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KR102816978B1 - Digital to analog converter - Google Patents

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KR102816978B1
KR102816978B1 KR1020230174439A KR20230174439A KR102816978B1 KR 102816978 B1 KR102816978 B1 KR 102816978B1 KR 1020230174439 A KR1020230174439 A KR 1020230174439A KR 20230174439 A KR20230174439 A KR 20230174439A KR 102816978 B1 KR102816978 B1 KR 102816978B1
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KR
South Korea
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signal
bits
delay
value
phase
Prior art date
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KR1020230174439A
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Inventor
김제국
고채동
권경수
Original Assignee
주식회사 에스앤에이
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters
    • H03M1/82Digital/analogue converters with intermediate conversion to time interval
    • H03M1/822Digital/analogue converters with intermediate conversion to time interval using pulse width modulation
    • HELECTRICITY
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

L 비트의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기는, 기준 클록 신호를 입력받아 서로 다른 위상을 갖는 M개의 클록 신호를 생성하는 다중 위상 클록 생성부; 상기 L 비트 중 하위 M 비트의 신호를 입력받아 상기 M 비트의 신호의 값에 대응하는 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 생성하는 펄스폭 변조부; 상기 펄스 신호 및 상기 L 비트 중 상위 N 비트의 신호를 입력받아, 상기 L 비트의 디지털 신호에 대응하는 상기 N 비트의 디지털 신호를 생성하여 출력하는 신호 생성부; 상기 신호 생성부의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 변환부; 및 상기 변환부의 출력을 적분하는 적분 필터부;를 포함하여 구성된다. A digital-to-analog converter for converting a digital signal of L bits into an analog signal comprises: a multi-phase clock generation unit for receiving a reference clock signal and generating M clock signals having different phases; a pulse width modulation unit for receiving a signal of lower M bits of the L bits and generating a pulse signal having a pulse width corresponding to a value of the signal of the M bits; a signal generation unit for receiving the pulse signal and a signal of upper N bits of the L bits and generating and outputting a digital signal of N bits corresponding to the digital signal of the L bits; a conversion unit for converting an output of the signal generation unit into an analog signal; and an integration filter unit for integrating the output of the conversion unit.

Figure R1020230174439
Figure R1020230174439

Description

디지털-아날로그 변환기{DIGITAL TO ANALOG CONVERTER}Digital to Analog Converter{DIGITAL TO ANALOG CONVERTER}

본 명세서에서 개시되는 실시예는 디지털-아날로그 변환기에 관한 것이다. Embodiments disclosed herein relate to a digital-to-analog converter.

디지털-아날로그 변환기(DIGITAL TO ANALOG CONVERTER, DAC)는 다양한 종류가 있으며, 각각의 특성이 상이하다. 주요 DAC 유형과 그 특징은 다음과 같다.There are many different types of digital-to-analog converters (DACs), each with different characteristics. The main types of DACs and their characteristics are as follows:

(1) 바이너리 가중 저항 DAC(Binary Weighted Resistor DAC) : 각 비트에 대응하는 가중치를 갖는 저항 네트워크를 사용한다. 가장 간단하고 직관적인 방식 중 하나이지만, 고해상도를 요구할 때 많은 수의 저항이 필요하며, 각 저항의 정확도가 중요하다.(1) Binary Weighted Resistor DAC: Uses a resistor network with weights corresponding to each bit. It is one of the simplest and most intuitive methods, but requires a large number of resistors when high resolution is required, and the accuracy of each resistor is important.

(2) R-2R 래더 DAC : 두 가지 저항 값(R과 2R)만 사용하여 구성된다. 이 방식은 비교적 적은 수의 저항으로 고해상도를 달성할 수 있으며, 저항의 정확도에 덜 민감하다. (2) R-2R ladder DAC: It is constructed using only two resistor values (R and 2R). This method can achieve high resolution with a relatively small number of resistors, and is less sensitive to the accuracy of the resistors.

(3) 시그마-델타 DAC : 노이즈 셰이핑을 사용하여 낮은 주파수에서의 잡음을 높은 주파수로 옮긴다. 이 방식은 오디오 및 고해상도 데이터 변환에 적합하며, 매우 높은 해상도와 우수한 SNR을 제공한다. (3) Sigma-Delta DAC: Uses noise shaping to shift low-frequency noise to high-frequency noise. This method is suitable for audio and high-resolution data conversion, and provides very high resolution and excellent SNR.

(4) 전류 조절형 DAC(Current Steering DAC) : 고속 작동에 적합하며, 주로 통신 시스템과 고속 신호 처리에서 사용된다. 전류 소스를 스위칭하는 방식으로 작동하며, 매우 빠른 변환 속도를 제공한다. (4) Current Steering DAC: Suitable for high-speed operation, mainly used in communication systems and high-speed signal processing. It operates by switching the current source and provides a very fast conversion speed.

(5) PWM(Pulse Width Modulation) DAC : PWM은 디지털 출력 핀에서 신호의 폭(펄스의 너비)을 변조하여 아날로그 신호로 변환한다. (5) PWM (Pulse Width Modulation) DAC: PWM modulates the width of the signal (pulse width) at the digital output pin and converts it into an analog signal.

다만, 16 비트(Bit) 이상의 디지털-아날로그 변환기를 구현 시 저항 및 전류 미스매칭(Current Mismatching)이 발생할 수 있어, 공정 트림(Process Trim)이 요구되거나 칩사이즈가 증가할 수 있다. 아울러, 고정밀 디지털-아날로그 변환기의 구현 시 데이터 변환 주파수(Data Conversion Frequency)가 감소하는 문제가 발생할 수 있다.However, when implementing a digital-to-analog converter of 16 bits or more, resistance and current mismatching may occur, which may require process trim or increase the chip size. In addition, when implementing a high-precision digital-to-analog converter, the problem of a decrease in the data conversion frequency may occur.

본 명세서에서 개시되는 실시예는 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 실시예로서, 높은 비트 및 높은 데이터 변환 주파수(Data Conversion Frequency)의 디지털-아날로그 변환기를 제공하는 것에 그 목적이 있다. The embodiments disclosed in this specification are intended to solve the technical problems described above, and the purpose thereof is to provide a digital-to-analog converter having a high bit rate and a high data conversion frequency.

일실시예에 따른 L 비트의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기는, 상기 L 비트 중 하위 M 비트의 신호를 입력받아 상기 M 비트의 신호의 값에 대응하는 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 생성하는 펄스폭 변조부; 상기 펄스 신호 및 상기 L 비트 중 상위 N 비트의 신호를 입력받아, 상기 L 비트의 디지털 신호에 대응하는 상기 N 비트의 디지털 신호를 생성하여 출력하는 신호 생성부; 상기 신호 생성부의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 변환부; 상기 변환부의 출력을 적분하는 적분 필터부; 및 기준 클록 신호를 입력받아 서로 다른 위상을 갖는 M개의 클록 신호를 생성하는 다중 위상 클록 생성부;를 포함하여 구성될 수 있다.A digital-to-analog converter for converting a digital signal of L bits into an analog signal according to an embodiment of the present invention may include a pulse width modulation unit for receiving a signal of lower M bits of the L bits and generating a pulse signal having a pulse width corresponding to a value of the signal of the M bits; a signal generation unit for receiving the pulse signal and a signal of upper N bits of the L bits and generating and outputting a digital signal of N bits corresponding to the digital signal of the L bits; a conversion unit for converting an output of the signal generation unit into an analog signal; an integration filter unit for integrating an output of the conversion unit; and a multi-phase clock generation unit for receiving a reference clock signal and generating M clock signals having different phases.

상기 펄스폭 변조부는, 상기 M개의 클록 신호를 더 입력받아 상기 펄스 신호를 생성한다.The above pulse width modulation unit further receives the M clock signals and generates the pulse signal.

구체적으로, 상기 펄스폭 변조부는, 제1 신호의 1 주기의 구간 중 상기 M 비트의 신호의 값에 대응하는 구간만큼 활성화되는 상기 펄스 신호를 생성하되, 상기 제1 신호는, 상기 M개의 클록 신호 중 하나를 분주하여 생성된 신호이다.Specifically, the pulse width modulation unit generates the pulse signal that is activated for a period corresponding to the value of the M bit signal among the periods of one cycle of the first signal, wherein the first signal is a signal generated by dividing one of the M clock signals.

즉, 상기 펄스폭 변조부는, 상기 제1 신호 및 상기 M개의 클록 신호를 이용하여, 상기 제1 신호의 하나의 ½ 주기 중 상기 M 비트의 신호의 값 이하에 대응하는 구간 동안 활성화되는 제1 펄스 신호를 생성한다. 또한, 상기 펄스폭 변조부는, 상기 제1 신호의 반전 신호 및 상기 M개의 클록 신호를 이용하여, 상기 제1 신호의 다른 하나의 ½ 주기 중 상기 M 비트의 신호의 값 이하에 대응하는 구간 중에서, 상기 제1 펄스 신호가 활성화된 구간을 제외한 구간 동안 활성화되는 제2 펄스 신호를 생성한다. 아울러, 상기 펄스폭 변조부는, 상기 제1 신호의 하나의 ½ 주기 중 상기 제1 펄스 신호를 출력하고, 상기 제1 신호의 다른 하나의 ½ 주기 중 상기 제2 펄스 신호를 출력하는 것에 의해 상기 펄스 신호를 생성한다.That is, the pulse width modulation unit generates, by using the first signal and the M clock signals, a first pulse signal that is activated during a section corresponding to a value of the M bit signal or less among one ½ period of the first signal. In addition, the pulse width modulation unit generates, by using the inverted signal of the first signal and the M clock signals, a second pulse signal that is activated during a section corresponding to a value of the M bit signal or less among another ½ period of the first signal, excluding a section in which the first pulse signal is activated. In addition, the pulse width modulation unit generates the pulse signal by outputting the first pulse signal during one ½ period of the first signal and outputting the second pulse signal during another ½ period of the first signal.

상기 다중 위상 클록 생성부는, 상기 기준 클록 신호를 입력받아 상기 기준 클록 신호의 1/T 주기에 대응하는 값인 기준 시간값을 측정하는 기준 시간 측정기; 및 상기 기준 시간값으로부터 상기 M개의 클록 신호 사이의 위상 차이값을 산출하고, 상기 위상 차이값을 이용하여 서로 다른 위상을 갖는 상기 M개의 클록 신호를 생성하는 다중 위상 클록 생성기;를 포함하여 구성된다. The above multi-phase clock generation unit is configured to include a reference time measuring unit that receives the reference clock signal and measures a reference time value corresponding to a 1/T period of the reference clock signal; and a multi-phase clock generator that calculates a phase difference value between the M clock signals from the reference time value and generates the M clock signals having different phases using the phase difference value.

또한, 상기 신호 생성부는, 제2 멀티플렉서를 포함하여 구성되되, 상기 제2 멀티플렉서는, 상기 펄스 신호를 선택 신호로 하여, 상기 L 비트 중 상위 N 비트의 신호 또는 상기 상위 N 비트의 신호 보다 1만큼 큰 신호 중 하나를 선택하여 상기 N 비트의 디지털 신호를 출력한다.In addition, the signal generation unit is configured to include a second multiplexer, wherein the second multiplexer selects one of the signals of the upper N bits of the L bits or a signal greater by 1 than the signal of the upper N bits, using the pulse signal as a selection signal, and outputs a digital signal of the N bits.

디지털-아날로그 변환기에 따르면, 높은 비트 및 높은 데이터 변환 주파수를 구현할 수 있다. According to the digital-to-analog converter, high bit and high data conversion frequency can be implemented.

도 1은 일실시예에 따른 디지털-아날로그 변환기의 구성도.
도 2는 일실시예에 따른 변환부의 출력 파형의 예시도.
도 3은 적분 필터부의 주파수에 따른 이득과 위상에 관한 보데선도.
도 4는 일실시예에 따른 다중 위상 클록 생성부의 구성도.
도 5는 일실시예에 따른 다수의 지연셀 각각의 구성도.
도 6은 제1 지연 셀 체인 회로 및 제2 지연 셀 체인 회로의 출력 파형의 예시도.
도 7은 M개의 클록 신호의 파형의 예시도.
도 8은 일실시예에 따른 펄스폭 변조부의 구성도.
도 9는 일실시예에 따른 펄스폭 변조부의 주요 노드의 파형의 예시도.
도 10은 일실시예에 따른 신호 생성부의 구성도.
Figure 1 is a block diagram of a digital-to-analog converter according to one embodiment.
Figure 2 is an example of an output waveform of a converter according to one embodiment.
Figure 3 is a Bode plot of the gain and phase of the integral filter section according to frequency.
Figure 4 is a configuration diagram of a multi-phase clock generation unit according to an embodiment.
Figure 5 is a configuration diagram of each of a plurality of delay cells according to one embodiment.
Figure 6 is an example diagram of the output waveforms of the first delay cell chain circuit and the second delay cell chain circuit.
Figure 7 is an example of the waveforms of M clock signals.
Fig. 8 is a configuration diagram of a pulse width modulation unit according to an embodiment.
Figure 9 is an example of waveforms of major nodes of a pulse width modulation unit according to one embodiment.
Figure 10 is a configuration diagram of a signal generation unit according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 개시의 실시예에 따른 디지털-아날로그 변환기에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 개시의 하기의 실시예는 본 개시를 구체화하기 위한 것일 뿐 본 개시의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 개시의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 개시가 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 개시의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다. Hereinafter, a digital-to-analog converter according to an embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the attached drawings. It should be noted that the following embodiments of the present disclosure are intended only to concretize the present disclosure and do not limit or restrict the scope of the rights of the present disclosure. It is interpreted that what a specialist in the technical field to which the present disclosure belongs can easily infer from the detailed description and embodiments of the present disclosure falls within the scope of the rights of the present disclosure.

먼저, 도 1은 일실시예에 따른 디지털-아날로그 변환기(1000)의 구성도를 나타낸다.First, Fig. 1 shows a configuration diagram of a digital-to-analog converter (1000) according to one embodiment.

일실시예에 따른 디지털-아날로그 변환기(1000)의 각 구성은, 아날로그 회로, 디지털 회로, 아날로그 회로와 디지털 회로의 조합 중 하나에 의해 구현될 수 있다. 아울러, 경우에 따라서는, 일실시예에 따른 디지털-아날로그 변환기(1000)의 각 구성 중 일부 구성의 적어도 일부분은 적어도 일부의 프로세서를 이용하여 구현될 수도 있을 것이다. Each component of the digital-to-analog converter (1000) according to one embodiment may be implemented by one of an analog circuit, a digital circuit, and a combination of an analog circuit and a digital circuit. In addition, in some cases, at least a part of some components of each component of the digital-to-analog converter (1000) according to one embodiment may be implemented using at least some processors.

또한, 일실시예에 따른 디지털-아날로그 변환기(1000)는 하나의 반도체 칩의 적어도 일부로 구현되거나, 하나의 반도체 칩의 적어도 일부와 외부 구성의 조합에 의해 구현될 수도 있다. Additionally, the digital-to-analog converter (1000) according to one embodiment may be implemented as at least a portion of one semiconductor chip, or may be implemented by a combination of at least a portion of one semiconductor chip and an external configuration.

일실시예에 따른 디지털-아날로그 변환기(1000)는 L 비트의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. A digital-to-analog converter (1000) according to one embodiment converts a digital signal of L bits into an analog signal.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이 일실시예에 따른 디지털-아날로그 변환기(1000)는, 다중 위상 클록 생성부(100), 펄스폭 변조부(200), 신호 생성부(300), 변환부(400), 적분 필터부(500) 및 증폭부(600)를 포함한다. As can be seen from FIG. 1, a digital-to-analog converter (1000) according to an embodiment includes a multi-phase clock generation unit (100), a pulse width modulation unit (200), a signal generation unit (300), a conversion unit (400), an integral filter unit (500), and an amplifier unit (600).

다중 위상 클록 생성부(100)는, 기준 클록 신호를 입력받아 서로 다른 위상을 갖는 M개의 클록 신호를 생성한다.A multi-phase clock generation unit (100) receives a reference clock signal and generates M clock signals having different phases.

펄스폭 변조부(200)는, M개의 클록 신호 및 L 비트 중 하위 M 비트의 신호를 입력받아 M 비트의 신호의 값에 대응하는 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 생성한다. M 비트의 신호의 값에 대응하는 펄스폭은, 액티브 하이(Active High) 또는 액티브 로우(Active Low)로서 구현될 수 있다. 즉, M 비트의 신호의 값에 대응하는 펄스의 활성화 구간이 하이 또는 로우의 구간이 될 수 있다. M 및 N은 각각, 3 이상의 자연수이다. 아울러, L은 M과 N을 합한 값을 갖는다.The pulse width modulation unit (200) receives M clock signals and a signal of the lower M bits among L bits, and generates a pulse signal having a pulse width corresponding to the value of the signal of the M bits. The pulse width corresponding to the value of the signal of the M bits can be implemented as active high or active low. That is, the activation section of the pulse corresponding to the value of the signal of the M bits can be a high or low section. M and N are each a natural number greater than or equal to 3. In addition, L has a value that is the sum of M and N.

신호 생성부(300)는, 펄스 신호 및 L 비트 중 상위 N 비트의 신호를 입력받아, L 비트의 디지털 신호에 대응하는 N 비트의 디지털 신호를 생성하여 출력한다.The signal generation unit (300) receives a pulse signal and a signal of the upper N bits among L bits, generates a digital signal of N bits corresponding to the digital signal of L bits, and outputs the same.

변환부(400)는, 신호 생성부(300)의 출력, 즉 N 비트의 디지털 신호를 입력받아 아날로그 신호로 변환한다. 변환부(400)는, R-2R 래더 DAC를 이용하여 구현될 수 있다.The conversion unit (400) receives the output of the signal generation unit (300), i.e., an N-bit digital signal, and converts it into an analog signal. The conversion unit (400) can be implemented using an R-2R ladder DAC.

적분 필터부(500)는, 적분 필터에 의해 변환부(400)의 출력을 적분하여 출력한다. The integral filter unit (500) integrates the output of the conversion unit (400) by the integral filter and outputs it.

아울러, 증폭부(600)는 적분 필터부(500)의 출력을 증폭하여 출력한다. In addition, the amplifier unit (600) amplifies and outputs the output of the integral filter unit (500).

도 2는 일실시예에 따른 변환부(400)의 출력 파형의 예시도를 나타낸다. 아울러, 도 3은 적분 필터부(500)의 주파수에 따른 이득과 위상에 관한 보데선도(Bode Plot)을 나타낸다. Fig. 2 shows an example of an output waveform of a converter (400) according to an embodiment. In addition, Fig. 3 shows a Bode plot regarding the gain and phase of an integral filter (500) according to frequency.

도 2 및 도 3에서 펄스폭 변조부(200)의 1 주기는 1㎒, 기준 클록 신호는 16㎒, 데이터 변환 주파수는 5㎑로 상정되었다.In FIGS. 2 and 3, one cycle of the pulse width modulation unit (200) is assumed to be 1 MHz, the reference clock signal is assumed to be 16 MHz, and the data conversion frequency is assumed to be 5 kHz.

L이 18이라고 가정하자. 즉, 일실시예에 따른 디지털-아날로그 변환기(1000)가 18 비트의 디지털 신호를 입력받는다고 가정하자. 변환부(400)가 2Vp-p를 출력하는 경우, 하위 M 비트의 최하위 비트는 약 7.5uV의 변환부(400)의 출력 전압의 크기에 해당한다.Let us assume that L is 18. That is, let us assume that the digital-to-analog converter (1000) according to one embodiment receives an 18-bit digital signal. When the conversion unit (400) outputs 2 Vp-p, the least significant bit of the lower M bits corresponds to the size of the output voltage of the conversion unit (400) of about 7.5 uV.

아울러, 상위 N 비트의 최하위 비트는, 약 2mV의 변환부(400)의 출력 전압의 크기에 해당한다. 2mV의 변환부(400)의 출력 전압의 출력은 5㎑의 데이터 변환 주파수를 기준으로 2극(Pole)을 갖는 적분 필터부(500)의 적분 필터의 fc를 5㎑로 설정하면, -40dB 이상의 적분 필터부(500)의 적분 필터에 의해 7.5uV의 하위 M 비트의 최하위 비트의 구현이 가능하다. 예를 들면, 적분 필터부(500)는, 2MOhm의 저항과 50pF의 커패시터에 의해 1㎒에서 -40dB의 구현이 가능하다. In addition, the least significant bit of the upper N bits corresponds to the size of the output voltage of the conversion unit (400) of about 2 mV. When the output of the output voltage of the conversion unit (400) of 2 mV is set to 5 kHz with the fc of the integral filter of the integral filter unit (500) having two poles based on the data conversion frequency of 5 kHz, the least significant bit of the lower M bits of 7.5 uV can be implemented by the integral filter of the integral filter unit (500) of -40 dB or higher. For example, the integral filter unit (500) can be implemented at -40 dB at 1 MHz by a resistor of 2 MOhm and a capacitor of 50 pF.

참고로, 도 2에서는 N은 10으로, N 비트의 신호값은 16진수로 200이고, 1을 더한 값은 16진수로 201로 각각 예시되었다. 아울러 도 2에서 M은 10으로 M 비트의 신호값이 16진수로 각각 80, 10, F0로 예시되었다. M 비트의 신호값이 80인 경우에는, 펄스폭 변조부(200)의 역할에 의해 전체 구간 중 50%의 구간 동안은 N 비트의 신호값에 1을 더한 값으로, 나머지 50%의 구간 동안은 N 비트의 신호값이 그대로 출력된다. 도 2로부터 펄스 신호 및 L 비트 중 상위 N 비트의 신호를 입력받아, L 비트의 디지털 신호에 대응하는 N 비트의 디지털 신호가 생성되는 것을 확인할 수 있다.For reference, in Fig. 2, N is 10, the signal value of N bits is 200 in hexadecimal, and the value obtained by adding 1 is 201 in hexadecimal, respectively. In addition, in Fig. 2, M is 10, and the signal values of M bits are 80, 10, and F0 in hexadecimal, respectively. When the signal value of M bits is 80, due to the role of the pulse width modulation unit (200), the signal value of N bits plus 1 is output during 50% of the entire section, and the signal value of N bits is output as it is during the remaining 50% of the section. It can be confirmed from Fig. 2 that a digital signal of N bits corresponding to a digital signal of L bits is generated by receiving a pulse signal and a signal of the upper N bits among L bits.

하기에 일실시예에 따른 다중 위상 클록 생성부(100)의 동작에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. The operation of the multi-phase clock generation unit (100) according to an embodiment will be specifically described below.

도 4는 일실시예에 따른 다중 위상 클록 생성부(100)의 구성도를 나타낸다.Figure 4 shows a configuration diagram of a multi-phase clock generation unit (100) according to one embodiment.

도 4로부터 알 수 있는 바와 같이 일실시예에 따른 다중 위상 클록 생성부(100)는, 기준 시간 측정기(110) 및 다중 위상 클록 생성기(120)를 포함하여 구성된다. As can be seen from FIG. 4, a multi-phase clock generation unit (100) according to an embodiment is configured to include a reference time measuring unit (110) and a multi-phase clock generator (120).

기준 시간 측정기(110)는, 기준 클록 신호를 입력받아 기준 클록 신호의 1/T 주기에 대응하는 값인 기준 시간값을 측정한다. T는, 1 이상의 자연수이다. 예를 들면 T가 2인 경우, 기준 시간값은 기준 클록 신호의 ½ 주기에 해당한다.The reference time measuring device (110) receives a reference clock signal and measures a reference time value, which is a value corresponding to 1/T cycle of the reference clock signal. T is a natural number greater than or equal to 1. For example, when T is 2, the reference time value corresponds to ½ cycle of the reference clock signal.

구체적으로, 일실시예에 따른 기준 시간 측정기(110)의 동작에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. Specifically, the operation of the reference time measuring device (110) according to one embodiment will be described in detail.

일실시예에 따른 기준 시간 측정기(110)는, 제1 지연 셀 체인 회로(111), 제2 지연 셀 체인 회로(112), 플립-플롭(113) 및 업-다운 카운터(114)를 포함하여 구성될 수 있다.A reference time measuring device (110) according to an embodiment may be configured to include a first delay cell chain circuit (111), a second delay cell chain circuit (112), a flip-flop (113), and an up-down counter (114).

제1 지연 셀 체인 회로(111) 및 제2 지연 셀 체인 회로(112)는 각각, 직렬로 연결된 다수의 제1 지연셀(dc1) 및 제2 지연셀(dc2)을 포함한다. 다만, 제1 지연셀(dc1)과 제2 지연셀(dc2), 그리고 후술할 제3 지연셀(dc3)은 구조가 동일한 지연셀(dc)로, 필요에 따라 지연셀(dc)이라는 용어로 혼용하여 설명하기로 한다. 참고로, 제1 지연 셀 체인 회로(111) 및 제2 지연 셀 체인 회로(112)는 동일한 구성을 갖되, 선택 신호만이 서로 상이할 수 있다.The first delay cell chain circuit (111) and the second delay cell chain circuit (112) each include a plurality of first delay cells (dc1) and second delay cells (dc2) that are connected in series. However, the first delay cell (dc1), the second delay cell (dc2), and the third delay cell (dc3) to be described later are delay cells (dc) having the same structure, and will be described using the term “delay cell (dc)” interchangeably when necessary. For reference, the first delay cell chain circuit (111) and the second delay cell chain circuit (112) may have the same configuration, but only the selection signals may be different from each other.

도 5는 일실시예에 따른 다수의 지연셀(dc) 각각의 구성도를 나타낸다. Figure 5 shows a configuration diagram of each of a plurality of delay cells (dc) according to one embodiment.

다수의 지연셀(dc) 각각은, 선택 신호, 즉 제어 신호(S)에 따라 해당 지연셀(dc) 고유의 지연 시간(dt)만큼 지연하여 입력 신호를 출력하거나 지연없이 입력 신호를 출력할 수 있다. 예를 들면 제어 신호가 하이 상태인 경우를 활성화 상태라고 하면, 각 지연셀(dc)은 하이인 제어 신호에 의해 입력 신호를 해당 지연셀(dc) 고유의 지연 시간만큼 지연하여 출력하고, 로우인 제어 신호에 의해 입력 신호를 지연없이 출력할 수 있다.Each of the plurality of delay cells (dc) can output an input signal by delaying the delay time (dt) unique to the delay cell (dc) or output the input signal without delay according to a selection signal, i.e., a control signal (S). For example, if the case where the control signal is high is called an activated state, each delay cell (dc) can delay the input signal by the delay time unique to the delay cell (dc) by a high control signal and output the input signal without delay by a low control signal.

다수의 지연셀(dc) 각각의 고유의 지연 시간은 서로 상이하게 설계될 수 있다. 즉, 다수의 지연셀(dc) 중 하나에 대한 고유의 지연 시간을 기준으로, 다수의 지연셀(dc) 중 나머지는 2의 배수로 증가된 고유의 지연 시간을 갖도록 설계될 수 있다. 예를 들면 도 4의 제1 지연 셀 체인 회로(111) 및 제2 지연 셀 체인 회로(112)와 같이 6개의 지연셀(dc)이 순차적으로 연결된 경우, 제일 앞단의 지연셀(dc)의 고유의 지연 시간이 1ns으로 설계되면, 나머지 5개의 지연셀(dc)의 고유의 지연 시간은 각각 2ns, 4ns, 8ns, 16ns, 32ns을 갖도록 설계할 수 있다. 또는 제일 앞단의 지연셀(dc)의 고유의 지연 시간이 32ns으로 설계되면, 나머지 5개의 지연셀(dc)의 고유의 지연 시간은 각각 16ns, 8ns, 4ns, 2ns, 1ns을 갖도록 설계할 수 있다. The inherent delay time of each of the plurality of delay cells (dc) can be designed differently from each other. That is, based on the inherent delay time of one of the plurality of delay cells (dc), the remaining delay cells (dc) can be designed to have inherent delay times that are increased by a multiple of 2. For example, in the case where six delay cells (dc) are sequentially connected, such as the first delay cell chain circuit (111) and the second delay cell chain circuit (112) of FIG. 4, if the inherent delay time of the delay cell (dc) at the frontmost stage is designed to be 1 ns, the inherent delay times of the remaining five delay cells (dc) can be designed to be 2 ns, 4 ns, 8 ns, 16 ns, and 32 ns, respectively. Alternatively, if the inherent delay time of the delay cell (dc) at the frontmost stage is designed to be 32 ns, the inherent delay times of the remaining five delay cells (dc) can be designed to be 16 ns, 8 ns, 4 ns, 2 ns, and 1 ns, respectively.

제1 지연 셀 체인 회로(111)는, 다수의 제1 지연셀(dc1)을 이용하여 기준 클록 신호를 지연하거나 지연없이 출력할 수 있다. 제1 지연 셀 체인 회로(111)에 포함된 다수의 제1 지연셀(dc1) 각각은, 업-다운 카운터(114)로부터 출력된 기준 시간값의 전체 비트 중 하나의 비트씩을 각각의 제어 신호로 이용한다. 즉, 해당 제어 신호의 비트값에 따라 해당 제1 지연셀(dc1) 고유의 지연 시간만큼 지연하거나 지연없이 입력 신호를 출력한다. 다수의 제1 지연셀(dc1) 각각의 고유의 지연 시간의 크기 순서대로 기준 시간값의 전체 비트 중 최하위 비트로부터 차례로 제어 신호로 이용된다. 즉, 도 4와 같이 6개의 제1 지연셀(dc1)이 순차적으로 연결된 경우, 제일 앞단의 제1 지연셀(dc1)의 고유의 지연 시간이 1ns으로 설계되면, 나머지 5개의 제1 지연셀(dc1)의 고유의 지연 시간은 각각 2ns, 4ns, 8ns, 16ns, 32ns을 갖도록 설계되었다고 할때, 제일 앞단의 제1 지연셀(dc1)의 제어 신호로 6 비트의 기준 시간값 중 최하위 비트가 이용되고, 제일 뒷단의 제1 지연셀(dc1)의 제어 신호로 6 비트의 기준 시간값 중 최상위 비트가 이용된다.The first delay cell chain circuit (111) can delay or output a reference clock signal without delay by using a plurality of first delay cells (dc1). Each of the plurality of first delay cells (dc1) included in the first delay cell chain circuit (111) uses one bit of the total bits of the reference time value output from the up-down counter (114) as each control signal. That is, depending on the bit value of the corresponding control signal, the input signal is output with a delay time unique to the corresponding first delay cell (dc1) or without delay. The size of the unique delay time of each of the plurality of first delay cells (dc1) is sequentially used as a control signal starting from the least significant bit of the total bits of the reference time value. That is, when six first delay cells (dc1) are sequentially connected as in Fig. 4, and the unique delay time of the first delay cell (dc1) at the very front is designed to be 1 ns, and the unique delay times of the remaining five first delay cells (dc1) are designed to be 2 ns, 4 ns, 8 ns, 16 ns, and 32 ns, respectively, the least significant bit of the 6-bit reference time value is used as the control signal of the first delay cell (dc1) at the very front, and the most significant bit of the 6-bit reference time value is used as the control signal of the first delay cell (dc1) at the very back.

참고로 제1 지연 셀 체인 회로(111)에서 제일 앞단의 제1 지연셀(dc1)의 경우에는 입력 신호가 기준 클록 신호가 되고, 제일 앞단의 제1 지연셀(dc1) 이외의 제1 지연셀(dc1)의 경우에는 입력 신호가 전단의 제1 지연셀(dc1)의 출력이 된다. For reference, in the case of the first delay cell chain circuit (111) at the very front, the input signal becomes the reference clock signal, and in the case of the first delay cell (dc1) other than the first delay cell (dc1) at the very front, the input signal becomes the output of the first delay cell (dc1) at the previous front.

제2 지연 셀 체인 회로(112)는, 다수의 제2 지연셀(dc2)을 이용하여 기준 클록 신호를 지연하거나 지연없이 출력할 수 있다. 제2 지연 셀 체인 회로(112)에 포함된 다수의 제2 지연셀(dc2) 각각의 제어 신호는 모두 0으로 설정될 수 있다. 이에 따라 제2 지연 셀 체인 회로(112)의 다수의 제2 지연셀(dc2) 각각은, 입력 신호를 지연없이 출력할 수 있다. 참고로 제2 지연 셀 체인 회로(112)에서 제일 앞단의 제2 지연셀(dc2)의 경우에는 입력 신호가 기준 클록 신호가 되고, 제일 앞단의 제2 지연셀(dc2) 이외의 제2 지연셀(dc2)의 경우에는 입력 신호가 전단의 제2 지연셀(dc2)의 출력이 된다. The second delay cell chain circuit (112) can delay or output a reference clock signal without delay by using a plurality of second delay cells (dc2). All control signals of the plurality of second delay cells (dc2) included in the second delay cell chain circuit (112) can be set to 0. Accordingly, each of the plurality of second delay cells (dc2) of the second delay cell chain circuit (112) can output an input signal without delay. For reference, in the case of the second delay cell (dc2) at the frontmost stage in the second delay cell chain circuit (112), the input signal becomes the reference clock signal, and in the case of the second delay cells (dc2) other than the second delay cell (dc2) at the frontmost stage, the input signal becomes the output of the second delay cell (dc2) at the previous stage.

플립-플롭(113)은 D 플립-플롭을 예로 들 수 있다. 플립-플롭(113)은 제1 지연 셀 체인 회로(111)의 출력과 제2 지연 셀 체인 회로(112)의 출력 중 하나는 데이터로 입력받고, 제1 지연 셀 체인 회로(111)의 출력과 제2 지연 셀 체인 회로(112)의 출력 중 다른 하나는 클록으로 입력받는다. The flip-flop (113) may be, for example, a D flip-flop. The flip-flop (113) receives one of the outputs of the first delay cell chain circuit (111) and the second delay cell chain circuit (112) as data, and receives the other of the outputs of the first delay cell chain circuit (111) and the second delay cell chain circuit (112) as a clock.

아울러, 업-다운 카운터(114)는, 기준 클록 신호를 클록으로 사용하고, 플립-플롭(113)의 출력을 입력받아 카운팅하여 기준 시간값을 출력한다. 참고로, 도 4에서 업-다운 카운터(114)는 6 비트로 예시되었다. 업-다운 카운터(114)는, 예를 들면 플립-플롭(113)의 출력이 0이면 카운팅값인 기준 시간값을 업하고, 1이면 다운하는 것으로 설계될 수 있다. 최종적으로 도 4와 같은 예시에서는 기준 시간값은 기준 클록 신호의 ½ 주기에 대응한다.In addition, the up-down counter (114) uses the reference clock signal as a clock, receives the output of the flip-flop (113), counts it, and outputs the reference time value. For reference, the up-down counter (114) is illustrated as 6 bits in FIG. 4. The up-down counter (114) can be designed to increase the reference time value, which is a counting value, if the output of the flip-flop (113) is 0, and decrease it if it is 1. Finally, in the example of FIG. 4, the reference time value corresponds to ½ the cycle of the reference clock signal.

도 6은 제1 지연 셀 체인 회로(111) 및 제2 지연 셀 체인 회로(112)의 출력 파형의 예시도이다. Figure 6 is an example diagram of the output waveforms of the first delay cell chain circuit (111) and the second delay cell chain circuit (112).

업-다운 카운터(114)의 출력이 다시 제1 지연 셀 체인 회로(111)의 제어 신호로 이용되므로, 결국 제1 지연 셀 체인 회로(111)의 출력은, 기준 클록 신호를 반전한 형태로 나타난다.Since the output of the up-down counter (114) is again used as a control signal for the first delay cell chain circuit (111), the output of the first delay cell chain circuit (111) ultimately appears in the form of an inverted reference clock signal.

최종적으로 제1 지연 셀 체인 회로(111)의 출력은 기준 클록 신호를 반전한 형태로 락(Lock) 상태가 되고, 이에 따라 업-다운 카운터(114)의 출력인 기준 시간값도 기준 클록 신호의 ½ 주기에 대응하는 값이 된다.Finally, the output of the first delay cell chain circuit (111) is locked in the form of an inverted reference clock signal, and accordingly, the reference time value, which is the output of the up-down counter (114), also becomes a value corresponding to ½ the cycle of the reference clock signal.

다중 위상 클록 생성기(120)는 기준 시간값으로부터 M개의 클록 신호 사이의 위상 차이값을 산출하고, 위상 차이값을 이용하여 M개의 클록 신호를 생성한다.A multi-phase clock generator (120) calculates phase difference values between M clock signals from a reference time value and generates M clock signals using the phase difference values.

도 7은 M개의 클록 신호의 파형의 예시도를 나타낸다. 다만, 도 7에서 M은 8로 예시되었다.Fig. 7 shows an example of the waveforms of M clock signals. However, in Fig. 7, M is illustrated as 8.

구체적으로 다중 위상 클록 생성기(120)는 위상 차이값 산출기(121), 제1 위상 지연 체인 회로(122_1) 내지 제M 위상 위상 지연 체인 회로(122_M)를 포함하여 구성된다.Specifically, the multi-phase clock generator (120) is configured to include a phase difference value calculator (121), a first phase delay chain circuit (122_1) to an M-th phase delay chain circuit (122_M).

위상 차이값 산출기(121)는 기준 시간값으로부터 M개의 클록 신호 사이의 위상 차이값을 산출한다. 기준 시간값이 기준 클록 신호의 ½ 주기에 대응하고, M이 8인 경우, 위상 차이값 산출기(121)는 기준 시간값을 4로 나눈 몫을 위상 차이값으로 산출할 수 있다. 즉, 위상 차이값 산출기(121)는 기준 시간값의 전체 비트를 미리 설정된 만큼 오른쪽으로 시프트하는 기준 시간값의 전체 비트 중 미리 설정된 개수의 상위 비트를 위상 차이값으로 산출할 수 있다.The phase difference value calculator (121) calculates the phase difference value between M clock signals from the reference time value. When the reference time value corresponds to ½ cycle of the reference clock signal and M is 8, the phase difference value calculator (121) can calculate the quotient of the reference time value divided by 4 as the phase difference value. In other words, the phase difference value calculator (121) can calculate a preset number of upper bits among the total bits of the reference time value that shifts the total bits of the reference time value to the right by a preset amount as the phase difference value.

제1 위상 지연 체인 회로(122_1) 내지 제M 위상 위상 지연 체인 회로(122_M)는 각각, 직렬로 연결된 다수의 제3 지연셀(dc3)을 포함한다. 제1 위상 지연 체인 회로(122_1) 내지 제M 위상 위상 지연 체인 회로(122_M)에 포함되는 다수의 제3 지연셀(dc3)의 특징은, 도 5에 의해 설명한 바와 같다. 다만, 제1 위상 지연 체인 회로(122_1) 내지 제M 위상 위상 지연 체인 회로(122_M)는, 기준 시간값의 전체 비트를 사용하는 제1 지연 셀 체인 회로(111)와는 달리, 기준 시간값의 전체 비트 중 일부의 상위 비트만을 사용하므로, 다수의 제3 지연셀(dc3)의 개수는 위상 차이값의 비트수에 의해 결정될 수 있다.The first phase delay chain circuit (122_1) to the M-th phase phase delay chain circuit (122_M) each include a plurality of third delay cells (dc3) that are connected in series. The characteristics of the plurality of third delay cells (dc3) included in the first phase delay chain circuit (122_1) to the M-th phase phase delay chain circuit (122_M) are as described with reference to FIG. 5. However, unlike the first delay cell chain circuit (111) that uses all bits of the reference time value, the first phase delay chain circuit (122_1) to the M-th phase phase delay chain circuit (122_M) only use some of the upper bits of the total bits of the reference time value, and therefore the number of the plurality of third delay cells (dc3) can be determined by the number of bits of the phase difference value.

아울러, 제1 위상 지연 체인 회로(122_1) 내지 제M 위상 위상 지연 체인 회로(122_M)에 포함되는 다수의 제3 지연셀(dc3) 각각의 고유의 지연 시간은, 위상 차이값의 비트수에 해당하는 제1 지연 셀 체인 회로(111)의 기준 시간값의 전체 비트 중 하위의 비트를 제어 신호로 사용하는 제1 지연셀(dc1)과 동일하게 설정될 필요가 있다.In addition, the unique delay time of each of the plurality of third delay cells (dc3) included in the first phase delay chain circuit (122_1) to the M-th phase phase delay chain circuit (122_M) needs to be set to be the same as that of the first delay cell (dc1) that uses the lower bit of the total bits of the reference time value of the first delay cell chain circuit (111) corresponding to the number of bits of the phase difference value as a control signal.

예를 들면 위상 차이값의 비트수가 4 비트라고 할 때, 제1 지연 셀 체인 회로(111)의 6 비트의 기준 시간값 중 4개의 하위 비트를 제어 신호로 사용하는 제1 지연셀(dc1)과 동일한 고유의 지연 시간을 갖는 제3 지연셀(dc3)을 제1 위상 지연 체인 회로(122_1) 내지 제M 위상 위상 지연 체인 회로(122_M)가 포함하도록 구성할 필요가 있다.For example, when the number of bits of the phase difference value is 4 bits, it is necessary to configure the first phase delay chain circuit (122_1) to the Mth phase phase delay chain circuit (122_M) to include a third delay cell (dc3) having the same unique delay time as the first delay cell (dc1) that uses the four lower bits of the 6-bit reference time value of the first delay cell chain circuit (111) as a control signal.

즉, 제1 지연 셀 체인 회로(111)의 다수의 제1 지연셀(dc1) 각각의 고유의 지연 시간이 1ns, 4ns, 8ns, 16ns, 32ns로 설계된 경우, 제1 위상 지연 체인 회로(122_1) 내지 제M 위상 위상 지연 체인 회로(122_M)의 다수의 제3 지연셀(dc3) 각각의 고유의 지연 시간은 1ns, 4ns, 8ns, 16ns로 설계될 필요가 있다. That is, when the unique delay time of each of the plurality of first delay cells (dc1) of the first delay cell chain circuit (111) is designed to be 1 ns, 4 ns, 8 ns, 16 ns, and 32 ns, the unique delay time of each of the plurality of third delay cells (dc3) of the first phase delay chain circuit (122_1) to the M-th phase phase delay chain circuit (122_M) needs to be designed to be 1 ns, 4 ns, 8 ns, and 16 ns.

아울러, 제1 위상 지연 체인 회로(122_1) 내지 제M 위상 위상 지연 체인 회로(122_M)는, 순차적으로 직렬로 연결된다. 제1 위상 지연 체인 회로(122_1) 내지 제M 위상 위상 지연 체인 회로(122_M) 각각에 포함된 다수의 제3 지연셀(dc3) 각각은, 위상 차이값의 전체 비트 중 하나의 비트씩을 각각의 제어 신호로 하여 해당 제어 신호에 따라 해당 제3 지연셀(dc3) 고유의 지연 시간만큼 지연하거나 지연없이 입력된 신호를 출력한다. 이에 따라 제1 위상 지연 체인 회로(122_1) 내지 제M 위상 위상 지연 체인 회로(122_M)는 각각, 입력 신호를 위상 차이값만큼 지연하여 출력한다. In addition, the first phase delay chain circuit (122_1) to the M-th phase phase delay chain circuit (122_M) are sequentially connected in series. Each of a plurality of third delay cells (dc3) included in each of the first phase delay chain circuits (122_1) to the M-th phase phase delay chain circuits (122_M) uses one bit of the total bits of the phase difference value as a control signal, and outputs an input signal delayed by a delay time unique to the third delay cell (dc3) or without delay according to the corresponding control signal. Accordingly, the first phase delay chain circuit (122_1) to the M-th phase phase delay chain circuit (122_M) each delays the input signal by the phase difference value and outputs it.

제1 위상 지연 체인 회로(122_1)의 입력 신호는 기준 클록 신호가 되고, 제2 위상 지연 체인 회로(122_2) 내지 제M 위상 위상 지연 체인 회로(122_M) 각각의 입력 신호는 전단의 위상 지연 체인 회로의 출력이 된다. The input signal of the first phase delay chain circuit (122_1) becomes a reference clock signal, and the input signal of each of the second phase delay chain circuits (122_2) to the M-th phase delay chain circuit (122_M) becomes the output of the phase delay chain circuit of the preceding stage.

펄스폭 변조부(200)는, 제1 신호의 1 주기의 구간 중 M 비트의 신호의 값에 대응하는 구간만큼 활성화되는 펄스 신호를 생성한다. 제1 신호는 M개의 클록 신호 중 하나를 분주하여 생성한다. 예를 들면, 제1 신호는 M개의 클록 신호 중 첫번째 클록 신호를 분주하여 생성할 수 있다. 참고로, 제1 신호의 1 주기의 구간 중 활성화될 수 있는 펄수 신호의 최대 개수는, 2의 M승이 된다. The pulse width modulation unit (200) generates a pulse signal that is activated for a period corresponding to the value of the M bit signal during one period of the first signal. The first signal is generated by dividing one of the M clock signals. For example, the first signal can be generated by dividing the first clock signal among the M clock signals. For reference, the maximum number of pulse signals that can be activated during one period of the first signal is 2 to the M power.

구체적으로 펄스폭 변조부(200)는, 제1 신호 및 M개의 클록 신호를 이용하여, 제1 신호의 하나의 ½ 주기 중 M 비트의 신호의 값 이하에 대응하는 구간 동안 활성화되는 제1 펄스 신호를 생성한다. 아울러, 펄스폭 변조부(200)는, 제1 신호의 반전 신호 및 M개의 클록 신호를 이용하여, 제1 신호의 다른 하나의 ½ 주기 중 M 비트의 신호의 값 이하에 대응하는 구간 중에서, 제1 펄스 신호가 활성화된 구간을 제외한 구간 동안 활성화되는 제2 펄스 신호를 생성한다. Specifically, the pulse width modulation unit (200) generates, by using the first signal and M clock signals, a first pulse signal that is activated during a section corresponding to a value of M bits or less of one ½ period of the first signal. In addition, the pulse width modulation unit (200) generates, by using the inverted signal of the first signal and M clock signals, a second pulse signal that is activated during a section corresponding to a value of M bits or less of another ½ period of the first signal, excluding a section in which the first pulse signal is activated.

또한, 펄스폭 변조부(200)는, 제1 신호의 하나의 ½ 주기 중 제1 펄스 신호를 출력하고, 제1 신호의 다른 하나의 ½ 주기 중 제2 펄스 신호를 출력하는 것에 의해 최종적인 펄스 신호를 생성하게 된다. Additionally, the pulse width modulation unit (200) generates a final pulse signal by outputting a first pulse signal during one ½ cycle of the first signal and outputting a second pulse signal during the other ½ cycle of the first signal.

도 8은 일실시예에 따른 펄스폭 변조부(200)의 구성도를 나타낸다. 아울러, 도 9는 일실시예에 따른 펄스폭 변조부(200)의 주요 노드의 파형의 예시도를 나타낸다. Fig. 8 shows a configuration diagram of a pulse width modulation unit (200) according to one embodiment. In addition, Fig. 9 shows an example of waveforms of major nodes of a pulse width modulation unit (200) according to one embodiment.

도 8로부터 알 수 있는 바와 같이 일실시예에 따른 펄스폭 변조부(200)는, 분주기(210), M개의 제1 카운터(220_1, …, 220_M), 제1 펄스 생성기(230), M개의 제2 카운터(240_1, …, 240_M), 제2 펄스 생성기(250) 및 제1 멀티플렉서(260)를 포함하여 구성된다.As can be seen from FIG. 8, a pulse width modulation unit (200) according to an embodiment is configured to include a divider (210), M first counters (220_1, ..., 220_M), a first pulse generator (230), M second counters (240_1, ..., 240_M), a second pulse generator (250), and a first multiplexer (260).

분주기(210)는, M개의 클록 신호 중 하나를 분주하여 제1 신호 생성할 수 있다. 예를 들면 제1 신호는, 제1 클록 신호를 분주하여 생성될 수 있다. 제1 신호는 M 비트의 전체 구간을 주기로 갖도록 설계될 수 있다. M이 8인 경우, 8개의 클록 신호가 생성되므로 256/8=32개의 기준 클록 신호에 대응하는 구간을 주기로 갖도록 제1 신호를 생성하기 위해, 제1 클록 신호를 16 분주할 수 있을 것이다. M개의 클록 신호는 제1 클록 신호 내지 제M 클록 신호로 표현될 수 있다. The divider (210) can generate a first signal by dividing one of the M clock signals. For example, the first signal can be generated by dividing the first clock signal. The first signal can be designed to have a period of the entire M bits. When M is 8, 8 clock signals are generated, so the first clock signal can be divided by 16 to generate the first signal so that the period corresponds to 256/8=32 reference clock signals. The M clock signals can be expressed as the first clock signal to the M-th clock signal.

M개의 제1 카운터(220_1, …, 220_M)는 각각, 제1 신호 및 M개의 클록 신호 중 하나를 각각 입력받아, 제1-1 카운팅값 내지 제1-M 카운팅값을 각각 출력한다. 제1 신호는 M개의 제1 카운터(220_1, …, 220_M)의 리셋 신호로 사용된다. 예를 들면, 제1 신호가 하이인 구간에서는 M개의 제1 카운터(220_1, …, 220_M)는 제1-1 카운팅값 내지 제1-M 카운팅값을 각각 출력하지만, 제1 신호가 로우인 구간에서는 M개의 제1 카운터(220_1, …, 220_M)는 리셋된다. The M first counters (220_1, ..., 220_M) each receive one of the first signal and the M clock signals, and output the 1-1th counting value to the 1-Mth counting value, respectively. The first signal is used as a reset signal for the M first counters (220_1, ..., 220_M). For example, in a section where the first signal is high, the M first counters (220_1, ..., 220_M) output the 1-1th counting value to the 1-Mth counting value, respectively, but in a section where the first signal is low, the M first counters (220_1, ..., 220_M) are reset.

제1 펄스 생성기(230)는, 제1-1 카운팅값 내지 제1-M 카운팅값을 합산하고, 제1 구간 중 합산한 값이 M 비트의 신호의 값 이하에 해당하는 구간 동안 활성화되는 펄스 신호를 생성한다. 여기서, 제1 구간은, 제1 신호의 ½ 주기에 해당하는 구간이다. The first pulse generator (230) adds up the 1-1 counting value to the 1-M counting value and generates a pulse signal that is activated during a section in which the summed value during the first section is equal to or less than the value of the M-bit signal. Here, the first section is a section corresponding to ½ cycle of the first signal.

즉, M이 8이라고 하고, 제1 신호의 주기는 2의 8승, 즉 256개의 펄스 신호를 생성할 수 있는 구간이 된다. 아울러, M 비트의 신호를 이진수 11001100이라고 하면, 이는 십진수 204에 해당하므로, 제1 펄스 생성기(230)는 제1 구간 중 128개의 활성화되는 펄스 신호를 생성한다. 아울러, M 비트의 신호를 이진수 00110011이라고 하면, 이는 십진수 51에 해당하므로, 제1 펄스 생성기(230)는 제1 구간 중 51개의 활성화되는 펄스 신호를 생성한다.That is, if M is 8, and the period of the first signal is 2 to the power of 8, that is, a section that can generate 256 pulse signals. In addition, if the signal of M bits is 11001100 in binary, this corresponds to 204 in decimal, so the first pulse generator (230) generates 128 activated pulse signals during the first section. In addition, if the signal of M bits is 00110011 in binary, this corresponds to 51 in decimal, so the first pulse generator (230) generates 51 activated pulse signals during the first section.

M개의 제2 카운터(240_1, …, 240_M)는 각각, 제1 신호의 반전 신호 및 M개의 클록 신호 중 하나를 각각 입력받아, 제2-1 카운팅값 내지 제2-M 카운팅값을 각각 출력한다. 제1 신호의 반전 신호는 M개의 제2 카운터(240_1, …, 240_M)의 리셋 신호로 사용된다. 예를 들면, 제1 신호의 반전 신호가 하이인 구간에서는 M개의 제2 카운터(240_1, …, 240_M)는 제2-1 카운팅값 내지 제2-M 카운팅값을 각각 출력하지만, 제1 신호의 반전 신호가 로우인 구간에서는 M개의 제2 카운터(240_1, …, 240_M)는 리셋된다. The M second counters (240_1, …, 240_M) each receive an inverted signal of the first signal and one of the M clock signals, and output a 2-1-th counting value to a 2-M-th counting value, respectively. The inverted signal of the first signal is used as a reset signal for the M second counters (240_1, …, 240_M). For example, in a section where the inverted signal of the first signal is high, the M second counters (240_1, …, 240_M) output the 2-1-th counting value to a 2-M-th counting value, respectively, but in a section where the inverted signal of the first signal is low, the M second counters (240_1, …, 240_M) are reset.

제2 펄스 생성기(250)는, 제2-1 카운팅값 내지 제2-M 카운팅값을 1차 합산하고, 1차 합산한 결과에 제1 구간 동안 최대로 활성화될 수 있는 펄스 신호의 개수를 2차 합산한다. 제1 구간 동안 최대로 활성화될 수 있는 펄스 신호는, M이 8이라고 하면, 전체 256개의 펄스 신호 중 ½인 128개가 된다. 아울러, 제2 펄스 생성기(250)는, 제2 구간 중 2차 합산한 값이 M 비트의 신호의 값 이하에 해당하는 구간 동안 활성화되는 펄스 신호를 생성한다. 여기서, 제2 구간은, 제1 구간 이외의 제1 신호의 ½ 주기에 해당하는 구간이다. The second pulse generator (250) first adds the 2-1 counting value to the 2-M counting value, and secondarily adds the number of pulse signals that can be activated at most during the first section to the result of the first addition. If M is 8, the number of pulse signals that can be activated at most during the first section is 128, which is ½ of the total 256 pulse signals. In addition, the second pulse generator (250) generates a pulse signal that is activated during a section in which the second addition value during the second section corresponds to a value of the M bit signal or less. Here, the second section is a section corresponding to ½ of the cycle of the first signal other than the first section.

즉, M이 8이라고 하면, 제1 신호의 주기는 2의 8승, 즉 256개의 펄스 신호를 생성할 수 있는 구간이 된다. 아울러, M 비트의 신호를 이진수 11001100이라고 하면, 이는 십진수 204에 해당하고, 제1 구간 동안 최대로 활성화될 수 있는 펄스 신호의 개수는 128이 되고, 1차 합산한 결과에 128을 더하여 2차 합산한 값을 산출하게 되므로, 실제 제2 구간 동안 활성화되는 펄스 신호는 (204-128)= 76개가 된다. 아울러, M 비트의 신호를 이진수 00110011이라고 하면, 이는 십진수 51에 해당하고, 제1 구간 동안 최대로 활성화될 수 있는 펄스 신호의 개수는 128이 되고, 1차 합산한 결과에 128을 더하여 2차 합산한 값을 산출하게 되므로, 실제 제2 구간 동안 활성화되는 펄스 신호는 0개가 된다. That is, if M is 8, the period of the first signal becomes a section that can generate 2^8, that is, 256 pulse signals. In addition, if the signal of M bits is 11001100 in binary, which corresponds to 204 in decimal, the maximum number of pulse signals that can be activated during the first section is 128, and since the second sum value is calculated by adding 128 to the result of the first sum, the number of pulse signals actually activated during the second section is (204-128) = 76. In addition, if the signal of M bits is 00110011 in binary, which corresponds to 51 in decimal, the maximum number of pulse signals that can be activated during the first section is 128, and since the second sum value is calculated by adding 128 to the result of the first sum, the number of pulse signals actually activated during the second section is 0.

제1 멀티플렉서(260)는, 제1 신호를 선택 신호로 하여, 제1 펄스 생성기(230)의 출력 및 제2 펄스 생성기(250)의 출력 중 하나를 선택하여 출력하는 것에 의해, M 비트의 신호의 값 이하에 해당하는 구간의 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 출력한다. 예를 들면, 제1 멀티플렉서(260)는, 제1 신호가 하이인 구간 동안은 제1 펄스 생성기(230)의 출력을 선택하여 출력하고, 제1 신호가 로우인 구간 동안은 제2 펄스 생성기(250)의 출력을 선택하여 출력할 수 있다.The first multiplexer (260) selects and outputs one of the outputs of the first pulse generator (230) and the output of the second pulse generator (250) by using the first signal as a selection signal, thereby outputting a pulse signal having a pulse width of a section corresponding to a value of the M bit signal or less. For example, the first multiplexer (260) may select and output the output of the first pulse generator (230) during a section in which the first signal is high, and select and output the output of the second pulse generator (250) during a section in which the first signal is low.

최종적으로 제1 멀티플렉서(260)로부터 출력되는 펄스 신호는 M 비트의 신호의 값에 대응하는 구간만큼 활성화된다. 즉, M이 8이라고 하고, M 비트의 신호를 이진수 11001100이라고 하면, 이는 십진수 204에 해당하고, 제1 펄스 생성기(230)는 128개의 활성화되는 펄스 신호를 생성하고, 제2 펄스 생성기(250)는 76개의 활성화되는 펄스 신호를 생성하여, 제1 멀티플렉서(260)로부터 출력되는 펄스 신호는 204개가 된다. Finally, the pulse signal output from the first multiplexer (260) is activated for a period corresponding to the value of the M bit signal. That is, if M is 8 and the M bit signal is 11001100 in binary, this corresponds to 204 in decimal, and the first pulse generator (230) generates 128 activated pulse signals, and the second pulse generator (250) generates 76 activated pulse signals, so that the number of pulse signals output from the first multiplexer (260) is 204.

하기에 펄스폭 변조부(200)의 동작 특징에 다시 정리하기로 한다. The operating characteristics of the pulse width modulation unit (200) will be summarized again.

M이 8인 경우, 하위 8 비트를 위해 펄스폭 변조부(200)는 256개의 클록이 필요하다. 펄스폭 변조부(200)가 500㎑의 신호를 출력하도록 설계하기 위해, 8개의 다중 위상 클록을 이용할 경우 32개의 클록만으로 하위 8 비트에 대응할 수 있다. 즉, (16㎒×8)/32=0.5㎒의 펄스폭 변조부(200)의 출력의 설계가 가능하다. 또한, 16㎒의 제1 클록 신호를 16 분주한 리셋 신호를 제1 신호로 생성하여, 제1 신호의 ½ 주기 동안은 8개의 제1 카운터(220_1, …, 220_M) 및 제1 신호의 나머지 ½ 주기 동안 8개의 제2 카운터(240_1, …, 240_M)를 이용하는 것에 의해, 작은 비트의 제1 카운터(220_1, …, 220_M) 및 제2 카운터(240_1, …, 240_M)로 설계 가능하다. When M is 8, the pulse width modulation unit (200) requires 256 clocks for the lower 8 bits. In order to design the pulse width modulation unit (200) to output a 500 kHz signal, only 32 clocks can be used to correspond to the lower 8 bits when 8 multi-phase clocks are used. In other words, the design of the output of the pulse width modulation unit (200) of (16 MHz × 8) / 32 = 0.5 MHz is possible. In addition, by generating a reset signal divided by 16 from a 16㎒ first clock signal as the first signal, and using eight first counters (220_1, ..., 220_M) during ½ period of the first signal and eight second counters (240_1, ..., 240_M) during the remaining ½ period of the first signal, it is possible to design the first counter (220_1, ..., 220_M) and the second counter (240_1, ..., 240_M) with small bits.

만약 다중 위상 클록 생성부(100)에서 서로 다른 위상을 갖는 16개의 클록 신호를 생성한다고 가정하면, 펄스폭 변조부(200)의 주파수를 1㎒로 변경 가능하다.If it is assumed that 16 clock signals having different phases are generated in the multi-phase clock generation unit (100), the frequency of the pulse width modulation unit (200) can be changed to 1 MHz.

도 10은 일실시예에 따른 신호 생성부(300)의 구성도를 나타낸다.Figure 10 shows a configuration diagram of a signal generation unit (300) according to one embodiment.

도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이 일실시예에 따른 신호 생성부(300)는, 가산기(310) 및 제2 멀티플렉서(320)를 포함하여 구성될 수 있다. 가산기(310)는, 상위 N 비트의 신호에 1을 더하여 출력한다. 즉, 제2 멀티플렉서(320)는, 펄스폭 변조부(200)로부터 출력된 펄스 신호를 선택 신호로 하여, L 비트 중 상위 N 비트의 신호 또는 상위 N 비트의 신호 보다 1만큼 큰 신호 중 하나를 선택하여 출력한다. 예를 들면, 펄스의 활성화가 액티브 하이 상태로 설정된 경우, 해당 펄스 신호가 하이 상태이면 제2 멀티플렉서(320)는 상위 N 비트의 신호 보다 1만큼 큰 신호을 출력하고, 해당 펄스 신호가 로우 상태이면 제2 멀티플렉서(320)는 상위 N 비트의 신호를 출력한다. As can be seen from FIG. 10, the signal generation unit (300) according to one embodiment may be configured to include an adder (310) and a second multiplexer (320). The adder (310) adds 1 to the signal of the upper N bits and outputs it. That is, the second multiplexer (320) selects and outputs either the signal of the upper N bits among L bits or a signal that is 1 greater than the signal of the upper N bits, using the pulse signal output from the pulse width modulation unit (200) as a selection signal. For example, when the activation of the pulse is set to an active high state, if the corresponding pulse signal is in a high state, the second multiplexer (320) outputs a signal that is 1 greater than the signal of the upper N bits, and if the corresponding pulse signal is in a low state, the second multiplexer (320) outputs a signal of the upper N bits.

상술한 바와 같이 일실시예의 디지털-아날로그 변환기(1000)에 따르면, 높은 비트 및 높은 데이터 변환 주파수를 구현할 수 있음을 알 수 있다. As described above, according to the digital-to-analog converter (1000) of one embodiment, it can be seen that high bit and high data conversion frequency can be implemented.

1000 : 디지털-아날로그 변환기
100 : 다중 위상 클록 생성부 200 : 펄스폭 변조부
300 : 신호 생성부 400 : 변환부
500 : 적분 필터부 600 : 증폭부
110 : 기준 시간 측정기 120 : 다중 위상 클록 생성기
210 : 분주기
220_1, …, 220_M : 제1 카운터
230 : 제1 펄스 생성기
240_1, …, 240_M : 제2 카운터
250 : 제2 펄스 생성기 260 : 제1 멀티플렉서
310 : 가산기 320 : 제2 멀티플렉서
111 : 제1 지연 셀 체인 회로 112 : 제2 지연 셀 체인 회로
113 : 플립-플롭 114 : 업-다운 카운터
121 : 위상 차이값 산출기
122_1, …, 122_M : 위상 지연 체인 회로
dc, dc1, dc2, dc3 : 지연셀
1000 : Digital-to-Analog Converter
100: Multi-phase clock generation unit 200: Pulse width modulation unit
300: Signal generation unit 400: Conversion unit
500: Integral filter section 600: Amplifier section
110 : Reference time measuring device 120 : Multi-phase clock generator
210 : Divider
220_1, …, 220_M: 1st counter
230: 1st pulse generator
240_1, …, 240_M: Second counter
250: 2nd pulse generator 260: 1st multiplexer
310: Adder 320: Second multiplexer
111: 1st delay cell chain circuit 112: 2nd delay cell chain circuit
113 : Flip-flop 114 : Up-down counter
121: Phase difference value generator
122_1, …, 122_M: Phase delay chain circuit
dc, dc1, dc2, dc3 : Delay cells

Claims (11)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete L 비트의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기에 있어서,
기준 클록 신호를 입력받아 서로 다른 위상을 갖는 M개의 클록 신호를 생성하는 다중 위상 클록 생성부; 상기 L 비트 중 하위 M 비트의 신호 및 상기 M개의 클록 신호를 입력받아, 상기 M 비트의 신호의 값에 대응하는 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 생성하는 펄스폭 변조부; 상기 펄스 신호 및 상기 L 비트 중 상위 N 비트의 신호를 입력받아, 상기 L 비트의 디지털 신호에 대응하는 상기 N 비트의 디지털 신호를 생성하여 출력하는 신호 생성부; 및 상기 신호 생성부의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 변환부;를 포함하되,
상기 M 및 상기 N은 각각, 3 이상의 자연수이고,
상기 L은, 상기 M과 상기 N을 합한 값을 갖고,
상기 펄스폭 변조부는, 제1 신호의 1 주기의 구간 중 상기 M 비트의 신호의 값에 대응하는 구간만큼 활성화되는 상기 펄스 신호를 생성하되,
상기 제1 신호는, 상기 M개의 클록 신호 중 하나를 분주하여 생성되고,
상기 펄스폭 변조부는, 상기 제1 신호 및 상기 M개의 클록 신호 중 하나를 각각 입력받아, 제1-1 카운팅값 내지 제1-M 카운팅값을 각각 출력하는 M개의 제1 카운터; 상기 제1-1 카운팅값 내지 상기 제1-M 카운팅값을 합산하고, 제1 구간 중 합산한 값이 상기 M 비트의 신호의 값 이하에 해당하는 구간 동안 활성화되는 상기 펄스 신호를 생성하는 제1 펄스 생성기; 상기 제1 신호의 반전 신호 및 상기 M개의 클록 신호 중 하나를 각각 입력받아, 제2-1 카운팅값 내지 제2-M 카운팅값을 출력하는 M개의 제2 카운터; 상기 제2-1 카운팅값 내지 상기 제2-M 카운팅값을 1차 합산하고, 1차 합산한 결과에 상기 제1 구간 동안 최대로 활성화될 수 있는 상기 펄스 신호의 개수를 2차 합산하고, 제2 구간 중 2차 합산한 값이 상기 M 비트의 신호의 값 이하에 해당하는 구간 동안 활성화되는 상기 펄스 신호를 생성하는 제2 펄스 생성기; 및 상기 제1 신호를 선택 신호로 하여, 상기 제1 펄스 생성기의 출력 및 상기 제2 펄스 생성기의 출력 중 하나를 선택하여 출력하는 것에 의해, 상기 M 비트의 신호의 값 이하에 해당하는 구간의 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 출력하는 제1 멀티플렉서;를 포함하여 구성되되,
상기 제1 구간은, 상기 제1 신호의 ½ 주기에 해당하는 구간이고,
상기 제2 구간은, 상기 제1 구간 이외의 상기 제1 신호의 ½ 주기에 해당하는 구간인, 디지털-아날로그 변환기.
In a digital-to-analog converter that converts a digital signal of L bits into an analog signal,
A multi-phase clock generation unit which receives a reference clock signal and generates M clock signals having different phases; a pulse width modulation unit which receives a signal of lower M bits of the L bits and the M clock signals and generates a pulse signal having a pulse width corresponding to a value of the signal of the M bits; a signal generation unit which receives the pulse signal and a signal of upper N bits of the L bits and generates and outputs a digital signal of N bits corresponding to a digital signal of the L bits; and a conversion unit which converts the output of the signal generation unit into an analog signal;
The above M and the above N are each natural numbers greater than or equal to 3,
The above L has a value that is the sum of the above M and the above N,
The pulse width modulation unit generates the pulse signal that is activated for a period corresponding to the value of the M bit signal among the periods of one cycle of the first signal,
The above first signal is generated by dividing one of the M clock signals,
The pulse width modulation unit comprises: M first counters which respectively receive the first signal and one of the M clock signals and output a 1-1 counting value to a 1-M counting value; a first pulse generator which adds the 1-1 counting value to the 1-M counting value and generates the pulse signal which is activated during a section in which the summed value during a first section is less than or equal to the value of the M bit signal; M second counters which respectively receive an inverted signal of the first signal and one of the M clock signals and output a 2-1 counting value to a 2-M counting value; a second pulse generator which first adds the 2-1 counting value to the 2-M counting value, secondly adds the number of pulse signals which can be activated at most during the first section to the result of the first addition, and secondly generates the pulse signal which is activated during a section in which the second addition during a second section is less than or equal to the value of the M bit signal; And it is configured to include a first multiplexer that outputs a pulse signal having a pulse width of a section corresponding to a value of the M bit signal or less by selecting and outputting one of the outputs of the first pulse generator and the output of the second pulse generator using the first signal as a selection signal;
The above first section is a section corresponding to ½ cycle of the above first signal,
A digital-to-analog converter, wherein the second section is a section corresponding to ½ a period of the first signal other than the first section.
삭제delete L 비트의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기에 있어서,
기준 클록 신호를 입력받아 서로 다른 위상을 갖는 M개의 클록 신호를 생성하는 다중 위상 클록 생성부; 상기 L 비트 중 하위 M 비트의 신호 및 상기 M개의 클록 신호를 입력받아, 상기 M 비트의 신호의 값에 대응하는 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 생성하는 펄스폭 변조부; 상기 펄스 신호 및 상기 L 비트 중 상위 N 비트의 신호를 입력받아, 상기 L 비트의 디지털 신호에 대응하는 상기 N 비트의 디지털 신호를 생성하여 출력하는 신호 생성부; 및 상기 신호 생성부의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 변환부;를 포함하되,
상기 M 및 상기 N은 각각, 3 이상의 자연수이고,
상기 L은, 상기 M과 상기 N을 합한 값을 갖고,
상기 다중 위상 클록 생성부는, 상기 기준 클록 신호를 입력받아 상기 기준 클록 신호의 1/T 주기에 대응하는 값인 기준 시간값을 측정하는 기준 시간 측정기; 및 상기 기준 시간값으로부터 상기 M개의 클록 신호 사이의 위상 차이값을 산출하고, 상기 위상 차이값을 이용하여 서로 다른 위상을 갖는 상기 M개의 클록 신호를 생성하는 다중 위상 클록 생성기;를 포함하여 구성되되,
상기 T는, 1 이상의 자연수이고,
상기 기준 시간 측정기는, 직렬로 연결된 다수의 제1 지연셀을 포함하고, 상기 다수의 제1 지연셀을 이용하여 상기 기준 클록 신호를 지연하거나 지연없이 출력할 수 있는 제1 지연 셀 체인 회로; 직렬로 연결된 다수의 제2 지연셀을 포함하고, 상기 다수의 제2 지연셀을 이용하여 상기 기준 클록 신호를 지연하거나 지연없이 출력할 수 있는 제2 지연 셀 체인 회로; 상기 제1 지연 셀 체인 회로의 출력과 상기 제2 지연 셀 체인 회로의 출력 중 하나는 데이터로 입력받고, 상기 제1 지연 셀 체인 회로의 출력과 상기 제2 지연 셀 체인 회로의 출력 중 다른 하나는 클록 신호로 입력받는 플립-플롭; 및 상기 기준 클록 신호를 클록으로 사용하고, 상기 플립-플롭의 출력을 입력받아 카운팅하여 상기 기준 시간값을 출력하는 업-다운 카운터;를 포함하여 구성되되,
상기 제1 지연 셀 체인 회로의 다수의 제1 지연셀 각각은, 상기 기준 시간값의 전체 비트 중 하나의 비트씩을 각각의 제어 신호로 하여 해당 제어 신호에 따라 해당 제1 지연셀 고유의 지연 시간만큼 지연하거나 지연없이 입력된 상기 기준 클록 신호 또는 전단의 제1 지연셀의 출력을 출력하는, 디지털-아날로그 변환기.
In a digital-to-analog converter that converts a digital signal of L bits into an analog signal,
A multi-phase clock generation unit which receives a reference clock signal and generates M clock signals having different phases; a pulse width modulation unit which receives a signal of lower M bits of the L bits and the M clock signals and generates a pulse signal having a pulse width corresponding to a value of the signal of the M bits; a signal generation unit which receives the pulse signal and a signal of upper N bits of the L bits and generates and outputs a digital signal of N bits corresponding to a digital signal of the L bits; and a conversion unit which converts the output of the signal generation unit into an analog signal;
The above M and the above N are each natural numbers greater than or equal to 3,
The above L has a value that is the sum of the above M and the above N,
The above multi-phase clock generation unit is configured to include a reference time measuring unit that receives the reference clock signal and measures a reference time value corresponding to a 1/T period of the reference clock signal; and a multi-phase clock generator that calculates a phase difference value between the M clock signals from the reference time value and generates the M clock signals having different phases using the phase difference value;
The above T is a natural number greater than or equal to 1,
The above-mentioned reference time measuring device comprises: a first delay cell chain circuit including a plurality of first delay cells connected in series, and capable of delaying or outputting the reference clock signal without delay using the plurality of first delay cells; a second delay cell chain circuit including a plurality of second delay cells connected in series, and capable of delaying or outputting the reference clock signal without delay using the plurality of second delay cells; a flip-flop which receives one of the outputs of the first delay cell chain circuit and the second delay cell chain circuit as data, and receives the other of the outputs of the first delay cell chain circuit and the second delay cell chain circuit as a clock signal; and an up-down counter which uses the reference clock signal as a clock, receives an output of the flip-flop, counts it, and outputs the reference time value;
A digital-to-analog converter in which each of a plurality of first delay cells of the first delay cell chain circuit uses one bit of the total bits of the reference time value as a control signal, delays the input reference clock signal or the output of the first delay cell of the previous stage by a delay time unique to the first delay cell according to the control signal, or outputs the output of the first delay cell of the previous stage without delay.
L 비트의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기에 있어서,
기준 클록 신호를 입력받아 서로 다른 위상을 갖는 M개의 클록 신호를 생성하는 다중 위상 클록 생성부; 상기 L 비트 중 하위 M 비트의 신호 및 상기 M개의 클록 신호를 입력받아, 상기 M 비트의 신호의 값에 대응하는 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 생성하는 펄스폭 변조부; 상기 펄스 신호 및 상기 L 비트 중 상위 N 비트의 신호를 입력받아, 상기 L 비트의 디지털 신호에 대응하는 상기 N 비트의 디지털 신호를 생성하여 출력하는 신호 생성부; 및 상기 신호 생성부의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 변환부;를 포함하되,
상기 M 및 상기 N은 각각, 3 이상의 자연수이고,
상기 L은, 상기 M과 상기 N을 합한 값을 갖고,
상기 다중 위상 클록 생성부는, 상기 기준 클록 신호를 입력받아 상기 기준 클록 신호의 1/T 주기에 대응하는 값인 기준 시간값을 측정하는 기준 시간 측정기; 및 상기 기준 시간값으로부터 상기 M개의 클록 신호 사이의 위상 차이값을 산출하고, 상기 위상 차이값을 이용하여 서로 다른 위상을 갖는 상기 M개의 클록 신호를 생성하는 다중 위상 클록 생성기;를 포함하여 구성되되,
상기 T는, 1 이상의 자연수이고,
상기 다중 위상 클록 생성기는, 직렬로 연결된 다수의 제3 지연셀을 각각 포함하는 제1 위상 지연 체인 회로 내지 제M 위상 위상 지연 체인 회로;를 포함하여 구성되되,
상기 제1 위상 지연 체인 회로 내지 상기 제M 위상 위상 지연 체인 회로는, 순차적으로 직렬로 연결되고,
상기 제1 위상 지연 체인 회로는, 상기 기준 클록 신호를 상기 위상 차이값만큼 지연하여 출력하고,
제2 위상 지연 체인 회로 내지 상기 제M 위상 위상 지연 체인 회로 각각은, 전단의 위상 지연 체인 회로의 출력을 상기 위상 차이값만큼 지연하여 출력하는, 디지털-아날로그 변환기.
In a digital-to-analog converter that converts a digital signal of L bits into an analog signal,
A multi-phase clock generation unit which receives a reference clock signal and generates M clock signals having different phases; a pulse width modulation unit which receives a signal of lower M bits of the L bits and the M clock signals and generates a pulse signal having a pulse width corresponding to a value of the signal of the M bits; a signal generation unit which receives the pulse signal and a signal of upper N bits of the L bits and generates and outputs a digital signal of N bits corresponding to a digital signal of the L bits; and a conversion unit which converts the output of the signal generation unit into an analog signal;
The above M and the above N are each natural numbers greater than or equal to 3,
The above L has a value that is the sum of the above M and the above N,
The above multi-phase clock generation unit is configured to include a reference time measuring unit that receives the reference clock signal and measures a reference time value corresponding to a 1/T period of the reference clock signal; and a multi-phase clock generator that calculates a phase difference value between the M clock signals from the reference time value and generates the M clock signals having different phases using the phase difference value;
The above T is a natural number greater than or equal to 1,
The above multi-phase clock generator comprises: a first phase delay chain circuit to an M-th phase phase delay chain circuit, each of which includes a plurality of third delay cells connected in series;
The above first phase delay chain circuit to the above M-th phase phase delay chain circuit are connected in series sequentially,
The above first phase delay chain circuit delays the reference clock signal by the phase difference value and outputs it.
A digital-to-analog converter, wherein each of the second phase delay chain circuit to the M-th phase phase delay chain circuit delays the output of the phase delay chain circuit of the previous stage by the phase difference value and outputs it.
제9항에 있어서,
상기 다수의 제3 지연셀 각각은,
상기 위상 차이값의 전체 비트 중 하나의 비트씩을 각각의 제어 신호로 하여 해당 제어 신호에 따라 해당 제3 지연셀 고유의 지연 시간만큼 지연하거나 지연없이 입력 신호를 출력하는, 디지털-아날로그 변환기.
In Article 9,
Each of the above multiple third delay cells,
A digital-to-analog converter that outputs an input signal by delaying the delay time of a third delay cell or without delay according to the control signal by using one bit of the total bits of the above phase difference value as each control signal.
제9항에 있어서,
상기 신호 생성부는,
제2 멀티플렉서를 포함하여 구성되되,
상기 제2 멀티플렉서는,
상기 펄스 신호를 선택 신호로 하여, 상기 L 비트 중 상위 N 비트의 신호 또는 상기 상위 N 비트의 신호 보다 1만큼 큰 신호 중 하나를 선택하여 상기 N 비트의 디지털 신호를 출력하는, 디지털-아날로그 변환기.
In Article 9,
The above signal generating unit,
Consisting of a second multiplexer,
The above second multiplexer,
A digital-to-analog converter that selects one of the upper N bits of the L bits or a signal that is 1 greater than the upper N bits of the L bits, using the pulse signal as a selection signal, and outputs a digital signal of the N bits.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20010030177A (en) * 1999-09-02 2001-04-16 니시가키 코지 Digital/analog converter having delta-sigma type pulse modulation circuit
KR20230145845A (en) * 2022-04-11 2023-10-18 경상국립대학교산학협력단 Apparatus for current-mode multiply-accumulation using multiphase clock

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