DE19731478C2 - Spannungsgesteuerter Doppeleingangsoszillator mit kompensierter Zweipunktfrequenz - Google Patents
Spannungsgesteuerter Doppeleingangsoszillator mit kompensierter ZweipunktfrequenzInfo
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
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Description
Bei modernen digitalen Kommunikationssystemen muß der Emp
fänger ein Takt- und Datenwiedergewinnungs- (CDR-; CDR =
Clock and Data Recovery) System aufweisen, um die Daten zu
decodieren und zu entziffern. Zwei Datenübertragungs
standards bei Bitraten, die von hunderten von MB/s bis zu
mehr als 1 GB/s reichen, stellen besondere Anforderungen an
das CDR-System. Diese Standards sind der SONET/SDH bei 155
und 622 MB/s und der Faserkanal bei 531,25 und 1.062,5 MB/s.
Frühere CDR-Systeme wurden mittels der akustischen Oberflä
chenwellen- (SAW-; SAW = Surface Acoustic Wave) Technologie
implementiert, die schwer in integrierten Schaltungen (ICs;
IC = Integrated Circuit) zu verwenden sind, und die resul
tierenden CDRs sind daher teuer. In jüngster Zeit haben
Phasenregelschleifen- (PLL-; PLL = Phase Lock Loop = Phasen
regelschleife) Entwürfe wesentlich die Kosten von CDR-Sy
stemen reduziert. Alle PLL-Systeme weisen einen Phasendetek
tor, irgendeinen Schleifenfiltertyp und einen spannungsge
steuerten Oszillator (VCO; VCO = Voltage Controlled Oscil
lator) auf.
Für SONET/SDH-Datenübertragungsumgebungen sind strikte Spe
zifikationen dem CDR-System bezüglich des Jitterverhaltens
einschließlich spezifizierter Pegel der Jitterübertragung,
der Jittertoleranz und der Jittererzeugung auferlegt. Diese
Ausdrücke sind in der International Telegraph and Telephone
Consultative Committee Recommendation G.958, "Digital Line
Systems Based On The Synchronous Digital Hierarchy For Use
On Optical Fibre Cables", definiert, die hierin für alle
Zwecke aufgenommen ist. Mit der Jitterübertragung und der
Jittertoleranz sind die Eckfrequenzen der Phasenmodulation
an dem Eingang des CDR-Systems definiert, und dieselben
hängen direkt mit dem Verhalten der PLL zusammen.
Eine bekannte PLL-Architektur, die bei CDR-Systemen erfolg
reich war, die bei Bitraten betrieben werden, die 1 GB/s
überschreiten, verwendet einen speziellen VCO. Diese Archi
tektur kombiniert einen Teil der Schleifenfilterfunktion mit
dem VCO durch direktes Speisen des Phasendetektorausgangs
signals in einen Zweipunkt-Eingang oder "Bang/Bang"-Eingang
des VCOs. Es ist daher ein Doppeleingangs-VCO erforderlich.
Der erste Eingang ist der allgemein bekannte Analogspan
nungseingang, von dessen analoger Spannung die VCO-Ausgangs
frequenz monoton abhängig ist. Der zweite Eingang ist ein
digitaler Signaleingang. Abhängig von einem Signal mit einem
logischen hohen Zustand oder einem logischen niedrigen Zu
stand wechselt die Ausgangsfrequenz des VCOs zwischen zwei
kleinen jedoch verschiedenen "Zweipunkt"-Frequenzen. Diese
Architektur stabilisiert die gesamte PLL, vorausgesetzt, daß
die Phasenänderung aufgrund der Zweipunktfrequenzschleife
größer ist als die Phasenänderung, die durch das Schleifen
filter eingeführt wird.
Bei einem bekannten Doppeleingangs-VCO-CDR-System ist der
VCO als ein Ringoszillator realisiert, der aus drei varia
blen Verzögerungszellen und einer Zweipunkt-Modulationsver
zögerungszelle besteht. Die variable Verzögerungszelle in
terpoliert zwischen zwei Wegen, wobei jeder Weg eine unter
schiedliche Verzögerung aufweist. Die Zweipunktverzögerung
wird durch Modulieren des Vorspannstroms einer invertieren
den Verstärkungsstufe erreicht, die unterhalb des Spitzen
fT-Stroms vorgespannt ist.
Dieser erste bekannte Entwurf wurde durch Einbetten der
Zweipunktsteuerung innerhalb der Zelle mit variabler Ver
zögerung verbessert, was den VCO mit einem größeren Fre
quenzbereich versieht.
Bei beiden bekannten Entwürfen hängt die Zweipunktver
zögerung von den inhärenten Verzögerungen von Invertern ab.
Dies macht die Zweipunktfrequenz gegenüber Prozeß-, Tem
peratur- und Versorgungsspannungsvariationen empfindlich,
die bei der Herstellung und dem Betrieb des Inverters in
härent sind. Bei der bekannten Anwendung wird die Zweipunkt
frequenz einfach groß genug ausgelegt, um eine Schleifen
stabilität mit einem weiten Rand bereitzustellen.
Ungünstigerweise liefern diese zwei Lösungsansätze keine
ausreichende Steuerung der Zweipunktfrequenz, um die strik
ten SONET/SDH-Jittererfordernisse zu erfüllen. Das Doppel
schleifen-PLL-CDR-System kann angepaßt werden, um die
SONET/SDH-Jittererfordernisse zu erfüllen, vorausgesetzt,
daß die Zweipunktfrequenz des VCOs mit einer Genauigkeit
eingestellt werden kann, und dann über der Temperatur und
während Versorgungsspannungsvariationen konstant verbleibt.
Die Zweipunktfrequenz bestimmt direkt die Jitterüber
tragungs- und die Jittertoleranzeckfrequenzen, und dieselbe
muß eingestellt werden, um die entsprechenden SONET/SDH-
Erfordernisse zu erfüllen.
Die EP 0 566 375 A betrifft einen Ringoszillator und ein
Verfahren zur Steuerung der Verzögerung der individuellen
Verzögerungselemente durch Einstellen der Stromwiderstände
der Verzögerungsstufen, wobei zur Abdeckung mehrerer Fre
quenzbereiche mehrere Verzögerungsblöcke vorgesehen sind,
die entsprechend der erwünschten Frequenzbereiche logisch
verschaltet sind.
Die EP 0 516 379 A zeigt einen digitalen Ringoszillator mit
einer Mehrzahl von Invertierern, die seriell miteinander
verbunden sind. Die Verzögerungsdauer jedes Invertierers ist
steuerbar und eine Frequenzsteuerungsschaltung steuert die
Oszillationsfrequenz des Gesamtringoszillators derart, daß
dieser einer Referenzfrequenz entspricht.
Die US-A-5,349,311 zeigt einen spannungsgesteuerten Ringos
zillator mit variabler Länge und variabler Verzögerung. Ein
Rückkopplungssignal wird mit einem Referenzsignal, das von
einem Systemoszillator erhalten wird, verglichen.
Die DE 69 02 2679 T2 zeigt einen spannungsgesteuerten Ring
oszillator, bei dem die Frequenz in kleinen Schritten unter
Verwendung eines Verzögerungselements aus zwei NOR-Gattern
mit zwei Eingängen programmiert werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
verbesserten spannungsgesteuerten Doppeleingangsoszillator
mit kompensierter Zweipunkt-Frequenz zu schaffen, bei dem
die Steuerung der Zweipunkt-Zeit unabhängig von Verände
rungen der Umgebungsbedingungen des Oszillators ist.
Diese Aufgabe wird durch einen spannungsgesteuerten Oszil
lator gemäß Anspruch 1 gelöst.
Das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung ist ein Doppeleingangs-VCO mit einer ausreichend
genauen Steuerung der Zweipunktfrequenz, um die SONET/SDH-
Jittererfordernisse zu erfüllen. Der VCO weist eine Mehrzahl
von Zellen mit variabler Verzögerung und Zweipunktmodula
tionsschaltungen auf. Ein erstes Eingangssignal zu dem VCO
ist ein analoges Spannungssignal, das monoton die VCO-Aus
gangsfrequenz einstellt. Die Ausgangsfrequenz des VCOs wird
hierin die Betriebsfrequenz genannt. Ein zweites Eingangs
signal ist ein digitales Zweipunktsignal, das die Betriebs
frequenz des VCO zwischen zwei leicht unterschiedlichen Fre
quenzen moduliert. Der Unterschied der Perioden von zwei
Zweipunktfrequenzen (Zweipunktzeit) ist ein fester Bruchteil
der Betriebsfrequenz des VCOs. Wenn der VCO in einer PLL
verwendet wird, wobei die PLL mit einem Datenstrom einer
festen Bitrate verriegelt oder synchronisiert ist, wird die
Zweipunktzeit ein konstantes Verhältnis der Bitrate, und
dieselbe ist unabhängig von Versorgungsspannungs-, Tempe
ratur- und Prozeßvariationen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm der Zelle mit variabler Ver
zögerung, die in Fig. 1 gezeigt ist; und
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm der Zweipunktmodulations
schaltung, die in Fig. 1 gezeigt ist.
Ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der vor
liegenden Erfindung ist in der Fig. 1 gezeigt. Ein Doppel
eingangs-VCO 5 weist N identische Zellen mit variabler Ver
zögerung 10 auf, die in einer Ringoszillatorkonfiguration
verbunden sind. Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbei
spiel werden vier Verzögerungszellen 10 verwendet. Die
Zellen mit variabler Verzögerung 10 weisen jeweils einen
analogen Differenzspannungs-Vc-Eingang 12 und einen digita
len Einheitszweipunktmodulationseingang 110 auf. Die Zellen
10 weisen zusätzlich einen Differenz-Vin-Eingang und einen
Differenz-Vout-Ausgang auf. Der Zweipunktmodulationseingang
110 wird durch Zweipunktmodulationsschaltungen 16 vorge
sehen. Die Signale an den Ausgängen der Zellen könnten abge
griffen und gepuffert werden, um die VCO-Ausgänge mit unter
schiedlichen Phasen zu versehen.
Die Verzögerung jeder Verzögerungszelle 10 wird durch die
steuernde Spannung derselben bestimmt. Bei diesem ersten
Ausführungsbeispiel ist Td = Tdo + kVcIm, wobei Tdo die Ver
zögerung ist, wenn Vc = 0 ist, wobei Vc eine analoge steu
ernde Differenzspannung ist, k ein Faktor in s/(VA) und Im
der Modulationsstrom ist. Wie es in der Fig. 2 gezeigt ist,
weist Im zwei Komponenten Im = Io + ibb auf, wobei Io ein
DC-Strom und ibb der Zweipunktstrom ist, der mit einem BB-
Digitaleingang 150 und 151 (siehe Fig. 3) gesteuert wird,
wobei ibb << Io ist.
Wie es in der Fig. 1 gezeigt ist, besteht eine Periode P des
Ringoszillators der Verzögerungszellen 10 aus zwei Läufen um
den Ring, wobei P = 2nTd = Po + 2nkVc (Io + ibb) ist, worin
Po = 2nTdo ist. ibb wird absichtlich zu einem festen Bruch
teil m von Io oder ibb = +/-mIo gemacht, derart, daß P = Po
+ 2nkVcIo (1 +/-m) ist. P kann daher durch zwei Komponenten
p = To +/-0,5Tbb dargestellt werden, wobei To = Po + (2
nkVcIo) ist, was die Nennverzögerung ist, und Tbb = (4
nkVcIo) m ist, was die Zweipunktzeit ist. Für m << 1, To = P
und Tbb = mP.
Wenn eine PLL, die den VCO verwendet, der hierin beschrieben
ist, mit einem ankommenden Datenstrom mit einer definierten
Datenrate verriegelt wird, ist die Periode P konstant. Die
steuernde Spannung Vc wird kontinuierlich durch die PLL
eingestellt, um diese Verriegelung zu erreichen und auf
rechtzuerhalten. Dadurch ist Tbb lediglich durch eine kon
stante Bitrate und den Faktor m definiert, der ist so ausge
legt, daß derselbe ein Verhältnis von Widerständen ist. Die
Zweipunktfrequenz ist einfach die Frequenz, die der Diffe
renz zwischen den zwei Perioden entspricht, wobei Fbb = [1/
(To + Tbb/2)] - [1/(To - Tbb/2)] ist. Mit einem derartig
definierten Tbb und einem derartig ausgeglichenen Tbb wird
der Zweck der vorliegenden Erfindung bezüglich der Stabili
tät von Fbb erreicht.
Die Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm der Zelle mit varia
bler Verzögerung 10. Identische Transistoren 50 und 51 und
identische Widerstände 52 und 53 bilden das grundlegende
Schaltelement. Das Eingangssignal 60 und das Eingangssignal
61, die zusammen Vin genannt werden, werden in die jeweilige
Basis der Transistoren 50 und 51 gespeist, und die Span
nungen an den Kollektoren der Transistoren 50 und 51 werden
durch einen identischen Transistor 70 bzw. 71 gepuffert, um
Ausgangssignale 80 und 81 bereitzustellen, die zusammen Vout
genannt werden. Die Emitter der Transistoren 50 und 51 wer
den von einer Stromquelle getrieben, die durch den Kollektor
eines Transistors 55 und einen Widerstand 58 bereitgestellt
wird.
Die Knoten 56 und 57 weisen identische kapazitive Lasten 72
und 73 auf. Folglich erzeugen diese Knoten Zeitverzögerun
gen, die direkt mit den Spannungsschwingungen derselben ver
knüpft sind. Die Vcc und Vee sind DC-Spannungen, die der
Leistungsverzögerungszelle 10 zugeführt werden, und Vcs ist
eine DC-Spannung, die zugeführt wird, um die verschiedenen
Stromquellen einzuschalten. Diese Stromquellen umfassen ei
nen Transistor 82 und einen Widerstand 83 und einen Transi
stor 84 und einen Widerstand 85, die jeweils als Stromquel
len für die Transistoren 70 und 71 wirken.
Die Verzögerungsmodulation wird durch Transistoren 90 und 91
und die variable Stromquelle, die durch Transistoren 93, 94,
95 und 96 und Widerstände 97 und 98 bereitgestellt wird, ge
steuert. Die Widerstände 97 und 98 sind identisch. Die
Transistoren 90 und 91 sind konfiguriert, um die Schalt
wirkung der Transistoren 50 und 51 zu verzögern. Der steu
ernde Strom Im moduliert die Spannungsschwingungen der
Knoten 56 und 57, wodurch die Verzögerung gesteuert wird.
Das Vc-Eingangssignal 100 bzw. 101 wird in die Basis des
Transistors 94 bzw. 93 eingespeist. Diese zwei Transistoren
bilden eine Stromsteuerungsschaltung, die den Modulations
strom Im definiert. Der Nennstrom, der der einstellbaren
Schaltung zur Verfügung steht, wird durch zwei Stromquellen,
die den Transistor 95 und einen Widerstand 103 und den
Transistor 96 und einen Widerstand 104 aufweisen, geliefert.
Die Widerstände 103 und 104 sind identisch. Diese Stromquel
len summieren sich zusammen zu dem DC-Strom Io und einem
Sickerstrom oder "Trickle"-Strom durch den Widerstand 105
auf. Dieser Sickerstrom durch den Widerstand 105 wird digi
tal durch das Zweipunkteingangssignal 110 moduliert, das
durch die Zweipunktmodulationsschaltung 16, die im folgenden
beschrieben ist, getrieben wird. Diese Zweipunktmodulation
resultiert in einem Deltastrom ibb, der in einem Sicker
strom, der durch den Widerstand 105 fließt, erscheint. Die
DC-Komponente des Sickerstroms ist derart ausgelegt, daß
dieselbe viel kleiner als Io ist, und der Sickerstrom kann
ignoriert werden.
Wie vorher erwähnt wurde, gilt Im = Io + ibb. Dieser Strom
wird durch Vc eingestellt, die Spannung zwischen den Knoten
100 und 101, die das analoge Differenzsteuerungseingangs
signal des VCO bildet, das über die Transistoren 93 und 94
angelegt ist, und derselbe moduliert die Verzögerung zwi
schen Vin und Vout durch die Zelle. Folglich gilt, daß Td =
Tdo + kVcIm, wobei Tdo die Verzögerung ist, wenn Vc = 0
ist, wobei Vc die analoge steuernde Spannung, Im der Modu
lationsstrom und k ein Faktor in s/(VA) ist, der eine Funk
tion der Lastwiderstands-, der Kapazitäts- und der Prozeß
variablen ist.
Die Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm einer Zweipunktmodu
lationsschaltung 16. Die digitalen Differenzeingänge 150 und
151 ("BB") sind mit der Basis eines Transistors 152 bzw. 153
gekoppelt. Lastwiderstände 154 und 155 sind von Vcc zu dem
Kollektor des Transistors 152 gekoppelt. Die Emitter der
Transistoren 153 und 152 sind mit dem Kollektor eines Tran
sistors 156 gekoppelt, was es ermöglicht, daß der Vorspann
strom die Zweipunktfunktion aktiviert. Wenn ein Sperrein
gangssignal (160/161) sich in einem logischen Nullzustand
befindet, dann wird die Spannung an einem Knoten 176 ab
hängig von den Zweipunkteingangssignalen 150 und 151 hin und
her schalten. Die hohen und niedrigen Pegel an dem Knoten
176 sind Vcc und Vcc - VLO, wobei VLO gleich Is . (R154 +
R155) ist. Wenn sich das Sperreingangssignal (160/161) in
einem logisch hohen Zustand befindet, wie es durch die Si
gnalleitungen 160 und 161 aktiviert ist, wird der Knoten 176
einen DC-Wert bei Vcc - Is . R154 oder 1/2 (hoher Pegel +
niedriger Pegel) aufweisen. Die Zustände der Transistoren
156 und 157 werden durch die Sperreingangssignale 160 und
161 eingestellt, deren Eingangssignale durch Transistoren
162 und 163 pegelverschoben werden. Die Transistoren 156 und
157 wirken zusammen als ein Stromschalter. Die Emitter der
Transistoren 156 und 157 werden durch eine Stromquelle, die
einen Transistor 165 und einen Widerstand 166 aufweist, ge
trieben. Drei Stromquellen, die jeweils einen Transistor und
einen Widerstand aufweisen, liefern einen Vorspannstrom zu
den Transistoren 162, 163 und 173. Diese Stromquellen sind
ein Transistor 169 und ein Widerstand 170, ein Transistor
167 und ein Widerstand 168 bzw. ein Transistor 171 und ein
Widerstand 172. Vcs wird an jede dieser Stromquellen ange
legt, sowie an die Stromquelle, die durch den Transistor 165
und den Widerstand 166 gebildet ist. Wie es in Fig. 2 ge
zeigt ist, sind Vcc und Vee die Zweipunktmodulationsschal
tungsleistungsversorgungen.
Der Deltastrom ibb ist eine Funktion der Spannungsschwingung
an dem Emitterausgang des Transistors 173 (Knoten 110), die
der Spannungsschwingung an einem Knoten 176 folgt. Wenn sich
der Knoten 176 in einem hohen Zustand befindet, wird ibb ei
ne negative Polarität aufweisen. Wenn sich der Knoten 176 in
einem niedrigen Zustand befindet, wird ibb positiv sein. Die
Amplitude von ibb ist 1/2 der Spannungsschwingung an dem
Knoten 176 geteilt durch den Widerstand 105. Die DC-Kompo
nente durch R105 ist im Vergleich zu Io klein, und kann
ignoriert werden.
Aus der Fig. 3 wird die Spannungsschwingung an dem Knoten
176 als Is der als Vcs - Vbe des Transistors 165 definiert
ist, geteilt durch den Widerstand R166, multipliziert mit
den Lastwiderständen R154 und R155 berechnet. Folglich ist
ibb 0,5 (Vcs - Vbe)/R166 . (R154 + R155).
Aus der Fig. 2 ist der DC-Strom Io durch die Ströme der
Transistoren 95 und 96 definiert oder Io = 2 (Vcs - Vbe)/
R103. Der Wert von R103 ist gleich dem Wert von R104. Ver
gleicht man ibb mit Io, und erinnert man sich, daß die Vbe
zwischen den Transistoren, die auf dem gleichen Chip herge
stellt werden, sehr nahe aneinander angepaßt werden können,
ist das Ergebnis, daß ibb/Io = 0,5 (Vcs - Vbe)/(R166 .
R105) . (R154 + R155) geteilt durch 2 (Vcs - Vbe)/R103
oder ibb/Io = 0,5 R103 . (R154 + R155) geteilt durch 2 .
(R166 . R105) = m. Diese Berechnungen zeigen, daß ibb mit Io
durch einen Faktor m, der durch ein Verhältnis von Wider
ständen definiert ist, zusammenhängt, wobei die Widerstände
mit einer großen Genauigkeit und Wiederholbarkeit herge
stellt werden können.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Bitrate auf
622,08 MB/s eingestellt, was der OC-12 durch Sonet oder der
STM-4 der SDH-Standards ist. Der VCO weist vier identische
Stufen auf. Die Zweipunktzeit wird auf 0,60 pS/Zyklus einge
stellt, um den entsprechenden Jitterübertragungs- und Jit
tereckfrequenztoleranzen zu entsprechen. Die VCO-Mittenbe
triebsfrequenz ist, wenn Vc = 0 ist, 622,08 MHz, und die
Zweipunktfrequenz ist 0,037% der Mittenfrequenz oder 232
KHz.
Die vorliegende Erfindung hat einige Vorteile gegenüber der
bekannten Technik. Dadurch, daß die Zweipunktfrequenz durch
ein Verhältnis der Widerstände und der Bitrate definiert
ist, ist die Zweipunktfrequenz des VCO unabhängig von Um
weltvariationen. Durch diese Kompensation kann die Doppel
schleifen-PLL-Architektur der vorliegenden Erfindung den die
Jittertoleranz- und Jitterübertragungseckfrequenzerforder
nissen des SONET/SDH entsprechen.
Da die Zweipunktfrequenz gut gesteuert wird, wird der Rand
der Stabilität der Doppelschleifen-PLL-Architektur trotz
Prozeß- und Umgebungsvariationen sichergestellt. Diese
Vorteile sind nicht nur auf SONET/SDH-Anwendungen begrenzt,
sondern dieselben sind bei jeder Bitrate verfügbar.
Verglichen mit früheren CDR-Entwürfen, die auf einer Zwei
wegeinterpolation beruhen, erfordert die neue Zelle mit
variabler Verzögerung weniger Schaltungselemente und ver
braucht weniger Leistung. Die Verzögerungszelle, die durch
die vorliegende Erfindung gelehrt wird, kann weitere Ver
zögerungsvariationen erreichen als die zwei früher beschrie
benen bekannten Entwürfe, was zu einem weiteren Frequenz
bereich des VCOs der vorliegenden Erfindung führt.
Der Sperrmodus, der in der vorliegenden Erfindung enthalten
ist, um das Zweipunktverhalten des VCOs zu sperren, der dann
zu einem üblichen analog gesteuerten VCO mit einem Eingang
zurückkehrt, ermöglicht, daß die PLL den VCO ungestört ar
beiten läßt, so lange Bitströme von Einsen oder Nullen vor
handen sind, was verhindert, daß der VCO wegdriftet.
Claims (3)
1. Spannungsgesteuerter Oszillator (5) mit
einer Zelle (10) mit variabler Verzögerung, die an einem analogen Signaleingang (12) ein analoges Signal zum Einstellen einer Ausgangsfrequenz des spannungsge steuerten Oszillators (5) um eine vordefinierte Mitten ausgangsfrequenz und an einem Zweipunktsignaleingang (110) ein Zweipunktsignal zum Schalten der Mittenaus gangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (5) zwischen zwei Zweipunktfrequenzen empfängt;
einem Zweipunktmodulator (16), der das Zweipunktsignal abhängig von einem digitalen Signal zu dem Zweipunktsi gnaleingang (110) der Zelle (10) mit variabler Verzöge rung liefert;
wobei die Zeitdifferenz zwischen den Perioden der zwei Zweipunktfrequenzen geteilt durch die Periode, die durch die Betriebsfrequenz des spannungsgesteuerten Os zillators definiert ist, einen konstanten Wert hat, der von einer Gleichstromkomponente (Io) eines Modulations stroms (Im) und einer Zweipunktstromkomponente (ibb) des Modulationsstroms (Im) abhängt;
wobei die Zelle (10) mit variabler Zeitverzögerung die Gleichstromkomponente (Io) abhängig von dem analogen Eingangssignal und von Widerständen in der Zelle (10) mit variabler Zeitverzögerung einstellt;
wobei der Zweipunktmodulator (16) die Zweipunktstrom komponente (ibb) abhängig von dem digitalen Signal und von Widerständen in dem Zweipunktmodulator (16) ein stellt; und
wobei das Verhältnis der Zweipunktstromkomponente (ibb) und der Gleichstromkomponente (Io) des Modulations stroms (Im) durch ein Verhältnis der Widerstände in der Zelle (10) mit variabler Verzögerung und in dem Zwei punktmodulator (16) definiert ist.
einer Zelle (10) mit variabler Verzögerung, die an einem analogen Signaleingang (12) ein analoges Signal zum Einstellen einer Ausgangsfrequenz des spannungsge steuerten Oszillators (5) um eine vordefinierte Mitten ausgangsfrequenz und an einem Zweipunktsignaleingang (110) ein Zweipunktsignal zum Schalten der Mittenaus gangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (5) zwischen zwei Zweipunktfrequenzen empfängt;
einem Zweipunktmodulator (16), der das Zweipunktsignal abhängig von einem digitalen Signal zu dem Zweipunktsi gnaleingang (110) der Zelle (10) mit variabler Verzöge rung liefert;
wobei die Zeitdifferenz zwischen den Perioden der zwei Zweipunktfrequenzen geteilt durch die Periode, die durch die Betriebsfrequenz des spannungsgesteuerten Os zillators definiert ist, einen konstanten Wert hat, der von einer Gleichstromkomponente (Io) eines Modulations stroms (Im) und einer Zweipunktstromkomponente (ibb) des Modulationsstroms (Im) abhängt;
wobei die Zelle (10) mit variabler Zeitverzögerung die Gleichstromkomponente (Io) abhängig von dem analogen Eingangssignal und von Widerständen in der Zelle (10) mit variabler Zeitverzögerung einstellt;
wobei der Zweipunktmodulator (16) die Zweipunktstrom komponente (ibb) abhängig von dem digitalen Signal und von Widerständen in dem Zweipunktmodulator (16) ein stellt; und
wobei das Verhältnis der Zweipunktstromkomponente (ibb) und der Gleichstromkomponente (Io) des Modulations stroms (Im) durch ein Verhältnis der Widerstände in der Zelle (10) mit variabler Verzögerung und in dem Zwei punktmodulator (16) definiert ist.
2. Spannungsgesteuerter Oszillator mit zwei Eingängen ge
mäß Anspruch 1, mit
einer Mehrzahl von Zellen mit variabler Verzögerung (10), wobei jede Verzögerungszelle (10) einen ersten Eingang und einen ersten Ausgang aufweist, wobei der erste Ausgang jeder Zelle mit variabler Verzögerung mit einem ersten Eingang einer folgenden Zelle mit varia bler Verzögerung gekoppelt ist, wobei die Mehrzahl der Zellen mit variabler Verzögerung (10) dadurch einen Ring bildet, wobei bei einer ungeraden Anzahl von Zel len mit variabler Verzögerung der erste Ausgang inver tiert ist, bevor der erste Ausgang mit einer folgenden Zelle mit variabler Verzögerung gekoppelt wird; und
einer Mehrzahl von Zweipunktmodulatoren (16), wobei je der Zweipunktmodulator das Zweipunktsignal zu einer jeweiligen Zelle mit variabler Verzögerung liefert, wo bei jeder Zweipunktmodulator einen Sperrsignaleingang (160, 161) zum Empfangen eines Sperrsignals und einen digitalen Signaleingang (150, 151) zum Empfangen des digitalen Signals aufweist.
einer Mehrzahl von Zellen mit variabler Verzögerung (10), wobei jede Verzögerungszelle (10) einen ersten Eingang und einen ersten Ausgang aufweist, wobei der erste Ausgang jeder Zelle mit variabler Verzögerung mit einem ersten Eingang einer folgenden Zelle mit varia bler Verzögerung gekoppelt ist, wobei die Mehrzahl der Zellen mit variabler Verzögerung (10) dadurch einen Ring bildet, wobei bei einer ungeraden Anzahl von Zel len mit variabler Verzögerung der erste Ausgang inver tiert ist, bevor der erste Ausgang mit einer folgenden Zelle mit variabler Verzögerung gekoppelt wird; und
einer Mehrzahl von Zweipunktmodulatoren (16), wobei je der Zweipunktmodulator das Zweipunktsignal zu einer jeweiligen Zelle mit variabler Verzögerung liefert, wo bei jeder Zweipunktmodulator einen Sperrsignaleingang (160, 161) zum Empfangen eines Sperrsignals und einen digitalen Signaleingang (150, 151) zum Empfangen des digitalen Signals aufweist.
3. Spannungsgesteuerter Oszillator (5) gemäß Anspruch 2,
bei dem die Gesamtverzögerung des Rings von Zellen mit
variabler Verzögerung durch den Modulationsstrom be
stimmt ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/749,596 US5872488A (en) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | Dual input voltage controlled oscillator with compensated bang/bang frequency |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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US6982578B2 (en) * | 2003-11-26 | 2006-01-03 | Micron Technology, Inc. | Digital delay-locked loop circuits with hierarchical delay adjustment |
US6982579B2 (en) * | 2003-12-11 | 2006-01-03 | Micron Technology, Inc. | Digital frequency-multiplying DLLs |
US7009434B2 (en) * | 2003-12-12 | 2006-03-07 | Micron Technology, Inc. | Generating multi-phase clock signals using hierarchical delays |
US7274236B2 (en) * | 2005-04-15 | 2007-09-25 | Micron Technology, Inc. | Variable delay line with multiple hierarchy |
US7612625B2 (en) * | 2008-02-19 | 2009-11-03 | Intel Corporation | Bang-bang architecture |
US9654310B1 (en) * | 2016-11-19 | 2017-05-16 | Nxp Usa, Inc. | Analog delay cell and tapped delay line comprising the analog delay cell |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE6902267U (de) * | 1969-01-20 | 1969-08-14 | Burger Eisenwerke Ag Fa | Flusenfilter fuer waschmaschinen |
EP0516379A2 (de) * | 1991-05-28 | 1992-12-02 | Sony Corporation | Digitale spannungsgesteuerte Oszillatoren |
EP0566375A1 (de) * | 1992-04-15 | 1993-10-20 | Nokia Mobile Phones Ltd. | Gesteuerter Schwingkreis |
US5349311A (en) * | 1992-11-23 | 1994-09-20 | National Semiconductor Corporation | Current starved inverter voltage controlled oscillator |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5012494A (en) * | 1989-11-07 | 1991-04-30 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for clock recovery and data retiming for random NRZ data |
US5382921A (en) * | 1992-11-23 | 1995-01-17 | National Semiconductor Corporation | Automatic selection of an operating frequency in a low-gain broadband phase lock loop system |
US5473639A (en) * | 1993-07-26 | 1995-12-05 | Hewlett-Packard Company | Clock recovery apparatus with means for sensing an out of lock condition |
US5673008A (en) * | 1995-05-18 | 1997-09-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Voltage-controlled oscillator and PLL circuit exhibiting high-frequency band operation, linear frequency characteristics, and power-source variation immunity |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE6902267U (de) * | 1969-01-20 | 1969-08-14 | Burger Eisenwerke Ag Fa | Flusenfilter fuer waschmaschinen |
EP0516379A2 (de) * | 1991-05-28 | 1992-12-02 | Sony Corporation | Digitale spannungsgesteuerte Oszillatoren |
EP0566375A1 (de) * | 1992-04-15 | 1993-10-20 | Nokia Mobile Phones Ltd. | Gesteuerter Schwingkreis |
US5349311A (en) * | 1992-11-23 | 1994-09-20 | National Semiconductor Corporation | Current starved inverter voltage controlled oscillator |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Digital Line Systems Based on the Synchronous Digital Hirarchy, in: International Telegraph and Telephone Consultative Committee Recomendation G. 958 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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GB2319917A (en) | 1998-06-03 |
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