DE60314085T2 - System und Verfahren zur Beseitigung des Verstärkungsfehlers eines Phasendetektors bei der Taktrückgewinnung verursacht durch eine datenabhängig variierende Anzahl von Flankenwechseln - Google Patents

System und Verfahren zur Beseitigung des Verstärkungsfehlers eines Phasendetektors bei der Taktrückgewinnung verursacht durch eine datenabhängig variierende Anzahl von Flankenwechseln Download PDF

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Description

  • Verwandte Anmeldungen
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf das US-Patent 6,765,519; das US-Patent 6,765,435; und das US-Patent 6,831,491, die gleichzeitig eingereicht, ebenfalls anhängig und gemeinschaftlich übertragen wurden.
  • Technisches Gebiet
  • Gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System zum Anpassen einer PLL, um unabhängig von der Übertragungsdichte des Datenstroms zu sein, wobei der Datenstrom ein Datensignal umfasst, das an die PLL geliefert wird. Ein System dieser Art ist in der EP 0 862 272 A2 beschrieben. Ein ähnlicher Stand der Technik ist aus der EP 0 585 090 A2 bekannt. Die vorliegende Erfindung versucht, hinsichtlich dieser Systeme eine Alternativlösung zu liefern.
  • Im Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an das Verarbeiten eines Datenstroms, der einen eingebetteten Takt umfasst, und im Besonderen an das Betreiben einer Phasenregelschleife (PLL = phase locked loop), die eine vorhersagbare Phasendemodulationssensibilität ansprechend auf eine Variation der Symbolübergangsdichte aufweist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • NRZ-Signalisierung (NRZ = Non-return-to-zero = ohne Rückkehr zu Null) bezieht sich auf ein binäres Codierungsschema, bei dem es zwischen codierten Bits keine Rückkehr zu einer Referenzspannung gibt. Stattdessen bleibt die Signalisierung bei einer „hohen" Spannung für aufeinanderfolgen de „Einsen" und bleibt bei einer „niedrigen" Spannung für aufeinanderfolgende „Nullen". Bei Datenübertragungssystemen, die die NRZ-Signalisierung verwenden, ist es notwendig den Takt basierend auf dem zeitlichen Ablauf der Datenübergänge wieder zu gewinnen. Im Allgemeinen wird der einem Datenstrom zugeordnete Takt unter Verwendung einer Phasenregelschleife (PLL) wiedergewonnen. Durch Vergleichen des zeitlichen Ablaufs von Datenübergängen in dem NRZ-Datenstrom mit der Phase eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO = voltage controlled oscillator) der PLL kann der Phasenfehler des VCO bestimmt werden. Das VCO-Signal wird an denselben angepasst, wodurch der VCO auf den eingebetteten Takt der Daten verriegelt wird. Der Phasenfehler kann unter Verwendung einer Rückkopplung mit geschlossener Schleife über den PLL-Entwurf auf Null „servogeregelt" werden.
  • 1 stellt eine Taktwiedergewinnungsschleife 100 gemäß dem Stand der Technik dar. Die Taktwiedergewinnungsschleife 100 weist einen Detektor 104 für kontinuierliche Phasen, einen VCO 105 und ein Schleifenfilter 106 auf. Die zu messenden Daten 101 werden von dem Detektor 104 für kontinuierliche Phasen empfangen. Der VCO 105 erzeugt ein VCO-Signal (das als der wiedergewonnene Takt 102 geliefert wird), das durch eine Abstimmspannung 107 geregelt wird. Wenn es zu einem Datenübergang kommt, vergleicht der Detektor 104 für kontinuierliche Phasen den zeitlichen Ablauf der Datenübertragung mit der Phase des VCO-Signals. Der Detektor 104 für kontinuierliche Phasen wird als „kontinuierlich" bezeichnet, weil derselbe einen Phasenfehler 103 erzeugt, der proportional zu der Differenz zwischen dem zeitlichen Ablauf des Datenübergangs und der Phase des VCO-Signals ist (im Gegensatz zu einem quantisierten oder binären Ausgangssignal, das lediglich „früh gegenüber spät" anzeigt, aber nicht um wie viel). Der Phasenfehler 103 wird durch das Schleifenfilter 106 gefiltert, um eine Abstimmspannung 107 zu erzeugen, um die Rückkopplung mit geschlossener Schleife zu liefern.
  • Für zufällige Daten ist der Übergang von „Eins" zu „Null", oder umgekehrt, jedoch ein zufälliges Ereignis. Somit besteht eine gewisse Unsicherheit, ob und wann es zu einem Übergang kommt. Wenn z. B. die Daten „01010100000000001" für die ersten sechs Bits sind, kommt es bei jeder Gelegenheit zu einem Datenübergang, weil keine zwei aufeinanderfolgenden Bits gleich sind. Jedoch sind die nächsten zehn aufeinanderfolgenden Bits alle „Null". Eine „Lauflänge" bezieht sich auf die Anzahl an aufeinanderfolgenden Bits oder Symbolen zu denen es ohne einen Übergang kommt. Folglich weist der Beispieldatenstrom eine Lauflänge von zehn „Nullen" auf. Während der Lauflänge von Symbolen oder Bits kommt es zu keinem Übergang von „Null" nach „Eins". Da während des Zeitraums kein Übergang stattfindet, stehen von den Daten keine Phaseninformationen zur Verfügung, um irgendeinen Phasenfehler in dem VCO zu korrigieren. Außerdem können die Daten in einer „lauflängenbeschränkten" Weise (z. B. für Jitter-Messungen) kommuniziert werden. Das heißt konkret, dass die zulässige Lauflänge von angewendeten Datenmustern kleiner als eine vorbestimmte Zahl sein muss. Eine typische Lauflängengrenze, die auf Daten angewandt wird, für die der Jitter gemessen wird, ist 31 Bits.
  • Im Allgemeinen funktionieren Phasendetektoren so, dass sie Phaseninformationen nur dann ausgeben, wenn es einen Übergang gibt. Wenn es keinen Datenübergang (mindestens zwei aufeinanderfolgende Symbole, die gleich sind) gibt, geben die bekannten Phasendetektoren eine Null aus (d. h., was bedeutet, dass kein erfasster Phasenfehler vorliegt). Diese Charakteristik hat die Wirkung, dass die Phasendetektor-Verstärkung (z. B. Radiane/Volt) zu einer Funktion der Übergangsdichte des Datenmusters wird. Somit ist die Phasendetektor-Verstärkung während des „010101"-Teils des Beispieldatenstroms hoch, und die Phasendetektor-Verstärkung ist während des „00000000001"-Teils des Datenstroms niedrig.
  • Die nicht vorhersagbare Phasendetektor-Verstärkung hat zumindest zwei wichtige nachteilige Auswirkungen. Erstens wird die PLL-Bandbreite unvorhersagbar, weil die PLL-Bandbreite direkt proportional zur Phasendetektor-Verstärkung ist. Dies vermindert die Schleifenleistung (z. B. Nachführungsfehler) wodurch es schwieriger wird, die Schleife zu konzipieren. Zweitens ist bei Jitter-Messungen der Kalibrierungsfaktor direkt proportional zur Phasendetektor-Verstärkung. Somit ist die Genauigkeit der Jitter-Messung zweifelhaft, wenn die gemessenen Daten keine vorhersagbare Übergangsdichte aufweisen. Jedoch ist es in der Regel vorteilhaft, bei Jitter-Messungen eine große Vielfalt an Datenmustern mit einer abschätzbaren Variation der Übergangsdichte zu verwenden.
  • Kurze Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Alternativlösung für das Unabhängigmachen der Schleifen-Verstärkung einer PLL von der Übergangsdichte eines an die PLL gelieferten Datenstromes zu schaffen. Dieses Problem wird durch ein System gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 4 gelöst.
  • Bei Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung wird eine PLL derart angepasst, dass der resultierende Phasenfehler, der durch die PLL erzeugt wird, unabhängig von der Übergangsdichte eines an die PLL gelieferten Datenstroms ist. Der Datenstrom kann konkret als ein Strom von Symbolen oder Bits betrachtet werden, die gemäß einer zufälligen Sequenz von einem Zustand in einen anderen übergehen. Symbole oder Bits des Datenstroms werden in diskreten Zeitintervallen („Einheitsintervallen") übermittelt. Darüber hinaus wird der Datenstrom gemäß einer Lauflängengrenze übermittelt, die eine Obergrenze für die Anzahl von aufeinanderfolgenden Symbolen oder Bits festlegt, die ohne Übergang zu einem anderen Symbol oder Bit auftreten. Die PLL kann durch Filtern des Phasenfehlers von einem Detektor für kontinuierliche Phasen der PLL unter Verwendung eines ersten Filters angepasst werden. Ein Referenzsignal, das anzeigt, ob ein Datenübergang gerade stattgefunden hat, kann durch ein zweites Filter gefiltert werden. Das erste und das zweite Filter können vorteilhaft als Tiefpassfilter implementiert werden, die eine Bandbreite aufweisen, die in etwa gleich einer Hälfte des Kehrwertes von dem Einheitsintervall multipliziert mit der maximalen Lauflänge ist. Das Ausgangssignal des ersten und zweiten Filters kann an eine Teilerschaltung geliefert werden, um ein Signal zu erzeugen, das unabhängig von der Datenübergangsdichte den Phasenfehler anzeigt.
  • Bisher sind die Merkmale und technischen Vorteile der vorliegenden Erfindung relativ grob umrissen worden, so dass die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung besser verstanden werden kann. Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden hierin im Folgenden beschrieben, dieselben sind Gegenstand der Ansprüche der Erfindung. Fachleute können erkennen, dass die Konzeption und das spezifische Ausführungsbeispiel, die offenbart sind, ohne weiteres als Basis für das Modifizieren oder Entwerfen anderer Strukturen zum Ausführen desselben Zweckes der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Fachleute können auch erkennen, dass solche äquivalenten Aufbauvarianten nicht von dem Schutzbereich der Erfindung gemäß den angehängten Ansprüchen abweichen. Die neuartigen Eigenschaften, die sowohl hinsichtlich der Organisation als auch des Betriebsverfahrens derselben als charakteristisch für die Erfindung betrachtet werden, sowie weitere Aufgaben und Vorteile können anhand der folgenden Beschreibung, wenn diese in Verbindung mit den zugehörigen Figuren betrachtet wird, besser verstanden werden. Es sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass jede Figur nur zum Zwecke der Darstellung und Beschreibung bereitgestellt wird, und nicht als Definition der Grenzen der vorliegenden Erfindung gedacht ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird jetzt auf die folgenden Beschreibungen Bezug genommen, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen gemacht werden, bei denen:
  • 1 eine Taktrückgewinnungsschaltung gemäß dem Stand der Technik darstellt.
  • 2 eine Taktrückgewinnungsschaltung gemäß Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung darstellt;
  • 3 eine weitere Taktrückgewinnungsschaltung gemäß Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung darstellt; und
  • 4 eine weitere Taktrückgewinnungsschaltung gemäß Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Vor einer detaillierteren Besprechung von Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung wird das Abtasttheorem von Nyquist für den Leser erörtert. Das Abtasttheorem von Nyquist bezieht sich auf das Problem der Rekonstruktion eines kontinuierlichen analogen Signalverlaufs unter ausschließlicher Verwendung von diskreten Abtastwerten der Spannung dieses Signalsverlaufs, die in einheitlichen Zeitintervallen genommen werden. In Nyquists Abtasttheorem wird angenommen, dass der kontinuierliche analoge Signalverlauf bandbegrenzt ist, was bedeutet, dass keine Frequenzen im Signalverlauf enthalten sind, die eine obere Grenzfrequenz (die die Nyquist-Bandbreite definiert) überschreiten. Anhand dieser Annahme konnte Nyquist beweisen, dass der kontinuierliche analoge Signalverlauf anhand dieser Abtastwerte perfekt rekonstruiert werden kann, wenn und nur wenn die Abtastrate zumindest das Doppelte der Nyquist-Bandbreite beträgt. Diese Abtastrate wird als die Nyquist-Rate bezeichnet. In der Praxis erfordert ein als „Aliasing" bekanntes Phänomen, dass die Abtastrate leicht über Nyquists theoretischer Mindestrate liegt.
  • Ein bekanntes Beispiel ist das digitale Audioformat für Compakt-Disks (CD). Analogaudio wird typischerweise durch ein Tiefpassfilter gefiltert, derart, dass das Analogaudio keine Frequenzkomponente besitzt, die größer als 20 kHz ist. Das Analogaudio wird dann mit einer Rate von 44100 Abtastwerten pro Sekunde abgetastet. Diese Abtastrate ist geringfügig (~ 10 %) größer als die Nyquist-Rate mit 40000 Abtastwerten/pro Sekunde.
  • Wie vorhergehend angemerkt, nimmt das Abtasttheorem von Nyquist eine einheitliche Abtastrate an. Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung erweitern Nyquists Abtasttheorem um ein uneinheitlichs Abtasten. Um die weiteren Ausführungen zu erleichtern, wird der Begriff „Pseudorate" verwendet, um die minimale Abtastrate (die durch die maximale Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Abtastwerten definiert ist) in einem Abtastratz, der eine variable Rate aufweist, zu bezeichnen. Es wird unterbreitet, dass die perfekte Rekonstruktion eines kontinuierlichen analogen Signalverlaufs anhand von mit einer variablen Rate genommenen Abtastwerten möglich ist, wenn die Pseudorate mindestens so hoch wie die Nyquist-Rate (die doppelt so hoch wie die höchste Frequenzkomponente des kontinuierlichen analogen Signalverlaufs ist) ist. In gewisser Weise gibt es bei einer variablen Abtastanwendung, die dieses Kriterium erfüllt, „überschüssige" Abtastwerte (z. B. Abtastwerte, die bei einer Rate über der Nyquist-Rate genommen werden), um die Rückgewinnung des kontinuierlichen analogen Signalverlaufs zu erleichtern. Diese überschüssigen Abtastwerte können irgendwelche nichtsystematischen Fehler, die durch die Abtastfunktionalität begangen werden, ausmitteln.
  • Ein spezifisches Beispiel stellt das Konzept der Pseudorate dar. Nehmen wir an, ein Datenübertragungssystem mit einer Datenrate von 40 Gigabit/s (40 Gb/s) wird unter Verwendung eines Datenmusters mit einer Lauflängengrenze von 32 (ausgewählt aufgrund mathematischer Einfachheit) auf Jitter getestet. Jedes Bit besetzt 25 ps, was als das „unit interval = Einheitsintervall" (UI) bezeichnet wird. Da es alle 32 Zeichen zumindest zu einem Datenübergang kommen muss, beträgt die maximale Zeit zwischen den Abtastwerten eines Phasenfehlersignals von einem Phasendetektor 32 × 25 ps oder 800 ps. Ein Zeitintervall von 800 ps entspricht einer Pseudorate von 1,25 Giga-Abtastwerten/s (was der Kehrwert von 800 × 10–12 Sekunden ist). Somit unterstützt die Pseudorate eine Bandbreite von 625 MHz gemäß der vorliegenden Erweiterung des Nyquist-Abtasttheorems. Die durch die Pseudorate unterstütze Bandbreite wird als die Pseudo-Nyquist-Bandbreite bezeichnet.
  • 2 stellt ein System 200 dar, das gemäß der Pseudo-Nyquist-Bandbreite gemäß Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung angepasst ist. Das System 200 weist eine herkömmliche Taktrückgewinnungsschleife 210 auf. Die konventionelle Taktrückgewinnungsschleife 210 ist beinahe dieselbe wie die konventionelle Taktrückgewinnungsschleife 100, mit der Ausnahme, dass der Detektor für kontinuierliche Phasen 211 modifiziert ist. Der Detektor 211 für kontinuierliche Phasen weist ein erstes Tor, um den Phasenfehler 103 auszugeben, und darüber hinaus ein zweites Tor, um ein Referenzsignal 201 auszugeben auf, das einen Datenübergang anzeigt. Bei Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung erzeugt der Detektor 211 für kontinuierliche Phasen immer, wenn es zu einem Datenübergang an dem zweiten Tor kommt, einen Puls mit einer UI-Dauer. Wie in 2 gezeigt, ist die Funktionalität, die Puls während eines Datenübergangs erzeugt, integriert mit dem Detektor 211 für kontinuierliche Phasen implementiert. Jedoch kann diese Funktionalität, falls gewünscht, als diskretes Schaltungselement implementiert sein.
  • Das Referenzsignal 201 wird ein Filter 202 geliefert. Das Filter 202 filtert das Referenzsignal 201, um ein Signal 204 zu erzeugen, das in etwa proportional zur Übergangsdichte ist, die den Daten 101 zugeordnet ist. Das Filter 202 kann als ein Tiefpassfilter implementiert sein, das die durch den Phasendetektor 211 erzeugten Pulse integriert. Bei Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung kann das Filter 202 als ein Tiefpassfilter implementiert sein, das eine Grenzfrequenz besitzt, die (bei Berücksichtigung von Aliasing-Effekten) ungefähr gleich der Pseudo-Nyquist-Bandbreite ist. Wie vorher angemerkt, ist die Pseudo-Nyquist-Bandbreite durch die maximale Zeit zwischen Abtastwerten definiert, die wiederum durch die Laufzeitlängengrenze, die den Daten 101 zugeordnet ist, definiert sein kann. Außerdem kann bei Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung das Filter 202 vorteilhaft implementiert sein, um gut funktionierende Zeitbereichscharakteristika (d.h. wenig Über-/Unterschießen) zu besitzen. Geeignete Filter umfassen Bessel-Filter und Gauß-Filter. Auf ähnliche Weise wird der Phasenfehler 203 von dem Detektor 211 für kontinuierliche Phasen an das Filter 203 geliefert. Das Filter 203 kann auf dieselbe Weise wie das Filter 202 implementiert sein.
  • Die Ausgangssignale (Signal 204 und Signal 205) von den Filtern 202 und 203 werden an einen Teiler 206 geliefert (der ein analoges oder digitales Schaltungselement sein kann). Der Teiler 206 teilt das gefilterte Phasenfehlersignal (Signal 205) durch das gefilterte Referenzsignal 202, um einen korrigierten Phasenfehler 207 zu erzeugen. Diese Konfiguration hat einen Vorteil hinsichtlich der Verwendung einer PLL als Phasendemodulator, um den Jitter zurückzugewinnen und zu messen. Der korrigierte Phasenfehler 207 weist eine Jitter-Sensibilität auf, die unabhängig von der Datendichte oder Lauflänge ist. Im Gegensatz dazu weist der rohe Phasenfehler 103 eine Sensibilität auf, die direkt proportional zu der Übergangsdichte ist.
  • Obwohl beschrieben worden ist, dass das System 200 ein VCO-Signal erzeugt, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung können in einem System implementiert sein, bei dem das VCO-Signal unabhängig zur Verfügung steht, und der Phasendetektor mit Verstärkungskorrektur in einer offenen Schleife verwendet wird.
  • Außerdem wird für den Leser eine mathematische Analyse des Systems 200 geliefert. Dma(t) (was dem Signal 204 entspricht) sei als gleitender Durchschnitt definiert, der aus der Anzahl von Übergängen besteht, die in einem Zeitraum auftreten, der gleich der Pseudo-Nyquist-Periode (dem Kehrwert der Pseudo-Nyquist-Rate) ist. Aus der Definition der Pseudo-Nyquist-Periode folgt, dass Dma(t) einen Mindestwert von 1 und einen Höchstwert aufweist, der gleich der Lauflängengrenze ist. Mma(t) soll einen ähnlichen schwankenden Durchschnitt des Phasenfehlers bezeichnen, wobei die schwankenden Durchschnitte über dem gleichen Zeitintervall liegen. Dann ist der gefilterte Phasenfehler (Phasenfehler 203) durch Mma(t) Dma(t) gegeben. Ein Teilen von Dma(t) Mma(t) durch Dma(t) ergibt somit Mma(t), was das gewünschte Ergebnis (d. h. der Phasenfehler unabhängig von der Übergangsdichte) ist. Das System 200 funktioniert streng genommen nicht unter Verwendung von schwankenden Durchschnitten, weil das Filtern typischerweise unter Verwendung von Bessel- oder Gauß-Filtern durchgeführt werden kann. Jedoch bleibt das Betriebsprinzip dasselbe. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass die Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung die Filter 202 und 203 als Bessel-Filter der 3. Ordnung vorteilhaft implementieren können, weil die resultierende Impulsantwort für interessierende Zeiten positiv ist. Dies ist vorteilhaft, weil andere Filterformen typischerweise eine Impulsantwort mit einer erheblich negativen Region aufweisen, woraus folgt, dass das Ausgangssignal sich Null nähern und Null überschreiten muss. Der Teiler 206 funktioniert nicht ordnungsgemäß, wenn der Divisor desselben gleich oder näherungsweise ungefähr Null ist, weil die erforderliche Ausgangspannung den dynamischen Bereich des Teilers 206 überschreitet.
  • Es ist zu erkennen, dass die Implementierung eines Hochgeschwindigkeitsteilers (wie z. B. eines analogen Teilers) eine Herausforderung darstellen kann, besonders wenn der dynamische Bereich des Teilers für eine bestimmte Anwendung erweitert wird. Wenn ein idealer schwankender Durchschnitt verwendet würde, wäre der dynamische Bereich gleich der Lauflängengrenze. Der dynamische Bereich, den eine Implementierung aufweist, die Bessel-Filter verwendet, ist etwas kleiner als der dynamische Bereich eines idealen schwankenden Durchschnitts, obwohl der dynamische Bereich immer noch relativ beträchtlich ist. Die Schwierigkeit in Verbindung mit der Implementierung eines Teilers kann verringert werden, wenn der dynamische Bereich verkleinert würde. 3 stellt ein System 300 dar, das den dynamischen Bereich gemäß Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung verkleinert.
  • Das System 300 von 3 ist dem System 200 ähnlich, außer, dass das System 300 einen Block 305 zur automatischen Verstärkungssteuerung (automatic gain control = AGC) umfasst. Der AGC-Block 305 ist nach den Filtern 202 und 203 angeordnet, die das Referenzsignal 201 und das Phasenfehlersignal 103 liefern. Angepasste Vervielfacher 301 und 302 sind nach den Filtern 202 und 203 und vor dem Teiler 206 eingebracht. Das erste Eingangssignal des Vervilefachers 301 ist das gefilterte Referenzsignal von dem Filter 301 und das erste Eingangssignal des Vervielfachers 302 ist das gefilterte Referenzsignal von dem Filter 203. Das zweite Eingangssignal von jedem Vervielfacher ist durch eine Servoschleife getrieben, die das Ausgangssignal (das multiplizierte gefilterte Referenzsignal) von dem Vervielfacher 302 als ein Fehlersignal benutzt. Das vervielfachte gefilterte Referenzsignal kann vorteilhaft an einen Servoverstärker 303 und einen Exponentiator 304 geliefert werden. Durch die Miteinbeziehung des exponentiellen Schaltungselementes 304 kann die Servoschleife linearisiert werden, wodurch die Schleifenverstärkung unabhängig von den Eingangssignalpegeln wird. Obwohl der Exponentiator 304 als ein separates Element gezeigt ist, kann der Exponentiator 304 in der Praxis mit jedem der Vervielfacher 301 und 302 kombiniert sein. Eine allgemein verfügbare 2-Quadranten-Vervielfacher-Schaltung besteht aus einem Differentialpaar, das durch einen Stromspiegel vorgespannt ist. Das Hinzufügen einer Exponentiationsfunktion betrifft das Ersetzen des Stromspiegels mit einem einzigen Transistor, was zu einer verringerten Komplexität führt.
  • Auf den ersten Blick mag es den Anschein haben, dass die in 3 gezeigte Modifikation lediglich die Schwierigkeit bei der Implementierung eines Teilers mit der ebenso schwierigen Aufgabe der Implementierung eines Vervielfachers ersetzt hat. Es gibt jedoch tatsächlich eine Netto-Verringerung der Schwierigkeit. Der gesamte dynamische Bereich kann zwischen dem AGC-Block 305 und dem Teiler 206 aufgeteilt werden. Folglich muss keines dieser Elemente den gesamten dynamischen Bereich handhaben. Darüber hinaus muss die Implementierung der Vervielfacher 301 und 302 nicht zwangsläufig bewirken, dass die Vervielfacher 301 und 302 besonders genau sind. Servoschleifenfehler sind im Gleichtakt und beeinträchtigen daher das Verhältnis der multiplizierten Signale nicht. Genauer gesagt, wenn die Vervielfacher 301 und 302 angepasst sind, dann fallen jegliche Multiplikationsfehler nach der Operation des Teilers 206 heraus. Ferner ist es relativ einfach, eine Zuordnung zwischen den Vervielfachern 301 und 302 durch eine monolithische Integration dieser Elemente auf einer einfachen integrierten Schaltung zu erhalten.
  • 3 stellt das Ausgangssignal des Vervielfachers 302 dar, der verbunden ist, um an die PLL des Systems 300 eine Rückkopplung zu liefern. Dies stabilisiert die Schleifenverstärkung und die Schleifenbandbreite der PLL (die ansonsten durch die den Daten 101 zugeordnete Übergangsdichte beeinträchtigt werden würde). Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine zusätzliche Stabilisierung der Schleifenverstärkung und der Schleifenbandbreite durch die Lieferung des korrigierten Phasenfehlersignals 207 an das Schleifenfilter 106 erreicht werden, wie es bei einem System 400 von 4 gezeigt ist.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung und deren Vorteile detailliert beschrieben worden sind, wird darauf hingewiesen, dass verschieden Änderungen, Ersetzungen und Ergänzungen an derselben vorgenommen werden können, ohne dabei von dem in den angehängten Ansprüchen definierten Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus wird nicht beabsichtigt, den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung auf die speziellen Ausführungsbeispiele des Prozesses, der Maschine, der Herstellung, der materiellen Zusammensetzung, der Einrichtung, der Verfahren und der Schritte zu beschränken, die in der Beschreibung beschrieben sind.

Claims (8)

  1. Ein System zum Anpassen einer PLL, um unabhängig von der Übergangsdichte eines Datenstroms zu sein, der ein Datensignal umfasst, das an die PLL geliefert wird, wobei der Datenstrom gemäß einem Einheitsintervall und einer Höchstlauflänge von aufeinanderfolgenden Symbolen übermittelt wird, die ohne einen Übergang auftreten, das folgende Merkmale aufweist: einen spannungsgesteuerten Oszillator, VCO, (105), der ein VCO-Signal liefert; und eine Phasenregelschleife, PLL, (210), die einen Phasendetektor (211) umfasst, der ein Phasensignal, das eine Phasendifferenz zwischen dem Datensignal und dem VCO-Signal anzeigt, und ein Referenzsignal liefert, das ein Auftreten eines Datenübergangs anzeigt; gekennzeichnet durch ein erstes Tiefpassfilter (202), das das Referenzsignal filtert; ein zweites Tiefpassfilter (203), das das Phasensignal filtert; und eine Teilerschaltung (206), die das gefilterte Phasensignal durch das gefilterte Referenzsignal teilt, wobei das erste Tiefpassfilter und das zweite Tiefpassfilter eine Bandbreite besitzen, die ungefähr gleich einer Hälfte des Kehrwerts von: dem Einheitsintervall multipliziert mit der Höchstlauflänge ist.
  2. Das System gemäß Anspruch 1, bei dem das erste Tiefpassfilter (202) das Referenzsignal integriert, um ein Signal zu erzeugen, das proportional zu einer Signal zu erzeugen, das proportional zu einer Übergangsdichte ist, die dem Datensignal zugeordnet ist.
  3. Das System gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das erste Tiefpassfilter (202) als ein Bessel-Filter 3. Ordnung implementiert ist.
  4. Ein Verfahren zum Anpassen einer PLL, um unabhängig von der Übergangsdichte eines Datenstroms zu sein, der ein Datensignal umfasst, das an die PLL gelieferten wird, wobei der Datenstrom gemäß einem Einheitsintervall und einer Höchstlauflänge von aufeinanderfolgenden Symbolen übermittelt wird, die ohne Übergang auftreten, das folgende Schritte aufweist: Empfangen eines Phasensignals (103) von der PLL, das eine Phasendifferenz zwischen dem Datensignal und einem Signal eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) angibt, das von einem VCO geliefert wird; gekennzeichnet durch Filtern eines Referenzsignals (201), das einen Datenübergang anzeigt, und Filtern des Phasensignals mit jeweiligen Filtern, die eine Bandbreite besitzen, die ungefähr gleich einer Hälfte des Kehrwerts von dem: Einheitsintervall multipliziert mit der Höchstlauflänge ist; und Teilen des gefilterten Phasensignals durch das gefilterte Referenzsignal.
  5. Das Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem das Filtern das Referenzsignal (201) integriert, um ein Signal zu erzeugen, das proportional zu einer Übergangsdichte ist, die dem Datensignal zugeordnet ist.
  6. Das Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, das ferner folgende Schritte aufweist: Multiplizieren des gefilterten Referenzsignals mit einem Schleifensignal zur automatischen steuerung (AGC); und Multiplizieren des gefilterten Phasensignals mit dem AGC-Schleifensignal, wobei das Multiplizieren des gefilterten Referenzsignals und das Multiplizieren des gefilterten Phasensignals auftreten, bevor die Teilung auftritt.
  7. Das Verfahren gemäß Anspruch 6, das ferner folgenden Schritt aufweist: Verarbeiten des multiplizierten gefilterten Referenzsignals mit einem Verstärker und einem Exponentiator-Schaltungselement, um das AGC-Schleifensignal zu erzeugen.
  8. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, das ferner folgenden Schritt aufweist: Verwenden eines Quotientensignals aus der Teilung, um eine Rückkopplung mit geschlossener Schleife für das VCO-Signal zu liefern.
DE60314085T 2002-12-23 2003-08-19 System und Verfahren zur Beseitigung des Verstärkungsfehlers eines Phasendetektors bei der Taktrückgewinnung verursacht durch eine datenabhängig variierende Anzahl von Flankenwechseln Expired - Lifetime DE60314085T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US328298 2002-12-23
US10/328,298 US7173995B2 (en) 2002-12-23 2002-12-23 Systems and methods for correcting gain error due to transition density variation in clock recovery systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60314085D1 DE60314085D1 (de) 2007-07-12
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