JP6133523B1 - 高速シリアライザ/デシリアライザのために正確なクロック位相信号を生成するための回路 - Google Patents

高速シリアライザ/デシリアライザのために正確なクロック位相信号を生成するための回路 Download PDF

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Abstract

正確なタイミング関係性を有するクロック位相信号を生成するためのシステム及び方法が開示される。例えば、90度離間されている4つのクロック信号が、差動CMLクロック信号から生成されることができる。CML/CMOS変換器は、差動CMLクロック信号を差動CMOSクロック信号に変換し、デューティサイクル補正を提供する。遅延セルは、差動CMOSクロック信号から遅延クロック信号を生成する。差動CMOSクロック信号及び遅延クロック信号は、1/4クロック期間のアクティブ時間を有する4つのクォータクロック信号を生成するために、論理的に組み合わせられる。セット−リセットラッチは、クォータクロック信号から4つのクロック信号を生成する。較正モジュールは、4つのクロック信号のタイミング関係性を調整するために、遅延セルの遅延を制御し、CML/CMOS変換器のデューティサイクル補正を制御する。4つのクロック信号は、例えば、デシリアライザで使用され得る。【選択図】図3

Description

[0001]本発明は、電子回路に関し、より具体的には、高速SERDESのために正確なクロック位相信号を生成するための電子回路に関する。
[0002]電子システムにおける高速シリアル通信リンクの使用は、成長し続けてきた。高速シリアル通信リンクは、ユニバーサルシリアルバス(USB)、高精細度マルチメディアインターフェース(HDMI(登録商標))、シリアル先進技術アタッチメント(SATA)、及び周辺構成要素相互接続エクスプレス(PCIe)インターフェースのような様々な規格に従って動作し得る。シリアライザ/デシリアライザ(SERDES)は、送信し、シリアル通信リンクから受信するために使用される。SERDESは一般に、その機能を実行するために複数のクロック信号を使用する。SERDESは、例えば、クロック期間の4分の1ぶんだけ離間されている4つのクロック信号を使用し得る。SERDESの性能は、これらクロック信号が正確な関係性を有さない場合、劣化され得る。例えば、クロック信号間の不一致のタイミングは、受信データに誤差をもたらし得る。
[0003]一態様では、正確なタイミング関係性を有する4つのクロック信号を生成するための回路が提供される。回路は、CMLクロック信号の差動対をCMOSクロック信号の差動対に変換するように構成された電流モード論理(CML)/相補型金属酸化膜半導体(CMOS)変換器と、ここにおいて、CML/CMOS変換器は、CMOSクロック信号の差動対のデューティサイクル(信号がハイであるクロック期間のほんの一部)を制御するデューティサイクル補正機能を含む、CMOSクロック信号の差動対から4つのクロック信号を生成するように構成された遅延ロックドループモジュールと、4つのクロック信号のタイミング関係性を調整するために、遅延ロックドループモジュールの遅延を制御し、CML/CMOS変換器のデューティサイクル補正を制御するように構成された較正モジュールとを含む。
[0004]一態様では、正確なタイミング関係性を有する4つのクロック信号を生成するための方法が提供される。方法は、CMOSクロック信号の差動対のデューティサイクルを調整することを含む、CMLクロック信号の差動対の論理レベルをCMOSクロック信号の差動対に変換することと、遅延クロック信号を生成するためにCMOSクロック信号の差動対の各々を遅延させることと、4つのクロック信号を生成するためにCMOSクロック信号の差動対と遅延クロック信号とを組み合わせることと、4つのクロック信号のタイミング関係性を調整するために、遅延クロック信号の遅延及びCMOSクロック信号の差動対のデューティサイクルの調整を較正するととを含む。
[0005]一態様では、正確なタイミング関係性を有する4つのクロック信号を生成するための装置が提供される。装置は、CMOSクロック信号の差動対のデューティサイクルを制御するデューティサイクル補正機能を含む、CMLクロック信号の差動対をCMOSクロック信号の差動対に変換するための手段と、CMOSクロック信号の差動対の各々を遅延させることを含む、CMOSクロック信号の差動対から4つのクロック信号を生成するための手段と、CMOSクロック信号の差動対の各々を遅延することの遅延を制御すること及びデューティサイクル補正機能を制御することを含む、4つのクロック信号のタイミング関係性を較正するための手段とを含む。
[0006]本発明の他の特徴及び利点は、例によって、本発明の態様を例示する以下の説明から明らかであるべきである。
[0007]本発明の詳細は、その構造及び動作の両方について、一部は、同様の参照番号が同様の箇所を指す添付の図面の検討によって収集され得る。
[0008]図1は、デシリアライザの機能ブロック図である。 [0009]図2は、前のデシリアライザの機能ブロック図である。 [0010]図3は、本明細書で開示される実施形態に係る、デシリアライザの機能ブロック図である。 [0011]図4は、本明細書で開示される実施形態に係る、図3のデシリアライザの遅延ロックドループモジュール及び較正モジュールを実装するために使用され得る回路の機能ブロック図である。 [0012]図5は、図4の回路の動作を例示する波形図である。 [0013]図6は、本明細書で開示される実施形態に係る、遅延セルの概略図である。 [0014]図7は、図6の遅延セルの動作を例示する波形図である。 [0015]図8は、本明細書で開示される実施形態に係る、CML/CMOS変換器の概略図である。 [0016]図9は、本明細書で開示される実施形態に係る、比較器の概略図である。 [0017]図10は、本明細書で開示される実施形態に係る、正確なタイミング関係性を有する4つのクロック信号を生成するためのプロセスのフローチャートである。
発明の詳細な説明
[0018]添付の図面に関連して以下に示される詳細な説明は、様々な構成の説明を意図しており、本明細書で説明される概念が実施され得る唯一の構成を表すことを意図したものではない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を提供するために特定の詳細を含む。しかしながら、これらの概念がこれらの特定の詳細なしに実施され得ることは当業者には明らかであろう。幾つかの事例では、そのような概念を曖昧にしないために、周知の構造及び構成要素は、簡略化された形式で示される。
[0019]図1は、デシリアライザ(クロック及びデータ再生回路又はCDRとも呼ばれる)の機能ブロック図である。デシリアライザは、デシリアライザで使用されるクロック信号の周波数がデータレートの半分である「ハーフレート」設計である。デシリアライザは、データのシリアルストリームを含むシリアルデータ信号RXを受ける。データのシリアルストリームの各ビットは、ビット時間と呼ばれ得る時間インターバルにわたる。デシリアライザは、シリアルデータ信号からデータを再生し、データのタイミングを示すクロック信号を再生するように動作する。
[0020]デシリアライザは、受信信号の振幅を調整することができる可変利得増幅器102を含む。可変利得増幅器102の出力は、周波数依存型の損失を補償するために受信信号を均等化することができるイコライザ104によって受領される。サンプラモジュール111は、増幅及び等化された信号を、1ビット時間につき2回(1クロック期間につき4回)サンプリングする。サンプルのタイミングは、位相補間器121から受けたクロック信号に基づく。
[0021]位相補間器121は、公称で90度(1/4クロック期間(one-quarter clock period))離間されている4つのクロック信号を生成する。クロック信号は、それらの相対的なタイミングに従って、0,90,180,及び270度のクロック信号と呼ばれ得る。位相補間器121は、同相及び直交クロック信号(例えば、位相ロックドループから受領された)の間を補間することでクロック信号を生成する。同相(I)クロック信号及び直交(Q)クロック信号は、各々差動信号であり、直交クロック信号は、同相クロック信号から90度シフトされている。
[0022]デシリアライザは、タイミング復元のためにループフィルタ131を使用する。ループフィルタ131は、位相補間器121の位相を制御するデジタル信号を供給する。ループフィルタ131は、0及び180度のクロック信号を、受信データのビット時間の中心に置き、90及び270度のクロック信号を、受信データのビット時間のエッジに置くように動作する。次に、0度及び180度のクロック信号は、再生されたデータを生成するための受信データ信号をサンプリングするために使用される。90及び270度のクロック信号もまた、受信データ信号をサンプリングするために使用される。これらサンプルの全てが、タイミング再生のためにループフィルタ131によって使用され得る。
[0023]データデシリアライザモジュール141は、サンプラモジュール111からのデータサンプルを直列フォーマットから並列フォーマットに変換する。例えば、データデシリアライザモジュール241は、0度及び180度のクロック信号を使用してサンプリングされた受信データ信号のサンプルの5つのセットを組み合わせて、10ビットの並列出力(DATA)を生成し得る。
[0024]図2は、前のデシリアライザの機能ブロック図である。図2のデシリアライザは、図1のデシリアライザと類似しており、同様の参照要素は、説明される違いを除き同様の方式で動作する。
[0025]図2のデシリアライザは、同相及び直交クロック信号をフィルタリングして、クロック位相の相対的なタイミングを改善するための多相フィルタ220を含む。2つの位相補間器221,222は、多相フィルタからの信号を補間する。位相補間器は、90度離された位相に補間し、デジタルループフィルタ231によって制御される。各位相補間器は、出力信号の差動対を生成する。第1の位相補間器221からの出力信号の差動対は、0度及び180度のクロック信号を生成するために使用される。第2の位相補間器222からの出力信号の差動対は、90度及び270度のクロック信号を生成するために使用される。ループフィルタ231及びデータデシリアライザモジュール241は、ループフィルタ131及びデータデシリアライザモジュール141と同様に動作することができる。
[0026]多相フィルタ及び位相補間器は、電流モード論理(CML)を使用する。位相補間器の各々の後に、位相補間器からのCMLクロック信号をCMOSクロック信号に変換するCML/CMOS変換器225,226が続く。CML信号は、関連電源電圧よりも小さい電圧振幅を有する差動信号である。CMOS信号は一般に、(レール・ツー・レール(rail-to-rail))とも呼ばれる)関連電源電圧と等しい電圧振幅を有する。CMOSクロック信号は、受信データ信号をサンプリングするために、サンプラモジュール211において使用される。
[0027]CMOSクロック信号間の位相誤差の原因には、2つの位相補間器における不一致、同相及び直交クロック信号における不一致(これは、周波数の狭帯域に対してだけであるが多相フィルタによって実質的に低減される)、並びにCML/CMOS変換器における不一致及びスキューが含まれる。追加的に、位相補間器及びCML/CMOS変換器は、大量の集積回路面積を占め、高い電力消費を有し得る。多相フィルタは、同相及び直交クロック信号を減衰させることによってこれを悪化させ得る。
[0028]図3は、本明細書で開示される実施形態に係る、デシリアライザの機能ブロック図である。図3のデシリアライザは、図1のデシリアライザと類似しており、同様の参照要素は、説明される違いを除き同様の方式で動作する。図2のデシリアライザとは対照的に、図3のデシリアライザは、多相フィルタを使用することなくクロック位相信号生成を実行し、1つの位相補間器だけ(及び、1つのCML/CMOS変換器だけ)を使用する。
[0029]デシリアライザは、同相及び直交クロック信号から補間されたCMLクロック信号の差動対を生成するために位相補間器321を使用する。信号の差動対のコンポーネント信号は、正の信号及び負の信号と称され得る。図3の実施形態では、同相及び直交クロック信号と位相補間器との間に多相フィルタは存在しておらず、故に、このデシリアライザは、広周波数範囲にわたって動作することができる。位相補間器321は、ループフィルタ331からの位相制御信号に基づいて位相について補間する。位相補間器321は、受け、CML信号を生成する。CML/CMOS変換器325は、位相補間器321からのCMLクロック信号の差動対を、CMOSクロック信号の差動対(相補)(φ0,φ180)に変換する。CML/CMOS変換器325は、デューティサイクル補正(DCC)機能を含む。デューティサイクル補正機能は、CMOSクロック信号の差動対を、これら信号のエッジが180度離されるよう調整するために使用される。
[0030]遅延ロックドループ(DLL)モジュール355は、CML/CMOS変換器325からCMOSクロック信号の差動対を受け、0,90,180,及び270度のクロック信号(Φ0,Φ90,Φ180,Φ270)を生成するために遅延セル(又は、遅延線)を使用する。0,90,180,及び270度のクロック信号は、サンプラモジュール311によるタイミングのために使用される。受信データ信号がサンプラモジュール311においてサンプリングされる前に、これは、可変利得増幅器302によって増幅され、エコライザ304によって等化され得る。受信データ信号がサンプリングされた後に、データデシリアライザモジュール341は、これらサンプルを直列フォーマットから並列フォーマットに変換することができる。従って、0,90,180,及び270度のクロック信号は、サンプリングクロック信号と呼ばれ得る。DLLモジュール355はまた、0,90,180,及び270度のクロック信号の相対的なタイミングにおける誤差を示す誤差信号(Errors)を生成する。
[0031]較正モジュール359は、DLLモジュール355から誤差信号を受ける。較正モジュール359は、誤差信号を評価し、CML/CMOS変換器325のための及びDLLモジュール355のための制御信号を生成する。較正モジュール359からCML/CMOS変換器325へのDCC制御信号(DCC_code)は、デューティサイクル補正を調整するために使用される。DLLモジュール355への遅延制御信号(Delay_code)は、遅延セルの遅延を調整するために使用される。様々な実施形態では、較正モジュール359は、複数のDCC制御信号を生成し得、複数の遅延制御信号を生成し得る。
[0032]図3のデシリアライザは、従来のデシリアライザに優る幾つかの利点を有し得る。デシリアライザは、較正モジュール359を使用して、サンプリングクロック信号のタイミングを改善し、それによって、デシリアライザの性能を改善すること、例えば、デシリアライザのタイミングマージンを改善すること、ができる。較正モジュール359は、PLLからの同相クロック信号と直交クロック信号との間の不一致、PLLからのクロック信号におけるデューティサイクル誤差、並びにプロセス、電圧、及び温度による回路不一致及び変動を補正し得る。図3のデシリアライザにおける多相フィルタの欠如は、デシリアライザが、広範囲のデータレートにわたって動作することを可能にし得る。
[0033]追加的に、図3のデシリアライザはまた、従来のデシリアライザよりも少ない集積回路面積を占め、それよりも少ない電力を消費し得る。更に、較正モジュール359は、デジタルに動作し、デシリアライザが、より少ない数の重要なアナログ回路を有することを可能にし、これは、製造を改善し、設計を新しいプロセス技法に移行するのを簡略化することができる。追加的に、較正モジュール359は、デジタル制御値を保存しておき、それらの値を起動時にリロードすることで、高速スタートアップを提供することができる。
[0034]図4は、本明細書で開示される実施形態に係る、図3のデシリアライザのDLLモジュール及び較正モジュールを実装するために使用され得る回路の機能ブロック図である。回路は、CML/CMOS変換器325から、一対の差動CMOSクロック信号(正のクロック信号「Clock」及び負のクロック信号「Clockb」)を受ける。正のクロック信号は、正の遅延クロック信号「Clock_del」を生成するために、第1の遅延セル411によって遅延される。負のクロック信号は、負の遅延クロック信号「Clockb_del」を生成するために、第2の遅延セル412によって遅延される。遅延セルの遅延は、クロック期間の4分の1の遅延を有するように較正モジュールによって調整される。
[0035]論理回路420は、正のクロック信号、負のクロック信号、正の遅延クロック信号、及び負の遅延クロック信号を論理的に組み合わせて、4つのクォータクロック信号(quarter clock signal)生成する。正のクロック信号は、第1のクォータクロック信号「Q1」を生成するために、第1のANDゲート421によって正の遅延クロック信号の相補と論理積がとられる。正の遅延クロック信号は、第2のクォータクロック信号「Q2」を生成するために、第2のANDゲート422によって負のクロック信号の相補と論理積がとられる。負のクロック信号は、第3のクォータクロック信号「Q3」を生成するために、第3のANDゲート423によって負の遅延クロック信号の相補と論理積がとられる。負の遅延クロック信号は、第4のクォータクロック信号「Q4」を生成するために、第4のANDゲート424によって正のクロック信号の相補と論理積がとられる。
[0036]クォータクロック信号は、クロック期間の4分の1の間ハイ(アクティブ)であり、クロック期間の残りの間ローである。第1のクォータクロック信号は、クロック期間の第1の4分の1の間ハイである。第2のクォータクロック信号は、第1のクォータクロック信号から、クロック期間の4分の1ぶんだけ遅延される。第3のクォータクロック信号は、第2のクォータクロック信号から、クロック期間の4分の1ぶんだけ遅延される。第4のクォータクロック信号は、第3のクォータクロック信号から、クロック期間の4分の1ぶんだけ遅延される。これらのタイミング関係性は、較正後であり、小さな誤差(例えば、1%)が、これらタイミング関係性に存在し得る。
Figure 0006133523
[0038]図5は、図4の回路の動作を例示する波形図である。時間501において、正のクロック信号が上昇し、負のクロック信号が下降する。時間501から間もなくして、第1のクォータクロック信号が上昇し、第4のクォータクロック信号が下降する。その後間もなくして、第1のセット−リセットラッチ461が第1のクォータクロック信号によってセットされることに基づいて、0度のクロック信号が上昇し、180度のクロック信号が下降する。正のクロック信号の遷移から第1のクォータクロック信号及び第2のクォータクロック信号の遷移までの遅延は、論理回路420の切り替えのためのものである。第1のクォータクロック信号の遷移から0及び180度のクロック信号の遷移までの遅延は、第1のセット−リセットラッチ461の切り替えのためのものである。
[0039]時間502において、負の遅延クロック信号が下降する。負のクロック信号の下降と負の遅延クロック信号の下降との間の遅延は、第2の遅延セル412の遅延である。負の遅延クロック信号の下降が、0,90,180,又は270度のクロック信号の遷移を引き起こさないため、この遅延は、回路の性能にとってそれほど重要でない。
[0040]時間503において、正の遅延クロック信号が上昇する。正のクロック信号の上昇と正の遅延クロック信号の上昇との間の遅延は、第1の遅延セル411の制御される遅延である。時間503から間もなくして、第1のクォータクロック信号が下降し、第2のクォータクロック信号が上昇する。その後間もなくして、第2のセット−リセットラッチ462が第2のクォータクロック信号によってセットされることに基づいて、90度のクロック信号が上昇し、270度のクロック信号が下降する。正の遅延クロック信号の遷移から第1のクォータクロック信号及び第2のクォータクロック信号の遷移までの遅延は、論理回路420の切り替えのためのものである。第2のクォータクロック信号の遷移から90及び270度のクロック信号の遷移までの遅延は、第2のセット−リセットラッチ462の切り替えのためのものである。
[0041]時間505において、正のクロック信号が下降し、負のクロック信号が上昇する。時間505から間もなくして、第2のクォータクロック信号が下降し、第3のクォータクロック信号が上昇する。その後間もなくして、第1のセット−リセットラッチ461が第3のクォータクロック信号によってリセットされることに基づいて、0度のクロック信号が下降し、180度のクロック信号が上昇する。負のクロック信号の遷移から第2のクォータクロック信号及び第3のクォータクロック信号の遷移までの遅延は、論理回路420の切り替えのためのものである。第3のクォータクロック信号の遷移から0及び180度のクロック信号の遷移までの遅延は、第1のセット−リセットラッチ461の切り替えのためのものである。
[0042]時間506において、正の遅延クロック信号が下降する。正のクロック信号の下降と正の遅延クロック信号の下降との間の遅延は、第1の遅延セル411の遅延である。正の遅延クロック信号の下降が、0,90,180,又は270度のクロック信号の遷移を引き起こさないため、この遅延は、回路の性能にとってそれほど重要でない。
[0043]時間507において、負の遅延クロック信号が上昇する。負のクロック信号の上昇と負の遅延クロック信号の上昇との間の遅延は、第2の遅延セル412の制御される遅延である。時間507から間もなくして、第3のクォータクロック信号が下降し、第4のクォータクロック信号が上昇する。その後間もなくして、第2のセット−リセットラッチ462が第4のクォータクロック信号によってリセットされることに基づいて、90度のクロック信号が下降し、270度のクロック信号が上昇する。負の遅延クロック信号の遷移から第3のクォータクロック信号及び第4のクォータクロック信号の遷移までの遅延は、論理回路420の切り替えのためのものである。第4のクォータクロック信号の遷移から90及び270度のクロック信号の遷移までの遅延は、第2のセット−リセットラッチ462の切り替えのためのものである。
[0044]時間509において、正のクロック信号が再度上昇し、負のクロック信号が再度下降する。別のクロック期間が開始し、時間501について説明された遷移が繰り返される。
[0045]0度のクロック信号から90度のクロック信号までの時間遅延は、距離A(TA)と呼ばれ、90度のクロック信号から180度のクロック信号までの時間遅延は、距離B(TB)と呼ばれ、180度のクロック信号から270度のクロック信号までの時間遅延は、距離C(TC)と呼ばれ、270度のクロック信号から(次のクロック期間の)0度のクロック信号までの時間遅延は、距離D(TD)と呼ばれる。
[0046]図4に戻り、3つの比較器及び3つの積分器を使用する3つの制御ループは、クロック位相信号の較正を提供する。制御ループは、クォータクロック信号のローパスフィルタが掛けられたバージョンを使用する。第1のローパルフィルタ431は、第1のクォータクロック信号をフィルタに掛け、第2のローパルフィルタ432は、第2のクォータクロック信号をフィルタに掛け、第3のローパルフィルタ433は、第3のクォータクロック信号をフィルタに掛け、第4のローパルフィルタ434は、第4のクォータクロック信号をフィルタに掛ける。図4の実施形態におけるローパルフィルタは、抵抗器―キャパシタ(RC)フィルタを使用する。ローパスフィルタが掛けられたクォータクロック信号は、電源電圧の約4分の1であり、例えば、1Vの電源の場合、ローパスフィルタが掛けられた信号は、約250mVとなるだろう。
[0047]第1の制御ループは、第1の遅延セル411の遅延を調整する。第1の制御ループは、第1の比較器441及び第1の積分器451を含む。第1の比較器441は、ローパスフィルタが掛けられた第1のクォータクロック信号を、ローパルフィルタが掛けられた第2のクォータクロック信号と比較する。ローパスフィルタが掛けられた第1のクォータクロック信号は、タイミング距離A(図5のTA)に比例する。ローパスフィルタが掛けられた第2のクォータクロック信号は、タイミング距離B(図5のTB)に比例する。第1の比較器441からの結果は、ローパスフィルタが掛けられた第1のクォータクロック信号が、ローパスフィルタが掛けられた第2のクォータクロック信号よりも大きいかどうかを示し、これは、タイミング距離Aがタイミング距離Bよりも大きいかどうかを示す。
[0048]第1の積分器451は、第1の比較器441からの比較信号を、符号付きの誤差信号(例えば、+1,−1)として解釈し、この誤差信号を積分して、第1の遅延セル411のための遅延制御Delay_code_1を生成する。第1のクォータクロック信号が終了し第2のクォータクロック信号が開始するときを第1の遅延セル411が調整するため、第1の比較器441、第1の積分器451、及び第1の遅延セル411を通る第1の制御ループは、タイミング距離A及びタイミング距離Bが等しくなるように遅延を調整する。
[0049]第2の制御ループは、第2の遅延セル412の遅延を調整する。第2の制御ループは、第2の比較器442及び第2の積分器452を含む。第2の比較器442は、ローパスフィルタが掛けられた第3のクォータクロック信号を、ローパルフィルタが掛けられた第4のクォータクロック信号と比較する。ローパスフィルタが掛けられた第3のクォータクロック信号は、タイミング距離C(図5のTC)に比例する。ローパスフィルタが掛けられた第4のクォータクロック信号は、タイミング距離D(図5のTD)に比例する。第2の比較器442からの結果は、ローパスフィルタが掛けられた第3のクォータクロック信号が、ローパスフィルタが掛けられた第4のクォータクロック信号よりも大きいかどうかを示し、これは、タイミング距離Cがタイミング距離Dよりも大きいかどうかを示す。
[0050]第2の積分器452は、第2の比較器442からの比較信号を、符号付きの誤差信号として解釈し、この誤差信号を積分して、第2の遅延セル412のための遅延制御Delay_code_2を生成する。第3のクォータクロック信号が終了し第4のクォータクロック信号が開始するときを第2の遅延セル412が調整するため、第2の比較器442、第2の積分器452、及び第2の遅延セル412を通る第2の制御ループは、タイミング距離C及びタイミング距離Dが等しくなるように遅延を調整する。
[0051]第3の制御ループは、CML/CMOS変換器325のDCCを調整する。第3の制御ループは、第3の比較器443及び第3の積分器453を含む。第3の比較器443は、ローパスフィルタが掛けられた第2のクォータクロック信号を、ローパルフィルタが掛けられた第4のクォータクロック信号と比較する。ローパスフィルタが掛けられた第2のクォータクロック信号は、タイミング距離B(図5のTB)に比例する。ローパスフィルタが掛けられた第4のクォータクロック信号は、タイミング距離D(図5のTD)に比例する。第3の比較器443からの結果は、ローパスフィルタが掛けられた第2のクォータクロック信号が、ローパスフィルタが掛けられた第4のクォータクロック信号よりも大きいかどうかを示し、これは、タイミング距離Bがタイミング距離Dよりも大きいかどうかを示す。
[0052]第3の積分器453は、第3の比較器443からの比較信号を、符号付きの誤差信号として解釈し、この誤差信号を積分して、DCC制御信号(DCC_code)を生成し、CML/CMOS変換器325からのCMOSクロック信号の差動対(Clock、Clockb)のデューティサイクルを調整する。第3のクォータクロック信号が開始するとき(第2のクォータクロック信号が終了するとき)及び第1のクォータクロック信号が開始するとき(第4のクォータクロック信号が終了するとき)をCML/CMOS変換器325のDCC制御が調整するため、第3の比較器443、第3の積分器453、及びCML/CMOS変換器325を通る第3の制御ループは、タイミング距離B及びタイミング距離Cが等しくなるようにデューティサイクルを調整する。
[0053]第1の制御ループは、タイミング距離Aをタイミング距離Bと等しくなるように機能し、第2の制御ループは、タイミング距離Cをタイミング距離Dと等しくするように機能し、第3の制御ループは、タイミング距離Bをタイミング距離Dと等しくするように機能する。推移的な等化により、全てのタイミング距離を等しくなるようにするためにこれら制御ループが組み合わせられる。4つのタイミング距離の合計が1つのクロック期間と等しいため、これらタイミング距離の各々は、1/4クロック期間と等しい。故に、これら4つのクロック信号は、90度の相対的な位相を有するだろう。
[0054]比較器431,432,433は、較正クロック信号Cal_clockによってクロックされる。比較器は、較正クロック信号の各サイクルで、それらのそれぞれの入力信号を比較する。積分器451,452,453もまた、較正クロック信号によってクロックされる。積分器は、比較器からの誤差信号を積分し、較正クロック信号の各サイクルで、それらのそれぞれの制御出力を更新することができる。較正クロック信号は、例えば、10Ghzデータレートを受け入れるデシリアライザにおいては19.2Mhz信号であり得る。他の周波数も使用され得る。較正が、温度のような、ゆっくりと変化する効果を追跡するように機能するため、較正が実行されるレートは、高い必要はない。追加的に、較正クロック信号は、CMLクロック信号(及び、他のクロック信号)の差動対に非同期的であることができる。
[0055]CML/CMOS変換器325及びDLL、並びに、図4の回路によって提供されるデジタル較正ループモジュールは、入力クロック信号の差動対から、正確なタイミング関係性を有する4つのクロック位相信号を生成することができる。デシリアライザでの使用に加えて、同一又は同様の回路が、他のアプリケーションにおいて、例えば、シリアライザにおいて、又は、時間インターリーブされたナログ/デジタル変換器において使用され得る。
[0056]図6は、本明細書で開示される実施形態に係る、遅延セルの概略図である。遅延セルは、図4の回路の遅延セル411,412として使用され得る。遅延セルは、その遅延を生じるために、制御キャパシタの充電及び放電の単一の遅延段を使用する。遅延段は、遅延セルの出力Clock_delを駆動するインバータ631を含む。
[0057]遅延セルの入力Clock_inは、pチャネルトランジスタ611のゲートに接続される。pチャネルトランジスタ611は、スイッチとして機能することができ、スイッチと称され得る。pチャネルトランジスタ611のソースは、電圧電源に接続され、pチャネルトランジスタ611のドレインは、遅延セルの中間点Midに接続される。中間点は、インバータ631の入力に接続される。電流モードデジタル/アナログ変換器621は、遅延セルの中間点から電流を吸収する。キャパシタ625もまた、遅延セルに含まれ得る。幾つかの実施形態では、キャパシタは、遅延セルの他の素子のキャパシタンンス(これは、寄生キャパシタンスと称され得る)(例えば、インバータ631の入力キャパシタンス、pチャネルトランジスタ611のソースキャパシタンス、電流モードDAC621の出力キャパシタンス、中間点ノードの配線(wiring)のキャパシタンス)によって提供される。
[0058]図7は、図6の遅延セルの動作を例示する波形図である。遅延セルへの入力がハイに切り替わると(時間701)、pチャネルトランジスタ611は、オフになり、電流モードDAC621は、中間点をローに引き下げる。中間点が、インバータ631の閾値未満に放電されると(時間702)、出力は、ハイに切り替わる。
[0059]中間点を放電する際の遅延は、電流モードDAC621によって吸収される電流及び中間点上のキャパシタンスに依存して変動するだろう。ローからハイへの遷移のための遅延セルを通る遅延は、相応して、DACによって吸収される電流に比例する。電流モードDAC621の電流は、遅延制御信号DAC_codeによってセットされる。電流モードDAC621もまた、基準電流又は電圧を供給するバイアス電流信号(Bias)を受ける。図4のDLLモジュールでは、第1の遅延セル411のためのDAC電流が、第1の積分器451からの遅延制御信号によってセットされ、第2の遅延セル412のためのDAC電流が、第2の積分器452からの遅延制御信号によってセットされる。10Gbpsデータレートで動作するデシリアライザでは、DAC電流は、遅延制御信号における変化の1つのLSBが、遅延において略1psの変化を引き起こすようにセットされ得る。
[0060]遅延セルへの入力がローに切り替わると(時間703)、pチャネルトランジスタ611はオンになり、中間点をハイに引き上げる。中間点は、pチャネルトランジスタ611からの電流により迅速にハイに切り替わり得る。中間点がハイに切り替わることは、インバータ631に、遅延セルの出力をローに切り替えさせる。遅延セルを通した遅延は、相応して、ハイからローへの遷移の場合、小さいだろう。
[0061]図6の遅延セルは、立ち上がり遷移(rising transition)及び立ち下がり遷移(falling transition)について、非対称(不等)の遅延を有し得る。特に、立ち下がり遷移の遅延は、pチャネルトランジスタ611の電流に大きく依存し、立ち上がり遷移の遅延は、電流モードDAC621の電流に大きく依存する。図4の回路では、立ち下がり遷移についての遅延セル411,412の遅延は、重要ではない。DAC電流によって制御される、立ち上がり遷移についての遅延セルの遅延は、クロック位相信号のタイミングを調整する際に使用される遅延である。
[0062]図8は、本明細書で開示される実施形態に係る、CML/CMOS変換器の概略図である。CML/CMOS変換器は、図3のデシリアライザにおけるCML/CMOS変換器325として使用され得る。図8のCML/CMOS変換器は、デューティサイクル補正機能を含む。デューティサイクル補正機能は、DCC制御信号によって制御される。図8のCML/CMOS変換器におけるDCC制御信号は、符号絶対値表現(sign-magnitude representation)を使用する。DCC符号信号(DCC_sign及びその相補DCC_sign_b)は、デューティサイクル補正の方向を制御し、DCC振幅信号DCC_codeは、デューティサイクル補正の量を制御する。DCC振幅信号は、図4の較正モジュールの第3の積分器453からの積分された誤差信号の振幅であり得、DCC符号信号は、積分された誤差信号の符号である。同様に、図8のCML/CMOS変換器が、図3のデシリアライザにおけるCML/CMOS変換器325として使用されるとき、DCC制御信号は、DCC制御信号(DCC_code)である。
[0063]CML/CMOS変換器は、一対の差動CML入力信号(正の入力信号INp及び負の入力信号INm)を受ける。図8のCML/CMOS変換器が、図3のデシリアライザにおけるCML/CMOS変換器325として使用されるとき、差動CML入力信号は、位相補間器321から受ける。入力信号は、事前増幅器821において増幅され得る。事前増幅器821の出力は、キャパシタ831,851によって自己バイアス増幅器830,850に容量結合(AC結合)される。自己バイアス増幅器830,850は、調整可能なDC点を有する。自己バイアス増幅器830,850のDC点を調整することは、閾値レベルを効率的に変更し、それによって、CML/CMOS変換器のデューティサイクルを変更する。
[0064]自己バイアス増幅器830,850の出力は、CML/CMOS変換器の出力信号(CMOSクロック信号の差動対Clok,Clokb)を駆動するために、インバータによってバッファされる。図8のCML/CMOS変換器が、図3のデシリアライザにおけるCML/CMOS変換器325として使用されるとき、出力信号は、CMOSクロック信号の差動対(φ0,φ180)であり、これらは、DLLモジュール355に供給される。インバータ841は、第1の自己バイアス増幅器830の出力からのCMOSクロック信号の差動対の正の信号を駆動する。インバータ842は、第2の自己バイアス増幅器850の出力からのCMOSクロック信号の差動対の負の信号を駆動する。CML/CMOS変換器は、CMOSクロック信号の差動対の正の信号と負の信号との間で交差結合されたインバータ845及びインバータ846を含み得る。
[0065]第1の自己バイアス増幅器830は、第1のインバータ835を含み、第2の自己バイアス増幅器850は、第2のインバータ855を含む。2つの直列抵抗器833,834は、第1のインバータ835の入力から出力に結合され、2つの直列抵抗器853,854は、第2のインバータ855の入力から出力に結合される。電流は、DC点及び閾値レベルを調整するために、直列抵抗器の中間点に供給されるか、又はそこから吸収される。
[0066]バイアスモジュール810は、自己バイアス増幅器830,850の閾値レベルを調整する。バイアスモジュール810は、電流を供給することができる2つの電流モードDAC811,812を含む。バイアスモジュール810は、電流を吸収することができる2つの電流モードDAC813,814を含む。代替的に、複数の出力を有する組み合わせられたDAC又は単一のDACが使用され得る。
[0067]例示された実施形態では、電流モードDAC811,812は、pバイアス信号BIASpによってバイアスがかけられ、電流モードDAC813,814は、nバイアス信号BIASnによってバイアスがかけられる。バイアス信号は、電圧基準又は電流基準であり得る。DACによって供給又は吸収される電流のレベルは、DCC振幅信号によって制御される。
[0068]バイアスモジュール810は、電流モードDACを自己バイアス増幅器830,850に選択的に結合するための4つのスイッチを含む。第1のスイッチ815は、DCC符号信号が正のとき、電流モードDAC811を第1の自己バイアス増幅器830に結合し、第2のスイッチ816は、DCC符号信号が負のとき、電流モードDAC812を第2の自己バイアス増幅器850に結合し、第3のスイッチ817は、DCC符号信号が負のとき、電流モードDAC813を第1の自己バイアス増幅器830に結合し、第4のスイッチ818は、DCC符号信号が正のとき、電流モードDAC814を第2の自己バイアス増幅器850に結合する。第1のスイッチ815及び第2のスイッチ816は、例えば、pチャネルトランジスタが実装され得、第3のスイッチ817及び第4のスイッチ818は、例えば、nチャネルトランジスタが実装され得る。
[0069]バイアスモジュール810が、その閾値を増加させるために、第1の自己バイアス増幅器830に電流を供給するとき、バイアスモジュール810はまた、その閾値を減少させるために、第2の自己バイアス増幅器850から電流を吸収する。これは、CML/CMOS変換器の出力信号のデューティサイクルを増加させる。バイアスモジュール810が、その閾値を減少させるために、第1の自己バイアス増幅器830から電流を吸収するとき、バイアスモジュール810はまた、その閾値を増加させるために、第2の自己バイアス増幅器850に電流を供給する。これは、CML/CMOS変換器の出力信号のデューティサイクルを減少させる。
[0070]図9は、本明細書で開示される実施形態に係る、比較器の概略図である。比較器は、図4の回路における比較器441,442,443として使用され得る。図9の比較器は、自動ゼロ化を有するスイッチドキャパシタタイプの比較器である。他のタイプの比較器も使用され得る。比較器は、それが比較する2つの入力信号In1及びIn2を受け得る。比較器は、これらの入力信号のうちのどちらがより大きいかを示す出力信号Outを生成する。比較器は、2つのクロック位相信号CK1,CK2によってクロックされる。2つのクロック位相信号は、重複しない。比較器は、カスケード式のインバータ段を使用して、その利得を増加させる。
[0071]リセット段階中、第1のインバータ923の入力及び出力は、スイッチ925によって接続され、第2のインバータ933の入力及び出力は、スイッチ935によって接続される。追加的に、スイッチ911は、第1の入力信号を、第1のキャパシタ921の第1の端子に接続し、その第2の端子は、第1のインバータ923の入力に接続される。第2のキャパシタ931は、第1のインバータ923の出力と、第2のインバータ933の入力との間に接続される。リセット位相は、第1のキャパシタ921及び第2のキャパシタ931をゼロオフセット誤差電圧まで充電する。
[0072]比較段階中、スイッチ925、スイッチ935、及びスイッチ911はディセーブルにされ、スイッチ912は、第2の入力を第1のキャパシタ921の第1の端子に接続する。第2の入力信号が、第1の入力信号よりも大きいとき、第1のキャパシタ921の第1のノード上の電圧は、比較段階中に増加するだろう。これは、第1のキャパシタ921を介して、増幅される第1のインバータ923の入力上の電圧を増加させ、第1のインバータの出力上の電圧をより大きく減少させる。これは、第2のキャパシタ931を介して、増幅される第2のインバータ933の入力上の電圧を減少させ、第2のインバータ933の出力(比較器の出力)上の電圧を更に大きく増加させる。第2の入力信号が第1の入力信号よりも小さいとき、同様のしかしながら相補的な動作が起こる。
[0073]スイッチ911,912,925,935は、例えば、nチャネルトランジスタが実装され得る。スイッチはまた、pチャネルトランジスタ又はトランジスタの相補的なペアが実装され得る。
[0074]図9の比較器は、小さい集積回路面積及び低い電力消費によって高精度を達成することができる。例えば、比較器は、略2.5mVの感度を達成することができる。10GHzのデシリアライザの場合、2.5mVは、クロック信号における略1psの変動に相当する。
[0075]図10は、本明細書で開示される実施形態に係る、正確なタイミング関係性を有する4つのクロック信号を生成するためのプロセスのフローチャートである。プロセスは、例えば、図3のデシリアライザ、図4の回路、図6の遅延セル、図8のCML/CMOS変換器、及び図9の比較器を使用して実装され得る。
[0076]ステップ1010において、プロセスは、変換されたクロック信号のデューティサイクルを調整しつつ、入力クロック信号の論理レベルを変換する。図8のCML/CMOS変換器は、例えば、補正されたデューティサイクルで、CMLクロック信号の差動対をCMOSクロック信号の差動対に変換するために、ステップ1010に使用され得る。
[0077]ステップ1020において、プロセスは、遅延クロック信号を生成するために、変換されたクロック信号を遅延させる。図6の遅延セルのうち2つは、例えば、ステップ1020を実行するために使用され得る。
[0078]ステップ1030において、プロセスは、変換されたクロック信号及び遅延クロック信号に基づいて4つのクロック信号を生成する。図4の論理回路420及びセット−リセットラッチ461,462は、例えば、CMOSクロック信号の差動対並びに正及び負の遅延クロック信号に基づいてクォータクロック信号を生成し、次いで、これらクォータクロック信号に基づいて0,90,180,及び270度のクロック信号を生成するために使用され得る。
[0079]ステップ1040において、プロセスは、ステップ1020のデューティサイクル及びステップ1030の遅延を調整することで4つのクロック信号のタイミング関係性を較正する。図4の3つの制御ループは、例えば、第1の遅延セル411の遅延、第2の遅延セル412の遅延、CML/CMOS変換器325のDCCを制御するために使用され得る。
[0080]図10のプロセスは、例えば、ステップを追加又は変更することで修正され得る。例えば、補間ステップは、同相及び直交クロック信号から入力クロック信号を補間し得る。追加的に、複数のステップが同時に実行され得る。
[0081]本発明の実施形態は、特定の実施形態について上述されたが、本発明の多数の変更例が可能であり、例えば、異なる信号極性及びトランジスタタイプを有するものを含む。追加的に、CML及びCMOS以外の技術及び信号レベルが使用され得る。幾つかの機能は削除され得、例えば、CML/CMOS変換器は、ある実施形態では、レベル変換なしにデューティサイクルを調整するだけであり得る。更に、1つのモジュールによって実行されるとして説明された機能は、別のモジュールに移動されるか又は、複数のモジュール間に分散され得る。他の変形例は、異なる数のクロック信号、例えば、45度離間された8つのクロック信号、を生成し得る。追加的に、様々な実施形態の特徴は、上述されたものとは異なる組み合わせで組み合わせられ得る。
[0082]開示された実施形態についての以上の説明は、当業者が本発明を製造又は使用できるように提供されている。これらの実施形態に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で説明された包括的な原理は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用され得る。故に、本明細書で提示された説明及び図面が、本発明の現時点で好ましい実施形態を表し、よって、本発明によって広く想定される主題を代表することは理解されるべきである。本発明の範囲が、当業者に自明となり得る他の実施形態を完全に包含すること、及び、本発明の範囲が、相応して、添付の特許請求の範囲以外のものによって限定されないことは更に理解される。
以下に本願発明の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1]
正確なタイミング関係性を有する4つのクロック信号を生成するための回路であって、
電流モード論理(CML)クロック信号の差動対をCMOSクロック信号の差動対に変換するように構成されたCML/CMOS変換器と、ここにおいて、前記CML/CMOS変換器は、前記CMOSクロック信号の差動対の前記デューティサイクルを制御するデューティサイクル補正機能を含む、
前記CMOSクロック信号の差動対から前記4つのクロック信号を生成するように構成された遅延ロックドループモジュールと、
前記4つのクロック信号の前記タイミング関係性を調整するために、前記遅延ロックドループモジュールの遅延を制御し、前記CML/CMOS変換器の前記デューティサイクル補正を制御するように構成された較正モジュールと
を備える回路。
[C2]
前記遅延ロックドループモジュールは、
前記CMOSクロック信号の差動対の正の信号から正の遅延クロック信号を生成するように構成された第1の遅延セルと、
前記CMOSクロック信号の差動対の負の信号から負の遅延クロック信号を生成するように構成された第2の遅延セルと、
前記CMOSクロック信号の差動対と前記遅延クロック信号とを組み合わせて、1/4クロック期間のアクティブ時間を有する4つのクォータクロック信号を生成するように構成された論理回路と、
前記クォータクロック信号から前記4つのクロック信号を生成するように構成されたセット−リセットラッチと
を含む、C1に記載の回路。
[C3]
前記論理回路は、
前記CMOSクロック信号の差動対の前記正の信号及び前記正の遅延クロック信号の前記相補に結合された入力と、前記クォータクロック信号のうちの第1のクォータクロック信号に結合された出力とを有する第1のANDゲートと、
前記CMOSクロック信号の差動対の前記負の信号の前記相補及び前記正の遅延クロック信号に結合された入力と、前記クォータクロック信号のうちの第2のクォータクロック信号に結合された出力とを有する第2のANDゲートと、
前記CMOSクロック信号の差動対の前記負の信号及び前記負の遅延クロック信号の前記相補に結合された入力と、前記クォータクロック信号のうちの第3のクォータクロック信号に結合された出力とを有する第3のANDゲートと、
前記CMOSクロック信号の差動対の前記正の信号の前記相補及び前記負の遅延クロック信号に結合された入力と、前記クォータクロック信号のうちの第4のクォータクロック信号に結合された出力とを有する第4のANDゲートと
を備える、C2に記載の回路。
[C4]
前記セット−リセットラッチは、
前記クォータクロック信号のうちの前記第1のクォータクロック信号に結合されたセット入力と、前記クォータクロック信号のうちの前記第3のクォータクロック信号に結合されたリセット入力とを有し、前記4つのクロック信号のうちの第1のクロック信号に結合された真の出力と、前記4つのクロック信号のうちの第3のクロック信号に結合された相補出力とを有する第1のセット−リセットラッチと、
前記クォータクロック信号のうちの前記第3のクォータクロック信号に結合されたセット入力と、前記クォータクロック信号の前記第4のクォータクロック信号に結合されたリセット入力とを有し、前記4つのクロック信号のうちの第2のクロック信号に結合された真の出力と、前記4つのクロック信号のうちの第4のクロック信号に結合された相補出力とを有する第2のセット−リセットラッチと
を備える、C3に記載の回路。
[C5]
前記第1の遅延セル及び前記第2の遅延セルは、上昇遷移及び下降遷移に対して非対称的な遅延を有する、C2に記載の回路。
[C6]
前記遅延セルの各々は、単一の遅延段から成る、C2に記載の回路。
[C7]
前記遅延段は、
前記CMOSクロック信号の差動対の信号に結合されたゲートと、電圧電源に結合されたソースと、前記遅延段の中間点に結合されたドレインとを有するpチャネルトランジスタと、
前記遅延段の前記中間点に結合された電流モードデジタル/アナログ変換器と、ここにおいて、前記電流モードデジタル/アナログ変換器の電流は、前記遅延段の遅延を制御する、
前記遅延段の前記中間点に結合された入力と、前記遅延クロック信号のうちのそれぞれ1つに結合された出力とを有するインバータと
を含む、C6に記載の回路。
[C8]
前記較正モジュールは、
前記クォータクロック信号の各々をフィルタに掛け、フィルタを掛けられたクォータクロック信号を生成するように構成されたローパルフィルタと、
前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号の対を比較し、誤差信号を生成するように構成された比較器と、
前記第1の遅延セル及び前記第2の遅延セルの前記遅延並びに前記CML/CMOS変換器の前記デューティサイクルを制御するための制御信号を生成するために、前記比較器からの前記誤差信号を積分するように構成された積分器と
を含む、C2に記載の回路。
[C9]
前記ローパルフィルタの各々は、抵抗器―キャパシタフィルタを含む、C8に記載の回路。
[C10]
前記比較器のうちの第1の比較器は、前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号のうちの第1のフィルタが掛けられたクォータクロック信号及び前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号の第2のフィルタが掛けられたクォータクロック信号を受け、前記誤差信号のうちの第1の誤差信号を生成し、
前記積分器のうちの第1の積分器は、前記誤差信号のうちの前記第1の誤差信号を受け、前記第1の遅延セルの前記遅延に対する前記制御を生成し、
前記比較器のうちの第2の比較器は、前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号のうちの第3のフィルタが掛けられたクォータクロック信号及び前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号のうちの第4のフィルタが掛けられたクォータクロック信号を受け、前記誤差信号のうちの第2の誤差信号を生成する、
前記積分器のうちの第2の積分器は、前記誤差信号のうちの前記第2の誤差信号を受け、前記第2の遅延セルの前記遅延に対する前記制御を生成し、
前記比較器のうちの第3の比較器は、前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号の前記第2のフィルタが掛けられたクォータクロック信号及び前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号のうちの前記第4のフィルタが掛けられたクォータクロック信号を受け、前記誤差信号のうちの第3の誤差信号を生成し、
前記積分器のうちの第3の積分器は、前記誤差信号のうちの前記第3の誤差信号受け、前記CML/CMOS変換器の前記デューティサイクル補正機能に対する前記制御を生成する、
C8に記載の回路。
[C11]
前記比較器及び前記積分器は、前記CMLクロック信号の差動対に非同期である較正クロック信号によってクロックされる、C8に記載の回路。
[C12]
前記比較器は、スイッチドキャパシタ比較器である、C8に記載の回路。
[C13]
前記CML/CMOS変換器は、
前記CMLクロック信号の差動対に容量結合された入力と、前記CMOSクロック信号の差動対に結合された出力とを有する自己バイアス増幅器
を含み、
前記デューティサイクル補正機能は、前記自己バイアス増幅器の閾値レベルを制御する、C1に記載の回路。
[C14]
前記自己バイアス増幅器の各々は、インバータ及び前記インバータの入力と前記インバータの出力との間に接続された直列抵抗器を含み、
前記デューティサイクル補正機能は、前記直列抵抗器の中間点に電流を供給すること又はそこから電流を吸収することで、前記自己バイアス増幅器の前記閾値レベルを制御する、C13に記載の回路。
[C15]
複数のスイッチによって前記直列抵抗器の前記中間点に結合された複数の電流モードデジタル/アナログ変換器を備えるバイアスモジュールを更に備える、C14に記載の回路。
[C16]
前記自己バイアス増幅器の前記入力は、前記CMLクロック信号の差動対に事前増幅器を通して容量結合される、C13に記載の回路。
[C17]
位相制御信号に基づいて、複数の入力クロック信号からの前記CMLクロック信号の差動対を生成するように構成された位相補間器を更に備える、C1に記載の回路。
[C18]
デシリアライザであって、
C17に記載の回路と、
前記4つのクロック信号のエッジ上で、シリアルデータ信号をサンプリングするように構成されたサンプラモジュールと、
前記サンプラモジュールからのサンプル値に基づいて、前記位相補間器のための前記位相制御信号を生成するように構成されたループフィルタと
を備えるデシリアライザ。
[C19]
正確なタイミング関係性を有する4つのクロック信号を生成するための方法であって、
前記CMOSクロック信号の差動対の前記デューティサイクルを調整することを含む、CMLクロック信号の差動対の論理レベルをCMOSクロック信号の差動対に変換することと、
遅延クロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対の各々を遅延させることと、
前記4つのクロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対と前記遅延クロック信号とを組み合わせることと、
前記4つのクロック信号の前記タイミング関係性を調整するために、前記遅延クロック信号の前記遅延及び前記CMOSクロック信号の差動対の前記デューティサイクルの前記調整を較正することと
を備える方法。
[C20]
前記4つのクロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対と前記遅延クロック信号とを組み合わせることは、
1/4クロック期間のアクティブ時間を有する4つのクォータクロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対と前記遅延クロック信号とを論理的に組み合わせることと、
前記クォータクロック信号に基づいて前記4つのクロック信号を生成するようにラッチをセット及びリセットすることと
を含む、C19に記載の方法。
[C21]
遅延クロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対の各々を遅延させることは、上昇遷移及び下降遷移に対して非対称的な遅延を使用することを含む、C20に記載の方法。
[C22]
前記遅延クロック信号の前記遅延及び前記CMOSクロック信号の差動対の前記デューティサイクルの前記調整を較正することは、
フィルタが掛けられたクォータクロック信号を生成するために、前記クォータクロック信号の各々をローパスフィルタリングすることと、
前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号の対を比較し、誤差信号を生成することと、
前記誤差信号を積分することと、
前記積分された誤差信号に基づいて、前記遅延クロック信号の前記遅延及び前記CMOSクロック信号の差動対の前記デューティサイクルを制御することと
を含む、C20に記載の方法。
[C23]
正確なタイミング関係性を有する4つのクロック信号を生成するための装置であって、
前記CMOSクロック信号の差動対の前記デューティサイクルを制御するデューティサイクル補正機能を含む、CMLクロック信号の差動対をCMOSクロック信号の差動対に変換するための手段と、
前記CMOSクロック信号の差動対を遅延させることを含む、前記CMOSクロック信号の差動対から前記4つのクロック信号を生成するための手段と、
前記CMOSクロック信号の差動対の各々を遅延することの前記遅延を制御すること及び前記デューティサイクル補正機能を制御することを含む、前記4つのクロック信号の前記タイミング関係性を較正するための手段と
を含む、装置。
[C24]
前記4つのクロック信号を生成するための前記手段は、
前記CMOSクロック信号の差動対の正の信号から正の遅延クロック信号を生成するように構成された第1の遅延セルと、
前記CMOSクロック信号の差動対の負の信号から負の遅延クロック信号を生成するように構成された第2の遅延セルと、
1/4クロック期間のアクティブ時間を有する4つのクォータクロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対と前記遅延クロック信号とを組み合わせるように構成された論理回路と、
前記クォータクロック信号から前記4つのクロック信号を生成するように構成されたセット−リセットラッチと
を含む、C23に記載の装置。
[C25]
前記第1の遅延セル及び前記第2の遅延セルは、上昇遷移及び下降遷移に対して非対称的な遅延を有する、C24に記載の装置。
[C26]
前記遅延セルの各々は、単一の遅延段から成る、C24に記載の装置。
[C27]
較正するための前記手段は、
前記クォータクロック信号の各々をフィルタリングし、フィルタが掛けられたクォータクロック信号を生成するように構成されたローパスフィルタと、
前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号の対を比較し、誤差信号を生成するように構成された比較器と、
前記遅延セルの遅延及び前記デューティサイクル補正機能を制御するための制御を生成するために、前記比較器からの前記誤差信号を積分するように構成された積分器と
を含む、C24に記載の装置。
[C28]
前記CMLクロック信号の差動対を前記CMOSクロック信号の差動対に変換するための前記手段は、
前記CMLクロック信号の差動対に容量結合された入力と、前記CMOSクロック信号の差動対に結合された出力とを有する自己バイアス増幅器
を含み、
前記デューティサイクル補正機能は、前記自己バイアス増幅器の閾値レベルを制御する、C23に記載の装置。
[C29]
前記自己バイアス増幅器の各々は、インバータ及び前記インバータの入力と前記インバータの出力との間に接続された直列抵抗器を含み、
前記デューティサイクル補正機能は、前記直列抵抗器の中間点に電流を供給すること又はそれから電流を吸収することで、前記自己バイアス増幅器の前記閾値レベルを制御する、C28に記載の装置。
[C30]
前記CMLクロック信号の差動対を生成するために、位相制御信号に基づいて複数の入力クロック信号から補間するための手段を更に備える、C23に記載の装置。

Claims (30)

  1. 正確なタイミング関係性を有する4つのクロック信号を生成するための回路であって、
    電流モード論理(CML)クロック信号の差動対をCMOSクロック信号の差動対に変換するように構成されたCML/CMOS変換器と、ここにおいて、前記CML/CMOS変換器は、前記CMOSクロック信号の差動対のデューティサイクルを制御するデューティサイクル補正機能を含む、
    前記CMOSクロック信号の差動対の正の信号から正の遅延クロック信号を生成するように構成された第1の遅延セル、及び
    前記CMOSクロック信号の差動対の負の信号から負の遅延クロック信号を生成するように構成された第2の遅延セル
    を含み、
    前記CMOSクロック信号の差動対、前記正の遅延クロック信号、及び前記負の遅延クロック信号から前記4つのクロック信号を生成するように構成された
    遅延ロックドループモジュールと、
    前記4つのクロック信号の前記タイミング関係性を調整するために、前記第1の遅延セルの遅延を制御し、前記第2の遅延セルの遅延を制御し、前記CML/CMOS変換器の前記デューティサイクル補正機能を制御するように構成された較正モジュールと
    を備える回路。
  2. 前記遅延ロックドループモジュールは、
    前記CMOSクロック信号の差動対と前記正の遅延クロック信号と、前記負の遅延クロック信号とを組み合わせて、1/4クロック期間のアクティブ時間を有する4つのクォータクロック信号を生成するように構成された論理回路と、
    前記クォータクロック信号から前記4つのクロック信号を生成するように構成されたセット−リセットラッチと
    更に含む、請求項1に記載の回路。
  3. 前記論理回路は、
    前記CMOSクロック信号の差動対の前記正の信号及び前記正の遅延クロック信号の相補に結合された入力と、前記クォータクロック信号のうちの第1のクォータクロック信号に結合された出力とを有する第1のANDゲートと、
    前記CMOSクロック信号の差動対の前記負の信号の前記相補及び前記正の遅延クロック信号に結合された入力と、前記クォータクロック信号のうちの第2のクォータクロック信号に結合された出力とを有する第2のANDゲートと、
    前記CMOSクロック信号の差動対の前記負の信号及び前記負の遅延クロック信号の前記相補に結合された入力と、前記クォータクロック信号のうちの第3のクォータクロック信号に結合された出力とを有する第3のANDゲートと、
    前記CMOSクロック信号の差動対の前記正の信号の前記相補及び前記負の遅延クロック信号に結合された入力と、前記クォータクロック信号のうちの第4のクォータクロック信号に結合された出力とを有する第4のANDゲートと
    を備える、請求項2に記載の回路。
  4. 前記セット−リセットラッチは、
    前記クォータクロック信号のうちの前記第1のクォータクロック信号に結合されたセット入力と、前記クォータクロック信号のうちの前記第3のクォータクロック信号に結合されたリセット入力とを有し、前記4つのクロック信号のうちの第1のクロック信号に結合された真の出力と、前記4つのクロック信号のうちの第3のクロック信号に結合された相補出力とを有する第1のセット−リセットラッチと、
    前記クォータクロック信号のうちの前記第3のクォータクロック信号に結合されたセット入力と、前記クォータクロック信号のうちの前記第4のクォータクロック信号に結合されたリセット入力とを有し、前記4つのクロック信号のうちの第2のクロック信号に結合された真の出力と、前記4つのクロック信号のうちの第4のクロック信号に結合された相補出力とを有する第2のセット−リセットラッチと
    を備える、請求項3に記載の回路。
  5. 前記第1の遅延セル及び前記第2の遅延セルは、上昇遷移及び下降遷移に対して非対称的な遅延を有する、請求項2に記載の回路。
  6. 前記第1の遅延セル及び前記第2の遅延セルの各々は、単一の遅延段から成る、請求項に記載の回路。
  7. 前記遅延段は、
    前記CMOSクロック信号の差動対の信号に結合されたゲートと、電圧電源に結合されたソースと、前記遅延段の中間点に結合されたドレインとを有するpチャネルトランジスタと、
    前記遅延段の前記中間点に結合された電流モードデジタル/アナログ変換器と、ここにおいて、前記電流モードデジタル/アナログ変換器の電流は、前記遅延段の遅延を制御する、
    前記遅延段の前記中間点に結合された入力と、前記遅延クロック信号のうちのそれぞれ1つに結合された出力とを有するインバータと
    を含む、請求項6に記載の回路。
  8. 前記較正モジュールは、
    前記クォータクロック信号の各々をフィルタに掛け、フィルタ掛けられたクォータクロック信号を生成するように構成されたローパルフィルタと、
    前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号の対を比較し、誤差信号を生成するように構成された比較器と、
    前記第1の遅延セル及び前記第2の遅延セルの前記遅延並びに前記CML/CMOS変換器の前記デューティサイクルを制御するための制御信号を生成するために、前記比較器からの前記誤差信号を積分するように構成された積分器と
    を含む、請求項2に記載の回路。
  9. 前記ローパルフィルタの各々は、抵抗器―キャパシタフィルタを含む、請求項8に記載の回路。
  10. 前記比較器のうちの第1の比較器は、前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号のうちの第1のフィルタが掛けられたクォータクロック信号及び前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号のうちの第2のフィルタが掛けられたクォータクロック信号を受け、前記誤差信号のうちの第1の誤差信号を生成し、
    前記積分器のうちの第1の積分器は、前記誤差信号のうちの前記第1の誤差信号を受け、前記第1の遅延セルの前記遅延に対する前記制御を生成し、
    前記比較器のうちの第2の比較器は、前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号のうちの第3のフィルタが掛けられたクォータクロック信号及び前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号のうちの第4のフィルタが掛けられたクォータクロック信号を受け、前記誤差信号のうちの第2の誤差信号を生成
    前記積分器のうちの第2の積分器は、前記誤差信号のうちの前記第2の誤差信号を受け、前記第2の遅延セルの前記遅延に対する前記制御を生成し、
    前記比較器のうちの第3の比較器は、前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号のうちの前記第2のフィルタが掛けられたクォータクロック信号及び前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号のうちの前記第4のフィルタが掛けられたクォータクロック信号を受け、前記誤差信号のうちの第3の誤差信号を生成し、
    前記積分器のうちの第3の積分器は、前記誤差信号のうちの前記第3の誤差信号受け、前記CML/CMOS変換器の前記デューティサイクル補正機能に対する前記制御を生成する、
    請求項8に記載の回路。
  11. 前記比較器及び前記積分器は、前記CMLクロック信号の差動対に非同期である較正クロック信号によってクロックされる、請求項8に記載の回路。
  12. 前記比較器は、スイッチドキャパシタ比較器である、請求項8に記載の回路。
  13. 前記CML/CMOS変換器は、
    前記CMLクロック信号の差動対に容量結合された入力と、前記CMOSクロック信号の差動対に結合された出力とを有する自己バイアス増幅器
    を含み、
    前記デューティサイクル補正機能は、前記自己バイアス増幅器の閾値レベルを制御する、請求項1に記載の回路。
  14. 前記自己バイアス増幅器の各々は、インバータ及び前記インバータの入力と前記インバータの出力との間に接続された直列抵抗器を含み、
    前記デューティサイクル補正機能は、前記直列抵抗器の中間点に電流を供給すること又はそこから電流を吸収することで、前記自己バイアス増幅器の前記閾値レベルを制御する、請求項13に記載の回路。
  15. 複数のスイッチによって前記直列抵抗器の前記中間点に結合された複数の電流モードデジタル/アナログ変換器を備えるバイアスモジュールを更に備える、請求項14に記載の回路。
  16. 前記自己バイアス増幅器の前記入力は、前記CMLクロック信号の差動対に事前増幅器を通して容量結合される、請求項13に記載の回路。
  17. 位相制御信号に基づいて、複数の入力クロック信号からの前記CMLクロック信号の差動対を生成するように構成された位相補間器を更に備える、請求項1に記載の回路。
  18. デシリアライザであって、
    請求項17に記載の回路と、
    前記4つのクロック信号のエッジ上で、シリアルデータ信号をサンプリングするように構成されたサンプラモジュールと、
    前記サンプラモジュールからのサンプル値に基づいて、前記位相補間器のための前記位相制御信号を生成するように構成されたループフィルタと
    を備えるデシリアライザ。
  19. 正確なタイミング関係性を有する4つのクロック信号を生成するための方法であって、
    MOSクロック信号の差動対のデューティサイクルを調整することを含む、CMLクロック信号の差動対の論理レベルを前記CMOSクロック信号の差動対に変換することと、
    正の遅延クロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対の正の信号を遅延させることと、
    負の遅延クロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対の負の信号を遅延させることと、
    前記4つのクロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対と前記正の遅延クロック信号と、前記負の遅延クロック信号とを組み合わせることと、
    前記4つのクロック信号の前記タイミング関係性を調整するために、前記負の遅延クロック信号の前記遅延、前記正の遅延クロック信号の前記遅延及び前記CMOSクロック信号の差動対の前記デューティサイクルの前記調整を較正することと
    を備える方法。
  20. 前記4つのクロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対と前記正の遅延クロック信号と、前記負の遅延クロック信号とを組み合わせることは、
    1/4クロック期間のアクティブ時間を有する4つのクォータクロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対と前記正の遅延クロック信号と、前記負の遅延クロック信号とを論理的に組み合わせることと、
    前記クォータクロック信号に基づいて前記4つのクロック信号を生成するようにラッチをセット及びリセットすることと
    を含む、請求項19に記載の方法。
  21. 前記正の遅延クロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対の前記正の信号を遅延させることは、上昇遷移及び下降遷移に対して非対称的な遅延を使用することを含む、請求項20に記載の方法。
  22. 前記負の遅延クロック信号の前記遅延、前記正の遅延クロック信号の前記遅延及び前記CMOSクロック信号の差動対の前記デューティサイクルの前記調整を較正することは、
    フィルタが掛けられたクォータクロック信号を生成するために、前記クォータクロック信号の各々をローパスフィルタリングすることと、
    前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号の対を比較し、誤差信号を生成することと、
    前記誤差信号を積分することと、
    前記積分された誤差信号に基づいて、前記負の遅延クロック信号の前記遅延、前記正の遅延クロック信号の前記遅延及び前記CMOSクロック信号の差動対の前記デューティサイクルを制御することと
    を含む、請求項20に記載の方法。
  23. 正確なタイミング関係性を有する4つのクロック信号を生成するための装置であって、
    前記CMOSクロック信号の差動対のデューティサイクルを制御するデューティサイクル補正機能を含む、CMLクロック信号の差動対をCMOSクロック信号の差動対に変換するための手段と、
    正の遅延クロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対の正の信号を遅延させることと、負の遅延クロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対の負の信号を遅延させることを含む、前記CMOSクロック信号の差動対から前記4つのクロック信号を生成するための手段と、
    前記CMOSクロック信号の差動対の各々を遅延させることの前記遅延を制御すること及び前記デューティサイクル補正機能を制御することを含む、前記4つのクロック信号の前記タイミング関係性を較正するための手段と
    を含む、装置。
  24. 前記4つのクロック信号を生成するための前記手段は、
    前記CMOSクロック信号の差動対の前記正の信号から前記正の遅延クロック信号を生成するように構成された第1の遅延セルと、
    前記CMOSクロック信号の差動対の前記負の信号から前記負の遅延クロック信号を生成するように構成された第2の遅延セルと、
    1/4クロック期間のアクティブ時間を有する4つのクォータクロック信号を生成するために、前記CMOSクロック信号の差動対と前記遅延クロック信号とを組み合わせるように構成された論理回路と、
    前記クォータクロック信号から前記4つのクロック信号を生成するように構成されたセット−リセットラッチと
    を含む、請求項23に記載の装置。
  25. 前記第1の遅延セル及び前記第2の遅延セルは、上昇遷移及び下降遷移に対して非対称的な遅延を有する、請求項24に記載の装置。
  26. 前記遅延セルの各々は、単一の遅延段から成る、請求項24に記載の装置。
  27. 較正するための前記手段は、
    前記クォータクロック信号の各々をフィルタに掛け、フィルタが掛けられたクォータクロック信号を生成するように構成されたローパスフィルタと、
    前記フィルタが掛けられたクォータクロック信号の対を比較し、誤差信号を生成するように構成された比較器と、
    前記遅延セルの遅延及び前記デューティサイクル補正機能を制御するための制御を生成するために、前記比較器からの前記誤差信号を積分するように構成された積分器と
    を含む、請求項24に記載の装置。
  28. 前記CMLクロック信号の差動対を前記CMOSクロック信号の差動対に変換するための前記手段は、
    前記CMLクロック信号の差動対に容量結合された入力と、前記CMOSクロック信号の差動対に結合された出力とを有する自己バイアス増幅器
    を含み、
    前記デューティサイクル補正機能は、前記自己バイアス増幅器の閾値レベルを制御する、請求項23に記載の装置。
  29. 前記自己バイアス増幅器の各々は、インバータ及び前記インバータの入力と前記インバータの出力との間に接続された直列抵抗器を含み、
    前記デューティサイクル補正機能は、前記直列抵抗器の中間点に電流を供給すること又はそれから電流を吸収することで、前記自己バイアス増幅器の前記閾値レベルを制御する、請求項28に記載の装置。
  30. 前記CMLクロック信号の差動対を生成するために、位相制御信号に基づいて複数の入力クロック信号から補間するための手段を更に備える、請求項23に記載の装置。
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