JP2006333262A - Clock recovery circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受信したデータからクロックを再生するクロックリカバリ回路に関する。 The present invention relates to a clock recovery circuit that recovers a clock from received data.
高速シリアル伝送において、送信側と受信側で同期をとることは、データを正しく伝送する上で非常に重要である。この同期をとる方式として、1Gbsを超える伝送速度では、クロックデータリカバリ方式がよく用いられる。 In high-speed serial transmission, synchronization between the transmission side and the reception side is very important for correctly transmitting data. As a method for achieving this synchronization, a clock data recovery method is often used at a transmission rate exceeding 1 Gbs.
クロックデータリカバリ方式では、送信側から送信されたデータを受信側で受け取るとき、データを読み出すためのクロックを受信したデータから受信側で再生する。このようにクロックを受信したデータから再生することをクロックリカバリと呼び、そのための回路をクロックリカバリ回路と呼ぶ。 In the clock data recovery method, when data transmitted from the transmission side is received on the reception side, a clock for reading data is reproduced from the received data on the reception side. Such reproduction from the received data is called clock recovery, and a circuit for that purpose is called a clock recovery circuit.
クロックリカバリ回路は、受信したデータの遷移情報をもとにクロックを再生する。そのため、受信したデータからクロックリカバリ回路へ十分な遷移情報が与えられることが望ましい。そこで、クロックデータリカバリ方式によるシリアルデータ伝送を行う場合、送信データのエンコードにデータ遷移のない期間が長くならないような工夫が凝らされている。その1つに8B10B符号化方式がある。 The clock recovery circuit regenerates the clock based on the transition information of the received data. Therefore, it is desirable that sufficient transition information is given from the received data to the clock recovery circuit. Therefore, when serial data transmission is performed by the clock data recovery method, an effort has been made so that the period of no data transition does not become long in encoding of transmission data. One of them is the 8B10B encoding method.
8B10B符号化方式は、8ビットのデータに12個のスペシャルキャラクタを付加することにより8ビットデータを10ビットデータに符号化するものであり、同じ値のビットの連続が最大でも5となるように工夫された符号化方式である。すなわち、8B10B符号化方式では、データ遷移のない期間は最大でも5データ期間分である。 The 8B10B encoding method encodes 8-bit data into 10-bit data by adding 12 special characters to 8-bit data, so that the continuation of bits of the same value is 5 at the maximum. This is a devised coding method. That is, in the 8B10B encoding method, the period without data transition is a maximum of 5 data periods.
従来、クロックリカバリ回路には、受信データと再生クロックの位相関係をフィードバックして、再生クロックの位相誤差と周波数誤差を修正していくPLL(Phase Locked Loop)が多く用いられていた。しかし、PLLを用いる場合、再生クロックが安定するまでに時間がかかり、データを受信し始めてから送信側との同期がとれるようになるまでの時間がかかるという問題があった。そこで、PLLを使用せず、同期式遅延回路を用いて再生クロックを短時間で同期状態にするクロックリカバリ回路が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a PLL (Phase Locked Loop) that corrects the phase error and the frequency error of the recovered clock by feeding back the phase relationship between the received data and the recovered clock is often used for the clock recovery circuit. However, when the PLL is used, there is a problem that it takes time until the recovered clock is stabilized, and it takes time until synchronization with the transmission side is started after data is received. In view of this, a clock recovery circuit that uses a synchronous delay circuit to synchronize the recovered clock in a short time without using a PLL has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかし、上述の提案の同期式遅延回路は、多段のゲート回路で遅延回路が構成されており、遅延時間の調整が段階的にしか行えず、また最小遅延時間単位も大きいものと考えられる。そのため、将来更なる伝送速度の向上が求められたときに、その要求に十分に応えられないことが予想される。
そこで、本発明の目的は、回路構成が簡単で、かつデータの伝送速度が高くてもデータ受信後直ちにクロックを再生することのできるクロックリカバリ回路を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a clock recovery circuit that has a simple circuit configuration and can regenerate a clock immediately after data reception even if the data transmission rate is high.
本発明の一態様によれば、予め設定されている伝送速度で伝送され、無遷移期間が最大Nデータ期間と規定されている受信データの遷移を検出してパルス信号を発生するパルス信号発生回路と、遅延時間が遅延時間制御信号により制御されている遅延素子を(N−1)個直列に接続した遅延素子群と、前記予め設定されている伝送速度に基づいて、前記遅延素子の遅延時間が前記受信データの1データ期間分となるように制御する前記遅延時間制御信号を出力する遅延時間制御回路と、前記パルス信号を前記遅延素子群に入力し、前記パルス信号を前記受信データの1データ期間分ずつ順次遅延させた(N−1)個の遅延パルス信号を前記遅延素子群の前記(N−1)個の遅延素子から1つずつ出力する遅延パルス信号生成回路と、前記パルス信号および前記(N−1)個の遅延パルス信号の論理和をとる論理和回路とを具備することを特徴とするクロックリカバリ回路が提供される。 According to one aspect of the present invention, a pulse signal generation circuit that generates a pulse signal by detecting a transition of received data that is transmitted at a preset transmission rate and has a non-transition period defined as a maximum N data period A delay element group in which (N−1) delay elements whose delay times are controlled by a delay time control signal are connected in series, and the delay time of the delay elements based on the preset transmission rate A delay time control circuit that outputs the delay time control signal that controls the received data to be one data period; and the pulse signal is input to the delay element group, and the pulse signal is set to 1 of the received data. A delay pulse signal generation circuit for outputting (N−1) delay pulse signals sequentially delayed by a data period one by one from the (N−1) delay elements of the delay element group; The clock recovery circuit, characterized by comprising a logic OR circuit which takes the logical sum of the signal and the (N-1) number of delay pulse signal.
本発明によれば、予め設定されたデータの伝送速度に基づいて遅延時間が受信データの1データ期間分に制御される遅延素子を、データの無遷移の最大期間数より1つ少ない数だけ用いることで再生クロックを生成することができるため、回路構成が簡単であり、かつデータの遷移からクロックを生成しているのでデータの伝送速度が高くても必ずデータを読み取れるクロックをデータの受信後直ちに再生することができる。 According to the present invention, the number of delay elements whose delay time is controlled to one data period of received data based on a preset data transmission rate is one less than the maximum number of periods without data transition. Since the recovered clock can be generated, the circuit configuration is simple, and the clock is generated from the data transition. Therefore, even if the data transmission speed is high, the clock that can always read the data is set immediately after receiving the data. Can be played.
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例に係るクロックリカバリ回路の構成の例を示す回路図である。ここで、本実施例のクロックリカバリ回路へ入力される受信データは、送信側との間でデータ伝送速度が予め設定されているものであり、また、送信側が8B10B符号化方式で送信データを符号化していてデータの最大無遷移期間(N)が5データ期間であるものとする。 FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a clock recovery circuit according to an embodiment of the present invention. Here, the reception data input to the clock recovery circuit of the present embodiment has a data transmission speed set in advance with the transmission side, and the transmission side encodes the transmission data using the 8B10B encoding method. It is assumed that the maximum non-transition period (N) of data is 5 data periods.
本実施例のクロックリカバリ回路100は、受信データの遷移を検出してパルス信号を発生するパルス信号発生回路1と、遅延時間制御信号により遅延時間が制御されている4個の遅延素子21、22、23、24を直列に接続した遅延素子群2と、遅延素子2122、23、24の遅延時間を制御する遅延時間制御信号を出力する遅延時間制御回路3と、パルス信号発生回路1から出力したパルス信号を遅延素子群2へ入力し、遅延素子21の出力から遅延パルス信号1、遅延素子22の出力から遅延パルス信号2、遅延素子23の出力から遅延パルス信号3、遅延素子24の出力から遅延パルス信号4を出力する遅延パルス信号生成回路4と、パルス信号発生回路1から出力したパルス信号および遅延パルス信号生成回路4から出力した遅延パルス信号1〜4を入力し、その論理和出力を再生クロック信号として出力する論理和回路4とを有する。
The clock recovery circuit 100 according to this embodiment includes a pulse
ここで、本実施例では遅延素子群2に含まれる遅延素子の数を4としているが、この遅延素子の数nは、受信データの最大無遷移期間Nの値よりn=N−1として決定されるものである。本実施例では、N=5である8B10B符号化方式のデータを受信するものとしているため、n=5−1=4としている。 Here, in the present embodiment, the number of delay elements included in the delay element group 2 is 4, but the number n of delay elements is determined as n = N−1 from the value of the maximum no-transition period N of received data. It is what is done. In this embodiment, since data of the 8B10B encoding method with N = 5 is received, n = 5-1 = 4.
図2は、パルス信号発生回路1の構成の例を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the pulse
パルス信号発生回路1は、受信データを遅延させる遅延回路11と、受信データと遅延回路11の出力が入力される排他的論理和回路12とからなる。
The pulse
図3は、図2に示すパルス信号発生回路1の動作の例を示す動作波形図である。
FIG. 3 is an operation waveform diagram showing an example of the operation of the pulse
排他的論理和回路12は、受信データと、この受信データを遅延回路11で遅延させた信号との排他的論理和をとる。したがって、排他的論理和回路12の出力は、受信データの遷移端から遅延回路11の遅延分だけ論理‘1’を出力する波形となる。換言すれば、排他的論理和回路12は、受信データの遷移を検出し、その遷移端から遅延回路11の遅延分のパルス幅を持つパルス信号を出力する。 The exclusive OR circuit 12 takes an exclusive OR of the received data and a signal obtained by delaying the received data by the delay circuit 11. Therefore, the output of the exclusive OR circuit 12 has a waveform that outputs logic “1” by the delay of the delay circuit 11 from the transition end of the received data. In other words, the exclusive OR circuit 12 detects the transition of the received data and outputs a pulse signal having a pulse width corresponding to the delay of the delay circuit 11 from the transition end.
ここで、遅延回路11の遅延幅は、クロックリカバリ回路100から出力する再生クロック信号を受けて動作する回路の動作に必要な最小パルス幅の値などをもとに決定する。 Here, the delay width of the delay circuit 11 is determined based on the value of the minimum pulse width necessary for the operation of the circuit that operates by receiving the recovered clock signal output from the clock recovery circuit 100.
図4は、図1に示す遅延時間制御回路3の構成の例を示す回路図である。なお、ここでは、遅延時間制御信号として遅延時間制御電圧を出力する例を示す。また、図4では、発振器31に直列に接続される遅延素子の数を2個としているが、この遅延素子の個数は、後述するように発振器31の発振周期に連動して決まるものであり、2個に固定されるものではない。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the delay time control circuit 3 shown in FIG. Here, an example in which a delay time control voltage is output as the delay time control signal is shown. In FIG. 4, the number of delay elements connected in series to the
遅延時間制御回路3は、発振器31と、発振器31の出力信号が入力される遅延素子32と、遅延素子32に直列に接続された遅延素子33と、発振器31の出力信号の位相と遅延素子32、33により遅延させた発振器31の出力信号の位相とを比較する位相比較器34と、位相比較器34による位相比較の結果にもとづいて、遅延素子32、33により遅延させた発振器31の出力信号の位相が発振器31の出力信号の位相と一致するように、遅延素子32、33の遅延時間を制御する遅延時間制御電圧の値を調整する遅延時間制御電圧調整回路35とを有する。
The delay time control circuit 3 includes an
ここで、発振器31の発振周期は、受信データの1データ期間の2m倍(mは正の整数)となるように設定する。また、この発振器31の発振周期に連動して、発振器31の出力信号の位相を遅延させる直列接続の遅延素子の数は2m個とする。
Here, the oscillation period of the
図4は、m=1とした場合の例を示すものである。この場合、受信データの1データ期間をTとすると、発振器31の発振周期は2Tとなり、遅延素子の数は2個となる。
FIG. 4 shows an example when m = 1. In this case, if one data period of the received data is T, the oscillation period of the
図5に、制御電圧で遅延時間が制御される遅延素子の具体的な構成例を示す。図5に示すような遅延素子を遅延素子32、33として用いる。また、遅延素子32、33として図5に遅延素子を用いる場合、図1に示す遅延素子21、22、23、24としても図5に遅延素子を使用する。すなわち、遅延時間制御回路3で用いる遅延素子と、遅延パルス信号生成回路4で用いる遅延素子とは、遅延時間制御信号に対する遅延特性が同一のものである。
FIG. 5 shows a specific configuration example of the delay element whose delay time is controlled by the control voltage. Delay elements as shown in FIG. 5 are used as the
図5に示す遅延素子は、電圧制御型可変容量Cを負荷とするドライバ3Aで構成する。電圧制御型可変容量Cの容量は、遅延時間制御電圧の大きさによって変化する。負荷である電圧制御型可変容量Cの容量が変化することにより、この負荷を駆動するドライバ3Aの出力に要する時間が変化する。すなわち、遅延時間制御電圧によってドライバ3Aの出力遅れ時間を制御することができる。
The delay element shown in FIG. 5 includes a
図6は、図4に示す遅延時間制御回路3の動作の様子を示す波形図である。受信データの1データ期間をTとすると、発振器31の発振周期は2Tに設定されている。
FIG. 6 is a waveform diagram showing how the delay time control circuit 3 shown in FIG. 4 operates. If one data period of the received data is T, the oscillation period of the
発振器31の出力の位相と、発振器31の出力を遅延素子32、33で遅延させた信号の位相が、位相比較器34で比較される。この位相比較器34での比較結果を受けて、遅延時間制御電圧調整回路35は、遅延素子32、33で遅延させた信号の位相が発振器31の出力の位相に一致するように、遅延素子32、33に与える遅延時間制御電圧の値を調整する。
A
遅延素子32、33の遅延時間がそれぞれTとなったときに、発振器31の出力に対する遅延素子33の出力信号の位相の遅れが2Tとなり、遅延素子32、33で遅延させた発振器31の出力の位相と、発振器31の出力の位相とが一致するようになる。
When the delay times of the
そこで、この状態で遅延時間制御電圧調整回路35から出力される遅延時間制御電圧の値は安定する。すなわち、このとき遅延時間制御電圧調整回路35から出力される遅延時間制御電圧により、遅延素子32、33の遅延時間はTに制御される。
Therefore, in this state, the value of the delay time control voltage output from the delay time control
そこで、図1に示す遅延素子21、22、23、24に遅延素子32、33と同一の遅延特性を持つ遅延素子を使用すると、遅延時間制御電圧調整回路35から出力される遅延時間制御電圧により、遅延素子21、22、23、24の遅延時間もTに制御される。
Therefore, when delay elements having the same delay characteristics as the
図6は、遅延素子21、22、23、24の遅延時間がTに制御されているときのクロックリカバリ回路100の動作の様子を示す波形図である。なお、ここでは、受信データの無遷移期間が最大の5データ期間であるときの動作を示す。 FIG. 6 is a waveform diagram showing how the clock recovery circuit 100 operates when the delay time of the delay elements 21, 22, 23, 24 is controlled to T. In FIG. Here, the operation when the no-transition period of the received data is the maximum five data periods is shown.
受信データの遷移端で、パルス信号発生回路1からパルス信号が出力される。このパルス信号は、それぞれ遅延時間がTである遅延素子21、22、23、24により順次Tずつ遅延され、遅延パルス信号1、遅延パルス信号2、遅延パルス信号3、遅延パルス信号4として、遅延パルス信号生成回路4から出力される。
A pulse signal is output from the pulse
パルス信号発生回路1から出力されたパルス信号と、遅延パルス信号生成回路4から出力された遅延パルス信号1、遅延パルス信号2、遅延パルス信号3、遅延パルス信号4は、論理和回路5へ入力され、その論理和がとられる。
The pulse signal output from the pulse
その結果、論理和回路5からは、パルス信号発生回路1からのパルス信号、およびこのパルス信号をTずつ遅延させた4つのパルス信号が、T間隔で並んだパルス列が出力される。これにより、受信データの最大無遷移期間の間が、1データ期間のT周期で並んだパルス信号で満たされる。そして、受信データの次の遷移端でパルス信号発生回路1から出力される次のパルス信号に連続する。
As a result, the OR circuit 5 outputs a pulse train in which the pulse signal from the pulse
このようにして、論理和回路5からは、周期Tで連続するパルス信号を得ることができ、この論理和回路5の出力が、クロックリカバリ回路100の再生クロック信号出力となる。 In this way, a continuous pulse signal with a period T can be obtained from the OR circuit 5, and the output of the OR circuit 5 becomes the reproduced clock signal output of the clock recovery circuit 100.
上述したように、本実施例のクロックリカバリ回路100から出力される再生クロック信号の周期Tは、遅延素子21〜24の遅延時間Tにより決定される。この遅延素子21〜24の遅延時間Tは、遅延時間制御回路3から出力される遅延時間制御信号により制御される。遅延時間制御回路3は、発振器31の出力を利用して遅延時間制御信号を生成する。したがって、データの受信開始前に発振器31の発振を開始させておけば、データの受信開始時点までに、遅延素子21〜24の遅延時間をTにするよう遅延時間制御回路3から出力される遅延時間制御信号の信号値を決定しておくことができる。これにより、データが入力されると直ちに再生クロック信号を出力することができ、この再生クロック用いてデータの受信を行うなどの動作を直ちに開始することができる。
As described above, the period T of the recovered clock signal output from the clock recovery circuit 100 according to the present embodiment is determined by the delay time T of the delay elements 21 to 24. The delay time T of the delay elements 21 to 24 is controlled by a delay time control signal output from the delay time control circuit 3. The delay time control circuit 3 uses the output of the
従来のクロックリカバリ回路は、データが入力されてから遅延素子の遅延時間を決定する動作を開始していた。これに対して、本実施例のクロックリカバリ回路100は、データが入力される前に遅延素子の遅延時間を決定している。したがって、従来のクロックリカバリ回路と比較すると、本実施例のクロックリカバリ回路100は、データが入力されてから実際にデータを受信できるようになるまでの時間を短縮することができる。 The conventional clock recovery circuit starts an operation of determining the delay time of the delay element after data is input. In contrast, the clock recovery circuit 100 of this embodiment determines the delay time of the delay element before data is input. Therefore, as compared with the conventional clock recovery circuit, the clock recovery circuit 100 according to the present embodiment can shorten the time from when data is input until the data can actually be received.
このような本実施例によれば、受信データの最大無遷移期間のデータ期間の数より1つ少ない数の、簡単な回路構成でありながら遅延時間延の制御が容易な遅延素子を用いることにより、再生クロックを生成することができる。また、伝送速度に応じて遅延時間制御回路で用いる発振器の発振周波数を変えることにより、伝送速度が高速になっても、それに応じた再生クロックを生成することができる。また、データが入力されると直ちに再生クロックを出力することができるので、データが入力されてからデータを受信できるようになるまでの時間を短くすることができる。 According to the present embodiment as described above, by using one delay element that is one simpler than the number of data periods in the maximum no-transition period of the received data and that can easily control the delay time extension. A reproduction clock can be generated. Further, by changing the oscillation frequency of the oscillator used in the delay time control circuit in accordance with the transmission speed, it is possible to generate a reproduction clock corresponding to the transmission speed even when the transmission speed becomes high. In addition, since the reproduction clock can be output immediately after the data is input, the time from when the data is input until the data can be received can be shortened.
1 パルス信号発生回路
2 遅延素子群
3 遅延時間制御回路
4 遅延パルス信号生成回路
5 論理和回路
11 遅延回路
12 排他的論理和回路
21、22、23、24、32、33 遅延素子
31 発振器
34 位相比較器
35 遅延時間制御電圧調整回路
3A ドライバ
C 電圧制御型可変型容量
100 クロックリカバリ回路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
遅延時間が遅延時間制御信号により制御されている遅延素子を(N−1)個直列に接続した遅延素子群と、
前記予め設定されている伝送速度に基づいて、前記遅延素子の遅延時間が前記受信データの1データ期間分となるように制御する前記遅延時間制御信号を出力する遅延時間制御回路と、
前記パルス信号を前記遅延素子群に入力し、前記パルス信号を前記受信データの1データ期間分ずつ順次遅延させた(N−1)個の遅延パルス信号を前記遅延素子群の前記(N−1)個の遅延素子から1つずつ出力する遅延パルス信号生成回路と、
前記パルス信号および前記(N−1)個の遅延パルス信号の論理和をとる論理和回路と
を具備することを特徴とするクロックリカバリ回路。 A pulse signal generation circuit that generates a pulse signal by detecting a transition of received data that is transmitted at a preset transmission rate and has a no-transition period defined as a maximum N data period;
A delay element group in which (N−1) delay elements whose delay times are controlled by a delay time control signal are connected in series;
A delay time control circuit that outputs the delay time control signal for controlling the delay time of the delay element to be one data period of the received data based on the preset transmission rate;
The pulse signal is input to the delay element group, and (N−1) delayed pulse signals obtained by sequentially delaying the pulse signal by one data period of the received data are the (N−1) delay pulse groups. ) Delay pulse signal generation circuit that outputs one by one from each delay element;
A clock recovery circuit comprising: a logical sum circuit that takes a logical sum of the pulse signal and the (N-1) delayed pulse signals.
前記受信データの1データ期間の2m倍(mは正の整数)の周期で発振する発振器と、
前記発振器の出力信号が入力され、前記遅延時間制御電圧により遅延時間が制御される直列接続された2m個の前記電圧制御型遅延素子と、
前記発振器の出力信号の位相と前記2m個の前記電圧制御型遅延素子により遅延させた前記発振器の出力信号の位相とを比較する位相比較器と、
前記位相比較器による位相比較の結果にもとづいて、前記2m個の前記電圧制御型遅延素子により遅延させた前記発振器の出力信号の位相が前記発振器の出力信号の位相と一致するように前記遅延時間制御電圧の値を調整する遅延時間制御電圧調整回路と
を有することを特徴とする請求項2に記載のクロックリカバリ回路。 The delay time control circuit includes:
An oscillator that oscillates at a period of 2 m times (m is a positive integer) of one data period of the received data;
2 m voltage-controlled delay elements connected in series, to which an output signal of the oscillator is input and whose delay time is controlled by the delay time control voltage;
A phase comparator that compares the phase of the output signal of the oscillator with the phase of the output signal of the oscillator delayed by the 2 m voltage-controlled delay elements;
Based on the result of the phase comparison by the phase comparator, the delay is performed so that the phase of the output signal of the oscillator delayed by the 2 m voltage controlled delay elements matches the phase of the output signal of the oscillator. The clock recovery circuit according to claim 2, further comprising a delay time control voltage adjustment circuit that adjusts a value of the time control voltage.
The oscillator starts oscillating before the reception data is received, and when the data is received, the delay time control voltage is set so that the delay time of the voltage controlled delay element is one data period of the reception data. 4. The clock recovery circuit according to claim 3, wherein the clock recovery circuit is adjusted.
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Cited By (2)
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JP2009182967A (en) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Advantest Corp | Jitter applying circuit, pattern generator, test apparatus, and electronic device |
JP2018074375A (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-10 | 富士通株式会社 | Clock regenerative circuit, semiconductor integrated circuit device and rf tag |
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