JP4477372B2 - Signal processing circuit - Google Patents

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Description

本発明は、信号処理回路に関し、特にLSIチップ間の信号伝送あるいはチップ内の複数の素子や回路ブロック間での信号伝送、ボード間や匡体間の信号伝送を高速で行うことができる信号処理回路に関する。   The present invention relates to a signal processing circuit, and in particular, signal processing capable of performing signal transmission between LSI chips, signal transmission between a plurality of elements and circuit blocks in a chip, and signal transmission between boards and housings at high speed. Regarding the circuit.

(第1の背景技術)
コンピュータやその他の情報処理機器を構成する部品の性能は大きく向上してきた。例えばSRAM、DRAM、プロセッサ、スイッチ用LSIの性能向上が挙げられる。これに伴いこれらの部品あるいは要素の間の信号伝送速度を向上させていかなければ、システムの性能を向上できないという事態になっている。例を挙げると、SRAMやDRAM等のメモリとプロセッサの間の速度のギャップは大きくなる傾向になり、近年はこの速度ギャップがコンピュータの性能向上の妨げになりつつある。また、これらのチップ間の信号伝送だけでなく、チップの大型化に伴いチップ内の素子や回路ブロック間の信号伝送速度も、チップの性能を制限する大きな要因となってきている。さらには、周辺機器とプロセッサ/チップセット間の信号伝送もシステム全体の性能を制限する要素になっている。
(First background art)
The performance of components that make up computers and other information processing equipment has greatly improved. For example, the performance of SRAM, DRAM, processor, and switching LSI can be improved. Along with this, unless the signal transmission speed between these components or elements is improved, the performance of the system cannot be improved. For example, the speed gap between a memory such as SRAM or DRAM and a processor tends to increase, and in recent years, this speed gap is becoming an obstacle to improving the performance of computers. Further, not only the signal transmission between these chips but also the signal transmission speed between the elements and circuit blocks in the chip has become a major factor limiting the performance of the chip as the chip becomes larger. Furthermore, signal transmission between the peripheral device and the processor / chipset is also an element that limits the performance of the entire system.

また、通信基幹向けの装置においては、処理すべき信号バンド幅が1チャネルあたり10Gb/sから40Gb/sと大きな値となっている。これらの装置には複数のチャネルから信号が出入りするため、装置内部では必然的に特定の処理チップに出入りする信号帯域が数100Gb/sにも達する。このような大容量の信号を伝えるため、これらの装置内では信号線あたり数Gb/sから数10Gb/sの信号伝送速度が必要となる。   Further, in a communication backbone device, the signal bandwidth to be processed is a large value from 10 Gb / s to 40 Gb / s per channel. Since signals enter and exit these devices from a plurality of channels, the signal bandwidth that inevitably enters and exits a specific processing chip within the device reaches several hundred Gb / s. In order to transmit such a large-capacity signal, a signal transmission speed of several Gb / s to several tens Gb / s per signal line is required in these devices.

このような高速の信号を送受信する場合の大きな技術課題として、高速の信号を受信してより低速の並列信号に変換するための受信回路(demultiplexを行うのでデマルチプレクサと称される場合も多い)の設計があげられる。例えば40Gb/sという高速の信号を並列信号に変換するためには、高速のコンパレータを非常に短い時間間隔で動作させて信号を受信・判定する必要がある。   A receiving circuit for receiving a high-speed signal and converting it to a lower-speed parallel signal is a major technical problem when transmitting and receiving such a high-speed signal (this is often referred to as a demultiplexer because demultiplexing is performed) Design. For example, in order to convert a high-speed signal of 40 Gb / s to a parallel signal, it is necessary to operate a high-speed comparator at very short time intervals to receive and determine the signal.

現在、数Gb/sから10Gb/sの速度に対する受信回路はCMOS回路技術を使って実現されている。より高速の領域では化合物半導体やSiGe混晶半導体素子を使うのが一般的であるが、コスト、及び大規模集積回路との集積化可能性から、CMOS回路で実現することが望まれている。   Currently, receiver circuits for speeds from several Gb / s to 10 Gb / s are implemented using CMOS circuit technology. In a higher speed region, a compound semiconductor or SiGe mixed crystal semiconductor element is generally used. However, it is desired to realize a CMOS circuit because of cost and possibility of integration with a large-scale integrated circuit.

図42は、従来技術によるデマルチプレクサの構成を示す。デマルチプレクサ回路4201、4202及び4203は、同じ構成を有し、1ビットの入力シリアル信号を2ビットのパラレル信号に変換する。入力信号は、マスタラッチ4211、スレーブラッチ4212及びマスタラッチ4213を介して第1の出力信号として出力され、マスタラッチ4214及びスレーブラッチ4215を介して第2の出力信号として出力される。ラッチ4211,4213,4215は、クロック信号の立ち上がりに同期してラッチする。ラッチ4212,4214は、クロック信号の立ち下がりに同期してラッチする。ラッチ4111〜4215の構成の詳細は、後に図43を参照しながら説明する。 FIG. 42 shows the configuration of a demultiplexer according to the prior art. The demultiplexer circuits 4201, 4202, and 4203 have the same configuration, and convert a 1-bit input serial signal into a 2-bit parallel signal. The input signal is output as a first output signal through the master latch 4211, the slave latch 4212, and the master latch 4213, and is output as a second output signal through the master latch 4214 and the slave latch 4215. The latches 4211, 4213, and 4215 latch in synchronization with the rising edge of the clock signal. The latches 4212 and 4214 latch in synchronization with the falling edge of the clock signal. Details of the configuration of the latches 4111 to 4215 will be described later with reference to FIG.

分周器4204は、10GHzのクロック信号CLK_INを基に、5GHzのクロック信号CLK1及び2.5GHzのクロック信号CLK2,CLK_OUTを生成する。10GHzのクロック信号CLK_INは、フリップフロップ4231のクロック端子に入力される。フリップフロップ4231の出力端子及び入力端子間にインバータ4232が接続される。フリップフロップ4231は、5GHzのクロック信号CLK1を出力する。5GHzのクロック信号CLK1は、フリップフロップ4241のクロック端子に入力される。フリップフロップ4241の出力端子及び入力端子間にインバータ4242が接続される。フリップフロップ4241は、2.5GHzのクロック信号CLK2,CLK_OUTを出力する。   The frequency divider 4204 generates the 5 GHz clock signal CLK1 and the 2.5 GHz clock signals CLK2 and CLK_OUT based on the 10 GHz clock signal CLK_IN. The 10 GHz clock signal CLK_IN is input to the clock terminal of the flip-flop 4231. An inverter 4232 is connected between the output terminal and the input terminal of the flip-flop 4231. The flip-flop 4231 outputs a 5 GHz clock signal CLK1. The 5 GHz clock signal CLK1 is input to the clock terminal of the flip-flop 4241. An inverter 4242 is connected between the output terminal and the input terminal of the flip-flop 4241. The flip-flop 4241 outputs 2.5 GHz clock signals CLK2 and CLK_OUT.

デマルチプレクサ回路4201は、5GHzのクロック信号CLK1に同期して、10Gb/s(ビット/秒)の入力信号DATA_INを入力し、2ビットの出力信号D10及びD11を出力する。例えば、出力信号D10は偶数番目、出力信号D11は奇数番目のデータを含む。   The demultiplexer circuit 4201 inputs a 10 Gb / s (bit / second) input signal DATA_IN in synchronization with the 5 GHz clock signal CLK1 and outputs 2-bit output signals D10 and D11. For example, the output signal D10 includes even-numbered data and the output signal D11 includes odd-numbered data.

デマルチプレクサ回路4202は、2.5GHzのクロック信号CLK2に同期して、入力信号D10を入力し、2ビットの出力信号D0及びD2を出力する。デマルチプレクサ回路4203は、2.5GHzのクロック信号CLK2に同期して、入力信号D11を入力し、2ビットの出力信号D1及びD3を出力する。すなわち、1ビットのシリアル信号DATA_INは、4ビットのパラレル信号D0,D1,D2,D3に変換される。入力信号DATA_INは、データD0,D1,D2,D3の順に変換される。   The demultiplexer circuit 4202 receives the input signal D10 in synchronization with the 2.5 GHz clock signal CLK2, and outputs 2-bit output signals D0 and D2. The demultiplexer circuit 4203 receives the input signal D11 in synchronization with the 2.5 GHz clock signal CLK2, and outputs 2-bit output signals D1 and D3. That is, the 1-bit serial signal DATA_IN is converted into 4-bit parallel signals D0, D1, D2, and D3. The input signal DATA_IN is converted in the order of data D0, D1, D2, D3.

図43は、ラッチ4211〜4215の構成を示す。このラッチは、差動ラッチ(CMLラッチ)であり、差動クロック信号clk及びclkxに同期して、差動入力信号in及びinxをラッチし、差動出力信号out及びoutxを出力する。   FIG. 43 shows the configuration of the latches 4211 to 4215. This latch is a differential latch (CML latch), latches the differential input signals in and inx in synchronization with the differential clock signals clk and clkx, and outputs the differential output signals out and outx.

以下、MOS電界効果トランジスタ(FET)を単にトランジスタという。pチャネルトランジスタ4301bは、ゲートがグランドに接続され、ソースが電源電位(正電位)に接続され、ドレインが出力信号outの線に接続される。トランジスタ4301aは、ゲートがグランドに接続され、ソースが電源電位に接続され、ドレインが出力信号outxの線に接続される。nチャネルトランジスタ4302bは、ゲートが入力信号inxの線に接続され、ドレインが出力信号outの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ4303のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ4302aは、ゲートが入力信号inの線に接続され、ドレインが出力信号outxの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ4303のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ4303は、ゲートがクロック信号clkの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ4306のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ4306は、ゲートが電圧vbnの線に接続され、ソースがグランドに接続される。   Hereinafter, a MOS field effect transistor (FET) is simply referred to as a transistor. The p-channel transistor 4301b has a gate connected to the ground, a source connected to the power supply potential (positive potential), and a drain connected to the line of the output signal out. The transistor 4301a has a gate connected to the ground, a source connected to the power supply potential, and a drain connected to the line of the output signal outx. The n-channel transistor 4302b has a gate connected to the input signal inx line, a drain connected to the output signal out line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 4303. The n-channel transistor 4302a has a gate connected to the input signal in line, a drain connected to the output signal outx line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 4303. The n-channel transistor 4303 has a gate connected to the line of the clock signal clk and a source connected to the drain of the n-channel transistor 4306. The n-channel transistor 4306 has a gate connected to the voltage vbn line and a source connected to the ground.

nチャネルトランジスタ4304aは、ゲートが出力信号outxの線に接続され、ドレインが出力信号outの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ4305のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ4304bは、ゲートが出力信号outの線に接続され、ドレインが出力信号outxの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ4305のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ4305は、ゲートがクロック信号clkxの線に接続され、ソースがトランジスタ4306のドレインに接続される。   The n-channel transistor 4304a has a gate connected to the output signal outx line, a drain connected to the output signal out line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 4305. The n-channel transistor 4304b has a gate connected to the output signal out line, a drain connected to the output signal outx line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 4305. The n-channel transistor 4305 has a gate connected to the line of the clock signal clkx and a source connected to the drain of the transistor 4306.

クロック信号clkが高レベルのときには、入力信号in,inxが同じ論理で出力信号out,outxとして出力され、トランジスタ4304a,4304bの回路に記憶される。クロック信号clkが低レベル(クロック信号clkが高レベル)のときには、トランジスタ4304a,4304bの回路の記憶内容が維持されて、出力信号out,outxとして出力される。   When the clock signal clk is at a high level, the input signals in and inx are output as the output signals out and outx with the same logic and stored in the circuits of the transistors 4304a and 4304b. When the clock signal clk is at a low level (clock signal clk is at a high level), the stored contents of the circuits of the transistors 4304a and 4304b are maintained and output as output signals out and outx.

一般的にCMOSで用いられている受信回路(デマルチプレクサ)は図42に示すように高ゲイン増幅回路の後段に差動ラッチ(CML latch)を用いたtree型デマルチプレクサを配置することで実現される。Tree型デマルチプレクサでは初段のラッチが受信したい波形のBaud rateと同じ最高周波数で動作し、次段以降が最高周波数の1/2、1/4、1/8・・・で動作する。   As shown in FIG. 42, a receiving circuit (demultiplexer) generally used in CMOS is realized by arranging a tree type demultiplexer using a differential latch (CML latch) after the high gain amplifier circuit. The In the tree type demultiplexer, the first stage latch operates at the same maximum frequency as the Baud rate of the waveform to be received, and the subsequent stages operate at 1/2, 1/4, 1/8... Of the maximum frequency.

従来技術のデマルチプレクサでは初段のラッチが受信信号のBaud rate(40Gb/sの信号なら40GHz)のトグル周波数で動作する必要がある。しかしながら、現在のCMOS技術では40GHzのくり返し周波数で動作するラッチを作ることは非常に困難である。それは回路動作の上限周波数がトランジスタの本質的な速度限界により決まっているからである。   In the conventional demultiplexer, the first stage latch needs to operate at a toggle frequency of the received signal Baud rate (40 GHz for a 40 Gb / s signal). However, with current CMOS technology, it is very difficult to make a latch that operates at a repetition rate of 40 GHz. This is because the upper limit frequency of circuit operation is determined by the intrinsic speed limit of the transistor.

これを解決する方法として、個々のラッチの繰り返し動作の周波数(繰り返し周波数あるいはトグル周波数)は回路の動く範囲の周波数に抑え、足りない分を多相のクロックを使って補うことが一般に行われる。例えば2相のクロック(つまり差動のクロック)を使ってそれぞれのクロックでラッチを動作させる。トグル周波数をf、相の数をnとするとnfの実効周波数でデータを判定することができる。   As a method for solving this, the frequency of repetition operation (repetition frequency or toggle frequency) of each latch is generally limited to the frequency within the range of movement of the circuit, and the missing amount is generally compensated by using a multiphase clock. For example, a two-phase clock (that is, a differential clock) is used to operate the latch with each clock. If the toggle frequency is f and the number of phases is n, data can be determined with an effective frequency of nf.

しかしながら、多相クロックを使って正しくデータ判定を行うためには、多相のクロックを位相間の時間関係を正確に保って発生させる技術が必要である。さらにはこの時間関係を保ってクロック分配を行う必要もある。つまり、周波数が1/nになっているかわりに正確な位相差のクロックを取り扱う技術が必要となる。   However, in order to correctly perform data determination using a multiphase clock, a technique for generating a multiphase clock while accurately maintaining the time relationship between phases is necessary. Furthermore, it is necessary to perform clock distribution while maintaining this time relationship. That is, a technique for handling a clock with an accurate phase difference is required instead of the frequency being 1 / n.

これは、高い周波数を扱うのと同程度に難しい技術である。なぜなら、位相間の時間差に含まれる誤差は、多位相クロックの発生に使われる遅延回路、クロック分配に用いる増幅回路などの要素回路の遅延の誤差で与えられ、これらの遅延はやはり使用されるトランジスタの遅延に比例した量になるからである。   This is as difficult a technique as dealing with high frequencies. This is because the error included in the time difference between the phases is given by the delay error of element circuits such as a delay circuit used for generating a multi-phase clock and an amplifier circuit used for clock distribution, and these delays are also used transistors. This is because the amount is proportional to the delay.

多位相のクロックを発生する技術的困難さに加えて、多位相クロックを使用した受信回路には他の問題がある。それは入力に接続されるラッチやコンパレータの数がn倍になることである。ラッチ等の数がn倍となると入力容量がn倍になり信号の帯域が制限される。クロック配線の総容量もn倍となりクロック分配系の消費電力が増加する。   In addition to the technical difficulties of generating multi-phase clocks, there are other problems with receiver circuits that use multi-phase clocks. That is n times the number of latches and comparators connected to the input. When the number of latches and the like is increased by n times, the input capacitance is increased by n times and the signal band is limited. The total capacity of the clock wiring also becomes n times, and the power consumption of the clock distribution system increases.

(第2の背景技術)
高速の信号を送受信する場合の大きな技術課題として、信号の受信のための高速コンパレータの設計が上げられる。このような高周波数の領域では信号線を伝わる信号振幅は小さな値となる。その小さな信号を論理回路で処理できるようなロジック振幅まで増幅するために、感度が高く、高速で動作するコンパレータ回路が必要となる。
(Second background technology)
A major technical issue in transmitting and receiving a high-speed signal is the design of a high-speed comparator for signal reception. In such a high frequency region, the signal amplitude transmitted through the signal line has a small value. In order to amplify the small signal to a logic amplitude that can be processed by a logic circuit, a comparator circuit having high sensitivity and operating at high speed is required.

現在、数Gb/sから10Gb/sの速度はCMOS回路技術を使って実現されている。より高速の領域では化合物半導体やSiGe混晶半導体素子を使うのが一般的であるが、コスト、及び大規模集積回路との集積化可能性から、CMOS回路で実現することが望まれている。   Currently, speeds of several Gb / s to 10 Gb / s are realized using CMOS circuit technology. In a higher speed region, a compound semiconductor or SiGe mixed crystal semiconductor element is generally used. However, it is desired to realize a CMOS circuit because of cost and possibility of integration with a large-scale integrated circuit.

図44は、一般的なCMOSで用いられているコンパレータ回路として、StrongARM latchと呼ばれる回路(及びその派生回路)を示す。このコンパレータ回路は、クロック信号clkに同期して、差動入力信号in及びinxを入力し、差動出力信号out及びoutxを出力する。   FIG. 44 shows a circuit called StrongARM latch (and its derivative circuit) as a comparator circuit used in a general CMOS. This comparator circuit inputs differential input signals in and inx in synchronization with the clock signal clk, and outputs differential output signals out and outx.

pチャネルトランジスタ4401bは、ゲートがクロック信号clkの線に接続され、ソースが電源電位に接続され、ドレインが信号imの線に接続される。pチャネルトランジスタ4402bは、ゲートが信号imxの線に接続され、ソースが電源電位に接続され、ドレインが信号imの線に接続される。pチャネルトランジスタ4401aは、ゲートがクロック信号clkの線に接続され、ソースが電源電位に接続され、ドレインが信号imxの線に接続される。pチャネルトランジスタ4402aは、ゲートが信号imの線に接続され、ソースが電源電位に接続され、ドレインが信号imxの線に接続される。   In the p-channel transistor 4401b, the gate is connected to the clock signal clk line, the source is connected to the power supply potential, and the drain is connected to the signal im line. The p-channel transistor 4402b has a gate connected to the signal imx line, a source connected to the power supply potential, and a drain connected to the signal im line. In the p-channel transistor 4401a, the gate is connected to the clock signal clk line, the source is connected to the power supply potential, and the drain is connected to the signal imx line. In the p-channel transistor 4402a, the gate is connected to the signal im line, the source is connected to the power supply potential, and the drain is connected to the signal imx line.

nチャネルトランジスタ4403bは、ゲートが信号imxの線に接続され、ドレインが信号imの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ4404bのドレインに接続される。nチャネルトランジスタ4403aは、ゲートが信号imの線に接続され、ドレインが信号imxの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ4404aのドレインに接続される。nチャネルトランジスタ4404bは、ゲートが入力信号inxの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ4405のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ4404aは、ゲートが入力信号inの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ4405のドレインに接続される。トランジスタ4405は、ゲートがクロック信号clkの線に接続され、ソースがグランドに接続される。   The n-channel transistor 4403b has a gate connected to the signal imx line, a drain connected to the signal im line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 4404b. The n-channel transistor 4403a has a gate connected to the signal im line, a drain connected to the signal imx line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 4404a. In the n-channel transistor 4404b, the gate is connected to the line of the input signal inx, and the source is connected to the drain of the n-channel transistor 4405. In the n-channel transistor 4404a, the gate is connected to the line of the input signal in, and the source is connected to the drain of the n-channel transistor 4405. The transistor 4405 has a gate connected to the line of the clock signal clk and a source connected to the ground.

否定論理積(NAND)回路4406は、信号imx及び出力信号outxのNANDを演算し、出力信号outを出力する。NAND回路4407は、信号im及び出力信号outのNANDを演算し、出力信号outxを出力する。   A NAND circuit 4406 calculates a NAND of the signal imx and the output signal outx and outputs an output signal out. The NAND circuit 4407 calculates NAND of the signal im and the output signal out, and outputs an output signal outx.

この回路は、クロック信号clkが立ち上がると正帰還による再生(regeneration)作用により信号が増幅される。入力の回路は、クロック信号clkが低レベルの期間はpチャネルトランジスタ4401a,4401bのプリチャージ素子によりリセット(プリチャージ)される。このプリチャージ期間に出力信号out,outxを保持するためCMOS のNANDゲート4406,4407をクロスカップル(交差結合)したR-Sフリップフロップが使用されている。クロック信号clkが低レベルのとき、信号im及びimxは高レベルとなり、R−Sフリップフロップは前の状態を維持して出力する。   In this circuit, when the clock signal clk rises, the signal is amplified by a regeneration action by positive feedback. The input circuit is reset (precharged) by the precharge elements of the p-channel transistors 4401a and 4401b while the clock signal clk is at a low level. In order to hold the output signals out and outx during the precharge period, an R-S flip-flop in which CMOS NAND gates 4406 and 4407 are cross-coupled (cross-coupled) is used. When the clock signal clk is at a low level, the signals im and imx are at a high level, and the RS flip-flop maintains and outputs the previous state.

StrongARM latchは、クロックを用いるコンパレータとして使用することができ、CMOS回路としては高速で一段でフル振幅のCMOSレベルの信号が得られる特徴がある。しかし、動作をくり返す周波数を5GHz以上に上げようとするのは非常に困難であった。   The StrongARM latch can be used as a comparator using a clock, and as a CMOS circuit, it has a feature that a CMOS signal of a full amplitude can be obtained at a single stage at a high speed. However, it was very difficult to increase the frequency at which the operation was repeated to 5 GHz or more.

その理由は、StrongARMがnチャネルトランジスタとpチャネルトランジスタを用いたpush-pull型回路でregenerationの動作を行うため、リセット状態からnチャネルトランジスタ及びpチャネルトランジスタの両方がアクティブに動作するまでに100ps以上の時間がかかってしまうからである。このため5GHz以上のクロックではregenerationが十分に行われず、信号の増幅ができない。またリセット期間でも完全に内部状態をリセットすることができず、入力信号にかかわらず出力が過去の履歴により決まる一定の値に固定されてしまうという問題が発生する。   The reason is that StrongARM performs a regeneration operation with a push-pull type circuit using an n-channel transistor and a p-channel transistor, so that it is 100 ps or more from the reset state until both the n-channel transistor and the p-channel transistor are activated actively Because it will take a long time. For this reason, regeneration is not performed sufficiently with a clock of 5 GHz or more, and signal amplification cannot be performed. In addition, there is a problem that the internal state cannot be completely reset even during the reset period, and the output is fixed to a constant value determined by the past history regardless of the input signal.

くり返しの周波数(トグル周波数)が上げられないという問題の他にもう一つの重要な問題がある。それはregenerationのスピードが遅いため高速の入力データを受信する際に内部で符号間干渉が生じてしまうことである。正帰還をもつ増幅回路では、信号が指数関数的に増加する現象(再生)が生ずる。今、クロックにより回路がアクティブになった時間をt=0とすると、再生により信号増加は、次式で与えられる。   In addition to the problem that the repetition frequency (toggle frequency) cannot be increased, there is another important problem. That is, since the speed of regeneration is slow, intersymbol interference occurs internally when high-speed input data is received. In an amplifier circuit having a positive feedback, a phenomenon (reproduction) in which the signal increases exponentially occurs. Now, assuming that the time when the circuit is activated by the clock is t = 0, the signal increase by reproduction is given by the following equation.

V(t) = V(0)exp[t/τ]     V (t) = V (0) exp [t / τ]

ここでτは再生回路の時定数である。この時定数はpチャネルトランジスタとnチャネルトランジスタのカットオフ周波数で決まり、30ps 前後の値である。このため例えば40Gb/sという高速信号を受信しようとするとクロックが入ったタイミングのビットの後続のビットの影響を受けて誤動作するという問題が生ずる。これは、入力に対する実効的なサンプリングapertureの幅が再生の時定数で決まるためである。   Here, τ is a time constant of the reproducing circuit. This time constant is determined by the cutoff frequency of the p-channel transistor and the n-channel transistor, and is a value around 30 ps. For this reason, for example, when trying to receive a high-speed signal of 40 Gb / s, there arises a problem that malfunction occurs due to the influence of the bit subsequent to the bit at the timing when the clock enters. This is because the effective sampling aperture width for the input is determined by the reproduction time constant.

また、下記の特許文献1にはデマルチプレクサが記載され、特許文献2にはパルス同期回路が記載されている。   Patent Document 1 below describes a demultiplexer, and Patent Document 2 describes a pulse synchronization circuit.

特開昭59−52914号公報JP 59-52914 A 特開昭58−36088号公報JP 58-36088 A

本発明の目的は、高速信号を受信して正確なサンプリングを行うことができる信号処理回路(デマルチプレクサ)を提供することである。   An object of the present invention is to provide a signal processing circuit (demultiplexer) that can receive a high-speed signal and perform accurate sampling.

本発明の一観点によれば、入力信号を遅延させるための複数タップを有する第1の遅延線と、クロック信号を遅延させるための複数タップを有する第2の遅延線と、各々のデータ入力線が第1の遅延線のタップに接続され、各々のクロック入力線が第2の遅延線のタップに接続され、マスタラッチ及びスレーブラッチの接続回路で構成される複数のクロック制御コンパレータと、複数のクロック制御コンパレータの後段に接続され、複数のクロック制御コンパレータの出力信号の系列のうちのデータ遷移が最も多い系列の次の系列を選択するためのセレクタと、を有する信号処理回路が提供される。クロック制御コンパレータ毎に第1の遅延線による入力信号遅延時間と第2の遅延線によるクロック信号遅延時間との差は異なる値を持つ。 According to one aspect of the present invention, a first delay line having a plurality of taps for delaying an input signal, a second delay line having a plurality of taps for delaying a clock signal, and each data input line Are connected to the tap of the first delay line, each clock input line is connected to the tap of the second delay line, and a plurality of clock control comparators configured by a connection circuit of the master latch and the slave latch, and a plurality of clocks A signal processing circuit is provided that is connected to a subsequent stage of the control comparator and has a selector for selecting the next series of the series having the largest data transition among the series of output signals of the plurality of clock control comparators . The difference between the input signal delay time by the first delay line and the clock signal delay time by the second delay line has a different value for each clock control comparator.

第1及び第2の遅延線を用いることにより、高速信号受信のために必要となる正確なサンプリング間隔を得ることができ、また多数のクロック制御コンパレータを駆動することによる入力帯域の減少及びクロック駆動電力の増加を防ぐことができるため、高速でタイミングマージンが大きい低電力の回路が構成できる。   By using the first and second delay lines, it is possible to obtain an accurate sampling interval required for high-speed signal reception, and to reduce the input band and drive the clock by driving a large number of clock control comparators. Since an increase in power can be prevented, a low-power circuit with a high speed and a large timing margin can be configured.

(第1〜第11の実施形態の原理)
図1(A)は、本発明の第1〜第11の実施形態によるデマルチプレクサ(信号処理回路)の原理構成例を示し、図2はその動作を説明するためのタイミングダイアグラムを示す。
(Principle of the first to eleventh embodiments)
FIG. 1A shows a principle configuration example of a demultiplexer (signal processing circuit) according to first to eleventh embodiments of the present invention, and FIG. 2 shows a timing diagram for explaining the operation thereof.

高速の入力信号Dataは、複数タップを有する遅延線101を伝播することにより遅延される。入力信号Dataがデータ遅延線101の一端より入力され他端が該遅延線101の特性インピーダンス102で終端される。遅延線101は、図1(B)に示すようにインダクタL及び容量C,Cinを含み、各タップ間はインダクタL及び容量Cin,Cで表される。この遅延線の特性インピーダンスZ=√(L/(C+Cin))である。   The high-speed input signal Data is delayed by propagating through the delay line 101 having a plurality of taps. The input signal Data is input from one end of the data delay line 101 and the other end is terminated by the characteristic impedance 102 of the delay line 101. As shown in FIG. 1B, the delay line 101 includes an inductor L and capacitors C and Cin, and each tap is represented by an inductor L and capacitors Cin and C. The characteristic impedance Z of this delay line is Z = √ (L / (C + Cin)).

クロック信号Clockは、複数タップを有するクロック遅延線101を伝播することにより遅延される。クロック信号Clockが遅延線101の一端より入力され他端が該遅延線101の特性インピーダンス102で終端される。遅延線101は、図1(B)に示すようにインダクタL及び容量C,Cinを含み、各タップ間はインダクタL及び容量Cin,Cで表される。この遅延線の特性インピーダンスZ=√(L/(C+Cin))である。   The clock signal Clock is delayed by propagating through the clock delay line 101 having a plurality of taps. The clock signal Clock is input from one end of the delay line 101 and the other end is terminated by the characteristic impedance 102 of the delay line 101. As shown in FIG. 1B, the delay line 101 includes an inductor L and capacitors C and Cin, and each tap is represented by an inductor L and capacitors Cin and C. The characteristic impedance Z of this delay line is Z = √ (L / (C + Cin)).

複数のラッチ103は、各々のデータ入力線が入力信号Dataの遅延線101のタップに接続され、各々のクロック入力線がクロック信号Clockの遅延線101のタップに接続される。複数のラッチ103に対して、入力信号Dataが遅延線101を伝播する方向とクロック信号Clockが遅延線101を伝播する方向とが異なる。その結果、ラッチ103毎に入力信号Dataの遅延線による入力信号遅延時間とクロック信号Clockの遅延線によるクロック信号遅延時間との差が異なる値を持つことになる。   In the plurality of latches 103, each data input line is connected to a tap of the delay line 101 of the input signal Data, and each clock input line is connected to a tap of the delay line 101 of the clock signal Clock. The direction in which the input signal Data propagates through the delay line 101 is different from the direction in which the clock signal Clock propagates through the delay line 101 with respect to the plurality of latches 103. As a result, for each latch 103, the difference between the input signal delay time due to the delay line of the input signal Data and the clock signal delay time due to the delay line of the clock signal Clock has a different value.

入力差動信号Dataは、例えば1ビットに相当する時間(1UI)が25psである。信号D0〜D5は、それぞれ入力信号Dataが時間td((2/15)UI)ずつ遅延された各タップの信号である。クロック信号C0〜C5は、それぞれクロック信号Clockが時間tc((1/5)UI)ずつ遅延された各タップの信号である。   The input differential signal Data has a time (1 UI) corresponding to, for example, 1 bit of 25 ps. The signals D0 to D5 are each tap signal obtained by delaying the input signal Data by time td ((2/15) UI). The clock signals C0 to C5 are each tap signal obtained by delaying the clock signal Clock by time tc ((1/5) UI).

第1のラッチ103は、クロック信号C0に同期して、入力信号D5をラッチして出力信号out0を出力する。第2のラッチ103は、クロック信号C1に同期して、入力信号D4をラッチして出力信号out1を出力する。第3のラッチ103は、クロック信号C2に同期して、入力信号D3をラッチして出力信号out2を出力する。第4のラッチ103は、クロック信号C3に同期して、入力信号D2をラッチして出力信号out3を出力する。第5のラッチ103は、クロック信号C4に同期して、入力信号D1をラッチして出力信号out4を出力する。第6のラッチ103は、クロック信号C5に同期して、入力信号D0をラッチして出力信号out5を出力する。   The first latch 103 latches the input signal D5 and outputs the output signal out0 in synchronization with the clock signal C0. The second latch 103 latches the input signal D4 and outputs the output signal out1 in synchronization with the clock signal C1. The third latch 103 latches the input signal D3 and outputs an output signal out2 in synchronization with the clock signal C2. The fourth latch 103 latches the input signal D2 and outputs the output signal out3 in synchronization with the clock signal C3. The fifth latch 103 latches the input signal D1 and outputs the output signal out4 in synchronization with the clock signal C4. The sixth latch 103 latches the input signal D0 and outputs the output signal out5 in synchronization with the clock signal C5.

1ビットの入力信号Dataは、6ビットのパラレル信号out0〜out5に変換される。入力信号Dataの1UI内に3回サンプリングする3倍オーバーサンプリングを実現している。   The 1-bit input signal Data is converted into 6-bit parallel signals out0 to out5. Three-times oversampling is realized by sampling three times within one UI of the input signal Data.

ラッチ103は、例えば図42のマスタラッチ4214及びスレーブラッチ4215の接続回路で構成されるクロック制御コンパレータ(以下、クロックコンパレータという)である。本実施形態では、実効的に多位相のクロック信号を発生させるために多タップの遅延線を用いる。また多タップの遅延線を通してクロックコンパレータ103を駆動することにより入力容量の増加による帯域減少や消費電力増加を抑えることができる。   The latch 103 is, for example, a clock control comparator (hereinafter referred to as a clock comparator) configured by a connection circuit of the master latch 4214 and the slave latch 4215 in FIG. In the present embodiment, a multi-tap delay line is used to effectively generate a multi-phase clock signal. Further, driving the clock comparator 103 through a multi-tap delay line can suppress a decrease in bandwidth and an increase in power consumption due to an increase in input capacitance.

図1(B)に示すように多タップの遅延線の一端を終端し信号あるいはクロックを入力するとこれらの信号は遅延線を伝播していく。ここで遅延線はその微少区間の等価回路がインダクタL及び容量Cで表わされる伝送線路であるとする。タップ間隔が十分短い場合は、各タップに接続されている回路(クロックコンパレータの入力容量)の入力容量Cinは容量C に組み入れて実効容量Ceffとして考えることができる。線路の一端から入力された信号(あるいはクロック)はこの遅延線を伝播し終端で整合インピーダンスに吸収される。信号入力端から見た線路は長さによらず終端抵抗(整合インピーダンス)に等しい。つまり遅延線は正確な時間差を発生させる仕掛けであると同時に、多数の素子を駆動しても帯域の減少や消費電力の増大をまねかないという特徴がある。   As shown in FIG. 1B, when one end of a multi-tap delay line is terminated and a signal or clock is input, these signals propagate through the delay line. Here, it is assumed that the delay line is a transmission line in which an equivalent circuit in a minute section is represented by an inductor L and a capacitor C. When the tap interval is sufficiently short, the input capacitance Cin of the circuit connected to each tap (input capacitance of the clock comparator) can be considered as the effective capacitance Ceff by incorporating it into the capacitance C 1. A signal (or clock) input from one end of the line propagates through this delay line and is absorbed by the matching impedance at the end. The line viewed from the signal input end is equal to the terminating resistance (matching impedance) regardless of the length. In other words, the delay line is a mechanism for generating an accurate time difference, and at the same time, there is a feature that even if a large number of elements are driven, the bandwidth is not reduced and the power consumption is not increased.

図1(A)に示すように多数のクロックコンパレータ103のデータ入力端子及びクロック入力が多タップ遅延線で駆動される場合を考える。この場合、実効的なサンプリング間隔はデータ遅延線の遅延とクロック遅延線の遅延の差がコンパレータごとにどう変わっていくかで決定される。この図の場合はデータとクロックの走る方向が逆であるためデータ遅延線のタップ遅延間隔tdとクロック遅延線のタップ間遅延間隔tcの和td+tcが実効的なサンプリング間隔となる。   Consider a case where the data input terminals and clock inputs of a large number of clock comparators 103 are driven by a multi-tap delay line as shown in FIG. In this case, the effective sampling interval is determined by how the difference between the delay of the data delay line and the delay of the clock delay line changes for each comparator. In this case, since the data and clock run directions are opposite, the sum td + tc of the tap delay interval td of the data delay line and the delay interval tc of the clock delay line is the effective sampling interval.

各クロックコンパレータ103に供給される入力信号の遅延時間とクロック信号の遅延時間とが異なるので、サンプリングが可能になる。1UI内に3回以上サンプリングするオーバーサンプリングが好ましい。   Since the delay time of the input signal supplied to each clock comparator 103 is different from the delay time of the clock signal, sampling is possible. Oversampling in which sampling is performed three times or more in one UI is preferable.

本実施形態により、正確なサンプリング間隔の多位相クロックの発生、及びこれらのクロックによる多数のクロックコンパレータ103の低電力駆動が可能になり、また複数のクロックコンパレータ103による入力容量の増加による入力帯域の低減を防ぐことができるため、高速の信号受信回路(デマルチプレクサ)が実現される。   According to the present embodiment, it is possible to generate multi-phase clocks with accurate sampling intervals, and to drive a large number of clock comparators 103 with these clocks, and to reduce the input bandwidth due to an increase in input capacitance by the plurality of clock comparators 103. Since reduction can be prevented, a high-speed signal receiving circuit (demultiplexer) is realized.

(第1の実施形態)
図3は、本発明の第1の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す。本実施形態が図1(A)と異なる点を説明する。本実施形態は、1ビットのシリアル信号Dataを8ビットのパラレル信号out0〜out7に変換することができる。クロック信号Clockは、DLL(Delay Locked Loop)により遅延させる。クロック信号Clockは、複数のバッファ301を介して抵抗102により終端される。各バッファ301間のタップは、各クロックコンパレータ103のクロック端子に接続される。位相検出器302は、入力クロック信号Clockと最終段のバッファ301の出力クロック信号との位相差を検出する。チャージポンプ303は、その位相差に応じた制御電圧Vcを各バッファ301に出力する。各バッファ301は、制御電圧Vcに応じて遅延時間が調整される。このDLLにより、クロック信号Clockの遅延時間を調整することができる。
(First embodiment)
FIG. 3 shows a configuration example of the demultiplexer according to the first embodiment of the present invention. Differences of this embodiment from FIG. 1A will be described. In the present embodiment, the 1-bit serial signal Data can be converted into 8-bit parallel signals out0 to out7. The clock signal Clock is delayed by a DLL (Delay Locked Loop). The clock signal Clock is terminated by the resistor 102 via a plurality of buffers 301. A tap between each buffer 301 is connected to a clock terminal of each clock comparator 103. The phase detector 302 detects the phase difference between the input clock signal Clock and the output clock signal of the final stage buffer 301. The charge pump 303 outputs a control voltage Vc corresponding to the phase difference to each buffer 301. The delay time of each buffer 301 is adjusted according to the control voltage Vc. The delay time of the clock signal Clock can be adjusted by this DLL.

データ遅延線及びクロック遅延線はそれぞれ8つのタップをもつ。データ遅延線の8つのタップはクロックコンパレータのデータ入力端子に接続され、クロック遅延線の8つのタップはクロックコンパレータのクロック入力端子に接続される。本実施形態では入力信号Dataは10Gb/sである。   Each of the data delay line and the clock delay line has eight taps. The eight taps of the data delay line are connected to the data input terminal of the clock comparator, and the eight taps of the clock delay line are connected to the clock input terminal of the clock comparator. In this embodiment, the input signal Data is 10 Gb / s.

本実施形態ではデータ遅延線は、LC遅延ユニットを用いた遅延線で構成されている。これに対しクロック遅延線はDLLを用いている能動遅延線である。クロック周波数は2.5GHz、クロック遅延線は全体の遅延が10Gb/sの2UI分つまり200psである。クロック遅延線1段あたりの遅延は25psで全体が8個の遅延ステージからなっている。LC遅延ユニットの遅延は1タップあたり25psである。   In this embodiment, the data delay line is configured by a delay line using an LC delay unit. On the other hand, the clock delay line is an active delay line using DLL. The clock frequency is 2.5 GHz, and the clock delay line has a total delay of 2 UI corresponding to 10 Gb / s, that is, 200 ps. The delay per stage of the clock delay line is 25 ps, and the whole is composed of 8 delay stages. The delay of the LC delay unit is 25 ps per tap.

本実施形態によると10Gb/sのデータのbit cellの中央と境界でサンプリングを行う2倍オーバーサンプリングが2.5GHzのクロックを用いて実現される。本実施形態では8個のクロックコンパレータをデータ線から駆動するが、線路を通して駆動しているため、入力容量の増加による帯域の低下がなく高速の動作が可能になる。   According to this embodiment, double oversampling that performs sampling at the center and boundary of a 10 Gb / s data bit cell is realized using a 2.5 GHz clock. In the present embodiment, eight clock comparators are driven from the data line. However, since the clock comparators are driven through the line, high-speed operation is possible without a decrease in bandwidth due to an increase in input capacitance.

(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す。本実施形態が図1(A)と異なる点は、1ビットのシリアル信号Dataを8ビットのパラレル信号out0〜out7に変換することができる点である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows a configuration example of a demultiplexer according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is different from FIG. 1A in that a 1-bit serial signal Data can be converted into 8-bit parallel signals out0 to out7.

本実施形態と第1の実施形態で異なるのは、クロック遅延線もLCディスクリート線路で構成されていることである。この実施形態の場合、データは40Gb/s、クロック周波数は10GHzである。クロックは多タップ遅延線の一端から注入され、他端で整合終端されている。タップ数は第1の実施形態と同じくデータ及びクロック各遅延線につき8である。本実施形態はクロックドライバ(VCO)が線路の特性インピーダンスを駆動する必要があるものの、タップ間の遅延を非常に小さくすることが容易であるため、40Gb/sという高速信号の受信が可能になる。   The difference between this embodiment and the first embodiment is that the clock delay line is also composed of an LC discrete line. In this embodiment, the data is 40 Gb / s and the clock frequency is 10 GHz. The clock is injected from one end of the multi-tap delay line, and terminated at the other end. As in the first embodiment, the number of taps is 8 for each data and clock delay line. In this embodiment, although the clock driver (VCO) needs to drive the characteristic impedance of the line, it is easy to make the delay between taps very small, so that a high-speed signal of 40 Gb / s can be received. .

(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す。本実施形態は、クロック信号C0〜C7の遅延線がリング状に接続されている。4個の負性抵抗素子501は、それぞれ、クロック信号C0及びC4間、クロック信号C1及びC5間、クロック信号C2及びC6間、クロック信号C3及びC7間に接続される。
(Third embodiment)
FIG. 5 shows a configuration example of a demultiplexer according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the delay lines of the clock signals C0 to C7 are connected in a ring shape. The four negative resistance elements 501 are connected between the clock signals C0 and C4, between the clock signals C1 and C5, between the clock signals C2 and C6, and between the clock signals C3 and C7, respectively.

図6(A)は、負性抵抗素子501の構成例を示す。負性抵抗素子501は、互いに逆相のクロック信号601a及び601bを生成することができる。pチャネルトランジスタ602aは、ゲートがクロック信号601bの線に接続され、ソースが電源電位に接続され、ドレインがクロック信号601aの線に接続される。pチャネルトランジスタ602bは、ゲートがクロック信号601aの線に接続され、ソースが電源電位に接続され、ドレインがクロック信号601bの線に接続される。nチャネルトランジスタ603aはゲートがクロック信号601bの線に接続され、ドレインがクロック信号601aの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ604aのドレインに接続される。nチャネルトランジスタ603bはゲートがクロック信号601aの線に接続され、ドレインがクロック信号601bの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ604bのドレインに接続される。nチャネルトランジスタ604a及び604bは、ゲートが電圧Vbnの線に接続され、ソースがグランドに接続される。   FIG. 6A shows a configuration example of the negative resistance element 501. The negative resistance element 501 can generate clock signals 601a and 601b having opposite phases to each other. The p-channel transistor 602a has a gate connected to the clock signal 601b line, a source connected to the power supply potential, and a drain connected to the clock signal 601a line. The p-channel transistor 602b has a gate connected to the line of the clock signal 601a, a source connected to the power supply potential, and a drain connected to the line of the clock signal 601b. The n-channel transistor 603a has a gate connected to the clock signal 601b line, a drain connected to the clock signal 601a line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 604a. The n-channel transistor 603b has a gate connected to the clock signal 601a line, a drain connected to the clock signal 601b line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 604b. The n-channel transistors 604a and 604b have their gates connected to the voltage Vbn line and their sources connected to the ground.

図6(B)は、移相回路の構成例を示す。移相回路は、図5のクロック信号C0〜C7の線に接続され、位相回転方向(クロック信号の伝播方向)を決める。nチャネルトランジスタ611は、ゲートがクロック信号C0の線に接続され、ドレインがクロック信号C1の線に接続され、ソースがグランドに接続される。nチャネルトランジスタ612は、ゲートがクロック信号C1の線に接続され、ドレインがクロック信号C2の線に接続され、ソースがグランドに接続される。nチャネルトランジスタ613は、ゲートがクロック信号C2の線に接続され、ドレインがクロック信号C3の線に接続され、ソースがグランドに接続される。nチャネルトランジスタ614は、ゲートがクロック信号C3の線に接続され、ドレインがクロック信号C4の線に接続され、ソースがグランドに接続される。nチャネルトランジスタ615は、ゲートがクロック信号C4の線に接続され、ドレインがクロック信号C5の線に接続され、ソースがグランドに接続される。nチャネルトランジスタ616は、ゲートがクロック信号C5の線に接続され、ドレインがクロック信号C6の線に接続され、ソースがグランドに接続される。nチャネルトランジスタ617は、ゲートがクロック信号C6の線に接続され、ドレインがクロック信号C7の線に接続され、ソースがグランドに接続される。nチャネルトランジスタ618は、ゲートがクロック信号C7の線に接続され、ドレインがクロック信号C0の線に接続され、ソースがグランドに接続される。クロック信号C0からC7に向かって、順に遅延していくことになる。   FIG. 6B illustrates a configuration example of the phase shift circuit. The phase shift circuit is connected to the lines of the clock signals C0 to C7 in FIG. 5, and determines the phase rotation direction (clock signal propagation direction). The n-channel transistor 611 has a gate connected to the clock signal C0 line, a drain connected to the clock signal C1 line, and a source connected to the ground. The n-channel transistor 612 has a gate connected to the clock signal C1 line, a drain connected to the clock signal C2 line, and a source connected to the ground. The n-channel transistor 613 has a gate connected to the clock signal C2 line, a drain connected to the clock signal C3 line, and a source connected to the ground. The n-channel transistor 614 has a gate connected to the clock signal C3 line, a drain connected to the clock signal C4 line, and a source connected to the ground. The n-channel transistor 615 has a gate connected to the clock signal C4 line, a drain connected to the clock signal C5 line, and a source connected to the ground. The n-channel transistor 616 has a gate connected to the clock signal C5 line, a drain connected to the clock signal C6 line, and a source connected to the ground. The n-channel transistor 617 has a gate connected to the clock signal C6 line, a drain connected to the clock signal C7 line, and a source connected to the ground. The n-channel transistor 618 has a gate connected to the clock signal C7 line, a drain connected to the clock signal C0 line, and a source connected to the ground. The delay is in order from the clock signal C0 to C7.

図7は、移相回路の他の構成例を示す。nチャネルトランジスタ701aは、ゲートがクロック信号C7の線に接続され、ドレインがクロック信号C5の線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ705のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ701bは、ゲートがクロック信号C3の線に接続され、ドレインがクロック信号C1の線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ705のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ702aは、ゲートがクロック信号C6の線に接続され、ドレインがクロック信号C4の線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ706のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ702bは、ゲートがクロック信号C2の線に接続され、ドレインがクロック信号C0の線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ706のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ703aは、ゲートがクロック信号C5の線に接続され、ドレインがクロック信号C3の線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ707のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ703bは、ゲートがクロック信号C1の線に接続され、ドレインがクロック信号C7の線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ707のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ704aは、ゲートがクロック信号C4の線に接続され、ドレインがクロック信号C2の線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ708のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ704bは、ゲートがクロック信号C0の線に接続され、ドレインがクロック信号C6の線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ708のドレインに接続される。トランジスタ705〜708は、ドレインが所定電圧に接続され、ソースがグランドに接続される。   FIG. 7 shows another configuration example of the phase shift circuit. The n-channel transistor 701a has a gate connected to the clock signal C7 line, a drain connected to the clock signal C5 line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 705. The n-channel transistor 701b has a gate connected to the clock signal C3 line, a drain connected to the clock signal C1 line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 705. The n-channel transistor 702a has a gate connected to the clock signal C6 line, a drain connected to the clock signal C4 line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 706. The n-channel transistor 702b has a gate connected to the clock signal C2 line, a drain connected to the clock signal C0 line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 706. The n-channel transistor 703a has a gate connected to the clock signal C5 line, a drain connected to the clock signal C3 line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 707. The n-channel transistor 703b has a gate connected to the clock signal C1 line, a drain connected to the clock signal C7 line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 707. The n-channel transistor 704a has a gate connected to the clock signal C4 line, a drain connected to the clock signal C2 line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 708. The n-channel transistor 704b has a gate connected to the clock signal C0 line, a drain connected to the clock signal C6 line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 708. The transistors 705 to 708 have drains connected to a predetermined voltage and sources connected to the ground.

本実施形態も第2の実施形態と同様にデータとクロックの遅延線はどちらもLCディスクリート遅延線で構成されている。第2の実施形態と異なるのはクロックが遅延線の端から注入されて最後に終端されるという形になっていないことである。この実施形態の場合、遅延線はリング状に接続され、このリングの中をクロックが一方向に伝播する。遅延線によるクロックの減衰を補償するため正帰還を用いた負性抵抗素子501が遅延段ごとに挿入されている。クロックが一方向に伝播することを保証するため、サイズの小さなnチャネルトランジスタの差動対素子(図7)が付加されている。本実施形態はクロックバッファ301(図3)の電力が終端抵抗102で消費されないため、クロックバッファ301の消費電力を大幅に減らすことができるという利点がある。   In the present embodiment, as in the second embodiment, the data and clock delay lines are both LC discrete delay lines. The difference from the second embodiment is that the clock is not injected from the end of the delay line and terminated last. In this embodiment, the delay lines are connected in a ring shape, and the clock propagates in one direction in the ring. A negative resistance element 501 using positive feedback is inserted for each delay stage in order to compensate for clock attenuation by the delay line. In order to ensure that the clock propagates in one direction, a small-size n-channel transistor differential pair element (FIG. 7) is added. The present embodiment has an advantage that the power consumption of the clock buffer 301 can be significantly reduced because the power of the clock buffer 301 (FIG. 3) is not consumed by the termination resistor 102.

(第4の実施形態)
図8は、本発明の第4の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示し、図9は、その動作を説明するためのタイミングダイアグラムを示す。本実施形態では、入力信号Data及びクロック信号Clockの遅延線の遅延時間が不均一である。入力信号D1及びD2間の遅延時間が0.1UI、入力信号D2及びD3間の遅延時間が0.1UI、入力信号D3及びD4間の遅延時間が0.15UI、入力信号D4及びD5間の遅延時間が0.15UIである。クロック信号C2及びC3間の遅延時間が0.15UI、クロック信号C3及びC4間の遅延時間が0.15UI、クロック信号C4及びC5間の遅延時間が0.1UI、クロック信号C5及びC6間の遅延時間が0.1UIである。1UIは25psである。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 shows a configuration example of a demultiplexer according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 9 shows a timing diagram for explaining its operation. In the present embodiment, the delay times of the delay lines of the input signal Data and the clock signal Clock are not uniform. Delay time between input signals D1 and D2 is 0.1 UI, delay time between input signals D2 and D3 is 0.1 UI, delay time between input signals D3 and D4 is 0.15 UI, delay between input signals D4 and D5 Time is 0.15 UI. Delay time between clock signals C2 and C3 is 0.15 UI, Delay time between clock signals C3 and C4 is 0.15 UI, Delay time between clock signals C4 and C5 is 0.1 UI, Delay between clock signals C5 and C6 Time is 0.1 UI. 1 UI is 25 ps.

本実施形態ではデータは40Gb/sでクロックが10GHzである。1UI当たりのコンパレータの数は4個である。そのうち3個がデータeyeの中央でデータをサンプリングし、1個がeyeの境界をサンプリングするのに使われる。   In this embodiment, the data is 40 Gb / s and the clock is 10 GHz. The number of comparators per UI is four. Three of them are used to sample data at the center of the data eye, and one is used to sample the boundary of the eye.

本実施形態では、データをサンプリングするコンパレータが3個あるため、例えクロックのジッター(jitter)が大きくデータサンプリングのタイミングが大きくずれたとしても3個のコンパレータの出力の多数決を取ることで正しいデータが受信できるという利点がある。   In this embodiment, since there are three comparators for sampling data, even if the clock jitter is large and the timing of data sampling is greatly shifted, correct data can be obtained by taking the majority of the outputs of the three comparators. There is an advantage that it can be received.

(第5の実施形態)
図10は、本発明の第5の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す。本実施形態では、データ遅延線のタップ遅延は40Gb/sの(1/6)UI、クロック遅延線のタップ間遅延も(1/6)UIに選ばれている。タップ数はそれぞれ12個あり、コンパレータ103の数も12である。
(Fifth embodiment)
FIG. 10 shows a configuration example of a demultiplexer according to the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the tap delay of the data delay line is selected as (1/6) UI of 40 Gb / s, and the delay between taps of the clock delay line is also selected as (1/6) UI. There are twelve taps, and the number of comparators 103 is twelve.

本実施形態では1UIに3個のサンプリング、つまり3倍オーバーサンプリング(図2参照)が行われる。サンプリングを行って得られた判定結果を論理回路で処理することで正しいデータが得られる。1UI内のサンプリング数を多くするほど、正しいデータを得易い利点を有するが、その反面、回路が複雑になるという欠点がある。3倍オーバーサンプリングは、両者のバランスがとれたものである。   In the present embodiment, three samplings per UI, that is, three times oversampling (see FIG. 2) are performed. Correct data can be obtained by processing the determination result obtained by sampling with a logic circuit. As the number of samplings in one UI is increased, there is an advantage that correct data can be easily obtained. On the other hand, there is a disadvantage that the circuit becomes complicated. Triple oversampling is a balance between the two.

(第6の実施形態)
図11は、本発明の第6の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示し、図12は、その動作を説明するためのタイミングダイアグラムを示す。本実施形態は、複数のクロックコンパレータ103に対して、データ遅延線を入力信号Dataが伝播する方向とクロック遅延線をクロック信号Clockが伝播する方向とが同じである。データ遅延線の各タップ間の遅延時間は(1/3)UIであり、クロック遅延線の各タップ間の遅延時間は(2/3)UIである。
(Sixth embodiment)
FIG. 11 shows a configuration example of a demultiplexer according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 12 shows a timing diagram for explaining its operation. In the present embodiment, the direction in which the input signal Data propagates through the data delay line and the direction in which the clock signal Clock propagates through the clock delay line are the same for the plurality of clock comparators 103. The delay time between each tap of the data delay line is (1/3) UI, and the delay time between each tap of the clock delay line is (2/3) UI.

本実施形態では、第3の実施形態と同様にクロック信号Clockはリング状に接続されたクロック遅延線を一方向に伝播し、データはデータ遅延線の一端から他端へ一方向伝播する。本実施形態が第3の実施形態と異なっているのは、クロックの伝播する方向とデータが伝播する方向が同じになっていることである。データ遅延線は全体で40GHzの8UI分の遅延を生じ、タップ間の遅延は(2/3)UI、タップ総数は12である。これに対しクロックはリング全体で4UIの遅延を生じ、タップ間遅延は(1/3)UI、タップ総数は12である。   In the present embodiment, as in the third embodiment, the clock signal Clock propagates in one direction through the clock delay line connected in a ring shape, and data propagates in one direction from one end of the data delay line to the other end. This embodiment is different from the third embodiment in that the direction in which the clock propagates and the direction in which the data propagates are the same. The data delay line produces a delay of 8 UI of 40 GHz as a whole, the delay between taps is (2/3) UI, and the total number of taps is 12. On the other hand, the clock causes a delay of 4 UI in the entire ring, the delay between taps is (1/3) UI, and the total number of taps is 12.

本実施形態では、入力信号Dataのタップ間遅延時間とクロック信号Clockのタップ間遅延時間との時間差により実効的なサンプリング間隔が決まるため、同一の遅延線加工精度ならばより高いタイミング精度が得られる利点がある。一方、クロックとデータが逆方向に伝播する構成の場合は、データ及びクロック遅延線の遅延量が小さくて済むという別の利点が生じている。   In this embodiment, since the effective sampling interval is determined by the time difference between the inter-tap delay time of the input signal Data and the inter-tap delay time of the clock signal Clock, higher timing accuracy can be obtained with the same delay line processing accuracy. There are advantages. On the other hand, when the clock and data are propagated in the opposite directions, there is another advantage that the delay amount of the data and the clock delay line can be reduced.

(第7の実施形態)
図13は、本発明の第7の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す。本実施形態は、第6の実施形態と同様にクロックが伝播する方向とデータが伝播する方向が同じである。入力信号Dataのタップ間遅延時間は(2/3)UIであり、クロック信号Clockのタップ間遅延時間は(1/3)UIである。データとクロックの伝播方向が等しいため、コンパレータは分布定数増幅回路と同様の動作を行い、高い帯域を得ることができる。
(Seventh embodiment)
FIG. 13 shows a configuration example of a demultiplexer according to the seventh embodiment of the present invention. In the present embodiment, the direction in which the clock propagates and the direction in which the data propagates are the same as in the sixth embodiment. The inter-tap delay time of the input signal Data is (2/3) UI, and the inter-tap delay time of the clock signal Clock is (1/3) UI. Since the propagation directions of data and clock are the same, the comparator performs the same operation as the distributed constant amplifier circuit and can obtain a high band.

クロックコンパレータ103は複数のクロックコンパレータ103が出力を共有する構成となっている。複数(例えば3つ)のクロックコンパレータ103の出力を接続することにより、3つのサンプル値の平均値に対応する出力を得ることができる。このような接続により、クロックコンパレータ103に等価的に大きなサイズの入力トランジスタを使っていることになり、素子バラツキによるオフセット電圧が小さく高感度にできる利点が発生する。また、等価的に大きなサイズの入力素子になるにもかかわらず入力容量による帯域低下が生じない利点がある。通常、入力トランジスタが大きいと入力容量が大きくなり、高周波数特性が劣化する。本実施形態では、LC遅延線を通してクロックコンパレータ103の入力容量を駆動するので、特性劣化はない。   The clock comparator 103 has a configuration in which a plurality of clock comparators 103 share an output. By connecting the outputs of a plurality of (for example, three) clock comparators 103, an output corresponding to the average value of the three sample values can be obtained. By such connection, an equivalently large input transistor is used for the clock comparator 103, and there is an advantage that the offset voltage due to element variation is small and the sensitivity can be increased. Further, there is an advantage that the bandwidth is not reduced by the input capacitance even though the input element is equivalently large in size. Usually, when the input transistor is large, the input capacitance increases, and the high frequency characteristics deteriorate. In the present embodiment, since the input capacitance of the clock comparator 103 is driven through the LC delay line, there is no characteristic deterioration.

(第8の実施形態)
図14は、本発明の第8の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示し、図15は、その動作を説明するためのタイミングダイアグラムを示す。この実施形態は第2の実施形態を変形して得られるものであり、異なっているのはクロック信号Clockが単相ではなく4相であることである。このためデータ遅延線の1タップに4つのクロックコンパレータが接続されている。
(Eighth embodiment)
FIG. 14 shows a configuration example of a demultiplexer according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 15 shows a timing diagram for explaining its operation. This embodiment is obtained by modifying the second embodiment, and the difference is that the clock signal Clock is not a single phase but a four phase. For this reason, four clock comparators are connected to one tap of the data delay line.

4相クロック信号C0は、クロック信号CKA2、CKB2、CKC2及びCKD2を有する。4相クロック信号C1は、クロック信号C0を(1/6)UI遅延させた信号であり、クロック信号CKA1、CKB1、CKC1及びCKD1を有する。4相クロック信号C2は、クロック信号C1を(1/6)UI遅延させた信号であり、クロック信号CKA0、CKB0、CKC0及びCKD0を有する。1UIは25psである。   The four-phase clock signal C0 includes clock signals CKA2, CKB2, CKC2, and CKD2. The four-phase clock signal C1 is a signal obtained by delaying the clock signal C0 by (1/6) UI, and includes clock signals CKA1, CKB1, CKC1, and CKD1. The four-phase clock signal C2 is a signal obtained by delaying the clock signal C1 by (1/6) UI, and includes clock signals CKA0, CKB0, CKC0, and CKD0. 1 UI is 25 ps.

4個のクロックコンパレータ1402は、それぞれ、クロック信号CKA2、CKB2、CKC2及びCKD2に同期して、同じ入力信号D2をラッチして、出力信号DTA2、DTB2、DTC2及びDTD2を出力する。   The four clock comparators 1402 latch the same input signal D2 in synchronization with the clock signals CKA2, CKB2, CKC2, and CKD2, respectively, and output the output signals DTA2, DTB2, DTC2, and DTD2.

4個のクロックコンパレータ1401は、それぞれ、クロック信号CKA1、CKB1、CKC1及びCKD1に同期して、同じ入力信号D1をラッチして、出力信号DTA1、DTB1、DTC1及びDTD1を出力する。   The four clock comparators 1401 latch the same input signal D1 in synchronization with the clock signals CKA1, CKB1, CKC1, and CKD1, respectively, and output the output signals DTA1, DTB1, DTC1, and DTD1.

4個のクロックコンパレータ1400は、それぞれ、クロック信号CKA0、CKB0、CKC0及びCKD0に同期して、同じ入力信号D0をラッチして、出力信号DTA0、DTB0、DTC0及びDTD0を出力する。   The four clock comparators 1400 latch the same input signal D0 in synchronization with the clock signals CKA0, CKB0, CKC0, and CKD0, and output the output signals DTA0, DTB0, DTC0, and DTD0.

本実施形態は遅延線の総遅延量を小さくできる(1/4となる)ため、遅延線の減衰による信号ひずみを小さくできるという利点がある。クロック信号は、3相以上が好ましい。   Since the total delay amount of the delay line can be reduced (1/4) in this embodiment, there is an advantage that signal distortion due to delay line attenuation can be reduced. The clock signal is preferably three or more phases.

(第9の実施形態)
図16は、本発明の第9の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す。本実施形態は、第3の実施形態と同様にリング状に接続したクロック遅延線を用いている。第3の実施形態と異なるのは、データ遅延線の総タップ数がクロック遅延線の総タップ数の1/2であり、データ遅延線の1タップにつき2つのコンパレータが接続されている点である。図16はクロック遅延線がリング状に接続され、図17はクロック遅延線が終端されている点が異なり、その他の点は同じである。
(Ninth embodiment)
FIG. 16 shows a configuration example of a demultiplexer according to the ninth embodiment of the present invention. This embodiment uses clock delay lines connected in a ring shape as in the third embodiment. The difference from the third embodiment is that the total number of taps of the data delay line is ½ of the total number of taps of the clock delay line, and two comparators are connected to each tap of the data delay line. . FIG. 16 is different in that the clock delay line is connected in a ring shape, and FIG. 17 is the same in the other points in that the clock delay line is terminated.

図16では、クロック遅延線をリング状に接続し、クロック信号Clockを0°、90°、180°及び270°に順に遅延させる。クロックコンパレータ103は、クロック信号の立ち上がりでラッチするクロックコンパレータ103a及びクロック信号の立ち下がりでラッチするクロックコンパレータ103bを有する。クロックコンパレータ103aは、0°のクロック信号を用いてクロック信号の立ち上がりでラッチする。クロックコンパレータ103bは、180°のクロック信号を用いてクロック信号の立ち下がりでラッチする。なお、90°及び270°のクロック遅延線には、クロックコンパレータ103と同等のダミー回路1603を接続する。   In FIG. 16, clock delay lines are connected in a ring shape, and the clock signal Clock is sequentially delayed by 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °. The clock comparator 103 includes a clock comparator 103a that latches at the rising edge of the clock signal and a clock comparator 103b that latches at the falling edge of the clock signal. The clock comparator 103a uses the 0 ° clock signal to latch at the rising edge of the clock signal. The clock comparator 103b uses the 180 ° clock signal to latch at the falling edge of the clock signal. A dummy circuit 1603 equivalent to the clock comparator 103 is connected to the 90 ° and 270 ° clock delay lines.

図18は、図17の回路の動作を説明するためのタイミングダイアグラムである。図17では、6個のクロックコンパレータ103aは、それぞれ、クロック信号C0〜C5の立ち上がりに同期して、入力信号D5〜D0をラッチして、出力信号out0〜out5を出力する。6個のクロックコンパレータ103bは、それぞれ、クロック信号C0〜C5の立ち下がりに同期して、入力信号D5〜D0をラッチして、出力信号out6〜out11を出力する。データ遅延線及びクロック遅延線のタップ間遅延時間は(1/6)UIであり、1UIは25psである場合、3倍オーバーサンプリングを実現できる。   FIG. 18 is a timing diagram for explaining the operation of the circuit of FIG. In FIG. 17, each of the six clock comparators 103a latches the input signals D5 to D0 and outputs the output signals out0 to out5 in synchronization with the rising edges of the clock signals C0 to C5. The six clock comparators 103b latch the input signals D5 to D0 and output the output signals out6 to out11 in synchronization with the falling edges of the clock signals C0 to C5, respectively. When the delay time between taps of the data delay line and the clock delay line is (1/6) UI, and 1 UI is 25 ps, three times oversampling can be realized.

本実施形態は第8の実施形態と同様にデータ遅延線の総遅延量が小さくなる(この場合は1/2)ので、データ遅延線の信号歪みが小さくなるという利点がある。図17に示したようにクロックを終端した遅延線に通して図16と同様の回路を構成することが可能である。   As in the eighth embodiment, the present embodiment has an advantage that the total delay amount of the data delay line is small (in this case, 1/2), so that the signal distortion of the data delay line is small. As shown in FIG. 17, it is possible to configure a circuit similar to FIG. 16 through a delay line that terminates the clock.

(第10の実施形態)
図19は、本発明の第10の実施形態によるデマルチプレクサの構成例であり、第1〜第9の実施形態の回路の後段に接続される回路を示す。この実施形態では、複数のクロックコンパレータ103の出力を処理する論理回路が設けられている。この論理回路は、16UIを3倍オーバーサンプリングして得られた16×3=48個のデータを処理する。仮に、この48のデータdinに番号を1から48までつけたとすると、1,4,7,…の系列(系列1)、2,5,8,…の系列(系列2)、3,6,9,…の系列(系列3)がある。系列1から系列3の中でどの系列を正しいデータとして選ぶかは、これらの系列の中で直前のサンプリング値から異なる値となったデータ数(データ遷移を検出したデータ数)が一番多いものが何かに基づいて行う。例えば系列1が最もデータ遷移が多いならば系列2を、系列2のデータ遷移が最も多ければ系列3、系列3がデータ遷移数最大ならば系列1を正しいデータとして選ぶ。
(Tenth embodiment)
FIG. 19 is a configuration example of the demultiplexer according to the tenth embodiment of the present invention, and shows a circuit connected to the subsequent stage of the circuits of the first to ninth embodiments. In this embodiment, a logic circuit for processing the outputs of the plurality of clock comparators 103 is provided. This logic circuit processes 16 × 3 = 48 pieces of data obtained by oversampling 16 UI three times. If the 48 data din are numbered from 1 to 48, a series of 1, 4, 7,... (Series 1), a series of 2, 5, 8,... (Series 2), 3, 6, There are 9,... Series (series 3). Which series is selected as the correct data from series 1 to series 3 has the largest number of data (number of data in which data transition is detected) that has become different from the previous sampling value in these series. Do something based. For example, if the series 1 has the most data transition, the series 2 is selected as the correct data. If the series 2 has the largest data transition, the series 3 is selected. If the series 3 has the maximum number of data transitions, the series 1 is selected as the correct data.

ソータ1901は、データdinをソートし、データsを出力する。フリップフロップ1902により54個のデータcを生成する。セレクタ1904は、コントローラ1903により制御され、54個のデータから正しい16個のデータを選択する。フリップフロップ1905は、クロック信号clkinに同期して、16個のデータdoutを出力する。   The sorter 1901 sorts the data din and outputs data s. 54 pieces of data c are generated by the flip-flop 1902. The selector 1904 is controlled by the controller 1903 and selects correct 16 data from 54 data. The flip-flop 1905 outputs 16 pieces of data dout in synchronization with the clock signal clkin.

図29は、正しい周波数の復元クロックを生成するための回路例を示す。コンパレータ2901は、例えば第1〜第9の実施形態によるデマルチプレクサに相当し、40Gb/sの入力信号Dataを3倍オーバーサンプリングし、10Gb/sの3×4ビットのパラレル信号を出力する。セレクタ2902は、10Gb/sの3×4ビットの信号を2.5Gb/sの3×16ビットの信号に変換し、3系列のうちの1系列を選択し、2.5Gb/sの正しい16ビットの出力信号Outputを出力すると共に、入力信号Dataに対するクロック信号の位相差を表す信号E/L(early/late)を位相インターポレータ(PI)2904に出力する。PLL(phase locked loop)2903は、リファレンスクロック信号を基に10GHzの4相クロック信号を生成する。位相インターポレータ2903は、4相クロック信号を入力し、信号E/Lに応じて正しい周波数の復元クロックを調整して出力する。復元クロックは、出力信号Outputと共に外部に出力される。   FIG. 29 shows an example of a circuit for generating a recovered clock having a correct frequency. The comparator 2901 corresponds to, for example, the demultiplexers according to the first to ninth embodiments, oversamples the 40 Gb / s input signal Data three times, and outputs a 10 Gb / s 3 × 4 bit parallel signal. The selector 2902 converts a 3 × 4 bit signal of 10 Gb / s into a 3 × 16 bit signal of 2.5 Gb / s, selects one of the three sequences, and correct 16 of 2.5 Gb / s. A bit output signal Output is output, and a signal E / L (early / late) indicating a phase difference of the clock signal with respect to the input signal Data is output to the phase interpolator (PI) 2904. A PLL (phase locked loop) 2903 generates a 4-phase clock signal of 10 GHz based on the reference clock signal. The phase interpolator 2903 receives a 4-phase clock signal, adjusts and outputs a recovered clock having a correct frequency according to the signal E / L. The recovered clock is output to the outside together with the output signal Output.

すなわち、セレクタ2902は、どの系列が選択されたかを過去と比較し、選択された系列数が増加した場合にアップ(内部クロックの遅延が増加傾向)、系列数が減少した場合はダウン(内部クロックの遅延が減少傾向)という信号E/Lを生成する。この信号E/Lは、復元クロックを発生するための位相インターポレータ2904の位相制御信号を調整し、正しい周波数の復元クロックを発生するために使用される。   That is, the selector 2902 compares which series has been selected with the past, and increases when the number of selected series increases (internal clock delay tends to increase), and decreases when the number of series decreases (internal clock). Signal E / L) is generated. This signal E / L is used to adjust the phase control signal of the phase interpolator 2904 for generating the recovered clock and generate the recovered clock of the correct frequency.

本実施形態では、オーバーサンプリングで得られたデータから正しいデータ系列を取り出すと同時に復元クロック発生回路(図29)の周波数を調整することができるため、受信回路(デマルチプレクサ)から出力されるデータのビット幅が常に一定に保たれるという利点がある。一般のオーバーサンプリング受信回路では復元クロックは存在せず、データを生成しているクロック周波数と内部クロックの周波数差に応じて受信回路が出力するデータのビット幅が1ビット増減することがあり得る。これは目的によっては非常に使いにくい性質である。   In the present embodiment, the correct data sequence is extracted from the data obtained by oversampling, and at the same time, the frequency of the recovered clock generation circuit (FIG. 29) can be adjusted, so that the data output from the receiving circuit (demultiplexer) can be adjusted. There is an advantage that the bit width is always kept constant. In a general oversampling receiving circuit, there is no restored clock, and the bit width of data output from the receiving circuit may increase or decrease by 1 bit according to the frequency difference between the clock frequency generating data and the internal clock. This is very difficult to use depending on the purpose.

図20は、図19の回路をより具体的に示した回路を示す。フロントエンド2001は、例えば第9の実施形態のデマルチプレクであり、40Gb/sのシリアル信号を24ビットのパラレル信号に変換し、VCO2003によりクロック信号の遅延時間が調整される。   FIG. 20 shows a circuit more specifically showing the circuit of FIG. The front end 2001 is, for example, the demultiplexer of the ninth embodiment, converts a 40 Gb / s serial signal into a 24-bit parallel signal, and adjusts the delay time of the clock signal by the VCO 2003.

CDR2002について説明する。デマルチプレクサ2011は、24ビットの信号を48ビットの信号に変換する。48ビットの信号は、フリップフロップ2012によりビットが付加され、54ビットの信号になる。54ビットの信号は、複数のフリップフロップによりレイテンシが調整され、セレクタ2014に入力される。また、54ビットの信号は、Tally&Vote回路2015、アップ/ダウンジェネレータ2016及びアップ/ダウンカウンタ2017を介して、セレクタコントローラ2018及びチャージポンプコントローラ2019に供給される。セレクタ2014は、セレクタコントローラ2018の制御により、3系列の54ビットの信号から1系列の2.5Gb/sの16ビットの信号を選択して出力する。チャージポンプ2020は、チャージポンプコントローラ2019の制御により、制御電圧VcntlをVCO2003に出力する。VCO2003は、制御電圧Vcntlを基にクロック信号の遅延時間を適正値に調整する。   The CDR2002 will be described. The demultiplexer 2011 converts a 24-bit signal into a 48-bit signal. The 48-bit signal is added with bits by the flip-flop 2012 to become a 54-bit signal. The 54-bit signal is adjusted in latency by a plurality of flip-flops and input to the selector 2014. The 54-bit signal is supplied to the selector controller 2018 and the charge pump controller 2019 via the Tally & Vote circuit 2015, the up / down generator 2016, and the up / down counter 2017. The selector 2014 selects and outputs one series of 2.5 Gb / s 16-bit signals from three series of 54-bit signals under the control of the selector controller 2018. The charge pump 2020 outputs a control voltage Vcntl to the VCO 2003 under the control of the charge pump controller 2019. The VCO 2003 adjusts the delay time of the clock signal to an appropriate value based on the control voltage Vcntl.

図21は、図20のCDR2002のより具体的な回路を示す。54ビットの信号C[0:53]は、信号C[2:26]及びC[27:51]に分けられる。信号C[2:26]は、エッジジェネレータ2101a、Tally&Vote回路2015a、アップ/ダウンジェネレータ2016a、及びアップ/ダウンカウンタ2017を介して、セレクタコントローラ2018a及びチャージポンプ2019に供給される。信号C[27:51]は、エッジジェネレータ2101b、Tally&Vote回路2015b、アップ/ダウンジェネレータ2016b、及びアップ/ダウンカウンタ2017を介して、セレクタコントローラ2018bに供給される。セレクタ2014aは、セレクタコントローラ2018aの制御により、27ビットの信号を8ビットの信号に変換する。セレクタ2014bは、セレクタコントローラ2018bの制御により、27ビットの信号を8ビットの信号に変換する。セレクタ2014a及び2014bの出力が、2.5Gb/sの16ビット信号になる。   FIG. 21 shows a more specific circuit of the CDR 2002 of FIG. The 54-bit signal C [0:53] is divided into signals C [2:26] and C [27:51]. The signal C [2:26] is supplied to the selector controller 2018a and the charge pump 2019 via the edge generator 2101a, the Tally & Vote circuit 2015a, the up / down generator 2016a, and the up / down counter 2017. The signal C [27:51] is supplied to the selector controller 2018b via the edge generator 2101b, the Tally & Vote circuit 2015b, the up / down generator 2016b, and the up / down counter 2017. The selector 2014a converts a 27-bit signal into an 8-bit signal under the control of the selector controller 2018a. The selector 2014b converts a 27-bit signal into an 8-bit signal under the control of the selector controller 2018b. The outputs of the selectors 2014a and 2014b are 2.5 Gb / s 16-bit signals.

図22は、図21のエッジジェネレータ2101a及び2101bの構成例を示す。複数の排他的論理和(ExOR)回路2201は、24ビットの入力信号in[0]〜in[24]を基に排他的論理和を演算し、3組の8ビット信号edge0,edge1,edge2を出力する。   FIG. 22 shows a configuration example of the edge generators 2101a and 2101b in FIG. A plurality of exclusive OR (ExOR) circuits 2201 calculate an exclusive OR based on the 24-bit input signals in [0] to in [24] and generate three sets of 8-bit signals edge0, edge1, and edge2. Output.

図23は、図21のTally&Vote回路2015a及び2015bの構成例を示す。まず、Tallyコンパレータ回路2301について説明する。Tallyコンパレータ2311〜2313は、2つの入力信号A及びBを入力し、出力信号Dを出力するとする。この場合、A+0.5>BであればD=1になる。Tallyコンパレータ2311は、8ビット信号edge0、edge1を入力し、信号Xを出力する。Tallyコンパレータ2312は、8ビット信号edge1、edge2を入力し、信号Yを出力する。Tallyコンパレータ2313は、8ビット信号edge2、edge0を入力し、信号Zを出力する。   FIG. 23 shows a configuration example of the Tally & Vote circuits 2015a and 2015b in FIG. First, the Tally comparator circuit 2301 will be described. The Tally comparators 2311 to 2313 receive two input signals A and B and output an output signal D. In this case, if A + 0.5> B, D = 1. The Tally comparator 2311 receives the 8-bit signals edge0 and edge1 and outputs a signal X. The Tally comparator 2312 receives the 8-bit signals edge1 and edge2 and outputs a signal Y. The Tally comparator 2313 receives the 8-bit signals edge2 and edge0 and outputs a signal Z.

Votingロジック回路2302は、信号X、Y及びZを入力し、下記の論理に従い、信号R、S及びTを出力する。   The voting logic circuit 2302 receives the signals X, Y, and Z, and outputs signals R, S, and T according to the following logic.

X Y Z R S T
0 0 0 (前の値)
0 0 1 0 0 1
0 1 0 0 1 0
0 1 1 0 1 0
1 0 0 1 0 0
1 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0
1 1 1 (前の値)
XYZRST
0 0 0 (previous value)
0 0 1 0 0 1
0 1 0 0 1 0
0 1 1 0 1 0
1 0 0 1 0 0
1 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0
1 1 1 (previous value)

図24は、図23のTallyコンパレータ2311〜2313の構成例を示す。3つの入力信号A、B及びCが入力される。回路2401は、A−Bを演算するための回路である。回路2402は、C/2を演算するための回路である。   FIG. 24 shows a configuration example of the Tally comparators 2311 to 2313 in FIG. Three input signals A, B and C are input. The circuit 2401 is a circuit for calculating AB. The circuit 2402 is a circuit for calculating C / 2.

図25は、図21のアップ/ダウンジェネレータ2016a及び2016bの構成例を示す。否定論理積(NAND)回路2501は、信号R[n]及びT[n−1]を入力し、そのNANDを出力する。NAND回路2502は、信号S[n]及びR[n−1]を入力し、そのNANDを出力する。NAND回路2503は、信号T[n]及びS[n−1]を入力し、そのNANDを出力する。NAND回路2504は、NAND回路2501〜2503の出力信号を入力し、そのNANDを信号UPとして出力する。   FIG. 25 shows a configuration example of the up / down generators 2016a and 2016b of FIG. A NAND circuit 2501 receives signals R [n] and T [n−1] and outputs the NAND. The NAND circuit 2502 receives the signals S [n] and R [n−1] and outputs the NAND. The NAND circuit 2503 receives the signals T [n] and S [n−1] and outputs the NAND. The NAND circuit 2504 receives the output signals of the NAND circuits 2501 to 2503 and outputs the NAND as a signal UP.

NAND回路2511は、信号S[n]及びT[n−1]を入力し、そのNANDを出力する。NAND回路2512は、信号R[n]及びS[n−1]を入力し、そのNANDを出力する。NAND回路2513は、信号T[n]及びR[n−1]を入力し、そのNANDを出力する。NAND回路2514は、NAND回路2511〜2513の出力信号を入力し、そのNANDを信号DOWNとして出力する。   The NAND circuit 2511 receives the signals S [n] and T [n−1] and outputs the NAND. The NAND circuit 2512 receives the signals R [n] and S [n−1] and outputs the NAND. The NAND circuit 2513 receives the signals T [n] and R [n−1] and outputs the NAND. The NAND circuit 2514 receives the output signals of the NAND circuits 2511 to 2513 and outputs the NAND as a signal DOWN.

図26は、図21のアップ/ダウンカウンタ2017の構成例を示す。セレクタ(シフタ)2601は、信号(U0,D0)が(0,1)のときには「1」、(0,0)のときにはフリップフロップ2612の出力信号、(1,0)のときには「0」を出力する。フリップフロップ2602は、2.5GHzのクロック信号に同期して、セレクタ2601の出力信号を入力し、上位8ビット信号を出力する。   FIG. 26 shows a configuration example of the up / down counter 2017 of FIG. The selector (shifter) 2601 is “1” when the signal (U0, D0) is (0, 1), the output signal of the flip-flop 2612 when it is (0, 0), and “0” when it is (1, 0). Output. The flip-flop 2602 receives the output signal of the selector 2601 in synchronization with the 2.5 GHz clock signal and outputs an upper 8-bit signal.

セレクタ(シフタ)2611は、信号(U1,D1)が(0,1)のときには「1」、(0,0)のときにはセレクタ2601の出力信号、(1,0)のときには「0」を出力する。フリップフロップ2612は、2.5GHzのクロック信号に同期して、セレクタ2611の出力信号を入力し、下位8ビット信号を出力する。   The selector (shifter) 2611 outputs “1” when the signal (U1, D1) is (0, 1), the output signal of the selector 2601 when (0, 0), and “0” when it is (1, 0). To do. The flip-flop 2612 receives the output signal of the selector 2611 in synchronization with the 2.5 GHz clock signal, and outputs a lower 8-bit signal.

図27(A)は、図21のセレクタコントローラ2018a及び2018bの構成例を示す。アップ/ダウンカウンタ(図26)のレジスタq0〜q7のデータを論理演算し、制御信号n0,n1,n2,m0,m1,m2を出力する。   FIG. 27A shows a configuration example of the selector controllers 2018a and 2018b in FIG. The logical operation is performed on the data in the registers q0 to q7 of the up / down counter (FIG. 26), and the control signals n0, n1, n2, m0, m1, and m2 are output.

図27(B)は、図21のセレクタ2014a及び2014bの構成例を示す。複数の3系列スイッチは、制御信号n0,n1,n2,m0,m1,m2に応じて、3つの信号の中から1つを選択して出力する。   FIG. 27B shows a configuration example of the selectors 2014a and 2014b in FIG. The plurality of three-series switches select and output one of the three signals according to the control signals n0, n1, n2, m0, m1, and m2.

図28は、図21のチャージポンプ2019の構成例を示す。アップ/ダウンカウンタ(図26)の上位8ビットのレジスタq0〜q7のうちレジスタq0〜q3のデータはチャージポンプのpチャネルトランジスタに供給され、レジスタq4〜q7のデータはチャージポンプのnチャネルトランジスタに供給される。   FIG. 28 shows a configuration example of the charge pump 2019 of FIG. Of the upper 8-bit registers q0 to q7 of the up / down counter (FIG. 26), the data of registers q0 to q3 is supplied to the p-channel transistor of the charge pump, and the data of registers q4 to q7 is supplied to the n-channel transistor of the charge pump. Supplied.

(第11の実施形態)
図30は、本発明の第11の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す。本実施形態では、第10の実施形態で発生されたアップダウン信号E/Lに応じて内部クロック発生回路の出力周波数を制御する。
(Eleventh embodiment)
FIG. 30 shows a configuration example of a demultiplexer according to the eleventh embodiment of the present invention. In the present embodiment, the output frequency of the internal clock generation circuit is controlled according to the up / down signal E / L generated in the tenth embodiment.

第10の実施形態と同様に、コンパレータ2901は、例えば第1〜第9の実施形態によるデマルチプレクサに相当し、40Gb/sの入力信号Dataを3倍オーバーサンプリングし、10Gb/sの3×4ビットのパラレル信号を出力する。セレクタ2902は、10Gb/sの3×4ビットの信号を2.5Gb/sの3×16ビットの信号に変換し、3系列のうちの1系列を選択し、2.5Gb/sの正しい16ビットの出力信号Outputを出力すると共に、入力信号Dataに対するクロック信号の位相差を表す信号E/L(early/late)をチャージポンプ3001に出力する。VCO3002は、チャージポンプ3001が出力する制御電圧に応じて、10GHzの4相復元クロック信号を生成する。   Similar to the tenth embodiment, the comparator 2901 corresponds to, for example, the demultiplexer according to the first to ninth embodiments. The comparator 2901 oversamples the 40 Gb / s input signal Data three times, and 3 × 4 of 10 Gb / s. A bit parallel signal is output. The selector 2902 converts a 3 × 4 bit signal of 10 Gb / s into a 3 × 16 bit signal of 2.5 Gb / s, selects one of the three sequences, and correct 16 of 2.5 Gb / s. A bit output signal Output is output, and a signal E / L (early / late) indicating a phase difference of the clock signal with respect to the input signal Data is output to the charge pump 3001. The VCO 3002 generates a 10 GHz four-phase recovery clock signal in accordance with the control voltage output from the charge pump 3001.

本実施形態は、アップダウン信号E/Lに応じて内部クロック発生回路の出力周波数を制御する。本実施形態では内部クロックがデータを生成しているクロックと同期する。オーバーサンプリングにより高い周波数のジッター成分があっても正しい信号受信が可能になるという利点があると同時に、通常のクロック復元回路と同様にジッターの小さな復元クロックが得られるという利点がある。   In the present embodiment, the output frequency of the internal clock generation circuit is controlled according to the up / down signal E / L. In this embodiment, the internal clock is synchronized with the clock generating data. Oversampling has the advantage that correct signal reception is possible even when there is a jitter component of high frequency, and at the same time has the advantage that a recovered clock with small jitter can be obtained in the same way as a normal clock recovery circuit.

以上のように、第1〜第11の実施形態では、高速データ受信のために必要となる正確なサンプリング間隔を得ることができ、また多数のコンパレータを駆動することによる入力帯域の減少及びクロック駆動電力の増加を防ぐことができるため、高速でタイミングマージンが大きい低電力の受信回路が構成できる。   As described above, in the first to eleventh embodiments, it is possible to obtain an accurate sampling interval necessary for high-speed data reception, and to reduce the input band and drive the clock by driving many comparators. Since an increase in power can be prevented, a low-power receiving circuit with a high speed and a large timing margin can be configured.

(第12〜第20の実施形態の原理)
図31(A)及び(B)は、本発明の第12〜第20の実施形態によるコンパレータ回路(信号処理回路)の原理構成例を示す。
(Principle of the twelfth to twentieth embodiments)
FIGS. 31A and 31B show principle configuration examples of comparator circuits (signal processing circuits) according to the twelfth to twentieth embodiments of the present invention.

図31(A)において、入力回路3101は、入力信号inから出力信号への信号伝達特性がクロック信号clkにより変化するように入力信号inを処理して出力信号を出力する。具体的には、入力回路3101は、クロック信号clkが低レベルのときに活性化状態になり入力信号inから出力信号への信号伝達を行い、クロック信号clkが高レベルのときに非活性化状態になり入力信号inから出力信号への信号伝達を行わない。非活性状態では、出力信号をリセット又は保持し、好ましくはリセットする。クロックコンパレータ(増幅回路)3102は、クロック信号clkの高レベルにより活性化状態になった期間に入力回路3101の出力信号を増幅し、出力信号outを出力する。   In FIG. 31A, an input circuit 3101 processes the input signal in and outputs an output signal so that the signal transfer characteristic from the input signal in to the output signal is changed by the clock signal clk. Specifically, the input circuit 3101 is activated when the clock signal clk is at a low level, performs signal transmission from the input signal in to the output signal, and is deactivated when the clock signal clk is at a high level. The signal transmission from the input signal in to the output signal is not performed. In the inactive state, the output signal is reset or held, preferably reset. The clock comparator (amplifier circuit) 3102 amplifies the output signal of the input circuit 3101 and outputs the output signal out during a period of being activated by the high level of the clock signal clk.

クロック信号clkが高レベルになると、入力回路3101は、非活性化状態になり、出力信号をリセットして出力する。これにより、前の入力信号inの状態をリセットし、次の入力信号inの処理の際に前の状態の影響をなくすことができ、高速な入力信号inの処理が可能になる。ただし、入力回路3101は、リセットを行うと、多少の遅延を伴って徐々に出力信号がリセットされる。クロック信号が高レベルになると、入力回路3101がリセットされ、クロックコンパレータ3102が活性化状態になる。クロックコンパレータ3102は、入力回路3101が完全にリセットされる前の出力信号を増幅し、適切な出力信号outを出力する。   When the clock signal clk becomes high level, the input circuit 3101 becomes inactive, resets the output signal, and outputs it. As a result, the state of the previous input signal in can be reset, the influence of the previous state can be eliminated when the next input signal in is processed, and the input signal in can be processed at high speed. However, when the input circuit 3101 is reset, the output signal is gradually reset with some delay. When the clock signal becomes high level, the input circuit 3101 is reset and the clock comparator 3102 is activated. The clock comparator 3102 amplifies the output signal before the input circuit 3101 is completely reset, and outputs an appropriate output signal out.

図31(B)は、クロック信号clkが高レベルになると入力回路3111が活性化状態になる点が図31(A)と異なる。入力回路3111は、クロック信号clkが高レベルのときに活性化状態になり入力信号inから出力信号への信号伝達を行い、クロック信号clkが低レベルのときに非活性化状態になり入力信号inから出力信号への信号伝達を行わない。非活性状態では、出力信号をリセットする。クロックコンパレータ(増幅回路)3102は、クロック信号clkの高レベルにより活性化状態になった期間に入力回路3101の出力信号を増幅し、出力信号outを出力する。   FIG. 31B is different from FIG. 31A in that the input circuit 3111 is activated when the clock signal clk is at a high level. The input circuit 3111 is activated when the clock signal clk is at a high level and transmits a signal from the input signal in to the output signal, and is deactivated when the clock signal clk is at a low level. No signal transmission from to the output signal. In the inactive state, the output signal is reset. The clock comparator (amplifier circuit) 3102 amplifies the output signal of the input circuit 3101 and outputs the output signal out during a period of being activated by the high level of the clock signal clk.

クロック信号clkが低レベルになると、入力回路3111は、非活性化状態になり、出力信号をリセットして出力する。これにより、前の入力信号inの状態をリセットし、次の入力信号inの処理の際に前の状態の影響をなくすことができ、高速な入力信号inの処理が可能になる。その後、クロック信号が高レベルになると、入力回路3101及びクロックコンパレータ3102が活性化状態になる。すなわち、入力回路3101は導通状態になって出力信号を出力し、クロックコンパレータ3102は入力回路3101の出力信号を増幅し、適切な出力信号outを出力する。   When the clock signal clk becomes low level, the input circuit 3111 becomes inactive, resets the output signal, and outputs it. As a result, the state of the previous input signal in can be reset, the influence of the previous state can be eliminated when the next input signal in is processed, and the input signal in can be processed at high speed. Thereafter, when the clock signal becomes a high level, the input circuit 3101 and the clock comparator 3102 are activated. That is, the input circuit 3101 becomes conductive and outputs an output signal, and the clock comparator 3102 amplifies the output signal of the input circuit 3101 and outputs an appropriate output signal out.

本実施形態では、再生作用により大きな増幅度を得るためのステージ3102の前に入力用の回路3101,3111を設ける。このような2段構成にすることで、後段の再生ステージ3102のサンプリングapertureとは別に入力に対するサンプリングapertureを小さな値とすることができる。つまり、入力回路3101,3111は実効的に小さなサンプリングapertureを得るような構成とし、後段3102で再生による大きなゲインを得る。   In this embodiment, input circuits 3101 and 3111 are provided in front of the stage 3102 for obtaining a large amplification degree by the reproducing action. By adopting such a two-stage configuration, the sampling aperture for the input can be set to a small value separately from the sampling aperture of the subsequent playback stage 3102. That is, the input circuits 3101 and 3111 are configured to effectively obtain a small sampling aperture, and a large gain due to reproduction is obtained in the subsequent stage 3102.

小さなサンプリングapertureを実現するための入力回路は、図31(A)のように再生回路3102が活性化されると同時にオフになるサンプリングスイッチ回路3101や、図31(B)のように再生回路3102が活性化されると同時にアクティブとなる回路3111がある。   An input circuit for realizing a small sampling aperture includes a sampling switch circuit 3101 that is turned off at the same time that the reproduction circuit 3102 is activated as shown in FIG. 31A, and a reproduction circuit 3102 as shown in FIG. There is a circuit 3111 that becomes active as soon as is activated.

図31(A)の入力回路(サンプリングスイッチ)3101は、オン状態(導通状態)で十分大きな帯域をもつとする。このスイッチ3101を入力から出力への伝達が行われる状態と行われない状態をクロック信号clkで切り替えることのできる増幅回路を使って実現する場合は、伝達が行われる状態でのゲインを小さくして帯域が十分大きくなるようにする必要がある。またこのスイッチ3101がオフ(伝達が行われない)となると逆に出力ノードの帯域は小さくなるようにしたい。そうしないと信号が保持されずにすぐに消えてしまう。出力ノードの帯域を導通状態で大きく、非導通状態で小さくするためには、出力ノードにクロックによりインピーダンスが変化する回路を設けるなどの方法がある。   The input circuit (sampling switch) 3101 in FIG. 31A is assumed to have a sufficiently large band in the on state (conductive state). When the switch 3101 is realized by using an amplifier circuit capable of switching between a state in which the transmission from the input to the output is performed and a state in which the switch 3101 is not performed by the clock signal clk, the gain in the state in which the transmission is performed is reduced. It is necessary to make the bandwidth sufficiently large. On the contrary, when the switch 3101 is turned off (no transmission is performed), it is desired that the bandwidth of the output node is reduced. Otherwise, the signal will not be retained and will disappear immediately. In order to make the band of the output node large in the conductive state and small in the non-conductive state, there is a method of providing a circuit whose impedance changes with the clock at the output node.

図31(B)の入力回路3111の場合は、後段の回路3102が再生を始めると同時にアクティブになるようにクロックで制御される。この場合は、受信したビットより後のビットの影響を小さくするために、なるべく最初のビットによる信号が長続きするように周波数特性を選ぶ。例えば積分回路を使うことにより後続ビットの影響が低減される。   In the case of the input circuit 3111 in FIG. 31B, the subsequent circuit 3102 is controlled by a clock so as to become active at the same time as the reproduction is started. In this case, in order to reduce the influence of the bit after the received bit, the frequency characteristic is selected so that the signal of the first bit lasts as long as possible. For example, the influence of subsequent bits is reduced by using an integration circuit.

入力回路3101,3111は、活性化状態において積分特性又は再生型の特性(信号が正帰還の作用で時間と共に増加)により増幅し、クロックコンパレータ3102は、入力回路3101,3111の出力信号を入力し、正帰還ループの再生作用により大きなゲインで増幅することができる。   In the activated state, the input circuits 3101 and 3111 amplify by integration characteristics or regenerative characteristics (the signal increases with time by the action of positive feedback), and the clock comparator 3102 receives the output signals of the input circuits 3101 and 3111. Amplification can be performed with a large gain by the regenerative action of the positive feedback loop.

本実施形態により、高速でトグルでき入力サンプリングapertureの小さなコンパレータが実現できるため、より簡潔な回路アーキテクチャで高速、低電力な信号受信回路が実現される。   According to the present embodiment, a comparator capable of toggling at high speed and having a small input sampling aperture can be realized, so that a high-speed and low-power signal receiving circuit can be realized with a simpler circuit architecture.

(第12の実施形態)
図32は、本発明の第12の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す。コンパレータ回路は、差動クロック信号clk及びclkxに同期して、差動入力信号in及びinxを入力し、差動出力信号out及びoutxを出力する。
(Twelfth embodiment)
FIG. 32 shows a configuration example of a comparator circuit according to the twelfth embodiment of the present invention. The comparator circuit inputs the differential input signals in and inx in synchronization with the differential clock signals clk and clkx, and outputs the differential output signals out and outx.

まず、入力回路3111(図31(B))の構成を説明する。pチャネルトランジスタ3201は、ゲートがクロック信号clkxの線に接続され、ソース及びドレインが入力信号inx及び信号imxの線に接続される。nチャネルトランジスタ3202は、ゲートがクロック信号clkの線に接続され、ソース及びドレインが入力信号inx及び信号imxの線に接続される。pチャネルトランジスタ3203は、ゲートがクロック信号clkxの線に接続され、ソース及びドレインが入力信号in及び信号imの線に接続される。nチャネルトランジスタ3204は、ゲートがクロック信号clkの線に接続され、ソース及びドレインが入力信号in及び信号imの線に接続される。pチャネルトランジスタ3205は、ゲートがクロック信号clkの線に接続され、ソース及びドレインが信号im及び信号imxの線に接続される。nチャネルトランジスタ3206は、ゲートがクロック信号clkxの線に接続され、ソース及びドレインが信号im及び信号imxの線に接続される。   First, the structure of the input circuit 3111 (FIG. 31B) will be described. The p-channel transistor 3201 has a gate connected to the clock signal clkx line, and a source and a drain connected to the input signal inx and signal imx lines. The n-channel transistor 3202 has a gate connected to the clock signal clk line, and a source and a drain connected to the input signal inx and signal imx lines. The p-channel transistor 3203 has a gate connected to the clock signal clkx line, and a source and a drain connected to the input signal in and the signal im line. The n-channel transistor 3204 has a gate connected to the clock signal clk line and a source and drain connected to the input signal in and signal im lines. The p-channel transistor 3205 has a gate connected to the clock signal clk line and a source and drain connected to the signal im and signal imx lines. The n-channel transistor 3206 has a gate connected to the line of the clock signal clkx, and a source and a drain connected to the lines of the signal im and the signal imx.

次に、クロックコンパレータ3102の構成を説明する。pチャネルトランジスタ3211bは、ゲートがグランドに接続され、ソースが電源電位に接続され、ドレインが出力信号outxの線に接続される。pチャネルトランジスタ3211aは、ゲートがグランドに接続され、ソースが電源電位に接続され、ドレインが出力信号outの線に接続される。nチャネルトランジスタ3212bは、ゲートが信号imの線に接続され、ドレインが出力信号outxの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3213のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ3212aは、ゲートが信号imxの線に接続され、ドレインが出力信号outの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3213のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ3213は、ゲートがクロック信号clkの線に接続され、ソースがグランドに接続される。   Next, the configuration of the clock comparator 3102 will be described. The p-channel transistor 3211b has a gate connected to the ground, a source connected to the power supply potential, and a drain connected to the line of the output signal outx. In the p-channel transistor 3211a, the gate is connected to the ground, the source is connected to the power supply potential, and the drain is connected to the line of the output signal out. The n-channel transistor 3212b has a gate connected to the signal im line, a drain connected to the output signal outx line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3213. The n-channel transistor 3212 a has a gate connected to the signal imx line, a drain connected to the output signal out line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3213. The n-channel transistor 3213 has a gate connected to the line of the clock signal clk and a source connected to the ground.

nチャネルトランジスタ3221bは、ゲートが出力信号outの線に接続され、ドレインが出力信号outxの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3222のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ3221aは、ゲートが出力信号outxの線に接続され、ドレインが出力信号outの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3222のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ3222は、ゲートがクロック信号clkの線に接続され、ソースがグランドに接続される。   The n-channel transistor 3221b has a gate connected to the output signal out line, a drain connected to the output signal outx line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3222. The n-channel transistor 3221a has a gate connected to the output signal outx line, a drain connected to the output signal out line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3222. The n-channel transistor 3222 has a gate connected to the line of the clock signal clk and a source connected to the ground.

pチャネルトランジスタ3201及びnチャネルトランジスタ3202の組み、及びpチャネルトランジスタ3203及びnチャネルトランジスタ3204の組みは、それぞれトランスファゲートスイッチを構成し、クロック信号clkが高レベルになると、入力信号in及びimの線と信号inx及びimxの線をそれぞれ接続する。入力信号in及びinxはそのまま信号im及びimxとなる。クロック信号clkが低レベルになると、上記のトランスファゲートスイッチは切断される。   The combination of the p-channel transistor 3201 and the n-channel transistor 3202 and the combination of the p-channel transistor 3203 and the n-channel transistor 3204 constitute a transfer gate switch, respectively, and when the clock signal clk becomes high level, the lines of the input signals in and im And signal inx and imx lines are connected to each other. Input signals in and inx become signals im and imx as they are. When the clock signal clk becomes low level, the transfer gate switch is disconnected.

pチャネルトランジスタ3205及びnチャネルトランジスタ3206の組みは、トランスファゲートスイッチを構成し、クロック信号clkが低レベルになると、信号imの線と信号imxの線とを接続する。信号im及びimxは、同電位にリセットされる。クロック信号clkが高レベルになると、このトランスファゲートスイッチは切断される。   The combination of the p-channel transistor 3205 and the n-channel transistor 3206 constitutes a transfer gate switch, and connects the signal im line and the signal imx line when the clock signal clk goes low. The signals im and imx are reset to the same potential. When the clock signal clk goes high, this transfer gate switch is disconnected.

クロックコンパレータ3102は、nチャネルトランジスタ3212a,3212bの差動対を用いた入力素子3231、及びnチャネルトランジスタ3221a,3221bのクロスカップル差動対を用いた再生型増幅回路3232で構成されている。クロックコンパレータ3102は、正帰還ループの再生作用により入力回路3111よりも大きなゲインで増幅する。入力回路3111では、クロック信号clkがこれと相補の関係にあるクロック信号clkxより正になったときにトランスファゲートが導通し、信号in,inxの線と信号im,imxの線が接続される。これと同時に、クロックコンパレータの差動対トランジスタ3212a,3212bのソースに接続されたnチャネルトランジスタ3213がクロック信号clkにより導通し、クロックコンパレータ3102の動作が開始する。入力回路3111とクロックコンパレータ3102を制御するクロック信号clk,clkxの周波数は10GHzであり、入力信号in,inxは40Gb/sのNRZ(non-return-to-zero)信号(振幅は相補のそれぞれのラインで300mVpp)である。   The clock comparator 3102 includes an input element 3231 using a differential pair of n-channel transistors 3212a and 3212b and a regenerative amplifier circuit 3232 using a cross-coupled differential pair of n-channel transistors 3221a and 3221b. The clock comparator 3102 amplifies with a gain larger than that of the input circuit 3111 by the regenerative action of the positive feedback loop. In the input circuit 3111, when the clock signal clk becomes more positive than the clock signal clkx having a complementary relationship thereto, the transfer gate becomes conductive, and the lines of the signals in and inx and the lines of the signals im and imx are connected. At the same time, the n-channel transistor 3213 connected to the sources of the differential pair transistors 3212a and 3212b of the clock comparator is turned on by the clock signal clk, and the operation of the clock comparator 3102 is started. The frequency of the clock signals clk and clkx for controlling the input circuit 3111 and the clock comparator 3102 is 10 GHz, and the input signals in and inx are 40 Gb / s NRZ (non-return-to-zero) signals (the amplitudes are complementary to each other). 300 mVpp in line).

トランスファゲートを用いたスイッチを設けることにより0.13umCMOSプロセスを用いた回路で、40Gbpsのデータが正しく受信されるようになる。これはスイッチを設けることにより、このスイッチがオンする前のデータビットからの符号間干渉がなくなること、スイッチのもつバンド制限の効果により判定したいビットの後のビットからの干渉も小さくなることの効果による。   By providing a switch using a transfer gate, 40 Gbps data can be correctly received by a circuit using a 0.13 um CMOS process. This is because by providing a switch, there is no intersymbol interference from the data bit before the switch is turned on, and the interference from the bit after the bit to be judged by the effect of the band limitation of the switch is also reduced. by.

(第13の実施形態)
図33は、本発明の第13の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す。本実施形態と第12の実施形態とで異なるのは、クロックコンパレータ3102を活性化するためのトランジスタがソース接地のトランジスタ3213,3222ではなく、nチャネルの差動対トランジスタ3301a,3301b,3311a,3311bで構成されていることである。
(13th Embodiment)
FIG. 33 shows a configuration example of a comparator circuit according to the thirteenth embodiment of the present invention. The difference between the present embodiment and the twelfth embodiment is that the transistors for activating the clock comparator 3102 are not source-grounded transistors 3213 and 3222, but n-channel differential pair transistors 3301a, 3301b, 3311a, and 3311b. It is composed of.

nチャネルトランジスタ3301aは、ゲートがクロック信号clkの線に接続され、ドレインがトランジスタ3212a,3212bのソースに接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3303のドレインに接続される。ダミー回路3302は、トランジスタ3211a,3211b,3312a,3212bを含む回路と同等の回路である。nチャネルトランジスタ3301bは、ゲートがクロック信号clkxの線に接続され、ドレインがダミー回路3302に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3303のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ3303は、ゲートが電圧vbnの線に接続され、ソースがグランドに接続される。   The n-channel transistor 3301a has a gate connected to the line of the clock signal clk, a drain connected to the sources of the transistors 3212a and 3212b, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3303. The dummy circuit 3302 is a circuit equivalent to a circuit including the transistors 3211a, 3211b, 3312a, and 3212b. The n-channel transistor 3301b has a gate connected to the line of the clock signal clkx, a drain connected to the dummy circuit 3302, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3303. The n-channel transistor 3303 has a gate connected to the voltage vbn line and a source connected to the ground.

ダミー回路3312は、トランジスタ3221a,3221bを含む回路と同等の回路である。nチャネルトランジスタ3311bは、ゲートがクロック信号clkxの線に接続され、ドレインがダミー回路3312に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3313のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ3311aは、ゲートがクロック信号clkの線に接続され、ドレインがトランジスタ3221a,3221bのソースに接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3313のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ3313は、ゲートが電圧vbnの線に接続され、ソースがグランドに接続される。   The dummy circuit 3312 is a circuit equivalent to the circuit including the transistors 3221a and 3221b. The n-channel transistor 3311b has a gate connected to the line of the clock signal clkx, a drain connected to the dummy circuit 3312, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3313. The n-channel transistor 3311a has a gate connected to the line of the clock signal clk, a drain connected to the sources of the transistors 3221a and 3221b, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3313. The n-channel transistor 3313 has a gate connected to the voltage vbn line and a source connected to the ground.

差動対トランジスタ3301a,3301b及び差動対トランジスタ3311a,3311bに相補のクロック信号clk及びclkxを加えると電流がクロックコンパレータの差動対トランジスタ3212a,3212bに転流することでコンパレータ3102が活性化する。本実施形態は、クロックコンパレータ2102が活性化するタイミングが差動の二つのクロック信号clk及びclkxの差で決まるため、素子ばらつきによるタイミングの変動が小さくなるという利点がある。   When complementary clock signals clk and clkx are added to the differential pair transistors 3301a and 3301b and the differential pair transistors 3311a and 3311b, the current is transferred to the differential pair transistors 3212a and 3212b of the clock comparator, thereby activating the comparator 3102. . The present embodiment has an advantage that the timing variation due to the element variation is small because the timing at which the clock comparator 2102 is activated is determined by the difference between the two differential clock signals clk and clkx.

(第14の実施形態)
図34は、本発明の第14の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す。本実施形態と第12の実施形態とで異なるのは、入力回路3111がトランスファゲートスイッチではなく、クロック信号でtail電流が制御される差動増幅回路となっていることである。
(Fourteenth embodiment)
FIG. 34 shows a configuration example of a comparator circuit according to the fourteenth embodiment of the present invention. The difference between this embodiment and the twelfth embodiment is that the input circuit 3111 is not a transfer gate switch but a differential amplifier circuit in which the tail current is controlled by a clock signal.

入力回路3111の構成を説明する。pチャネルトランジスタ3401a及び3401bは、ゲートがグランドに接続され、ソースが電源電位に接続される。トランジスタ3401bのドレインは信号imの線に接続され、トランジスタ3401aのドレインは信号imxの線に接続される。nチャネルトランジスタ3402bは、ゲートが入力信号inxの線に接続され、ドレインが信号imの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3403aのドレインに接続される。nチャネルトランジスタ3402aは、ゲートが入力信号inの線に接続され、ドレインが信号imxの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3403aのドレインに接続される。nチャネルトランジスタ3403aは、ゲートがクロック信号clkの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3405のドレインに接続される。ダミー回路3404は、トランジスタ3401a,3401b,3402a,3402bを含む回路と同等の回路である。nチャネルトランジスタ3403bは、ゲートがクロック信号clkxの線に接続され、ドレインがダミー回路3404に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3405のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ3405は、ゲートが電圧vbnの線に接続され、ソースがグランドに接続される。   A configuration of the input circuit 3111 will be described. In the p-channel transistors 3401a and 3401b, the gate is connected to the ground, and the source is connected to the power supply potential. The drain of the transistor 3401b is connected to the signal im line, and the drain of the transistor 3401a is connected to the signal imx line. The n-channel transistor 3402b has a gate connected to the line of the input signal inx, a drain connected to the signal im line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3403a. The n-channel transistor 3402a has a gate connected to the input signal in line, a drain connected to the signal imx line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3403a. The n-channel transistor 3403a has a gate connected to the line of the clock signal clk and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3405. The dummy circuit 3404 is a circuit equivalent to a circuit including the transistors 3401a, 3401b, 3402a, and 3402b. The n-channel transistor 3403b has a gate connected to the line of the clock signal clkx, a drain connected to the dummy circuit 3404, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3405. The n-channel transistor 3405 has a gate connected to the voltage vbn line and a source connected to the ground.

この場合、入力回路3111は、第12の実施形態のクロックコンパレータ3102と同様に差動対に接続されたソース接地トランジスタ3213により活性化されてもよいが、第13の実施形態のクロックコンパレータ3102と同様に差動対の電流転送により活性化している。本実施形態ではトランスファゲートと異なり、入力回路3111が導通・非導通状態間をスイッチするタイミングが入力信号in,inxのレベルに依存しないため、データ依存性のタイミング誤差が発生しないという利点がある。   In this case, the input circuit 3111 may be activated by the common source transistor 3213 connected to the differential pair similarly to the clock comparator 3102 of the twelfth embodiment, but the input circuit 3111 may be activated by the clock comparator 3102 of the thirteenth embodiment. Similarly, it is activated by current transfer of the differential pair. In this embodiment, unlike the transfer gate, the timing at which the input circuit 3111 switches between the conductive state and the non-conductive state does not depend on the levels of the input signals in and inx, and therefore there is an advantage that no data-dependent timing error occurs.

実施形態では、入力回路3111は、tail電流が電流転送により切り替えられる差動対3402a,3402bが使われている。また入力回路3111は、後段のクロックコンパレータ3102が活性化されると同時に活性化される。入力回路3111のゲインは、3〜5倍程度であり、その出力波形は入力信号in,inxに対して帯域制限したものが得られる。すなわち入力回路3111は、不完全積分回路として動作する。   In the embodiment, the input circuit 3111 uses differential pairs 3402a and 3402b in which the tail current is switched by current transfer. The input circuit 3111 is activated at the same time as the clock comparator 3102 at the subsequent stage is activated. The gain of the input circuit 3111 is about 3 to 5 times, and the output waveform is obtained by band-limiting the input signals in and inx. That is, the input circuit 3111 operates as an incomplete integration circuit.

本実施形態は次のような利点がある。まず入力回路3111がリセット状態ではゲインをもたないため、この状態での入力の影響を受けない(過去のビットからの符号間干渉がない)。また入力回路3111が活性化すると同時にクロックコンパレータ3102が増幅を開始するため、コンパレータ3102は活性化期間の最初のビットを判定する。積分回路があるため判定ビットとその後ろのビットが反転してもクロックコンパレータ3102の入力信号の符号は最初のビットで決まる値を維持するため、誤動作が生じない。このように、判定ビットの前のビット及び後ろのビットからの影響を受けない信号判定が可能になる利点がある。   This embodiment has the following advantages. First, since the input circuit 3111 has no gain in the reset state, it is not affected by the input in this state (no intersymbol interference from past bits). Since the clock comparator 3102 starts amplification at the same time as the input circuit 3111 is activated, the comparator 3102 determines the first bit in the activation period. Since there is an integration circuit, the sign of the input signal of the clock comparator 3102 maintains the value determined by the first bit even if the decision bit and the bit after it are inverted, so that no malfunction occurs. In this way, there is an advantage that signal determination that is not affected by the bit before and after the determination bit can be performed.

(第15の実施形態)
図35は、本発明の第15の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す。本実施形態は、入力回路3101(図31(A))が信号伝達を行う期間が第3の実施形態の入力回路3111(図31(B))とは逆になっている。入力回路3101は、電流転送により活性化される差動対3402a,3402bと、これと逆相で活性化される差動対3501a,3051bで構成されている。
(Fifteenth embodiment)
FIG. 35 shows a configuration example of a comparator circuit according to the fifteenth embodiment of the present invention. In this embodiment, the period during which the input circuit 3101 (FIG. 31A) transmits a signal is opposite to that of the input circuit 3111 (FIG. 31B) of the third embodiment. The input circuit 3101 includes a differential pair 3402a and 3402b activated by current transfer and a differential pair 3501a and 3051b activated in the opposite phase.

トランジスタ3403aのゲートはクロック信号clkxの線に接続され、トランジスタ3403bのゲートはクロック信号clkの線に接続される。nチャネルトランジスタ3501aは、ゲートが電源電位に接続され、ドレインが信号imの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3403bのドレインに接続される。nチャネルトランジスタ3501bは、ゲートが電源電位に接続され、ドレインが信号imxの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3403bのドレインに接続される。   The gate of the transistor 3403a is connected to the clock signal clkx line, and the gate of the transistor 3403b is connected to the clock signal clk line. The n-channel transistor 3501a has a gate connected to the power supply potential, a drain connected to the signal im line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3403b. The n-channel transistor 3501b has a gate connected to the power supply potential, a drain connected to the signal imx line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3403b.

第1の差動対3402a,3402bのゲートは入力信号in,inxに接続され、第2の差動対3501a,3501bのゲートは単に電源電位に接続されている。したがって、第1の差動対3402a,3402bが活性化しているときは入力回路3101は信号を伝達するが、第2の差動対3501a,3501bが活性化している期間では入力回路3101の出力は減衰していく。クロックコンパレータ3102は、この入力回路3101の出力が減衰するまでの期間を利用して信号を増幅する。   The gates of the first differential pair 3402a and 3402b are connected to the input signals in and inx, and the gates of the second differential pair 3501a and 3501b are simply connected to the power supply potential. Accordingly, the input circuit 3101 transmits a signal when the first differential pair 3402a and 3402b are activated, but the output of the input circuit 3101 is the period during which the second differential pair 3501a and 3501b is activated. It decays. The clock comparator 3102 amplifies the signal using a period until the output of the input circuit 3101 is attenuated.

本実施形態では、クロックコンパレータ3102が動作する期間は、入力回路3101は入力変化を出力に伝えず、コンパレータ3102の動作期間にはコンパレータ入力は減衰するだけで入力信号in,inxのビット変化を反映しない。このため、コンパレータ3102の内部で符号間の干渉が生ずることがないという利点が生ずる。   In this embodiment, the input circuit 3101 does not transmit the input change to the output during the period in which the clock comparator 3102 operates, and the comparator input only attenuates during the operation period of the comparator 3102 to reflect the bit changes in the input signals in and inx. do not do. Therefore, there is an advantage that there is no interference between codes inside the comparator 3102.

図36は、本発明の第15の実施形態の一変形である。この実施形態では、図35の実施形態で電源電位に接続されていた差動対3501a,3501bのゲート接続をクロスカップル型に替えている。トランジスタ3501aのゲートは信号imxの線に接続され、トランジスタ3501bのゲートは信号imの線に接続される。クロスカップルの正帰還(この実施形態ではゲインが1より小さい)は信号を増幅するほど大きくはないが、信号保持期間の信号減衰の速度を遅くできクロックコンパレータの出力振幅が図35の実施形態に比べて大きくなるという利点がある。   FIG. 36 is a modification of the fifteenth embodiment of the present invention. In this embodiment, the gate connection of the differential pair 3501a and 3501b connected to the power supply potential in the embodiment of FIG. 35 is changed to a cross-couple type. The gate of the transistor 3501a is connected to the signal imx line, and the gate of the transistor 3501b is connected to the signal im line. Although the cross-coupled positive feedback (in this embodiment, the gain is smaller than 1) is not so large as to amplify the signal, the signal attenuation rate during the signal holding period can be slowed, and the output amplitude of the clock comparator is the same as that in the embodiment of FIG. There is an advantage that it becomes larger than that.

(第16の実施形態)
図37は、本発明の第16の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す。本実施形態では、入力回路3101のオン(信号伝達が行われる状態)での帯域を増加するため、入力回路3101の負荷インピーダンス(出力インピーダンス)を下げている。そのため、図35の回路に対して、新たに差動信号im,imx間に常時オンのpチャネルトランジスタ3701を入れている。pチャネルトランジスタ3701は、ゲートがグランドに接続され、ソース及びドレインが信号im及びimxの線に接続される。その結果、入力回路3101のゲインは減少するが、後段のクロックコンパレータ3102が大きな増幅度を持つため、全体としては十分な信号増幅が行われる。本実施形態では入力回路3101で発生する符号間干渉を減らすことができ、ゲインの減少は後段3102で補われるため、より高い周波数の信号を受信できる利点がある。
(Sixteenth embodiment)
FIG. 37 shows a configuration example of a comparator circuit according to the sixteenth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the load impedance (output impedance) of the input circuit 3101 is lowered in order to increase the bandwidth when the input circuit 3101 is on (a state in which signal transmission is performed). Therefore, a p-channel transistor 3701 that is always on is inserted between the differential signals im and imx in the circuit of FIG. In the p-channel transistor 3701, the gate is connected to the ground, and the source and drain are connected to the signal im and imx lines. As a result, although the gain of the input circuit 3101 decreases, the clock comparator 3102 at the subsequent stage has a large amplification level, so that sufficient signal amplification is performed as a whole. In this embodiment, the intersymbol interference generated in the input circuit 3101 can be reduced, and the decrease in gain is compensated for in the subsequent stage 3102, so that there is an advantage that a signal with a higher frequency can be received.

(第17の実施形態)
図38は、本発明の第17の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す。本実施形態では、第16の実施形態に対して、入力回路3101が信号伝達を行う期間の帯域を増加するために差動出力im,imx間に接続したpチャネルトランジスタ3701をクロック信号で駆動している点が異なる。pチャネルトランジスタ3701のゲートは、クロック信号clkxの線に接続される。このことで、信号伝達期間には入力回路3101の帯域は十分高くなり符号間干渉を最小にできる。一方、信号を保持する期間(実際は信号は減衰していく)にはインピーダンスが高くなるため減衰する速度が遅くなり、後段のクロックコンパレータ3102で十分に増幅する時間的余裕が生ずる。本実施形態は、入力回路3101の信号伝達期間での帯域を増加することと保持期間での減衰速度を遅くすることを両立できるため、小さな符号間干渉と高い増幅度の両立が可能という利点がある。
(Seventeenth embodiment)
FIG. 38 shows a configuration example of a comparator circuit according to the seventeenth embodiment of the present invention. In the present embodiment, in contrast to the sixteenth embodiment, the p-channel transistor 3701 connected between the differential outputs im and imx is driven by a clock signal in order to increase the bandwidth of the period during which the input circuit 3101 performs signal transmission. Is different. The gate of the p-channel transistor 3701 is connected to the line of the clock signal clkx. As a result, the band of the input circuit 3101 is sufficiently high during the signal transmission period, and the intersymbol interference can be minimized. On the other hand, during the period of holding the signal (actually, the signal is attenuated), the impedance is increased, so that the rate of attenuation is reduced, and a time margin for sufficient amplification by the subsequent clock comparator 3102 is generated. This embodiment has the advantage that both small intersymbol interference and high amplification can be achieved because it is possible to simultaneously increase the band in the signal transmission period of the input circuit 3101 and slow down the attenuation rate in the holding period. is there.

(第18の実施形態)
図39は、本発明の第18の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す。本実施形態と第14の実施形態とが異なるのは、入力回路3111の負荷がクロック信号clkの入ったpチャネルトランジスタ3901を追加していることである。pチャネルトランジスタ3901は、ゲートがクロック信号clkの線に接続され、ソース及びドレインが信号im及びimxの線に接続される。入力回路3111は、後段のクロックコンパレータ3102が活性化するのと同時に活性化される。入力回路3111は、非活性状態ではpチャネルトランジスタ3901の負荷(出力)が低インピーダンスとなるためリセットされており、活性化されると同時にpチャネルトランジスタ3901の負荷は高インピーダンスとなる。このため、入力回路3111は、integrate-and-dump型の積分回路として動作する。本実施形態は、入力回路3111の出力ノードのインピーダンスがリセット状態では低く保たれるために、過去のデータの影響を十分に小さくすることができるという利点がある。
(Eighteenth embodiment)
FIG. 39 shows a configuration example of a comparator circuit according to the eighteenth embodiment of the present invention. The difference between this embodiment and the fourteenth embodiment is that a load of the input circuit 3111 is added with a p-channel transistor 3901 containing the clock signal clk. In the p-channel transistor 3901, the gate is connected to the clock signal clk line, and the source and drain are connected to the signal im and imx lines. The input circuit 3111 is activated simultaneously with the activation of the clock comparator 3102 at the subsequent stage. In the inactive state, the input circuit 3111 is reset because the load (output) of the p-channel transistor 3901 has a low impedance, and simultaneously activated, the load of the p-channel transistor 3901 becomes a high impedance. For this reason, the input circuit 3111 operates as an integral-and-dump type integration circuit. This embodiment has an advantage that the influence of past data can be sufficiently reduced because the impedance of the output node of the input circuit 3111 is kept low in the reset state.

(第19の実施形態)
図40は、本発明の第19の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す。本実施形態では、第18の実施形態において用いられていたpチャネルトランジスタ3901のリセット回路に換えてnチャネルトランジスタの差動対4001a,4001bを用いている。nチャネルトランジスタ4001aは、ゲートが信号imの線に接続され、ドレインが信号imの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3403bのドレインに接続される。nチャネルトランジスタ4001bは、ゲートが信号imxの線に接続され、ドレインが信号imxの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ3403bのドレインに接続される。
(Nineteenth embodiment)
FIG. 40 shows a configuration example of a comparator circuit according to the nineteenth embodiment of the present invention. In the present embodiment, n-channel transistor differential pairs 4001a and 4001b are used in place of the reset circuit of the p-channel transistor 3901 used in the eighteenth embodiment. The n-channel transistor 4001a has a gate connected to the signal im line, a drain connected to the signal im line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3403b. The n-channel transistor 4001b has a gate connected to the signal imx line, a drain connected to the signal imx line, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 3403b.

リセット期間にはこの差動対4001a,4001bに電流が転送される。差動対4001a,4001bは負帰還になるようにゲートと出力が接続されており、この差動対4001a,4001bが活性化すると低いインピーダンスが入力側から観測される。この低いインピーダンスによりリセットが行われる。本実施形態ではpチャネルトランジスタ3901(図39)のゲートにクロック信号clkを直接入れてリセットするのに比較して、差動クロック信号clk,clkxでリセットタイミングが決まるため、タイミングがプロセスばらつきに依存しないという利点がある。   During the reset period, current is transferred to the differential pairs 4001a and 4001b. The differential pair 4001a and 4001b have their gates and outputs connected so as to provide negative feedback. When the differential pair 4001a and 4001b is activated, a low impedance is observed from the input side. The reset is performed by this low impedance. In this embodiment, the reset timing is determined by the differential clock signals clk and clkx as compared with the case where the clock signal clk is directly input to the gate of the p-channel transistor 3901 (FIG. 39) and reset, and therefore the timing depends on the process variation. There is an advantage of not.

(第20の実施形態)
図41は、本発明の第20の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す。本実施形態は、第14の実施形態に対して、以下の回路が入力回路3111に追加されている。pチャネルトランジスタ3401cは、ゲートがグランドに接続され、ソースが電源電位に接続され、ドレインがnチャネルトランジスタ4103bのドレインに接続される。nチャネルトランジスタ4103bは、ゲートがクロック信号clkの線に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ4105のドレインに接続される。ダミー回路4104は、トランジスタ3401cと同等の回路である。nチャネルトランジスタ4103aは、ゲートがクロック信号clkxの線に接続され、ドレインがダミー回路4104に接続され、ソースがnチャネルトランジスタ4105のドレインに接続される。nチャネルトランジスタ4105は、ゲートが電圧vbnの線に接続され、ソースがグランドに接続される。nチャネルトランジスタ4101a及び4101bは、ゲートがトランジスタ3401c及び4103bのドレインに接続される。トランジスタ4101bは、ドレインが信号imの線に接続され、ソースがトランジスタ3402bのドレインに接続される。トランジスタ4101aは、ドレインが信号imxの線に接続され、ソースがトランジスタ3402aのドレインに接続される。
(20th embodiment)
FIG. 41 shows a configuration example of a comparator circuit according to the twentieth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the following circuit is added to the input circuit 3111 with respect to the fourteenth embodiment. The p-channel transistor 3401c has a gate connected to the ground, a source connected to the power supply potential, and a drain connected to the drain of the n-channel transistor 4103b. The n-channel transistor 4103b has a gate connected to the line of the clock signal clk and a source connected to the drain of the n-channel transistor 4105. The dummy circuit 4104 is a circuit equivalent to the transistor 3401c. The n-channel transistor 4103a has a gate connected to the line of the clock signal clkx, a drain connected to the dummy circuit 4104, and a source connected to the drain of the n-channel transistor 4105. The n-channel transistor 4105 has a gate connected to the voltage vbn line and a source connected to the ground. The n-channel transistors 4101a and 4101b have gates connected to the drains of the transistors 3401c and 4103b. The transistor 4101b has a drain connected to the signal im line and a source connected to the drain of the transistor 3402b. The transistor 4101a has a drain connected to the signal imx line and a source connected to the drain of the transistor 3402a.

本実施形態では、入力回路3111は電流転送で活性化される差動対3402a,3402bを用いている。この差動対3402a,3402bのドレイン側にはnチャネルトランジスタ4101a,4101bのカスコード接続のスイッチを介して負荷デバイスに接続される。カスコードスイッチのゲートは後段のクロックコンパレータ3102と同等のダミー回路3401c,4103a,4103b,4104,4105で駆動され、コンパレータ3102の出力が大きくなるのとほぼ同時にスイッチ4101a,4101bが切れ、入力回路3111の負荷と入力間の接続がなくなる。この出力信号im,imxは、入力回路3111が動作すると同時に活性化されるクロックコンパレータ3102で増幅される。本実施形態によると、クロックコンパレータ3102の出力が十分大きくなるタイミングで自動的に入力信号in,inxから再生ノード3102が切り離されるため、判定ビットの後ろのビットからの符号間干渉がないという利点がある。入力回路3111は、活性化状態になってから所定遅延時間後に非活性化状態にするための非活性化回路(トランジスタ4101a,4101bを含む)を有する。また、入力回路3111のゲインを下げて符号間干渉を小さくする必要がないため、増幅度を大きくできるという利点もある。   In this embodiment, the input circuit 3111 uses differential pairs 3402a and 3402b that are activated by current transfer. The differential pairs 3402a and 3402b are connected to the load device via the cascode-connected switches of the n-channel transistors 4101a and 4101b on the drain side. The gate of the cascode switch is driven by a dummy circuit 3401c, 4103a, 4103b, 4104, 4105 equivalent to the clock comparator 3102 at the subsequent stage, and the switch 4101a, 4101b is turned off almost simultaneously with the output of the comparator 3102 increasing, The connection between the load and the input is lost. The output signals im and imx are amplified by a clock comparator 3102 that is activated simultaneously with the operation of the input circuit 3111. According to this embodiment, since the reproduction node 3102 is automatically disconnected from the input signals in and inx at a timing when the output of the clock comparator 3102 becomes sufficiently large, there is an advantage that there is no intersymbol interference from the bits after the determination bit. is there. The input circuit 3111 includes a deactivation circuit (including transistors 4101a and 4101b) for deactivation after a predetermined delay time from the activation state. Further, since it is not necessary to reduce the intersymbol interference by lowering the gain of the input circuit 3111, there is an advantage that the amplification degree can be increased.

以上のように、第12〜第20の実施形態では、コンパレータの作用(小さなaperture timeと大きな増幅度)を入力回路及びクロックコンパレータの2つのステージに分けて実現するため、高速信号を符号間干渉なく受信する回路が実現される。   As described above, in the twelfth to twentieth embodiments, the operation of the comparator (small aperture time and large amplification) is realized by dividing it into two stages of the input circuit and the clock comparator. A circuit for receiving without any problem is realized.

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

本発明の実施形態は、例えば以下のように種々の適用が可能である。   The embodiment of the present invention can be applied in various ways as follows, for example.

(付記1)
入力信号を遅延させるための複数タップを有する第1の遅延線と、
クロック信号を遅延させるための複数タップを有する第2の遅延線と、
各々のデータ入力線が前記第1の遅延線のタップに接続され、各々のクロック入力線が前記第2の遅延線のタップに接続される複数のクロック制御コンパレータとを有し、
前記クロック制御コンパレータ毎に前記第1の遅延線による入力信号遅延時間と前記第2の遅延線によるクロック信号遅延時間との差が異なる値を持つ信号処理回路。
(付記2)
前記第1の遅延線は、入力信号が遅延線の一端より入力され他端が該遅延線の特性インピーダンスで終端され、
前記第2の遅延線は、クロック信号が遅延線の一端より入力され他端が該遅延線の特性インピーダンスで終端されている付記1記載の信号処理回路。
(付記3)
前記第1の遅延線は、入力信号が遅延線の一端より入力され他端が該遅延線の特性インピーダンスで終端され、
前記第2の遅延線は、リング状に接続される付記1記載の信号処理回路。
(付記4)
前記第1及び第2の遅延線のタップ間の遅延時間はそれぞれ不均一である付記1記載の信号処理回路。
(付記5)
前記複数のクロック制御コンパレータは、入力信号の1ビットに相当する時間内に3回以上サンプリングするオーバーサンプリングを実現する付記1記載の信号処理回路。
(付記6)
前記複数のクロック制御コンパレータに対して、前記第1の遅延線を入力信号が伝播する方向と前記第2の遅延線をクロック信号が伝播する方向とが異なる付記1記載の信号処理回路。
(付記7)
前記複数のクロック制御コンパレータに対して、前記第1の遅延線を入力信号が伝播する方向と前記第2の遅延線をクロック信号が伝播する方向とが同じである付記1記載の信号処理回路。
(付記8)
前記第2の遅延線は、3相以上のクロック信号を遅延させるための遅延線であり、
前記3相以上のクロックがそれぞれ前記第2の遅延線により遅延されたクロック信号が前記複数のクロック制御コンパレータに供給される付記1記載の信号処理回路。
(付記9)
前記第1の遅延線の1つのタップは複数のクロック制御コンパレータのデータ入力線に接続され、該複数のクロック制御コンパレータのクロック入力線は前記第2の遅延線の異なるタップに接続される付記8記載の信号処理回路。
(付記10)
さらに、前記複数のクロック制御コンパレータの出力を基に正しい入力信号を選択するためのセレクタを有する付記1記載の信号処理回路。
(付記11)
さらに、前記複数のクロック制御コンパレータの出力を基に前記入力信号と前記クロック信号との位相差を表わす信号を出力する位相差出力手段を有する付記1記載の信号処理回路。
(付記12)
さらに、前記入力信号と前記クロック信号との位相差を表わす信号を基にクロック信号の周波数を調整するクロック信号調整手段を有する付記11記載の信号処理回路。
(付記13)
入力信号から出力信号への信号伝達特性がクロック信号により変化するように入力信号を処理して出力信号を出力する入力回路と、
クロック信号により活性化状態になった期間に前記入力回路の出力信号を増幅する増幅回路と
を有する信号処理回路。
(付記14)
前記増幅回路は、クロック信号に応じて差動対の電流切り替え動作を行って電流を流すことにより活性化状態になる付記13記載の信号処理回路。
(付記15)
前記入力回路は、活性化状態では入力信号から出力信号への信号伝達が行われ、非活性化状態では信号伝達が行われない付記13記載の信号処理回路。
(付記16)
前記入力回路は、前記増幅回路が活性化状態になるときに非活性化状態になる付記15記載の信号処理回路。
(付記17)
前記入力回路は、前記増幅回路が活性化状態になるときに活性化状態になる付記15記載の信号処理回路。
(付記18)
前記増幅回路は、正帰還ループの再生作用により前記入力回路よりも大きなゲインで増幅する付記15記載の信号処理回路。
(付記19)
前記入力回路は、活性化状態では出力インピーダンスを低い値にするインピーダンス変更回路を含む付記16記載の信号処理回路。
(付記20)
前記入力回路は、活性化状態において積分特性又は再生型の特性により増幅する付記18記載の信号処理回路。
(付記21)
前記入力回路は、非活性化状態では出力インピーダンスを低い値にするインピーダンス変更回路を含む付記17記載の信号処理回路。
(付記22)
前記インピーダンス変更回路は、クロック信号に応じて出力インピーダンスを低い値にする付記19記載の信号処理回路。
(付記23)
前記入力回路は、活性化状態になってから所定時間後に非活性化状態にするための非活性化回路を含む付記15記載の信号処理回路。
(Appendix 1)
A first delay line having a plurality of taps for delaying the input signal;
A second delay line having a plurality of taps for delaying the clock signal;
A plurality of clock control comparators each connected to a tap of the first delay line and each clock input line connected to a tap of the second delay line;
A signal processing circuit in which a difference between an input signal delay time by the first delay line and a clock signal delay time by the second delay line is different for each clock control comparator.
(Appendix 2)
In the first delay line, an input signal is input from one end of the delay line and the other end is terminated by the characteristic impedance of the delay line,
The signal processing circuit according to claim 1, wherein the second delay line has a clock signal input from one end of the delay line and the other end terminated with a characteristic impedance of the delay line.
(Appendix 3)
In the first delay line, an input signal is input from one end of the delay line and the other end is terminated by the characteristic impedance of the delay line,
The signal processing circuit according to appendix 1, wherein the second delay line is connected in a ring shape.
(Appendix 4)
The signal processing circuit according to claim 1, wherein delay times between taps of the first and second delay lines are non-uniform.
(Appendix 5)
The signal processing circuit according to appendix 1, wherein the plurality of clock control comparators realize oversampling in which sampling is performed three times or more within a time corresponding to one bit of an input signal.
(Appendix 6)
The signal processing circuit according to claim 1, wherein a direction in which an input signal propagates through the first delay line differs from a direction in which a clock signal propagates through the second delay line with respect to the plurality of clock control comparators.
(Appendix 7)
The signal processing circuit according to appendix 1, wherein the direction in which an input signal propagates through the first delay line and the direction in which a clock signal propagates through the second delay line are the same for the plurality of clock control comparators.
(Appendix 8)
The second delay line is a delay line for delaying clock signals of three or more phases,
2. The signal processing circuit according to claim 1, wherein clock signals obtained by delaying the three or more phase clocks by the second delay line are supplied to the plurality of clock control comparators.
(Appendix 9)
One tap of the first delay line is connected to data input lines of a plurality of clock control comparators, and the clock input line of the plurality of clock control comparators is connected to a different tap of the second delay line. The signal processing circuit described.
(Appendix 10)
The signal processing circuit according to appendix 1, further comprising a selector for selecting a correct input signal based on outputs of the plurality of clock control comparators.
(Appendix 11)
The signal processing circuit according to claim 1, further comprising phase difference output means for outputting a signal representing a phase difference between the input signal and the clock signal based on outputs of the plurality of clock control comparators.
(Appendix 12)
Furthermore, the signal processing circuit of Claim 11 which has a clock signal adjustment means which adjusts the frequency of a clock signal based on the signal showing the phase difference of the said input signal and the said clock signal.
(Appendix 13)
An input circuit that processes the input signal so that the signal transfer characteristic from the input signal to the output signal changes according to the clock signal, and outputs the output signal;
A signal processing circuit having an amplification circuit for amplifying an output signal of the input circuit during a period of being activated by a clock signal;
(Appendix 14)
14. The signal processing circuit according to appendix 13, wherein the amplifier circuit is activated by performing a current switching operation of a differential pair in accordance with a clock signal and causing a current to flow.
(Appendix 15)
14. The signal processing circuit according to appendix 13, wherein the input circuit performs signal transmission from an input signal to an output signal in an activated state and does not perform signal transmission in an inactivated state.
(Appendix 16)
The signal processing circuit according to claim 15, wherein the input circuit is inactivated when the amplifier circuit is activated.
(Appendix 17)
The signal processing circuit according to claim 15, wherein the input circuit is activated when the amplifier circuit is activated.
(Appendix 18)
16. The signal processing circuit according to appendix 15, wherein the amplification circuit amplifies with a gain larger than that of the input circuit by a reproducing action of a positive feedback loop.
(Appendix 19)
The signal processing circuit according to supplementary note 16, wherein the input circuit includes an impedance changing circuit that lowers the output impedance in the activated state.
(Appendix 20)
19. The signal processing circuit according to appendix 18, wherein the input circuit amplifies with an integral characteristic or a reproduction type characteristic in an activated state.
(Appendix 21)
18. The signal processing circuit according to appendix 17, wherein the input circuit includes an impedance changing circuit that sets an output impedance to a low value in an inactive state.
(Appendix 22)
The signal processing circuit according to appendix 19, wherein the impedance changing circuit sets the output impedance to a low value according to a clock signal.
(Appendix 23)
The signal processing circuit according to supplementary note 15, wherein the input circuit includes a deactivation circuit for deactivation after a predetermined time after the activation.

図1(A)及び(B)は本発明の第1〜第11の実施形態によるデマルチプレクサ(信号処理回路)の原理構成例を示す回路図である。FIGS. 1A and 1B are circuit diagrams showing examples of the principle configuration of demultiplexers (signal processing circuits) according to first to eleventh embodiments of the present invention. 図1(A)の回路の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the circuit of FIG. 本発明の第1の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the demultiplexer by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the demultiplexer by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the demultiplexer by the 3rd Embodiment of this invention. 図6(A)は負性抵抗素子の構成例を示す回路図、図6(B)は移相回路の構成例を示す回路図である。FIG. 6A is a circuit diagram illustrating a configuration example of a negative resistance element, and FIG. 6B is a circuit diagram illustrating a configuration example of a phase shift circuit. 移相回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of a phase shift circuit. 本発明の第4の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the demultiplexer by the 4th Embodiment of this invention. 図8の回路の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the circuit of FIG. 8. 本発明の第5の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the demultiplexer by the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the demultiplexer by the 6th Embodiment of this invention. 図11の回路の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 12 is a timing chart for explaining the operation of the circuit of FIG. 11. 本発明の第7の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the demultiplexer by the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the demultiplexer by the 8th Embodiment of this invention. 図14の回路の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 15 is a timing chart for explaining the operation of the circuit of FIG. 14. 本発明の第9の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the demultiplexer by the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施形態によるデマルチプレクサの変形例の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the modification of the demultiplexer by the 9th Embodiment of this invention. 図17の回路の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 18 is a timing chart for explaining the operation of the circuit of FIG. 17. 本発明の第10の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the demultiplexer by the 10th Embodiment of this invention. 図19の回路をより具体的に示した回路図である。FIG. 20 is a circuit diagram showing the circuit of FIG. 19 more specifically. 図20のCDRのより具体的な回路を示す回路図である。FIG. 21 is a circuit diagram showing a more specific circuit of the CDR of FIG. 20. 図21のエッジジェネレータの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the edge generator of FIG. 図21のTally&Vote回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the Tally & Vote circuit of FIG. 図23のTallyコンパレータの構成例を示す回路図である。FIG. 24 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a Tally comparator in FIG. 23. 図21のアップ/ダウンジェネレータの構成例を示す回路図である。FIG. 22 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an up / down generator of FIG. 21. 図21のアップ/ダウンカウンタの構成例を示す回路図である。FIG. 22 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an up / down counter in FIG. 21. 図27(A)は図21のセレクタコントローラの構成例を示す回路図、図27(B)は図21のセレクタの構成例を示す回路図である。27A is a circuit diagram showing a configuration example of the selector controller in FIG. 21, and FIG. 27B is a circuit diagram showing a configuration example of the selector in FIG. 図21のチャージポンプの構成例を示す回路図である。FIG. 22 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the charge pump in FIG. 21. 正しい周波数の復元クロックを生成するための回路の回路図である。It is a circuit diagram of a circuit for generating a recovery clock having a correct frequency. 本発明の第11の実施形態によるデマルチプレクサの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the demultiplexer by the 11th Embodiment of this invention. 図31(A)及び(B)は本発明の第12〜第20の実施形態によるコンパレータ回路(信号処理回路)の原理構成例を示す図である。FIGS. 31A and 31B are diagrams showing a principle configuration example of a comparator circuit (signal processing circuit) according to the twelfth to twentieth embodiments of the present invention. 本発明の第12の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the comparator circuit by the 12th Embodiment of this invention. 本発明の第13の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the comparator circuit by the 13th Embodiment of this invention. 本発明の第14の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the comparator circuit by the 14th Embodiment of this invention. 本発明の第15の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the comparator circuit by the 15th Embodiment of this invention. 本発明の第15の実施形態の変形例の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the modification of the 15th Embodiment of this invention. 本発明の第16の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the comparator circuit by the 16th Embodiment of this invention. 本発明の第17の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the comparator circuit by the 17th Embodiment of this invention. 本発明の第18の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the comparator circuit by the 18th Embodiment of this invention. 本発明の第19の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the comparator circuit by the 19th Embodiment of this invention. 本発明の第20の実施形態によるコンパレータ回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the comparator circuit by the 20th Embodiment of this invention. 従来技術によるデマルチプレクサの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the demultiplexer by a prior art. ラッチの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of a latch. コンパレータ回路の回路図である。It is a circuit diagram of a comparator circuit.

符号の説明Explanation of symbols

101 遅延線
102 特性インピーダンス(抵抗)
103 クロックコンパレータ(ラッチ)
301 バッファ
302 位相検出器
303 チャージポンプ
3101,3111 入力回路
3102 クロックコンパレータ
101 delay line 102 characteristic impedance (resistance)
103 Clock comparator (latch)
301 Buffer 302 Phase Detector 303 Charge Pumps 3101 and 3111 Input Circuit 3102 Clock Comparator

Claims (7)

入力信号を遅延させるための複数タップを有する第1の遅延線と、
クロック信号を遅延させるための複数タップを有する第2の遅延線と、
各々のデータ入力線が前記第1の遅延線のタップに接続され、各々のクロック入力線が前記第2の遅延線のタップに接続され、マスタラッチ及びスレーブラッチの接続回路で構成される複数のクロック制御コンパレータと、
前記複数のクロック制御コンパレータの後段に接続され、前記複数のクロック制御コンパレータの出力信号の系列のうちのデータ遷移が最も多い系列の次の系列を選択するためのセレクタと、
を有し、
前記クロック制御コンパレータ毎に前記第1の遅延線による入力信号遅延時間と前記第2の遅延線によるクロック信号遅延時間との差が異なる値を持つ信号処理回路。
A first delay line having a plurality of taps for delaying the input signal;
A second delay line having a plurality of taps for delaying the clock signal;
Each data input line is connected to a tap of the first delay line, each clock input line is connected to a tap of the second delay line, and a plurality of clocks configured by a connection circuit of a master latch and a slave latch A control comparator;
A selector connected to a subsequent stage of the plurality of clock control comparators, and a selector for selecting the next series of the series having the most data transitions among the series of output signals of the plurality of clock control comparators ;
Have
A signal processing circuit in which a difference between an input signal delay time by the first delay line and a clock signal delay time by the second delay line is different for each clock control comparator.
前記第1の遅延線は、入力信号が遅延線の一端より入力され他端が該遅延線の特性インピーダンスで終端され、
前記第2の遅延線は、クロック信号が遅延線の一端より入力され他端が該遅延線の特性インピーダンスで終端されている請求項1記載の信号処理回路。
In the first delay line, an input signal is input from one end of the delay line and the other end is terminated by the characteristic impedance of the delay line,
The signal processing circuit according to claim 1, wherein the second delay line has a clock signal input from one end of the delay line and the other end terminated with a characteristic impedance of the delay line.
前記第1の遅延線は、入力信号が遅延線の一端より入力され他端が該遅延線の特性インピーダンスで終端され、
前記第2の遅延線は、リング状に接続される請求項1記載の信号処理回路。
In the first delay line, an input signal is input from one end of the delay line and the other end is terminated by the characteristic impedance of the delay line,
The signal processing circuit according to claim 1, wherein the second delay line is connected in a ring shape.
前記複数のクロック制御コンパレータに対して、前記第1の遅延線を入力信号が伝播する方向と前記第2の遅延線をクロック信号が伝播する方向とが異なる請求項1記載の信号処理回路。   2. The signal processing circuit according to claim 1, wherein a direction in which an input signal propagates through the first delay line differs from a direction in which a clock signal propagates through the second delay line with respect to the plurality of clock control comparators. 前記複数のクロック制御コンパレータに対して、前記第1の遅延線を入力信号が伝播する方向と前記第2の遅延線をクロック信号が伝播する方向とが同じである請求項1記載の信号処理回路。   2. The signal processing circuit according to claim 1, wherein the direction in which an input signal propagates through the first delay line and the direction in which a clock signal propagates through the second delay line are the same for the plurality of clock control comparators. . さらに、前記複数のクロック制御コンパレータの出力を基に前記入力信号と前記クロック信号との位相差を表わす信号を出力する位相差出力手段を有する請求項1記載の信号処理回路。2. The signal processing circuit according to claim 1, further comprising phase difference output means for outputting a signal representing a phase difference between the input signal and the clock signal based on outputs of the plurality of clock control comparators. さらに、前記入力信号と前記クロック信号との位相差を表わす信号を基にクロック信号の周波数を調整するクロック信号調整手段を有する請求項6記載の信号処理回路。7. The signal processing circuit according to claim 6, further comprising clock signal adjusting means for adjusting a frequency of the clock signal based on a signal representing a phase difference between the input signal and the clock signal.
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