專利名稱:不帶有外部參考時(shí)鐘的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的頻率及相位獲取的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
背景技術(shù):
雖然處理電路通常以并行方式處理數(shù)據(jù),但數(shù)據(jù)通常在若干點(diǎn)之間串行地傳送。串行數(shù)據(jù)可在沒(méi)有明確時(shí)鐘信號(hào)的情況下發(fā)射,舉例來(lái)說(shuō),使用非返回到零格式發(fā)射。接收串行信號(hào)的接收器起作用以恢復(fù)所發(fā)射的數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào),其中執(zhí)行此些操作的接收器的電路通常稱為時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路或更通常地稱為CDR。許多時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路在其操作中使用參考時(shí)鐘信號(hào),(舉例來(lái)說(shuō))以通過(guò)具有帶有接近于數(shù)據(jù)速率的頻率的參考時(shí)鐘信號(hào)而輔助時(shí)鐘恢復(fù)。所述參考時(shí)鐘信號(hào)通常來(lái)自以晶體振蕩器或類似精度源形式的參考時(shí)鐘。提供參考時(shí)鐘可為昂貴的、占據(jù)大空間或具有其它非所要的影響。
在一些應(yīng)用中,可以變化速率接收串行數(shù)據(jù)。在此些應(yīng)用中,⑶R可具備源自多個(gè)參考時(shí)鐘的多個(gè)參考時(shí)鐘信號(hào)(一個(gè)參考時(shí)鐘信號(hào)用于一個(gè)數(shù)據(jù)速率)。這可能大大增加使用參考時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的花費(fèi)或所需的空間。
發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明提供用于不具有參考時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)的電路及方法。在一個(gè)方面中,本發(fā)明提供一種時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,所述裝置包括振蕩器,其經(jīng)配置以響應(yīng)于頻率控制信號(hào)而產(chǎn)生第一時(shí)鐘信號(hào);時(shí)鐘電路,其經(jīng)配置以接收所述第一時(shí)鐘信號(hào),且基于相位控制信號(hào)而產(chǎn)生輸出時(shí)鐘信號(hào);相位檢測(cè)器,其經(jīng)配置以接收數(shù)據(jù)輸入信號(hào)及輸出時(shí)鐘信號(hào),且產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出信號(hào)及相位檢測(cè)信號(hào);環(huán)路濾波器,其經(jīng)配置以通過(guò)對(duì)所述相位檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波而產(chǎn)生相位控制信號(hào);及控制器,其經(jīng)配置以基于第一時(shí)鐘信號(hào)、輸出時(shí)鐘信號(hào)及數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的測(cè)量而使用頻率控制信號(hào)來(lái)控制振蕩器的頻率。在另一方面中,本發(fā)明提供一種時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,所述裝置包括振蕩器,其經(jīng)配置以基于頻率控制信號(hào)及范圍控制信號(hào)而產(chǎn)生具有帶有振蕩頻率的多個(gè)相位的第一時(shí)鐘信號(hào);控制器,其經(jīng)配置以基于頻率比較量度及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度量度而產(chǎn)生頻率控制信號(hào)、范圍控制信號(hào)及預(yù)定標(biāo)器(prescaler)控制信號(hào);相位內(nèi)插器,其經(jīng)配置以接收第一時(shí)鐘信號(hào),且基于相位控制信號(hào)而產(chǎn)生第二時(shí)鐘信號(hào),其中所述第二時(shí)鐘信號(hào)從所述第一時(shí)鐘信號(hào)的多個(gè)相位中的兩個(gè)相位內(nèi)插;預(yù)定標(biāo)器,其經(jīng)配置以接收所述第二時(shí)鐘信號(hào),且通過(guò)以預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)的值來(lái)使所述第二時(shí)鐘信號(hào)分頻而產(chǎn)生輸出時(shí)鐘信號(hào);相位檢測(cè)器,其經(jīng)配置以接收數(shù)據(jù)輸入信號(hào)及輸出時(shí)鐘信號(hào),且產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出信號(hào)及相位檢測(cè)信號(hào);環(huán)路濾波器,其經(jīng)配置以通過(guò)對(duì)相位檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波而產(chǎn)生相位控制信號(hào);頻率比較模塊,其經(jīng)配置以基于第一時(shí)鐘信號(hào)與輸出時(shí)鐘信號(hào)的相對(duì)頻率而產(chǎn)生頻率比較量度;及轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器,其經(jīng)配置以基于數(shù)據(jù)輸入信號(hào)與輸出時(shí)鐘信號(hào)的相對(duì)頻率而產(chǎn)生數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度量度。
在另一方面中,本發(fā)明提供一種時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,所述裝置包括振蕩器,其經(jīng)配置以響應(yīng)于第一頻率控制信號(hào)及第二頻率控制信號(hào)而產(chǎn)生第一時(shí)鐘信號(hào);分頻器,其經(jīng)配置以接收所述第一時(shí)鐘信號(hào)且產(chǎn)生輸出時(shí)鐘信號(hào);相位檢測(cè)器,其經(jīng)配置以接收數(shù)據(jù)輸入信號(hào)及輸出時(shí)鐘信號(hào)且產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出信號(hào)及相位檢測(cè)信號(hào);環(huán)路濾波器,其經(jīng)配置以通過(guò)對(duì)相位檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波而產(chǎn)生第二頻率控制信號(hào);及控制器,其經(jīng)配置以基于第一時(shí)鐘信號(hào)、輸出時(shí)鐘信號(hào)及數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的測(cè)量而使用頻率控制信號(hào)來(lái)控制振蕩器的頻率。在另一方面中,本發(fā)明提供一種用于時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法,所述方法包括測(cè)量指示第一時(shí)鐘信號(hào)與輸出時(shí)鐘信號(hào)的相對(duì)頻率的頻率比較;測(cè)量指示數(shù)據(jù)輸入信號(hào)相對(duì)于輸出時(shí)鐘信號(hào)的頻率的轉(zhuǎn)變密度的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度;搜索允許將數(shù)字時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路鎖定到串行數(shù)據(jù)信號(hào)的電路設(shè)置,其中所述鎖定是基于所測(cè)量的頻率比較及所測(cè)量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度。根據(jù)本發(fā)明的概述更完整地理解本發(fā)明的這些方面及其它方面。
圖I為根據(jù)本發(fā)明的方面的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的框圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的方面的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的框圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的方面的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的框圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的方面的用于時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)的過(guò)程的狀態(tài)圖。圖5為根據(jù)本發(fā)明的方面的用于時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)的過(guò)程的流程圖。圖6為根據(jù)本發(fā)明的方面的用于時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)的過(guò)程的流程圖。圖7為根據(jù)本發(fā)明的方面的用于時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)的過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖I為根據(jù)本發(fā)明的方面的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路(CDR)的框圖。CDR接收串行輸入信號(hào)DIN,所述串行輸入信號(hào)DIN傳達(dá)連續(xù)的數(shù)據(jù)位流,CDR從所述數(shù)據(jù)位流產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT及相關(guān)聯(lián)的CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK。CDR操作以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)D0UT,使得輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT中的值大體上與發(fā)射器用來(lái)產(chǎn)生串行輸入信號(hào)DIN且產(chǎn)生與輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT同步的CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的值匹配。當(dāng)CDR操作與串行輸入信號(hào)同步時(shí),稱其被鎖定。圖I的CDR以選自操作數(shù)據(jù)速率范圍的任何數(shù)據(jù)速率接收串行輸入信號(hào)DIN。舉例來(lái)說(shuō),在一些實(shí)施例中,可能取決于串行輸入信號(hào)DIN的源所選擇的通信協(xié)議,可以3. 125千兆位/秒(Gbit/s)、3. 175千兆位/秒、6. 25千兆位/秒或6. 375千兆位/秒中的任一者接收數(shù)據(jù)。在此些實(shí)施例中,CDR調(diào)整其操作以與接收數(shù)據(jù)的速率匹配。優(yōu)選的是,CDR在沒(méi)有外部信令(舉例來(lái)說(shuō),從外部供應(yīng)的參考時(shí)鐘信號(hào)或數(shù)據(jù)速率指示符)的情況下操作。此外,數(shù)據(jù)速率可隨時(shí)間推移而逐漸改變,舉例來(lái)說(shuō),在上百萬(wàn)個(gè)時(shí)鐘循環(huán)內(nèi)每一百萬(wàn)個(gè)部分改變數(shù)十個(gè)部分。CDR通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)速率的變化且做出CDR的時(shí)鐘速率的對(duì)應(yīng)改變來(lái)跟蹤此些時(shí)序變化。CDR包括第一時(shí)序環(huán)路及第二時(shí)序環(huán)路,其中時(shí)鐘信號(hào)從兩個(gè)環(huán)路的共用節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生。所述第一時(shí)序環(huán)路可被認(rèn)為設(shè)定時(shí)鐘信號(hào)的粗略頻率,且所述第二時(shí)序環(huán)路可被認(rèn)為設(shè)定時(shí)鐘信號(hào)的精細(xì)頻率。一般來(lái)說(shuō),第一環(huán)路調(diào)整共用時(shí)鐘信號(hào)的頻率以與所接收的數(shù)據(jù)速率近似地匹配,但其中針對(duì)成功的數(shù)據(jù)恢復(fù)來(lái)說(shuō),步長(zhǎng)可能間隔過(guò)寬。第二環(huán)路以用于成功數(shù)據(jù)恢復(fù)的充分精細(xì)的步長(zhǎng)進(jìn)一步調(diào)整共用時(shí)鐘信號(hào)的頻率。在圖I說(shuō)明的實(shí)施例中,第一時(shí)序環(huán)路包括壓控振蕩器102,所述壓控振蕩器102基于頻率控制信號(hào)FREQ而產(chǎn)生VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVC0。時(shí)鐘選擇器104使用VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO及來(lái)自第二時(shí)序環(huán)路的相位控制信號(hào)PHASE以產(chǎn)生⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK。頻率比較器110及轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器112產(chǎn)生測(cè)量,控制器120在調(diào)整頻率控制信號(hào)FREQ且因此調(diào)整壓控振蕩器102振蕩的頻率時(shí)使用所述測(cè)量。第二時(shí)序環(huán)路包括時(shí)鐘選擇器104 (其也包括在第一時(shí)序環(huán)路中),所述時(shí)鐘選擇器104從環(huán)路濾波器108接收相位控制信號(hào)PHASE。環(huán)路濾波器108通過(guò)對(duì)來(lái)自相位檢測(cè)器106的CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK與串行輸入信號(hào)DIN的相位比較進(jìn)行濾波而產(chǎn)生相位控制信號(hào)PHASE。相位檢測(cè)器106接收串行輸入信號(hào)DIN及⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK,且額外地產(chǎn) 生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT。第一及第二時(shí)序環(huán)路以互連方式操作以從串行輸入信號(hào)DIN恢復(fù)時(shí)鐘及數(shù)據(jù)。第一時(shí)序環(huán)路可在寬頻率范圍(舉例來(lái)說(shuō),若干倍頻程)上獨(dú)立操作,且產(chǎn)生供第二時(shí)序環(huán)路使用的VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVC0。第一時(shí)序環(huán)路調(diào)整VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的頻率,以具有使得第二時(shí)序環(huán)路能夠從串行輸入信號(hào)DIN恢復(fù)時(shí)鐘及數(shù)據(jù)的頻率。第二時(shí)序環(huán)路基于CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK與串行輸入信號(hào)DIN的相對(duì)時(shí)序而調(diào)適其如何使用來(lái)自第一時(shí)序環(huán)路的時(shí)鐘信號(hào)。進(jìn)行所述調(diào)適以在頻率及相位方面使CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK與串行輸入信號(hào)DIN同步。在一些實(shí)施例中,相比于第一時(shí)序環(huán)路的范圍,第二時(shí)序環(huán)路的頻率調(diào)整范圍較窄,舉例來(lái)說(shuō),百分之五。更詳細(xì)地說(shuō),壓控振蕩器102產(chǎn)生以由頻率控制信號(hào)FREQ的值控制的頻率振蕩的VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVC0。在一些實(shí)施例中,VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO具有多個(gè)相位,舉例來(lái)說(shuō),具有45°關(guān)系的相位。在一些實(shí)施例中,頻率控制信號(hào)FREQ用信號(hào)發(fā)出所要的時(shí)鐘信號(hào)頻率的數(shù)字表示(舉例來(lái)說(shuō),以赫茲表示)。其它實(shí)施例可使用模擬表示,舉例來(lái)說(shuō),電壓或電流。在其它實(shí)施例中,頻率控制信號(hào)FREQ可間接地(舉例來(lái)說(shuō),使用分頻值)用信號(hào)發(fā)出所要的時(shí)鐘信號(hào)頻率。雖然VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的頻率由頻率控制信號(hào)FREQ控制,但關(guān)系可能為不準(zhǔn)確的,且可能隨時(shí)間推移而變化。時(shí)鐘選擇器104接收VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO及來(lái)自環(huán)路濾波器108的相位控制信號(hào)PHASE,且產(chǎn)生⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK。在一些實(shí)施例中,時(shí)鐘選擇器104產(chǎn)生⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK,使得其下一邊緣跟隨上一邊緣,持續(xù)由相位控制信號(hào)PHASE的值用信號(hào)發(fā)出的VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的許多循環(huán)。就是說(shuō),相位控制信號(hào)PHASE可在CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CKL的一個(gè)循環(huán)中用信號(hào)發(fā)出VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的許多個(gè)循環(huán)。舉例來(lái)說(shuō),當(dāng)相位控制信號(hào)PHASE具有值4. 5時(shí),在⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的上一邊緣之后,⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的下一邊緣將為4. 5個(gè)循環(huán)。在一些實(shí)施例中,相位控制信號(hào)PHASE限于正整數(shù)值,且時(shí)鐘選擇器104作為多模量分頻器而操作。相位控制信號(hào)PHASE可定期地改變,舉例來(lái)說(shuō),在⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的每一個(gè)周期改變一次。頻率比較器110接收VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO及⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK,且產(chǎn)生頻率比較測(cè)量以供控制器120使用。頻率比較測(cè)量可為比率、偏移量或比率與偏移量的組合。在一些實(shí)施例中,頻率比較器110對(duì)在正被比較的其它時(shí)鐘信號(hào)的設(shè)定數(shù)目個(gè)循環(huán)內(nèi)發(fā)生的正被比較的時(shí)鐘信號(hào)中的一者的循環(huán)的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)。舉例來(lái)說(shuō),頻率比較器110可對(duì)在CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的1000個(gè)循環(huán)內(nèi)發(fā)生的VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的周期的數(shù)目計(jì)數(shù)。舉例來(lái)說(shuō),計(jì)數(shù)200將對(duì)應(yīng)于頻率比率0. 2。時(shí)鐘信號(hào)循環(huán)的數(shù)目可通過(guò)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿或下降沿進(jìn)行計(jì)數(shù)而以整數(shù)精度近似表示。當(dāng)?shù)诙r(shí)序環(huán)路被鎖定到串行輸入信號(hào)DIN時(shí),頻率比較測(cè)量為VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的頻率相對(duì)于串行輸入信號(hào)DIN的數(shù)據(jù)速率的量度。轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器112接收⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK及串行輸入信號(hào)DIN,且產(chǎn)生轉(zhuǎn)變密度測(cè)量以供控制器120使用。轉(zhuǎn)變密度測(cè)量表示串行輸入信號(hào)DIN多久相對(duì)于CDR輸出 時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率而改變。因?yàn)槎M(jìn)制信號(hào)的上升沿及下降沿可預(yù)期地交替,所以可通過(guò)測(cè)量上升沿或下降沿的密度來(lái)準(zhǔn)確地估計(jì)轉(zhuǎn)變密度。在一個(gè)實(shí)施例中,轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器112對(duì)串行輸入信號(hào)DIN在CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的設(shè)定數(shù)目個(gè)循環(huán)期間的邊緣的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)。舉例來(lái)說(shuō),轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器112可對(duì)在CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的1000個(gè)循環(huán)內(nèi)發(fā)生的串行輸入信號(hào)DIN的上升沿的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)。舉例來(lái)說(shuō),在加倍以說(shuō)明下降沿之后,計(jì)數(shù)400將對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)變密度0. 8。在通過(guò)比較所測(cè)量的轉(zhuǎn)變密度與所期望的轉(zhuǎn)變密度以檢測(cè)CDR是否被鎖定時(shí),轉(zhuǎn)變密度是有用的。所期望的轉(zhuǎn)變密度隨著用于產(chǎn)生串行數(shù)據(jù)的方法而改變。舉例來(lái)說(shuō),等概率的、不關(guān)聯(lián)的位流具有轉(zhuǎn)變密度0. 5,且來(lái)自共用8bl0b編碼器的位流具有近似0. 65的轉(zhuǎn)變密度。顯著低于所期望的轉(zhuǎn)變密度的轉(zhuǎn)變密度測(cè)量表明CDR未被鎖定到串行輸入信號(hào)DIN,且可由控制器120使用以確定壓控振蕩器102應(yīng)以較低頻率振蕩。顯著高于所期望的轉(zhuǎn)變密度的轉(zhuǎn)變密度測(cè)量表明CDR未被鎖定到串行輸入信號(hào)DIN,且可由控制器120使用以確定壓控振蕩器102應(yīng)以較高頻率振蕩??刂破?20基于頻率比較測(cè)量及轉(zhuǎn)變密度測(cè)量而調(diào)整壓控振蕩器102的頻率。在一些實(shí)施例中,控制器120可接收額外信號(hào),舉例來(lái)說(shuō),信號(hào)損失指示符或復(fù)位信號(hào)??刂破?20可包括定制電路、可編程電路、具有軟件的可編程處理器或其組合??刂破?02操作以確定第二時(shí)序環(huán)路鎖定到傳入數(shù)據(jù)的頻率控制信號(hào)FREQ的值。當(dāng)轉(zhuǎn)變密度測(cè)量的值接近于統(tǒng)計(jì)上的期望值時(shí),控制器120可確定第二時(shí)序環(huán)路被鎖定到傳入數(shù)據(jù)。舉例來(lái)說(shuō),在一個(gè)實(shí)施例中,當(dāng)用于轉(zhuǎn)變密度的統(tǒng)計(jì)上的期望值為0. 65時(shí),控制器120可在轉(zhuǎn)變密度測(cè)量介于0. 55與0. 75之間時(shí)確定第二時(shí)序環(huán)路被鎖定。在一些實(shí)施例中,控制器120額外地操作以確定用于頻率控制信號(hào)FREQ的值,使得第二時(shí)序環(huán)路接近于其調(diào)整范圍的中心點(diǎn)而操作??刂破?20可使用頻率比較測(cè)量的值來(lái)判斷與中心點(diǎn)的接近度。舉例來(lái)說(shuō),在時(shí)鐘選擇器104作為具有分頻值18、19及20的多模量分頻器而操作的實(shí)施例中,當(dāng)頻率比較測(cè)量在0. 0536與0. 0546之間時(shí),控制器120可確定第二時(shí)序環(huán)路正接近于中心點(diǎn)而操作。在一個(gè)實(shí)施例中,控制器120最初通過(guò)在可能值的范圍中掃掠頻率控制信號(hào)FREQ而搜索產(chǎn)生所要頻率比較及轉(zhuǎn)變密度值的頻率控制信號(hào)FREQ的值。在另一實(shí)施例中,控制器120使用連續(xù)近似來(lái)搜索用于頻率控制信號(hào)FREQ的所要值。所要值可為導(dǎo)致⑶R鎖定到輸入信號(hào)且第二時(shí)序環(huán)路在其操作范圍的中心附近操作的值??刂破?20可額外地跟蹤串行輸入信號(hào)以維持到串行輸入信號(hào)的鎖定。當(dāng)跟蹤時(shí),控制器120可調(diào)整頻率控制信號(hào)FREQ以維持所要的操作條件。舉例來(lái)說(shuō),當(dāng)頻率比較測(cè)量分別比所要的測(cè)量高或低時(shí),控制器120可增加或減小頻率控制信號(hào)FREQ。控制器120可另外響應(yīng)于串行輸入信號(hào)中的中斷而保持頻率控制信號(hào)FREQ的值。在一個(gè)實(shí)施例中,串行輸入信號(hào)中的中斷可由信號(hào)損失傳感器指示,其可基于(例如)所接收的低信號(hào)功率。在另一實(shí)施例中,串行輸入信號(hào)中的中斷可基于非常低的轉(zhuǎn)變密度測(cè)量。當(dāng)保持時(shí),控制器維持頻率控制信號(hào)FREQ值恒定,直到串行輸入信號(hào)返回且不再被中斷為止。相位檢測(cè)器106接收串行輸入信號(hào)DIN及⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK,且產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT及相位比較信號(hào)。相位檢測(cè)器106通過(guò)取樣帶有CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的串行輸入信號(hào)DIN而產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)D0UT。在一些實(shí)施例中,相位檢測(cè)器106將串行輸入信號(hào)DIN計(jì)時(shí)到由CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK計(jì)時(shí)的觸發(fā)器中,以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)D0UT。舉例來(lái)說(shuō),在數(shù)據(jù)輸入與輸出之間可存在額外觸發(fā)器以減少亞穩(wěn)定性問(wèn)題。
來(lái)自相位檢測(cè)器106的相位比較信號(hào)是串行輸入信號(hào)DIN的時(shí)序相比于⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的時(shí)序的指示。在一些實(shí)施例中,相位檢測(cè)器106包括霍格(Hogge)或亞歷山大(Alexander)類型的相位檢測(cè)器。相位比較信號(hào)可包括一對(duì)信號(hào)以指示⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK相比于串行輸入信號(hào)DIN是早的還是遲的。當(dāng)⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK是早的時(shí),環(huán)路濾波器108及時(shí)鐘選擇器104協(xié)作以延遲⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的后續(xù)循環(huán)。當(dāng)⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK是遲的時(shí),環(huán)路濾波器108及時(shí)鐘選擇器104協(xié)作以提前CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的后續(xù)循環(huán)。環(huán)路濾波器108從相位檢測(cè)器106接收相位比較信號(hào),且產(chǎn)生相位控制信號(hào)PHASE。環(huán)路濾波器108從相位比較信號(hào)有效地應(yīng)用轉(zhuǎn)移函數(shù),以產(chǎn)生相位控制信號(hào)PHASE,使得第二時(shí)序環(huán)路具有合適響應(yīng)以用于鎖定到串行輸入信號(hào)DIN或跟蹤串行輸入信號(hào)DIN。就是說(shuō),時(shí)鐘選擇器104、相位檢測(cè)器106及環(huán)路濾波器108以組合形式產(chǎn)生與串行輸入信號(hào)DIN同步的CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK,且輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT中的值與包含在串行輸入信號(hào)DIN中的值大體上匹配。在一些實(shí)施例中,環(huán)路濾波器108的轉(zhuǎn)移函數(shù)為低通濾波器,且可具有積分及比例分量。圖2為根據(jù)本發(fā)明的方面的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的框圖。CDR接收串行輸入信號(hào)DIN,所述串行輸入信號(hào)DIN傳達(dá)循序數(shù)據(jù)流,且產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT及相關(guān)聯(lián)的⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK。CDR操作以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)D0UT,使得輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT中的值大體上與用于產(chǎn)生串行輸入信號(hào)DIN且用于產(chǎn)生與輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT同步的CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的值匹配。所述⑶R類似于上文參考圖I而描述的⑶R,且包括第一時(shí)序環(huán)路及第二時(shí)序環(huán)路。在圖2說(shuō)明的實(shí)施例中,第一時(shí)序環(huán)路包括壓控振蕩器202,所述壓控振蕩器202基于來(lái)自控制器220的信號(hào)而產(chǎn)生具有多個(gè)相位的VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVC0。相位內(nèi)插器204接收VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO及來(lái)自第二時(shí)序環(huán)路的相位控制信號(hào)PHASE,且將時(shí)鐘信號(hào)供應(yīng)到預(yù)定標(biāo)器205。預(yù)定標(biāo)器205基于來(lái)自控制器220的預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)而使來(lái)自相位內(nèi)插器204的時(shí)鐘信號(hào)分頻,以產(chǎn)生⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK。第一時(shí)序環(huán)路還包括第一計(jì)數(shù)器209、第二計(jì)數(shù)器211及第三計(jì)數(shù)器213,其分別對(duì)⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK、VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO及串行輸入信號(hào)DIN的轉(zhuǎn)變進(jìn)行計(jì)數(shù)。頻率比較器210及轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器212使用來(lái)自第一計(jì)數(shù)器209、第二計(jì)數(shù)器211及第三計(jì)數(shù)器213的計(jì)數(shù)而產(chǎn)生測(cè)量以供控制器220使用??刂破?20將頻率控制信號(hào)FREQ(經(jīng)由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器222)及范圍控制信號(hào)RANGE供應(yīng)到壓控振蕩器202,且將預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)PRESCALE供應(yīng)到預(yù)定標(biāo)器205。第二時(shí)序環(huán)路包括相位內(nèi)插器204及預(yù)定標(biāo)器205 (其也包括在第一時(shí)序環(huán)路中)。環(huán)路濾波器208通過(guò)將從相位檢測(cè)器206接收的⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK與串行輸入信號(hào)DIN的相位比較進(jìn)行濾波而將相位控制信號(hào)PHASE供應(yīng)到相位內(nèi)插器204。相位檢測(cè)器206接收串行輸入信號(hào)DIN及⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK,且另外產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)D0UT。更詳細(xì)地說(shuō),壓控振蕩器202接收來(lái)自數(shù)/模轉(zhuǎn)換器222的模擬控制信號(hào)及來(lái)自控制器220的范圍控制信號(hào)RANGE,且產(chǎn)生VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO。VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO具有多個(gè)相位,舉例來(lái)說(shuō),隔開(kāi)90°的四個(gè)相位。VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO以基于模擬控制信號(hào)及范圍控制信號(hào)RANGE的頻率振蕩。壓控振蕩器202使用范圍控制信號(hào)RANGE以從多個(gè)頻率范圍進(jìn)行選擇,且壓控振蕩器202使用模擬控制信號(hào)以設(shè)定帶有所選擇范圍的頻率。在一個(gè)實(shí)施例中,模擬控制信號(hào)為電壓信號(hào)且用于(舉例來(lái)說(shuō))改變壓控振蕩器202中的電容,且因此改變VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的頻率。在一個(gè)實(shí)施例中,壓控振蕩器202包括多個(gè)電路元件(舉例來(lái)說(shuō),電感器),且范圍控制信號(hào)RANGE用于選擇多個(gè)電路元件中的哪一個(gè)將被用于產(chǎn)生VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVC0。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器222從控制器220接收頻率控制信號(hào)FREQ,且產(chǎn)生用于壓控振蕩器202的模擬控制信號(hào)。模擬控制信號(hào)為頻率控制信號(hào)FREQ中的經(jīng)數(shù)字譯碼值的模擬表示,舉例來(lái)說(shuō),電壓或電流。 相位內(nèi)插器204接收具有多個(gè)相位的VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO及相位控制信號(hào)PHASE,且產(chǎn)生經(jīng)內(nèi)插時(shí)鐘信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中,相位內(nèi)插器204通過(guò)選擇VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的相位中的一者而產(chǎn)生經(jīng)內(nèi)插時(shí)鐘信號(hào)。在其它實(shí)施例中,相位內(nèi)插器204通過(guò)在VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的兩個(gè)所選擇相位之間內(nèi)插而產(chǎn)生經(jīng)內(nèi)插時(shí)鐘信號(hào)。相位控制信號(hào)PHASE可定期地改變,舉例來(lái)說(shuō),在CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的每一個(gè)周期改變一次。預(yù)定標(biāo)器205從相位內(nèi)插器204接收經(jīng)內(nèi)插時(shí)鐘信號(hào),且從控制器220接收預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)PRESCALE,且產(chǎn)生⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK。預(yù)定標(biāo)器205可通過(guò)使經(jīng)內(nèi)插時(shí)鐘信號(hào)除以預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)PRESCALE的值而產(chǎn)生CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK。就是說(shuō),CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的周期具有為經(jīng)內(nèi)插時(shí)鐘信號(hào)的周期乘以預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)PRESCALE的值的周期。預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)PRESCALE的值在CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的至少一個(gè)周期 (且在許多實(shí)施例中要長(zhǎng)得多)內(nèi)保持恒定。在一個(gè)實(shí)施例中,預(yù)定標(biāo)器205限于除以一,且經(jīng)內(nèi)插時(shí)鐘信號(hào)及CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK具有相同的周期。第一計(jì)數(shù)器209接收⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK,且產(chǎn)生⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的循環(huán)的計(jì)數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中,第一計(jì)數(shù)器209從零到設(shè)定值(舉例來(lái)說(shuō),4095)計(jì)數(shù),且接著又一次從零開(kāi)始計(jì)數(shù)。第二計(jì)數(shù)器211接收VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVC0,且產(chǎn)生VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的循環(huán)的計(jì)數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中,第二計(jì)數(shù)器211在第一計(jì)數(shù)器209的間隔內(nèi)對(duì)VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù)。舉例來(lái)說(shuō),當(dāng)?shù)谝挥?jì)數(shù)器209達(dá)到計(jì)數(shù)值零時(shí),第二計(jì)數(shù)器211可將計(jì)數(shù)設(shè)定為零,且接著對(duì)VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù),直到第一計(jì)數(shù)器209再一次達(dá)到計(jì)數(shù)值零為止。
第三計(jì)數(shù)器213接收串行輸入信號(hào)DIN,且產(chǎn)生串行輸入信號(hào)DIN的循環(huán)的計(jì)數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中,第三計(jì)數(shù)器213在第一計(jì)數(shù)器209的間隔內(nèi)對(duì)串行輸入信號(hào)DIN的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù)。舉例來(lái)說(shuō),當(dāng)?shù)谝挥?jì)數(shù)器209達(dá)到計(jì)數(shù)值零時(shí),第三計(jì)數(shù)器213可將計(jì)數(shù)設(shè)定為零,且接著對(duì)串行輸入信號(hào)DIN的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù),直到第一計(jì)數(shù)器209再一次達(dá)到計(jì)數(shù)值零為止。在另一實(shí)施例中,第三計(jì)數(shù)器213對(duì)串行輸入信號(hào)DIN的上升沿及下降沿兩者進(jìn)行計(jì)數(shù)。頻率比較器210從第一計(jì)數(shù)器209及第二計(jì) 數(shù)器211接收計(jì)數(shù),且產(chǎn)生頻率比較測(cè)量以供控制器220使用。因?yàn)榈谝挥?jì)數(shù)器209對(duì)CDR輸出 時(shí)鐘信號(hào)CLK的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù),且第二計(jì)數(shù)器211對(duì)VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù),所以頻率比較器210可使用所述計(jì)數(shù)以產(chǎn)生⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率與VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的頻率的比較。在一個(gè)實(shí)施例中,頻率比較測(cè)量為計(jì)數(shù)的比率。當(dāng)?shù)诙r(shí)序環(huán)路被鎖定到串行輸入信號(hào)DIN時(shí),頻率比較測(cè)量為VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的頻率相對(duì)于串行輸入信號(hào)DIN的數(shù)據(jù)速率的量度。轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器212從第一計(jì)數(shù)器209及第三計(jì)數(shù)器213接收計(jì)數(shù),且產(chǎn)生轉(zhuǎn)變密度測(cè)量以供控制器220使用。因?yàn)榈谝挥?jì)數(shù)器209對(duì)CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù),且第三計(jì)數(shù)器213對(duì)串行輸入信號(hào)DIN的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù),所以轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器212可使用所述計(jì)數(shù)以產(chǎn)生相對(duì)于CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率的串行輸入信號(hào)DIN的轉(zhuǎn)變密度的指示。在一個(gè)實(shí)施例中,轉(zhuǎn)變密度測(cè)量為來(lái)自第三計(jì)數(shù)器213的計(jì)數(shù)除以來(lái)自第一計(jì)數(shù)器209的計(jì)數(shù)所得的商的兩倍??刂破?20基于頻率比較測(cè)量及轉(zhuǎn)變密度測(cè)量而調(diào)整壓控振蕩器202的頻率及預(yù)定標(biāo)器205的分頻速率??刂破?20類似于圖I的實(shí)施例的控制器120。在一些實(shí)施例中,控制器220可接收額外信號(hào),舉例來(lái)說(shuō),信號(hào)損失指示符或復(fù)位信號(hào)??刂破?20操作以確定用于預(yù)定標(biāo)控制信號(hào)PRESCALE、范圍控制信號(hào)RANGE及頻率控制信號(hào)FREQ的值的設(shè)置,在所述設(shè)置下,第二時(shí)序環(huán)路鎖定到傳入數(shù)據(jù)。當(dāng)轉(zhuǎn)變密度測(cè)量的值接近于統(tǒng)計(jì)上的期望值或預(yù)設(shè)值時(shí),控制器220可確定第二時(shí)序環(huán)路被鎖定到傳入數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中,控制器220另外操作以確定導(dǎo)致CDR操作接近于第二時(shí)序環(huán)路的調(diào)整范圍的中心點(diǎn)的值的設(shè)置。控制器220可使用頻率比較測(cè)量的值來(lái)判斷與中心點(diǎn)的接近度。舉例來(lái)說(shuō),當(dāng)頻率比較測(cè)量在預(yù)定標(biāo)值的百分之十內(nèi)時(shí),控制器220可確定第二時(shí)序環(huán)路正接近于中心點(diǎn)而操作。在一個(gè)實(shí)施例中,控制器220最初通過(guò)在可能值的范圍中掃掠預(yù)定標(biāo)控制信號(hào)PRESCALE、范圍控制信號(hào)RANGE及頻率控制信號(hào)FREQ而搜索產(chǎn)生所要的頻率比較及轉(zhuǎn)變密度值的值設(shè)定。在一個(gè)實(shí)施例中,控制器220使用嵌套循環(huán)語(yǔ)句方案來(lái)尋找所要的值設(shè)定。在另一實(shí)施例中,控制器220使用連續(xù)近似來(lái)尋找所要的值設(shè)定。所要的值設(shè)定為導(dǎo)致CDR鎖定到輸入信號(hào)且第二時(shí)序環(huán)路在其操作范圍的中心附近操作的值設(shè)定。控制器220可另外跟蹤串行輸入信號(hào)以維持到串行輸入信號(hào)的鎖定。在一些實(shí)施例中,跟蹤類似于上文參考圖I描述的跟蹤或與上文參考圖I描述的跟蹤相同??刂破?20可另外響應(yīng)于串行輸入信號(hào)中的中斷而保持預(yù)定標(biāo)控制信號(hào)PRESCALE、范圍控制信號(hào)RANGE及頻率控制信號(hào)FREQ的值。在一些實(shí)施例中,所述保持類似于上文參考圖I描述的保持或與上文參考圖I描述的保持相同。相位檢測(cè)器206接收串行輸入信號(hào)DIN及⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK,且產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT及相位比較信號(hào)。在一些實(shí)施例中,相位檢測(cè)器206類似于圖I的CDR的相位檢測(cè)器106或與圖I的⑶R的相位檢測(cè)器106相同。環(huán)路濾波器208從相位檢測(cè)器206接收相位比較信號(hào),且產(chǎn)生相位控制信號(hào)PHASE。環(huán)路濾波器208有效地從相位比較信號(hào)應(yīng)用轉(zhuǎn)移函數(shù)以產(chǎn)生相位控制信號(hào)PHASE,使得第二時(shí)序環(huán)路具有合適響應(yīng)以用于鎖定到串行輸入信號(hào)DIN或跟蹤串行輸入信號(hào)DIN。就是說(shuō),相位內(nèi)插器204、預(yù)定標(biāo)器205、相位檢測(cè)器206及環(huán)路濾波器208以組合形式產(chǎn)生與串行輸入信號(hào)DIN同步的CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK,且輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT中的值與包含在串行輸入信號(hào)DIN中的值大體上匹配。在一些實(shí)施例中,環(huán)路濾波器208類似于圖I的實(shí)施例的環(huán)路濾波器108或與圖I的實(shí)施例的環(huán)路濾波器108相同。圖3是根據(jù)本發(fā)明的方面的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的框圖。CDR類似于圖2的CDR。CDR接收串行輸入信號(hào)DIN,所述串行輸入信號(hào)DIN傳達(dá)循序數(shù)據(jù)流,且產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT及相關(guān)聯(lián)的CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK。CDR操作以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)D0UT,使得輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT中的值與用于產(chǎn)生串行輸入信號(hào)DIN且用于產(chǎn)生與輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT同步的⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的值大體上匹配。⑶R包括第一時(shí)序環(huán)路及第二時(shí)序環(huán)路。 在圖3說(shuō)明的實(shí)施例中,第一時(shí)序環(huán)路包括壓控振蕩器302,壓控振蕩器302基于來(lái)自控制器320的信號(hào)及來(lái)自第二環(huán)路的精細(xì)調(diào)諧信號(hào)FINE而產(chǎn)生VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO。預(yù)定標(biāo)器305基于來(lái)自控制器320的預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)PRESCALE而使VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO分頻,以產(chǎn)生⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK。第一時(shí)序環(huán)路還包括第一計(jì)數(shù)器309、第二計(jì)數(shù)器311、第三計(jì)數(shù)器313,其分別對(duì)⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK、VC0時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO及串行輸入信號(hào)DIN的轉(zhuǎn)變進(jìn)行計(jì)數(shù)。頻率比較器310及轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器312使用來(lái)自第一計(jì)數(shù)器309、第二計(jì)數(shù)器311、第三計(jì)數(shù)器313的計(jì)數(shù)產(chǎn)生供控制器320使用的測(cè)量??刂破?20將頻率控制信號(hào)FREQ (經(jīng)由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器322)及范圍控制信號(hào)RANGE供應(yīng)到壓控振蕩器302,且將預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)PRESCALE供應(yīng)到預(yù)定標(biāo)器305。第二時(shí)序環(huán)路包括壓控振蕩器302及預(yù)定標(biāo)器305 (其也包括在第一時(shí)序環(huán)路中)。環(huán)路濾波器308通過(guò)對(duì)從相位檢測(cè)器306接收的⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK與串行輸入信號(hào)DIN的相位比較進(jìn)行濾波而將精細(xì)調(diào)諧信號(hào)FINE供應(yīng)到壓控振蕩器302。相位檢測(cè)器306接收串行輸入信號(hào)DIN及⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK,且另外產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)D0UT。更詳細(xì)地說(shuō),壓控振蕩器302接收來(lái)自數(shù)/模轉(zhuǎn)換器222的模擬控制信號(hào)、來(lái)自控制器220的范圍控制信號(hào)RAGNE及來(lái)自環(huán)路濾波器308的精細(xì)調(diào)諧信號(hào)FINE,且產(chǎn)生VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVC0。壓控振蕩器302使用范圍控制信號(hào)RANGE從多個(gè)頻率范圍中進(jìn)行選擇。壓控振蕩器302另外使用模擬控制信號(hào)來(lái)設(shè)定帶有所選擇范圍的頻率。壓控振蕩器302使用精細(xì)調(diào)諧信號(hào)FINE來(lái)對(duì)VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的頻率做出進(jìn)一步的小調(diào)整。在一個(gè)實(shí)施例中,模擬控制信號(hào)及精細(xì)調(diào)諧信號(hào)FINE是電壓信號(hào),且用于(舉例來(lái)說(shuō))改變壓控振蕩器302中的電容,且因此改變VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的頻率。相比于精細(xì)調(diào)諧信號(hào)FINE的給定改變,對(duì)于模擬控制信號(hào)的相同改變,VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的頻率改變顯著較大。舉例來(lái)說(shuō),壓控振蕩器302可具有相對(duì)于模擬控制信號(hào)的2GHz/V的增益及相對(duì)于精細(xì)調(diào)諧信號(hào)FINE的lOOMHz/V的增益。在一個(gè)實(shí)施例中,壓控振蕩器302包括多個(gè)電路元件(舉例來(lái)說(shuō),電感器),且范圍控制信號(hào)RANGE用于選擇多個(gè)電路元件中的哪一個(gè)將被用于產(chǎn)生VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO。
數(shù)/模轉(zhuǎn)換器322從控制器320接收頻率控制信號(hào)FREQ,且產(chǎn)生用于壓控振蕩器302的模擬控制信號(hào)。所述模擬控制信號(hào)為頻率控制信號(hào)FREQ中的經(jīng)數(shù)字編碼值的模擬表示,舉例來(lái)說(shuō),電壓或電流。預(yù)定標(biāo)器305接收VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO及來(lái)自控制器320的預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)PRESCALE,且產(chǎn)生⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK。預(yù)定標(biāo)器305可通過(guò)使VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO除以預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)PRESCALE的值來(lái)產(chǎn)生⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK。就是說(shuō),⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的周期具有為VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的周期乘以預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)PRESCALE的值的周期。預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)PRESCALE的值在CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的至少一個(gè)周期(且在許多實(shí)施例中要長(zhǎng)得多)內(nèi)保持恒定。在一個(gè)實(shí)施例中,預(yù)定標(biāo)器305限于除以一,且VCO時(shí)鐘信號(hào)CLDVCO及CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK具有相同的周期。第一計(jì)數(shù)器309接收⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK,且產(chǎn)生⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的循環(huán)的計(jì)數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中,第一計(jì)數(shù)器309從零到設(shè)定值(舉例來(lái)說(shuō),4095)計(jì)數(shù),且接著開(kāi)始再一次從零計(jì)數(shù)。
第二計(jì)數(shù)器311接收VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVC0,且產(chǎn)生VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的循環(huán)的計(jì)數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中,第二計(jì)數(shù)器311在第一計(jì)數(shù)器309的間隔內(nèi)對(duì)VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù)。舉例來(lái)說(shuō),當(dāng)?shù)谝挥?jì)數(shù)器309達(dá)到計(jì)數(shù)值零時(shí),第二計(jì)數(shù)器311可將計(jì)數(shù)設(shè)定為零,且接著對(duì)VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù),直到第一計(jì)數(shù)器309再一次達(dá)到計(jì)數(shù)值零為止。第三計(jì)數(shù)器313接收串行輸入信號(hào)DIN,且產(chǎn)生串行輸入信號(hào)DIN的循環(huán)的計(jì)數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中,第三計(jì)數(shù)器313在第一計(jì)數(shù)器309的間隔內(nèi)對(duì)串行輸入信號(hào)DIN的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù)。舉例來(lái)說(shuō),當(dāng)?shù)谝挥?jì)數(shù)器309達(dá)到計(jì)數(shù)值零時(shí),第三計(jì)數(shù)器313可將計(jì)數(shù)設(shè)定為零,且接著對(duì)串行輸入信號(hào)DIN的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù),直到第一計(jì)數(shù)器309再一次達(dá)到計(jì)數(shù)值零為止。在另一實(shí)施例中,第三計(jì)數(shù)器313對(duì)串行輸入信號(hào)DIN的上升沿及下降沿兩者進(jìn)行計(jì)數(shù)。頻率比較器310從第一計(jì)數(shù)器309及第二計(jì)數(shù)器311接收計(jì)數(shù),且產(chǎn)生頻率比較測(cè)量以供控制器320使用。因?yàn)榈谝挥?jì)數(shù)器309對(duì)CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù),且第二計(jì)數(shù)器311對(duì)VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù),所以頻率比較器310可使用所述計(jì)數(shù)來(lái)產(chǎn)生CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率與VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的頻率的比較。在一個(gè)實(shí)施例中,頻率比較測(cè)量是所述計(jì)數(shù)的比率。當(dāng)?shù)诙r(shí)序環(huán)路被鎖定到串行輸入信號(hào)DIN時(shí),頻率比較測(cè)量為VCO時(shí)鐘信號(hào)CLKVCO的頻率相對(duì)于串行輸入信號(hào)DIN的數(shù)據(jù)速率的量度。轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器312從第一計(jì)數(shù)器309及第三計(jì)數(shù)器313接收計(jì)數(shù),且產(chǎn)生轉(zhuǎn)變密度測(cè)量以供控制器320使用。因?yàn)榈谝挥?jì)數(shù)器309對(duì)CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù),且第三計(jì)數(shù)器313對(duì)串行輸入信號(hào)DIN的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù),所以轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器312可使用所述計(jì)數(shù)來(lái)產(chǎn)生相對(duì)于CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率的串行輸入信號(hào)DIN的轉(zhuǎn)變密度的指示。在一個(gè)實(shí)施例中,轉(zhuǎn)變密度測(cè)量為來(lái)自第三計(jì)數(shù)器313的計(jì)數(shù)除以來(lái)自第一計(jì)數(shù)器309的計(jì)數(shù)所得的商的兩倍??刂破?20基于頻率比較測(cè)量及轉(zhuǎn)變密度測(cè)量而調(diào)整壓控振蕩器302的頻率及預(yù)定標(biāo)器305的分頻速率。在一些實(shí)施例中,控制器320可接收額外信號(hào),舉例來(lái)說(shuō),信號(hào)損失指示符或復(fù)位信號(hào)。控制器320操作以確定用于預(yù)定標(biāo)控制信號(hào)PRESCALE、范圍控制信號(hào)RANGE及頻率控制信號(hào)FREQ的值的設(shè)定,在所述設(shè)定下,第二時(shí)序環(huán)路鎖定到傳入數(shù)據(jù)。當(dāng)轉(zhuǎn)變密度測(cè)量的值接近于統(tǒng)計(jì)上的期望值時(shí),控制器320可確定第二時(shí)序環(huán)路被鎖定到傳入數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中,控制器320另外操作以確定導(dǎo)致⑶R操作接近于第二時(shí)序環(huán)路的調(diào)整范圍的中心點(diǎn)的值設(shè)定??刂破?20可使用頻率比較測(cè)量的值來(lái)判斷與中心點(diǎn)的接近度。舉例來(lái)說(shuō),當(dāng)頻率比較測(cè)量在預(yù)定標(biāo)值的百分之十以內(nèi)時(shí),控制器320可確定第二時(shí)序環(huán)路正接近于中心點(diǎn)而操作。在一個(gè)實(shí)施例中,控制器320最初通過(guò)在可能值的范圍內(nèi)掃掠預(yù)定標(biāo)控制信號(hào)PRESCASLE、范圍控制信號(hào)RANGE及頻率控制信號(hào)FREQ而搜索產(chǎn)生所要的頻率比較及轉(zhuǎn)變密度值的值設(shè)定。在一個(gè)實(shí)施例中,控制器320使 用嵌套循環(huán)語(yǔ)句方案來(lái)尋找所要的值設(shè)定。在另一實(shí)施例中,控制器320使用連續(xù)近似來(lái)尋找所要的值設(shè)定。所要的值設(shè)定為導(dǎo)致CDR鎖定到輸入信號(hào)且第二時(shí)序環(huán)路在其操作范圍的中心附近操作的值設(shè)定??刂破?20可另外跟蹤串行輸入信號(hào)以維持到串行輸入信號(hào)的鎖定。在一些實(shí)施例中,跟蹤類似于上文參考圖I及2描述的跟蹤或與上文參考圖I及2描述的跟蹤相同??刂破?20可另外響應(yīng)于串行輸入信號(hào)中的中斷而保持預(yù)定標(biāo)控制信號(hào)PRESCALE、范圍控制信號(hào)RANGE及頻率控制信號(hào)FREQ的值。在一些實(shí)施例中,保持類似于上文參考圖I及2描述的保持或與上文參考圖I及2描述的保持相同。相位檢測(cè)器306接收串行輸入信號(hào)DIN及⑶R輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK,且產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT及相位比較信號(hào)。在一些實(shí)施例中,相位檢測(cè)器306類似于圖2的CDR的相位檢測(cè)器206或與圖2的⑶R的相位檢測(cè)器206相同。環(huán)路濾波器308從相位檢測(cè)器306接收相位比較信號(hào),且產(chǎn)生精細(xì)調(diào)諧信號(hào)FINE。環(huán)路濾波器308有效地從相位比較信號(hào)應(yīng)用轉(zhuǎn)移函數(shù)以產(chǎn)生精細(xì)調(diào)諧信號(hào)FINE,使得第二時(shí)序環(huán)路具有合適響應(yīng)以用于鎖定到串行輸入信號(hào)DIN或跟蹤串行輸入信號(hào)DIN。就是說(shuō),壓控振蕩器302、預(yù)定標(biāo)器305、相位檢測(cè)器306及環(huán)路濾波器308以組合形式產(chǎn)生與串行輸入信號(hào)DIN同步的CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK,且輸出數(shù)據(jù)信號(hào)DOUT中的值與包含在串行輸入信號(hào)DIN中的值大體上匹配。圖4為根據(jù)本發(fā)明的方面的用于時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)的過(guò)程的狀態(tài)圖。所述過(guò)程可由⑶R(例如,上文參考圖1、2或3描述的⑶R中的一者)執(zhí)行。所述過(guò)程接收串行輸入信號(hào),且產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)及相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘信號(hào)。在一些實(shí)施例中,所述過(guò)程可接收額外信號(hào),例如復(fù)位信號(hào)或信號(hào)損失指示符。在一些實(shí)施例中,所述過(guò)程產(chǎn)生指示(舉例來(lái)說(shuō))所述過(guò)程所處的狀態(tài)的狀態(tài)信號(hào)。如圖4中所說(shuō)明,⑶R過(guò)程包括搜索狀態(tài)410、跟蹤狀態(tài)450及保持狀態(tài)470。在搜索狀態(tài)410中,CDR過(guò)程搜索產(chǎn)生所滿足的鎖定標(biāo)準(zhǔn)的電路設(shè)定。在一些實(shí)施例中,CDR過(guò)程通過(guò)在值的范圍中掃掠設(shè)定而進(jìn)行搜索。滿足鎖定標(biāo)準(zhǔn)指示CDR過(guò)程已被鎖定到串行輸入信號(hào)上,且正產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)及時(shí)鐘信號(hào)。⑶R過(guò)程保持處于搜索狀態(tài)410中直到鎖定標(biāo)準(zhǔn)被滿足為止。當(dāng)鎖定標(biāo)準(zhǔn)被滿足時(shí),CDR過(guò)程轉(zhuǎn)變到跟蹤狀態(tài)450。當(dāng)斷言復(fù)位信號(hào)(當(dāng)實(shí)施例中存在時(shí))時(shí),CDR過(guò)程可進(jìn)入搜索狀態(tài)410。在跟蹤狀態(tài)450中,⑶R過(guò)程繼續(xù)測(cè)量鎖定標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中,⑶R過(guò)程可基于鎖定標(biāo)準(zhǔn)而調(diào)整電路設(shè)定。舉例來(lái)說(shuō),當(dāng)所接收信號(hào)的數(shù)據(jù)速率高于所期望的數(shù)據(jù)速率時(shí),CDR過(guò)程可提高振蕩器頻率。當(dāng)鎖定標(biāo)準(zhǔn)被滿足時(shí),CDR過(guò)程維持處于跟蹤狀態(tài)450中。當(dāng)鎖定標(biāo)準(zhǔn)未被滿足時(shí),CDR過(guò)程轉(zhuǎn)變到保持狀態(tài)470。鎖定標(biāo)準(zhǔn)可能歸因于(舉例來(lái)說(shuō))串行輸入信號(hào)中的中斷而不被滿足。在保持狀態(tài)470中,CDR過(guò)程保持電路設(shè)定固定且繼續(xù)測(cè)量鎖定標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)入保持狀態(tài)470后,⑶R過(guò)程即可啟動(dòng)定時(shí)器。當(dāng)定時(shí)器超過(guò)極限(舉例來(lái)說(shuō),一毫秒)時(shí),⑶R過(guò)程轉(zhuǎn)變到搜索狀態(tài)410。當(dāng)鎖定標(biāo)準(zhǔn)被滿足時(shí),CDR過(guò)程轉(zhuǎn)變到跟蹤狀態(tài)450。否則,CDR過(guò)程繼續(xù)處于保持狀態(tài)470中。CDR過(guò)程還可基于信號(hào)損失指示符(當(dāng)在實(shí)施例中存在時(shí))的斷言而保持在保持狀態(tài)470中。圖5為根據(jù)本發(fā)明的方面的用于時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)的搜索過(guò)程的實(shí)施例的流程圖。舉例來(lái)說(shuō),所述搜索過(guò)程可由圖2的控制器或其它電路執(zhí)行。所述搜索過(guò)程還可在圖4的CDR過(guò)程的搜索狀態(tài)410中執(zhí)行。所述搜索過(guò)程產(chǎn)生預(yù)定標(biāo)設(shè)定、范圍設(shè)定及DAC設(shè)定。所述設(shè)定中的每一者具有離散可能值的范圍。預(yù)定標(biāo)設(shè)定、范圍設(shè)定及DAC設(shè)定可分別對(duì)應(yīng)于上文參考圖2描述的⑶R的預(yù)定標(biāo)控制信號(hào)PRESCALE、范圍控制信號(hào)RANGE及DAC控制信號(hào)FREQ。所述搜索過(guò)程一般以嵌套循序次序在用于預(yù)定標(biāo)設(shè)定、范圍設(shè)定及DAC設(shè)定的 值的范圍中循環(huán),直到達(dá)到所要的操作點(diǎn)為止。在框411中,所述搜索過(guò)程通過(guò)將預(yù)定標(biāo)設(shè)定、范圍設(shè)定及DAC設(shè)定中的每一者設(shè)定到其相應(yīng)值范圍中的第一值而使預(yù)定標(biāo)設(shè)定、范圍設(shè)定及DAC設(shè)定初始化。在一些實(shí)施例中,第一預(yù)定標(biāo)值為用于預(yù)定標(biāo)設(shè)定的可能值范圍的最小值或最大值;第一范圍值為用于范圍設(shè)定的可能值范圍的最小值或最大值;且第一 DAC值為用于DAC設(shè)定的可能值范圍的最小值或最大值。所述搜索過(guò)程接著繼續(xù)到框417。在框417中,所述搜索過(guò)程等待一時(shí)間間隔。等待時(shí)間可為CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)的許多個(gè)循環(huán),舉例來(lái)說(shuō),32768個(gè)循環(huán)。所述等待時(shí)間允許由預(yù)定標(biāo)設(shè)定、范圍設(shè)定及DAC設(shè)定影響的電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)(如果對(duì)于所述設(shè)定的值來(lái)說(shuō)是可能的話)。所述搜索過(guò)程接著繼續(xù)到框419。在框419中,所述搜索過(guò)程測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度為相對(duì)于CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)的CDR的串行輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)變速率的量度。在一個(gè)實(shí)施例中,通過(guò)在CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)的許多(舉例來(lái)說(shuō),4096)個(gè)循環(huán)內(nèi)對(duì)串行輸入數(shù)據(jù)邊緣進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度。搜索過(guò)程接著繼續(xù)到框421。在一些實(shí)施例中,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度測(cè)量與框417的等待同時(shí)執(zhí)行或在時(shí)間上與框417的等待重疊而執(zhí)行。在框421中,搜索過(guò)程測(cè)試框419中測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。所述標(biāo)準(zhǔn)可為(舉例來(lái)說(shuō))搜索過(guò)程中期望數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度0. 65的范圍,當(dāng)所測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度在0. 45與0. 85之間時(shí),所述標(biāo)準(zhǔn)可被滿足。如果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度滿足標(biāo)準(zhǔn),那么搜索過(guò)程繼續(xù)到框423 ;否則,搜索過(guò)程繼續(xù)到框427。在框423中,搜索過(guò)程測(cè)量頻率比較。頻率比較為⑶R的一部分的操作速率與所述部分的操作速率的范圍的中心的接近程度的量度。在一些實(shí)施例中,頻率比較為來(lái)自第一時(shí)序環(huán)路的時(shí)鐘信號(hào)的頻率相對(duì)于來(lái)自第二時(shí)序環(huán)路的時(shí)鐘信號(hào)的頻率的量度。所述第一時(shí)序環(huán)路及第二時(shí)序環(huán)路可分別為(舉例來(lái)說(shuō))上文相對(duì)于圖2描述的CDR的第一時(shí)序環(huán)路及第二時(shí)序環(huán)路。在一個(gè)實(shí)施例中,通過(guò)在來(lái)自第二 CDR時(shí)序環(huán)路的時(shí)鐘信號(hào)的許多(舉例來(lái)說(shuō),4096)個(gè)循環(huán)內(nèi)對(duì)來(lái)自第一 CDR時(shí)序環(huán)路的時(shí)鐘信號(hào)的循環(huán)的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)而測(cè)量頻率比較。搜索過(guò)程接著繼續(xù)進(jìn)行到框圖425。在一些實(shí)施例中,所述頻率比較與框419的轉(zhuǎn)變密度測(cè)量同時(shí)執(zhí)行或在時(shí)間上與框419的轉(zhuǎn)變密度測(cè)量重疊而執(zhí)行。在框425中,搜索過(guò)程測(cè)試頻率比較是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。所述標(biāo)準(zhǔn)可為范圍,舉例來(lái)說(shuō),0.9到I. I。在通過(guò)在來(lái)自第二時(shí)序環(huán)路的時(shí)鐘信號(hào)的4096個(gè)循環(huán)內(nèi)對(duì)來(lái)自第一時(shí)序環(huán)路的時(shí)鐘信號(hào)的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù)而執(zhí)行頻率比較的實(shí)施例中,可以在3686與4505之間的頻率比較值來(lái)滿足所述標(biāo)準(zhǔn)。所述范圍可取決于設(shè)定中的一些的值,舉例來(lái)說(shuō),所述范圍可按比例縮放預(yù)定標(biāo)設(shè)定的值。如果頻率比較滿足標(biāo)準(zhǔn),那么搜索過(guò)程退出;否則,搜索過(guò)程繼續(xù)到框427。在搜索過(guò)程在圖4的CDR過(guò)程的搜索狀態(tài)410中執(zhí)行的實(shí)施例中,搜索過(guò)程可退出到⑶R過(guò)程的跟蹤狀態(tài)450。在框427中,搜索過(guò)程檢查DAC設(shè)定的值是否等于DAC設(shè)定值的最后一者。如果DAC設(shè)定的值等于DAC設(shè)定值的最后一者,那么搜索過(guò)程將DAC設(shè)定設(shè)定為第一 DAC值,且繼續(xù)到框431 ;否則,搜索過(guò)程繼續(xù)到框429。
在框429中,搜索過(guò)程將DAC設(shè)定設(shè)定為下一個(gè)DAC值。在(于框411中)將第一 DAC值設(shè)定為用于DAC設(shè)定的可能值范圍的最小值的實(shí)施例中,下一個(gè)DAC值可為上一個(gè)DAC值的增量。在(于框411中)將第一 DAC值設(shè)定為用于DAC設(shè)定的可能值范圍的最大值的實(shí)施例中,下一個(gè)DAC值可為上一個(gè)DAC值的減量。搜索過(guò)程接著返回到框417。在框431中,搜索過(guò)程測(cè)試范圍設(shè)定的值是否等于范圍設(shè)定值中的最后一者。如果范圍設(shè)定的值等于范圍設(shè)定值中的最后一者,那么搜索過(guò)程將范圍設(shè)定設(shè)定為第一范圍值,且繼續(xù)到框435 ;否則,搜索過(guò)程繼續(xù)到框433。在框433中,搜索過(guò)程將范圍設(shè)定設(shè)定為下一個(gè)范圍值。在(于框411中)將第一范圍值設(shè)定為用于范圍設(shè)定的可能值范圍的最小值的實(shí)施例中,下一個(gè)范圍值可為上一個(gè)范圍值的增量。在(于框411中)將第一范圍值設(shè)定為用于范圍設(shè)定的可能值的范圍的最大值的實(shí)施例中,下一個(gè)范圍值可為上一個(gè)范圍值的減量。所述搜索過(guò)程接著返回到框417。在框435中,搜索過(guò)程測(cè)試預(yù)定標(biāo)設(shè)定的值是否等于預(yù)定標(biāo)設(shè)定值中的最后一者。如果預(yù)定標(biāo)設(shè)定的值等于預(yù)定標(biāo)設(shè)定值中的最后一者,那么搜索過(guò)程返回到框411 ;否貝U,搜索過(guò)程繼續(xù)到框437。在框437中,搜索過(guò)程將預(yù)定標(biāo)設(shè)定設(shè)定為下一個(gè)預(yù)定標(biāo)值。在(于框411中)將第一預(yù)定標(biāo)值設(shè)定為用于預(yù)定標(biāo)設(shè)定的可能值的預(yù)定標(biāo)中的最小值的實(shí)施例中,下一個(gè)預(yù)定標(biāo)值可為上一個(gè)預(yù)定標(biāo)值的增量。在(于框411中)將第一預(yù)定標(biāo)值設(shè)定為用于預(yù)定標(biāo)設(shè)定的可能值范圍的最大值的實(shí)施例中,下一個(gè)范圍值可為上一個(gè)預(yù)定標(biāo)值的減量。搜索過(guò)程接著返回到框417。圖6為根據(jù)本發(fā)明的方面的用于時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)的跟蹤過(guò)程的實(shí)施例的流程圖。舉例來(lái)說(shuō),所述跟蹤過(guò)程可由圖2的控制器或其它電路執(zhí)行。所述跟蹤過(guò)程還可在圖4的CDR過(guò)程的跟蹤狀態(tài)450中執(zhí)行。跟蹤過(guò)程監(jiān)視時(shí)鐘及數(shù)據(jù)正被成功地恢復(fù),且可調(diào)整設(shè)定以跟蹤串行輸入信號(hào)的時(shí)序變化。在框451中,跟蹤過(guò)程等待一時(shí)間間隔。等待時(shí)間可為CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)的許多個(gè)循環(huán),舉例來(lái)說(shuō),32768個(gè)循環(huán)。所述等待時(shí)間允許CDR電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)(如果對(duì)于設(shè)定的值來(lái)說(shuō)是可能的話)。跟蹤過(guò)程接著繼續(xù)到框453。
在框453中,跟蹤過(guò)程測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度??扇缟衔尼槍?duì)圖5的搜索過(guò)程的框419而描述來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。跟蹤過(guò)程接著繼續(xù)到框455。在框455中,跟蹤過(guò)程測(cè)試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。可以與上文針對(duì)圖5的搜索過(guò)程的框421描述的方式類似的方式來(lái)測(cè)試所述標(biāo)準(zhǔn)。然而,即使當(dāng)跟蹤過(guò)程結(jié)合搜索過(guò)程而執(zhí)行時(shí),數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度標(biāo)準(zhǔn)也可針對(duì)跟蹤過(guò)程及搜索過(guò)程而不同。如果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度滿足標(biāo)準(zhǔn),那么跟蹤過(guò)程繼續(xù)到框457 ;否則,跟蹤過(guò)程退出。在跟蹤過(guò)程在圖4的CDR過(guò)程的跟蹤狀態(tài)450中執(zhí)行的實(shí)施例中,跟蹤過(guò)程可退出到CDR過(guò)程的保持狀態(tài)470。在框457中,跟蹤過(guò)程測(cè)量頻率比較??扇缟衔尼槍?duì)圖5的搜索過(guò)程的框423而描述來(lái)執(zhí)行所述頻率比較。跟蹤過(guò)程接著繼續(xù)到框459。在框459中,跟蹤過(guò)程測(cè)試頻率比較是否滿足標(biāo)準(zhǔn)??梢耘c上文針對(duì)圖5的搜索過(guò)程的框425描述的方式類似的方式來(lái)測(cè)試所述標(biāo)準(zhǔn)。然而,即使當(dāng)所述跟蹤過(guò)程結(jié)合搜 索過(guò)程而執(zhí)行時(shí),頻率比較標(biāo)準(zhǔn)也可針對(duì)跟蹤過(guò)程及搜索過(guò)程而不同。如果頻率比較滿足標(biāo)準(zhǔn),那么跟蹤過(guò)程返回到框451 ;否則,跟蹤過(guò)程繼續(xù)到框461。在框461中,跟蹤過(guò)程調(diào)整頻率設(shè)定。所述調(diào)整取決于所測(cè)得的頻率比較。當(dāng)由頻率設(shè)定的值影響的電路的頻率太高時(shí),調(diào)整頻率設(shè)定以產(chǎn)生較低頻率。當(dāng)由頻率設(shè)定的值影響的電路的頻率太低時(shí),調(diào)整頻率設(shè)定以產(chǎn)生較高頻率。跟蹤過(guò)程接著返回到框451。圖7為根據(jù)本發(fā)明的方面的用于時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)的保持過(guò)程的實(shí)施例的流程圖。舉例來(lái)說(shuō),所述保持過(guò)程可由圖2的控制器或其它電路執(zhí)行。所述保持過(guò)程還可在圖4的CDR過(guò)程的保持狀態(tài)470中執(zhí)行。所述保持過(guò)程可在信號(hào)中斷及等待信號(hào)返回的情況下保持控制設(shè)定穩(wěn)定。在框471中,保持過(guò)程啟動(dòng)定時(shí)器。舉例來(lái)說(shuō),所述定時(shí)器可在一毫秒內(nèi)期滿。保持過(guò)程接著繼續(xù)到框473。在具有信號(hào)損失指示符的實(shí)施例中,可基于信號(hào)損失的指示重啟定時(shí)器。在框473中,保持過(guò)程等待一時(shí)間間隔。等待時(shí)間可為CDR輸出時(shí)鐘信號(hào)的許多個(gè)循環(huán),舉例來(lái)說(shuō),32768個(gè)循環(huán)。保持過(guò)程接著繼續(xù)到框475。在框475中,保持過(guò)程測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度??扇缟衔尼槍?duì)圖5的搜索過(guò)程的框419或圖6的跟蹤過(guò)程的框453所描述來(lái)執(zhí)行所述測(cè)量。保持過(guò)程接著繼續(xù)到框477。在框477中,保持過(guò)程測(cè)試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。可以與上文針對(duì)圖5的搜索過(guò)程的框421或圖6的跟蹤過(guò)程的框455描述的方式類似的方式來(lái)測(cè)試所述標(biāo)準(zhǔn)。然而,即使當(dāng)所述保持過(guò)程結(jié)合搜索過(guò)程或跟蹤過(guò)程而執(zhí)行時(shí),數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變標(biāo)準(zhǔn)也可針對(duì)保持、跟蹤及搜索過(guò)程而不同。如果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度滿足標(biāo)準(zhǔn),那么保持過(guò)程退出;否則,保持過(guò)程繼續(xù)到框479。在保持過(guò)程在圖4的CDR過(guò)程的保持狀態(tài)470中執(zhí)行的實(shí)施例中,保持過(guò)程可退出到⑶R過(guò)程的跟蹤狀態(tài)480。在框479中,保持過(guò)程測(cè)試框471中啟動(dòng)的定時(shí)器是否已期滿。如果定時(shí)器已期滿,那么保持過(guò)程退出;否則,保持過(guò)程繼續(xù)到框473。在保持過(guò)程在圖4的CDR過(guò)程的保持狀態(tài)470中執(zhí)行的實(shí)施例中,搜索過(guò)程可退出到CDR過(guò)程的搜索狀態(tài)410。雖然已根據(jù)各種實(shí)施例論述本發(fā)明,但應(yīng)理解,本發(fā)明包含新穎但不明顯的權(quán)利要求及其由本發(fā)明支持的非實(shí)質(zhì)性變化。
權(quán)利要求
1.一種時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其包含 振蕩器,其經(jīng)配置以響應(yīng)于頻率控制信號(hào)而產(chǎn)生第一時(shí)鐘信號(hào); 時(shí)鐘電路,其經(jīng)配置以接收所述第一時(shí)鐘信號(hào),且基于相位控制信號(hào)而產(chǎn)生輸出時(shí)鐘信號(hào); 相位檢測(cè)器,其經(jīng)配置以接收數(shù)據(jù)輸入信號(hào)及所述輸出時(shí)鐘信號(hào),且產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出信號(hào)及相位檢測(cè)信號(hào); 環(huán)路濾波器,其經(jīng)配置以通過(guò)對(duì)所述相位檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波而產(chǎn)生所述相位控制信號(hào);及 控制器,其經(jīng)配置以基于所述第一時(shí)鐘信號(hào)、所述輸出時(shí)鐘信號(hào)及所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的測(cè)量而使用所述頻率控制信號(hào)來(lái)控制所述振蕩器的頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其中所述時(shí)鐘電路包含多模量分頻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其中所述時(shí)鐘電路包含 相位內(nèi)插器,其經(jīng)配置以接收所述第一時(shí)鐘信號(hào),且基于所述相位控制信號(hào)而產(chǎn)生第二時(shí)鐘信號(hào),其中所述第二時(shí)鐘信號(hào)從所述第一時(shí)鐘信號(hào)的多個(gè)相位中的兩個(gè)相位內(nèi)插; 預(yù)定標(biāo)器,其經(jīng)配置以接收所述第二時(shí)鐘信號(hào),且通過(guò)使所述第二時(shí)鐘信號(hào)除以由所述控制器產(chǎn)生的預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)的值而產(chǎn)生所述輸出時(shí)鐘信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其進(jìn)一步包含轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器,所述轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器耦合到所述輸出時(shí)鐘信號(hào)及所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào),且經(jīng)配置以產(chǎn)生指示所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào)相對(duì)于所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的頻率的轉(zhuǎn)變密度的轉(zhuǎn)變密度信號(hào),其中所述測(cè)量包含所述轉(zhuǎn)變密度信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其進(jìn)一步包含頻率比較器,所述頻率比較器耦合到所述第一時(shí)鐘信號(hào)及所述輸出時(shí)鐘信號(hào),且經(jīng)配置以產(chǎn)生指示所述第一時(shí)鐘信號(hào)與所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的相對(duì)頻率的頻率比較信號(hào),且其中所述測(cè)量進(jìn)一步包含所述頻率比較信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其中所述控制器進(jìn)一步經(jīng)配置以搜索導(dǎo)致所述測(cè)量滿足時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)的所述頻率控制信號(hào)的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其中所述控制器進(jìn)一步經(jīng)配置以通過(guò)在值的范圍中掃掠所述頻率控制信號(hào)而進(jìn)行搜索。
8.—種時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其包含 振蕩器,其經(jīng)配置以基于頻率控制信號(hào)及范圍控制信號(hào)而產(chǎn)生具有帶有振蕩頻率的多個(gè)相位的第一時(shí)鐘信號(hào); 控制器,其經(jīng)配置以基于頻率比較量度及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度量度而產(chǎn)生所述頻率控制信號(hào)、所述范圍控制信號(hào)及預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào); 相位內(nèi)插器,其經(jīng)配置以接收所述第一時(shí)鐘信號(hào),且基于相位控制信號(hào)而產(chǎn)生第二時(shí)鐘信號(hào),其中所述第二時(shí)鐘信號(hào)從所述第一時(shí)鐘信號(hào)的所述多個(gè)相位中的兩個(gè)相位內(nèi)插; 預(yù)定標(biāo)器,其經(jīng)配置以接收所述第二時(shí)鐘信號(hào),且通過(guò)使所述第二時(shí)鐘信號(hào)除以所述預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)的值而產(chǎn)生輸出時(shí)鐘信號(hào); 相位檢測(cè)器,其經(jīng)配置以接收數(shù)據(jù)輸入信號(hào)及所述輸出時(shí)鐘信號(hào),且產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出信號(hào)及相位檢測(cè)信號(hào); 環(huán)路濾波器,其經(jīng)配置以通過(guò)對(duì)所述相位檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波而產(chǎn)生所述相位控制信號(hào); 頻率比較模塊,其經(jīng)配置以基于所述第一時(shí)鐘信號(hào)與所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的相對(duì)頻率而產(chǎn)生所述頻率比較量度;及 轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器,其經(jīng)配置以基于所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào)與所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的相對(duì)頻率而產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度量度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其進(jìn)一步包含 第一計(jì)數(shù)器,其耦合到所述輸出時(shí)鐘信號(hào),且經(jīng)配置以產(chǎn)生所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的轉(zhuǎn)變的計(jì)數(shù); 第二計(jì)數(shù)器,其耦合到所述第一時(shí)鐘信號(hào),且經(jīng)配置以產(chǎn)生所述第一時(shí)鐘信號(hào)的轉(zhuǎn)變的計(jì)數(shù) '及 第三計(jì)數(shù)器,其耦合到所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào),且經(jīng)配置以產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)變的計(jì)數(shù);且 其中所述頻率比較模塊從所述第一計(jì)數(shù)器及所述第二計(jì)數(shù)器接收所述計(jì)數(shù),且所述轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器從所述第一計(jì)數(shù)器及所述第三計(jì)數(shù)器接收所述計(jì)數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其中所述控制器進(jìn)一步經(jīng)配置以搜索導(dǎo)致測(cè)量滿足時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)的所述頻率控制信號(hào)的值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其中所述控制器進(jìn)一步經(jīng)配置以通過(guò)在值的范圍中掃掠所述頻率控制信號(hào)而進(jìn)行搜索。
12.—種時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其包含 振蕩器,其經(jīng)配置以響應(yīng)于第一頻率控制信號(hào)及第二頻率控制信號(hào)而產(chǎn)生第一時(shí)鐘信號(hào); 分頻器,其經(jīng)配置以接收所述第一時(shí)鐘信號(hào),且產(chǎn)生輸出時(shí)鐘信號(hào); 相位檢測(cè)器,其經(jīng)配置以接收數(shù)據(jù)輸入信號(hào)及所述輸出時(shí)鐘信號(hào),且產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出信號(hào)及相位檢測(cè)信號(hào); 環(huán)路濾波器,其經(jīng)配置以通過(guò)對(duì)所述相位檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波而產(chǎn)生所述第二頻率控制信號(hào);及 控制器,其經(jīng)配置以基于所述第一時(shí)鐘信號(hào)、所述輸出時(shí)鐘信號(hào)及所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的測(cè)量而使用所述第一頻率控制信號(hào)來(lái)控制所述振蕩器的頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其中所述振蕩器經(jīng)配置以改變所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率,其中對(duì)所述第一頻率控制信號(hào)的敏感性大于對(duì)所述第二頻率控制信號(hào)的敏感性。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其中所述控制器進(jìn)一步經(jīng)配置以產(chǎn)生預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào),且所述分頻器進(jìn)一步經(jīng)配置以通過(guò)使所述第一時(shí)鐘信號(hào)除以所述預(yù)定標(biāo)器控制信號(hào)的值而產(chǎn)生所述輸出時(shí)鐘信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其進(jìn)一步包含轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器,所述轉(zhuǎn)變密度檢測(cè)器耦合到所述輸出時(shí)鐘信號(hào)及所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào),且經(jīng)配置以產(chǎn)生指示所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào)相對(duì)于所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的頻率的轉(zhuǎn)變密度的轉(zhuǎn)變密度信號(hào),且其中所述測(cè)量包含所述轉(zhuǎn)變密度信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其進(jìn)一步包含頻率比較器,所述頻率比較器耦合到所述第一時(shí)鐘信號(hào)及所述輸出時(shí)鐘信號(hào),且經(jīng)配置以產(chǎn)生指示所述第一時(shí)鐘信號(hào)與所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的相對(duì)頻率的頻率比較信號(hào),且其中所述測(cè)量進(jìn)一步包含所述頻率比較信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其中所述控制器進(jìn)一步經(jīng)配置以搜索導(dǎo)致所述測(cè)量滿足鎖定標(biāo)準(zhǔn)的所述第一頻率控制信號(hào)的值。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其中所述控制器進(jìn)一步經(jīng)配置以通過(guò)在值的范圍中掃掠所述第一頻率控制信號(hào)而進(jìn)行搜索。
19.一種用于時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法,其包含 測(cè)量指示第一時(shí)鐘信號(hào)與輸出時(shí)鐘信號(hào)的相對(duì)頻率的頻率比較; 測(cè)量指示數(shù)據(jù)輸入信號(hào)相對(duì)于所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的所述頻率的轉(zhuǎn)變密度的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度; 搜索允許將數(shù)字時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路鎖定到所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的電路設(shè)定,其中所述鎖定是基于所述所測(cè)得的頻率比較及所述所測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其進(jìn)一步包含跟蹤所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào),其中跟蹤所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào)包含調(diào)整所述數(shù)字時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的所述電路設(shè)定以跟蹤所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的頻率,且是在所述搜索滿足搜索標(biāo)準(zhǔn)之后執(zhí)行。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法,其進(jìn)一步包含保持所述數(shù)字時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的所述電路設(shè)定,其中所述保持所述數(shù)字時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的所述電路設(shè)定是在所述跟蹤不滿足跟蹤標(biāo)準(zhǔn)之后執(zhí)行。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中所述搜索包含 在值的范圍中掃掠設(shè)定,直到所述所測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度滿足標(biāo)準(zhǔn)為止,其中針對(duì)所述設(shè)定的每一值執(zhí)行所述測(cè)量指示所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào)相對(duì)于所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的所述頻率的轉(zhuǎn)變密度的所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中所述方法由包括時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的電路執(zhí)行,所述時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路帶有預(yù)定標(biāo)器及具有范圍控制及頻率控制的壓控振蕩器,且其中所述搜索允許將所述數(shù)字時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路鎖定到所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的電路設(shè)定包含 在預(yù)定標(biāo)控制值的范圍中掃掠預(yù)定標(biāo)控制信號(hào); 在用于所述預(yù)定標(biāo)控制的每一值的范圍控制值的范圍中掃掠范圍控制;及 在用于所述范圍控制的每一值的頻率控制值的范圍中掃掠頻率控制,直到所述所測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度滿足標(biāo)準(zhǔn)為止。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中所述方法由包括時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的電路執(zhí)行,所述時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路帶有預(yù)定標(biāo)器及具有范圍控制及頻率控制的壓控振蕩器,且其中所述搜索允許將所述數(shù)字時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路鎖定到所述數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的電路設(shè)定包含 在預(yù)定標(biāo)控制值的范圍中掃掠預(yù)定標(biāo)控制; 在用于所述預(yù)定標(biāo)控制的每一值的范圍控制值的范圍中掃掠范圍控制;及在用于所述范圍控制的每 一值的頻率控制值的范圍中掃掠頻率控制,直到所述所測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度及所述所測(cè)得的頻率比較滿足標(biāo)準(zhǔn)為止。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置,其接收串行數(shù)據(jù)流,且產(chǎn)生經(jīng)恢復(fù)的時(shí)鐘及數(shù)據(jù)信號(hào)。所述時(shí)鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置在一頻率范圍上且在不使用外部參考時(shí)鐘的情況下操作。第一環(huán)路將第一時(shí)鐘信號(hào)供應(yīng)到第二環(huán)路。所述第二環(huán)路修改所述第一時(shí)鐘信號(hào)以產(chǎn)生經(jīng)恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào),且使用所述恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生經(jīng)恢復(fù)的數(shù)據(jù)信號(hào)。所述第一環(huán)路基于頻率比較及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變密度度量而改變所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
文檔編號(hào)H03L7/085GK102763336SQ201180009941
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者伊恩·凱爾斯 申請(qǐng)人:維特賽半導(dǎo)體公司