As the physical size, the resolution size, and color depth of FPDs increase, a requirement for the wide bandwidth of display interfaces is rapidly increased to send visual data to flat panel displays. To support the wide bandwidth of display interfaces, the high speed serialized data transmission should be introduced. However, these clock-synchronized high speed interfaces have the electromagnetic interference (EMI) problem which reduces the reliability of transferred data.
This thesis presents the spread spectrum clock generator which reduces EMI. The proposed spread spectrum clock generator consists of a basic PLL, the process variation compensator, the frequency modulator, and voltage reference. The process variation compensator and voltage reference are proposed to suppress and compensate process, supply voltage, and temperature (PVT) variations and to guarantee the accuracy of the frequency modulation. The proposed spread spectrum clock generator is fabricated in 0.18 μm CMOS. The output clock frequency of the proposed clock generator is 10-phase 270 MHz and 162 MHz frequency is also supported. A phase noise of the proposed clock generator is -67.5 dBc/Hz at 45 kHz in 270MHz mode and -72 dBc/Hz at 30 kHz in 162MHz mode. This circuit uses the triangular wave as the modulation profile and 0.45% spread ratio is achieved. The modulation frequency is 30 kHz. The maximum voltage variation of the proposed voltage reference is 6.5 mV as the temperature changes from 25℃ to 110℃. The power supply rejection ratio of the proposed voltage reference is -44.5 dB at 1 kHz. The power dissipation of the proposed spread spectrum clock generator except for output buffers is 30 mW at 270 MHz with 1.8 V supply and of the proposed voltage reference is 12μW at 25℃. The active area of the spread spectrum clock generator is 1900㎛×960㎛ and of the voltage reference is 90㎛×100㎛.
본 논문은 EMI를 줄이는 데 사용되는 스프레드 스펙트럼 클럭 생성기를 제안하고 있다. 제안한 클럭 생성기는 PLL, 프로세스 변화 보상회로, 주파수 변조기, 정전압 회로로 구성되어 있다. 프로세스 변화 보상회로는 PLL이 항상 안정한 상태에서 동작을 하도록 만들어주며, 스프레드 스펙트럼 클럭 생성 시 스프레드 비율의 오차를 줄이는 역할을 한다. 그리고 제안한 정전압 회로는 P-N 결합으로부터 얻을 수 있는 VT 와 MOSFET 로부터 얻을 수 있는 $V_{GS}$, $V_{TH}$ 의 온도에 대한 특성을 사용한 회로로써 스프레드 스펙트럼 클럭 생성 시 주파수 변조기에 안정적인 바이어스 전압을 공급하기 위해 설계 되었다. 본 논문에서 제안한 스프레드 스펙트럼 클럭 생성기는 CMOS 0.18μm 공정으로 제작 되었다. 제안한 클럭 생성기는 10개의 위상을 가진 270 MHz 클럭과 162 MHz 클럭을 선택적으로 출력하게 된다. 이 회로의 최대 위상 잡음은 270 MHz 클럭 출력 모드일 때 45 kHz에서 -67.5 dBc/Hz 이고 162 MHz 클럭 출력 모드일 때 30 kHz에서 -72 dBc/Hz 이다. 이 회로는 스프레드 비율은 0.45 %이며 변조 주파수는 30 kHz가 사용되었다. 제안한 정전압 회로는 25 °C 에서 110 °C 까지 온도 변화를 주었을 때 6.5mV의 출력 전압 변화를 나타내었으며 전원 잡음 제거 비는 1 kHz 에서 -44.5 dB 이다. 출력 드라이버를 제외한 제안한 스프레드 스펙트럼 클럭 생성기의 전력 소모는 270 MHz 출력 모드에서 30 mW 이고 정전압 회로는 상온에서 12 μW이다. 제안한 회로들의 칩 면적은 스프레드 스펙트럼 클럭 생성기의 경우 1900㎛×960㎛ 이고, 정전압 회로의 경우 90㎛×100㎛이다.
