JP2013090049A - Oversampling circuit and communication device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オーバーサンプリング回路及びそれを備えた通信装置に関する。 The present invention relates to an oversampling circuit and a communication apparatus including the same.
大容量、高速データ伝送を満たすために多くの高速インタフェース規格が実用化されている。それらの多くはシリアル伝送方式を採用している。シリアル伝送では、予め定められた周波数を基にデータが伝送される。伝送されるデータにはその周波数のクロックが重畳され、データ受信部では、受信したデータからこのクロックを抽出し、抽出されたクロック信号に基づいて受信データを復元している。これらの復元動作を行う回路はクロックデータリカバリ(Clock Data Recovery、以下CDRと略す)回路と呼ばれている。 Many high-speed interface standards have been put into practical use in order to satisfy large capacity and high-speed data transmission. Many of them employ a serial transmission method. In serial transmission, data is transmitted based on a predetermined frequency. A clock of that frequency is superimposed on the transmitted data, and the data receiving unit extracts this clock from the received data and restores the received data based on the extracted clock signal. A circuit that performs these restoration operations is called a clock data recovery (CDR) circuit.
従来のCDR回路では、一般にPLL(Phase Locked Loop)回路が用いられ、PLL回路中のVCO(Voltage Controlled Oscillator)の発振クロックが受信データの位相に同期するように制御され、再生クロックとして抽出される。そしてこの再生クロックを基準として受信データをラッチすることにより正確に受信データが復元される。 In a conventional CDR circuit, a PLL (Phase Locked Loop) circuit is generally used, and an oscillation clock of a VCO (Voltage Controlled Oscillator) in the PLL circuit is controlled to be synchronized with a phase of received data, and is extracted as a reproduction clock. . The received data is accurately restored by latching the received data on the basis of the recovered clock.
しかし、データレートの増大によって、VCOの発信周波数も増大するため、そのようなVCOを組み込んだCDR回路は、チップサイズの増大、消費電流の増大、コストアップなどのデメリットが増大する。また高速化により配線遅延が無視できなくなるので、素子配置や配線レイアウトなどに関する充分な配慮が必要となり、設計が益々困難になっている。また、素子配置や配線遅延は使用するデバイスの特性に大きく依存するため、プロセス毎にレイアウトの再設計を行う必要が生じ、回路の再利用性が低下し、開発期間の増大を招く。 However, since the VCO transmission frequency increases with an increase in the data rate, a CDR circuit incorporating such a VCO increases disadvantages such as an increase in chip size, an increase in current consumption, and an increase in cost. In addition, since the wiring delay cannot be ignored due to the increase in speed, it is necessary to give sufficient consideration to the element arrangement and the wiring layout, and the design becomes more difficult. In addition, since the element arrangement and the wiring delay largely depend on the characteristics of the device to be used, it is necessary to redesign the layout for each process, the circuit reusability is lowered, and the development period is increased.
このような問題に対処したCDR回路として、オーバーサンプリング型のCDR回路がある(特許文献1参照)。オーバーサンプリング型のCDR回路では、基準となるクロックから等間隔に位相をずらした多相クロックを生成し、多相クロックによりそれぞれの位相で入力データをサンプリングすることでオーバーサンプリングデータを得る。このオーバーサンプリングデータのビット列から論理が反転するタイミングを検出し、その結果を基にクロックとデータをそれぞれ再生する。このような構成にすれば、多相クロック生成部以外はデジタル回路で構成できるので実現が比較的容易になる。 As a CDR circuit that copes with such a problem, there is an oversampling CDR circuit (see Patent Document 1). In an oversampling CDR circuit, a multiphase clock having a phase shifted from a reference clock at equal intervals is generated, and input data is sampled at each phase by the multiphase clock to obtain oversampling data. The timing at which the logic is inverted is detected from the bit string of the oversampled data, and the clock and the data are reproduced based on the result. With this configuration, since the circuit other than the multi-phase clock generation unit can be configured with a digital circuit, the implementation is relatively easy.
しかし、従来のオーバーサンプリング型のCDR回路では、一般に多相クロックはDLL(Delay Locked Loop)を用いて生成されるため、システムから要求される多相クロックの位相差が微小になると、それを実現するためにDLLの遅延素子の動作速度を上げて遅延時間を微小にする必要があり、消費電流が増大してしまうという問題がある。また、DLLの遅延素子の動作速度に限界があるため、システムから要求される多相クロックの位相差を実現できない場合が生じてしまうという問題もある。 However, in the conventional oversampling CDR circuit, since the multiphase clock is generally generated using DLL (Delay Locked Loop), it is realized when the phase difference of the multiphase clock required by the system becomes small. Therefore, it is necessary to increase the operating speed of the delay element of the DLL to make the delay time minute, and there is a problem that current consumption increases. In addition, since the operating speed of the delay element of the DLL is limited, there is a problem that the phase difference of the multiphase clock required by the system may not be realized.
この問題に対処したオーバーサンプリング回路として、特許文献2に記載されたオーバーサンプリング回路がある。
特許文献2には、消費電流を抑制しつつオーバーサンプリングを行う目的で、バイアス電圧に応じて遅延量を発生させる遅延素子を直列に接続して遅延ラインを構成し、その遅延ラインを複数備え、各遅延ラインの遅延素子に与えるバイアス電圧を2つ備え、そのバイアス電圧は各遅延ライン間の通過時間の差が所望の値となるように制御され、その遅延ラインに基準クロックを入力することで所望の位相差を有する多相クロックを生成する多相クロック生成部、及びこの多相クロック生成部で生成された多相クロックによりシリアルデータをサンプリングするオーバーサンプリング部を備えたオーバーサンプリング回路が開示されている。しかし、このオーバーサンプリング回路では、多相クロック生成部の遅延ライン数と各遅延ラインを構成する遅延素子の数が多いため、従来のDLLで生成した多相クロックを用いたオーバーサンプリング回路に比べて著しい消費電流の抑制は期待できない。
An oversampling circuit described in
In
また、特許文献2には、消費電流を抑制しつつオーバーサンプリングを行う目的で、バイアス電圧に応じて遅延量を発生させる遅延素子を直列に接続して遅延ラインを構成し、その遅延ラインを複数備え、各遅延ラインの遅延素子に与えるバイアス電圧を2つ備え、そのバイアス電圧は各遅延ライン間の通過時間の差が所望の値となるように制御され、その遅延ラインにシリアルデータを入力することで所望の位相差を有する多相シリアルデータを生成する位相シフト部、及びこの位相シフト部で生成された多相シリアルデータを基準クロックでサンプリングするオーバーサンプリング部を備えたオーバーサンプリング回路が開示されている。しかし、このオーバーサンプリング回路でも、位相シフト部の遅延ライン数と各遅延ラインを構成する遅延素子の数が多いため、従来のDLLで生成した多相クロックを用いたオーバーサンプリング回路に比べて著しい消費電流の抑制は期待できない。
In
そこで、本発明の出願人は、消費電流を抑制しつつオーバーサンプリングを行う目的で、シリアルデータを遅延させて、位相の異なる複数のシリアルデータである多相シリアルデータを生成する多相シリアルデータ生成部と、その多相シリアルデータを多相クロックでオーバーサンプリングするオーバーサンプリング部と、を備えたオーバーサンプリング回路を提案した(特願2010−238541:平成22年10月25日出願)。このオーバーサンプリング回路によれば、特許文献2に記載されたオーバーサンプリング回路と比べて遅延素子数を削減することができるので、それに伴い消費電流の抑制が見込まれる。
Therefore, the applicant of the present invention generates multi-phase serial data that generates multi-phase serial data that is a plurality of serial data with different phases by delaying serial data for the purpose of oversampling while suppressing current consumption. And an oversampling circuit that oversamples the multiphase serial data with a multiphase clock (Japanese Patent Application No. 2010-238541, filed on Oct. 25, 2010). According to this oversampling circuit, the number of delay elements can be reduced as compared with the oversampling circuit described in
しかしながら、このオーバーサンプリング回路には、多相シリアルデータを生成する多相シリアルデータ生成部、多相クロックを生成する多相クロック生成部の双方に遅延量制御部が必要となる。一般的に遅延量制御はアナログ回路を含むDLLで行われ、動作電流が大きいため、消費電流の抑制効果が不十分である。 However, this oversampling circuit requires a delay amount control unit for both the multiphase serial data generation unit that generates the multiphase serial data and the multiphase clock generation unit that generates the multiphase clock. In general, the delay amount control is performed by a DLL including an analog circuit, and since the operation current is large, the effect of suppressing current consumption is insufficient.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、多相シリアルデータを多相クロックでオーバーサンプリングするオーバーサンプリング回路において、遅延量制御動作に伴う消費電流を低減することである。 The present invention has been made to solve such problems, and its purpose is to reduce current consumption associated with delay amount control operations in an oversampling circuit that oversamples multiphase serial data with a multiphase clock. It is to be.
本発明のオーバーサンプリング回路は、シリアルデータを遅延させて、位相の異なる複数のシリアルデータである多相シリアルデータを生成する多相シリアルデータ生成部と、当該多相シリアルデータ生成部により生成された多相シリアルデータを、位相の異なる複数のクロックである多相クロックでサンプリングして、オーバーサンプリングデータを生成するオーバーサンプリング部と、前記オーバーサンプリングデータの位相差を検出するオーバーサンプリング位相検出部と、当該オーバーサンプリング位相検出部により検出された位相差が所望の値となるように、前記多相シリアルデータ生成部の遅延時間を調整する遅延時間調整部とを有するオーバーサンプリング回路である。 The oversampling circuit of the present invention is a multiphase serial data generation unit that delays serial data and generates multiphase serial data that is a plurality of serial data having different phases, and the multiphase serial data generation unit generates the multiphase serial data An oversampling unit that samples multiphase serial data with a multiphase clock that is a plurality of clocks having different phases and generates oversampling data; an oversampling phase detection unit that detects a phase difference between the oversampling data; The oversampling circuit includes a delay time adjustment unit that adjusts the delay time of the multiphase serial data generation unit so that the phase difference detected by the oversampling phase detection unit becomes a desired value.
本発明によれば、多相シリアルデータを多相クロックでオーバーサンプリングするオーバーサンプリング回路において、遅延量制御動作に伴う消費電流を低減することができる。 According to the present invention, in an oversampling circuit that oversamples multiphase serial data with a multiphase clock, it is possible to reduce current consumption associated with a delay amount control operation.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
〈オーバーサンプリング回路のブロック図〉
図1は、本発明の第1の実施形態のオーバーサンプリング回路のブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
<Block diagram of oversampling circuit>
FIG. 1 is a block diagram of an oversampling circuit according to the first embodiment of the present invention.
本実施形態のオーバーサンプリング回路は、信号選択部100、キャリブレーションデータ発生部101、データ遅延部102、オーバーサンプリング部103、並列化部104、オーバーサンプリング位相検出部105、及びデジタルアナログ変換部(DAC)106を備えている。
The oversampling circuit of this embodiment includes a
信号選択部100は通常動作時にはシリアルデータSDATAをデータ遅延部102に送出し、キャリブレーション時にはキャリブレーションデータ発生部101で発生されたキャリブレーションデータをデータ遅延部102に送出する。
The
データ遅延部102は複数のデータ遅延素子107を直列に接続して構成したものであり、入力されたデータを通すデータ遅延素子107の数に応じて、入力されたデータを複数の異なる時間遅延させ、位相の異なる複数のシリアルデータである多相シリアルデータ(ここでは、4位相のシリアルデータsdata0〜sdata3)を生成する。
The
後に詳述するように、データ遅延素子107は、オーバーサンプリング位相検出部105で生成された遅延量制御デジタル信号dd_cntをデジタルアナログ変換部(DAC)106でアナログ化した遅延量発生信号d_cntの電圧に応じた通過時間を与えることができる。このデータ遅延素子107は周知なので詳細についての説明は省略する。
As will be described in detail later, the
オーバーサンプリング部103は複数のFF(フリップフロップ)108を備え、入力された多相シリアルデータ(sdata0〜3)を多相クロック(ここでは4位相のクロックck0〜ck3)の立ち上がり(又は立下り)のタイミングでオーバーサンプリングする。オーバーサンプリング部103の出力であるオーバーサンプリングデータsd[15:0]はオーバーサンプリングクロック(多相クロック)の位相差を持つ。
The
並列化部104は、入力されたシリアル形式のオーバーサンプリングデータをパラレル形式に変換して出力する。このとき、バス幅を変えずにタイミングだけを調整して出力することもできるし、並列化部104の直前または直後にバス幅を広げてデータレートを下げるシリアルパラレル変換を施してから出力することもできる。
The parallelizing
このオーバーサンプリング回路をシリアル通信で使用する場合は並列化部104から出力されるOVSDATA[15:0]がシンボルデータ復元部(図示せず)に入力されデータが復元される。
When this oversampling circuit is used in serial communication, OVSDATA [15: 0] output from the
オーバーサンプリング位相検出部105は、キャリブレーション動作を行うとき、オーバーサンプリング部103で生成されたオーバーサンプリングデータの位相に基づいて、遅延量制御デジタル信号dd_cntを生成する。この遅延量制御デジタル信号dd_cntは、デジタルアナログ変換部106によりアナログの遅延量発生信号d_cntに変換され、データ遅延部102に送られる。
When performing the calibration operation, the oversampling
〈オーバーサンプリング回路の動作〉
《データ及びクロックの具体例》
本実施形態のオーバーサンプリング回路の動作を説明する前に、データ及びクロックの具体例について説明する。ここでは、データレート5Gbps、1UI(Unit Interval)が200psのシリアルデータを25ps間隔でオーバーサンプリングする(40GHz相当でオーバーサンプリング)場合を例にする。
<Oversampling circuit operation>
<< Specific examples of data and clock >>
Before describing the operation of the oversampling circuit of this embodiment, specific examples of data and clocks will be described. Here, a case where serial data with a data rate of 5 Gbps and 1 UI (Unit Interval) of 200 ps is oversampled at intervals of 25 ps (oversampling corresponding to 40 GHz) is taken as an example.
1UI=200psである5Gbpsのシリアルデータを25ps間隔でサンプリングするためには、5GHzのオーバーサンプリングクロックが8位相必要となる(200ps÷25ps=8)。 In order to sample 5 Gbps serial data with 1 UI = 200 ps at intervals of 25 ps, 8 phases of 5 GHz oversampling clocks are required (200 ps ÷ 25 ps = 8).
本実施形態ではデータ遅延部102で5GHz、4位相分に相当する多相シリアルデータ(sdata0〜sdata3)を生成し、5GHz、2位相に相当するオーバーサンプリングクロック(ck0〜ck3)でオーバーサンプリングを行うことで、40GHz相当のオーバーサンプリングを実現している。勿論多相シリアルデータの位相数とオーバーサンプリングクロックの選択はこの限りではなく自由に選択できる。また、本実施形態では5GHz、2位相に相当するオーバーサンプリングクロックとして、2.5GHz、4位相のクロックを使用しているが、このオーバーサンプリングクロックの選択もこの限りではなく自由に選択できる。
In this embodiment, the
《データ遅延部の動作》
シリアルデータSDATAはデータ遅延部102に入力され、1段のデータ遅延素子107あたり、オーバーサンプリング間隔25psとオーバーサンプリングクロックの位相差100psを加算した125psの遅延を発生させる。即ちsdata[n]とsdata[n+1]のデータ遅延時間の差が125psとなる。
<Operation of data delay unit>
The serial data SDATA is input to the data delay
一般にはオーバーサンプリング間隔をTovs、オーバーサンプリングクロックの位相差をTsmpとすると、
sdata[n+1] - sdata[n] = Tovs + N*Tsmp (ただし、n=1,2,3、Nは整数)となる。
本実施形態ではN=1を例にしているが、Nはこの限りではなく自由に選択できる。
In general, if the oversampling interval is Tovs and the phase difference of the oversampling clock is Tsmp,
sdata [n + 1]-sdata [n] = Tovs + N * Tsmp (where n = 1, 2, 3, N is an integer).
In this embodiment, N = 1 is taken as an example, but N is not limited to this and can be freely selected.
《データ遅延素子の遅延量の調整》
データ遅延素子107の遅延量は、オーバーサンプリング位相検出部105で生成される遅延量制御デジタル信号dd_cntにより設定される。以下、遅延量制御デジタル信号dd_cntを決定するキャリブレーション動作について説明する。
<Adjustment of delay amount of data delay element>
The delay amount of the
前述のように、キャリブレーション時には信号選択部100はキャリブレーションデータ発生部101で生成されるキャリブレーションデータをデータ遅延部102に入力する。このデータパターンはデータエッジ(データの立ち上がり又は立ち下りエッジ)が均一に発生する(つまりランダムジッタが大きい)という特徴を持つパターンである。
As described above, during calibration, the
入力されたキャリブレーションデータのデータパターンはデータ遅延部102により多相のデータパターンとされ、オーバーサンプリング部103に入力され、オーバーサンプリングされる。これにより、キャリブレーションデータに対応するオーバーサンプリングデータが生成される。
The data pattern of the input calibration data is converted into a multi-phase data pattern by the data delay
オーバーサンプリング位相検出部105は、オーバーサンプリングデータの位相差を検出する。この位相差は、多相シリアルデータの位相差と多相クロックの位相差を合わせたものとなる。
The oversampling
前述の通り、キャリブレーションデータ発生部101で発生したデータはデータエッジが均一に現れるようなパターンなので、各々のサンプリングデータのエッジ数をカウントすることで、オーバーサンプリングデータの位相差を検出(推定)することができる。この位相差検出方法は公知技術(特開2008−66879号公報第2の実施形態)なので詳細な説明を省略する。
As described above, since the data generated by the calibration
オーバーサンプリング位相検出部105では、検出したオーバーサンプリングデータの位相差が所望の値となるように遅延量制御デジタル信号dd_cntを設定する。これにより、多相シリアルデータの位相差と多相クロックの位相差のずれを合わせて検出して、多相シリアルデータで調整することになる。所望の位相差が得られると、キャリブレーション動作が完了し、キャリブレーションにかかわる回路(キャリブレーションデータ発生部101、オーバーサンプリング位相検出部105)の動作が停止し、待機状態となる。
The oversampling
このように、本実施形態のオーバーサンプリング回路によれば、多相シリアルデータの位相差と多相クロックの位相差のずれを合わせて検出して、多相シリアルデータで調整するので、位相差のずれが多相シリアルデータ生成部、多相クロック生成部のどちらで発生しているかにかかわらず補正することができ、かつ多相シリアルデータ生成部、多相クロック生成部の双方で遅延量制御を行うオーバーサンプリング回路よりも、遅延量の調整動作に伴う消費電力を低減することができる。 Thus, according to the oversampling circuit of the present embodiment, the phase difference of the multiphase serial data and the phase difference of the multiphase clock are detected together and adjusted with the multiphase serial data. Regardless of whether the misalignment occurs in the multiphase serial data generator or the multiphase clock generator, the delay amount can be controlled by both the multiphase serial data generator and the multiphase clock generator. As compared with the oversampling circuit to be performed, it is possible to reduce power consumption associated with the delay amount adjusting operation.
また、アナログの遅延量制御回路を削減することで、その消費電流を抑制することができる。即ち、一般に、データ遅延素子の遅延量を制御するためには遅延量制御回路が必要となる。遅延量制御回路では同一の特性をもつダミー遅延発生部を用いて基準となる位相差を発生させ、その位相差を位相比較器で検出し、所望の値になるように遅延量発生電圧の制御を行う。しかし、この制御方式では遅延ラインが複数必要になってしまうこと、及び位相比較器が必要になることにより、消費電流が増大する。 Further, by reducing the analog delay amount control circuit, the current consumption can be suppressed. That is, in general, a delay amount control circuit is required to control the delay amount of the data delay element. The delay amount control circuit uses a dummy delay generator with the same characteristics to generate a reference phase difference, which is detected by a phase comparator, and the delay amount generation voltage is controlled so that the desired value is obtained. I do. However, this control method requires a plurality of delay lines and a phase comparator, which increases current consumption.
これに対し、本実施形態では、アナログの遅延量発生信号d_cntは、オーバーサンプリング位相検出部105で生成された遅延量制御デジタル信号dd_cntをデジタルアナログ変換部106でアナログ化したものである。このように、遅延量発生信号d_cntをデジタルアナログ変換部で発生させることで、従来必要であったアナログの遅延量制御回路を削減し、その消費電流を抑制することができる。
In contrast, in this embodiment, the analog delay amount generation signal d_cnt is obtained by analogizing the delay amount control digital signal dd_cnt generated by the oversampling
《オーバーサンプリング動作》
図2は、本実施形態のオーバーサンプリング回路の動作を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、前述したデータレート5Gbps、1UIが200psのシリアルデータを25ps間隔でオーバーサンプリングする場合の動作である。
<Oversampling operation>
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the oversampling circuit of this embodiment. This timing chart is an operation in the case of oversampling serial data with a data rate of 5 Gbps and a UI of 200 ps at intervals of 25 ps.
シリアルデータSDATAはデータ遅延部102に入力され、125psの遅延時間を有するデータ遅延素子107を1乃至4つ通過することで、125ps間隔の4つの多相シリアルデータsdata[3:0]が生成される。オーバーサンプリングクロックck0,1,2,3は各々2.5GHzで各クロックの位相差は100psである。
The serial data SDATA is input to the data delay
説明の都合上、SDATAの1UIを8等分し、前からa0〜a7とすると、sdata3をck3でサンプリングしたsd3がa0に、sdata2をck2でサンプリングしたsd2がa1に、sdata1をck1でサンプリングしたsd1がa2に、sdata0をck0でサンプリングしたsd0がa3になる。同様にa4〜a7もsdata0,1,2,3とck0,1,2,3の組み合わせでサンプリングすることができる。 For convenience of explanation, if 1 UI of SDATA is divided equally into 8 and a0 to a7 from the beginning, sd3 sampled with ck3 is sd3 sampled with ck3, sd2 sampled with ck2 was sampled with a1, and sdata1 was sampled with ck1 sd1 is a2, and sd0 obtained by sampling sdata0 with ck0 is a3. Similarly, a4 to a7 can be sampled by a combination of sdata0,1,2,3 and ck0,1,2,3.
[第2の実施形態]
〈オーバーサンプリング回路のブロック図〉
図3は、本発明の第2の実施形態のオーバーサンプリング回路のブロック図である。この図において、図1(第1の実施形態)と同一の部分又は対応する部分には図1と同じ参照符号が付されている。
[Second Embodiment]
<Block diagram of oversampling circuit>
FIG. 3 is a block diagram of an oversampling circuit according to the second embodiment of the present invention. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 are assigned to the same or corresponding parts as those in FIG. 1 (first embodiment).
本実施形態のオーバーサンプリング回路では、第1の実施形態のオーバーサンプリング回路におけるデータ遅延部102に代えて、データ遅延部109及び多相シリアルデータ選択部110を設けた。また、オーバーサンプリング位相検出部105が多相シリアルデータ選択信号d_selを生成し、多相シリアルデータ選択部110の選択動作を制御するように構成した。
In the oversampling circuit of the present embodiment, a
データ遅延部109は複数のデータ遅延ライン111を並列に接続して構成したものであり、入力されたシリアルデータSDATAをそれぞれ異なる時間遅延させた、位相の異なる複数のシリアルデータである多相シリアルデータs_1、s_2、・・・、s_Nを生成する。このとき各々のデータ遅延ライン111の遅延量を僅かに異なるように設定し、データ遅延素子112の遅延特性がばらついても所望の遅延量を実現できるだけの数のデータ遅延ライン111を備える。
The data delay
データ遅延ライン111はデータ遅延素子112を複数段直列に接続したものである。このデータ遅延素子112は各々固定の遅延量を発生させ、遅延量の異なるデータ遅延素子112を複数組み合わせることでデータ遅延ライン111に所望の遅延量を実現する。このデータ遅延素子112は周知なので詳細な説明は省略する。
The data delay line 111 is formed by connecting data delay
多相シリアルデータ選択部110ではデータ遅延部109で遅延された多相シリアルデータs_1、s_2、・・・、s_Nから多相シリアルデータ選択信号d_selに応じて、4つの多相シリアルデータsdata0〜sdata3を選択し、オーバーサンプリング部103へ出力する。
In the multi-phase serial data selection unit 110, four multi-phase serial data sdata0 to sdata3 according to the multi-phase serial data selection signal d_sel from the multi-phase serial data s_1, s_2,. Is output to the
オーバーサンプリング部103のオーバーサンプリングの構成及び動作、及びその出力を処理する並列化部104の構成及び動作は、第1の実施形態におけるオーバーサンプリング部103及び並列化部104と同じである。
The configuration and operation of oversampling of the
オーバーサンプリング位相検出部105は、キャリブレーション動作を行うとき、オーバーサンプリング部103で生成されたオーバーサンプリングデータの位相に基づいて、多相シリアルデータ選択信号d_selを生成し、多相シリアルデータ選択部110に出力する。
When performing the calibration operation, the oversampling
〈オーバーサンプリング回路の動作〉
データ及びクロックの具体例を第1の実施形態と同じものとして説明する。
《データ遅延部及び多相シリアルデータ選択部の動作》
シリアルデータSDATAはデータ遅延部109に入力され、様々な遅延量を持った多相シリアルデータs_1、s_2、・・・、s_Nが生成される。生成された多相シリアルデータの中から、オーバーサンプリング間隔25psとオーバーサンプリングクロックの位相差100psを加算した125psの遅延となるような多相シリアルデータが多相シリアルデータ選択部110で選択され、出力される。即ちsdata[n]とsdata[n+1]のデータ遅延時間の差が125psとなるような多相シリアルデータが多相シリアルデータ選択部110で選択される。
<Oversampling circuit operation>
A specific example of data and clock will be described as being the same as in the first embodiment.
<Operation of data delay unit and multiphase serial data selection unit>
The serial data SDATA is input to the data delay
一般にはオーバーサンプリング間隔をTovs、オーバーサンプリングクロックの位相差をTsmpとすると、sdata[n+1] - sdata[n] = Tovs + N*Tsmp (ただし、n=1,2,3、Nは整数)となる。本実施形態ではN=1を例にしているが、Nはこの限りではなく自由に選択できる。 Generally, if the oversampling interval is Tovs and the phase difference of the oversampling clock is Tsmp, sdata [n + 1]-sdata [n] = Tovs + N * Tsmp (where n = 1,2,3, N is an integer) ) In this embodiment, N = 1 is taken as an example, but N is not limited to this and can be freely selected.
《多相シリアルデータ選択信号d_selの生成》
多相シリアルデータ選択信号d_selを生成するキャリブレーション動作について説明する。
<< Generation of multiphase serial data selection signal d_sel >>
A calibration operation for generating the multiphase serial data selection signal d_sel will be described.
キャリブレーション時には信号選択部100はキャリブレーションデータ発生部101で生成されるキャリブレーションデータをデータ遅延部109に入力する。このデータパターンはデータエッジ(データの立ち上がり又は立ち下がりエッジ)が均一に発生する特徴のあるパターンである。
At the time of calibration, the
キャリブレーションデータはデータ遅延部109に入力され、N個の多相シリアルデータs_1、s_2、・・・、s_Nとなる。多相シリアルデータ選択部110では予め設定されたシリアルデータが選択され、オーバーサンプリング部103に入力されてオーバーサンプリングされ、キャリブレーションデータに対応するオーバーサンプリングデータが生成される。
The calibration data is input to the data delay
このオーバーサンプリングデータはオーバーサンプリング位相検出部105に入力され、第1の実施形態と同じ公知技術を用いてオーバーサンプリングデータの位相差が検出される。そして、オーバーサンプリング位相検出部105では、検出した位相差が所望の値となるように多相シリアルデータ選択信号d_selを設定する。
This oversampling data is input to the
所望の位相差が得られると、キャリブレーション動作が完了し、キャリブレーションにかかわる回路(キャリブレーションデータ発生部101、オーバーサンプリング位相検出部105)の動作が停止し、待機状態となる。またデータ遅延部109を構成するデータ遅延ライン111のうち、多相シリアルデータ選択部110で選択されなかった多相シリアルデータを生成している遅延ラインの動作を停止して待機状態とする。
When a desired phase difference is obtained, the calibration operation is completed, and the operations of the circuits (calibration
このように、本実施形態では、オーバーサンプリング部103でサンプリングする多相シリアルデータの数以上の数のデータ遅延ライン111をデータ遅延部109に設けることで、所望の遅延量を含む複数の多相シリアルデータを発生させている。そして、その複数の多相シリアルデータの中から適切な位相の多相シリアルデータを選択するための多相シリアルデータ選択信号d_selをキャリブレーションにより生成することで、オーバーサンプリング部103に供給する所望の多相シリアルデータを得ることができる。つまり、複数の多相シリアルデータから適切なものを選択することで、従来必要であった遅延量制御回路を削減し、その消費電流を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the data delay line 111 is provided in the
《オーバーサンプリング動作》
図4は、本実施形態のオーバーサンプリング回路の動作を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、第1の実施形態と同様に、データレート5Gbps、1UIが200psのシリアルデータを25ps間隔でオーバーサンプリングする場合の動作である。
<Oversampling operation>
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the oversampling circuit of this embodiment. This timing chart is an operation in the case of oversampling serial data with a data rate of 5 Gbps and 1 UI of 200 ps at intervals of 25 ps, as in the first embodiment.
シリアルデータSDATAはデータ遅延部109に入力され、データ遅延ライン111を通過することで、様々な通過遅延を与えられた多相シリアルデータs_1〜s_Nが生成される。生成された多相シリアルデータは多相シリアルデータ選択部110で所望の位相差125psであるものが選択され、125ps間隔の多相シリアルデータsdata[3:0]が生成される。
The serial data SDATA is input to the data delay
即ち、例えばSDATAを遅延させた多相シリアルデータs_1〜s_4からsdata0に一番近いs_3が多相シリアルデータ選択部110でsdata0として選択され出力される。sdata1、sdata2、sdata3についても同様に理想値に最も近いものが選択されて出力される。 That is, for example, s_3 closest to sdata0 from multiphase serial data s_1 to s_4 obtained by delaying SDATA is selected and output as sdata0 by the multiphase serial data selection unit 110. Similarly, for sdata1, sdata2, and sdata3, the one closest to the ideal value is selected and output.
オーバーサンプリング部103の動作タイミングチャートは第1の実施形態のオーバーサンプリング部の動作タイミングチャート(図2)と同じなので、説明を省略する。
Since the operation timing chart of the
101…キャリブレーションデータ発生部、102,109…データ遅延部、103…オーバーサンプリング部、105…オーバーサンプリング位相検出部、106…デジタルアナログ変換部、107,112…データ遅延素子、110…多相シリアルデータ選択部、111…データ遅延ライン。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
当該多相シリアルデータ生成部により生成された多相シリアルデータを、位相の異なる複数のクロックである多相クロックでサンプリングして、オーバーサンプリングデータを生成するオーバーサンプリング部と、
前記オーバーサンプリングデータの位相差を検出するオーバーサンプリング位相検出部と、
当該オーバーサンプリング位相検出部により検出された位相差が所望の値となるように、前記多相シリアルデータ生成部の遅延時間を調整する遅延時間調整部と、
を有するオーバーサンプリング回路。 A multiphase serial data generation unit that delays serial data to generate multiphase serial data that is a plurality of serial data having different phases;
An oversampling unit that samples the multiphase serial data generated by the multiphase serial data generation unit with a multiphase clock that is a plurality of clocks having different phases, and generates oversampling data;
An oversampling phase detector for detecting a phase difference of the oversampling data;
A delay time adjusting unit that adjusts the delay time of the multiphase serial data generation unit so that the phase difference detected by the oversampling phase detection unit has a desired value;
An oversampling circuit.
前記多相シリアルデータ生成部は、データ遅延量をアナログ電圧で変化させるデータ遅延素子を備え、前記遅延時間調整部は、前記位相差をアナログ電圧に変換する手段を備えるとともに、当該アナログ電圧により、前記データ遅延素子の遅延時間を調整するオーバーサンプリング回路。 The oversampling circuit according to claim 1,
The multi-phase serial data generation unit includes a data delay element that changes a data delay amount with an analog voltage, and the delay time adjustment unit includes a unit that converts the phase difference into an analog voltage. An oversampling circuit for adjusting a delay time of the data delay element;
前記多相シリアルデータ生成部は、前記オーバーサンプリング部でサンプリングされる数以上の多相シリアルデータを発生するデータ遅延ラインと、当該データ遅延ラインから出力される多相シリアルデータを選択する多相シリアルデータ選択部とを備え、前記遅延時間調整部は、前記多相シリアルデータ選択部に所望の位相を有する多相シリアルデータを選択させる選択信号を生成するオーバーサンプリング回路。 The oversampling circuit according to claim 1,
The multi-phase serial data generation unit is configured to select a multi-phase serial data to be output from the data delay line, and a multi-phase serial data to be output from the data delay line. An oversampling circuit that generates a selection signal that causes the multiphase serial data selection unit to select multiphase serial data having a desired phase.
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