DOI QR코드

DOI QR Code

A Low Jitter Dual Output Frequency Synthesizer Using Phase-Locked Loop for Smart Audio Devices

위상고정루프를 이용한 낮은 지터 성능을 갖는 스마트 오디오 디바이스용 이중 출력 주파수 합성기 설계

  • Baek, Ye-Seul (Electrical and Electronic Engineering, Chung-Ang University) ;
  • Lee, Jeong-Yun (Electrical and Electronic Engineering, Chung-Ang University) ;
  • Ryu, Hyuk (Electrical and Electronic Engineering, Chung-Ang University) ;
  • Lee, Jongyeon (Electrical and Electronic Engineering, Chung-Ang University) ;
  • Baek, Donghyun (Electrical and Electronic Engineering, Chung-Ang University)
  • 백예슬 (중앙대학교 전자전기공학부) ;
  • 이정윤 (중앙대학교 전자전기공학부) ;
  • 류혁 (중앙대학교 전자전기공학부) ;
  • 이종연 (중앙대학교 전자전기공학부) ;
  • 백동현 (중앙대학교 전자전기공학부)
  • Received : 2015.10.14
  • Accepted : 2016.01.15
  • Published : 2016.02.25

Abstract

A Low jitter dual output frequency synthesizer for smart audio devices is described in this paper. It has been fabricated in a 1.8 V Dongbu $0.18-{\mu}m$ CMOS process. Output frequency is controlled by 3 rd order Sigma-Delta Modulation and digital divider. The frequency synthesizer has a size of $0.6mm^2$, frequency range of 0.6-200 MHz, loop bandwidth of 350 kHz, and rms jitter of 11.4 ps-21.6 ps.

본 논문에서는 위상고정루프를 이용한 낮은 지터 성능을 갖는 스마트 오디오 디바이스용 이중출력 주파수 합성기를 제안하였다. 제안하는 주파수 합성기는 1.8 V 동부 $0.18-{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 설계하였다. 다양한 오디오 샘플링 주파수를 출력하기 위해 3차 시그마-델타 모듈레이션을 이용하여 fraction-N 디바이더를 설계하였다. 오디오 반도체에서 요구되는 낮은 지터 성능을 만족 시키기 위해 인-밴드 잡음을 분석, 최적화 하였다. $0.6mm^2$의 칩 사이즈를 가지고 0.6 MHz-200 MHz의 출력 주파수를 갖는다. 모든 모드에서 측정된 지터는 11.4 ps-21.6 ps 이다.

Keywords

References

  1. W. Y. Jungm, et al., "A 1.2mW $0.02mm^2$ 2GHz Current-Controlled PLL Based on a Self-Biased Voltage-to-Current Converter," IEEE Int. Solid-State Circuits Conf. Dig. Tech. Papers, pp. 310-605, Feb. 2007.
  2. Y. S. Baek, et al., "A Low Jitter Dual Output Frequency Synthesizer for Multi Audio Devices," IEIE Summer Conference, pp. 136-138, Jun. 2015.
  3. J. N. Soares, et al., "A 1.6-GHz dual modulus prescaler using the extended true-single-phase -clock CMOS citcuit technique (E-TSPC)," IEEE. J Solid-State Circuit, vol. 34, no. 1, pp. 97-102, Jan. 1999. https://doi.org/10.1109/4.736661
  4. T. A. D. Riley, et al, "Delta-sigma modulation in fractional-N frequency synthesis," IEEE Int. Solid-State Circuits Conf. Dig. Tech. Papers, vol. 28, pp. 553-559, 1993.
  5. W. Chou, et al, "Dithering and its effects on sigma-delta and multistage sigma-delta modulation," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 37, pp. 500-513, May. 1991. https://doi.org/10.1109/18.79906
  6. X. Gao, et al, "Jitter Analysis and a Benchmarking Figure-of-Merit for Phase-Locked Loops," IEEE, Trans. Circuits and Systems II, Express Briefs, vol. 56, pp. 117-121, 2009. https://doi.org/10.1109/TCSII.2008.2010189
  7. H. Tao, et al., "Jitter model of Fraction-N Synthesizer Influenced by ${\Sigma}{\Delta}$ Quantization Noise," IEEE, Electron Devices and Solid-State Circuits, pp. 262-265, 2009.
  8. A. Aktas, M. Ismail, "CMOS PLLs and VCOs for 4G Wireless," 2004.
  9. C. Wu, et al., "A 1-V 2.4-GHz CMOS Frequency Synthesizer with Current-Match Charge Pump," IEEE, Asia-Pacific Conference on Circuits and System, vol. 1, pp. 433-436, Dec. 2004.
  10. C. T. Charles, et al., "A Buffered Charge Pump with Zero Charge Sharing," in Proc. IEEE ISCAS., pp. 2633-2636, May. 2008.