半导体装置和操作半导体装置的方法制造方法及图纸

公开了一种半导体装置和操作半导体装置的方法。所述半导体装置包括：数字‑时间转换器(TDC)，接收参考频率信号和反馈频率信号，并输出指示参考频率信号与反馈频率信号之间的时间差的第一数字信号；数字环路滤波器(DLF)，输出通过对第一数字信号进行滤波生成的第二数字信号；乘法器电路，输出第三数字信号和最终测试信号中的一个，第三数字信号通过使用乘法系数对第二数字信号执行乘法运算被生成；数控振荡器(DCO)，基于第三数字信号和最终测试信号的中的输出的所述一个来生成具有频率的振荡信号；环路增益校准器(LGC)，接收振荡信号，生成测试信号对，并使用测试信号对确定乘法系数。

Semiconductor devices and methods of operating semiconductor devices

【技术实现步骤摘要】
半导体装置和操作半导体装置的方法本申请要求于2018年1月8日提交至韩国知识产权局的第10-2018-0002203号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开通过引用全部包含于此。
一些示例实施例涉及半导体装置以及操作该半导体装置的方法，更具体地讲，涉及一种包括数字锁相环(DPLL)的半导体装置以及操作该半导体装置的方法。
技术介绍
数字锁相环(DPLL)接收参考频率信号和通过反馈环路提供的反馈频率信号，并通过转换接收到的参考频率信号和反馈频率信号，使得两个信号的频率变得相同且它们之间的相位差能变得始终不变，来生成被设置为与时钟信号具有相同的期望频率的振荡信号。与作为模拟类型的锁相环(PLL)不同的DPLL不使用诸如电荷泵电路、模拟低通滤波器等的元件。因此，DPLL占用空间小且能以低电压运行。然而，DPLL可能受到工艺-电压-温度(PVT)变化的影响。例如，DPLL的时间-数字转换器(TDC)或数控振荡器(DCO)可能受到PVT变化的影响。特别地，诸如TDC的分辨率(ΔTDC)和DCO的增益(KDCO)的因素可能受到PVT变化的影响，从而可能改变DPLL的环路增益。因此，可能不能始终不变地保持DPLL的环路带宽。
技术实现思路
一些示例实施例提供能够通过补偿由工艺-电压-温度(PVT)变化引起的数控振荡器(DCO)的特性的变化，来提供始终不变的环路增益和始终不变的环路带宽的半导体装置。一些示例实施例还提供操作能够通过补偿由PVT变化引起的DCO的特性的变化，来提供始终不变的环路增益和始终不变的环路带宽的半导体装置的方法。然而，一些示例实施例不限于此处阐述的那些。通过参考以下给出的本公开的具体实施方式，一些示例实施例对于本公开所属领域的普通技术人员将变得更清楚。根据一些示例实施例，一种半导体装置包括：时间-数字转换器(TDC)，被配置为接收参考频率信号和反馈频率信号，输出指示参考频率信号与反馈频率信号之间的时间差的第一数字信号；数字环路滤波器(DLF)，被配置为输出通过对第一数字信号进行滤波生成的第二数字信号；乘法器电路，被配置为输出第三数字信号和最终测试信号中的一个，第三数字信号通过使用乘法系数对第二数字信号执行乘法运算被生成；数控振荡器(DCO)，被配置为基于第三数字信号和最终测试信号中的输出的所述一个来生成具有振荡信号频率的振荡信号；环路增益校准器(LGC)，被配置为接收振荡信号，生成测试信号对，使用测试信号对确定乘法系数。测试信号对包括：第一测试信号和第二测试信号，第一测试信号的频率比振荡信号频率低出第一频率那么多，第二测试信号的频率比振荡信号频率高出第一频率那么多。乘法器电路包括：多路复用器，被配置为输出第三数字信号和最终测试信号中的所述一个，到DCO的最终测试信号从测试信号对被生成。LGC还被配置为接收第一参数和第二参数，第一参数用于确定测试信号对的频率，第二参数用于确定测试信号对的输出持续时间，LGC包括：控制器，被配置为将最终测试信号输出到乘法器电路，最终测试信号基于第一参数和第二参数被生成。LGC包括：计数器，被配置为：接收振荡信号，生成测试信号对；补偿因子计算器CFC，被配置为：接收测试信号对，生成用于设置乘法系数的乘法系数设置信号。CFC还被配置为：接收用于确定振荡信号频率与DCO的增益的比率的第三参数，基于第三参数生成乘法系数设置信号。半导体装置还包括：自动频率校准器(AFC)，被配置为使用二分查找算法来校准振荡信号频率。半导体装置还包括：控制器，被配置为：接收第一参数和第二参数，第一参数用于确定测试信号对的频率，第二参数用于确定测试信号对的输出持续时间，输出基于第一参数和第二参数生成的最终测试信号。根据一些示例实施例，一种半导体装置，包括：时间-数字转换器(TDC)，被配置为：接收参考频率信号和反馈频率信号，输出指示参考频率信号与反馈频率信号之间的时间差的第一数字信号；数字环路滤波器(DLF)，被配置为输出通过对第一数字信号进行滤波生成的第二数字信号；乘法器电路，包括：乘法器，被配置为通过使用乘法系数对第二数字信号执行乘法运算来生成第三数字信号，多路复用器，被配置为选择性地将第三数字信号和最终测试信号中的一个输出到数控振荡器(DCO)；DCO，被配置为基于第三数字信号和最终测试信号中的输出的所述一个来生成具有振荡信号频率的振荡信号；环路增益校准器(LGC)，被配置为：接收振荡信号，生成测试信号对，使用测试信号对确定最终测试信号。测试信号对包括第一测试信号和第二测试信号，第一测试信号的频率比振荡信号频率低出第一频率那么多，第二测试信号的频率比振荡信号频率高出第一频率那么多。LGC还被配置为使用测试信号对来确定乘法系数。LGC还被配置为接收第一参数和第二参数，第一参数用于确定测试信号对的频率，第二参数用于确定测试信号对的输出持续时间，LGC包括：控制器，被配置为输出基于第一参数和第二参数生成的最终测试信号。LGC包括：计数器，被配置为：接收振荡信号，生成测试信号对，补偿因子计算器CFC，被配置为接收测试信号对，生成用于设置乘法系数的乘法系数设置信号。CFC还被配置为：接收用于确定振荡信号频率与DCO的增益的比率的第三参数，基于第三参数生成乘法系数设置信号。半导体装置还包括：自动频率校准器(AFC)，被配置为使用二分查找算法来校准振荡信号频率。半导体装置还包括：控制器，被配置为：接收第一参数和第二参数，第一参数用于确定测试信号对的频率，第二参数用于确定测试信号对的输出持续时间，输出基于第一参数和第二参数生成的最终测试信号。根据一些示例实施例，一种操作半导体装置的方法包括：通过对数控振荡器(DCO)的振荡信号执行第一校准操作来生成第一输出信号，振荡信号具有振荡信号频率；生成第一测试信号，第一测试信号的频率比第一输出信号的频率低出第一频率那么多；生成第二测试信号，第二测试信号的频率比第一输出信号的频率高出第一频率那么多；基于第一测试信号和第二测试信号生成最终测试信号；通过向DCO提供最终测试信号来对振荡信号频率执行第二校准。生成第一输出信号的步骤包括：使用二分查找算法对振荡信号频率执行第一校准操作。生成第一测试信号的步骤包括：使用第一参数确定第一测试信号的频率，使用第二参数确定第一测试信号的输出持续时间，第一参数和第二参数从外部源被提供给半导体装置，生成第二测试信号的步骤包括：使用第一参数确定第二测试信号的频率，使用第二参数确定第二测试信号的输出持续时间。所述方法还包括：使用第一测试信号和第二测试信号确定乘法系数；向DCO提供被乘的数字信号和最终测试信号之一，被乘的数字信号通过使用乘法系数对数字信号执行乘法运算被获得，数字信号从数字环路滤波器(DLF)被获得。可从下面的具体实施方式、附图和权利要求清楚本公开的一些示例实施例和特征。附图说明通过参照附图详细描述本公开的一些示例实施例，本公开的一些示例实施例和特征将变得更加清楚，其中：图1是根据一些示例实施例的半导体装置的框图；图2是根据一些示例实施例的半导体装置的校准电路的框图；图3是根据一些示例实施例的半导体装置的环路增益校准器(LGC)的框图；图4是用于解释根据一些示例实施例的操作半导体装置的方法的曲线图；图5是根据一些示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，包括：时间‑数字转换器TDC，被配置为接收参考频率信号和反馈频率信号，输出指示参考频率信号与反馈频率信号之间的时间差的第一数字信号；数字环路滤波器DLF，被配置为输出通过对第一数字信号进行滤波生成的第二数字信号；乘法器电路，被配置为输出第三数字信号和最终测试信号中的一个，第三数字信号通过使用乘法系数对第二数字信号执行乘法运算被生成；数控振荡器DCO，被配置为基于第三数字信号和最终测试信号中的输出的所述一个来生成具有振荡信号频率的振荡信号；环路增益校准器LGC，被配置为接收振荡信号，生成测试信号对，使用测试信号对确定乘法系数。

【技术特征摘要】
2018.01.08 KR 10-2018-00022031.一种半导体装置，包括：时间-数字转换器TDC，被配置为接收参考频率信号和反馈频率信号，输出指示参考频率信号与反馈频率信号之间的时间差的第一数字信号；数字环路滤波器DLF，被配置为输出通过对第一数字信号进行滤波生成的第二数字信号；乘法器电路，被配置为输出第三数字信号和最终测试信号中的一个，第三数字信号通过使用乘法系数对第二数字信号执行乘法运算被生成；数控振荡器DCO，被配置为基于第三数字信号和最终测试信号中的输出的所述一个来生成具有振荡信号频率的振荡信号；环路增益校准器LGC，被配置为接收振荡信号，生成测试信号对，使用测试信号对确定乘法系数。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，测试信号对包括：第一测试信号和第二测试信号，第一测试信号的频率比振荡信号频率低出第一频率那么多，第二测试信号的频率比振荡信号频率高出第一频率那么多。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，乘法器电路包括：多路复用器，被配置为输出第三数字信号和最终测试信号中的所述一个到DCO，最终测试信号从测试信号对被生成。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，LGC还被配置为接收第一参数和第二参数，第一参数用于确定测试信号对的频率，第二参数用于确定测试信号对的输出持续时间，LGC包括：控制器，被配置为将最终测试信号输出到乘法器电路，最终测试信号基于第一参数和第二参数被生成。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，LGC包括：计数器，被配置为：接收振荡信号，生成测试信号对；补偿因子计算器CFC，被配置为：接收测试信号对，生成用于设置乘法系数的乘法系数设置信号。6.根据权利要求5所述的半导体装置，其中，CFC还被配置为：接收用于确定振荡信号频率与DCO的增益的比率的第三参数和第一分频比率，基于第三参数和第一分频比率生成乘法系数设置信号。7.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括：自动频率校准器AFC，被配置为使用二分查找算法来校准振荡信号频率。8.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括：控制器，被配置为：接收第一参数和第二参数，第一参数用于确定测试信号对的频率，第二参数用于确定测试信号对的输出持续时间，输出基于第一参数和第二参数生成的最终测试信号。9.一种半导体装置，包括：时间-数字转换器TDC，被配置为：接收参考频率信号和反馈频率信号，输出指示参考频率信号与反馈频率信号之间的时间差的第一数字信号；数字环路滤波器DLF，被配置为输出通过对第一数字信号进行滤波生成的第二数字信号；乘法器电路，包括：乘法器，被配置为通过使用乘法系数对第二数字信号执行乘法运算来生成第三数字信号，多路复用器，被配置为选择性地将第三数字信号和最终测试信号中的一个输出到数控振荡器DCO；DCO，被配置为基于第三数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞元植，金友石，金志炫，金泰翼，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR