KR930006738B1 - Digital voltage controlled osillator - Google Patents

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KR930006738B1 KR1019910010362A KR910010362A KR930006738B1 KR 930006738 B1 KR930006738 B1 KR 930006738B1 KR 1019910010362 A KR1019910010362 A KR 1019910010362A KR 910010362 A KR910010362 A KR 910010362A KR 930006738 B1 KR930006738 B1 KR 930006738B1
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구본호
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/099Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop
    • H03L7/0991Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop the oscillator being a digital oscillator, e.g. composed of a fixed oscillator followed by a variable frequency divider

Abstract

The digital voltage controlled oscillator expands the output frequency range in a digital PLL or a digital servo mechanism. The digital VCO includes a counter (11) for counting the system clock (CLK), a latch (12) for latching the comparison imput (CV) in response to the load signal (LD), a comparator (13) for comparing the output (LV) of the latch with the output (SV) of the counter, two OR gates (OR11,OR12) for OR-ing the output (PO) of the gate (14) and the load signal (LD), a RS flip-flop (16) controlled by the outputs of OR gate (OR12) and a second counter (15), a phase/duty control circuit (17) for counting the system clock and comparing the count value with the rise/fall edge phase data, and a number of gates.

Description

디지탈 전압제어 발진기Digital Voltage Controlled Oscillators

제1a 및 b도는 일반적인 디지탈 전압제어 발진기의 개념도.1a and b are conceptual diagrams of a general digital voltage controlled oscillator.

제2a 및 b도는 종래 디지탈 전압제어 발진기의 적분형 및 계수기형 구성도.2A and 2B are integral and counter type configuration diagrams of a conventional digital voltage controlled oscillator.

제3a 내지 e도는 제2a도에 따른 적분형 디지탈 전압제어 발진기의 도작 타이밍도.3a to e are schematic timing diagrams of an integrated digital voltage controlled oscillator according to FIG. 2a.

제4a 내지 d도는 제2b도에 따른 계수기형 디지탈 전압제어 발진기의 동작 타이밍도.4a to d are operational timing diagrams of the counter-type digital voltage controlled oscillator according to FIG. 2b.

제5도는 본 발명에 따른 디지탈 전압제어 발진기의 구성도.5 is a block diagram of a digital voltage controlled oscillator according to the present invention.

제6도는 제5도에 따른 위상 및 듀티비 조정회로의 상세 구성도.6 is a detailed configuration diagram of a phase and duty ratio adjustment circuit according to FIG. 5;

제7a 내지 o도는 제5도에 따른 본 발명 디지탈 전압제어 발진기의 동작 타이밍도.7a to o are operational timing diagrams of the digital voltage controlled oscillator of the present invention according to FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11,17-1 : 계수기 12 : 래치11,17-1: counter 12: latch

13,17-2,17-3 : 비교기 14,15 : 게이트13,17-2,17-3: comparator 14,15: gate

16,17-4 : RS플립플롭 17 : 위상 및 듀티비 조절회로16,17-4: RS flip-flop 17: Phase and duty ratio control circuit

B11 : 버퍼 CLK : 시스템클럭B11: Buffer CLK: System Clock

CV : 비교입력 FALL : 하강에지 위상정보CV: Comparison input FALL: Falling edge phase information

I11 : 인버터게이트 LD : 로드신호I11: Inverter Gate LD: Load Signal

NA11 : 낸드게이트 RISE : 상승에지 위상정보NA11: NAND Gate RISE: Rising Edge Phase Information

OR11,OR12 : 오아게이트OR11, OR12: Oagate

본 발명은 디지탈 전압제어 발진기에 관한 것으로 특히, 기존의 디지탈 전압제어 발진기의 출력주파수 범위를 간단한 하드웨어 구성으로 디지탈 PLL(Phase Locked Loop) 장치나 디지탈 서보계의 성능을 향상시키는데 적당하도록한 디지탈 전압제어 발진기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital voltage controlled oscillator, and more particularly, to digital output voltage control that is suitable for improving the performance of a digital locked phase loop (PLL) device or a digital servo system with a simple hardware configuration. It's about an oscillator.

일반적으로, 전압제어 발진기라는 것은 입력전압의 크기로서 출력신호의 주파수를 가변시키는 장치로서, 방송선국장치(Tuner)나 회전계의 제어시스템등에 널리 사용되는데, 종래의 전압제어 발잔기는 제1a 및 b도에 도시된 바와 같이 아날로그 제어전압(Va)을 입력받아 출력(Fout) 주파수를 제어하는 아날로그 전압제어 발진기(Voltage Controlled Osillator : VCO)(1)와, 디지탈전압 제어값(Vd)을 입력받아 출력(Fout) 주파수를 제어하는 디지탈 전압제어 발진기(2)가 있다.In general, a voltage controlled oscillator is a device for varying the frequency of an output signal as the magnitude of an input voltage, and is widely used in a broadcasting station or a rotation system control system. As shown in FIG. 2, an analog voltage controlled oscillator (VCO) 1, which receives an analog control voltage Va and controls an output frequency, receives a digital voltage control value Vd and outputs the analog voltage controlled oscillator 1. (Fout) There is a digital voltage controlled oscillator 2 that controls the frequency.

종래에는 보통 아날로그 전압제어 발진기(VCO)(1)를 사용하여 왔으나 최근에는 시스템이 대부분 디지탈화하는 경향에 따라 디지탈 전압제어 발진기(2)를 많이 사용하게 되었다.Conventionally, an analog voltage controlled oscillator (VCO) 1 has been generally used, but recently, a digital voltage controlled oscillator 2 has been used a lot due to the tendency of the system to be mostly digitalized.

제2a 및 b도는 제1b도에 따른 디지탈 전압제어 발진기의 적분형 및 계수기형의 구성도를 보인 것으로 이에 도시된 바와 같이 적분형 및 디지탈 전압제어 발진기는 디지탈 제어신호(Vd)와 피드백값을 가산하는 가산기(3)와, 그 가산기(3)의 출력을 래치클럭(LCK)에 동기하여 래치시켜 상기 가산기(3)에 피드백시킴과 아울러 다음단에 전달하는 래치(4)와, 그 래치(4)의 출력(SV)과 비교입력(CV)을 비교하여 다음단에 출력(EQ)함과 아울러 상기 래치(4)의 클리어 신호로 출력하는 비교기(5)와, 그 비교기(5)의 출력(EQ)과 위상 및 이득정보(PHD)를 입력받아 위상 및 듀티비를 가변시켜 출력(Fout)하는 위상 및 듀티비 조절회로(6)로 구성된다.2a and b show the configuration of the integral type and the counter type of the digital voltage controlled oscillator according to FIG. 1b. As shown therein, the integrated type and digital voltage controlled oscillator add the digital control signal Vd and the feedback value. An adder (3), a latch (4) which latches the output of the adder (3) in synchronization with the latch clock (LCK), feeds back to the adder (3), and transfers it to the next stage, and the latch (4). Comparator 5 which compares the output SV of the circuit and the comparison input CV to the next stage, outputs it as a clear signal of the latch 4, and the output of the comparator 5 And a phase and duty ratio adjustment circuit 6 which receives the EQ) and the phase and gain information PHD, and outputs the variable phase and duty ratio.

또한, 계수기형 디지탈 전압제어 발진기는 제2b도에 도시된 바와 같이 시스템클럭(CLK)을 계수입력으로 받아 계수하는 계수기(7)와, 그 계수기(7)의 출력(SV')과 비교출력(CV)을 비교하여 상기 계수기(7)의 리세트신호로 출력함과 아울러 다음단에 출력(EQ')하는 비교기(5)와 그 비교기(5)의 출력(EQ')과 위상 및 이득정보(PHD)를 입력받아 위상 및 듀티비를 조절하여 출력(Fout)하는 위상 및 듀티비 조절회로(6)로 구성된다.In addition, the counter-type digital voltage controlled oscillator includes a counter 7 which receives the system clock CLK as a counter input as shown in FIG. 2B, counts the output, and an output SV ′ of the counter 7 and a comparative output ( Comparing the CV) and outputting it as a reset signal of the counter 7 and outputting it to the next stage EQ ', the output EQ' of the comparator 5 and the phase and gain information ( PHD) and the phase and duty ratio adjustment circuit 6 for outputting by adjusting the phase and duty ratio (Fout).

이와 같이 구성되는 종래의 디지탈 전압제어 발진기의 작용및 문제점을 설명하면 다음과 같다.The operation and problems of the conventional digital voltage controlled oscillator configured as described above are as follows.

제3a 내지 e도는 제2a도의 적분형 디지탈 전압제어 발진기의 동작타이밍도로서, 이에 도시된 바와 같이 제3b도와 같이 제어전압치(Vd)가 제3a도와 같은 래치클럭(LCK)에 의해 래치(4)에 래치되는데, 이때 래치(4)에 래치된 이전값(SV)과 현재 입력(Vd)을 가산기(3)에서 가산시켜 래치(4)에 입력시키므로, 래치클럭(LUK)의 상승시점마다 제3b도에서와 같이 래치출력(SV)이 전압제어치(Vd)만큼씩 단계적으로 증가하게 되며, 이 래치출력(SV)은 비교기(5)에서 비교입력(CV)과 비교되어 래치출력(SV)이 최초로 비교입력(CV)과 같거나 큰(CV<SV) 시점에서 비교기(5)가 제어출력(EQ)을 하여 래치(4)를 클리어시키게 된다. 따라서 비교입력(CV)이 제3b도에서 a, b, c의 레벨을 갖을때 비교기(5)의 출력(EQ)은 제3c, d, e도와 같은 타이밍으로 펄스출력을 하게 되고, 이와 같이 비교입력(CV)의 레벨에 따라 비교기(5)의 출력시점이 바뀌게 되어 그 비교기(5)의 출력(EQ) 주파수가 변하게 되므로, 위상 및 듀티비 조절회로(6)는 상기 비교기(5)의 출력주파수를 위상 및 이득정보(PHD)에 따라 위상과 듀티비를 조절하여 최종 주파수출력(Fout)을 하게 된다. 그러므로, 제어전압치(Vd) 및 비교출력(CV)을 가변시키게 되면, 출력(Fout)의 주파수를 가변시키는 것이 가능하게 된다.3a to e are operation timing diagrams of the integral type digital voltage controlled oscillator of FIG. 2a. As shown in FIG. 3b, the latch voltage 4 is controlled by the latch clock LCK as shown in FIG. In this case, since the previous value SV and the current input Vd latched to the latch 4 are added by the adder 3 and input to the latch 4, each time the latch clock LUK rises. As shown in FIG. 3B, the latch output SV is increased in steps by the voltage control value Vd, and the latch output SV is compared with the comparison input CV in the comparator 5 so as to output the latch output SV. At this point, the comparator 5 performs the control output EQ and the latch 4 is cleared at a time point equal to or larger than the comparison input CV (CV <SV). Therefore, when the comparison input CV has the levels of a, b, and c in FIG. 3b, the output EQ of the comparator 5 pulses at the same timing as in FIG. 3c, d, and e. Since the output time of the comparator 5 changes according to the level of the input CV and the output EQ frequency of the comparator 5 changes, the phase and duty ratio adjustment circuit 6 outputs the output of the comparator 5. The frequency is adjusted to the phase and the duty ratio according to the phase and gain information (PHD) to achieve the final frequency output (Fout). Therefore, when the control voltage value Vd and the comparison output CV are varied, it is possible to vary the frequency of the output Fout.

또한, 제4a 내지 d도는 제2b도에 따른 계수기형 디지탈 전압제어 발진기의 동작타이밍도로서, 이에 도시된 바와 같이 제2b도의 계수기형은 제2a도의 적분형의 래치(4) 및 가산기(3)를 계수기(7)로 대치한 것으로, 계수기(7)가 제4a도와 같은 시스템클럭(CLK)을 계수하여 제4b도와 같이 계수값(SV)을 증가시키면, 비교기(5)에서는 비교입력(CV)과 비교하여 그 계수값(SV)을 증가시키면, 비교기(5)에서는 비교입력(CV)과 비교하여 그 계수값(SV)이 비교입력(CV)과 같거나 큰(SV>CV) 최초의 시점에서 그 비교기(5)가 제어출력을 하게 되므로, 비교입력(CV)의 레벨이 a', b'인 경우에 비교기(5)의 출력타이밍은 제4c 및 d도와 같이 변화되어 상기 계수기(7)를 클리어시킴과 아울러 위상 및 듀티비 조절비(6)에 입력된다. 즉, 비교입력(CV)의 변화에 따라 비교기(5)의 출력(EQ) 주파수가 가변되고, 이 비교기(5)의 출력(EQ) 주파수를 위상 및 이득정보(PHD)에 따라 위상과 듀티비를 조절하여 주파수출력(Fout)을 하게 된다.4a to d are operation timing diagrams of the counter type digital voltage controlled oscillator according to FIG. 2b. As shown therein, the counter type of FIG. 2b is an integral latch 4 and adder 3 of FIG. 2a. Is replaced by the counter 7, the counter 7 counts the system clock CLK as shown in FIG. 4a and increases the count value SV as shown in FIG. 4b. In the comparator 5, the comparison input CV When the coefficient value SV is increased in comparison with the, the comparator 5 compares the comparison input CV with the comparator 5 and the first time point when the coefficient value SV is equal to or larger than the comparison input CV (SV> CV). Since the comparator 5 makes a control output at, the output timing of the comparator 5 is changed as shown in 4c and d when the level of the comparison input CV is a ', b' so that the counter 7 In addition to being cleared, it is input to the phase and duty ratio adjustment ratio (6). That is, the frequency of the output EQ of the comparator 5 is variable according to the change of the comparison input CV, and the phase and duty ratio of the output EQ of the comparator 5 is changed according to the phase and gain information PHD. To adjust the frequency output (Fout).

그러나, 이와 같은 종래의 적분형 전압제어 발진기는 출력주파수의 분해능을 높이기 위해서는 래치클럭(LCK)의 주파수가 높아야만 되고, 제어전압치(Vd)의 값이 큰 값인 경우에는 래치(4)가 가질 수 있는 최대값에 빨리 도달하므로 낮은 주파수를 출력하는데 불리하며, 래치클럭(LCK)을 높여서 출력주파수의 분해능을 향상시키고자 할 경우에도 래치(4)가 같은 시간에 빨리 최대값에 도달하게 되어 출력되는 주파수(Fout)의 조절범위가 좁게 된다.However, such a conventional integrated voltage controlled oscillator must have a high frequency of the latch clock LCK in order to increase the resolution of the output frequency, and the latch 4 will have a high value when the value of the control voltage value Vd is large. It is disadvantageous to output low frequency because it reaches the maximum value which can be reached as soon as possible. Even if you want to improve the resolution of output frequency by increasing the latch clock (LCK), the latch (4) reaches the maximum value at the same time as soon as possible. The adjustment range of the frequency Fout becomes narrow.

또한, 계수기형 전압제어 발진기는 계수기(7)에 공급되는 시스템클럭(CLK)의 분해능과 같은 분해능을 갖는 주파수를 출력 할 수 있어서 적분형 방식보다 분해능에 있어서는 유리하나, 계수기(7)가 카운트할 수 있는 최대값과, 그동안 소요되는 시간으로 출력되는 주파수의 발진하한이 결정된다. 즉, 계수기(7)가 n비트 계수기라고 하면 출력의 최저 주파수는 1/Tmax이 된다(단, Tmax는 (2n-1)을 계수하는데 필요한 시간). 한편, 출력할 수 있는 최대 주파수는 입력되는 시스템클럭(CLK)을 넘어설 수 없게 된다.In addition, the counter-type voltage controlled oscillator can output a frequency having the same resolution as that of the system clock CLK supplied to the counter 7, which is advantageous in terms of resolution rather than the integral type, but the counter 7 can count. The lower limit of the oscillation frequency is determined by the maximum possible value and the time required. In other words, if the counter 7 is an n-bit counter, the lowest frequency of the output is 1 / Tmax ( where Tmax is the time required to count (2 n -1)). On the other hand, the maximum frequency that can be output can not exceed the input system clock (CLK).

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 계수형 디지탈 전압제어 발진기를 사용한 최대 비트수의 계수기를 선정하는 것이 발진주파수의 범위를 확장하는데 유리하므로, 최대 비트수를 갖는 계수기가 n비트만을 가질때 또는 게이트어레이 형태로 집적소자를 구현할 경우 최대 비트수가 n비트로 제한될 때 간단한 구성으로 출력 발진주파수의 범위를 종래에 비해 2배 범위로 확장시킬 수 있도록 한 디지탈 전압제어 발진기를 창안한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조해 상세히 설명하면 다음과 같다.In view of the above problems, the present invention is advantageous in extending the range of the oscillation frequency by selecting the counter of the maximum number of bits using the digital digital voltage controlled oscillator, so that when the counter having the maximum number of bits has only n bits or the gate array. In the case of implementing an integrated device in the form of a digital voltage controlled oscillator which can extend the range of the output oscillation frequency to twice the range of the conventional structure with a simple configuration when the maximum number of bits is limited to n bits. Detailed description with reference to the following.

제5도는 본 발명에 따른 디지탈 전압제어 발진기의 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 시스템클럭(CLK)을 계수하는 계수기(11)와, 비교입력(CV)을 로드신호(LD)에 따라 래치시키는 래치(12)와, 그 래치(12)의 최상위 비트(MSB) 출력을 제외한 n비트 출력(LV)과 상기 계수기 (11)의 n비트 출력(SV)을 비교하는 비교기(13)와, 그 비교기(13)의 출력(EQ)을 인에이블 제어신호(EN)에 따라 다음단에 출력하는 제1, 제2게이트(14), (15)와 상기 로드신호(LD)와 상기 제1게이트(14)의 출력(PO)을 조합하는 오아게이트(OR11), (OR12)와, 상기 오아게이트(OR12)의 출력을 세트신호(S)로 입력받고 상기 제2게이트(15)의 출력을 리세트신호(R)로 입력받아 제어출력하는 RS 플립플롭(16)과, 그 RS 플립플롭(16)의 출력을 버퍼(B11)를 통해 일측 입력으로 인가받고 상기 래치(12)의 최상위 비트(MSB) 출력을 타측 입력으로 입력받아 낸드조합하여 상기 게이트(14)의 인에이블신호(EN)로 인가함과 아울러 인버터 게이트(I11)를 통해서는 상기 제2게이트(15)의 인에이블신호(EN2)로 인가시키는 낸드게이트(NA11)와, 상기 제1게이트(14)의 출력(PO)을 클리어 신호로 인가받아 시스템클럭(CLK)을 계수한 후 그 계수값을 시스템 콘트롤러(도면에 도시안됨)로 부터의 상승에지 위상정보신호(RISE) 및 하강에지 위상정보신호(FALL)와 비교하여 그 비교값에 따라 세트/리세트되는 출력(Fout)을 하는 위상 및 듀티비 조절회로(17)로 구성된다.5 is a configuration diagram of a digital voltage controlled oscillator according to the present invention, and as shown therein, a counter 11 for counting the system clock CLK and a comparison input CV are latched according to the load signal LD. A comparator 13 for comparing the latch 12, the n-bit output LV excluding the most significant bit MSB output of the latch 12, and the n-bit output SV of the counter 11, and the comparator First, second gates 14 and 15 and the load signal LD and the first gate 14 which output the output EQ of the signal 13 to the next stage according to the enable control signal EN. The OR signals OR11 and OR12 that combine the outputs PO) and the outputs of the OR gate OR12 are input as a set signal S, and the outputs of the second gate 15 are reset signals. RS flip-flop 16 which is inputted to (R) and outputs control, and the output of the RS flip-flop 16 is applied as one input through buffer B11 and outputs the most significant bit MSB of the latch 12. The other side A NAND that is inputted as an input and applied as an enable signal EN of the gate 14 as well as an enable signal EN2 of the second gate 15 through an inverter gate I11. The system clock CLK is counted by applying the gate NA11 and the output PO of the first gate 14 as a clear signal, and the counted value is a rising edge from a system controller (not shown). And a phase and duty ratio adjustment circuit 17 which compares the phase information signal RISE and the falling edge phase information signal FALL and performs an output Fout set / reset in accordance with the comparison value.

제6도는 제5도에 따른 위상 및 듀티비 조절회로의 상세 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 제1게이트(14)의 출력(PO)을 클리어신호로 인가받아 시스템클럭(CLK)을 계수하는 계수기(17-1)와, 그 계수기(17-1)의 출력과 시스템 콘트롤러의 상승에지 위상정보(RISE) 및 하강에지 위상정보(FALL)와 각기 비교하는 제1, 제2비교기(17-2), (17-3)와, 그 제1, 제2비교기(17-2), (17-3)의 출력을 각기 세트신호(S) 및 리세트신호(R)로 입력받아 발진주파수출력(Fout)을 하는 RS 플립플롭(17-4)으로 구성된다.FIG. 6 is a detailed configuration diagram of the phase and duty ratio control circuit according to FIG. 5. As shown in FIG. 6, the system clock CLK is counted by receiving the output PO of the first gate 14 as a clear signal. First and second comparators 17-2 for comparing the counter 17-1, the output of the counter 17-1, and the rising edge phase information RISE and the falling edge phase information FALL of the system controller, respectively. ), (17-3) and the outputs of the first and second comparators 17-2 and (17-3) as the set signal S and the reset signal R, respectively, and the oscillation frequency output ( RS flip-flop 17-4 which performs Fout).

여기서, 제5도의 오아게이트(OR11)의 출력은 계수기(11)의 클리어신호로 입력되며, 도면에 도시되지 않은 시스템 콘트롤러로 부터 시스템클럭(CLK), 로드신호(LD), 비교입력(CV) 및 위상정보신호(RISE), (FALL)가 본 발명의 디지탈 전압제어 발진기에 입력된다.Here, the output of the OR gate OR11 of FIG. 5 is input as a clear signal of the counter 11, and the system clock CLK, the load signal LD, and the comparison input CV are input from a system controller (not shown). And phase information signals RISE and FALL are input to the digital voltage controlled oscillator of the present invention.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 제7a 내지 o도 본 발명에 따른 제5도 및 제6도의 동작타이밍도를 참조해 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation and effect of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the operation timing diagrams of FIGS. 5 and 6 according to FIGS.

제5도의 디지탈 디지탈 전압제어 발진기에서 제7c도와 같은 시스템클럭(CLK)을 계수기(11)가 연속적으로 카운트하고 있을때, 제7a도와 같이 비교입력(CV) 및 제7b도와 같이 로드신호(LD)가 입력되면, (n+1) 비트로 표현되는 래치(12)는 비교입력(CV)을 래치하여 비교기(13)에 최상위 비트(MSB)를 제외한 n비트의 출력(LV)을 입력시키고, 이때 로드신호(LD)는 오아게이트(OR11), (OR12)를 통해 계수기(11)의 클리어신호 및 RS 플립플롭(16)의 세트신호(S)로 입력되므로, 계수기(11)는 로드신호(LD)가 입력된 이후의 시점부터 시스템클럭(CLK)을 카운트하기 시작하고, RS 플립플롭(16)은 로드신호(LD)에 따른 세트신호(S) 입력에 의해 고전위 신호를 출력하여 버퍼(B11)를 통하여 낸드게이트(NA11)에 입력된다. 한편 래치(12)는 입력된 값(CV)에 따라 최상위 비트(MSB)의 값이 결정된다.In the digital voltage controlled oscillator of FIG. 5, when the counter 11 continuously counts the system clock CLK as shown in FIG. 7c, the load signal LD as shown in FIG. 7a and FIG. When input, the latch 12 represented by (n + 1) bits latches the comparison input CV to input the output LV of n bits excluding the most significant bit MSB to the comparator 13, and at this time, the load signal LD is inputted as a clear signal of the counter 11 and a set signal S of the RS flip-flop 16 through the OR gates OR11 and OR12, so that the counter 11 receives the load signal LD. The system clock CLK starts counting from the time point after the input, and the RS flip-flop 16 outputs a high potential signal by inputting the set signal S according to the load signal LD to generate the buffer B11. It is input to the NAND gate NA11 through. Meanwhile, in the latch 12, the value of the most significant bit MSB is determined according to the input value CV.

MSB=0 ; 단 0<CV≤(2n-1)일때MSB = 0; However, when 0 <CV≤ (2 n -1)

MSB=1 ; 단 2n≤CV≤(2n+1-1)일때MSB = 1; However, when 2 n ≤ CV ≤ (2 n + 1 -1)

그러므로, 래치(12)의 최상위 비트(MSB)가 저전위(MSB=0)인 경우는 낸드게이트(NA11)의 출력은 고전위("1") 신호로서 제1게이트(14)를 인에이블(EN1)시키고, 최상위 비트(MSB)가 고전위(MSB=1)인 경우는 낸드게이트(NA11)의 출력은 저전위("0") 신호로서 인버터게이트(I11)를 통해 반전되어 고전위 신호로 제2게이트(15)를 인에이블(EN2)시키게 된다.Therefore, when the most significant bit MSB of the latch 12 is the low potential MSB = 0, the output of the NAND gate NA11 enables the first gate 14 as a high potential ("1") signal ( EN1), and when the most significant bit (MSB) is high potential (MSB = 1), the output of the NAND gate NA11 is a low potential ("0") signal and is inverted through the inverter gate I11 and converted into a high potential signal. The second gate 15 is enabled EN2.

이런 상태에서 계수기(11)가 로드신호(LD) 이후부터 시스템클럭(CLK)을 카운트한 제7d도와 같은 계수기(11)의 출력값(SV)이 래치(12)에 저장된 비교입력(CV)과 같아지면 비교기(13)는 제7e도와 같은 타이밍으로 펄스출력을 하게되고, 여기서 비교입력(CV)이 0<CV≤(2n-1) 상태일때를 제7a도 내지 g도에서 보인 타이밍(a)인데, 이때는 래치(12)의 최상위 비트(MSB)의 출력이 저전위(MSB=0)로서 낸드게이트(NA11)의 출력이 제7f도와 같은 고전위 신호로 제1게이트(14)가 인에이블(EN1) 상태에 있으므로 그 제1게이트(14)의 출력(PO)은 제7g도와 같이 비교기(13)의 제7e도와 같은 타이밍펄스 신호로서, 오아게이트(OR11)를 통해 상기 계수기(11)를 클리어시켜 다시 카운트를 시작하게 한다.In this state, the output value SV of the counter 11 as shown in FIG. 7d in which the counter 11 counts the system clock CLK after the load signal LD is equal to the comparison input CV stored in the latch 12. The ground comparator 13 outputs a pulse at the same timing as that of Fig. 7e, where the timing (a) shown in Figs. 7a to g when the comparison input CV is in the state of 0 <CV≤ (2 n -1). In this case, the output of the most significant bit MSB of the latch 12 is the low potential (MSB = 0), and the output of the NAND gate NA11 is a high potential signal such as the seventh degree, so that the first gate 14 is enabled ( In the state of EN1, the output PO of the first gate 14 is a timing pulse signal similar to the 7e diagram of the comparator 13 as shown in FIG. 7g, and the counter 11 is cleared through the oragate OR11. To start counting again.

즉, 제7도의 0<CV≤(2n-1)인 (a)의 경우 계수기(11)는 시스템클럭(CLK)을 비교입력(CV)의 데이타 값만큼 카운트하게 하면 비교기(13)의 출력이 제1게이트(14)를 통해 위상 및 듀티비 조절회로(17)에 입력됨과 아울러 오아게이트(OR11)를 다시 통하여 계수기(11)를 클리어시켜 줌으로써, 계수기(11)는 비교입력(CV)을 주기로 카운트하게 하고 그 주기에 따른 펄스를 위상 및 듀티비 조절회로(17)에 출력하게 된다.That is, in the case of (a) where 0 <CV ≤ (2 n -1) in FIG. 7, the counter 11 outputs the output of the comparator 13 when the system clock CLK is counted by the data value of the comparison input CV. The counter 11 is inputted to the phase and duty ratio control circuit 17 through the first gate 14 and the counter 11 is cleared again through the ORA gate OR11, so that the counter 11 receives the comparison input CV. It counts by period and outputs the pulse according to the period to the phase and duty ratio adjustment circuit 17. FIG.

그리고, 비교입력(CV)이 2n≤CV≤(2n+1-1)인 제7b도의 (아)에서 (카)의 경우에는 비교입력(CV)에 따라 래치(4)의 최상위 비트(MSB) 출력이 고전위(MSB=1)가 되므로 낸드게이트(NA11)의 출력이 저전위 신호로서 인버터게이트(I11)를 통하여 반전되어 제2게이트(15)를 인에이블(EN2)시키게 된다.In the case of (a) to (ka) in FIG. 7b in which the comparison input CV is 2 n ≤ CV ≤ (2 n + 1 -1), the most significant bit of the latch 4 according to the comparison input CV Since the output of the MSB becomes high potential (MSB = 1), the output of the NAND gate NA11 is inverted through the inverter gate I11 as a low potential signal to enable the second gate 15 EN2.

따라서, 제7i도와 같은 로드신호(LD)에 의해 래치(12)가 비교입력(CV)을 래치시키면서 계수기(11)과 시스템클럭(CLK)을 카운트 시작하게 되고, 계수기(11)의 n비트 카운트값(SV)이 소정시간(t)이후에 상기 래치(12)에 래치된 비교입력(CV)의 n+1비트중 n비트값과 같아지게 되면 비교기(13)가 펄스출력(EQ)을 하게 되는데, 이때 제1게이트(14)는 디스에이블 상태이므로 그 제1게이트(14)의 출력을 없게 되어 계수기(11)는 계속해서 시스템클럭(CLK)을 다시 카운트하게 되며, 상기 비교기(13)의 출력펄스(EQ)는 인에이블 상태에 있는 제2게이트(15)를 통해 RS 플립플롭(16)을 리세트(R)시키게 되어 그 RS 플립플롭(16)이 저전위 출력을 하게된다. RS 플립플롭(16)이 저전위 출력을 하게 되면 버퍼(B11)를 통해 낸드게이트(NA11)의 일측 입력으로 인가되어 그 낸드게이트(NA11)가 고전위 신호를 출력하게 되고, 이에따라 제1게이트(14)는 인에이블되며 제2게이트(14)는 디시에이블되어 비교기(13)의 다음번 펄스는 제1게이트(14)를 통해 출력될 수 있게된다. 이와 같은 상태가 될때 계수기(11)는 1차 n비트 카운트한 후 다시 소정시간(T)후에 카운트된 n비트 카운트값(SV)이 상기 래치(12)에 저장된 비교입력(CV)의 n+1비트중 n비트값과 같아지게 되면 비교기(13)는 펄스출력(EQ)을 하게 되고, 이 펄스출력은 인에이블상태인 제1게이트(14)를 통해 위상 및 듀티비 조절회로(17)에 출력됨과 아울러 오아게이트(OR11), (OR12)를 각기 통해서 계수기(11)를 클리어시킴과 아울러 RS 플립플롭(16)를 세트시키게 된다. 여기서, 제7j도에 도시된 비교기(13)이 출력펄스에서 t와 T는 t+T : CV를 (n+1)개 비트를 갖는 계수기로 카운트할때 걸리는 시간Therefore, the latch 12 latches the comparison input CV with the load signal LD as shown in FIG. 7i and starts counting the counter 11 and the system clock CLK, and counts n bits of the counter 11. When the value SV becomes equal to the n bit value among the n + 1 bits of the comparison input CV latched in the latch 12 after the predetermined time t, the comparator 13 causes the pulse output EQ. In this case, since the first gate 14 is in a disabled state, the output of the first gate 14 is lost, and the counter 11 continues to count the system clock CLK again. The output pulse EQ resets the RS flip-flop 16 through the second gate 15 in the enabled state so that the RS flip-flop 16 outputs a low potential. When the RS flip-flop 16 outputs a low potential, the NFL gate NA11 is applied to one side of the NAND gate NA11 through the buffer B11 so that the NAND gate NA11 outputs a high potential signal. 14 is enabled and the second gate 14 is disabled so that the next pulse of the comparator 13 can be output through the first gate 14. In this state, the counter 11 counts the first n-bits and then n + 1 of the comparison input CV stored in the latch 12 with the n-bit count value SV counted after a predetermined time T again. When the value equals to the n bit value among the bits, the comparator 13 generates a pulse output EQ, which is output to the phase and duty ratio control circuit 17 through the first gate 14 in the enabled state. At the same time, the counter 11 is cleared through the OR gates OR 11 and OR 12, respectively, and the RS flip-flop 16 is set. Here, the time taken when the comparator 13 shown in FIG. 7j counts t + T in the output pulse t + T: CV with a counter having (n + 1) bits.

t : CV-2n값을 카운트하는데 걸리는 시간.t: time taken to count CV-2 n values.

T : 2n값을 카운트하는데 소요되는 시간이다.T: Time taken to count 2 n values.

예를들어, 계수기(11)가 3비트 카운터일 경우 비교입력(CV)가 4비트신호 "13=1101"로 래치(12)에 래치되었을때 계수기(11)가 1차 카운트시 "101"을 카운트하는 시점에서 비교기(13)가 펄스출력을 하지만 이때에는 제1게이트(14)가 디스에이블 상태로서 계수기(11)는 클리어되지 않고 계속 카운트하여 →111→000→001→101이 되면 비교기(13)가 다시 펄스출력을 하여 인에이블 상태인 제1게이트(14)를 통해 상기 계수기(11)를 클리어시킴과 아울러 RS 플립플롭(16)을 세트시키고, 위상 및 듀티비 조절회로(17)에 제어신호로 출력시키는데, 래치(12)에 저장된 4비트 데이타("134=1101")는 계수기(11)의 3비트 카운트에 의해 초기에 t1시간동안 CV-2n=13-2a=5(=101)를 카운트하여 비교기(13)가 1차펄스 출력을 하고, 이에따라 RS 플립플롭(16)이 리세트되어 낸드게이트(NA11)를 통해 제1게이트(14)를 인에이블 상태로 제어한다.For example, when the counter 11 is a 3-bit counter, when the comparison input CV is latched to the latch 12 with the 4-bit signal "13 = 1101", the counter 11 returns "101" at the first count. At the time of counting, the comparator 13 outputs a pulse, but at this time, when the first gate 14 is in a disabled state and the counter 11 is not cleared, the counter 11 continues to count and becomes → 111 → 000 → 001 → 101. ) Pulses again to clear the counter 11 through the enabled first gate 14, sets the RS flip-flop 16, and controls the phase and duty ratio adjustment circuit 17. The 4-bit data ("134 = 1101") stored in the latch 12 is initially output by the 3-bit count of the counter 11 for CV-2 n = 13-2 a = 5 (= The comparator 13 outputs the first pulse by counting 101 and accordingly, the RS flip-flop 16 is reset so that the first gate 14 through the NAND gate NA11 is counted. ) To the enabled state.

이때 버퍼(B11)가 소정의 지연 타이밍을 갖게 되므로 1차펄스는 제1게이트(14)를 통하지 못하도록 한다.At this time, since the buffer B11 has a predetermined delay timing, the primary pulse is prevented from passing through the first gate 14.

그리고 t1시간에 "5=101"을 카운트한 후 클리어되지 않은 계수기(11)는 계속 카운트하여 "101→110→111→000→001→101"까지 카운트하게 되므로 이시간(T)동안에는 2n="8"을 카운트하여 CV-2n+2n=5+8=13으로 CV=13이 되어 원하는 (n+1) 비트값을 카운트한 결과가 된다.And so the count to "5 = 101" counted after by the counter 11 is not cleared to continue the count of "101 → 110 → 111 → 000 → 001 → 101" to time t1, during which time (T) 2 n = Counting " 8 " yields CV = 13 with CV-2 n +2 n = 5 + 8 = 13, resulting in counting the desired (n + 1) bit value.

한편, 위상 및 듀티비 조절회로(17)는 제6도에 도시된 바와 같이 제1게이트(14)를 통해 입력되는 펄스신호(PO)에 따라 클리어 제어되면서 시스템클럭(CLK)을 계수기(17-1)에서 카운트하게 된다. 즉, 제7c도에 도시된 m 내지 o도의 파형도에서와 같이 제7m도의 제1게이트(14)의 출력펄스(PO) 신호를 주기로 시스템클럭(CLK)을 계수기(17-1)가 제7n도와 같이 카운트하게 되면, 제1비교기(17-2) 및 제2비교기(17-3)에서 시스템 콘트롤러로 부터 출력되는 위상정보(RISE), (FALL) 신호와 비교한다.On the other hand, the phase and duty ratio adjustment circuit 17 is clear-controlled according to the pulse signal PO input through the first gate 14 as shown in FIG. 6, and counts the system clock CLK. Count in 1). That is, as shown in the waveform diagrams of m to o shown in FIG. 7c, the system clock CLK is counted by the counter 17-1 by the output pulse PO of the first gate 14 of FIG. 7m. When counted together, the first comparator 17-2 and the second comparator 17-3 are compared with the phase information RISE and FALL signals output from the system controller.

상기 계수기(17-1)의 카운트값이 상승에지정보(RISE)에 도달하면 제1비교기(17-2)가 제어출력을 하여 RS 플립플롭(17-4)을 세트(S)시켜 상기 발진출력(Fout)을 상승에지를 갖고 고전위신호로 출력되며, 상기 계수기(17-1)의 카운트출력이 하강에지 위상정보(FALL)에 도달하면, 제2비교기(17-3)가 제어출력을 하여 상기 RS 플립플롭(17-4)을 리세트(R)시켜 상기 발진출력(Fout)을 하강에지를 갖고 저전위신호로 출력되게 한다. 따라서, 발진출력(Fout)은 제7도와 같은 주파수신호로 출력되며, 이는 상승에지 및 하강에지 정보(RISE), (FALL)를 상기 제1게이트(14)를 통해 출력되는 비교입력(CV)에 따른 제어주기내에서 가변시켜 발진출력(Fout)의 위상 듀티비를 조절할 수 있고, 상기 비교입력(CV)은 계수기(11)가 n비트 카운터일지라도 n+1비트의 CV값으로 설정시킬 수 있게된다.When the count value of the counter 17-1 reaches the rising edge information RISE, the first comparator 17-2 performs the control output and sets the RS flip-flop 17-4 to set the oscillation output. (Fout) is output as a high potential signal with the rising edge, and when the count output of the counter (17-1) reaches the falling edge phase information (FALL), the second comparator (17-3) performs a control output The RS flip-flop 17-4 is reset R to output the oscillation output Fout as a low potential signal with a falling edge. Therefore, the oscillation output Fout is output as a frequency signal as shown in FIG. 7, which is used to output the rising and falling edge information RISE and FALL to the comparison input CV output through the first gate 14. The phase duty ratio of the oscillation output Fout can be adjusted within the control period, and the comparison input CV can be set to a CV value of n + 1 bits even if the counter 11 is an n-bit counter. .

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 디지탈제어 발진기를 회로로 구성하거나 게이트 어레이방식으로 집적소자를 구현할때 사용가능한 최대 비트수의 계수기를 이용한 전압제어 발진기보다 2배의 출력주파수 범위를 제공하는 것이 가능하게 되고, 비교적 간간한 하드웨어 구성으로 디지탈 방식의 방송선국 장치나 디스크플레이어등에 쓰이는 모터의 회전 제어시스템등에 이용하여 성능향상을 꾀할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention makes it possible to provide an output frequency range that is twice as large as that of a voltage controlled oscillator using a counter of the maximum number of bits available when configuring a digitally controlled oscillator as a circuit or implementing an integrated element in a gate array method. In addition, the relatively simple hardware configuration can be used to improve the performance of a digital broadcasting station or a rotation control system of a motor used in a disc player.

Claims (2)

시스템클럭(CLK)을 n비트 카운트하는 계수기(11)와, 로드신호(LD)에 의해 비교입력(CV)을 래치시키는 n+1 비트의 래치(12)와, 상기 래치(12)의 최상위 비트를 제외한 출력(LV)과 상기 계수기(11)의 카운트출력(SV)을 동일한지 비교하는 비교기(13)와, 그 비교기(13)의 펄스출력(EQ)을 인에이블신호(EN1), (EN2)에 의해 통과시키는 제1, 제2게이트(14), (15)와, 상기 제1게이트(14)의 출력(PO)과 상기 로드신호(LD)를 오아조합하여 상기 계수기(11)의 클리어신호로 인가하는 오아게이트(OR11)와, 상기 제1게이트(14)의 출력과 상기 로드신호(LD)를 오아조합하는 오아게이트(OR12)와, 상기 오아게이트(OR12)의 출력 및 상기 제2계수기(15)의 출력에 의해 세트 및 리세트 제어를 받는 RS 플립플롭(16)과, 상기 RS 플립플롭(16)의 출력을 버퍼링하는 버퍼(B11)와, 상기 버퍼(B11)의 출력 및 상기 래치(12)의 최상위 비트(MSB) 출력을 낸드조합하여 상기 제1게이트(14)의 인에이블신호(EN1)로 인가하는 낸드게이트(NA11)와, 상기 낸드게이트(NA11)의 출력을 반전시켜 상기 제2게이트(15)의 인에이블신호(EN2)로 인가하는 인버터게이트(I11)와, 상기 제1게이트(14)의 출력(PO)에 의해 클리어되고 상기 시스템클럭(CLK)을 카운트하여, 그 카운트 값을 상승/하강에지 위상정보(RISE), (FALL)와 비교하여 발진출력(Fout)을 하는 위상 및 듀티비 조절회로(17)로 구성하여된 것을 특징으로 하는 디지탈 전압제어 발진기.Counter 11 for counting n bits of system clock CLK, n + 1 bit latch 12 for latching comparison input CV by load signal LD, and most significant bit of latch 12. The comparator 13 for comparing the output LV except for the count output SV of the counter 11 and the pulse output EQ of the comparator 13 with the enable signals EN 1 and ( The counter 11 by combining the first and second gates 14 and 15 passed by EN 2 , the output PO of the first gate 14, and the load signal LD. of the Iowa gate (OR 11) to be applied to the clear signal, the first output and Iowa gate (OR 12), which Iowa combining the load signal (LD) of the gate 14, the Iowa gate (OR 12) An RS flip-flop 16 subjected to set and reset control by an output and an output of the second counter 15, a buffer B 11 buffering an output of the RS flip-flop 16, and the buffer ( B 11) of the output and the The output of the most significant bit (MSB) NAND gates (NA 11) and said NAND gate (NA 11) for applying to the output of NAND combination of the enable signal (EN 1) of the first gate 14 of the latch 12 Is inverted and is cleared by the inverter gate I 11 applied to the enable signal EN 2 of the second gate 15 and the output PO of the first gate 14, and the system clock CLK. ) And a phase and duty ratio control circuit 17 for oscillating output Fout by comparing the count value with rising / falling edge phase information RISE and FALL. Voltage controlled oscillator. 제1항에 있어서, 위상 듀티비 조절회로(17)는 제1게이트(14)의 출력(PO)에 의해 클리어제어받고 시스템클럭(CLK)을 카운트하는 계수기(17-1)와, 상기 계수기(17-1)의 출력이 상승에지 위상정보(RISE)와 동일한지 비교하는 제1비교기(17-2)와, 상기 계수기(17-1)의 출력이 하강에지 위상정보(FALL)와 동일한지 비교하는 제2비교기(17-3)와, 상기 제1, 제2비교기(17-2), (17-3)의 출력에 의해 세트 및 리세트제어를 받아 발진출력(Fout)을 하는 RS 플립플롭(17-4)으로 구성하여된 것을 특징으로 하는 디지탈 전압제어 발진기.The phase duty ratio adjustment circuit 17 is a counter 17-1 which is clear controlled by the output PO of the first gate 14 and counts the system clock CLK. Comparing whether the output of the 17-1) is equal to the rising edge phase information (RISE) and whether the output of the counter 17-1 is the same as the falling edge phase information (FALL) RS flip-flop which is set by the second comparator 17-3 and the outputs of the first, second comparators 17-2, 17-3 and receives the oscillation output Fout under reset and reset control. Digital voltage controlled oscillator, characterized in that consisting of (17-4).
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