JP2008227786A - Method and circuit for reproductive clock data - Google Patents
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Description
本発明は、波形の乱れた入力データからクロックを再生して、そのクロックにより入力データを識別するクロック・データ再生方法および回路に係り、特に、入力データのデューティを補正してデータを識別するクロック・データ再生方法および回路に関するものである。 The present invention relates to a clock / data recovery method and circuit for recovering a clock from input data with a disturbed waveform and identifying input data based on the clock, and more particularly to a clock for identifying data by correcting the duty of input data. -It relates to a data reproduction method and circuit.
図8に従来のクロック・データ再生回路を、図9にその詳細を、それぞれ示す(例えば、非特許文献1参照)。従来のクロック・データ再生回路は、クロック再生回路100とデータ識別回路200からなる。例えば、図9に示すごとく、クロック再生回路100は、バッファ111、遅延回路112、ナンド回路113からなるゲーティング回路110と、インバータ121,122、ナンド回路123からなるゲーテッドVCO回路とで構成される。ゲーティング回路110は入力データの立ち上がりエッジを検出し、ゲーテッドVCO120はその立ち上がりエッジに位相同期した再生クロックを生成する。また、データ識別回路200は、D型フリップフロップ回路で構成される。
FIG. 8 shows a conventional clock / data recovery circuit, and FIG. 9 shows details thereof (see, for example, Non-Patent Document 1). The conventional clock / data recovery circuit includes a
図10(a),(b)に従来のクロック・データ再生回路の動作を示す。図10(a)は、入力データのデューティが100%の場合であり、従来のクロック・データ再生回路が正常に動作する場合を示す。ゲーティング回路110が、入力データの立ち上がりエッジで幅1/2UIのパルスを発生し(図10では非表示)、ゲーテッドVCO回路120のナンド回路123に入力することで、再生クロックの位相を入力データの位相に一致させる。結果として、入力データの立ち上がりと、立ち上がり時間が一致した再生クロックが、クロック再生回路100から出力される。データ識別回路200では、フリップフロップ回路のD入力に入力データが入力し、CK入力に再生クロックが入力する。再生クロックは入力データと位相が一致しているため、再生クロックの立ち下がりエッジを起点として波形整形され、再生された出力データがQ出力から得られる。
図10(b)は、入力データのデューティが100%より極めて小さい、すなわち入力データ信号のHの時間幅が1UIの約半分以下のときを示している。この場合も、ゲーティング回路110とゲーテッドVCO回路120は動作し、再生クロックが出力される。
FIG. 10B shows a case where the duty of the input data is extremely smaller than 100%, that is, the time width of H of the input data signal is about half or less of 1 UI. Also in this case, the
しかし、データ識別回路200としてのフリップフロップ回路では、データ列がL,H,Lのような場合のHに注目すると、再生クロックの立ち下がりの時間には、データがすでにLに落ちてしまい、誤ったデータ列L,L,Lが出力される。
However, in the flip-flop circuit as the
ここでは、デューティが小さい場合の例を図示したが、デューティが100%より極めて大きくなった場合も誤ったデータが出力される。すなわち、データ識別回路200としてのフリップフロップ回路では、データ列がH,L,Hのように単独にLがあるときには、クロックの立ち下がりの時間に、まだ前のHデータが残留し、誤ったデータH,H,Hを出力する。
Here, an example in which the duty is small is illustrated, but erroneous data is also output when the duty is extremely larger than 100%. That is, in the flip-flop circuit as the
このように、入力データのデューティが100%から大きく異なる場合には、誤ったデータを出力する問題があった。 As described above, when the duty of the input data is greatly different from 100%, there is a problem of outputting erroneous data.
本発明の目的は、入力データのデューティが100%より大きくずれている場合であっても、正常な識別動作が行われるようにしたクロック・データ再生方法および回路を提供することである。 An object of the present invention is to provide a clock / data recovery method and circuit that allow a normal identification operation to be performed even when the duty of input data is shifted more than 100%.
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明のクロック・データ再生方法は、入力データのエッジタイミングに同期した再生クロックを生成し、該再生クロックによって前記入力データのデータ識別を行うクロック・データ再生方法において、補正信号のレベルに応じて前記入力データのデューティを補正した補正データを得、該補正データのデューティを前記再生クロックにより検出して前記補正信号を生成し、前記補正データに基づき前記再生クロックの生成および前記データ識別を行うことを特徴とする。
請求項2にかかる発明のクロック・データ再生回路は、入力データを入力してそのエッジタイミングに同期した再生クロックを生成するクロック再生回路と、前記入力データを入力し前記再生クロックによって前記入力データのデータ識別を行うデータ識別回路とを備えたクロック・データ再生回路において、補正信号のレベルに応じて前記入力データのデューティを補正した補正データを出力するデータデューティ補正回路と、前記補正データのデューティを前記再生クロックにより検出して前記補正信号を生成するデータデューティ検出回路とを有し、前記補正データを前記入力データに代えて前記クロック再生回路および前記データ識別回路に入力させることを特徴とする。
請求項3にかかる発明は、請求項2に記載のクロック・データ再生回路において、前記データデューティ補正回路は、前記データデューティ検出回路から出力する前記補正信号のデジタル値に応じて前記入力データのデューティを補正することを特徴とする。
請求項4にかかる発明は、請求項2又は3に記載のクロック・データ再生回路において、前記クロック再生回路を、前記補正データのエッジを検出するゲーティング回路と、該ゲーティング回路から出力されるエッジ検出信号によって同期が取られた再生クロックを生成するゲーテッドVCO回路で構成したことを特徴とする。
請求項5にかかる発明は、請求項2、3又は4に記載のクロック・データ再生回路において、前記データデューティ検出回路を、フリップフロップ回路とローパスフィルタで構成し、前記フリップフロップ回路のD入力に前記再生クロックを入力し、前記フリップフロップ回路のCK入力に前記補正データの反転信号を入力し、前記フリップフロップ回路のQ出力を前記ローパスフィルタの入力とし、該ローパスフィルタの出力を前記補正信号とすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a clock data recovery method according to
According to a second aspect of the present invention, there is provided a clock / data recovery circuit that receives input data and generates a recovery clock synchronized with the edge timing of the input data, and inputs the input data and outputs the input data by the recovery clock. In a clock data recovery circuit comprising a data identification circuit for performing data identification, a data duty correction circuit for outputting correction data obtained by correcting the duty of the input data in accordance with the level of the correction signal, and a duty of the correction data A data duty detection circuit that detects the recovery clock and generates the correction signal, wherein the correction data is input to the clock recovery circuit and the data identification circuit in place of the input data.
According to a third aspect of the present invention, in the clock / data recovery circuit according to the second aspect, the data duty correction circuit has a duty ratio of the input data in accordance with a digital value of the correction signal output from the data duty detection circuit. It is characterized by correcting.
According to a fourth aspect of the present invention, in the clock and data recovery circuit according to the second or third aspect, the clock recovery circuit is output from the gating circuit that detects an edge of the correction data and the gating circuit. It is characterized by comprising a gated VCO circuit that generates a reproduction clock synchronized by an edge detection signal.
According to a fifth aspect of the present invention, in the clock / data recovery circuit according to the second, third, or fourth aspect, the data duty detection circuit is configured by a flip-flop circuit and a low-pass filter, and is used as a D input of the flip-flop circuit. The recovered clock is input, an inverted signal of the correction data is input to the CK input of the flip-flop circuit, the Q output of the flip-flop circuit is used as the input of the low-pass filter, and the output of the low-pass filter is used as the correction signal. It is characterized by doing.
本発明によれば、入力データのデューティが100%より大きくずれている場合でも正常な識別動作が可能となる。すなわち、入力データのデューティが100%より大きく異なっている場合、その差異が時間的に固定的であれ、変動する場合であれ、デューティの100%からの差異に応じて変化させたデューティ補正量を示す補正信号を得ることができ、この補正信号に応じて、入力データのデューティ補正を行うことで、正常な識別動作が可能となる。また、入力データのデューティの検出を、データのHとLの平均値ではなく、データの(立ち下がり)エッジと再生クロックとの時間位置の比較で行うことにより、データの連続符号長に依存せずに、デューティ補正が完了する時間を決定できる。結果として、同一符号の連続ビットが長く続くデータに対しても、入力データのデューティ補正を高速に実現することができる。さらに、補正信号をデジタル化することにより、トランジスタ等のデバイスのバラツキに大きく依存せず、また、補正信号に到来するノイズに対してトレラントに、デューティ補正を行うことが可能となり、安定な識別動作を達成できる。 According to the present invention, it is possible to perform a normal identification operation even when the duty of input data deviates more than 100%. That is, if the duty of the input data differs by more than 100%, whether the difference is fixed in time or fluctuates, the duty correction amount changed according to the difference from 100% of the duty is changed. A correction signal can be obtained, and a normal identification operation can be performed by performing duty correction of the input data in accordance with the correction signal. In addition, the duty of input data is detected not by the average value of data H and L, but by comparing the time position of the (falling) edge of the data and the recovered clock, thereby making it dependent on the continuous code length of the data. The time when the duty correction is completed can be determined. As a result, duty correction of input data can be realized at high speed even for data in which consecutive bits of the same code continue for a long time. Furthermore, by digitizing the correction signal, it is possible to perform duty correction in a tolerant manner against noise coming to the correction signal, without depending largely on variations in devices such as transistors, and stable identification operation. Can be achieved.
<第1の実施例>
図1に、本発明のクロック・データ再生回路の第1の実施例を示す。クロック再生回路100およびデータ識別回路200は、図9で説明した従来と同じ回路で構成する。300はデータデューティ検出回路、400はデータデューティ補正回路である。
<First embodiment>
FIG. 1 shows a first embodiment of the clock and data recovery circuit of the present invention. The
データデューティ検出回路300は、図3に示すように、D型フリップフロップ回路301とローパスフィルタ302で構成する。データデューティ検出回路300は、フリップフロップ回路301のD入力に再生クロックを入力し、CK入力に補正データの反転信号を入力する。Q出力には、ローパスフィルタ302を接続し、ローパスフィルタ302の出力がデータデューティ検出回路300の出力となる。
The data
データデューティ補正回路400は、図5に示すように、ドライバ401、容量402、閾値回路402で構成する。入力データをドライバ401の入力に接続し、ドライバ401の出力に容量402と閾値回路403の入力を接続する。容量402の他端は、例えばGNDに接続する。閾値回路403は入力データの積分値を補正信号で閾値判定して出力し、これが、データデューティ補正回路400の出力となる。
The data
図4(a)から(c)を用いて、図3のデータデューティ検出回路300の動作を説明する。図4(a)は、補正データがすでにデューティ100%に近づいている場合である。再生クロックは、補正データと位相が合っているため、補正データ(反転)が立ち下がる時間と再生クロックが立ち上がる時間はほぼ一致している。ここで、デューティが100%であれば、補正データ(反転)の立ち上がりは、データの任意の立ち上がり時間点から、1UIの自然倍数の時間点に現れる。このことは、補正データ(反転)が立ち上がる時間も、再生クロックが立ち上がる時間にほぼ一致することを示す。したがって、フリップフロップ回路301は再生クロックのわずかな揺れに応じて、補正データ(反転)の立ち上がりエッジで、フリップフロップ回路301の出力QにHまたはLを出力する。データデューティ検出回路300の出力である補正信号は、フリップフロップ回路301の出力をローパスフィルタ302で時間平均したものである。平均する時間が長い場合は、その平均値はHとLの中間値を示し、データデューティが100%に近いことを補正信号として表示する。
The operation of the data
一方、図4(b)に示すように、補正データのデューティが100%より小さい場合には、再生クロックがLである時間に補正データ(反転)の立ち上がりエッジが位置する確率が高まる。フリップフロップ回路301の出力はLになる確率が高まり、ローパスフィルタ302で時間平均した結果の電圧レベルはLに近づき、データデューティが100%より小さいことを補正信号として表示する。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the duty of the correction data is smaller than 100%, the probability that the rising edge of the correction data (inversion) is located at the time when the reproduction clock is L increases. The probability that the output of the flip-
また、図4(c)に示すように、補正データのデューティが100%より大きい場合には、再生クロックがHである時間に補正データ(反転)の立ち上がりエッジが位置する確率が高まる。フリップフロップ回路301の出力はHになる確率が高まり、ローパスフィルタ302で時間平均した結果の電圧レベルはHに近づき、データデューティが100%より大きいことを補正信号として表示する。
Further, as shown in FIG. 4C, when the duty of the correction data is larger than 100%, the probability that the rising edge of the correction data (inverted) is located at the time when the reproduction clock is H increases. The probability that the output of the flip-
以上、図3に示したデータデューティ検出回路300は、補正データのデューティの100%からのズレ量に応じて、データデューティが100%より小さい場合には、中心電圧レベルより低い電圧レベルの補正信号を出力し、データデューティが100%より大きい場合には、中心電圧レベルより高い電圧レベルの補正信号を出力する。
As described above, the data
次に、図6を用いて、図5のデータデューティ補正回路400の動作を説明する。データデューティ補正回路400では、ドライバ401の出力に接続された容量402により、ドライバ401の出力であるデータ1は、入力データの立ち上がりと立ち下がり時間が延伸される。次段の閾値回路403は、補正信号の電圧レベルを閾値として、入力データの電圧が閾値を越えると、出力端子にHを出力し、入力データの電圧が閾値を下回ると、出力端子にLを出力する既存の回路である。
Next, the operation of the data
入力データの立ち上がり、立ち下がり時間を延伸したデータ1に対し、入力データとしてデューティが100%の信号が入力した時、出力データのデューティが100%となる補正信号の電圧レベルを補正信号の中心電圧に設定する。補正信号が中心電位より低くなると、データデューティ補正回路400は、入力データよりデューティの大きい信号を補正データとして出力する。また、補正信号が中心電位より高くなると、データデューティ補正回路400は、入力データよりデューティの小さい信号を補正データとして出力する。以上、データデューティ補正回路400は、補正信号のレベルに応じて入力データのデューティを補正して補正データとして出力する。
When a signal with a duty of 100% is input as input data with respect to
データデューティ検出回路300の出力である補正信号を、データデューティ補正回路400の閾値として使用し、データデューティ補正回路400の出力である補正データをデータデューティ検出回路300の入力として使用することにより、図2(a)に示すように、入力データのデューティが100%の時には、補正信号は中心電位に止まり、入力データがそのまま補正データとして出力される。クロック・データ再生回路は、従来例同様に正常に動作する。
By using the correction signal that is the output of the data
一方、図2(b)に示すように、入力データのデューティが100%より極めて小さい場合では、補正信号が中心電位より低い電位に移動し、入力データのデューティが増されて補正データとして出力される。クロック・データ再生回路は、従来例と異なり、正常なデータを出力する。図2では特に図示していないが、入力データのデューティが100%より極めて大きい場合では、補正信号が中心電位より高い電位に移動し、入力データのデューティが減じられて補正データとして出力される。クロック・データ再生回路は、従来例と異なり、正常なデータを出力する。 On the other hand, as shown in FIG. 2B, when the duty of the input data is extremely smaller than 100%, the correction signal moves to a potential lower than the center potential, and the duty of the input data is increased and output as correction data. The Unlike the conventional example, the clock / data recovery circuit outputs normal data. Although not particularly shown in FIG. 2, when the duty of the input data is extremely larger than 100%, the correction signal moves to a potential higher than the center potential, and the duty of the input data is reduced and output as correction data. Unlike the conventional example, the clock / data recovery circuit outputs normal data.
ここで、第1の実施例のデータデューティ補正に要する時間について言及する。第1の実施例では、従来の増幅回路等(例)で行われているような、入力データそのものの平均値をとり、Hの時間とLの時間に見合った補正信号を使用していない。その理由は、この従来方法では、補正信号の電位変動が、入力データの同一符号の連続ビット長に大きく依存するためである。(つまり、連続ビット長が長くなるほど、平均する時間を長く設定しないと、補正信号の電圧レベルが連続信号の終わりまでに大きく変動して、デューティも大きく変動してしまうためである。) Here, the time required for the data duty correction of the first embodiment will be mentioned. In the first embodiment, the average value of the input data itself, which is used in a conventional amplifier circuit or the like (example), is taken, and a correction signal corresponding to the H time and the L time is not used. This is because, in this conventional method, the potential fluctuation of the correction signal largely depends on the continuous bit length of the same code of the input data. (That is, if the averaging time is not set longer as the continuous bit length becomes longer, the voltage level of the correction signal largely fluctuates until the end of the continuous signal, and the duty also fluctuates greatly.)
これに対し、第1の実施例では、補正データと再生クロックの立ち上がり時間が一致していることを利用して、データデューティ検出回路300において、データの遷移があった場合のみ、データの立ち下がりエッジの時間と再生クロックの立ち上がりエッジの時間の関係から入力データのデューティを検出している。このことにより、入力データの同一符号の連続ビット長に依存せずに(データデューティ検出回路300のローパスフィルタ302の出力の平均値の変動のみに注目して)、データデューティ補正時間を決定することができる設計自由度を持つ。結果として、同一符号の連続ビットが長く続く入力データに対しても、デューティ補正を高速に行うことができる。
On the other hand, in the first embodiment, using the fact that the rise time of the correction data and the reproduction clock coincide with each other, the data fall only when there is a data transition in the data
第1の実施例の特徴をまとめれば次の通りである。まず、入力データのデューティが100%より大きくずれている場合でも正常な識別動作を可能とする。すなわち、入力データのデューティが100%より大きく異なっている場合、その差異が時間的に固定的であれ、変動する場合であれ、データデューティ検出回路300内のローパスフィルタ302の設計範囲内でデューティの100%からの差異に応じて変化させたデューティ補正量を得ることができ、このデューティ補正量を示す補正信号に応じて、データデューティ補正回路400で入力データのデューティ補正を行うことで、正常な識別動作を可能とする。次に、入力データのデューティの検出を、データのHとLの平均値ではなく、データの(立ち下がり)エッジと再生クロックとの時間位置の比較で行っているため、データの連続符号長に依存せずに、デューティ補正が完了する時間を決定できる。結果として、同一符号の連続ビットが長く続くデータに対しても、入力データのデューティ補正を高速に実現することができる。
The characteristics of the first embodiment are summarized as follows. First, even when the duty of the input data deviates more than 100%, a normal identification operation can be performed. That is, when the duty of the input data differs by more than 100%, whether the difference is fixed in time or fluctuates, the duty is within the design range of the low-
<第2の実施例>
本発明の第2の実施例を図7を用いて説明する。第1の実施例と異なる点は、データデューティ検出回路300の出力を、デジタル信号としてデータデューティ補正回路400にフィードバックすることである。図3に示したデータデューティ検出回路300の出力は、デューティ100%近傍を示す中間値と、デューティが減少していることを示すLと、デューティが増加していることを示すHとに分けられる。
<Second embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The difference from the first embodiment is that the output of the data
そこで、図7に示したごとく、データデューティ検出回路300の出力にアナログ/デジタル変換回路500を付加して、デューティの補正が不要な場合を2ビットのデジタル信号LH、デューティを増加させる必要がある場合をLL、デューティを減少させる必要がある場合をHHで表わす。データデューティ補正回路400の前段にはデジタル/アナログ変換回路600が付加され、この2ビットに応じてアナログ信号が生成され、データデューティ補正回路400に閾値として入力する。このようにすることで、デューティを大まかではあるが、データ識別部200で誤らない程度に補正することができる。また、アナログ/デジタル変換とデジタル/アナログ変換のデジタルビット数を、上記の2ビットから、より多くのビットに変換精度を増すことで、デューティ補正の精度を向上させることができる。
Therefore, as shown in FIG. 7, it is necessary to add an analog /
第2の実施例では、補正信号をデジタル化することにより、トランジスタ等のデバイスのバラツキに大きく依存せず、また、補正信号に到来するノイズに対してトレラントに、デューティ補正を行うことが可能となり、安定に識別動作を達成できる。 In the second embodiment, by digitizing the correction signal, it is possible to perform duty correction in a tolerant manner with respect to noise arriving at the correction signal, without depending largely on variations in devices such as transistors. , Stable identification operation can be achieved.
100:クロック再生回路、110:ゲーティング回路、111:バッファ、112:遅延回路、113:ナンド回路、120:ゲーテッドVCO、121,122:インバータ、123:ナンド回路
200:データ識別回路
300:データデューティ検出回路、301:フリップフロップ回路、302:ローパスフィルタ
400:データデューティ補正回路、401:ドライバ、402:容量、403:閾値回路
500:アナログ/デジタル変換回路
600:デジタル/アナログ変換回路
100: clock recovery circuit, 110: gating circuit, 111: buffer, 112: delay circuit, 113: NAND circuit, 120: gated VCO, 121, 122: inverter, 123: NAND circuit 200: data identification circuit 300: data duty Detection circuit 301: Flip-flop circuit 302: Low-pass filter 400: Data duty correction circuit 401: Driver 402: Capacitance 403: Threshold circuit 500: Analog / digital conversion circuit 600: Digital / analog conversion circuit
Claims (5)
補正信号のレベルに応じて前記入力データのデューティを補正した補正データを得、該補正データのデューティを前記再生クロックにより検出して前記補正信号を生成し、前記補正データに基づき前記再生クロックの生成および前記データ識別を行うことを特徴とするクロック・データ再生方法。 In a clock and data recovery method for generating a recovered clock synchronized with the edge timing of input data and performing data identification of the input data by the recovered clock,
Correction data obtained by correcting the duty of the input data according to the level of the correction signal is obtained, the correction signal is generated by detecting the duty of the correction data using the reproduction clock, and the reproduction clock is generated based on the correction data And a clock and data recovery method, wherein the data identification is performed.
補正信号のレベルに応じて前記入力データのデューティを補正した補正データを出力するデータデューティ補正回路と、前記補正データのデューティを前記再生クロックにより検出して前記補正信号を生成するデータデューティ検出回路とを有し、前記補正データを前記入力データに代えて前記クロック再生回路および前記データ識別回路に入力させることを特徴とするクロック・データ再生回路。 Clock data including a clock recovery circuit that inputs input data and generates a recovered clock synchronized with the edge timing, and a data identification circuit that inputs the input data and identifies the input data by the recovered clock In the playback circuit,
A data duty correction circuit for outputting correction data obtained by correcting the duty of the input data in accordance with the level of the correction signal; and a data duty detection circuit for generating the correction signal by detecting the duty of the correction data by the reproduction clock; The clock data recovery circuit is characterized in that the correction data is input to the clock recovery circuit and the data identification circuit in place of the input data.
前記データデューティ補正回路は、前記データデューティ検出回路から出力する前記補正信号のデジタル値に応じて前記入力データのデューティを補正することを特徴とするクロック・データ再生回路。 The clock and data recovery circuit according to claim 2,
The clock data recovery circuit, wherein the data duty correction circuit corrects the duty of the input data in accordance with a digital value of the correction signal output from the data duty detection circuit.
前記クロック再生回路を、前記補正データのエッジを検出するゲーティング回路と、該ゲーティング回路から出力されるエッジ検出信号によって同期が取られた再生クロックを生成するゲーテッドVCO回路で構成したことを特徴とするクロック・データ再生回路。 The clock / data recovery circuit according to claim 2 or 3,
The clock recovery circuit includes a gating circuit that detects an edge of the correction data and a gated VCO circuit that generates a recovery clock synchronized with an edge detection signal output from the gating circuit. Clock and data recovery circuit.
前記データデューティ検出回路を、フリップフロップ回路とローパスフィルタで構成し、前記フリップフロップ回路のD入力に前記再生クロックを入力し、前記フリップフロップ回路のCK入力に前記補正データの反転信号を入力し、前記フリップフロップ回路のQ出力を前記ローパスフィルタの入力とし、該ローパスフィルタの出力を前記補正信号とすることを特徴とするクロック・データ再生回路。 The clock / data recovery circuit according to claim 2, 3 or 4,
The data duty detection circuit is composed of a flip-flop circuit and a low-pass filter, the reproduced clock is input to the D input of the flip-flop circuit, and the inverted signal of the correction data is input to the CK input of the flip-flop circuit, A clock / data recovery circuit, wherein a Q output of the flip-flop circuit is used as an input of the low-pass filter, and an output of the low-pass filter is used as the correction signal.
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