CN102122956A - 相位选择器与相位选择方法以及时钟脉冲数据恢复电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种相位选择器、相位选择方法以及时钟脉冲数据恢复电路。该相位选择器适用于一时钟脉冲与数据恢复电路，该相位选择器包含一比较模块、一加权电路，以及一相位预测器。比较模块比较相位检测信号与前周期的相位选择信号，以产生误差信号。加权电路依据误差信号与加权参数，以计算加权误差信号。相位预测器比较加权误差信号与预定临界值，以产生对应于本周期的相位选择信号。当时钟脉冲与数据恢复电路所接收的输入数据流发生小扰动时，该相位选择器可快速锁定相位，以产生正确的相位选择信号；当时钟脉冲与数据恢复电路所接收的输入数据流发生大扰动时，该相位选择器可输出稳定的相位选择信号。

Description

相位选择器与相位选择方法以及时钟脉冲数据恢复电路

技术领域

本发明涉及一种相位选择器，更明确地说，有关于一种容忍扰动且适用于时钟脉冲与数据恢复电路的相位选择器。

背景技术

一般而言，在序列传输端口中，传送端将时钟脉冲信号与数据混合在一起成为输入数据流(data stream)传送至接收端。因此，在接收端需设计一时钟脉冲与数据恢复电路，以从输入数据流(data stream)还原出传送端的时钟脉冲信号的信息，并依据所得到时钟脉冲信号的相位，以取样该输入数据流，来得到该输入数据流实际上所传送的数据。

请参考图1与图2。图1与图2为说明现有技术的时钟脉冲与数据恢复电路100的示意图。如图1所示，时钟脉冲与数据恢复电路100包含一超取样(over-sampling)电路110、一相位检测模块120、一相位选择器130，以及一后端处理模块140。超取样电路110超取样一输入数据流DS_IN，以产生一超取样信号S_OS。相位检测模块120包含一转态检测电路121以及一相位检测电路122。转态检测电路121检测超取样信号S_OS的转态(transition)，以产生一转态信号S_TR。相位检测电路122依据转态信号S_TR，以产生相位检测信号S_PD。相位选择器130依据相位检测信号S_PD，以产生一相位选择信号S_PH。后端处理模块140依据相位选择信号S_PH，以选择适当的超取样信号S_OS作为输出数据信号S_DOUT。

更进一步地说，如图2所示，设超取样电路110以五倍频的方式超取样输入数据流DS_IN。也就是说，在每个周期(如周期T₁～T₃)内，超取样电路110皆在超取样时机P₀～P₄超取样输入数据流DS_IN，而得到超取样讯号S_OS。其中超取样时机P₀～P₄之间可分为区域R0～R4。转态检测电路121实际上可以异或(XOR)电路实施。因此，当超取样信号S_OS从逻辑“0”变成逻辑“1”或是从逻辑“1”变成逻辑“0”时，转态检测电路121即产生表示逻辑“1”的转态信号S_TR。换句话说，当转态信号S_TR表示逻辑“1”时，表示输入数据流DS_IN在转态信号S_TR所对应的区域发生转态。相位检测电路122检测表示逻辑“1”的转态信号S_TR，可得到输入数据流DS_IN发生转态的区域。如此，相位检测电路122可输出相位检测信号S_PD来表示输入数据流DS_I的转态区域。举例而言，在图2中，在周期T₁内，输入数据流DS_IN在区域R1内产生上升沿(rising edge)，因此相位检测电路122输出表示区域“R1”的相位检测信号S_PD；在周期T₂内，输入数据流DS_IN在区域R1内产生下降沿(falling edge)，因此相位检测电路122输出表示区域“R1”的相位检测信号S_PD；在周期T₃内，输入数据流DS_IN在区域R0内产生上升沿，因此相位检测电路122输出表示区域“R0”的相位检测信号S_PD。相位选择器130依据转态信号S_TR可得到每个周期内输入数据流DS_IN的转态区域(举例而言，在周期T₁内转态区域为R1)。相位选择器130依据每个周期的转态区域可累积各区域所对应的累积转态数目N_R0～N_R4，且相位选择器130依据具有最大值的累积转态数目以产生相位选择信号S_PH。举例而言，周期T₁的转态区域为R₁，因此在周期T₁时，相位选择器130的累积转态数目N_R1等于1，其他的累积转态数目为0，此时累积转态数目N_R1具有最大值，因此相位选择器130产生表示区域“R1”的相位选择信号S_PH；周期T₂的转态区域也为R₁，因此在周期T₂时，相位选择器130的累积转态数目N_R1累计成为2，其他的累积转态数目为0，此时累积转态数目N_R1仍具有最大值，因此相位选择器130仍产生表示区域“R1”的相位选择信号S_PH；周期T₃的转态区域为R₀，因此在周期T₃时，相位选择器130的累积转态数目N_R1仍为2，累积转态数目N_R1变为1，其他的累积转态数目则仍保持为0。虽然在周期T₃时，转态区域为R₀，然而由于累积转态数目N_R1仍具有最大值，因此相位选择器130仍产生表示区域“R1”的相位选择信号S_PH。后端处理模块140依据相位信号S_PH，可判断时钟脉冲信号发生转态的区域。因此后端处理模块140可据以选择适当的超取样信号S_OS作为输出数据信号S_DOUT。举例而言，在周期T₁时，后端处理模块140可依据转态区域R₁，判断超取样时机P4对应于输入数据流DS_IN的稳态(因为超取样时机P4大约位于周期T₁的区域R1与周期T₂的区域R1的中间)。因此，后端处理模块140选择超取样时机P4所对应的超取样信号S_OS作为输出数据信号S_DOUT。

然而，在现有技术的相位选择器130中，假设传送端的时钟脉冲信号的转态边沿在初始时皆发生在区域R1，也就是说区域R1所对应的累积转态数目N_R1已经累积一段时间，而使得累积转态数目N_R1远大于区域R0与R2所对应的累积转态数目N_R0与N_R2。此时，若输入数据流DS_IN发生小扰动(jitter)(举例而言，传送端的时钟脉冲信号的转态边沿所发生的区域从R1变成R0)，由于累积转态数目N_R1的值仍大于累积转态数目N_R0与N_R2(也就是说，现有技术的相位选择器130的记忆效应)，因此时钟脉冲与数据恢复电路100仍会依据具有最大累积转态数目N_R1，输出表示区域“R1”的相位选择信号S_PH。如此，后端处理模块140可能会选择不正确的超取样信号S_OS作为输出数据信号S_DOUT。此外，假设累积转态数目N_R0与N_R1的数值大约相等，此时若输入数据流DS_IN发生大扰动(举例而言，传送端的时钟脉冲信号的转态边沿所发生的区域持续地在区域R0与R1之间切换)，由于最大累积数目持续地在N_R0与N_R1之间切换，因此时钟脉冲与数据恢复电路100持续地选择不同的超取样时机(如P3与P4)的超取样信号S_OS作为输出数据信号S_DOUT。如此会造成系统不稳定，带给使用者很大的不便。

发明内容

本发明提供一种可容忍扰动的相位选择器，适用于一时钟脉冲数据恢复电路(clock data recovery circuit)，该时钟脉冲数据恢复电路具有一超取样电路、一相位检测模块与一后端处理模块，该超取样电路在每周期超取样一输入数据流，以产生M个超取样信号，该相位检测模块用来检测该M个超取样信号，以判断该输入数据流于每周期的转态区域，并据以产生一相位检测信号，该相位选择器用来依据该相位检测信号，以产生一相位选择信号，该后端处理模块用来依据该相位选择信号，以从该M个超取样信号选择其中之一作为一输出数据信号，该相位选择器包含一比较模块、一加权电路，以及一相位预测器。该比较模块用来比较该相位检测模块所产生的该相位检测信号与对应于前一周期的相位选择信号，并比较对应于现有N个周期的相位检测信号与对应于前一周期的相位选择信号，以产生(N+1)个误差信号。该加权电路用来依据该(N+1)个误差信号与(N+1)个加权参数，以计算一加权误差信号。该相位预测器用来比较该加权误差信号、一第一预定临界值与一第二预定临界值，以产生一相位调整信号，并依据该相位调整信号与对应于前一周期的相位选择信号，以产生该相位选择信号。M、N分别表示正整数。

本发明另提供一种可容忍扰动的相位选择方法，适用于一时钟脉冲数据恢复电路(clock data recovery circuit)，该时钟脉冲数据恢复电路具有一超取样电路、一相位检测模块与一后端处理模块，该超取样电路在每周期超取样一输入数据流，以产生M个超取样信号，该相位检测模块用来检测该M个超取样信号，以判断该输入数据流于每周期的转态区域，并据以产生一相位检测信号，该相位选择方法用来依据该相位检测信号，以产生一相位选择信号，该后端处理模块用来依据该相位选择信号，以从该M个超取样信号选择其中之一作为一输出数据信号，该相位选择方法包含比较该相位检测模块所产生的该相位检测信号与对应于前一周期的相位选择信号，并比较对应于现有N个周期的相位检测信号与对应于前一周期的相位选择信号，以产生(N+1)个误差信号、依据该(N+1)个误差信号与(N+1)个加权参数，以计算一加权误差信号、比较该加权误差信号、一第一预定临界值与一第二预定临界值，以产生一相位调整信号，以及依据该相位调整信号与对应于前一周期的相位选择信号，以产生该相位选择信号。M、N分别表示正整数。

本发明另提供一种时钟脉冲数据恢复电路，包含一超取样电路，在每周期超取样一输入数据流，以产生M个超取样信号；一相位检测模块，用来检测该M个超取样信号，以判断该输入数据流于每周期的转态区域，并据以产生一相位检测信号；一根据权利要求1所述的相位选择器，用来依据该相位检测信号，以产生一相位选择信号；以及一后端处理模块，该后端处理模块用来依据该相位选择信号，以从该M个超取样信号选择其中之一作为一输出数据信号。

本发明的有益效果在于，在本发明的相位选择器中，比较模块比较相位检测信号与前周期的相位选择信号，以产生误差信号。加权电路依据误差信号与加权参数，以计算加权误差信号。相位预测器比较加权误差信号与预定临界值，以产生对应于本周期的相位选择信号。当时钟脉冲数据恢复电路所接受的输入数据流发生小扰动时，本发明的相位选择器可快速锁定相位，以产生较正确的相位选择信号S_PH，来时钟脉冲数据恢复电路的后端处理模块选择正确的超取样信号作为输出数据信号。当时钟脉冲数据恢复电路所接受的输入数据流发生大扰动时，本发明的相位选择器可输出稳定的相位选择信号，以使时钟脉冲数据恢复电路的后端处理模块可稳定地选择超取样信号作为输出数据信号。此外，藉由适当地设计预定临界值、加权参数，以及比较模块的阶数，可调整本发明的相位选择器对输入数据流发生大扰动时的敏感度，以及本发明的相位选择器的记忆效应，以符合实际上应用的需求，带给使用者更大的便利。

附图说明

图1与图2为说明现有技术的时钟脉冲与数据恢复电路的示意图；

图3为说明本发明的相位选择器示意图；

图4为说明本发明的比较模块、加权电路与相位预测器的示意图；

图5为举例说明本发明的相位选择器的内部信号的示意图；

图6为说明当输入数据流发生小扰动时，本发明的相位选择器可快速锁定相位的示意图；

图7为说明当输入数据流发生大扰动时，本发明的相位选择器可产生稳定的相位选择信号的示意图；

图8为说明本发明的相位选择器的另一实施例示意图；

图9为举例说明图8的相位选择器的内部信号的示意图。

图10为说明本发明的后端处理模块的示意图。

其中，附图标记

100、300时钟脉冲与数据恢复电路        110、310超取样电路

120、320相位检测模块                  121、321转态检测电路

122、322相位检测电路                  130、330、830相位选择器

331、831比较模块                      332加权电路

333相位预测器                         3331相位调整电路

3332相位输出电路                      140、340后端处理模块

341选择电路                           342后端处理电路

CMP₁～CMP₃比较单元                    DS_IN输入数据流

P0～P4超取样时机                      R0～R4区域

REG₁～REG₂移位寄存单元                S_DOUT输出数据信号

S_ER、S_ER1～～S_ER3误差信号             S_OS超取样信号

S_PA    相位调整信号    S_PD    相位检测信号

S_PH    相位选择信号    S_TR    转态信号

S_WER   加权误差信号    T₁～T₈  周期

W₁～W₃ 加权参数

具体实施方式

请参考图3。图3为说明本发明的可容忍扰动的相位选择器330示意图。相位选择器330应用于一时钟脉冲与数据恢复电路300，其中超取样电路310、相位检测模块320、转态检测电路321、相位检测电路322、后端处理模块340的结构以及工作原理分别与超取样电路110、相位检测模块120、转态检测电路121、相位检测电路122、后端处理模块140类似，故不再赘述。相位选择电路330包含一比较模块331、一加权电路332，以及一相位预测器333。比较模块331比较相位检测信号S_PD与相位选择信号S_PH，以产生误差信号S_ER。加权电路332依据误差信号S_ER与加权参数W，以产生加权误差信号S_WER。相位预测器333依据加权误差信号S_WER，以调整相位选择信号S_PH。

请参考图4。图4为更进一步说明本发明的比较模块331、加权电路332与相位预测器333的示意图。比较模块331包含一移位寄存单元REG₁、比较单元CMP₁～CMP₂。移位寄存单元REG₁用来寄存与移位相位检测信号S_PD。举例而言，在周期T₁时，当移位寄存单元REG₁接收到表示区域“R0”的相位检测信号S_PD1，移位寄存单元REG₁寄存表示区域“R0”的相位检测信号S_PD1。在周期T₂时，移位寄存单元REG₁接收到表示区域“R1”的相位检测信号S_PD2。此时移位寄存单元REG₁将所寄存的相位检测信号S_PD(表示区域“R0”的相位检测信号S_PD1)输出至比较单元CMP₂，且移位寄存单元REG₁寄存表示区域“R1”的相位检测信号S_PD2。也就是说，当移位寄存单元REG₁接收对应于周期T_X的相位检测信号S_PDX时，移位寄存单元REG₁会输出其所寄存的相位检测信号S_PD(对应于周期T_(X-1)的相位检测信号S_PD(X-1))至比较单元CMP₂，且移位寄存单元REG₁寄存目前所接收到的相位检测信号S_PD(相位检测信号S_PDX)。比较单元CMP₁用来比较相位检测模块320所产生的相位检测信号S_PD与相位选择信号S_PH，以产生误差信号S_ER1。举例而言，设相位检测模块320所产生的相位检测信号S_PD表示区域“R1”，当相位选择信号S_PH表示区域“R0”时，比较单元CMP₁所产生的误差信号S_ER1的值为-1；当相位选择信号S_PH表示区域“R2”时，比较单元CMP₁所产生的误差信号S_ER1的值为1。也就是说，比较单元CMP₁依据相位检测信号S_PD与相位选择信号S_PH所表示的区域的差别，以产生误差信号S_ER1。比较单元CMP₂用来比较移位寄存单元REG₁所输出的相位检测信号S_PD与相位选择信号S_PH，以产生误差信号S_ER2。同理，比较单元CMP₂依据相位检测信号S_PD与相位选择信号S_PH所表示的区域的差别，以产生误差信号S_ER2。举例而言，设移位寄存单元REG₁所输出的相位检测信号S_PD表示区域“R1”，当相位选择信号S_PH表示区域“R0”时，比较单元CMP₂所产生的误差信号S_ER2的值为-1；当相位选择信号S_PH表示区域“R2”时，比较单元CMP₂所产生的误差信号S_ER2的值为1。当加权电路332接收到误差信号S_ER1及S_ER2时，加权电路332依据下式可计算出加权误差信号S_WER：

S_WER＝(S_ER1×W₁)+(S_ER2×W₂)...(1)；

其中W₁与W₂分别为对应误差信号S_ER1及S_ER2的加权参数。相位预测器333包含一相位调整电路3331与一相位输出电路3332。相位调整电路3331比较加权误差信号S_WER、预定临界值TH_U与TH_D，以产生相位调整信号S_PA。举例而言，预定临界值TH_U等于2，预定临界值TH_D等于-2。当加权误差信号S_WER小于预定临界值TH_D时，相位调整电路3331所产生的相位调整信号S_PA表示“右移”；当加权误差信号S_WER大于预定临界值TH_U时，相位调整电路3331所产生的相位调整信号S_PA表示“左移”；当加权误差信号S_WER介于预定临界值TH_U与TH_D之间时，相位调整电路3331所产生的相位调整信号S_PA表示“不变”。相位输出电路3332依据相位调整信号S_P与前一周期的相位选择信号S_PH，以产生相位选择信号S_PH。举例而言，设在周期T₁时，相位输出电路3332直接依据表示区域“R1”的相位检测信号S_PD，以产生表示区域“R1”的相位选择信号S_PH。于周期T₂，若相位输出电路3332所接收的相位调整信号S_PA表示“右移”，则此时相位输出电路3332将所产生的相位选择信号S_PH从表示区域“R1”调整为表示区域“R2”；若相位输出电路3332所接收的相位调整信号S_PA表示“左移”，则此时相位输出电路3332将所产生的相位选择信号S_PH从表示区域“R1”调整为表示区域“R0”；若相位输出电路3332所接收的相位调整信号S_PA表示“不变”，则此时相位输出电路3332不需调整相位选择信号S_PH，相位选择信号S_PH仍表示区域“R1”。

请参考图5。图5为举例说明本发明的相位选择器330的内部信号的示意图。设加权参数W₁等于2，加权参数W₂等于1，预定临界值TH_U与TH_D分别为2与-2。如图5所示，在周期T₁时，相位检测信号S_PD表示区域“R1”，此时相位输出电路3332依据表示相位检测信号S_PD，以产生表示区域“R1”的相位选择信号S_PH。在周期T₂时，相位检测信号S_PD表示区域“R1”。比较单元CMP₁比较周期T₁的相位选择信号S_PH(表示区域“R1”)与周期T₂的相位检测信号S_PD(表示区域“R1”)，产生值为0的误差信号S_ER1。比较单元CMP₂比较周期T₁的相位选择信号S_PH(表示区域“R1”)与周期T₁的相位检测信号S_PD(表示区域“R1”)，产生值为0的误差信号S_ER2。加权电路332依据式(1)可计算出加权误差信号S_WER等于0。由于加权误差信号S_WER介于预定临界值TH_U与TH_D之间，因此相位调整电路3331产生表示“不变”的相位调整信号S_PA。如此，相位输出电路3332不需调整相位选择信号S_PH，因此在周期T₂时，相位选择信号S_PH仍表示区域“R1”。在周期T₃时，相位检测信号S_PD表示区域“R2”。比较单元CMP₁比较周期T₂的相位选择信号S_PH(表示区域“R1”)与周期T₃的相位检测信号S_PD(表示区域“R2”)，产生值为-1的误差信号S_ER1。比较单元CMP₂比较周期T₂的相位选择信号S_PH(表示区域“R1”)与周期T₂的相位检测信号S_PD(表示区域“R1”)，产生值为0的误差信号S_ER2。加权电路332依据式(1)可计算出加权误差信号S_WER等于-2。由于加权误差信号S_WER介于预定临界值TH_U与TH_D之间，因此相位调整电路3331产生表示“不变”的相位调整信号S_PA。如此，相位输出电路3332不需调整相位选择信号S_PH，因此在周期T₃时，相位选择信号S_PH仍表示区域“R1”。在周期T₄时，相位检测信号S_PD表示区域“R2”。比较单元CMP₁比较周期T₃的相位选择信号S_PH(表示区域“R1”)与周期T₄的相位检测信号S_PD(表示区域“R2”)，产生值为-1的误差信号S_ER1。比较单元CMP₂比较周期T₃的相位选择信号S_PH(表示区域“R1”)与周期T₃的相位检测信号S_PD(表示区域“R2”)，产生值为-1的误差信号S_ER2。加权电路332依据式(1)可计算出加权误差信号S_WER等于-3。由于加权误差信号S_WER小于预定临界值TH_D，因此相位调整电路3331产生表示“右移”的相位调整信号S_PA。如此，相位输出电路3332依据表示“右移”相位调整信号S_PA，以调整相位选择信号S_PH表示区域“R₂”。利用上述说明的方式可类推于周期T₅与T₆时相位选择器330的内部信号，故不再赘述。

请参考图6。图6为说明当输入数据流DS_IN(相位检测信号S_PD)发生小扰动时，本发明的相位选择器330可快速锁定相位的示意图。如图6所示，在周期T₁～T₄，相位检测信号S_PD皆表示区域“R1”，因此相位选择器330于周期T₁～T₄所产生的相位选择信号S_PH也皆表示区域“R1”。在周期T₅～T₆时，由于输入数据流DS_IN发生小扰动，因此相位检测信号S_PD切换为表示区域“R2”。此时，本发明的相位选择器330在周期T₆时，会产生表示区域“R2”的相位选择信号S_PH。比较本发明的相位选择器330与现有技术的相位选择器130，现有技术的相位选择器130由于依据具有最大累积转态数目N_R1(经过周期T₁～T₆，累积转态数目N_R1等于4，累积转态数目N_R2等于2)，因此现有技术的相位选择器130在图6的情况下仍会在周期T₆时产生表示区域“R1”的相位选择信号S_PH，造成后端处理模块140选择不正确的超取样信号S_OS作为输出数据信号S_DOUT。然而，本发明的相位选择器330可于周期T₆时产生表示区域“R2”的相位选择信号S_PH。换句话说，本发明的相位选择器330仅考虑本周期与上一周期的相位检测信号S_PD，因此本发明的相位选择器33相较于现有技术的相位选择器130具有较少的记忆效应。如此可使本发明的相位选择器330在输入数据流DS_IN(相位检测信号S_PD)发生小扰动时快速锁定相位，产生较正确的相位选择信号S_PH，以使得后端处理模块340可选择正确的超取样信号S_OS作为输出数据信号S_DOUT。

请参考图7。图7为说明当输入数据流DS_IN(相位检测信号S_PD)发生大扰动时，本发明的相位选择器330仍可产生稳定的相位选择信号S_PH的示意图。如图7所示，在周期T₁～T₄，相位检测信号S_PD从表示区域“R1”切换为表示区域“R2”，因此在周期T₄时，相位选择器330产生表示区域“R2”的相位选择信号S_PH。在周期T₅～T₈，由于输入数据流DS_IN发生大扰动，因此相位检测信号S_PD持续地于表示区域“R1”与表示区域“R2”之间切换。此时，本发明的相位选择器330在周期T₅～T₈时，仍会稳定地产生表示区域“R1”的相位选择信号S_PH。比较本发明的相位选择器330与现有技术的相位选择器130，由于现有技术的相位选择器130的最大累积转态数目会于N_R1与N_R2之间切换，因此现有技术的相位选择器130在图7的情况下所产生的相位选择信号S_PH会在表示区域“R1”与表示区域“R2”切换，造成后端处理模块140持续地选择不同的超取样时机的超取样信号S_OS作为输出数据信号S_DOUT。而使系统不稳定。然而在本发明中，通过适当地设计预定临界值TH_U与TH_D，以及加权参数W，可降低相位选择器330对输入数据流DS_IN(相位检测信号S_PD)发生大扰动时的敏感度，而使得相位选择器330于输入数据流DS_IN(相位检测信号S_PD)发生大扰动时仍可输出稳定的相位选择信号S_PH，以使后端处理模块340可稳定地选择超取样信号S_OS作为输出数据信号S_DOUT。

请参考图8。图8为说明本发明的相位选择器的另一实施例830的示意图。相较于图4所示的相位选择器330，相位选择器830的比较模块831包含移位寄存单元REG₁与REG₂，以及比较单元CMP₁～CMP₃。移位寄存单元REG₁与REG₂皆是用来寄存与移位相位检测信号S_PD。比较单元CMP₁～CMP₃分别比较相位检测信号S_PD与相位选择信号S_PH，以产生误差信号S_ER1～S_ER3。举例而言，于周期T₁时，当移位寄存单元REG₁接收到表示区域“R0”的相位检测信号S _PD1，移位寄存单元REG₁寄存表示区域“R0”的相位检测信号S_PD1。于周期T₂时，移位寄存单元REG₁接收到表示区域“R1”的相位检测信号S_PD2。此时移位寄存单元REG₁将所寄存的相位检测信号S_PD(表示区域“R0”的相位检测信号S_PD1)输出至移位寄存单元REG₂。因此移位寄存单元REG₁寄存表示区域“R1”的相位检测信号S_PD2，而移位寄存单元REG₂寄存表示区域“R0”的相位检测信号S_PD1。在周期T₃时，移位寄存单元REG₁接收到表示区域“R2”的相位检测信号S_PD3。此时，移位寄存单元REG₁输出表示区域“R1”的相位检测信号S_PD2，移位寄存单元REG₂输出表示区域“R0”的相位检测信号S_PD1。因此，比较单元CMP₁依据相位选择信号S_PH与表示区域“R2”的相位检测信号S_PD3，以产生误差信号S_ER1，比较单元CMP₂依据相位选择信号S_PH与表示区域“R1”的相位检测信号S_PD2，以产生误差信号S_ER2，比较单元CMP₃依据相位选择信号S_PH与表示区域“R0”的相位检测信号S_PD1，以产生误差信号S_ER3。当加权电路332接收到误差信号S_ER1及S_ER2时，加权电路332依据下式计算出加权误差信号S_WER：

S_WER＝(S_ER1×W₁)+(S_ER2×W₂)+(S_ER2×W₃)...(2)；

其中W₁～W₃分别为对应误差信号S_ER1～S_ER3的加权参数。换句话说，相较于比较模块331，比较模块831还比较前前周期的相位检测信号S_PD与相位选择信号S_PH，以产生误差信号S_ER3。因此，比较模块331可视为一二阶的比较模块(考虑前周期与本周期的相位检测信号S_PD)，而比较模块831可视为一三阶的比较模块(考虑前前周期、前周期与本周期的相位检测信号S_PD)。因此，由上述说明可知，本发明的比较模块可依需求而设计为更多阶的比较模块，以调整本发明的相位选择器的记忆效应。

请参考图9。图9为举例说明相位选择器830的内部信号的示意图。在图9中，设加权参数W₁～W₃分别为2、1、1。由于相位选择器830的工作原理与图5的说明类似，故不再赘述。

请参考图10。图10为说明本发明的后端处理模块340的示意图。后端处理模块340包含依选择电路341与一后端处理电路342。选择电路341用来依据相位选择信号S_PH，以选择适当的超取样时机所对应的超取样信号S_OS。更明确地说，选择电路341依据相位选择信号S_PH可得到输入数据流DS_IN的转态区域。如此，选择电路341可据以判断对应于输入数据流DS_IN的稳态的超取样时机，以据以选择超取样信号S_OS。后端处理电路342用来防止输出数据信号S_DOUT溢位(overflow)或不足位(underflow)。举例而言，于Y个周期内，当后端处理电路342接收到超过Y个或不足Y个的超取样信号S_OS时，后端处理电路342依据接收到的超取样信号S_OS，产生Y个输出数据信号S_DOUT，以防止溢位或不足位。由于后端处理电路342的工作原理为业界所公知的技术，故不再赘述。

综上所述，本发明提供一种相位选择器，适用于一时钟脉冲数据恢复电路。在本发明的相位选择器中，比较模块比较相位检测信号与前周期的相位选择信号，以产生误差信号。加权电路依据误差信号与加权参数，以计算加权误差信号。相位预测器比较加权误差信号与预定临界值，以产生对应于本周期的相位选择信号。当时钟脉冲数据恢复电路所接受的输入数据流发生小扰动时，本发明的相位选择器可快速锁定相位，以产生较正确的相位选择信号S_PH，来时钟脉冲数据恢复电路的后端处理模块选择正确的超取样信号作为输出数据信号。当时钟脉冲数据恢复电路所接受的输入数据流发生大扰动时，本发明的相位选择器可输出稳定的相位选择信号，以使时钟脉冲数据恢复电路的后端处理模块可稳定地选择超取样信号作为输出数据信号。此外，通过适当地设计预定临界值、加权参数，以及比较模块的阶数，可调整本发明的相位选择器对输入数据流发生大扰动时的敏感度，以及本发明的相位选择器的记忆效应，以符合实际上应用的需求，带给使用者更大的便利。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种可容忍扰动的相位选择器，其特征在于，适用于一时钟脉冲数据恢复电路，该时钟脉冲数据恢复电路具有一超取样电路、一相位检测模块与一后端处理模块，该超取样电路在每周期超取样一输入数据流，以产生M个超取样信号，该相位检测模块用来检测该M个超取样信号，以判断该输入数据流在每周期的转态区域，并据以产生一相位检测信号，该相位选择器用来依据该相位检测信号，以产生一相位选择信号，该后端处理模块用来依据该相位选择信号，以从该M个超取样信号选择其中之一作为一输出数据信号，该相位选择器包含：

一比较模块，用来比较该相位检测模块所产生的该相位检测信号与对应于前一周期的相位选择信号，并比较对应于现有N个周期的相位检测信号与对应于前一周期的相位选择信号，以产生(N+1)个误差信号；

一加权电路，用来依据该(N+1)个误差信号与(N+1)个加权参数，以计算一加权误差信号；以及

一相位预测器，用来比较该加权误差信号、一第一预定临界值与一第二预定临界值，以产生一相位调整信号，并依据该相位调整信号与对应于前一周期的相位选择信号，以产生该相位选择信号；

其中M、N分别表示正整数。

2.根据权利要求1所述的相位选择器，其特征在于，该比较模块包含：

N个移位寄存单元，该N个移位寄存单元串连连接，用来移位与寄存现有N个周期的相位检测信号；

其中当该相位检测模块所产生的该相位检测信号输入该比较模块时，该N个移位寄存单元的一第K个寄存单元输出其所寄存的对应于前K个周期的相位检测信号；以及

(N+1)个比较单元，分别用来比较该N个移位寄存单元所寄存的相位检测信号、该相位检测模块所产生的该相位检测信号，以及对应于前一周期的相位选择信号，以产生该(N+1)个误差信号；

其中当该相位检测模块所产生的该相位检测信号输入该比较模块时，该(N+1)个比较单元的一第一个比较单元比较该相位检测模块所产生的该相位检测信号与对应于前一周期的相位选择信号，以产生该(N+1)个误差信号的一第一个误差信号；

其中当该相位检测模块所产生的该相位检测信号输入该比较模块时，该(N+1)个比较单元的一第(K+1)个比较单元比较该N个移位寄存单元的该第K个寄存单元所输出的对应于前K个周期的相位检测信号与对应于前一周期的相位选择信号，以产生该(N+1)个误差信号的一第(K+1)个误差信号；

其中1≤K≤N。

3.根据权利要求1所述的相位选择器，其特征在于，该加权电路依据下式以计算该加权误差信号：

S_WER＝(S_ER1×W₁)+(S_ER2×W₂)+...+(S_ER(N+1)×W_(N+1))；

其中S_WER表示该加权误差信号，S_ER1～S_ER(N+1)分别表示该(N+1)个误差信号，W₁～W_(N+1)分别表示该(N+1)个加权参数。

4.根据权利要求1所述的相位选择器，其特征在于，该相位预测器包含：

一相位调整电路，用来比较该加权误差信号、该第一预定临界值与该第二预定临界值，以产生该相位调整信号；以及

一相位输出电路，用来依据该相位调整信号与对应于前一周期的该相位选择信号，以产生该相位选择信号。

5.根据权利要求1所述的相位选择器，其特征在于，每周期依据该M个超取样时机分为M个区域，该相位选择信号用来指示该输入数据流于该M个区域中的一第I个区域转态，1≤I≤M。

6.根据权利要求5所述的相位选择器，其特征在于，当该加权误差信号大于该第一预定临界值，且对应于前一周期的该相位选择信号表示该M个区域的一第J个区域时，该相位输出电路输出表示该M个区域中的一第(J-1)个区域的该相位选择信号；当该加权误差信号小于该第二预定临界值，且对应于前一周期的该相位选择信号表示该M个区域的该第J个区域时，该相位输出电路输出表示该M个区域中的一第(J+1)个区域；当该加权误差信号介于该第一预定临界值与该第二预定临界值之间，且对应于前一周期的该相位选择信号表示该M个区域的该第J个区域时，该相位输出电路输出表示该M个区域中的该第J个区域；J表示正整数，且1≤J≤M。

7.根据权利要求1所述的相位选择器，其特征在于，该后端处理模块包含：

一选择电路，用来依据该相位选择信号，以选择该M个超取样信号的一第L个超取样时机，并依据该M个超取样信号的该第L个超取样时机，以输出该M个超取样信号的一第L个超取样信号作为该输出数据信号；以及

一后端处理电路，用来防止该输出数据信号溢位或不足位。

8.根据权利要求7所述的相位选择器，其特征在于，在Y个周期内，当该后端处理电路从该选择电路接收到超过Y个或不足Y个的超取样信号时，该后端处理电路依据所接收到的超取样信号，以产生Y个输出数据信号；Y表示一正整数。

9.一种时钟脉冲数据恢复电路，其特征在于，包含：

一超取样电路，在每周期超取样一输入数据流，以产生M个超取样信号；

一相位检测模块，用来检测该M个超取样信号，以判断该输入数据流于每周期的转态区域，并据以产生一相位检测信号；

一根据权利要求1所述的相位选择器，用来依据该相位检测信号，以产生一相位选择信号；以及

一后端处理模块，该后端处理模块用来依据该相位选择信号，以从该M个超取样信号选择其中之一作为一输出数据信号。

10.一种可容忍扰动的相位选择方法，其特征在于，适用于一时钟脉冲数据恢复电路，该时钟脉冲数据恢复电路具有一超取样电路、一相位检测模块与一后端处理模块，该超取样电路于每周期超取样一输入数据流，以产生M个超取样信号，该相位检测模块用来检测该M个超取样信号，以判断该输入数据流于每周期的转态区域，并据以产生一相位检测信号，该相位选择方法用来依据该相位检测信号，以产生一相位选择信号，该后端处理模块用来依据该相位选择信号，以从该M个超取样信号选择其中之一作为一输出数据信号，该相位选择方法包含：

比较该相位检测模块所产生的该相位检测信号与对应于前一周期的相位选择信号，并比较对应于现有N个周期的相位检测信号与对应于前一周期的相位选择信号，以产生(N+1)个误差信号；

依据该(N+1)个误差信号与(N+1)个加权参数，以计算一加权误差信号；

比较该加权误差信号、一第一预定临界值与一第二预定临界值，以产生一相位调整信号；以及

依据该相位调整信号与对应于前一周期的相位选择信号，以产生该相位选择信号；

其中M、N分别表示正整数。

11.根据权利要求10所述的相位选择方法，其特征在于，依据该(N+1)个误差信号与该(N+1)个加权参数，以计算该加权误差信号包含：

依据下式以计算该加权误差信号：

S_WER＝(S_ER1×W₁)+(S_ER2×W₂)+...+(S_ER(N+1)×W_(N+1))；

其中S_WER表示该加权误差信号，S_ER1～S_ER(N+1)分别表示该(N+1)个误差信号，W₁～W_(N+1)分别表示该(N+1)个加权参数。

12.根据权利要求10所述的相位选择方法，其特征在于，每周期依据该M个超取样时机分为M个区域，该相位选择信号用来指示该输入数据流于该M个区域中的一第I个区域转态，1≤I≤M。

13.根据权利要求12所述的相位选择方法，其特征在于，比较该加权误差信号、该第一预定临界值与该第二预定临界值，以产生该相位调整信号包含：

当该加权误差信号大于该第一预定临界值时，产生表示左移的该相位调整信号；

当该加权误差信号小于该第二预定临界值时，产生表示右移的该相位调整信号；以及

当该加权误差信号介于该第一预定临界值与该第二预定临界值之间时，产生表示不变的该相位调整信号。

14.根据权利要求13所述的相位选择方法，其特征在于，依据该相位调整信号与对应于前一周期的相位选择信号，以产生该相位选择信号包含：

当该相位调整信号表示左移且对应于前一周期的该相位选择信号表示该M个区域的一第J个区域时，输出表示该M个区域中的一第(J-1)个区域的该相位选择信号；以及

当该相位调整信号表示右移且对应于前一周期的该相位选择信号表示该M个区域的该第J个区域时，输出表示该M个区域中的一第(J+1)个区域；以及

当该加权误差信号介于该第一预定临界值与该第二预定临界值之间，且对应于前一周期的该相位选择信号表示该M个区域的该第J个区域时，输出表示该M个区域中的该第J个区域；

其中1≤J≤M。

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