JP3522673B2 - Clock recovery circuit - Google Patents

Clock recovery circuit

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JP3522673B2
JP3522673B2 JP2000271116A JP2000271116A JP3522673B2 JP 3522673 B2 JP3522673 B2 JP 3522673B2 JP 2000271116 A JP2000271116 A JP 2000271116A JP 2000271116 A JP2000271116 A JP 2000271116A JP 3522673 B2 JP3522673 B2 JP 3522673B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリアルデータ信
号からクロックを抽出するクロック再生回路に関し、特
にジッタ耐力に優れた光受信機を実現するためのクロッ
ク再生回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a clock recovery circuit for extracting a clock from a serial data signal, and more particularly to a clock recovery circuit for realizing an optical receiver excellent in jitter tolerance.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は従来のクロック再生回路の一例を
示す図である(参考文献:C.R.Hogge,JR.,"A Se1f Corr
ecting Clock Recovery Circuit",Jounal of Lightwave
Tech.,vo1,LT-3,No.6,1985,p1323)。従来のクロック
再生回路は、線形位相比較器2、ループフィルタ3、電
圧制御発振器(以下、VCOと略記する)4から構成さ
れる。線形位相比較器2の「線形」は、「離散」タイプ
の位相比較器と明確に区別するためにこのように呼ぶこ
とにする。「線形」タイプの位相比較器は位相差に比例
した直流電圧成分を含む信号を出力する機能を有するの
に対して、「離散」タイプの位相比較器は位相ずれ方向
を判別してずれの方向(進み/遅れ)のみを出力する機
能を有する。一般に、線形位相比較器を使用したクロッ
ク再生回路は離散位相比較器を使用したクロック再生回
路と比較してジッタ特性に優れるので広く使用されてい
る。
2. Description of the Related Art FIG. 8 is a diagram showing an example of a conventional clock recovery circuit (reference: CRHogge, JR., "A Se1f Corr").
ecting Clock Recovery Circuit ", Jounal of Lightwave
Tech., Vo1, LT-3, No.6,1985, p1323). The conventional clock recovery circuit is composed of a linear phase comparator 2, a loop filter 3, and a voltage controlled oscillator (hereinafter abbreviated as VCO) 4. The "linear" of the linear phase comparator 2 will be referred to as such in order to be clearly distinguished from the "discrete" type phase comparator. The "linear" type phase comparator has the function of outputting a signal containing a DC voltage component proportional to the phase difference, whereas the "discrete" type phase comparator determines the phase shift direction and detects the shift direction. It has the function of outputting only (lead / lag). Generally, a clock recovery circuit using a linear phase comparator is widely used because it has a better jitter characteristic than a clock recovery circuit using a discrete phase comparator.

【0003】線形位相比較器2は多くの構成が提案され
ているが、図8の構成が最も広く知られている。すなわ
ち、入力データDinはデータ入力端子1を経由してD
型フリップフロップ(以下、D−FFと略記する)9に
入力される。また、VCO4の出力信号はバッファ6を
経由してD−FF9をトリガする。これにより入力デー
タDinがクロックCLKによってリタイミングされた
信号がD−FF9の出力に現れる。Dinとリタイミン
グされた信号とは排他的論理和ゲート(以下、EXOR
と略記する)13の入力に接続される。これによりEX
OR13はDinとCLKとの位相差に比例したパルス
幅を持つ信号(位相パルス信号15)を出力することに
なる。
Many configurations have been proposed for the linear phase comparator 2, but the configuration shown in FIG. 8 is the most widely known. That is, the input data Din is transferred to D via the data input terminal 1.
Type flip-flop (hereinafter abbreviated as D-FF) 9 is input. Further, the output signal of the VCO 4 passes through the buffer 6 and triggers the D-FF 9. As a result, a signal obtained by retiming the input data Din with the clock CLK appears at the output of the D-FF 9. An exclusive OR gate (hereinafter referred to as EXOR) between Din and the retimed signal.
(Abbreviated as) 13 input. With this EX
The OR 13 outputs a signal (phase pulse signal 15) having a pulse width proportional to the phase difference between Din and CLK.

【0004】一方、D−FF9によってリタイミングさ
れた信号はD−FF10にも入力され、バッファ6の反
転出力によってもう一度リタイミングされる。D−FF
9の出力とD−FF10の出力はEXOR14の入力に
接続される。EXOR14に入力される2信号はいずれ
もVCO4の出力によってリタイミングされているの
で、EXOR14の出力のパルス幅はDinとCLKと
の位相差に無関係に一定となる。このパルス幅は、EX
OR13の出力のパルス幅が変化する値の範囲の中間値
に固定されるので、EXOR14の出力信号は、位相パ
ルス信号15の基準の信号(基準パルス信号16)とし
て使用することができる。加算器19は位相パルス信号
15と基準パルス信号16の差を演算して出力するが、
この信号が線形位相比較器2の位相比較出力である。
On the other hand, the signal retimed by the D-FF 9 is also input to the D-FF 10 and re-timed again by the inverted output of the buffer 6. D-FF
The output of 9 and the output of D-FF10 are connected to the input of EXOR14. Since the two signals input to the EXOR 14 are both retimed by the output of the VCO 4, the pulse width of the output of the EXOR 14 becomes constant regardless of the phase difference between Din and CLK. This pulse width is EX
Since the pulse width of the output of the OR 13 is fixed to an intermediate value in the range of changing values, the output signal of the EXOR 14 can be used as the reference signal of the phase pulse signal 15 (reference pulse signal 16). The adder 19 calculates and outputs the difference between the phase pulse signal 15 and the reference pulse signal 16,
This signal is the phase comparison output of the linear phase comparator 2.

【0005】なお、リタイミングされたデータが必要な
場合には、D−FF9の出力あるいはD−FF10の出
力を使用すれば良い。図8では、D−FF10の出力を
データ出力端子34に接続して外部に送出する構成とし
ている。
If re-timed data is required, the output of D-FF 9 or D-FF 10 may be used. In FIG. 8, the output of the D-FF 10 is connected to the data output terminal 34 and sent to the outside.

【0006】線形位相比較器2の位相比較出力17はル
ープフィルタ3を通過することにより帯域を制限された
後、VCO4に送出される。VCO4の出力はクロック
出力端子5に接続されると同時に、線形位相比較器2に
戻されることにより、DinとCLKとの間で位相同期
が成立する。
The phase comparison output 17 of the linear phase comparator 2 is band-limited by passing through the loop filter 3 and then sent to the VCO 4. The output of the VCO 4 is connected to the clock output terminal 5 and, at the same time, is returned to the linear phase comparator 2 so that phase synchronization is established between Din and CLK.

【0007】図9は従来のクロック再生回路の動作を示
す波形図である。入力端子1に与えられるDin信号
(a)をCLK信号(b)によってリタイミング(c)
し、Din信号(a)とリタイミングされた信号(c)
から位相パルス信号(f)が得られる。また、リタイミ
ングされた信号(c)を反転CLK信号(d)によって
さらにリタイミングすることにより基準パルス信号
(g)が得られる。位相パルス信号(f)と基準パルス
信号(g)との差(h)が線形位相比較器2の位相比較
出力となる。
FIG. 9 is a waveform diagram showing the operation of the conventional clock recovery circuit. The Din signal (a) given to the input terminal 1 is retiming (c) by the CLK signal (b).
Then the Din signal (a) and the retimed signal (c)
A phase pulse signal (f) is obtained from Further, the reference pulse signal (g) is obtained by further retiming the retimed signal (c) with the inverted CLK signal (d). The difference (h) between the phase pulse signal (f) and the reference pulse signal (g) becomes the phase comparison output of the linear phase comparator 2.

【0008】図9(I)は、CLK信号の位相がDin
信号に対して進んでいる場合の動作である。位相パルス
信号(f)のパルス幅は基準パルス信号(g)のパルス
幅よりも短く、位相比較出力17の直流成分は負とな
る。図9(III)はCLK信号の位相がDin信号に対
して遅れている場合の動作である。位相パルス信号
(f)のパルス幅は基準パルス信号(g)のパルス幅よ
りも長く、位相比較出力17の直流成分は正となる。図
9(II)はCLK信号とDin信号との位相関係が最適
の場合の動作である。最適な位相関係とは、D−FF9
においてCLK信号の立ち上がりでDin信号のちょう
ど中央を打ち抜く位相関係となっており、D−FF9に
とって最も位相余裕が大きい位相関係であるからであ
る。この位相関係を位相差ゼロと定義することにする。
この場合、位相パルス信号(f)のパルス幅は基準パル
ス信号(g)のパルス幅に一致しており、位相比較出力
17の直流成分はゼロとなる。
In FIG. 9 (I), the phase of the CLK signal is Din.
This is the operation when the vehicle is ahead of the signal. The pulse width of the phase pulse signal (f) is shorter than the pulse width of the reference pulse signal (g), and the DC component of the phase comparison output 17 is negative. FIG. 9 (III) shows the operation when the phase of the CLK signal is delayed with respect to the Din signal. The pulse width of the phase pulse signal (f) is longer than the pulse width of the reference pulse signal (g), and the DC component of the phase comparison output 17 is positive. FIG. 9 (II) shows the operation when the phase relationship between the CLK signal and the Din signal is optimum. The optimum phase relationship is D-FF9
This is because the phase relationship is such that the center of the Din signal is punched out at the rising edge of the CLK signal, and the phase relationship has the largest phase margin for the D-FF 9. This phase relationship is defined as zero phase difference.
In this case, the pulse width of the phase pulse signal (f) matches the pulse width of the reference pulse signal (g), and the DC component of the phase comparison output 17 becomes zero.

【0009】位相比較出力17の出力は、ループフィル
タ3を通過させて不要な高調波成分をカットした後、V
CO4に入力され、その発振周波数を制御する。VCO
4の出力はCLK信号として線形位相比較器2に戻され
ることにより、DinとCLKとの間で位相同期が成立
する。
The output of the phase comparison output 17 is passed through the loop filter 3 to cut unnecessary harmonic components, and then V
It is input to CO4 and controls its oscillation frequency. VCO
The output of 4 is returned to the linear phase comparator 2 as the CLK signal, so that the phase synchronization is established between Din and CLK.

【0010】図10は線形位相比較器2の位相比較特性
(Din−CLK位相差と、線形位相比較出力17の平
均電圧との関係)を示す図である。図10においては入
力データDinの遷移密度係数(以下、DFと略記す
る)を0.5と0.25の場合について示した。DFの値
は、Dinが0/1交番信号の場合に最高のDF=0.
5となり、PN(疑似ノイズ)信号や通常のデータ伝送
の場合にDF<0.5となる。クロック再生回路の運用
中(ロック時)には線形位相比較器出力17の平均電圧
はほぼ一定に保たれるので、運用中にDFの値が変化し
た場合は、Din−CLK位相差が影響を受けてその値
を変化させることになる。その場合、Din−CLK位
相差それ自身の値によってその影響の受け方の度合いが
異なる。すなわち、(II)に示すDin−CLK位相差
がゼロに近い場合には、Din−CLK位相差はDFの
値の変化による影響を受けにくく、Din−CLK位相
差がゼロの場合には影響がなくなる。一方、Din−C
LK位相差の絶対値が大きくなると大きな影響を受ける
ことになる。すなわち、Din−CLK位相関係の最適
点(II)は、D−FF9におけるCLKによるDin打
ち抜きの位相余裕が最大である意味で最適であるのに加
え、Din−CLK位相差がDFの影響を受けない唯一
の位相関係である意味でも最適であると言うことができ
る。また、線形位相比較器出力17の平均電圧にも、D
in−CLK位相差がDFの影響を受けないポイント
〔最適点(II)〕が存在することになる。
FIG. 10 is a diagram showing the phase comparison characteristic of the linear phase comparator 2 (the relationship between the Din-CLK phase difference and the average voltage of the linear phase comparison output 17). FIG. 10 shows the case where the transition density coefficient (hereinafter, abbreviated as DF) of the input data Din is 0.5 and 0.25. The value of DF is the highest DF = 0. When Din is an alternating signal of 0/1.
5 and DF <0.5 in the case of PN (pseudo noise) signal or normal data transmission. Since the average voltage of the linear phase comparator output 17 is kept substantially constant during the operation of the clock recovery circuit (when locked), the Din-CLK phase difference has an influence when the value of DF changes during the operation. The value will be changed upon receipt. In that case, the degree of the influence depends on the value of the Din-CLK phase difference itself. That is, when the Din-CLK phase difference shown in (II) is close to zero, the Din-CLK phase difference is less likely to be affected by the change in the value of DF, and when the Din-CLK phase difference is zero, there is no effect. Disappear. On the other hand, Din-C
If the absolute value of the LK phase difference becomes large, it will be greatly affected. That is, the optimum point (II) of the Din-CLK phase relationship is optimal in the sense that the Din punching phase margin by CLK in the D-FF 9 is maximum, and the Din-CLK phase difference is affected by DF. It can be said that it is optimal in the sense that it is the only phase relationship that does not exist. Also, the average voltage of the linear phase comparator output 17
There is a point [optimal point (II)] where the in-CLK phase difference is not affected by DF.

【0011】図11はVCO4の自走周波数と線形位相
比較器出力17の平均電圧との関係を示す図である。V
CO4の自走周波数には、クロック再生が可能な範囲
(ロックレンジ)が存在するが、上述の通りDFの影響
を受けない線形位相比較器出力17の平均電圧はポイン
トでしか存在しないため、位相比較特性がDFの影響を
受けないVCO4の自走周波数もポイント(ロックレン
ジの中央)でしか存在しない。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the free-running frequency of the VCO 4 and the average voltage of the linear phase comparator output 17. V
The free-running frequency of CO4 has a range (lock range) in which clock reproduction is possible, but as described above, the average voltage of the linear phase comparator output 17 which is not affected by DF exists only at the point, The free-running frequency of the VCO 4 whose comparison characteristic is not affected by DF also exists only at the point (center of the lock range).

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
図8に示す従来のクロック再生回路では、位相比較特性
がDFの影響を受けないVCO4の自走周波数はポイン
トでしか存在しない。仮にVCO4の自走周波数がこの
最適点(II)よりも高い(I)となった場合を考える
(図11)。この場合には線形位相比較器出力17の平
均電圧はその値を下げることにより同期状態を維持す
る。その結果、図10に(I)として示すように、Di
n−CLK位相差はDFの値によって大きく変化を受け
ることになる。これは、D−FF9、D−FF10の打
ち抜きタイミングがDFにより大きく変調を受けること
を意味する。この結果、再生されるクロックCoutの
位相がDFによって変調されてしまうのに加え、リタイ
ミングされた再生データDoutの位相も同様にDFに
よって変調されてしまう。このように、DFによりCo
utの位相やDoutの位相が変調されると、ジッタの
新たな発生や入力データDinに含まれるジッタに対す
る耐力が低下するという問題を引き起こす。また、DF
の違いによりロックレンジやプルインレンジがシフトす
るため、特定の範囲のDFに対してしか十分なプルイン
レンジが得られない可能性が発生する。以上の問題を回
避するためには、VCO4の自走周波数を最適点に調整
しておく必要があり、かつVCO4の自走周波数が経年
変化や環境変化(温度変化、電源電圧変動、入力データ
振幅など)に影響を受けないように補償手段を備える必
要がある。しかしながら、VCOの出荷時の個別調整は
莫大な手間を必要とするのに加え、VCO4の自走周波
数の経年変化を補償することは現実的には困難である。
As described above,
In the conventional clock recovery circuit shown in FIG. 8, the free-running frequency of the VCO 4 whose phase comparison characteristic is not affected by DF exists only at points. Let us consider a case where the free-running frequency of the VCO 4 is (I) higher than the optimum point (II) (FIG. 11). In this case, the average voltage of the output 17 of the linear phase comparator maintains its synchronous state by lowering its value. As a result, as shown as (I) in FIG.
The n-CLK phase difference greatly changes depending on the value of DF. This means that the punching timings of the D-FF 9 and the D-FF 10 are largely modulated by the DF. As a result, in addition to the phase of the reproduced clock Cout being modulated by the DF, the phase of the retimed reproduced data Dout is also modulated by the DF. Thus, by DF, Co
When the phase of ut or the phase of Dout is modulated, there arises a problem that a new generation of jitter occurs or the tolerance against the jitter included in the input data Din decreases. Also, DF
Since the lock range and the pull-in range shift due to the difference between the two, there is a possibility that a sufficient pull-in range can be obtained only for the DF in a specific range. In order to avoid the above problems, it is necessary to adjust the free-running frequency of the VCO 4 to the optimum point, and the free-running frequency of the VCO 4 changes over time and environmental changes (temperature change, power supply voltage change, input data amplitude). It is necessary to provide compensation means so that it will not be affected by However, individual adjustment of the VCO at the time of shipment requires enormous labor, and it is practically difficult to compensate for the secular change of the free-running frequency of the VCO 4.

【0013】本発明は上記のごとき従来技術の問題を解
決するためになされたものであり、VCOの自走周波数
がシフトした場合においても、入力データDinの遷移
密度係数(DF)の影響を受けない回路動作(D−FF
打ち抜きタイミング、ジッタ特性等)が可能なクロック
再生回路を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and is affected by the transition density coefficient (DF) of the input data Din even when the free-running frequency of the VCO is shifted. No circuit operation (D-FF
An object of the present invention is to provide a clock recovery circuit capable of punching timing, jitter characteristics, etc.).

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、従来のクロッ
ク再生回路に、Din信号に対するCLK信号の位相の
進み/遅れを判別する離散位相比較器と、この離散位相
比較器の出力信号に対してループフィルタよりも狭い帯
域制限を与えるオフセット電圧発生器とを付加し、この
オフセット電圧発生器の出力をループに加算することを
最も主要な特徴とする。従来のクロック再生回路は線形
位相比較器または離散位相比較器のどちらか一種類のみ
を使用するのに対して、本発明のクロック再生回路は線
形位相比較器と離散位相比較器の両方を使用することが
異なる。本発明では、離散位相比較器の位相の進み/遅
れの判別閾値を、線形位相比較器にとって最適なDin
−CLK位相関係(位相差ゼロ)に設定することによ
り、離散位相比較器はDin−CLK位相関係が上記最
適な位相関係になるようにVCOにオフセット電圧を与
える。そのためVCOの自走周波数が最適点からずれた
場合でも、上記オフセット電圧の働きによりDin−C
LK位相差が最適点付近に引き寄せられ固定される効果
が得られる。また、この結果、VCOの自走周波数が最
適点からずれた場合でも、D−FFでの打ち抜きタイミ
ングがDFの値によらず一定に保たれる効果が得られ
る。特に、オフセット電圧発生器の帯域をループフィル
タの帯域よりも十分に狭帯域にした場合には、クロック
再生回路の動的な特性は線形位相比較器によって決定さ
れ、離散位相比較器はDin−CLK位相関係が上記最
適な位相関係になるようにVCOにオフセット電圧を与
える効果しか持たない。従って、本発明のクロック再生
回路は、線形位相比較器の特長である低ジッタの特長を
保ちながら、Din−CLK位相関係を最適点に保つこ
とが可能である。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a conventional clock recovery circuit, a discrete phase comparator for discriminating the lead / lag of the phase of the CLK signal with respect to the Din signal, and an output signal of the discrete phase comparator. The main feature is to add an offset voltage generator that gives a narrower band limitation than the loop filter and add the output of this offset voltage generator to the loop. Conventional clock recovery circuits use only one of either a linear or discrete phase comparator, while the clock recovery circuit of the present invention uses both linear and discrete phase comparators. That is different. In the present invention, the phase lead / lag discrimination threshold of the discrete phase comparator is set to the optimum Din for the linear phase comparator.
By setting the -CLK phase relationship (phase difference of zero), the discrete phase comparator gives an offset voltage to the VCO so that the Din-CLK phase relationship becomes the optimum phase relationship. Therefore, even when the free-running frequency of the VCO deviates from the optimum point, the action of the offset voltage causes the Din-C
An effect is obtained in which the LK phase difference is attracted and fixed near the optimum point. Further, as a result, even if the free-running frequency of the VCO deviates from the optimum point, the punching timing in the D-FF can be kept constant regardless of the value of DF. In particular, when the band of the offset voltage generator is made sufficiently narrower than the band of the loop filter, the dynamic characteristics of the clock recovery circuit are determined by the linear phase comparator, and the discrete phase comparator uses the Din-CLK. It has only the effect of giving an offset voltage to the VCO so that the phase relationship becomes the optimum phase relationship. Therefore, the clock recovery circuit of the present invention can maintain the Din-CLK phase relationship at the optimum point while maintaining the feature of low jitter which is the feature of the linear phase comparator.

【0015】上記のように本発明においては、離散位相
比較器により線形位相比較器にとって最適な入力−クロ
ック位相関係になるようにVCOにオフセット電圧が与
えられるので、VCOの自走周波数が最適点からずれて
も最適点に引き寄せられ固定される。このため従来構成
の回路における優れた低ジッタ特性を保ちながら、VC
Oの自走周波数がシフトしても回路動作が入力の遷移密
度係数の影響を受けないクロック再生回路が実現され、
ロックレンジ拡大が可能となる。
As described above, in the present invention, since the offset voltage is applied to the VCO by the discrete phase comparator so that the input-clock phase relationship is optimum for the linear phase comparator, the free-running frequency of the VCO is the optimum point. Even if it deviates from it, it is attracted to the optimum point and fixed. Therefore, while maintaining the excellent low jitter characteristics of the circuit of the conventional configuration, VC
A clock recovery circuit is realized in which the circuit operation is not affected by the transition density coefficient of the input even if the free-running frequency of O shifts.
The lock range can be expanded.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1は本発明第1の実施の形態を
示すブロック図である。本実施の形態は線形位相比較器
2、ループフィルタ3、VCO4、離散位相比較器2
6、オフセット電圧発生器41、加算器24から構成さ
れる。線形位相比較器2は入力データDinとクロック
CLKの位相差に比例した直流電圧成分を含む信号を出
力する機能を有し、離散位相比較器26は入力データD
inとクロックCLKの位相ずれの方向を判別してずれ
の方向(進み/遅れ)のみを出力する機能を有する。本
実施の形態は、従来のクロック再生回路(前記図8)に
離散位相比較器26及びオフセット電圧発生器41を付
加し、オフセット電圧発生器41の出力を加算器24を
介してループに戻す構成である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the linear phase comparator 2, the loop filter 3, the VCO 4, the discrete phase comparator 2 are used.
6, an offset voltage generator 41, and an adder 24. The linear phase comparator 2 has a function of outputting a signal including a DC voltage component proportional to the phase difference between the input data Din and the clock CLK, and the discrete phase comparator 26 outputs the input data Din.
It has a function of determining the phase shift direction of in and the clock CLK and outputting only the shift direction (lead / lag). In this embodiment, the discrete phase comparator 26 and the offset voltage generator 41 are added to the conventional clock recovery circuit (FIG. 8), and the output of the offset voltage generator 41 is returned to the loop via the adder 24. Is.

【0017】以下、離散位相比較器26をD−FF20
により実現し、ループフィルタ3をラグリードフィルタ
により実現し、オフセット電圧発生器41を積分器22
により実現する場合を例に説明する。D−FF20のデ
ータ端子DにはCLK信号が入力し、トリガ入力端子に
はデータ入力端子1からのDin信号が入力する。Di
nが立ち上がる時点でCLKがローであれば(つまりC
LKの位相が進んでいれば)D−FF20の出力はロー
となり、Dinが立ち上がる時点でCLKがハイであれ
ば(つまりCLKの位相が遅れていれば)ハイとなる。
D−FF20の出力が反転する位相関係の閾値は、位相
差ゼロ、すなわち従来技術において説明した線形位相比
較器2の最適な位相関係と一致している。
Hereinafter, the discrete phase comparator 26 will be referred to as the D-FF 20.
And the loop filter 3 by a lag lead filter, and the offset voltage generator 41 by the integrator 22.
An example case will be described below. The CLK signal is input to the data terminal D of the D-FF 20, and the Din signal from the data input terminal 1 is input to the trigger input terminal. Di
If CLK is low when n rises (that is, C
The output of the D-FF 20 becomes low when the phase of LK is advanced, and becomes high when CLK is high at the time when Din rises (that is, when the phase of CLK is delayed).
The threshold value of the phase relationship at which the output of the D-FF 20 is inverted matches the phase difference of zero, that is, the optimum phase relationship of the linear phase comparator 2 described in the related art.

【0018】積分器22はD−FF20の出力信号に対
してループフィルタ3よりも狭い帯域制限を課して出力
し、加算器24を介してVCOにオフセット電圧を与え
る。CLKとDinの位相差がゼロに近い場合にはD−
FF20の出力にはハイとローが交互に現れ、そのマー
ク率はほぼ50%となることから、積分器22の出力は
ほぼゼロとなり、VCO4へは影響を与えない。一方C
LKとDinに位相差が存在する場合には、D−FF2
0出力はハイまたはローに固定され、それに従って積分
器22の出力は、所定の時定数(=帯域の逆数)で値が
変化する。積分器22の出力電圧はVCO4にオフセッ
ト電圧として働くので、CLKとDinの位相差は減少
してゆく。CLKとDinの位相差がゼロに近づくと、
D−FF20出力はあるマーク率でハイとローが交互に
現れるようになり、積分器22出力の値は保たれ安定す
る。なお、積分器22としては、例えば演算増幅器を用
いた積分器のように2つの入力端子を有し、両入力端子
に与えられる電圧の差に比例した電圧を積分して出力す
る、いわゆる完全積分器が好適である。
The integrator 22 imposes a narrower band limit on the output signal of the D-FF 20 than the loop filter 3 and outputs the signal, and gives an offset voltage to the VCO via the adder 24. If the phase difference between CLK and Din is close to zero, D-
High and low alternately appear in the output of the FF 20, and the mark ratio thereof becomes approximately 50%, so that the output of the integrator 22 becomes approximately zero and does not affect the VCO 4. On the other hand, C
When there is a phase difference between LK and Din, D-FF2
The 0 output is fixed to high or low, and accordingly, the output of the integrator 22 changes its value with a predetermined time constant (= reciprocal of the band). Since the output voltage of the integrator 22 acts on the VCO 4 as an offset voltage, the phase difference between CLK and Din decreases. When the phase difference between CLK and Din approaches zero,
The output of the D-FF 20 becomes alternately high and low at a certain mark ratio, and the value of the output of the integrator 22 is kept stable. The integrator 22 has two input terminals, such as an integrator using an operational amplifier, and integrates and outputs a voltage proportional to the difference between the voltages applied to both input terminals. Vessels are preferred.

【0019】図2は本実施の形態の動作を示すタイムチ
ャートである。まず、同期成立直後の状態を説明する。
離散位相比較器26の出力21は、入力データDin
(a)とクロックCLK(b)との位相関係によりその
出力をハイまたはローに切り換える。(I)に示すCL
K位相が進んでいる場合にはローを出力し、(III)に
示すCLK位相が遅れている場合にはハイを出力し、
(II)に示す最適な位相関係(CLKとDinの位相差
ゼロ)の場合にはハイかローのどちらか(不定)を出力
する。
FIG. 2 is a time chart showing the operation of this embodiment. First, the state immediately after the establishment of synchronization will be described.
The output 21 of the discrete phase comparator 26 is the input data Din
Its output is switched to high or low depending on the phase relationship between (a) and the clock CLK (b). CL shown in (I)
It outputs low when the K phase is advanced, and outputs high when the CLK phase shown in (III) is delayed,
In the case of the optimum phase relationship shown in (II) (zero phase difference between CLK and Din), either high or low (undefined) is output.

【0020】(I)〜(III)のどの場合においても、
オフセット電圧発生器41(=積分器22)の出力電圧
(オフセット電圧)はその時定数に従って、離散位相比
較器26の出力21の方向に変化を始める。このオフセ
ット電圧がVCO4に入力されることにより、CLKと
Dinの位相関係は減少する方向に変化する。この結
果、上記時定数程度の時間が経過するまでに、Din
(e)とCLK(f)の位相差は(I)〜(III)のど
の場合においてもほぼゼロとなり〔図2(e)、
(f)〕、オフセット電圧は(I)〜(III)のそれぞ
れについて異なる値に漸近する。これ以降、オフセット
電圧は(I)〜(III)のそれぞれについて異なる値を
保ち続けるが、これは離散位相比較器26の出力21が
ハイとローとを遷移することにより保たれる(図2
(g))。(I)の場合はマーク率<50%で、(II)
の場合はマーク率=約50%で、(III)の場合はマー
ク率>50%で遷移するため、それぞれの場合で異なる
オフセット電圧を発生することができる。
In any of (I) to (III),
The output voltage (offset voltage) of the offset voltage generator 41 (= integrator 22) starts to change in the direction of the output 21 of the discrete phase comparator 26 according to its time constant. By inputting this offset voltage to the VCO 4, the phase relationship between CLK and Din changes in a decreasing direction. As a result, the time Din
The phase difference between (e) and CLK (f) is almost zero in any case of (I) to (III) [Fig. 2 (e),
(F)], the offset voltage gradually approaches different values for each of (I) to (III). After that, the offset voltage keeps a different value for each of (I) to (III), but this is kept by the output 21 of the discrete phase comparator 26 transiting between high and low (FIG. 2).
(G)). In the case of (I), the mark rate is <50%, and (II)
In the case of (3), the mark ratio is about 50%, and in the case of (III), the mark ratio is> 50%. Therefore, different offset voltages can be generated in each case.

【0021】なお、このような遷移が起こるのは、離散
位相比較器26の2値の出力でVCO4をフィードバッ
ク制御しているためである。また、この遷移の発生する
時間スケールはオフセット電圧発生器41の時定数程度
である。この時定数を十分に大きく取れば、すなわち、
オフセット電圧発生器41の帯域を十分に狭帯域にすれ
ば、本クロック再生回路の動的な特性(プルインレン
ジ、ジッタ耐性など)は線形位相比較器2を使用した従
来のクロック再生回路と同じとなる。
The reason why such a transition occurs is that the VCO 4 is feedback-controlled by the binary output of the discrete phase comparator 26. The time scale at which this transition occurs is approximately the time constant of the offset voltage generator 41. If this time constant is made large enough, that is,
If the band of the offset voltage generator 41 is made sufficiently narrow, the dynamic characteristics (pull-in range, jitter tolerance, etc.) of this clock recovery circuit are the same as those of the conventional clock recovery circuit using the linear phase comparator 2. Become.

【0022】図3はループフィルタ3の出力電圧とオフ
セット電圧発生器41の出力電圧の時間変化を示す図で
ある。オフセット電圧発生の過程を説明するために、V
CO4の自走周波数が最適な周波数よりも低周波にずれ
ている場合を記載した。時刻t0において入力データD
inが与えられると、時定数の小さい(つまり帯域の広
い)ループフィルタ3の出力電圧は急速に変化し、時刻
t1にロックが成立する。この時点では、VCO4の自
走周波数が低周波にずれているので、図2(III)に示
すようにCLKの位相がDinの位相よりも遅れること
で、ループフィルタ3の出力電圧を正側にシフトさせて
いる。ロック成立の時点t1以降は、離散位相比較器2
6の出力はハイに固定され、オフセット電圧発生器41
の出力電圧が大きい時定数(狭帯域)で正側に変化す
る。
FIG. 3 is a diagram showing changes over time in the output voltage of the loop filter 3 and the output voltage of the offset voltage generator 41. In order to explain the process of generating the offset voltage, V
The case where the free-running frequency of CO4 deviates to a lower frequency than the optimum frequency is described. Input data D at time t0
When in is given, the output voltage of the loop filter 3 having a small time constant (that is, a wide band) changes rapidly, and lock is established at time t1. At this point, the free-running frequency of the VCO 4 is deviated to a low frequency, so that the phase of CLK is delayed from the phase of Din as shown in FIG. It is shifting. After the time point t1 when the lock is established, the discrete phase comparator 2
The output of 6 is fixed high and the offset voltage generator 41
Output voltage changes to the positive side with a large time constant (narrow band).

【0023】位相比較係数(位相比較器における入力位
相差と出力平均電圧の比)は離散位相比較器の方が線形
位相比較器に比べて格段に大きいので、オフセット電圧
発生器41の時定数経過後までに、DinとCLKの位
相差はゼロ近くに減少し、ループフィルタ3の出力はゼ
ロ近くに漸近し、オフセット電圧発生器41の出力電圧
は或る正電圧に漸近する。以降、離散位相比較器26の
出力はオフセット電圧発生器41の時定数程度のタイム
スケールでハイとローを遷移する。ここで、50%を超
えるマーク率で遷移を継続することにより、オフセット
電圧発生器41の出力電圧は或る正電圧を維持する。
Since the phase comparison coefficient (the ratio of the input phase difference and the output average voltage in the phase comparator) is significantly larger in the discrete phase comparator than in the linear phase comparator, the time constant of the offset voltage generator 41 elapses. By a later time, the phase difference between Din and CLK decreases to near zero, the output of loop filter 3 asymptotically approaches zero, and the output voltage of offset voltage generator 41 asymptotically approaches a positive voltage. After that, the output of the discrete phase comparator 26 transits between high and low on the time scale of the time constant of the offset voltage generator 41. Here, by continuing the transition at a mark ratio exceeding 50%, the output voltage of the offset voltage generator 41 maintains a certain positive voltage.

【0024】図4は線形位相比較器2と離散位相比較器
26を一つの位相比較器とみなした場合の位相比較特性
(Din−CLK位相差と加算器出力25との関係)で
ある。入力データDinの遷移密度係数(DF)を0.
5と0.25の場合について示した。図4はオフセット
電圧発生器41の時定数よりも長い時間経過後の位相比
較特性であり、これよりもタイムスケールが短い入力変
化に対しては、線形位相比較器2のみの位相比較特性
(前記図10)となる。線形位相比較器2のみの位相比
較特性(前記図10)と比較すると、VCO4の自走周
波数が高い場合(I)にも低い場合(III)にも、Di
n−CLK位相差はゼロ近くまで減少することがわか
る。これは、VCO4の自走周波数が或る程度シフトし
てもDin−CLK位相差は最適点付近に固定され、D
Fの影響を受けないことを意味する。
FIG. 4 shows phase comparison characteristics (relationship between the Din-CLK phase difference and the adder output 25) when the linear phase comparator 2 and the discrete phase comparator 26 are regarded as one phase comparator. The transition density coefficient (DF) of the input data Din is set to 0.
The case of 5 and 0.25 is shown. FIG. 4 shows a phase comparison characteristic after a lapse of a time longer than the time constant of the offset voltage generator 41, and the phase comparison characteristic of the linear phase comparator 2 alone (the above-mentioned 10). Compared with the phase comparison characteristic of the linear phase comparator 2 alone (FIG. 10 above), the VCO 4 has a high free running frequency (I) and a low free running frequency (III).
It can be seen that the n-CLK phase difference decreases to near zero. This is because even if the free-running frequency of the VCO 4 shifts to some extent, the Din-CLK phase difference is fixed near the optimum point.
It means that it is not affected by F.

【0025】図5はVCO4の自走周波数と線形位相比
較器出力17の平均電圧との関係を示す図である。図5
はオフセット電圧発生器41の時定数よりも長い時間経
過後の関係を示しており、これよりもタイムスケールが
短い入力変化(例えばロック成立直後)に対しては、線
形位相比較器2のみの関係(前記図11)となる。従来
の関係(前記図11)と比較すると、離散位相比較器2
6を付加したことにより、VCO4の自走周波数が変化
しても線形位相比較器の出力17の平均電圧がほとんど
変化しない領域(中央の平坦な領域)が現れている。こ
の領域内ではDin−CLK位相差はゼロ近くとなって
おり、DFの影響を受けない。そして、この領域に相当
する周波数範囲の分だけロックレンジが拡大されている
ことになる。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the free-running frequency of the VCO 4 and the average voltage of the linear phase comparator output 17. Figure 5
Indicates the relationship after a lapse of a time longer than the time constant of the offset voltage generator 41, and the relationship of only the linear phase comparator 2 with respect to an input change having a time scale shorter than this (for example, immediately after lock is established). (FIG. 11). Compared with the conventional relationship (FIG. 11 above), the discrete phase comparator 2
Due to the addition of 6, a region (a flat region in the center) where the average voltage of the output 17 of the linear phase comparator hardly changes even when the free-running frequency of the VCO 4 changes appears. Within this region, the Din-CLK phase difference is close to zero and is not affected by DF. Then, the lock range is expanded by the frequency range corresponding to this region.

【0026】図6はVCO4の自走周波数と離散位相比
較器の出力21の平均電圧との関係を示す図である。図
6についてもオフセット電圧発生器41の時定数よりも
長い時間経過後の関係であり、これよりもタイムスケー
ルが短い入力変化に対しては、離散位相比較器の出力2
1の平均電圧は追従しない。VCO4の自走周波数が最
適値よりも高い場合(I)には離散位相比較器の出力2
1の平均電圧が下がり、VCO4へ負のオフセット電圧
を与える。逆にVCO4の自走周波数が最適値よりも低
い場合(III)には離散位相比較器の出力21の平均電
圧が上がり、VCO4へ正のオフセット電圧を与える。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the free-running frequency of the VCO 4 and the average voltage of the output 21 of the discrete phase comparator. FIG. 6 also shows the relationship after a lapse of a time longer than the time constant of the offset voltage generator 41, and for the input change whose time scale is shorter than this, the output 2 of the discrete phase comparator is
The average voltage of 1 does not follow. When the free-running frequency of the VCO 4 is higher than the optimum value (I), the output 2 of the discrete phase comparator
The average voltage of 1 drops, giving a negative offset voltage to VCO 4. On the contrary, when the free-running frequency of the VCO 4 is lower than the optimum value (III), the average voltage of the output 21 of the discrete phase comparator rises and gives the VCO 4 a positive offset voltage.

【0027】上記のオフセット電圧でVCO4の自走周
波数を補償できる領域がロックレンジの増加分となり、
この領域内ではDin−CLK位相差はゼロ近くとな
る。なお、この領域を超えてVCO4の自走周波数がシ
フトした場合には、Din−CLK位相差がゼロでなく
なることにより、線形位相比較器の出力17の平均電圧
がゼロでない値を持ち、ロックを維持することになる。
The region where the free-running frequency of the VCO 4 can be compensated by the above offset voltage is the increment of the lock range,
In this region, the Din-CLK phase difference is close to zero. If the free-running frequency of the VCO 4 shifts beyond this range, the average voltage of the output 17 of the linear phase comparator has a non-zero value because the Din-CLK phase difference is not zero, and the lock is generated. Will be maintained.

【0028】なお、線形位相比較器2の構成は図1の構
成に限られない。すなわち、D−FF10を遅延回路で
実現することもできるし(参考文献:C.R.Hogge,JR.,"A
Se1f Correcting Clock Recovery Circuit",Jounal of
Lightwave Tech.,vo1,LT-3,No.6,1985,p1323)、さら
にその遅延回路にはD−FF9の出力の代わりにDin
を直接入力するようにしてもよい。また、EXOR1
3、EXOR14を論理積ゲートに変更(参考文献:特
開平2000−68991)した線形位相比較器40
(前記図12)においては、位相比較特性がDFの影響
を受けないVCO4の自走周波数がポイントでしか存在
しないという問題を有するが、この線形位相比較器40
として第1の実施の形態を適用することにより、VCO
4の自走周波数がシフトしてもオフセット電圧により補
償され、Din−CLK位相差が最適点付近に保たれる
効果が得られる。
The configuration of the linear phase comparator 2 is not limited to that shown in FIG. That is, the D-FF 10 can be realized by a delay circuit (reference: CRHogge, JR., "A
Se1f Correcting Clock Recovery Circuit ", Jounal of
Lightwave Tech., Vo1, LT-3, No.6,1985, p1323), and the delay circuit has Din instead of the output of D-FF9.
You may make it input directly. Also, EXOR1
3, the linear phase comparator 40 in which the EXOR 14 is changed to a logical product gate (reference document: Japanese Patent Laid-Open No. 2000-68991)
In FIG. 12 described above, there is a problem that the free-running frequency of the VCO 4 in which the phase comparison characteristic is not influenced by DF exists only at the point, but this linear phase comparator 40
By applying the first embodiment as
Even if the free-running frequency of 4 shifts, it is compensated by the offset voltage, and the effect that the Din-CLK phase difference is kept near the optimum point is obtained.

【0029】また、本第1の実施の形態ではループフィ
ルタ3をラグリードフィルタで実現する場合を例として
説明したが、ループフィルタ3はラクフィルタやアクテ
ィブフィルタでもよい。ただし、ラグリードフィルタ
は、ラクフィルタと比較して帯域及びダンピングファク
タを独立に設定できる点で優れる。また、ラグリードフ
ィルタは、アクティブフィルタと比較して広帯域演算増
幅器が不要であり、特に光通信における高ビットレート
信号のクロック再生の用途において高集積化、低消費電
力化を達成し易い特長を持つ。なお、アクティブフィル
タを使用するとラグリードフィルタを使用する場合より
も一般にロックレンジが拡大されるメリットが得られる
が、本発明ではオフセット電圧発生器41にロックレン
ジ拡大効果があるため、ループフィルタ3にアクティブ
フィルタを使用するメリットは存在しない。
Further, in the first embodiment, the case where the loop filter 3 is realized by the lag lead filter has been described as an example, but the loop filter 3 may be an easy filter or an active filter. However, the lag lead filter is superior to the lag filter in that the band and the damping factor can be set independently. In addition, the lag-lead filter does not require a wide-band operational amplifier as compared with an active filter, and has a feature that it is easy to achieve high integration and low power consumption especially in the application of clock reproduction of a high bit rate signal in optical communication. . It should be noted that the use of the active filter has an advantage that the lock range is generally expanded as compared with the case of using the lag lead filter. However, in the present invention, the offset voltage generator 41 has an effect of expanding the lock range. There is no benefit to using active filters.

【0030】図7は本発明第2の実施の形態を示す図で
ある。本実施の形態は線形位相比較器2、ループフイル
タ3、VCO4、離散位相比較器26、オフセット電圧
発生器41、加算器24、ロック検出器27、掃引信号
発生器33、スイッチ(経路選択器)29から構成され
る。本実施の形態は第1の実施の形態にロック検出器2
7と掃引信号発生器33を付加した構成になっている。
ロック時の動作は第1の実施の形態と同じであるが、ア
ンロック時に掃引信号発生器33が掃引信号を発生して
VCO4を掃引する機能が第1の実施の形態に付加され
ている。
FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. The present embodiment has a linear phase comparator 2, a loop filter 3, a VCO 4, a discrete phase comparator 26, an offset voltage generator 41, an adder 24, a lock detector 27, a sweep signal generator 33, a switch (path selector). It is composed of 29. This embodiment is the same as the lock detector 2 of the first embodiment.
7 and the sweep signal generator 33 are added.
The operation at the time of lock is the same as that of the first embodiment, but the function of the sweep signal generator 33 to generate the sweep signal and sweep the VCO 4 at the time of unlock is added to the first embodiment.

【0031】上記の掃引機能の付加により、広いプルイ
ンレンジを得ることができる。掃引信号はアンロック時
にのみ発生する必要があるので、ロック、アンロックを
判定するロック検出器27を付加している。ロック検出
器27の構成には、D−FF打ち抜きタイプ、ビート信
号検出タイプなどが広く知られている、D−FF打ち抜
きタイプは、D−FF、直流検波器により構成すること
ができる。すなわちCLKを90度移相した信号をD−
FFのデータ入力端子に入力し、DinをD−FFのト
リガ入力端子に入力する。ロック時にはD−FFはハイ
またはローのどちらかを固定で出力するのに対して、ア
ンロック時にはD−FFはハイとローを交互に出力す
る。これは、アンロック時はCLKとDinの位相関係
が出鱈目になる現象を利用している。そして直流検波器
でD−FFの出力を直流検波すると、ロック時にはほぼ
ゼロになるのに対し、アンロック時には高い検波レベル
が得られる。従って、検波レベルの大小でロック、アン
ロックの判定が可能である。
A wide pull-in range can be obtained by adding the sweep function. Since the sweep signal needs to be generated only when unlocked, a lock detector 27 for determining lock or unlock is added. As the configuration of the lock detector 27, a D-FF punching type, a beat signal detecting type and the like are widely known. The D-FF punching type can be configured by a D-FF and a DC detector. That is, a signal obtained by phase-shifting CLK by 90 degrees is D-
It is input to the data input terminal of the FF and Din is input to the trigger input terminal of the D-FF. When locked, the D-FF outputs either high or low fixedly, whereas when unlocked, the D-FF alternately outputs high and low. This utilizes a phenomenon in which the phase relationship between CLK and Din becomes invisible when unlocked. Then, when the output of the D-FF is DC-detected by the DC detector, it becomes almost zero when locked, whereas a high detection level is obtained when unlocked. Therefore, it is possible to determine lock / unlock depending on the detection level.

【0032】一方、ビート信号検出タイプはアンロック
時に位相比較器の出力に現れるビート信号(CLK周波
数とDinビットレートに対応する周波数の差の周波
数)を直接に直流検波して検出する方法である。この方
法でも、検波レベルの大小でロック、アンロックの判定
が可能である。掃引信号発生器33はロック検出器27
がアンロックを検出したときに掃引信号を発生してVC
C4を掃引する。この掃引信号発生器33はアナログの
発振器により簡単に実現できる。アナログの発振器は例
えば図7に示すように積分器22とシュミットトリガイ
ンバータ31をループ状に接続することで構成できる。
スイッチ29はロック検出器27の出力に応じて切り替
わって経路を選択するものであり、ロック時には経路2
1と30とを接続し、アンロック時には経路30と32
とを接続する。従って、ロック時には本実施の形態は第
1の実施の形態と全く同じ動作が実現されるのに対し、
アンロック時には掃引信号発生器33は掃引信号(図7
の構成では三角波)を発生してVCO4を掃引する。こ
れにより、広いプルインレンジを得ることができる。な
お、スイッチ29は経路を選択するものであれば何でも
よく、デジタルゲートによるセレクタでもよい。また、
シュミットトリガインバータ31は入出力にヒステリシ
ス特性を持つシュミットトリガ回路ならなんでもよく、
シュミットトリガ特性を持つデジタルゲートの他、ヒス
テリシスコンパレータでも良い。
On the other hand, the beat signal detection type is a method for directly detecting the beat signal appearing at the output of the phase comparator (the frequency of the difference between the CLK frequency and the frequency corresponding to the Din bit rate) when unlocked by direct-current detection. . Also with this method, it is possible to determine whether the signal is locked or unlocked depending on the detection level. The sweep signal generator 33 is the lock detector 27.
Generates a sweep signal and detects VC
Sweep C4. The sweep signal generator 33 can be easily realized by an analog oscillator. The analog oscillator can be configured by connecting the integrator 22 and the Schmitt trigger inverter 31 in a loop as shown in FIG. 7, for example.
The switch 29 switches the path according to the output of the lock detector 27 to select a path.
1 and 30 are connected, and when unlocked, paths 30 and 32
And connect. Therefore, in the locked state, the operation of this embodiment is exactly the same as that of the first embodiment, whereas
When unlocked, the sweep signal generator 33 causes the sweep signal (see FIG. 7).
In the above configuration, a triangular wave) is generated to sweep VCO4. Thereby, a wide pull-in range can be obtained. Note that the switch 29 may be any switch as long as it selects a path, and may be a selector using a digital gate. Also,
The Schmitt trigger inverter 31 may be any Schmitt trigger circuit having a hysteresis characteristic for input and output,
In addition to a digital gate having a Schmitt trigger characteristic, a hysteresis comparator may be used.

【0033】本実施の形態は、アンロック時に動作する
掃引信号発生回路33と、ロック時に動作するオフセッ
ト電圧発生器41とが共通化されているため、両回路を
別々に構成する場合と比較して回路規模が小さく低消費
電力である特徴がある。また、本実施の形態は第1の実
施の形態と比較して広いプルインレンジを得ることがで
きる。
In this embodiment, since the sweep signal generating circuit 33 that operates when unlocked and the offset voltage generator 41 that operates when locking are common, a comparison is made with a case where both circuits are configured separately. It is characterized by a small circuit scale and low power consumption. In addition, the present embodiment can obtain a wider pull-in range than the first embodiment.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明のクロック再生回路は、動的には
線形位相比較器のみを使用したクロック再生回路の優れ
たジッタ特性を保ちながら、静的には入力データDin
とクロックCLKの位相関係を最適点に固定することが
できる。これにより、VCOの自走周波数がシフトした
場合においてもクロック再生回路の動作(D−FF打ち
抜きタイミング、ジッタ特性等)が入力データDinの
遷移密度係数(DF)の影響を受けない効果を奏する。
The clock recovery circuit of the present invention dynamically maintains the excellent jitter characteristic of the clock recovery circuit using only the linear phase comparator, while statically maintaining the input data Din.
The phase relationship between the clock CLK and the clock CLK can be fixed at the optimum point. As a result, the operation of the clock recovery circuit (D-FF punching timing, jitter characteristics, etc.) is not affected by the transition density coefficient (DF) of the input data Din even when the free-running frequency of the VCO is shifted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本実施の形態の動作を示すタイムチャート。FIG. 2 is a time chart showing the operation of the present embodiment.

【図3】ループフィルタ3の出力電圧とオフセット電圧
発生器41の出力電圧の時間変化を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing changes over time in the output voltage of the loop filter 3 and the output voltage of the offset voltage generator 41.

【図4】線形位相比較器2と離散位相比較器26を一つ
の位相比較器とみなした場合の位相比較特性図。
FIG. 4 is a phase comparison characteristic diagram when the linear phase comparator 2 and the discrete phase comparator 26 are regarded as one phase comparator.

【図5】VCO4の自走周波数と線形位相比較器出力1
7の平均電圧との関係図。
FIG. 5: Free running frequency of VCO 4 and linear phase comparator output 1
7 is a relationship diagram with the average voltage of 7.

【図6】VCO4の自走周波数と離散位相比較器出力2
1の平均電圧との関係図。
FIG. 6 Free running frequency of VCO 4 and discrete phase comparator output 2
FIG. 3 is a relational diagram with the average voltage of 1.

【図7】本発明の第2の実施の形態を示す回路図。FIG. 7 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図8】従来のクロック再生回路の一例を示す回路図。FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a conventional clock recovery circuit.

【図9】従来のクロック再生回路の動作を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an operation of a conventional clock recovery circuit.

【図10】線形位相比較器2の位相比較特性図。10 is a phase comparison characteristic diagram of the linear phase comparator 2. FIG.

【図11】VCO4の自走周波数と線形位相比較器出力
17の平均電圧との関係図。
FIG. 11 is a relationship diagram between the free-running frequency of the VCO 4 and the average voltage of the linear phase comparator output 17.

【図12】線形位相比較器の別の構成例を示す図。FIG. 12 is a diagram showing another configuration example of a linear phase comparator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…データ入力端子 2…線形位
相比較器 3…ループフィルタ 4…電圧制
御発振器(VCO) 5…クロック出力端子 6…バツフ
ア 7…バッファ6の非反転出力 8…バッフ
ァ6の反転出力 9…D型フリップフロップ(D−FF) 10…D型フリップフロップ(D−FF) 11…D−FF9の出力 12…D−
FF10の出力 13…排他的論理和ゲート(EXOR) 14…排他的論理和ゲート(EXOR) 15…EX
OR13の出力 16…EXOR14の出力 17…線形
位相比較器2の出力 18…ループフィルタ3の出力 19…加算
器 20…D型フリップフロップ(D−FF) 21…離散
位相比較器26の出力 22…積分器 23…オフセット電圧発生器41の出力 24…加算
器 25…加算器24の出力 26…離散
位相比較器 27…ロック検出器 28…ロッ
ク検出器27の出力 29…スイツチ 30…オフセット電圧発生器41の入力 31…シュ
ミットトリガインバータ 32…シュミットトリガインバータ31の出力 33…掃引信号発生器 34…デー
タ出力端子 35…論理積ゲート 36…論理
積ゲート 37…論理積ゲート35の出力 38…論理
積ゲート36の出力 39…バツフア 40…線形
位相比較器 41…オフセット電圧発生器
1 ... Data input terminal 2 ... Linear phase comparator 3 ... Loop filter 4 ... Voltage controlled oscillator (VCO) 5 ... Clock output terminal 6 ... Buffer 7 ... Non-inverted output of buffer 6 8 ... Inverted output of buffer 6 9 ... D type Flip-flop (D-FF) 10 ... D-type flip-flop (D-FF) 11 ... D-FF 9 output 12 ... D-
Output 13 of FF10 ... Exclusive OR gate (EXOR) 14 ... Exclusive OR gate (EXOR) 15 ... EX
Output 16 of OR 13 ... Output of EXOR 14 17 ... Output of linear phase comparator 2 18 ... Output of loop filter 3 19 ... Adder 20 ... D-type flip-flop (D-FF) 21 ... Output 22 of discrete phase comparator 26 ... Integrator 23 ... Output of offset voltage generator 41 24 ... Adder 25 ... Output of adder 24 26 ... Discrete phase comparator 27 ... Lock detector 28 ... Output of lock detector 27 29 ... Switch 30 ... Offset voltage generator 41 input 31 ... Schmitt trigger inverter 32 ... Schmitt trigger inverter 31 output 33 ... Sweep signal generator 34 ... Data output terminal 35 ... AND gate 36 ... AND gate 37 ... AND gate 35 output 38 ... AND gate 36 output 39 ... buffer 40 ... linear phase comparator 41 ... offset voltage generator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−107727(JP,A) 特開 昭60−113530(JP,A) 特開 昭52−4153(JP,A) 特開 平6−303131(JP,A) 特開 平5−129942(JP,A) 特開 平11−122099(JP,A) 特開 昭59−219025(JP,A) 特開 平10−256901(JP,A) 特開 平4−256218(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03L 7/06 - 7/14 H04L 7/02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP 58-107727 (JP, A) JP 60-113530 (JP, A) JP 52-4153 (JP, A) JP 6- 303131 (JP, A) JP 5-129942 (JP, A) JP 11-122099 (JP, A) JP 59-219025 (JP, A) JP 10-256901 (JP, A) JP-A-4-256218 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H03L 7 /06-7/14 H04L 7/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電圧によって発振周波数を制御される電圧
制御発振器と、 入力端子からの入力信号に対する前記電圧制御発振器の
出力信号の位相差を検出し、この位相差に比例した直流
電圧成分を含む信号を出力する第1の位相比較器と、 入力端子からの入力信号に対する前記電圧制御発振器の
出力信号の位相ずれ方向を判別し、この位相ずれ方向を
出力する第2の位相比較器と、 前記第1の位相比較器の出力信号から所定の帯域以下の
成分を取出すループフィルタと、 前記第2の位相比較器の出力信号から前記ループフィル
タの帯域よりも狭帯域の成分を取出すオフセット電圧発
生器と、 前記ループフィルタの出力と前記オフセット電圧発生器
の出力とを入力し、両信号の電圧加算結果を前記電圧制
御発振器を制御する電圧として送出する加算器と、 を備えたことを特徴とするクロック再生回路であって、 前記クロック再生回路の同期状態を判別するロック検出
器と、 前記ロック検出器がアンロックと判別した場合に掃引信
号を発生して前記電圧制御発振器を掃引する掃引信号発
生器と、を備え、 前記掃引信号発生器は、前記オフセット電圧発生器とシ
ユミツトトリガ回路と経路選択器とから構成され、前記
経路選択器は、前記ロック検出器がロックと判別した場
合に前記第2の位相比較器出力と前記オフセット電圧発
生器入力とを接続し、前記ロック検出器がアンロックと
判別した場合に前記シュミットトリガ回路出力と前記オ
フセット電圧発生器入力とを接続することを特徴とする
クロック再生回路。
1. A voltage controlled oscillator whose oscillation frequency is controlled by a voltage, and a phase difference between an output signal of the voltage controlled oscillator and an input signal from an input terminal is detected, and a DC voltage component proportional to the phase difference is included. A first phase comparator which outputs a signal; a second phase comparator which determines a phase shift direction of an output signal of the voltage controlled oscillator with respect to an input signal from an input terminal and outputs the phase shift direction; A loop filter that extracts a component of a predetermined band or less from the output signal of the first phase comparator, and an offset voltage generator that extracts a component of a narrower band than the band of the loop filter from the output signal of the second phase comparator The output of the loop filter and the output of the offset voltage generator are input, and the voltage addition result of both signals is sent as a voltage for controlling the voltage controlled oscillator. An adder, a clock recovery circuit, characterized in that it comprises a lock detection to determine the synchronization state of the clock recovery circuit
Sweep signal when the lock detector and the lock detector are judged to be unlocked.
Signal to generate a sweep signal to sweep the voltage controlled oscillator
And a sweep signal generator, the sweep signal generator and the offset voltage generator.
Comprised of a yumit trigger circuit and a path selector,
The route selector is used when the lock detector determines that it is locked.
The output of the second phase comparator and the offset voltage
Connect to the raw instrument input and the lock detector unlocks and
If it is determined that the Schmitt trigger circuit output and the
Characterized by connecting to the input of the fusing voltage generator
Clock recovery circuit.
【請求項2】前記オフセット電圧発生器は、積分器であ
ることを特徴とする請求項1に記載のクロック再生回
路。
2. The clock recovery circuit according to claim 1, wherein the offset voltage generator is an integrator.
【請求項3】前記ループフィルタはラグリードフィルタ
であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載
のクロック再生回路。
3. The clock recovery circuit according to claim 1, wherein the loop filter is a lag lead filter.
【請求項4】前記第2の位相比較器はD型フリップフロ
ップであることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何
れかに記載のクロック再生回路。
4. The clock regenerating circuit according to claim 1, wherein the second phase comparator is a D-type flip-flop.
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