Register Controlled DLL with fast locking and low-power consumption, is described in this paper. Delay monitor scheme is proposed to achieve the fast locking and inverter is inserted in front of delay line to reduce the power consumption, also. Proposed DLL was fabricated in a 0.6${\mu}{\textrm}{m}$ 1-poly 3-metal CMOS technology. The proposed delay monitor scheme enables the DLL to lock to the external clock within 4 cycles. The power consumption is 36㎽ with 3V supply voltage at 34MHz clock frequency.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제11권2호
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pp.73-79
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2011
This paper describes a reset-free delay-locked loop (DLL) for a memory controller application, with the aid of a hysteresis coarse lock detector. The coarse lock loop in the proposed DLL adjusts the delay between input and output clock within the pull-in range of the main loop phase detector. In addition, it monitors the main loop's lock status by dividing the input clock and counting its multiphase edges. Moreover, by using hysteresis, it controls the coarse lock range, thus reduces jitter. The proposed DLL neither suffers from harmonic lock and stuck problems nor needs an external reset or start-up signal. In a 0.13-${\mu}m$ CMOS process, post-layout simulation demonstrates that, even with a switching supply noise, the peak-to-peak jitter is less than 30 ps over the operating range of 500-1200 MHz. It occupies 0.04 $mm^2$ and dissipates 16.6 mW at 1.2 GHz.
본 논문은 도플러 효과가 GPS 수신기용 비동기 2차 DLL(noncoherent second-order delay locked loop)의 추적 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 성능 분석을 위하여 선형 DLL의 추적 정확도(steady state error and jitter)와 비선형 루프의 신뢰도를 고려하였다. 루프의 신뢰도에 관한 비선형 분석은 MTLL(mean time to lose lock)에서 근사 확장법을 사용하였다. 특히, 최대 MTLL을 얻기 위하여 loop에서 대역 여파기의 최적 대역폭과 최적 루프 파라미터를 제안하였다. 저궤도 위성의 경우는 도플러 영향이 크게 나타나므로 MTLL을 최대로 추적 오차를 최소 하는 효과를 기대할 수 있다. 시뮬레이션 결과로부터 설계된 디지탈 지연동기 루프 시스템이 정확히 동작함을 확인하기 위해 GPS 신호를 발생시키는 시뮬레이터인 STR-2770을 사용, 도플러 주파수를 첨가하여 실제 상황과 같은 환경에서 FPGA로 구현된 DLL회로의 성능을 검증하였다.
본 논문에서는 차내 통신을 위한 데이터 송신기에 지연고정루프를 접목한 회로를 제안한다. 낮은 전자기 간섭 특성을 가진 송신기의 설계를 위해 낮은 슬루율을 가지며, 회로 소자의 공정에 따른 변화로 인한 슬루율 변화량을 보정할 수 있는 지연고정루프를 적용하였다. 시뮬레이션 결과에 의하면, 지연고정루프가 적용된 송신기는 기존의 송신기보다 낮은 슬루율 변화량을 가진다. 제안한 구조의 회로는 65nm 공정으로 설계되었으며, 데이터 전송속도는 20Mbps, 공급전압은 1.1V이다. 지연고정루프가 있는 송신기는 기존의 송신기에 대비하여 빠른 조건에서 53.6% 낮은 슬루율 변화량, 느린 조건에서 13.07% 낮은 슬루율 변화량을 가진다.
In this paper, Digital Delay Locked Loop(DDLL) is designed, implemented and analysed by experiment whose results show that it is possible to track the received signal by this scheme. Designed digital DLL has an advantage that it is not needed to maintain gain balance between early and late channels, which has been problem with an analog DLL. Also DDLL has more improved noise performance compared to analog DLL due to noise level limitation and noise cancellation characteristics. For various loop parameters, their effects on loop performance are analysed and simulated. Proposed DDLL is the first attempt as a digital approach in code tracking loop and it is expected to be a good reference for spread spectrum communication research.
스펙트럼 확산통신(SS)은 CDMA 시스템의 핵심기술이다. 그러나, 스펙트럼확산 통신 방식에 있어서 가장 중요한 문제는 동기방식이다. 동기방식 에는 Delay Locked Loop (DLL), Tau-dither, SO(Synchronous Oscillator) 등이 있다. 그러나, 이러한 것들은 아날로그 동작이기 때문에 조정이 어렵고 크기가 크다는 단점이 있다. 본 연구에서는, Digital Delay Locked Loop (DDLL)을 설계 제작하고 그의 성능을 전력선 전송시스템 실험을 통하여 평가하였다.
본 논문은 40 MHz에서 280 MHz 동작 주파수에서 32-phase clock을 출력하는 multiphase delay-locked loop (DLL)을 제안한다. 제안된 multiphase DLL은 고해상도의 1-bit delay를 위하여 matrix구조의 delay line을 사용한다. Delay line의 선형성을 향상시키기 위하여 matrix 입력단의 비선형성을 보정할 수 있는 기법이 사용된다. 설계된 multiphase DLL은 1.2 V supply를 이용하는 0.11-${\mu}m$ CMOS 공정에서 제작되었다. 125 MHz 동작 주파수에서 multiphase DLL의 DNL은 +0.51/-0.12 LSB 이하로 측정되었으며, input clock의 jitter가 peak-to-peak jitter가 12.9ps일 때 출력clock의 peak-to-peak jitter는 30 ps이다. 면적과 전력 소모는 각각 $480{\times}550{\mu}m^2$과 1.2 V 공급전압에서 9.6 mW이다.
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.
본 연구에서 고속 데이터 전송을 위해 Double Data Rate(DDR) 방식을 사용하는 SDRAM에 내장할 수 있는 저전압 광대역 Delay Locked Loop(DLL) 회로를 설계하였다. 고해상도와 빠른 Lock-on 시간을 위하여 새로운 유형의 위상검출기론 설계하였고 카운터 및 Indicator 등 내장회로의 빠른 동작을 위해 Dual-Data Dual-Clock 플립플롭(DCDD FF)에 기반을 둔 설계를 수행하였으며 이 FF을 사용하므로서 소자수를 70% 정도 감소시킬 수 있었다. Delay Line 중에서 Coarse 부분은 0.2ns 이하까지 검출 가능하며 위상오차를 더욱 감소시키고 빠른 Lock-on 기간을 얻기 위해 Fine 부분에 3-step Vernier Line을 설계하였다. 이 방식을 사용한 본 DLL의 위상오차는 매우 적고 25ps 정도이다. 본 DLL의 Locking 범위는 50∼500MHz로 넓으며 5 클럭 이내의 빠른 Locking을 얻을 수 있다. 0.25um CMOS 공정에서 1.8V 공급전압 사용시 소비전류는 500MHZ 주파수에서 32mA이다. 본 DLL은 고주파 통신 시스템의 동기화와 같은 다른 응용면에도 이용할 수 있다.
본 논문에서는 새로운 locking 알고리즘을 사용하여 저전력의 특정을 가지면서 locking 속도가 빠른 Register Controlled DLL(Delay-Locked Loop)을 설계하였다. Locking 속도의 향상을 위해 제안한 알고리즘은 coarse와 fine controller를 각각 동작시키는 것으로, phase detector에서 출력되는 up/down 신호를 먼저 coarse controller에 인가하여 외부 클럭과 내부 클럭의 큰 위상차를 줄이고, coarse controller를 고정시킨 상태에서 up/down 신호를 fine controller에 인가하여 미세 지연 시간을 조정하도록 하는 것이다. 또한 제안한 DLL은 dual controller를 사용하지만 locking 동작시 한 개의 controller만 동작하므로 소비 전력을 줄일 수 있었으며 lock indicator를 사용하여 좋은 지터 특성을 보였다. 제안한 DLL은 0.6 $\mu\textrm{m}$ CMOS 공정 파라메타를 이용하여 설계하였고, SPICE 모의실험결과 50 MHz에서 200MHz가지 동작하였다. 200MHz 동작시 소비되는 전류는 15mA이며 모든 주파수에서 7 주기 이내에 locking 되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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