51-위상 출력 클록을 가지는 CMOS 위상 고정 루프

Abstract

본 논문에서는 125 MHz 목표 주파수의 51-위상 출력 클록을 가지는 전하 펌프 위상 고정 루프(PLL)를 제안한다. 제안된 위상 고정 루프는 51-위상 클록을 출력하면서 최대 동작 주파수를 확보하기 위해 세 개의 전압 제어 발진기(VCO)를 사용한다. 17 단의 지연 소자는 각각의 전압 제어 발진기를 구성하며, 51-위상 클록 사이의 위상 오차를 줄이는 저항 평준화 구조는 세 개의 전압 제어 발진기를 결합시킨다. 제안된 위상 고정 루프는 공급전압 1.0 V의 65 nm 1-poly 9-metal CMOS 공정을 사용한다. 동작 주파수 125 MHz에서 시뮬레이션된 출력 클록의 peak-to-peak 지터는 0.82 ps이다. 51-위상 출력 클록의 차동 비선형성(DNL)과 적분 비선형성(INL)은 각각 -0.013/+0.012 LSB와 -0.033/+0.041 LSB이다. 동작 주파수 범위는 15 ~ 210 MHz이다. 구현된 위상 고정 루프의 면적과 전력 소모는 각각 <TEX>$580{\times}160{\mu}m^2$</TEX>과 3.48 mW이다. This paper proposes a charge-pump phase-locked loop (PLL) with 51-phase output clock of a 125 MHz target frequency. The proposed PLL uses three voltage controlled oscillators (VCOs) to generate 51-phase clock and increase of maximum operating frequency. The 17 delay-cells consists of each VCO, and a resistor averaging scheme which reduces the phase mismatch among 51-phase clock combines three VCOs. The proposed PLL uses a 65 nm 1-poly 9-metal CMOS process with 1.0 V supply. The simulated peak-to-peak 지터 of output clock is 0.82 ps at an operating frequency of 125 MHz. The differential non-linearity (DNL) and integral non-linearity (INL) of the 51-phase output clock are -0.013/+0.012 LSB and -0.033/+0.041 LSB, respectively. The operating frequency range is 15 to 210 MHz. The area and power consumption of the implemented PLL are <TEX>$580{\times}160{\mu}m^2$</TEX> and 3.48 mW, respectively.