JP2004088212A

JP2004088212A - Clock data recovery circuit

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Publication number: JP2004088212A
Application number: JP2002243347A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Otomo; 大友　祐輔
Original assignee: NTT Electronics Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-23
Also published as: JP3781704B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CDR circuit which enables the highest speed operation without using high speed pulses for an error signal "error" outputted from a phase comparator circuit and a reference signal "ref". <P>SOLUTION: The CRD circuit uses (m) clock signals ckv_k (k = 1-m) having a frequency of f/m (Hz) and phases different by 2π/m from each other, and feeds back the phase difference between a data input signal Din and the clock signal ckv_k (k = 1-m) to the oscillation frequency of a voltage controlled oscillator circuit VCOm (12) to phase the clock signal ckv_k (k = 1-m) with the input data signal Din. The CDR circuit operates to relax the speed of an error signal error_k (k = 1-m) regulating the operating speeds of a phase comparator circuit PDm (2) and a charge pump circuit CP_k (k = 1-m), and the speed of a phase comparison reference signal ref_k (k = 1-m) down to about 1/m. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力データ信号とクロック信号との間の位相差を合わせるクロックデータリカバリ（Ｃｌｏｃｋ　Ｄａｔａ　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ　：　ＣＤＲ）回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来のＣＤＲ回路のブロック図を示す。図６において、符号１３０は従来のＣＤＲ回路、１３１は入力データ信号Ｄｉｎの入力端子、１３３は入力端子１３１から入力した入力データ信号Ｄｉｎと後述の電圧制御発振回路（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ　：　ＶＣＯ）から出力されたクロック信号ｃｋｖとを入力して、位相を比較する位相比較回路（Ｐｈａｓｅ　Ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ　：　ＰＣ）または位相差を検出する位相差検出回路（Ｐｈａｓｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ　：　ＰＤ）または位相周波数比較回路（Ｐｈａｓｅ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ　：　ＰＦＤ）である（以下、符号１３３の回路を「位相比較回路ＰＤ」と言う）。続いて、符号１３５は位相比較回路ＰＤ（１３３）から出力された基準信号ｒｅｆと位相差を示すエラー信号ｅｒｒｏｒとを入力して、充電電流または放電電流を出力するチャージポンプ回路（Ｃｈａｒｇｉｎｇ　Ｐｕｍｐ　：　ＣＰ）、１３７は抵抗Ｒ３（１３９）とキャパシタＣ２（１４１）と抵抗Ｒ４（１４３）とを直列に接続して構成したループフィルタ（破線で囲んで示す）であって、チャージポンプ回路ＣＰ（１３５）から出力された充電電流または放電電流の直流成分の取り出しを行う。ループフィルタ１３７は上記充電電流または放電電流を時間的に平均化しｖｃｏｎｔ＋とｖｃｏｎｔ−との間の電位差として現す。符号１４５はループフィルタ１３７により取り出された上記直流成分を所望の電圧ｖｃｏｎｔへ変換する両相単相電圧変換回路（ＤＳＣ）、１４７は両相単相電圧変換回路ＤＳＣ（１４５）から出力された所望の電圧ｖｃｏｎｔに応じてクロック信号ｃｋｖを出力し、位相比較回路ＰＤ（１３３）の入力とする電圧制御発振回路ＶＣＯである。
本従来例は、チャージポンプ回路１３５の出力が差動信号であり、ループフィルタ１３７も差動構成を示しているが、単相出力のチャージポンプ回路と単相用のループフィルタを使用する構成も一般に見られる。単相の構成では、両相単相電圧変換回路１４５ではなく、ボルテージフォロワ回路等の回路を使用する。
【０００３】
次に、従来のＣＤＲ回路１３０の動作を説明する。図６に示されるように、従来のＣＤＲ回路１３０は、入力端子１３１から入力される入力データ信号Ｄｉｎ（周波数ｆ（ｂｉｔｓ／ｓｅｃまたはＨｚ））に対し、電圧制御発振回路ＶＣＯ（１４７）から出力するクロック信号ｃｋｖの周波数と位相を合わせる回路である。すなわち、データ入力信号Ｄｉｎとクロック信号ｃｋｖとの位相差を電圧制御発振回路ＶＣＯ（１４７）の発振周波数にフィードバックして、クロック信号ｃｋｖの位相を入力データ信号Ｄｉｎに合わせる動作を行う。入力データ信号Ｄｉｎの時間幅（周期Ｔ＝１／ｆ）の中心（周期Ｔの１／２の時刻）にクロック信号ｃｋｖの立ち上がりエッジが位置した時に両信号が合ったロック状態となる。ロック状態では、位相比較回路ＰＤ（１３３）の内部のフリップフロップ回路（不図示）において入力データ信号Ｄｉｎがクロック信号ｃｋｖでラッチされ整形されて、ＣＤＲ回路１３０の出力であるＤｏｕｔ信号として出力端子１４８から出力される。ロック状態におけるクロック信号ｃｋｖはＣｋｏｕｔ信号として出力端子１４９から出力される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来のＣＤＲ回路１３０は周波数ｆ（ｂｉｔｓ／ｓｅｃまたはＨｚ）の入力データ信号Ｄｉｎに対して、周波数ｆ（Ｈｚ）またはｆ／２（Ｈｚ）を発振する電圧制御発振回路ＶＣＯ（１４７）を用いていた。このため、位相比較回路ＣＰ（１３３）の出力であるエラー信号ｅｒｒｏｒのパルス幅がＴ／２以下となる場合があり、エラー信号ｅｒｒｏｒおよび基準信号ｒｅｆが高速のパルスとなってしまう場合があった。この結果、位相比較回路ＰＤ（１３３）およびチャージポンプ回路ＣＰ１３５の応答が律速化してしまい、ＣＤＲ回路１３０全体として最速動作ができなくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、データ入力信号Ｄｉｎとクロック信号ｃｋｖとの位相差を位相比較回路ＰＤで検出し、この位相差を電圧制御発振回路ＶＣＯの発振周波数にフィードバックしてクロック信号ｃｋｖの位相を入力データ信号Ｄｉｎに合わせる動作を行うＣＤＲ回路において、位相比較回路ＰＤの出力であるエラー信号ｅｒｒｏｒおよび基準信号ｒｅｆを高速のパルスとさせず、最速動作を可能とするＣＤＲ回路を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の該クロックデータリカバリ回路は、入力データ信号とクロック信号との間の位相差を合せるクロックデータリカバリ回路であって、該入力データ信号は周期がＴであり、該クロック信号は周波数がｆ／ｍ（ｆ＝１／Ｔ、ｍ＝２^ｎ、ｎは２以上の自然数）であって位相が２π／ｍずつ異なるｍ本のクロック信号であり、該クロックデータリカバリ回路は、前記入力データ信号と前記ｍ本のクロック信号とを入力して、該入力データ信号の遷移エッジと各クロック信号の遷移エッジとの間の位相差を示し最小パルス幅が（ｍ／２−１）×Ｔ以上のｍ本のエラー信号を出力し、パルス幅が（ｍ／２）×Ｔのｍ本の基準信号を出力する位相比較回路と、前記位相比較回路から出力されたｍ本のエラー信号の中の所定の１本のエラー信号とｍ本の基準信号の中の所定の１本の基準信号とを入力して、充電電流または放電電流を出力するチャージポンプ回路をｍ個有するチャージポンプ回路群と、前記チャージポンプ回路群のｍ個の各チャージポンプ回路と共通に接続され、該チャージポンプ回路群から出力された充電電流または放電電流を時間的に平均化して直流電圧成分を出力するループフィルタと、前記ループフィルタから出力された直流電圧成分を所定の電圧へ変換する電圧変換回路と、前記電圧変換回路から出力された所定の電圧を入力し、前記ｍ本のクロック信号を生成する電圧制御発振回路とを備え、前記電圧制御発振回路は生成したｍ本のクロック信号を前記位相比較回路へ出力するものであり、前記位相比較回路は、所定のロック状態になった場合に、前記入力データ信号に所定の整形処理を施したｍ本のデータ信号と１本以上のクロック信号とを出力することを特徴とする。
【０００７】
ここで、この発明のクロックデータリカバリ回路において、前記位相比較回路は、前記入力データ信号を前記各クロック信号の立ち上がりエッジで各々並列にラッチするラッチ部と、前記ラッチ部からの各出力信号と前記各クロック信号とに基づいて、入力データ信号の遷移エッジと各クロック信号の遷移エッジとの間の位相差を示し、最小パルス幅が（ｍ／２−１）×Ｔ以上のｍ本のエラー信号を出力するエラー信号出力部と、前記ラッチ部からの各出力信号を前記各クロック信号の立ち上がりエッジで各々並列に入力する入力部と、前記入力部からの出力信号と前記各クロック信号とに基づいて、パルス幅が（ｍ／２）×Ｔのｍ本の基準信号を出力する基準信号出力部と、所定のロック状態になった場合に、前記入力データ信号に所定の整形処理を施したｍ本のデータ信号と１本以上のクロック信号とを出力する出力部とを備えることができる。
【０００８】
ここで、この発明のクロックデータリカバリ回路において、前記ループフィルタと前記電圧変換回路との間に直列に接続されたローパスフィルタをさらに備えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態におけるＣＤＲ回路のブロック図を示す。図１において、符号１０は入力データ信号とクロック信号との間の位相差を合わせる本発明の実施の形態におけるＣＤＲ回路、１は入力データ信号Ｄｉｎ（周期Ｔ）の入力端子である。符号２は入力データ信号Ｄｉｎとｍ本のクロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）とを入力する位相比較回路ＰＤｍ（またはＰＦＤｍ）である。位相比較回路ＰＤｍ（２）は入力データ信号Ｄｉｎの遷移エッジと各クロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の遷移エッジとの間の位相差を示し最小パルス幅が（ｍ／２−１）×Ｔ以上のｍ本のエラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）を出力し、パルス幅が（ｍ／２）×Ｔのｍ本の基準信号（または位相比較基準信号）ｒｅｆ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）を出力する。ここで、クロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）は、周波数がｆ／ｍ（ｆ＝１／Ｔ、ｍ＝２^ｎ、ｎは２以上の自然数）であって位相が２π／ｍずつ異なるｍ本のクロック信号である。位相比較回路ＰＤｍ（２）は、所定のロック状態になった場合に、入力データ信号Ｄｉｎに所定の整形処理を施したｍ本のデータ信号Ｄｏｕｔ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）を符号１３ないし１５で示される出力端子から出力し、ロック状態におけるクロック信号ＣＫｏｕｔを出力端子１６から出力する。
【００１１】
続いて図１において、符号３は位相比較回路ＰＤｍ（２）から出力されたｍ本のエラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の中の所定の１本のエラー信号ｅｒｒｏｒ＿１とｍ本の位相比較基準信号ｒｅｆ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の中の所定の１本の位相比較基準信号ｒｅｆ＿１とを入力して、充電電流または放電電流を出力するチャージポンプ回路ＣＰ＿１である。チャージポンプ回路ＣＰ＿１（３）と同様に、チャージポンプ回路ＣＰ＿２（４）はエラー信号ｅｒｒｏｒ＿２と位相比較基準信号ｒｅｆ＿２とを入力して、充電電流または放電電流を出力する。同様に、チャージポンプ回路ＣＰ＿ｍ（５）はエラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｍと位相比較基準信号ｒｅｆ＿ｍとを入力して、充電電流または放電電流を出力する。ｍ個のチャージポンプ回路ＣＰ＿１（３）ないしＣＰ＿ｍ（５）によりチャージポンプ回路群が構成されている。
【００１２】
図１において、符号６は上述のチャージポンプ回路群のｍ個の各チャージポンプ回路ＣＰ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）と共通に接続され、このチャージポンプ回路群から出力された充電電流または放電電流を時間的に平均化して直流電圧成分を出力するループフィルタ（破線で囲んで示す）である。ループフィルタ６は抵抗Ｒ１（７）とキャパシタＣ１（８）と抵抗Ｒ２（９）とを直列に接続して構成されており、上記充電電流または放電電流を時間的に平均化しｖｃｏｎｔ＋とｖｃｏｎｔ−との間の電位差として現す。符号１１はループフィルタ６により取り出された上記直流成分を所定の電圧ｖｃｏｎｔへ変換する両相単相電圧変換回路（ＤＳＣ）、１２は両相単相電圧変換回路ＤＳＣ（１１）から出力された所定の電圧ｖｃｏｎｔを入力し、上述のｍ本のクロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）を生成する電圧制御発振回路ＶＣＯｍである。電圧制御発振回路ＶＣＯｍ（１２）は生成したｍ本のクロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）を位相比較回路ＰＤｍ（２）へ出力する。
以上、チャージポンプ回路およびループフィルタは差動型を使用し、両相単相電圧変換回路を使用する場合を説明したが、チャージポンプ回路およびループフィルタに単相型を使用し、両相単相電圧変換回路の替わりにボルテージフォロワ回路等を使用することも可能であることは言うまでもない。
【００１３】
次に、本発明の実施の形態のＣＤＲ回路１０の動作を説明する。図１に示されるように、ＣＤＲ回路１０は、入力端子１から入力される入力データ信号Ｄｉｎ（周波数ｆ（ｂｉｔｓ／ｓｅｃまたはＨｚ））に対し、電圧制御発振回路ＶＣＯｍ（１２）から出力する周波数がｆ／ｍ（ｆ＝１／Ｔ、ｍ＝２^ｎ、ｎは２以上の自然数）であって位相が２π／ｍずつ異なるｍ本のクロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）と位相を合わせる回路である。ＣＤＲ回路１０は、データ入力信号Ｄｉｎとクロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）との位相差を電圧制御発振回路ＶＣＯｍ（１２）の発振周波数にフィードバックして、クロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の位相を入力データ信号Ｄｉｎに合わせる動作を行う。ロック状態では、位相比較回路ＰＤ（１３３）の内部のフリップフロップ回路（後述の図２で示す）において入力データ信号Ｄｉｎがクロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）でラッチされ整形されて、ＣＤＲ回路１０の出力であるＤｏｕｔ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）信号として出力端子１３ないし１５から出力される。ロック状態におけるクロック信号Ｃｋｏｕｔは出力端子１６から出力される。以上のように、周波数がｆ／ｍ（Ｈｚ）であり位相が２π／ｍずつ異なるｍ本のクロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）を用いることにより、位相比較信号であるエラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の速度を従来の２×ｆ（Ｈｚ。周波数換算）より遅い２×ｆ／ｍ（Ｈｚ）に低減することができる。この効果は位相比較基準信号ｒｅｆ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）に関しても比例的に働く。
【００１４】
図１に示されるように、位相比較回路ＰＤｍ（２）は位相比較信号であるエラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）と位相比較基準信号ｒｅｆ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）とを出力する。エラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）と位相比較基準信号ｒｅｆ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）とは、各々１本ずつチャージポンプ回路群のチャージポンプ回路ＣＰ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）に入力される。チャージポンプ回路ＣＰ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）は１回路として見ると従来のチャージポンプ回路ＣＰ（１３５）と同様の動作を行う。但し、充電電流と放電電流との電流比は適宜変更可能である。チャージポンプ回路ＣＰ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の充電電流および放電電流は、共通に接続されたループフィルタ６で時間的に平均化される。このため、位相比較回路ＰＤｍ（２）から出力されたｍ個の位相情報（エラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｋまたは位相比較基準信号ｒｅｆ＿ｋ、ｋ＝１〜ｍ）は、チャージポンプ回路ＣＰ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）を通してループフィルタ６で時間的に平均化され、ｖｃｏｎｔ＋とｖｃｏｎｔ−との間の電位差として現れる。両相単相電圧変換回路ＤＳＣ（１１）は、従来のＣＤＲ回路１３０における両相単相電圧変換回路ＤＳＣ（１４５）と同様に、ｖｃｏｎｔ＋とｖｃｏｎｔ−との間の電位差を、所定の電圧、例えばＧＮＤからの電位ｖｃｏｎｔへ変換し、電圧制御発振回路ＶＣＯｍ（１２）の発振周波数にフィードバックする。このフィードバックにより、本発明の実施の形態におけるＣＤＲ回路１０は、電圧制御発振回路ＶＣＯｍ（１２）の発振クロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の周波数をＣＤＲ回路１０の入力である入力データ信号Ｄｉｎと位相が一致するように動作する。
【００１５】
図２は、本発明の位相比較回路ＰＤｍ（２）の一例（ｍ＝４の場合）をブロック図で示す。ここで、ｍ＝２^ｎ、ｎは２以上の自然数であり、図２にはｍ＝４の場合について例示する。他のｍ＝８、１６、３２等であってもよいことはもちろんである。図２において、符号２０は本発明の位相比較回路ＰＤｍ（２）の一例（ｍ＝４の場合）、２１はクロック信号ｃｋｖ＿１の入力端子、２２クロック信号ｃｋｖ＿２の入力端子、２３はクロック信号ｃｋｖ＿３の入力端子、２４はクロック信号ｃｋｖ＿４の入力端子、２５は入力データ信号Ｄｉｎの入力端子である。符号３１、３２、３３および３４は各々データ入力のＤ端子とクロック入力のＣ端子とＱ出力（ｑ_１等）とを有するラッチ回路Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３およびＬ_４、符号４１、４２、４３および４４は各々データ入力のＤ端子とクロック入力のＣ端子とＱ出力（ｑｆ_１等）とを有するＤ型フリップフロップ回路ＦＦ_１、ＦＦ_２、ＦＦ_３およびＦＦ_４、符号５１ないし５８は排他的論理和回路ＸＯＲ_１ないしＸＯＲ_８、符号６１ないし６８は論理積回路ＡＮＤ_１ないしＡＮＤ_８、符号７１はエラー信号（ｅｒｒｏｒ＿１）の出力端子、７２はエラー信号（ｅｒｒｏｒ＿２）の出力端子、７３はエラー信号（ｅｒｒｏｒ＿３）の出力端子、７４はエラー信号（ｅｒｒｏｒ＿４）の出力端子、７５は基準信号（ｒｅｆ＿１）の出力端子、７６は基準信号（ｒｅｆ＿２）の出力端子、７７は基準信号（ｒｅｆ＿３）の出力端子、７８は基準信号（ｒｅｆ＿４）の出力端子である。
【００１６】
本発明の位相比較回路ＰＤｍ（２０）は、入力データ信号Ｄｉｎの遷移エッジとクロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の遷移エッジとの間の位相差を比較する位相比較回路である。入力データ信号Ｄｉｎは周期がＴであり、クロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）は周波数がｆ／ｍ（ｆ＝１／Ｔ）であって位相が２π／ｍずつ異なるｍ本のクロック信号である。図２に示されるように、本発明の位相比較回路ＰＤｍ（２０）は、入力データ信号Ｄｉｎを各クロック信号ｃｋｖ＿ｋの立ち上がりエッジで各々並列にラッチするラッチ部３０と、ラッチ部３０からの各出力信号（ｑ_１等）と各クロック信号ｃｋｖ＿ｋとに基づいて、入力データ信号Ｄｉｎの遷移エッジと各クロック信号ｃｋｖ＿ｋの遷移エッジとの間の位相差を示し、最小パルス幅が（ｍ／２−１）×Ｔ以上のｍ本のエラー信号（ｅｒｒｏｒ＿１等）を出力するエラー信号出力部５０と、ラッチ部３０からの各出力信号（ｑ_１等）を各クロック信号ｃｋｖ＿ｋの立ち上がりエッジで各々並列に入力する入力部４０と、入力部４０からの出力信号（ｑｆ_１等）と各クロック信号ｃｋｖ＿ｋとに基づいて、パルス幅が（ｍ／２）×Ｔのｍ本の基準信号（ｒｅｆ＿１等）を出力する基準信号出力部６０とを有している。さらに、所定のロック状態になった場合に、入力データ信号Ｄｉｎに所定の整形処理を施したｍ本のデータ信号Ｄｏｕｔ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）を出力し、１本以上のクロック信号ＣＫｏｕｔを出力する出力部（不図示）を有している。
【００１７】
ラッチ部３０は、入力データ信号Ｄｉｎをクロック信号ｃｋｖ＿ｋの立ち上がりエッジでラッチするラッチ回路Ｌ_ｉ（ｉ＝１〜ｍ）を並列に有している。図２に示されるように、ラッチ回路Ｌ_１（３１）はＣ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿ｋの立ち上がりエッジでＤ端子に入力する入力データ信号Ｄｉｎをラッチし、Ｑ出力（ｑ_１）にそのＤｉｎを出力する。Ｃ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿１がＨｉｇｈ（論理１）である間は、Ｑ出力（ｑ_１）をそのままホールドする。一方、Ｃ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿１がＬｏｗ（論理０）である間は、入力データ信号ＤｉｎをそのままＱ出力（ｑ_１）に出力する。したがって、Ｃ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿１がＬｏｗ（論理０）である間、途中で入力データ信号Ｄｉｎが変化すると当該変化に応じてＱ出力（ｑ_１）も変化する。
【００１８】
ラッチ回路Ｌ_２（３２）はＣ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿２の立ち上がりエッジでＤ端子に入力する入力データ信号Ｄｉｎをラッチし、Ｑ出力（ｑ_２）にそのＤｉｎを出力する。Ｃ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿２がＨｉｇｈ（論理１）である間は、Ｑ出力（ｑ_２）をそのままホールドする。一方、Ｃ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿２がＬｏｗ（論理０）である間は、入力データ信号ＤｉｎをそのままＱ出力（ｑ_２）に出力する。したがって、Ｃ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿２がＬｏｗ（論理０）である間、途中で入力データ信号Ｄｉｎが変化すると当該変化に応じてＱ出力（ｑ_２）も変化する。
【００１９】
ラッチ回路Ｌ_３（３３）はＣ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿３の立ち上がりエッジでＤ端子に入力する入力データ信号Ｄｉｎをラッチし、Ｑ出力（ｑ_３）にそのＤｉｎを出力する。Ｃ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿３がＨｉｇｈ（論理１）である間は、Ｑ出力（ｑ_３）をそのままホールドする。一方、Ｃ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿３がＬｏｗ（論理０）である間は、入力データ信号ＤｉｎをそのままＱ出力（ｑ_３）に出力する。したがって、Ｃ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿３がＬｏｗ（論理０）である間、途中で入力データ信号Ｄｉｎが変化すると当該変化に応じてＱ出力（ｑ_３）も変化する。
【００２０】
ラッチ回路Ｌ_４（３４）はＣ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿４の立ち上がりエッジでＤ端子に入力する入力データ信号Ｄｉｎをラッチし、Ｑ出力（ｑ_４）にそのＤｉｎを出力する。Ｃ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿４がＨｉｇｈ（論理１）である間は、Ｑ出力（ｑ_４）をそのままホールドする。一方、Ｃ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿４がＬｏｗ（論理０）である間は、入力データ信号ＤｉｎをそのままＱ出力（ｑ_４）に出力する。したがって、Ｃ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿４がＬｏｗ（論理０）である間、途中で入力データ信号Ｄｉｎが変化すると当該変化に応じてＱ出力（ｑ_４）も変化する。
【００２１】
エラー信号出力部５０は、ラッチ部３０のラッチ回路Ｌ_ｉの出力信号ｑ_ｉおよびラッチ回路Ｌ_ｋ＋１の出力信号ｑ_ｋ＋１（ｋ＋１＝ｍ＋１の場合はラッチ回路Ｌ_１の出力信号ｑ_１）の排他的論理和の出力と、クロック信号ｃｋｖ＿ｋとの論理積をエラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）として出力する。図２に示されるように、ラッチ回路Ｌ_１（３１）のＱ出力（ｑ_１）とラッチ回路Ｌ_２（３２）のＱ出力（ｑ_２）とは排他的論理和回路ＸＯＲ_１（５１）に入力され、さらにその出力ｑ_１ｘｏｒｑ_２とクロック信号ｃｋｖ＿１とが論理積回路ＡＮＤ_１（６１）に入力されて、その出力（ｑ_１ｘｏｒｑ_２）＊ｃｋｖ＿１がエラー信号（ｅｒｒｏｒ＿１）として出力端子７１から出力される。ここで記号「＊」は論理積を意味する。
【００２２】
ラッチ回路Ｌ_２（３２）のＱ出力（ｑ_２）とラッチ回路Ｌ_３（３３）のＱ出力（ｑ_３）とは排他的論理和回路ＸＯＲ_２（５２）に入力され、さらにその出力ｑ_２ｘｏｒｑ_３とクロック信号ｃｋｖ＿２とが論理積回路ＡＮＤ_２（６２）に入力されて、その出力（ｑ_２ｘｏｒｑ_３）＊ｃｋｖ＿２がエラー信号（ｅｒｒｏｒ＿２）として出力端子７２から出力される。
【００２３】
ラッチ回路Ｌ_３（３３）のＱ出力（ｑ_３）とラッチ回路Ｌ_４（３４）のＱ出力（ｑ_４）とは排他的論理和回路ＸＯＲ_３（５３）に入力され、さらにその出力ｑ_３ｘｏｒｑ_４とクロック信号ｃｋｖ＿３とが論理積回路ＡＮＤ_３（６３）に入力されて、その出力（ｑ_３ｘｏｒｑ_４）＊ｃｋｖ＿３がエラー信号（ｅｒｒｏｒ＿３）として出力端子７３から出力される。
【００２４】
ラッチ回路Ｌ_４（３４）のＱ出力（ｑ_４）とラッチ回路Ｌ_１（３１）のＱ出力（ｑ_１）とは排他的論理和回路ＸＯＲ_４（５４）に入力され、さらにその出力ｑ_４ｘｏｒｑ_１とクロック信号ｃｋｖ＿４とが論理積回路ＡＮＤ_３（６４）に入力されて、その出力（ｑ_４ｘｏｒｑ_１）＊ｃｋｖ＿４がエラー信号（ｅｒｒｏｒ＿４）として出力端子７４から出力される。このようにｍ＝４の場合に、ｋ＋１＝ｍ＋１＝５と最大数４を越えた場合は、ラッチ回路Ｌ_ｋ＋１（＝Ｌ_５）の出力信号ｑ_ｋ＋１（＝ｑ_５）は元に戻って出力信号ｑ_１とする。
【００２５】
入力部４０は、ラッチ部３０のラッチ回路Ｌ_ｉの出力信号ｑ_ｉをクロック信号ｃｋｖ＿ｋ＋１（ｋ＋１＝ｍ＋１の場合はクロック信号ｃｋｖ＿１）の立ち上がりエッジで入力するＤ型フリップフロップＦＦ_ｋ（ｋ＝１〜ｍ）を並列に有している。図２に示されるように、Ｄ型フリップフロップＦＦ_１（４１）はＣ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿２の立ち上がりエッジでＤ端子に入力するラッチ回路Ｌ_１（３１）の出力信号ｑ_１をラッチし、Ｑ出力（ｑｆ_１）にその信号ｑ_１を出力する。次のクロック信号ｃｋｖ＿２の立ち上がりエッジまでの間、Ｑ出力（ｑｆ_１）をそのままホールドする。したがって、この間に途中でＤ端子ｑ_１が変化した場合であっても当該変化に応じてＱ出力（ｑｆ_１）が変化することはない。
【００２６】
Ｄ型フリップフロップＦＦ_２（４２）はＣ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿３の立ち上がりエッジでＤ端子に入力するラッチ回路Ｌ_２（３２）の出力信号ｑ_２をラッチし、Ｑ出力（ｑｆ_２）にその信号ｑ_２を出力する。次のクロック信号ｃｋｖ＿３の立ち上がりエッジまでの間、Ｑ出力（ｑｆ_２）をそのままホールドする。したがって、この間に途中でＤ端子ｑ_２が変化した場合であっても当該変化に応じてＱ出力（ｑｆ_２）が変化することはない。
【００２７】
Ｄ型フリップフロップＦＦ_３（４３）はＣ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿４の立ち上がりエッジでＤ端子に入力するラッチ回路Ｌ_３（３３）の出力信号ｑ_３をラッチし、Ｑ出力（ｑｆ_３）にその信号ｑ_３を出力する。次のクロック信号ｃｋｖ＿４の立ち上がりエッジまでの間、Ｑ出力（ｑｆ_３）をそのままホールドする。したがって、この間に途中でＤ端子ｑ_３が変化した場合であっても当該変化に応じてＱ出力（ｑｆ_３）が変化することはない。
【００２８】
Ｄ型フリップフロップＦＦ_４（４４）はＣ端子に入力したクロック信号ｃｋｖ＿１の立ち上がりエッジでＤ端子に入力するラッチ回路Ｌ_４（３４）の出力信号ｑ_４をラッチし、Ｑ出力（ｑｆ_４）にその信号ｑ_４を出力する。次のクロック信号ｃｋｖ＿１の立ち上がりエッジまでの間、Ｑ出力（ｑｆ_４）をそのままホールドする。したがって、この間に途中でＤ端子ｑ_４が変化した場合であっても当該変化に応じてＱ出力（ｑｆ_４）が変化することはない。このようにｍ＝４の場合に、ｋ＋１＝ｍ＋１＝５と最大数４を越えた場合は、Ｄ型フリップフロップＦＦ_ｋ＋１（＝ＦＦ_５）のクロック信号ｃｋｖ＿ｋ＋１（＝ｃｋｖ＿５）は元に戻ってクロック信号ｃｋｖ＿１とする。
【００２９】
基準信号出力部６０は、入力部４０のＤ型フリップフロップＦＦ_ｋの出力信号ｑｆ_ｋおよびＤ型フリップフロップＦＦ_ｋ＋１の出力信号ｑｆ_ｋ＋１（ｋ＋１＝ｍ＋１の場合はＤ型フリップフロップＦＦ_１の出力信号ｑｆ_１）の排他的論理和の出力と、クロック信号ｃｋｖ＿ｋ＋２（ｋ＋２＝ｍ＋１の場合はクロック信号ｃｋｖ＿１、ｋ＋２＝ｍ＋２の場合はクロック信号ｃｋｖ＿２）との論理積を基準信号ｒｅｆ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）として出力する。図２に示されるように、Ｄ型フリップフロップＦＦ_１（４１）のＱ出力（ｑｆ_１）とＤ型フリップフロップＦＦ_２（４２）のＱ出力（ｑｆ_２）とは排他的論理和回路ＸＯＲ_５（５５）に入力され、さらにその出力ｑｆ_１ｘｏｒｑｆ_２とクロック信号ｃｋｖ＿３とが論理積回路ＡＮＤ_５（６５）に入力されて、その出力（ｑｆ_１ｘｏｒｑｆ_２）＊ｃｋｖ＿３が基準信号（ｒｅｆ＿１）として出力端子７５から出力される。
【００３０】
Ｄ型フリップフロップＦＦ_２（４２）のＱ出力（ｑｆ_２）とＤ型フリップフロップＦＦ_３（４３）のＱ出力（ｑｆ_３）とは排他的論理和回路ＸＯＲ_６（５６）に入力され、さらにその出力ｑｆ_２ｘｏｒｑｆ_３とクロック信号ｃｋｖ＿４とが論理積回路ＡＮＤ_６（６６）に入力されて、その出力（ｑｆ_２ｘｏｒｑｆ_３）＊ｃｋｖ＿４が基準信号（ｒｅｆ＿２）として出力端子７６から出力される。
【００３１】
Ｄ型フリップフロップＦＦ_３（４３）のＱ出力（ｑｆ_３）とＤ型フリップフロップＦＦ_４（４４）のＱ出力（ｑｆ_４）とは排他的論理和回路ＸＯＲ_７（５７）に入力され、さらにその出力ｑｆ_３ｘｏｒｑｆ_４とクロック信号ｃｋｖ＿１とが論理積回路ＡＮＤ_７（６７）に入力されて、その出力（ｑｆ_３ｘｏｒｑｆ_４）＊ｃｋｖ＿１が基準信号（ｒｅｆ＿３）として出力端子７７から出力される。このようにｍ＝４の場合に、ｋ＋１＝ｍ＋１＝５と最大数４を越えた場合は、論理積回路ＡＮＤ_７（６７）に入力するクロック信号ｃｋｖ＿ｋ＋１（＝ｃｋｖ＿５）は元に戻ってクロック信号ｃｋｖ＿１とする。
【００３２】
Ｄ型フリップフロップＦＦ_４（４４）のＱ出力（ｑｆ_４）とＤ型フリップフロップＦＦ_１（４１）のＱ出力（ｑｆ_１）とは排他的論理和回路ＸＯＲ_８（５８）に入力され、さらにその出力ｑｆ_４ｘｏｒｑｆ_１とクロック信号ｃｋｖ＿２とが論理積回路ＡＮＤ_８（６８）に入力されて、その出力（ｑｆ_４ｘｏｒｑｆ_１）＊ｃｋｖ＿２が基準信号（ｒｅｆ＿４）として出力端子７８から出力される。このようにｍ＝４の場合に、ｋ＋１＝ｍ＋１＝５と最大数４を越えた場合は、Ｄ型フリップフロップ回路ＦＦ_ｋ＋１（＝ＦＦ_５）の出力信号ｑｆ_ｋ＋１（＝ｑｆ_５）は元に戻って出力信号ｑｆ_１とする。さらに、論理積回路ＡＮＤ_８（６８）に入力するクロック信号ｃｋｖ＿ｋ＋２（＝ｃｋｖ＿６）は出力信号ｃｋｖ＿１から１つ進めてｃｋｖ＿２とする。
【００３３】
図３（Ａ）ないし（Ｕ）は、図２に示された本発明の位相比較回路ＰＤｍ（２）のタイムチャートを示す。図３（Ａ）ないし（Ｕ）で図２と同じ符号が付された箇所は同じ部分を示すため説明は省略する。図３（Ａ）に示される信号は、信号名が入力データ信号Ｄｉｎ、信号速度（Ｈｚ換算。以下同様）がｆ／２（データ周期はＴ（＝１／ｆ））であり、周期Ｔごとにデータ０、データ１等と示されている。図３（Ｂ）に示される信号は、信号名がクロック信号ｃｋｖ＿１、論理式がｃｋｖ＿１、信号速度がｆ／４であり、入力データ信号Ｄｉｎがデータ０の間に立ち上がり、入力データ信号Ｄｉｎがデータ２の間に立ち下がっていることが示されている。図３（Ｃ）に示される信号は、信号名がクロック信号ｃｋｖ＿２、論理式がｃｋｖ＿２、信号速度がｆ／４であり、入力データ信号Ｄｉｎがデータ１の間に立ち上がり、入力データ信号Ｄｉｎがデータ３の間に立ち下がっていることが示されている。図３（Ｄ）に示される信号は、信号名がクロック信号ｃｋｖ＿３、論理式がｃｋｖ＿３、信号速度がｆ／４であり、入力データ信号Ｄｉｎがデータ２の間に立ち上がり、入力データ信号Ｄｉｎがデータ４の間に立ち下がっていることが示されている。図３（Ｅ）に示される信号は、信号名がクロック信号ｃｋｖ＿４、論理式がｃｋｖ＿４、信号速度がｆ／４であり、入力データ信号Ｄｉｎがデータ３の間に立ち上がり、入力データ信号Ｄｉｎがデータ５の間に立ち下がっていることが示されている。
【００３４】
図３（Ｆ）に示される信号は、信号名がラッチ回路Ｌ_１（３１）の出力ｑ_１、ラッチ回路Ｌ_１（３１）のＤ端子における取り込みエッジがクロック信号ｃｋｖ＿１の立ち上がり（↑ｃｋｖ＿１）、利用する信号（０、４、８、．．．等）の速度がｆ／３である。図３（Ｇ）に示される信号は、信号名がラッチ回路Ｌ_２（３２）の出力ｑ_２、ラッチ回路Ｌ_２（３２）のＤ端子における取り込みエッジがクロック信号ｃｋｖ＿２の立ち上がり（↑ｃｋｖ＿２）、利用する信号（１、５、９、．．．等）の速度がｆ／３である。図３（Ｈ）に示される信号は、信号名がラッチ回路Ｌ_３（３３）の出力ｑ_３、ラッチ回路Ｌ_３（３３）のＤ端子における取り込みエッジがクロック信号ｃｋｖ＿３の立ち上がり（↑ｃｋｖ＿３）、利用する信号（２、６、．．．等）の速度がｆ／３である。図３（Ｉ）に示される信号は、信号名がラッチ回路Ｌ_４（３４）の出力ｑ_４、ラッチ回路Ｌ_４（３４）のＤ端子における取り込みエッジがクロック信号ｃｋｖ＿４の立ち上がり（↑ｃｋｖ＿４）、利用する信号（３、７、．．．等）の速度がｆ／３である。
【００３５】
図３（Ｊ）に示される信号は、信号名が論理積回路６１のエラー信号（Ｅｒｒｏｒ_１）、論理積回路６１の出力を示す論理式が（ｑ_１ｘｏｒｑ_２）＊ｃｋｖ＿１、信号速度はｆ／２より遅い。図３（Ｋ）に示される信号は、信号名が論理積回路６２のエラー信号（Ｅｒｒｏｒ_２）、論理積回路６２の出力を示す論理式が（ｑ_２ｘｏｒｑ_３）＊ｃｋｖ＿２、信号速度はｆ／２より遅い。図３（Ｌ）に示される信号は、信号名が論理積回路６３のエラー信号（Ｅｒｒｏｒ_３）、論理積回路６３の出力を示す論理式が（ｑ_３ｘｏｒｑ_４）＊ｃｋｖ＿３、信号速度はｆ／２より遅い。図３（Ｍ）に示される信号は、信号名が論理積回路６４のエラー信号（Ｅｒｒｏｒ_４）、論理積回路６４の出力を示す論理式が（ｑ_４ｘｏｒｑ_１）＊ｃｋｖ＿４、信号速度はｆ／２より遅い。上述のように、ｍ個のラッチ回路Ｌ_ｉに周波数がｆ／ｍ（Ｈｚ）であって位相が２π／ｍずつ異なるｍ本のクロック信号ｃｋｖ＿ｉを入力することにより、エラー信号（Ｅｒｒｏｒ_ｉ）の速度をｆ（Ｈｚ）より遅い２ｆ／ｍ（Ｈｚ）に低減することができる。
【００３６】
図３（Ｎ）に示される信号は、信号名がＤ型フリップフロップ回路ＦＦ_１（４１）の出力ｑｆ_１、Ｄ型フリップフロップ回路ＦＦ_１（４１）のＤ端子における取り込みエッジがクロック信号ｃｋｖ＿２の立ち上がり（↑ｃｋｖ＿２）、信号速度がｆ／３である。図３（Ｏ）に示される信号は、信号名がＤ型フリップフロップ回路ＦＦ_２（４２）の出力ｑｆ_２、Ｄ型フリップフロップ回路ＦＦ_２（４２）のＤ端子における取り込みエッジがクロック信号ｃｋｖ＿３の立ち上がり（↑ｃｋｖ＿３）、信号速度がｆ／３である。図３（Ｐ）に示される信号は、信号名がＤ型フリップフロップ回路ＦＦ_３（４３）の出力ｑｆ_３、Ｄ型フリップフロップ回路ＦＦ_３（４３）のＤ端子における取り込みエッジがクロック信号ｃｋｖ＿４の立ち上がり（↑ｃｋｖ＿４）、信号速度がｆ／３である。図３（Ｑ）に示される信号は、信号名がＤ型フリップフロップ回路ＦＦ_４（４４）の出力ｑｆ_４、Ｄ型フリップフロップ回路ＦＦ_４（４４）のＤ端子における取り込みエッジがクロック信号ｃｋｖ＿１の立ち上がり（↑ｃｋｖ＿１）、信号速度がｆ／３である。
【００３７】
図３（Ｒ）に示される信号は、信号名が論理積回路６６の基準信号（ｒｅｆ＿１）、論理積回路６５の出力を示す論理式が（ｑｆ_１ｘｏｒｑｆ_２）＊ｃｋｖ＿３、信号速度はｆ／４より遅い。図３（Ｓ）に示される信号は、信号名が論理積回路６６の基準信号（ｒｅｆ＿２）、論理積回路６６の出力を示す論理式が（ｑｆ_２ｘｏｒｑｆ_３）＊ｃｋｖ＿４、信号速度はｆ／４より遅い。図３（Ｔ）に示される信号は、信号名が論理積回路６７の基準信号（ｒｅｆ＿３）、論理積回路６７の出力を示す論理式が（ｑｆ_３ｘｏｒｑｆ_４）＊ｃｋｖ＿１、信号速度はｆ／４より遅い。図３（Ｕ）に示される信号は、信号名が論理積回路６８の基準信号（ｒｅｆ＿４）、論理積回路６８の出力を示す論理式が（ｑｆ_４ｘｏｒｑｆ_１）＊ｃｋｖ＿２、信号速度はｆ／４より遅い。上述のように、ｍ個のＤ型フリップフロップ回路ＦＦ_ｉに周波数がｆ／ｍ（Ｈｚ）であって位相が２π／ｍずつ均等に異なるｍ本のクロック信号ｃｋｖ＿ｉを入力することにより、基準信号（ｒｅｆ＿ｉ）の速度をｆ／２（Ｈｚ）より遅いｆ／ｍ（Ｈｚ）に低減することができる。
【００３８】
図３（Ａ）、（Ｂ）および（Ｆ）に示されるように、ラッチ回路Ｌ_１（３１）は、クロック信号ｃｋｖ＿１の立ち上がりで入力データ信号Ｄｉｎ（データ０）を取り込んでｑ_１出力に出力する。入力データ信号がデータ０からデータ１へ遷移しても、クロック信号ｃｋｖ＿１がＨｉｇｈであるためｑ_１出力はデータ０をホールドする。クロック信号ｃｋｖ＿１がＬｏｗになっている間、入力データ信号Ｄｉｎのデータ２がそのまま出力ｑ_１に現れ、入力データ信号Ｄｉｎがデータ３、４へ遷移するとデータ３、４がそのまま出力ｑ_１に現れる。次に、データ入力信号Ｄｉｎがデータ４の間にクロック信号ｃｋｖ＿１が立ち上がると、このデータ４を取り込んでｑ_１出力に出力する。入力データ信号がデータ４からデータ５、６へ遷移しても、クロック信号ｃｋｖ＿１がＨｉｇｈであるためｑ_１出力はデータ４をホールドする。以下同様であるため説明は省略する。
【００３９】
図３（Ａ）、（Ｃ）および（Ｇ）に示されるように、ラッチ回路Ｌ_２（３２）は、クロック信号ｃｋｖ＿２がＬｏｗの間、入力データ信号Ｄｉｎ（データ０、１）を順次ｑ_２出力に出力する。クロック信号ｃｋｖ＿２の立ち上がりで入力データ信号Ｄｉｎ（データ１）を取り込んでｑ_２出力に出力する。入力データ信号がデータ１からデータ２、３へ遷移しても、クロック信号ｃｋｖ＿２がＨｉｇｈであるためｑ_２出力はデータ１をホールドする。クロック信号ｃｋｖ＿２がＬｏｗになっている間、入力データ信号Ｄｉｎのデータ３、４、５がそのまま出力ｑ_２に現れる。次に、データ入力信号Ｄｉｎがデータ５の間にクロック信号ｃｋｖ＿２が立ち上がると、このデータ５を取り込んでｑ_２出力に出力する。以下同様であるため説明は省略する。
【００４０】
図３（Ａ）、（Ｄ）および（Ｈ）に示されるように、ラッチ回路Ｌ_３（３３）は、クロック信号ｃｋｖ＿３がＬｏｗの間、入力データ信号Ｄｉｎ（データ０、１、２）を順次ｑ_３出力に出力する。クロック信号ｃｋｖ＿３の立ち上がりで入力データ信号Ｄｉｎ（データ２）を取り込んでｑ_３出力に出力する。入力データ信号がデータ２からデータ３、４へ遷移しても、クロック信号ｃｋｖ＿３がＨｉｇｈであるためｑ_３出力はデータ２をホールドする。クロック信号ｃｋｖ＿３がＬｏｗになっている間、入力データ信号Ｄｉｎのデータ４、５、６がそのまま出力ｑ_３に現れる。次に、データ入力信号Ｄｉｎがデータ６の間にクロック信号ｃｋｖ＿３が立ち上がると、このデータ６を取り込んでｑ_３出力に出力する。以下同様であるため説明は省略する。
【００４１】
図３（Ａ）、（Ｅ）および（Ｉ）に示されるように、ラッチ回路Ｌ_４（３４）は、クロック信号ｃｋｖ＿４がＬｏｗの間、入力データ信号Ｄｉｎ（データ１、２、３）を順次ｑ_４出力に出力する。クロック信号ｃｋｖ＿４の立ち上がりで入力データ信号Ｄｉｎ（データ３）を取り込んでｑ_４出力に出力する。入力データ信号がデータ３からデータ４、５へ遷移しても、クロック信号ｃｋｖ＿４がＨｉｇｈであるためｑ_４出力はデータ３をホールドする。クロック信号ｃｋｖ＿４がＬｏｗになっている間、入力データ信号Ｄｉｎのデータ５、６、７がそのまま出力ｑ_４に現れる。次に、データ入力信号Ｄｉｎがデータ７の間にクロック信号ｃｋｖ＿４が立ち上がると、このデータ７を取り込んでｑ_４出力に出力する。以下同様であるため説明は省略する。
【００４２】
図３（Ｂ）、（Ｆ）、（Ｇ）および（Ｊ）に示されるように、例えばクロック信号ｃｋｖ＿１がＨｉｇｈ（論理１）であり、かつ出力ｑ_１がデータ０で出力ｑ_２がデータ１である場合、エラー信号（Ｅｒｒｏｒ_１）の出力は「０ｘｏｒ１」となる。クロック信号ｃｋｖ＿１がＨｉｇｈ（論理１）でない場合は、出力ｑ_１と出力ｑ_２とが異なるデータの場合であっても、エラー信号（Ｅｒｒｏｒ_１）の出力は０となる。このため、出力ｑ_１がデータ２で出力ｑ_２がデータ１である場合、または出力ｑ_１がデータ３で出力ｑ_２がデータ１である場合のように、エラー信号（Ｅｒｒｏｒ_１）として位相比較に関係の無いパルスを出力しないですむ。この結果、位相比較精度の低下または誤動作の発生を起こさないですませることができる。すなわち、出力ｑ_１および出力ｑ_２の排他的論理和（回路５１）の出力とクロック信号ｃｋｖ＿１との論理積（回路６１）をとることにより、位相比較に関係するパルス「０ｘｏｒ１」、「４ｘｏｒ５」等のみをエラー信号（Ｅｒｒｏｒ_１）として出力することができる。
【００４３】
図３（Ｊ）に示されるように、エラー信号（Ｅｒｒｏｒ_１）のパルス幅は入力データ信号Ｄｉｎの周期Ｔに対しクロック信号ｃｋｖ＿１の立ち上がりエッジが中央に位置すると（ｍ／２−０．５）×Ｔの長さのパルスとなる。クロック信号ｃｋｖ＿１の立ち上がりエッジが入力データ信号Ｄｉｎの中央よりΔｔだけ前に位置した場合、Δｔだけ少ないパルス幅のエラー信号（Ｅｒｒｏｒ_１）が出力される。一方、クロック信号ｃｋｖ＿１の立ち上がりエッジが入力データ信号Ｄｉｎの中央よりΔｔだけ後に位置した場合、Δｔだけ多いパルス幅のエラー信号（Ｅｒｒｏｒ_１）が出力される。ｍ＝４、Δｔ＝０．５×Ｔの場合、図３（Ｊ）に示されるように、±０．５×Ｔに対して、エラー信号（Ｅｒｒｏｒ_１）のパルス幅は１．５×Ｔ±０．５×Ｔとなる。以下に説明される他のエラー信号（Ｅｒｒｏｒ_ｉ）についても同様である。
【００４４】
図３（Ｃ）、（Ｇ）、（Ｈ）および（Ｋ）に示されるように、例えばクロック信号ｃｋｖ＿２がＨｉｇｈ（論理１）であり、かつ出力ｑ_２がデータ１で出力ｑ_３がデータ２である場合、エラー信号（Ｅｒｒｏｒ_２）の出力は「１ｘｏｒ２」となる。クロック信号ｃｋｖ＿２がＨｉｇｈ（論理１）でない場合は、出力ｑ_２と出力ｑ_３とが異なるデータの場合であっても、エラー信号（Ｅｒｒｏｒ_２）の出力は０となる。すなわち上述と同様に、出力ｑ_２および出力ｑ_３の排他的論理和（回路５２）の出力とクロック信号ｃｋｖ＿２との論理積（回路６２）をとることにより、位相比較に関係するパルス「１ｘｏｒ２」、「５ｘｏｒ６」等のみをエラー信号（Ｅｒｒｏｒ_２）として出力することができる。
【００４５】
図３（Ｄ）、（Ｈ）、（Ｉ）および（Ｌ）に示されるように、例えばクロック信号ｃｋｖ＿３がＨｉｇｈ（論理１）であり、かつ出力ｑ_３がデータ２で出力ｑ_４がデータ３である場合、エラー信号（Ｅｒｒｏｒ_３）の出力は「２ｘｏｒ３」となる。クロック信号ｃｋｖ＿３がＨｉｇｈ（論理１）でない場合は、出力ｑ_３と出力ｑ_４とが異なるデータの場合であっても、エラー信号（Ｅｒｒｏｒ_３）の出力は０となる。すなわち上述と同様に、出力ｑ_３および出力ｑ_４の排他的論理和（回路５３）の出力とクロック信号ｃｋｖ＿３との論理積（回路６３）をとることにより、位相比較に関係するパルス「２ｘｏｒ３」、「６ｘｏｒ７」等のみをエラー信号（Ｅｒｒｏｒ_３）として出力することができる。
【００４６】
図３（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｉ）および（Ｍ）に示されるように、例えばクロック信号ｃｋｖ＿４がＨｉｇｈ（論理１）であり、かつ出力ｑ_４がデータ３で出力ｑ_１がデータ４である場合、エラー信号（Ｅｒｒｏｒ_４）の出力は「３ｘｏｒ４」となる。クロック信号ｃｋｖ＿４がＨｉｇｈ（論理１）でない場合は、出力ｑ_４と出力ｑ_１とが異なるデータの場合であっても、エラー信号（Ｅｒｒｏｒ_４）の出力は０となる。すなわち上述と同様に、出力ｑ_４および出力ｑ_１の排他的論理和（回路５４）の出力とクロック信号ｃｋｖ＿４との論理積（回路６４）をとることにより、位相比較に関係するパルス「３ｘｏｒ４」、「７ｘｏｒ８」等のみをエラー信号（Ｅｒｒｏｒ_４）として出力することができる。
【００４７】
図３（Ｎ）、（Ｏ）および（Ｒ）に示されるように、例えばクロック信号ｃｋｖ＿３がＨｉｇｈ（論理１）であり、かつ出力ｑｆ_１がデータ０で出力ｑｆ_２がデータ１である場合、基準信号（ｒｅｆ＿１）の出力は「０ｘｏｒ１」となる。クロック信号ｃｋｖ＿３がＨｉｇｈ（論理１）でない場合は、出力ｑｆ_１と出力ｑｆ_２とが異なるデータの場合であっても、基準信号（ｒｅｆ＿１）の出力は０となる。従来の位相比較回路でラッチ回路を用いていたのに対して、本発明の位相比較回路ではＤ型フリップフロップ回路を用いることにより、位相比較に関係の無いパルスを排除することができる。さらに、出力ｑｆ_１および出力ｑｆ_２の排他的論理和（回路５５）の出力とクロック信号ｃｋｖ＿３との論理積（回路６５）をとることにより、出力ｑｆ_１がデータ４で出力ｑｆ_２がデータ１である場合のように、位相比較精度の低下または誤動作の発生を引き起こすような位相比較に不要なパルスを排除することができる。この結果、位相比較に関係するパルス「０ｘｏｒ１」、「４ｘｏｒ５」等のみを基準信号（ｒｅｆ＿１）として出力することができる。図３（Ｒ）に示されるように、基準信号（ｒｅｆ＿１）は入力データ信号Ｄｉｎの遷移があった場合、ｍ＝４では常にデータ周期Ｔの２倍の長さ幅（＝２．０×Ｔ、一般的には（ｍ／２）×Ｔ）のパルスとして出力される。以下に説明される他の基準信号においても同様である。
【００４８】
図３（Ｏ）、（Ｐ）、（Ｓ）に示されるように、例えばクロック信号ｃｋｖ＿４がＨｉｇｈ（論理１）であり、かつ出力ｑｆ_２がデータ１で出力ｑｆ_３がデータ２である場合、基準信号（ｒｅｆ＿２）の出力は「１ｘｏｒ２」となる。クロック信号ｃｋｖ＿４がＨｉｇｈ（論理１）でない場合は、出力ｑｆ_２と出力ｑｆ_３とが異なるデータの場合であっても、基準信号（ｒｅｆ＿２）の出力は０となる。すなわち上述したように、位相比較精度の低下または誤動作の発生を引き起こすような位相比較に不要なパルスを排除することができ、位相比較に関係するパルス「１ｘｏｒ２」、「５ｘｏｒ６」等のみを基準信号（ｒｅｆ＿２）として出力することができる。
【００４９】
図３（Ｐ）、（Ｑ）、（Ｔ）に示されるように、例えばクロック信号ｃｋｖ＿１がＨｉｇｈ（論理１）であり、かつ出力ｑｆ_３がデータ２で出力ｑｆ_４がデータ３である場合、基準信号（ｒｅｆ＿３）の出力は「２ｘｏｒ３」となる。クロック信号ｃｋｖ＿１がＨｉｇｈ（論理１）でない場合は、出力ｑｆ_３と出力ｑｆ_４とが異なるデータの場合であっても、基準信号（ｒｅｆ＿３）の出力は０となる。すなわち上述したように、位相比較精度の低下または誤動作の発生を引き起こすような位相比較に不要なパルスを排除することができ、位相比較に関係するパルス「２ｘｏｒ３」、「６ｘｏｒ７」等のみを基準信号（ｒｅｆ＿３）として出力することができる。
【００５０】
図３（Ｑ）、（Ｎ）、（Ｕ）に示されるように、例えばクロック信号ｃｋｖ＿２がＨｉｇｈ（論理１）であり、かつ出力ｑｆ_４がデータ３で出力ｑｆ_１がデータ４である場合、基準信号（ｒｅｆ＿４）の出力は「３ｘｏｒ４」となる。クロック信号ｃｋｖ＿２がＨｉｇｈ（論理１）でない場合は、出力ｑｆ_４と出力ｑｆ_１とが異なるデータの場合であっても、基準信号（ｒｅｆ＿４）の出力は０となる。すなわち上述したように、位相比較精度の低下または誤動作の発生を引き起こすような位相比較に不要なパルスを排除することができ、位相比較に関係するパルス「３ｘｏｒ４」、「７ｘｏｒ８」等のみを基準信号（ｒｅｆ＿４）として出力することができる。
【００５１】
以上より、本発明の位相比較回路ＰＤｍ（２）によれば、ｍ個のラッチ回路Ｌ_ｋに周波数がｆ／ｍ（Ｈｚ）であって位相が２π／ｍずつ異なるｍ本のクロック信号ｃｋｖ＿ｋを入力することにより、エラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の速度をｆ（Ｈｚ）より遅い２ｆ／ｍ（Ｈｚ）に低減することができる。位相比較基準信号ｒｅｆ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の速度も同様にｆ／ｍ（Ｈｚ）に低減することができる。すなわち、本発明の位相比較回路ＰＤｍ（２）により入力データ信号Ｄｉｎとｆ／ｍ（Ｈｚ）の速度のクロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）との位相比較を、最高でも２ｆ／ｍ（Ｈｚ）という従来より極めて低速なエラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）と、ｆ／ｍ（Ｈｚ）の位相比較基準信号ｒｅｆ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）とを用いて行うことができる。
【００５２】
さらに本発明の位相比較回路ＰＤｍ（２）によれば、出力ｑ_ｋおよび出力ｑ_ｋ＋１の排他的論理和の出力とクロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）との論理積をとることにより、位相比較に関係するパルスのみをエラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）として出力することができる。すなわち、エラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）として位相比較に関係の無いパルスを出力しないですみ、位相比較精度の低下または誤動作の発生を起こさないですませることができる。位相比較基準信号ｒｅｆ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）においても出力ｑｆ_ｋおよび出力ｑｆ_ｋ _＋１の排他的論理和の出力とクロック信号ｃｋｖ＿ｋ＋２との論理積をとることにより、位相比較精度の低下または誤動作の発生を引き起こすような位相比較に不要なパルスを排除することができる。この結果、位相比較に関係するパルスのみを位相比較基準信号ｒｅｆ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）として出力することができる。
【００５３】
本発明のＣＤＲ回路１０におけるチャージポンプ回路ＣＰ＿ｋの例としては、例えば“Ａ　１０−Ｇｂ／ｓ　ＣＭＯＳ　Ｃｌｏｃｋ　ａｎｄ　Ｄａｔａ　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ｗｉｔｈ　ａ　Ｈａｌｆ−Ｒａｔｅ　Ｌｉｎｅａｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ”，　Ｊ．　Ｓａｖｏｊ，　ｅｔ　ａｌ．　，ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ，　Ｖｏｌ．　３６，　Ｎｏ．　５，　Ｍａｙ　２００１，　ｐ．７６５，　Ｆｉｇ．１０に示されるチャージポンプ回路を利用することができる。図４は、上記チャージポンプ回路を示すブロック図である。図４において、符号８０は本発明のＣＤＲ回路１０におけるチャージポンプ回路ＣＰ＿ｋの例、８１は電源電圧Ｖｄｄ端子、８２は基準電圧Ｖｒｅｆ端子、８３ないし８７はトランジスタである。同様に符号９１は電源電圧Ｖｄｄ端子、９２は上述のエラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｋの入力端子、９３は上述の位相比較基準信号ｒｅｆ＿ｋの入力端子、９４ないし９７はトランジスタである。符号９８、９９はチャージポンプ回路ＣＰ＿ｋの出力端子であり、各々電位ｖｃｏｎｔ＋とｖｃｏｎｔ−とを示す。出力端子９８と９９とがループフィルタ６へと接続されている。回路全体の動作に関しては上述したため省略する。
【００５４】
本発明のＣＤＲ回路１０における電圧制御発振回路ＶＣＯｍ（１２）の例としては、例えば“Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ　Ｌｏｗ−Ｐｈａｓｅ−Ｎｏｉｓｅ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ　Ｔｕｎｅｄ　Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　ＶＣＯ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｉｎ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ＣＭＯＳ”，　Ｍ．　Ｔｉｅｂｏｕｔ，　ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ，　Ｖｏｌ．　３６，　Ｎｏ．　７，　Ｊｕｌｙ　２００１，　ｐ．１０２３，　Ｆｉｇ．１１に示される電圧制御発振回路を利用することができる。図５は、上記電圧制御発振回路を示すブロック図である。図５において、符号１００は本発明のＣＤＲ回路１０における電圧制御発振回路ＶＣＯｍ（１２）の例（ｍ＝４の場合）、１０１は電源電圧Ｖｄｄ端子、１０２ないし１２１はトランジスタ、１２２は上述の両相単相電圧変換回路ＤＳＣ（１１）から出力された電圧ｖｃｏｎｔの入力端子、１２３ないし１２６は各々上述のクロック信号ｃｋｖ＿１ないしｃｋｖ＿３の出力端子である。回路全体の動作に関しては上述したため省略する。
【００５５】
上述の実施の形態において、複数のチャージポンプＣＰ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）からの位相の異なるチャージポンプ電流により、ｖｃｏｎｔ＋とｖｃｏｎｔ−との間の電位差にノイズが発生する場合は、ループフィルタ６と両相単相電圧変換回路ＤＳＣ（１１）との間に直列にローパスフィルタ（不図示）を設けることにより、ノイズをＣＤＲ回路１０の回路動作に影響しない程度に低減することが可能である。
【００５６】
図１等を用いて説明した上述の実施の形態は、各信号に対して１本の信号を用いて例示している。各信号に対して差動信号を使用し、回路の動作速度やノイズマージンを改善することは、容易に類推可能である。また、差動信号を使用する場合、クロック信号ｃｋｖ＿３にクロック信号ｃｋｖ＿１の反転信号を使用し、クロック信号ｃｋｖ＿４にクロック信号ｃｋｖ＿２の反転信号を使用すること、並びにラッチ回路Ｌ_３（３３）およびラッチ回路Ｌ_４（３４）とＤ型フリップフロップＦＦ_２（４２）およびＤ型フリップフロップＦＦ_３（４３）とにクロック信号の立下りエッジでラッチする回路を使用することも、容易に類推可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＣＤＲ回路によれば、周波数がｆ／ｍ（Ｈｚ）であって位相が２π／ｍずつ異なるｍ本のクロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）を用いることにより、データ入力信号Ｄｉｎとクロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）との位相差を電圧制御発振回路ＶＣＯｍ（１２）の発振周波数にフィードバックして、クロック信号ｃｋｖ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の位相を入力データ信号Ｄｉｎに合わせる動作を行うことができる。本発明のＣＤＲ回路の回路動作において、位相比較回路ＰＤｍ（２）とチャージポンプ回路ＣＰ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の動作速度を律速するエラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の速度と位相比較基準信号ｒｅｆ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の速度とを１／ｍ程度に緩和することができる。このため、エラー信号ｅｒｒｏｒ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）および位相比較基準信号ｒｅｆ＿ｋ（ｋ＝１〜ｍ）を高速のパルスとさせず、最速動作を可能とするＣＤＲ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるＣＤＲ回路のブロック図である。
【図２】本発明の位相比較回路ＰＤｍ（２）の一例（ｍ＝４の場合）のブロック図である。
【図３】本発明の位相比較回路ＰＤｍ（２）のタイムチャートである。
【図４】本発明のチャージポンプ回路ＣＰ＿ｋの一例を示すブロック図である図である。
【図５】本発明の電圧制御発振回路ＶＣＯｍ（１２）の一例（ｍ＝４の場合）を示すブロック図である。
【図６】従来のＣＤＲ回路のブロック図である。
【符号の説明】
１，２１，２２，２３，２４，２５，９２，９３，１２２，１３１　入力端子、２　位相比較回路ＰＤｍ（またはＰＦＤｍ）、　３　チャージポンプ回路ＣＰ＿１、　４　チャージポンプ回路ＣＰ＿２、　５　チャージポンプ回路ＣＰ＿ｍ、　６，１３７　ループフィルタ、　７，９，１３９，１４３　抵抗、　８，１４１　キャパシタ、　１１，１４５　両相単相電圧変換回路ＤＳＣ、　１２　電圧制御発振回路ＶＣＯｍ、　１３，１４，１５，１６，７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７，７８，９８，９９，１２３，１２４，１２５，１２６，１４８，１４９　出力端子、　３０　ラッチ部、　３１，３２，３３，３４　ラッチ回路、　４１，４２，４３，４４　Ｄ型フリップフロップ回路、　５１、５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８　排他的論理和回路、　６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８　論理積回路、　８０　チャージポンプＣＰ＿ｋの回路例、　８１，９１，１０１　電源電圧Ｖｄｄ端子、８２　基準電圧Ｖｒｅｆ端子、　８３〜８７，９４〜９７、１０２〜１２１　トランジスタ、　１００　電圧制御発振回路ＶＣＯｍの回路例、　１３３　位相比較回路ＰＤ、　１３５　チャージポンプ回路ＣＰ、　１４７　電圧制御発振回路ＶＣＯ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a clock data recovery (Clock \ Data \ Recovery :: CDR) circuit for adjusting a phase difference between an input data signal and a clock signal.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 shows a block diagram of a conventional CDR circuit. 6, reference numeral 130 denotes a conventional CDR circuit; 131, an input terminal of an input data signal Din; 133, an input data signal Din input from the input terminal 131; and an output from a voltage controlled oscillator (Voltage Controlled Oscillator: VCO) to be described later. And a phase comparison circuit (Phase Comparator: PC) or a phase difference detection circuit (Phase Detector: PD) for detecting a phase difference or a phase frequency comparison circuit (Phase Frequency Detector: PFD) (hereinafter, the circuit 133 is referred to as a “phase comparison circuit PD”). Subsequently, reference numeral 135 denotes a charge pump circuit (Charging {Pump}: $ CP) that receives the reference signal ref output from the phase comparison circuit PD (133) and an error signal "error" indicating a phase difference and outputs a charging current or a discharging current. , 137 is a loop filter (indicated by a broken line) formed by connecting a resistor R3 (139), a capacitor C2 (141) and a resistor R4 (143) in series, and is a charge pump circuit CP (135). The DC component of the charging current or the discharging current output from is extracted. The loop filter 137 averages the charging current or the discharging current with respect to time and expresses it as a potential difference between vcont + and vcont-. Reference numeral 145 denotes a two-phase single-phase voltage converter (DSC) for converting the DC component extracted by the loop filter 137 into a desired voltage vcont, and 147 denotes a desired output from the two-phase single-phase voltage converter DSC (145). Is a voltage controlled oscillation circuit VCO that outputs a clock signal ckv according to the voltage vcont of the phase control circuit PD (133) and serves as an input to the phase comparison circuit PD (133).
In this conventional example, the output of the charge pump circuit 135 is a differential signal, and the loop filter 137 also has a differential configuration. However, a configuration using a single-phase output charge pump circuit and a single-phase loop filter is also available. Commonly found. In the single-phase configuration, a circuit such as a voltage follower circuit is used instead of the two-phase / single-phase voltage conversion circuit 145.
[0003]
Next, the operation of the conventional CDR circuit 130 will be described. As shown in FIG. 6, a conventional CDR circuit 130 outputs an input data signal Din (frequency f (bits / sec or Hz)) input from an input terminal 131 from a voltage controlled oscillation circuit VCO (147). This is a circuit for adjusting the frequency and the phase of the clock signal ckv to be adjusted. That is, an operation is performed in which the phase difference between the data input signal Din and the clock signal ckv is fed back to the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator circuit VCO (147) to adjust the phase of the clock signal ckv to the input data signal Din. When the rising edge of the clock signal ckv is positioned at the center of the time width (period T = 1 / f) of the input data signal Din (period T = 1 / f), the locked state is established in which both signals match. In the locked state, the input data signal Din is latched and shaped by the clock signal ckv in the flip-flop circuit (not shown) inside the phase comparison circuit PD (133), and is output as the Dout signal output from the CDR circuit 130 as the output terminal 148. Output from The clock signal ckv in the locked state is output from the output terminal 149 as a Ckout signal.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional CDR circuit 130 oscillates the frequency f (Hz) or f / 2 (Hz) with respect to the input data signal Din having the frequency f (bits / sec or Hz). 147). Therefore, the pulse width of the error signal error output from the phase comparison circuit CP (133) may be T / 2 or less, and the error signal error and the reference signal ref may be high-speed pulses. . As a result, the response of the phase comparison circuit PD (133) and the charge pump circuit CP135 is rate-determined, and the CDR circuit 130 cannot operate at the highest speed as a whole.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problem, and a phase difference between a data input signal Din and a clock signal ckv is detected by a phase comparison circuit PD, and this phase difference is detected by a voltage control oscillation circuit. In a CDR circuit that performs an operation of feeding back to the oscillation frequency of the VCO and adjusting the phase of the clock signal ckv to the input data signal Din, the error signal error and the reference signal ref, which are the outputs of the phase comparison circuit PD, are not made high-speed pulses. An object of the present invention is to provide a CDR circuit capable of operating at the highest speed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The clock data recovery circuit according to the present invention is a clock data recovery circuit for adjusting a phase difference between an input data signal and a clock signal, wherein the input data signal has a period T and the clock signal has a frequency f. / M (f = 1 / T, m = 2ⁿ, N is a natural number of 2 or more) and m clock signals whose phases are different by 2π / m, and the clock data recovery circuit inputs the input data signal and the m clock signals, It indicates the phase difference between the transition edge of the input data signal and the transition edge of each clock signal, and outputs m error signals whose minimum pulse width is (m / 2-1) × T or more, and whose pulse width is ( a phase comparison circuit that outputs m reference signals of (m / 2) × T, and a predetermined error signal and m reference signals of the m error signals output from the phase comparison circuit. A charge pump circuit group having m charge pump circuits for inputting a predetermined one of the reference signals and outputting a charge current or a discharge current; and m charge pump circuits of the charge pump circuit group. Connected in common and the A loop filter that outputs a DC voltage component by temporally averaging a charging current or a discharging current output from a pump circuit group, and a voltage conversion circuit that converts the DC voltage component output from the loop filter to a predetermined voltage. A voltage-controlled oscillation circuit that receives a predetermined voltage output from the voltage conversion circuit and generates the m clock signals, wherein the voltage-controlled oscillation circuit compares the generated m clock signals with the phase comparison signal. Output to a circuit, wherein the phase comparison circuit converts the input data signal into m data signals obtained by subjecting the input data signal to predetermined shaping processing and one or more clock signals when a predetermined lock state is established. It is characterized by outputting.
[0007]
Here, in the clock data recovery circuit according to the present invention, the phase comparison circuit latches the input data signal in parallel at a rising edge of each of the clock signals, and outputs each of the output signals from the latch unit and A phase difference between a transition edge of an input data signal and a transition edge of each clock signal based on each clock signal, and m error signals having a minimum pulse width of (m / 2-1) × T or more An error signal output unit, an input unit for inputting each output signal from the latch unit in parallel at a rising edge of each clock signal, and an output unit based on the output signal from the input unit and each clock signal. A reference signal output unit for outputting m reference signals having a pulse width of (m / 2) × T, and a predetermined adjustment to the input data signal when a predetermined lock state is established. An output unit that outputs m data signals and one or more clock signals that have been subjected to shape processing can be provided.
[0008]
Here, the clock data recovery circuit according to the present invention may further include a low-pass filter connected in series between the loop filter and the voltage conversion circuit.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 shows a block diagram of a CDR circuit according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a CDR circuit for adjusting a phase difference between an input data signal and a clock signal in the embodiment of the present invention, and 1 denotes an input terminal of an input data signal Din (period T). Reference numeral 2 denotes a phase comparison circuit PDm (or PFDm) that inputs an input data signal Din and m clock signals ckv_k (k = 1 to m). The phase comparison circuit PDm (2) indicates the phase difference between the transition edge of the input data signal Din and the transition edge of each clock signal ckv_k (k = 1 to m), and the minimum pulse width is (m / 2-1) × It outputs m error signals error_k (k = 1 to m) of T or more, and m reference signals (or phase comparison reference signals) ref_k (k = 1 to m) having a pulse width of (m / 2) × T. ) Is output. Here, the frequency of the clock signal ckv_k (k = 1 to m) is f / m (f = 1 / T, m = 2).ⁿ, N is a natural number of 2 or more) and m clock signals whose phases are different by 2π / m. When a predetermined lock state is established, the phase comparison circuit PDm (2) outputs m data signals Dout_k (k = 1 to m) obtained by subjecting the input data signal Din to a predetermined shaping process with reference numerals 13 to 15. The clock signal CKout in the locked state is output from the output terminal 16 from the output terminal shown.
[0011]
Subsequently, in FIG. 1, reference numeral 3 denotes a phase comparison between a predetermined one error signal error_1 out of the m error signals error_k (k = 1 to m) output from the phase comparison circuit PDm (2) and the m error signals. A charge pump circuit CP_1 that receives a predetermined one phase comparison reference signal ref_1 among the reference signals ref_k (k = 1 to m) and outputs a charging current or a discharging current. Similarly to the charge pump circuit CP_1 (3), the charge pump circuit CP_2 (4) receives the error signal error_2 and the phase comparison reference signal ref_2, and outputs a charge current or a discharge current. Similarly, the charge pump circuit CP_m (5) receives the error signal error_m and the phase comparison reference signal ref_m, and outputs a charge current or a discharge current. A charge pump circuit group is configured by m charge pump circuits CP_1 (3) to CP_m (5).
[0012]
In FIG. 1, reference numeral 6 is commonly connected to each of the m charge pump circuits CP_k (k = 1 to m) of the above-described charge pump circuit group, and represents a charge current or a discharge current output from the charge pump circuit group. This is a loop filter (indicated by a broken line) that outputs a DC voltage component by averaging over time. The loop filter 6 is configured by connecting a resistor R1 (7), a capacitor C1 (8), and a resistor R2 (9) in series. The loop filter 6 averages the charging current or the discharging current with respect to time and vcont + and vcont-. It appears as a potential difference between Reference numeral 11 denotes a two-phase single-phase voltage conversion circuit (DSC) for converting the DC component extracted by the loop filter 6 into a predetermined voltage vcont, and 12 denotes a predetermined two-phase single-phase voltage conversion circuit DSC (11) output from the two-phase single-phase voltage conversion circuit DSC (11). Is a voltage-controlled oscillation circuit VCOm that receives the voltage vcont and generates the above-mentioned m clock signals ckv_k (k = 1 to m). The voltage controlled oscillation circuit VCOm (12) outputs the generated m clock signals ckv_k (k = 1 to m) to the phase comparison circuit PDm (2).
As described above, the case where the charge pump circuit and the loop filter use the differential type and the two-phase single-phase voltage conversion circuit is used has been described. It goes without saying that a voltage follower circuit or the like can be used instead of the voltage conversion circuit.
[0013]
Next, the operation of the CDR circuit 10 according to the embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the CDR circuit 10 responds to an input data signal Din (frequency f (bits / sec or Hz)) input from the input terminal 1 by a frequency output from the voltage-controlled oscillation circuit VCOm (12). Is f / m (f = 1 / T, m = 2ⁿ, N is a natural number of 2 or more) and is a circuit that matches the phase with m clock signals ckv_k (k = 1 to m) whose phases are different by 2π / m. The CDR circuit 10 feeds back the phase difference between the data input signal Din and the clock signal ckv_k (k = 1 to m) to the oscillation frequency of the voltage controlled oscillation circuit VCOm (12), and outputs the clock signal ckv_k (k = 1 to m). ) Is performed to adjust the phase to the input data signal Din. In the locked state, the input data signal Din is latched and shaped by the clock signal ckv_k (k = 1 to m) in the flip-flop circuit (shown in FIG. 2 described later) inside the phase comparison circuit PD (133), and the CDR circuit The signals are output from output terminals 13 to 15 as Dout_k (k = 1 to m) signals, which are outputs of 10. The clock signal Ckout in the locked state is output from the output terminal 16. As described above, by using m clock signals ckv_k (k = 1 to m) having a frequency of f / m (Hz) and a phase different by 2π / m, the error signal error_k (k = 1 to m) can be reduced to 2 × f / m (Hz), which is lower than the conventional 2 × f (Hz, frequency conversion). This effect works in proportion to the phase comparison reference signal ref_k (k = 1 to m).
[0014]
As shown in FIG. 1, the phase comparison circuit PDm (2) outputs an error signal error_k (k = 1 to m) and a phase comparison reference signal ref_k (k = 1 to m), which are phase comparison signals. The error signal error_k (k = 1 to m) and the phase comparison reference signal ref_k (k = 1 to m) are input one by one to the charge pump circuits CP_k (k = 1 to m) of the charge pump circuit group. . The charge pump circuit CP_k (k = 1 to m) performs the same operation as the conventional charge pump circuit CP (135) when viewed as one circuit. However, the current ratio between the charging current and the discharging current can be changed as appropriate. The charge current and the discharge current of the charge pump circuit CP_k (k = 1 to m) are averaged over time by a commonly connected loop filter 6. Therefore, m pieces of phase information (error signal error_k or phase comparison reference signal ref_k, k = 1 to m) output from the phase comparison circuit PDm (2) pass through the charge pump circuit CP_k (k = 1 to m). It is averaged in time by the loop filter 6 and appears as a potential difference between vcont + and vcont−. The two-phase single-phase voltage conversion circuit DSC (11) converts the potential difference between vcont + and vcont- into a predetermined voltage, for example, like the two-phase single-phase voltage conversion circuit DSC (145) in the conventional CDR circuit 130. The signal is converted from the potential GND to the potential vcont, and is fed back to the oscillation frequency of the voltage controlled oscillation circuit VCOm (12). By this feedback, the CDR circuit 10 according to the embodiment of the present invention changes the frequency of the oscillation clock signal ckv_k (k = 1 to m) of the voltage controlled oscillation circuit VCOm (12) to the input data signal Din which is an input of the CDR circuit 10. The operation is performed so that the phases match.
[0015]
FIG. 2 is a block diagram showing an example (when m = 4) of the phase comparison circuit PDm (2) of the present invention. Where m = 2ⁿ, N is a natural number of 2 or more, and FIG. 2 illustrates a case where m = 4. Of course, other m = 8, 16, 32, etc. may be used. In FIG. 2, reference numeral 20 denotes an example of the phase comparison circuit PDm (2) of the present invention (when m = 4), 21 denotes an input terminal of the clock signal ckv_1, 22 denotes an input terminal of the clock signal ckv_2, and 23 denotes an input terminal of the clock signal ckv_3. An input terminal, 24 is an input terminal for the clock signal ckv_4, and 25 is an input terminal for the input data signal Din. Reference numerals 31, 32, 33 and 34 denote a data input D terminal, a clock input C terminal and a Q output (q₁Latch circuit L having₁, L₂, L₃And L₄, Reference numerals 41, 42, 43 and 44 denote a data input D terminal, a clock input C terminal and a Q output (qf₁D-type flip-flop circuit FF having₁, FF₂, FF₃And FF₄, Symbols 51 to 58 are exclusive OR circuits XOR₁Or XOR₈, Symbols 61 to 68 are AND circuits AND₁Or AND₈Reference numeral 71 denotes an output terminal of the error signal (error_1), 72 denotes an output terminal of the error signal (error_2), 73 denotes an output terminal of the error signal (error_3), 74 denotes an output terminal of the error signal (error_4), and 75 denotes a reference signal. An output terminal of (ref_1), 76 is an output terminal of the reference signal (ref_2), 77 is an output terminal of the reference signal (ref_3), and 78 is an output terminal of the reference signal (ref_4).
[0016]
The phase comparison circuit PDm (20) of the present invention is a phase comparison circuit that compares the phase difference between the transition edge of the input data signal Din and the transition edge of the clock signal ckv_k (k = 1 to m). The input data signal Din has a cycle of T, and the clock signal ckv_k (k = 1 to m) is m clock signals having a frequency of f / m (f = 1 / T) and a phase different by 2π / m. is there. As shown in FIG. 2, the phase comparison circuit PDm (20) of the present invention includes a latch unit 30 that latches an input data signal Din in parallel at the rising edge of each clock signal ckv_k, and each output from the latch unit 30. Signal (q₁Etc.) and each clock signal ckv_k, the phase difference between the transition edge of the input data signal Din and the transition edge of each clock signal ckv_k, and the minimum pulse width is (m / 2-1) × T or more. , An error signal output unit 50 that outputs m error signals (error_1, etc.), and output signals (q₁) Are input in parallel at the rising edge of each clock signal ckv_k, and an output signal (qf₁And a reference signal output unit 60 that outputs m reference signals (ref_1, etc.) having a pulse width of (m / 2) × T based on each clock signal ckv_k. Further, when a predetermined lock state is established, m data signals Dout_k (k = 1 to m) obtained by subjecting the input data signal Din to a predetermined shaping process are output, and one or more clock signals CKout are output. Output unit (not shown).
[0017]
The latch unit 30 latches the input data signal Din at the rising edge of the clock signal ckv_k._i(I = 1 to m) in parallel. As shown in FIG.₁(31) latches the input data signal Din input to the D terminal at the rising edge of the clock signal ckv_k input to the C terminal, and outputs the Q output (q₁) Is output. While the clock signal ckv_1 input to the C terminal is High (logic 1), the Q output (q₁) As it is. On the other hand, while the clock signal ckv_1 input to the C terminal is Low (logic 0), the input data signal Din is directly output to the Q output (q₁). Therefore, if the input data signal Din changes on the way while the clock signal ckv_1 input to the C terminal is Low (logic 0), the Q output (q₁) Also changes.
[0018]
Latch circuit L₂(32) latches the input data signal Din input to the D terminal at the rising edge of the clock signal ckv_2 input to the C terminal, and outputs the Q output (q₂) Is output. While the clock signal ckv_2 input to the C terminal is High (logic 1), the Q output (q₂) As it is. On the other hand, while the clock signal ckv_2 input to the C terminal is Low (logic 0), the input data signal Din is directly output to the Q output (q₂). Therefore, if the input data signal Din changes in the middle while the clock signal ckv_2 input to the C terminal is Low (logic 0), the Q output (q₂) Also changes.
[0019]
Latch circuit L₃(33) latches the input data signal Din input to the D terminal at the rising edge of the clock signal ckv_3 input to the C terminal, and outputs the Q output (q₃) Is output. While the clock signal ckv_3 input to the C terminal is High (logic 1), the Q output (q₃) As it is. On the other hand, while the clock signal ckv_3 input to the C terminal is Low (logic 0), the input data signal Din is directly output to the Q output (q₃). Therefore, if the input data signal Din changes in the middle while the clock signal ckv_3 input to the C terminal is Low (logic 0), the Q output (q₃) Also changes.
[0020]
Latch circuit L₄(34) latches the input data signal Din input to the D terminal at the rising edge of the clock signal ckv_4 input to the C terminal, and outputs the Q output (q₄) Is output. While the clock signal ckv_4 input to the C terminal is High (logic 1), the Q output (q₄) As it is. On the other hand, while the clock signal ckv_4 input to the C terminal is Low (logic 0), the input data signal Din is directly output to the Q output (q₄). Therefore, if the input data signal Din changes on the way while the clock signal ckv_4 input to the C terminal is Low (logic 0), the Q output (q₄) Also changes.
[0021]
The error signal output unit 50 is connected to the latch circuit L of the latch unit 30._iOutput signal q_iAnd latch circuit L_{k + 1}Output signal q_{k + 1}(If k + 1 = m + 1, the latch circuit L₁Output signal q₁) Is output as the error signal error_k (k = 1 to m). As shown in FIG.₁Q output of (31) (q₁) And latch circuit L₂The Q output of (32) (q₂) Is an exclusive OR circuit XOR₁(51) and its output q₁xorq₂AND clock signal ckv_1 is an AND circuit AND₁(61) and its output (q₁xorq₂) * Ckv_1 is output from the output terminal 71 as an error signal (error_1). Here, the symbol “*” means a logical product.
[0022]
Latch circuit L₂The Q output of (32) (q₂) And latch circuit L₃The Q output of (33) (q₃) Is an exclusive OR circuit XOR₂(52) and its output q₂xorq₃And a clock signal ckv_2 are AND circuits AND₂(62) and its output (q₂xorq₃) * Ckv_2 is output from the output terminal 72 as an error signal (error_2).
[0023]
Latch circuit L₃The Q output of (33) (q₃) And latch circuit L₄Q output of (34) (q₄) Is an exclusive OR circuit XOR₃(53) and its output q₃xorq₄AND clock signal ckv_3 is an AND circuit AND₃(63) and its output (q₃xorq₄) * Ckv_3 is output from the output terminal 73 as an error signal (error_3).
[0024]
Latch circuit L₄Q output of (34) (q₄) And latch circuit L₁Q output of (31) (q₁) Is an exclusive OR circuit XOR₄(54) and its output q₄xorq₁AND clock signal ckv_4 is an AND circuit AND₃(64) and its output (q₄xorq₁) * Ckv_4 is output from the output terminal 74 as an error signal (error_4). In this way, when m = 4, when k + 1 = m + 1 = 5 and the maximum number 4 is exceeded, the latch circuit L_{k + 1}(= L₅) Output signal q_{k + 1}(= Q₅) Returns to the output signal q₁And
[0025]
The input unit 40 is connected to the latch circuit L_iOutput signal q_iFlip-flop FF at the rising edge of the clock signal ckv_k + 1 (clock signal ckv_1 when k + 1 = m + 1)_k(K = 1 to m) in parallel. As shown in FIG. 2, a D-type flip-flop FF₁(41) is a latch circuit L input to the D terminal at the rising edge of the clock signal ckv_2 input to the C terminal.₁Output signal q of (31)₁Is latched, and the Q output (qf₁) To the signal q₁Is output. Until the next rising edge of the clock signal ckv_2, the Q output (qf₁) As it is. Therefore, the D terminal q₁Is changed, the Q output (qf₁) Does not change.
[0026]
D-type flip-flop FF₂(42) is a latch circuit L input to the D terminal at the rising edge of the clock signal ckv_3 input to the C terminal.₂The output signal q of (32)₂Is latched, and the Q output (qf₂) To the signal q₂Is output. Until the next rising edge of the clock signal ckv_3, the Q output (qf₂) As it is. Therefore, the D terminal q₂Is changed, the Q output (qf₂) Does not change.
[0027]
D-type flip-flop FF₃(43) is a latch circuit L input to the D terminal at the rising edge of the clock signal ckv_4 input to the C terminal.₃The output signal q of (33)₃Is latched, and the Q output (qf₃) To the signal q₃Is output. Until the next rising edge of the clock signal ckv_4, the Q output (qf₃) As it is. Therefore, the D terminal q₃Is changed, the Q output (qf₃) Does not change.
[0028]
D-type flip-flop FF₄(44) is a latch circuit L input to the D terminal at the rising edge of the clock signal ckv_1 input to the C terminal.₄Output signal q of (34)₄Is latched, and the Q output (qf₄) To the signal q₄Is output. Until the next rising edge of the clock signal ckv_1, the Q output (qf₄) As it is. Therefore, the D terminal q₄Is changed, the Q output (qf₄) Does not change. In this way, when m = 4, when k + 1 = m + 1 = 5 and the maximum number 4 is exceeded, the D-type flip-flop FF_{k + 1}(= FF₅), The clock signal ckv_k + 1 (= ckv_5) returns to the original clock signal ckv_1.
[0029]
The reference signal output unit 60 is a D-type flip-flop FF of the input unit 40._kOutput signal qf_kAnd D-type flip-flop FF_{k + 1}Output signal qf_{k + 1}(If k + 1 = m + 1, D-type flip-flop FF₁Output signal qf₁) And the clock signal ckv_k + 2 (the clock signal ckv_1 when k + 2 = m + 1 and the clock signal ckv_2 when k + 2 = m + 2) as the reference signal ref_k (k = 1 to m). Output. As shown in FIG. 2, a D-type flip-flop FF₁Q output of (41) (qf₁) And D-type flip-flop FF₂Q output of (42) (qf₂) Is an exclusive OR circuit XOR₅(55) and its output qf₁xorqf₂AND clock signal ckv_3 is an AND circuit AND₅(65) and its output (qf₁xorqf₂) * Ckv_3 is output from the output terminal 75 as the reference signal (ref_1).
[0030]
D-type flip-flop FF₂Q output of (42) (qf₂) And D-type flip-flop FF₃Q output of (43) (qf₃) Is an exclusive OR circuit XOR₆(56) and its output qf₂xorqf₃AND clock signal ckv_4 is an AND circuit AND₆(66) and its output (qf₂xorqf₃) * Ckv_4 is output from the output terminal 76 as the reference signal (ref_2).
[0031]
D-type flip-flop FF₃Q output of (43) (qf₃) And D-type flip-flop FF₄Q output of (44) (qf₄) Is an exclusive OR circuit XOR₇(57) and its output qf₃xorqf₄AND clock signal ckv_1 is an AND circuit AND₇(67) and its output (qf₃xorqf₄) * Ckv_1 is output from the output terminal 77 as the reference signal (ref_3). As described above, when m = 4, when k + 1 = m + 1 = 5 and the maximum number 4 is exceeded, the AND circuit AND₇The clock signal ckv_k + 1 (= ckv_5) input to (67) returns to the original state and becomes the clock signal ckv_1.
[0032]
D-type flip-flop FF₄Q output of (44) (qf₄) And D-type flip-flop FF₁Q output of (41) (qf₁) Is an exclusive OR circuit XOR₈(58) and its output qf₄xorqf₁And a clock signal ckv_2 are AND circuits AND₈(Qf) and its output (qf₄xorqf₁) * Ckv_2 is output from the output terminal 78 as the reference signal (ref_4). As described above, when m = 4, when k + 1 = m + 1 = 5 and the maximum number 4 is exceeded, the D-type flip-flop circuit FF_{k + 1}(= FF₅) Output signal qf_{k + 1}(= Qf₅) Returns to the output signal qf₁And Further, an AND circuit AND₈The clock signal ckv_k + 2 (= ckv_6) input to (68) is advanced by one from the output signal ckv_1 to be ckv_2.
[0033]
FIGS. 3A to 3U show time charts of the phase comparator PDm (2) of the present invention shown in FIG. 3 (A) to 3 (U) are denoted by the same reference numerals as those in FIG. The signal shown in FIG. 3A has a signal name of the input data signal Din, a signal speed (converted to Hz, the same applies hereinafter) of f / 2 (data cycle is T (= 1 / f)), , Data 0, data 1, and the like. The signal shown in FIG. 3B has a signal name of clock signal ckv_1, a logical expression of ckv_1, a signal speed of f / 4, an input data signal Din rising during data 0, and an input data signal Din It is shown that it falls between two. The signal shown in FIG. 3C has a signal name of a clock signal ckv_2, a logical expression of ckv_2, a signal speed of f / 4, an input data signal Din rising during data 1, and an input data signal Din It is shown that it falls between three. The signal shown in FIG. 3D has a signal name of clock signal ckv_3, a logical expression of ckv_3, a signal speed of f / 4, an input data signal Din rising during data 2, and an input data signal Din It is shown that it falls between four. The signal shown in FIG. 3E has a signal name of clock signal ckv_4, a logical expression of ckv_4, a signal speed of f / 4, an input data signal Din rising between data 3, and an input data signal Din It is shown that it falls between five.
[0034]
The signal shown in FIG.₁Output q of (31)₁, Latch circuit L₁The fetch edge at the D terminal of (31) is the rising edge of the clock signal ckv_1 (@ ckv_1), and the speed of the used signal (0, 4, 8,...) Is f / 3. The signal shown in FIG. 3G has a signal name of a latch circuit L.₂Output q of (32)₂, Latch circuit L₂The capture edge at the D terminal of (32) is the rising edge of the clock signal ckv_2 (@ ckv_2), and the speed of the signal to be used (1, 5, 9,...) Is f / 3. The signal shown in FIG.₃Output q of (33)₃, Latch circuit L₃The fetch edge at the D terminal in (33) is the rising edge of the clock signal ckv_3 (@ ckv_3), and the speed of the signal to be used (2, 6,...) Is f / 3. The signal shown in FIG. 3I has a signal name of the latch circuit L.₄Output q of (34)₄, Latch circuit L₄The fetch edge at the D terminal of (34) is the rising edge of the clock signal ckv_4 (@ ckv_4), and the speed of the signal to be used (3, 7,...) Is f / 3.
[0035]
The signal shown in FIG. 3J has the signal name of the error signal (Error) of the AND circuit 61.₁), The logical expression indicating the output of the AND circuit 61 is (q₁xorq₂) * Ckv_1, signal speed is lower than f / 2. The signal shown in FIG. 3K has the signal name of the error signal (Error) of the AND circuit 62.₂), The logical expression indicating the output of the AND circuit 62 is (q₂xorq₃) * Ckv_2, signal speed is lower than f / 2. The signal shown in FIG. 3L has a signal name of an error signal (Error) of the AND circuit 63.₃), The logical expression indicating the output of the AND circuit 63 is (q₃xorq₄) * Ckv_3, signal speed is lower than f / 2. The signal shown in FIG. 3M has the signal name of the error signal (Error) of the AND circuit 64.₄), The logical expression indicating the output of the AND circuit 64 is (q₄xorq₁) * Ckv_4, signal speed is lower than f / 2. As described above, the m latch circuits L_iInputting m clock signals ckv_i having a frequency of f / m (Hz) and a phase difference of 2π / m each to an error signal (Error)_i) Can be reduced to 2 f / m (Hz), which is lower than f (Hz).
[0036]
The signal shown in FIG. 3N has a signal name of a D-type flip-flop circuit FF.₁Output qf of (41)₁, D-type flip-flop circuit FF₁The fetch edge at the D terminal in (41) is the rising edge of the clock signal ckv_2 (@ ckv_2), and the signal speed is f / 3. The signal shown in FIG. 3 (O) has a signal name of a D-type flip-flop circuit FF.₂Output qf of (42)₂, D-type flip-flop circuit FF₂In (42), the fetch edge at the D terminal is the rising edge of the clock signal ckv_3 (@ ckv_3), and the signal speed is f / 3. The signal shown in FIG. 3 (P) has a signal name of a D-type flip-flop circuit FF.₃The output qf of (43)₃, D-type flip-flop circuit FF₃The fetch edge at the D terminal in (43) is the rising edge of the clock signal ckv_4 (@ ckv_4), and the signal speed is f / 3. The signal shown in FIG. 3 (Q) has a signal name of a D-type flip-flop circuit FF.₄Output qf of (44)₄, D-type flip-flop circuit FF₄The fetch edge at the D terminal in (44) is the rising edge of the clock signal ckv_1 (@ ckv_1), and the signal speed is f / 3.
[0037]
The signal shown in FIG. 3R has a reference signal (ref_1) of the AND circuit 66 and an output of the AND circuit 65 whose logical expression is (qf₁xorqf₂) * Ckv_3, signal speed is lower than f / 4. The signal shown in FIG. 3 (S) has a reference name (ref_2) of the AND circuit 66 and a logical expression indicating the output of the AND circuit 66 (qf₂xorqf₃) * Ckv_4, signal speed is lower than f / 4. The signal shown in FIG. 3 (T) has a reference name (ref_3) of the AND circuit 67 and a logical expression (qf) indicating the output of the AND circuit 67.₃xorqf₄) * Ckv_1, signal speed is lower than f / 4. The signal shown in FIG. 3U has a reference name (ref_4) of the AND circuit 68 and a logical expression indicating the output of the AND circuit 68 (qf₄xorqf₁) * Ckv_2, signal speed is lower than f / 4. As described above, m D-type flip-flop circuits FF_iInput the m clock signals ckv_i whose frequency is f / m (Hz) and whose phases are evenly different by 2π / m to reduce the speed of the reference signal (ref_i) to f / (Hz) lower than f / 2 (Hz). / M (Hz).
[0038]
As shown in FIGS. 3A, 3B and 3F, the latch circuit L₁(31) captures the input data signal Din (data 0) at the rising edge of the clock signal ckv_1 and sets q₁Output to output. Even if the input data signal transitions from data 0 to data 1, since the clock signal ckv_1 is High, q₁The output holds data 0. While the clock signal ckv_1 is Low, the data 2 of the input data signal Din is output as it is q₁And when the input data signal Din transitions to data 3 and 4, data 3 and 4 are output q₁Appear in. Next, when the clock signal ckv_1 rises while the data input signal Din is data 4, the data 4 is fetched and q₁Output to output. Even if the input data signal transits from data 4 to data 5 and 6, since the clock signal ckv_1 is High, q₁The output holds data 4. Hereinafter, the description is omitted because it is the same.
[0039]
As shown in FIGS. 3A, 3C and 3G, the latch circuit L₂(32) sequentially changes the input data signal Din (data 0, 1) by q while the clock signal ckv_2 is Low.₂Output to output. At the rising edge of the clock signal ckv_2, the input data signal Din (data 1) is fetched and q₂Output to output. Even if the input data signal transits from data 1 to data 2 and 3, since the clock signal ckv_2 is High, q₂The output holds data 1. While the clock signal ckv_2 is Low, the data 3, 4, and 5 of the input data signal Din are directly output q₂Appear in. Next, when the clock signal ckv_2 rises while the data input signal Din is the data 5, the data 5 is fetched and q₂Output to output. Hereinafter, the description is omitted because it is the same.
[0040]
As shown in FIGS. 3A, 3D and 3H, the latch circuit L₃(33) sequentially changes the input data signal Din (data 0, 1, 2) by q while the clock signal ckv_3 is Low.₃Output to output. At the rising edge of the clock signal ckv_3, the input data signal Din (data 2) is fetched and q₃Output to output. Even if the input data signal transitions from data 2 to data 3 and 4, since the clock signal ckv_3 is High, q₃The output holds data 2. While the clock signal ckv_3 is Low, the data 4, 5, and 6 of the input data signal Din are directly output q₃Appear in. Next, when the clock signal ckv_3 rises while the data input signal Din is data 6, the data 6 is fetched and q₃Output to output. Hereinafter, the description is omitted because it is the same.
[0041]
As shown in FIGS. 3A, 3E and 3I, the latch circuit L₄(34) sequentially changes the input data signal Din (data 1, 2, 3) by q while the clock signal ckv_4 is Low.₄Output to output. At the rising edge of the clock signal ckv_4, the input data signal Din (data 3) is fetched and q₄Output to output. Even if the input data signal transits from data 3 to data 4 and 5, since the clock signal ckv_4 is High, q₄The output holds data 3. While the clock signal ckv_4 is Low, the data 5, 6, 7 of the input data signal Din is output as it is q.₄Appear in. Next, when the clock signal ckv_4 rises while the data input signal Din is data 7, the data 7 is fetched and q₄Output to output. Hereinafter, the description is omitted because it is the same.
[0042]
As shown in FIGS. 3B, 3F, 3G, and 3J, for example, the clock signal ckv_1 is High (logic 1) and the output q₁Is output 0 with data 0₂Is data 1, an error signal (Error)₁) Is “0xor1”. If the clock signal ckv_1 is not High (logic 1), the output q₁And output q₂Is different from the error signal (Error).₁) Is 0. Therefore, the output q₁Is output as data 2 q₂Is data 1 or output q₁Is output as data 3 q₂Is an error signal (Error) as in the case where₁), It is not necessary to output a pulse irrelevant to the phase comparison. As a result, it is possible to prevent a decrease in the phase comparison accuracy or a malfunction. That is, the output q₁And output q₂Of the exclusive OR (circuit 51) and the clock signal ckv_1 (circuit 61), only the pulses “0xor1”, “4xor5”, etc. related to the phase comparison are output as an error signal (Error).₁) Can be output.
[0043]
As shown in FIG. 3 (J), an error signal (Error)₁) Is a pulse having a length of (m / 2−0.5) × T when the rising edge of the clock signal ckv_1 is located at the center with respect to the period T of the input data signal Din. When the rising edge of the clock signal ckv_1 is located before the center of the input data signal Din by Δt, an error signal (Error) having a pulse width smaller by Δt.₁) Is output. On the other hand, when the rising edge of the clock signal ckv_1 is located at the point Δt later than the center of the input data signal Din, the error signal (Error) having a pulse width larger by Δt.₁) Is output. When m = 4 and Δt = 0.5 × T, as shown in FIG. 3 (J), an error signal (Error) is given for ± 0.5 × T.₁) Is 1.5 × T ± 0.5 × T. Other error signals (Error described below)_iThe same applies to ()).
[0044]
As shown in FIGS. 3C, 3G, 3H and 3K, for example, the clock signal ckv_2 is High (logic 1) and the output q₂Is output q with data 1₃Is the data 2, the error signal (Error)₂) Is “1xor2”. When the clock signal ckv_2 is not High (logic 1), the output q₂And output q₃Is different from the error signal (Error).₂) Is 0. That is, as described above, the output q₂And output q₃By taking the logical product (circuit 62) of the output of the exclusive OR (circuit 52) and the clock signal ckv_2, only the pulses “1xor2”, “5xor6”, etc. related to the phase comparison are output as the error signal (Error).₂) Can be output.
[0045]
As shown in FIGS. 3 (D), (H), (I) and (L), for example, the clock signal ckv_3 is High (logic 1) and the output q₃Is output as data 2 q₄Is data 3, an error signal (Error)₃) Is "2xor3". When the clock signal ckv_3 is not High (logic 1), the output q₃And output q₄Is different from the error signal (Error).₃) Is 0. That is, as described above, the output q₃And output q₄By taking the logical product (circuit 63) of the output of the exclusive OR (circuit 53) and the clock signal ckv_3, only the pulses “2xor3”, “6xor7”, etc. related to the phase comparison are output as the error signal (Error).₃) Can be output.
[0046]
As shown in FIGS. 3E, 3F, 3I, and 3M, for example, the clock signal ckv_4 is High (logic 1) and the output q₄Is output as data 3 q₁Is data 4, an error signal (Error)₄) Is "3xor4". When the clock signal ckv_4 is not High (logic 1), the output q₄And output q₁Is different from the error signal (Error).₄) Is 0. That is, as described above, the output q₄And output q₁By taking the logical product (circuit 64) of the output of the exclusive OR (circuit 54) and the clock signal ckv_4, only the pulses “3xor4”, “7xor8”, etc. related to the phase comparison are output as the error signal (Error).₄) Can be output.
[0047]
3 (N), (O) and (R), for example, the clock signal ckv_3 is High (logic 1) and the output qf₁Is output qf with data 0₂Is data 1, the output of the reference signal (ref_1) is “0xor1”. If the clock signal ckv_3 is not High (logic 1), the output qf₁And output qf₂Is output, the output of the reference signal (ref_1) is zero. While the conventional phase comparison circuit uses a latch circuit, the phase comparison circuit of the present invention uses a D-type flip-flop circuit to eliminate a pulse irrelevant to the phase comparison. Further, the output qf₁And output qf₂AND (clock 65) of the output of the exclusive OR (circuit 55) and the clock signal ckv_3 to obtain the output qf₁Is output qf with data 4₂Is unnecessary, a pulse unnecessary for the phase comparison that causes a decrease in the accuracy of the phase comparison or the occurrence of a malfunction can be eliminated. As a result, only the pulses “0xor1”, “4xor5”, etc. related to the phase comparison can be output as the reference signal (ref_1). As shown in FIG. 3 (R), when there is a transition of the input data signal Din, the reference signal (ref_1) is always twice as long as the data period T (= 2.0 × T) when m = 4. , Generally (m / 2) × T). The same applies to other reference signals described below.
[0048]
3 (O), (P) and (S), for example, the clock signal ckv_4 is High (logic 1) and the output qf₂Is output qf with data 1₃Is data 2, the output of the reference signal (ref_2) is “1xor2”. When the clock signal ckv_4 is not High (logic 1), the output qf₂And output qf₃Is output, the output of the reference signal (ref_2) is zero. That is, as described above, a pulse unnecessary for the phase comparison that causes a decrease in the phase comparison accuracy or a malfunction may be eliminated, and only the pulses “1xor2”, “5xor6”, etc. related to the phase comparison are used as the reference signal. (Ref_2).
[0049]
As shown in FIGS. 3 (P), (Q), and (T), for example, the clock signal ckv_1 is High (logic 1) and the output qf₃Is output with data 2 qf₄Is data 3, the output of the reference signal (ref_3) is “2xor3”. If the clock signal ckv_1 is not High (logic 1), the output qf₃And output qf₄Even if the data is different, the output of the reference signal (ref_3) is 0. That is, as described above, a pulse unnecessary for the phase comparison that causes a decrease in the phase comparison accuracy or a malfunction may be eliminated, and only the pulses “2xor3”, “6xor7”, etc. related to the phase comparison are used as the reference signal. (Ref — 3).
[0050]
As shown in FIGS. 3 (Q), (N) and (U), for example, the clock signal ckv_2 is High (logic 1) and the output qf₄Is output with data 3 qf₁Is data 4, the output of the reference signal (ref_4) is “3xor4”. When the clock signal ckv_2 is not High (logic 1), the output qf₄And output qf₁Even if the data is different, the output of the reference signal (ref_4) is 0. That is, as described above, a pulse unnecessary for the phase comparison that causes a decrease in the phase comparison accuracy or the occurrence of a malfunction can be eliminated, and only the pulses “3xor4”, “7xor8”, etc. related to the phase comparison are used as the reference signal. (Ref — 4).
[0051]
As described above, according to the phase comparison circuit PDm (2) of the present invention, m latch circuits L_kInput the m clock signals ckv_k having a frequency of f / m (Hz) and a phase of 2π / m each, so that the speed of the error signal error_k (k = 1 to m) is lower than f (Hz). It can be reduced to 2 f / m (Hz). The speed of the phase comparison reference signal ref_k (k = 1 to m) can be similarly reduced to f / m (Hz). That is, the phase comparison circuit PDm (2) of the present invention compares the phase of the input data signal Din with the clock signal ckv_k (k = 1 to m) having a speed of f / m (Hz) at a maximum of 2 f / m (Hz). ) Can be performed using an error signal error_k (k = 1 to m), which is much slower than the conventional method, and a phase comparison reference signal ref_k (k = 1 to m) of f / m (Hz).
[0052]
Further, according to the phase comparison circuit PDm (2) of the present invention, the output q_kAnd output q_{k + 1}And the clock signal ckv_k (k = 1 to m) is ANDed with the output of the exclusive OR to output only the pulse related to the phase comparison as the error signal error_k (k = 1 to m). it can. That is, it is not necessary to output a pulse irrelevant to the phase comparison as the error signal error_k (k = 1 to m), and it is possible to prevent a decrease in the phase comparison accuracy or a malfunction. Even when the phase comparison reference signal ref_k (k = 1 to m) is output qf_kAnd output qf_k ₊₁And the clock signal ckv_k + 2 are ANDed with each other to eliminate pulses unnecessary for phase comparison that may cause a decrease in phase comparison accuracy or a malfunction. As a result, only pulses related to the phase comparison can be output as the phase comparison reference signal ref_k (k = 1 to m).
[0053]
Examples of the charge pump circuit CP_k in the CDR circuit 10 of the present invention include, for example, “A 10-Gb / s CMOS Clock and Data Data Recovery Circuit with a A Half-Rate Linear Linear Phase Detector”, “J. {Savoj, {et} al. , IEEE Journal of Solid-State circuits, Vol. No. 36, No. 5, May 2001, p. 765, @Fig. The charge pump circuit shown at 10 can be used. FIG. 4 is a block diagram showing the charge pump circuit. 4, reference numeral 80 denotes an example of the charge pump circuit CP_k in the CDR circuit 10 of the present invention, 81 denotes a power supply voltage Vdd terminal, 82 denotes a reference voltage Vref terminal, and 83 to 87 denote transistors. Similarly, reference numeral 91 denotes a power supply voltage Vdd terminal, 92 denotes an input terminal of the above-described error signal error_k, 93 denotes an input terminal of the above-described phase comparison reference signal ref_k, and 94 to 97 denote transistors. Reference numerals 98 and 99 are output terminals of the charge pump circuit CP_k, which indicate potentials vcont + and vcont-, respectively. Output terminals 98 and 99 are connected to loop filter 6. The operation of the entire circuit has been described above and will not be described.
[0054]
Examples of the voltage controlled oscillator circuit VCOm (12) in the CDR circuit 10 of the present invention include, for example, "Low-Power / Low-Phase / Noise / Differentially / Tuned / Quadrature / VCO / Design / in / Standard / CMOS"; Tiebout, IEEE Journal of−Solid-State circuits, Vol. No. 36, No. $ 7, July $ 2001, $ p. 1023, @Fig. 11 can be used. FIG. 5 is a block diagram showing the voltage controlled oscillation circuit. In FIG. 5, reference numeral 100 denotes an example of the voltage controlled oscillator circuit VCOm (12) in the CDR circuit 10 of the present invention (when m = 4); 101, a power supply voltage Vdd terminal; 102 to 121, transistors; Input terminals of the voltage vcont output from the single-phase voltage conversion circuit DSC (11), and 123 to 126 are output terminals of the above-described clock signals ckv_1 to ckv_3, respectively. The operation of the entire circuit has been described above and will not be described.
[0055]
In the above embodiment, when noise is generated in the potential difference between vcont + and vcont− due to charge pump currents having different phases from the plurality of charge pumps CP_k (k = 1 to m), the loop filter 6 By providing a low-pass filter (not shown) in series with the two-phase / single-phase voltage conversion circuit DSC (11), it is possible to reduce noise so as not to affect the circuit operation of the CDR circuit 10.
[0056]
The above embodiment described with reference to FIG. 1 and the like illustrates an example using one signal for each signal. It can be easily analogized to use a differential signal for each signal to improve the operation speed and noise margin of the circuit. When a differential signal is used, an inverted signal of the clock signal ckv_1 is used as the clock signal ckv_3, an inverted signal of the clock signal ckv_2 is used as the clock signal ckv_4, and the latch circuit L₃(33) and latch circuit L₄(34) and D-type flip-flop FF₂(42) and D-type flip-flop FF₃(43) It is also possible to easily analogize using a circuit that latches at the falling edge of the clock signal.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the CDR circuit of the present invention, by using m clock signals ckv_k (k = 1 to m) whose frequency is f / m (Hz) and whose phase is different by 2π / m at a time. The phase difference between the data input signal Din and the clock signal ckv_k (k = 1 to m) is fed back to the oscillation frequency of the voltage controlled oscillation circuit VCOm (12) to change the phase of the clock signal ckv_k (k = 1 to m). An operation for adjusting to the input data signal Din can be performed. In the circuit operation of the CDR circuit of the present invention, the phase comparison is made between the speed of the error signal error_k (k = 1 to m) that controls the operation speed of the phase comparison circuit PDm (2) and the charge pump circuit CP_k (k = 1 to m). The speed of the reference signal ref_k (k = 1 to m) can be reduced to about 1 / m. For this reason, it is possible to provide a CDR circuit that enables the fastest operation without making the error signal error_k (k = 1 to m) and the phase comparison reference signal ref_k (k = 1 to m) into high-speed pulses.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a CDR circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of an example (when m = 4) of a phase comparison circuit PDm (2) of the present invention.
FIG. 3 is a time chart of the phase comparison circuit PDm (2) of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a charge pump circuit CP_k of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing an example (when m = 4) of the voltage controlled oscillator circuit VCOm (12) of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram of a conventional CDR circuit.
[Explanation of symbols]
1, 2, 22, 23, 24, 25, 92, 93, 122, 131 input terminals, 2 phase comparator circuit PDm (or PFDm), {3} charge pump circuit CP_1, {4} charge pump circuit CP_2, {5} charge pump circuit CP_m, 6,137} loop filter, {7, 9, 139, 143} resistor, {8, 141} capacitor, {11, 145} two-phase single-phase voltage conversion circuit DSC, {12} voltage-controlled oscillation circuit VCOm, {13, 14, 15, 16, 71, 72} , 73, 74, 75, 76, 77, 78, 98, 99, 123, 124, 125, 126, 148, 149 output terminals, {30} latch section, {31, 32, 33, 34} latch circuit, {41, 42, 43} , 44} D-type flip-flop circuit, # 51, 52, 53, 54, 55, 6, 57, 58} exclusive OR circuit, {61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68} AND circuit, {80} circuit example of charge pump CP_k, {81, 91, 101} power supply voltage Vdd terminal, 82} reference Voltage Vref terminal, {83-87, 94-97, 102-121} transistor, circuit example of {100} voltage controlled oscillation circuit VCOm, {133} phase comparison circuit PD, {135} charge pump circuit CP, {147} voltage controlled oscillation circuit VCO.

Claims

A clock data recovery circuit for adjusting a phase difference between an input data signal and a clock signal, wherein the input data signal has a period of T, and the clock signal has a frequency of f / m (f = 1 / T, m = 2 ⁿ , where n is a natural number of 2 or more) and m clock signals whose phases are different by 2π / m each,
The input data signal and the m clock signals are input, and the phase difference between the transition edge of the input data signal and the transition edge of each clock signal is indicated, and the minimum pulse width is (m / 2-1). A phase comparison circuit that outputs m error signals of not less than × T and outputs m reference signals having a pulse width of (m / 2) × T;
A predetermined one of the m error signals output from the phase comparison circuit and a predetermined one of the m reference signals are input, and a charging current or a discharging current is input. A charge pump circuit group having m charge pump circuits that output
A loop filter that is commonly connected to the m charge pump circuits of the charge pump circuit group and averages a charging current or a discharging current output from the charge pump circuit group over time to output a DC voltage component;
A voltage conversion circuit that converts a DC voltage component output from the loop filter to a predetermined voltage,
A voltage-controlled oscillation circuit that receives a predetermined voltage output from the voltage conversion circuit and generates the m clock signals;
The voltage-controlled oscillation circuit outputs the generated m clock signals to the phase comparison circuit,
A clock output unit that outputs m data signals and one or more clock signals obtained by subjecting the input data signal to a predetermined shaping process when the phase comparison circuit enters a predetermined lock state; Data recovery circuit.

2. The clock data recovery circuit according to claim 1, wherein the phase comparison circuit comprises:
A latch unit that latches the input data signal in parallel at each rising edge of the clock signal;
The phase difference between the transition edge of the input data signal and the transition edge of each clock signal is indicated based on each output signal from the latch unit and each clock signal, and the minimum pulse width is (m / 2-1). An error signal output unit that outputs m error signals of Ｔ × T or more;
An input unit for inputting each output signal from the latch unit in parallel at a rising edge of each clock signal,
A reference signal output unit that outputs m reference signals having a pulse width of (m / 2) × T based on an output signal from the input unit and each of the clock signals;
A clock comprising an output section for outputting m data signals obtained by subjecting the input data signal to predetermined shaping processing and one or more clock signals when a predetermined lock state is established. Data recovery circuit.

3. The clock data recovery circuit according to claim 1, further comprising a low-pass filter connected in series between said loop filter and said voltage conversion circuit.