• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제15권11호
• /
• pp.2444-2450
• /
• 2011

본 논문에서는 다중 위상주파수검출기를 사용하여 fractional 스퍼를 줄이는 주파수 합성기를 제안하였다. 기존의 fractional-N 위상고정루프에서 발생하는 스퍼를 줄여주는 구조의 위상주파수 검출기를 사용하여 fractional-N 위상고정루프에서 fractional 스퍼를 억제할 수 있는 주파수 합성기를 설계하였다. 제안된 구조는 두 가지의 에지 검출 방식을 갖는 새로운 구조의 위상주파수검출기를 사용하여 위상주파수검출기의 출력 신호의 최대 폭을 제한하여 fractional 스퍼의 크기를 줄이도록 하였다. 제안된 주파수 합성기는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정 파라미터들을 사용하여 HSPICE로 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션의 결과는 제안된 형태의 주파수 합성기는 빠른 위상고정시간을 가지고 fractional 스퍼를 감소시킬 수 있음을 보여준다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제13권2호
• /
• pp.170-183
• /
• 2013

This paper gives an overview of fractional-N phase-locked loops (PLLs) with practical design perspectives focusing on a ${\Delta}{\Sigma}$ modulation technique and a finite-impulse response (FIR) filtering method. Spur generation and nonlinearity issues in the ${\Delta}{\Sigma}$ fractional-N PLLs are discussed with simulation and hardware results. High-order ${\Delta}{\Sigma}$ modulation with FIR-embedded filtering is considered for low noise frequency generation. Also, various architectures of finite-modulo fractional-N PLLs are reviewed for alternative low cost design, and the FIR filtering technique is shown to be useful for spur reduction in the finite-modulo fractional-N PLL design.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제43권10호
• /
• pp.90-96
• /
• 2006

본 논문에서는 capacitance scaling 구조를 이용하여 짧은 locking 시간과 작은 fractional spur를 가지는 ${\Sigma}{\Delta}$ fractional-N PLL을 설계하였다. 루프필터의 실효 커패시턴스를 변화시키기 위하여 여러 개의 전하펌프를 이용해 서로 다른 경로로 커패시터에 전류를 공급하였다. 필터의 실효 커패시턴스는 동작상태에 따라 크기가 변하며 커패시터들은 하나의 PLL 칩에 집적화 할 수 있을 정도로 작은 크기를 가진다. 또한 PLL이 lock 되면 전하펌프 전류의 크기도 작아져 fractional spur의 크기도 작아진다. 제안된 구조는 HSPICE CMOS $0.35{\mu}m$ 공정으로 시뮬레이션 하였으며 $8{\mu}s$ 이하의 locking 시간을 가진다. PLL의 루프필터는 200pF, 17pF의 작은 커패시터와 $2.8k{\Omega}$의 저항으로 설계되었다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제2권1호
• /
• pp.41-48
• /
• 2002

This paper presents a 18-mW, 2.5-㎓ fractional-N frequency synthesizer with l-bit $4^{th}$-order interpolative delta-sigma ($\Delta{\;}$\sum$)modulator to suppress fractional spurious tones while reducing in-band phase noise. A fractional-N frequency synthesizer with a quadruple prescaler has been designed and implemented in a $0.5-\mu\textrm{m}$ 15-GHz $f_t$ BiCMOS. Synthesizing 2.1 GHzwith less than 200 Hz resolution, it exhibits an in-band phase noise of less than -85 dBc/Hz at 1 KHz offset frequency with a reference spur of -85 dBc and no fractional spurs. The synthesizer also shows phase noise of -139 dBc/Hz at an offset frequency of 1.2 MHz from a 2.1GHz center frequency.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제11권8호
• /
• pp.1558-1563
• /
• 2007

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.

• 대한전자공학회논문지TC
• /
• 제42권7호
• /
• pp.35-40
• /
• 2005

본 논문에서는 900MHz 대역 중저속 무선 통신용 칩에 이용되는 3차 ${\Delta}{\sum}$ modulator를 사용한 Fractional-N PLL 주파수 합성기를 설계 및 제작하였다 우수한 위상노이즈 특성을 얻기 위해 노이즈 특성이 좋은LC VCO를 사용하였다. 그리고 고착시간을 줄이기 위해서 Charge Pump의 펌핑 전류를 주파수 천이 값에 따라 조절할 수 있도록 제작하였고 PFD의 참조 주파수를 3MHz까지 높였다. 또한 참조 주파수를 높이는 동시에 PLL의 최소 주파수 천이 간격을 10KHz까지 줄일 수 있도록 하기위하여 36/37 Fractional-N 분주기를 제작하였다. Fractional Spur를 줄이기 위해서 3차 ${\Delta}{\sum}$ modulator를 사용하였다. 그리고 VCO, Divider by 8 Prescaler, PFD, 및 Charge Pump는 0.25um CMOS공정으로 제작되었으며, 루프 필터는 외부 컴포넌트를 이용한 3차RC 필터로 제작되었다. 그리고 Fractional-N 분주기와 3차 ${\Delta}{\sum}$ modulator는 VHDL 코드로 작성되었으며 Xilinx Spartan2E을 사용한 FPGA 보드로 구현되었다. 측정결과 PLL의 출력 전력은 약 -11dBm이고, 위상노이즈는 100kHz offset 주파수에서 -77.75dBc/Hz이다. 최소 주파수 간격은 10kHz이고, 최대 주파수 천이는 10MHz이고, 최대 주파수 변이 조건에서 고착시간은 약 800us이다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제25권9호
• /
• pp.903-911
• /
• 2014

본 논문에서는 광대역 수신기에서 고속으로 동작하며, 위상 잡음의 크기와 형태를 개선한 이중 PLL 구조 주파수 합성기를 제안한다. 위상 잡음 및 불요신호의 개선을 위해 두 번째 PLL의 기준 주파수로 사용되는 첫 번째 PLL의 출력주파수를 변경하였다. 6.5~8.5 GHz에서 동작하며, 디지털 NCO(Numerically Controlled Oscillator)와 연계하여 주파수 해상도 1 Hz를 만족하는 주파수 합성기를 설계하였고, 제작된 주파수 합성기는 동조속도 60 us 이내로 동작하며, 출력 전력은 약 -3 dBm 이상, 위상 잡음은 10 kHz offset에서 -95 dBc/Hz 이하를 만족한다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제45권6호
• /
• pp.60-67
• /
• 2008

본 논문에서는 Bluetooth, Zigbee, WLAN 등 2.4GHz 대역 ISM-band 응용 분야를 위한 저 전력 주파수 합성기를 설계하였다. 저 전력 특성을 얻기 위해 전류소모가 큰 VCO, prescaler, ${\Sigma}-{\Delta}$ modulator 등의 전력소모를 최적화하는데 중점을 두고 설계하였다. VCO는 전력소모 측면에서 유리한 NP-core 유형의 구조를 선택하여 위상잡음 특성과 전력소모를 최적화하였으며, prescaler는 정적 전류소모가 거의 없는 동적 회로 기술이 적용된 D-F/F을 사용하여 전력소모를 줄였다. 또한 다수의 로직으로 구성되는 3차 ${\Sigma}-{\Delta}$ modulator는 'mapping circuit'으로 구조를 단순화하여 작은 면적과 저 전력소모 특성을 갖도록 하였다. $0.18{\mu}m$ CMOS 공정으로 IC를 제작하여 성능을 측정한 결과 설계된 주파수 합성기는 1.8V 전원전압에서 7.9mA의 전류를 소모하고, 100kHz offset에서 -96dBc/Hz, 1MHz offset에서 -118dBc/Hz의 위상 잡음 특성을 보였다 또한 spur 잡음 특성은 -70dBc이며, 25MHz step의 주파수 변화에 따른 위상 고정 시간은 약 $15{\mu}s$이다. 설계된 회로의 칩 면적은 pad를 포함하여 $1.16mm^2$이며 pad를 제외한 면적은 $0.64mm^2$이다.