KR100892683B1 - Clock and data recovery circuit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 클럭 및 데이터 복원 회로에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 데이터 전송시 클럭에 데이터를 동기시키는 클럭 및 데이터 복원 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a clock and data recovery circuit, and more particularly, to a clock and data recovery circuit for synchronizing data to a clock during data transmission.
일반적으로 신호 전송 시스템에서는 클럭 신호를 이용하여 2진(binary) 디지털 신호 형태로 데이터를 송수신 한다. 이 경우 외부에서 들어오는 클럭(clock) 신호와 내부로 공급되는 클럭 신호 간의 타이밍 스큐(timing skew) 문제가 발생한다. 따라서, 정확하게 클럭에 데이터를 동기시켜 전송하기 어렵다. 또한, 다수의 데이터 전송 채널의 미스매칭으로 인해 수신되는 데이터의 도착 시간이 달라진다. 그리하여, 클럭 및 데이터 복원 회로(Clock and Data Recovery Circuit; CDR)를 구비하여 복원된 클럭에 동기시켜 복원된 데이터를 수신한다.In general, a signal transmission system transmits and receives data in the form of a binary digital signal using a clock signal. In this case, a timing skew problem occurs between a clock signal coming from the outside and a clock signal supplied to the inside. Therefore, it is difficult to accurately synchronize the data with the clock. In addition, the mismatch of multiple data transmission channels results in different arrival times of the received data. Thus, a clock and data recovery circuit (CDR) is provided to receive the recovered data in synchronization with the restored clock.
이러한 클럭 및 데이터 복원 회로로 위상 동기 루프(Phase-Locked Loop; 이하‘PLL’이라 함)가 널리 사용되고 있다. 여기서, PLL(Phase-Locked Loop)이란 위상을 고정시키는 장치를 의미하며, 외부 클럭의 위상을 동기시켜 복원된 클럭으로 생성하는 회로이다. 이러한 PLL을 이용하여 데이터의 위상을 클럭에 동기시키는 데 이터 추적 루프 회로를 구현할 수 있다.Phase-locked loops (hereinafter referred to as "PLLs") are widely used as the clock and data recovery circuits. Here, a phase-locked loop (PLL) refers to a device for locking a phase, and is a circuit for generating a restored clock by synchronizing a phase of an external clock. This PLL can be used to implement a data tracking loop circuit that synchronizes the phase of the data to the clock.
한편, 이러한 동기된 데이터에는 지터(jitter) 성분이 발생할 수 있다. 그리하여 데이터의 지터 부분을 데이터로서 오인할 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 동기된 데이터의 실제 유효 구간을 찾는 데이터 눈 추적 루프(data eye tracking loop)의 필요성이 대두된다.On the other hand, jitter may occur in the synchronized data. Thus, there may be a case where the jitter part of the data is mistaken for data. Thus, there is a need for a data eye tracking loop to find the actual valid interval of this synchronized data.
본 발명의 기술적 과제는 비트 에러율이 개선된 클럭 및 데이터 복원 회로를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a clock and data recovery circuit with improved bit error rate.
본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 클럭 및 데이터 복원 회로는, 외부 클럭으로부터 생성된 기준 클럭에 응답하여 연속적으로 수신된 데이터에 내부 클럭을 동기시키는 데이터 추적부, 및 상기 데이터에 동기시킨 클럭 신호로부터 서로 다른 위상을 가지는 복수의 눈 추적용 샘플링 클럭을 생성하되, 상기 복수의 눈 추적용 샘플링 클럭은 디지털 코드 제어 신호에 따라 제어됨으로써 상기 데이터를 복원시키는 눈 추적부를 포함 한다. In order to achieve the technical object of the present invention, the clock and data recovery circuit according to an embodiment of the present invention, the data tracking unit for synchronizing the internal clock to the data continuously received in response to the reference clock generated from the external clock, And generating a plurality of eye tracking sampling clocks having different phases from the clock signal synchronized with the data, wherein the plurality of eye tracking sampling clocks are controlled according to a digital code control signal to restore the data. Include.
본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 클럭 및 데이터 복원 회로는, 외부 클럭을 수신하여 기준 클럭을 생성하는 기준 클럭 생성부, 상기 기준 클럭으로부터 위상이 조절된 지연 클럭을 상기 데이터와 동기시키는 데이터 추적부, 상기 데이터를 샘플링하여 복원 데이터를 생성하도록 상기 지연 클럭을 이용하여 센터 클럭 신호를 생성하며, 상기 센터 클럭 신호는 디지털 코드 제어 신호에 따라 제어되는 눈 추적부를 포함하되, 상기 지연 클럭을 수신시 위상이 보간된 데이터 추적용 샘플링 클럭 신호를 생성함으로써 상기 눈 추적부의 동작 시간만큼 보상한다. In order to achieve the technical object of the present invention, a clock and data recovery circuit according to another embodiment of the present invention, a reference clock generator for generating an external clock by receiving an external clock, delayed clock whose phase is adjusted from the reference clock A data tracking unit for synchronizing the data with the data, and generating a center clock signal using the delay clock to sample the data to generate reconstructed data, wherein the center clock signal includes an eye tracker controlled according to a digital code control signal. When the delayed clock is received, the sampling clock signal for interpolating the phase is generated to compensate for the operation time of the eye tracker.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터 전송시 아날로그 전압 신호 또는 디지털 코드를 이용하여 기준 클럭에 대해서 데이터를 동기시킬 수 있도록 루프 동작을 수행한다. 또한, 지터의 양측 위치로부터 항상 중앙에 위치하는 샘플링 클럭 신호로써 샘플링 데이터를 샘플링하므로 비트 에러율(Bit Error Rate;BER)을 개선할 수 있다. 한편, 실제 데이터의 유효 구간을 정의하는 샘플링 클럭 생성시, 지터를 추적할 수 있도록 디지털 코드로 지터 추적 클럭을 독립적으로 제어할 수 있다. 따라서, 데이터 추적을 위한 클럭 대역폭과 지터 추적을 위한 클럭 대역폭을 각각 제어할 수 있으므로, 데이터 및 데이터의 실제 유효 구간을 추적하는 시간을 감소시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a loop operation is performed to synchronize data with respect to a reference clock using an analog voltage signal or a digital code during data transmission. In addition, the bit error rate (BER) can be improved by sampling the sampling data with a sampling clock signal always located at the center from both positions of the jitter. On the other hand, when generating a sampling clock that defines the effective period of the actual data, the jitter tracking clock can be independently controlled by digital code to track the jitter. Therefore, since the clock bandwidth for data tracking and the clock bandwidth for jitter tracking can be controlled, respectively, it is possible to reduce the time for tracking data and the actual valid period of data.
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 클럭 및 데이터 복원 회로의 개념적인 블록도이다. 도 2는 도 1에 따른 클럭 및 데이터 복원 회로의 상세한 블록도, 도 3은 도 1에 따른 눈 추적부(300)의 상세한 블록도이다.1 is a conceptual block diagram of a clock and data recovery circuit according to an embodiment of the present invention. 2 is a detailed block diagram of the clock and data recovery circuit according to FIG. 1, and FIG. 3 is a detailed block diagram of the
도 1내지 도 3을 참조하면, 클럭 및 데이터 복원 회로는 기준 클럭 생성부(100), 데이터 추적부(200) 및 눈 추적부(300)를 포함한다.1 to 3, the clock and data recovery circuit includes a
우선, 기준 클럭 생성부(100)는 외부 클럭(ECLK)을 수신하여 기준 클럭(REFCLK)을 생성한다. 기준 클럭(REFCLK)은 수신되는 데이터(DATA)를 동기시키는 기준이 되는 클럭이다. 기준 클럭 생성부(100)는 입력 데이터(DATA)의 대역폭의 1/n 주파수를 가지며 일정한 위상차를 갖는 n개의 기준 클럭(REFCLK)을 제공한다. 여기서는, 입력 데이터(DATA)의 대역폭이 6.4Gbps이고, 8개의 기준 클럭(REFCLK)을 생성하는 것으로 예시한다. 따라서, 기준 클럭(REFCLK)의 주파수는 800MHz로서, 구체적으로 0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°의 위상을 갖는다. 본 발명의 일 실시예의 기준 클럭 생성부(100)로서 PLL 회로를 예시하기로 하나 이에 제한되는 것은 아니다.First, the
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 추적부(200)는 연속적으로 수신된 데이터(DATA)와 데이터 추적용 샘플링 클럭 신호(ICLK)를 아날로그 방식으로 동기시킨다.The
보다 자세히 설명하면, 데이터 추적부(200)는 위상 감지기(210), 차지 펌프(220), 루프 필터(230), 전압 제어 지연 라인(240) 및 제 1 위상 보간기(250)를 포함한다.In more detail, the
위상 감지기(210)는 수신되는 데이터(DATA)의 천이 타이밍시 데이터 추적용 샘플링 클럭(ICLK)의 위상을 비교하여 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)를 출력한다. 즉, 위상 감지기(210)는 데이터(DATA)의 위상과 데이터 추적용 샘플링 클럭(ICLK)의 위상 순서만을 비교한다. 예를 들어, 데이터(DATA)의 위상이 데이터 추적용 샘플링 클럭(ICLK)의 위상보다 앞서면 업 신호(UP)를 제공한다. 이와 반대로, 데이터(DATA)의 위상보다 데이터 추적용 샘플링 클럭(ICLK)의 위상이 앞서면 다운 신호(UP)를 제공한다. 이러한 위성 감지기(210)는 통상의 위상 감지기이면 가능하다.The
차지 펌프(220)는 업 신호(UP) 및 다운 신호(DN) 신호에 응답하여 전하를 펌 핑시킴으로써 일정한 출력 전압을 제공한다. The
또한, 루프 필터(230)는 차지 펌프(220)의 출력된 전압을 필터링하여 고주파 성분을 제거한 DC 전압을 출력한다. 루프 필터(230)는 통상의 로우 패스 필터로 예시한다.In addition, the
전압 제어 지연 라인(240)은 루프 필터(230)의 출력 전압으로 제어됨으로써 입력된 기준 클럭(REFCLK)의 위상을 지연시켜 지연 클럭(DCLK)을 생성한다.The voltage
특히, 제 1 위상 보간기(250)는 지연 클럭(DCLK)을 수신하여 위상 보간된 데이터 추적용 샘플링 클럭(ICLK)을 생성한다. 이러한 제 1 위상 보간기(250)는 n개의 지연 클럭(DCLK)을 수신하여 2n개의 데이터 추적용 샘플링 클럭(ICLK)을 생성한다. 구체적으로, 인접한 0°와 45°의 위상의 지연 클럭(DCLK)을 수신하여, 0°와 45°의 위상의 데이터 추적용 샘플링 클럭(ICLK) 및 22.5°의 위상을 갖는 데이터 추적용 샘플링 클럭을 하나 더 생성한다. 마찬가지로, 45°와 90°사이에 위상이 67.5°인 데이터 추적용 샘플링 클럭(ICLK)을 하나 더 생성한다. 예를 들어, 데이터(DATA)의 패턴이 NRZ(none return to zero) 패턴일 때, 정확한 데이터(DATA)의 천이 위치를 추적하도록 0°와 45°의 위상을 갖는 데이터 추적용 샘플링 클럭(ICLK)사이에 22.5°의 위상을 갖는 데이터 추적용 샘플링 클럭(ICLK)을 하나 더 생성하도록 한다. 즉, 데이터(DATA)의 천이 타이밍이 정확히 0°였다면 여기서 동작이 완료되는 것이 아니라, 22.5° 및 -22.5°(또는337.5°)의 위상 클럭을 비교하여 데이터(DATA) 천이 위치가 정확한지 추적한다. 하지만, 종래와 달리 여기서의 제 1 위상 보간기(250)는 이후에 설명하게 될 보간 클럭 생성부(330)에서의 지연되 는 시간만큼 데이터 추적부(200)에 대해 그 시간을 보상해주는 일종의 리플리커(replica) 역할을 한다. 그리하여, 데이터 추적부(200)와 눈 추적부(300)의 샘플링 클럭의 타이밍을 동기시킬 수 있다.In particular, the
여기서는 제 1 위상 보간기(250)에 입력되는 지연 클럭(DCLK)은 아날로그 전압으로 제어되는 신호가 입력되며, 제 1 위상 보간기(250)를 통해 출력된 데이터 추적용 샘플링 클럭(ICLK)은 피드백루프를 통해 고정된다. 결국, 데이터 추적부(200)에서 데이터(DATA)를 동기시키는 데이터 추적용 샘플링 클럭(ICLK)은 아날로그 방식으로 제어됨으로써 위상 도약(phase jump)의 발생을 방지하며 위상 해상도의 유한성(finite)을 해제시킬 수 있다. Here, the delay clock DCLK input to the
이러한 데이터 추적부(200)는 통상의 DLL 회로에 추가로 제 1 위상 보간기(250)를 구비한 것으로 예시한다.This
본 발명의 일 실시예에 따른 눈 추적부(300)는 샘플러(310), 눈 추적 제어부(320) 및 보간 클럭 생성부(330)를 포함한다.The
샘플러(310)는 위상 보간된 눈 추적용 클럭인 제 1 지터, 제2 지터 및 센터 추적 클럭(LCLK, RCLK, CCLK)에 응답하여 데이터(DATA)를 샘플링하여 복원 데이터(REDATA)를 생성한다. 한편, 샘플러(310)는 항상 샘플링 데이터(SDATA)를 눈 추적 제어부(320)에 제공한다. The
눈 추적 제어부(320)는 샘플링된 데이터(SDATA)의 천이 위치를 이용하여 지터의 발생 유무를 판단하고 감지한 양측 지터의 위치 정보로서 복수의 디지털 제어 신호인 제 1 그룹 및 제 2 그룹 제어 신호(cont<0:11>, contb<0:11>)를 제공한다. 이러한 눈 추적 제어부(320)는 지터 감지기(321) 및 코드 생성기(322)를 포함한다. The eye
지터 감지기(321)는 연속적으로 수신되는 샘플링된 데이터(SDATA)의 천이 위치를 감지하고 하나의 단위 구간(unit interval; UI)으로 통합하여 샘플링 데이터(SDATA)의 양측 경계의 지터를 감지하여 제 1 및 제 2 위치 정보(e1, e2)를 제공한다. 코드 생성기(322)는 제 1 위치 정보(e1)로부터 복수의 제 1 그룹 제어 신호(cont<0:11>)를, 제 2 위치 정보(e2)로부터 복수의 제 2 그룹 제어 신호(contb<0:11>)를 생성한다. 도시하지 않았으나, 이러한 코드 생성기(322)는 통상적으로 쉬프트 레지스터를 포함한다. 여기서, 제 1 위치 정보(e1)는 샘플링 데이터(SDATA)의 좌측 지터 정보를 감지하며, 제 2 위치 정보(e2)는 샘플링 데이터(SDATA)의 우측 지터 정보를 감지하는 것으로 예시하나 이에 제한되지 않는다. 즉, 지터 감지기(321)는 지터를 감지하면 지터의 정보를 제공하는 것이면 가능하다. 또한, 제 1 그룹 제어 신호(cont<0:11>) 및 제 2 그룹 제어 신호(contb<0:11>)의 수는 전류를 조절하는 디지털 신호로서 의미가 있으므로, 제어하려는 클럭 신호를 미세하게 조정하는 것에 따라 코드의 수는 달라질 수 있다. The
보간 클럭 생성부(330)는 복수의 제 1 및 제 2 그룹 제어 신호(cont<0:11>, contb<0:11>)에 응답하여 인접한 2개의 지연 클럭(DCLK)을 이용하여3개의 서로 다른 위상을 갖는 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK), 제 2 지터 추적 클럭 신호(RCLK), 센터 클럭 신호(CCLK)를 제공한다. 이러한 보간 클럭 생성부(330)는 제 1 지터 추적 위상 보간기(332), 센터 추적 위상 보간기(334), 제 2 지터 추적 위상 보간기(336)를 포함한다.The interpolation
예를 들어, 보간 클럭 생성부(330)는 인접한2개의 위상을 갖는 지연 클럭(DCLK0°, DCLK45°)으로부터 활성화된 복수의 제 1 및 제 2 그룹 제어 신호(cont<0:11>, contb<0:11>)의 수에 응답하여3개의 서로 다른 위상을 갖는 클럭 신호를 생성한다. For example, the
구체적으로, 지연 클럭(DCLK)이 인접한0°와 45°의 위상을 갖는 지연 클럭(DCLK)을 수신하면, 제 1 지터 추적 위상 보간기(332)는 0°와 45° 사이의 보간 클럭을 생성하되, 센터 클럭 신호(CCLK)보다 위상이 앞선 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK)를 생성하도록 한다. 그리하여, 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK)는 샘플링된 데이터(SDATA)의 좌측 지터를 찾을때까지 추적할 수 있다. 또한, 제 2 지터 추적 위상 보간기(336)는 0°와 45° 사이의 보간 클럭을 생성하되, 센터 클럭 신호(CCLK)보다 위상이 지연되는 제 2 지터 추적 클럭 신호(RCLK)를 생성하도록 한다. 그리하여, 제 2 지터 추적 클럭 신호(RCLK)는 샘플링된 데이터의 우측 지터를 찾을때까지 추적할 수 있다. 한편, 센터 추적 클럭 생성부(334)는 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK)와 제 2 지터 추적 클럭 신호(RCLK)의 항상 중앙에 위치하는 위상을 가지는 센터 클럭 신호(CCLK)를 생성한다. 센터 클럭 신호(CCLK)는 실질적으로 샘플링 데이터(SDATA)의 샘플링 클럭이 된다.Specifically, when the delay clock DCLK receives a delay clock DCLK having a phase of adjacent 0 ° and 45 °, the first jitter
따라서, 눈 추적부(300)에서는 데이터(DATA)에 동기시킨 지연 클럭(DCLK)을 기준으로 위상이 서로 다른 복수의 클럭 신호를 생성하되, 샘플링 데이터(SDATA)의 유효 구간을 찾도록 디지털 제어 신호로써 제어할 수 있다. Accordingly, the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 기준 클럭(REFCLK)을 이용하여 데 이터(DATA)에 동기시키며, 이에 응답하여 지연 클럭(DCLK)을 이용하여 센터 클럭 신호(CCLK)를 생성함으로써 샘플링 데이터(SDATA)를 샘플링 할 수 있다. 이러한 센터 클럭 신호(CCLK)는 지터 위치로부터 안정적인 위치에서 샘플링 데이터(SDATA)를 샘플링하여 데이터를 복원시키도록 한다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 복원 데이터(REDATA)는 실제 유효한 데이터 구간에서 샘플링된 데이터이므로 비트 에러율이 개선된다. 비트 에러율은 전송된 데이터 신호의 총 비트 수에 대해 발생한 에러 비트 수의 비(比)를 의미한다. As such, according to an embodiment of the present invention, the reference clock REFCLK is used to synchronize the data DATA, and in response thereto, the center clock signal CCLK is generated using the delay clock DCLK. You can sample (SDATA). The center clock signal CCLK samples the sampling data SDATA at a stable position from the jitter position to restore the data. Therefore, since the reconstructed data REDATA according to an embodiment of the present invention is data sampled in an actual valid data interval, the bit error rate is improved. The bit error rate refers to the ratio of the number of error bits generated to the total number of bits of the transmitted data signal.
다음의 도 4는 센터 추적 클럭 생성부(334)의 회로도이며, 도 5는 클럭의 위상 관계를 나타낸 다이어그램이다.4 is a circuit diagram of the center tracking
도 4및 도 5를 참조하면, 센터 추적 클럭 생성부(334)는 선택된 두개의 위상을 가지는 지연 클럭(DCLK)을 수신하여 제 1 및 제 2 그룹 제어 신호(cont<0:11>, contb<0:11>)에 응답하여 전류가 조절됨으로써 위상이 조정된 센터 클럭 신호(CCLK, CCLKB)를 제공한다. 4 and 5, the center tracking
센터 추적 클럭 생성부(334)는 NMOS 트랜지스터 쌍(N1-N2, N3-N4), 제 1 제어부(334a) 및 제 2 제어부(334b)를 포함한다.The center tracking
NMOS 트랜지스터 쌍(N1-N2, N3-N4)은 선택된 두개의 위상을 가지는 지연 클럭(DCLK)과 선택된 위상과 상보된 위상을 가지는 반전 클럭 신호를 수신한다.The NMOS transistor pairs N1-N2 and N3-N4 receive a delay clock DCLK having two selected phases and an inverted clock signal having a phase complementary to the selected phase.
제 1 제어부(334a)는 제 1 그룹 제어 신호(cont<0:11>)를 수신하여 턴온된다. 즉, 제 1 제어부(334a)는 활성화된 제 1 그룹 제어 신호 (cont<0:11>)의 수에 응답하여 전류가 조절됨으로써 출력되는 클럭 신호의 위상이 달라지도록 제어한다. 제 1 제어부(334a)에 흐르는 전류의 양은 각각의 제어 신호에 따라 디지털로 전류의 양이 제어된다. 통상 신호의 주파수는 전압에 비례하므로, 출력되는 전압에 비례하여 클럭 신호의 위상이 조절될 수 있다.The
제 2 제어부(334b)는 제 2 그룹 제어 신호(contb<0:11>)를 수신하여 턴온된다. 즉, 제 2 제어부(334b)는 활성화된 제 2 그룹 제어 신호(contb<0:11>)의 수에 응답하여 전류가 조절됨으로써 출력되는 클럭 신호의 위상이 달라지도록 제어한다. The
한편, 제 1 지터 추적 위상 보간기(도 3의332 참조) 및 제 2 지터 추적 생성부(도 2의 336 참조)에 대한 회로도는 도시하지 않았다. 그러나, 이들이 센터 추적 클럭 생성부(334)와 다른점은 각각 제 1 그룹 제어 신호(cont<0:11>) 또는 제 2 그룹 제어 신호(contb<0:11>)만을 인가받는 점이 다르다. Meanwhile, circuit diagrams of the first jitter tracking phase interpolator (see 332 of FIG. 3) and the second jitter tracking generator (see 336 of FIG. 2) are not illustrated. However, they differ from the center tracking
다시 말하면, 제 1 지터 추적 클럭 생성부(도 3의 332 참조)는 입력받은 지연 클럭(DCLK)에 대해서 제 1 그룹 제어 신호(cont<0:11>)의 제어만 받도록 하되, 센터 클럭 신호(CCLK)보다는 앞선 위상을 갖는 신호를 생성한다. 그리하여, 제 1 지터 추적 위상 보간기(332)는 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK)를 생성하여 미세하게 이동시키며 데이터의 좌측 지터를 추적하도록 제어한다. 예를 들어, 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK)가 좌측 지터를 찾지 못하면 좌측 지터보다 지연된 위상을 갖는 것을 의미하므로, 현재의 위상보다 앞선 위상을 갖도록 활성화된 제 1 그룹 제어 신호(cont<0:11>)의 수를 감소시켜 큰 전압의 신호가 출력되도록 한다. 만약, 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK)가 좌측 지터를 이미 찾았다면, 지터의 경계를 찾도록 제 1 지터 추적 클럭 생성부(332)는 활성화된 제 1 그룹 제어 신 호(cont<0:11>)의 수를 증가시켜가며 현재보다 지연된 위상을 갖는 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK)를 생성한다.In other words, the first jitter tracking clock generator (see 332 of FIG. 3) receives only the control of the first group control signal cont <0:11> with respect to the input delay clock DCLK, but the center clock signal ( Produces a signal with a phase earlier than CCLK). Thus, the first jitter
동일한 방법으로, 제 2 지터 추적 클럭 생성부(도 3의 336참조)는 입력받은 지연 클럭(DCLK)에 대해서 제 2 그룹 제어 신호(contb<0:11>)의 제어만 받도록 하되, 센터 클럭 신호(CCLK)보다는 지연된 위상을 갖는 신호를 갖도록 제어한다. 그리하여, 제 2 지터 추적 위상 보간기(336)는 제 2 지터 추적 클럭 신호(RCLK)를 생성하여 미세하게 이동시키며 데이터의 우측 지터를 추적하도록 제어한다. 제 2 지터 추적 클럭 생성부(도 3의 336 참조)의 제어 방식은 제 1 지터 추적 클럭 생성부(332)와 유사하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In the same way, the second jitter tracking clock generator (see 336 of FIG. 3) is configured to receive only the control of the second group control signal contb <0:11> with respect to the input delay clock DCLK, but the center clock signal. Control to have a signal with a delayed phase rather than (CCLK). Thus, the second jitter
센터 추적 클럭 생성부(334)도 통상의 위상 보간기의 구성과 유사하므로 당업자라면 이해 가능하기에 구성에 대한 자세한 설명은 생략하기로 하며 동작의 특성에 대해서 자세히 설명하기로 한다.Since the center tracking
인접한0°와 45°의 지연 클럭(DCLK)으로 데이터를 샘플링한 경우를 예로 들기로 한다.An example is a case where data is sampled by a delay clock DCLK of 0 ° and 45 ° adjacent to each other.
계속해서 도 4를 참조하면, 센터 추적 클럭 생성부(334)는 일정한 정전류 전원에 의한 바이어스 신호(bias)가 인가된다. 제 1 NMOS 트랜지스터(N1) 및 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)는 0°의 위상 및 반전된 0°의 위상(또는 180°, 도 4 참조)을 수신하며, 이에 따라 0°의 지연 클럭(DCLK)의 하이 레벨이 수신될 때 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)가 턴온된다. 마찬가지로 제 3 NMOS 트랜지스터(N3) 및 제 4 NMOS 트랜지스터(N4)는 45°의 위상 및 반전된 45°의 위상(또는 225°, 도 4 참 조)을 수신하며, 이에 따라 45°의 지연 클럭(DCLK)의 하이 레벨이 수신될 때 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)가 턴온된다. 이 경우, 눈 추적 제어부(도 2의 320)로부터 제공된 제 1 및 제 2 그룹 제어 신호(cont<0:11>, contb<0:11>)의 수에 응답하여 제 1 제어부(334a) 및 제 2 제어부(334b)로 흐르는 전류의 세기가 달라진다. 따라서, 0°와 45°사이, 즉, 지터가 고려된 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK)와 제 2 지터 추적 클럭 신호(RCLK)사이의 위상을 가지는 센터 클럭 신호(CCLK)가 생성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제 1 및 제 2 그룹 제어 신호(cont<0:11>, contb<0:11>)가 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK) 또는 제 2 지터 추적 클럭 신호(RCLK)가 양측 지터를 추적하도록 이미 조정된 값을 갖는 신호이다. 따라서, 제 1 및 제 2 그룹 제어 신호(cont<0:11>, contb<0:11>)에 의해 제어되는 센터 클럭 신호(CCLK)는 이들 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK)와 제 2 지터 추적 클럭 신호(RCLK)의 중앙에 위치하는 보간 위상을 갖게된다. 4, the center tracking
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 눈 추적부(도 2의 300)는 지터를 추적하는 제 1 지터 추적 및 제 2 지터 추적 클럭 신호(LCLK, RCLK)를 생성하며, 이들 신호는 각각 독립적으로 이동하며 실질적인 지터의 위치를 추적하도록 제어할 수 있다. 따라서, 이들 두 신호에 의해 생성되는 센터 클럭 신호(CCLK)는 데이터의 실제 유효 구간을 샘플링 할 수 있는 샘플링 클럭이 될 수 있다.As such, the
또한, 눈 추적부(도 2의 300 참조)는 데이터 추적부(도 2의 200 참조)로부터 지연 클럭(DCLK)을 수신하여 동작하나, 상호간에 피드백 루프를 형성하지 않는다. 본 발명의 일 실시예에서와 같이 데이터 추적부 및 눈 추적부가 서로 피드백 루프 를 형성하지 않음으로써, 클럭 및 데이터 복원 회로는 데이터를 추적하는 클럭 주파수와 눈 추적부의 클럭 주파수가 서로 독립적일 수 있다. 다시 말하면, 데이터 추적부(도 2의 200 참조)는 눈 추적부(도 2의 300 참조)에 지연 클럭(DCLK)을 포워딩(forwarding)할 뿐, 눈 추적부(도 2의 300 참조)의 출력 결과를 피드백받지 않는다. 따라서, 데이터를 동기시키는 클럭 대역폭과 데이터의 유효 구간을 추적하는 클럭 신호의 대역폭은 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 이러한 이유로, 데이터를 클럭에 동기시켜 복원하는 시간을 감소시킬 수 있다.Also, the eye tracker 300 (see 300 in FIG. 2) receives and operates the delay clock DCLK from the data tracker (see 200 in FIG. 2), but does not form a feedback loop with each other. As in the exemplary embodiment of the present invention, the data tracking unit and the eye tracking unit do not form a feedback loop with each other, so that the clock frequency for tracking data and the clock frequency of the eye tracking unit may be independent of each other. In other words, the data tracker (see 200 in FIG. 2) forwards the delay clock DCLK to the eye tracker (see 300 in FIG. 2), and outputs the eye tracker (see 300 in FIG. 2). No feedback is given. Therefore, the clock bandwidth for synchronizing the data and the bandwidth of the clock signal for tracking the valid period of the data can be controlled independently of each other. For this reason, the time for restoring the data in synchronization with the clock can be reduced.
한편, 센터 추적 클럭 생성부(334)를 제어하는 복수의 제 1 그룹 및 제 2 그룹 제어 신호(cont<0:11>, contb<0:11>)를 예시하였으나, 이에 제한되지 않음은 물론이다. 즉, 센터 클럭 신호(CCLK)의 신호 이동 범위(swing range)를 제한하면, 이를 제어하는 복수의 제 1 그룹 및 제 2 그룹 제어 신호(cont<0:11>, contb<0:11>)의 수는 감소시킬 수 있다.Meanwhile, although a plurality of first group and second group control signals cont <0:11> and contb <0:11> for controlling the center tracking
다음의 도 6은 도 3에 따라 샘플링 데이터(SDATA)의 데이터 유효 구간을 찾도록 보간 클럭을 생성하여 찾는 눈 추적 알고리즘을 데이터 눈(eye)으로 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating an eye tracking algorithm using a data eye to generate and find an interpolation clock to find a data valid period of sampling data SDATA according to FIG. 3.
첫번째의 실험예(i)는, 샘플링 데이터(SDATA) 내에 제 1 지터 추적, 센터 및 제 2 지터 추적 클럭 신호(LCLK, CCLK, RCLK)가 위치하는 경우이다. 아직, 제 1 지터 추적 및 제 2 지터 추적 클럭 신호(LCLK, RCLK)가 지터를 찾지 못했으므로 제 1 지터 추적 및 제 2 지터 추적 클럭 신호(LCLK, RCLK)를 독립적으로 각각 움직일 필요가 있다. 그리하여, 제 1 그룹 제어 신호(도 2의 cont<0:11>)로써 제 1 지터 추 적 클럭 신호(LCLK)를 지터를 찾을때까지 좌측으로 이동시킨다. 또한, 제 2 지터 추적 클럭 신호(RCLK)에 대해 제 2 그룹 제어 신호(도 2의 contb<0:11>)로써 지터를 찾을때까지 우측으로 이동시킨다. 이때의 센터 클럭 신호(CCLK)는 항상 데이터 눈의 중앙 부분에 위치하게 된다.The first experimental example (i) is a case where the first jitter tracking, center and second jitter tracking clock signals LCLK, CCLK, RCLK are located in the sampling data SDATA. Yet, since the first and second jitter tracking clock signals LCLK and RCLK have not found jitter, it is necessary to independently move the first and second jitter tracking clock signals LCLK and RCLK, respectively. Thus, the first jitter tracking clock signal LCLK is moved to the left until the jitter is found with the first group control signal (cont <0:11> in FIG. 2). Also, the second jitter tracking clock signal RCLK is moved to the right until the jitter is found by the second group control signal (contb <0:11> in FIG. 2). The center clock signal CCLK at this time is always located at the center of the data eye.
두번째의 실험예(ii)는, 샘플링 데이터(SDATA) 내에 센터 및 제 2 지터 추적 클럭 신호(CCLK, RCLK)이 위치하나 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK)만 지터를 찾은 경우이다. 이 경우는, 다시 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK)가 지터로부터 멀어지도록 우측으로 이동시키며 지터의 경계를 찾는다. 한편, 제 2 지터 추적 클럭 신호(RCLK)는 아직 지터를 찾지 못했으므로 지터를 찾을때까지 계속 우측으로 이동시키며 지터를 추적한다. 이로써, 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK) 및 제 2 지터 추적 클럭 신호(RCLK)가 지터의 경계를 찾아 고정(locking)될 때까지 눈 추적 루프를 반복한다.In the second experimental example (ii), the center and the second jitter tracking clock signals CCLK and RCLK are located in the sampling data SDATA, but only the first jitter tracking clock signal LCLK finds jitter. In this case, the first jitter tracking clock signal LCLK is moved to the right to move away from jitter and finds the jitter boundary. On the other hand, since the second jitter tracking clock signal RCLK has not yet found jitter, the second jitter tracking clock signal RCLK keeps moving to the right until the jitter is found to track the jitter. Thus, the eye tracking loop is repeated until the first jitter tracking clock signal LCLK and the second jitter tracking clock signal RCLK find and lock the boundary of the jitter.
세번째의 실험예(iii)는 두번째의 실시예와 반대로, 제 2 지터 추적 클럭 신호(RCLK)가 이미 지터를 찾았고, 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK)는 지터를 계속 추적해야 하는 경우이다. 전술한 바와 같이, 지터의 양측 경계를 찾아 고정될때까지 눈 추적 루프를 반복하게 되며 센터 클럭 신호(CCLK)는 항상 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK)와 제 2 지터 추적 클럭 신호(RCLK)의 중앙에 위치하게 되어 샘플링 데이터(SDATA)를 샘플링할 수 있다.In the third experimental example (iii), in contrast to the second embodiment, the second jitter tracking clock signal RCLK has already found jitter, and the first jitter tracking clock signal LCLK is required to keep track of the jitter. As described above, the eye tracking loop is repeated until both sides of the jitter are found and fixed, and the center clock signal CCLK is always the center of the first jitter tracking clock signal LCLK and the second jitter tracking clock signal RCLK. In this case, the sampling data SDATA may be sampled.
마지막 네번째의 실험예(iv)는 이미 제 1 지터 추적 클럭 신호(LCLK)가 지터의 경계를 찾아 고정된 경우이다. 이때는 제 2 지터 추적 클럭 신호(RCLK)만 지터 를 찾도록 추적하여 고정시키며 이러한 결과로 데이터 눈의 항상 중앙에 위치하는 센터 클럭 신호(CCLK)를 생성할 수 있다.The fourth experimental example (iv) is a case where the first jitter tracking clock signal LCLK has already been fixed by finding the boundary of the jitter. In this case, only the second jitter tracking clock signal RCLK is tracked and fixed so as to find jitter, and as a result, the center clock signal CCLK which is always located at the center of the data eye may be generated.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 추적부(200)의 블록도이다.7 is a block diagram of a
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 추적부(200)는 연속적으로 수신된 데이터(DATA)와 데이터 추적용 샘플링 클럭 신호(ICLK)를 디지털 방식으로 동기시킨다.Referring to FIG. 7, the
도 7에 따른 데이터 추적부(200)는 위상 감지기(21), 다수 투표기(majority voting; 260), 디지털 필터(270), 제 2 위상 보간기(280) 및 제 3 위상 보간기(290)를 포함한다.The
위상 감지기(210)는 전술한 아날로그 방식의 데이터 추적부(도 2의 200 참조)에서의 위상 감지기(210)와 동일한 구성이므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 즉, 위상 감지기(210)는 수신되는 데이터(DATA)의 천이 타이밍시 데이터 추적용 샘플링 클럭(ICLK)의 위상을 비교하여 업 신호(UP) 또는 다운 신호(DN)를 출력한다.Since the
다수 투표기(260)는 업 신호(UP) 및 다운 신호(DN) 신호의 일정량을 누적시켜 업 신호(UP)가 많은지, 다운 신호(DN)가 많은지에 따라 1bit의 신호로서 그 결과를 출력한다. 그리하여, 다수 투표기(260)는 업 신호(UP)가 더 많으면 ‘1’의 신호를, 다운 신호(DN)가 많으면 ‘0’의 신호를 제공한다. 이러한 다수 투표기(260)는 아날로그 방식의 데이터 추적부(도 2의 200 참조)에서의 차지 펌프(도 2의 220 참조)와 대응되는 기능을 한다.The
디지털 필터(270)는 다수 투표기(260)의 출력된 신호들을 계속 누적하여 평균을 내서 업 신호(UP)와 다운 신호(DN)의 평균 결과를 1bit의 신호로서 출력한다. 이러한 디지털 필터(270)는 아날로그 방식의 데이터 추적부(도 2의 200 참조)에서의 루프 필터(도 2의 230 참조)와 대응되는 기능을 한다. The
제 2 위상 보간기(280)는 디지털 필터(270)의 출력 신호, 즉 디지털 코드로서 제어되는 디지털 방식의 위상 보간기이다. 제 2 위상 보간기(280)는 디지털 필터(270)의 출력 신호로서 제어되어 입력된 기준 클럭(REFCLK)의 위상을 지연시켜 지연 클럭(DCLK)을 생성한다.The
한편, 제 3 위상 보간기(290)는 지연 클럭(DCLK)을 수신하여 위상 보간된 데이터 추적용 샘플링 클럭(ICLK)을 생성하여 위상 감지기(210)에 피드백하여 제공한다. 제 3 위상 보간기(290)는 아날로그 방식의 데이터 추적부(도 2의 200 참조)에서의 제 1 위상 보간기(도 2의 250 참조)와 대응되는 역할을 한다. Meanwhile, the
이상과 같이, 데이터를 송수신할 때, 클럭 신호의 스큐 없이 데이터를 전송하기 위해서 클럭 및 복원 회로를 구비할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 아날로그 전압 신호 또는 디지털 코드를 이용하여 기준 클럭에 대해서 데이터에 지연 클럭(DCLK)을 동기시킬 수 있도록 루프 동작을 수행한다. 한편, 지터의 양측 위치로부터 중앙에 위치하는 샘플링 클럭 신호로써 샘플링 데이터를 샘플링하므로 비트 에러율(Bit Error Rate;BER)을 개선할 수 있다. 이와 같이, 실제 데이터의 유효 구간을 정의하는 샘플링 클럭을 생성시, 지터를 추적할 수 있도록 디지털 코드로 지터 추적 클럭을 독립적으로 제어할 수 있다. 클럭 및 데이터 복원 회로는 데이터 를 추적하는 클럭 주파수와 눈 추적부의 클럭 주파수가 서로 독립적일 수 있다. 다시 말하면, 데이터를 동기시키는 클럭 대역폭과 데이터의 유효 구간을 추적하는 클럭 신호의 대역폭은 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 이러한 이유로, 데이터를 클럭에 동기시켜 복원하는 시간을 감소시킬 수 있다.As described above, when transmitting and receiving data, a clock and recovery circuit may be provided to transmit data without skew of the clock signal. According to embodiments of the present invention, a loop operation is performed to synchronize the delay clock DCLK to data with respect to a reference clock using an analog voltage signal or a digital code. Meanwhile, the bit error rate (BER) can be improved by sampling the sampling data with a sampling clock signal located at the center from both positions of the jitter. As such, when generating a sampling clock defining an effective period of actual data, the jitter tracking clock may be independently controlled by a digital code to track the jitter. In the clock and data recovery circuit, a clock frequency for tracking data and a clock frequency of an eye tracker may be independent of each other. In other words, the clock bandwidth for synchronizing the data and the bandwidth of the clock signal for tracking the valid period of the data may be controlled independently of each other. For this reason, the time for restoring the data in synchronization with the clock can be reduced.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features, the embodiments described above should be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. Should be. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
도 1및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클럭 및 데이터 복원 회로의 블록도,1 and 2 are block diagrams of a clock and data recovery circuit in accordance with one embodiment of the present invention;
도 3은 도 2에 따른 눈 추적부의 상세한 블록도,3 is a detailed block diagram of an eye tracker according to FIG. 2;
도 4는 도 3에 따른 센터 추적 클럭 생성부의 회로도,4 is a circuit diagram of a center tracking clock generator according to FIG. 3;
도 5는 클럭의 위상 관계를 원으로 나타낸 다이어그램, 5 is a diagram illustrating a phase relationship between clocks in a circle;
도 6은 도 2에 따른 클럭 및 데이터 복원 회로의 지터 추적 동작 특성을 나타내는 실험예, 및6 is an experimental example showing the jitter tracking operation characteristic of the clock and data recovery circuit according to FIG. 2; and
도 7은 다른 실시예에 따른 데이터 추적부의 블록도이다.7 is a block diagram of a data tracking unit according to another exemplary embodiment.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
100 : 기준 클럭 생성부 200 : 데이터 추적부100: reference clock generation unit 200: data tracking unit
300 : 눈 추적부 310 : 샘플러300: eye tracking unit 310: sampler
320 : 눈 추적 제어부 330 : 보간 클럭 생성부320: eye tracking control unit 330: interpolation clock generation unit
Claims (22)
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KR1020070110087A KR100892683B1 (en) | 2007-10-31 | 2007-10-31 | Clock and data recovery circuit |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10763866B2 (en) | 2018-11-22 | 2020-09-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic circuit configured to adjust sampling timing for recovering data |
US11070349B1 (en) | 2020-05-18 | 2021-07-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Clock and data recovery circuit and reception device having the same |
Citations (1)
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KR20080011527A (en) * | 2006-07-31 | 2008-02-05 | 주식회사 하이닉스반도체 | Clock and data recovery circuit and controlling method of the same |
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