KR100338643B1

KR100338643B1 - Apparatus for reducing phase noise of pll

Info

Publication number: KR100338643B1
Application number: KR1019990023729A
Authority: KR
Inventors: 최재원
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-06-23
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2002-05-30
Also published as: KR20010003432A

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야: 본 발명은 무선 통신 단말기에서 채널을 설정하는 데 이용되는 듀얼 위상동기루프 모드에 관한 것이다.end. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a dual phase locked loop mode used to establish a channel in a wireless communication terminal.

나. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제: 위상동기루프에서 채널 설정 시에 걸리는 시간을 단축함과 동시에 위상잡음을 최소화할 수 있도록 한다.I. The technical problem to be solved by the present invention: to shorten the time taken to set the channel in the phase synchronization loop and to minimize the phase noise.

다. 발명의 해결방법의 요지: 위상동기루프에서 위상잡음을 감소시키기 위한 장치에 있어서, 위상동기루프에서 위상잡음을 감소시키기 위한 장치에 있어서, 입력되는 레퍼런스 주파수와 피드백된 주파수의 위상을 검출하여 위상차에 따른 전류를 출력하는 위상검출기와, 급속 혹은 표준 모드선택신호에 따라 상기 위상검출기의 출력 전류를 소정 증폭하거나 증폭하지 않는 전류증폭기와, 상기 급속 혹은 표준 모드선택신호에 따라 필터 대역폭이 변화되며 상기 전류증폭기의 출력 전류에 비례하는 전압을 출력하는 가변루프필터와, 상기 출력되는 전압에 의해 소정 주파수를 발진하는 전압제어발진기와, 상기 발진기의 출력주파수를 분주하여 상기 위상검출기로 피드백하는 분주기로 구성됨을 특징으로 한다.라. 발명의 중요한 용도: 위상동기루프 회로에 이용된다.All. SUMMARY OF THE INVENTION A device for reducing phase noise in a phase locked loop, comprising: a device for reducing phase noise in a phase locked loop, the phase of an input reference frequency and a fed back frequency detected by A phase detector for outputting a current according to the present invention, a current amplifier which does not amplify or amplify the output current of the phase detector according to a rapid or standard mode selection signal, and a filter bandwidth is changed according to the rapid or standard mode selection signal. A variable loop filter for outputting a voltage proportional to an output current of an amplifier, a voltage controlled oscillator for oscillating a predetermined frequency by the output voltage, and a divider for dividing an output frequency of the oscillator and feeding it back to the phase detector. Features Significant use of the invention: Used in phase locked loop circuits.

Description

A device for reducing phase noise in a phase-locked loop {APPARATUS FOR REDUCING PHASE NOISE OF PLL}

본 발명은 위상동기루프(PLL: Phase Lock Loop 이하 '위상동기루프'라 함.)에 관한 것으로, 특정 주파수의 락업(lock up)시에 걸리는 시간을 단축함과 동시에 위상잡음을 최소화할 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a phase-locked loop (PLL: 'phase-locked loop'), which can shorten the time taken to lock up a specific frequency and minimize phase noise. Relates to a device.

통상적으로, 위상동기루프는 특정 주파수를 발진하여 일정 시간이 되면 출력되는 주파수가 소자나 사용되는 장치의 특성에 따라서 흔들릴 수 있는 문제점을 보완하기 위한 것이다. 상기와 같은 위상동기루프는 무선 단말기의 중간주파수나 반송파를 발생할 시에 사용이 되고 있다. 보통 위상동기루프에서 발생되는 주파수는 정해져 있으며, 발생된 주파수를 일정 배수로 체배함으로써 다수의 원하는 주파수를 얻고 있다. 그런데 듀얼모드를 사용하는 단말기의 경우 사용되는 주파수가 모드에 따라 크게 바뀌게 되는데, 이럴 경우 위상동기루프 자체에서 발생하는 주파수가 변동될 필요성이 제기된다. 상기와 같은 경우를 차지하고라도 위상동기루프에서 발생하는 주파수를 변경할 필요성이 있을 경우는 빈번하게 발생할 수가 있다.In general, the phase synchronization loop oscillates a specific frequency to compensate for the problem that the output frequency can be shaken depending on the characteristics of the device or the device used. The phase-locked loop as described above is used when generating an intermediate frequency or a carrier wave of a wireless terminal. Usually, the frequency generated in the phase-locked loop is determined, and a plurality of desired frequencies are obtained by multiplying the generated frequency by a predetermined multiple. However, in the case of a terminal using a dual mode, the frequency used varies greatly depending on the mode. In this case, the frequency generated from the phase-locked loop itself is raised. Even in the case described above, if there is a need to change the frequency generated in the phase-locked loop may occur frequently.

도 1은 종래의 위상동기루프를 나타낸 개략적인 회로도이다.1 is a schematic circuit diagram showing a conventional phase locked loop.

종래 GSM(Global System for Mobile) 방식을 사용하는 무선 단말기에서는 발생 주파수의 변경 시에, 주파수를 락업하기 위하여 standard mode(이하 '표준 모드'라 함)나 fast mode(이하 '급속 모드')를 사용하여 왔다. 상기 표준 모드의 경우 피드백된 주파수의 위상과 레퍼런스 주파수의 위상 비교에 의한 전압 출력 시에 급속 모드에 비교하여 상대적으로 전압값의 변화가 작았다. 따라서 위상동기루프에서 발생되는 주파수의 에러 정정을 위해서는 많은 시간이 필요한 문제점이 있었다. 반면 상기 급속 모드는 피드백된 주파수 성분의 위상과 레퍼런스 주파수의 위상에 의한 전압 출력 시에 표준모드에 비교하여 상대적으로 전압값의 변화가 컸다. 따라서 위상동기루프에서 발생되는 주파수의 에러 정정에 적은 시간이 소요되었다. 하지만 상기와 같이 급속 모드에 의해 주파수를 변경할 경우 위상동기루프에 요구되는 루프필터의 조건 및 시정수 등이 바뀌게 된다. 그러나 상기와 같은 값들은 위상동기루프에서 하드웨어적으로 고정되어 있기 때문에 급속모드에 의한 위상동기루프의 제어 시에 위상잡음이 커지게 되고, 송신부에서는 수신감도가 저하되는 문제점이 있다.Conventional wireless terminal using GSM (Global System for Mobile) method uses standard mode (hereinafter referred to as 'standard mode') or fast mode (hereinafter referred to as 'fast mode') to lock up the frequency when the frequency generated changes Has come. In the case of the standard mode, the change in voltage value was relatively small compared to the rapid mode at the time of outputting the voltage by comparing the phase of the fed back frequency with the phase of the reference frequency. Therefore, there is a problem that a lot of time is required for error correction of the frequency generated in the phase-locked loop. On the other hand, the rapid mode has a relatively large change in voltage value compared to the standard mode at the time of voltage output by the phase of the feedback frequency component and the phase of the reference frequency. Therefore, it takes little time to correct the error of the frequency generated in the phase-locked loop. However, when the frequency is changed by the fast mode as described above, the condition and time constant of the loop filter required for the phase-locked loop are changed. However, since the above values are fixed in hardware in the phase-locked loop, the phase noise increases when the phase-locked loop is controlled by the fast mode, and the reception sensitivity is degraded in the transmitter.

따라서 본 발명의 목적은 위상동기루프의 락업 시간을 짧게 하고 위상 잡음을 감소시키는 장치을 제공함에 있다.It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus for shortening the lockup time of a phase locked loop and reducing phase noise.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 위상동기루프에서 위상잡음을 감소시키기 위한 장치에 있어서, 입력되는 레퍼런스 주파수와 피드백된 주파수의 위상을 검출하여 위상차에 따른 전류를 출력하는 위상검출기와, 상기 출력되는 전류를 모드 선택신호에 의해 증폭하기 위한 전류증폭기와, 상기 증폭기의 출력단에 연결되어 상기 모드 선택 신호에 의해 필터의 대역폭이 변화되며 상기 증폭기의 출력 전류에 비례하여 전압을 출력하는 가변루프필터와, 상기 출력되는 전압에 의해 주파수를 발진하는 전압제어발진기와, 상기 발진기의 출력주파수를 분주하여 상기 위상 검출기로 피드팩하는 분주기와, 소정의 조건의 의해 상기 모드 선택신호를 발생하는 제어부로 이루어짐을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for reducing phase noise in a phase locked loop, comprising: a phase detector for detecting a phase of an input reference frequency and a feedback frequency and outputting a current according to a phase difference; A current amplifier for amplifying the output current by a mode selection signal, and a variable loop filter connected to an output terminal of the amplifier to change the bandwidth of the filter by the mode selection signal and outputting a voltage in proportion to the output current of the amplifier And a voltage controlled oscillator for oscillating a frequency by the output voltage, a divider for dividing an output frequency of the oscillator and feeding the pack to the phase detector, and a controller for generating the mode selection signal under a predetermined condition. Characterized in that made.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위상동기루프의 개략적인 블록 구성도이다.2 is a schematic block diagram of a phase locked loop according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상동기루프의 개략적인 블록 구성도이다.3 is a schematic block diagram of a phase locked loop according to another embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 위상동기 루프의 구체적인 회로도이다.4 is a detailed circuit diagram of a phase locked loop according to an embodiment of the present invention.

도 5는 위상동기루프에서의 위상 및 크기에 대한 응답 특성을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating the response characteristics to the phase and magnitude in the phase locked loop.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 위상동기루프의 제어 흐름도이다.6 is a control flowchart of a phase locked loop according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Specific details appear in the following description, which is provided to aid a more general understanding of the present invention, and it should be understood by those skilled in the art that the present invention may be practiced without these specific details. It will be self explanatory. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

먼저 본 발명에 따른 일 실시예의 구성을 도 2를 참조하여 설명한다.First, the configuration of an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.

위상검출기(100)는 입력되는 레퍼런스 주파수와 피드백된 주파수의 위상을 검출하여 위상차에 따른 전류를 출력한다. 전류 증폭기(140)는 위상검출기(100)에서 출력되는 전류를 모드 선택신호(표준모드 또는 급속 모드)에 의해 4배 증폭하여출력하거나 위상검출기(100)에서 출력되는 신호를 그대로 출력한다. 가변루프필터(150)는 전류증폭기(140)의 출력단에 연결되어 모드 선택 신호에 의해 필터의 대역을 변화시켜주며 전류증폭기(140)의 출력 전류에 비례하여 전압을 출력한다. 전압제어발진기(120)는 상기 출력되는 전압에 의해 주파수를 발진한다. 분주기(130)는 전압제어발진기(120)의 출력주파수를 N배로 분주하여 상기 위상 검출기로 피드백한다. 제어부(도시하지 않음)는 소정의 조건의 의해 표준모드 또는 급속 모드로 나뉘어진 모드 선택신호를 발생하여 전류증폭기(140) 및 가변루프필터(150)를 제어한다.The phase detector 100 detects a phase of an input reference frequency and a fed back frequency and outputs a current according to a phase difference. The current amplifier 140 amplifies and outputs 4 times the current output from the phase detector 100 by the mode selection signal (standard mode or rapid mode) or outputs the signal output from the phase detector 100 as it is. The variable loop filter 150 is connected to the output terminal of the current amplifier 140 to change the band of the filter by the mode selection signal and output a voltage in proportion to the output current of the current amplifier 140. The voltage controlled oscillator 120 oscillates a frequency by the output voltage. The divider 130 divides the output frequency of the voltage controlled oscillator 120 by N times and feeds it back to the phase detector. The controller (not shown) generates a mode selection signal divided into a standard mode or a rapid mode under predetermined conditions to control the current amplifier 140 and the variable loop filter 150.

상기와 같은 구성을 이루기 위한 본 발명의 위상 및 크기에 대한 위상동기루프의 특성을 하기에 설명한다.The characteristics of the phase-locked loop with respect to the phase and magnitude of the present invention for achieving the above configuration will be described below.

통상적으로 시스템을 구분할 때는 시스템의 성능에 따라 임계 제동, 부족 제동, 과 제동으로 구분하게 되는데, 위상동기루프와 같은 임계 제동 시스템에서는 위상 마진이 45°가 된다. 그런데 위상동기루프가 안정적이기 위해서는 위상이 -180°에 이르기 전에 도 5처럼 유니티 게인 포인트(unity gain point)가 하기 수학식과 같이 최대 위상 마진인 곳에서 나타나야 한다.In general, the system is divided into critical braking, under braking, and braking depending on the performance of the system. In a critical braking system such as a phase locked loop, the phase margin is 45 °. However, in order for the phase-locked loop to be stable, the unity gain point must appear at the maximum phase margin as shown in FIG. 5 before the phase reaches -180 °.

PHI = PHI_PPHI = PHI_P

도 5를 살펴보면, 급속모드를 위해서는 위상 마진이 하기 수학식과 같이 변하게 된다.Referring to FIG. 5, the phase margin is changed as shown in the following equation for the rapid mode.

PHI_P = PHI_P 'PHI_P = PHI_P '

이때 유니티 게인 주파수도 하기 수학식과 같이 변하게 된다.At this time, the unity gain frequency is also changed as in the following equation.

w_P = 2w_Pw_P = 2w_P

즉, 루프필터의 대역폭이 올라감으로써 락업 시간이 단축될 수 있다. 그러나 상기 수학식 2에 나타냄과 같이 위상마진이 감소함으로써, 위상동기루프의 안정성이 떨어지는 문제점이 있었다. 따라서 위상동기 루프의 안정성을 확보하기 위해서는 위상에러를 보상해줄 필요성이 있다.That is, the lockup time can be shortened by increasing the bandwidth of the loop filter. However, as shown in Equation 2, the phase margin is reduced, thereby reducing the stability of the phase synchronization loop. Therefore, in order to secure the stability of the phase locked loop, it is necessary to compensate for the phase error.

한편, 위상동기루프의 오픈 루프 이득은 하기 수학식에 의해 나타낼 수 있다.Meanwhile, the open loop gain of the phase locked loop can be represented by the following equation.

이때 T₁및 T₂는 하기 수학식과 같이 나타낼 수 있다(R, C₁, C₂로 루프필터를 구현하는 경우를 가정).In this case, T ₁ and T ₂ may be represented as in the following equation (assuming a loop filter is implemented with R, C ₁ , and C ₂ ).

상기 수학식 4는 다시 크기 및 위상에 의해 다음과 같이 나타낼 수 있다.Equation 4 may be expressed as follows again by magnitude and phase.

그러면 이득의 크기는 다음과 같다.The magnitude of the gain is then:

이때 위상은 하기 수학식과 같이 나타낼 수 있다.In this case, the phase may be represented as in the following equation.

tan에 대한 삼각함수의 하기와 같은 공식을 이용하여 위상을 구할 수 있다.The phase can be found using the following formula of the trigonometric function for tan:

A 및 B는 하기 수학식 10과 같다.A and B are as shown in Equation 10 below.

그러면 수학식 9는 아래와 같이 나타낼 수 있다.Equation 9 may be expressed as follows.

따라서 다음과 같이 표현할 수 있다.Therefore, it can be expressed as follows.

이때 ω는 2ω가 되므로 다음과 같이 표현할 수 있다.Since ω becomes 2ω, it can be expressed as follows.

이때 종전과 같은 위상 마진을 유지하기 위해서 T1 및 T2를 조절할 필요가 있다. 그런데 상기 T1 및 T2는 상기 수학식 5와 같이 표현되므로 T1 및 T2에 동일하게 가지고 있는 저항 성분 R의 값을 바꿔줌으로써 쉽게 조정이 가능하다. 즉, 저항 성분을 1/2로 변화시켜주면 ω는 2ω가 되기 때문에 발생된 위상에러를 보정할 수 있게 된다.At this time, it is necessary to adjust T1 and T2 to maintain the same phase margin as before. However, since T1 and T2 are expressed as shown in Equation 5, the T1 and T2 can be easily adjusted by changing the value of the resistance component R having the same in T1 and T2. That is, if the resistance component is changed to 1/2, ω becomes 2ω, so that the generated phase error can be corrected.

그러므로, 루프필터의 저항 성분을 급속모드일 때에 1/2로 해주면 된다.Therefore, the resistance of the loop filter should be set to 1/2 in the rapid mode.

도 4에서 스위칭부(151)에 의해서 루프필터부의 저항 R1 및 R2가 병렬 연결이 되고 저항값은 1/2이 된다. 물론 이때 상기 저항 R1 및 R2는 동일한 크기의 저항이다.In FIG. 4, the resistors R1 and R2 of the loop filter unit are connected in parallel by the switching unit 151, and the resistance value is 1/2. Of course, at this time, the resistors R1 and R2 are resistors of the same size.

이후 크기에 대한 보정을 살펴보면 다음과 같다.Next, the correction for the size is as follows.

ω가 2ω가 됨으로 인해 상기 수학식 7에 나타낸 크기는 다음과 같이 표현할 수 있다.Since ω becomes 2ω, the magnitude shown in Equation 7 can be expressed as follows.

즉, 크기가 1/4로 작아지게 된다. 그러므로 오픈 루프의 출력 값을 4배해 줌으로써 ω가 2ω가 됨으로 인해 발생하는 크기의 왜곡을 보상할 수 있다.That is, the size is reduced to 1/4. Therefore, by multiplying the output value of the open loop by 4 times, it is possible to compensate for the distortion of the magnitude caused by ω becomes 2ω.

상기와 같은 크기의 보정은 상술한 바와 같이 전류증폭기(140)에 의해서 이루어지게 된다. 즉, 전류증폭기(140)는 표준모드의 경우 위상검출기에서 출력되는 전류값을 증폭하지 않고 출력하고, 급속모드일 경우에는 4배 증폭하여 출력하게 된다. 따라서 ω가 2ω가 될 시에도 상기 수학식 7에 나타난 크기를 유지하게 된다.The correction of the size as described above is made by the current amplifier 140 as described above. That is, the current amplifier 140 outputs the current value output from the phase detector in the standard mode without amplifying, and amplifies and outputs 4 times in the rapid mode. Therefore, even when ω becomes 2ω, the magnitude shown in Equation 7 is maintained.

도 2에서는 모드 선택 신호에 따라 위상검출기(100)에서 출력되는 전류를 전류증폭기(140)에 의해 1배 또는 4배 증폭하여 가변루프필터(150)에 입력하였지만 도 3에 따른 실시예에서는 가변루프(150)에서 출력되는 전압값을 증폭하기 위한 전압 증폭기(160)를 사용하였다. 즉, 도 2에 따른 실시예에서는 크기에 대한 보정이 전류증폭기(140)에 의해 이루어지게 했으며, 도 3에 따른 실시예에서는 전압증폭기(160)에 의해 이루어질 수 있도록 하였다.In FIG. 2, the current output from the phase detector 100 is amplified by one or four times by the current amplifier 140 and input to the variable loop filter 150 according to the mode selection signal. However, in the embodiment of FIG. A voltage amplifier 160 for amplifying the voltage value output from 150 is used. That is, in the embodiment according to FIG. 2, the correction for the size is made by the current amplifier 140, and in the embodiment according to FIG. 3, the voltage amplifier 160 may be performed.

도 4는 도2의 실시예에 따른 위상동기루프를 구체적으로 나타낸 회로도로써 다음과 같이 이루어진다.FIG. 4 is a circuit diagram illustrating the phase synchronization loop in detail according to the embodiment of FIG. 2.

위상검출기(100)는 입력되는 레퍼런스 주파수와 피드백된 주파수의 위상을 검출(위상비교기 : 102)하여 위상차에 따른 전류를 출력(차지 펌프 : CHARGE PUMP 101)한다. 차지펌프(101)는 트랜지스터(T3, T4)와 저항(R3, R4)으로 이루어지며 위상차의 크기에 비례하여 전류를 출력한다. 전류 증폭기(140)는 위상검출기(100)에서 출력되는 전류를 모드 선택신호(표준모드 또는 급속모드)에 의해 4배 증폭하여 출력하거나 위상검출기(100)에서 출력되는 신호를 그대로 출력한다. 가변루프필터(150)는 전류증폭기(140)의 출력단에 연결되어 모드 선택 신호에 의해 필터의 대역을 변화시켜주며 전류증폭기(140)의 출력 전류에 비례하여 전압을 출력한다.The phase detector 100 detects a phase of an input reference frequency and a feedback frequency (phase comparator 102) and outputs a current according to a phase difference (charge pump: CHARGE PUMP 101). The charge pump 101 includes transistors T3 and T4 and resistors R3 and R4 and outputs a current in proportion to the magnitude of the phase difference. The current amplifier 140 amplifies and outputs 4 times the current output from the phase detector 100 by the mode selection signal (standard mode or rapid mode) or outputs the signal output from the phase detector 100 as it is. The variable loop filter 150 is connected to the output terminal of the current amplifier 140 to change the band of the filter by the mode selection signal and output a voltage in proportion to the output current of the current amplifier 140.

루프필터(150)는 일단이 전류증폭기(140)의 출력단에 연결되고 타단이 접지에 연결된 제1콘덴서(C1)와, 일단이 전류증폭기(140)의 출력단에 연결된 제2 콘덴서(C2)와, 일단이 상기 제2 콘덴서(C2)의 타단에 연결되고 타단이 접지에 연결된 제1 저항(R1)과, 일단이 상기 제1 저항(R1)의 일단에 연결되고 타단이 스위칭부(151)에 연결된 제2 저항(R2)과, 상기 모드 선택신호에 의해 상기 제2 저항(R2)을 접지에 연결시키거나 단락시킴으로써 상기 루프필터(150)의 저항 성분을 변화시키기 위한 스위칭부(151)로 이루어진다.The loop filter 150 includes a first capacitor C1 having one end connected to the output terminal of the current amplifier 140 and the other end connected to the ground, and a second capacitor C2 having one end connected to the output terminal of the current amplifier 140. A first resistor R1 having one end connected to the other end of the second capacitor C2 and having the other end connected to ground, and one end connected to one end of the first resistor R1 and the other end connected to the switching unit 151. A second resistor R2 and a switching unit 151 for changing the resistance component of the loop filter 150 by shorting or connecting the second resistor R2 to ground by the mode selection signal.

스위칭부(151)는 트랜지스터(T1, T2)로 이루어지며, 모드선택 신호에 따라 트랜지스터(T1, T2)가 온/오프되어 루프필터(150)의 저항(R)을 변화시켜준다. 즉, 급속모드의 경우 스위칭부(151)가 온되어 저항(R2)이 접지와 연결되게 되고 루프필터(150)의 저항은 1/2로 된다.The switching unit 151 includes transistors T1 and T2, and the transistors T1 and T2 are turned on and off according to the mode selection signal to change the resistance R of the loop filter 150. That is, in the rapid mode, the switching unit 151 is turned on so that the resistor R2 is connected to the ground, and the resistance of the loop filter 150 is 1/2.

전압제어발진기(120)는 상기 출력되는 전압에 의해 주파수를 발진한다. 분주기(130)는 전압제어발진기(120)의 출력주파수를 N배로 분주하여 상기 위상 검출기로 피드백한다. 제어부(도시하지 않음)는 소정의 조건의 의해 표준모드 또는 급속모드로 나뉘어진 모드 선택신호를 발생하여 전류증폭기(140) 및 가변루프필터(150)를 제어한다.The voltage controlled oscillator 120 oscillates a frequency by the output voltage. The divider 130 divides the output frequency of the voltage controlled oscillator 120 by N times and feeds it back to the phase detector. A controller (not shown) generates a mode selection signal divided into a standard mode or a rapid mode under a predetermined condition to control the current amplifier 140 and the variable loop filter 150.

도 3에 따른 구성은 도 2에 도시된 위상검출기(100), 가변루프필터(150), 전압제어발진기(120), 분주기(130)는 동일하다. 다만 도2에서 크기 보상을 위해 사용되었던 전류증폭기(140)를 대신하여 가변루프필터(150)에서 출력되는 전압값을 전압증폭기(160)를 통해 증폭함으로써 크기에 대한 보상을 하게 된다.3 has the same configuration as the phase detector 100, the variable loop filter 150, the voltage controlled oscillator 120, and the divider 130 shown in FIG. 2. However, instead of the current amplifier 140 used for size compensation in FIG. 2, the voltage value output from the variable loop filter 150 is amplified through the voltage amplifier 160 to compensate for the size.

본 발명의 실시예에 따른 위상동기루프의 제어 흐름을 도6을 참조하여 설명한다.The control flow of the phase locked loop according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

600 단계에서 제어부(도시하지 않음)는 급속모드가 선택되었는지 검사한다. 급속모드가 선택되었으면 610 단계로 진행하고 그렇지 않으면 630 단계로 진행한다. 610 단계에서 제어부(100)는 루프필터(150)를 조정하여 대역폭이 2배가 될 수 있도록 한다. 상기 조정 동작은 상술한바와 같이 루프필터(150)에 구비된 저항 성분을 조절함으로써 이루어질 수 있다. 상술한 실시예에서는 단지 저항성분만을 조절하여 루프필터의 컷오프 주파수를 2배하여 주었지만 콘덴서의 값을 적절히 조정하여 대역폭을 조절할 수 있음은 물론이다. 620 단계에서 제어부(100)는 위상검출기(100)에서 출력되는 전류를 4배 증폭하거나, 루프필터(150)에서 출력되는 전압값을 4배 증폭한다. 상기와 같은 동작에 의해 급속모드에서 발생할 수 있는 위상에러 및 크기 왜곡 현상을 보정할 수 있다.In step 600, the controller (not shown) checks whether a rapid mode is selected. If the rapid mode is selected, the process proceeds to step 610, otherwise proceeds to step 630. In step 610, the controller 100 adjusts the loop filter 150 so that the bandwidth can be doubled. The adjustment operation may be performed by adjusting the resistance component provided in the loop filter 150 as described above. In the above embodiment, only the resistance component is adjusted to double the cutoff frequency of the loop filter, but the bandwidth can be adjusted by appropriately adjusting the value of the capacitor. In step 620, the control unit 100 amplifies the current output from the phase detector 100 by 4 times or amplifies the voltage value output by the loop filter 150 by 4 times. By the above operation, it is possible to correct phase error and magnitude distortion which may occur in the rapid mode.

본 발명을 간략하게 설명하면 위상동기루프에서 가변루프필터(150)와 전류증폭기(140) 또는 전압증폭기(160)를 사용하여 급속모드 시에 필터의 대역폭을 2배 해주고, 위상검출기의 출력신호 또는 루프필터의 출력신호를 4배 증폭하여 위상에러 및 크기에 대한 보상을 해준다.Briefly describing the present invention, the variable loop filter 150, the current amplifier 140, or the voltage amplifier 160 in the phase locked loop doubles the bandwidth of the filter in the fast mode, and outputs the output signal of the phase detector or The output signal of the loop filter is amplified four times to compensate for phase error and magnitude.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 발명의 특허청구 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the claims below, but also by the equivalents of the claims of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명은 위상동기루프에서 가변루프필터(150)와 전류증폭기(140) 또는 전압증폭기(160)를 사용하여 급속모드 시에 루프필터의 대역폭을 2배로 해주고, 전압제어발진기로 입력되는 신호를 4배 증폭함으로써, 락업시간을 단축할 수 있고, 위상에러를 보정할 수 있다.As described above, the present invention doubles the bandwidth of the loop filter in the fast mode by using the variable loop filter 150 and the current amplifier 140 or the voltage amplifier 160 in the phase locked loop, and inputs it to the voltage controlled oscillator. By amplifying the signal four times, the lockup time can be shortened and the phase error can be corrected.

Claims

An apparatus for reducing phase noise in a phase locked loop,

A phase detector for detecting a phase of an input reference frequency and a feedback frequency and outputting a current according to a phase difference;

A current amplifier for amplifying or not amplifying the output current of the phase detector according to a rapid or standard mode selection signal;

A variable loop filter for changing a filter bandwidth according to the rapid or standard mode selection signal and outputting a voltage proportional to an output current of the current amplifier;

A voltage controlled oscillator for oscillating a predetermined frequency by the output voltage;

And a divider which divides the output frequency of the oscillator and feeds it back to the phase detector.

The method of claim 1, wherein the current amplifier,

And if the mode selection signal is a rapid mode, amplifies the output current of the phase detector by four times.

The method of claim 1, wherein the variable loop filter,

A loop filter unit having a damping resistance and connected to an output terminal of the current amplifier, and a switching unit for adjusting a resistance component of the loop filter unit according to the mode selection signal,

And if the mode selection signal is a rapid mode, changes the resistance component of the loop filter unit by 1/2.

The method of claim 1, wherein the variable loop filter,

A first capacitor having one end connected to the output terminal of the current amplifier and the other end connected to ground, a second capacitor connected to the output terminal of the current amplifier, one end connected to the other end of the second capacitor and the other end connected to the ground A loop filter unit comprising a first resistor and a second resistor having one end connected to one end of the first resistor;

And a switching unit for adjusting the resistance component of the loop filter unit by connecting or shorting the second resistor to ground by the mode selection signal.

An apparatus for reducing phase noise in a phase locked loop,

A variable loop filter connected to an output terminal of the phase detector and changing a filter bandwidth according to a rapid or standard mode selection signal and outputting a voltage in proportion to the output current of the phase detector;

A voltage amplifier for amplifying or not amplifying the voltage output from the variable loop filter according to the rapid or standard mode selection signal;

A voltage controlled oscillator for oscillating a predetermined frequency by the voltage output from the voltage amplifier;

And a divider for dividing a predetermined output frequency of the voltage controlled oscillator and feeding it back to the phase detector.

The method of claim 5, wherein the voltage amplifier,

And if the mode selection signal is a rapid mode, amplifies the voltage output from the variable loop filter by four times.

The method of claim 5, wherein the variable loop filter,

A loop filter part having a damping resistance and connected to an output terminal of the phase detector, and a switching part for adjusting a resistance component of the loop filter part according to the mode selection signal,

The method of claim 5, wherein the variable loop filter,

A first capacitor having one end connected to the output terminal of the phase detector and the other end connected to ground, a second capacitor connected to the output terminal of the phase detector, one end connected to the other end of the second capacitor, and the other end connected to the ground A loop filter unit comprising a first resistor and a second resistor having one end connected to one end of the first resistor;

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