JP2012085142A - Clock regeneration circuit and clock data regeneration circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クロック再生回路及びクロックデータ再生回路に関する。 The present invention relates to a clock recovery circuit and a clock data recovery circuit.
図1(A)〜(C)はクロックデータ再生(CDR:Clock and Data Recovery)回路を説明するための図である。図1(A)は、クロックデータ再生回路の構成例を示すブロック図である。クロックデータ再生回路は、クロック再生回路101及びデータ再生回路102を有する。クロック再生回路101は、ゲーテッド電圧制御発振器(VCO)であり、入力データDiに同期した再生クロック信号CKoを生成する。データ再生回路102は、再生クロック信号CKoに同期して入力データDiを再生し、再生データDoを出力する。
FIGS. 1A to 1C are diagrams for explaining a clock data recovery (CDR) circuit. FIG. 1A is a block diagram illustrating a configuration example of a clock data recovery circuit. The clock data recovery circuit includes a
図1(B)はクロック再生回路101の構成例を示す回路図であり、図1(C)は図1(B)の回路の動作例を説明するためのタイミングチャートである。クロック再生回路101は、ゲーテッドVCOにより構成され、例えば4個のインバータ111及び否定論理和(NOR)回路112を有する。4個のインバータ111の直列接続回路は、入力端子がNOR回路112の出力端子に接続される。NOR回路112は、4個のインバータ111の直列接続回路の出力信号及び入力データDiの否定論理和信号を再生クロック信号CKoとして出力する。4個のインバータ111を含むループ回路は、リング発振器を構成し、クロック信号を発振する。入力データDiがハイレベルのときには、NOR回路112はローレベルの再生クロック信号CKoを出力し、クロック停止状態になる。入力データDiがハイレベルからローレベルに立ち下がると、NOR回路112はパルス列の再生クロック信号CKoの出力を開始し、クロック出力状態になる。これにより、再生クロック信号CKoは、入力データDiの立ち下がりエッジに同期したクロック信号になる。なお、再生クロック信号CKoは、データ再生回路102に入力される際には連続したパルス列となる。インバータ111は、遅延素子である。インバータ111の遅延時間は、制御電圧Vcにより制御され、リング発振器の発振周波数は、入力データDiの基本周波数とほぼ同じになるように設定される。
FIG. 1B is a circuit diagram illustrating a configuration example of the
また、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、入力データを入力し再生クロックによって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が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A clock data recovery circuit including a clock recovery circuit that inputs input data and generates a recovery clock synchronized with the edge timing, and a data identification circuit that inputs the input data and identifies the data of the input data using the recovery clock Is known (see, for example, Patent Document 1).
図1(A)〜(C)のクロックデータ再生回路において、入力データDiは、複数の送信装置から選択的に入力される。各送信装置から入力される入力データDiは、相互に周波数及び位相のずれを有する。図1(B)のゲーテッドVCOの場合、送信装置が切り替わった瞬間の入力データDiの入力と同時に、図1(B)のゲーテッドVCOが形成するループ回路の内部に信号の揺れが発生する。この揺れは、ゲーテッドVCO内部の位相ジャンプと呼ばれ、リング発振器内部に定常的に発生していた波形とは別の信号成分が入力されることとなる。これにより、リング発振器の安定性が劣化する。言い換えると、送信装置の切り替わりからある程度の時間を要してリング発振器は安定状態に復帰し、再生クロック信号CKoを生成することができるが、ループ回路が安定状態に収束するまで待つ必要があり、タイミング生成に長時間を要することとなる。 1A to 1C, input data Di is selectively input from a plurality of transmission devices. Input data Di input from each transmitter has a frequency and phase shift from each other. In the case of the gated VCO shown in FIG. 1B, signal fluctuation occurs in the loop circuit formed by the gated VCO shown in FIG. 1B simultaneously with the input of the input data Di at the moment when the transmission device is switched. This fluctuation is called a phase jump in the gated VCO, and a signal component different from the waveform that is constantly generated in the ring oscillator is input. This degrades the stability of the ring oscillator. In other words, the ring oscillator returns to the stable state after a certain amount of time from the switching of the transmission device and can generate the recovered clock signal CKo, but it is necessary to wait until the loop circuit converges to the stable state, It takes a long time to generate timing.
本発明の目的は、安定した再生クロック信号を高速に生成することができるクロック再生回路及びクロックデータ再生回路を提供することである。 An object of the present invention is to provide a clock recovery circuit and a clock data recovery circuit capable of generating a stable recovered clock signal at high speed.
クロック再生回路は、入力データに同期して第1のクロック信号をサンプリング及びホールドする第1のサンプルホールド回路と、前記第1のクロック信号に対して周波数が同じで位相が90度異なる第2のクロック信号を入力し、前記入力データに同期して前記第2のクロック信号をサンプリング及びホールドする第2のサンプルホールド回路と、前記第1のクロック信号及び前記第2のサンプルホールド回路の出力信号をミキシングする第1のミキサ回路と、前記第2のクロック信号及び前記第1のサンプルホールド回路の出力信号をミキシングする第2のミキサ回路と、前記第2のミキサ回路の出力信号から前記第1のミキサ回路の出力信号を減算することにより再生クロック信号を出力する減算器とを有する。 The clock recovery circuit includes a first sample-and-hold circuit that samples and holds a first clock signal in synchronization with input data, and a second sample that has the same frequency and a phase that is 90 degrees different from the first clock signal. A second sample and hold circuit that inputs a clock signal, samples and holds the second clock signal in synchronization with the input data, and outputs the first clock signal and the output signal of the second sample and hold circuit. A first mixer circuit for mixing, a second mixer circuit for mixing the second clock signal and the output signal of the first sample and hold circuit, and the first mixer circuit from the output signal of the second mixer circuit. And a subtractor that outputs a recovered clock signal by subtracting the output signal of the mixer circuit.
ループ回路を用いずに再生クロック信号を生成することができるので、安定した再生クロック信号を高速に生成することができる。 Since the reproduction clock signal can be generated without using the loop circuit, a stable reproduction clock signal can be generated at high speed.
(第1の実施形態)
図2は、第1の実施形態による通信システムの構成例を示す図である。複数の加入者側装置201及び局舎側装置203は、光アクセス網(例えばFTTH(Fiber To The Home)網)により接続される。局舎側装置203は、1本の光ファイバをスプリッタ202により分岐して複数の加入者側装置201に接続され、時分割多重通信を行うPON(Passive Optical Network)方式が用いられる。加入者側装置201は、複数の加入者宅に存在するため、局舎側装置203で受信される信号は、局舎側装置203から各加入者側装置201までの距離や通信品質によって変化する。送受信される信号は、データ信号のみであるため、局舎側装置203では信号の受信タイミング信号(再生クロック信号)を生成する必要がある。時分割多重方式が用いられているため、送受信を行っている加入者側装置201が切り替わる度に、異なった受信タイミング信号の生成が必要となる。受信タイミング信号を生成している間は、正しくデータの送受信が行うことができないため、通信効率の向上のために、この受信タイミング信号の生成を高速に行う必要がある。一般的に、PON方式においては、最初に加入者側装置201から同期パターンを送信し、局舎側装置203では同期パターン受信中に受信タイミング信号の生成を行う。これを一般的にはバーストモードCDRと呼ぶ。
(First embodiment)
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system according to the first embodiment. The plurality of
局舎側装置203は、送信回路204及び受信回路205を有する。受信回路205は、光検出器211、トランスインピーダンスアンプ212、リミッティングアンプ213及びクロックデータ再生(CDR)回路214を有する。光検出器211は、光ファイバを介して加入者側装置201から受信した光信号を電流信号に変換する。トランスインピーダンスアンプ212は、加入者側装置201までの距離等の違いにより電流信号の振幅が異なるため、出力信号の振幅が一定になるようにゲインを制御して増幅する。トランスインピーダンスアンプ212の出力信号の振幅は小さいので、リミッティングアンプ213はトランスインピーダンスアンプ212の出力信号を増幅する。クロックデータ再生回路214は、リミッティングアンプ213の出力信号を基にクロック信号及びデータを再生する。
The
クロックデータ再生回路214に要求される性能を説明する。加入者側装置201及び局舎側装置203の内部クロック信号は、規格で定められた値に設定される。規格上、この内部クロック信号は、ある範囲内の誤差を許容する必要がある。加入者側装置201及び局舎側装置203間で、おおよそ100ppmまでの周波数オフセットを許容する必要がある。また、これら内部クロック信号の低周波揺らぎも許容する必要がある。このため、局舎側装置203の受信回路205では、入力されるデータの周波数揺らぎと位相揺らぎに対応して、受信タイミング信号(再生クロック信号)を生成する必要がある。
The performance required for the clock
図3(A)はクロックデータ再生回路214の構成例を示す図であり、図3(B)は入力データDi及び再生クロック信号CKoのタイミングチャートである。クロックデータ再生回路214は、クロック再生回路301及びデータ再生回路302を有する。クロック再生回路301は、入力データDiに同期した再生クロック信号CKoを出力する。データ再生回路302は、再生クロック信号CKoに同期して入力データDiを再生し、再生データDoを出力する。入力データDiの信号周波数と再生クロック信号CKoの周波数は同じである。例えば、入力データDiの信号周波数は1G[bps]であり、再生クロック信号CKoの周波数は1G[Hz]である。1ユニットインターバル(1UI)320は、入力データDiの変化点間の期間であり、1ビット期間である。クロック再生回路301は、入力データDiの変化点が再生クロック信号CKoの例えば立ち上がりエッジに一致するような再生クロック信号CKoを生成する。データ再生回路302は、再生クロック信号CKoの例えば立ち下がりエッジに同期して入力データDiの2値判定を行うことにより、入力データDiの1ユニットインターバル320のセンタ付近の安定したデータを再生データDoとして出力することができる。
FIG. 3A is a diagram showing a configuration example of the clock
図4は図3(A)のクロック再生回路301の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図5(A)〜(C)はクロック再生回路301の動作を説明するためのIQ平面の図である。クロック再生回路301は、電圧制御発振器(VCO)311、第1のサンプルホールド回路312、第2のサンプルホールド回路313、第1のミキサ回路314、第2のミキサ回路315及び減算器316を有する。なお、電圧制御発振器311は、クロック再生回路301の外部に設けてもよい。
4 is a timing chart for explaining the operation of the
電圧制御発振器311は、図5(A)に示すように、第1のクロック信号CKq及び第2のクロック信号CKiを生成する。第2のクロック信号CKiは、第1のクロック信号CKqに対して周波数が同じで位相が90度異なる信号である。第1のクロック信号CKqはcos(ωt)の余弦波信号(Q信号)であり、第2のクロック信号CKiはsin(ωt)の正弦波信号(I信号)である。 As shown in FIG. 5A, the voltage controlled oscillator 311 generates a first clock signal CKq and a second clock signal CKi. The second clock signal CKi is a signal having the same frequency and a phase difference of 90 degrees with respect to the first clock signal CKq. The first clock signal CKq is a cosine wave signal (Q signal) of cos (ωt), and the second clock signal CKi is a sine wave signal (I signal) of sin (ωt).
第1のクロック信号CKq及び第2のクロック信号CKiの周波数ωは、入力データDiの信号周波数ω0とほぼ同じである。例えば、第1のクロック信号CKq及び第2のクロック信号CKiの周波数ωは1GHzであり、入力データDiの信号周波数ω0は1G[bps]である。ただし、第1のクロック信号CKq及び第2のクロック信号CKiは、入力データDiに対して周波数及び位相のずれを有する。クロック再生回路301は、第1のクロック信号CKq及び第2のクロック信号CKiを基に、入力データDiに対して周波数及び位相が一致した再生クロック信号CKoを生成する。
The frequency ω of the first clock signal CKq and the second clock signal CKi is substantially the same as the signal frequency ω0 of the input data Di. For example, the frequency ω of the first clock signal CKq and the second clock signal CKi is 1 GHz, and the signal frequency ω0 of the input data Di is 1 G [bps]. However, the first clock signal CKq and the second clock signal CKi have a frequency and phase shift with respect to the input data Di. Based on the first clock signal CKq and the second clock signal CKi, the
第1のサンプルホールド回路312は、入力データDiの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジに同期して第1のクロック信号CKqをサンプリング及びホールドし、信号SCKqを出力する。第2のサンプルホールド回路313は、入力データDiの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジに同期して第2のクロック信号CKiをサンプリング及びホールドし、信号SCKiを出力する。
The first
なお、サンプルホールド回路312及び313は、入力データDiの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方に同期する場合に限定されず、入力データDiの立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジの一方に同期してサンプリング及びホールドを行ってもよい。
Note that the
第1のサンプルホールド回路312は、後述の図6のサンプリングミキサ601〜604として機能するため、第1のクロック信号CKq(=cos(ωt))を入力し、クロック信号SCKq(=cos(ωt0))を出力する。ここで、位相差t0は、第1のクロック信号CKq及び入力データDiの位相差である。同様に、第2のサンプルホールド回路313は、後述の図6のサンプリングミキサ601〜604として機能するため、第2のクロック信号CKi(=sin(ωt))を入力し、クロック信号SCKi(=sin(ωt0))を出力する。
Since the first sample and hold
第1のミキサ回路314は、図5(B)に示すように、第1のクロック信号CKq(=cos(ωt))及び第2のサンプルホールド回路313の出力信号SCKi(=sin(ωt0))をミキシング(乗算)し、信号CK1を出力する。信号CK1は、次式で表わされる。
CK1=CKq×SCKi
=cos(ωt)×sin(ωt0)
As shown in FIG. 5B, the
CK1 = CKq × SCKI
= Cos (ωt) × sin (ωt0)
第2のミキサ回路315は、図5(B)に示すように、第2のクロック信号CKi(=sin(ωt))及び第1のサンプルホールド回路312の出力信号SCKq(=cos(ωt0))をミキシング(乗算)し、信号CK2を出力する。信号CK2は、次式で表わされる。
CK2=CKi×SCKq
=sin(ωt)×cos(ωt0)
As shown in FIG. 5B, the
CK2 = CKi × SCKq
= Sin (ωt) × cos (ωt0)
減算器316は、図5(C)に示すように、第2のミキサ回路315の出力信号CK2から第1のミキサ回路314の出力信号CK1を減算することにより再生クロック信号CKoを出力する。再生クロック信号CKoは、次式で表わされる。
CKo=CK2−CK1
=sin(ωt)×cos(ωt0)−cos(ωt)×sin(ωt0)
=sin(ω(t−t0))
As shown in FIG. 5C, the
CKo = CK2-CK1
= Sin (ωt) × cos (ωt0) −cos (ωt) × sin (ωt0)
= Sin (ω (t−t0))
再生クロック信号CKoは、第2のクロック信号CKi(=sin(ωt))に対して位相差t0を補正したクロック信号となる。位相差t0を補正することにより、周波数のずれも補正される。その結果、再生クロック信号CKoは、入力データDiに対して周波数及び位相が同じ信号になる。クロック再生回路301は、位相差t0を補正した再生クロック信号CKoを生成することができる。これは受信のためのサンプリング位相調整に相当する。
The reproduced clock signal CKo is a clock signal obtained by correcting the phase difference t0 with respect to the second clock signal CKi (= sin (ωt)). By correcting the phase difference t0, the frequency shift is also corrected. As a result, the recovered clock signal CKo is a signal having the same frequency and phase as the input data Di. The
位相差t0の更新は、入力データDiの遷移タイミングで連続的に行われる。位相差を連続的に更新することは、周波数偏差を調整することに等しく、送受信装置間の周波数オフセットを吸収することが可能である。図4に示すように、入力データDiの遷移間隔が短期間である場合には、位相差t0の変化が極めて小さく、再生クロック信号CKoの周波数及び位相はほとんど変化しない。しかし、入力データDiの遷移間隔が長期間の場合には、位相差t0の変化が大きくなるため、期間401のように、再生クロック信号CKoの位相が変化する。しかし、本実施形態のクロック再生回路301は、図1(B)のクロック再生回路(ゲーテッドVCO)に比べて、ループ回路を用いずに再生クロック信号CKoを生成することができるので、期間401においても、安定した再生クロック信号CKoを高速に生成することができる。本実施形態のクロックデータ再生回路214は、入力データDiから加入者側装置201のクロック信号を再生クロック信号CKoとして再生し、最適なサンプリングタイミングでデータDoを再生することができる。
The update of the phase difference t0 is continuously performed at the transition timing of the input data Di. Updating the phase difference continuously is equivalent to adjusting the frequency deviation and can absorb the frequency offset between the transmitting and receiving apparatuses. As shown in FIG. 4, when the transition interval of the input data Di is a short period, the change in the phase difference t0 is extremely small, and the frequency and phase of the recovered clock signal CKo hardly change. However, when the transition interval of the input data Di is long, the change in the phase difference t0 becomes large, so that the phase of the recovered clock signal CKo changes as in the
図6は、図3(A)の第1のサンプルホールド回路312の構成例を示す回路図である。第1のサンプルホールド回路312の構成を例に説明するが、第2のサンプルホールド回路313の構成も第1のサンプルホールド回路312の構成と同様である。図6では、入力データDiの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方のタイミングでサンプリングを行うダブルエッジトリガのサンプルホールド回路の一例を示す。
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the first
図3(A)ではシングルエンド信号の場合を例に説明したが、シングルエンド信号でも差動信号でもよい。以下、差動信号の場合を例に説明する。図3(A)の電圧制御発振器311は、4相のクロック信号CKq,/CKq,CKi,/CKiを生成する。第1のクロック信号CKq及び/CKqは、相互に位相が反転した差動信号である。第2のクロック信号CKi及び/CKiは、相互に位相が反転した差動信号である。入力データDi及び/Diは、相互に位相が反転した差動信号である。第1のサンプルホールド回路312は、第1のクロック信号CKq,/CKq及び入力データDi,/Diを入力し、クロック信号SCKq,/SCKqを出力する。クロック信号SCKq,/SCKqは、相互に位相が反転した差動信号である。同様に、第2のサンプルホールド回路313は、第2のクロック信号CKi,/CKi及び入力データDi,/Diを入力し、クロック信号SCKi,/SCKiを出力する。クロック信号SCKi,/SCKiは、相互に位相が反転した差動信号である。
Although FIG. 3A illustrates the case of a single-ended signal as an example, it may be a single-ended signal or a differential signal. Hereinafter, the case of differential signals will be described as an example. The voltage controlled oscillator 311 in FIG. 3A generates four-phase clock signals CKq, / CKq, CKi, / CKi. The first clock signals CKq and / CKq are differential signals whose phases are inverted from each other. The second clock signals CKi and / CKi are differential signals whose phases are inverted from each other. The input data Di and / Di are differential signals whose phases are inverted from each other. The first
第1のサンプルホールド回路312は、サンプリングミキサ601〜604と、差動増幅回路605と、選択回路606〜609とを有する。サンプリングミキサ601は、pチャネル電界効果トランジスタ611及び612を有し、第1のクロック信号CKq及び入力データDi,/Diを入力する。サンプリングミキサ602は、pチャネル電界効果トランジスタ613及び614を有し、第1のクロック信号/CKq及び入力データDi,/Diを入力する。サンプリングミキサ603は、pチャネル電界効果トランジスタ615及び616を有し、第1のクロック信号CKq及び入力データDi,/Diを入力する。サンプリングミキサ604は、pチャネル電界効果トランジスタ617及び618を有し、第1のクロック信号/CKq及び入力データDi,/Diを入力する。
The first sample and hold
差動増幅回路605は、nチャネル電界効果トランジスタ623〜626、電流源621,622及び抵抗627〜630を有し、サンプリングミキサ601〜604の出力信号を差動入力信号として増幅し、差動出力信号を出力する。
The
選択回路606は、pチャネル電界効果トランジスタ641及びnチャネル電界効果トランジスタ642を有し、入力データDi,/Diを入力し、出力信号/SCKqの端子に信号を出力する。選択回路607は、pチャネル電界効果トランジスタ643及びnチャネル電界効果トランジスタ644を有し、入力データDi,/Diを入力し、出力信号SCKqの端子に信号を出力する。選択回路608は、pチャネル電界効果トランジスタ645及びnチャネル電界効果トランジスタ646を有し、入力データDi,/Diを入力し、出力信号/SCKqの端子に信号を出力する。選択回路609は、pチャネル電界効果トランジスタ647及びnチャネル電界効果トランジスタ648を有し、入力データDi,/Diを入力し、出力信号SCKqの端子に信号を出力する。
The
サンプリングミキサ601〜604の出力信号は、入力データDi,/Diの信号周波数ω0とクロック信号CKq,CKiの周波数ωが極めて近いため、入力データDi,/Diとクロック信号CKq,/CKqとの位相差t0の信号となる。差動増幅回路605は、位相差t0の信号を増幅する。選択回路606〜609は、増幅された位相差t0の信号を選択し、クロック信号SCKq,/SCKqを出力する。クロック信号SCKqは、cos(ωt0)の信号である。以上のように、第1のサンプルホールド回路312は、入力データDiの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方のタイミングで、第1のクロック信号CKq(=cos(ωt))をサンプリングし、ホールドし、クロック信号SCKq(=cos(ωt0))を出力する。
Since the output signals of the
図7は、図3(A)の第1のミキサ回路314、第2のミキサ回路315及び減算器316の構成例を示す回路図である。差動信号の場合を例に説明する。第1のミキサ回路314は、nチャネル電界効果トランジスタ701〜706を有し、電流源のnチャネル電界効果トランジスタ721に接続される。第2のミキサ回路315は、nチャネル電界効果トランジスタ711〜716を有し、電流源のnチャネル電界効果トランジスタ722に接続される。nチャネル電界効果トランジスタ721及び722のゲートには、バイアス電位Vbが供給される。第1のミキサ回路314は、第1のクロック信号CKq,/CKq及びクロック信号SCKi,/SCKiを入力し、クロック信号CK1,/CK1を出力する。クロック信号CK1及び/CK1は、相互に位相が反転した差動信号である。第2のミキサ回路315は、第2のクロック信号CKi,/CKi及びクロック信号SCKq,/SCKqを入力し、クロック信号CK2,/CK2を出力する。クロック信号CK2及び/CK2は、相互に位相が反転した差動信号である。減算器316は、第1のミキサ回路314の出力線及び第2のミキサ回路315の出力線を配線により接続し、クロック信号CK2,/CK2からクロック信号CK1,/CK1を減算した信号を再生クロック信号CKo,/CKoとして出力する。再生クロック信号CKo及び/CKoは、相互に位相が反転した差動信号である。抵抗723は再生クロック信号CKoのノード及び電源電位VDDのノード間に接続され、抵抗724は再生クロック信号/CKoのノード及び電源電位VDDのノード間に接続される。
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the
第1のミキサ回路314は、第1のクロック信号CKqの成分を、信号SCKiの割合で重み付けし、電流出力する。第2のミキサ回路315は、第2のクロック信号CKiの成分を、信号SCKqの割合で重み付けし、電流出力する。減算器316は、配線による接続で、ミキサ回路314及び315の出力電流の減算を行い、抵抗723及び724で電圧変換し、再生クロック信号CKo,/CKoを生成する。
The
(第2の実施形態)
図8は、第2の実施形態によるクロック再生回路301の構成例を示す図である。本実施形態(図8)は、第1の実施形態(図3(A))に対して、ローパスフィルタ801及び802を追加したものである。以下、本実施形態(図8)が第1の実施形態(図3(A))と異なる点を説明する。第1のローパスフィルタ801は、第1のサンプルホールド回路312の出力信号SCKqをフィルタリングし、高周波数帯域の信号を減衰させ、低周波数帯域の信号を通過させる。第2のローパスフィルタ802は、第2のサンプルホールド回路313の出力信号SCKiをフィルタリングし、高周波数帯域の信号を減衰させ、低周波数帯域の信号を通過させる。第1のミキサ回路314は、第1のクロック信号CKq及び第2のローパスフィルタ802の出力信号をミキシングし、信号CK1を出力する。第2のミキサ回路315は、第2のクロック信号CKi及び第1のローパスフィルタ801の出力信号をミキシングし、信号CK2を出力する。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the
サンプルホールド回路312及び313は、入力データDiの遷移毎に位相差検出を行うため、入力データDiの位相に高周波の位相揺らぎ(ジッタ:Jitter)が重畳されている場合がある。ジッタは、入力データDiの周波数及び位相揺らぎに無相関であり、送受信装置間の周波数位相調整を妨げる単なるノイズとなる。そのため、このジッタを除去する必要がある。本実施形態では、第1のサンプルホールド回路312の後段に第1のローパスフィルタ801を設け、第2のサンプルホールド回路313の後段に第2のローパスフィルタ802を設ける。ローパスフィルタ801及び802は、サンプルホールド回路312及び313の出力信号から高周波ジッタを除去することができるので、安定した再生クロック信号CKoを生成することができる。
Since the
(第3の実施形態)
図9(A)及び(B)は、第3の実施形態によるデータ再生回路302(図3(A))の構成例を示す図である。図9(A)は、データ再生回路302の構成例を示す図である。データ再生回路302は、バッファ901、遅延ロックループ(DLL)回路902及びデータ判定回路903を有する。バッファ901は、増幅やタイミング調整等のため、再生クロック信号CKoをバッファリング(増幅)し、再生クロック信号CK3を出力する。遅延ロックループ回路902は、バッファ901によりバッファリングされた再生クロック信号CK3に同期するように入力データDiを遅延し、データD1を出力する。バッファ901が再生クロック信号CKoをバッファリングすることにより、再生クロック信号CK3は入力データDiに対して遅延が生じる。そこで、遅延ロックループ回路902は、バッファ901による再生クロック信号CK3の位相ずれを補正する。遅延ロックループ回路902が入力データDiを遅延することにより、入力データD1及び再生クロック信号CK3の位相は相互に同じになる。データ判定回路903は、例えばD型フリップフロップであり、バッファ901によりバッファリングされた再生クロック信号CK3に同期して遅延ロックループ回路902の出力データD1を2値判定し、再生データDoを出力する。データ判定回路903がD型フリップフロップの場合、D端子にデータD1が入力され、クロック端子に再生クロック信号CK3が入力され、Q端子から再生データDoを出力する。具体的には、データ判定回路903は、スライサ回路であり、例えば、図3(B)と同様に、再生クロック信号CK3(CKo)の立ち下がりエッジに同期して、データD1(Di)の2値判定を行う。データD1が閾値より大きいときには「1」のハイレベルの再生データDoが出力され、データD1が閾値より小さいときには「0」のローレベルの再生データDoが出力される。
(Third embodiment)
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing a configuration example of the data reproduction circuit 302 (FIG. 3A) according to the third embodiment. FIG. 9A is a diagram illustrating a configuration example of the
図9(B)は、図9(A)の遅延ロックループ回路902の構成例を示す図である。遅延ロックループ回路902は、デジタル制御遅延ライン(DCDL: Digital Controlled Delay Line)911、位相検出器(PD: Phase Detector)912及びアップダウンカウンタ913を有する。デジタル制御遅延ライン911は、入力データDiに対して遅延コードDCに応じた遅延時間の遅延を行い、データD1を出力する。位相検出器912は、再生クロック信号CK3に対するデータD1の位相差を検出し、位相差に応じてアップ信号UP又はダウン信号DNを出力する。アップダウンカウンタ913は、アップ信号UP及びダウン信号DNのカウントを行い、カウント値に応じて遅延コードDCをデジタル制御遅延ライン911に出力する。このループ回路により、データD1及び再生クロック信号CK3の位相差が0に近づく方向に動作し、やがてデータD1及び再生クロック信号CK3の位相が同じになる。
FIG. 9B is a diagram illustrating a configuration example of the delay locked
第1〜第3の実施形態によれば、クロック再生回路301は、図1(B)のゲーテッドVCOのようなループ回路を用いずに再生クロック信号CKoを生成することができるので、安定した再生クロック信号CKoを高速に生成することができる。
According to the first to third embodiments, the
データクロック再生回路214は、図2の通信システムの他、チップ間通信、筐体内(間)のデータ通信を行う高速インターフェースに適用可能であり、特にバースト伝送用受信装置に適用可能である。
The data
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
301 クロック再生回路
302 データ再生回路
311 電圧制御発振器
312 第1のサンプルホールド回路
313 第2のサンプルホールド回路
314 第1のミキサ回路
315 第2のミキサ回路
316 減算器
301
Claims (5)
前記第1のクロック信号に対して周波数が同じで位相が90度異なる第2のクロック信号を入力し、前記入力データに同期して前記第2のクロック信号をサンプリング及びホールドする第2のサンプルホールド回路と、
前記第1のクロック信号及び前記第2のサンプルホールド回路の出力信号をミキシングする第1のミキサ回路と、
前記第2のクロック信号及び前記第1のサンプルホールド回路の出力信号をミキシングする第2のミキサ回路と、
前記第2のミキサ回路の出力信号から前記第1のミキサ回路の出力信号を減算することにより再生クロック信号を出力する減算器と
を有することを特徴とするクロック再生回路。 A first sample and hold circuit that samples and holds a first clock signal in synchronization with input data;
A second sample hold for inputting a second clock signal having the same frequency and a phase difference of 90 degrees with respect to the first clock signal, and sampling and holding the second clock signal in synchronization with the input data. Circuit,
A first mixer circuit for mixing the first clock signal and the output signal of the second sample and hold circuit;
A second mixer circuit for mixing the second clock signal and the output signal of the first sample and hold circuit;
A clock recovery circuit comprising: a subtractor that outputs a recovered clock signal by subtracting the output signal of the first mixer circuit from the output signal of the second mixer circuit.
前記第2のサンプルホールド回路の出力信号をフィルタリングする第2のローパスフィルタとを有し、
前記第1のミキサ回路は、前記第1のクロック信号及び前記第2のローパスフィルタの出力信号をミキシングし、
前記第2のミキサ回路は、前記第2のクロック信号及び前記第1のローパスフィルタの出力信号をミキシングすることを特徴とする請求項1記載のクロック再生回路。 A first low pass filter for filtering the output signal of the first sample and hold circuit;
A second low pass filter for filtering the output signal of the second sample and hold circuit;
The first mixer circuit mixes the first clock signal and the output signal of the second low-pass filter,
2. The clock recovery circuit according to claim 1, wherein the second mixer circuit mixes the second clock signal and an output signal of the first low-pass filter.
前記再生クロック信号に同期して前記入力データを再生するデータ再生回路とを有し、
前記クロック再生回路は、
前記入力データに同期して第1のクロック信号をサンプリング及びホールドする第1のサンプルホールド回路と、
前記第1のクロック信号に対して周波数が同じで位相が90度異なる第2のクロック信号を入力し、前記入力データに同期して前記第2のクロック信号をサンプリング及びホールドする第2のサンプルホールド回路と、
前記第1のクロック信号及び前記第2のサンプルホールド回路の出力信号をミキシングする第1のミキサ回路と、
前記第2のクロック信号及び前記第1のサンプルホールド回路の出力信号をミキシングする第2のミキサ回路と、
前記第2のミキサ回路の出力信号から前記第1のミキサ回路の出力信号を減算することにより再生クロック信号を出力する減算器と
を有することを特徴とするクロックデータ再生回路。 A clock recovery circuit for outputting a recovered clock signal synchronized with input data;
A data reproduction circuit for reproducing the input data in synchronization with the reproduction clock signal;
The clock recovery circuit includes:
A first sample and hold circuit that samples and holds a first clock signal in synchronization with the input data;
A second sample hold for inputting a second clock signal having the same frequency and a phase difference of 90 degrees with respect to the first clock signal, and sampling and holding the second clock signal in synchronization with the input data. Circuit,
A first mixer circuit for mixing the first clock signal and the output signal of the second sample and hold circuit;
A second mixer circuit for mixing the second clock signal and the output signal of the first sample and hold circuit;
A clock data recovery circuit comprising: a subtractor that outputs a recovered clock signal by subtracting the output signal of the first mixer circuit from the output signal of the second mixer circuit.
前記第1のサンプルホールド回路の出力信号をフィルタリングする第1のローパスフィルタと、
前記第2のサンプルホールド回路の出力信号をフィルタリングする第2のローパスフィルタとを有し、
前記第1のミキサ回路は、前記第1のクロック信号及び前記第2のローパスフィルタの出力信号をミキシングし、
前記第2のミキサ回路は、前記第2のクロック信号及び前記第1のローパスフィルタの出力信号をミキシングすることを特徴とする請求項3記載のクロックデータ再生回路。 The clock recovery circuit includes:
A first low pass filter for filtering the output signal of the first sample and hold circuit;
A second low pass filter for filtering the output signal of the second sample and hold circuit;
The first mixer circuit mixes the first clock signal and the output signal of the second low-pass filter,
4. The clock data recovery circuit according to claim 3, wherein the second mixer circuit mixes the second clock signal and the output signal of the first low-pass filter.
前記再生クロック信号をバッファリングするバッファと、
前記バッファによりバッファリングされた再生クロック信号に同期するように前記入力データを遅延する遅延ロックループ回路と、
前記バッファによりバッファリングされた再生クロック信号に同期して前記遅延ロックループ回路の出力データを2値判定するデータ判定回路と
を有することを特徴とする請求項3又は4記載のクロックデータ再生回路。 The data reproduction circuit includes:
A buffer for buffering the recovered clock signal;
A delay-locked loop circuit that delays the input data to synchronize with the recovered clock signal buffered by the buffer;
5. The clock data recovery circuit according to claim 3, further comprising a data determination circuit that binary-determines the output data of the delay lock loop circuit in synchronization with the recovery clock signal buffered by the buffer.
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