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KR100691144B1 - Sigma-delta modulator - Google Patents

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KR100691144B1
KR100691144B1 KR1020040101312A KR20040101312A KR100691144B1 KR 100691144 B1 KR100691144 B1 KR 100691144B1 KR 1020040101312 A KR1020040101312 A KR 1020040101312A KR 20040101312 A KR20040101312 A KR 20040101312A KR 100691144 B1 KR100691144 B1 KR 100691144B1
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delta modulator
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pseudo random
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 시그마-델타 변조기의 입력데이터에 랜덤 비트를 더하여 입력함으로써 시그마-델타 변조기의 출력에 나타나는 주기적 성분을 제거하고, 노이즈 레벨을 감소시킬 수 있는 시그마-델타 변조기에 관한 것이다. 본 발명은, 소정의 입력값을 입력받아 (+) 범위에서 (-) 범위 사이의 값을 갖는 비트 스트림을 출력하는 시그마-델타 변조기에 있어서, 소정의 시퀀스로 무작위의 비트를 생성하는 의사 랜덤 비트 시퀀스(PRBS) 생성부; 상기 랜덤 비트 생성 수단에 의해 생성된 무작위의 비트를 상기 시그마-델타 변조기의 입력값과 합산하는 합산기; 및 상기 합산기에 의해 무작위의 비트가 합산된 입력값을 시그마-델타 변조하는 변조회로를 포함하는 시그마-델타 변조기를 제공한다.The present invention relates to a sigma-delta modulator capable of eliminating periodic components appearing at the output of a sigma-delta modulator and reducing noise levels by adding random bits to the input data of the sigma-delta modulator. According to the present invention, a sigma-delta modulator for receiving a predetermined input value and outputting a bit stream having a value between a (+) range and a (-) range includes a pseudo random bit that generates random bits in a predetermined sequence. A sequence (PRBS) generator; A summer for adding up the random bits generated by said random bit generating means with an input of said sigma-delta modulator; And a modulation circuit for sigma-delta modulating an input value obtained by adding the random bits by the adder.

시그마-델타 변조기, 프랙셔널(fractional) N 위상 고정 루프(PLL), 의사 랜덤 비스 시퀀스(PRBS)Sigma-Delta Modulator, Fractional N Phase Locked Loop (PLL), Pseudo Random Bis Sequence (PRBS)

Description

시그마-델타 변조기{SIGMA DELTA MODULATOR} Sigma-Delta Modulators {SIGMA DELTA MODULATOR}             

도 1은 종래의 시그마-델타 변조기의 일례를 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing an example of a conventional sigma-delta modulator.

도 2a 및 2b는 종래의 시그마-델타 변조기의 주기성 및 노이즈 특성 테스트 결과를 도시한 도면이다.2A and 2B are diagrams showing the periodicity and noise characteristic test results of a conventional sigma-delta modulator.

도 3은 본 발명에 따른 시그마-델타 변조기를 도시한 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a sigma-delta modulator according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 시그마-델타 변조기에 포함된 PRBS 생성부의 일례를 도시한 도면이다.4 illustrates an example of a PRBS generator included in a sigma-delta modulator according to the present invention.

도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 시그마-델타 변조기의 주기성 및 노이즈 특성 테스트 결과를 도시한 도면이다.5A and 5B illustrate the results of periodicity and noise characteristics test of a sigma-delta modulator according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for main parts of drawings *

30 : 시그마-델타 변조기 31 : 시그마-델타 변조회로30: sigma-delta modulator 31: sigma-delta modulator

32 : 의사 랜덤 비트 시퀀스 생성부(PRBS) 33 : 가산기32: Pseudo Random Bit Sequence Generator (PRBS) 33: Adder

본 발명은 시그마-델타 변조기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시그마-델타 변조기의 입력데이터에 랜덤 비트를 더하여 입력함으로써 시그마-델타 변조기의 출력에 나타나는 주기적 성분을 제거하고, 노이즈 레벨을 감소시킬 수 있는 시그마-델타 변조기에 관한 것이다.The present invention relates to a sigma-delta modulator, and more particularly, by adding random bits to the input data of the sigma-delta modulator to remove periodic components appearing at the output of the sigma-delta modulator and to reduce noise levels. A sigma-delta modulator.

근래에 개발된 CDMA 2000에서는 서비스 가입자들이 이동 통신 단말기를 이용하여 고속 인터넷 접속 뿐 아니라 영상 데이터까지도 실시간으로 수신할 수 있도록 종래의 CDMA/PCS 대역에서 고속의 데이터 서비스를 제공하고 있다. 이와 같은 고속 데이터 서비스에 요구되는 프로그래머블 채널 선택기인 주파수 합성장치는 고속 정착 시간의 요구를 충족시키기 위해 적어도 10kHz 이상의 위상 고정 루프(Phase Locked Loop : PLL) 대역폭을 가져야 한다.In recent years, CDMA 2000 has provided high-speed data services in the conventional CDMA / PCS band so that service subscribers can receive not only high-speed Internet access but also image data in real time using mobile communication terminals. The frequency synthesizer, which is a programmable channel selector required for such a high speed data service, must have a phase locked loop (PLL) bandwidth of at least 10 kHz to meet the demand of fast settling time.

이와 같은 요구를 충족시키기 위해 프랙셔널(fractional) N PLL 회로를 사용한다. 이 프랙셔널 N PLL은 인티져(integer) N PLL과 달리 주파수 해상도를 소수점까지 허용하여 PLL의 페이즈 노이즈 특성을 보다 개선하고, 스위칭 타임을 향상시킨다. 또한, 프랙셔널 N PLL은 PLL을 진행하면서 분주값 P와 P+1을 시간적 구분을 통해 동적으로 변화시키며 평균적인 분주값을 갖는 고속 프리스케일러(prescaler)를 채용함으로써 고주파수 처리를 허용하고 프로그래머블 분주기의 전력 소모를 감소시킬 수 있다.To meet these demands, fractional N PLL circuits are used. Unlike fractional N PLLs, this fractional N PLL allows frequency resolution down to the decimal point, further improving the phase noise characteristics of the PLL and improving switching time. In addition, the fractional N PLL dynamically changes the division values P and P + 1 through time division as the PLL progresses, and employs a high speed prescaler having an average division value to allow high frequency processing and Power consumption can be reduced.

이와 같은 프랙셔널 PLL의 경우, 고속 프리스케일러를 채용하여 분주값을 동 적으로 변화시키면서 평균값을 얻음으로써 소수점을 갖는 분주값을 얻을 수 있다. 이처럼 분주값을 동적으로 변화시키는 여러 방법 중 하나가 시그마-델타 변조기를 사용하는 것이다. 시그마-델타 변조기는 프로그래머블 카운터의 값을 입력받아 (+) 범위에서 (-) 범위 사이의 값을 갖는 비트 스트림을 출력하여 스왈로우 카운터의 값을 변경한다.In the case of such a fractional PLL, a high frequency prescaler is employed to obtain an average value while dynamically changing the divided value, thereby obtaining a divided value having a decimal point. One of the ways to dynamically change the division is to use a sigma-delta modulator. The sigma-delta modulator receives the value of the programmable counter and outputs a bit stream with a value between the range of (+) to (-) to change the value of the swallow counter.

도 1은 종래의 시그마-델타 변조기의 일례를 도시한다. 도 1에 도시된 시그마-델타 변조기(10)는 다양한 실시형태 중의 하나를 일례로서 도시한 것으로 3개의 시그마-델타 변조기(101, 102, 103)를 포함하는 3차 메쉬(mesh) 타입 시그마-델타 변조기이다.1 shows an example of a conventional sigma-delta modulator. The sigma-delta modulator 10 shown in FIG. 1 illustrates one of the various embodiments as an example and is a cubic mesh type sigma-delta comprising three sigma-delta modulators 101, 102, 103. Modulator.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 메쉬 타입 시그마-델타 변조기(10)는 복수개의 지연기(12a 내지 12h)와 복수개의 가감산기(11a 내지 11e)를 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성되는 메쉬 타입 시그마-델타 변조기(10)는 세 개의 1차 시그마-델타 변조기(101, 102, 103)가 연결된 구조를 갖는다.As shown in FIG. 1, the conventional mesh type sigma-delta modulator 10 includes a plurality of delayers 12a to 12h and a plurality of adder and subtractors 11a to 11e. The mesh type sigma-delta modulator 10 configured as described above has a structure in which three primary sigma-delta modulators 101, 102, and 103 are connected.

그 동작을 간략하게 설명하면, 메쉬 타입 시그마-델타 변조기(10)의 입력단으로 입력되는 입력값은 1차 시그마-델타 변조기(101)의 지연기(12a)에서 지연된 값으로 감산기(11a)에서 감산된다. 마찬가지로, 1차 시그마-델타 변조기(101)에서 지연된 값은 1차 시그마-델타 변조기(102)의 지연기(12c)에서 다시 지연된 값으로 감산기(11b)에서 감산되며, 1차 시그마-델타 변조기(102)의 지연기(12c)에서 지연된 값은 1차 시그마-델타 변조기(103)의 지연기(12e)에서 지연된 값으로 감산기 (11c)에서 감산된다. 가감산기(11d)에서는 1차 시그마-델타 변조기(102)의 감산기(11b)에서 출력되는 값을 지연기(12d)에서 지연시킨 값과, 1차 시그마-델타 변조기(103)의 감산기(11c)에서 출력된 값을 더하고, 거기에 1차 시그마-델타 변조기(103)의 감산기(11c)에서 출력된 값을 지연기(12f)에서 지연시킨 값을 감산한다. 가감산기(11e)는 1차 시그마-델타 변조기(101)의 감산기(11a)에서 출력된 값을 지연기(12b, 12g)에서 두 번 지연시킨 값과, 가감산기(11d)에서 출력되는 값을 더하고, 거기에 가감산기(11d)에서 출력된 값을 지연기(12h)에서 지연시킨 값을 감산하여 메쉬 타입 시그마-델타 변조기(101)의 출력값으로 출력한다.Briefly describing the operation, the input value inputted to the input terminal of the mesh type sigma-delta modulator 10 is subtracted from the subtractor 11a to a value delayed by the delay unit 12a of the primary sigma-delta modulator 101. do. Likewise, the value delayed in the primary sigma-delta modulator 101 is subtracted from the subtractor 11b to the value delayed again in the delay 12c of the primary sigma-delta modulator 102 and the primary sigma-delta modulator ( The value delayed in delay 12c of 102 is subtracted in subtractor 11c to the value delayed in delay 12e of primary sigma-delta modulator 103. In the subtractor 11d, the value output from the subtractor 11b of the primary sigma-delta modulator 102 is delayed by the delay unit 12d, and the subtractor 11c of the primary sigma-delta modulator 103. The value output from is added, and the value output from the subtractor 11c of the primary sigma-delta modulator 103 is delayed from the delayer 12f. The adder and subtractor 11e delays the value output from the subtractor 11a of the first sigma-delta modulator 101 from the delayers 12b and 12g twice and the value output from the adder and subtractor 11d. In addition, the value output from the adder-subtracter 11d is subtracted from the value delayed by the delayer 12h, and output as the output value of the mesh type sigma-delta modulator 101.

도 1과 같은 구성을 갖는 종래의 메쉬 타입 시그마-델타 변조기(10)는 도 2a에 도시한 바와 같이 많은 수의 출력 샘플을 관찰하여 보면 일정한 간격으로 동일한 데이터(21)를 출력한다. 즉, 종래의 시그마-델타 변조기(10)는 그 출력에 주기적인 성분이 존재하게 된다. 이와 같은 시그마 델타 변조기(10) 출력의 주기적 성분은, 시그마 델타 변조기(10)가 사용되는 프랙셔널 N PLL의 동작시 프랙셔널 스퍼(spur)를 발생시킨다. 이 프랙셔널 스퍼가 프랙셔널 N PLL의 인밴드(in-band)에 입력되면 전체 시스템의 동작특성을 저하시키는 문제점이 있다.The conventional mesh type sigma-delta modulator 10 having the configuration as shown in FIG. 1 outputs the same data 21 at regular intervals when observing a large number of output samples as shown in FIG. 2A. That is, the conventional sigma-delta modulator 10 has a periodic component at its output. This periodic component of the output of the sigma delta modulator 10 generates a fractional spur during operation of the fractional N PLL in which the sigma delta modulator 10 is used. If the fractional spur is input into the fractional N PLL in-band, there is a problem of deteriorating the operating characteristics of the entire system.

더하여, 종래의 시그마-델타 변조기(10)의 주기적 성분은, 도 2b에 도시한 바와 같이, 시그마-델타 변조기의 노이즈 특성을 저하시키는 문제점이 있다. 특히, 현재 서비스되는 디지털 통신 시스템에서 주로 사용되는 300kHz 미만의 대역에서 노이즈 특성이 저하된다는 점은 보다 큰 문제점이 되고 있다.In addition, the periodic component of the conventional sigma-delta modulator 10 has a problem of lowering the noise characteristics of the sigma-delta modulator. In particular, the problem that the noise characteristics are deteriorated in the band below 300kHz which is mainly used in the currently serviced digital communication system is a problem.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 시그마-델타 변조기의 입력데이터에 랜덤 시퀀스를 더하여 입력함으로써 시그마-델타 변조기의 출력에 나타나는 주기적 성분을 제거하고, 노이즈 레벨을 감소시킬 수 있는 시그마-델타 변조기를 제공하는데 있다.
The present invention has been made to solve the problems of the prior art, the object of which is to add a random sequence to the input data of the sigma-delta modulator to remove the periodic components appearing at the output of the sigma-delta modulator, and to reduce the noise level It is to provide a sigma-delta modulator that can be reduced.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로서 본 발명은,The present invention as a technical configuration for achieving the above object,

소정의 입력값을 입력받아 (+) 범위에서 (-) 범위 사이의 값을 갖는 비트 스트림을 출력하는 시그마-델타 변조기에 있어서,In a sigma-delta modulator that receives a predetermined input value and outputs a bit stream having a value between a (+) range and a (-) range,

소정의 시퀀스로 무작위의 비트를 생성하는 의사 랜덤 비트 시퀀스(PRBS) 생성부;A pseudo random bit sequence (PRBS) generation unit generating random bits in a predetermined sequence;

상기 의사 랜덤 비트 시퀀스 생성부에 의해 생성된 무작위의 비트를 상기 시그마-델타 변조기의 입력값과 합산하는 합산기; 및A summer for adding random bits generated by the pseudo random bit sequence generator to an input value of the sigma-delta modulator; And

상기 합산기에 의해 무작위의 비트가 합산된 입력값을 시그마-델타 변조하는 변조회로를 포함하는 시그마-델타 변조기를 제공한다.A sigma-delta modulator including a modulation circuit for sigma-delta modulating an input value summed with random bits by the adder is provided.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 의사 랜덤 비트 시퀀스 생성부에서 생성된 비트의 총합은 0인 것이 바람직하며, 생성되는 무작위 비트의 시퀀스는 상기 시그마-델타 변조기의 동작클럭 주파수와 동일한 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the sum of bits generated by the pseudo random bit sequence generator is preferably 0, and the sequence of random bits generated is preferably equal to the operating clock frequency of the sigma-delta modulator.

또한, 본 발명의 일실시형태에서, 상기 시그마-델타 변조회로는 복수개의 1차 시그마-델타 변조회로를 포함하는 메쉬 타입 시그마-델타 변조회로일 수 있다.Further, in one embodiment of the present invention, the sigma-delta modulation circuit may be a mesh type sigma-delta modulation circuit including a plurality of primary sigma-delta modulation circuits.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 시그마-델타 변조기를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a sigma-delta modulator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 시그마-델타 변조기의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 시그마-델타 변조기(30)는 소정의 시퀀스로 무작위의 비트를 생성하는 의사 랜덤 비트 시퀀스(PRBS) 생성부(32); 상기 의사 랜덤 비트 시퀀스(PRBS) 생성부(32)에 의해 생성된 무작위의 비트를 상기 시그마-델타 변조기의 입력값과 합산하는 합산기(33); 및 상기 합산기(33)에 의해 무작위의 비트가 합산된 입력값을 시그마-델타 변조하는 변조회로(31)를 포함하여 구성된다.3 is a block diagram of a sigma-delta modulator according to the present invention. Referring to FIG. 1, the sigma-delta modulator 30 according to the present invention includes a pseudo random bit sequence (PRBS) generation unit 32 for generating random bits in a predetermined sequence; A summer 33 for adding the random bits generated by the pseudo random bit sequence (PRBS) generator 32 with the input values of the sigma-delta modulator; And a modulation circuit 31 for sigma-delta modulating an input value obtained by adding the random bits by the summer 33.

상기 의사 랜덤 비트 시퀀스(PRBS) 생성부(32)는 소정의 시퀀스로 무작위의 비트 데이터를 생성한다. 상기 의사 랜덤 비트 시퀀스(PRBS) 생성부(32)에서 생성되는 비트 데이터는 시그마-델타 변조기(30)에 입력되는 입력값에 더 해져 시그마-델타 변조회로(31)에 입력되는데, 상기 시그마-델타 변조회로(31)의 출력값의 평균을 상기 의사 랜덤 비트 시퀀스(PRBS) 생성부(32)에서 생성된 무작위 비트값에 상 관없이 동일하게 유지하도록 하기 위해, 상기 무작위 비트의 총합은 0이 되는 것이 바람직하다.The pseudo random bit sequence (PRBS) generator 32 generates random bit data in a predetermined sequence. The bit data generated by the pseudo random bit sequence (PRBS) generator 32 is input to the sigma-delta modulation circuit 31 in addition to an input value input to the sigma-delta modulator 30, and the sigma-delta In order to keep the average of the output values of the modulation circuit 31 the same regardless of the random bit value generated by the pseudo random bit sequence (PRBS) generation unit 32, the sum of the random bits is equal to zero. desirable.

또한, 본 발명에 따른 시그마-델타 변조기(30)가 프랙셔널(fractional) N 위상 고정 루프(PLL)에 사용되는 경우, 상기 시그마-델타 변조기(30)는 모듈러스 분주기에서 결정된 분주비에 따라서 분주된 전압제어발진기(VCO) 주파수 신호를 클럭 입력하여 동작한다. 따라서 상기 의사 랜덤 비트 시퀀스 생성부(32)에서 생성된 무작위 비트의 시퀀스는 상기 시그마-델타 변조기(30)의 동작클럭 주파수와 동일한 것이 바람직하다.In addition, when the sigma-delta modulator 30 according to the present invention is used in a fractional N phase locked loop (PLL), the sigma-delta modulator 30 divides according to the division ratio determined in the modulus divider. Clocked voltage controlled oscillator (VCO) frequency signal. Therefore, the sequence of random bits generated by the pseudo random bit sequence generator 32 is preferably the same as the operating clock frequency of the sigma-delta modulator 30.

상기 의사 랜덤 비트 시퀀스(PRBS) 생성부는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 도 4는 상기 의사 랜덤 비트 시퀀스 생성부의 일례를 도시한다. 도 4와 같이, 의사 랜덤 비트 시퀀스 생성부(40)는 서로 연결된 복수개의 플립플롭(41)과 적어도 하나의 XOR 게이트(42a, 42b)를 포함하여 구성될 수 있다. 각 플립플롭(41)은 클럭(CLK)이 인가될 때마다 저장 데이터들을 다음 플립플롭(41)으로 이동시킨다. 상기 플립플롭(41)은 복수개의 플립플롭을 연결한 시프트 레지스터로 구현될 수 있다. 도 4에 도시된 의사 랜덤 비트 시퀀스 생성부의 일례는, 상기 플립플롭(41) 중 일부 플립플롭의 출력이 XOR게이트(42a, 42b)로 인가되고 그 출력값이 최초의 플립플롭으로 피드백 되는 구조를 갖는다. 상기 플립플롭(41)의 수, XOR 게이트(42a, 42b)의 수, 피드백의 수는 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The pseudo random bit sequence (PRBS) generator may be implemented in various forms. 4 shows an example of the pseudo random bit sequence generator. As illustrated in FIG. 4, the pseudo random bit sequence generator 40 may include a plurality of flip-flops 41 and at least one XOR gates 42a and 42b connected to each other. Each flip-flop 41 moves the stored data to the next flip-flop 41 whenever the clock CLK is applied. The flip-flop 41 may be implemented as a shift register connecting a plurality of flip-flops. An example of the pseudo random bit sequence generator shown in FIG. 4 has a structure in which the output of some of the flip-flops 41 is applied to the XOR gates 42a and 42b and the output value is fed back to the first flip-flop. . The number of flip-flops 41, the number of XOR gates 42a and 42b, and the number of feedbacks may be variously changed as necessary.

다시 도 3을 참조하면, 상기 합산기(33)는 상기 의사 랜덤 비트 시퀀스 생성부(32)에 의해 생성된 무작위의 비트를 상기 시그마-델타 변조기(30)의 입력값과 합산한다.Referring back to FIG. 3, the summer 33 adds the random bits generated by the pseudo random bit sequence generator 32 to the input values of the sigma-delta modulator 30.

상기 시그마-델타 변조회로(31)는 상기 합산기(33)에 의해 무작위의 비트가 합산된 입력값을 시그마-델타 변조한다. 상기 시그마-델타 변조회로(31)는 도 1에 도시된 종래의 시그마-델타 변조기와 같이, 복수개의 1차 시그마-델타 변조기를 포함하는 메쉬 타입 시그마-델타 변조회로일 수 있다.The sigma-delta modulation circuit 31 sigma-delta modulates an input value obtained by adding the random bits by the summer 33. The sigma-delta modulation circuit 31 may be a mesh type sigma-delta modulation circuit including a plurality of primary sigma-delta modulators, such as the conventional sigma-delta modulator shown in FIG.

특히, 본 발명에 따른 시그마-델타 변조기(30)가 프랙셔널(fractional) N 위상 고정 루프(PLL)에 사용되는 경우, 상기 시그마-델타 변조기(30)는 모듈러스 분주기에서 결정된 분주비에 따라서 분주된 전압제어발진기(VCO) 주파수 신호를 클럭 입력하여 동작한다. 또한, 본 발명에 따른 시그마-델타 변조기(30)가 프랙셔널(fractional) N 위상 고정 루프(PLL)에 사용되는 경우, 상기 입력값은 프로그래머블 카운터의 카운팅 값이 될 수 있으며, 이 카운팅 값과 상기 의사 랜덤 비트 시퀀스(PRBS) 생성부(32)의 출력값인 무작위 비트 데이터를 더한 값이 상기 시그마-델타 변조회로(31)에 입력되어 시그마-델타 변조된다.In particular, when the sigma-delta modulator 30 according to the present invention is used in a fractional N phase locked loop (PLL), the sigma-delta modulator 30 divides according to the division ratio determined in the modulus divider. Clocked voltage controlled oscillator (VCO) frequency signal. In addition, when the sigma-delta modulator 30 according to the present invention is used in a fractional N phase locked loop (PLL), the input value may be a counting value of a programmable counter, and this counting value and the A value obtained by adding random bit data, which is an output value of the pseudo random bit sequence (PRBS) generator 32, is input to the sigma-delta modulation circuit 31 to be sigma-delta modulated.

상기 시그마-델타 변조회로(31)에 입력되는 입력값에는 상기 의사 랜덤 비트 시퀀스 생성부(32)의 출력값인 무작위 비트 데이터가 포함되어 있다. 따라서 상기 시그마-델타 변조회로(31)로 입력되는 입력값은 원래의 입력값을 무작위로 변동시킨 값이 되며, 이로 인해 상기 시그마-델타 변조회로(31)에서 출력되는 출력값에서 주기적인 성분을 제거할 수 있다. 특히 원래의 입력값에 더하여 지는 무작위 비트 데이터는 그 총합이 0이므로, 상기 시그마-델타 변조회로(31)의 출력값의 전체 평균은 변동되지 않는다.The input value input to the sigma-delta modulation circuit 31 includes random bit data which is an output value of the pseudo random bit sequence generator 32. Therefore, the input value input to the sigma-delta modulation circuit 31 is a value that is randomly changed from the original input value, thereby removing periodic components from the output value output from the sigma-delta modulation circuit 31. can do. In particular, since the sum of the random bit data added to the original input value is 0, the total average of the output values of the sigma-delta modulation circuit 31 is not changed.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 시그마-델타 변조기의 주기성 및 노이즈 특성을 측정한 결과를 도시한다.5a and 5b show the results of measuring the periodicity and noise characteristics of the sigma-delta modulator according to the present invention.

도 5a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 시그마-델타 변조기는 그 출력 샘플을 관찰하여 보면 일정한 간격을 가지면서 출력되는 동일한 데이터가 존재하지 않는다. 이는 도 2a에 도시된 종래의 시그마-델타 변조기의 출력 샘플 결과와 비교하면 보다 잘 이해될 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따르면, 종래의 시그마-델타 변조기의 출력에 존재하는 주기적인 성분을 제거함으로써, 시그마 델타 변조기가 사용되는 프랙셔널 N PLL의 동작시 프랙셔널 스퍼(spur)의 발생을 제거할 수 있다.As shown in FIG. 5A, the sigma-delta modulator according to the present invention does not have the same data output at regular intervals when the output samples are observed. This can be better understood compared to the output sample results of the conventional sigma-delta modulator shown in FIG. 2A. Thus, according to the present invention, by removing the periodic components present in the output of the conventional sigma-delta modulator, it is possible to eliminate the generation of fractional spurs during the operation of the fractional N PLL in which the sigma delta modulator is used. have.

또한, 도 5b에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 시그마-델타 변조기는 그 출력의 노이즈가 도 2b에 도시된 종래의 시그마-델타 변조기에 비해 현저하게 감소하게 된다. 특히, 300kHz 미만의 대역에서 노이즈 특성이 크게 개선되었음을 알 수 있다. 이와 같아 본 발명에 따르면, 종래의 시그마-델타 변조기에 비해 노이즈 특성을 크게 개선할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5B, the sigma-delta modulator according to the present invention causes the noise of its output to be significantly reduced compared to the conventional sigma-delta modulator shown in FIG. 2B. In particular, it can be seen that the noise characteristics are greatly improved in the band below 300kHz. Thus, according to the present invention, it is possible to significantly improve the noise characteristics compared to the conventional sigma-delta modulator.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사 상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims, and various forms of substitution and modification within the scope not departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. And it will be apparent to those skilled in the art that changes are possible.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 시그마-델타 변조기의 입력데이터에 랜덤 시퀀스를 더하여 입력함으로써 시그마-델타 변조기의 출력에 나타나는 주기적 성분을 제거하고, 노이즈 레벨을 감소시키는 효과가 있다. 또한, 이를 통해, 시그마-델타 변조기가 사용되는 프랙셔널 N PLL의 프랙셔널 스퍼(spur)를 감소시켜 전체 시스템의 동작특성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, by adding a random sequence to the input data of the sigma-delta modulator, there is an effect of removing the periodic components appearing at the output of the sigma-delta modulator and reducing the noise level. In addition, through this, it is possible to reduce the fractional spurs of the fractional N PLL in which the sigma-delta modulator is used, thereby preventing deterioration of operating characteristics of the entire system.

Claims (4)

소정의 입력값을 입력받아 (+) 범위에서 (-) 범위 사이의 값을 갖는 비트 스트림을 출력하는 시그마-델타 변조기에 있어서,In a sigma-delta modulator that receives a predetermined input value and outputs a bit stream having a value between a (+) range and a (-) range, 클럭(CLK)이 인가될 때마다 저장 데이터들을 다음 플립플롭으로 이동하는 서로 연결된 복수개의 플립플롭과, 상기 복수개의 플립플롭 중 일부 플립플롭의 출력을 입력받아 상기 출력값을 최초의 플립플롭으로 피드백하는 적어도 하나의 XOR 게이트로 구성되어 소정의 시퀀스로 무작위의 비트를 생성하는 의사 랜덤 비트 시퀀스(PRBS) 생성부;Each time the clock CLK is applied, a plurality of flip-flops connected to each other to move the stored data to the next flip-flop and an output of some of the flip-flops are input and fed back to the first flip-flop. A pseudo random bit sequence (PRBS) generation unit comprising at least one XOR gate to generate random bits in a predetermined sequence; 상기 의사 랜덤 비트 시퀀스 생성부에 의해 생성된 무작위의 비트를 상기 시그마-델타 변조기의 입력값과 합산하는 합산기; 및A summer for adding random bits generated by the pseudo random bit sequence generator to an input value of the sigma-delta modulator; And 상기 합산기에 의해 무작위의 비트가 합산된 입력값을 시그마-델타 변조하는 변조회로를 포함하는 시그마-델타 변조기.And a sigma-delta modulator for sigma-delta modulating an input value summed with random bits by the summer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 의사 랜덤 비트 시퀀스 생성부에서 생성된 비트의 총합은 0인 것을 특징으로 하는 시그마-델타 변조기.Sigma-delta modulator, characterized in that the sum of the bits generated by the pseudo random bit sequence generator is zero. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 의사 랜덤 비트 시퀀스 생성부의 시퀀스는 상기 시그마-델타 변조기의 동작클럭 주파수와 동일한 것을 특징으로 하는 시그마-델타 변조기.The sequence of the pseudo random bit sequence generator is the same as the operating clock frequency of the sigma-delta modulator. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 변조회로는 복수개의 1차 시그마-델타 변조회로를 포함하는 메쉬 타입 시그마-델타 변조회로인 것을 특징으로 하는 시그마-델타 변조기.The modulation circuit is a sigma-delta modulator, characterized in that the mesh type sigma-delta modulation circuit comprising a plurality of primary sigma-delta modulation circuit.
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