High speed serial link에 적합한 clock multiphase generator용 integrated phase-locked loop (PLL)을 설계하였다. 설계된 PLL은 programmable current mirror를 사용하여 동작 범위 안에서 동일한 loop bandwidth와 damping factor를 가진다. 또한 설계한 PLL 회로 netlists를 가지고 HSPICE 시뮬레이션을 통해 close-loop transfer function과 VCO의 phase noise transfer function을 구하였다. Board 위 칩의 자체 임피던스는 decoupling capacitor의 크기와 위치에 따라 계산된다. 세부적으로, close-loop transfer function에서 gain의 최대값과 VCO noise transfer function에서 gain의 최대값 사이의 주파수범위에서 decoupling capacitor의 크기와 위치에 따른 보드 위 칩의 자체 임피던스를 구하였다. 이를 바탕으로 보드에서의 decoupling capacitor의 크기와 위치가 PLL의 jitter에 어떠한 영향을 미치는지 분석하였다. 설계된 PLL은 1.8V의 동작 전압에서 400MHz에서 2GH의 wide operation range를 가지며 $0.18-{\mu}m$ EMOS공정으로 설계하였다. Reference clock은 100MHz이며 전체 PLL power consumption은 1.2GHz에서 17.28 mW이다.
본 논문에서는 단일 PLL을 사용하여 400MHz 대역의 트랜시버를 구현하였다. 일반적인 트랜시버의 경우, 송수신부에 각각 한 개의 PLL과 수신부에 2단의 믹서를 사용하여 구현되어진다. 이러한 구성 은 트랜시버의 가격과, 부피에 상당히 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 기존의 방식을 탈피하여 단일 PLL방식의 데이터 전송용 특정 소출력 무선기기의 송, 수신단의 회로설계, 제작 및 특성측정 연구를 하였다. 설계된 트랜시버의 주파수 대역은 424.7-424.95MHz이고, Low Side Injection방식을 사용하여 450KHz의 IF 주파수로 변환(Conversion)하였고, 반이중 (Semi duplex Communication) 통신방식, PLL Synthesized, 21 Channel, 12.5KHz Channel Bandwidth, FSK Modulation/Demodulation방식을 사용하였다.
In this paper, the PLL(Phase-Locked Loops) for low voltage and high speed operation is described. In other to obtaining above objects, new CMOS circuit technologies have been used in the each block circuit of PLL. It operates with a lock range from 110 up to 700 MHz and has a peak to peak jitter of 50 ps at operating frequency of 250 MHz. It was fabricated in a $0.6\mu\textrm{m}$ CMOS technology and dissipated 45 mW from a single 3.3V.
This paper studies the performances of five typical Phase-locked Loops (PLLs) for distorted and unbalanced grid, which are the Decoupled Double Synchronous Reference Frame PLL (DDSRF-PLL), Double Second-Order Generalized Integrator PLL (DSOGI-PLL), Double Second-Order Generalized Integrator Frequency-Lock Loop (DSOGI-FLL), Double Inverse Park Transformation PLL (DIPT-PLL) and Complex Coefficient Filter based PLL (CCF-PLL). Firstly, the principles of each method are meticulously analyzed and their unified small-signal models are proposed to reveal their interior relations and design control parameters. Then the performances are compared by simulations and experiments to investigate their dynamic and steady-state performances under the conditions of a grid voltage with a negative sequence component, a voltage drop and a frequency step. Finally, the merits and drawbacks of each PLL are given. The compared results provide a guide for the application of current control, low voltage ride through (LVRT), and unintentional islanding detection.
This paper describes a 2.5V, 320MHz low-noise and low-power Phase Locked Loop(PLL) using a noise-rejected Voltage Controlled ring Oscillator(VCO) fabricated in a TSMC 0.25um CMOS technology. In order to improve the power consumption and oscillation frequency of the PLL, The VCO consist of three-stage fully differential delay cells that can obtain the characteristic of high speed, low power and low phase noise. The VCO operates at 7MHz -670MHz. The oscillator consumes l.58mA from a 320MHz frequency and 2.5V supply. When the PLL with fully-differential ring VCO is locked 320MHz, the jitter and phase noise measured 26ps (rms), 157ps (p-p) and -97.09dB at 100kHz offset. We introduce and analysis the conditions in which ring VCO can oscillate for low-power operation.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제7권4호
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pp.241-246
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2007
This paper presents two novel compensation circuits for leakage current and power supply noise (PSN) in phase locked loop (PLL) using a nanometer CMOS technology. The leakage compensation circuit reduces the leakage current of the charge pump circuit and the PSN compensation circuit decreases the effect of power supply variation on the output frequency of VCO. The PLL design is based on a 32nm predictive CMOS technology and uses a 0.9 V power supply voltage. The simulation results show that the proposed PLL achieves 88% jitter reduction at 440 MHz output frequency compared to the PLL without leakage compensator and its output frequency drift is little to 20% power supply voltage variations. The PLL has an output frequency range of 40 $M{\sim}725$ MHz with a multiplication range of 1-1023, and the RMS and peak-to-peak jitter are 5psec and 42.7 psec, respectively.
본 논문은 60 GHz 슬라이딩-IF 구조 RF 송수신기를 위한 40 GHz CMOS PLL 주파수 합성기 설계를 다룬다. 광대역에서 안정적인 주입동기식 주파수 합성기 동작을 위하여 인덕티브 피킹 기법을 이용한 주파수 분주기가 설계되었다. 광대역 주파수 분주기는 PLL이 전압 제어 발진기의 전체 주파수 범위에서 안정적으로 동기되는 것을 보장한다. 또한, 전압 제어 발진기와 주입동기식 주파수 분주기 사이의 원치 않는 간섭을 없애기 위하여 주입동기식 버퍼를 설계하여 적용하였다. 설계된 PLL 주파수 합성기는 65 nm CMOS 공정을 이용하여 설계되었으며, 37.9~45.3 GHz 출력 주파수 범위를 갖는다. 1.2 V 전원 전압에서 버퍼 포함 74 mA의 전류를 소모한다.
본 논문에서는 PLL (Phase Locked Loop)없이 동작할 수 있는 S/PDIF (Sony Philips Digital Interface) 수신기의 연구에 관하여 다룬다. 현재 대부분의 오디오 장치와 오디오 프로세서에서 S/PDIF 수신기가 사용되고 있음에도 불구하고, 국내에서는 이에 관한 연구가 많지 않은 실정이다. 현재 사용되고 있는 S/PDIF 수신용 상용 DAC(Digital-to-Analog Converters) 칩들은 모두 내부에 PLL 회로를 포함하고 있다. PLL 회로는 S/PDIF 디지틸 신호로부터 클럭 정보를 뽑아내고 클럭과 입력 신호간의 동기화를 맞추는 역할을 한다. 그러나, PLL 회로는 "아날로그 회로"라는 특성 때문에 VLSI (Very Large Scale Integrated Ciruits)회로의 SOCs (System On Chips)설계에 있어 많은 어려움을 야기한다. 본 논문에서는 PLL 회로 없이 순수 디지털 회로로만 구현된 S/PDIF 수신기를 제안하였다. 제안된 수신기의 핵심 아이디어는 16 MHz의 기본 클럭과 S/PDIF 신호의 속도비를 이용한다는 것이다. 본 논문에서는 수십만개의 S/PDIF 입력 신호에 대한 디코딩 확인 후, PLL같은 아날로그 회로 없이 순수 디지틸 회로만으로 S/PDIF 수신기를 설계할 수 있음을 확인하였다. 제안된 S/PDIF 수신기는 SOC 설계용 If로서 활용될 수 있을 것으로 본다.
In this paper, we introduce a charge pump phase-locked loop (PLL) architecture which employs a precharge phase frequency detector (PFD) and a sequential PFD to achieve a high frequency operation and a fast acquisition. Operation frequency is increased by using the precharge PFD when the phase difference is within $-{\pi}{\sim}{\pi}$ and acquisition time is shortened by using the sequential PFD and the increased charge pump current when the phase difference is larger than ${\pm}{\pi}$. So error detection range of the proposed PLL structure is not limited to $-{\pi}{\sim}{\pi}$ and a high frequency operation and a higher speed lock-up time can be achieved. The proposed PLL was designed using 1.5 ${\mu}m$ CMOS technology with 5V supply voltage to verify the lock in process. The proposed PLL shows successful acquisition for 200 MHz input frequency. On the other hand, the conventional PLL with the sequential PFD cannot operate at up to 160MHz. Moreover, the lock-up time is drastically reduced from 7.0 ${\mu}s\;to\;2.0\;{\mu}s$ only if the loop bandwidth to input frequency ratio is regulated by the divide-by-4 counter during the acquisition process. By virtue of this dual PFDs, the proposed PLL structure can improve the trade-off between acquisition behavior and locked behavior.
This paper proposes the direct detection method of phase angle for the power source, which is based on the PLL method. The proposed method using a bidirectional photo-coupler is used to directly detect the zero crossing of phase voltage and calculate the angular frequency in the controller based on a M/T algorithm. Through the method, the additional installation space in the traditional method using a potential transformer can be minimized and it can be easy to design. The paper presents straightforward schematic circuits, design and experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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