A 125 MHz CMOS Delay-Locked Loop with 64-phase Output Clock

64-위상 출력 클럭을 가지는 125 MHz CMOS 지연 고정 루프

This paper describes a delay-locked loop (DLL) that generates a 64-phase clock with the operating frequency of 125MHz. The proposed DLL use a $4{\times}8$ matrix-based delay line to improve the linearity of a delay line. The output clock with 64-phase is generated by using a CMOS multiplex and a inverted-based interpolator from 32-phase clock which is the output clock of the $4{\times}8$ matrix-based delay line. The circuit for an initial phase lock, which is independent on the duty cycle ratio of the input clock, is used to prevent from the harmonic lock of a DLL. The proposed DLL is designed using a $0.18-{\mu}m$ CMOS process with a 1.8 V supply. The simulated operating frequency range is 40 MHz to 200 MHz. At the operating frequency of a 125 MHz, the worst phase error and jitter of a 64-phase clock are +11/-12 ps and 6.58 ps, respectively.

본 논문에서는 125 MHz 동작 주파수에서 64개 위상의 클럭을 출력하는 지연 고정 루프 (DLL: delay-locked loop)을 제안한다. 제안된 다중 지연 고정 루프는 delay line의 선형성을 개선하기 위해 $4{\times}8$ matrix 구조의 delay line을 사용한다. CMOS multiplexer와 inverter-based interpolator를 이용하여 $4{\times}8$ matrix 기반의 delay line에서 출력된 32개 위상의 클럭으로부터 64개 위상의 클럭을 생성한다. 또한 DLL에서 harmonic lock을 방지하기 위해 클럭의 duty cycle ratio에 무관한 initial phase locking을 위한 회로가 제안된다. 제안된 지연 고정 루프는 1.8 V의 공급전압을 이용하는 $0.18-{\mu}m$ CMOS 공정에서 설계된다. 시뮬레이션된 DLL은 40 MHz에서 200 MHz의 동작 주파수 범위를 가진다. 125 MHz 동작 주파수에서 최악의 위상 오차와 jitter는 각각 +11/-12 ps와 6.58 ps이다.