專利名稱：應(yīng)用于時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的數(shù)據(jù)鑒別電路及其數(shù)據(jù)鑒別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是應(yīng)用于光纖通信網(wǎng)和現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路中的數(shù)據(jù)鑒別方法，是基于近來(lái)廣泛使用的鎖相環(huán)式的過(guò)采樣時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)的一種數(shù)據(jù)鑒別方法。
背景技術(shù)：
世界正在向信息化社會(huì)邁進(jìn)，電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和Internet網(wǎng)正在爆炸性地發(fā)展，信息高速公路的大規(guī)模建設(shè)迫在眉睫。光纖通信由于其容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、節(jié)省資源、抗干擾、抗輻射等諸多優(yōu)點(diǎn)，正在得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在這種形勢(shì)下，光纖通信集成電路的研究已成為熱點(diǎn)。目前，基于光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的同步數(shù)字體系(SDH)和同步光網(wǎng)絡(luò)(SONET)已在全世界范圍內(nèi)廣泛建設(shè)和應(yīng)用，光纖通信集成電路的研究向更高的速度和更高的集成度發(fā)展。
隨著系統(tǒng)速率的提升，工藝已不能滿足超高速電路的設(shè)計(jì)要求，尤其高速度的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路是光通信接收機(jī)和現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)瓶頸。因此近幾年，在時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路中鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)的過(guò)采樣技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，它采用半頻或四分之一頻率、多相位的時(shí)鐘來(lái)探測(cè)輸入數(shù)據(jù)的相位和頻率的變化，采用多相位的時(shí)鐘可以降低鑒相器、振蕩器等電路的工作頻率，給電路結(jié)構(gòu)、工藝選擇帶來(lái)更多的自由度。
對(duì)于過(guò)采樣超前滯后鑒別電路2的實(shí)現(xiàn)方法以往有多種，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1-3]，普遍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給電路設(shè)計(jì)帶來(lái)難度，更重要的是超前滯后鑒別電路結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，在恢復(fù)出的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)之間引入了不可消除的系統(tǒng)相位誤差，并且加大了電路的整體功耗。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的就是提供一種能夠消除恢復(fù)出的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)之間的系統(tǒng)相位誤差、總體電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用的器件少、成本低、總體功耗低的應(yīng)用于時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的數(shù)據(jù)鑒別電路及其數(shù)據(jù)鑒別方法。
技術(shù)方案本發(fā)明的應(yīng)用于時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的數(shù)據(jù)鑒別電路，由第一異或門、第二異或門、第三異或門、第四異或門、第一2:1選擇器和第二2:1選擇器構(gòu)成組合結(jié)構(gòu)的超前滯后鑒別電路；其中，第一異或門、第四異或門的輸出端接第二2:1選擇器的輸入端，第二異或門、第三異或門的輸出端接第一2:1選擇器的輸入端，第一2:1選擇器的輸出端為超前信號(hào)輸出端，第二2:1選擇器的輸出端為滯后信號(hào)輸出端。
應(yīng)用于時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的數(shù)據(jù)鑒別電路的數(shù)據(jù)鑒別方法采用第一異或門、第二異或門、第三異或門、第四異或門、第一2:1選擇器和第二2:1選擇器構(gòu)成組合結(jié)構(gòu)的超前滯后鑒別電路，即以前端的多相位采樣電路過(guò)采樣得到的六路輸入數(shù)據(jù)“a.b.c1.c2.d.e”作為第一異或門、第二異或門、第三異或門、第四異或門的數(shù)據(jù)輸入端，時(shí)鐘作為第一2:1選擇器和第二2:1選擇器的時(shí)鐘輸入端，由第一2:1選擇器輸出超前信號(hào)，第二2:1選擇器輸出滯后信號(hào)。第一2:1選擇器和第二2:1選擇器的工作時(shí)鐘頻率為系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)比特率的二分之一。
把時(shí)鐘的速率定為數(shù)據(jù)速率的一半，即用兩路相位相差90度的時(shí)鐘C0和C90對(duì)數(shù)據(jù)data進(jìn)行采樣。對(duì)采樣出的數(shù)據(jù)“a.b.c1.c2.d.e”進(jìn)行鑒別組合得出超前滯后邏輯，而采樣出的位中點(diǎn)數(shù)據(jù)a.c可作為數(shù)據(jù)判決的結(jié)果，作為恢復(fù)出的數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)1:2的分接。
本發(fā)明采用第一異或門、第二異或門、第三異或門、第四異或門、第一2:1選擇器和第二2:1選擇器構(gòu)成組合結(jié)構(gòu)的超前滯后鑒別電路，即以多相位采樣電路過(guò)采樣得到的六路輸入數(shù)據(jù)“a.b.c1.c2.d.e”作為異或門的數(shù)據(jù)輸入端，其中數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)“d、c1”作為第一異或門的數(shù)據(jù)輸入端，數(shù)據(jù)“d、e”作為第二異或門的數(shù)據(jù)輸入端，數(shù)據(jù)“c2、b”作為第三異或門的數(shù)據(jù)輸入端，數(shù)據(jù)“a、b”作為第四異或門的數(shù)據(jù)輸入端。
有益效果A)由于本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，完全消除了系統(tǒng)相位誤差，即理想情況下，恢復(fù)出的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)的相位完全對(duì)準(zhǔn)，相位差為零。
B)本發(fā)明的過(guò)采樣鑒相器超前滯后鑒別電路和以往的相比，不僅對(duì)采樣得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯組合，而且引入了用時(shí)鐘控制的選擇器，并且時(shí)鐘是系統(tǒng)中振蕩器本來(lái)產(chǎn)生的，經(jīng)過(guò)這樣新的發(fā)明，使電路結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，減化了連接關(guān)系，減少了使用的器件，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，易于實(shí)現(xiàn)。如與參考文獻(xiàn)1(JonathanE.Rogers and John R.Long.“A 10Gb/s CDR/DEMUX With LC Delay Line VCO in 0.18-umCMOS”IEEE Journal of Solid-State Circuits，VOL.37，NO.12，DEC 2002)中以往采用的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的超前滯后鑒別電路，即圖4的電路相比較，該電路采用了21個(gè)模塊單元，而本發(fā)明只采用了6個(gè)模塊單元。參考文獻(xiàn)2(Mario Reinhold，ClausDorschky，and Eduard Rose et al.“A Fully Integrated 40-Gb/s Clock and Data RecoveryIC With 1:4 DEMUX in SiGe Technology”IEEE Journal of Solid-State Circuits，VOL.36，NO.12，DEC 2001)中的鑒別電路也同樣比較復(fù)雜，參考文獻(xiàn)3(George Georgiou etal.“Clock and Data Recovery IC for 40-Gb/s Fiber-Optic Receiver”IEEE Journalof Solid-State Circuits，VOL.37，NO.9，SEP 2002)中采用的是全頻的時(shí)鐘采樣出的是3個(gè)數(shù)據(jù)，如果采用半頻時(shí)鐘采樣出6個(gè)數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)上同樣沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。
C)由于使電路時(shí)鐘Ck的速率降低了一半，根據(jù)動(dòng)態(tài)功耗Pd＝CLfV2dd(CL為負(fù)載電容，f為時(shí)鐘頻率，Vdd為電源電壓)，本結(jié)構(gòu)減小了功耗，同時(shí)給電路結(jié)構(gòu)選擇帶來(lái)更多的自由，降低了對(duì)器件的要求，可以選擇更廉價(jià)的工藝，降低了成本。
本發(fā)明已經(jīng)過(guò)流片驗(yàn)證，測(cè)試效果良好。


圖1是通用的具有多相位采樣功能的電荷泵鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖，其中有多相位采樣電路1、超前滯后鑒別電路2、電荷泵3、振蕩器4。
圖2是半速率的時(shí)鐘對(duì)數(shù)據(jù)的采樣波形圖，采用兩路相位相差90度的時(shí)鐘C0和C90對(duì)數(shù)據(jù)Data進(jìn)行采樣。
圖3是半速率時(shí)鐘C0和C90對(duì)數(shù)據(jù)Data的采樣電路圖，其中包括16個(gè)鎖存器，Data為數(shù)據(jù)輸入端，C0和C90為時(shí)鐘輸入端，a、b、c1、c2、d、e為采樣得到的數(shù)據(jù)輸出端。
圖4是參考文獻(xiàn)1中采用的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的超前滯后鑒別電路示例，加上數(shù)據(jù)端的反相器共21個(gè)單元。
圖5是本發(fā)明的超前滯后鑒別電路2的電原理圖，其中有第一異或門21、第二異或門22、第三異或門23、第四異或門24、第一2:1選擇器25和第二2:1選擇器26、超前信號(hào)輸出端E、滯后信號(hào)輸出端L。第一超前信號(hào)E1、第二超前信號(hào)E2、第一滯后信號(hào)L1、第二滯后信號(hào)L2。
具體實(shí)現(xiàn)方式本發(fā)明的應(yīng)用于時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的數(shù)據(jù)鑒別電路由第一異或門21、第二異或門22、第三異或門23、第四異或門24、第一2:1選擇器25和第二2:1選擇器26構(gòu)成組合結(jié)構(gòu)的超前滯后鑒別電路2；其中，第一異或門21、第四異或門24的輸出端接第二2:1選擇器26的輸入端，第二異或門22、第三異或門23的輸出端接第一2:1選擇器25的輸入端，第一2:1選擇器25的輸出端為超前信號(hào)輸出端E，第二2:1選擇器26的輸出端為滯后信號(hào)輸出端L。
應(yīng)用于時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的數(shù)據(jù)鑒別電路的數(shù)據(jù)鑒別方法采用第一異或門21、第二異或門22、第三異或門23、第四異或門24、第一2:1選擇器25和第二2:1選擇器26構(gòu)成組合結(jié)構(gòu)的超前滯后鑒別電路2，即以前端的多相位采樣電路1過(guò)采樣得到的六路輸入數(shù)據(jù)“a.b.c1.c2.d.e”作為第一異或門21、第二異或門22、第三異或門23、第四異或門24的數(shù)據(jù)輸入端，時(shí)鐘Ck作為第一2:1選擇器25和第二2:1選擇器26的時(shí)鐘輸入端，由第一2:1選擇器25輸出超前信號(hào)，第二2:1選擇器26輸出滯后信號(hào)。第一2:1選擇器25和第二2:1選擇器26的工作時(shí)鐘頻率為系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)比特率的二分之一。
其中Data和Ck為多相位采樣電路1的輸入端，Ck的速率為輸入數(shù)據(jù)Data速率的二分之一，采樣出的數(shù)據(jù)a、b、c、d、e提供給超前滯后鑒別電路2得出超前信號(hào)E和滯后信號(hào)L提供給電荷泵。
以上所有電路都可以采用深亞微米集成電路工藝，例如采用0.25微米CMOS集成電路工藝實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的數(shù)據(jù)鑒別電路，其特征在于該電路由第一異或門(21)、第二異或門(22)、第三異或門(23)、第四異或門(24)、第一2:1選擇器(25)和第二2:1選擇器(26)構(gòu)成組合結(jié)構(gòu)的超前滯后鑒別電路(2)；其中，第一異或門(21)、第四異或門(24)的輸出端接第二2:1選擇器(26)的輸入端，第二異或門(22)、第三異或門(23)的輸出端接第一2:1選擇器(25)的輸入端，第一2:1選擇器(25)的輸出端為超前信號(hào)輸出端(E)，第二2:1選擇器(26)的輸出端為滯后信號(hào)輸出端(L)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的數(shù)據(jù)鑒別電路的數(shù)據(jù)鑒別方法，其特征在于采用第一異或門(21)、第二異或門(22)、第三異或門(23)、第四異或門(24)、第一2:1選擇器(25)和第二2:1選擇器(26)構(gòu)成組合結(jié)構(gòu)的超前滯后鑒別電路(2)，即以前端的多相位采樣電路(1)過(guò)采樣得到的六路輸入數(shù)據(jù)“a.b.c1.c2.d.e”作為第一異或門(21)、第二異或門(22)、第三異或門(23)、第四異或門(24)的數(shù)據(jù)輸入端，時(shí)鐘(Ck)作為第一2:1選擇器(25)和第二2:1選擇器(26)的時(shí)鐘輸入端，由第一2:1選擇器(25)輸出超前信號(hào)，第二2:1選擇器(26)輸出滯后信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路數(shù)據(jù)鑒別方法，其特征在于第一2:1選擇器(25)和第二2:1選擇器(26)的工作時(shí)鐘頻率為系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)比特率的二分之一。
全文摘要
應(yīng)用于時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的數(shù)據(jù)鑒別電路的數(shù)據(jù)鑒別方法具體應(yīng)用于光纖通信網(wǎng)和現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路中，該方法采用第一異或門(21)、第二異或門(22)、第三異或門(23)、第四異或門(24)、第一2∶1選擇器(25)和第二2∶1選擇器(26)構(gòu)成組合結(jié)構(gòu)的超前滯后鑒別電路(2)，即以前端的多相位采樣電路(1)過(guò)采樣得到的六路輸入數(shù)據(jù)“a.b.c
文檔編號(hào)H03L7/07GK1909423SQ200610088318
公開(kāi)日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2006年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月10日
發(fā)明者陳瑩梅, 王志功 申請(qǐng)人:東南大學(xué)