JP2013201693A - Phase interpolator and phase interpolation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、位相補間信号を生成する位相補間器および位相補間方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a phase interpolator and a phase interpolation method for generating a phase interpolation signal.
半導体集積回路の微細化が進むに伴って、半導体集積回路間で送受されるデータ量も年々増える傾向にあり、データを高速に伝送する技術が必要となる。外部から入力されたデータを半導体集積回路内で処理するには、クロック信号に同期化する必要がある。データが高速になるほど、クロック信号で同期化するのが困難になる。 As miniaturization of semiconductor integrated circuits progresses, the amount of data transmitted and received between semiconductor integrated circuits tends to increase year by year, and a technique for transmitting data at high speed is required. In order to process externally input data in the semiconductor integrated circuit, it is necessary to synchronize with a clock signal. The faster the data, the more difficult it is to synchronize with the clock signal.
このため、位相補間器を用いて、それぞれ位相の異なる複数のクロック信号を生成し、これらのクロック信号の中からいずれかを選択して、確実にデータを取り込めるようにしたクロック復元回路が提案されている。 For this reason, a clock recovery circuit has been proposed in which a phase interpolator is used to generate a plurality of clock signals with different phases, and any one of these clock signals can be selected to reliably capture data. ing.
この種の従来の位相補間器は、それぞれ位相の異なる4相のクロック信号から中間位相のクロック信号を生成し、これら中間位相のクロック信号を重み付けして新たな位相のクロック信号を生成する。これにより、複数ビットからなる符号データに応じた位相のクロック信号を生成できる。 This type of conventional phase interpolator generates an intermediate phase clock signal from four phase clock signals having different phases, and weights these intermediate phase clock signals to generate a new phase clock signal. As a result, a clock signal having a phase corresponding to code data composed of a plurality of bits can be generated.
ところが、従来の位相補間器で生成したクロック信号の符号データと位相変化量との関係は必ずしも線形ではなく、符号データの値に応じて、位相変化量も変動する。このため、上述したクロック復元回路に位相補間器を組み込んだときに、位相補間器で生成される位相補間信号の位相変化量が一定でないために、場合によっては正しくデータを取り込めないおそれがある。 However, the relationship between the code data of the clock signal generated by the conventional phase interpolator and the phase change amount is not necessarily linear, and the phase change amount varies depending on the value of the code data. For this reason, when the phase interpolator is incorporated in the clock restoration circuit described above, the amount of phase change of the phase interpolation signal generated by the phase interpolator is not constant, so that there is a possibility that data may not be captured correctly depending on circumstances.
本発明は、符号データの値に応じて位相が線形に変化するような位相補間信号を生成可能な位相補間器および位相補間方法を提供するものである。 The present invention provides a phase interpolator and a phase interpolation method capable of generating a phase interpolation signal whose phase changes linearly according to the value of code data.
本実施形態によれば、複数ビットからなる符号データの値に応じた複数の第1電流信号を生成する第1電流信号生成部と、
前記符号データの値に応じて、前記符号データの値を所定の値だけ増減する符号データ調整部と、
前記符号データ調整部で増減後の符号データの値に応じた複数の第2電流信号を生成する第2電流信号生成部と、
位相の異なる複数の第1クロック信号のそれぞれの振幅を対応する前記第1電流信号に基づいて調整したクロック信号同士を合成した第1合成信号と、それぞれ位相が異なり前記複数の第1クロック信号とも位相の異なる複数の第2クロック信号のそれぞれの振幅を対応する前記第2電流信号に基づいて調整したクロック信号同士を合成した第2合成信号とを合成して、位相補間信号を生成するミキサ部と、を備えることを特徴とする位相補間器が提供される。
According to this embodiment, a first current signal generation unit that generates a plurality of first current signals according to the value of code data consisting of a plurality of bits,
A code data adjustment unit that increases or decreases the value of the code data by a predetermined value in accordance with the value of the code data;
A second current signal generation unit that generates a plurality of second current signals according to the value of the code data after increase / decrease in the code data adjustment unit;
A first synthesized signal obtained by synthesizing clock signals obtained by adjusting amplitudes of a plurality of first clock signals having different phases based on the corresponding first current signals, and a plurality of first clock signals having different phases, respectively. A mixer unit that generates a phase interpolation signal by synthesizing a second synthesized signal obtained by synthesizing clock signals adjusted based on the second current signals corresponding to the amplitudes of a plurality of second clock signals having different phases. A phase interpolator is provided.
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る位相補間器について説明する。 Hereinafter, the phase interpolator according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図1は本実施形態に係る位相補間器1の概略構成を示すブロック図である。図1の位相補間器1は、それぞれ位相の異なる4相のクロック信号から中間位相の位相補間信号を生成するものである。より具体的には、90度の位相範囲ごとに、4相のクロック信号から2つのクロック信号を選択して、これら2つのクロック信号を用いて計20個の位相補間信号を生成する。したがって、360度の位相範囲では、計20×4=80個の位相補間信号を生成する。これら80個の位相補間信号のどれを生成するかは、外部から入力される符号データの値で決められる。すなわち、図1の位相補間器1は、符号データの値に応じた位相を持つ位相補間信号を生成する。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a
なお、位相補間信号の数を何個設けるかは符号データの種類に依存し、任意に変更して構わない。 The number of phase interpolation signals to be provided depends on the type of code data and may be arbitrarily changed.
図1の位相補間器1は、符号データの値と位相補間信号の位相との関係ができるだけ線形になるようにしたことに特徴がある。以下、この特徴について詳細に説明する。
The
図1の位相補間器1は、第1電流信号生成部2と、符号データ調整部3と、第2電流信号生成部4と、ミキサ部5とを備えている。
The
第1電流信号生成部2は、複数ビットからなる符号データの値に応じた複数の第1電流信号を生成する。図1の例では、第1電流信号生成部2は、符号データの値に応じて、4種類の電流信号Ideg0、Ideg90、Ideg180、Ideg270を生成する。これらの電流信号の2つはゼロであり、残り2つは符号データの値に応じて線形に電流値が変化する。このように、第1電流信号生成部2は、デジタルの符号データをアナログの電流信号に変換するD/Aコンバータ(DAC)である。電流信号Iを生成することから、IDACとも呼ばれる。
The first
符号データ調整部3は、符号データの値に応じて、符号データの値を所定の値だけ増減する。符号データ調整部3の役割については後述するが、例えば45度の位相範囲ごとに、符号データの値を10だけ増加または減少する。
The code
第2電流信号生成部4は、符号データ調整部3で増減後の符号データの値に応じた複数の第2電流信号を生成する。図1の例では、第2電流信号生成部4は、符号データの値に応じて、4種類の電流信号Ideg45、Ideg135、Ideg225、Ideg315を生成する。これらの電流信号の2つはゼロであり、残り2つは符号データの値に応じて線形に電流値が変化する。このように、第2電流信号生成部4は、上述した第1電流信号生成部2と同様に、デジタルの符号データをアナログの電流信号に変換するD/Aコンバータである。
The second current signal generation unit 4 generates a plurality of second current signals according to the value of the code data after increase / decrease by the code
後述するように、第2電流信号生成部4は、位相補間信号を線形化するために用いられ、第1電流信号生成部2とは異なる電流信号を生成してミキサ部5に供給する。
As will be described later, the second current signal generation unit 4 is used to linearize the phase interpolation signal, and generates a current signal different from the first current
ミキサ部5は、位相の異なる複数の第1クロック信号のそれぞれの振幅を対応する第1電流信号に基づいて調整したクロック信号同士を合成した第1合成信号と、複数の第1クロック信号とは位相の異なる複数の第2クロック信号のそれぞれの振幅を対応する第2電流信号に基づいて調整したクロック信号同士を合成した第2合成信号とを合成して、位相補間信号を生成する。
The
ミキサ部5は、位相補間信号の所定の位相範囲(例えば、45度)ごとに、第1合成信号と第2合成信号を合成することで、線形化された位相補間信号を生成する。
The
後述するように、ミキサ部5は、第1合成信号の合成に用いるクロック信号の種類を90度ごとに切り替え、第2合成信号の合成に用いるクロック信号の種類を45度ごとに切り替える。ミキサ部5は、第1合成信号と第2合成信号とを合成して位相補間信号を生成することから、ミキサ部5は、45度の位相範囲ごとに、位相補間信号の線形化処理のやり方を切り替えることになる。
As will be described later, the
図2は本実施形態に係る位相補間器1の動作を説明する図であり、図2の横軸は符号データの値、縦軸は位相補間信号の位相αである。図2の実線曲線cb1は、位相0度のクロック信号と位相90度のクロック信号を合成して生成した位相補間信号の符号データの値と位相αとの関係を表している。この実線曲線cb1は、符号データ調整部3と第2電流信号生成部4を設けずに、第1電流信号生成部2とミキサ部5だけで位相補間器1を構成した場合の位相補間信号を表している。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the
図2の実線曲線cb1から明らかなように、第1電流信号生成部2とミキサ部5だけで位相補間信号を生成すると、位相補間信号は非線形になる。この実線曲線cb1を詳細に観察すると、符号データが0〜10の間(0〜45度の位相範囲)は下に凸の曲線であり、符号データが10〜20の間(45〜90度の位相範囲)は上に凸の曲線であることがわかる。
As apparent from the solid curve cb1 in FIG. 2, when the phase interpolation signal is generated only by the first current
ミキサ部5は、図2の実線曲線cb1を、下に凸の曲線領域と上に凸の曲線領域に分けて補正し、その結果、位相補間信号の符号データと位相との関係を、図2の実線直線cb2で示すような線形にする線形化処理を行う。
The
図2の破線曲線cb3は、位相315度のクロック信号と位相45度のクロック信号とを合成して生成した位相補間信号の信号波形であり、図2の一点鎖線曲線cb4は、位相45度のクロック信号と位相135度のクロック信号とを合成して生成した位相補間信号の信号波形である。これら曲線cb3,cb4はいずれも、下に凸の曲線領域と上に凸の曲線領域とを備えている。 A broken line curve cb3 in FIG. 2 is a signal waveform of a phase interpolation signal generated by synthesizing a clock signal having a phase of 315 degrees and a clock signal having a phase of 45 degrees, and a one-dot chain curve cb4 in FIG. It is a signal waveform of a phase interpolation signal generated by synthesizing a clock signal and a clock signal having a phase of 135 degrees. Each of the curves cb3 and cb4 includes a downwardly convex curved area and an upwardly convex curved area.
図2の実線曲線cb1の下に凸の曲線領域(符号データ0〜10)は、図2の破線曲線cb3の上に凸の曲線領域(符号データ10〜20)と実線直線cb2に対して対称的な関係にあり、同様に、実線曲線cb1の上に凸の曲線領域(符号データ10〜20)は、一点鎖線曲線cb4の下に凸の曲線領域(符号データ0〜10)と実線直線cb2に対して対称的な関係にある。
The convex curve region (
したがって、ミキサ部5は、実線曲線cb1の下に凸の曲線領域(符号データ0〜10)では、破線曲線cb3の上に凸の曲線領域と合成して実線直線cb2に近似させ、同様に、実線曲線cb1の上に凸の曲線領域(符号データ10〜20)では、一点鎖線曲線cb4の下に凸の曲線領域と合成して実線直線cb2に近似させる。これにより、位相0〜90度の位相範囲に対応する符号データ0〜20の全領域について、位相補間信号の符号データと位相との関係を実線直線cb2に近似させることができる。
Accordingly, the
図2の破線曲線cb3に対応する電流信号Ideg315,Ideg45と一点鎖線曲線cb4に対応する電流信号Ideg45,Ideg135は、図2の第2電流信号生成部4により生成される。ミキサ部5は、第1電流信号生成部2で生成した図2の実線曲線cb1に対応する電流信号Ideg0,Ideg90と、第2電流信号生成部4で生成した図2の破線曲線cb3と一点鎖線曲線cb4に対応する電流信号Ideg315,Ideg45,Ideg135とを用いて、位相補間信号の線形化処理を行う。
The current signals Ideg315 and Ideg45 corresponding to the dashed curve cb3 in FIG. 2 and the current signals Ideg45 and Ideg135 corresponding to the one-dot chain curve cb4 are generated by the second current signal generator 4 in FIG. The
図3はミキサ部5が位相0〜90度の位相補間信号を生成する際に使用するクロック信号の位相範囲を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a phase range of a clock signal used when the
図3に示すように、位相0〜45度の範囲内の位相補間信号は、クロック信号CK0,CK90に対応する電流信号Ideg0,Ideg90を、クロック信号CK315,CK45に対応する電流信号Ideg315,Ideg45と合成することにより生成され、位相45〜90度の範囲内の位相補間信号は、クロック信号CK0,CK90に対応する電流信号Ideg0,Ideg90を、クロック信号CK45、CK135に対応する電流信号Ideg45,Ideg135と合成することにより生成される。 As shown in FIG. 3, the phase interpolated signals within the phase range of 0 to 45 degrees are obtained by converting current signals Ideg0 and Ideg90 corresponding to clock signals CK0 and CK90 to current signals Ideg315 and Ideg45 corresponding to clock signals CK315 and CK45, respectively. The phase interpolation signal generated by combining and having a phase within the range of 45 to 90 degrees is obtained by converting current signals Ideg0 and Ideg90 corresponding to clock signals CK0 and CK90 to current signals Ideg45 and Ideg135 corresponding to clock signals CK45 and CK135. Generated by synthesis.
このように、本実施形態では、位相補間信号の位相が0〜90度の範囲を、45度ずつの2つの領域に分けて、各領域ごとに別々の電流信号と合成を行って、符号データと位相との関係を線形にする。 As described above, in the present embodiment, the phase interpolation signal phase range of 0 to 90 degrees is divided into two areas of 45 degrees, and each area is combined with a separate current signal to generate code data. And the phase relationship is linear.
図4は位相補間信号の位相が0〜90度の範囲内での図1の位相補間器1の概念的な動作を示す図である。図4に示すように、位相補間器1は、処理S1〜S3を行う。処理S1は、本来の位相補間処理であり、位相が90度異なる2種類のクロック信号sinθとcosθの各係数X,Yを、符号データの値に応じて切り替える。処理S1は、以下の(1)式で表される。
Xsinθ+Ycosθ …(1)
FIG. 4 is a diagram showing a conceptual operation of the
Xsin θ + Y cos θ (1)
この(1)式は、以下の(2)式のように変形することができる。
上記の(2)式のαは、以下の(3)式で表される。
上記の(1)〜(3)式の係数X,Yは、符号データの値に応じて可変する値であり、X+Yは常に一定値である。係数Xは図3の電流信号Ideg0に対応し、係数Yは電流信号Ideg90に対応する。 The coefficients X and Y in the above equations (1) to (3) are values that vary according to the value of the code data, and X + Y is always a constant value. The coefficient X corresponds to the current signal Ideg0 in FIG. 3, and the coefficient Y corresponds to the current signal Ideg90.
図4の処理S2は、位相0〜45度の範囲内でクロック信号CK315,CK45を用いて行う位相補間処理であり、以下の(4)式で表される。
The process S2 of FIG. 4 is a phase interpolation process performed using the clock signals CK315 and CK45 within a range of
Asin(θ−π/4)+Bcos(θ−π/4) …(4)
上記(4)式の係数A,Bは、符号データの値に応じて可変する値であり、係数Aは図3の電流信号Ideg315に対応し、係数Bは電流信号Ideg45に対応する。
Asin (θ−π / 4) + Bcos (θ−π / 4) (4)
The coefficients A and B in the above equation (4) are values that vary according to the value of the code data. The coefficient A corresponds to the current signal Ideg315 in FIG. 3, and the coefficient B corresponds to the current signal Ideg45.
図4の処理S3は、位相45〜90度の範囲内でクロック信号CK45,CK135を用いて行う位相補間処理であり、以下の(5)式で表される。 The process S3 of FIG. 4 is a phase interpolation process performed using the clock signals CK45 and CK135 within a phase range of 45 to 90 degrees, and is expressed by the following equation (5).
A’sin(θ+π/4)+B’cos(θ+π/4) …(5)
上記(5)式の係数A’,B’は、符号データの値に応じて可変する値であり、係数A’は図3の電流信号Ideg45に対応し、係数B’は電流信号Ideg135に対応する。
A′sin (θ + π / 4) + B′cos (θ + π / 4) (5)
The coefficients A ′ and B ′ in the above equation (5) are values that vary according to the value of the code data, the coefficient A ′ corresponds to the current signal Ideg45 of FIG. 3, and the coefficient B ′ corresponds to the current signal Ideg135. To do.
本実施形態に係る位相補間器1は、位相0〜45度の範囲内では、処理S1で得た(1)式の信号と処理S2で得た(4)式の信号とを合成した位相補間信号を生成する。この位相補間信号(第1合成信号)は、以下の(6)式で表される。
上記(6)式において、αは(7)式で表され、Aは(8)式で表され、Bは(9)式で表される。
上記(6)〜(9)式において、X+Y=A+B=一定値となる。 In the above formulas (6) to (9), X + Y = A + B = constant value.
また、本実施形態に係る位相補間器1は、位相45〜90度の範囲内では、処理S1で得た(1)式の信号と処理S3で得た(5)式の信号とを合成した位相補間信号を生成する。この位相補間信号(第2合成信号)は、以下の(10)式で表される。
上記(10)式において、αは(11)式で表され、A’は(12)式で表され、B’は(13)式で表される。
上記(10)〜(13)式において、X+Y=A’+B’=一定値となる。 In the above expressions (10) to (13), X + Y = A ′ + B ′ = constant value.
図2〜図4では、位相が0〜90度の範囲内について説明したが、位相が90〜180度の範囲内、180〜270度の範囲内、270〜360度の範囲内でも同様であり、各90度の角度範囲を45度ずつの2つの領域に分けて、各領域ごとに別々の電流信号と合成を行う。すなわち、ミキサ部5は、位相が45度の角度範囲ごとに、第2電流信号生成部4で生成した2つの電流信号を用いて、第1電流信号生成部2で生成した2つの電流信号と合成する。
2 to 4, the phase is described in the range of 0 to 90 degrees, but the same applies to the phase in the range of 90 to 180 degrees, in the range of 180 to 270 degrees, and in the range of 270 to 360 degrees. Each 90 degree angle range is divided into two areas of 45 degrees, and each area is combined with a separate current signal. That is, the
図5は、0〜360度を45度ずつに分けた計8つの領域について、ミキサ部5が合成に使用するクロック信号の種類を示す図である。ミキサ部5は、本来の位相補間用として、0〜45度と45〜90度ではクロック信号CK0,CK90を使用し、90〜135度と135〜180度ではクロック信号CK90,CK180を使用し、180〜225度と225〜270度ではクロック信号CK180,CK270を使用し、270〜315度と315〜360度ではクロック信号CK270,CK0を使用する。また、ミキサ部5は、線形化のために合成に用いるクロック信号として、0〜45度と315〜360度ではクロック信号CK315,CK45を使用し、45〜90度と90〜135度ではクロック信号CK45,CK135を使用し、135〜180度と180〜225度ではクロック信号CK135,CK225を使用し、225〜270度と270〜315度ではクロック信号CK225,CK315を使用する。
FIG. 5 is a diagram showing the types of clock signals used by the
図6は図1のブロック図中のミキサ部5の詳細構成の一例を示す回路図である。図6のミキサ部5では、第1電流信号生成部2の出力信号を等価的に4つの電流源IS1〜IS4で表し、第2電流信号生成部4の出力信号を等価的に4つの電流源IS5〜IS8で表現している。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a detailed configuration of the
図6のミキサ部5は、各電流源IS1〜IS8に2個ずつ接続されるトランジスタQ1a,Q1b〜Q8a,Q8bを備え、これらトランジスタのゲートには、対応するクロック信号またはその反転信号が接続されている。より具体的には、電流源IS1〜IS4に接続されたトランジスタQ1a,Q1b〜Q4a,Q4bのゲートにはそれぞれ、クロック信号CK270,CK180,CK90,CK0またはこれらの反転信号が入力される。同様に、電流源IS5〜IS8に接続されたトランジスタQ5a,Q5b〜Q8a,Q8bのゲートにはそれぞれ、クロック信号CK315,CK225,CK135,CK45またはこれらの反転信号が入力される。
The
図6のミキサ部5の差動出力信号OUT0,OUT180は、最終的に得られる位相補間信号である。図6のミキサ部5のうち、電流源IS1〜IS4と、これらに接続されたトランジスタQ1a,Q1b〜Q4a,Q4bは、本来の位相補間信号を生成するために使用される。また、電流源IS5〜IS8と、これらに接続されたトランジスタQ5a,Q5b〜Q8a,Q8bは、本来の位相補間信号を線形化するために用いられる。
The differential output signals OUT0 and OUT180 of the
電流源IS1〜IS4を流れる電流は、位相補間信号の位相0〜90度、90〜180度、180〜270度、270〜360度の各90度の角度範囲ごとに切り替わる。各90度の角度範囲内では、電流源IS1〜IS4のうち2つの電流源のみに電流が流れ、流れる電流値は、位相に応じて線形に変化する。 The currents flowing through the current sources IS1 to IS4 are switched for each 90 degree angle range of the phase interpolation signal from 0 to 90 degrees, 90 to 180 degrees, 180 to 270 degrees, and 270 to 360 degrees. Within each 90 degree angle range, current flows through only two of the current sources IS1 to IS4, and the value of the flowing current changes linearly according to the phase.
図7(a)は位相0〜90度の範囲内での電流源IS4,IS8,IS3,IS7,IS5を流れる電流Ideg0,Ideg45,Ideg90,Ideg135,Ideg315の波形を示す図であり、横軸は符号データの値、縦軸は電流値である。符号データの値は、位相量と関連しており、符号データの値が大きくなるほど位相量も大きくなり、図7の横軸の左端は位相0度に対応し、右端は位相90度に対応する。
FIG. 7A is a diagram showing waveforms of currents Ideg0, Ideg45, Ideg90, Ideg135, and Ideg315 flowing through the current sources IS4, IS8, IS3, IS7, and IS5 within a phase range of 0 to 90 degrees. The value of the code data, the vertical axis is the current value. The value of the code data is related to the phase amount. The larger the value of the code data, the larger the phase amount. The left end of the horizontal axis in FIG. 7 corresponds to the
図7(a)に示すように、電流Ideg0は、符号データの値が大きくなるに従って線形に減少する。電流Ideg90は、符号データの値が大きくなるに従って線形に増大する。電流Ideg45は、位相0〜45度の範囲内では線形に増大し、位相45〜90度の範囲内では線形に減少する。電流Ideg315は、位相0〜45度の範囲内では線形に減少し、位相45〜90度の範囲内ではゼロである。電流Ideg135は、位相0〜45度の範囲内ではゼロであり、位相45〜90度の範囲内では線形に増大する。
As shown in FIG. 7A, the current Ideg0 linearly decreases as the value of the code data increases. The current Ideg90 increases linearly as the value of the code data increases. The current Ideg45 increases linearly within the range of
図7(b)は位相0〜90度の範囲内での図6のミキサ部5の動作シミュレーション結果を示す図であり、ミキサ部5から出力される位相補間信号の信号波形を示している。図7(b)の横軸は符号データの値、縦軸は位相量を示している。
FIG. 7B is a diagram showing an operation simulation result of the
図7(b)の実線曲線cb7が本実施形態の動作シミュレーションにより得られた最終的な位相補間信号の信号波形であり、実線曲線cb5は第2電流信号生成部4を設けない場合の信号補間信号の信号波形であり、破線曲線cb6は第2電流信号生成部2とミキサ部5によって実線曲線cb5の信号と合成される信号の信号波形である。
A solid line curve cb7 in FIG. 7B is a signal waveform of the final phase interpolation signal obtained by the operation simulation of the present embodiment, and a solid line curve cb5 is a signal interpolation when the second current signal generation unit 4 is not provided. A broken line curve cb6 is a signal waveform of a signal that is combined with the signal of the solid curve cb5 by the second current
このように、最終的な位相補間信号cb7は、実線曲線cb5の信号と破線曲線cb6の信号を合成することにより、ほぼ線形な特性にすることができる。 Thus, the final phase interpolation signal cb7 can be made to have a substantially linear characteristic by synthesizing the signal of the solid curve cb5 and the signal of the broken curve cb6.
図8は位相0〜90度の範囲内の位相の異なる種々の位相補間信号の信号波形を重ねて表示した図であり、横軸は時間、縦軸は電圧レベルである。図示のように、いずれの信号波形も、最大振幅値はほぼ同じであり、最大振幅付近での信号波形の落ち込みは生じない。 FIG. 8 is a diagram in which signal waveforms of various phase interpolation signals having different phases within a phase range of 0 to 90 degrees are superimposed and displayed, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing voltage level. As shown in the figure, the maximum amplitude values of all the signal waveforms are almost the same, and the signal waveform does not drop near the maximum amplitude.
これに対して、図9は第1および第2電流信号生成部2,4による合成処理を行わないミキサ部5から出力された位相補間信号の信号波形を示す図である。図9の場合、位相に応じて最大振幅にばらつきがあり、精度の高い位相補間処理を行えない。
On the other hand, FIG. 9 is a diagram illustrating a signal waveform of the phase interpolation signal output from the
上述したように、本実施形態では、45度の位相範囲ごとに、第2電流信号生成部4で生成する電流信号の種類を切り替えて、これら電流信号を第1電流信号生成部2で生成した電流信号と合成して、位相補間信号を生成する。
As described above, in the present embodiment, the type of the current signal generated by the second current signal generation unit 4 is switched for each phase range of 45 degrees, and these current signals are generated by the first current
図10は45度の位相範囲ごとに第1および第2電流信号生成部2,4が生成する電流信号の種類を示す図である。第1および第2電流信号生成部2,4は、図10の白丸を付けた電流信号を、対応する位相範囲で生成する。図10に示すように、45度単位でのどの位相範囲でも、4つの電流信号が合成処理に用いられ、各位相範囲ごとに、電流が流れる電流信号の組合せが異なる。
FIG. 10 is a diagram showing the types of current signals generated by the first and second
図11は周波数を可変させた場合の位相補間信号の信号波形の変化を示す図である。図11には、4GHz、2GHz、1GHz、0.5Hz、0.2Hz、0.1Hzの位相補間信号の信号波形が示されている。図11も、図7(b)と同様に、実線曲線cb5と、線形化処理に用いられる破線曲線cb6と、最終的な位相補間信号cb7の信号波形を示している。 FIG. 11 is a diagram showing changes in the signal waveform of the phase interpolation signal when the frequency is varied. FIG. 11 shows signal waveforms of phase interpolation signals of 4 GHz, 2 GHz, 1 GHz, 0.5 Hz, 0.2 Hz, and 0.1 Hz. FIG. 11 also shows signal waveforms of the solid curve cb5, the broken curve cb6 used for the linearization process, and the final phase interpolation signal cb7, as in FIG. 7B.
図11からわかるように、周波数が低くなるほど、位相補間信号の線形性は悪くなる傾向にあるが、低周波数でも、従来に比べると、線形性に優れている。 As can be seen from FIG. 11, the lower the frequency, the worse the linearity of the phase-interpolated signal. However, even at low frequencies, the linearity is superior to the conventional one.
このように、本実施形態では、4相のクロック信号を用いて位相補間信号を生成する際に、位相補間信号を生成するために用いる本来の2種類の電流信号以外に、45度の位相範囲ごとに、別個の2種類の電流信号を用いて、ミキサ部5で各電流信号を合成するため、45度の位相範囲ごとに位相補間信号の非線形性を補正でき、結果として、線形性に優れた位相補間信号を生成できる。
Thus, in this embodiment, when generating a phase interpolation signal using a four-phase clock signal, a phase range of 45 degrees is used in addition to the original two types of current signals used to generate the phase interpolation signal. Since each current signal is synthesized by the
上述した実施形態では、4相のクロック信号を用いて位相補間信号を生成する際に、45度の位相範囲ごとに計4種類の電流信号を用いて位相補間信号の線形性を補正する例を説明したが、本実施形態は、3相以上のクロック信号を用いて位相補間信号を生成する場合に広く適用可能である。 In the above-described embodiment, when the phase interpolation signal is generated using the four-phase clock signal, the linearity of the phase interpolation signal is corrected by using a total of four types of current signals for each 45-degree phase range. As described above, the present embodiment can be widely applied to the case where a phase interpolation signal is generated using clock signals of three or more phases.
図12は3相のクロック信号を用いて位相補間信号を生成する位相補間器1の概念図である。3相のクロック信号の位相は、位相0、120度、240度である。これら3つのクロック信号のうち、位相が120度異なる2種類のクロック信号sinθとsin(θ+2π/3)の各係数X,Yを、符号データの値に応じて切り替えることにより、本来の位相補間処理が行われる。この場合の式は以下の(14)式で表される。
3相のクロック信号で生成した位相補間信号を線形化するには、位相60度、180度、300度の3つのクロック信号を用いて、上述した(6)〜(13)式と同様の手法で、60度ごとにクロック信号を切り替えて合成処理を行えばよい。 In order to linearize the phase interpolation signal generated by the three-phase clock signal, a method similar to the above-described equations (6) to (13) is used by using three clock signals having phases of 60 degrees, 180 degrees, and 300 degrees. Thus, the synthesis process may be performed by switching the clock signal every 60 degrees.
これにより、図13に示すように、線形化処理を行わない場合に比べて、位相補間信号の線形性を向上させることができる。 As a result, as shown in FIG. 13, the linearity of the phase interpolation signal can be improved as compared with the case where the linearization process is not performed.
本実施形態は、3相以上のN相のクロック信号を用いて位相補間信号を生成する位相補間器1に適用可能である。
The present embodiment is applicable to the
図14はN相(Nは3以上の整数)のクロック信号を用いて位相補間信号を生成する位相補間器1の概念図である。N相のクロック信号の位相は、2π/Nずつずれている。これらN相のクロック信号のうち、位相が2π/N異なる2種類のクロック信号sinθとθ(θ+2π/N)の各係数X,Yを、符号データの値に応じて切り替えることにより、本来の位相補間処理が行われる。この場合の式は(16)式で表される。
図15は、図14の位相補間器1を用いて、位相補間信号の位相が0〜2π/Nの範囲内で位相補間信号の線形化処理を行う場合の概念図である。図15に示すように、位相補間器1は、処理S11〜S13を行う。処理S11は、上述した(16)式で示す本来の位相補間処理である。
FIG. 15 is a conceptual diagram when the phase interpolation signal is linearized within the range of 0 to 2π / N using the
処理S12は、位相0〜π/Nの範囲内で、クロック信号sin(θ−π/N)とsin(θ+π/N)を用いて行う位相補間処理であり、以下の(18)式で表される。
The process S12 is a phase interpolation process performed using the clock signals sin (θ−π / N) and sin (θ + π / N) within the range of
Asin(θ−π/N)+Bsin(θ+π/N) …(18)
上記(18)式の係数A,Bは、符号データの値に応じて可変する値であり、以下の(19)式で表される。
Asin (θ−π / N) + Bsin (θ + π / N) (18)
The coefficients A and B in the equation (18) are values that vary according to the value of the code data, and are expressed by the following equation (19).
A=X[code(+π/N)]、B=Y[code(+π/N)] …(19)
処理S13は、位相π/N〜2π/Nの範囲内で、クロック信号sin(θ+π/N)とsin(θ+3π/N)を用いて行う位相補間処理であり、以下の(20)式で表される。
A = X [code (+ π / N)], B = Y [code (+ π / N)] (19)
The process S13 is a phase interpolation process performed using the clock signals sin (θ + π / N) and sin (θ + 3π / N) within the range of phase π / N to 2π / N, and is expressed by the following equation (20). Is done.
A’sin(θ−π/N)+B’sin(θ+π/N) …(20)
上記(20)式の係数A,Bは、符号データの値に応じて可変する値であり、以下の(21)式で表される。
A′sin (θ−π / N) + B′sin (θ + π / N) (20)
The coefficients A and B in the above equation (20) are values that vary according to the value of the code data, and are expressed by the following equation (21).
A’=X[code(−π/N)]、B’=Y[code(−π/N)] …(21)
図15の位相補間器1は、位相0〜π/Nの範囲内では、上述した(16)式と(18)式を合成することにより、線形化された位相補間信号を生成する。この位相補間信号は以下の(22)式で表される。
The
また、図15の位相補間器1は、位相π/N〜2π/Nの範囲内では、上述した(16)式と(19)式を合成することにより、線形化された位相補間信号を生成する。この位相補間信号は以下の(24)式で表される。
上述した実施形態で説明した位相補間器の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、位相補間器の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやCD−ROM等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。 At least a part of the phase interpolator described in the above-described embodiment may be configured by hardware or software. When configured by software, a program for realizing at least a part of the functions of the phase interpolator may be stored in a recording medium such as a flexible disk or a CD-ROM, and read and executed by a computer. The recording medium is not limited to a removable medium such as a magnetic disk or an optical disk, but may be a fixed recording medium such as a hard disk device or a memory.
また、位相補間器の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線(無線通信も含む)を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。 Further, a program for realizing at least a part of the functions of the phase interpolator may be distributed via a communication line (including wireless communication) such as the Internet. Further, the program may be distributed in a state where the program is encrypted, modulated or compressed, and stored in a recording medium via a wired line such as the Internet or a wireless line.
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれない。したがって、本発明の態様は、上述した個々の実施形態には限定されない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。 Based on the above description, those skilled in the art may be able to conceive additional effects and various modifications of the present invention. Accordingly, aspects of the present invention are not limited to the individual embodiments described above. Various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.
1 位相補間器、2 第1電流信号生成部、3 符号データ調整部、4 第2電流信号生成部、5 ミキサ部 1 phase interpolator, 2 first current signal generation unit, 3 code data adjustment unit, 4 second current signal generation unit, 5 mixer unit
Claims (6)
前記符号データの値に応じて、前記符号データの値を所定の値だけ増減する符号データ調整部と、
前記符号データ調整部で増減後の符号データの値に応じた複数の第2電流信号を生成する第2電流信号生成部と、
位相の異なる複数の第1クロック信号のそれぞれの振幅を対応する前記第1電流信号に基づいて調整したクロック信号同士を合成した第1合成信号と、前記複数の第1クロック信号とは位相の異なる複数の第2クロック信号のそれぞれの振幅を対応する前記第2電流信号に基づいて調整したクロック信号同士を合成した第2合成信号とを合成して、位相補間信号を生成するミキサ部と、を備え、
前記ミキサ部は、前記位相補間信号の所定の位相範囲ごとに、前記第2合成信号を生成するのに用いる前記複数の第2クロック信号の位相を切り替えるものであり、
前記ミキサ部は、前記位相補間信号の第1の位相範囲ごとに、前記第1合成信号を生成するのに用いる前記複数の第1クロック信号の位相を切り替えるとともに、前記第1の位相範囲よりも狭い第2の位相範囲ごとに、前記第2合成信号を生成するのに用いる前記複数の第2クロック信号の位相を切り替え、
前記第1電流信号生成部は、前記第1の位相範囲ごとに、前記複数の第1電流信号の中から選択した第1電流信号の電流値を前記符号データの値に応じて定めるとともに、選択しなかった第1電流信号の電流値をゼロとし、
前記第2電流信号生成部は、前記第2の位相範囲ごとに、前記複数の第2電流信号の中から選択した第2電流信号の電流値を前記符号データの値に応じて定めるとともに、選択しなかった第2電流信号の電流値をゼロとし、
前記第1の位相範囲は、前記第2の位相範囲の整数倍であり、
前記ミキサ部は、前記第2の位相範囲ごとに、前記第2電流信号を切り替えて、前記符号データの値と前記位相補間信号の位相との関係を線形化する処理を行い、
前記第1電流信号生成部は、4種類の前記第1電流信号を生成し、
前記第2電流信号生成部は、4種類の前記第2電流信号を生成し、
前記ミキサ部は、45度の位相範囲ごとに、位相の異なる2種類の前記第1クロック信号のそれぞれを対応する前記第1電流信号に基づいて調整したクロック信号同士を合成した第1合成信号と、位相の異なる2種類の前記第2クロック信号のそれぞれを対応する前記第2電流信号に基づいて調整したクロック信号同士を合成した第2合成信号とを合成して、前記位相補間信号を生成することを特徴とする位相補間器。 A first current signal generator for generating a plurality of first current signals according to the value of code data consisting of a plurality of bits;
A code data adjustment unit that increases or decreases the value of the code data by a predetermined value in accordance with the value of the code data;
A second current signal generation unit that generates a plurality of second current signals according to the value of the code data after increase / decrease in the code data adjustment unit;
A first synthesized signal obtained by synthesizing clock signals obtained by adjusting the amplitudes of the plurality of first clock signals having different phases based on the corresponding first current signals, and the plurality of first clock signals have different phases. A mixer that generates a phase interpolation signal by synthesizing a second synthesized signal obtained by synthesizing clock signals in which amplitudes of the plurality of second clock signals are adjusted based on the corresponding second current signals; Prepared,
The mixer unit is configured to switch phases of the plurality of second clock signals used for generating the second synthesized signal for each predetermined phase range of the phase interpolation signal.
The mixer unit switches a phase of the plurality of first clock signals used for generating the first synthesized signal for each first phase range of the phase interpolation signal, and moreover than the first phase range. For each narrow second phase range, switch the phases of the plurality of second clock signals used to generate the second composite signal;
The first current signal generation unit determines and selects a current value of the first current signal selected from the plurality of first current signals for each of the first phase ranges according to the value of the code data. The current value of the first current signal that was not
The second current signal generation unit determines a current value of a second current signal selected from the plurality of second current signals for each of the second phase ranges according to the value of the code data, and selects the second current signal. The current value of the second current signal that was not
The first phase range is an integer multiple of the second phase range;
The mixer unit performs a process of switching the second current signal for each second phase range and linearizing the relationship between the value of the code data and the phase of the phase interpolation signal,
The first current signal generator generates four types of the first current signals,
The second current signal generator generates four types of the second current signals,
The mixer unit includes a first synthesized signal obtained by synthesizing clock signals adjusted based on the first current signals corresponding to the two types of the first clock signals having different phases for each phase range of 45 degrees; The phase interpolated signal is generated by synthesizing the second synthesized signal obtained by synthesizing the clock signals adjusted based on the second current signals corresponding to the two types of the second clock signals having different phases. A phase interpolator characterized by that.
前記符号データの値に応じて、前記符号データの値を所定の値だけ増減する符号データ調整部と、
前記符号データ調整部で増減後の符号データの値に応じた複数の第2電流信号を生成する第2電流信号生成部と、
位相の異なる複数の第1クロック信号のそれぞれの振幅を対応する前記第1電流信号に基づいて調整したクロック信号同士を合成した第1合成信号と、それぞれ位相が異なり前記複数の第1クロック信号とも位相の異なる複数の第2クロック信号のそれぞれの振幅を対応する前記第2電流信号に基づいて調整したクロック信号同士を合成した第2合成信号とを合成して、位相補間信号を生成するミキサ部と、を備えることを特徴とする位相補間器。 A first current signal generator for generating a plurality of first current signals according to the value of code data consisting of a plurality of bits;
A code data adjustment unit that increases or decreases the value of the code data by a predetermined value in accordance with the value of the code data;
A second current signal generation unit that generates a plurality of second current signals according to the value of the code data after increase / decrease in the code data adjustment unit;
A first synthesized signal obtained by synthesizing clock signals obtained by adjusting amplitudes of a plurality of first clock signals having different phases based on the corresponding first current signals, and a plurality of first clock signals having different phases, respectively. A mixer unit that generates a phase interpolation signal by synthesizing a second synthesized signal obtained by synthesizing clock signals adjusted based on the second current signals corresponding to the amplitudes of a plurality of second clock signals having different phases. And a phase interpolator comprising:
前記第1電流信号生成部は、前記第1の位相範囲ごとに、前記複数の第1電流信号の中から選択した第1電流信号の電流値を前記符号データの値に応じて定めるとともに、選択しなかった第1電流信号の電流値をゼロとし、
前記第2電流信号生成部は、前記第2の位相範囲ごとに、前記複数の第2電流信号の中から選択した第2電流信号の電流値を前記符号データの値に応じて定めるとともに、選択しなかった第2電流信号の電流値をゼロとすることを特徴とする請求項2または3に記載の位相補間器。 The mixer unit switches a phase of the plurality of first clock signals used for generating the first synthesized signal for each first phase range of the phase interpolation signal, and moreover than the first phase range. For each narrow second phase range, switch the phases of the plurality of second clock signals used to generate the second composite signal;
The first current signal generation unit determines and selects a current value of the first current signal selected from the plurality of first current signals for each of the first phase ranges according to the value of the code data. The current value of the first current signal that was not
The second current signal generation unit determines a current value of a second current signal selected from the plurality of second current signals for each of the second phase ranges according to the value of the code data, and selects the second current signal. 4. The phase interpolator according to claim 2, wherein the current value of the second current signal that has not been set is set to zero.
前記ミキサ部は、前記第2の位相範囲ごとに、前記第2電流信号を切り替えて、前記符号データの値と前記位相補間信号の位相との関係を線形化する処理を行うことを特徴とする請求項4に記載の位相補間器。 The first phase range is an integer multiple of the second phase range;
The mixer unit performs a process of switching the second current signal for each second phase range and linearizing a relationship between a value of the code data and a phase of the phase interpolation signal. The phase interpolator according to claim 4.
前記符号データの値に応じて、前記符号データの値を所定の値だけ増減するステップと、
前記符号データ調整部で増減後の符号データの値に応じた複数の第2電流信号を生成するステップと、
位相の異なる複数の第1クロック信号のそれぞれの振幅を対応する前記第1電流信号に基づいて調整したクロック信号同士を合成した第1合成信号と、前記複数の第1クロック信号とは位相の異なる複数の第2クロック信号のそれぞれの振幅を対応する前記第2電流信号に基づいて調整したクロック信号同士を合成した第2合成信号とを合成して、位相補間信号を生成するステップと、を備えることを特徴とする位相補間方法。 Generating a plurality of first current signals according to the value of code data consisting of a plurality of bits;
Increasing or decreasing the value of the code data by a predetermined value according to the value of the code data;
Generating a plurality of second current signals according to the value of the code data after increase / decrease in the code data adjustment unit;
A first synthesized signal obtained by synthesizing clock signals obtained by adjusting the amplitudes of the plurality of first clock signals having different phases based on the corresponding first current signals, and the plurality of first clock signals have different phases. Synthesizing a second synthesized signal obtained by synthesizing clock signals obtained by adjusting the amplitudes of the plurality of second clock signals based on the corresponding second current signals, and generating a phase interpolation signal. A phase interpolation method characterized by the above.
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JP2017526208A (en) * | 2014-06-09 | 2017-09-07 | クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated | Improving the linearity of the phase interpolator by combining current coding and size coding |
CN116418324A (en) * | 2023-05-05 | 2023-07-11 | 上海奎芯集成电路设计有限公司 | Phase interpolator and phase interpolation method |
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