电子设计工程
Electronic Design Engineering
第 27卷
Vol.27
第 14期
No.14
2019年 7月
Jul. 2019
收稿日期:2018-12-02 稿件编号:201812002
基金项目:辽宁省教育厅研究生教育教学改革联合培养项目(辽教函[2017]24 号)
作者简介:王晶楠(1992—),女,江苏赣榆人,硕士研究生。研究方向:集成电路设计。
随着集成电路技术和产业规模的迅猛发展,在
数字系统和片上系统(System on Chip,SoC)中往往需
要更多样化的频率种类以满足设计需求,通常采用
延 迟 锁 定 环 DLL
[1- 3]
和 锁 相 环(Phase Locked Loop,
PLL)
[4- 6]
模块 进行 时钟 频率 综合 。DLL 结构 相对 于
PLL 有不会积累相位误差和无条件稳定的优点
[7- 8]
,
因此在一些和数字电路配合工作的应用中,延迟锁
定环通常是更好的选择。为提高输出系统时钟的灵
活性、实现更多可能的分频值,DLL 通常采用半整数
分频器产生所需时钟频率。
近年来,设计人员提出多种实现半整数分频器
的结构和方法,常见的半整数分频器通常利用异或
门控制变模计数器分频电路,经二分频器后实现半
整数分频
[9]
,有利于扩大可配置范围,但该结构无法
完成 1.5 倍分频。文献[10]采用改进的可编程下行计
数器和脉冲二分频器,扩展了计数范围,但无法做到
50%占空比半整数分频比。此外,文献[11]提出对除
2/除 3 单元级联式可编程分频器的关键模块进行改
进、文献[12]采用可编程分频器、文献[13]利用触发器
一种高速的全差分等占空比分频器设计
王晶楠
1
,赵宏亮
1
,李 威
2
(1.辽宁大学 物理学院,辽宁 沈阳 110036;2.中国科学院 计算技术研究所,北京 100190)
摘要:以提高延迟锁定环(Delay Locked Loop,DLL)输出系统时钟的灵活性为目标,提出了一种应
用于高速 DLL 的可配置全差分等占空比整数半整数分频器。基于周期插入的思想,采用差分时钟
信号周期插入及脉冲展宽的方法,设计了一种互锁的差分电路结构。相比于传统方法,具有工作
频率高、抗干扰性好、可实现等占空比等优点。基于 GF 28 nm 标准 CMOS 工艺,采用全定制设计方
法实现。仿真结果表明,在 1.0 V 标准电源电压下,其最高工作时钟频率可达到 1.2 GHz,可实现 1.5
至 16 共 22 种分频比,版图面积为(21×38)μm
2
,整体模块功耗仅为 0.776 mW。
关键词:延迟锁定环;周期插入;等占空比;分频器
中图分类号:TN432 文献标识码:A 文章编号:1674-6236(2019)14-0149-05
Design of a high⁃speed fully⁃differential equal⁃duty divider
WANG Jing⁃nan
1
,ZHAO Hong⁃liang
1
,LI Wei
2
(1. School of Physics,Liaoning University,Shenyang 110036,China;2. Institute of Computing
Technology,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China)
Abstract: In order to improve the flexibility of the delay- locked loop (DLL) output system clock,a
configurable fully differential equal- duty half- integer frequency divider for high- speed DLLs is
proposed. Based on the idea of periodic insertion,the methods of differential clock signal periodic
insertion and pulse broadening are used to design an interlocking differential circuit structure. Compared
with the traditional method,it has the advantages of high operating frequency,good anti- interference
and equal duty ratio. Based on GF 28nm standard CMOS process,the proposed semi-integer frequency
divider is implemented with the full custom design flow. The simulation results show that the maximum
operating clock frequency can reach to 1.2 GHz at the power supply voltage of 1.0 V,and the 22 kinds of
frequency division ratio from 1.5 to 16 can be realized. The layout area is(21×38)μm2,and the overall
power consumption is only 0.776 mW.
Key words: delay locked loop;periodic insertion;equal duty cycle;divider
--149