JP3354829B2 - 微分回路およびこれを用いたクロック生成回路 - Google Patents

微分回路およびこれを用いたクロック生成回路

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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/02Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information
    • H04L7/027Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information extracting the synchronising or clock signal from the received signal spectrum, e.g. by using a resonant or bandpass circuit

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  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、NRZ(Non Retu
rn to Zero)データ信号の微分信号を生成する微分回
路、および前記微分信号からクロック信号を生成するク
ロック生成回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は従来のクロック生成回路の一例で
ある。また、図9は図8のクロック生成回路の各部の信
号波形図である。図8に示すクロック生成回路は、従来
の微分回路10と、整流回路2と、共振回路3とを有す
る。微分回路10は、NRZデータ信号S1が差動入力
される差動型入カバッファ11と、設計遅延時間がNR
Z信号のデータ保持期間長の1/2である遅延回路12
と、バッファ13とを備えている。整流回路2は、微分
回路10で生成された微分信号を全波整流する非線形回
路21と、バッファ22とを備えている。また共振回路
3は、NRZ信号のデータ保持期間長を周期とする周波
数を共振周波数とする共振器31と出力バッファ32と
を備えている。微分回路10において、遅延回路12以
外は、図示しない1つの半導体基板上に配置されてお
り、遅延回路12のみが外付けされている。遅延回路1
2はストリップラインを用いて形成される。また共振器
31は誘電体フィルタであり、そのQ値はおよそ100
0である。
【0003】差動型入力バッファ11で生成された非反
転NZRデータ信号S2aおよび反転NRZデータ信号
S2bは、それぞれ遅延回路12で遅延され、この遅延
信号はそれぞれ相手側の信号に加算され、これにより微
分信号が生成される。すなわち、反転NZRデータ信号
S2bの遅延信号S2abは、非反転NZRデータ信号
S2aに加算され、これにより微分信号S3aが生成さ
れる(反転微分信号S3bも同様である)。この微分信
号S3aは非線形回路21で全波整流され、これにより
クロック周波数成分を含んだ整流信号S7aが生成され
る。この整流信号S7aで共振器31をたたくことによ
り、クロック信号S9aを生成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の微分回路において、遅延回路12の特性インピーダン
スと差動型入力バッファ11の出力インピーダンスとが
整合(マッチング)するように製造することは非常に難
しい。また遅延回路12の遅延時間τ1 が設計値(具体
的にはNRZデータ信号のデータ期間長T0 の1/2で
あり、この設計値は生成されるクロック信号の周期に等
しい)通りとなるように製造することも非常に難しい。
このため、上記のインピーダンスの不整合により両者の
境界で反射が起こり、遅延回路12において、反射を繰
り返し、ある周波数で共振を生じる。この共振における
基底共振周波数f1 [0]は、上記の遅延時間τ1 の製
造誤差により、クロック信号S9a、S9bのクロック
周波数、すなわち共振器31の共振周波数fCLK と異な
り、かつfCLK に接近したものとなる。
【0005】上記の遅延回路12の共振成分は微分信号
に混入し、その何割かは非線形回路21をそのまま通過
し、共振器31に入力される。上述したように遅延回路
12の共振成分の周波数f1 [0]と共振器31の共振
周波数fCLK とは接近しているため、遅延回路12の共
振成分はQ値の高い共振器31においても除去されず、
クロック信号に混入し、クロック信号の純度を低下させ
るという問題があった。
【0006】本発明はこのような従来の問題を解決する
ものであり、内部発生した不要周波数成分(遅延回路の
共振成分)を微分信号に混入させない微分回路、および
高純度のクロック信号生成できるクロック生成回路を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の請求項1記載の微分回路は、外部入力され
たNRZデータ信号から非反転NRZデータ信号と反転
NRZデータ信号を生成する入力手段と、前記反転NR
Zデータ信号を遅延させ、この遅延信号を前記非反転N
RZデータ信号に加算して微分信号を生成する微分信号
生成手段とを有する微分回路において、前記NRZデー
タのデータ保持期間長の2倍の期間を周期とする周波数
よりも高い周波数成分を前記微分信号から除去する高域
遮断手段を設けたことを特徴とする。
【0008】請求項2記載の微分回路は、請求項1にお
いて、前記高域遮断手段が、前記NRZデータのデータ
保持期間長の2倍の期間を周期とする周波数までを通過
帯域とする低域通過フィルタを有することを特徴とす
る。
【0009】また、本発明の請求項3記載の微分回路
は、入力されたNRZデータ信号から非反転NRZデー
タ信号と反転NRZデータ信号を生成する入力手段と、
前記反転NRZデータ信号を遅延させ、この遅延信号を
前記非反転NRZデータ信号に加算して微分信号を生成
する微分信号生成手段とを有する微分回路において、前
記微分信号生成手段は、前記NRZデータのデータ保持
期間長の1/2の期間よりも短い期間を遅延時間として
前記反転NRZデータ信号を遅延させることを特徴とす
る。
【0010】請求項4記載の微分回路は、請求項3にお
いて、前記入力手段が、非反転NRZデータ信号を出力
する非反転出力端子と、反転NRZデータ信号を出力す
る反転出力端子とを有し、前記微分信号生成手段が、第
1の主端子が前記反転出力端子に接続され、第2の主端
子が前記非反転出力端子に接続され、第1の主端子から
入力された信号を前記時間遅延だけ遅延して第2の主端
子から出力する遅延回路を有することを特徴とする。
【0011】次に、本発明の請求項5記載のクロック生
成回路は、請求項1ないし4のいずれかに記載の微分回
路と、前記微分回路で生成された前記微分信号を全波整
流して整流信号を生成する整流回路と、前記NRZデー
タのデータ保持期間長を周期とする周波数を共振周波数
とする共振器を有し、この共振器を前記整流信号でたた
いてクロック信号を生成する共振回路とを備えたことを
特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
第1の実施形態 図1は本発明の第1の実施形態のクロック生成回路であ
る。また図2は本発明の第1の実施形態のクロック生成
回路の各部における信号波形図である。図1に示すクロ
ック生成回路は、本発明の微分回路1と、整流回路2
と、共振回路3とを有し、外部から入力されたNRZ
(Non Return to Zero)データ信号からクロック信号を
生成する。NRZデータ信号は、データ期間ごとに”
L”レベルまたは”H”レベルとなる信号(”0”また
は”1”となるデータ信号)である。NRZデータ信号
のデータ保持期間長をT0 とすると、図1に示すクロッ
ク生成回路は、周波数fCLK =1/T0 のクロック信号
を生成するものである。またデータ保持期間長T0 のN
RZデータ信号には、周波数f0 =1/(2×T0 )の
成分が含まれている。このf0 (=fCLK /2)を1/
2クロック周波数と称する。
【0013】微分回路1は、差動型入カバッファ11
と、遅延回路12と、バッファ13および15と、高域
遮断低域通過フィルタ(LPF)14とを備えており、
NRZデータ信号を微分して微分信号を生成する。差動
型入カバッファ11と、バッファ13および15とは、
図示しない1つの半導体基板上に配置されており(この
半導体装置を、以下、単にICと称する)、遅延回路1
2はICに対して外付けされている。
【0014】差動型入カバッファ11は、NRZデータ
信号S1が外部から差動入力される2つの差動入力端子
と、非反転出力端子と、反転出力端子とを有し、非反転
NRZデータ信号S2aを非反転出力端子から出力し、
またNRZデータ信号S1を反転させた反転NRZデー
タ信号S2bを生成して反転出力端子から出力する。こ
の差動型入カバッファ11は、遅延回路12とのインピ
ーダンス整合をとるためのものでもある(実際には、遅
延回路12の製造誤差等により、完全にインピーダンス
整合をとることは難しい)。尚、この差動型入カバッフ
ァ11は入力手段に相当する。
【0015】遅延回路12は、差動型入カバッファ11
の反転出力端子に接続された第1の主端子と、差動型入
カバッファ11の非反転出力端子に接続された第2の主
端子とを有する双方向の遅延回路であり、第1の主端子
に入力された反転NRZデータ信号S2bを時間τ1
け遅延し、この遅延信号S2abを第2主端子から出力
し、また第2の主端子に入力された非反転NRZデータ
信号S2aを時間τ1だけ遅延し、この遅延信号S2b
aを第1主端子から出力する(差動型入カバッファ11
の非反転出力端子との接続点をノードNaとし、非反転
出力端子との接続点をノードNbとする)。遅延時間τ
1 は、T0 /2(T0 はNRZ信号のデータ保持期間
長)に設定される(実際には、遅延回路12の製造誤差
等により、完全にτ1 =T0 /2とすることは難し
い)。この遅延回路12としては、例えば、誘電体上に
ストリップラインを形成し、このストリップラインの一
方の端部を第1のボンディングワイヤで差動型入カバッ
ファ11の反転出力端子に接続し、また上記ストリップ
ラインの他方の端部を第2のボンディングワイヤで差動
型入カバッファ11の非反転出力端子に接続し、第1の
ボンディングワイヤのIC側の端部を第1の主端子と
し、第2のボンディングワイヤのIC側の端部を第2の
主端子とするものを用いる。
【0016】ノードNbにおいては、差動信号S2bと
遅延信号S2baとが加算されて反転微分信号S3bが
生成され、またノードNaにおいては、差動信号S2a
と遅延信号S2abとが加算されて微分信号S3aが生
成される。微分信号S3aおよび反転微分信号S3b
は、”H”、”M”、”L”のいずれかのレベルをとる
3値信号となる。
【0017】ここで、遅延回路12において発生する共
振について説明する。差動型入力バッファ11の非反転
出力端子および反転出力端子の出力インピーダンスと、
遅延回路12の特性インピーダンスとは、それぞれ製造
誤差を持つため、上記の非反転出力端子と遅延回路12
の間、および上記の反転出力端子と遅延回路12の間に
おいては、それぞれインピーダンスの整合が完全にとれ
ておらず、このためノードNaにおける境界A、ノード
Nbにおける境界Bはともに不整合点となり、これらの
境界で信号の反射が起こる。ストリップラインによる遅
延回路12の特性インピーダンスの値は、誘電体の厚さ
やストリップラインのライン幅等に依存して決まるが、
これらには製造ばらつきがあるため、上記特性インピー
ダンスは設計値に対して誤差を持つ。また差動型入力バ
ッファ11の出力インピーダンスの値は、負荷抵抗の抵
抗値、FETのドレインコンダクタンス、ピーキング用
インダクタのインダクタンス、寄生容量等に依存して決
まるが、これらには製造ばらつきがあり、加えて設計時
に見積もりきれない要素もあるため、上記出力インピー
ダンスは設計値に対して誤差を持つ。さらに上記のよう
に信号伝送路(遅延回路12)の両境界(境界A、B)
が不整合点となる場合には、両境界で反射を繰り返し、
ある周波数で共振を生じる。
【0018】また、遅延回路2の信号遅延時間τ1 は、
ストリップラインのライン長、ボンディングワイヤの長
さ、伝送経路の比誘電率等に依存して決まるが、これら
には製造ばらつきがあるため(例えば、実際に一定長の
ワイヤを張るのは非常に難しい)、上記の信号遅延時間
τ1 は、設計値T0 /2(T0 はNRZデータ信号のデ
ータ保持期間長)に対して誤差を持つ。
【0019】図3は遅延回路12における上記の反射お
よび共振を説明する図である。図3において、不整合点
である境界AおよびBに達した信号は、反射係数に応じ
てその一部が反射される。遅延回路12においては、境
界AおよびBで反射され折り返した信号により、ある周
波数で共振を生じる。インピーダンス不整合の度合いが
大きいほど上記の反射係数も大きくなり、透過信号に対
する反射信号の強度も大きくなる。差動型入力バッファ
11の非反転出力端子および反転出力端子の出力インピ
ーダンスをともにZ1、遅延回路2の特性インピーダン
スをZ2とすると、境界Aの反射係数Г1、境界Bの反
射係数Г2は、 Г1=Г2=(Z2−Z1)/(Z2+Z1) (1) である。
【0020】また、境界AおよびBが不整合点であると
きに、遅延回路2で共振を発生させる信号の周波数(共
振周波数)をf1 [N](N=0、1、2…)とする
と、このf1 [N]は遅延回路12の信号遅延時間τ1
を用いて次式で表される。 f1 [N]=(1/(2×τ1 ))×(1+N) (2) ここで、もしもτ1 が設計値T0 /2に等しければ、N
=0の基底共振周波数f1 [0]は、 f1 [0]=1/T0 =fCLK (3) となり、クロック周波数fCLK に等しくなる。しかし遅
延時間τ1 は、前述したように設計値に対し誤差を持っ
ており、誤差を示す定数1/k(誤差0のときk=1)
と、NRZデータ信号のデータ保持期間長T0 あるいは
クロック周波数fCLK とを用いて、 τ1 =(1/k)×(T0 /2) (4) =(1/k)×(1/(2×fCLK )) (5) と表せる。このとき、N=0の共振周波数f1 [0]
は、 f1 [0]=k×fCLK (6) となる。誤差定数kが1でなく、かつ1に近い値である
ときは、基底共振周波数f1 [0]はクロック周波数f
CLK と異なり、かつfCLK に接近したものとなる。この
共振成分は、微分信号S3aおよび反転微分信号S3b
に混入する。
【0021】図1に戻り、バッファ13は、後段のLP
F14とのインピーダンス整合を図るために挿入された
ものであり、微分信号S3aが入力される第1の入力端
子と、反転微分信号S3bが入力される第2の入力端子
と、第1および第2の出力端子とを有し、第1の入力端
子と第1の出力端子、第2の入力端子と第2の出力端子
でそれぞれ2組のインピーダンス変換バッファを構成し
ている。尚、遅延回路12とバッファ13とは、微分信
号生成手段を構成しており、非反転NRZデータ信号S
2aに、反転NRZデータ信号S2bの遅延信号S2a
bを加算することにより、NRZデータ信号S1の微分
信号S3aを生成する。
【0022】LPF14は、それぞれ1/2クロック周
波数f0 までを通過帯域とする第1のLPF14aおよ
び第2のLPF14bを有する。第1のLPF14a
は、バッファ13からの微分信号S4aに含まれる遅延
回路12の共振成分を除去して微分信号S5aを出力
し、また第2のLPF14bは、バッファ13からの反
転微分信号S4bに含まれる遅延回路12の共振成分を
除去して反転微分信号S5bを出力する。第1のLPF
14aおよび第2のLPF14bとしては、例えば、抵
抗と容量により構成されたLPFを用いる。
【0023】バッファ15は、後段の整流回路2とのイ
ンピーダンス整合を図るために挿入されたものであり、
LPF14aからの微分信号S5aが入力される第1の
入力端子と、LPF14bからの反転微分信号S5bが
入力される第2の入力端子と、第1および第2の出力端
子とを有し、第1の入力端子と第1の出力端子、第2の
入力端子と第2の出力端子でそれぞれ2組のインピーダ
ンス変換バッファを構成している。尚、LPF14aと
バッファ15とは、高域遮断手段を構成しており、微分
信号S5aから、1/2クロック周波数f0 よりも高い
周波数成分、すなわち遅延回路12の共振成分を含む不
要高周波成分を除去する。
【0024】次に整流回路2は、非線形回路21と、バ
ッファ22とを有し、微分回路1で生成された微分信号
を全波整流し、クロック周波数fCLK の成分を含む整流
信号を生成する。非線形回路21は、バッファ15から
の微分信号6aが入力される第1の入力端子と、バッフ
ァ15からの反転微分信号6aが入力される第2の入力
端子と、非反転出力端子と、反転出力端子とを有し、”
L”レベル部分を”H”レベルとすることにより微分信
号6bを全波整流して整流信号S7aを生成し、これを
非反転出力端子から出力し、また”H”レベル部分を”
L”レベルとすることにより反転微分信号6bを全波整
流して整流信号S7aの反転信号である反転整流信号S
7bを生成し、これを反転出力端子から出力する。
【0025】バッファ22は、後段の共振回路3とのイ
ンピーダンス整合を図るために挿入されたものであり、
整流信号S7aが入力される第1の入力端子と、反転整
流信号S7bが入力される第2の入力端子と、第1およ
び第2の出力端子とを有し、第1の入力端子と第1の出
力端子、第2の入力端子と第2の出力端子でそれぞれ2
組のインピーダンス変換バッファを構成している。
【0026】次に共振回路3は、共振器31と、出力バ
ッファ32とを備え、整流回路2で生成された整流信号
からクロック周波数成分を抽出してクロック信号を生成
する。共振器31は、それぞれクロック周波数fCLK
共振周波数とする第1の共振器31aおよび第2の共振
器31bを有する。第1の共振器31aは、バッファ2
2からの整流信号S8aによってたたかれることにより
(整流信号S8aのクロック周波数fCLK の成分により
共振し)、クロック周波数fCLK のクロック信号S9a
を生成する。また、第2の共振器31bは、バッファ2
2からの反転整流信号S8bによってたたかれることに
より(反転整流信号S8bのクロック周波数fCLK の成
分により共振し)、クロック信号S9aの反転信号であ
る反転クロック信号S9bを生成する。第1の共振器3
1aおよび第2の共振器31bとしては、ジッタ成分を
抑制して高純度のクロック信号を得るために、できるだ
け高いQ値を有する共振器を用いる。例えば、Q値がお
よそ1000の誘電体フィルタを用いる。
【0027】出力バッファ32は、クロック信号S9a
が入力される第1の入力端子と、反転クロック信号S9
bが入力される第2の入力端子と、第1および第2の出
力端子とを有し、第1の入力端子と第1の出力端子、第
2の入力端子と第2の出力端子でそれぞれ2組のインピ
ーダンス変換バッファを構成しており、第1の出力端子
からクロック信号S10aを外部回路(図示せず)に供
給し、また第2の出力端子から反転クロック信号S10
bを外部回路に供給する。
【0028】次に、上記の構成を有する図1のクロック
生成回路の動作を説明する。NRZデータ信号S1が入
力されると、差動型入カバッファ11において、非反転
NRZデータ信号S2aおよび反転NRZデータ信号S
2bが生成される。ノードNbから遅延回路12に入力
した反転NRZデータ信号S2bは、ここで時間τ
1(式(4)、(5)参照)だけ遅延される。この遅延
信号S2abは、ノードNa側に伝搬して非反転NRZ
データ信号S2aに加算され、これにより微分信号S3
aが生成される。また同様に、ノードNaから遅延回路
12に入力した非反転NRZデータ信号S2aは、ここ
で時間τ1 だけ遅延される。この遅延信号S2baは、
ノードNb側に伝搬して反転NRZデータ信号S2bに
加算され、これにより反転微分信号S3bが生成され
る。
【0029】ここで、上記の微分信号S3aおよび反転
微分信号S3bは、”H”、”M”、”L”のいずれか
のレベルをとる3値信号となる。すなわち、微分信号S
3aは、NRZデータ信号S1が”L”レベルから”
H”レベルに変化すると、τ1の期間、”H”レベルと
なり、NRZデータ信号S1が”H”レベルから”L”
レベルに変化すると、τ1 の期間、”L”レベルとな
り、これ以外の期間で”M”レベルとなる信号である。
反転微分信号S3bは、NRZデータ信号S1が”L”
レベルから”H”レベルに変化すると、”L”レベルと
なり、反転NRZデータ信号S1bが”H”レベルか
ら”L”レベルに変化すると、”H”レベルとなり、こ
れ以外の期間で”M”レベルとなる信号である。また、
微分信号S3aおよび反転微分信号S3bの信号成分
は、図2に示した波形から判るように、1/2クロック
周波数f0 以下の成分であるが、遅延回路12におい
て、遅延回路12の特性インピーダンスと、差動型入力
バッファ11の出力インピーダンスおよびバッファ13
の入力インピーダンスとの不整合に起因して共振が起こ
り、基底共振周波数f1 [0](=k×fCLK 、式
(6)参照)の共振成分が微分信号S3aおよび反転微
分信号S3bに混入している。
【0030】次に、上記の微分信号S3aおよび反転微
分信号S3bは、バッファ13を介し、微分信号S4a
および反転微分信号S4bとしてLPF14に入力さ
れ、LPF14において、遅延回路12の共振成分が除
去される。図4は微分信号S3aおよび反転微分信号S
3bの周波数スペクトルとLPF14のフィルタ特性を
示す図である。図4において、Cは微分信号の主信号成
分を示し、Dは微分信号に含まれている遅延回路12の
共振成分を示す。またEはLPF14のフィルタ特性を
示す。フィルタ特性Eの遮断周波数を1/2クロック周
波数f0 とクロック周波数のfCLK の間に設定すること
により、微分信号から容易に遅延回路12の共振成分を
除去することができる。
【0031】図1および図2に戻り、LPF14で共振
成分が除去された微分信号S5aおよび反転微分信号S
5bは、バッファ15を介し、微分信号S6aおよび反
転微分信号S6bとして非線形回路21に入力される。
非線形回路21において、微分信号S6aの”L”レベ
ル部分を”H”レベルにする全波整流を施すことによ
り、整流信号S7aが生成される。また反転微分信号S
6bの”H”レベル部分を”L”レベルにする全波整流
を施することにより、反転整流信号S7bが生成され
る。この整流信号S7aおよび反転整流信号S7bに
は、図2に示した波形から判るように、クロック周波数
CLK の成分が含まれており、また遅延回路12で発生
した共振成分はLPF14で既に除去されているので、
含まれていない。
【0032】次に、上記の整流信号S7aおよび反転整
流信号S7bは、バッファ22を介し、整流信号S8a
および反転整流信号S8bとして、共振器31に入力さ
れる。整流信号S8aおよび反転整流信号S8bが第1
の共振器31aおよび第2の共振器31bをそれぞれた
たき、これによりクロック周波数fCLK のクロック信号
S9aおよび反転クロック信号S9bが生成される。こ
のクロック信号S9aおよび反転クロック信号S9b
は、出力バッファ32から外部回路に出力される。この
クロック信号S9aおよび反転クロック信号S9bは、
遅延回路12で発生した共振成分を含まない高純度なク
ロック信号である。
【0033】このように上記第1の実施形態の微分回路
1によれば、遅延回路12において発生した共振成分が
微分信号に混入しても、LPF14で除去することがで
きるので、クロック周波数近傍の不要高周波成分を含ま
ない微分信号を生成することができる。また微分回路1
を用いたクロック生成回路によれば、不要周波数成分を
含まない高純度のクロック信号を生成することができ
る。
【0034】第2の実施形態 図5は本発明の第2の実施形態のクロック生成回路であ
る。また、図6は本発明の第2の実施形態のクロック生
成回路の各部における信号波形図である。図5に示すク
ロック生成回路は、微分回路4と、整流回路2と、共振
回路3とを有する。尚、整流回路2および共振回路3
は、図1に示すものと同じである。微分回路4は、差動
型入力バッファ11と、遅延回路41と、バッファ42
とを備え、NRZデータ信号を微分して微分信号を生成
する。差動型入カバッファ11およびバッファ42は、
整流回路2とともに、図示しない1つのIC上に形成さ
れており、遅延回路41のみがICに対して外付けされ
ている。尚、差動型入力バッファ11は、図1に示すも
のと同じである。
【0035】遅延回路41は、差動型入カバッファ11
の反転出力端子に接続された第1の主端子と、差動型入
カバッファ11の反転出力端子に接続された第2の主端
子とを有する双方向の遅延回路であり、第1の主端子に
入力された差動信号S2aを時間τ2 だけ遅延し、この
遅延信号S2baを第2主端子から出力し、また第2の
主端子に入力された反転差動信号S2bを時間τ2 だけ
遅延し、この遅延信号S2abを第1主端子から出力す
る。遅延時間τ2 は、T0 /2(≒τ1 )より小さい
値、例えば τ2 =(1/k)×(3/8)×T0 (7) =(1/k)×(3/8)×fCLK (8) である(ただし、kは誤差定数である)。この遅延回路
41としては、例えば、ストリップラインとボンデイン
グワイヤによる遅延回路(図1の遅延回路12として用
いた遅延回路)を用いる。このとき、遅延回路41にお
いて発生する共振の基底共振周波数f2 [0]は、 f2 [0]=k×(3/8)×fCLK (9) となる。このように遅延回路の遅延時間をT0 /2より
小さくすると、遅延回路の基底共振周波数は大きくな
る。従って、f2 [0]が共振器31の共振帯域を外れ
るように遅延時間τ2 を設定することにより、共振器3
1において遅延回路の共振成分を除去することができ
る。
【0036】バッファ42は、遅延回路41とのインピ
ーダンス整合をとるとともに(実際には完全にインピー
ダンス整合をとることは非常に難しい)、整流回路2と
のインピーダンス整合をとるために挿入されたものであ
り、微分信号S3aが入力される第1の入力端子と、反
転微分信号S3bが入力される第2の入力端子と、第1
および第2の出力端子とを有し、第1の入力端子と第1
の出力端子、第2の入力端子と第2の出力端子でそれぞ
れ2組のインピーダンス変換バッファを構成している。
【0037】次に、上記の構成を有する図5のクロック
生成回路の動作を説明する。ノードNbから遅延回路4
1に入力した反転NRZデータ信号S2bは、ここで時
間τ2 (式(7)、(8)参照)だけ遅延され、遅延信
号S2abとしてノードNa側に伝搬して非反転NRZ
データ信号S2aに加算され、これにより微分信号S3
aが生成される。また同様に、ノードNaから遅延回路
41に入力した非反転NRZデータ信号S2aは、ここ
で時間τ2 だけ遅延され、遅延信号S2baとしてノー
ドNb側に伝搬して反転NRZデータ信号S2bに加算
され、これにより反転微分信号S3bが生成される。
【0038】このとき図6に示すように、上記の微分信
号S3aおよび反転微分信号S3bは、図2の微分信号
S3aおよび反転微分信号S3bに比べて”H”レベル
および”L”レベルのデューティが小さいものとなる。
また、上記の微分信号S3aおよび反転微分信号S3b
の信号成分には、基底共振周波数f2 [0](=k×
(3/8)×fCLK 、式(9)参照)の共振成分が混入
している。
【0039】次に、上記の微分信号S3aおよび反転微
分信号S3bは、バッファ42を介し、微分信号S4a
および反転微分信号S4bとして非線形回路21に入力
され、ここで全波整流され、整流信号S7aおよび反転
整流信号S7bが生成される。この整流信号S7aおよ
び反転整流信号S7bには、図6に示した波形から判る
ように、クロック周波数fCLK の成分が含まれており、
また遅延回路41で発生した共振成分も含まれている。
また、図6に示す整流信号S7aおよび反転整流信号S
7bは、図2に示す整流信号S7aおよび反転整流信号
S7bに比べて、整流信号S7aについては”H”レベ
ルのデューティが、また反転整流信号S7bについて
は”L”レベルのデューティがそれぞれ小さくなってい
るが、共振回路3におけるクロック信号の生成に支障を
きたすものではない。
【0040】次に、上記の整流信号S7aおよび反転整
流信号S7bは、バッファ22を介し、整流信号S8a
および反転整流信号S8bとして、共振器31に入力さ
れる。整流信号S8aおよび反転整流信号S8bが第1
の共振器31aおよび第2の共振器31bをそれぞれた
たき、これによりクロック周波数fCLK のクロック信号
S9aおよび反転クロック信号S9bが生成される。
【0041】このとき、整流信号S8aおよび反転整流
信号S8bに含まれる共振成分は、共振器31の共振帯
域外にあるため、共振回路31を通過することができ
ず、除去される。従って上記のクロック信号S9aおよ
び反転クロック信号S9bは、遅延回路12で発生した
共振成分を含まない高純度なクロック信号である。この
クロック信号S9aおよび反転クロック信号S9bは、
出力バッファ33から外部回路に出力される。
【0042】図7は上記の整流信号S8aおよび反転整
流信号S8bの周波数スペクトルと、共振器31の共振
特性を示す図である。図7において、Fは整流信号の主
信号成分を示し、Gは整流信号に含まれている遅延回路
41の共振成分を示す。またHは共振器31の共振特性
を示す。共振器31の共振帯域Hから遅延回路41の共
振成分Gが外れるように遅延回路41の遅延時間を設定
しておけば、共振器31において共振成分Gを除去する
ことができる。
【0043】このように上記第2の実施形態の微分回路
4によれば、遅延回路41の遅延時間をNRZデータ信
号のデータ保持期間の1/2よりも小さく設定し、遅延
回路41の共振成分の周波数をクロック周波数よりも大
きくすることにより、クロック周波数近傍の不要高周波
成分を含まない微分信号を生成することができる。さら
に、第1の実施形態に比べてバッファとLPFを削減で
きるので、アナログ高速IC化を実現しやすくなる。ま
た微分回路4を用いたクロック生成回路によれば、上記
の共振成分は共振器31で除去されるので、不要周波数
成分を含まない高純度のクロック信号を生成することが
できる。
【0044】尚、上記第1のおよび第2の実施形態の微
分回路は、クロック生成回路だけでなく、周波数逓倍回
路等にも適用可能である。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1ま
たは2に記載の微分回路によれば、内部で発生した不要
高周波成分を高域遮断手段により除去することができる
ので、所定の周波数近傍に不要成分を含まない微分信号
を生成することができるという効果がある。
【0046】本発明の請求項3または4に記載の微分回
路によれば、微分信号生成手段の信号遅延時間をNRZ
データ信号のデータ保持期間の1/2よりも小さく設定
し、内部で発生する共振成分の周波数を所定の周波数よ
りも大きくすることにより、前記所定の周波数近傍に不
要成分を含まない微分信号を生成することができるとい
う効果がある。さらに、上記請求項1または2に記載の
微分回路に比べてアナログ高速IC化を実現しやすいと
いう効果がある。
【0047】また、本発明のクロック生成回路によれ
ば、上記本発明の微分回路を用いることにより、不要周
波数成分を含まない高純度のクロック信号を生成するこ
とができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態のクロック生成回路で
ある。
【図2】本発明の第1の実施形態のクロック生成回路の
各部における信号波形図である。
【図3】本発明の第1の実施形態のクロック生成回路に
おける遅延回路で発生する反射および共振を説明する図
である。
【図4】本発明の第1の実施形態のクロック生成回路に
おいて生成された微分信号の周波数スペクトルと、本発
明の第1の実施形態の微分回路におけるLPFのフィル
タ特性を示す図である。
【図5】本発明の第2の実施形態のクロック生成回路で
ある。
【図6】本発明の第2の実施形態を用いたクロック生成
回路の各部における信号波形図である。
【図7】本発明の第2の実施形態のクロック生成回路に
おいて生成された整流信号の周波数スペクトルと、共振
器の共振特性を示す図である。
【図8】従来のクロック生成回路である。
【図9】従来のクロック生成回路の各部における信号波
形図である。
【符号の説明】
1,4 微分回路 、2 整流回路 、3 共振回路
、11 差動型入カバッファ 、12,41 遅延回
路 、13,15,22,42 バッファ 、14 高
域遮断低域通過フィルタ(LPF) 、14a 第1の
LPF 、14b第2のLPF 、21 非線形回路
、31 共振器 、32 出力バッファ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 5/06 H03K 5/1532

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部入力されたNRZデータ信号から非
    反転NRZデータ信号と反転NRZデータ信号を生成す
    る入力手段と、 前記反転NRZデータ信号を遅延させ、この遅延信号を
    前記非反転NRZデータ信号に加算して微分信号を生成
    する微分信号生成手段とを有する微分回路において、 前記NRZデータのデータ保持期間長の2倍の期間を周
    期とする周波数よりも高い周波数成分を前記微分信号か
    ら除去する高域遮断手段を設けたことを特徴とする微分
    回路。
  2. 【請求項2】 前記高域遮断手段は、 前記NRZデータのデータ保持期間長の2倍の期間を周
    期とする周波数までを通過帯域とする低域通過フィルタ
    を有することを特徴とする請求項1記載の微分回路。
  3. 【請求項3】 入力されたNRZデータ信号から非反転
    NRZデータ信号と反転NRZデータ信号を生成する入
    力手段と、 前記反転NRZデータ信号を遅延させ、この遅延信号を
    前記非反転NRZデータ信号に加算して微分信号を生成
    する微分信号生成手段とを有する微分回路において、 前記微分信号生成手段は、 前記NRZデータのデータ保持期間長の1/2の期間よ
    りも短い期間を遅延時間として前記反転NRZデータ信
    号を遅延させることを特徴とする微分回路。
  4. 【請求項4】 前記入力手段は、 非反転NRZデータ信号を出力する非反転出力端子と、
    反転NRZデータ信号を出力する反転出力端子とを有
    し、 前記微分信号生成手段は、 第1の主端子が前記反転出力端子に接続され、第2の主
    端子が前記非反転出力端子に接続され、第1の主端子か
    ら入力された信号を前記遅延時間だけ遅延して第2の主
    端子から出力する遅延回路を有することを特徴とする請
    求項3記載の微分回路。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の微
    分回路と、 前記微分回路で生成された前記微分信号を全波整流して
    整流信号を生成する整流回路と、 前記NRZデータのデータ保持期間長を周期とする周波
    数を共振周波数とする共振器を有し、この共振器を前記
    整流信号でたたいてクロック信号を生成する共振回路と
    を備えたことを特徴とするクロック生成回路。
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