KR20120004697A - Appratus for recovering clock and data with a wide range of frequency for low frequency circuit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저주파용 넓은 주파수 범위를 지원하는 클럭 및 데이터 복원 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 입력 신호가 트레이닝 시퀀스(training sequence: 1과 0이 주기적으로 반복되는 입력 형태) 구간에 해당되는 동안, 상기 입력 신호와 분주기의 출력 신호 사이의 위상 및 주파수를 맞추기 위한 PLL 루프를 따라 신호가 흐르도록 스위칭하고, 상기 입력 신호가 데이터(상기 트레이닝 시퀀스가 아닌 유의미한 정보) 수신 구간에 해당되는 동안, VCO의 클럭 주파수를 유지시키면서 입력 신호의 데이터 샘플링을 수행하기 위한 데이터 리커버리 루프를 따라 신호가 흐르도록 스위칭하는 것을 특징으로 하는 저주파용 넓은 주파수 범위를 지원하는 클럭 및 데이터 복원 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a clock and data recovery apparatus supporting a wide frequency range for low frequencies. More specifically, the present invention adjusts phase and frequency between the input signal and the output signal of the frequency divider while the input signal corresponds to a training sequence section. Data for switching the signal to flow along the PLL loop, and while performing the data sampling of the input signal while maintaining the clock frequency of the VCO while the input signal corresponds to the data (significant information, not the training sequence) reception interval. The present invention relates to a clock and data recovery apparatus supporting a wide frequency range for low frequencies, characterized by switching a signal to flow along a recovery loop.
본 발명의 당업계에서는 수신한 신호의 위상을 동기화시키기 위한 PLL(Phase-Locked Loop)과 같은 위상 동기 루프에 관련된 연구가 활발하게 진행되어 왔다. In the art of the present invention, research has been actively conducted on a phase locked loop such as a phase-locked loop (PLL) for synchronizing a phase of a received signal.
PLL은 출력 신호의 주파수를 항상 일정하게 유지하도록 구성된 주파수 부귀환 회로(Negative Feedback)로서, 입력 신호와 출력 신호의 위상차(位相差)를 검출하고, VCO((Voltage Controlled Oscillator:전압제어 발진기)를 제어하는 것으로 정확하게 고정시킨 주파수 신호를 발신할 수 있다.The PLL is a frequency negative feedback circuit configured to keep the frequency of the output signal constant at all times. The PLL detects a phase difference between the input signal and the output signal and generates a VCO (Voltage Controlled Oscillator). By controlling, it is possible to transmit a fixed frequency signal.
이는 송신해 온 신호가 기준주파수와 일치할 때까지 계속 순환시키는 방법으로 주파수를 고정함으로써, 디지털 신호의 전송과 통신에 커다란 역할을 수행한다.It plays a huge role in the transmission and communication of digital signals by fixing the frequency by continuously cycling until the transmitted signal matches the reference frequency.
구체적으로, PLL 회로는 신호가 특정 위상으로 유지되도록 한다. 즉 주기적인 신호의 위상이 흔들리지 않게 정확한 고정점을 강제로 잡아주는 것이다. 특히 RF시스템에서는 주로 주파수원으로 이용되는 주파수의 흔들림을 막기 위해 사용되는데, 이는 위상은 주파수를 적분한 개념이므로 위상의 고정과 주파수의 고정의 개념은 거의 같기 때문이다.In particular, the PLL circuit allows the signal to remain at a particular phase. In other words, the correct fixed point is forcibly held so that the phase of the periodic signal is not shaken. Especially in the RF system, it is mainly used to prevent the shaking of the frequency which is used as the frequency source, because the concept of integrating the frequency is the concept of fixed phase and fixed frequency.
한편, 이러한 PLL 회로는 저주파용 넓은 주파수 범위를 지원하는 클럭 및 데이터 복원기에도 사용될 수 있다. 이와 같은 경우 입력 신호의 패턴에 따라 회로를 어떠한 식으로 구성하여 클럭 및 데이터를 복원을 해야 디지털 프로세싱에 대한 부담이 낮은 효율적인 복원이 이루어질지, 회로를 어떠한 식으로 구성해야 넓은 주파수 범위를 커버할 수 있도록 지원할 수 있는지 등에 대한 이슈가 있어 왔으며, 이를 개선하기 위한 연구도 진행되고 있는 실정이다.This PLL circuit can also be used for clock and data recoverers that support a wide frequency range for low frequencies. In this case, the circuit must be configured in accordance with the pattern of the input signal to restore the clock and data, so that efficient recovery with low digital processing burden can be achieved. The circuit must be configured to cover a wide frequency range. There has been an issue about whether or not it can be supported, and research is being conducted to improve it.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to solve all the problems described above.
또한, 본 발명은 FD(Frequency Detector)와 PD(Phase Detector)에서의 디지털 프로세싱에 대한 부담이 거의 없는 간단한 구조의 클럭 및 데이터 복원 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a clock and data recovery apparatus having a simple structure with little burden for digital processing in a frequency detector (FD) and a phase detector (PD).
또한, 본 발명은 데이터 복원 시 동작하는 PD의 구조 및 설계에 대한 부담이 매우 적은 클럭 및 데이터 복원 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다. In addition, another object of the present invention is to provide a clock and data recovery apparatus having a very low burden on the structure and design of a PD operating during data recovery.
본 발명의 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.Representative configurations of the present invention for achieving the above object of the present invention are as follows.
본 발명의 일 태양에 따르면, 저주파용 넓은 주파수 범위를 지원하는 클럭 및 데이터 복원 장치에 있어서, 입력 신호가 트레이닝 시퀀스(training sequence: 1과 0이 주기적으로 반복되는 입력 형태) 구간에 해당되는 동안, 상기 입력 신호 및 PLL 루프의 제1 피드백 신호를 수신하여 상기 입력 신호와 상기 제1 피드백 신호 사이의 위상 및 주파수를 맞추고, 이들 신호가 상기 PLL 루프를 돌 수 있도록 가공하여 VCO(Voltage Controlled Oscillator)로 입력되도록 하는 PLL 입력회로부, 상기 VCO를 적어도 하나 포함하고, 상기 VCO가 출력할 수 있는 클럭의 주파수 범위를 참조로 하여 상기 적어도 하나의 VCO 중 특정 VCO를 선택하기 위한 밴드 셀렉션(band selection) 회로부, 및 상기 특정 VCO의 출력을 수신하고, 상기 특정 VCO의 출력의 주파수를 소정 분주비로 조정하여 상기 PLL 구성회로부에 상기 제1 피드백 신호를 제공하기 위한 분주기(divider)를 포함하여 구성되는 상기 PLL 루프를 따라 신호가 흐르도록 스위칭하고, 상기 입력 신호가 데이터(상기 트레이닝 시퀀스가 아닌 유의미한 정보) 수신 구간에 해당되는 동안, 상기 입력 신호 및 데이터 리커버리 루프(Data Recovery Loop)의 제2 피드백 신호를 수신하여 상기 입력 신호와 상기 제2 피드백 신호 사이의 위상을 맞추고, 이들 신호가 상기 데이터 리커버리 루프를 돌 수 있도록 가공하여 상기 특정 VCO로 입력되도록 하고, 상기 제2 피드백 신호를 참조로 하여 상기 입력 신호를 샘플링(sampling)하는 데이터 리커버리 입력회로부, 상기 데이터 리커버리 입력회로부의 출력을 수신하고 상기 특정 VCO가 커버하는 주파수에 따른 클럭을 상기 분주기에 출력하기 위한 VCO부, 상기 VCO부의 출력을 수신하고, 상기 VCO부의 출력의 주파수를 소정 분주비로 조정하기 위한 분주기, 및 상기 분주기의 출력을 수신하여 4 개의 위상으로 나누고 이들 중 특정 위상의 신호를 출력하여 상기 데이터 리커버리 입력회로부로 상기 제2 피드백 신호를 전송하기 위한 보간(interpolation)부를 포함하여 구성되는 상기 데이터 리커버리 루프를 따라 신호가 흐르도록 스위칭하는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, in a clock and data recovery apparatus supporting a wide frequency range for low frequency, while an input signal corresponds to a training sequence (input form in which 1 and 0 are periodically repeated), Receives the first feedback signal of the input signal and the PLL loop, adjusts the phase and frequency between the input signal and the first feedback signal, and processes these signals to rotate the PLL loop to a voltage controlled oscillator (VCO). A PLL input circuit unit for inputting a band selection circuit unit including at least one of the VCOs and selecting a specific VCO among the at least one VCOs with reference to a frequency range of a clock that the VCOs can output; And receiving the output of the specific VCO and adjusting the frequency of the output of the specific VCO to a predetermined division ratio to configure the PLL circuit. A signal is switched to flow along the PLL loop configured to include a divider for providing the first feedback signal to a unit, and the input signal is input to a data (significant information rather than the training sequence) section. While applicable, receive a second feedback signal of the input signal and a data recovery loop to adjust the phase between the input signal and the second feedback signal and allow these signals to run through the data recovery loop. A data recovery input circuit unit for processing the input to the specific VCO, sampling the input signal with reference to the second feedback signal, and receiving the output of the data recovery input circuit unit and covering the specific VCO; A VCO unit for outputting a clock according to the divider, and receiving an output of the VCO unit. And a divider for adjusting the frequency of the output of the VCO unit to a predetermined division ratio, and receiving the output of the divider into four phases and outputting a signal of a specific phase among them to the data recovery input circuit unit. An apparatus is provided for switching a signal to flow along the data recovery loop including an interpolation unit for transmitting a feedback signal.
본 발명에 따르면, FD(Frequency Detector)와 PD(Phase Detector)에서 디지털 프로세싱에 대한 부담이 거의 없으므로 간단한 구조로 구현 가능한 클럭 및 데이터 복원 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, since there is little burden on digital processing in a frequency detector (FD) and a phase detector (PD), it is possible to provide a clock and data recovery apparatus that can be implemented with a simple structure.
또한, 본 발명은 데이터 복원 시 PD를 포함하는 루프는 VCO의 클럭 주파수를 유지시키는 기능만 수행하면 되므로 PD 구조 및 설계에 대한 부담이 매우 적은 클럭 및 데이터 복원 장치를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a clock and data recovery device having a very low burden on the structure and design of the PD since the loop including the PD needs only to maintain the clock frequency of the VCO during data recovery.
또한, 본 발명은 트레이닝 시퀀스(training sequence) 외에 추가적인 인코딩 부담이 적은 클럭 및 데이터 복원 장치를 제공할 수 있다.
In addition, the present invention can provide a clock and data recovery apparatus having a low additional encoding burden in addition to a training sequence.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파용 넓은 주파수 범위를 지원하는 클럭 및 데이터 복원 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파용 넓은 주파수 범위를 지원하는 클럭 및 데이터 복원 장치에 있어서 입력 신호가 트레이닝 시퀀스(training sequence) 구간에 해당되는 동안의 회로 동작의 예를 상세하게 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파용 넓은 주파수 범위를 지원하는 클럭 및 데이터 복원 장치에 있어서 입력 신호가 데이터(트레이닝 시퀀스가 아닌 유의미한 정보) 수신 구간에 해당되는 동안의 회로 동작의 예를 상세하게 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파용 넓은 주파수 범위를 지원하는 클럭 및 데이터 복원 장치의 타이밍 블록도의 일례를 상세하게 도시하는 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of a clock and data recovery apparatus supporting a low frequency wide frequency range according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates in detail an example of circuit operation while an input signal corresponds to a training sequence section in a clock and data recovery apparatus supporting a low frequency wide frequency range according to an embodiment of the present invention. Drawing.
3 illustrates an example of a circuit operation while an input signal corresponds to a data (significant information rather than a training sequence) period in a clock and data recovery apparatus supporting a wide frequency range for low frequency according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows in detail.
4 is a diagram illustrating in detail an example of a timing block diagram of a clock and data recovery apparatus supporting a wide frequency range for low frequencies according to an embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is defined only by the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several aspects, and length, area, thickness, and the like may be exaggerated for convenience.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
[본 발명의 바람직한 실시예][Preferred Embodiments of the Invention]
전체 시스템의 구성Configuration of the entire system
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파용 넓은 주파수 범위를 지원하는 클럭 및 데이터 복원 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of a clock and data recovery apparatus supporting a low frequency wide frequency range according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클럭 및 데이터 복원 장치는 PLL 입력회로부(110), 밴드 셀렉션(band selection) 회로부(120), 분주기(divider)(130), 보간부(140), 데이터 리커버리 입력회로부(150) 및 시리얼라이저(160)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a clock and data recovery apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention may include a PLL
먼저, 입력 신호(Din)가 트레이닝 시퀀스(training sequence: 1과 0이 주기적으로 반복되는 입력 형태) 구간에 해당될 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 PLL 입력회로부(110)는 도 2에서와 같이 입력 신호 및 PLL 루프(즉, PLL 입력회로부(110), 밴드 셀렉션(band selection) 회로부(120), 분주기(130)로 이루어지는 루프)의 제1 피드백 신호(즉, 분주기(130)의 출력 신호)를 수신하여 상기 입력 신호와 상기 제1 피드백 신호 사이의 위상 및 주파수를 맞추고, 이들 신호가 후술할 PFD(111), 차지 펌프(112), 루프 필터(113)를 거쳐 밴드 셀렉션 회로부(120)에 포함된 VCO(Voltage Controlled Oscillator: 121)로 입력되도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 이에 대한 보다 자세한 설명은 도 2를 참조로 후술한다.First, when the input signal Din corresponds to a training sequence (input form in which 1 and 0 are periodically repeated), the PLL
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 밴드 셀렉션(band selection) 회로부(120)는 VCO(121)를 적어도 하나 포함하고, 상기 VCO(121)가 출력할 수 있는 클럭의 주파수 범위를 참조로 하여 상기 적어도 하나의 VCO(121) 중 특정 VCO를 선택할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 이에 대한 보다 자세한 설명은 도 2를 참조로 후술한다.Here, the band
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분주기(divider: 130)는 특정 VCO의 출력을 수신하고, 특정 VCO의 출력의 주파수를 소정 분주비로 조정하여 PLL 구성회로부(110)에 상기 제1 피드백 신호로서 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 이에 대한 보다 자세한 설명은 도 2를 참조로 후술한다.In addition, the
다음으로, 상기 입력 신호(Din)가 데이터(상기 트레이닝 시퀀스가 아닌 유의미한 정보) 수신 구간에 해당되는 동안, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 리커버리 입력회로부(150)는 도 3에서와 같이 상기 입력 신호 및 데이터 리커버리 루프(즉, 데이터 리커버리 입력회로부(150), VCO부(121), 분주기(130), 보간부(140)로 이루어지는 루프)의 제2 피드백 신호(즉, 보간부(140)의 출력 신호)를 수신하여 상기 입력 신호와 상기 제2 피드백 신호 사이의 위상을 맞추고, 이들 신호가 Half-Rate PD(151), 차지 펌프(152), 루프 필터(113)를 거쳐 VCO부(121)(즉, 입력 신호(Din)가 트레이닝 시퀀스 구간에 해당될 때 결정되었던 특정 VCO)로 입력되도록 한다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 리커버리 입력회로부(150)는 상기 제2 피드백 신호를 참조로 하여 상기 입력 신호를 샘플링(sampling)하는 기능을 수행할 수 있다. 이에 대한 보다 자세한 설명은 도 3을 참조로 후술한다.Next, while the input signal Din corresponds to a data (significant information other than the training sequence) receiving section, the data recovery
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 VCO부(121)는 데이터 리커버리 입력회로부(150)의 출력을 수신하고 상기 특정 VCO가 커버하는 주파수에 따른 클럭을 분주기(130)에 출력하는 기능을 수행할 수 있다. 이에 대한 보다 자세한 설명은 도 3을 참조로 후술한다.Here, the
또한, 분주기(130)는 상기 VCO부(121)의 출력을 수신하고, 상기 VCO부(121)의 출력의 주파수를 소정 분주비로 조정하는 기능을 수행한다. 이에 대한 보다 자세한 설명은 도 3을 참조로 후술한다.In addition, the
또한, 보간(interpolation)부(140)는 상기 분주기(130)의 출력을 수신하여 4 개의 위상으로 나누고 이들 중 특정 위상의 신호를 출력하여 상기 데이터 리커버리 입력회로부(150)로 상기 제2 피드백 신호를 전송하는 기능을 수행할 수 있다. 이에 대한 보다 자세한 설명은 도 3을 참조로 후술한다.In addition, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파용 넓은 주파수 범위를 지원하는 클럭 및 데이터 복원 장치에 있어서 입력 신호가 트레이닝 시퀀스(training sequence) 구간에 해당되는 동안의 회로 동작의 예를 상세하게 도시하는 도면이다.FIG. 2 illustrates in detail an example of circuit operation while an input signal corresponds to a training sequence section in a clock and data recovery apparatus supporting a low frequency wide frequency range according to an embodiment of the present invention. Drawing.
도 2를 참조하면, PLL 입력회로부(110)는 PFD(111), 차지 펌프(charge pump)(112), 루프 필터(113)를 포함할 수 있다.2, the PLL
구체적으로, PFD(111)는 위상차뿐만 아니라 주파수 차이도 검출해내기 위한 구성 요소로서, 입력 신호(Din)가 트레이닝 시퀀스 구간에 해당되는 동안 입력 신호 및 분주기(130)의 출력을 상기 제1 피드백 신호로서 수신하여 상기 입력 신호와 상기 제1 피드백 신호 사이의 위상차 및 주파수 차이를 검출해 내는 기능을 수행할 수 있다.In detail, the
또한, 차지 펌프(112)는 PFD(111)의 출력을 참조로 하여 정해지는 양만큼의 전하(charge)를 밀고 당겨주는 기능을 수행할 수 있고, 루프 필터(113)는 차지 펌프(112)에서 밀고 당기는 전하를 축적하거나 방출하기 위한 캐패시터를 포함하고 밴드 셀렉션 회로부(120)에 출력을 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 루프 필터(113)는 LPF(Low Pass Filter)로 구현될 수도 있을 것이다.In addition, the
또한, 밴드 셀렉션 회로부(120)는 입력 신호(Din)가 트레이닝 시퀀스 구간에 해당되는 동안, 루프 필터(113)의 출력을 수신하여 입력 전압으로 삼고 이에 비례하는 주파수를 출력하기 위한 복수의 VCO(121)를 포함할 수 있다. 또한, 밴드 셀렉션 회로부(120)는 FSM(Finite State Machine)(124)를 포함할 수 있는데, FSM(124)은 루프 필터(113)의 출력을 소정의 비교기(122, 123)에 통과시켜 출력되는 비교기 출력 신호를 입력 받음으로써, 상기 복수의 VCO(121) 중 상기 특정 VCO를 선택하기 위한 VCO 선택 신호를 출력하는 기능을 수행할 수 있다.Also, the band
가령, 3개의 VCO가 있다고 가정하고, VCO1이 10~20Hz, VCO2가 20Hz~30Hz, VCO3가 30~40Hz의 주파수 범위를 커버한다고 가정할 때, 원하는 주파수가 28Hz이라면, 20~30Hz의 동작 범위를 가지고 있는 VCO2가 선택되도록 해야 한다. 이를 위하여, 가령, 비교기(122, 123)의 출력은 레퍼런스(reference)가 되는 VDD 부근의 값과 GND 부근의 값과 비교 시에 레퍼런스보다 높을 경우에 1을 출력하고 낮을 경우에 0을 출력한다고 가정할 때, 최초에 VCO1이 선택되어 있는 상태라면, 트레이닝 시퀀스 구간 동안에 PLL 루프가 동작하면서 VCO 컨트롤 전압은 28Hz의 출력 주파수를 내기 위해 계속 올라가게 되는데, VCO1의 출력 범위가 20Hz까지이므로 계속 전압을 올리게 되어 VDD와 거의 동일한 값이 되면 비교기는 1의 출력을 내보내고 FSM(124)에서는 VCO2를 선택하게 된다.For example, suppose you have three VCOs, assuming that VCO1 covers a frequency range of 10 to 20 Hz, VCO2 covers a frequency range of 20 Hz to 30 Hz, and VCO3 covers 30 to 40 Hz. Make sure your VCO2 is selected. For this purpose, for example, it is assumed that the outputs of the
한편, 분주기(130)는 FSM(124)의 출력을 수신하여 소정 분주비를 조정하고, 상기 조정된 분주비에 따라 상기 특정 VCO의 출력의 주파수를 조정하여 상기 PFD(111)에 상기 제1 피드백 신호로서 제공하는 기능을 수행할 수 있다.On the other hand, the
구체적으로, 분주기(130)는 프로그래머블 디바이더(programmable divier)로서 컨트롤 비트에 따라 분주비를 달리할 수 있다. 가령, 컨트롤 비트가 0이면 1분주(bypass), 1이면 2분주 등등과 같이 정해진다.In detail, the
또한, 분주기(130)는 VCO가 커버하지 못하는 낮은 주파수를 만들어 내기 위한 기능도 수행할 수 있는데, 가령, 데이터를 샘플링하기 위해 올바른 주파수가 8Hz라면 VCO1을 선택하여도 주파수 범위를 충족하지 못하게 되는데, 이 경우 VCO 컨트롤 전압은 출력 주파수를 낮추기 위해 GND에 가까워질 것이고 GND 부근의 값을 레퍼런스로 하는 비교기(123)의 출력은 0이 될 것이다. VCO1이 선택되고 GND 부근값을 레퍼런스로 하는 비교기(123)의 출력이 0이면, FSM(124)에서는 VCO1 선택 상태와 비교기 출력 값이 0인 상태에 따라 분주기(130)의 컨트롤 비트를 1로 변경하고 분주기의 분주비를 2로 올리게 된다. 이렇게 되면 VCO1이 16Hz를 출력하여도 분주기를 통과한 출력은 8Hz가 되고, 이 경우 PLL 루프는 락킹(locking)할 수 있게 된다.In addition, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파용 넓은 주파수 범위를 지원하는 클럭 및 데이터 복원 장치에 있어서 입력 신호가 데이터(트레이닝 시퀀스가 아닌 유의미한 정보) 수신 구간에 해당되는 동안의 회로 동작의 예를 상세하게 도시하는 도면이다.3 illustrates an example of a circuit operation while an input signal corresponds to a data (significant information rather than a training sequence) period in a clock and data recovery apparatus supporting a wide frequency range for low frequency according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows in detail.
우선, 데이터 리커버리 입력회로부(150)는 Half-Rate PD(151), 차지 펌프(152), 루프 필터(113)를 포함할 수 있다.First, the data recovery
구체적으로, Half-Rate PD(151)는 입력 신호(Din)가 상기 데이터 수신 구간에 해당되는 동안 상기 입력 신호 및 보간부(141)의 4x1 MUX(143)로부터의 출력인 상기 제2 피드백 신호를 수신할 수 있으며, 상기 제2 피드백 신호를 참조로 하여 상기 입력 신호를 샘플링하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 데이터 레이트의 1/2의 주파수를 가지는 클럭이 사용되므로 Half-Rate PD가 사용되는 것이다.Specifically, the half-
또한, 차지 펌프(152)는 Half-Rate PD(151)의 출력을 참조로 하여 정해지는 양만큼의 전하(charge)를 밀고 당겨주기 위한 기능을 수행할 수 있으며, 루프 필터(113)는 도 2에서의 PLL 루프의 경로 상에 존재하는 루프 필터(113)와 동일한 필터로서 구현될 수 있으며, 차지 펌프(152)에서 밀고 당기는 전하를 축적하거나 방출하기 위한 캐패시터를 포함하고 VCO부(121)에 출력을 제공하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the
한편, VCO부(121)는 루프 필터(113)의 출력을 수신하여 분주기(130)에 신호를 제공하는 기능을 수행할 수 있는데, VCO부(121)는 도 2를 참조로 한 PLL 루프 상에서 결정된 특정 VCO에 기초하여 동작할 수 있다.On the other hand, the
보간부(140)는 보간기(141) 및 4x1 MUX(143) 등을 포함하여 구성될 수 있는데, 경우에 따라 보간기(141)와 4x1 MUX(143) 사이에 버퍼(142)를 위치시켜 신호를 디지털화시킬 수 있다.The
보간기(141)는 분주기(130)의 출력을 제공 받아서 4 개의 위상으로 나누어 출력하는 기능을 수행할 수 있다.The
또한, 버퍼(142)는 보간기(141)로부터 출력된 4개의 위상으로 나누어지는 각각의 신호를 디지털화하는 기능을 수행할 수 있으며, 4x1 MUX(143)는 디지털화된 신호를 입력 받고 이중 특정 위상, 가령 90도를 위상으로 가지는 신호를 Half-Rate PD(151)에 상기 제2 피드백 신호로서 입력되도록 하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the
여기서, Half-Rate PD(151)는 상기 제2 피드백 신호의 라이징 에지(rising edge) 및 폴링 에지(falling edge)에서 상기 입력 신호를 샘플링하는 기능을 수행할 수 있다.Here, the half-
한편, 입력 신호가 상기 데이터 수신 구간에 해당되는 동안에는 상기 Half-Rate PD(151)에 의해 샘플링된 입력 신호를 수신하여 원래의 데이터를 복원하기 위한 시리얼라이저(serializer)(160)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 시리얼라이저(160)는 상기 라이징 에지 및 상기 폴링 에지에서의 샘플링 데이터를 2x1 MUX를 이용해 시리얼라이징시켜 데이터를 복원하는 기능을 수행할 수 있다. 가령, 도 4를 참조하면, 90도의 위상을 가지는 클럭의 라이징 에지에서 Data 1이 샘플링되고 폴링 에지에서 Data 2가 샘플링됨을 알 수 있고, 이와 같은 두 개의 샘플링 데이터를 2:1 MUX를 이용해 시리얼라이징시켜서 원래의 데이터를 복원하고 있음을 알 수 있다.Meanwhile, while the input signal corresponds to the data receiving section, the apparatus may further include a
여기서, 도 3을 참조로 한 설명에서는 4x1 MUX(143) 및 Half-Rate PD(151)를 사용하여 데이터를 복원하는 경우를 예로 들어 설명하였지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형예를 상정할 수 있을 것이다.Here, in the description with reference to FIG. 3, the case of restoring data using the
가령, 4x1 MUX(143)에서 90도의 위상을 선택하여 라이징 에지와 폴링 에지를 모두 사용하여 Half-Rate PD(151)로 입력되도록 하는 구성 대신에, 4x2 MUX에서 90도 및 270도의 위상을 선택하도록 하고 이들이 두 개의 Full-Rate PD에 각각 입력되도록 할 수도 있을 것이다. 여기서, 두 개의 Full-Rate PD는 각각 90도 위상의 클럭의 라이징 에지에서 샘플링하고 270도 위상의 클럭의 라이징 에지에서 샘플링을 수행하도록 할 수 있을 것이다.For example, instead of selecting a 90 degree phase on the
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Although the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like, but the embodiments and the drawings are provided to assist in a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations can be made from these descriptions. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.
110: PLL 입력회로부
120: 밴드 셀렉션(band selection) 회로부
130: 분주기
140: 보간부
150: 데이터 리커버리 입력회로부
160: 시리얼라이저110: PLL input circuit
120: band selection circuit section
130: dispenser
140: interpolator
150: data recovery input circuit unit
160: serializer
Claims (11)
입력 신호가 트레이닝 시퀀스(training sequence: 1과 0이 주기적으로 반복되는 입력 형태) 구간에 해당되는 동안,
상기 입력 신호 및 PLL 루프의 제1 피드백 신호를 수신하여 상기 입력 신호와 상기 제1 피드백 신호 사이의 위상 및 주파수를 맞추고, 이들 신호가 상기 PLL 루프를 돌 수 있도록 가공하여 VCO(Voltage Controlled Oscillator)로 입력되도록 하는 PLL 입력회로부,
상기 VCO를 적어도 하나 포함하고, 상기 VCO가 출력할 수 있는 클럭의 주파수 범위를 참조로 하여 상기 적어도 하나의 VCO 중 특정 VCO를 선택하기 위한 밴드 셀렉션(band selection) 회로부, 및
상기 특정 VCO의 출력을 수신하고, 상기 특정 VCO의 출력의 주파수를 소정 분주비로 조정하여 상기 PLL 구성회로부에 상기 제1 피드백 신호를 제공하기 위한 분주기(divider)
를 포함하여 구성되는 상기 PLL 루프를 따라 신호가 흐르도록 스위칭하고,상기 입력 신호가 데이터(상기 트레이닝 시퀀스가 아닌 유의미한 정보) 수신 구간에 해당되는 동안,
상기 입력 신호 및 데이터 리커버리 루프(Data Recovery Loop)의 제2 피드백 신호를 수신하여 상기 입력 신호와 상기 제2 피드백 신호 사이의 위상을 맞추고, 이들 신호가 상기 데이터 리커버리 루프를 돌 수 있도록 가공하여 상기 특정 VCO로 입력되도록 하고, 상기 제2 피드백 신호를 참조로 하여 상기 입력 신호를 샘플링(sampling)하는 데이터 리커버리 입력회로부,
상기 데이터 리커버리 입력회로부의 출력을 수신하고 상기 특정 VCO가 커버하는 주파수에 따른 클럭을 상기 분주기에 출력하기 위한 VCO부,
상기 VCO부의 출력을 수신하고, 상기 VCO부의 출력의 주파수를 소정 분주비로 조정하기 위한 분주기, 및
상기 분주기의 출력을 수신하여 4 개의 위상으로 나누고 이들 중 특정 위상의 신호를 출력하여 상기 데이터 리커버리 입력회로부로 상기 제2 피드백 신호를 전송하기 위한 보간(interpolation)부
를 포함하여 구성되는 상기 데이터 리커버리 루프를 따라 신호가 흐르도록 스위칭하는 것을 특징으로 하는 장치.In a clock and data recovery apparatus supporting a wide frequency range for low frequency,
While the input signal corresponds to the training sequence (input form in which 1 and 0 are repeated periodically),
Receives the first feedback signal of the input signal and the PLL loop, adjusts the phase and frequency between the input signal and the first feedback signal, and processes these signals to rotate the PLL loop to a voltage controlled oscillator (VCO). PLL input circuit section to be input,
A band selection circuit unit including at least one VCO, for selecting a specific VCO among the at least one VCO with reference to a frequency range of a clock that the VCO can output;
A divider for receiving the output of the specific VCO and adjusting the frequency of the output of the specific VCO to a predetermined division ratio to provide the first feedback signal to the PLL component circuitry.
Switching a signal to flow along the PLL loop configured to include, while the input signal corresponds to a data (significant information other than the training sequence) receiving interval,
Receiving a second feedback signal of the input signal and the data recovery loop (Data Recovery Loop) to match the phase between the input signal and the second feedback signal, and processing these signals to run the data recovery loop to the specific A data recovery input circuit unit configured to be input to a VCO and to sample the input signal with reference to the second feedback signal;
A VCO unit for receiving an output of the data recovery input circuit unit and outputting a clock according to a frequency covered by the specific VCO to the divider;
A divider for receiving an output of the VCO unit and adjusting a frequency of the output of the VCO unit to a predetermined division ratio; and
An interpolation unit for receiving the output of the divider, dividing the signal into four phases, outputting a signal of a specific phase among them, and transmitting the second feedback signal to the data recovery input circuit unit;
And switch a signal to flow along the data recovery loop configured to include.
상기 PLL 입력회로부는,
상기 입력 신호가 상기 트레이닝 시퀀스 구간에 해당되는 동안 상기 입력 신호 및 상기 분주기의 출력을 상기 제1 피드백 신호로서 수신하여 상기 입력 신호와 상기 제1 피드백 신호 사이의 위상차 및 주파수 차이를 검출해 내기 위한 PFD,
상기 PFD의 출력을 참조로 하여 정해지는 양만큼의 전하(charge)를 밀고 당겨주기 위한 차지 펌프(charge pump), 및
상기 차지 펌프에서 밀고 당기는 전하를 축적하거나 방출하기 위한 캐패시터를 포함하고 상기 밴드 셀렉션 회로부에 출력을 제공하는 루프 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 1,
The PLL input circuit unit,
Receiving the output of the input signal and the divider as the first feedback signal while the input signal corresponds to the training sequence section, and for detecting a phase difference and a frequency difference between the input signal and the first feedback signal. PFD,
A charge pump for pushing and pulling an amount of charge determined by referring to the output of the PFD, and
And a loop filter including a capacitor for accumulating or releasing charge that is pushed and pulled by said charge pump and providing an output to said band selection circuitry.
상기 루프 필터는 LPF(Low Pass Filter)인 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 2,
And the loop filter is a low pass filter (LPF).
상기 밴드 셀렉션 회로부는,
상기 입력 신호가 상기 트레이닝 시퀀스 구간에 해당되는 동안,
상기 루프 필터의 출력을 수신하여 입력 전압으로 삼고 이에 비례하는 주파수를 출력하기 위한 복수의 VCO, 및
상기 루프 필터의 출력을 소정의 비교기에 통과시켜 출력되는 비교기 출력 신호를 입력 받음으로써, 상기 복수의 VCO 중 상기 특정 VCO를 선택하기 위한 VCO 선택 신호를 출력할 수 있는 FSM(Finite State Machine)
을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 2,
The band selection circuit unit,
While the input signal corresponds to the training sequence interval,
A plurality of VCOs for receiving the output of the loop filter as an input voltage and outputting a frequency proportional thereto; and
A finite state machine (FSM) capable of outputting a VCO selection signal for selecting the specific VCO among the plurality of VCOs by receiving a comparator output signal output by passing the output of the loop filter through a predetermined comparator.
Apparatus comprising a.
상기 분주기는,
상기 FSM의 출력을 수신하여 상기 소정 분주비를 조정하고, 상기 조정된 분주비에 따라 상기 특정 VCO의 출력의 주파수를 조정하여 상기 PFD에 상기 제1 피드백 신호로서 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 4, wherein
The divider is,
Receiving the output of the FSM, adjusting the predetermined division ratio, and adjusting the frequency of the output of the specific VCO according to the adjusted division ratio to provide the PFD as the first feedback signal.
상기 데이터 리커버리 입력회로부에 의해 샘플링된 입력 신호를 수신하여 원래의 데이터를 복원하기 위한 시리얼라이저(serializer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 1,
And a serializer for receiving an input signal sampled by the data recovery input circuit unit and restoring original data.
상기 데이터 리커버리 입력회로부는,
상기 입력 신호가 상기 데이터 수신 구간에 해당되는 동안 상기 입력 신호 및 상기 보간부로부터의 상기 제2 피드백 신호를 수신하고, 상기 제2 피드백 신호를 참조로 하여 상기 입력 신호를 샘플링하는 Half-Rate PD,
상기 Half-Rate PD의 출력을 참조로 하여 정해지는 양만큼의 전하(charge)를 밀고 당겨주기 위한 차지 펌프(charge pump), 및
상기 차지 펌프에서 밀고 당기는 전하를 축적하거나 방출하기 위한 캐패시터를 포함하고 상기 VCO부에 출력을 제공하는 루프 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 6,
The data recovery input circuit unit,
Half-Rate PD receiving the input signal and the second feedback signal from the interpolator while the input signal corresponds to the data reception section, and sampling the input signal with reference to the second feedback signal;
A charge pump for pushing and pulling an amount of charge determined by referring to the output of the half-rate PD, and
And a loop filter including a capacitor for accumulating or releasing charge that is pushed and pulled by said charge pump and providing an output to said VCO portion.
상기 보간부는,
상기 분주기의 출력을 수신하여 4 개의 위상으로 나누는 보간기, 및
상기 보간기의 출력을 수신하고 이중 특정 위상을 가지는 신호를 상기 Half-Rate PD에 상기 제2 피드백 신호로서 입력되도록 하는 4x1 MUX
를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 7, wherein
The interpolation unit,
An interpolator for receiving the output of the divider and dividing it into four phases, and
4x1 MUX that receives the output of the interpolator and inputs a signal having a double specific phase to the Half-Rate PD as the second feedback signal
Apparatus comprising a.
상기 특정 위상은 90도 인 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 8,
The specific phase is 90 degrees.
상기 Half-Rate PD는 상기 제2 피드백 신호의 라이징 에지(rising edge) 및 폴링 에지(falling edge)에서 상기 입력 신호를 샘플링하는 것을 특징으로 하는 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the Half-Rate PD samples the input signal at a rising edge and a falling edge of the second feedback signal.
상기 시리얼라이저는,
상기 라이징 에지 및 상기 폴링 에지에서의 샘플링 데이터를 2x1 MUX를 이용해 시리얼라이징시켜 데이터를 복원하는 것을 특징으로 하는 장치. The method of claim 10,
The serializer,
And restore the data by serializing the sampling data at the rising edge and the falling edge using a 2x1 MUX.
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