JP5237203B2 - Jitter detection circuit - Google Patents
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Description
本発明は、クロック信号の時間的揺らぎであるジッタの大きさを検出するジッタ検出回路に関する。 The present invention relates to a jitter detection circuit that detects the magnitude of jitter, which is a temporal fluctuation of a clock signal.
図8は、従来のジッタ検出回路の構成例を示す(非特許文献1)。
図において、従来のジッタ検出回路は、ゲーティング回路10、積分回路20、ピーク検出回路30から構成される。ゲーティング回路10は、クロック信号を入力する遅延回路11および排他的論理和回路(EXOR)12で構成され、クロック信号がハイレベルおよびローレベルに遷移した時に一定の時間幅の差動パルスV0,V0'を出力する。積分回路20は、ゲーティング回路10から出力される差動パルスV0,V0'を各ベースに入力するトランジスタQ1,Q2、トランジスタQ1,Q2の各エミッタに共通接続される電流源IS1、トランジスタQ1,Q2の各コレクタと電源との間に接続される電流源IS2,IS3、トランジスタQ1,Q2のコレクタ間に接続される容量C1 で構成され、トランジスタQ1,Q2の各コレクタから差動出力V1', V1 を取り出し、ピーク検出回路30に入力する。なお、積分回路20の差動出力を増幅回路で増幅して出力し、外部に備えたピーク検出回路でピーク検出を行う構成としてもよいが、ここではジッタ検出時の課題を説明するため、ピーク検出回路30を含む構成として説明する。
FIG. 8 shows a configuration example of a conventional jitter detection circuit (Non-Patent Document 1).
In the figure, the conventional jitter detection circuit includes a
以下、従来のジッタ検出回路の動作例を図8および図9を参照して説明する。
ゲーティング回路10は、周期Tのクロック信号がハイレベルおよびローレベルに遷移した時に、時間幅T/4の差動パルスV0,V0'を出力する。なお、本例ではEXOR12を用いて、クロック信号がハイレベルおよびローレベルに遷移したときにパルスを出力する構成であるが、NAND回路によりクロック信号がハイレベルに遷移したときだけパルスを出力しても同様のジッタ検出が可能である。
An example of the operation of the conventional jitter detection circuit will be described below with reference to FIGS.
The
差動型の積分回路20では、差動パルスV0 がハイレベルになるとトランジスタQ1がオンになり、容量C1 の一端V1'から基準電流Iだけ電荷を引き抜くとともに、差動パルスV0'がローレベルになるのでトランジスタQ2がオフになり、容量C1 の他端V1 に基準電流Iだけ電荷をチャージする。このため、ジッタのないクロックが入力すると、積分回路20の差動出力V1 の電位は、ゲーティング回路10がパルスを出力している時間T/4でI*(T/4)だけ上昇し、パルスを出力していない時間でI*(T/4)だけ下降する。よって、図9(4) に示すように、クロック信号にジッタがない場合には差動出力V1', V1 の電位は、電圧振幅I*(T/2)、周期T/2で振動するが、周期より十分長い時間で時間平均すると一定の電位を保つ。ここでは、積分回路20において、容量C1 へ流し込む電流と流し出す電流が等しいと仮定して、ゲーティング回路10の遅延時間をT/4と設定した。ただし、積分回路20において、容量C1 に流し込む電流と遅延時間の積と、流し出す電流とT/2から遅延時間を引いた時間の積が等しければ、遅延時間はT/4でなくてもよい。
In the
一方、クロック信号がジッタをもつ場合は、図9(3) に示すように、クロック信号がハイレベルに遷移するタイミングが、前の遷移の周期T後ではなく、周期TからΔTだけずれる。この時、積分回路20の放電時間は(T/4)−ΔTとなるため、差動出力V1 の電位はI*ΔTだけ上昇する。クロック信号のジッタ量は、図9(5) のジッタ表示出力(太線)に示すように、差動出力V1',V1 の差分電位の最大値をピーク検出回路30により保持するか、単純に増幅して出力することで、ジッタ表示出力電位の初期値からの増分として検出される。
On the other hand, when the clock signal has jitter, as shown in FIG. 9 (3), the timing at which the clock signal transitions to the high level is shifted from the period T by ΔT, not after the period T of the previous transition. At this time, since the discharging time of the integrating
従来のジッタ検出回路では、次の2つの値が規定通りになっていなければジッタを高精度に検出することが困難である。値の1つは、積分回路20の電流源IS2と電流源IS3の電流の和が電流源IS1の電流値と一致していることである。もう1つは、ゲーティング回路10の遅延時間(T/4)がパルス幅に正確に一致していることである。
In the conventional jitter detection circuit, it is difficult to detect jitter with high accuracy unless the following two values are as specified. One of the values is that the sum of the currents of the current source IS2 and the current source IS3 of the integrating
前者が不一致であれば、積分回路20の差動出力V1',V1 の両方が増加または減少する同相ドリフトを引き起こす。そして、一定時間後にはV1',V1 は積分回路20が正常に動作する電圧出力を超えてしまい、ジッタ検出動作ができなくなる。後者が不一致であれば、積分回路20の差動出力V1',V1 が逆方向に増加または減少する差動ドリフトを引き起こす。ジッタ検出回路は、ジッタを積分回路20の差動出力V1',V1 の差分のピーク値で表示するが、差動ドリフトによりV1',V1 の差が増大し、検出ジッタのピーク値に誤差を与える。さらに、一定時間後にはV1',V1 は積分回路20が正常に動作する電圧出力を超えてしまい、ジッタ検出動作ができなくなる。
If the former is inconsistent, it causes a common mode drift in which both differential outputs V1 'and V1 of the integrating
一方、ジッタ検出回路を半導体集積回路やハイブリッド部品により構成した場合、上記の電流値および遅延時間は、プロセスバラツキ、温度や電源変動の影響を受けるので、適宜調整しなければ所定の精度で上記の2つの値をそれぞれ一致させることが困難である。なお、従来手法として一定期間だけ検出を行い、他の期間はキャリブレーション期間としてV1',V1 の電位、遅延時間および電流バランスを調整する手法もあるが、検出する時間と追加システムが必要になり、ジッタ検出回路が大規模かつ複雑になり、検出効率が悪くなる問題があった。 On the other hand, when the jitter detection circuit is composed of a semiconductor integrated circuit or a hybrid component, the current value and delay time are affected by process variations, temperature, and power supply fluctuations. It is difficult to match the two values. As a conventional method, there is a method of detecting only for a certain period and adjusting the potentials of V1 ′ and V1, delay time and current balance as a calibration period in other periods. However, a detection time and an additional system are required. However, there is a problem that the jitter detection circuit becomes large and complicated, and the detection efficiency is deteriorated.
また、低周波の差動ドリフトおよび同相ドリフトはハイパスフィルタで除去することにより、高い周波数のジッタに対して一定期間は測定できる場合もある。しかし、低い周波数をもつジッタを検出する際には、フィルタによる選別精度が低下するため、さらなる精度の低下を招く。加えて、積分回路20の電流源IS2,IS3の出力インピーダンスが低く、ジッタによる積分回路20の差動出力V1',V1 の変化が電流量による電流源両端の電圧差の変化に打ち消されてしまう元来の課題との相乗効果により、特に低周波のジッタのジッタ量を精度よく検出できない問題があった。
Further, by removing low frequency differential drift and common mode drift with a high pass filter, it may be possible to measure high frequency jitter for a certain period of time. However, when detecting a jitter having a low frequency, the accuracy of selection by the filter is lowered, so that the accuracy is further lowered. In addition, the output impedance of the current sources IS2 and IS3 of the integrating
このように、従来のジッタ検出回路では、差動型の積分回路20の複数の電流源の電流値が外乱を受けてばらついたり、ゲーティング回路10の遅延時間が外乱を受けて揺らぐと、クロック信号のジッタと関係なく積分値がドリフトを起こし、ジッタ検出回路の動作が不安定になって正しいジッタを検出できないことがあった。
As described above, in the conventional jitter detection circuit, when the current values of the plurality of current sources of the
本発明は、外乱によるドリフトの周波数成分が低周波であることに着目し、積分回路の差動出力から外乱に起因する低周波の同相ドリフトおよび差動ドリフトを除去し、安定かつ高精度のジッタ検出を可能にするジッタ検出回路を提供することを目的とする。 The present invention pays attention to the fact that the frequency component of drift due to disturbance is low frequency, and removes low-frequency common-mode drift and differential drift caused by disturbance from the differential output of the integration circuit, thereby providing stable and highly accurate jitter. An object of the present invention is to provide a jitter detection circuit that enables detection.
本発明は、クロック信号を入力し、その立ち上がりまたは立ち下がりの少なくとも一方のタイミングを示すパルスを出力するゲーティング回路と、ゲーティング回路の出力パルスの間隔を電圧レベルで出力する積分回路とを備え、積分回路の出力からクロック信号のジッタを検出するジッタ検出回路において、積分回路は、ゲーティング回路の出力パルスの間隔に応じた電圧レベルを差動信号として出力する差動増幅器を含み、その差動増幅器に含まれる電流源の電流値が調整可能な構成であり、積分回路の差動出力を分岐して入力し、検出対象であるジッタの周波数成分を遮断し、かつ除去すべき同相ドリフトの周波数成分を透過する第1のローパスフィルタと、該第1のローパスフィルタを介した差動出力の同相分を出力電位に変換する同相レベル変換増幅器を含み、その出力電位を積分回路の電流源の電流値の調整に供する同相ドリフト補償回路を備える。 The present invention includes a gating circuit that inputs a clock signal and outputs a pulse indicating at least one timing of rising or falling thereof, and an integrating circuit that outputs an interval between output pulses of the gating circuit at a voltage level. In the jitter detection circuit for detecting the jitter of the clock signal from the output of the integration circuit, the integration circuit includes a differential amplifier that outputs a voltage level corresponding to the interval between the output pulses of the gating circuit as a differential signal, and the difference The current value of the current source included in the dynamic amplifier is adjustable, and the differential output of the integration circuit is branched and input to block the frequency component of the jitter to be detected, and the common-mode drift to be removed It is converting a first low-pass filter which transmits frequency components, the common mode of the differential output via the first low-pass filter to the output voltage It includes a phase level conversion amplifier comprises a common mode drift compensation circuit to provide the output potential to the adjustment of the current value of the current source of the integrator circuit.
本発明のジッタ検出回路において、ゲーティング回路は、クロック信号に所定の遅延時間を設定し、出力パルスのパルス幅を設定する遅延回路を含み、その遅延時間が調整可能な構成であり、積分回路の差動出力を分岐して入力し、検出対象であるジッタの周波数成分を遮断し、かつ除去すべき差動ドリフトの周波数成分を透過する第2のローパスフィルタと、該第2のローパスフィルタを介した差動出力の差分を出力電位に変換する差動レベル変換増幅器を含み、その出力電位をゲーティング回路の遅延時間の調整に供する差動ドリフト補償回路を備える。 In the jitter detection circuit of the present invention, the gating circuit includes a delay circuit that sets a predetermined delay time in the clock signal and sets the pulse width of the output pulse, and is configured to adjust the delay time. A second low-pass filter that cuts off the frequency component of the jitter to be detected and transmits the frequency component of the differential drift to be removed, and the second low-pass filter. A differential level conversion amplifier that converts the difference between the differential outputs to an output potential, and a differential drift compensation circuit that uses the output potential to adjust the delay time of the gating circuit.
本発明のジッタ検出回路において、積分回路の差動出力を同相ドリフト補償回路に分岐する分岐点から後段に、差動出力における除去すべき同相ドリフトの周波数成分を遮断し、かつ検出対象であるジッタの周波数成分を透過するハイパスフィルタを備える。 In the jitter detection circuit of the present invention, downstream from the branch point for branching the differential output of the integration circuit in phase drift compensation circuit to cut off a frequency component of the phase drift to be the definitive removal differential output, and is detected A high-pass filter that transmits the frequency component of jitter is provided.
本発明のジッタ検出回路において、積分回路の差動出力を同相ドリフト補償回路および差動ドリフト補償回路に分岐する分岐点から後段に、差動出力における除去すべき同相ドリフトおよび差動ドリフトの周波数成分を遮断し、かつ検出対象であるジッタの周波数成分を透過するハイパスフィルタを備える。 In the jitter detection circuit of the present invention, the frequency components of the in- phase drift and the differential drift to be removed in the differential output from the branch point where the differential output of the integration circuit branches to the in-phase drift compensation circuit and the differential drift compensation circuit. And a high-pass filter that transmits a frequency component of jitter to be detected .
本発明のジッタ検出回路において、積分回路の差動出力の電位差の最大値を保持し、ジッタ検出信号として出力するピーク検出回路を備える。また、本発明のジッタ検出回路において、ハイパスフィルタの差動出力の電位差の最大値を保持し、ジッタ検出信号として出力するピーク検出回路を備える。 The jitter detection circuit of the present invention includes a peak detection circuit that holds the maximum value of the potential difference of the differential output of the integration circuit and outputs it as a jitter detection signal. Further, the jitter detection circuit of the present invention includes a peak detection circuit that holds the maximum value of the potential difference of the differential output of the high-pass filter and outputs it as a jitter detection signal.
本発明のジッタ検出回路において、差動増幅器に含まれる電流源は、積分回路の差動出力端子と電源との間にトランジスタと抵抗を直列に接続し、該トランジスタと抵抗の接続点を負入力とし、同相ドリフト補償回路の出力電位を正入力とし、出力を該トランジスタのゲートに接続する演算増幅器を備える。 In the jitter detection circuit of the present invention, the current source included in the differential amplifier has a transistor and a resistor connected in series between the differential output terminal of the integrating circuit and the power supply, and the connection point of the transistor and the resistor is negatively input. And an operational amplifier for connecting the output to the gate of the transistor with the output potential of the common-mode drift compensation circuit as a positive input.
本発明のジッタ検出回路は、プロセス、温度、電源変動に起因する積分回路の差動出力ノードV1', V1 の同相ドリフトおよび差動ドリフトの影響を除去することができるので、その差動出力の電位の最大値を保持することにより、簡易かつ高精度にクロック信号のジッタ検出が可能となる。 The jitter detection circuit of the present invention can eliminate the effects of common mode drift and differential drift of the differential output nodes V1 ′ and V1 of the integrating circuit due to process, temperature, and power supply fluctuations. By holding the maximum potential value, it is possible to detect the jitter of the clock signal easily and with high accuracy.
さらに、温度、電源変動に起因する遅延時間や電流値の変動に伴う同相ドリフト成分および差動ドリフト成分は低周波であるので、フィルタでこの低周波成分を遮断し、かつジッタ成分を含む高周波成分を透過させることにより、簡易かつ高精度にクロック信号のジッタ検出が可能となる。
In addition, since the common-mode drift component and differential drift component due to fluctuations in delay time and current values due to temperature and power supply fluctuations are low-frequency, the low-frequency component is blocked by a filter, and high-frequency components including jitter components By transmitting the signal, it is possible to detect the jitter of the clock signal easily and with high accuracy .
また、本発明のジッタ検出回路は、積分回路の出力インピーダンスを高ることにより、検出可能なジッタ周波数の低域限界を低減することができ、低い周波数のジッタを精度よる検出することができる。 In addition, the jitter detection circuit of the present invention can reduce the lower limit of the detectable jitter frequency by increasing the output impedance of the integration circuit, and can detect low frequency jitter with high accuracy.
図1は、本発明のジッタ検出回路の実施例1の構成例を示す。
図において、実施例1のジッタ検出回路は、従来回路と同様のゲーティング回路10、積分回路20およびピーク検出回路30に加えて、同相ドリフト補償回路40、差動ドリフト補償回路50、ハイパスフィルタ60から構成される。ゲーティング回路10は、従来構成と同様に遅延回路11およびEXOR12により構成されるが、本実施例の遅延回路11は差動ドリフト補償回路50の出力電位V4 に応じて遅延量を調整できる機能を有する。EXOR12は、上記のようにNANDに置き換え可能である。積分回路20は、従来構成と同様にトランジスタQ1,Q2、電流源IS1,IS2,IS3、容量C1により構成されるが、トランジタQ1,Q2のエミッタに接続される本実施例の電流源IS2,IS3は、同相ドリフト補償回路40の出力電位V3 に応じて電流値を調整できる機能を有する。
FIG. 1 shows a configuration example of the first embodiment of the jitter detection circuit of the present invention.
In the figure, the jitter detection circuit according to the first embodiment includes an in-phase
同相ドリフト補償回路40は、積分回路20の差動出力V1', V1 を分岐して入力するローパスフィルタ41、ローパスフィルタ41の差動出力の同相分を出力電位V3 に変換する同相レベル変換増幅器42から構成される。なお、同相レベル変換増幅器42の通過帯域が低い場合は、同相レベル変換増幅器42にローパスフィルタ41の機能を兼用させることができる。
The common-mode
差動ドリフト補償回路50は、積分回路20の差動出力V1', V1 を分岐して入力するローパスフィルタ51、ローパスフィルタ51の差動出力の差分を出力電位V4 に変換する差動レベル変換増幅器52から構成される。なお、差動レベル変換増幅器52の通過帯域が低い場合は、差動レベル変換増幅器52にローパスフィルタ51の機能を兼用させることができる。
The differential
ハイパスフィルタ60は、積分回路20の差動出力を同相ドリフト補償回路40および差動ドリフト補償回路50に分岐する分岐点以降に接続され、積分回路20の差動出力V1', V1 に含まれる低周波のドリフト成分を遮断し、ジッタに対応する高周波成分をピーク検出回路30に出力する。ただし、ハイパスフィルタ60は、同相ドリフト補償回路40および差動ドリフト補償回路50の補償精度に応じて省略可能であり、またジッタ成分より遥かに高周波のクロック周波数成分を遮断するバンドパスフィルタで置き換えてもよい。
The high-
以下、実施例1のジッタ検出回路の動作例を図1および図2を参照して説明する。
ゲーティング回路10は、周期Tのクロック信号がハイレベルおよびローレベルに遷移した時に、時間幅T/4の差動パルスV0,V0'を出力する。
Hereinafter, an operation example of the jitter detection circuit according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
The
差動型の積分回路20では、差動パルスV0 がハイレベルになるとトランジスタQ1がオンになり、容量C1 の一端V1'から基準電流Iだけ電荷を引き抜くとともに、差動パルスV0'がローレベルになるのでトランジスタQ2がオフになり、容量C1 の他端V1 に基準電流Iだけ電荷をチャージする。また、差動パルスV0 がローレベルになるとトランジスタQ1がオフになり、容量C1 の一端V1'に基準電流Iだけ電荷をチャージするとともに、差動パルスV0'がハイレベルになるのでトランジスタQ2がオンになり、容量C1 の他端V1 から基準電流Iだけ電荷を引き抜く。このため、ジッタのないクロックが入力すると、積分回路20の差動出力V1 の電位は、ゲーティング回路10がパルスを出力している時間T/4でI*(T/4)だけ上昇し、パルスを出力していない時間でI*(T/4)だけ下降する。よって、クロック信号にジッタがない場合には差動出力V1', V1 の電位は、電圧振幅I*(T/2)、周期T/2で振動するが、周期より十分長い時間で時間平均すると一定の電位を保つ。
In the
一方、クロック信号がジッタをもつ場合、クロック信号がハイレベルに遷移するタイミングが、前の遷移の周期T後ではなく、周期TからΔTだけずれる。この時、積分回路20の放電時間は(T/4)−ΔTとなるため、差動出力V1 の電位はI*ΔTだけ上昇する。
On the other hand, when the clock signal has jitter, the timing at which the clock signal transitions to the high level is shifted from the period T by ΔT, not after the period T of the previous transition. At this time, since the discharging time of the integrating
ハイパスフィルタ60は、入出力端子間に接続した容量と出力端子と接地間に接続した抵抗で構成される。抵抗と容量の積の逆数が低域カットオフ周波数である。プロセス、温度、電源変動に起因する積分回路20の差動出力V1', V1 の電位の変動周波数に比較して、このカットオフ周波数を十分高く設定する。例えば、クロック信号の周波数が5GHzで、検出したいジッタ周波数の下限周波数が1MHzの場合、カットオフ周波数を10kHz程度に設定する。図2(3) の差動出力V1',V1 の周波数成分のうち、プロセス、温度、電源変動に起因する周波数成分は通常1kHz未満となるため、ハイパスフィルタ60の差動出力V2',V2 にはその周波数成分が伝搬しない。また、クロックの基本成分である5GHzの信号は、積分回路20の電流源の出力抵抗と容量C1 の積で表わされる時定数の逆数の周波数である約 100MHzでカットオフされる。あるいは、バンドパスフィルタを用いて低周波成分とともに高周波のクロック周波数成分を遮断してもよい。これにより、クロック信号のジッタに起因する差動出力V1',V1 の1MHzから 100MHzの電位変動だけ、差動出力V2',V2 として伝搬する。
The
クロック信号のジッタ量は、図2(7) のジッタ表示出力(太線)に示すように、差動出力V2',V2 の差分電位の最大値をピーク検出回路30により保持するか、単純に増幅して出力することで、ジッタ表示出力電位の初期値からの増分として検出される。ここでピーク検出回路30の帯域を、検出したいジッタ周波数の上限(例えば、上記の 100MHz)に設定することにより、クロックの基本周波数(例えば、上記の5GHz)の影響を受けずに検出したい周波数のジッタを検出することができる。
As shown in the jitter display output (thick line) in FIG. 2 (7), the jitter amount of the clock signal is held by the
差動ドリフト補償回路50は、積分回路20の差動出力V1',V1 の差分電位の低周波での増減を、ローパスフィルタ51を通過後に差動レベル変換増幅回路52で検出して差分電位V4として出力する。例えば、ゲーティング回路10の出力パルス幅がT/4より長ければ、定常的に差動出力V1 への充電と差動出力V1'からの放電がその逆の時間より長くなり、図2(3) に示すように、差動出力V1 はハイ方向、差動出力V1'がロー方向に変化する。この場合、図2(6) に示すように、V4 が下降してゲーティング回路10の遅延時間を削減する。このフィードバック制御はジッタ周期に比較して非常に長い周期となるため、差動ドリフトはジッタ検出出力に影響しない。
The differential
同相ドリフト補償回路40は、積分回路20の差動出力V1',V1 の同相電位の低周波での増減を、ローパスフィルタ41を通過後に同相レベル変換増幅回路42で検出して差分電位V3として出力する。例えば、積分回路20の電流源IS2,IS3の供給電流値がIS1の電流値の1/2より大きいければ、定常的に差動出力V1',V1 への充電電流が放電電流を上回り、図2(3) に示すように、差動出力V1',V1 はハイ方向に変化する。この場合、図2(5) に示すように、V3 が上昇して、積分回路20の電流源IS2,IS3の電流値を削減する。このフィードバック制御はジッタ周期に比較して非常に長い周期となるため、同相ドリフトはジッタ検出出力に影響しない。
The common-mode
よって、図3(2) に示すように、プロセス、温度、電源変動に起因する差動出力V1',V1 の同相ドリフト、差動ドリフトの影響を除去でき、さらに必要に応じて挿入されるハイパスフィルタ60を介して出力される差動出力V2',V2 の電位差の最大値をピーク検出回路30により保持することにより、簡易かつ高精度にジッタ検出が可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 3 (2), the effects of common-mode drift and differential drift of differential outputs V1 'and V1 due to process, temperature, and power supply fluctuations can be removed, and a high-pass inserted as necessary. By holding the maximum value of the potential difference between the differential outputs V2 ′ and V2 output through the
図4は、本発明のジッタ検出回路の実施例2の構成例を示す。図4(1) は、従来の積分回路の構成例を示す。図4(2) は、実施例2における積分回路20の構成例を示す。
FIG. 4 shows a configuration example of the second embodiment of the jitter detection circuit of the present invention. FIG. 4 (1) shows a configuration example of a conventional integrating circuit. FIG. 4 (2) shows a configuration example of the integrating
従来の積分回路は、電流源IS2,IS3が例えば負荷PMOSトランジスタM1,M2で構成される。電流調整端子V3をゲートに接続し、電流調整端子V3に印加される電位が低いときは多くの電流を流し、高いときは電流が減少する。しかし、図5(1) に「従来」と示すように、従来の負荷PMOSトランジスタM1,M2では、MOSトランジスタのドレイン−ソース間電位が大きくなると、ゲート長変調効果によりドレイン−ソース間電流も増加し、理想定電流源の特性から乖離する。これは、積分回路20の出力インピーダンスが低下することを意味する。本ジッタ検出回路では、積分回路20の出力インピーダンスと容量C1 の容量値の積が、検出可能なジッタ周波数の下限を決定する。積分回路自身の電流出力変動が差動出力V1',V1 に現れると、ジッタによる電位変動との区別がつかなくなる。
In the conventional integrating circuit, the current sources IS2 and IS3 are constituted by, for example, load PMOS transistors M1 and M2. The current adjustment terminal V3 is connected to the gate. When the potential applied to the current adjustment terminal V3 is low, a large amount of current flows, and when the potential is high, the current decreases. However, as shown in FIG. 5 (1), “conventional”, in the conventional load PMOS transistors M1 and M2, when the drain-source potential of the MOS transistor increases, the drain-source current also increases due to the gate length modulation effect. However, it deviates from the characteristics of the ideal constant current source. This means that the output impedance of the integrating
実施例2におけるジッタ検出回路の積分回路20は、負荷PMOSトランジスタM1,M2のソースと電源の間にそれぞれ抵抗R1,R2を挿入し、抵抗R1,R2と負荷PMOSトランジスタM1,M2の各接続点をマイナス入力とし、同相ドリフト補償回路40の出力電位V3をプラス入力とする演算増幅器Op1,Op2を付加し、その演算増幅器Op1,Op2の各出力を負荷PMOSトランジスタM1,M2の各ゲートに接続した。電流の増減を抵抗R1,R2で電圧に変換し、演算増幅回路Op1,Op2によりゲート電位に負帰還をかける構成である。これにより、負荷PMOSトランジスタM1,M2のソース電位は常に一定電流を流す電位に保たれる。図5(1) に「本発明」と示すように、ドレイン電圧を変更しても一定の電流が得られる。これは、本ジッタ検出回路において図5(2) に示すような特別に顕著な効果となって現れる。すなわち、検出できるジッタ周波数の下限は、従来のPMOSトランジスタのみであれば出力インピーダンスが30kΩ程度であり、1MHzを超える値に止まる。これに対し、実施例2の積分回路20によると、出力インピーダンスが 500kΩ程度に改善され、検出できるジッタ周波数の下限は 100kHzと桁を超えた改善効果が得られる。
In the integrating
実施例1および実施例2において、配置したハイパスフィルタ60、ローパスフィルタ41,51の帯域と検出可能なジッタ周波数の関係を図6に示す。実施例1,2の場合には、図3に示すように、プロセス、温度、電源変動に起因する差動出力V1',V1 の同相ドリフトおよび差動ドリフトの影響を除去でき、差動出力V2',V2 の電位差の最大値をピーク検出回路30により保持することで簡易かつ高精度にジッタ検出が可能になるが、実施例2の場合は、さらに図6に示すように、実施例1と比較して約1桁低い周波数のジッタを精度良く検出することが可能となる。
FIG. 6 shows the relationship between the bands of the high-
図7は、本発明のジッタ検出回路の実施例3の構成例を示す。
実施例3のジッタ検出回路は、実施例1のジッタ検出回路におけるゲーティング回路10および積分回路20の構成を変更したものである。
FIG. 7 shows a configuration example of the jitter detection circuit according to the third embodiment of the present invention.
The jitter detection circuit of the third embodiment is obtained by changing the configurations of the
実施例3のゲーティング回路10は、例えば遅延回路11と位相周波数検出器(PFD)13から構成され、遅延回路11は差動ドリフト補償回路50の出力電位V4 に応じて遅延量を調整できる機能を有する。実施例3の積分回路20は、例えば差動チャージポンプ回路と容量C1 から構成される。差動チャージポンプ回路の電流源IS1,IS2,IS3,IS4は、同相ドリフト補償回路40の出力電位V3 に応じて電流値を調整できる機能を有する。
The
実施例3のゲーティング回路10では、実施例1のEXOR12に代えて位相周波数検出器13を用いているため、ゲーティングパルスによる三角波ではなく、ジッタ量を直接に電位変動をUP信号およびDN信号として積分回路20に入力し、さらに差動出力V1,V1'として出力することができる。このため、差動出力V1,V1'でのジッタ量に対する電位変動のSN比が実施例1に比較して大きくなり、より高い精度でジッタを検出することが可能となる。
In the
10 ゲーティング回路
11 遅延回路
12 排他的論理和回路(EXOR)
13 位相周波数検出器(PFD)
20 積分回路
30 ピーク検出回路
40 同相ドリフト補償回路
41 ローパスフィルタ
42 同相レベル変換増幅器
50 差動ドリフト補償回路
51 ローパスフィルタ
52 差動レベル変換増幅器
60 ハイパスフィルタ
10 Gating circuit 11
13 Phase frequency detector (PFD)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ゲーティング回路の出力パルスの間隔を電圧レベルで出力する積分回路と
を備え、前記積分回路の出力から前記クロック信号のジッタを検出するジッタ検出回路において、
前記積分回路は、前記ゲーティング回路の出力パルスの間隔に応じた電圧レベルを差動信号として出力する差動増幅器を含み、その差動増幅器に含まれる電流源の電流値が調整可能な構成であり、
前記積分回路の差動出力を分岐して入力し、検出対象であるジッタの周波数成分を遮断し、かつ除去すべき同相ドリフトの周波数成分を透過する第1のローパスフィルタと、該第1のローパスフィルタを介した差動出力の同相分を出力電位に変換する同相レベル変換増幅器を含み、その出力電位を前記積分回路の電流源の電流値の調整に供する同相ドリフト補償回路を備えた
ことを特徴とするジッタ検出回路。 A gating circuit for inputting a clock signal and outputting a pulse indicating timing of at least one of the rising edge and the falling edge;
An integration circuit that outputs an interval between output pulses of the gating circuit at a voltage level, and a jitter detection circuit that detects jitter of the clock signal from the output of the integration circuit.
The integrating circuit includes a differential amplifier that outputs a voltage level corresponding to the output pulse interval of the gating circuit as a differential signal, and the current value of a current source included in the differential amplifier is adjustable. Yes,
A first low-pass filter that branches and inputs the differential output of the integration circuit, blocks a frequency component of jitter to be detected, and transmits a frequency component of in-phase drift to be removed; and the first low-pass filter A common-mode level conversion amplifier that converts a common-mode component of a differential output through a filter into an output potential, and a common-mode drift compensation circuit that uses the output potential to adjust a current value of a current source of the integration circuit. Jitter detection circuit.
前記ゲーティング回路は、前記クロック信号に所定の遅延時間を設定し、前記出力パルスのパルス幅を設定する遅延回路を含み、その遅延時間が調整可能な構成であり、
前記積分回路の差動出力を分岐して入力し、検出対象であるジッタの周波数成分を遮断し、かつ除去すべき差動ドリフトの周波数成分を透過する第2のローパスフィルタと、該第2のローパスフィルタを介した差動出力の差分を出力電位に変換する差動レベル変換増幅器を含み、その出力電位を前記ゲーティング回路の遅延時間の調整に供する差動ドリフト補償回路を備えた
ことを特徴とするジッタ検出回路。 The jitter detection circuit according to claim 1,
The gating circuit includes a delay circuit that sets a predetermined delay time in the clock signal and sets a pulse width of the output pulse, and the delay time is adjustable.
A second low-pass filter that branches and inputs the differential output of the integration circuit, blocks the frequency component of jitter to be detected, and transmits the frequency component of the differential drift to be removed; A differential level conversion amplifier that converts a difference between differential outputs through a low-pass filter into an output potential, and a differential drift compensation circuit that uses the output potential to adjust the delay time of the gating circuit. Jitter detection circuit.
前記積分回路の差動出力を前記同相ドリフト補償回路に分岐する分岐点から後段に、前記差動出力における除去すべき同相ドリフトの周波数成分を遮断し、かつ検出対象であるジッタの周波数成分を透過するハイパスフィルタを備えた
ことを特徴とするジッタ検出回路。 The jitter detection circuit according to claim 1,
Downstream from the branch point for branching the differential output of the integrator circuit to the phase drift compensation circuit to cut off a frequency component removal to be in phase drift definitive to the differential output, and the jitter of frequency components to be detected A jitter detection circuit comprising a high-pass filter that transmits light .
前記積分回路の差動出力を前記同相ドリフト補償回路および前記差動ドリフト補償回路に分岐する分岐点から後段に、前記差動出力における除去すべき同相ドリフトおよび差動ドリフトの周波数成分を遮断し、かつ検出対象であるジッタの周波数成分を透過するハイパスフィルタを備えた
ことを特徴とするジッタ検出回路。 The jitter detection circuit according to claim 2,
From the branch point where the differential output of the integration circuit branches to the common-mode drift compensation circuit and the differential drift compensation circuit, the frequency component of the common-mode drift and differential drift to be removed in the differential output is cut off. A jitter detection circuit comprising a high-pass filter that transmits a frequency component of jitter to be detected.
前記積分回路の差動出力の電位差の最大値を保持し、ジッタ検出信号として出力するピーク検出回路を備えた
ことを特徴とするジッタ検出回路。 The jitter detection circuit according to claim 1 or 2,
A jitter detection circuit comprising: a peak detection circuit that holds a maximum value of a potential difference of the differential output of the integration circuit and outputs it as a jitter detection signal.
前記ハイパスフィルタの差動出力の電位差の最大値を保持し、ジッタ検出信号として出力するピーク検出回路を備えた
ことを特徴とするジッタ検出回路。 In the jitter detection circuit according to claim 3 or 4,
A jitter detection circuit comprising: a peak detection circuit that holds a maximum value of a potential difference of a differential output of the high-pass filter and outputs the maximum value as a jitter detection signal.
前記差動増幅器に含まれる電流源は、前記積分回路の差動出力端子と電源との間にトランジスタと抵抗を直列に接続し、該トランジスタと抵抗の接続点を負入力とし、前記同相ドリフト補償回路の出力電位を正入力とし、出力を該トランジスタのゲートに接続する演算増幅器を備えた
ことを特徴とするジッタ検出回路。 The jitter detection circuit according to claim 1,
The current source included in the differential amplifier includes a transistor and a resistor connected in series between the differential output terminal of the integrating circuit and a power source, and a connection point between the transistor and the resistor is a negative input, and the common-mode drift compensation A jitter detection circuit, comprising: an operational amplifier that takes an output potential of the circuit as a positive input and connects an output to a gate of the transistor.
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