부정합 감지 복제 전하 펌프를 이용한 자동 전류 보상 전하 펌프의 설계 A Design of an Automatic Current Correcting Charge-Pump using Replica Charge Pump with Current Mismatch Detection원문보기
본 논문에서는 공정, 전압, 온도 변화에도 전하 펌프의 전류부정합을 자동으로 보정하기 위한 전하 펌프 구조를 제안한다. 일반적으로 위상 동기 루프의 위상 잡음 및 스퍼 성능을 향상시키기 위해서 전하 펌프의 전류부정합을 최소화해야 한다. 전류부정합을 보정하기 위해서 복제 전하 펌프로부터 전류 복사를 통해 어떠한 경우에도 실제 전류 차이만큼을 피드백 하도록 하는 방법을 제안하였다. 이 방법은 전하 펌프의 전류부정합을 해결하기 위한 여러 가지 방법 중에서도 상대적으로 간단한 회로로 구성할 수 있으며, 부정합 전류치를 그대로 복사하기 때문에 높은 정확도를 가진다. 기존에 제안되었던 방법들은 대부분 다이나믹 특성에 대한 성능이 부족하지만 본 논문에서 제안된 방법은 실시간으로 보정기능을 수행함으로써 다이나믹 특성에서도 우수한 성능을 가진다. 제안하는 전하 펌프는 $0.13{\mu}m$CMOS 공정으로 설계 되었으며, 면적은 $100{\mu}m\;{\times}\;160{\mu}m$이다. 1.2V의 공급전압에서 0.2V ~ 1V의 출력 전압 범위를 가진다. 충전 전류와 방전 전류는 $100{\mu}A$이며, PVT variation에 대한 전류 부정합은 1% 미만이다.
본 논문에서는 공정, 전압, 온도 변화에도 전하 펌프의 전류부정합을 자동으로 보정하기 위한 전하 펌프 구조를 제안한다. 일반적으로 위상 동기 루프의 위상 잡음 및 스퍼 성능을 향상시키기 위해서 전하 펌프의 전류부정합을 최소화해야 한다. 전류부정합을 보정하기 위해서 복제 전하 펌프로부터 전류 복사를 통해 어떠한 경우에도 실제 전류 차이만큼을 피드백 하도록 하는 방법을 제안하였다. 이 방법은 전하 펌프의 전류부정합을 해결하기 위한 여러 가지 방법 중에서도 상대적으로 간단한 회로로 구성할 수 있으며, 부정합 전류치를 그대로 복사하기 때문에 높은 정확도를 가진다. 기존에 제안되었던 방법들은 대부분 다이나믹 특성에 대한 성능이 부족하지만 본 논문에서 제안된 방법은 실시간으로 보정기능을 수행함으로써 다이나믹 특성에서도 우수한 성능을 가진다. 제안하는 전하 펌프는 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계 되었으며, 면적은 $100{\mu}m\;{\times}\;160{\mu}m$이다. 1.2V의 공급전압에서 0.2V ~ 1V의 출력 전압 범위를 가진다. 충전 전류와 방전 전류는 $100{\mu}A$이며, PVT variation에 대한 전류 부정합은 1% 미만이다.
This paper presents a charge pump architecture for correcting the current mismatch due to the PVT variation. In general, the current mismatch of the charge pump should be minimized to improve the phase noise and spur performance of the PLL. In order to correct the current mismatch of the charge pump...
This paper presents a charge pump architecture for correcting the current mismatch due to the PVT variation. In general, the current mismatch of the charge pump should be minimized to improve the phase noise and spur performance of the PLL. In order to correct the current mismatch of the charge pump, the current difference is detected by the replica charge pump and fed back into the main charge pump. This scheme is very simple and guarantees the high accuracy compared with the prior works. Also, it shows a good dynamic performance because the mismatch is corrected continuously. It is implemented in 0.13um CMOS process and the die area is $100{\mu}m\;{\times}\;160{\mu}m$. The voltage swing is from 0.2V to 1V at supply voltage of 1.2V. The charging and discharging currents are $100{\mu}A$, respectively and the current mismatch due to the PVT variation is less than 1%.
This paper presents a charge pump architecture for correcting the current mismatch due to the PVT variation. In general, the current mismatch of the charge pump should be minimized to improve the phase noise and spur performance of the PLL. In order to correct the current mismatch of the charge pump, the current difference is detected by the replica charge pump and fed back into the main charge pump. This scheme is very simple and guarantees the high accuracy compared with the prior works. Also, it shows a good dynamic performance because the mismatch is corrected continuously. It is implemented in 0.13um CMOS process and the die area is $100{\mu}m\;{\times}\;160{\mu}m$. The voltage swing is from 0.2V to 1V at supply voltage of 1.2V. The charging and discharging currents are $100{\mu}A$, respectively and the current mismatch due to the PVT variation is less than 1%.
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문제 정의
본 논문에서는 전하 펌프의 전류 부정합을 최소화시키기 위하여 복제 전하 펌프와 전류 복제 기법을 이용, 부정합 전류를 보상해주는 방법을 제안하였으며, 간단한 방법으로 공급전압, 온도, 공정의 변화에도 충 . 방전전류 간의 부정합을 실시간 보정함으로써 위상 동기 루프의 성능 향상을 기대할 수 있다.
본 논문은 공정, 공급 전압, 온도 변화에 극복하기 위한 자동 보정 기숭을 가진 전하 펌프 설계에 관한 논문이다. 전류 부정합을 효과적으로 보정하기 위해 전류복제 기법이 사용되었다.
제안 방법
Isource와 Isink를 비교하여 작은 쪽에 오차 전류만큼 전류 복제에 의해 돌려주게 되는데, 이때 비교는 감지 커패시터의 충 . 방전량 차이에 따른 전압 변화를 비교기를 이용하여 수행한다. 이 방법은 전압-전류 변환기를 이용하는 방법에 비하여 작은 감지 커패시터를 사용할 수 있다.
비교기의 출력 신호(SW_COR)는 복제 전하 펌프의 SWP와 SWN 중에 하나를 ON 시켜서 복제 기법을 이용해 오차 전류를 주 전하 펌프의 보정 전류 소스에 돌려준다. 부정합 전류를 동일한 값으로 복제해야 하기 때문에 MP1 과 MP5, 그리고 MN2와 MN5의 쌍은 각각 동일한 사이즈로 설계하였다.
제안한 전하 펌프는 0.13pm CMOS 공정을 사용하여 구현하였고, L2V의 전원 전압을 사용하였다. 전류 정합특성은 0.
대상 데이터
공정은 0.13um CMOS 공정을 사용하였으며 면적은 100um X 160pm 이다.
이론/모형
전류 부정합을 효과적으로 보정하기 위해 전류복제 기법이 사용되었다. 복제 전하 펌프에서 동일한 전류 부정합을 얻어내 전류 복제 기법에 의해 주 전하펌프로 전류 오차만큼 돌려준다.
성능/효과
따라서 리셋 펄스가 출력되는 구간에서는 이미 오차 전류를 피드백 하고 있는 상태가 되므로 ISOURCE와 ISINKCOR 는 동일한 값의 전류를 루프필터에 공급하는 결과를 보여주었다. 공급전압 1.2V, 온도 27℃, TT 상태에서의 모의실험 결과이며, 다이나믹 특성에서도 좋은 성능을 확인할 수 있다.
이때 리셋 펄스가 출력되지 않는 구간 동안에 비교가 되고, 비교 결과에 따라 오차 전류 복제 희로의 SWP와 SWN을 온/오프 한다. 따라서 리셋 펄스가 출력되는 구간에서는 이미 오차 전류를 피드백 하고 있는 상태가 되므로 ISOURCE와 ISINKCOR 는 동일한 값의 전류를 루프필터에 공급하는 결과를 보여주었다. 공급전압 1.
본 논문에서 제안하는 방법은 실시간으로 전류 부정합을 판단하여 보정하게 되므로 다이나믹 특성에서도 좋은 성능을 기대할 수 있다. 또한 전류 오차를 그대로 복제하여 돌려주는 방식이기 때문에 다양한 구조의 전하 펌프에 적용하기에 용이하다.
2V ~ IV 구간 내에서 충전 전류와 방전 전류의 오차가 1% 미만으로 뛰어난 성능을 가지며 공정, 공급 전압, .온도의 변화에 대하여서도 동일한 수준의 성능을 가지고 있음을 검증하였다.
비교하였다. 정확도에서 우수한 성능을 보여주며 공정, 공급전압, 온도의 변화에 대해서도 동일한 전류 부정합 정확도를 유지함을 알 수 있다.
참고문헌 (8)
Rhee, W.: "Design of high-performance CMOS Charge-pump in phase-locked loops" ; Proc. ISCAS, Orlando, FL, USA, vol. 2 pp. 542-548 , Jul. 1999.
Hyungki Huh; Yido Koo; Kang-Yoon Lee; Yeonkyeong Ok; Sungho Lee; Daehyun Kwon; Jeongwoo Lee; Joonbae Park; Kyeongho Lee; Deog-Kyoon Jeong; Kim, W.; "Comparison frequency doubling and Charge Pump matching techniques for dual-band ${\Delta}{\Sigma}$ fractional-N frequency synthesizer" ; Solid-State Circuits, IEEE Journal of Volume 40, Issue 11, Pp. 2228-2236, Nov. 2005
Gierkink, S.L.J.; "Low-Spur, Low-Phase-Noise Clock Multiplier Based on a Combination of PLL and Recirculating DLL With Dual-Pulse Ring Oscillator and Self-Correcting Charge Pump" ; Solid-State Circuits, IEEE Journal of Volume 43, Issue 12, pp. 2967 -2976 , Dec. 2008.
Yao-Hong Liu; Ching-Lung Ti; Tsung-Hsien Lin; "Dynamic Current-Matching Charge Pump and Gated-Offset Linearization Technique for Delta-Sigma Fractional-N PLLs" ; Circuits and Systems I: Regular Papers, IEEE Transactions on Volume 56, Issue 5, pp. 877 -885 , May 2009.
Mekky, R.H.; Dessouky, M.; "Design of a low-mismatch gain-boosting Charge Pump for phase-locked loops" Microelectronics, 2007. ICM 2007. Internatonal Conference on, 29-31 pp. 321 -324, Dec. 2007.
Yuan Sun; Liter Siek; Pengyu Song;,"Design of a High Performance Charge Pump Circuit for Low Voltage Phase-locked Loops", Integrated Circuits, 2007. ISIC '07. International Symposium on,26-28, pp. 271 ？ 274, Sep. 2007.
부영건, 고동현, 김상우, 박준성, 이강윤 ; "넓은 출력 전압 범위를 갖는 위상동기루프를 위한 저전압 Charge Pump 회로 설계" ; 전자공학회 논문지 제 45 권 SD편 제 8호, pp. 44-47, August 2008.
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