JP2022146460A - 半導体回路、受信装置及びメモリシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】 半導体回路の特性を向上する。【解決手段】実施形態の半導体回路は、第1のクロックに基づいて入力信号に関する1つ以上の第1のサンプリング信号をサンプルする第1のアナログデジタル変換器101-1と、第1のクロックから第1の時間分シフトした第2のクロックに基づいて入力信号に関する1つ以上の第2のサンプリング信号をサンプルする第2のアナログデジタル変換器101-2と、を含むアナログデジタル変換回路10と、第1及び第2のサンプリング信号の移動平均の計算結果に基づいて、第1及び第2のクロックのうち少なくとも一方のタイミングを校正する第1のキャリブレーション回路12と、を含む。【選択図】 図6
Description
実施形態は、半導体回路、受信装置及びメモリシステムに関する。
高速データ転送のための送信回路及び受信回路の研究及び開発が、推進されている。
半導体回路、受信装置及びメモリシステムの特性を向上する。
実施形態の半導体回路は、第1のクロックに基づいて入力信号に関する1つ以上の第1のサンプリング信号をサンプルする第1のアナログデジタル変換器と、前記第1のクロックから第1の時間だけシフトした第2のクロックに基づいて前記入力信号に関する1つ以上の第2のサンプリング信号をサンプルする第2のアナログデジタル変換器と、を含むアナログデジタル変換回路と、前記第1及び第2のサンプリング信号の移動平均の計算結果に基づいて、前記第1及び第2のクロックのうち少なくとも一方のタイミングを校正する第1のキャリブレーション回路と、を含む。
以下、図面を参照しながら、本実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については、同一符号を付す。
また、以下の各実施形態において、末尾に区別化のための数字/英字を伴った参照符号を付された構成要素(例えば、回路、配線、各種の電圧及び信号など)が、相互に区別されなくとも良い場合、末尾の数字/英字が省略された記載(参照符号)が用いられる。
また、以下の各実施形態において、末尾に区別化のための数字/英字を伴った参照符号を付された構成要素(例えば、回路、配線、各種の電圧及び信号など)が、相互に区別されなくとも良い場合、末尾の数字/英字が省略された記載(参照符号)が用いられる。
[実施形態]
図1乃至図18を参照して、実施形態の半導体回路、受信装置、メモリシステム及び半導体回路の制御方法について、説明する。
図1乃至図18を参照して、実施形態の半導体回路、受信装置、メモリシステム及び半導体回路の制御方法について、説明する。
(a)全体構成
図1は、本実施形態の半導体回路を含む装置を説明するための図である。
図1は、本実施形態の半導体回路を含む装置を説明するための図である。
図1に示されるように、サーバ900は、ネットワークNTWを介して、情報通信デバイス800に接続される。サーバ900は、情報通信デバイス800に対して、各種のデータを送ることができる。サーバ900は、情報通信デバイス800からのデータを受けることができる。
サーバ900は、プロセッサ91、RAM92、ストレージデバイス93及びインターフェイス回路94を含む。
プロセッサ91は、サーバ900内の各種の処理(計算処理及びデータ処理)及び制御を行う。プロセッサ91は、各種のデータ及び(又は)情報を含むファイルを作成できる。
RAM92は、サーバ900内における各種のデータ処理の作業領域として機能する。RAM92は、プログラム(ソフトウェアの一例)、及び、プロセッサ91による各種の処理に用いられるデータ(例えば、計算処理の結果、計算処理の途中のデータ及び(又は)パラメータなど)を一時的に記憶する。
ストレージデバイス93は、各種のプログラム及び各種の情報を記憶する。
ストレージデバイス93は、各種のプログラム及び各種の情報を記憶する。
インターフェイス回路94は、或るインターフェイス規格及び(又は)ネットワークNTWに用いられる通信プロトコルに基づいて、他のデバイス(ここでは、情報通信デバイス800)に対する通信を行う。
インターフェイス回路94は、データの送信のための送信回路TXsvを有する。インターフェイス回路94は、データの受信のための受信回路RXsvを有する。
情報通信デバイス800は、本実施形態のメモリシステム500、及び、ホストデバイス700を含む。
本実施形態のメモリシステム500は、情報通信デバイス800内において、ホストデバイス700からの要求に基づいて、メモリシステム500内におけるデータの書き込み、データの読み出し及びデータの消去を行う。
本実施形態のメモリシステム500の内部構成は、後述される。
本実施形態のメモリシステム500の内部構成は、後述される。
ホストデバイス700は、プロセッサ70、RAM71、インターフェイス回路73,74を含む。
プロセッサ(以下では、ホストプロセッサともよばれる)70は、ホストデバイス700の各種の処理及び動作を、制御する。
ホストプロセッサ70は、メモリシステム500に対する各種の処理及び動作を要求(命令、指示)するためのコマンド(以下では、ホストコマンドとよばれる)を、発行(生成及び転送)できる。ホストプロセッサ70は、ホストコマンドに応じたデータを生成できる。データは、メモリシステム500の処理及び動作に用いられる情報(例えば、アドレス情報)、パラメータ、及び、メモリシステム500に書き込まれるべきデータなどである。
RAM71は、ホストプロセッサ70による各種のデータ処理のための作業領域(ワークメモリ)として機能を有する。RAM71は、プログラム(ソフトウェアの一例)、及び、ホストプロセッサ70による各種の処理に用いられるデータ(計算処理の結果、計算処理の途中のデータ、パラメータ)を一時的に記憶する。
インターフェイス回路73は、或るインターフェイス規格及び(又は)通信プロトコルに基づいて、ネットワークNTWを介したサーバ900との通信を行う。インターフェイス回路73は、サーバ900からの信号及びデータなどを、ホストデバイス700内の内部バスに出力する。
インターフェイス回路74は、或るインターフェイス規格及び(又は)通信プロトコルに基づいて、メモリシステム500との通信を行う。インターフェイス回路73,74のそれぞれは、データの送信のための送信回路TXhst、及び、データの受信のための受信回路RXhstを有する。
尚、メモリシステム500に対するホストコマンドは、インターフェイス回路74のインターフェイス規格に基づく。例えば、インターフェイス回路54に用いられるインターフェイス規格(又は通信プロトコル)は、SAS規格、SATA規格、PCIexpress(登録商標)規格(以下では、PCIe規格と表記される)、NVMexpress(登録商標)規格(以下では、NVMe規格と表記される)、UFS(Universal Flash Storage)規格などの中から選択される。尚、これらの規格のいずれかに準拠したインターフェイス規格又は他のインターフェイス規格が、インターフェイス回路54に用いられてもよい。
ホストデバイス700は、上記の構成に加えて、バッファ回路、及び、HDD(Hard Disc Drive)のようなストレージデバイス(図示せず)をさらに含んでもよい。
例えば、ホストデバイス700(又は、情報通信デバイス800)は、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、フューチャーフォン、携帯端末(例えば、タブレット端末)、ゲーム機器、車載端末、ルーター及び基地局などである。
<メモリシステム>
図2は、本実施形態のメモリシステムの構成例を説明するための図である。
図2は、本実施形態のメモリシステムの構成例を説明するための図である。
本実施形態のメモリシステム500は、メモリコントローラ50及びNANDフラッシュメモリ(以下では、単にフラッシュメモリともよばれる)60を含む。
(メモリコントローラ)
メモリコントローラ50は、ホストデバイス700からの要求に基づいて、NANDフラッシュメモリ60に対するデータの書き込み、データの読み出し及びデータの消去などの各種の処理及び動作を、NANDフラッシュメモリ60に指示(命令)する。
メモリコントローラ50は、ホストデバイス700からの要求に基づいて、NANDフラッシュメモリ60に対するデータの書き込み、データの読み出し及びデータの消去などの各種の処理及び動作を、NANDフラッシュメモリ60に指示(命令)する。
メモリコントローラ50は、プロセッサ51、RAM52、バッファ回路53、インターフェイス回路54,55を含む。
プロセッサ51は、NANDフラッシュメモリ60に対する各種の処理又は動作を、指示(命令)できる。例えば、プロセッサは、NANDフラッシュメモリ60に対する指示を示すコマンド(以下では、コントローラコマンドともよばれる)を生成できる。
RAM52は、メモリコントローラ50内における、プロセッサ51の各種の処理及び動作のための作業領域として機能する。RAM52は、プログラム、及び、プロセッサ51による各種の処理に用いられるデータ(計算処理の結果、計算処理の途中のデータ及びパラメータ)等を一時的に記憶する。
尚、RAM52は、プロセッサ52内に設けられたメモリ領域でもよい。
尚、RAM52は、プロセッサ52内に設けられたメモリ領域でもよい。
バッファ回路53は、メモリコントローラ50とホストデバイス700との間において転送されるデータ、及び、メモリコントローラ50とフラッシュメモリ60との間において転送されるデータを、一時的に記憶する。
インターフェイス回路(以下では、ホストインターフェイス回路ともよばれる)54は、或るインターフェイス規格に基づいて、ホストデバイス700とメモリコントローラ50との間のデータ転送を行う。インターフェイス回路54のインターフェイス規格(及び通信プロトコル)は、ホストデバイス700のインターフェイス回路74のインターフェイス規格と同じ規格(又は準拠した規格)である。
インターフェイス回路(以下では、NANDインターフェイス回路ともよばれる)55は、NANDインターフェイス規格に基づいて、メモリコントローラ50とNANDフラッシュメモリ60との間の通信(例えば、データ転送)を行う。
メモリコントローラ50がNANDフラッシュメモリ60に或る動作を命令する場合、メモリコントローラ50は、コマンド及びアドレス情報を含むデータ群(以下では、NANDコマンドセットともよばれる)を、NANDフラッシュメモリ60に送る。尚、メモリコントローラ50がデータの書き込みをNANDフラッシュメモリ60に命令する場合、NANDコマンドセットは、書き込みデータをさらに含む。
尚、メモリコントローラ50は、上記の構成に加えて、データ内のエラーの検出及び訂正のためのECC回路(図示せず)のような他の構成を含んでもよい。
(NANDフラッシュメモリ)
NANDフラッシュメモリ60は、不揮発性半導体メモリデバイスである。NANDフラッシュメモリ60は、データを実質的に不揮発に記憶できる。
以下において、NANDフラッシュメモリ60は、単に、フラッシュメモリ60ともよばれる。
NANDフラッシュメモリ60は、不揮発性半導体メモリデバイスである。NANDフラッシュメモリ60は、データを実質的に不揮発に記憶できる。
以下において、NANDフラッシュメモリ60は、単に、フラッシュメモリ60ともよばれる。
フラッシュメモリ60は、例えば、メモリセルアレイ61、コマンドレジスタ62、アドレスレジスタ63、シーケンサ64、ドライバ回路65、ロウ制御回路66、センスアンプ回路67、及びインターフェイス回路(入出力回路)68などを含む。
メモリセルアレイ61は、データを記憶する。メモリセルアレイ61内に、複数のビット線(図示せず)及び複数のワード線(図示せず)が設けられる。メモリセルアレイ61は、1つ以上のブロックBLK1~BLKi(iは1以上の整数)を含んでいる。ブロックBLK(BLK1~BLKi)は、複数のメモリセルの集合である。ブロックBLKは、例えばデータの消去単位として使用される。
図3は、NANDフラッシュメモリ60のメモリセルアレイ61の回路構成の一例を示す等価回路図である。図3において、メモリセルアレイ61に含まれた複数のブロックBLKのうち1つのブロックBLKが抽出して示されている。
図3に示すように、ブロックBLKは、例えば、4つのストリングユニットSU0,SU1,SU2,SU3を含む。各ストリングユニットSUは、複数のメモリセルストリング(以下では、NANDストリングとよばれる)NSを含む。複数のNANDストリングNSのそれぞれは、複数のビット線BL1~BLp(pは1以上の整数)のうち対応する1つに関連付けられている。
NANDストリングNSは、複数のメモリセルMC1~MCq(qは1以上の整数)、及びセレクトトランジスタST1,ST2を含んでいる。
メモリセル(以下では、メモリセルトランジスタともよばれる)MC(MC1~MCq)は、電荷蓄積層を含む電界効果トランジスタである。メモリセルMCは、1ビット以上のデータを実質的に不揮発に記憶できる。
セレクトトランジスタST1,ST2のそれぞれは、各種の動作時におけるストリングユニットSUの選択に使用される。
メモリセル(以下では、メモリセルトランジスタともよばれる)MC(MC1~MCq)は、電荷蓄積層を含む電界効果トランジスタである。メモリセルMCは、1ビット以上のデータを実質的に不揮発に記憶できる。
セレクトトランジスタST1,ST2のそれぞれは、各種の動作時におけるストリングユニットSUの選択に使用される。
各NANDストリングNSにおいて、メモリセルMC1~MCqは、セレクトトランジスタST1のソースとセレクトトランジスタST2のドレインとの間に直列接続される。同一のブロックBLK内のメモリセルMC1~MCqの制御ゲートは、複数のワード線WL1~WLqのうち対応する1つに共通接続される。
各NANDストリングNSにおいて、セレクトトランジスタST1の一端(ソース)が、直列接続されたメモリセルMCの一端に接続され、セレクトトランジスタST1の他端(ドレイン)が、対応するビット線BLに接続される。セレクトトランジスタST1のゲートは、複数のセレクトゲート線SGDのうち対応する1つに接続される。
各NANDストリングNSにおいて、セレクトトランジスタST2の一端(ソース)は、ソース線SLに接続され、セレクトトランジスタST2の他端(ドレイン)は、直列接続されたメモリセルMCの他端に接続される。セレクトトランジスタST2のゲートは、セレクトゲート線SGSに接続される。例えば、同一のブロックBLK内の複数のセレクトトランジスタST2のソースは、1つのソース線SLに共通に接続される。同一のブロックBLK内の複数のセレクトトランジスタST2のゲートは、1つのセレクトゲート線SGSに共通接続される。
1つのストリングユニットSU内で共通のワード線WLに接続された複数のメモリセルMCの単位は、例えばセルユニットCUとよばれる。例えば、メモリセルMCの各々が1ビットのデータを記憶する場合、1つのセルユニットCUは、1ページデータを記憶することが可能である。メモリセルMCの各々が2ビットのデータを記憶する場合、1つのセルユニットCUは、2ページデータを記憶することが可能である。「1ページデータ」は、例えば1ビットのデータを記憶するメモリセルMCで構成されたセルユニットCUが記憶するデータの総量で定義される。
尚、実施形態のNANDフラッシュメモリ60のメモリセルアレイ61の回路構成は、上述の構成に限定されない。例えば、各NANDストリングNS内のメモリセルMC及びセレクトトランジスタST1,ST2の個数は、それぞれ任意の個数に設計され得る。各ブロックBLK内のストリングユニットSUの個数は、任意の個数に設計され得る。
図2に戻って、フラッシュメモリ60内のメモリセルアレイ61以外の構成について説明する。
コマンドレジスタ62は、メモリコントローラ50からのコマンド(コントローラコマンド)CMDを保持する。コントローラコマンドCMDは、例えばシーケンサ64に読み出し動作、書き込み動作、及び消去動作等を実行させるための信号セットである。
アドレスレジスタ63は、メモリコントローラ50からのアドレス情報(以下では、選択アドレスともよばれる)ADDを保持する。アドレス情報ADDは、例えばブロックアドレス、ページアドレス(ワード線アドレス)、及びカラムアドレスを含んでいる。例えば、ブロックアドレス、ページアドレス、及びカラムアドレスは、それぞれブロックBLK、ワード線WL、及びビット線BLの選択に使用される。以下において、ブロックアドレスに基づいて選択されたブロックは、選択ブロックとよばれる。ページアドレスに基づいて選択されたワード線は、選択ワード線とよばれる。
シーケンサ64は、フラッシュメモリ60の内部回路の動作を制御する。例えば、シーケンサ64は、コマンドレジスタ62内のコントローラコマンドCMDに基づいてドライバ回路65を制御する。
ドライバ回路65は、データの読み出し(読み出し動作)、データの書き込み(書き込み動作)、及びデータの消去(消去動作)等で使用される複数の電圧を出力する。例えばドライバ回路65は、アドレスレジスタ63内のページアドレスに基づいて、選択ワード線に対応する配線に、電圧を印加する。
ロウ制御回路66は、メモリセルアレイ61のロウに関する動作を制御する。ロウ制御回路66は、アドレスレジスタ63内のブロックアドレスに基づいて、メモリセルアレイ61内の1つのブロックBLKを選択する。ロウ制御回路66は、例えば選択ワード線に対応する配線に印加された電圧を、選択ブロックBLK内の選択ワード線に転送する。
センスアンプ回路67は、メモリセルアレイ61のカラムに関する動作を制御する。センスアンプ回路67は、書き込み動作において、メモリコントローラ50からの書き込みデータDTに応じて、メモリセルアレイ61内に設けられたビット線のそれぞれに電圧を印加する。センスアンプ回路67は、読み出し動作において、ビット線の電位(又は、電流の発生の有無)に基づいてメモリセルに記憶されたデータを判定する。センスアンプ回路67は、この判定結果に基づいたデータを、読み出しデータDTとしてメモリコントローラ50に転送する。
インターフェイス回路68は、メモリコントローラ50とフラッシュメモリ60との間において、各種の制御信号及びデータの入力及び出力を行う。
NANDフラッシュメモリ60とメモリコントローラ50との間の通信は、NANDインターフェイス規格によってサポートされている。例えば、フラッシュメモリ60とメモリコントローラ50との間の通信において、コマンドラッチイネーブル信号CLE、アドレスラッチイネーブル信号ALE、ライトイネーブル信号WEn、リードイネーブル信号REn、レディビジー信号RBn、及び入出力信号IOが使用される。
コマンドラッチイネーブル信号CLEは、フラッシュメモリ60が受けた入出力信号IOがコマンドCMDであることを示す信号である。アドレスラッチイネーブル信号ALEは、フラッシュメモリ60が受けた信号IOがアドレス情報ADDであることを示す信号である。ライトイネーブル信号WEnは、フラッシュメモリ60内への入出力信号IOの入力をフラッシュメモリ60に命令する信号である。リードイネーブル信号REnは、メモリコントローラ50への入出力信号I/Oの出力をフラッシュメモリ60に命令する信号である。
レディビジー信号RBnは、フラッシュメモリ60がレディ状態であるか、ビジー状態であるかをメモリコントローラ50に通知する信号である。レディ状態は、メモリコントローラ50からのコマンドを受け付ける状態である。ビジー状態は、フラッシュメモリ60がコマンドを受け付けない状態である。
入出力信号IOは、コントローラコマンドCMD、アドレス情報ADD、データDAT等を含み得る。入出力信号IOは、例えば8ビット幅の信号(信号セット)である。
入出力信号IOは、コントローラコマンドCMD、アドレス情報ADD、データDAT等を含み得る。入出力信号IOは、例えば8ビット幅の信号(信号セット)である。
尚、NANDフラッシュメモリ60は、メモリセルアレイ61、ロウ制御回路66及びセンスアンプ回路67を含む構成(制御単位)によって、プレーンとよばれる制御単位が、形成される場合がある。
例えば、メモリシステム500は、SSD(Slid State Drive)、UFS(Universal Flash Storage)デバイス、メモリカード、又は、USB(Universal Serial Bus)メモリなどである。
尚、NANDフラッシュメモリ60の代わりに、他の不揮発性又は揮発性のメモリデバイスが、メモリシステム500に用いられてもよい。
尚、NANDフラッシュメモリ60の代わりに、他の不揮発性又は揮発性のメモリデバイスが、メモリシステム500に用いられてもよい。
例えば、メモリシステム500において、インターフェイス回路55,54,68は、送信回路(トランシーバ)TX及び受信回路(レシーバ)RXを、含む。
送信回路TXは、各種の信号(例えば、データ)を、送る。
受信回路RXは、各種の信号(例えば、データ)を、受ける。例えば、メモリシステム500内において、メモリコントローラ50は、受信回路RXからのデータに対して、各種の処理を施すことができる。フラッシュメモリ60は、処理が施された受信回路RXからのデータ(又は処理が施されないデータ)を記憶できる。
送信回路TXは、各種の信号(例えば、データ)を、送る。
受信回路RXは、各種の信号(例えば、データ)を、受ける。例えば、メモリシステム500内において、メモリコントローラ50は、受信回路RXからのデータに対して、各種の処理を施すことができる。フラッシュメモリ60は、処理が施された受信回路RXからのデータ(又は処理が施されないデータ)を記憶できる。
例えば、送信回路TX及び受信回路RXは、10Gbps以上の比較的高速なデータ転送(例えば、100Gbps級のデータ転送)に用いられる。
本実施形態のメモリシステムにおいて、受信回路RXは、アナログデジタル変換回路(以下では、ADC回路とも表記される)を含む。
<受信回路>
図4は、本実施形態における、受信回路の回路構成を示すブロック図である。
図4は、本実施形態における、受信回路の回路構成を示すブロック図である。
受信回路RXは、本実施形態のアナログデジタル変換型受信回路(以下では、ADC型受信回路とよばれる)1、第1のイコライザ回路20、可変ゲインアンプ回路21、第2のイコライザ回路22、第1のゲイン適応回路27、第2のゲイン適応回路28及びクロック生成回路23を含む。
ADC型受信回路1は、受信回路RXに供給された信号(例えば、或るデータ幅の信号)を、サンプルする。ADC型受信回路1は、信号(データ)の伝送に関するキャリブレーション処理を行う複数の回路を含む。本実施形態において、ADC型受信回路1は、信号のサンプリングにおけるタイミングスキューに関するキャリブレーションを行う回路(以下では、スキューキャリブレーション回路とよばれる)12,13を含む。
例えば、ADC型受信回路1は、時間インターリーブADC回路(以下では、TI-ADC回路とよばれる)10、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11、第1のスキューキャリブレーション回路12、及び第2のスキューキャリブレーション回路13を含む。
ADC型受信回路1の構成の詳細については、後述する。
ADC型受信回路1の構成の詳細については、後述する。
イコライザ回路20は、他のデバイスの送信回路TXからの或るデータ幅の信号(以下では、受信信号又は入力信号とよばれる)を受ける。イコライザ回路20は、受信信号に対して各種の信号処理(例えば、イコライジング処理)を施した信号を、出力する。例えば、イコライザ回路20は、連続時間線型イコライザ(CTLE)である。CTLE20は、伝送路で発生したロスをハイパスフィルターで補償し、受信信号に対するジッタを、低減できる。
可変ゲインアンプ回路(VGA回路)21は、設定されたゲインに応じて、イコライザ回路20からの信号を増幅(又は減衰)する。VGA回路21は、ゲインに基づいて増幅された信号を、TI-ADC回路10に出力する。例えば、増幅された信号は、TI-ADC回路10に供給される。
イコライザ回路22は、ADC型受信回路1からの信号(デジタル信号)を受ける。イコライザ回路22は、供給された信号に対してジッタ(例えば、ISIジッタ)の補償及び低減のための各種の処理を行う。イコライザ回路22は、各種の処理を施した信号を、受信回路RXの後段の回路へ出力する。イコライザ回路22は、FFE(Feed Forward Equalizer)回路及びDFE(Decision Feedback Equalizer)回路のうちすくなくとも一方を含む。
第1のゲイン適応回路27は、イコライザ回路22からの情報に基づいて、イコライザ回路20のゲインを調整する。
第2のゲイン適応回路28は、ADC型受信回路1からの情報(例えば、TI-ADC回路10からの出力信号)に基づいて、VGA回路21のゲインを調整する。
クロック生成回路23は、ADC型受信回路1に、受信信号のサンプリングのための1つ以上のクロック(以下では、サンプリングクロックとよばれる)を供給する。
例えば、クロック生成回路23は、PLL(phase locked loop)回路231、位相補間回路(PI)回路232及びクロックデータリカバリ(CDR)回路230を含む。
例えば、クロック生成回路23は、PLL(phase locked loop)回路231、位相補間回路(PI)回路232及びクロックデータリカバリ(CDR)回路230を含む。
PLL回路231は、基準クロック(リファレンスクロック)CLKを、PI回路232に供給する。
CDR回路230は、ADC型受信回路1からの情報(例えば、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11からの信号)に基づいて、CDR回路230に接続された伝送パス(以下では、CDRパスとよばれる)の信号からクロックを、抽出する。CDR回路230は、抽出されたクロックに基づく信号を、PI回路232に供給する。
PI回路232は、PLL回路231からの信号(基準クロック)及びCDR回路230からの信号に基づいて、1以上のサンプリングクロックを生成する。PI回路232は、生成されたサンプリングクロックを、ADC型受信回路1(例えば、第1のスキューキャリブレーション回路12)に出力する。
ADC型受信回路1において、TI-ADC回路10は、例えば、第1のスキューキャリブレーション回路12を介して、クロック生成回路23からの1つ又は複数のサンプリングクロックSCLKを受ける。
(ADC型受信回路)
上述の図4のように、受信回路RX内において、ADC型受信回路1は、TI-ADC回路10、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11、第1及び第2のスキューキャリブレーション回路12,13を含む。
ADC型受信回路1は、以下の構成によって、サンプリング時におけるスキューの影響を低減するためのキャリブレーション処理を行う。
上述の図4のように、受信回路RX内において、ADC型受信回路1は、TI-ADC回路10、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11、第1及び第2のスキューキャリブレーション回路12,13を含む。
ADC型受信回路1は、以下の構成によって、サンプリング時におけるスキューの影響を低減するためのキャリブレーション処理を行う。
TI-ADC回路10は、VGA回路21からの信号(アナログ信号)を受ける。TI-ADC回路10は、アナログ信号をサンプルし、サンプルした信号をデジタル信号に変換する。
TI-ADC回路10は、時間インターリーブ型のADC回路である。TI-ADC回路10は、複数のアナログデジタル変換器(以下では、サブADCともよばれる)101を含む。複数のサブADC101は、TI-ADC回路10内の回路領域(例えば、ADCアレイとよばれる)内に設けられている。各サブADC101は、受信回路1の信号パスにおけるチャネルとして機能する。
TI-ADC回路10は、時間インターリーブ型のADC回路である。TI-ADC回路10は、複数のアナログデジタル変換器(以下では、サブADCともよばれる)101を含む。複数のサブADC101は、TI-ADC回路10内の回路領域(例えば、ADCアレイとよばれる)内に設けられている。各サブADC101は、受信回路1の信号パスにおけるチャネルとして機能する。
TI-ADC回路10の構成は、後述される。
TI-ADC回路10は、サンプルされたデジタル信号を、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11及び上述の第2のゲイン適応回路28に供給する。
オフセット-ゲインキャリブレーション回路11は、TI-ADC回路10から信号に関してオフセットの大きさ及びゲインの大きさを、校正する。オフセット-ゲインキャリブレーション回路11は、オフセット及びゲインが校正された信号を、第1及び第2のスキューキャリブレーション回路12,13及び上述のクロック生成回路23に供給する。
第1及び第2のスキューキャリブレーション回路12,13は、タイミングスキューの校正を行う。
第1のスキューキャリブレーション回路12は、各サブADC(チャネル)101のタイミングスキューのミスマッチに関する情報(以下では、タイミングスキュー情報とよばれる)を抽出する。第1のスキューキャリブレーション回路12は、タイミングスキュー情報に基づいて、サンプリングクロックSCLKを調整する。
第1のスキューキャリブレーション回路12は、供給された信号のタイミングスキューをデジタル的に推定し、タイミングスキューをアナログ的に校正(及び補正)する。
第1のスキューキャリブレーション回路12の校正結果が反映されたTI-ADC回路10の出力信号は、比較的短い遅延が望ましい回路ブロック(例えば、CDR回路230)へ供給される。これによって、キャリブレーションに起因した遅延が、低減される。
第2のスキューキャリブレーション回路13は、タイミングスキューに起因するエラーの微調整を行う。
第2のスキューキャリブレーション回路13は、供給された信号(例えば、第1のスキューキャリブレーション回路12による校正結果が反映された信号)のタイミングスキューをデジタル的に推定し、そのタイミングスキューをデジタル的に校正(及び補正)する。
第2のスキューキャリブレーション回路13の校正結果は、デジタル補正による遅延の影響が比較的小さい回路ブロック(例えば、FFE/DFE回路22)に供給される。
図5は、TI-ADC回路の構成例を説明するための図である。
図5の(a)は、TI-ADC回路の回路構成を示している。図5の(b)は、TI-ADC回路のサンプリング動作を示している。
複数のサブADC101(101-1,101-2,101-3,101-4)が、入力ノードnd0とマルチプレクサ109との間に並列に接続される。図5の例において、TI-ADC回路10は、4つのサブADC101-1,101-2,101-3,101-4を含む。この場合において、TI-ADC回路10は、4つのチャネルCH1,CH2,CH3,CH4を有する。
尚、図5に示されるチャネル数は一例であって、TI-ADC回路10のチャネル数は、4より小さいチャネル数(例えば、2つ)でもよいし、4より多いチャネル数(例えば、8、16)でもよい。
複数のサブADC101のそれぞれは、サンプリングクロックSCLK(SCLK1,CLK2,SCLK3,SCLK4)に基づいて、信号SigINをサンプルする。サブADC101のそれぞれは、信号SigINのサンプリング結果の信号(以下では、サンプリング信号とよばれる)x1[n],x2[n],x3[n],x4[n]を出力する。
例えば、各サブADC101は、サンプリング信号を或るデータ幅で転送できる。
例えば、各サブADC101は、サンプリング信号を或るデータ幅で転送できる。
マルチプレクサ109は、複数のサブADC101からの信号x1[n],x2[n],x3[n],x4[n]を、所定のサイクルで、出力ノードnd1へ順次出力する。この結果として、TI-ADC回路10の出力信号(デジタル信号)が、後段の回路へ転送される。
複数のサブADC101は、複数のサンプリングクロックSCLK(SCLK1,SCLK2,SCLK3,SCLK4)のうち対応する1つを受ける。サンプリングクロックSCLK1が、サブADC101-1に供給される。サンプリングクロックSCLK2が、サブADC101-2に供給される。サンプリングクロックSCLK3が、サブADC101-3に供給される。サンプリングクロックSCLK4が、サブADC101-4に供給される。
サンプリングクロックSCLK1,SCLK2,SCLK3,SCLK4は、互いに異なる信号経路(クロックパス)を介して、複数のサブADC101のうち対応する1つに供給される。これによって、各サブADC101は、互いに異なるサンプリングクロックSCLKに基づいて、供給された信号SigINに対するサンプリング動作を行う。
図5の(b)は、TI-ADC回路及びサブADCのサンプリング動作を説明するための模式図である。
例えば、TI-ADC回路10の動作タイミングを示す基準クロックCLKは、“Ts”のサイクルを有する。各サンプリングクロックSCLK1,SCLK2,SCLK3,SCLK4は、“Ta”のサイクルを有する。“Ta”のサイクルは、“Ts”のサイクルの4倍に相当する。各サンプリングクロックSCLK1,SCLK2、SCLK3,SCLK4の位相(クロックSCLKの信号の立ち上がり又は立ち下りのタイミング)は、“Ta/4(=Ts)”ずつ、シフトしている。各サンプリングクロックSCLK1,SCLK2,SCLK3,SCLK4は、所定のサイクルにおいて“H”レベル(第1のレベル)及び“L”レベル(第2のレベル)によって繰り返し振幅することが望ましい。
尚、図5の(b)において、サンプリングクロックSCLK1,SCLK2,SCLK3,SCLK4のデューティサイクルが50%である場合の例が示されているが、サンプリングクロックSCLK1,SCLK2,SCLK3,SCLK4のデューティサイクルは、50%でなくてもよい。例えば、サンプリングクロックSCLK1,SCLK2,SCLK3,SCLK4のデューティサイクルは、例えば25%、37.5%、75%などでもよい。
サブADC101のそれぞれは、“Ta”のサイクルで、入力信号SigINをサンプルする。サブADC101のそれぞれは、時間的に連続した入力信号SigINを異なるタイミングでサンプルする。マルチプレクサ109が、“Ts”のサイクルで、複数のサブADC101と出力ノードnd1との信号経路を切り替える。
これによって、TI-ADC回路10は、入力信号SigINが基準クロックCLKのサイクルTsに同期したタイミングでサンプルされた信号と実質的に同じ信号を、出力信号として、後段の回路へ転送できる。
但し、各サブADC101において、サンプリングクロックSCLKの位相のずれ(例えば、立ち上がりのタイミングのシフト)に起因して、信号のサンプリング動作に対する或る大きさΔt(Δt1,Δt2,Δt3,Δt4)のタイミングスキュー(以下では、単にスキューともよばれる)が生じる場合がある。
タイミングスキューに起因して、サンプルされる信号の大きさが、サンプリングタイミングのずれに応じた量Δy(Δy1,Δy2,Δy3,Δy4)だけ、シフトする。
TI-ADC回路10の出力信号に対するタイミングスキューΔtの影響は、チャンネル(サブADC101)間の動作特性の違い及びサンプリングクロック間の位相のずれの違いなどに起因したチャネル間のミスマッチによって、より大きくなる可能性がある。
例えば、サンプリングタイミングが隣り合う複数のチャネルに関してチャネルタイミングスキューに起因するサンプリング期間T1,T2,T3,T4のミスマッチ(以下において、タイミングスキューミスマッチともよばれる)が、発生する。
例えば、サンプリングタイミングが隣り合う複数のチャネルに関してチャネルタイミングスキューに起因するサンプリング期間T1,T2,T3,T4のミスマッチ(以下において、タイミングスキューミスマッチともよばれる)が、発生する。
この結果として、複数のチャネルにおける等間隔でのサンプリングが、行われなくなる。
このようなスキューが原因で、ADC型受信回路1の出力特性及び出力性能が、劣化する可能性がある。
本実施形態において、ADC型受信回路1は、第1及び第2のスキューキャリブレーション回路12,13によって、タイミングスキューの影響を、軽減する。
尚、本実施形態のADC型受信回路1は、サーバ900の受信回路RXsv及びホストデバイス700の受信回路RXhstに用いられてもよい。
(b)第1のスキューキャリブレーション回路
図6は、本実施形態における、第1のスキューキャリブレーション回路の構成例を説明するためのブロック図である。
図6は、本実施形態における、第1のスキューキャリブレーション回路の構成例を説明するためのブロック図である。
図6に示されるように、第1のスキューキャリブレーション回路12は、第1のスキュー推定回路121及び第1のスキュー補正回路122を含む。
第1のスキューキャリブレーション回路12は、動作の遅延を抑制するために、デジタル的なスキューの推定(検出)処理及びアナログ的なスキューの補正処理によって、粗いキャリブレーション処理を行う。
以下では、第1のスキューキャリブレーション回路12は、粗スキューキャリブレーション回路12ともよばれる。
以下では、第1のスキューキャリブレーション回路12は、粗スキューキャリブレーション回路12ともよばれる。
第1のスキュー推定回路121は、TI-ADC回路10が備えるM個のサブADC(チャネル)101-1,101-Mからのサンプリング信号x1・・・M[n]を、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11を介して、受ける。
第1のスキュー推定回路121は、供給された信号に対する各種の処理によって、各サンプリング信号x1・・・M[n]に生じているスキューの大きさ(以下では、スキュー量とよばれる)Δtcoarseを計算(検出、推定)する。
第1のスキュー推定回路121は、計算結果に基づくスキュー量Δtcoarseを、第1のスキュー補正回路122へ供給する。
第1のスキュー補正回路122は、スキュー量Δtcoarseを受ける。第1のスキュー補正回路122は、クロック生成回路23からサンプリングクロックSCLKを受ける。
第1のスキュー補正回路122は、アナログ処理によって、スキュー量Δtcoarseに基づいて、サンプリングクロックSCLKの補正量(例えば、信号の立ち上がり又は立ち下りタイミングのシフト量)を計算する。第1のスキュー補正回路122は、計算結果に基づいて、サンプリングクロックSCLKを補正する。
本実施形態において、第1のスキュー推定回路121は、隣り合う2つのチャネル間のサンプリング信号の差の移動平均(MA:moving average)を計算する。第1のスキュー推定回路121は、移動平均の値(以下では、移動平均値又はMA値とよばれる)に基づいて、サンプリングクロックを補正するための補正量を計算する。
第1のスキュー推定回路121は、移動平均計算回路204を含む。移動平均計算回路204は、サンプリング信号x1・・・M[n]に関する移動平均MAを計算する。尚、移動平均計算回路204の代わりに、供給された複数の信号(信号値)の平均値を計算する回路(以下では、平均値計算回路とよばれる)が、第1のスキュー推定回路121に用いられてもよい。
第1のスキュー推定回路121は、移動平均計算回路204を含む。移動平均計算回路204は、サンプリング信号x1・・・M[n]に関する移動平均MAを計算する。尚、移動平均計算回路204の代わりに、供給された複数の信号(信号値)の平均値を計算する回路(以下では、平均値計算回路とよばれる)が、第1のスキュー推定回路121に用いられてもよい。
<コンセプト>
図7乃至図9を用いて、本実施形態における、粗キャリブレーション回路によるスキューに関するキャリブレーション処理のコンセプトについて説明する。
図7乃至図9を用いて、本実施形態における、粗キャリブレーション回路によるスキューに関するキャリブレーション処理のコンセプトについて説明する。
図7は、本実施形態における、スキュー推定回路の内部構成を説明するための回路図である。
図7において、2つのチャネルCH1,CH2に関する第1のスキュー推定回路121が示されている。図7において、TI-ADC回路10内のサブADC以外の構成要素(例えば、マルチプレクサ109)及びオフセット-ゲインキャリブレーション回路11の図示は、省略されている。
図7の例のTI-ADC回路10において、サブADC101-1は、第1のチャネルCH1に対応し、サブADC101-2は、第2のチャネルCH2に対応する。サブADC101-2は、サブADC101-1における入力信号SigINのサンプリングからある期間の経過の後に、入力信号SigINをサンプルする。
図7に示されるように、粗スキューキャリブレーション回路12の第1のスキュー推定回路121は、入力信号SigINのサンプリング信号x1[n]、x2[n]に対する各種の処理を行う複数の処理部(計算回路)を含む。
例えば、第1のスキュー推定回路121は、複数の遅延回路(Z-1)200(200-1,200-2),207、複数の加算回路(加算器)201(201-1,201-2),203,206、複数の絶対値変換回路(Abs)202(202-1,202-2)、移動平均計算回路204及び乗算回路(乗算器)205を含む。
サブADC101-1の入力ノードは、TI-ADC回路10の入力ノードに接続されている。サブADC101-1の出力ノードは、遅延回路200-1の入力ノード及び加算回路201-1の正極性の入力ノードに接続される。或るタイミング(時刻)でサンプルされたサブADC101-1の出力信号(サンプリング信号)x1[n]が、遅延回路200-1及び加算回路201-1に供給される。
遅延回路200-1の入力ノードは、サブADC101-1の出力ノードに接続される。遅延回路200-1の出力ノードは、加算回路201-2の負極性の入力ノードに接続される。遅延回路200-1の出力信号は、負の極性となって、加算回路201-2に供給される。
遅延回路200-1は、サンプリング信号x1[n]に或る大きさの遅延量を加える。
遅延回路200-1は、サンプリング信号x1[n]に或る大きさの遅延量を加える。
サブADC101-2の入力ノードは、TI-ADC回路10の入力ノードに接続されている。サブADC101-2の出力ノードは、遅延回路200-2の入力ノードに接続される。サブADC101-2のサンプリング信号x2[n]が、遅延回路200-2に供給される。
遅延回路200-2の入力ノードは、サブADC101-2の出力ノードに接続される。遅延回路200-2の出力ノードは、加算回路201-1の負極性の入力ノード及び加算回路201-2の正極性の入力ノードに接続される。遅延回路200-2の出力信号は、負の極性となって、加算回路201-1に供給される。遅延回路200-2の出力信号は、正の極性で、加算回路201-2に供給される。
遅延回路200-2は、サンプリング信号x2[n]に或る大きさの遅延量を加える。例えば、遅延回路200-2の遅延量は、遅延回路200-1の遅延量と同じである。
遅延回路200-2は、サンプリング信号x2[n]に或る大きさの遅延量を加える。例えば、遅延回路200-2の遅延量は、遅延回路200-1の遅延量と同じである。
加算回路201-1の正極性の入力ノードは、サブADC101-1の出力ノードに接続される。加算回路201-1の負極性の入力ノードは、遅延回路200-2の出力ノードに接続される。加算回路201-1の出力ノードは、絶対値変換回路202-1の入力ノードに接続される。
加算回路201-1は、サブADC101-1の出力信号と遅延回路200-2の出力信号(遅延量を含むサブADC101-2からの出力信号)との減算処理を行う。加算回路201-1は、チャネルCH1に関する信号(例えば、チャネルCH1の信号値)からチャネルCH2に関する信号(例えば、チャネルCH2の遅延信号の信号値)が減算された値(差分値)を、計算結果として得る。加算回路201-1は、計算結果を、絶対値変換回路202-1に出力する。
加算回路201-2の正極性の入力ノードは、遅延回路200-2の出力ノードに接続される。加算回路201-2の負極性の入力ノードは、遅延回路200-1の出力ノードに接続される。加算回路201-2の出力ノードは、絶対値変換回路202-2の入力ノードに接続される。
加算回路201-2は、遅延回路200-1の出力信号(遅延量を含むサブADC101-1からの出力信号)と遅延回路200-2の出力信号(遅延量を含むサブADC101-2からの出力信号)との減算処理を行う。加算回路201-2は、チャネルCH2に関する信号(例えば、チャネルCH2の遅延信号の信号値)からチャネルCH1に関する信号(例えば、チャネルCH1の遅延信号の信号値)が減算された値を、計算結果として得る。加算回路201-2は、計算結果を、絶対値変換回路202-2に出力する。
絶対値変換回路202-1の入力ノードは、加算回路201-1に接続される。絶対値変換回路202-1の出力ノードは、加算回路203の負極性の入力ノードに接続される。
絶対値変換回路202-1は、加算回路201-1からの出力信号の信号値を、絶対値に変換する。絶対値変換回路202-1は、加算回路201-1の出力信号の絶対値を、加算回路203に出力する。
絶対値変換回路202-1は、加算回路201-1からの出力信号の信号値を、絶対値に変換する。絶対値変換回路202-1は、加算回路201-1の出力信号の絶対値を、加算回路203に出力する。
絶対値変換回路202-2の入力ノードは、加算回路201-2に接続される。絶対値変換回路202-2の出力ノードは、加算回路203の正極性の入力ノードに接続される。
絶対値変換回路202-2は、加算回路201-2からの出力信号の信号値を、絶対値に変換する。絶対値変換回路202-2は、加算回路201-2の出力信号の絶対値を、加算回路203に出力する。
絶対値変換回路202-2は、加算回路201-2からの出力信号の信号値を、絶対値に変換する。絶対値変換回路202-2は、加算回路201-2の出力信号の絶対値を、加算回路203に出力する。
加算回路203の負極性の入力ノードは、絶対値変換回路202-1の出力ノードに接続される。加算回路203の正極性の入力ノードは、絶対値変換回路202-2の出力ノードに接続される。加算回路203の出力ノードは、移動平均計算回路204の入力ノードに接続される。
加算回路203は、絶対値変換回路202-1の出力信号(加算回路201-1の出力信号の絶対値)と絶対値変換回路202-2の出力信号(加算回路201-2の出力信号の絶対値)との減算処理を行う。加算回路203は、計算処理の結果を、移動平均計算回路204に出力する。
加算回路203は、絶対値変換回路202-1の出力信号(加算回路201-1の出力信号の絶対値)と絶対値変換回路202-2の出力信号(加算回路201-2の出力信号の絶対値)との減算処理を行う。加算回路203は、計算処理の結果を、移動平均計算回路204に出力する。
移動平均計算回路204の入力ノードは、加算回路203の出力ノードに接続される。移動平均計算回路204の出力ノードは、乗算回路205の入力ノードに接続される。
移動平均計算回路204は、各サブADC101のサンプリングタイミングにおけるサンプリング信号に応じた信号を逐次受ける。移動平均計算回路204は、供給された複数の信号に関する移動平均の計算処理を行う。
移動平均計算回路204は、各サブADC101のサンプリングタイミングにおけるサンプリング信号に応じた信号を逐次受ける。移動平均計算回路204は、供給された複数の信号に関する移動平均の計算処理を行う。
乗算回路205の入力ノードは、移動平均計算回路204の出力ノードに接続される。乗算回路205の出力ノードは、加算回路206の一方の入力ノードに接続される。乗算回路205に、或る大きさの係数(パラメータ)μcoarseが供給される。
乗算回路205は、移動平均計算回路204の計算結果と係数μcoarseとの乗算処理を行う。乗算回路205は、計算結果を、加算回路206に出力する。
乗算回路205は、移動平均計算回路204の計算結果と係数μcoarseとの乗算処理を行う。乗算回路205は、計算結果を、加算回路206に出力する。
加算回路206の一方の入力ノードは、乗算回路205の出力ノードに接続される。加算回路206の他方の入力ノードは、遅延回路207の出力ノードに接続される。加算回路206の出力ノードは、第1のスキュー補正回路122及び遅延回路207の入力ノードに接続される。
加算回路206は、乗算回路205の出力信号と遅延回路207の出力信号との加算処理を行う。加算回路206は、計算結果を、遅延回路207及び第1のスキュー補正回路122に出力する。
加算回路206は、乗算回路205の出力信号と遅延回路207の出力信号との加算処理を行う。加算回路206は、計算結果を、遅延回路207及び第1のスキュー補正回路122に出力する。
遅延回路207の入力ノードは、加算回路206の出力ノードに接続される。遅延回路207の出力ノードは、加算回路206の他方の入力ノードに接続される。遅延回路207は、加算回路206の出力信号に対して、或る大きさの遅延量を印加する。遅延回路207は、遅延量を印加した信号を、加算回路206に出力する。このように、遅延量を含む信号が、加算回路206にフィードバックされる。例えば、遅延回路207の遅延量は、加算回路206の動作タイミングに応じて設定される。
図8は、移動平均計算回路の内部構成の一例を示す回路図である。
図8に示されるように、移動平均計算回路204は、加算回路41、乗算回路42、加算回路43及び遅延回路44を含む。
図8に示されるように、移動平均計算回路204は、加算回路41、乗算回路42、加算回路43及び遅延回路44を含む。
加算回路41の正極性の入力ノードは、上述の加算回路203の出力ノードに接続される。加算回路41の負極性の入力ノードは、遅延回路44の出力ノードに接続される。加算回路41の出力ノードは、乗算回路42の入力ノードに接続される。
加算回路41は、加算回路203の計算結果と遅延回路44の出力信号との減算処理を行う。加算回路41は、計算結果を、乗算回路42に出力する。
乗算回路42の入力ノードは、加算回路41に接続される。乗算回路42の出力ノードは、加算回路43に接続される。乗算回路42に、或る大きさの係数(パラメータ)“1/N”が供給される。“N”は、移動平均の計算処理の対象となる信号数(信号のサンプリング数)を示す値である。
乗算回路42は、加算回路41の計算結果と係数(1/N)との乗算処理を行う。乗算回路42は、計算結果を、加算回路43に出力する。
乗算回路42は、加算回路41の計算結果と係数(1/N)との乗算処理を行う。乗算回路42は、計算結果を、加算回路43に出力する。
加算回路43の一方の入力ノードは、乗算回路42の出力ノードに接続される。加算回路43の他方の入力ノードは、遅延回路44の出力ノードに接続される。加算回路43の出力ノードは、遅延回路44の入力ノード及び上述の乗算回路205の入力ノードに接続される。
加算回路43は、乗算回路42の出力信号と遅延回路44の出力信号との加算処理を行う。加算回路43は、計算結果を、遅延回路44及び乗算回路205に出力する。
加算回路43は、乗算回路42の出力信号と遅延回路44の出力信号との加算処理を行う。加算回路43は、計算結果を、遅延回路44及び乗算回路205に出力する。
遅延回路44の入力ノードは、加算回路43の出力ノードに接続される。遅延回路44の出力ノードは、加算回路41の負極性の入力ノード及び加算回路43の他方の入力ノードに接続される。遅延回路44は、加算回路43の出力信号に対して、或る大きさの遅延量を印加する。遅延回路44は、遅延量を印加した信号を、加算回路41,43に出力する。遅延量を含む信号が、加算回路41,43にフィードバックされる。これによって、前回の計算サイクルの移動平均値が、今回の計算サイクルの移動平均値に対して、反映される。
図8の回路構成の移動平均計算回路204によって、N個のサンプル数(例えば、N回のサンプリングサイクル)に関する信号(信号値)の移動平均が、計算される。
尚、移動平均計算回路204の内部構成は、図8の例に限定されない。
尚、移動平均計算回路204の内部構成は、図8の例に限定されない。
図9は、本実施形態のADC型受信回路における、タイミングスキューのキャリブレーションに関するコンセプトを説明するための図である。
図9の(a)及び(b)において、グラフの横軸は、時間(サンプリング時刻)に対応し、グラフの縦軸は、サンプリングされた信号の信号値に対応する。図9の(a)及び(b)において、図7のように2つのチャネルを有するTI-ADC回路10におけるサンプリング動作が、示されている。
図9の(a)に示されるように、例えば、第1のチャネルのサブADC101-1は、TI-ADC回路10のnサイクル目(ここでは、nは1以上の整数)のサンプリング処理として、時刻t1[n]において、信号値x1[n]をサンプルする。時刻t1[n]の後の時刻t2[n]において、第2のチャネルのサブADC101-2は、TI-ADC回路10のn回目のサンプリング処理として、の信号値x2[n]をサンプルする。
TI-ADC回路10は、n回目のサンプリング処理に続いて、n+1回目のサンプリング処理を行う。時刻t2[n]の後の時刻t1[n+1]において、例えば、サブADC101-1は、信号値x1[n+1]をサンプルする。
この後、TI-ADC回路10は、各サブADC101によって、第2のチャネルの信号値のサンプリング及び第1のチャネルの信号値のサンプリングを、順次行う
時刻t1[n]から時刻t2[n]までのサンプリング期間において、信号値x2[n]と信号値x1[n]との差は、“x2[n]-x1[n]”である。
時刻t2[n]から時刻t1[n+1]までのサンプリング期間において、信号値x1[n+1]と信号値x2[n]との差は、“x1[n+1]-x2[n]”である。
時刻t1[n]から時刻t2[n]までのサンプリング期間において、信号値x2[n]と信号値x1[n]との差は、“x2[n]-x1[n]”である。
時刻t2[n]から時刻t1[n+1]までのサンプリング期間において、信号値x1[n+1]と信号値x2[n]との差は、“x1[n+1]-x2[n]”である。
ここで、2つのチャネルにおける受信信号(受信信号の信号値)のサンプリングに関してサンプリングタイミングのミスマッチが生じない場合、2つのチャネルにおけるサンプリング期間は、“Ts”である。
サンプリングタイミングのミスマッチが生じない場合、時間(例えば、サンプリング期間)に関する“x2[n]-x1[n]”の平均値(以下では、Ave{|x2[n]-x1[n]|}と表記される)は、時間に関する“x1[n+1]-x2[n]”の平均値(以下では、Ave{|x1[n+1]-x2[n]|}と表記される)と等しい。
上述のように、TI-ADC回路10において、スキュー(例えば、タイミングスキュー)が発生する可能性がある。このスキューに起因して、サンプリング期間のずれ“Δt”が、サンプリング期間Tsに対して加わる。この場合において、Ave{|x2[n]-x1[n]|}の値は、Ave{|x1[n+1]-x2[n]|}の値と異なる値となる可能性がある。
図9の(b)に示されるように、例えば、サンプリングタイミングに関して隣り合う2つのチャネルCHk,CHk+1(ここでは、kは1以上の整数)において、チャネルCHkに関して、Δtkのスキューがサンプリングクロックに発生し、チャネルCHk+1に関して、Δtk+1のスキューがサンプリングクロックに発生している。
チャネルCHkのサブADC101kは、時刻kTs+Δtkにおいて、信号xkをサンプルする。
チャネルCHk+1のサブADC101k+1は、時刻k(Ts+1)+Δtk+1において、信号xk+1をサンプルする。
チャネルCHk+1のサブADC101k+1は、時刻k(Ts+1)+Δtk+1において、信号xk+1をサンプルする。
タイミングスキューによってサンプリングタイミングのミスマッチが生じた場合、サンプリングタイミングに関して時間的に隣り合う2つのチャネルCHk,CHk+1におけるサンプリング信号xk,xk+1の信号値の差(xk+1-xk)の移動平均は、2つのチャネルCHk,CHk+1のスキュー量Δtk,Δtk+1の差(Δtk+1-Δtk)に比例する傾向がある。
本実施形態において、ADC型受信回路1の粗スキューキャリブレーション回路12は、隣り合う2つのチャネルに関して一方のチャネルCHkの信号値xkと他方のチャネルCHk+1の信号値xk+1との差の移動平均値(MA値)がスキュー量Δtk,Δtk+1の差に比例する性質に基づくアルゴリズムによって、信号のサンプリングタイミングのキャリブレーションを行う。
粗スキューキャリブレーション回路12は、サンプリングタイミングが隣り合う2つのチャネルの信号差の移動平均値が均等になるように、サンプリングクロックSCLKを調整(校正)する。
粗スキューキャリブレーション回路12は、サンプリングタイミングが隣り合う2つのチャネルの信号差の移動平均値が均等になるように、サンプリングクロックSCLKを調整(校正)する。
図7及び図8の第1のスキュー推定回路121は、チャネル間の信号値の移動平均に関する計算処理を行う。第1のスキュー推定回路121は、計算結果を、第1のスキュー補正回路122に供給する。
第1のスキュー補正回路122は、第1のスキュー推定回路121の計算結果に基づいて、サブADC101に対するサンプリングクロックSCLK1,SCLK2を補正する。
これによって、本実施形態のADC型受信回路1は、スキューの影響を軽減できる。
<構成例>
図10は、本実施形態のADC型受信回路におけるスキューキャリブレーション回路を説明するための図である。
図10は、本実施形態のADC型受信回路におけるスキューキャリブレーション回路を説明するための図である。
図10において、4チャネル型のTI-ADC回路10を含むADC型受信回路1における、スキューキャリブレーション回路の構成例が示されている。
尚、第1のチャネルCH1と第2のチャネルCH2とに関して、キャリブレーション回路の構成要素の接続関係は、図7の例と同じであるため、ここでは、省略又は簡略化して説明する。
図10に示されるように、各サブADC101-1,101-2,101-3,101-4は、サンプリングクロックSCLK1,SCLK2,SCLK3,SCLK4に応じたタイミングで、信号SigINをサンプルする。各サブADC101-1,101-2,101-3,101-4は、サンプリング信号x1[n],x2[n],x3[n],x4[n]を、粗スキューキャリブレーション回路12に出力する。
遅延回路200-3の入力ノードは、第3のチャネルCH3に対応するサブADC101-3の出力ノードに、接続される。遅延回路200-3の出力ノードは、2つの加算回路201-2,201-3に接続される。遅延回路200-3は、サブADC101-3からの信号に、或る大きさの遅延量を印加する。
遅延回路200-4の入力ノードは、第4のチャネルCH4に対応するサブADC101-4の出力ノードに、接続される。遅延回路200-4の出力ノードは、2つの加算回路201-3,201-4に接続される。遅延回路200-4は、サブADC101-4からの信号に、或る大きさの遅延量を印加する。
加算回路201-2の負極性の入力ノードは、遅延回路200-2の出力ノードに接続される。加算回路201-2の正極性の入力ノードは、遅延回路200-3の出力ノードに接続される。加算回路201-2の出力ノードは、絶対値変換回路202-2の入力ノードに接続される。
加算回路201-2は、遅延回路200-2の出力信号の負の値と遅延回路200-3の出力信号の値との加算処理を行う。すなわち、加算回路201-2は、遅延回路200-2の出力信号の出力信号と遅延回路200-3の出力信号との減算処理を行う。
加算回路201-2は、遅延回路200-2の出力信号の負の値と遅延回路200-3の出力信号の値との加算処理を行う。すなわち、加算回路201-2は、遅延回路200-2の出力信号の出力信号と遅延回路200-3の出力信号との減算処理を行う。
加算回路201-2は、チャネルCH3に関する信号(例えば、チャネルCH3の遅延信号の信号値)からチャネルCH2に関する信号(例えば、チャネルCH2の遅延信号の信号値)が減算された値を、計算結果として得る。加算回路201-2は、計算結果を、絶対値変換回路202-2に出力する。
加算回路201-3の負極性の入力ノードは、遅延回路200-3の出力ノードに接続される。加算回路201-3の正極性の入力ノードは、遅延回路200-4の出力ノードに接続される。加算回路201-3の出力ノードは、絶対値変換回路202-3の入力ノードに接続される。
加算回路201-3は、遅延回路200-3の出力信号の負の値と遅延回路200-4の出力信号との加算処理を行う。すなわち、加算回路201-3は、遅延回路200-3の出力信号の信号値と遅延回路200-4の出力信号の信号値との減算処理を行う。
加算回路201-3は、遅延回路200-3の出力信号の負の値と遅延回路200-4の出力信号との加算処理を行う。すなわち、加算回路201-3は、遅延回路200-3の出力信号の信号値と遅延回路200-4の出力信号の信号値との減算処理を行う。
加算回路201-3は、チャネルCH4に関する信号値(例えば、チャネルCH4の遅延信号の信号値)からチャネルCH3に関する信号値(例えば、チャネルCH3の遅延信号の信号値)が減算された値を、計算結果として得る。加算回路201-3は、計算結果を、絶対値変換回路202-3に出力する。
加算回路201-4の負極性の入力ノードは、遅延回路200-4の出力ノードに接続される。加算回路201-4の正極性の入力ノードは、サブADC101-1の出力ノードに接続される。加算回路201-4の出力ノードは、絶対値変換回路202-4の入力ノードに接続される。
加算回路201-4は、遅延回路200-4の出力信号の負の値と、サブADC101-1の出力信号との加算処理を行う。すなわち、加算回路201-4は、遅延回路200-4の出力信号の信号値とサブADC101-1の出力信号の信号値との減算処理を行う。
加算回路201-4は、遅延回路200-4の出力信号の負の値と、サブADC101-1の出力信号との加算処理を行う。すなわち、加算回路201-4は、遅延回路200-4の出力信号の信号値とサブADC101-1の出力信号の信号値との減算処理を行う。
加算回路201-4は、チャネルCH1に関する信号値(例えば、チャネルCH1の出力信号の信号値)からチャネルCH4に関する信号値(例えば、チャネルCH4の遅延信号の信号値)が減算された値を、計算結果として得る。加算回路201-4は、計算結果を、絶対値変換回路202-4に出力する。
絶対値変換回路202-2の入力ノードは、加算回路201-2の出力ノードに接続される。絶対値変換回路202-2の出力ノードは、加算回路203-1,203-2に接続される。
絶対値変換回路202-2は、加算回路201-2の出力信号の信号値を絶対値に変換する。
絶対値変換回路202-2は、加算回路201-2の出力信号の信号値を絶対値に変換する。
絶対値変換回路202-3の入力ノードは、加算回路201-3の出力ノードに接続される。絶対値変換回路202-3の出力ノードは、加算回路203-2,203-3に接続される。
絶対値変換回路202-3は、加算回路201-3の出力信号の信号値を絶対値に変換する。
絶対値変換回路202-3は、加算回路201-3の出力信号の信号値を絶対値に変換する。
絶対値変換回路202-4の入力ノードは、加算回路201-4の出力ノードに接続される。絶対値変換回路202-4の出力ノードは、加算回路203-3に接続される。
絶対値変換回路202-4は、加算回路201-4の出力信号の信号値を絶対値に変換する。
絶対値変換回路202-4は、加算回路201-4の出力信号の信号値を絶対値に変換する。
加算回路203-1の正極性の入力ノードは、絶対値変換回路202-1の出力ノードに接続される。加算回路203-1の負極性の入力ノードは、絶対値変換回路202-2の出力ノードに接続される。加算回路203-1の出力ノードは、第1の移動平均計算回路204-1に接続される。
加算回路203-1は、絶対値変換回路202-1の出力信号と絶対値変換回路202-2の出力信号との減算処理を行う。加算回路203-1は、加算回路201-1の出力信号の絶対値から加算回路201-2の出力信号の絶対値が減算された値を得る。加算回路203-1は、計算結果を第1の移動平均計算回路204-1に出力する。
加算回路203-1は、絶対値変換回路202-1の出力信号と絶対値変換回路202-2の出力信号との減算処理を行う。加算回路203-1は、加算回路201-1の出力信号の絶対値から加算回路201-2の出力信号の絶対値が減算された値を得る。加算回路203-1は、計算結果を第1の移動平均計算回路204-1に出力する。
加算回路203-2の正極性の入力ノードは、絶対値変換回路202-2の出力ノードに接続される。加算回路203-2の負極性の入力ノードは、絶対値変換回路202-3の出力ノードに接続される。加算回路203-2の出力ノードは、第2の移動平均計算回路204-2に接続される。
加算回路203-2は、絶対値変換回路202-2の出力信号と絶対値変換回路202-3の出力信号との減算処理を行う。加算回路203-2は、加算回路201-2の出力信号の絶対値から加算回路201-3の出力信号の絶対値が減算された値を得る。加算回路203-2は、計算結果を第2の移動平均計算回路204-2に出力する。
加算回路203-2は、絶対値変換回路202-2の出力信号と絶対値変換回路202-3の出力信号との減算処理を行う。加算回路203-2は、加算回路201-2の出力信号の絶対値から加算回路201-3の出力信号の絶対値が減算された値を得る。加算回路203-2は、計算結果を第2の移動平均計算回路204-2に出力する。
加算回路203-3の正極性の入力ノードは、絶対値変換回路202-3の出力ノードに接続される。加算回路203-3の負極性の入力ノードは、絶対値変換回路202-4の出力ノードに接続される。加算回路203-3の出力ノードは、第3の移動平均計算回路204-3に接続される。
加算回路203-3は、絶対値変換回路202-3の出力信号と絶対値変換回路202-4の出力信号との減算処理を行う。加算回路203-3は、加算回路201-3の出力信号の絶対値から加算回路201-4の出力信号の絶対値が減算された値を得る。加算回路203-3は、計算結果を第3の移動平均計算回路204-3に出力する。
加算回路203-3は、絶対値変換回路202-3の出力信号と絶対値変換回路202-4の出力信号との減算処理を行う。加算回路203-3は、加算回路201-3の出力信号の絶対値から加算回路201-4の出力信号の絶対値が減算された値を得る。加算回路203-3は、計算結果を第3の移動平均計算回路204-3に出力する。
第1の移動平均計算回路204-1の入力ノードは、加算回路203-1の出力ノードに接続される。第1の移動平均計算回路204-1の出力ノードは、乗算回路205-1の入力ノードに接続される。
第1の移動平均計算回路204-1は、加算回路203-1から逐次供給される複数の信号の移動平均値を、計算する。第1の移動平均計算回路204-1は、得られた移動平均値を乗算回路205-1に出力する。
第1の移動平均計算回路204-1は、加算回路203-1から逐次供給される複数の信号の移動平均値を、計算する。第1の移動平均計算回路204-1は、得られた移動平均値を乗算回路205-1に出力する。
第2の移動平均計算回路204-2の入力ノードは、加算回路203-2の出力ノードに接続される。第2の移動平均計算回路204-2の出力ノードは、乗算回路205-2の入力ノードに接続される。
第2の移動平均計算回路204-2は、加算回路203-2から逐次供給される複数の信号の移動平均値を、計算する。第2の移動平均計算回路204-2は、得られた移動平均値を乗算回路205-2に出力する。
第2の移動平均計算回路204-2は、加算回路203-2から逐次供給される複数の信号の移動平均値を、計算する。第2の移動平均計算回路204-2は、得られた移動平均値を乗算回路205-2に出力する。
第3の移動平均計算回路204-3の入力ノードは、加算回路203-3の出力ノードに接続される。第3の移動平均計算回路204-3の出力ノードは、乗算回路205-3の入力ノードに接続される。
第3の移動平均計算回路204-3は、加算回路203-3から逐次供給される複数の信号の移動平均値を、計算する。第3の移動平均計算回路204-3は、得られた移動平均値を乗算回路205-3に出力する。
第3の移動平均計算回路204-3は、加算回路203-3から逐次供給される複数の信号の移動平均値を、計算する。第3の移動平均計算回路204-3は、得られた移動平均値を乗算回路205-3に出力する。
乗算回路205-1の入力ノードは、第1の移動平均計算回路204-1の出力ノードに接続される。乗算回路205-1の出力ノードは、加算回路206-1に接続されている。乗算回路205-1は、係数(例えば、重み係数)μcoarse1を受ける。
乗算回路205-1は、第1の移動平均計算回路204-1の出力信号(信号値)に、係数μcoarse1を乗算する。乗算回路205-1は、計算結果を、加算回路206-1に出力する。
乗算回路205-1は、第1の移動平均計算回路204-1の出力信号(信号値)に、係数μcoarse1を乗算する。乗算回路205-1は、計算結果を、加算回路206-1に出力する。
乗算回路205-2の入力ノードは、第2の移動平均計算回路204-2の出力ノードに接続される。乗算回路205-2の出力ノードは、加算回路206-2に接続されている。乗算回路205-2は、係数μcoarse2を受ける。
乗算回路205-2は、第2の移動平均計算回路204-2の出力信号に、係数μcoarse2を乗算する。乗算回路205-2は、計算結果を、加算回路206-2に出力する。
乗算回路205-2は、第2の移動平均計算回路204-2の出力信号に、係数μcoarse2を乗算する。乗算回路205-2は、計算結果を、加算回路206-2に出力する。
乗算回路205-3の入力ノードは、第3の移動平均計算回路204-3の出力ノードに接続される。乗算回路205-3の出力ノードは、加算回路206-3に接続されている。乗算回路205-3は、係数μcoarse3を受ける。
乗算回路205-3は、第3の移動平均計算回路204-3の出力信号に、係数μcoarse3を乗算する。乗算回路205-3は、計算結果を、加算回路206-3に出力する。
乗算回路205-3は、第3の移動平均計算回路204-3の出力信号に、係数μcoarse3を乗算する。乗算回路205-3は、計算結果を、加算回路206-3に出力する。
加算回路206-1の正極性の第1の入力ノードは、乗算回路205-1に接続される。加算回路206-1の正極性の第2の入力ノードは、遅延回路207-1の出力ノードに接続される。加算回路206-1の出力ノードは、遅延回路207-1の入力ノード及び第1のスキュー補正回路122に接続される。
加算回路206-1は、乗算回路205-1の出力信号と遅延回路207-1の出力信号(遅延量を含む加算回路206-1のフィードバック信号)との加算処理を行う。加算回路206-1は、計算結果を、遅延回路207-1及び第1のスキュー補正回路122に出力する。
加算回路206-1の計算結果が、第2のチャネルCH2に生じるスキューの補正のためのパラメータとして用いられる。
加算回路206-1の計算結果が、第2のチャネルCH2に生じるスキューの補正のためのパラメータとして用いられる。
加算回路206-2の正極性の第1の入力ノードは、乗算回路205-2に接続される。加算回路206-2の正極性の第2の入力ノードは、遅延回路207-2の出力ノードに接続される。加算回路206-2の出力ノードは、遅延回路207-2の入力ノード及び第1のスキュー補正回路122に接続される。
加算回路206-2は、乗算回路205-2の出力信号と遅延回路207-2の出力信号(遅延量を含む加算回路206-2のフィードバック信号)との加算処理を行う。加算回路206-2は、計算結果を、遅延回路207-2及び第1のスキュー補正回路122に出力する。
加算回路206-2の計算結果が、第3のチャネルCH3に生じるスキューの補正のためのパラメータとして用いられる。
加算回路206-2の計算結果が、第3のチャネルCH3に生じるスキューの補正のためのパラメータとして用いられる。
加算回路206-3の正極性の第1の入力ノードは、乗算回路205-3に接続される。加算回路206-3の正極性の第2の入力ノードは、遅延回路207-3の出力ノードに接続される。加算回路206-3の出力ノードは、遅延回路207-3の入力ノード及び第1のスキュー補正回路122に接続される。
加算回路206-3は、乗算回路205-3の出力信号と遅延回路207-3の出力信号(遅延量を含む加算回路206-3のフィードバック信号)との加算処理を行う。加算回路206-3は、計算結果を、遅延回路207-3及び第1のスキュー補正回路122に出力する。
加算回路206-3の計算結果が、第4のチャネルCH4に生じるスキューの補正のためのパラメータとして用いられる。
加算回路206-3の計算結果が、第4のチャネルCH4に生じるスキューの補正のためのパラメータとして用いられる。
<計算処理>
以下のように、スキューのキャリブレーションのための計算処理が、図10の回路によって、実行される。
以下のように、スキューのキャリブレーションのための計算処理が、図10の回路によって、実行される。
nサイクル目のサンプリングにおけるチャネルCHkの信号値xk[n]とチャネルCHk+1の信号値xk+1[n]の差Δxk[n]は、図9の(b)に示されるように、以下の式(eq0)のように示される。
Δxk[n]=xk+1[n]-xk[n]
≒(Ts+Δtk+1-Δtk)×(dxk[n]/dt)・・・(eq0)
Δxk[n]=xk+1[n]-xk[n]
≒(Ts+Δtk+1-Δtk)×(dxk[n]/dt)・・・(eq0)
式(eq0)において、“Ts”は、サンプリング期間を示し、“Δtk+1”は、チャネルCHk+1におけるスキュー量を示し、“Δtk”はチャネルCHkにおけるスキュー量を示している。“dxk[n]/dt”は、時間に関する信号値xk[n]の傾きを示している。
図10のように、TI-ADC回路が4つのチャネルCH1,CH2,CH3,CH4を有する場合、隣り合う2つチャネルに関して、以下の式(eq1a),(eq1b),(eq1c),(eq1d)が、式(eq0)に基づいて、得られる。
尚、チャネルCH1が、チャネルCH4の理論上のサンプリングタイミングに関する隣接チャネルに、用いられる。チャネルCH4のnサイクル目の信号値x4[n]とチャネルCH1の(n+1)サイクル目の信号値x1[n+1]とが、計算対象に用いられる。
尚、チャネルCH1が、チャネルCH4の理論上のサンプリングタイミングに関する隣接チャネルに、用いられる。チャネルCH4のnサイクル目の信号値x4[n]とチャネルCH1の(n+1)サイクル目の信号値x1[n+1]とが、計算対象に用いられる。
Δx1[n]=(Ts+Δt2-Δt1)×dx1[n]/dt ・・・(eq1a)
Δx2[n]=(Ts+Δt3-Δt2)×dx2[n]/dt ・・・(eq1b)
Δx3[n]=(Ts+Δt4-Δt3)×dx3[n]/dt ・・・(eq1c)
Δx1[n]=x1[n+1]-x4[n]
=(Ts+Δt1-Δt4)×dx4[n]/dt ・・・(eq1d)
Δx2[n]=(Ts+Δt3-Δt2)×dx2[n]/dt ・・・(eq1b)
Δx3[n]=(Ts+Δt4-Δt3)×dx3[n]/dt ・・・(eq1c)
Δx1[n]=x1[n+1]-x4[n]
=(Ts+Δt1-Δt4)×dx4[n]/dt ・・・(eq1d)
複数のチャネルCH1,CH2,CH3,CH4(サブADC101-1~101-4)は、同じ入力信号SigINをサンプルする。そのため、各移動平均計算回路204における移動平均“MA”の計算処理の対象となるサンプル数“N”が、十分大きい場合、上述の式(eq1a)~(eq1d)の傾き“dxk[n]/dt”の平均値は、同じ値(例えば、“A”)を有する。例えば、本実施形態において、各チャネルCHの信号の傾きの移動平均“MA{|dxk[n]/dt|}”が、或る値(係数、パラメータ)“A”となる。
それゆえ、各チャネルCHの信号に関する移動平均(MA)の計算において、上述の式(eq1a)~(eq1d)に基づいて、以下の式(eq2a)~(eq2d)が得られる。式(eq2a)~(eq2d)における“MA”は、その式(又は関数又は数値)が移動平均に関する式であることを示している。
MA{|Δx1[n]|}=A(Ts+Δt2-Δt1) ・・・(eq2a)
MA{|Δx2[n]|}=A(Ts+Δt3-Δt2) ・・・(eq2b)
MA{|Δx3[n]|}=A(Ts+Δt4-Δt3) ・・・(eq2c)
MA{|Δx4[n]|}=A(Ts+Δt1-Δt4) ・・・(eq2d)
MA{|Δx1[n]|}=A(Ts+Δt2-Δt1) ・・・(eq2a)
MA{|Δx2[n]|}=A(Ts+Δt3-Δt2) ・・・(eq2b)
MA{|Δx3[n]|}=A(Ts+Δt4-Δt3) ・・・(eq2c)
MA{|Δx4[n]|}=A(Ts+Δt1-Δt4) ・・・(eq2d)
式(eq2a)~(eq2d)に基づいて、隣り合う2つのチャネルの移動平均値の差分から、以下の式(eq3a),(eq3b),(eq3c)に示されるような、2つのチャネル間において影響を及ぼすタイミングスキューの大きさΔtkに関する式が得られる。
MA{|Δx1[n]|}-MA{|Δx2[n]|}
=A(2Δt2-Δt3-Δt1) ・・・(eq3a)
MA{|Δx2[n]|}-MA{|Δx3[n]|}
=A(2Δt3-Δt2-Δt4) ・・・(eq3b)
MA{|Δx3[n]|}-MA{|Δx4[n]|}
=A(2Δt4-Δt1-Δt3) ・・・(eq3c)
=A(2Δt2-Δt3-Δt1) ・・・(eq3a)
MA{|Δx2[n]|}-MA{|Δx3[n]|}
=A(2Δt3-Δt2-Δt4) ・・・(eq3b)
MA{|Δx3[n]|}-MA{|Δx4[n]|}
=A(2Δt4-Δt1-Δt3) ・・・(eq3c)
ここで、タイミングスキューが、TI-ADC回路10内で生じていなければ、各チャネルCHkにおけるタイミングスキューのスキュー量Δtkは、以下の式(eq4)で示される。
Δt1=Δt2=Δt3=Δt4=0 ・・・(eq4)
Δt1=Δt2=Δt3=Δt4=0 ・・・(eq4)
それゆえ、スキューの発生しない場合、式(eq3a),(eq3b),(eq3c)は、以下の式(eq5a),(eq5b),(eq5c)のようになる。
MA{|Δx1[n]|}-MA{|Δx2[n]|}=0 ・・・(eq5a)
MA{|Δx2[n]|}-MA{|Δx3[n]|}=0 ・・・(eq5b)
MA{|Δx3[n]|}-MA{|Δx4[n]|}=0 ・・・(eq5c)
MA{|Δx1[n]|}-MA{|Δx2[n]|}=0 ・・・(eq5a)
MA{|Δx2[n]|}-MA{|Δx3[n]|}=0 ・・・(eq5b)
MA{|Δx3[n]|}-MA{|Δx4[n]|}=0 ・・・(eq5c)
本実施形態において、式(eq5a),(eq5b),(eq5c)の関係を満たすように、各チャネルCHkにおけるスキュー量Δtkが補正されることによって、TI-ADC回路10の複数のサブADC101におけるスキューの影響は、軽減され得る。
以下のように、本実施形態において、移動平均MAに関する式(eq3a),(eq3b),(eq3c)に対して、上述の式(eq5a),(eq5b),(eq5c)の関係(条件)を満たすように、各チャネルCHkに関するスキューの補正量Δt2cal,Δt3cal,Δt4calが計算される。
ここで、第1のチャネルCH1のサブADC101-1のサンプリングクロックSCLK1(及びサンプリング信号x1[n])は、参照値とみなす。それゆえ、第1のチャネルCH1におけるスキュー量Δt1は、ゼロとする。
ここで、第1のチャネルCH1のサブADC101-1のサンプリングクロックSCLK1(及びサンプリング信号x1[n])は、参照値とみなす。それゆえ、第1のチャネルCH1におけるスキュー量Δt1は、ゼロとする。
チャネルCH1とチャネルCH2とにおける移動平均の関係式“MA{|Δx1[n]|}-MA{|Δx2[n]|}”に関して、スキュー量の推定及び補正量は、以下の関係式(eq6a)に基づいて、計算される。
A(2(Δt2-Δt2cal)-(Δt3-Δt3cal))=0 ・・・(eq6a)
A(2(Δt2-Δt2cal)-(Δt3-Δt3cal))=0 ・・・(eq6a)
チャネルCH2とチャネルCH3とにおける移動平均の関係式“MA{|Δx2[n]|}-MA{|Δx3[n]|}”に関して、スキュー量の推定及び補正量は、以下の関係式(eq6b)に基づいて、計算される。
A(2(Δt3-Δt3cal)-(Δt2-Δt2cal))-(Δt4-Δt4cal))=0
・・・(eq6b)
A(2(Δt3-Δt3cal)-(Δt2-Δt2cal))-(Δt4-Δt4cal))=0
・・・(eq6b)
チャネルCH3とチャネルCH4とにおける移動平均の関係式“MA{|Δx3[n]|}-MA{|Δx4[n]|}”に関して、スキュー量の推定及び補正量は、以下の関係式(eq6c)に基づいて、計算される。
A(2(Δt4-Δt4cal)-(Δt3-Δt3cal))=0 ・・・(eq6c)
A(2(Δt4-Δt4cal)-(Δt3-Δt3cal))=0 ・・・(eq6c)
これらの条件式(eq6a),(eq6b),(eq6c)が満たされるように、値Δt2cal,Δt3cal,Δt4calが、タイミングスキューの補正量として、推定及び計算される。
以上のように、本実施形態のADC型受信回路1は、2つのチャネル間の移動平均に関する計算処理に基づいて、スキューの影響を軽減できる。
<動作例>
本実施形態のADC型受信回路1の動作例について、説明する。ここでは、図10を参照して、ADC型受信回路1が4チャネルのTI-ADC回路を含む場合の動作について、説明される。
本実施形態のADC型受信回路1の動作例について、説明する。ここでは、図10を参照して、ADC型受信回路1が4チャネルのTI-ADC回路を含む場合の動作について、説明される。
図10に示されるように、TI-ADC回路10における4つのサブADC101のそれぞれは、供給されたサンプリングクロックSCLKに応じたサンプリングタイミングで、入力信号SigINをサンプルする。
各サブADC101は、サンプルした信号(サンプリング信号)を、遅延回路200を介して、加算回路201に逐次出力する。但し、加算回路201-4は、サブADC101-1から遅延回路による遅延量を含まないサンプリング信号を受ける。
各加算回路201は、減算処理によって、供給された2つのサンプリング信号の差分値を、計算する。
加算回路201-1は、チャネルCH2(サブADC101-2)のサンプリング信号(遅延サンプリング信号)からチャネルCH1(サブADC101-1)のサンプリング信号(遅延サンプリング信号)を減算する。
これによって、加算回路201-1は、差分値“x2[n]-x1[n]”(=Δx1[n])を得る。
これによって、加算回路201-1は、差分値“x2[n]-x1[n]”(=Δx1[n])を得る。
加算回路201-2は、チャネルCH3(サブADC101-3)のサンプリング信号(遅延サンプリング信号)からチャネルCH2(サブADC101-2)のサンプリング信号(遅延サンプリング信号)を減算する。
これによって、加算回路201-2は、差分値“x3[n]-x2[n]”(=Δx2[n])を得る。
これによって、加算回路201-2は、差分値“x3[n]-x2[n]”(=Δx2[n])を得る。
加算回路201-3は、チャネルCH4(サブADC101-4)のサンプリング信号(遅延サンプリング信号)からチャネルCH3(サブADC101-3)のサンプリング信号(遅延サンプリング信号)を減算する。
これによって、加算回路201-3は、差分値“x4[n]-x3[n]”(=Δx3[n])を得る。
これによって、加算回路201-3は、差分値“x4[n]-x3[n]”(=Δx3[n])を得る。
加算回路201-4は、チャネルCH1(サブADC101-1)のサンプリング信号(遅延無しのサンプリング信号)からチャネルCH4(サブADC101-4)のサンプリング信号(遅延サンプリング信号)を減算する。
これによって、加算回路201-4は、差分値“x1[n+1]-x4[n]”(=Δx4[n])を得る。
これによって、加算回路201-4は、差分値“x1[n+1]-x4[n]”(=Δx4[n])を得る。
各加算回路201は、得られた計算結果を、絶対値変換回路202を介して、複数の加算回路203のうち対応する1つに出力する。
これによって、各加算回路203は、2つのサンプリング信号の差分値の絶対値を受ける。
これによって、各加算回路203は、2つのサンプリング信号の差分値の絶対値を受ける。
各加算回路203は、減算処理によって、供給された2つの絶対値の差分値を計算する。
加算回路203-1は、加算回路201-1の計算結果に基づく信号値“|Δx1[n]|”から加算回路201-2の計算結果に基づく信号値“|Δx2[n]|”を減算する。これによって、加算回路203-1は、差分値“|Δx1[n]-Δx2[n]|”を、得る。
加算回路203-2は、加算回路201-2の計算結果に基づく信号値“|Δx2[n]|”から加算回路201-3の計算結果に基づく信号値“|Δx3[n]|”を減算する。これによって、加算回路203-1は、差分値“|Δx2[n]-Δx3[n]|”を、得る。
加算回路203-3は、加算回路201-3の計算結果に基づく信号値“|Δx3[n]]|”から加算回路201-4の計算結果に基づく信号値“|Δx4[n]|”を減算する。これによって、加算回路203-1は、差分値“|Δx3[n]-Δx4[n]|”を、得る。
各加算回路203は、計算結果を、複数の移動平均計算回路204のうち対応する1つに出力する。
各サブADC101のサンプリング処理に応じて、加算回路201,203による計算処理の結果が、各移動平均計算回路204へ逐次供給され、蓄積される。
各移動平均計算回路204は、供給された複数の信号(信号値)に関する移動平均を計算する。
例えば、第1の移動平均計算回路204-1は、供給された複数の“|Δx1[n]-Δx2[n]|”に関して、|Δx1[n]|及び|Δx2[n]|のそれぞれの移動平均値MA{|Δx1[n]|}及びMA{|Δx2[n]|}を計算する。第1の移動平均計算回路204-1は、この計算結果に基づいて、上述の式(eq3a)及びこの式に関する計算値を得る。
このように、第1の移動平均計算回路204-1は、MA{|Δx1[n]|}-MA{|Δx2[n]|}に関する値を計算結果として出力する。
このように、第1の移動平均計算回路204-1は、MA{|Δx1[n]|}-MA{|Δx2[n]|}に関する値を計算結果として出力する。
例えば、第2の移動平均計算回路204-2は、供給された複数の“|Δx2[n]-Δx3[n]|”に関して、|Δx2[n]|及び|Δx3[n]|のそれぞれの移動平均値MA{|Δx2[n]|},MA{|Δx3[n]|}を計算する。第2の移動平均計算回路204-2は、この計算結果に基づいて、上述の式(eq3b)及びこの式に関する計算値を得る。
このように、第2の移動平均計算回路204-2は、MA{|Δx2[n]|}-MA{|Δx3[n]|}に関する値を計算結果として出力する。
このように、第2の移動平均計算回路204-2は、MA{|Δx2[n]|}-MA{|Δx3[n]|}に関する値を計算結果として出力する。
例えば、第3の移動平均計算回路204-3は、供給された複数の“|Δx3[n]-Δx4[n]|”に関して、|Δx3[n]|及び|Δx4[n]|のそれぞれの移動平均値MA{|Δx3[n]|},MA{|Δx4[n]|}を計算する。第3の移動平均計算回路204-3は、この計算結果に基づいて、上述の式(eq3c)及びこの式に関する計算値を得る。
このように、第3の移動平均計算回路204-3は、MA{|Δx3[n]|}-MA{|Δx4[n]|}を計算結果として出力する。
このように、第3の移動平均計算回路204-3は、MA{|Δx3[n]|}-MA{|Δx4[n]|}を計算結果として出力する。
各移動平均計算回路204の出力信号に対して、各乗算回路205によるパラメータμcoarseの乗算処理、及び、各加算回路206及び各遅延回路207によるフィードバック処理が施される。
各種の処理が施された移動平均値“MA{|Δxk[n]|}-MA{|Δk+1[n]|}”(ここでは、k=1,2,3)が、第1のスキュー補正回路122(及び第2のスキューキャリブレーション回路13)に供給される。
第1のスキュー補正回路122は、上述の(eq6a),(eq6b),(eq6c)の条件を満たすように、供給された各移動平均値に基づいて、サンプリングクロックSCLKのスキューを補正するための制御を行う。
これによって、本実施形態のADC型受信回路において、サンプリングクロックSCLKのスキューが、低減される。
<効果>
図11乃至図13を参照して、本実施形態のADC型受信回路における第1のスキューキャリブレーション回路の効果について、説明する。
図11乃至図13を参照して、本実施形態のADC型受信回路における第1のスキューキャリブレーション回路の効果について、説明する。
図11は、本実施形態のADC型受信回路の特性を示している。
図11の(a)は、本実施形態のADC型受信回路1における低周波数sin波に対する周波数特性を示している。図11の(b)は、本実施形態のADC型受信回路1における高周波数sin波に対する周波数特性を示している。
図11の(a)及び(b)において、グラフの横軸は周波数に対応し、グラフの縦軸は、デシベルワット(dBW)に対応する。
図11の(a)及び(b)において、マークS1,S2,S3,S4,S5は、対応する周波数f1,f2,f3,f4,f5における、比較例のADC型受信回路の周波数特性におけるスプリアス(spur)の大きさ(信号値を)示す。図11の(a)及び(b)において、マークSp1,Sp2,Sp3,Sp4,Sp5は、対応する周波数f1,f2,f3,f4,f5における、本実施形態のADC型受信回路1の周波数特性におけるスプリアス(spur)の大きさ(信号値を)示す。
尚、比較例のADC型受信回路は、本実施形態の第1のスキューキャリブレーション回路12を含まない回路構成を有する。
尚、比較例のADC型受信回路は、本実施形態の第1のスキューキャリブレーション回路12を含まない回路構成を有する。
スプリアスは、タイミングスキューのミスマッチに起因して、生じる。このような、スプリアスによって、ADC型受信回路のSNDRは、劣化してしまう。
図11の(a)に示されるように、本実施形態のADC型受信回路1は、低周波数の入力信号に対してミスマッチの小さい出力信号を得ることができる。
本実施形態のADC型受信回路1は、比較例のスプリアスS1,S2よりもスプリアスSp1,Sp2を低減できる。
本実施形態のADC型受信回路1は、比較例のスプリアスS1,S2よりもスプリアスSp1,Sp2を低減できる。
図11の(b)に示されるように、本実施形態のADC型受信回路1は、比較的高い周波数を有する入力信号に対してミスマッチの小さい出力信号を得ることができる。また、本実施形態のADC型受信回路1は、比較的高い周波数の入力信号の受信に関しても、比較例のスプリアスS3,S4,S5よりも、スプリアスSp3,Sp4,Sp5を低減できる。
図12は、本実施形態のADC型受信回路の特性を示している。
図12において、4値の信号レベルを有するPAM4(Pulse amplitude modulation 4)信号に関する本実施形態のADC型受信回路1の特性が、示されている。
図12において、4値の信号レベルを有するPAM4(Pulse amplitude modulation 4)信号に関する本実施形態のADC型受信回路1の特性が、示されている。
図12の(a)は、入力信号のアイパターンを示している。図12の(b1)は、本実施形態のADC型受信回路1の出力信号のアイパターンを示している。図12の(b2)は、比較例のADC型受信回路の出力信号のアイパターンを示している。
図12の(a)、(b1)及び(b2)において、グラフの横軸は時間に対応し、グラフの縦軸は、振幅値(RA)に対応する。
図12の(c1)は、本実施形態のADC型受信回路1の出力信号の周波数スペクトルを示している。図12の(c2)は、比較例のADC型受信回路の出力信号の周波数スペクトルを示している。
図12の(c1)及び(c2)において、グラフの横軸は周波数に対応し、グラフの縦軸は、デシベルワット(dBW)に対応する。
図12の(c1)及び(c2)において、グラフの横軸は周波数に対応し、グラフの縦軸は、デシベルワット(dBW)に対応する。
図12の(b1)に示されるように、本実施形態のADC型受信回路1は、図12の(b2)の比較例に比較して、歪みが小さなアイパターンを形成できる。
図12の(c2)に示されるように、比較例のADC型受信回路は、スペクトルパターンにおいてスキューに起因したエラーskを生じる。
これに対して、図12の(c1)に示されるように、本実施形態のADC型受信回路1は、スペクトルパターンにおいてスキューの影響を低減できる。
これに対して、図12の(c1)に示されるように、本実施形態のADC型受信回路1は、スペクトルパターンにおいてスキューの影響を低減できる。
図13は、本実施形態のADC型受信回路の出力特性を説明するための図である。
図13の(a1)は、比較例のADC型受信回路のアイパターンを示している。図13の(a2)は、本実施形態のADC型受信回路のアイパターンを示している。図13の(a1)及び(a2)において、グラフの横軸は時間に対応し、グラフの縦軸は、振幅値(RA)に対応する。
図13の(b1)は、比較例のADC型受信回路の出力信号の波形パターンを示している。図13の(b2)は、本実施形態のADC型受信回路の出力信号の波形パターンを示している。尚、図13の(b1)及び(b2)において、入力信号の波形パターン(図中の破線のパターン)、入力信号に対する出力信号の波形パターンのシミュレーション結果(図中の点線のパターン)、及び、ADC型受信回路による出力信号の波形パターンの実測値(図中の実線のパターン)が、示されている。
図13の(a1)に示されるように、比較例のADC型受信回路のアイパターンは、歪みを含む。このため、図13の(b1)に示されるように、比較例のADC型受信回路の出力信号の波形パターンは、出力信号の波形パターンのシミュレーション結果と一致しない。
図13の(a2)に示されるように、本実施形態のADC型受信回路は、図13の(a1)の比較例の受信回路に比較して、歪みの小さいアイパターンを形成できる。
これによって、図13の(b2)に示されるように、本実施形態のADC型受信回路の出力信号の波形パターンは、入力信号に対する望ましい出力信号の波形パターンを示すシミュレーション結果と、一致する。
これによって、図13の(b2)に示されるように、本実施形態のADC型受信回路の出力信号の波形パターンは、入力信号に対する望ましい出力信号の波形パターンを示すシミュレーション結果と、一致する。
以上のように、本実施形態のADC型受信回路は、スキューの影響を除去できる。
この結果として、本実施形態のADC型受信回路は、高速データ転送のエラーを低減できる。
この結果として、本実施形態のADC型受信回路は、高速データ転送のエラーを低減できる。
(c)第2のスキューキャリブレーション回路
図14乃至図19を参照して、本実施形態における、第2のスキューキャリブレーション回路について、説明する。
図14乃至図19を参照して、本実施形態における、第2のスキューキャリブレーション回路について、説明する。
第2のスキューキャリブレーション回路13は、以下のように、スキューのキャリブレーションに用いられる処理方式に応じて複数の回路構成を有し得る。
本実施形態のADC型受信回路1において、第2のスキューキャリブレーション回路13は、入力信号の自己相関に関する計算処理を行って、サンプリングクロックのスキューの影響を低減するためのキャリブレーション処理を行う。
第2のスキューキャリブレーション回路13は、高精度なスキューの補正を行うために、デジタル的なスキューの推定(検出)処理及びデジタル的なスキューの補正処理によって、精密なキャリブレーション処理を行う。
以下では、第2のスキューキャリブレーション回路13は、密スキューキャリブレーション回路13ともよばれる。
以下では、第2のスキューキャリブレーション回路13は、密スキューキャリブレーション回路13ともよばれる。
<回路例1>
図14及び図15を参照して、本実施形態のADC型受信回路の第2のスキューキャリブレーション回路の構成例の一例を説明する。
図14及び図15を参照して、本実施形態のADC型受信回路の第2のスキューキャリブレーション回路の構成例の一例を説明する。
図14は、本実施形態における、第2のスキューキャリブレーション回路(密スキューキャリブレーション回路)13Aの構成例を示すブロック図である。
図14に示されるように、回路例1の密スキューキャリブレーション回路13Aは、1つ以上の遅延回路131、微分回路132、第2のスキュー推定回路133A、及び第2のスキュー補正回路134Aを含む。
第2のスキュー補正回路134Aは、乗算回路310と加算回路311とを含む。
第2のスキュー補正回路134Aは、乗算回路310と加算回路311とを含む。
遅延回路131は、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11を介して、TI-ADC回路10に接続される。
遅延回路131の入力ノードは、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11を介して、複数のサブADCのうち対応するサブADC101に接続される。遅延回路131の出力ノードは、第2のスキュー補正回路134Aの加算回路311の入力ノードに接続される。
遅延回路131の入力ノードは、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11を介して、複数のサブADCのうち対応するサブADC101に接続される。遅延回路131の出力ノードは、第2のスキュー補正回路134Aの加算回路311の入力ノードに接続される。
遅延回路131は、サブADC101の出力信号(サンプリング信号)を、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11を介して、受ける。サブADC101からの出力信号は、上述の粗スキューキャリブレーション回路12によるスキューの粗いキャリブレーション処理が施された信号である。
遅延回路131は、供給された信号に対して或る大きさの遅延量を与える。これによって、遅延回路131は、スキューに関して粗く補正されたサンプリング信号の遅延信号を出力する。
微分回路132は、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11を介して、TI-ADC回路10に接続される。
微分回路132の入力ノードは、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11を介して、対応するサブADC101に接続される。微分回路132の出力ノードは、第2のスキュー推定回路133A及び第2のスキュー補正回路134Aに接続される。例えば、微分回路132の出力ノードは、第2のスキュー補正回路134Aの乗算回路310に接続される。
微分回路132の入力ノードは、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11を介して、対応するサブADC101に接続される。微分回路132の出力ノードは、第2のスキュー推定回路133A及び第2のスキュー補正回路134Aに接続される。例えば、微分回路132の出力ノードは、第2のスキュー補正回路134Aの乗算回路310に接続される。
微分回路132は、遅延回路131と同様に、粗スキューキャリブレーション回路12によって校正された出力信号を、受ける。微分回路132は、供給された信号に対して時間に関する微分処理を行う。これによって、微分回路132は、供給された信号の微分値を出力する。
第2のスキュー推定回路133Aの第1の入力ノードは、微分回路132の出力ノードに接続されている。第2のスキュー推定回路133Aの第2の入力ノードは、第2のスキュー補正回路134Aの加算回路311の出力ノードに接続されている。例えば、第2のスキュー推定回路133Aの出力ノードは、第2のスキュー補正回路134Aの乗算回路310に接続される。
第2のスキュー推定回路133Aは、第2のスキュー補正回路134Aの出力値と微分回路132の出力値(微分値)とに基づいて、スキューの検出及びスキュー量の推定を行う。第2のスキュー推定回路133Aは、推定結果に基づいて、スキュー量Δtfineを計算する。第2のスキュー推定回路133Aは、スキュー量Δtfineを、第2のスキュー補正回路134Aに出力する。スキュー量Δtfineは、第2のスキュー補正回路134Aの乗算回路310に供給される。
例えば、第2のスキュー推定回路133Aは、移動平均計算回路304を含む。スキュー量Δtfineは、供給された信号(信号値)の移動平均に基づいて、計算される。
但し、本実施形態において、第2のスキュー推定回路133Aは、移動平均の計算処理を行わずに、供給された複数の信号の平均値に基づいて、スキュー量Δtfineを計算してもよい。
但し、本実施形態において、第2のスキュー推定回路133Aは、移動平均の計算処理を行わずに、供給された複数の信号の平均値に基づいて、スキュー量Δtfineを計算してもよい。
第2のスキュー補正回路134Aにおいて、乗算回路310及び加算回路311は、以下のような接続関係を有する。
乗算回路310の一方の入力ノードは、微分回路132の出力ノードに接続される。乗算回路310の他方の入力ノードは、第2のスキュー推定回路133Aの出力ノードに接続される。乗算回路310の出力ノードは、加算回路311の負極性の入力ノードに接続される。加算回路311の正極性の入力ノードは、遅延回路131の出力ノードに接続される。
乗算回路310の一方の入力ノードは、微分回路132の出力ノードに接続される。乗算回路310の他方の入力ノードは、第2のスキュー推定回路133Aの出力ノードに接続される。乗算回路310の出力ノードは、加算回路311の負極性の入力ノードに接続される。加算回路311の正極性の入力ノードは、遅延回路131の出力ノードに接続される。
乗算回路310は、微分回路132の出力信号(微分値)とスキュー量Δtfineとの乗算処理を行う。乗算回路310は、計算結果を、加算回路311に出力する。
加算回路311は、遅延回路131の出力信号と乗算回路310の出力信号との減算処理を行う。加算回路311は、計算結果を、第2のスキュー推定回路133Aに出力する。また、加算回路311は、その計算結果をTI-ADC回路10の出力信号として、後段の回路(例えば、FFE/DFE回路22)に出力する。
図14のスキューキャリブレーション回路13Aは、フィードバック処理によって、補正量の計算処理を行う。
図14の回路構成を有する密スキューキャリブレーション回路13Aは、粗スキューキャリブレーション回路12によって校正されたサンプリング信号に対するキャリブレーション処理によって、サブADCにおいて発生するスキューを、デジタル的に校正できる。
図14の回路構成を有する密スキューキャリブレーション回路13Aは、粗スキューキャリブレーション回路12によって校正されたサンプリング信号に対するキャリブレーション処理によって、サブADCにおいて発生するスキューを、デジタル的に校正できる。
図15は、図14の密スキューキャリブレーション回路13Aの内部構成を示す回路図である。
図15において、2つのチャネルCH1,CH2に関する密スキューキャリブレーション回路13Aが示されている。図15において、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11の図示は、省略されている。
密スキューキャリブレーション回路13Aの第2のスキュー推定回路133Aは、入力信号SigINのサンプリング信号x1[n],x2[n]に対する各種の処理を行う複数の処理部(計算回路)を含む。
例えば、第2のスキュー推定回路133Aは、複数の遅延回路(Z-1)300(300-1,300-2),308、複数の加算回路(加算器)301(301-1,301-2),303,307、複数の絶対値変換回路(Abs)301(301-1,301-2)、複数の移動平均計算回路304(304-1,304-2)、除算回路(除算器)305及び乗算回路(乗算器)306,309を含む。
図15に示されるように、遅延回路131-1の入力ノードは、他の回路(例えば、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11)を介して、第1のチャネルCH1のサブADC101-1に接続される。遅延回路131-1の出力ノードは、遅延回路300-1の入力ノード、加算回路301-1の正極性の入力ノード、及び乗算回路309の一方の入力ノードに接続される。
遅延回路131-1は、供給された信号に或る大きさの遅延量を印加する。遅延回路131-1は、遅延量が印加された信号を、後段の回路300-1,301-1,309に出力する。
遅延回路131-2の入力ノードは、他の回路(例えば、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11)を介して、第2のチャネルCH2のサブADC101-2に接続される。遅延回路131-2の出力ノードは、加算回路311の正極性の入力ノードに接続される。
遅延回路131-2は、供給された信号に或る大きさの遅延量を印加する。遅延回路131-2は、遅延量が印加された信号を、加算回路311に出力する。
微分回路132の入力ノードは、他の回路(例えば、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11)を介して、第2のチャネルのサブADC101-2に接続される。微分回路132の出力ノードは、乗算回路309の一方の入力ノード及び乗算回路310の他方の入力ノードに接続される。
微分回路132は、供給された信号に対して時間に関する微分処理を行う。微分回路132は、微分処理の計算結果を、乗算回路309,310に出力する。
遅延回路300-1の入力ノードは、遅延回路131-1の出力ノードに接続される。遅延回路300-1の出力ノードは、加算回路301-2の負極性の入力ノードに接続される。
遅延回路300-1は、供給されたサンプリング信号に対して或る遅延量を印加する。遅延回路300-1は、遅延量が印加されたサンプリング信号(遅延サンプリング信号)を、加算回路301-2に出力する。
遅延回路300-1は、供給されたサンプリング信号に対して或る遅延量を印加する。遅延回路300-1は、遅延量が印加されたサンプリング信号(遅延サンプリング信号)を、加算回路301-2に出力する。
遅延回路300-2の入力ノードは、加算回路311の出力ノードに接続される。遅延回路300-2の出力ノードは、加算回路301-1の負極性の入力ノード、及び、加算回路301-2の正極性の入力ノードに接続される。
遅延回路300-2は、供給された信号に対して或る遅延量を印加する。遅延回路300-2は、遅延量が印加された信号を、加算回路301-1,301-2に出力する。
遅延回路300-2は、供給された信号に対して或る遅延量を印加する。遅延回路300-2は、遅延量が印加された信号を、加算回路301-1,301-2に出力する。
加算回路301-1の正極性の入力ノードは、遅延回路131-1の出力ノードに接続される。加算回路301-1の負極性の入力ノードは、遅延回路300-2の出力ノードに接続される。加算回路301-1の出力ノードは、絶対値変換回路302-1に接続される。
加算回路301-1は、遅延回路131-1からの出力信号と遅延回路300-2の出力信号との減算処理を行う。加算回路301-1は、計算結果を、絶対値変換回路302-1に出力する。
加算回路301-2の正極性の入力ノードは、遅延回路300-2の出力ノードに接続される。加算回路301-2の負極性の入力ノードは、遅延回路300-1の出力ノードに接続される。加算回路301-2の出力ノードは、絶対値変換回路302-2に接続される。
加算回路301-2は、遅延回路300-1の出力信号と遅延回路300-2の出力信号との減算処理を行う。加算回路301-2は、計算結果を、絶対値変換回路302-2に出力する。
絶対値変換回路302-1の入力ノードは、加算回路301-1に接続される。絶対値変換回路302-1の出力ノードは、加算回路303の負極性の入力ノードに接続される。
絶対値変換回路302-1は、供給された値を、絶対値に変換する。
絶対値変換回路302-1は、供給された値を、絶対値に変換する。
絶対値変換回路302-2の入力ノードは、加算回路301-2に接続される。絶対値変換回路302-2の出力ノードは、加算回路303の正極性の入力ノードに接続される。
絶対値変換回路302-2は、供給された値を、絶対値に変換する。
絶対値変換回路302-2は、供給された値を、絶対値に変換する。
加算回路303の負極性の入力ノードは、絶対値変換回路302-1に接続される。加算回路303の正極性の入力ノードは、絶対値変換回路302-2に接続される。加算回路303の出力ノードは、移動平均計算回路304-1に接続される。
加算回路303は、2つの絶対値変換回路302-1,302-2から供給された2つの信号に対して、減算処理を行う。加算回路303は、減算処理の計算結果を、移動平均計算回路304-1に出力する。
加算回路303は、2つの絶対値変換回路302-1,302-2から供給された2つの信号に対して、減算処理を行う。加算回路303は、減算処理の計算結果を、移動平均計算回路304-1に出力する。
移動平均計算回路304-1の入力ノードは、加算回路303の出力ノードに接続される。移動平均計算回路304-1の出力ノードは、除算回路305に接続される。
移動平均計算回路304-1は、供給された信号の移動平均(移動平均値)を計算する。移動平均計算回路304-1は、計算結果を除算回路305に出力する。
移動平均計算回路304-1は、供給された信号の移動平均(移動平均値)を計算する。移動平均計算回路304-1は、計算結果を除算回路305に出力する。
移動平均計算回路304-2の入力ノードは、乗算回路309の出力ノードに接続される。移動平均計算回路304-2の出力ノードは、除算回路305に接続される。
移動平均計算回路304-2は、供給された信号の移動平均を計算する。移動平均計算回路304-2は、計算結果を除算回路305に出力する。
移動平均計算回路304-2は、供給された信号の移動平均を計算する。移動平均計算回路304-2は、計算結果を除算回路305に出力する。
尚、移動平均計算回路304-1,304-2のそれぞれの代わりに、供給された複数の信号(信号値)の平均値を計算する回路(以下では、平均値計算回路とよばれる)が、加算回路303と除算回路305との間、及び乗算回路309と除算回路305との間に設けられてもよい。
除算回路305の一方の入力ノードは、移動平均計算回路304-1の出力ノードに接続されている。除算回路305の他方の入力ノードは、移動平均計算回路304-2の出力ノードに接続されている。除算回路305の出力ノードは、乗算回路306に接続される。
除算回路305は、供給された2つの信号値(移動平均値)に関する除算処理を行う。除算回路305は、除算処理の計算結果を乗算回路306に出力する。
除算回路305は、供給された2つの信号値(移動平均値)に関する除算処理を行う。除算回路305は、除算処理の計算結果を乗算回路306に出力する。
乗算回路306の一方の入力ノードは、除算回路305の出力ノードに接続される。乗算回路306の出力ノードは、加算回路307の一方の正極性のノードに接続される。係数(例えば、重み係数)μfineが、乗算回路306の他方の入力ノードに供給される。
乗算回路306は、除算回路305の出力信号と係数μfineとの乗算処理を行う。乗算回路306は、計算結果を、加算回路307に出力する。
乗算回路306は、除算回路305の出力信号と係数μfineとの乗算処理を行う。乗算回路306は、計算結果を、加算回路307に出力する。
加算回路307の一方の正極性の入力ノードは、乗算回路306の出力ノードに接続される。加算回路307の他方の正極性の入力ノードは、遅延回路308の出力ノードに接続される。加算回路307の出力ノードは、乗算回路310の一方の入力ノード、及び、遅延回路308の入力ノードに接続される。
加算回路307は、乗算回路306の出力信号(計算結果)と遅延回路308の出力信号との加算処理を行う。加算回路307は、計算結果を、乗算回路310及び遅延回路308に出力する。加算回路307の計算結果は、遅延回路308を介して、加算回路307にフィードバックされる。
加算回路307は、乗算回路306の出力信号(計算結果)と遅延回路308の出力信号との加算処理を行う。加算回路307は、計算結果を、乗算回路310及び遅延回路308に出力する。加算回路307の計算結果は、遅延回路308を介して、加算回路307にフィードバックされる。
遅延回路308の入力ノードは、加算回路307の出力ノードに接続される。遅延回路308の出力ノードは、加算回路307の他方の入力ノードに接続される。
遅延回路308は、加算回路307の出力信号(計算結果)に対して、或る大きさの遅延量を印加する。遅延回路308は、遅延量を印加した値を加算回路307に供給する。
乗算回路310の一方の入力ノードは、加算回路307の出力ノードに接続される。乗算回路310の他方の入力ノードは、微分回路132の出力ノードに接続される。乗算回路310の出力ノードは、加算回路311の負極性の入力ノードに接続される。
乗算回路310は、微分回路132の出力信号と加算回路307の出力信号との乗算処理を行う。乗算回路310は、乗算処理の計算結果を、加算回路311に出力する。乗算回路310の出力信号(計算結果)が、加算回路311へフィードバックされる。
乗算回路310は、微分回路132の出力信号と加算回路307の出力信号との乗算処理を行う。乗算回路310は、乗算処理の計算結果を、加算回路311に出力する。乗算回路310の出力信号(計算結果)が、加算回路311へフィードバックされる。
例えば、加算回路311の出力信号(計算結果)が、TI-ADC回路10の出力信号として、後段の回路(例えば、上述のFFE/DFE回路22)に供給される。
図14及び図15の密スキューキャリブレーション回路13Aは、フィードバック方式によって、入力信号の自己相関を用いたスキューキャリブレーション処理を行う。
<回路例2>
図16及び図17を参照して、本実施形態のADC型受信回路の第2のスキューキャリブレーション回路の構成例の一例を説明する。
図16及び図17を参照して、本実施形態のADC型受信回路の第2のスキューキャリブレーション回路の構成例の一例を説明する。
図16は、本実施形態における、第2のスキューキャリブレーション回路(密スキューキャリブレーション回路)13Bの構成例を示すブロック図である。
図16(及び図17)の密スキューキャリブレーション回路13Bは、フィードフォワード方式によって、タイミングスキューに関するキャリブレーション処理を行う。
図16に示されるように、回路例2の密スキューキャリブレーション回路13Bは、図14及び図15の例と同様に、遅延回路131、微分回路132、第2のスキュー推定回路133B、第2のスキュー補正回路134Bを含む。
フィードフォワード方式の密スキューキャリブレーション回路13Bの構成要素131~134Bの接続関係は、図14に示されたフィードバック方式のスキューキャリブレーション顔路13Aの構成要素131~134Aの接続関係と異なる。
本回路例2において、図14及び図15の例と同様に、遅延回路131及び微分回路132は、TI-ADC回路10からのサンプリング信号を、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11を介して、受ける。TI-ADC回路10から供給されるサンプリング信号は、粗スキューキャリブレーション回路12によるスキューの粗い補正処理が施されている。
本回路例2において、遅延回路131の出力ノードは、第2のスキュー補正回路134Bの加算回路321の正極性の入力ノードに接続されるとともに、第2のスキュー推定回路133Bの一方の入力ノードに接続される。
微分回路132の出力ノードは、第2のスキュー推定回路133Bの他方の入力ノード及び第2のスキュー補正回路134Bの乗算回路320の入力ノードに接続される。
図14及び図15の回路例1と同様に、第2のスキュー推定回路133Bによる処理結果(例えばスキュー量Δtfine)は、乗算回路320に供給される。
加算回路321は、遅延回路131の出力信号(サンプリング信号の遅延信号)と乗算回路320の出力信号との減算処理を行う。加算回路321は、計算結果を、後段の回路(例えば、FFE/DFE回路22)に出力する。
本回路例2において、加算回路321の計算結果は、第2のスキュー推定回路133Bに供給されない。
本回路例2において、加算回路321の計算結果は、第2のスキュー推定回路133Bに供給されない。
このように、本回路例2の密スキューキャリブレーション回路13Bにおいて、第2のスキュー推定回路133Bは、第2のスキュー補正回路134Bによって計算された補正量を用いることなしに、スキューに関する推定処理を行う。
図16の回路構成の密スキューキャリブレーション回路13Bは、TI-ADC回路10において発生するスキュー(例えば、タイミングスキュー)を、フィードフォワード方式によってデジタル的に校正できる。
図17は、図16の密スキューキャリブレーション回路13Bの内部構成を示す回路図である。
図17において、2つのチャネルCH1,CH2に関する密スキューキャリブレーション回路13Bが示されている。図17において、オフセット-ゲインキャリブレーション回路11の図示は、省略されている。
密スキューキャリブレーション回路13Bの第2のスキュー推定回路133Bは、入力信号SigINのサンプリング信号x1[n],x2[n]に対する各種の処理を行う複数の処理部(計算回路)を含む。
例えば、第2のスキュー推定回路133Bは、複数の遅延回路(Z-1)300(300-1,300-2)、複数の加算回路(加算器)301(301-1,301-2)、複数の絶対値変換回路(Abs)302(302-1,302-2)、複数の移動平均計算回路304(304-1-304-2)、除算回路(除算器)305及び乗算回路(乗算器)306を含む。
図17の密スキューキャリブレーション回路13Bの構成は、以下の点で、図15の回路13Aの構成と異なる。
遅延回路131-2の出力ノードは、他の回路(例えば、図15の加算回路311)を経由せずに、遅延回路300-2の入力ノードに接続される。
遅延回路131-2は、供給されたサンプリング信号に或る大きさの遅延量を印加する。遅延回路131-2は、遅延量が印加された信号を、遅延回路300-2に出力する。
遅延回路131-2は、供給されたサンプリング信号に或る大きさの遅延量を印加する。遅延回路131-2は、遅延量が印加された信号を、遅延回路300-2に出力する。
本回路例において、第2のスキュー補正回路134Bの乗算回路320及び加算回路321の接続関係が、図15の第2のスキュー補正回路134Aの乗算回路310及び加算回路311の接続関係と異なっている。
第2のスキュー補正回路134Bの乗算回路320は、乗算回路306の後段に設けられている。乗算回路320は、密スキューキャリブレーション回路13B内において、微分回路132、乗算回路306及び加算回路321に接続される。
乗算回路320の一方の入力ノードは、乗算回路306の出力ノードに接続される。乗算回路320の他方の入力ノードは、微分回路132の出力ノードに接続される。乗算回路320の出力ノードは、加算回路321の負極性の入力ノードに接続されている。
乗算回路320の一方の入力ノードは、乗算回路306の出力ノードに接続される。乗算回路320の他方の入力ノードは、微分回路132の出力ノードに接続される。乗算回路320の出力ノードは、加算回路321の負極性の入力ノードに接続されている。
乗算回路320は、乗算回路306の出力信号と微分回路132の出力信号との乗算処理を行う。乗算回路320は、計算結果を、加算回路321に出力する。
第2のスキュー補正回路134Bの加算回路321は、乗算回路320の後段に設けられている。加算回路321は、密スキューキャリブレーション回路13B内において、乗算回路320及び遅延回路131-2に接続されている。
加算回路321の負極性の入力ノードは、乗算回路320の出力ノードに接続される。加算回路321の正極性の入力ノードは、遅延回路131-2の出力ノードに接続される。加算回路321の出力ノードは、後段の回路(例えば、FFE/DFE回路22)に接続されている。
加算回路321の負極性の入力ノードは、乗算回路320の出力ノードに接続される。加算回路321の正極性の入力ノードは、遅延回路131-2の出力ノードに接続される。加算回路321の出力ノードは、後段の回路(例えば、FFE/DFE回路22)に接続されている。
加算回路321は、遅延回路131-2の出力信号と乗算回路320の出力信号との減算処理を行う。加算回路321は、減算処理の結果を、後段の回路(例えば、FFE/DFE回路22)に出力する。
このように、図16及び図17の密スキューキャリブレーション回路は、フィードフォワード方式によって、スキューに関するキャリブレーション処理を行う。
尚、回路例1と同様に、移動平均計算回路304の代わりに、平均値計算回路が密スキューキャリブレーション回路13Bに用いられてもよい。
<コンセプト>
図18を参照して、本実施形態のADC型受信回路における、密スキューキャリブレーション回路によるスキューのキャリブレーション処理のコンセプトを説明する。
図18を参照して、本実施形態のADC型受信回路における、密スキューキャリブレーション回路によるスキューのキャリブレーション処理のコンセプトを説明する。
図14乃至図17の密スキューキャリブレーション回路13(13A,13B)は、キャリブレーション処理の対象の信号の自己相関を用いて、タイミングスキューの推定(検出)及び補正を、行う。
図18は、本実施形態における、密スキューキャリブレーション回路によるスキューの推定及び補正のコンセプトを説明するための図である。図18において、グラフの横軸は時間に対応し、グラフの縦軸は信号値に対応する。
図18に示されるように、隣り合う2つのチャネルCH1,CH2に関して、n回目のサンプリングサイクルに関して、一方のチャネルCH1のサブADC101-1が、時刻t1[n]において、信号値x1[n]をサンプルし、他方のチャネルCH2のサブADC101-2が、信号値x1[n]の後の時刻t2[n]において、信号値x2[n]をサンプルする。
タイミングスキューが発生していない場合において、サンプリング期間Ts内における2つの信号値x1[n],x2[n]の変化量は、“Ts×dx2[n]/dt”と示すことができる。
2つのチャネルCH1,CH2の少なくとも一方においてスキューが発生した場合、或る大きさのスキュー量Δtが、サンプリングサイクルTsに対して付加される。スキュー量(サンプリング期間のシフト量)Δtにおけるサンプリング信号の変化量は、“Δt×dx2[n]/dt”と示すことができる。
“Ts×dx2[n]/dt”は、TI-ADC回路10の2つのチャネルにおける2つサンプリング信号の理想的な差分量に、相当する。
“Δt×dx2[n]/dt”は、タイミングスキューに起因するサンプリングエラーの値(以下では、サンプリングエラー値)に相当する。
“Δt×dx2[n]/dt”は、タイミングスキューに起因するサンプリングエラーの値(以下では、サンプリングエラー値)に相当する。
本実施形態において、密スキューキャリブレーション回路13は、このサンプリングエラーの値(以下では、エラー値とよばれる)を、サンプリング信号から除去する。
密スキューキャリブレーション回路13は、エラー値の計算のために、信号の自己相関に関するパラメータを計算する。
以下において、自己相関を示すパラメータ(又は関数)は、“R”と表記される。
例えば、2つのサンプリング信号x1[n],x2[n]に関する自己相関“R”及びスキュー量Δtとの関係は、以下の式(eq10)に示される。尚、式(eq10)における“E”は、その式(又は関数又は数値)が期待値(又は平均値)に関する式であることを示している。
例えば、2つのサンプリング信号x1[n],x2[n]に関する自己相関“R”及びスキュー量Δtとの関係は、以下の式(eq10)に示される。尚、式(eq10)における“E”は、その式(又は関数又は数値)が期待値(又は平均値)に関する式であることを示している。
E[(x2[n]-x1[n])2]-E[(x1[n+1]-x2[n])2]
≒ -4×Δt×dR/dt ・・・(eq10)
≒ -4×Δt×dR/dt ・・・(eq10)
このように、本実施形態のADC型受信回路1において、密スキューキャリブレーション回路13は、信号の自己相関の計算結果に基づいたサンプリング信号からのスキューに起因したサンプリングエラーの除去によって、サンプリングクロックに生じたタイミングスキューの影響を低減する。
<動作例及び計算処理>
図14乃至図17を用いて、本実施形態のADC型受信回路1における、密スキューキャリブレーション回路13の動作例及び密スキューキャリブレーション回路13によって実行される計算処理について、説明する。
図14乃至図17を用いて、本実施形態のADC型受信回路1における、密スキューキャリブレーション回路13の動作例及び密スキューキャリブレーション回路13によって実行される計算処理について、説明する。
ここでは、TI-ADC回路10の複数のチャネルのうちチャネルCH1及びチャネルCH2に関するタイミングスキューのキャリブレーション処理のための動作及び計算処理について、説明する。
(動作例1)
本実施形態における、図14及び図15の密スキューキャリブレーション回路13Aの動作例及び計算処理について、説明する。
本実施形態における、図14及び図15の密スキューキャリブレーション回路13Aの動作例及び計算処理について、説明する。
n回目のサンプリングサイクルにおいて、チャネルCH1のサンプリング信号x1[n]及びチャネルCH2のサンプリング信号x2[n]が、対応するサブADC101-1,101-2によってそれぞれサンプルされる。
サンプリング信号x1[n],x2[n]に対して、遅延処理、微分処理及び絶対値変換などの各種の処理が施される。
例えば、加算回路301-1は、遅延回路131-1の出力信号と遅延回路300-2の出力信号との減算処理を行う。加算回路301-2は、遅延回路300-1の出力信号と遅延回路300-2の出力信号との減算処理を行う。
各絶対値変換回路302は、対応する加算回路301の出力信号の値を、絶対値に変換する。
各絶対値変換回路302は、対応する加算回路301の出力信号の値を、絶対値に変換する。
例えば、微分回路132は、サンプリング信号x2[n]に対する微分処理を行う。微分回路132は、計算結果(dx2[n]/dt)を加算回路309に出力する。乗算回路309は、微分回路132の出力信号とサンプリング信号x1[n]の遅延信号との乗算処理を行う。
加算回路303は、サンプリング信号x1[n],x2[n]に基づく2つの信号に対して減算処理を行う。これによって、2つのサンプリング信号x1[n],x2[n]に関する差分量“x2[n]-x1[n]”が得られる。
移動平均計算回路304-1は、チャネルCH2とチャネルCH1とのサンプリング信号の差分量“x2[n]-x1[n]”を受ける。
移動平均計算回路304-1は、供給された信号に対する移動平均の計算処理によって2つのチャネルCH1,CH2に関する自己相関を得る。
例えば、移動平均計算回路304-1の計算結果は、スキュー量Δtfineを係数(例えば、傾き)とする自己相関の値“Δtfine×dR/dt”に比例した値を有する。
移動平均計算回路304-2は、供給された乗算回路309の出力信号に対する移動平均の計算処理によって、自己相関の微分値“dR/dt”を計算結果として得る。
除算回路305は、移動平均計算回路304-1の出力信号(Δtfine×dR/dtと比例関係を有する値)と移動平均計算回路304-2の出力信号(dR/dt)との除算処理を行う。
これによって、スキュー量Δtfineを含むパラメータ(数値)が、得られる。
この後、除算回路305の出力信号に対して、乗算回路306の乗算処理及び加算回路307の加算処理によって、スキュー量Δtfineが、得られる。
乗算回路310は、加算回路307の出力信号と共に、微分回路132の出力信号を受ける。乗算回路310は、スキュー量Δtfineと微分回路132の出力信号との乗算処理を行う。ここで、微分回路132の出力信号は、チャネルCH2のサンプリング信号x2[n]の微分値“dx2[n]/dt”である。
それゆえ、乗算回路310の計算結果は、2つのチャネルCH1,CH2間のタイミングスキューによるサンプリングエラー値“Δtfine×dx2[n]/dt”となる。
計算されたサンプリングエラー値が、チャネルCH2の伝送パス上に設けられた加算回路311に供給される。
それゆえ、乗算回路310の計算結果は、2つのチャネルCH1,CH2間のタイミングスキューによるサンプリングエラー値“Δtfine×dx2[n]/dt”となる。
計算されたサンプリングエラー値が、チャネルCH2の伝送パス上に設けられた加算回路311に供給される。
加算回路311は、減算処理によって、計算処理に用いられたサンプリング信号のサンプリング期間の後続のサンプリング期間においてチャネルCH2のサブADC101-2から供給されたサンプリング信号x2から、サンプリングエラー値“Δtfine×dx2[n]/dt”を減算する。
これによって、加算回路311は、スキューの影響が除去されたサンプリング信号を、後段の回路へ出力する。
このように、フィードバック方式の密スキューキャリブレーション回路13Aによって、サンプリング信号に対するタイミングスキューの影響が、除去される。
(動作例2)
本実施形態における、図16及び図17の密スキューキャリブレーション回路13Bの動作例及び計算処理について、説明する。
本実施形態における、図16及び図17の密スキューキャリブレーション回路13Bの動作例及び計算処理について、説明する。
図16及び図17の密スキューキャリブレーション回路において、動作例1の動作及び計算処理と同様に、加算回路303は、各加算回路301-1,301-2の出力信号の絶対値を用いて、2つのチャネルCH1,CH2における信号(信号値)の“x2[n]-x1[n]”の差分量を計算する。
移動平均計算回路304-1は、動作例1と同様に、“x2[n]-x1[n]”に対する移動平均の計算結果として、自己相関に関する出力信号“Δtfine×dR/dt”を得る。
移動平均計算回路304-2は、例1と同様に、計算結果として、自己相関の微分値(dR/dt)を得る。
移動平均計算回路304-2は、例1と同様に、計算結果として、自己相関の微分値(dR/dt)を得る。
除算回路305は、動作例1と同様に、2つの移動平均計算回路304-1,304-2の出力信号に対する除算処理を行う。乗算回路306は、除算回路305の出力信号に対して、パラメータμfineを乗算する。
この結果として、2つのチャネルCH1,CH2間に生じているスキュー量Δtfineが、得られる。
乗算回路320は、乗算回路306の出力信号と共に、微分回路132の出力信号を受ける。乗算回路320は、微分回路132の出力信号に、スキュー量Δtfineを乗算する。これによって、乗算回路320の計算結果は、“Δtfine×dx2[n]/dt”となる。
このように、2つのチャネルCH1,CH2間におけるタイミングスキューのミスマッチに起因するサンプリングエラー値“Δtfine×dx2[n]/dt”が、計算される。
加算回路321は、供給されたチャネルCH2のサンプリング信号x2から“Δtfine×dx2[n]/dt”を減算する。
これによって、加算回路321は、スキューの影響が除去されたサンプリング信号を、後段の回路へ出力する。
これによって、加算回路321は、スキューの影響が除去されたサンプリング信号を、後段の回路へ出力する。
尚、動作例1及び動作例2と実質的に同じ動作及び計算処理が、チャネルCH2及びチャネルCH3のサンプリング信号に関して、チャネルCH3及びチャネルCH4のサンプリング信号に関して、及び、チャネルCH4及びチャネルCH1のサンプリング信号に関して、それぞれ実行される。
これによって、ADC型受信回路1は、スキューの影響が除去された出力信号を、後段の回路へ転送できる。
これによって、ADC型受信回路1は、スキューの影響が除去された出力信号を、後段の回路へ転送できる。
<効果>
図19を参照して、本実施形態のADC型受信回路における第2のスキューキャリブレーション回路の効果について、説明する。
図19を参照して、本実施形態のADC型受信回路における第2のスキューキャリブレーション回路の効果について、説明する。
図19は、本実施形態のADC受信回路における、密スキューキャリブレーション回路の効果を説明するための図である。
図19の(a)は、本実施形態における、密スキューキャリブレーション回路13を含むADC型受信回路1の周波数特性を示している。図19の(b)は、比較例のADC型受信回路の周波数特性を示している。尚、比較例のADC型受信回路は、本実施形態の第1及び第2のスキューキャリブレーション回路12,13を含まない回路構成を有する。尚、図19の(a)において、本実施形態のADC型受信回路1は、密スキューキャリブレーション回路13に加えて、上述の粗スキューキャリブレーション回路12も含む。
図19の(a)及び(b)のそれぞれにおいて、グラフの横軸は周波数に対応し、グラフの縦軸は、デシベルワットに対応する。
図19の(a)及び(b)のように、或る周波数f10、f11、f12において、スプリアスSp10,Sp11,Sp12,Sp90,Sp91,Sp92が、発生する。
図19の(a)に示されるように、本実施形態のADC型受信回路1は、図19の(b)の比較例におけるスプリアスSp90,Sp91,Sp92に比較して、スプリアスSp10,Sp11,Sp12を低減できる。
このように、本実施形態のADC型受信回路1において、密スキューキャリブレーション回路13は、デジタル処理によるスキュー量の推定及び補正によって、スキューの影響を抑制できる。
密スキューキャリブレーション回路13は、デジタル処理によるサンプリングエラー値の除去によって、アナログ処理によるスキューの補正よりもさらに、スキューの影響を低減できる。
このように、本実施形態のADC型受信回路1は、デジタル処理によるキャリブレーションによって、タイミングスキューに起因した受信回路の特性の劣化を抑制できる。
(d) まとめ
高速なデータ転送の実現のために、TI-ADC回路を用いた受信回路が、メモリシステムのような、システム及び(又は)デバイスに用いられる。
高速なデータ転送の実現のために、TI-ADC回路を用いた受信回路が、メモリシステムのような、システム及び(又は)デバイスに用いられる。
TI-ADC回路において、タイミングスキューに起因するサンプリングのミスマッチが、生じる可能性がある。
このサンプリングのミスマッチは入力信号に依存するため、タイミングスキューに関するキャリブレーションは、比較的困難である。
このサンプリングのミスマッチは入力信号に依存するため、タイミングスキューに関するキャリブレーションは、比較的困難である。
本実施形態において、TI-ADC回路10を含むADC型受信回路(半導体回路)1は、サンプリング対象の1つの入力信号に関するサンプリングタイミングが時間的に隣り合う2つのチャネルのサンプリング信号の移動平均の計算結果に基づいて、TI-ADC回路10に供給されるサンプリングクロックのスキューを補正する。
本実施形態において、TI-ADC回路10を含むADC型受信回路1は、サンプリング対象の1つの入力信号に関する自己相関に基づいて、サンプリング信号に含まれるエラー値を除去する。
これによって、本実施形態のADC型受信回路1は、入力信号のサンプリング処理におけるタイミングスキューの影響を、低減できる。
本実施形態のADC型受信回路1は、2つのキャリブレーション回路を用いて、2段階で、タイミングスキューを除去する。
2つのキャリブレーション回路のうち、一方のスキューキャリブレーション回路(粗スキューキャリブレーション回路12)は、アナログ的な信号処理によって、移動平均の計算結果に基づいて、スキューに関するキャリブレーション処理を行う。
これによって、一方のスキューキャリブレーション回路は、タイミングスキューの影響(例えば、各サンプリングクロックの位相のずれ)を粗く校正(及び補正)する。
2つのキャリブレーション回路のうち、他方のスキューキャリブレーション回路(密スキューキャリブレーション回路13)は、デジタル的な信号処理によって、TI-ADC回路10からの信号の自己相関に関する計算結果に基づく計算処理を行う。
これによって、他方のスキューキャリブレーション回路は、タイミングスキューの影響(例えば、サンプリング信号におけるサンプリングエラー値)を、精密に校正(及び補正)する。
これによって、他方のスキューキャリブレーション回路は、タイミングスキューの影響(例えば、サンプリング信号におけるサンプリングエラー値)を、精密に校正(及び補正)する。
このように、本実施形態のADC型受信回路1は、2種類の異なる手法及び構成によるタイミングスキューの補償によって、ADC型受信回路1を含むシステム(又はデバイス)内において、データ転送の速度の劣化がほとんど生じることなしに、高速なデータ転送を実現できる。
尚、上述の実施形態において、ADC型受信回路1が、粗スキューキャリブレーション回路12及び密スキューキャリブレーション回路13の両方を含む構成について説明されている。但し、本実施形態のADC型受信回路1は、粗スキューキャリブレーション回路12及び密スキューキャリブレーション回路13のいずれか一方のみを含んでいればよい。本実施形態のADC型受信回路1が粗スキューキャリブレーション回路12のみを含む場合であっても、本実施形態のADC型受信回路1が密スキューキャリブレーション回路13のみを含む場合であっても、本実施形態のADC型受信回路1は、上述の効果を得ることができる。
以上のように、本実施形態の半導体回路は、動作特性の劣化を抑制できる。
(e) その他
本実施形態の半導体回路としてのADC型受信回路1は、サーバ900の受信回路RXsv及び(又は)ホストデバイス700の受信回路RXhstに用いられてもよい。
本実施形態の半導体回路としてのADC型受信回路1は、サーバ900の受信回路RXsv及び(又は)ホストデバイス700の受信回路RXhstに用いられてもよい。
上述の実施形態において、上述のスキューキャリブレーション回路12,13を含むデバイス(システム)が、メモリシステムである例が示されている。但し、上述の実施形態の半導体回路は、無線通信システムのような、メモリシステム以外のシステム及び(又は)デバイスに適用されてもよい。
例えば、本実施形態の半導体回路は、スマートフォン、フューチャーフォン、ルーター、基地局、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、車載機器、及び家電製品に、搭載されてもよい。
本実施形態のスキューキャリブレーション回路12,13のうち少なくとも一方を含む回路は、受信回路以外のデバイスに適用されてもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1:半導体回路(ADC型受信回路)、10:TI-ADC回路、12,13:スキューキャリブレーション回路、121,133A,133B:スキュー推定回路、122,134A,134B:スキュー補正回路、101:サブADC、204,304:移動平均計算回路、500:メモリシステム、700:ホストデバイス、900:サーバ、50:メモリコントローラ、60:フラッシュメモリ。
Claims (9)
- 第1のクロックに基づいて入力信号に関する1つ以上の第1のサンプリング信号をサンプルする第1のアナログデジタル変換器と、前記第1のクロックから第1の時間だけシフトした第2のクロックに基づいて前記入力信号に関する1つ以上の第2のサンプリング信号をサンプルする第2のアナログデジタル変換器と、を含むアナログデジタル変換回路と、
前記第1及び第2のサンプリング信号の移動平均の計算結果に基づいて、前記第1及び第2のクロックのうち少なくとも一方のタイミングを校正する第1のキャリブレーション回路と、
を具備する半導体回路。 - 前記第1のキャリブレーション回路は、
前記アナログデジタル変換回路による複数のサンプリングサイクルのそれぞれにおける前記第1のサンプリング信号と前記第2のサンプリング信号との差分値を計算する第1の計算回路と、
前記差分値に基づいて、前記第1及び第2のサンプリング信号の前記移動平均の値を計算する第2の計算回路と、
前記移動平均の値に基づいて、前記第1及び第2のクロックのうち少なくとも一方のタイミングを校正する補正回路と、
を含む
請求項1に記載の半導体回路。 - 前記第1及び第2のサンプリング信号の自己相関に関する計算処理に基づいて、前記第1及び第2のサンプリング信号のうち少なくとも一方に含まれるサンプリングエラーを校正する第2のキャリブレーション回路、
をさらに具備する請求項1又は2に記載の半導体回路。 - 前記第2のキャリブレーション回路は、
前記第1及び第2のサンプリング信号に含まれるスキュー量と前記第1及び第2のサンプリング信号に関する自己相関との積に対応する第1の値を計算する第3の計算回路と、
前記自己相関の微分値に関する第2の値を計算する第4の計算回路と、
前記第1及び第2の値に基づいて前記スキュー量を計算する第5の計算回路と、
前記スキュー量と前記第2のサンプリング信号とに基づいて、前記第2のサンプリング信号内に含まれるエラー値を計算する第6の計算回路と、
を含む、
請求項3に記載の半導体回路。 - 前記第2のキャリブレーション回路に供給された前記第1及び第2のサンプリング信号は、前記第1のキャリブレーション回路による校正の結果を含む、
請求項3又は4に記載の半導体回路。 - 第1のクロックに基づいて入力信号に関する1つ以上の第1のサンプリング信号をサンプルする第1のアナログデジタル変換器と、前記第1のクロックから第1の時間だけシフトした第2のクロックに基づいて前記入力信号に関する1つ以上の第2のサンプリング信号をサンプルする第2のアナログデジタル変換器と、を含むアナログデジタル変換回路と、
前記第1及び第2のサンプリング信号の自己相関に関する計算処理に基づいて、前記第1及び第2のサンプリング信号のうち少なくとも一方に含まれるサンプリングエラーを校正する第1のキャリブレーション回路と、
を具備する半導体回路。 - 前記第1のキャリブレーション回路は、
前記第1及び第2のサンプリング信号に含まれるスキュー量と前記第1及び第2のサンプリング信号に関する自己相関との積に対応する第1の値を計算する第1の計算回路と、
前記自己相関の微分値に関する第2の値を計算する第2の計算回路と、
前記第1及び第2の値に基づいて前記スキュー量を計算する第3の計算回路と、
前記スキュー量と前記第2のサンプリング信号とに基づいて、前記第2のサンプリング信号内に含まれる前記サンプリングエラーを計算する第4の計算回路と、
を含む
請求項6に記載の半導体回路。 - 請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載の半導体回路と、
前記半導体回路により校正された前記第1及び第2のクロックに基づいて得られるサンプリング信号を処理する第1の回路と、
を具備する受信装置。 - 請求項8に記載の受信装置と、
前記受信装置が出力した信号の処理を制御する制御回路と、
前記制御回路による制御で処理された信号を記憶するメモリと、
を具備するメモリシステム。
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