JP2000232436A - Clock extraction circuit - Google Patents

Clock extraction circuit

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JP2000232436A
JP2000232436A JP11033114A JP3311499A JP2000232436A JP 2000232436 A JP2000232436 A JP 2000232436A JP 11033114 A JP11033114 A JP 11033114A JP 3311499 A JP3311499 A JP 3311499A JP 2000232436 A JP2000232436 A JP 2000232436A
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JP
Japan
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circuit
signal
clock
frequency
clock extraction
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JP11033114A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Murata
浩一 村田
Taiichi Otsuji
泰一 尾辻
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fast and small clock extraction circuit that can be constituted by only a transistor circuit with no external parts required by preparing an edge detection circuit and an oscillator that uses a frequency divider. SOLUTION: If the frequency component of the signal outputted from an edge detection circuit 10 is satisfactorily approximate to the self-excited frequency of a T-FF 20, the synchronization is established between an input signal and the output signal of the T-FF 20 and accordingly a clock signal can be extracted. However, the clock signal outputted from the T-FF 20 has 1/2 frequency of a transmission clock rate. It's important that the intensity of input signal of the T-FF 20 is lower than the intensity of an input sensitivity curve. An exclusive OR circuit 12 and the T-FF 20 can be constituted by only the transistors and diodes with no filter circuit of a large time constant nor a resonator filter circuit having frequency selection capability. The T-FF 20 is used as a basic element circuit of a frequency divider.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、入力されたNRZ
タイプのデータ信号からクロック信号を抽出するクロッ
ク抽出回路に関し、特に外付け部品が不要であり集積化
に適したクロック抽出回路に関するものである。
The present invention relates to an input NRZ.
The present invention relates to a clock extraction circuit for extracting a clock signal from a type data signal, and more particularly to a clock extraction circuit which does not require external components and is suitable for integration.

【0002】[0002]

【従来の技術】図10は、従来のクロック抽出回路CE
11を示す図である。
2. Description of the Related Art FIG. 10 shows a conventional clock extraction circuit CE.
FIG.

【0003】クロック抽出回路CE11は、PLL技術
(Phase Locked Loop)を基本とし、
エッジ検出回路101、位相比較器102、ローパスフ
ィルタ103、電圧制御発振器104によって構成され
ている。
The clock extraction circuit CE11 is based on PLL technology (Phase Locked Loop).
It comprises an edge detection circuit 101, a phase comparator 102, a low-pass filter 103, and a voltage-controlled oscillator 104.

【0004】エッジ検出回路101は、入力されるNR
Z信号に含まれていないクロック信号周波数成分を生成
する回路であり、上記NRZ信号の立ち上がりエッジと
立ち下がりエッジとを検出し、各エッジに対してパルス
を生成する回路である。
The edge detecting circuit 101 receives the input NR
This circuit generates a clock signal frequency component not included in the Z signal, detects a rising edge and a falling edge of the NRZ signal, and generates a pulse for each edge.

【0005】位相比較器102は、エッジ検出回路10
1の出力信号と、電圧制御発振器104の出力信号とを
入力し、両信号の位相を比較し、その差分信号を出力す
る回路である。
[0005] The phase comparator 102 is connected to the edge detection circuit 10.
1 and an output signal of the voltage controlled oscillator 104, a phase of both signals is compared, and a difference signal is output.

【0006】ローパスフィルタ103は、位相比較器1
02の出力信号の高周波成分を除去し、位相比較情報を
DC電圧とし、電圧制御発振器104にフィードバック
する回路である。
[0006] The low-pass filter 103 is a phase comparator 1
02 is a circuit that removes the high-frequency component of the output signal 02, converts the phase comparison information into a DC voltage, and feeds it back to the voltage controlled oscillator 104.

【0007】電圧制御発振器104は、ローパスフィル
タ103が出力した制御電圧に基づいて、発振周波数が
クロック抽出回路CE11の入力信号の周波数に近づく
ように制御する回路である。
The voltage-controlled oscillator 104 is a circuit that controls the oscillation frequency based on the control voltage output from the low-pass filter 103 so as to approach the frequency of the input signal of the clock extraction circuit CE11.

【0008】そして、クロック抽出回路CE11が入力
したNRZ信号に同期したクロック信号が、クロック抽
出回路CE11から出力される。
Then, a clock signal synchronized with the NRZ signal input to the clock extraction circuit CE11 is output from the clock extraction circuit CE11.

【0009】図11は、従来における共振器型のクロッ
ク抽出回路CE12を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a conventional resonator-type clock extraction circuit CE12.

【0010】クロック抽出回路CE12は、一般に共振
器型クロック抽出回路と呼ばれている回路である。クロ
ック抽出回路CE12は、クロック抽出回路CE11に
おけるエッジ検出回路101と同様の動作をするエッジ
検出回路105と、共振器106と、リミッタ増幅器1
07とによって構成されている。
The clock extraction circuit CE12 is a circuit generally called a resonator type clock extraction circuit. The clock extraction circuit CE12 includes an edge detection circuit 105 that operates similarly to the edge detection circuit 101 in the clock extraction circuit CE11, a resonator 106, and the limiter amplifier 1
07.

【0011】エッジ検出回路105は、入力NRZ信号
に基づいて、クロック信号周波数成分を生成する回路で
ある。共振器106は、周波数選択性が優れているフィ
ルタであり、エッジ検出回路105の出力信号から純度
のよいクロック信号成分を抽出する回路である。共振器
106の出力信号は、リミッタ増幅器107によって所
望の電圧振幅まで増幅される。
The edge detection circuit 105 is a circuit that generates a clock signal frequency component based on an input NRZ signal. The resonator 106 is a filter having excellent frequency selectivity, and is a circuit for extracting a clock signal component with high purity from an output signal of the edge detection circuit 105. The output signal of the resonator 106 is amplified by the limiter amplifier 107 to a desired voltage amplitude.

【0012】高速光通信システム用のクロック抽出回路
において、近年の伝送容量増大の要求に伴い、高速化お
よび小型化が指向され、これらの技術を基礎としてこれ
までに40Gbit/s級の動作が実現されている。4
0Gbit/s級の動作が実現されている点は、たとえ
ば、M. Wurzer, et. Al., "40 Gb/s Integrated Clock
and Data Recovery Circuit in a Silicon Bipolar Tec
hnology," in IEEE BCTM Tech. Dig. pp. 136-139, 199
8.に記載されている。
In a clock extraction circuit for a high-speed optical communication system, with the recent demand for an increase in transmission capacity, high speed and miniaturization have been pursued, and a 40 Gbit / s class operation has been realized based on these technologies. Have been. 4
For example, M. Wurzer, et. Al., "40 Gb / s Integrated Clock
and Data Recovery Circuit in a Silicon Bipolar Tec
hnology, "in IEEE BCTM Tech. Dig. pp. 136-139, 199
It is described in 8.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところで、クロック抽
出回路は、入力のNRZ信号のパターンによらず安定的
にクロックを抽出する必要がある。ここで、エッジ検出
回路は、入力信号の立ち上がりエッジ、立ち下がりエッ
ジに基づいてクロック成分を発生するが、同じ符号が長
く連続する信号が入力されると、クロック成分が消失す
ることになる。このために、クロック抽出回路では、長
い同符合の連続信号が入力されると、同期が外れるとい
う欠点がある。
By the way, the clock extraction circuit needs to stably extract the clock regardless of the pattern of the input NRZ signal. Here, the edge detection circuit generates a clock component based on the rising edge and the falling edge of the input signal. However, when a signal having the same code and a long continuous signal is input, the clock component is lost. For this reason, the clock extraction circuit has a disadvantage that the synchronization is lost when a long continuous signal with the same sign is input.

【0014】この欠点を克服するために、PLL技術を
用いたクロック抽出回路CE11では、ローパスフィル
タ103に大きな時定数が要求されるので、半導体基板
上で形成される素子が上記条件を満たすことができず、
一般的には、ローパスフィルタ103を外付け部品で構
成せざるを得ないという問題がある。
In order to overcome this drawback, the clock extraction circuit CE11 using the PLL technology requires a large time constant for the low-pass filter 103. Therefore, the elements formed on the semiconductor substrate satisfy the above conditions. I ca n’t,
Generally, there is a problem that the low-pass filter 103 has to be constituted by external components.

【0015】また、高速な伝送レートに対応するため
に、エッジ検出回路101、位相比較器102、電圧制
御発振器105の各個別回路にも、それぞれ極限性能が
要求されるので、同一基板上に集積化することが困難で
あるという問題がある。事実、上記文献によるクロック
抽出回路においても、電圧制御発振器とフィルタとは個
別部品が使用されている。
In order to cope with a high transmission rate, each of the individual circuits of the edge detection circuit 101, the phase comparator 102, and the voltage controlled oscillator 105 is required to have the ultimate performance. There is a problem that it is difficult to convert. In fact, in the clock extraction circuit according to the above document, the voltage-controlled oscillator and the filter use separate components.

【0016】一方、共振器型のクロック抽出回路CE1
2においても、同じ符号が長い連続信号によってクロッ
ク成分が消失するという問題があり、これを補償するた
めに高いQ値を有する共振器が必要となるとともに、高
い利得を有し、位相偏差の小さいリミッタ増幅器が要求
される。しかし、高いQ値を有する共振器回路を半導体
基板上で形成することは困難であり、したがって、個別
部品を使用せざるを得ないという問題がある。
On the other hand, a resonator type clock extraction circuit CE1
2 also has a problem that a clock signal is lost due to a continuous signal having the same sign and a long signal. In order to compensate for this, a resonator having a high Q value is required, and a high gain and a small phase deviation are required. A limiter amplifier is required. However, it is difficult to form a resonator circuit having a high Q value on a semiconductor substrate, and therefore, there is a problem that individual components must be used.

【0017】上記のように、従来技術では、高速ビット
レートに適用可能なクロック抽出回路を同一半導体基板
上に集積し、小型化を図ることが困難であるという問題
がある。
As described above, the conventional technique has a problem that it is difficult to integrate a clock extraction circuit applicable to a high bit rate on the same semiconductor substrate to reduce the size.

【0018】本発明は、外付け部品無しに、トランジス
タ回路によってのみ構成することが可能であり、しか
も、高速かつ小型であるクロック抽出回路を提供するこ
とを目的とする。
An object of the present invention is to provide a clock extracting circuit which can be constituted only by a transistor circuit without external components, and which is fast and small.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明は、エッジ検出回
路と発振器とを有するクロック抽出回路において、上記
発振器として1/n分周器が使用されているクロック抽
出回路である。
According to the present invention, there is provided a clock extracting circuit having an edge detecting circuit and an oscillator, wherein a 1 / n frequency divider is used as the oscillator.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態および実施例】図1は、本発明の第
1の実施例であるクロック抽出回路CE1を示すブロッ
ク図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing a clock extraction circuit CE1 according to a first embodiment of the present invention.

【0021】クロック抽出回路CE1は、エッジ検出回
路10と、T−FF(トグル型フリップフロップ)20
とによって構成されている。
The clock extraction circuit CE1 includes an edge detection circuit 10 and a T-FF (toggle flip-flop) 20.
And is constituted by.

【0022】エッジ検出回路10は、クロック信号周波
数成分を有しないNRZデータ信号を入力し、この入力
したNRZデータ信号から、クロック信号成分を有する
微分全波波形を出力する回路であり、立ち上がりエッジ
と立ち下がりエッジとを検出し、各エッジに対してパル
スを生成する機能を有する回路である。エッジ検出回路
10として、微分全波整流回路が使用され、つまり、エ
ッジ検出回路10は、遅延回路11と、排他的論理和回
路12とを有する。
The edge detection circuit 10 is a circuit that inputs an NRZ data signal having no clock signal frequency component and outputs a differentiated full-wave waveform having a clock signal component from the input NRZ data signal. This circuit has a function of detecting a falling edge and generating a pulse for each edge. As the edge detection circuit 10, a differential full-wave rectification circuit is used. That is, the edge detection circuit 10 includes a delay circuit 11 and an exclusive OR circuit 12.

【0023】遅延回路11は、二分岐された入力NRZ
データのうちの一方のNRZデータに遅延を加える回路
である。排他的論理和回路12は、二分岐された入力N
RZデータのうちの他方のNRZデータと、遅延回路1
1の出力データとの2つのデータの排他的論理和を出力
する回路である。
The delay circuit 11 has a bifurcated input NRZ.
This is a circuit that adds a delay to one of the NRZ data. The exclusive OR circuit 12 has a bifurcated input N
The other NRZ data of the RZ data and the delay circuit 1
This is a circuit that outputs an exclusive OR of two data with one output data.

【0024】次に、上記実施例の動作について説明す
る。
Next, the operation of the above embodiment will be described.

【0025】図2は、クロック抽出回路CE1の動作を
示すタイムチャートである。
FIG. 2 is a time chart showing the operation of the clock extraction circuit CE1.

【0026】エッジ検出回路10の入力NRZデータが
二分岐され、この二分岐された入力NRZデータのうち
の他方のNRZデータと、遅延回路11の出力データと
の2つのデータの差分を、排他的論理和回路12が出力
するので、図2(2)に示すように、排他的論理和回路
12は、クロック信号成分を有する信号を出力する。
The input NRZ data of the edge detection circuit 10 is divided into two, and the difference between the other NRZ data of the two divided input NRZ data and the output data of the delay circuit 11 is exclusively calculated. Since the OR circuit 12 outputs, as shown in FIG. 2B, the exclusive OR circuit 12 outputs a signal having a clock signal component.

【0027】そして、排他的論理和回路12の出力信号
は、T−FF20に入力され、T−FF回路20は、入
力信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジで、
出力レベルが変化する論理回路であり、入力信号にサイ
ン波を入力すると、出力信号の周波数が1/2となるの
で、分周器を構成する基本要素回路として使用される。
Then, the output signal of the exclusive OR circuit 12 is input to the T-FF 20, and the T-FF circuit 20 outputs the signal at the rising edge or the falling edge of the input signal.
This is a logic circuit whose output level changes. When a sine wave is input to an input signal, the frequency of the output signal is reduced to 1/2, so that it is used as a basic element circuit constituting a frequency divider.

【0028】図3は、T−FF回路20の入力信号感度
特性の例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the input signal sensitivity characteristic of the T-FF circuit 20.

【0029】図3において、横軸に、入力信号の周波数
を示し、縦軸に、正常に分周動作を行うために必要な最
小入力信号強度を示してある。図3において、入力信号
が極めて小さくなる周波数が存在し、この周波数は、一
般に自励発振周波と呼ばれ、外部から信号が入力されな
くてもT−FF20自身で発振する周波数である。つま
り、外部入力信号の強度が、図3に示す入力信号強度以
下であると、T−FF20は自励発振を行う。
In FIG. 3, the horizontal axis shows the frequency of the input signal, and the vertical axis shows the minimum input signal strength required for normal frequency division. In FIG. 3, there is a frequency at which an input signal becomes extremely small, and this frequency is generally called a self-excited oscillation frequency, and is a frequency at which the T-FF 20 oscillates even when no signal is input from outside. That is, when the intensity of the external input signal is equal to or less than the input signal intensity shown in FIG. 3, the T-FF 20 performs self-excited oscillation.

【0030】上記実施例は、この発振周波数近傍の周波
数成分を有する信号を、自励発振するT−FF20の外
部から入力し、注入同期によって、位相同期を確立する
動作原理を用いたものである。
In the above embodiment, a signal having a frequency component near the oscillation frequency is input from the outside of the self-excited oscillating T-FF 20, and the operation principle of establishing phase synchronization by injection locking is used. .

【0031】したがって、エッジ検出回路10が出力す
る信号の周波数成分が、T−FF20の自励発振周波数
に充分近い周波数であれば、入力信号とT−FF20の
出力信号との同期が確立し、結果として、クロック信号
を抽出することができる。ただし、T−FF20が出力
するクロック信号は、伝送クロックレートの1/2の周
波数である。
Therefore, if the frequency component of the signal output from the edge detection circuit 10 is sufficiently close to the self-excited oscillation frequency of the T-FF 20, synchronization between the input signal and the output signal of the T-FF 20 is established, As a result, a clock signal can be extracted. However, the clock signal output from the T-FF 20 has a frequency that is 1/2 of the transmission clock rate.

【0032】ここで重要なことは、T−FF回路20が
論理動作を実行することができない程度に、T−FF2
0の入力信号強度が充分小さいことである。つまり、T
−FF20の入力信号強度は、入力感度曲線よりも低い
ことが必要である。
What is important here is that the T-FF circuit 20 cannot execute the logical operation.
0 means that the input signal strength is sufficiently small. That is, T
-The input signal strength of the FF 20 needs to be lower than the input sensitivity curve.

【0033】一般に、T−FFは、保持機能を有するT
−FF(マスタースレーブ型T−FF等)と保持機能を
有しないT−FF(リング発振器と類似のクロックドイ
ンバータ型T−FF等)とがあり、上記実施例において
は、双方とも使用が可能である。しかし、保持機能を有
するT−FFを用いる場合、保持機能を有しないT−F
Fを用いる場合よりも、エッジ検出回路10の出力信号
におけるクロック周波数成分の消失に対する耐性が高く
なる。つまり、保持機能を有するT−FFを用いれば、
入力NRZデータ信号に、同じ符号が長く連続した場合
でも、1/2クロック信号を安定的に抽出することがで
きる。
Generally, a T-FF is a T-FF having a holding function.
There are -FF (master-slave type T-FF and the like) and T-FF without holding function (clocked inverter type T-FF and the like similar to a ring oscillator). In the above embodiment, both can be used. It is. However, when a T-FF having a holding function is used, a T-FF having no holding function is used.
The resistance to the disappearance of the clock frequency component in the output signal of the edge detection circuit 10 is higher than when F is used. That is, if a T-FF having a holding function is used,
Even when the same code continues for a long time in the input NRZ data signal, a 1/2 clock signal can be stably extracted.

【0034】上記実施例において、排他的論理和回路1
2とT−FF20とは、全てトランジスタ、ダイオード
のみで構成することができ、時定数の大きなフィルタ回
路または周波数選択性が優れている共振器フィルタ回路
を必要とはしない。つまり、半導体基板上に全ての回路
を実現できるので、従来必要とされていた外付け部品を
排除することができる。
In the above embodiment, the exclusive OR circuit 1
2 and the T-FF 20 can all be constituted only by transistors and diodes, and do not require a filter circuit having a large time constant or a resonator filter circuit having excellent frequency selectivity. That is, since all circuits can be realized on the semiconductor substrate, external components conventionally required can be eliminated.

【0035】さらに、上記のように、T−FF20の入
力信号強度は、正常な論理動作を行わない程度に小さく
する必要があるので、その前段のエッジ検出回路10に
高い周波数変換効率を要求する必要がない。つまり、エ
ッジ検出回路10の入力信号のパワーが小さくて足りる
ことと等価であり、クロック抽出回路CE1の動作マー
ジンを向上することができる。
Further, as described above, since the input signal strength of the T-FF 20 needs to be small enough not to perform a normal logical operation, the edge detection circuit 10 in the preceding stage requires a high frequency conversion efficiency. No need. In other words, this is equivalent to the fact that the power of the input signal of the edge detection circuit 10 is small, and the operation margin of the clock extraction circuit CE1 can be improved.

【0036】また、入力信号の直流レベル設定によっ
て、T−FF20の自励発振周波数を容易に調整するこ
とができ、したがって、伝送レートが一意に決められて
いる伝送システムに適用する場合に、上記実施例は有効
である。
The self-oscillation frequency of the T-FF 20 can be easily adjusted by setting the DC level of the input signal. Therefore, when the present invention is applied to a transmission system in which the transmission rate is uniquely determined, The embodiment is effective.

【0037】図4は、クロック抽出回路CE1の動作原
理を確認するために行った実験結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the results of an experiment performed to confirm the operation principle of the clock extraction circuit CE1.

【0038】図4中、上に、抽出クロックの信号波形を
示し、下に、T−FF20に入力されるNRZ信号の微
分全波整流波形を示してある(逆相波形をモニタしてい
るので、図2(2)に示してある波形とは極性が反転し
ている)。すなわち、上記実施例によって、良好なクロ
ックを抽出することができることがわかる。
In FIG. 4, the upper part shows the signal waveform of the extracted clock, and the lower part shows the differential full-wave rectified waveform of the NRZ signal input to the T-FF 20 (since the inverted-phase waveform is monitored. , The polarity is inverted from the waveform shown in FIG. 2 (2)). That is, it can be seen that a good clock can be extracted by the above embodiment.

【0039】上記実施例は、遅延回路11と排他的論理
和回路12とによって、エッジ検出回路10が構成され
ているが、上記実施例に使用することができるエッジ検
出回路として、他の構成を有するエッジ検出回路を使用
するようにしてもよい。
In the above embodiment, the edge detection circuit 10 is constituted by the delay circuit 11 and the exclusive OR circuit 12, but other configurations are used as the edge detection circuit which can be used in the above embodiment. An edge detection circuit may be used.

【0040】図5は、上記実施例において、エッジ検出
回路10の代わりに使用することができるエッジ検出回
路10aを示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an edge detection circuit 10a which can be used in place of the edge detection circuit 10 in the above embodiment.

【0041】エッジ検出回路10aは、微分器11aと
全波整流器12aとを有する回路である。
The edge detection circuit 10a is a circuit having a differentiator 11a and a full-wave rectifier 12a.

【0042】図6は、上記実施例において、エッジ検出
回路10の代わりに使用することができるエッジ検出回
路10bを示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an edge detection circuit 10b which can be used in place of the edge detection circuit 10 in the above embodiment.

【0043】エッジ検出回路10bは、遅延回路11b
とミキサ回路12bとを有する回路である。
The edge detection circuit 10b includes a delay circuit 11b
And a mixer circuit 12b.

【0044】上記実施例によれば、動作原理に注入同期
法を使用しているので、PLL技術による従来のクロッ
ク抽出回路CE11で必要であった大きな時定数を有す
るフィルタ103を全く必要とせず、また、共振器型ク
ロック抽出回路CE12で必要であった共振器フィルタ
106を全く必要とせず、半導体基板上へのモノリシッ
ク集積化が可能になる。また、上記実施例の要素である
排他的論理和回路12、T−FF20はともに論理回路
であるので、設計上の整合性に優れ。モノリシック化に
適している。さらに、上記実施例では、エッジ検出回路
10、10a、10bに高い変換効率を課す必要がない
ので、入力信号強度に対する要求条件を緩和でき、回路
動作マージンを大きくすることができる。
According to the above embodiment, since the injection locking method is used for the operation principle, the filter 103 having a large time constant required in the conventional clock extraction circuit CE11 based on the PLL technique is not required at all. Further, the resonator filter 106 required for the resonator-type clock extraction circuit CE12 is not required at all, and monolithic integration on a semiconductor substrate becomes possible. Further, since the exclusive OR circuit 12 and the T-FF 20 which are the elements of the above embodiment are both logic circuits, they are excellent in design consistency. Suitable for making monolithic. Furthermore, in the above embodiment, it is not necessary to impose high conversion efficiency on the edge detection circuits 10, 10a, 10b, so that the requirements for the input signal strength can be relaxed and the circuit operation margin can be increased.

【0045】図7は、本発明の第2の実施例であるクロ
ック抽出回路CE2を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a clock extracting circuit CE2 according to a second embodiment of the present invention.

【0046】クロック抽出回路CE2は、基本的には、
クロック抽出回路CE1と同じであるが、T−FF20
の代わりに1/n分周器30が使用されている(nは整
数)点がクロック抽出回路CE1とは異なる。つまり、
クロック抽出回路CE2は、エッジ検出回路10と、1
/n分周器30とを有する回路である。また、クロック
抽出回路CE2の動作は、クロック抽出回路CE1と同
様である。
The clock extraction circuit CE2 basically includes
Same as the clock extraction circuit CE1, except that the T-FF20
Is different from the clock extracting circuit CE1 in that a 1 / n frequency divider 30 is used instead of (1) (n is an integer). That is,
The clock extraction circuit CE2 includes the edge detection circuit 10 and 1
/ N frequency divider 30. The operation of the clock extraction circuit CE2 is the same as that of the clock extraction circuit CE1.

【0047】クロック抽出回路CE2によれば、抽出ク
ロックの周波数を1/nまでダウンコンバートすること
が可能である。また、クロック抽出回路CE2におい
て、1/n分周器30の代わりに、可変分周器を使用す
ることができ、これによって、所望の周波数を発生させ
ることができる。
According to the clock extracting circuit CE2, the frequency of the extracted clock can be down-converted to 1 / n. Further, in the clock extraction circuit CE2, a variable frequency divider can be used instead of the 1 / n frequency divider 30, whereby a desired frequency can be generated.

【0048】図8は、クロック抽出回路CE2におい
て、1/n分周器30の代わりに使用することができる
1/2分周器30aを示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a 1/2 frequency divider 30a that can be used in place of the 1 / n frequency divider 30 in the clock extraction circuit CE2.

【0049】1/2分周器30aは、T−FF40と、
可変遅延素子50とを有する回路である。T−FF40
は、マスターラッチ41とスレーブラッチ42とを有
し、可変遅延素子50は、マスターラッチ41とスレー
ブラッチ42との間に接続されている。つまり、1/2
分周器30aは、可変遅延素子を有する分周器である。
The 1/2 frequency divider 30a includes a T-FF 40,
This is a circuit having a variable delay element 50. T-FF40
Has a master latch 41 and a slave latch 42, and the variable delay element 50 is connected between the master latch 41 and the slave latch 42. That is, 1/2
The frequency divider 30a is a frequency divider having a variable delay element.

【0050】T−FF40の自励発振周波数は、2つの
ラッチ回路41、42の遅延時間によって決定される。
可変遅延素子50は、T−FF40内のクリティカルパ
ス(遅延時間を決定している信号経路)内に挿入され、
遅延素子50の遅延時間を可変にすることによって、自
励発振周波数を調整することができる。
The self-excited oscillation frequency of the T-FF 40 is determined by the delay time of the two latch circuits 41 and 42.
The variable delay element 50 is inserted in a critical path (a signal path that determines a delay time) in the T-FF 40,
By making the delay time of the delay element 50 variable, the self-excited oscillation frequency can be adjusted.

【0051】クロック抽出回路CE2において、1/n
分周器30の代わりに1/2分周器30aを使用すれ
ば、クロック抽出回路CE1の場合よりも、自励発振周
波数の調整幅を大きくすることができ、伝送レートに対
する動作マージンをさらに大きくすることができる。
In the clock extraction circuit CE2, 1 / n
If the 1/2 frequency divider 30a is used instead of the frequency divider 30, the adjustment width of the self-excited oscillation frequency can be made larger than in the case of the clock extraction circuit CE1, and the operation margin for the transmission rate can be further increased. can do.

【0052】1/2分周器30aは、マスターラッチ4
1とスレーブラッチ42との間に可変遅延素子50が挿
入されている回路であるが、このようにする代わりに、
マスターラッチ41自体またはスレーブラッチ42自体
の内側に、可変遅延素子50を挿入するようにしてもよ
く、このようにしても、1/2分周器30aを使用した
場合と同様の動作を行う。また、T−FF40として、
マスタースレーブ以外の構成を採用するようにしてもよ
い。
The 1/2 frequency divider 30a is connected to the master latch 4
This is a circuit in which a variable delay element 50 is inserted between 1 and the slave latch 42, but instead of doing so,
The variable delay element 50 may be inserted inside the master latch 41 itself or the slave latch 42 itself. Even in such a case, the same operation as in the case of using the 1/2 frequency divider 30a is performed. Further, as the T-FF 40,
A configuration other than the master-slave may be adopted.

【0053】なお、1/2分周器30aの代わりに1/
n分周器を使用するようにしてもよく、つまり、上記実
施例は、可変遅延素子を具備する1/n分周器を有する
クロック抽出回路の一例である。
Note that instead of the 1/2 frequency divider 30a, 1 /
An n frequency divider may be used, that is, the above-described embodiment is an example of a clock extraction circuit having a 1 / n frequency divider having a variable delay element.

【0054】図9は、本発明の第3の実施例であるクロ
ック抽出回路CE3を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a clock extracting circuit CE3 according to a third embodiment of the present invention.

【0055】クロック抽出回路CE3は、エッジ検出回
路10と、分周回路30と、減衰器60とを有し、エッ
ジ検出回路10と分周回路30との間に減衰器60が接
続されている。そして、減衰器60における減衰量を調
整することによって、クロック抽出回路CE3に入力さ
れる信号強度を、注入同期動作可能な程度に調整するこ
とができる。
The clock extracting circuit CE3 has an edge detecting circuit 10, a frequency dividing circuit 30, and an attenuator 60, and the attenuator 60 is connected between the edge detecting circuit 10 and the frequency dividing circuit 30. . Then, by adjusting the amount of attenuation in the attenuator 60, the signal intensity input to the clock extraction circuit CE3 can be adjusted to such an extent that the injection locking operation can be performed.

【0056】また、クロック抽出回路CE3の動作は、
クロック抽出回路CE1の動作と同様である。
The operation of the clock extraction circuit CE3 is as follows.
The operation is the same as that of the clock extraction circuit CE1.

【0057】上記各実施例によれば、エッジ検出回路の
出力信号を発振器に直接入力することによって、PLL
技術において従来必要とされていたローパスフィルタ、
または共振器型クロック抽出回路で必要とされていた共
振器を用いることなく、クロック抽出回路を構成するこ
とができる。さらに、エッジ検出回路、発振器、特にT
−FF回路は、半導体基板上にモノリシックに集積化す
ることが可能であるので、従来技術よりも回路を飛躍的
に小型化することができる。
According to each of the above embodiments, by directly inputting the output signal of the edge detection circuit to the oscillator, the PLL
Low-pass filters conventionally required in technology,
Alternatively, a clock extraction circuit can be configured without using a resonator required in a resonator-type clock extraction circuit. Furthermore, edge detection circuits, oscillators, especially T
-Since the FF circuit can be monolithically integrated on a semiconductor substrate, the size of the circuit can be significantly reduced as compared with the related art.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明によれば、外付け部品を全く必要
としないクロック抽出回路を実現することができるとい
う効果を奏し、また、ディジタル論理要素回路のみで構
成可能であるので、モノリシック集積化に適するという
効果を奏し、さらに、(クロック抽出回路と)データ信
号再生に必要なD−FF回路等とともに同一半導体基板
上に集積すれば、完全にモノリシック化されたクロック
データリカバリ回路を実現できるという効果を奏する。
According to the present invention, it is possible to realize a clock extracting circuit which does not require any external components, and since it can be constituted only by digital logic element circuits, monolithic integration can be achieved. If it is integrated on the same semiconductor substrate together with a D-FF circuit and the like required for data signal reproduction (with a clock extraction circuit), a completely monolithic clock data recovery circuit can be realized. It works.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例であるクロック抽出回路
CE1を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a clock extraction circuit CE1 according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明による第1の実施例の動作。FIG. 2 shows the operation of the first embodiment according to the present invention.

【図3】T−FF回路20の入力信号感度特性の例を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an input signal sensitivity characteristic of a T-FF circuit 20;

【図4】クロック抽出回路CE1の動作原理を確認する
ために行った実験結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the results of an experiment performed to confirm the operation principle of the clock extraction circuit CE1.

【図5】上記実施例において、エッジ検出回路10の代
わりに使用するエッジ検出回路10aを示すブロック図
である。
FIG. 5 is a block diagram showing an edge detection circuit 10a used in place of the edge detection circuit 10 in the embodiment.

【図6】上記実施例において、エッジ検出回路10の代
わりに使用するエッジ検出回路10bを示すブロック図
である。
FIG. 6 is a block diagram showing an edge detection circuit 10b used in place of the edge detection circuit 10 in the embodiment.

【図7】本発明の第2の実施例であるクロック抽出回路
CE2を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a clock extraction circuit CE2 according to a second embodiment of the present invention.

【図8】クロック抽出回路CE2において、1/n分周
器30の代わりに使用することができる1/2分周器3
0aを示すブロック図である。
FIG. 8 shows a 1/2 frequency divider 3 that can be used in place of the 1 / n frequency divider 30 in the clock extraction circuit CE2.
It is a block diagram showing 0a.

【図9】本発明の第3の実施例であるクロック抽出回路
CE3を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a clock extraction circuit CE3 according to a third embodiment of the present invention.

【図10】従来のクロック抽出回路CE11を示す図で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing a conventional clock extraction circuit CE11.

【図11】従来の共振器型のクロック抽出回路CE12
を示すブロック図である。
FIG. 11 shows a conventional resonator-type clock extraction circuit CE12.
FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

CE1、CE2、CE3…クロック抽出回路、 10、10a、10b…エッジ検出回路、 11…遅延回路、 12…排他的論理和回路、 20…T−FF、 30…1/n分周器、 40…T−FF、 41…マスターラッチ、 42…スレーブラッチ、 50…可変遅延素子、 60…減衰器。 CE1, CE2, CE3 ... clock extraction circuit, 10, 10a, 10b ... edge detection circuit, 11 ... delay circuit, 12 ... exclusive OR circuit, 20 ... T-FF, 30 ... 1 / n frequency divider, 40 ... T-FF, 41: master latch, 42: slave latch, 50: variable delay element, 60: attenuator.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クロック信号周波数成分を有しないNR
Zデータ信号を入力し、この入力したNRZデータ信号
から、クロック信号成分を有する微分全波波形を出力す
るエッジ検出回路と、上記エッジ検出回路の出力信号を
入力し、入力した上記NRZ信号に同期した単一周波数
クロック信号を出力する発振器とを具備するクロック抽
出回路において、 上記発振器として、1/n分周器(nは整数)が使用さ
れていることを特徴とするクロック抽出回路。
1. An NR having no clock signal frequency component
An edge detection circuit that inputs a Z data signal and outputs a differentiated full-wave waveform having a clock signal component from the input NRZ data signal, and an output signal of the edge detection circuit that is input and synchronizes with the input NRZ signal A clock extraction circuit comprising: an oscillator that outputs a single-frequency clock signal, wherein a 1 / n frequency divider (n is an integer) is used as the oscillator.
【請求項2】 請求項1において、 上記1/n分周器は、トグル型フリップフロップである
ことを特徴とするクロック抽出回路。
2. The clock extraction circuit according to claim 1, wherein the 1 / n frequency divider is a toggle flip-flop.
【請求項3】 請求項1において、 上記1/n分周器は、可変遅延素子を有する分周器であ
ることを特徴とするクロック抽出回路。
3. The clock extraction circuit according to claim 1, wherein the 1 / n frequency divider is a frequency divider having a variable delay element.
【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれか1項にお
いて、 上記エッジ検出回路と上記発振器との間に減衰器が挿入
されていることを特徴とするクロック抽出回路。
4. The clock extraction circuit according to claim 1, wherein an attenuator is inserted between the edge detection circuit and the oscillator.
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