KR19990079416A

KR19990079416A - 집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR19990079416A
Application number: KR1019980012033A
Authority: KR
Inventors: 엠. 와이. 휴앙
Original assignee: 리차드 치앙; 프린스톤 테크놀로지 코퍼레이션
Priority date: 1998-04-06
Filing date: 1998-04-06
Publication date: 1999-11-05
Also published as: KR100266720B1

Abstract

본 발명은 인에이블 신호, 리셋 신호, 타이밍 기준 클록 및 다음과 같은 다수의 회로를 포함하는, 집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 방법 및 장치에 관한 것이다:

전력 조절용 기준 전압 발생기: 전원은 안정 기준 전압 Vref, Vref1∼Vref31, 3/4Vref 및 1/2Vref를 출력하는 기준 전압 발생기를 통해 통과함;

파인 튜너: 리셋 신호, Vref, Vref1∼Vref31은 PVref(0<P<1)를 출력하는 파인 튜너로 입력됨;

충전/방전 발진기: 인에이블 신호, PVref, Vref, 3/4ref, 1/2Vref가 입력되며 구형파를 출력함. 상기 발진기의 저항 및 커패시터는 상기 구형파의 주파수를 제어하는 것이 가능함;

주파수 카운터: 상기 리셋 신호, 타이밍 기준 클록, 구형파를 받아들여, 구형파의 주파수를 카운트한 후, 주파수 값을 출력하고, 또한 PROGRAM 신호를 파인 튜너로 출력함;

비교기: 주파수 카운터로부터의 주파수 값을 미리 설정된 값과 비교하여 파인 튜너로 출력되는 상대값 FUSE(0-4)를 획득할 수 있도록 하는 테이블을 가지는 ROM임.

FUSE(0-4)는 상기 파인 튜너의 관련된 퓨즈를 용단하여, 상기 파인 튜너는 새로운 P값을 발생하고, 따라서 상기 발진기는 정확한 주파수를 획득하도록 한다.

Description

집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 방법 및 장치

본 발명은 주파수를 조정하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 정확하게 조정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

예로서, 적외선 전송기(transmitter) IC의 적용에 있어서, IC 회로에 정확한 주파수를 제공하기 위해 일반적으로 수정(또는 공진기)을 필요로 한다. 상기 수정은 적외선 전송기 IC의 2개의 핀과 병렬 접속되며, 그 후 이들 둘 모두는 회로 기판에 배치된다. 그러나 수정이 너무 큰 공간을 차지하고 IC의 핀 개수를 감소시킬 수 없기 때문에, 적외선 전송기를 더 이상 소형화할 수 없다.

그러므로, 본 발명은 발진 회로를 IC에 배치함으로써 새로운 회로를 제공하여 회로 기판 상에서 수정이 차지하는 공간을 줄일 수 있도록 한다. IC 기술이 진보함에 따라, IC에 추가된 발진 회로는 IC의 볼륨을 너무 크게 증가시키지는 않는다.

그러나 발진 회로가 IC에 탑재되면, 그들의 주파수 정밀성을 제어하기 어려우며, 그러므로 이러한 문제를 해결하는 것이 본 발명의 주 목적이다.

또한 예를 들어 배터리와 같은 원격 제어 회로의 내부 전원은 시간이 지남에 따라 일반적으로 감소하며, 출력 구동 장치(예. NPN BJT)의 턴 온 동안에 발생된 과도 전류는 또한 너무 많은 노이즈를 발생하며, 이들은 발진 주파수에 영향을 미친다. 또한 이러한 문제점들이 본 발명의 대상이 된다.

그러므로 본 발명의 목적은 집적 회로에 탑재된 발진기를 제공하여, IC의 핀 개수를 줄이고 기판 상에서 공진기의 레이아웃 영역을 줄이고 관련 회로 기판을 소형화할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 정확하고 간단하게 조정하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전력(예; 배터리) 감소에 의한 발진 주파수의 드리프트(drift)를 방지하고, 과도 전류에 의한 발진 주파수의 변동을 방지할 수 있는, 집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 아래에서 설명하는 도면을 참조하여 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 장치를 나타내는 본 발명의 시스템 블록도이다.

도 2는 본 발명의 기준 전압 발생기(reference voltage generator) 1의 회로도이다.

도 3(a)는 파인 튜너(fine tuner) 2의 실렉터(SELECTOR)의 개략적인 접속도이다.

도 3(b)는 파인 튜너 2의 실렉터를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.

도 3(c)는 파인 튜너 2의 퓨즈 프로그래밍 회로이다.

도 4(a)는 충전/방전 발진기 3의 회로도이다.

도 4(b)는 발진기 3의 저항 R 및 커패시터 C의 충전/방전 파형이다.

도 5(a)는 주파수 카운터 4의 회로도이다.

도 5(b)는 주파수 카운터 4의 OUT, Q0, Q1, Q2, CKcnt, PROGRAM의 파형을 나타내는 타이밍 차트이다.

도 5(c)는 OUT의 주기 T를 나타내는, FREQ-COUNT 및 CKref의 타이밍 차트이다.

도 6은 비교기(비교를 위한 ROM 테이블)의 개략적인 다이어그램이다.

집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 장치를 나타내는 본 발명의 시스템 블록도인 도 1을 참조하여 설명하면, 본 장치는 인에이블(enable) 신호 ENABLE, 리셋 신호 RESET, 타이밍 기준 클록 CKref 및 다음과 같은 다수의 회로를 포함한다:

전력 조절용 기준 전압 발생기 1: 전원 Vcc는 안정 기준 전압 Vref, Vref1∼Vref31, 3/4Vref, 1/2Vref를 출력하는 기준 전압 발생기 1을 통해 통과함;

파인 튜너 2: 리셋 신호 RESET, Vref, Vref1∼Vref31은 PVref(0<P<1)를 출력하는 파인 튜너 2로 입력됨;

충전/방전 발진기 3: ENABLE, PVref, Vref, 3/4Vref, 1/2Vref가 입력되며 구형파 OUT를 출력함. 충전/방전용 발진기 3의 저항 R 및 커패시터 C는 OUT의 거친 주파수를 제어할 수 있으며, OUT의 주파수는 미세 동조되어 정확한 주파수를 획득하며 이에 대해서는 이후에 설명함;

주파수 카운터 4: RESET, CKref, OUT을 받아들이고, OUT의 주파수를 카운트한 후, 카운트한 주파수 값을 출력하고 PROGRAM 신호를 파인 튜너 2로 출력함;

비교기 5: 주파수 카운터 4로부터의 주파수 값을 미리 설정된 값과 비교하여 파인 튜너 2로 출력되는 상대값(relative value) FUSE(0-4)를 획득할 수 있도록 하기 위한 테이블을 가지는 롬(ROM)임.

파인 튜너 2는 FUSE(0-4) 및 PROGRAM 신호에 따라 정확하게 주파수를 조정한다.

상기 회로의 상세한 설명은 각각 다음과 같다.

본 발명의 기준 전압 발생기 1의 회로도인 도 2를 참조하여 설명하면, 기준 전압 발생기는 밴드 갭 전압 기준(Band Gap Voltage Reference)의 형태로 설계되며, Q1 및 Q2의 장치비(device ratio)는 1:N이다. 전류 I2=10μA, N=24이고, Q1의 이미터와 베이스간의 전압 Veb가 0.7볼트이면, 증폭기 OPR의 출력 Vref는 1.6볼트가 된다. 그 후 Vref는 3개의 저항 R1 및 저항 R11, R12, R13 ... R131, R132에 의해 1/2Vref, 3/4Vref 및 Vref1∼Vref31로 분할되며, R11=R12=R13=…=R131=R132=R1×1/32가 된다.

파인 튜너 2의 회로도인 도 3을 참조하여 설명한다. 파인 튜너 2는 도 3(a)에 나타나 있는 실렉터 및 도 3(c)에 나타나 있는 퓨즈 프로그래밍 회로(fuse programming circuit)를 포함하며, 실렉터는 도 3(b)에 나타나 있는 바와 같이 32 스위치 중의 하나의 출력이다.

5-비트 스위치로서 따라서 32형태의 스위칭 상태가 존재하는 도 3(b)을 참조하여 설명한다. S0,SO, S1,S1, S2,S2, S3,S3, S4,S4의 상태(0 또는 1)는 도 3(c)의 퓨즈 프로그래밍 회로에 의해 결정된다. 도 3(c)에 나타나 있듯이, FUSE(0) 및 PROGRAM 신호는 MN0의 전도성을 결정한다. MN0이 도통되면, R0이 용단(burn)되어 개방되기 때문에(R0은 슬림형 다중 퓨즈이며 여기에 대해서는 이후에 설명한다), A점에서의 상태는 0,SO=1, S0=0이 되며, MNO가 오프되면,S0=0,S0=1이 된다. 그러므로, S0,SO, S1,S1, S2,S2, S3,S3, S4,S4의 상태(0 또는 1)는 FUSE(0), FUSE(1)…FUSE(4) 및 PROGRAM에 의해 결정될 수 있기 때문에, 실렉터에서 32개의 가능성중에서 하나의 경로를 선택하고, 따라서 PVref가 결정된다. 예를 들어, 2O번째 경로가 도통되면, P=0.75+0.25(12/32) =0.84375가 된다.

충전/방전용 저항 R 및 커패시터 C를 가지는 충전/방전 발진기 3의 회로도인 도 4(a)를 참조하여 설명한다. ENABLE 신호, 파인 튜너 2의 PVref, 및 기준 전압 발생기 1의 Vref, 1/2Vref, 3/4Vref가 입력되어 구형파 OUT를 발생한다. 저항 R 및 커패시터 C를 사용하여 구형파 OUT의 주파수를 제어한다. 도 4(b)는 주기 T를 가지는, 저항 R 및 커패시터 C의 충전/방전 파형을 나타낸다. 도 4(a)에서, 전류 I=PVref/R, I×Δt/C=ΔV, T=2Δt=2×CΔV/I이며; 도 4(b)에서는 ΔV=(1/2)Vref이며 따라서 T=RC/P이다. RC가 일정하고, P를 이상적인 값으로 조정할 수 있기 때문에, 따라서 T를 이상적인 값으로 조정할 수 있으며, 주파수 또한 그러하다. 그러므로 P의 값을 조정함으로써 요구되는 주파수를 획득할 수 있다.

주파수 카운터 4의 회로도인 도 5(a)를 참조하여 설명하면, 주파수 카운터 4는 4개의 T형 플립플롭, 1개의 D형 플립플롭 및 다른 8개의 T형 플립플롭을 포함한다. RESET 신호, 타이밍 기준 클록 CKref 및 발진기 3으로부터의 구형파 OUT이 입력 신호이다. 도 5(b)는 OUT, Q0, Q1, Q2, CKcnt, PROGRAM의 타이밍 차트를 나타낸다. 도 5(c)는 OUT의 주기 T를 나타낸다. CKref를 카운트함으로써, OUT의 주기 T는 CKref의 N주기로 계산된다.

CKref의 주파수가 미리 결정된 알려진 주파수이기 때문에, OUT의 주파수는 그러므로 FREQ-COUNT(0-7)의 8-비트 디지털 형태로 획득되어, 비교기 5로 보내진다. 비교기 5는 파인 튜너 2로 출력될 FUSE(0-4)의 값을 발생한다.

CKref 및 OUT간의 동기오차(sync-error)가 1/200(=0.5%)보다 작도록 하기 위해, FREQ-COUNT의 비트 폭은 8비트이어야 한다.(2⁸=256>200이기 때문에) 비트 폭이 넓을수록, 동기오차가 보다 정밀해진다.

비교기 5의 개략적인 다이어그램인 도6을 참조하여 설명한다. 비교기 5는 내부 테이블을 가지는 8×5 롬이다. 주파수 카운터 4로부터의 FREQ-COUNT(0-7)이 테이블의 미리 설정된 값과 비교되며, 5-비트의 상대값 FUSE(0-4)가 획득되어 파인 튜너 2로 출력된다.

상기 FREQ-COUNT(0-7)는 FREQ-COUNT(0), FREQ-COUNT(1), FREQ-COUNT(2), FREQ-COUNT(3), FREQ-COUNT(4), FREQ-COUNT(5), FREQ-COUNT(6), FREQ-COUNT(7)을 포함하며; FUSE(0-4)는 FUSE(0), FUSE(1), FUSE(2), FUSE(3), FUSE(4)를 포함한다.

파인 튜너 2가 FUSE(0-4) 및 PROGRAM 신호에 따라 P값을 발생하며, 따라서 정확한 주파수가 획득된다.

단지 발진기 3의 구형파 OUT의 주파수이며, 매우 정밀하지는 않은, 본 발명의 초기 주파수는 발진기 3의 저항 R 및 커패시터 C에 따라 결정되기 때문에, 주파수 카운터 4가 초기 주파수를 카운트하고 주파수 차를 계산한 후, PROGRAM 신호를 파인 튜너 2로 출력하고 FREQ-COUNT(0-7)을 비교기 5로 출력한다. 비교기 5는 FREQ-COUNT(0-7)를 미리 설정된 값과 비교하여 FUSE(0-4)를 획득하며, FUSE(0-4)가 파인 튜너 2로 출력되도록 한다. 파인 튜너 2는 PROGRAM 및 FUSE(0-4)에 따라 새로운 값 P를 획득하여, 보다 정확한 주파수를 획득할 수 있도록 한다. PROGRAM 및 FUSE(0-4)는 IC 다중 레이어 상의 관련된 다중 퓨즈를 용단한다. 도 3(c)에서, R0…R4는 다중 퓨즈이다.

파인 튜너 2는 모든 퓨즈가 초기에 용단되지 않도록 고안된다. 주파수를 미세 동조하기 때문에, FUSE(0-4)에 따라 적어도 하나의 퓨즈가 용단된다. 퓨즈가 용단된 후, 파인 튜너 2는 영원히 폐쇄되어 퓨즈의 다음 프로그래밍을 방지한다.

그러므로, 본 발명에 따라 단지 한번의 조정으로 정확한 주파수를 획득할 수 있다. 또한 적외선 전송기 IC의 경우, 신호를 원격 송신하는 동안 IR 다이오드에서의 큰 전류는 과도 전압 강화를 야기하기 때문에, 이것은 Vcc를 변동시키며, 불안정한 주파수를 가져온다. 이에 비해, 본 발명의 기준 전압 발생기 1은 전압 조절의 기능을 수행하므로, Vref는 Vcc와 함께 변동되지 않으며, 따라서 주파수는 매우 안정적으로 유지된다.

또한 적외선 전송기에서 배터리를 수개월동안 사용하고 나면, 예를 들어 3.3볼트에서 3.1볼트로 다소 감소하는 반면, 본 발명에 따른 기준 전압 발생기 1의 Vref는 매우 안정적이다. 또한 주기 T=RC/P이므로, T는 Vcc에 의해 심지어 Vref에 의해서도 영향을 받지 않으며, 주파수 또한 그러하다.

RESET 신호의 기능은, 장치가 인에이블되면, 타이밍과 관련된 모든 회로의 초기 상태를 설정하는 것이다.

ENABLE 신호는, 장치가 아이들(idle) 상태이면, 발진기 3이 발진하는 것을 중단시킬 수 있으며; 장치가 동작 예정인 경우에는 발진기 3이 발진하도록 인에이블한다.

당업자는 상기한 설명을 읽은 후에 다음의 청구항의 요지 및 범위를 벗어나지 않는다면 다수의 다른 변형을 안출할 수 있다. 그러므로 다음의 청구항은 이러한 모든 변형을 포함하는 것을 의미한다.

상기 내용 참조

Claims

집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 방법으로서, 상기 방법은

(a) 안정 기준 전압 Vref가 기준 전압 발생기에 의해 발생된 후 1/2Vref 및 3/4Vref로 분할되어 출력되는 단계;

(b) 상기 기준 전압 Vref가 파인 튜너로 입력되어 전압 PVref가 발생되어 출력되는 단계로서, 상기 P는 양의 수임;

(c) 충전/방전 발진기가 상기 PVref, Vref, 1/2Vref, 3/4Vref와 함께 입력되어 구형파를 발생하고, 상기 구형파의 주파수는 상기 발진기의 저항 및 커패시터에 의해 제어되는 단계;

(d) 타이밍 기준 클록 및 상기 구형파가 주파수 카운터로 입력되어 상기 구형파의 주파수 값을 카운트하고, PROGRAM 신호를 발생하는 단계;

(e) 상기 구형파의 상기 주파수 값이 비교기로 입력되어 미리 설정된 값과 비교되어, 상대값 FUSE(0-n)을 발생하는 단계; 및

(f) 상기 PROGRAM 신호 및 상기 FUSE(0-n)가 상기 파인 튜너로 입력되고, 상기 FUSE(0-n)은 상기 파인 튜너의 관련된 퓨즈를 용단하여 새로운 P 값을 획득하여, 상기 발진기가 상기 새로운 P값에 따라 정확한 주파수를 발생하도록 하는 단계;

를 포함하는 방법.
집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 장치로서, 상기 장치는

안정 기준 전압 Vref, 1/2Vref 및 3/4Vref를 발생하는 기준 전압 발생기 회로;

리셋 신호 및 상기 안정 기준 전압 Vref를 수신하고, PVref의 전압을 발생하는 파인 튜너 회로로서, 상기 P는 양의 수임;

인에이블 신호, 상기 PVref, Vref, 1/2Vref, 3/4Vref를 수신하고 구형파를 출력하는 충전/방전 발진기 회로로서, 상기 구형파의 주파수는 상기 발진기의 저항 및 커패시터를 사용하여 제어됨;

상기 리셋 신호, 타이밍 기준 클록 및 상기 구형파를 수신하여, 상기 구형파의 주파수 값을 카운트하여 출력하고, PROGRAM 신호를 상기 파인 튜너로 출력하는 주파수 카운터 회로; 및

상기 주파수 값을 미리 설정된 값과 비교하여 상대값 FUSE(0-n)을 발생하여 상기 파인 튜너로 출력하는 비교기 회로;

를 포함하며, 상기 FUSE(0-n)는 상기 파인 튜너의 관련된 퓨즈를 용단하여 상기 파인 튜너가 새로운 P 값을 발생하고, 상기 발진기가 정확한 주파수를 획득하도록 하는 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 P는 0<P<1인, 집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 방법 및 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비교기는 내부 테이블을 가지는 롬인, 집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 방법 및 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상대값 FUSE(0-n)는 n+1 비트의 디지털 신호인, 집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 방법 및 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발진기의 상기 저항(저항 R을 가지는) 및 상기 커패시터(커패시터 C를 가지는)는 충전 및 방전을 위하여 사용되며, 주기 T는 T=RC/P이며, R, C가 일정하기 때문에, 상기 P 값을 조정함으로써, 정확한 T값 및 주파수를 획득할 수 있는, 집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 방법 및 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 퓨즈는 IC의 다중 레이어에 형성된 다중 퓨즈인, 집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 방법 및 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 퓨즈는 다른 등가 장치 또는 회로에 의해 대체될 수 있는, 집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 방법 및 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 FUSE(0-n)의 상기 n 값은 주파수의 요구되는 정밀성에 따라 증가하는, 집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 방법 및 장치.
제2항에 있어서, 상기 ENABLE 신호는 상기 장치가 유휴 모드이면 상기 발진기가 발진하는 것을 중단시킬 수 있으며, 상기 장치가 동작 예정이면 상기 발진기가 발진하도록 할 수 있는, 집적 회로에 탑재된 발진기의 주파수를 조정하는 장치.