저전력 게이팅된 링 발진기 기반의 시간-디지털 변환기와 혼합형 루프 필터를 이용한 최적화된 잡음을 갖는 위상동기루프의 설계

Abstract

본 논문에서는 저잡음, 저전력 위상동기루프를 위한 GRO-TDC 기반의 혼합 위상동기루프를 제안하였다. 제안된 위상동기루프의 핵심 블럭은 저해상도 GRO-TDC이다. 일반적으로 저해상도 GRO-TDC를 사용할 경우에 루프필터에 의한 잡음 억제 효과가 미비하여 shaping된 양자화 잡음은 전체 시스템의 성능을 저하시키는 주요 원인이 된다. 하지만 제안된 구조에서는 혼합 위상동기루프의 특징을 적절히 활용하여, 저해상도 TDC로 인해 양자화 잡음이 크더라도 효율적으로 억제시킬 수 있었다. 비록 제안된 위상동기루프는 우수한 성능의 FoM을 달성하였지만, 한계점과 개선의 방향이 명확히 존재한다. 먼저, LC-VCO의 설계의 문제점을 파악하고 이를 개선하는 것이 최우선이며, 이로 인해 3-4dB의 FoM 성능 개선효과를 기대한다. 다음으로, Fractional-N 위상동기루프에 적용할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요할 것이다. 본 논문은 일반적으로 널리 알려진 Type-2 위상동기루프의 잡음전달함수에 대해 새로운 접근을 하였다는 점에서 큰 의미가 있다. 기존의 아날로그/디지털 루프필터와는 달리 P-path와 I-path에 의한 잡음특성을 분리하여 생각하는 첫번째 시도였으며, 이를 최적화 할수 있는 구조를 제안했다는 점에서 의미가 있다.