JP4156529B2 - 選択可能なクロッキング・アーキテクチャ - Google Patents

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    • H04L7/02Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information

Description

本発明は、一般に選択可能なクロッキング・アーキテクチャに関する。
図1を参照して、光ファイバ20を経由して送信される光信号を生成するために、直列変換器/送信器5が使われ得る。
このように、送信器5は、出力レジスタ24から並列にデータのビットを受信し、このデータの並列ストリームをデータの直列ストリームを示す出力信号に変換する。次に、該出力信号は光ファイバ20に伝達される。このために、該送信器5は、ファイバ20に伝達されるデータのビット(出力レジスタ24からの)を並列に受信する入力レジスタ12を備え得る。入力レジスタ12によって受信されるデータは、電気光(E/O)コンバータ11を経由してファイバ20に接続される並列直列変換回路、即ちセレクタ14に伝達される。次に、セレクタ14は、データの直列ストリームのビットを示す出力信号を(その出力端子において)生成する。光学シリアルバス20のために、セレクタ14は、セレクタ14からの出力信号によって駆動される光源11を経由してバス20に接続され得る。
入力レジスタ12のオペレーションは、送信器5のクロック信号線19に出現するクロック信号(「TXPICLK信号」と称される)のエッジに同期する。このように、TXPICLK信号の所定のエッジに同期することによって、出力レジスタ24は、新しいデータを受信し、格納されたデータを入力レジスタ12に転送する。
セレクタ14によって実行される並列直列変換の特性により、セレクタ14においては、TXPICLK信号より高い周波数を有するクロック信号(クロック信号線13に出現する)によってそのクロッキングが行われる。このライン・レート・クロック信号13を生成するために、送信器5のクロック乗算ユニット回路(図示せず)が、送信器5において実行されなければならない。
クロック信号線13上のクロック信号とTXPICLK信号とは、理想的には同期されるが、これらの信号は異なる周波数を有する。しかし、これらのクロック信号を生成する方法およびこれらのクロック信号を互いに同期する方法は、送信器5に関すると関連するさまざまなプロパティに影響を及ぼし得る。例えば、これらのクロック信号を生成して互いに同期する方法は、クロック信号間のフェーズ・エラーまたはジッター、位相マージン、クロック生成回路によって散逸する電力、およびクロック生成回路によって消費されるボード・スペースに影響を及ぼし得る。
図2および図3は、送信器または直列変換器を経由して光ファイバ51へのデータの送信に関連するクロック信号を生成するための異なるスキーム示す。
より詳しくは、図2を参照して、このようなスキームは、直列変換器即ち送信器50を使用する事を含む。該送信器50は、データの直列ビットを示す信号を提供する並列直列変換回路即ちマルチプレクサ54を備える。この信号は、電気光(E/O)コンバータ21を駆動し、それに応じてコンバータ21は光信号を光ファイバ51上に駆動する。
マルチプレクサ54によって供給される信号は、送信器50の入力レジスタ52からマルチプレクサ54によって並列に受信されるデータの直列ビットを表す。このように、入力レジスタ52は、データを(特定用途向け集積回路(ASIC)67の)出力レジスタ63から受信し、クロック信号線70に出現するクロック信号(「TXPICLK」と称される)と同期してデータをマルチプレクサ54に伝達する。出力レジスタ63は、「TXPCLK」信号(「TXPICLK」信号と同じ信号であり、主にASIC67によって生じる往復遅延による位相差だけ離間している)と称される信号を受信し、TXPICLK信号のエッジと同期の際にそのデータの供給を入力レジスタ52に同期させる。
マルチプレクサ54は、マルチプレクサ54によって実行されるデータの並列直列変換により入力52および出力レジスタ63より高い周波数で動作する。このように、マルチプレクサ54のオペレーションは、クロック信号線62からマルチプレクサ54によって受信されるクロック信号のエッジに同期される。
TXPCLKクロック信号線72上に存在するクロック信号を生成するために、送信器50は、位相ロックループ回路の少なくとも一部を形成する位相周波数比較器(PFC)64および電圧制御発振器(VCO)66を備える。送信器50は、この位相ロックループ回路を使用して、TXPICLK信号がクロック信号線62に出現するクロック信号と同期する事を保証する。図2に図示するように、VCO66の出力端子は、TXPCLK信号をクロック信号線72上に生成する。図2に示される配置により、クロック信号線72は、TXPICLK信号が出現するクロック信号線70に接続される。従って、示すように、VCO66は、TXPCLK72とTXPICLK70とのクロックライン間の往復遅延偏差を補償する。
PFC64は、TXPICLK信号を受信するためにクロック信号線70に接続される入力端子76を有する。PFC64の他の入力端子74は、クロック乗算ユニット(CMU)56の出力端子に接続される。CMU56は、「TXREFCLK」と称される基準クロック信号を受信する入力端子58を有する。CMU56は、クロック信号線62に出現する信号をTXREFCLK基準クロック信号に同期させるが、クロック信号線62上のクロック信号の周波数はTXREFCLK基準クロック信号の周波数より相当高くなり得る。また、CMU56は、低い周波数のクロック信号をPFC64の入力端子74上に生成する。この低い周波数のクロック信号は、クロック信号線62に存在するクロック信号に同期する。
クロック信号線70は、インターフェースとしてのASIC67において内面的にクロック信号線72に接続され、かつASIC67は、VCO66の出力端子に接続される。この配置により、結果的にPFC64とVCO66から形成された位相ロックループ回路は、TXPICLK信号を入力端子74においてCMU56によって提供されるクロック信号に同期させるように動作する。従って、この配置の結果として、クロック信号線70に出現するTXPICLK信号およびクロック信号72に出現するTXPCLK信号は、各々クロック信号線62に出現するクロック信号と同期される。
図4を参照して、送信器200は、入力端子212および入力端子214を有する位相周波数比較器(PFC)210を備える。更に後述するように、送信器200は、特定の動作モードに応じて、入力信号端子として1つの入力端子212、214およびフィードバック信号入力端子として他の入力端子212、214を配置する。入力端子212は、TXPICLK入力クロック信号線230に接続されるクロック信号線に接続される第1の入力端子と、TXREFCLK基準クロック信号を伝達するクロック信号線234に接続される他の入力端子とを有する2:1セレクタ222の出力端子に接続される。セレクタ222の選択入力端子は、「TXPCLKSEL」と称される信号、即ち、送信器200を2つのモードのうちの1つにセットするように選択的にアサートされるかディアサートされる信号を伝達するクロック信号線238に接続される。PFC210の出力端子216は、送信器200の外部端子217に接続され、電圧制御発振器(VCO)220の入力端子に接続される。
図3を参照して、送信器50上において基準クロック・ソースおよび基準クロック入力端子間の回路(即ち、CMU56上の基準クロック入力)が、ジッター除去機能を提供するために使用されても良い。このように、回路69は、送信器50を含む。しかし、回路69において、送信器50は、異なる構成(後述する)に接続され、かつ送信器50は、外部の電圧制御水晶発振器(VCXO)112に接続されて使用される。
図2に示される送信器50と異なって、回路69のPFC64は、クロック信号線62上のクロック信号をTXREFCLK基準クロック信号に同期させる配置において使用され得る。このように、図2の送信器50と関連して説明した方法のように、PFC64の1つの入力端子76は、TXREFCLK基準クロック信号をクロック信号線58から受信し、PFC64の他の入力端子は、出力信号をCMU56から受信する。しかし、PFC64の出力端子は、CMU56の入力端子に出現する信号を制御するための位相ロックループ回路を形成する電圧制御水晶発振器112(および、ループフィルタ100)に接続される。
この配置によって、結果的に生じた回路69の位相ループロック回路は、クロック信号をTXREFCLK信号に「ロック」するためにCMU56に提供されるこのクロック信号の周波数および位相を調整する。VCXO112によって提供されるクロック信号に応答して、CMU56は、クロック信号線74および78(CMU56からの他の出力クロック信号線)に存在するクロック信号と共に、クロック信号線62上のクロック信号を生成する。
回路69の利点は、ジッター除去機能がVCXO基盤の位相ロックループ回路により提供されるという事である。従って、この配置により、クリーンなTXREFCLK基準クロック信号は必要とされない。回路69の欠点は、図2に示される配置と比較して位相マージンがより少ないという事である。従って、図2および3に示される配置は、異なるアーキテクチャ間でトレードオフされる様々な利点および欠点を有する。
両方のアーキテクチャを許容するために、本発明の選択可能なクロッキング・アーキテクチャを有する送信器200が図4に示される。送信器200は、クロック信号(「TXPICLK」と称される)を伝達する第1のクロック信号線207に接続され、かつ第2のクロック信号線205に接続される先入れ先出し方式(FIFO)格納装置204を備える。FIFO204は、TXPICLK信号と同期してデータを受信する。FIFO204は、クロック信号線205に出現するクロック信号と同期して、格納されているデータを並列直列変換回路即ちセレクタ202に送信する。次に、セレクタ202は、例えばシリアルバス、または光バスの場合には光バスを駆動する光源に接続され得る出力端子203を有する。また、セレクタ202は、セレクタ202から出力端子203へのシリアルデータの転送をクロッキングするためのクロック信号を受信するクロック端子209を備える。FIFO204は、出力レジスタ(図4において図示せず)からのデータのような入力データを受信する入力データライン201を有する。
図4に示される回路の残りの部分は、クロック信号線205、207および209に出現するクロック信号を生成するクロック回路を形成する。特に、この回路は、送信器200のための2つのクロック生成モードのうちの1つを選択する。このような方式で、第1のモードにおいて、該回路は、基準クロック信号(「TXREFCLK」と称される)と同期してクロック信号線209に存在するクロック信号を生成する。更に、この第1のモードにおいて、送信器200のクロック回路は、クロック信号線205および207に存在するクロック信号をクロック信号線209に存在するクロック信号と同期させる。第2の動作モードにおいて、送信器200のクロック回路は、TXREFCLK基準クロック信号と同期してクロック信号線205および207に存在するクロック信号を生成し、クロック信号線209上におけるクロック信号の生成をクロック信号線205および207上のクロック信号と同期させる。
第1および第2のモードを説明するために、送信器200の構造が、先ず図4と関連して後述される。次に、この構造との関連で2つの異なるモードが図5および6と関連して説明される。
図4を参照して、送信器200は、入力端子212および入力端子214を有する位相周波数比較器(PFC)を備える。更に後述するように、送信器200は、特定の動作モードに応じて、入力信号端子として1つの入力端子212、214およびフィードバック信号入力端子として他の入力端子212、214を配置する。入力端子212は、TXPICLK入力クロック信号線207に接続されるクロック信号線に接続される第1の入力端子と、TXREFCLK基準クロック信号を伝達するクロック信号線234に接続される他の入力端子とを有する2:1セレクタ222の出力端子に接続される。セレクタ222の選択入力端子は、「TXPCLKSEL」と称される信号、即ち、送信器200を2つのモードのうちの1つにセットするように選択的にアサートされるかディアサートされる信号を伝達するクロック信号線238に接続される。PFC210の出力端子216は、送信器200の外部端子217に接続され、電圧制御発振器(VCO)220の入力端子に接続される。
PFC210の他の入力端子214は、2:1セレクタ224の出力端子214に接続される。VCO220の出力端子は、2:1セレクタ226の1つの入力端子に接続される。セレクタ226の選択端子は、TXPCLKSEL選択信号238に接続され、セレクタ226の出力端子は、TXPCLK信号を伝達するクロック信号線240に接続され、セレクタ226の入力端子は、クロック発振器250の出力端子のうちの1つに接続される。セレクタ224の他の入力端子は、セレクタ258の出力端子に接続される。セレクタ258の選択入力端子は、セレクタ258の出力端子に出現するクロック信号の周波数を選択するために信号線207を通じて伝達される「TXREFSEL」と称される選択信号を受信する。セレクタ258の1つの入力端子は、セレクタ224および226の入力端子に接続される。セレクタ258の他の入力端子は、周波数分割器256の出力端子に接続される。周波数分割器256の入力端子は、クロック発振器250の他の出力端子に接続される。
クロック発振器250の他の出力端子は、クロック信号をクロック信号線209に提供する。クロック発振器250の他の出力端子は、出力信号を出力クロック信号線251上に提供し、クロック発振器250の入力端子は、VCO252の出力端子に接続される。VCO252の入力端子は、後述されるように使用される外部端子253に接続される。
また、送信器200は、クロック信号線234に接続される1つの入力端子を有するセレクタ225を備える。セレクタ225の他の入力端子は、後述されるように使用される外部端子242に接続される。セレクタ225の出力端子は、PFC262の入力端子に接続される。PFC262の出力端子は、後述されるように使用される外部出力端子263に接続される。PFC262の他の入力端子は、セレクタ260の出力端子に接続される。セレクタ260の1つの入力端子は、クロック信号線205に接続され、セレクタ260の他の入力端子は、セレクタ258の出力端子に接続される。図4に図示するように、PFC262、セレクタ260、セレクタ258、周波数分割器256、クロック発振器250、およびVCO252は、クロック乗算ユニット(CMU)208を形成する。
上記の配置により、TXPCLKSEL信号は、送信器200を第1のモードにセットして図5に示される信号経路を設定するようにアサート(例えば、ハイ状態の駆動)され得る。このモードにおいて、送信器200は、送信器200の外部に存在する追加回路に接続される。例えば、該回路は、クロック信号端子217と接地との間で接続されるループフィルタ302を備え得る。電圧制御水晶発振器(VCXO)304は、クロック信号217に接続された入力端子を有する。VCXO304の出力端子は、クロック信号端子242に接続される。また、該回路は、端子263と接地との間で接続されるループフィルタ300を備える。
アサートされているTXPCLKSEL信号に応答して、TXREFCLK基準クロック信号は、セレクタ225を通してPFC262の入力端子に送られる。さらに、PFC262は、この入力信号の位相および周波数をクロック発振器250の出力信号の位相および周波数と比較する。従って、PFC262は、閉ループ内のVCO252を制御してクロック発振器250によって生成されるクロック信号をTXREFCLK基準クロック信号に同期させる。クロック発振器250からの出力信号は、クロック信号線205に現れ、PFC210の入力端子214に出現する。
さらに、PFC210の出力端子216に存在する出力信号は、PFC210の入力端子212へ送られる。この配置により、PFC210は、クロック信号線207に存在するクロック信号の位相および周波数を入力端子214に出現するクロック発振器250によって生成されるクロック信号と比較する。従って、この配置により、PFC210およびVCO220によって形成された位相ロックループは、クロック信号線207に出現する信号の位相をクロック信号線209に出現するクロック信号と同期させる。図5に図示するように、クロック信号線205に出現するクロック信号、クロック発振器250によって生成される。
従って、図5に示される配置において、基準クロック信号は、セレクタ202のオペレーションを同期させるクロック信号を生成するのに用いる。FIFO204内のデータの格納を同期させるクロック信号は、クロック信号線209に出現するクロック信号と同期して 生成される。
TXPCLKSEL信号は、図6に示される信号経路を設定する第2の動作モードに送信器200を設定するようにディアサート(例えば、ロー状態の駆動)され得る。この第2の動作モードにおいて、PFC210の入力端子212は、PFC210に対する基準または入力信号となり、PFC210は、この信号を入力端子214に出現する信号に同期させる。この場合、第2のモードの際、入力端子214に出現する信号は、クロック発振器250からの出力信号である。従って、図6に図示するように、送信器の第2の動作モードにおいて、PFC210、VCXO304、およびループフィルタ302は、TXREFCLK基準クロック信号と同期してクロック信号線205および207上に両方のクロック信号を生成するための位相ロックループ回路を形成する。クロック発振器250は、信号と同期してクロック信号線209に存在するクロック信号を生成する。
図7を参照して、本発明の一部の実施形態において、送信器200は、光学線送信カード500の一部、即ち、例えば光学転送ネットワーク(OTN)の一部であってもよい。例のように、送信カード500は、光ネットワークルーターまたはスイッチの一部であってもよい。送信カード500は、データを送信器200のFIFO204(図4)に並列に供給する出力レジスタ(図7に図示せず)を含む特定用途向け集積回路(ASIC)502(例えば、光ネットワークフレーマまたは順方向誤り修正デバイス)を備え得る。データは、例えばコンピュータのようなデータソース600またはネットワーク・ブリッジからASIC502によって受信される。また、光学送信カード500は、送信器200の出力端子203に存在する信号に応答して、光信号を光学シリアルバス510上に生成する光源508(例えば、レーザダイオード・デバイス)を備え得る。他の変形も可能である。
図4を参照して、送信器200のモードの選択(TXPCLKSEL信号を経由して)は、多数の方法で設定され得る。例えば、入力信号線238は、送信器200用のモードを選択するために特定の電圧レベル(即ち、論理1または論理0レベル)に結線によって接続され得る。あるいは、TXPCLKSEL信号の信号レベルは、プログラム可能なレジスタのビットを経由してセットであってもよい。他の配置も可能である。
本発明は限られた数の実施形態に関して記載されたが、ここからの多数の修正変更を当業者は認めるであろう。本発明の真の精神および範囲内におけるこの種の修正変更の全てが添付の特許請求の範囲に包含される事が意図される。
従来技術の直列バス送信器の概要図である。 直列変換器/送信器の概要図である。 直列変換器/送信器の概要図である。 本発明の一実施形態による選択可能なクロッキング・アーキテクチャを有する直列変換器/送信器の概要図である。 本発明の一実施形態による異なるモードのオペレーションの図4の送信器を示す図面である。 本発明の一実施形態による異なるモードのオペレーションの図4の送信器を示す図面である。 本発明の一実施形態による光送信器の概要図である。

Claims (19)

  1. 第1のクロック信号を並列直列データ変換回路に提供する段階と、
    第2のクロック信号を前記変換回路によって変換されるデータを格納するメモリに提供する段階と、
    前記第1および第2のクロック信号のうちの1つを基準クロック信号に選択的に同期させる段階と、
    前記第1および第2クロック信号のうちの他の1つを位相ロックループ回路に入力し、その入力に対応する前記位相ロックループ回路の出力信号を、前記基準クロック信号に同期された前記第1および第2のクロック信号のうちの前記1つに同期させる段階と
    を備える方法。
  2. 前記選択的に同期させる段階が、
    前記第1のクロック信号を前記基準クロック信号に同期させる第1のモードおよび前記第2のクロック信号を前記基準クロック信号に同期させる第2のモードに同期回路を選択的にセットする段階を備える、請求項1に記載の方法。
  3. 前記選択的に同期させる段階が、
    前記基準クロック信号と前記第1のクロック信号の基となる信号とのうちの1つを位相ロックループ回路の入力端子に選択的に提供する段階を備える、請求項1に記載の方法。
  4. 前記基準クロック信号を前記位相ロックループ回路の入力端子に提供する段階に応答して、前記第1のクロック信号を前記基準クロック信号に同期させる、請求項3に記載の方法。
  5. 前記基準クロック信号を前記位相ロックループ回路の入力端子に提供する段階に応答して、前記第2のクロック信号を前記第1のクロック信号に同期させる段階を更に備える、請求項4に記載の方法。
  6. 前記第1のクロック信号の基となる信号を前記位相ロックループ回路の入力端子に提供する段階に応答して、前記第1のクロック信号を前記第2のクロック信号に同期させる、請求項3に記載の方法。
  7. 前記第1のクロック信号の基となる信号を前記位相ロックループ回路の入力端子に提供する段階に応答して、前記第2のクロック信号を前記第1のクロック信号に同期させる、請求項3に記載の方法。
  8. 第1のクロック信号を受信する並列直列データ変換回路と、
    前記変換回路によって変換されるデータを格納し、第2のクロック信号を受信するメモリと、
    前記第1および第2クロック信号のうちの1つを基準クロック信号に選択的に同期させるクロック回路と、
    を備え、
    前記クロック回路は、前記第1および第2のクロック信号のうちの他の1つが入力される位相ロックループ回路を備え、その入力に対応する前記位相ロックループ回路の出力信号を、前記基準クロック信号に同期された前記第1および第2のクロック信号のうちの前記1つに同期させる装置。
  9. 前記クロック回路が、前記第1のクロック信号を前記基準クロック信号に同期させる第1のモードと、前記第2のクロック信号を前記基準クロック信号に同期させる第2のモードとを有する、請求項8に記載の装置。
  10. 前記クロック回路が、
    前記第1および第2のクロック信号のうちの1つを提供する位相ロックループ回路と、
    基準クロック信号と前記第1のクロック信号の基となる信号とのうちの1つを前記位相ロックループ回路の入力端子に選択的に提供するセレクタ回路と
    を備える、請求項8に記載の装置。
  11. 前記位相ロックループ回路が前記第1のクロック信号を提供し、前記基準クロック信号を前記位相ロックループ回路の入力端子に提供するセレクタ回路に応答して前記第1のクロック信号を前記基準クロック信号に同期させる、請求項10に記載の装置。
  12. 前記位相ロックループ回路が前記第2のクロック信号を提供し、前記第1のクロック信号の基となる信号を前記位相ロックループ回路の入力端子に提供するセレクタ回路に応答して前記第2のクロック信号を前記第1のクロック信号に同期させる、請求項10に記載の装置。
  13. 前記変換回路が、前記第1のクロック信号と同期してデータを表す信号を提供する、請求項8に記載の装置。
  14. データを提供するデータソースと、
    バスと、
    第1のクロック信号を受信し、前記第1のクロック信号と同期して直列フォーマットのデータを表す信号を生成する並列直列データ変換回路と、
    前記データソースに接続されて、並列フォーマットのデータを受信し、第2のクロック信号と同期して前記変換回路によって変換されるデータを伝達するメモリと、
    前記第1および第2のクロック信号のうちの1つを基準クロック信号に選択的に同期させるクロック回路と、
    を備え、
    前記クロック回路は、前記第1および第2のクロック信号のうちの他の1つが入力される位相ロックループ回路を備え、その入力に対応する前記位相ロックループ回路の出力信号を、前記基準クロック信号に同期された前記第1および第2のクロック信号のうちの前記1つに同期させるシステム。
  15. 前記クロック回路が、前記第1のクロック信号を前記基準クロック信号に同期させる第1のモードと、前記第2のクロック信号を前記基準クロック信号に同期させる第2のモードとを有する、請求項14に記載のシステム。
  16. 前記クロック回路が、
    前記第1および第2のクロック信号のうちの1つを提供する位相ロックループ回路と、
    基準クロック信号と前記第1のクロック信号の基となる信号とのうちの1つを前記位相ロックループ回路の入力端子に選択的に提供するセレクタ回路とを備える、請求項14に記載のシステム。
  17. 前記位相ロックループ回路が、前記第1のクロック信号を提供し、前記基準クロック信号を前記位相ロックループ回路の入力端子に提供するセレクタ回路に応答して前記第1のクロック信号を前記基準クロック信号に同期させる、請求項16に記載のシステム。
  18. 前記位相ロックループ回路が、前記第2のクロック信号を提供し、前記第1のクロック信号の基となる信号を前記位相ロックループ回路の入力端子に提供するセレクタ回路に応答して前記第2のクロック信号を前記第1のクロック信号に同期させる、請求項16に記載のシステム。
  19. 前記第2のクロック信号と同期して、前記メモリに格納されている前記データを前記変換回路に送信する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
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