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고속 저전압 위상 동기 루프(PLL) 설계
Design of Low voltage High speed Phase Locked Loop 원문보기

대한전기학회 2007년도 심포지엄 논문집 정보 및 제어부문, 2007 Apr. 27, 2007년, pp.267 - 269  

황인호 (울산대학교 전기전자공학부) ,  조상복 (울산대학교 전기전자공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

PLL(Phase Locked Loop) are widely used circuit technique in modern electronic systems. In this paper, We propose the low voltage and high speed PLL. We design the PFD(Phase Frequency Detector) by using TSPC (True Single Phase Clock) circuit to improve the performance and solve the dead-zone problem....

AI 본문요약
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제안 방법

  • D-플립플롭을 이용한 Divider를 사용하여 저 전력 고속동작 PLL을 설계하였다. PFD는 TSPC회로를 이용하여 고속에서 동작할 수 있도록 설계하였으며, CP(Charge Pump)는 Positive Feedback and Current Reuse 회로를 사용하여 # 스위칭 속도와 적은 소비전럭을 얻을 수 있도록 설계하였다" # 사용 하였으며 특히 DEay cell을 Differmtial구조를 사용하여 설계함으로써 넓은 동작주파수와 선형적인 주파수특성을 얻을 수 있도록 설계하였다. 또한 정확한 VCO의 출력주파수 분주하기 위하여 D~Type 플립플롭을 이용한 Divid순「를 설계하였다.
  • '본 논문에서는 TSPC회로를 이용한 PFD, Positive Feed back and Current Reused 회로를 이용한 Charge Pump, 5 -Stage Differetial Ring Oscillator VCO. D-플립플롭을 이용한 Divider를 사용하여 저 전력 고속동작 PLL을 설계하였다.
  • 그림3.A에 설계한 CP 회로를 나타내었으며 설계한 Charge Pump는 Current Mismatch 문제를 해결하기 위하여 Positive Feedback구조를 사용 하였으며, UP 스위치와 DOWN 스위치가 동시에 On 될 때생기는 Switching Mismatch 문제를 해결하기 위하여 Charge Pump 의 각 스위치를 NMOS 로 구성하였다. 또한 Positive Feedback구조를 사용하여 스위칭 속도를 향상시키고 전력 소모를 줄일 수 있도록 설계하였다.
  • Differetial Ring Oscillator VCO. D-플립플롭을 이용한 Divider를 사용하여 저 전력 고속동작 PLL을 설계하였다. PFD는 TSPC회로를 이용하여 고속에서 동작할 수 있도록 설계하였으며, CP(Charge Pump)는 Positive Feedback and Current Reuse 회로를 사용하여 # 스위칭 속도와 적은 소비전럭을 얻을 수 있도록 설계하였다" # 사용 하였으며 특히 DEay cell을 Differmtial구조를 사용하여 설계함으로써 넓은 동작주파수와 선형적인 주파수특성을 얻을 수 있도록 설계하였다.
  • 설계한 PLL의 입력주파수는 25MHz, VCO의 출력주파수는 800MHz이며 Lock Timee 5g이다. PLL의 동작전압은 L8V이며, 설계시 사용한 공정은 CMOS 0JL8iim공정을 사용하여 설계를 하였다.
  • 또한 기준주파수와 Feedback된 신호의 차이가 Gate 지연보다 작은 경우 위상 차이를 판별하지 못하는 문제가 발생한다. 그림2B는 설계한 PFD 회로로 TSPC(True Single Phase Clock) Dynamic Logic을 사용하여 설계를 하였으며 Reset 경로가 짧아서 고속 동작에 유리하고 PLL이 Locking 할 때 UP과 DOWN의 펄스폭이 매우 동일하게 유지되므로 Dead-zone이 매우 작게 돤다, 설계한 PFD의 특성곡선을 분석하여 두 신호의 위상 차이에 대하여 #발생하지 않는 선형적인 특성을 확인하였다.
  • A에 설계한 CP 회로를 나타내었으며 설계한 Charge Pump는 Current Mismatch 문제를 해결하기 위하여 Positive Feedback구조를 사용 하였으며, UP 스위치와 DOWN 스위치가 동시에 On 될 때생기는 Switching Mismatch 문제를 해결하기 위하여 Charge Pump 의 각 스위치를 NMOS 로 구성하였다. 또한 Positive Feedback구조를 사용하여 스위칭 속도를 향상시키고 전력 소모를 줄일 수 있도록 설계하였다. ,
  • B에 Cell의 내부를 나타내었으며 Buffer Stage는 넒은 동작주파수와 선형적인 주파수 특성을 얻기 위하여 Symmetric Load를 사용하였다. 또한 전원 전압과 기판의 잡음에 둔감한 특성을 얻기 위하여 Differential 구조를 사용하였다. 설계한 VCO의 Simulation 결과를 그림4.
  • PFD는 TSPC회로를 이용하여 고속에서 동작할 수 있도록 설계하였으며, CP(Charge Pump)는 Positive Feedback and Current Reuse 회로를 사용하여 # 스위칭 속도와 적은 소비전럭을 얻을 수 있도록 설계하였다" # 사용 하였으며 특히 DEay cell을 Differmtial구조를 사용하여 설계함으로써 넓은 동작주파수와 선형적인 주파수특성을 얻을 수 있도록 설계하였다. 또한 정확한 VCO의 출력주파수 분주하기 위하여 D~Type 플립플롭을 이용한 Divid순「를 설계하였다. 설계한 PLL의 입력주파수는 25MHz, VCO의 출력주파수는 800MHz이며 Lock Timee 5g이다.
  • 그림7에 전체 PLL회로의 simulation 결과를 나타내었으며, 기준 입력주파수 20MHz 에 대하여 DOWN 펄스가 발생하여 VCO 의 Control Voltagee7}- 상승하며, 후에 Lock Time이 발생하여 800MHz의 므CO출력 주파수가 발생함을 확인하였다. 사용한 Simulation Toole Cadence사의 Spectra RF를 이용하여 Simulation 하였다.
  • 설계한 Dividei■는 D—플립플롭을 사용하여 Coun坨i'회로를 구성하여 VCO의 높은 츨럭주파수를 낮추어 QsgW砒5■의 기준주파수와 비고r할 수 있도록 설계를 하였다. 그림6에 DNX der의 Simulation 결과를 나타내었으며 &)0MHz의 Divider.

대상 데이터

  • 또한 정확한 VCO의 출력주파수 분주하기 위하여 D~Type 플립플롭을 이용한 Divid순「를 설계하였다. 설계한 PLL의 입력주파수는 25MHz, VCO의 출력주파수는 800MHz이며 Lock Timee 5g이다. PLL의 동작전압은 L8V이며, 설계시 사용한 공정은 CMOS 0JL8iim공정을 사용하여 설계를 하였다.

이론/모형

  • A에 VCO의 Delay Cell 과 그림4.B에 Cell의 내부를 나타내었으며 Buffer Stage는 넒은 동작주파수와 선형적인 주파수 특성을 얻기 위하여 Symmetric Load를 사용하였다. 또한 전원 전압과 기판의 잡음에 둔감한 특성을 얻기 위하여 Differential 구조를 사용하였다.
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