JP2017028491A - 受信回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】サンプリングクロックの周波数の収束時間を短縮する。【解決手段】判定回路２は、入力データ信号Ｄｉを受け、サンプリングクロックＣＬＫの論理レベルが変化するタイミングで、入力データ信号Ｄｉの値を判定する。サンプリングクロック生成回路３は、入力データ信号Ｄｉに基づきサンプリングクロックＣＬＫを生成するとともに、サンプリングクロックＣＬＫと、入力データ信号Ｄｉとの周波数差に基づく周波数調整値ＦＲｕｄを生成し、周波数調整値ＦＲｕｄに基づきサンプリングクロックＣＬＫの周波数を調整する。周波数引き込み制御回路４は、期間Ｔごとに、周波数調整値ＦＲｕｄを積分して積分値を求め、期間Ｔが終わるまでにその積分値が閾値に達すると、期間Ｔが終わるまで、サンプリングクロック生成回路３に周波数調整値ＦＲｕｄを初期状態にさせるリセット信号ＦＤｒｓｔを出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、受信回路に関する。
近年、情報処理装置の性能向上に伴い、装置内外で送受信されるデータ信号のデータレートが高速化されてきている。
受信回路では、受信した入力データ信号から、入力データ信号の値とクロックとを再生するＣＤＲ（Clock and Data Recovery）が行われる。
ＣＤＲの手法の１つとして、リファレンスクロックを用いず、入力データ信号から再生したクロック（サンプリングクロック）を用いて入力データ信号のサンプリングを行う手法がある。この手法では、サンプリングクロックと入力データ信号との位相差や周波数差を検出し、サンプリングクロックの調整が行われる。サンプリングクロックの位相の検出方式として、１ＵＩ（Unit Interval）区間に２回のサンプリングを行う２ｘサンプリング方式がある。一方、サンプリングクロックの周波数の検出方式として、１ＵＩ区間で４回のサンプリングを行う４ｘサンプリング方式がある。
上記のような周波数検出方式では、サンプリングクロックを用いて検出された入力データ信号のエッジが、０〜３６０度までの位相領域を４象限に分割した各象限のどこにいるかが検出される。そして、象限をまたぐエッジの位相の変化により検出される位相回転方向から、入力データ信号に対してサンプリングクロックの周波数が低いか高いかが検出され、その検出結果に応じた周波数の調整値が出力される。
特開２００５−２５２７２３号公報 特開２００１−１７７３９７号公報 米国特許第６０５５２８６号
しかし、上記の周波数を検出する手法では、入力データ信号とサンプリングクロックとの周波数差が小さいときには、入力データ信号のエッジの位相のシフト量が少なくなり、エッジの位相が上記の象限を移るのに時間がかかり、周波数の検出に時間がかかる。
そこで、１回の周波数差の検出でのシフト量が大きくなるように、次に周波数差が検出されるまで同じ調整値を出力し、周波数調整の際の利得を等価的に大きくすることが考えられる。しかし、１回の周波数差の検出でのシフト量が大きくなると、入力データ信号とサンプリングクロックとの周波数差が小さいときには過調整が生じ、収束性が悪くなる可能性があった。
このように、従来の周波数を検出する手法を用いた受信回路では、サンプリングクロックの周波数を目標の周波数に収束させるのに時間がかかるという課題があった。
発明の一観点によれば、入力データ信号を受け、サンプリングクロックの論理レベルが変化するタイミングで、前記入力データ信号の値を判定する判定回路と、前記入力データ信号に基づき前記サンプリングクロックを生成するとともに、前記サンプリングクロックと、前記入力データ信号との周波数差に基づく周波数調整値を生成し、前記周波数調整値に基づき前記サンプリングクロックの周波数を調整するサンプリングクロック生成回路と、第１の期間ごとに、前記周波数調整値を積分して第１の積分値を求め、前記第１の期間が終わるまでに前記第１の積分値が第１の値に達すると、前記第１の期間が終わるまで、前記サンプリングクロック生成回路に前記周波数調整値を初期状態にさせるリセット信号を出力する周波数引き込み制御回路と、有する受信回路が提供される。
開示の受信回路によれば、サンプリングクロックの周波数の収束時間を短縮できる。
第１の実施の形態の受信回路の一例を示す図である。 第２の実施の形態の受信回路の一例を示す図である。 周波数引き込み制御回路の一例を示す図である。 データ信号に対する４相のクロックによるサンプリングタイミングの一例を示す図である。 位相の回転例を示す図である。 周波数引き込み制御回路による周波数調整値のリセット動作の一例を示す図である。 周波数引き込み制御回路による同期判定処理の一例を示す図である。 第３の実施の形態の受信回路の一例を示す図である。 第３の実施の形態の受信回路の周波数引き込み制御回路の一例を示す図である。 第４の実施の形態の受信回路の一例を示す図である。 データ信号に対する２相のクロックによるサンプリングタイミングの一例を示す図である。 ０〜３６０度の位相領域を３分割した例を示す図である。 第５の実施の形態の受信回路の一例を示す図である。 第６の実施の形態の受信回路の一例を示す図である。
以下、発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の受信回路の一例を示す図である。
受信回路１は、判定回路２、サンプリングクロック生成回路３、周波数引き込み制御回路４を有する。
判定回路２は、入力データ信号Ｄｉを受け、サンプリングクロックＣＬＫの論理レベルが変化するタイミングで、入力データ信号Ｄｉの値を判定し、判定値Ｄｏを出力する。判定回路２は、たとえば、サンプリングクロックＣＬＫの立ち上がりタイミング（論理レベルがＬ（Low）レベルからＨ（High）レベルに変化するタイミング）で、データ判定用の閾値と入力データ信号Ｄｉとを比較する。判定回路２は、閾値よりも入力データ信号Ｄｉが大きければ、判定値Ｄｏとして１を、閾値よりも入力データ信号Ｄｉが小さければ、判定値Ｄｏとして０を出力する。
サンプリングクロック生成回路３は、入力データ信号Ｄｉに基づきサンプリングクロックＣＬＫを生成するとともに、サンプリングクロックＣＬＫと入力データ信号Ｄｉとの周波数差に基づく周波数調整値ＦＲｕｄを生成する。そしてサンプリングクロック生成回路３は、周波数調整値ＦＲｕｄに基づきサンプリングクロックＣＬＫの周波数を調整する。
たとえば、サンプリングクロック生成回路３は、前述した４ｘサンプリング方式で、サンプリングクロックＣＬＫと入力データ信号Ｄｉとの周波数差に基づく周波数調整値ＦＲｕｄを生成する。サンプリングクロック生成回路３は、入力データ信号Ｄｉに対してサンプリングクロックＣＬＫの周波数が低いときは、サンプリングクロックＣＬＫの周波数を上げる周波数調整値ＦＲｕｄとして“＋１”を生成する。また、サンプリングクロック生成回路３は、入力データ信号Ｄｉに対してサンプリングクロックＣＬＫの周波数が高いときは、サンプリングクロックＣＬＫの周波数を下げる周波数調整値ＦＲｕｄとして“−１”を生成する。周波数調整値ＦＲｕｄの初期値は、たとえば、０である。なお、サンプリングクロック生成回路３は、上記のような周波数調整値ＦＲｕｄを２ビットの値として出力してもよい。
また、サンプリングクロック生成回路３は、サンプリングクロックＣＬＫと入力データ信号Ｄｉとの位相差に基づく位相調整値を生成し、その位相調整値に基づき、サンプリングクロックＣＬＫの位相を調整する機能も有する。また、サンプリングクロック生成回路３は、サンプリングクロックＣＬＫの周波数が収束しているか否か（入力データ信号Ｄｉと周波数同期しているか否か）を判定し、収束したと判定したときには、その旨を示す信号を出力する機能も有する。
周波数引き込み制御回路４は、ある期間ごとに、周波数調整値ＦＲｕｄを積分して積分値を求める。そして、周波数引き込み制御回路４は、その期間が終わるまでに積分値がある値（閾値）に達すると、その期間が終わるまで、サンプリングクロック生成回路３に周波数調整値を初期状態にさせるリセット信号ＦＤｒｓｔを出力する。
たとえば、周波数引き込み制御回路４は、図１に示すように、期間Ｔの範囲で、周波数調整値ＦＲｕｄの積分値が閾値に達すると、期間Ｔが終わるまで、リセット信号ＦＤｒｓｔをＬレベルからＨレベルに立ち上げる。期間Ｔが終わると、周波数調整値ＦＲｕｄの積分値もリセットされる。なお、期間Ｔや閾値の設定の仕方の例については後述する。
以下第１の実施の形態の受信回路１によるサンプリングクロックＣＬＫの周波数引き込み制御動作（周波数を収束させる動作）の一例を説明する。
なお、図１に示される目標周波数ｆｔは、たとえば、入力データ信号Ｄｉに重畳されたクロックの周波数である。また、目標周波数ｆｔを中心とした周波数ｆｔａ〜ｆｔｂの範囲は、サンプリングクロック生成回路３の位相調整機能により、サンプリングクロックＣＬＫの周波数を目標周波数ｆｔに収束させることができる範囲を示している。
図１には、比較のために、上記のような周波数引き込み制御回路４をもたない受信回路で生成されるサンプリングクロックＣＬＫの、周波数の変化の様子が波形５，６で示されている。
波形５は、サンプリングクロックＣＬＫの周波数調整のための利得が比較的小さく、入力データ信号Ｄｉとの周波数差が検出されたときの周波数の調整量が少ない場合の、周波数の時間変化を示している。波形５では、周波数ｆｔａ〜ｆｔｂの範囲に収束するまでの時間が長い。また、ノイズや、周波数調整機能と同時に動作している位相調整機能の影響で、周波数同期そのものができない可能性がある。
そのため、波形６のようにサンプリングクロックＣＬＫの周波数調整のための利得を波形５より大きくし、入力データ信号Ｄｉとの周波数差が検出されたときの周波数の調整量を大きくすることが考えられる。１回の周波数差の検出でのシフト量が大きくなるように、次に周波数差が検出されるまで同じ周波数調整値ＦＲｕｄを出力し、周波数調整の際の利得を等価的に大きくすることができる。しかし、１回の周波数差の検出でのシフト量が大きくなると、入力データ信号ＤｉとサンプリングクロックＣＬＫとの周波数差が小さいときには過調整が生じ、収束性が悪くなる。周波数差が小さいときには、周波数の検出率が下がり、サンプリングクロッククＣＬＫの周波数が目標周波数を超えても周波数の検出が行われないときには、“＋１”の周波数調整値ＦＲｕｄが出力され続け、周波数は増加を続けてしまうためである。
なお、サンプリングクロックＣＬＫの周波数調整のための利得を最適化することは、難しい。サンプリングクロックＣＬＫの周波数調整のための利得は、入力データ信号Ｄｉのノイズや、サンプリングクロック生成回路３内の利得や特性などの様々なパラメータにより変動するためである。
第１の実施の形態の受信回路１では、図１の波形７に示すように、たとえば、時刻ｔａ，ｔｂ，ｔｃで、周波数調整値ＦＲｕｄの積分値が閾値に達するため、周波数引き込み制御回路４は、リセット信号ＦＤｒｓｔをＬレベルからＨレベルに立ち上げる。これにより、周波数調整値ＦＲｕｄが初期化（リセット）され、０となり、周波数の調整が停止される。周波数引き込み制御回路４は、期間Ｔが終了するとリセット信号ＦＤｒｓｔを０にし、積分値も０にリセットする。これにより、再び、周波数調整値ＦＲｕｄに基づく周波数調整が行われる。
このような受信回路１では、入力データ信号ＤｉとサンプリングクロックＣＬＫの周波数差に基づく周波数調整値ＦＲｕｄの積分値が閾値へ到達すると、周波数調整値ＦＲｕｄが初期化されることで、周波数差が小さいときの過調整が抑制される。これにより、サンプリングクロックＣＬＫの周波数を周波数ｆｔａ〜ｆｔｂの範囲に引き込みやすくすることができる。つまり、サンプリングクロックＣＬＫの周波数の収束時間を短縮できる。
また、前述したように、入力データ信号ＤｉとサンプリングクロックＣＬＫとの周波数差が小さいときには、周波数の検出に時間がかかる。そのため、たとえば、時刻ｔｃ以降で、リセット信号ＦＤｒｓｔがＨレベルからＬになった直後に、周波数調整値ＦＲｕｄが“＋１”になり、サンプリングクロックＣＬＫの目標周波数ｆｔを超えるようなことが抑制される。サンプリングクロック生成回路３は、周波数同期を検出しやすくなる。
また、入力データ信号ＤｉとサンプリングクロックＣＬＫとの周波数差が大きいときには、周波数の検出率は上がるので、たとえば、時刻ｔａ以降でリセット信号ＦＤｒｓｔがＨレベルからＬになった後は、比較的すぐに周波数調整値ＦＲｕｄが“＋１”になる。そのため、サンプリングクロックＣＬＫの周波数の収束時間が長くなることが抑制される。
（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態の受信回路の一例を示す図である。
第２の実施の形態の受信回路１０は、サンプリングクロックの周波数の検出方式として、１ＵＩ区間で４回のサンプリングを行う４ｘサンプリング方式を用いたものである。受信回路１０は、バッファ１１、比較回路１２、サンプリングクロック生成回路１３、周波数引き込み制御回路１４を有する。
バッファ１１は、入力データ信号Ｄiに対して等化処理を行う。
比較回路１２は、図１に示した判定回路２の機能を有する。比較回路１２は、サンプリングクロック生成回路１３において生成（再生）されたサンプリングクロックの立ち上がり（または立ち下がり）タイミングで、バッファ１１から出力されるデータ信号と、データ信号の振幅レベルの中央に相当する閾値との比較を行う。そして比較回路１２は、その比較結果を、判定値ＤОとして出力する。
たとえば、比較回路１２は、データ信号の電圧が、データ信号の振幅レベルの中央に相当する閾値より、大きい場合は判定値ＤОとして１を出力し、小さい場合は判定値ＤОとして０を出力する。
サンプリングクロック生成回路１３は、図１に示したサンプリングクロック生成回路１３の機能を有する。サンプリングクロック生成回路１３は、位相周波数制御部１３ａ、ＣＰ（Charge Pump）１３ｂ１，１３ｂ２、フィルタ１３ｃ、ＱＶＣＯ（Quadrature Voltage Controlled Oscillator）１３ｄを有する。
位相周波数制御部１３ａは、ＱＶＣＯ１３ｄから出力される４相のクロックＣＬＫ0，ＣＬＫ90，ＣＬＫ180，ＣＬＫ270を用いて、サンプリングクロックとバッファ１１から出力されるデータ信号との位相差及び周波数差を検出する。さらに、位相周波数制御部１３ａは、検出した位相差に基づき、サンプリングクロックの位相を調整するための位相調整値ＰＨUDと、サンプリングクロックの周波数を調整するための周波数調整値ＦＲUD1を出力する。
ＣＰ１３ｂ１，１３ｂ２は、位相周波数制御部１３ａから出力される位相調整値ＰＨUDと、周波数引き込み制御回路１４から出力される周波数調整値ＦＲUD2に基づき、出力する電流値を調整する。ＣＰ１３ｂ１は、位相調整値ＰＨUDに基づき電流値を調整し、ＣＰ１３ｂ２は、周波数調整値ＦＲUD2に基づき電流値を調整する。ＣＰ１３ｂ１とＣＰ１３ｂ２の出力はショートされている。なお、ＣＰ１３ｂ１の利得よりもＣＰ１３ｂ２の利得のほうが大きい。そのため、位相調整値ＰＨUDと周波数調整値ＦＲUD2がともに“＋１”であっても、ＣＰ１３ｂ１による電流値の変化よりもＣＰ１３ｂ２による電流値の変化のほうが大きい。たとえば、ＣＰ１３ｂ１の利得よりもＣｐ１３ｂ２の利得が１０倍程度大きく設定される。
フィルタ１３ｃは、ＣＰ１３ｂ１，１３ｂ２が出力した電流値を電圧値に変換し、制御電圧値Ｖctrlとして出力する。
ＱＶＣＯ１３ｄは、制御電圧値Ｖctrlに基づき発振周波数を変化させた４相のクロックＣＬＫ0〜ＣＬＫ270を出力する。クロックＣＬＫ0〜ＣＬＫ270は、９０度ずつ位相が異なる。
周波数引き込み制御回路１４は、図１に示した周波数引き込み制御回路４の機能を有する。周波数引き込み制御回路１４は、第１の期間（以下期間Ｔ１と表記する）ごとに、周波数調整値ＦＲUD1を積分して積分値を求める。そして、周波数引き込み制御回路１４は、期間Ｔ１が終わるまでに積分値がある値（閾値）に達すると、期間Ｔ１が終わるまで、位相周波数制御部１３ａに、周波数調整値ＦＲUD1を初期状態にさせるリセット信号ＦＤrstを出力する。また、周波数引き込み制御回路１４は、第２の期間（以下期間Ｔ２と表記する）ごとの周波数調整値ＦＲUD1の積分値に基づき、サンプリングクロックの周波数が収束しているか否か（周波数同期しているか否か）を判定する。そして、周波数引き込み制御回路１４は、周波数同期していると判定するまでは、周波数調整値ＦＲUD1を、そのまま周波数調整値ＦＲUD2としてＣＰ１３ｂ２に出力し、周波数同期していると判定したときには、周波数調整値ＦＲUD2を０にする。さらに、周波数引き込み制御回路１４は、周波数同期していると判定したときには、たとえば、論理レベルがＨレベルとなるロック信号Ｆlockを出力する。
図３は、周波数引き込み制御回路の一例を示す図である。
周波数引き込み制御回路１４は、タイマー回路２０，２１、積分回路２２，２３、ロック判定回路２４、リセット判定回路２５、選択回路２６を有している。
タイマー回路２０は、前述した期間Ｔ２ごとに論理レベルがＨレベルとなるクリア信号ＣＬＲ１を出力する。タイマー回路２１は、前述した期間Ｔ１ごとに論理レベルが所定期間Ｈレベルとなるクリア信号ＣＬＲ２を出力する。
積分回路２２は、周波数調整値ＦＲUD1を積分し、その積分値をロック判定回路２４に出力する。また、積分回路２２は、クリア信号ＣＬＲ１の論理レベルがＨレベルになると、積分値を０にリセットする。
積分回路２３は、周波数調整値ＦＲUD1を積分し、その積分値をリセット判定回路２５に出力する。また、積分回路２３は、クリア信号ＣＬＲ２の論理レベルがＨレベルになると、積分値を０にリセットする。
なお、積分回路２２，２３は、たとえば、図示しない加算器とレジスタなどで実現可能であり、所定期間ごとに周波数調整値ＦＲUD1とレジスタに記憶されている値とを加算して加算結果を積分値として出力するとともに、加算結果によりレジスタの値を更新する。
ロック判定回路２４は、クリア信号ＣＬＲ１の論理レベルがＨレベルになるタイミングで、積分回路２２から出力される積分値が、２つの閾値で規定される範囲内に収まっているか否かを判定する。ロック判定回路２４は、積分値がその範囲内に収まっていると判定したときには、サンプリングクロックがデータ信号と周波数同期していることを示す、論理レベルがＨレベルとなるロック信号ＦＤlockを出力する。ロック判定回路２４は、積分値がその範囲内に収まっていないと判定したときには、ロック信号ＦＤlockの論理レベルをＬレベルとする。
リセット判定回路２５は、積分回路２３から出力される積分値が、閾値に達したか否かを判定する。リセット判定回路２５は、積分回路２３から出力される積分値が、閾値に達したと判定したときには、リセット信号ＦＤrstの論理レベルをＨレベルとし、閾値に達していないと判定したときには、リセット信号ＦＤrstの論理レベルをＬレベルとする。
選択回路２６は、ロック信号ＦＤlockの値（論理レベル）に基づき、周波数調整値ＦＲUD1を周波数調整値ＦＲUD2として出力するか、周波数調整値ＦＲUD2を０とするか選択する。選択回路２６は、ロック信号ＦＤlockの論理レベルがＬレベルのときは、周波数調整値ＦＲUD1を周波数調整値ＦＲUD2として出力し、ロック信号ＦＤlockの論理レベルがＨレベルのときは、周波数調整値ＦＲUD2を０とする。
以下、受信回路１０の動作例について説明する。
図４は、データ信号に対する４相のクロックによるサンプリングタイミングの一例を示す図である。
図４には、データ信号と、ＱＶＣＯ１３ｄが出力するクロックＣＬＫ0〜ＣＬＫ270の立ち上がりタイミング（論理レベルがＬレベルからＨレベルに立ち上がるタイミング）の例が示されている。たとえば、タイミングｔ１，ｔ５は、クロックＣＬＫ90の立ち上がりタイミングであり、タイミングｔ２は、クロックＣＬＫ180の立ち上がりタイミングである。また、タイミングｔ３は、クロックＣＬＫ270の立ち上がりタイミングであり、タイミングｔ４は、クロックＣＬＫ0の立ち上がりタイミングである。なお、図４には様々なデータパターンによるデータ信号が重畳されて示されている。
１ＵＩ区間で４回のサンプリングが行われる４ｘサンプリング方式の周波数検出方式では、たとえば、上記のようなタイミングｔ１〜ｔ５で、０〜３６０度の位相領域を４分割した４つの象限が規定される。以下では、タイミングｔ４で立ち上がるクロックＣＬＫ0のエッジの位相を０度として、タイミングｔ４〜ｔ５で規定される０〜９０度の位相領域を象限ｐ１、タイミングｔ１〜ｔ２で規定される９０〜１８０度の位相領域を象限ｐ２とする。また、タイミングｔ２〜ｔ３で規定される１８０〜２７０度の位相領域を象限ｐ３、タイミングｔ３〜ｔ４で規定される２７０〜３６０（０）度の位相領域を象限ｐ４とする。
第２の実施の形態の受信回路１０では、データ信号のエッジの位相が象限ｐ１〜ｐ４のどこにいるかを検出するために、上記のようなタイミングｔ１〜ｔ５でデータ信号のサンプリングが行われる。各タイミングｔ１〜ｔ５では、位相周波数制御部１３ａ内の図示しない判定回路において、閾値（データ信号の振幅レベルの中央に相当する）とデータ信号とが比較される。そしてその比較結果に基づき、位相周波数制御部１３ａは、データ信号のエッジの位相が象限ｐ１〜ｐ４のどこにいるか判定する。
たとえば、タイミングｔ２においてデータ信号よりも閾値が大きく、タイミングｔ３において、データ信号よりも閾値が小さい場合、データ信号のエッジ（立ち上がりエッジ）は象限ｐ３にいると判定される。
図５は、位相の回転例を示す図である。
上記のような処理で、たとえば、データ信号のエッジが象限ｐ３にいることが検出され、その後、データ信号のエッジが象限ｐ４にいることが検出されたとする。このときのデータ信号のエッジの位相の回転方向は、図５の矢印Ａに示すように、象限ｐ３から象限ｐ４の方向である。これは、サンプリングクロック（たとえば、クロックＣＬＫ0）の周期が１ＵＩより長い状態、つまり、データ信号に対してサンプリングクロックの周波数が低い状態である。そのため、位相周波数制御部１３ａは、サンプリングクロックの周波数を上げるために“＋１”となる周波数調整値ＦＲUD1を出力する。
一方、データ信号のエッジが象限ｐ４にいることが検出され、その後、データ信号のエッジが象限ｐ３にいることが検出されたとする。このときのデータ信号のエッジの位相の回転方向は、図５の矢印Ｂに示すように、象限ｐ４から象限ｐ３の方向である。これは、サンプリングクロック（たとえば、クロックＣＬＫ0）の周期が１ＵＩより短い状態、つまり、データ信号に対してサンプリングクロックの周波数が高い状態である。そのため、位相周波数制御部１３ａは、サンプリングクロックの周波数を下げるために“−１”となる周波数調整値ＦＲUD1を出力する。
なお、位相周波数制御部１３ａは、周波数検出と同時に、サンプリングクロックとデータ信号との位相差に基づく位相調整値ＰＨUDの生成も同時に行っている。
周波数引き込み制御回路１４は、上記のような周波数調整値ＦＲUD1を受け、以下のような処理を行う。
図６は、周波数引き込み制御回路による周波数調整値のリセット動作の一例を示す図である。
図６には、周波数調整値ＦＲUD1，ＦＲUD2、クリア信号ＣＬＲ１，ＣＬＲ２、ロック信号ＦＤlock、リセット信号ＦＤrstと積分回路２２，２３の積分値の様子が示されている。
タイミングｔ１０では、タイマー回路２１から出力されるクリア信号ＣＬＲ２の論理レベルが所定期間Ｈレベルになっている。その後、位相周波数制御部１３ａによる上記の周波数検出により、サンプリングクロックがデータ信号よりも周波数が低いと判定され、周波数調整値ＦＲUD1が“＋１”となると（タイミングｔ１１）、積分回路２２，２３は周波数調整値ＦＲUD1の積分を開始する。積分回路２２，２３は、所定期間ごとに周波数調整値ＦＲUD1の積分値を更新していく。
ロック判定回路２４は、クリア信号ＣＬＲ１の論理レベルがＬレベルのままであるため、積分回路２２から出力される積分値が、２つの閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２で規定される範囲内に収まっているか否かの判定を行わない。そのため、ロック信号ＦＤlockの論理レベルはＬレベルのままであるので、選択回路２６は、周波数調整値ＦＲUD1を周波数調整値ＦＲUD2として出力する。サンプリングクロック生成回路１３は、これによって、サンプリングクロックの周波数を上げていく。
一方、リセット判定回路２５は、積分回路２３から出力される積分値が、閾値Ｖｔｈ３または閾値Ｖｔｈ４に達したか判定している。図６の例では、リセット判定回路２５は、タイミングｔ１２で、積分回路２３から出力される積分値が、閾値Ｖｔｈ３に達したと判定する。そのため、リセット判定回路２５は、リセット信号ＦＤrstの論理レベルをＨレベルとする。これによって、位相周波数制御部１３ａから出力される周波数調整値ＦＲUD1が０に初期化され、周波数調整値ＦＲUD2も０となる。このため、サンプリングクロック生成回路１３は、サンプリングクロックの周波数調整を停止する。
期間Ｔ１が経過して再びクリア信号ＣＬＲ２が所定期間立ち上がると（タイミングｔ１３）、積分回路２３の積分値が０に初期化される。このため、リセット判定回路２５は、リセット信号ＦＤrstの論理レベルをＬレベルとする。その後再び、周波数調整値ＦＲUD1が変化すると（タイミングｔ１４）、同様の処理が行われる。
なお、リセット判定回路２５が用いる閾値Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４は、たとえば、サンプリングクロック生成回路１３の位相調整機能により、サンプリングクロックの周波数を目標周波数に収束できる範囲の広さ（オフセット）に基づき設定される。オフセットは規格で決まっており、目標周波数に対して、おおよそ±１００〜１０００ｐｐｍ程度である。周波数調整値ＦＲUD1のリセットは、周波数調整機能の利得が大きい場合のように（図１の波形６参照）、サンプリングクロックの周波数が上記のオフセットの範囲内に収束しなくなるのを抑制するために行われる。そのためサンプリングクロックの周波数が増加または減少していったときに上記のオフセットの範囲を飛び越えないように、閾値Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４が設定される。
また、期間Ｔ１は、短いほうが、周波数の更新頻度を高くできるために望ましい。しかし、周波数調整値ＦＲUD1が“＋１”または“−１”となり続けたときに、閾値Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４に達する時間より、期間Ｔ１のほうが長いことが好ましい。周波数調整値ＦＲUD1が“＋１”または“−１”となり続けたときに、閾値Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４に達する時間より前に、クリア信号ＣＬＲ２の論理レベルが繰り返しＨレベルとなると、周波数調整値ＦＲUD1のリセットが発生しなくなる可能性があるためである。期間Ｔ１は、マージンも考慮して、周波数調整値ＦＲUD1が“＋１”または“−１”となり続けたときに、閾値Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４に達する時間の倍程度が望ましい。
図７は、周波数引き込み制御回路による同期判定処理の一例を示す図である。
図７では、図６に示した各信号のうちクリア信号ＣＬＲ２と積分回路２３の積分値は図示を省略している。
図７では、クリア信号ＣＬＲ１の論理レベルが所定期間Ｈレベルになるタイミングｔ２０から、次にクリア信号ＣＬＲ１の論理レベルが所定期間Ｈレベルになるタイミングｔ２１の間での積分回路２２の積分値は閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ２の範囲に収まっている。そのため、ロック判定回路２４は、タイミングｔ２１において、ロック信号ＦＤlockの論理レベルをＨレベルとする。ロック信号ＦＤlockの論理レベルがＨレベルとなると、選択回路２６は、周波数調整値ＦＲUD1が０から変化しても（タイミングｔ２２）、周波数調整値ＦＲUD2を０のまま固定する。これによって、サンプリングクロック生成回路１３の周波数調整機能が停止する。なお、サンプリングクロック生成回路１３の位相調整機能は動作するため、サンプリングクロックの周波数と目標周波数との差があっても、位相調整機能により、その差は小さくなっていく。このときの周波数の変動の大きさは、前述したようにＣＰ１３ｂ２の利得よりＣＰ１３ｂ１の利得のほうが小さいため、周波数調整機能による変動の大きさより小さい。
以上のような動作によって、サンプリングクロックの周波数は、図１に示した波形７のような特性を示すようになり、第１の実施の形態の受信回路１と同様の効果が得られる。
（第３の実施の形態）
図８は、第３の実施の形態の受信回路の一例を示す図である。
図２に示した第２の実施の形態の受信回路１０と同様の要素については、同一符号が付されている。
第３の実施の形態の受信回路１０ａの周波数引き込み制御回路３１は、サンプリングクロック生成回路３０のＣＰ１３ｂａの利得の変更を指示する利得変更信号ＧCPを出力する。
また、周波数引き込み制御回路３１は、位相周波数制御部１３ａから出力される、周波数調整値ＦＲUD1のほか、位相調整値ＰＨUD1を受ける。そして、周波数引き込み制御回路３１は、ロック信号Ｆlockの論理レベルがＨレベルとなるまでは、位相調整値ＰＨUD1の値にかかわらず、位相調整値ＰＨUD2を０とする。そして、周波数引き込み制御回路３１は、ロック信号Ｆlockの論理レベルがＨレベルとなると、位相調整値ＰＨUD1を、位相調整値ＰＨUD2として出力する。
ＣＰ１３ｂａは、位相調整値ＰＨUD2または周波数調整値ＦＲUD2に基づき、出力する電流値を調整する。また、ＣＰ１３ｂａは、利得変更信号ＧCPに基づき、位相調整値ＰＨUD2または周波数調整値ＦＲUD2が、“＋１”または“−１”のときの１度の電流値の変動量を変更する。ＣＰ１３ｂａは、利得変更信号ＧCPにより、利得を下げることが指示された場合、上記の電流値の変動量を小さくし、利得を上げることが指示された場合、上記の電流値の変動量を大きくする。
図９は、第３の実施の形態の受信回路の周波数引き込み制御回路の一例を示す図である。
図３に示した周波数引き込み制御回路１４と同様の要素については、同一符号が付されている。
図９に示す周波数引き込み制御回路３１のロック判定回路２４ａは、積分回路２２から出力される積分値が、前述した期間Ｔ２の間で、２つの閾値で規定される範囲内であるか否かに基づき、ＣＰ１３ｂａの利得の変更を指示する利得変更信号ＧCPを出力する。
ロック判定回路２４ａは、積分回路２２から出力される積分値が、期間Ｔ２の間で、２つの閾値で規定される範囲内であるとき（ロック信号Ｆlockの論理レベルがＨレベルとなるとき）は、ＣＰ１３ｂａの利得を下げるような利得変更信号ＧCPを出力する。また、ロック判定回路２４ａは、積分回路２２から出力される積分値が、期間Ｔ２の間で、２つの閾値で規定される範囲外であるとき（ロック信号Ｆlockの論理レベルがＬレベルのとき）は、ＣＰ１３ｂａの利得を上げるような利得変更信号ＧCPを出力する。
選択回路２６ａは、位相周波数制御部１３ａから出力される周波数調整値ＦＲUD1のほか、位相調整値ＰＨUD1を受ける。そして、選択回路２６ａは、ロック信号Ｆlockの論理レベルがＨレベルとなるまでは、位相調整値ＰＨUD1の値にかかわらず、位相調整値ＰＨUD2を０とする。そして、選択回路２６ａは、ロック信号Ｆlockの論理レベルがＨレベルとなると、位相調整値ＰＨUD1を、位相調整値ＰＨUD2として出力する。
以上のような受信回路１０ａによれば、第２の実施の形態の受信回路１０と同様の効果が得られる。
さらに、受信回路１０ａでは、サンプリングクロックの周波数の調整時に（ロック信号Ｆlockの論理レベルがＬレベルのときに）、位相周波数制御部１３ａから出力される位相調整値ＰＨUD1は、ＣＰ１３ｂａに伝達されない。そのため、周波数調整が妨げられることを抑制でき、サンプリングクロックの周波数を目標の周波数により迅速に収束させることができる。また、ロック信号Ｆlockの論理レベルがＬレベルのときには、ＣＰ１３ｂａの利得を上げるような利得変更信号ＧCPが出力されるため、周波数調整値ＦＲUD2が、“＋１”または“−１”のときの１度の電流の変動量が大きくなる。このため、周波数の変動量も大きくなり、サンプリングクロックの周波数を目標の周波数により迅速に収束させることができる。
また、サンプリングクロックの周波数の調整が終了すると（ロック信号Ｆlockの論理レベルがＨレベルになると）、ＣＰ１３ｂａの利得を下げるような利得変更信号ＧCPが出力されるため、判定値ＤOに現れるノイズを削減できる。
（第４の実施の形態）
図１０は、第４の実施の形態の受信回路の一例を示す図である。
第４の実施の形態の受信回路１０ｂは、サンプリングクロックの周波数の検出方式として、１ＵＩ区間で２回のサンプリングを行う２ｘサンプリング方式を用いたものである。また、投機型ＤＦＥ（Decision Feedback Equalizer）の機能も有する。受信回路１０ｂは、バッファ４０、判定回路４１、サンプリングクロック生成回路４２、周波数引き込み制御回路４３を有する。
バッファ４０は、入力データ信号Ｄiに対して等化処理を行う。
判定回路４１は、図１に示した判定回路２の機能を有し、サンプリングクロック生成回路４２は、図１に示したサンプリングクロック生成回路３の機能を有する。また、周波数引き込み制御回路４３は、図１及び図２に示した周波数引き込み制御回路４，１４の機能を有する。
第４の実施の形態の受信回路１０ｂでは、判定回路４１とサンプリングクロック生成回路４２が、図２及び図８に示した受信回路１０，１０ａの比較回路１２及びサンプリングクロック生成回路１３，３０と異なっている。
判定回路４１は、比較回路４１ａ，４１ｂ、選択部４１ｃを有する。また、サンプリングクロック生成回路４２は、比較回路４２ａ、周波数制御部４２ｂ、位相制御部４２ｃ、ＣＰ４２ｄ１，４２ｄ２、フィルタ４２ｅ、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）４２ｆを有する。
比較回路４１ａは、クロックＣＬＫ0の立ち上がりタイミングで、バッファ４０から出力されるデータ信号と閾値ＶHとの比較を行い、その比較結果ＤHを出力する。閾値ＶHは、データ信号の振幅レベルの中央に相当する閾値Ｖ0より大きい値である。
比較回路４１ｂは、比較回路４１ａでの比較タイミングと同じタイミングで、データ信号と閾値ＶLとの比較を行い、その比較結果ＤLを出力する。閾値ＶLは、閾値Ｖ0より小さい値である。
選択部４１ｃは選択信号として入力される判定値ＤО（過去の判定値）に基づき、比較回路４１ａ，４１ｂが出力する比較結果ＤH，ＤLのいずれかを選択し、保持するとともに、保持した値を新たな判定値ＤОとして出力する。
比較回路４２ａは、クロックＣＬＫ180の立ち上がりタイミングで、データ信号と閾値Ｖ0との比較を行い、その比較結果Ｅを出力する。
周波数制御部４２ｂは、比較結果ＤH，ＤL，Ｅに基づき、データ信号とクロックＣＬＫ0，ＣＬＫ180の周波数差を検出し、その周波数差に基づき、クロックＣＬＫ0，ＣＬＫ180の周波数を調整するために、周波数調整値ＦＲUD1を出力する。
位相制御部４２ｃは、判定値ＤО、比較結果Ｅに基づき、データ信号とクロックＣＬＫ0，ＣＬＫ180の位相差を検出し、その位相差に基づき、クロックＣＬＫ0，ＣＬＫ180の位相を調整するために、位相調整値ＰＨUDを出力する。
ＣＰ４２ｄ１は、位相制御部４２ｃから出力される位相調整値ＰＨUDに基づき電流値を調整し、ＣＰ４２ｄ２は、周波数引き込み制御回路４３から出力される周波数調整値ＦＲUD2に基づき電流値を調整する。ＣＰ４２ｄ１とＣＰ４２ｄ２の出力はショートされている。なお、ＣＰ４２ｄ１の利得よりもＣＰ４２ｄ２の利得のほうが大きい。
フィルタ４２ｆは、ＣＰ４２ｄ１，４２ｄ２が出力した電流値を電圧値に変換し、制御電圧値Ｖctrlとして出力する。
ＶＣＯ４２ｆは、制御電圧値Ｖctrlに基づき発振周波数を変化させた２相のクロックＣＬＫ0，ＣＬＫ180を出力する。たとえば、クロックＣＬＫ180の立ち上がり（または立ち下がり）タイミングは、クロックＣＬＫ0の立ち上がり（または立ち下がり）タイミングから１ＵＩの半分だけずれている。
上記のような受信回路１０ｂにおいて、周波数制御部４２ｂは、たとえば、以下のようにして周波数調整値ＦＲUD1を出力する。
図１１は、データ信号に対する２相のクロックによるサンプリングタイミングの一例を示す図である。図１１には、データ信号と、ＶＣＯ４２ｆが出力するクロックＣＬＫ0，ＣＬＫ180の立ち上がりタイミングの例が示されている。たとえば、タイミングｔ３０，ｔ３２は、クロックＣＬＫ0の立ち上がりタイミングであり、タイミングｔ３１は、クロックＣＬＫ180の立ち上がりタイミングである。なお、図１１には様々なデータパターンによるデータ信号が重畳されて示されている。
１ＵＩ区間で２回のサンプリングが行われる２ｘサンプリング方式の周波数検出方式では、たとえば、上記のようなタイミングｔ３０〜ｔ３２で、０〜３６０度の位相領域を３分割した３つの領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が規定される。
図１２は、０〜３６０度の位相領域を３分割した例を示す図である。
領域Ｐ１は、図１１に示したタイミングｔ３０，ｔ３２を始点とし、領域Ｐ３の始点を終点とする範囲である。領域Ｐ２は、領域Ｐ３の終点を始点とし、図１１に示したタイミングｔ３０，３２（領域Ｐ１の始点）を終点とする範囲である。図１２の例では、領域Ｐ１の始点及び領域Ｐ２の終点の位相を０度としている。
領域Ｐ３は、領域Ｐ１，Ｐ２の間に、図１１に示したタイミングｔ３１を中心にした範囲で設定されている。領域Ｐ３の広さは、データ信号のスルーレートと上記の閾値ＶH，ＶLに応じて変化する。たとえば、データ信号の、スルーレートが小さいと領域Ｐ３は広くなり、スルーレートが大きいと領域Ｐ３は狭くなる。また、たとえば、閾値ＶHが大きいほど、または閾値ＶLが小さいほど、領域Ｐ３は広くなり、その逆では、領域Ｐ３は狭くなる。なお、領域Ｐ３の広さに応じて、領域Ｐ１，Ｐ２の広さも変わる。
ここで、領域Ｐ３の広さに応じて検出可能なクロックＣＬＫ0，ＣＬＫ180の周波数の範囲や検出率が変化する。領域Ｐ３が狭すぎると、クロックＣＬＫ0，ＣＬＫ180の周波数が変化しても領域Ｐ１〜Ｐ３間を跨ぐ変化（位相の回転）が検出されない可能性があるためである。そのため、データ信号のスルーレートなどの特性に応じて、比較回路４１ａ，４１ｂの閾値ＶH，ＶLを設定し、領域Ｐ３の範囲を設定することで、所望の周波数の検出率を実現することができる。
周波数制御部４２ｂは、比較結果ＤH，ＤL，Ｅに基づき、上記のような領域Ｐ１〜Ｐ３のどこに、データ信号のエッジが位置するか検出する。そして、周波数制御部４２ｂは、エッジが位置する領域の変化に基づき、データ信号のエッジの位相の回転方向を検出することで、データ信号の周波数に対して、クロックＣＬＫ0，ＣＬＫ180の周波数が高いか低いかを検出する。そして、周波数制御部４２ｂは、検出結果に基づき、クロックＣＬＫ0，ＣＬＫ180の周波数を調整する周波数調整値ＦＲUD1を出力する。
本実施の形態の受信回路１０ｂにおいても、周波数引き込み制御回路４３は、期間Ｔ１（図６参照）ごとに、周波数調整値ＦＲUD1を積分して積分値を求める。そして、周波数引き込み制御回路４３は、期間Ｔ１が終わるまでに積分値がある値（閾値）に達すると、期間Ｔ１が終わるまで、周波数制御部４２ｂに、周波数調整値ＦＲUD1を初期状態にさせるリセット信号ＦＤrstを出力する。また、周波数引き込み制御回路４３は期間Ｔ２（図７参照）ごとの周波数調整値ＦＲUD1の積分値に基づき、サンプリングクロックの周波数が収束しているか否かを判定する。そして、周波数引き込み制御回路４３は、周波数同期していると判定するまでは、周波数調整値ＦＲUD1を、そのまま周波数調整値ＦＲUD2としてＣＰ４２ｄ２に出力し、周波数同期していると判定したときには、周波数調整値ＦＲUD2を０にする。さらに、周波数引き込み制御回路４３は、周波数同期していると判定したときには、たとえば、論理レベルがＨレベルとなるロック信号Ｆlockを出力する。
周波数引き込み制御回路４３は、図３に示した周波数引き込み制御回路１４と同様の回路で実現可能である。
これによって、第４の実施の形態の受信回路１０ｂにおいても、第２の実施の形態の受信回路１０と同様の効果が得られる。さらに、第４の実施の形態の受信回路１０ｂでは、２相のクロックＣＬＫ0，ＣＬＫ180を用いた２回のサンプリングと３回の比較判定で、データ信号に対し、クロックＣＬＫ0，ＣＬＫ180の周波数が高いか低いかを検出できる。このため、サンプリング数を減らせ、クロックの増加に伴う回路などを削減でき、回路面積の増大を抑制できる。また、回路を削減することができることから、消費電力を削減することができる。
さらに、受信回路１０ｂでは、比較回路４１ａ，４１ｂから出力される比較結果ＤH，ＤLを用いて投機型ＤＦＥの機能を実現させている。そのため、投機型ＤＦＥの機能の追加に伴う回路面積の増大を抑制できる。
（第５の実施の形態）
図１３は、第５の実施の形態の受信回路の一例を示す図である。
図１０に示した第４の実施の形態の受信回路１０ｂと同様の要素については、同一符号が付されている。
第５の実施の形態の受信回路１０ｃの周波数引き込み制御回路５１は、第３の実施の形態の受信回路１０ａの周波数引き込み制御回路３１と同様の機能を有する。
すなわち周波数引き込み制御回路５１は、サンプリングクロック生成回路５０のＣＰ４２ｄａの利得の変更を指示する利得変更信号ＧCPを出力する。また、周波数引き込み制御回路５１は、周波数制御部４２ｂから出力される周波数調整値ＦＲUD1のほか、位相制御部４２ｃから出力される位相調整値ＰＨUD1を受ける。そして、周波数引き込み制御回路５１は、ロック信号Ｆlockの論理レベルがＨレベルとなるまでは、位相調整値ＰＨUD1の値にかかわらず、位相調整値ＰＨUD2を０とする。そして、周波数引き込み制御回路５１は、ロック信号Ｆlockの論理レベルがＨレベルとなると、位相調整値ＰＨUD1を、位相調整値ＰＨUD2として出力する。
ＣＰ４２ｄａは、位相調整値ＰＨUD2または周波数調整値ＦＲUD2に基づき、出力する電流量を調整する。また、ＣＰ４２ｄａは、利得変更信号ＧCPに基づき、位相調整値ＰＨUD2または周波数調整値ＦＲUD2が、“＋１”または“−１”のときの１度の電流値の変動量を変更する。ＣＰ４２ｄａは、利得変更信号ＧCPにより、利得を下げることが指示された場合、上記の電流値の変動量を小さくし、利得を上げることが指示された場合、上記の電流値の変動量を大きくする。
周波数引き込み制御回路５１は、図９に示した周波数引き込み制御回路３１と同様の回路で実現可能である。
以上のような第５の実施の形態の受信回路１０ｃによれば、第３及び第４の実施の形態の受信回路１０ａ，１０ｂと同様の効果が得られる。
（第６の実施の形態）
図１４は、第６の実施の形態の受信回路の一例を示す図である。
受信回路１０ｄは、バッファ６０、比較回路６１，６２，６３，６４，６５，６６を有している。さらに、受信回路１０ｄは、デマルチプレクサ（以下ＤＭＸと表記する）６７、選択部６８、周波数制御部６９、位相制御部７０、周波数引き込み制御回路７１、ＣＰ７２、フィルタ７３、ＶＣＯ７４、分周器７５を有する。
インターリーブ動作を可能とするため、受信回路１０ｄは、比較回路６１〜６３と、比較回路６４〜６６の並列構造となっている。これにより入力データ信号Ｄiが高周波であるときも、並列処理を行うことでＣＤＲ動作が可能となる。
バッファ６０は、入力データ信号Ｄiに対して等化処理を行い、データ信号を出力する。
比較回路６１，６２は、それぞれクロックＣＬＫａ0の立ち上がりタイミングで、バッファ６０から出力されるデータ信号と閾値ＶH，ＶLの比較を行い、その比較結果ＤH0，ＤL0を出力する。
比較回路６３は、クロックＣＬＫａ90の立ち上がりタイミングで、バッファ６０から出力されるデータ信号と閾値Ｖ0との比較を行い、その比較結果Ｅ0を出力する。
比較回路６４，６５は、それぞれクロックＣＬＫａ180の立ち上がりタイミングで、バッファ６０から出力されるデータ信号と閾値ＶH，ＶLの比較を行い、その比較結果ＤH1，ＤL1を出力する。
比較回路６６は、クロックＣＬＫａ270の立ち上がりタイミングで、バッファ６０から出力されるデータ信号と閾値Ｖ0との比較を行い、その比較結果Ｅ1を出力する。
ＤＭＸ６７は、それぞれ１ビットである比較結果ＤH0，ＤH1の２ビットを逆多重化し、ｎビットの比較結果ＤHとして出力し、それぞれ１ビットである比較結果ＤL0，ＤL1の２ビットを逆多重化しｎビットの比較結果ＤLとして出力する。さらに、ＤＭＸ６７は、それぞれ１ビットである比較結果Ｅ0，Ｅ1の２ビットを逆多重化し、ｎビットの比較結果Ｅとして出力する。
選択部６８、周波数制御部６９、位相制御部７０、周波数引き込み制御回路７１は、第５の実施の形態の受信回路１０ｃの選択部４１ｃ、周波数制御部４２ｂ、位相制御部４２ｃ、周波数引き込み制御回路５１と同様の機能を有する。また、ＣＰ７２、フィルタ７３、ＶＣＯ７４も、第５の実施の形態の受信回路１０ｃの、ＣＰ４２ｄａ、フィルタ４２ｅ、ＶＣＯ４２ｆと同様の機能を有する。
分周器７５は、ＶＣＯ７４から出力されるクロックＣＬＫ0，ＣＬＫ180を分周して４相のクロックＣＬＫａ0〜ＣＬＫａ270を生成する。
クロックＣＬＫａ0〜ＣＬＫａ270の周波数は、第５の実施の形態の受信回路１０ｃのクロックＣＬＫ0，ＣＬＫ180の周波数の半分である。また、クロックＣＬＫａ0〜ＣＬＫａ270の位相関係は、たとえば、クロックＣＬＫａ0の位相を基準（０度）とすると、クロックＣＬＫａ90は、クロックＣＬＫａ0に対して９０度の位相差がある。また、クロックＣＬＫａ180は、クロックＣＬＫａ0に対して１８０度の位相差がある。また、クロックＣＬＫａ270は、クロックＣＬＫａ0に対して２７０度の位相差がある。
本実施の形態の受信回路１０ｄでは、上記のような４相のクロックＣＬＫａ0〜ＣＬＫａ270の立ち上がりタイミングに同期して、比較回路６１〜６６のそれぞれが順次動作可能となるため、受信回路１０ｃに対して、半分の周波数での動作が可能となる。また、比較回路６１〜６６のそれぞれの出力がＤＭＸ６７によって２：ｎに逆多重化され、低速の並列データに変換されるため、ＤＭＸ６７より後段の回路については、受信回路１０ｃに対して１／ｎの速度で動作させることが可能となる。このため、回路に要求される動作速度の制約を緩和させることができる。つまり、比較的低速な回路を用いることができる。
なお、上記の受信回路１０ｄは、２並列でインターリーブ動作を行う回路であったが、並列数に制限はなく、３並列以上としてもよい。並列数に応じてクロックの周波数を下げ、異なる位相関係をもつクロックを増加させることで、より低速な回路で、周波数検出処理を実現することが可能となる。
また、第２乃至第４の実施の形態の受信回路１０，１０ａ，１０ｂにおいても、上記のようなインターリーブ動作が可能なように、比較回路の数を増やし、ＤＭＸや分周器を追加するようにしてもよい。
以上、実施の形態に基づき、本発明の受信回路の一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。
以上説明した複数の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１） 入力データ信号を受け、サンプリングクロックの論理レベルが変化するタイミングで、前記入力データ信号の値を判定する判定回路と、
前記入力データ信号に基づき前記サンプリングクロックを生成するとともに、前記サンプリングクロックと、前記入力データ信号との周波数差に基づく周波数調整値を生成し、前記周波数調整値に基づき前記サンプリングクロックの周波数を調整するサンプリングクロック生成回路と、
第１の期間ごとに、前記周波数調整値を積分して第１の積分値を求め、前記第１の期間が終わるまでに前記第１の積分値が第１の値に達すると、前記第１の期間が終わるまで、前記サンプリングクロック生成回路に前記周波数調整値を初期状態にさせるリセット信号を出力する周波数引き込み制御回路と、
有することを特徴とする受信回路。
（付記２） 前記周波数引き込み制御回路は、第２の期間ごとに、前記周波数調整値を積分して第２の積分値を求め、前記第２の期間内での前記第２の積分値が、第１の範囲内であるときには、前記サンプリングクロックが前記入力データ信号と周波数同期していることを示すロック信号を出力し、前記サンプリングクロック生成回路に、前記周波数調整値に基づく前記周波数の調整を停止させる、
ことを特徴とする付記１に記載の受信回路。
（付記３） 前記周波数引き込み制御回路は、
前記第１の積分値を生成する第１の積分回路と、
前記第２の積分値を生成する第２の積分回路と、
前記第１の期間ごとに前記第１の積分値を０にする第１のクリア信号を出力する第１のタイマー回路と、
前記第２の期間ごとに前記第２の積分値を０にする第２のクリア信号を出力する第２のタイマー回路と、
前記第１の積分値と前記第１の値とを比較し、前記第１の積分値が前記第１の値に達すると、前記リセット信号を出力するリセット判定回路と、
前記第２の積分値が前記第１の範囲内であるか否かを判定し、前記第２のクリア信号に基づき、前記第２の期間内での前記第２の積分値が、前記第１の範囲内であるときには、前記ロック信号を出力するロック判定回路と、
前記ロック判定回路の出力に基づき、前記サンプリングクロック生成回路に、前記周波数調整値に基づく前記周波数の調整を停止させるか否かを選択する選択回路と、
を有することを特徴とする付記２に記載の受信回路。
（付記４） 前記サンプリングクロック生成回路は、前記サンプリングクロックと、前記入力データ信号との位相差に基づく位相調整値を生成し、前記位相調整値に基づき前記サンプリングクロックの位相を調整し、
前記周波数引き込み制御回路は、前記第２の期間内での前記第２の積分値が、前記第１の範囲外であるときには、前記サンプリングクロック生成回路に、前記位相調整値に基づく前記位相の調整を停止させる、
ことを特徴とする付記２に記載の受信回路。
（付記５） 前記周波数引き込み制御回路は、
前記第１の積分値を生成する第１の積分回路と、
前記第２の積分値を生成する第２の積分回路と、
前記第１の期間ごとに前記第１の積分値を０にする第１のクリア信号を出力する第１のタイマー回路と、
前記第２の期間ごとに前記第２の積分値を０にする第２のクリア信号を出力する第２のタイマー回路と、
前記第１の積分値と前記第１の値とを比較し、前記第１の積分値が前記第１の値に達すると、前記リセット信号を出力するリセット判定回路と、
前記第２の積分値が前記第１の範囲内であるか否かを判定し、前記第２のクリア信号に基づき、前記第２の期間内での前記第２の積分値が、前記第１の範囲内であるときには、前記ロック信号を出力するロック判定回路と、
前記ロック判定回路の出力に基づき、前記サンプリングクロック生成回路に、前記位相調整値に基づく前記位相の調整、または前記周波数調整値に基づく前記周波数の調整を停止させるか否かを選択する選択回路と、
を有することを特徴とする付記４に記載の受信回路。
（付記６） 前記サンプリングクロック生成回路は、前記周波数調整値または前記位相調整値に基づき出力する電流値を変更することで、前記周波数または前記位相を調整するチャージポンプを有し、
前記周波数引き込み制御回路は、前記第２の期間内での前記第２の積分値が、前記第１の範囲内であるときには、前記チャージポンプの利得を第１の利得から前記第１の利得よりも小さい第２の利得に変更させる利得変更信号を出力する、
ことを特徴とする付記４に記載の受信回路。
（付記７） 前記ロック判定回路は、前記第２の期間内での前記第２の積分値が、前記第１の範囲内であるときには、前記チャージポンプの利得を第１の利得から前記第１の利得よりも小さい第２の利得に変更させる利得変更信号を出力する、ことを特徴とする付記６に記載の受信回路。
（付記８） 前記第１の期間は、同じ値の前記周波数調整値が生成され続けたときに、前記第１の積分値が前記第１の値に達する時間よりも長いことを特徴とする付記１乃至７の何れか一つに記載の受信回路。
１ 受信回路
２ 判定回路
３ サンプリングクロック生成回路
４ 周波数引き込み制御回路
５〜７ 波形

Claims (5)

  1. 入力データ信号を受け、サンプリングクロックの論理レベルが変化するタイミングで、前記入力データ信号の値を判定する判定回路と、
    前記入力データ信号に基づき前記サンプリングクロックを生成するとともに、前記サンプリングクロックと、前記入力データ信号との周波数差に基づく周波数調整値を生成し、前記周波数調整値に基づき前記サンプリングクロックの周波数を調整するサンプリングクロック生成回路と、
    第１の期間ごとに、前記周波数調整値を積分して第１の積分値を求め、前記第１の期間が終わるまでに前記第１の積分値が第１の値に達すると、前記第１の期間が終わるまで、前記サンプリングクロック生成回路に前記周波数調整値を初期状態にさせるリセット信号を出力する周波数引き込み制御回路と、
    有することを特徴とする受信回路。
  2. 前記周波数引き込み制御回路は、第２の期間ごとに、前記周波数調整値を積分して第２の積分値を求め、前記第２の期間内での前記第２の積分値が、第１の範囲内であるときには、前記サンプリングクロックが前記入力データ信号と周波数同期していることを示すロック信号を出力し、前記サンプリングクロック生成回路に、前記周波数調整値に基づく前記周波数の調整を停止させる、
    ことを特徴とする請求項１に記載の受信回路。
  3. 前記サンプリングクロック生成回路は、前記サンプリングクロックと、前記入力データ信号との位相差に基づく位相調整値を生成し、前記位相調整値に基づき前記サンプリングクロックの位相を調整し、
    前記周波数引き込み制御回路は、前記第２の期間内での前記第２の積分値が、前記第１の範囲外であるときには、前記サンプリングクロック生成回路に、前記位相調整値に基づく前記位相の調整を停止させる、
    ことを特徴とする請求項２に記載の受信回路。
  4. 前記サンプリングクロック生成回路は、前記周波数調整値または前記位相調整値に基づき出力する電流値を変更することで、前記周波数または前記位相を調整するチャージポンプを有し、
    前記周波数引き込み制御回路は、前記第２の期間内での前記第２の積分値が、前記第１の範囲内であるときには、前記チャージポンプの利得を第１の利得から前記第１の利得よりも小さい第２の利得に変更させる利得変更信号を出力する、
    ことを特徴とする請求項３に記載の受信回路。
  5. 前記第１の期間は、同じ値の前記周波数調整値が生成され続けたときに、前記第１の積分値が前記第１の値に達する時間よりも長いことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の受信回路。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6839354B2 (ja) * 2017-02-03 2021-03-10 富士通株式会社 Ｃｄｒ回路及び受信回路
TWI681635B (zh) * 2018-11-21 2020-01-01 國立交通大學 無參考訊號源時脈資料回復系統及其頻率偵測器
CN115378568B (zh) * 2022-08-19 2023-08-08 深圳市紫光同创电子有限公司 一种时钟同步电路以及时钟同步方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08163114A (ja) * 1994-12-02 1996-06-21 Electron & Telecommun Res Inst 多端制御構造を有する高速ビット同期装置
JP2003273731A (ja) * 2002-03-13 2003-09-26 Fujitsu Access Ltd 位相同期回路
JP2004222325A (ja) * 2004-04-05 2004-08-05 Opnext Japan Inc 位相周波数同期回路、同期判定回路および光受信器
US20040202266A1 (en) * 2003-03-26 2004-10-14 Peter Gregorius Clock and data recovery unit

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5012494A (en) * 1989-11-07 1991-04-30 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for clock recovery and data retiming for random NRZ data
US5473639A (en) * 1993-07-26 1995-12-05 Hewlett-Packard Company Clock recovery apparatus with means for sensing an out of lock condition
US6055286A (en) 1997-07-01 2000-04-25 Hewlett-Packard Company Oversampling rotational frequency detector
JP3559743B2 (ja) 1999-12-17 2004-09-02 日本オプネクスト株式会社 位相周波数同期回路および光受信回路
JP3968525B2 (ja) 2004-03-04 2007-08-29 ソニー株式会社 位相同期回路および情報再生装置
US7664204B1 (en) * 2005-03-10 2010-02-16 Marvell International Ltd. Adaptive timing using clock recovery
US7590207B1 (en) * 2005-10-20 2009-09-15 Altera Corporation Modular serial interface in programmable logic device
US20130216003A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-22 Qualcomm Incorporated RESETTABLE VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATORS (VCOs) FOR CLOCK AND DATA RECOVERY (CDR) CIRCUITS, AND RELATED SYSTEMS AND METHODS
US8803573B2 (en) * 2012-10-09 2014-08-12 Lsi Corporation Serializer-deserializer clock and data recovery gain adjustment
JP6032082B2 (ja) * 2013-03-25 2016-11-24 富士通株式会社 受信回路及び半導体集積回路
JP6303513B2 (ja) * 2014-01-14 2018-04-04 富士通株式会社 マルチレーンリタイマ回路およびマルチレーン伝送システム
JP6264056B2 (ja) * 2014-01-22 2018-01-24 富士通株式会社 クロックデータリカバリー回路及びその方法
JP6337479B2 (ja) * 2014-01-24 2018-06-06 富士通株式会社 位相補間クロック発生回路
JP6303823B2 (ja) * 2014-05-30 2018-04-04 富士通株式会社 受信回路
JP6361433B2 (ja) * 2014-10-02 2018-07-25 富士通株式会社 周波数検出回路及び受信回路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08163114A (ja) * 1994-12-02 1996-06-21 Electron & Telecommun Res Inst 多端制御構造を有する高速ビット同期装置
JP2003273731A (ja) * 2002-03-13 2003-09-26 Fujitsu Access Ltd 位相同期回路
US20040202266A1 (en) * 2003-03-26 2004-10-14 Peter Gregorius Clock and data recovery unit
JP2004222325A (ja) * 2004-04-05 2004-08-05 Opnext Japan Inc 位相周波数同期回路、同期判定回路および光受信器

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