논문은 fractional-N 방식의 주파수 합성기(PLL)를 낮은 차수의 ${\Delta}{\Sigma}$변조기로 더욱 높은 성능의 PLL로 설계하기 위하여 대역폭 가변 방식의 PLL과 ${\Delta}{\Sigma}$방식의 fractional-N PLL의 구조를 합성한 새로운 방식의 PLL을 제안한다. Matla으로 대역폭 가변을 이용한 ${\Delta}{\Sigma}$방식의 fractional-N PLL의 시뮬레이션을 수행하여 제안된 구조의 특성을 관찰하였다. 본 논문의 대역폭 가변 PLL은 HSPICE 0.35um CMOS 공정을 이용하여 시뮬레이션 하였고, 그 결과 제안된 PLL은 빠른 록이 가능하고 fractional spur를 20dB 정도 낮출 수 있었다.
This paper proposes LC voltage-controlled oscillator (VCO) phase-locked loop (PLL) and ring-VCO PLL topologies with low-phase noise. Differential control loops are used for the PLL locking through a symmetrical transformer-resonator or bilaterally controlled varactor pair. A differential compensation mechanism suppresses out-band spurious tones. The prototypes of the proposed PLL are implemented in a CMOS 65-nm or 45-nm process. The measured results of the LC-VCO PLL show operation frequencies of 3.5 GHz to 5.6 GHz, a phase noise of -118 dBc/Hz at a 1 MHz offset, and a spur rejection of 66 dBc, while dissipating 3.2 mA at a 1 V supply. The ring-VCO PLL shows a phase noise of -95 dBc/Hz at a 1 MHz offset, operation frequencies of 1.2 GHz to 2.04 GHz, and a spur rejection of 59 dBc, while dissipating 5.4 mA at a 1.1 V supply.
이 논문은 PLL주파수 합성기의 루프 대역폭보다 높은 주파수에서 낮은 주파수까지 변화하는 신호에 대한 주파수 변조가 일정한 최대 주파수 편이를 갖도록 하는 단순하면서도 저가의 새로운 주파수 변조회로를 소개하였다. 이 주파수 변조회로는 PLL 안에서의 주파수에 따른 루프 필터의 궤환량을 보상하도록 설계되었고 최대주파수 편이값 조절과 루프와의 상호 간섭을 제거할 수 있도록 설계되었다. 또한 기존의 스펙트럼 분석기로 $\Delta$f(최대 주파수 편이)또는 $\beta$(변조 지수)를 측정하는 방법은 협대역 주파수 변조에서만 유용하여 광대역 주파수에서 측정할 수 있도록 새로운 측정방법을 제안하고 변조 신호 발생기를 이용하여 정확성을 확인하였다. 이런 한 방법으로 설계하여 제작한 회로를 측정하여 기대한 일정한 최대 주파수 편이를 가지는 것을 확인하였다.
이동 통신의 세계적 흐름은 디지털화, 고속화 그리고 대용량화의 추세로 나아가고 있다. 또한 한정된 주파수 자원을 효율적으로 이용하기 위하여 대역확산 방식이 그 주를 이루고 있다. 본 연구에서는 고속 주파수도약 방식을 이용하였다. 잡음 등의 여러 가지 문제점을 가지고 있는 PLL(Phase Lock Loop) 대신, PLL의 단점을 최소화할 수 있는 디지털 소자인 직접 디지털 주파수합성기(DDS : Direct Digital Synthesizer)를 사용하여 FFH 시스템 송신부의 주파수합성기를 설계하였다. PLL를 이용하여 고속 주파수 도약시스템을 설계하는 경우, PLL의 settling time의 설정과 요구되는 RF대역폭등의 설계사양을 만족시키기가 어려우며 평형변조기 사용에 의한 회로의 복잡성으로 인한 제약이 따르게 된다. 본 연구에서는 DDS를 이용하여 고속 주파수도약 시스템을 설계하기 위한 성능평가에 대하여 연구하였으며, 오율 개선의 해석과 도약율 1M hps, 5MHz RF 대역폭의 고속 주파수 도약이 가능한 시스템을 설계하고 성능을 평가하였다.
In this paper, for phase lock loop(PLL) synthesizer, we introduce a novel but simple and low cost frequency modulation(FM) circuit of a flat peak frequency deviation for modulation signal from high to very low frequency penetrating into the loop-bandwidth of PLL. The FM circuit was basically designed to compensate an amount of feedback of the loop filter in PLL. The circuit also includes the capability of the adjustment of peak frequency deviation and blocking the interference with the loop filter. The designed circuit was successfully implemented and showed the flat frequency deviation as expected in the design.
In this paper, we design PLL for a low jitter and fast locking time that is used a new simple precharged CMOS phase frequency detector(PFD). The proposed PFD has a simple structure with using only 18 transistors. Futhermore, the PFD has a dead zone 25ps in the phase characteristic which is important in low jitter applications. The phase and frequency error detection range is not limited as the case of other precharge type PFDs. the simulation results base on a third order PLL are presented to verify the lock in process with the proposed PFD. the PLL using the new PED is designed using 0.25${\mu}m$ CMOS technology with 2.5V supply voltage.
Khan, Reyyan Ahmad;Ashraf, Muhammad Noman;Choi, Woojin
전력전자학회:학술대회논문집
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전력전자학회 2017년도 추계학술대회
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pp.7-8
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2017
The Phase-Locked Loop (PLL) is widely used in grid-tie inverter applications to achieve the synchronization between the inverter and the grid. However, its performance is deteriorated when the grid voltage is not pure sinusoidal due to the harmonics and the frequency deviation. Therefore it is important to design a high performance phase-locked loop (PLL) for the single phase inverter applications to guarantee the quality of the inverter output. In this paper a simple method to improve the performance of the PLL for the single phase inverter is proposed. The proposed PLL is able to accurately estimate the fundamental frequency component of the grid voltage even in the presence of harmonic components. In additional its transient response is fast enough to track a change in grid voltage within two cycles of the fundamental frequency. The effectiveness of the proposed PLL is confirmed through the PSIM simulation and experiments.
본 논문에서는 최근에 주로 사용되는 디지털 PLL중 Tri-State 방식과 sample-Hold 방식을 사용한 PLL루프의 시간 불연속 동작을 묘사하기 위한 새로운 모델을 설정하여 비선형 PLL의 안정도 해석을 Z영역에서 하였으며 과도응답을 구하기 위한 상태방정식을 유도하였다. 종래에는 디지털 PLL의 시간 불연속 동작을 시간 연속 동작으로 근사화 시켜 선형적 해석을 하므로써 실제로는 시간 불연속 동작을 하는 디지털 PLL의 불안정한 영역을 정확히 찾아내지 못하였으나 새로운 모델에 의한 Z영역에서의 해석에서는 시간연속 해석에서 발견할 수 없었던 불안정 영역을 밝혀냄으로써 디지털 PLL의 최적 설계가 가능하도록 루프계수의 한계를 구하였다.
본 논문은 FPGA 기반의 DSC-PLL(Delayed Signal Cancellation - Phase Locked Loop)을 설계하고, 왜곡된 3상전압 조건에서 위상추종결과를 비교실험 하였다. FPGA 구현 알고리즘은 Matlab/Simulink와 연동된 System Generator를 이용하여 DSC-PLL 모델을 설계하고, Verilog HDL 코드로 변환 하였다. 불평형 및 고조파를 포함한 왜곡된 3상 전압 조건에서 FPGA에 구현된 DSC-PLL과 SRF-PLL (Synchronous Reference Frame - Phase Locked Loop)의 d-q축 고조파 감쇠특성 및 위상추종능력을 실험을 통해 비교하였다. DSC-PLL은 약 5.44ms 이내에 d-q축 고조파 성분을 제거함으로써 정상분 기본파 전압의 위상을 빠르게 추종하는 것을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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