminal.
상기 비교기의 출력 단자와 상기 제1 입력 단자 사이에 연결된 스위치를 더 포함하는, 회로.According to claim 1,
and a switch coupled between an output terminal of the comparator and the first input terminal.
상기 용량성 DAC(digital-to-analog converter)는,
상기 복수의 커패시터들에 대응하는 복수의 제1 스위치들을 더 포함하며,
상기 복수의 제1 스위치들에서의 각각의 제1 스위치는 상기 복수의 커패시터들에서의 대응하는 커패시터에 대한 제1 플레이트와 상기 공통 단자 사이에 커플링되며,
상기 복수의 제1 스위치들은 디지털 코드에 응답하도록 구성되는, 회로.According to claim 1,
The capacitive DAC (digital-to-analog converter),
Further comprising a plurality of first switches corresponding to the plurality of capacitors,
each first switch in the plurality of first switches is coupled between the common terminal and a first plate for a corresponding capacitor in the plurality of capacitors;
wherein the plurality of first switches are configured to respond to a digital code.
상기 복수의 커패시터들에서의 각각의 커패시터의 제2 플레이트는 접지에 스위칭 가능하게 커플링되는, 회로.According to claim 12,
and a second plate of each capacitor in the plurality of capacitors is switchably coupled to ground.
상기 복수의 커패시터들은 커패시턴스들의 이진 수열을 갖는 일련의 커패시터들을 포함하는, 회로.According to claim 12,
wherein the plurality of capacitors comprises a series of capacitors having a binary sequence of capacitances.
충전된 커패시터 어레이를 형성하기 위해, 디지털 코드에 대한 응답으로 용량성 DAC(digital-to-analog converter)에서의 커패시터 어레이를 충전시키는 단계;
공통 단자에 대해 증가하는 전압을 형성하기 위해, 타이밍 신호에 대한 응답으로 충전 전류로 상기 공통 단자를 통해 상기 충전된 커패시터 어레이를 추가로 충전시키는 단계; 및
상기 증가하는 전압이 트립(trip) 전압과 동일할 때를 결정하는 단계를 포함하는, DTC(digital-to-time converter)를 동작시키기 위한 방법.As a method for operating a digital-to-time converter (DTC),
charging the capacitor array in a capacitive digital-to-analog converter (DAC) in response to the digital code to form a charged capacitor array;
further charging the charged capacitor array through the common terminal with a charging current in response to a timing signal to form an increasing voltage across the common terminal; and
and determining when the increasing voltage equals a trip voltage.
스위치드 커패시터 VIC(voltage-to-current converter)에서 기준 전압을 제1 전류로 변환하는 단계; 및
상기 충전 전류를 형성하기 위해 전류 미러에서 상기 제1 전류를 미러링하는 단계를 더 포함하며,
상기 DTC(digital-to-time converter)에 대한 시간 지연은, 상기 타이밍 신호의 트리거링 에지로부터 상기 증가하는 전압이 상기 트립 전압과 동일할 때까지의 지연과 동일한, DTC(digital-to-time converter)를 동작시키기 위한 방법.According to claim 15,
converting a reference voltage into a first current in a switched capacitor voltage-to-current converter (VIC); and
mirroring the first current at a current mirror to form the charging current;
The time delay for the digital-to-time converter (DTC) is equal to the delay from the triggering edge of the timing signal until the increasing voltage equals the trip voltage. How to make it work.
기준 전류를 생성하는 단계; 및
상기 기준 전압을 형성하기 위해 저항기를 통해 상기 기준 전류를 구동시키는 단계를 더 포함하는, DTC(digital-to-time converter)를 동작시키기 위한 방법.According to claim 16,
generating a reference current; and
further comprising driving the reference current through a resistor to form the reference voltage.
상기 기준 전류로부터 상기 트립 전압을 생성하는 단계를 더 포함하는, DTC(digital-to-time converter)를 동작시키기 위한 방법.According to claim 17,
generating the trip voltage from the reference current.
상기 충전된 커패시터 어레이를 형성하기 위해 상기 용량성 DAC(digital-to-analog converter)에서의 커패시터 어레이를 충전시키는 단계는,
제1 페이즈(phase)에서, 상기 커패시터 어레이에서의 커패시터 서브세트에 전하를 제공하기 위해, 상기 커패시터 서브세트를 상기 트립 전압으로 충전시키는 단계; 및
제2 페이즈에서, 상기 충전된 커패시터 어레이를 형성하기 위해, 상기 커패시터 서브세트로부터 상기 커패시터 어레이에서의 모든 커패시터들로 상기 전하를 재분배하는 단계를 포함하는, DTC(digital-to-time converter)를 동작시키기 위한 방법.According to claim 18,
Charging the capacitor array in the capacitive digital-to-analog converter (DAC) to form the charged capacitor array comprises:
in a first phase, charging a subset of capacitors in the capacitor array to the trip voltage to provide charge to the subset of capacitors; and
In a second phase, operating a digital-to-time converter (DTC) comprising redistributing the charge from the subset of capacitors to all capacitors in the capacitor array to form the charged capacitor array. way to do it.
상기 커패시터 어레이와 정전압 소스 사이에 커플링된 하나 이상의 스위치들을 개방함으로써 상기 전하를 재분배하는 동안 상기 정전압 소스로부터 상기 커패시터 어레이를 격리시키는 단계를 더 포함하는, DTC(digital-to-time converter)를 동작시키기 위한 방법.According to claim 19,
isolating the capacitor array from the constant voltage source while redistributing the charge by opening one or more switches coupled between the capacitor array and the constant voltage source. way to do it.
상기 충전 전류를 소싱하도록 구성되는 전류 소스를 상기 공통 단자에 커플링시키기 위해, 상기 타이밍 신호에 대한 응답으로 스위치를 폐쇄하는 단계를 더 포함하는, DTC(digital-to-time converter)를 동작시키기 위한 방법.According to claim 15,
operating a digital-to-time converter (DTC), further comprising closing a switch in response to the timing signal to couple a current source configured to source the charging current to the common terminal. method.
기준 전압을 제1 전류로 변환하도록 구성되는 스위치드 커패시터 VIC(voltage-to-current converter);
충전 커패시터;
상기 충전 커패시터를 충전시키기 위한 충전 전류로 상기 제1 전류를 미러링하도록 구성되는 전류 미러; 및
상기 충전 커패시터에 커플링된 제1 입력 및 트립 전압을 수신하도록 구성되는 제2 입력을 갖는 비교기를 포함하는, 회로.As a circuit,
a switched capacitor voltage-to-current converter (VIC) configured to convert the reference voltage into a first current;
charging capacitor;
a current mirror configured to mirror the first current as a charging current for charging the charging capacitor; and
and a comparator having a first input coupled to the charging capacitor and a second input configured to receive a trip voltage.
상기 전류 미러를 상기 충전 커패시터에 커플링시키기 위해, 타이밍 신호에 대한 응답으로 폐쇄하도록 구성되는 스위치를 더 포함하는, 회로.23. The method of claim 22,
and a switch configured to close in response to a timing signal to couple the current mirror to the charging capacitor.
상기 충전 커패시터를 형성하기 위한 커패시터 어레이를 포함하는 용량성 DAC(digital-to-analog converter)를 더 포함하는, 회로.23. The method of claim 22,
and a capacitive digital-to-analog converter (DAC) comprising a capacitor array to form the charging capacitor.
상기 회로는 셀룰러 전화기 내에 포함되는, 회로.According to claim 21,
The circuit of claim 1 , wherein the circuit is included within a cellular telephone.
공통 단자 및 복수의 커패시터들을 포함하는 용량성 DAC(digital-to-analog converter);
상기 공통 단자를 통해 전도된 방전 전류로 상기 복수의 커패시터들을 방전시키도록 구성되는 제1 전류 소스; 및
상기 공통 단자에 커플링된 제1 입력 단자를 갖는 비교기를 포함하는, 회로.As a circuit,
a capacitive digital-to-analog converter (DAC) including a common terminal and a plurality of capacitors;
a first current source configured to discharge the plurality of capacitors with a discharge current conducted through the common terminal; and
and a comparator having a first input terminal coupled to the common terminal.
상기 제1 전류 소스와 상기 공통 단자 사이에 커플링된 제1 스위치를 더 포함하며,
상기 제1 스위치는 타이밍 신호에 대한 응답으로 폐쇄하도록 구성되는, 회로.27. The method of claim 26,
a first switch coupled between the first current source and the common terminal;
wherein the first switch is configured to close in response to a timing signal.
적어도 하나의 저항기; 및
기준 전압을 생성하기 위해 상기 적어도 하나의 저항기를 통해 기준 전류를 구동하도록 구성되는 제2 전류 소스를 더 포함하는, 회로.27. The method of claim 26,
at least one resistor; and
and a second current source configured to drive a reference current through the at least one resistor to generate a reference voltage.
상기 기준 전압을 제1 전류로 변환하도록 구성되는 스위치드 커패시터 VIC(voltage-to-current converter)를 더 포함하며,
상기 제1 전류 소스는 상기 방전 전류에 상기 제1 전류를 미러링하도록 구성되는 전류 미러를 포함하는, 회로.29. The method of claim 28,
Further comprising a switched capacitor voltage-to-current converter (VIC) configured to convert the reference voltage into a first current;
wherein the first current source comprises a current mirror configured to mirror the first current to the discharge current.
상기 적어도 하나의 저항기는 상기 용량성 DAC(digital-to-analog converter)에 대한 DAC 기준 전압을 위한 전압 분배기 노드를 갖는 전압 분배기를 포함하는, 회로.According to claim 29,
wherein the at least one resistor comprises a voltage divider having a voltage divider node for a DAC reference voltage for the capacitive digital-to-analog converter (DAC).
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