專利名稱：時鐘產(chǎn)生電路及相關(guān)數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種時鐘產(chǎn)生電路以及使用該時鐘產(chǎn)生電路的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，特別涉及一種利用具有清除功能的數(shù)字低通濾波器的時鐘產(chǎn)生電路以及使用該時鐘產(chǎn)生電路的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。
背景技術(shù)：
在互應(yīng)式數(shù)字視頻(Digital Video Interactive，DVI)或高定義媒體接口(High Definition Media Interface，HDMI)等數(shù)字電視的數(shù)據(jù)接口中，都會使用一數(shù)據(jù)恢復(fù)電路將包含紅、藍(lán)、綠等不同顏色視頻數(shù)據(jù)的串行信號中的數(shù)據(jù)恢復(fù)。數(shù)據(jù)恢復(fù)電路一般包含反饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)(Feedback-based datarecovery)以及前饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)(Feedforward-based data recovery)。
圖1顯示反饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)的電路架構(gòu)。如該圖所示，反饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路10包含了時鐘產(chǎn)生單元11與相位檢測及取樣單元12。時鐘產(chǎn)生單元11接收一參考時鐘后，產(chǎn)生多相位時鐘(或單一相位時鐘)。相位檢測及取樣單元12接收一輸入信號并根據(jù)多相位時鐘產(chǎn)生一輸出信號，同時產(chǎn)生一相位調(diào)整信號。時鐘產(chǎn)生單元11是根據(jù)相位調(diào)整信號來調(diào)整多相位時鐘的相位。時鐘產(chǎn)生單元11可以是鎖相回路(Phase Locked Loop，PLL)、延遲鎖定回路(Delay Locked Loop，DLL)、或是延遲單元(Delay Unit)等。所以，反饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路10是在產(chǎn)生輸出信號后，再根據(jù)輸出信號的狀態(tài)來產(chǎn)生相位調(diào)整信號。
圖2顯示前饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)的電路架構(gòu)。如該圖所示，前饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路20包含了一時鐘產(chǎn)生單元21、一超取樣單元(Over-sampling unit)22、一最佳相位檢測單元(Optimum Phase detecting unit)23、以及一多路復(fù)用器(Multiplexer，MUX)24。時鐘產(chǎn)生單元21接收一參考時鐘后，產(chǎn)生多相位時鐘。超取樣單元22接收輸入數(shù)據(jù)，并根據(jù)多相位時鐘來超取樣輸入數(shù)據(jù)而產(chǎn)生多個取樣數(shù)據(jù)。最佳相位檢測單元23根據(jù)多個取樣數(shù)據(jù)產(chǎn)生一選擇信號。多路復(fù)用器24即根據(jù)選擇信號輸出多個取樣數(shù)據(jù)中的一個取樣信號作為輸出信號。由于該前饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路20需要超取樣輸入數(shù)據(jù)，因此需要高頻的多相位時鐘作為取樣時鐘。
在“A 2-1600-MHz CMOS Clock Recovery PLL with Low-Vdd Capability”(IEEE Journal of Solid-State Circuits，Vol.34，No.12，December 1999)中，Larsson揭露了一種將壓控振蕩回路(VCO loop)與數(shù)據(jù)恢復(fù)回路(datarecovery loop)分開獨立設(shè)計的反饋式相位選取時鐘恢復(fù)鎖相回路(feedback phase selection clock recovery PLL)，其具有兩回路的頻寬可分別獨立設(shè)計、以及在相位選取時不會產(chǎn)生遽烈的相位切換等優(yōu)點。然而其卻具有數(shù)據(jù)恢復(fù)的跟蹤時間(tracking time)較長，無法快速達(dá)到最佳取樣相位的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的之一是提供一種可使跟蹤時間縮短的時鐘產(chǎn)生電路。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可使跟蹤時間縮短的反饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。
依據(jù)本發(fā)明的實施例，是揭露一種數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其包含一壓控震蕩器，是產(chǎn)生一取樣信號與多個多相位時鐘；一多路復(fù)用器，是接收前述多相位時鐘，并根據(jù)一選擇信號選擇該多相位時鐘的其中一時鐘輸出；一相位頻率檢測器，是接收前述多路復(fù)用器的輸出信號與一參考時鐘，并產(chǎn)生一相位頻率誤差信號；一電荷泵浦與回路濾波器，是接收前述相位頻率誤差信號并產(chǎn)生一控制電壓；一相位檢測器，是接收前述取樣信號與一輸入信號，并產(chǎn)生一相位誤差信號；一數(shù)字低通濾波器，是接收前述相位誤差信號，并產(chǎn)生前述選擇信號；以及一觸發(fā)器，是接收前述輸入信號，并根據(jù)前述取樣信號來取樣該輸入信號，并產(chǎn)生一輸出數(shù)據(jù)；其中前述數(shù)字低通濾波器在產(chǎn)生前述選擇信號以指示該多路復(fù)用器切換相位時，清除本身的相位累計誤差值。
依據(jù)本發(fā)明的實施例，亦揭露一種時鐘產(chǎn)生電路，是根據(jù)一輸入信號與一參考時鐘產(chǎn)生一取樣時鐘，該時鐘產(chǎn)生電路包含一壓控震蕩器，是產(chǎn)生一取樣信號與多個多相位時鐘；一多路復(fù)用器，是接收前述多相位時鐘，并根據(jù)一選擇信號選擇該多相位時鐘的其中一時鐘輸出；一相位頻率檢測器，是接收前述多路復(fù)用器的輸出信號與一參考時鐘，并產(chǎn)生一相位頻率誤差信號；一電荷泵浦與回路濾波器，是接收前述相位頻率誤差信號并產(chǎn)生一控制電壓；一相位檢測器，是接收前述取樣信號與前述輸入信號，并產(chǎn)生一相位誤差信號；以及一數(shù)字低通濾波器，是接收前述相位誤差信號，并產(chǎn)生前述選擇信號；其中前述數(shù)字低通濾波器在產(chǎn)生前述選擇信號以指示該多路復(fù)用器切換相位時，清除本身的相位累計誤差值。
依據(jù)本發(fā)明的實施例，亦揭露一種數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其包含一壓控振蕩回路，是接收一參考時鐘以產(chǎn)生一取樣時鐘，該壓控振蕩回路是包含一多相位壓控振蕩器，是產(chǎn)生多個具有不同相位的時鐘信號，并依據(jù)一選擇信號選取前述時鐘信號之一；以及一數(shù)據(jù)恢復(fù)回路，是依據(jù)前述取樣信號與一輸入信號產(chǎn)生前述選擇信號，該數(shù)據(jù)恢復(fù)回路是包含一相位檢測器，是依據(jù)前述取樣信號與前述輸入信號，產(chǎn)生一相位誤差信號；以及一數(shù)字低通濾波器，是依據(jù)前述相位誤差信號，產(chǎn)生前述選擇信號；其中前述數(shù)字低通濾波器在產(chǎn)生前述選擇信號以指示該多相位壓控振蕩器切換所選取的相位時，清除本身的相位累計誤差值。


圖1顯示反饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)的電路架構(gòu)。
圖2顯示前饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)的電路架構(gòu)。
圖3為本發(fā)明的反饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的第一實施例。
圖4顯示以Matlab等軟件來設(shè)計圖3的數(shù)字低通濾波器的實施例。
圖5為本發(fā)明的反饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的第二實施例。
圖6顯示以Matlab等軟件來設(shè)計圖3的數(shù)字低通濾波器的實施例。
附圖符號說明10反饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路11時鐘產(chǎn)生單元12相位檢測及取樣單元20前饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路21時鐘產(chǎn)生單元22超取樣單元23最佳相位檢測單元24、48多路復(fù)用器42電荷泵浦與回路濾波器
43壓控震蕩器46D型觸發(fā)器41相位頻率檢測器47分頻器44數(shù)字濾波器45相位檢測器60、80數(shù)據(jù)恢復(fù)電路64、84數(shù)字濾波器具體實施方式
以下參考圖式詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例中所揭露的時鐘產(chǎn)生電路以及使用該時鐘產(chǎn)生電路的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。
圖3為本發(fā)明時鐘產(chǎn)生電路的第一實施例以及使用該電路的反饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。如該圖所示，恢復(fù)電路60包含有由一相位頻率檢測器(phasefrequency detector)41、一電荷泵浦與回路濾波器(charge pump and loopfilter)42、一多相位壓控震蕩器(multi-phase VCO)43、一多路復(fù)用器48、及一分頻器47所構(gòu)成的壓控振蕩回路(在圖3中顯示為回路A)、以及由一數(shù)字低通濾波器(digital low-pass filter)64、及一相位檢測器(phasedetector)65所構(gòu)成的數(shù)據(jù)恢復(fù)回路(在圖3中顯示為回路B)、以及一D型觸發(fā)器46。圖3中所示的各個組件的實施方式可參照前述Larsson文獻(xiàn)的教導(dǎo)，是為熟習(xí)此項技術(shù)者所廣泛悉知，故不在此贅述。
恢復(fù)電路60中的數(shù)字低通濾波器64具有清除相位檢測器65中所暫存的數(shù)值的功能，除了產(chǎn)生選擇信號給多路復(fù)用器48之外，還產(chǎn)生一清除信號給相位檢測器65。而且，數(shù)字低通濾波器64會在每次進(jìn)行相位調(diào)整(不論是向前調(diào)整或者向后調(diào)整)的時候，亦即，當(dāng)選擇信號使能的時候，就會清除本身的相位累計誤差值。數(shù)字低通濾波器64的實現(xiàn)方式將在以下有較詳細(xì)的說明。
另外，相位檢測器65亦可具有清除功能。此處所謂的清除功能，是指相位檢測器65在接收到上述由低通濾波器64所發(fā)出的清除信號時，會將其中所暫存的運算中間數(shù)據(jù)(calculating intermidiate data)全部清除歸零。例如在以流水線架構(gòu)(pipeline structure)實作的相位檢測器中，當(dāng)其接收到該清除信號的時候，即會將暫存在流水線當(dāng)中的數(shù)據(jù)全部清除。上述利用清除信號清除相位檢測器65中的數(shù)據(jù)以及清除數(shù)字低通濾波器64本身的相位累計誤差值的動作，再加上數(shù)字低通濾波器64的選擇信號可以讓多路復(fù)用器48一次調(diào)整多個相位，可以加快跟蹤速度，縮短跟蹤時間(trackingtime)。
圖4顯示以Matlab等軟件來設(shè)計圖3的數(shù)字低通濾波器64的實施例。在此實施例中，信號out代表選擇信號、信號CLR代表清除信號、參數(shù)acc(n)代表相位累計誤差值、參數(shù)N代表每次調(diào)整的相位調(diào)整量、以及參數(shù)K代表臨界相位差。如圖4所示，該程序分成兩個部分，第一部分71是相位累計誤差值acc(n)，第二部分72是根據(jù)相位累計誤差值acc(n)來產(chǎn)生輸出選擇信號out與清除信號CLR。
該數(shù)字低通濾波器64的動作原理說明如下。該數(shù)字低通濾波器64是接收相位檢測器65的輸出信號作為輸入數(shù)據(jù)in，并產(chǎn)生選擇信號out與清除信號CLR。首先，設(shè)定參數(shù)值，亦即設(shè)定相位調(diào)整量N與臨界相位差K。其次，數(shù)字低通濾波器64在每次接收到輸入數(shù)據(jù)in之后，將相位累計誤差值acc(n)加上輸入數(shù)據(jù)in。接著，數(shù)字低通濾波器64在相位累計誤差值acc(n)大于臨界相位差K時，將選擇信號out設(shè)定為相位調(diào)整量N后輸出，且將相位累計誤差值acc(n)清除為0，并使能清除信號CLR；或是當(dāng)相位累計誤差值acc(n)低于臨界相位差-K時，將選擇信號out設(shè)定為相位調(diào)整量-N，且將相位累計誤差值acc(n)清除為0，并使能清除信號CLR。若相位累計誤差值acc(n)介于臨界相位差K與-K之間時，則選擇信號out和清除信號CLR均設(shè)定為0，且不清除相位累計誤差值acc(n)。
因此，數(shù)字低通濾波器64在產(chǎn)生選擇信號out后，會清除之前所累積的相位累計誤差值acc(n)，并使能清除信號CLR。所以，相位檢測器65在被使能的清除信號CLR后，會清除相位檢測器65內(nèi)部的數(shù)據(jù)。如此，在數(shù)字低通濾波器64每次調(diào)整相位后，會重新累計相位累計誤差值acc(n)，而不至于讓調(diào)整相位前的相位累計誤差值acc(n)影響之后的調(diào)整動作。然而，在圖3的恢復(fù)電路60中，相位檢測器65必須要有接收清除信號CLR，并根據(jù)該清除信號CLR清除數(shù)據(jù)的功能。若相位檢測器65不具備該功能，則不適用該實施例。以下說明不需具備清除功能的相位檢測器65的恢復(fù)電路的實施例。
圖5為本發(fā)明的反饋式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的第二實施例。如該圖所示，該恢復(fù)電路80與圖3的恢復(fù)電路60類似，而恢復(fù)電路80與圖3的恢復(fù)電路60的差異是相位檢測器45不需具備清除功能，且數(shù)字低通濾波器84亦不需輸出清除信號。
圖6顯示以Matlab等軟件來設(shè)計圖5的數(shù)字低通濾波器84的實施例。在此實施例中，信號out代表選擇信號、參數(shù)acc(n)代表相位累計誤差值、參數(shù)acctime(n)代表累計時間、參數(shù)N代表每次調(diào)整的相位調(diào)整量、參數(shù)K代表臨界相位差、以及參數(shù)Stoptime代表停止累計時間。如圖6所示，該程序分成兩個部分，第一部分91是累計時間acctime(n)超過停止累計時間Stoptime后，才開始累計相位累計誤差值acc(n)，第二部分92是根據(jù)相位累計誤差值acc(n)來產(chǎn)生選擇信號out。
該數(shù)字低通濾波器84的動作原理說明如下。該數(shù)字低通濾波器84是接收相位檢測器45的輸出信號作為輸入數(shù)據(jù)in，并產(chǎn)生選擇信號out。首先，設(shè)定參數(shù)值，亦即設(shè)定相位調(diào)整量N、臨界相位差K、以及停止累計時間Stoptime。其次，數(shù)字低通濾波器84在每次接收到輸入數(shù)據(jù)in之后，將一時間累計值acctime(n)加1，而且只有在時間累計值acctime(n)大于停止累計時間Stoptime之后，相位累計誤差值acc(n)才會加上輸入數(shù)據(jù)in。接著，數(shù)字低通濾波器84在相位累計誤差值acc(n)大于臨界相位差K時，將選擇信號out設(shè)定為相位調(diào)整量N，且將時間累計值acctime(n)與相位累計誤差值acc(n)清除為0；或是當(dāng)相位累計誤差值acc(n)低于臨界相位差-K時，將選擇信號out設(shè)定為相位調(diào)整量-N，且將時間累計值acctime(n)與相位累計誤差值acc(n)清除為0。若相位累計誤差值acc(n)介于臨界相位差K與-K之間時，則選擇信號out設(shè)定為0，且不清除時間累計值acctime(n)與相位累計誤差值acc(n)。
因此，數(shù)字低通濾波器84在產(chǎn)生選擇信號out后，除了會清除所累積的相位累計誤差值acc(n)之外，還會在等待停止累計時間Stoptime過后，才重新開始累計相位累計誤差值。之所以要等待停止累計時間Stoptime過后才重新開始相位累計誤差值是為了要略過在產(chǎn)生不是0的選擇信號out時所遺留在相位檢測器45內(nèi)的數(shù)據(jù)。所以，停止累計時間Stoptime的大小的設(shè)定方式是在選擇信號out之不為0時(亦即調(diào)整相位后)，相位檢測器45所檢測的第一筆數(shù)據(jù)傳送到數(shù)字低通濾波器84的時間。所以，恢復(fù)電路80所使用的相位檢測器45不需具有清除功能。
以上雖以實施例說明本發(fā)明，但并不因此限定本發(fā)明的范圍，只要不脫離本發(fā)明的要旨，該行業(yè)者可進(jìn)行各種變形或變更。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其包含一壓控震蕩器，是產(chǎn)生一取樣信號與多個多相位時鐘；一多路復(fù)用器，是接收前述多相位時鐘，并根據(jù)一選擇信號選擇該多相位時鐘的其中一時鐘輸出；一相位頻率檢測器，是接收前述多路復(fù)用器的輸出信號與一參考時鐘，并產(chǎn)生一相位頻率誤差信號；一電荷泵浦與回路濾波器，是接收前述相位頻率誤差信號并產(chǎn)生一控制電壓；一相位檢測器，是接收前述取樣信號與一輸入信號，并產(chǎn)生一相位誤差信號；一數(shù)字低通濾波器，是接收前述相位誤差信號，并產(chǎn)生前述選擇信號；以及一觸發(fā)器，是接收前述輸入信號，并根據(jù)前述取樣信號來取樣該輸入信號，并產(chǎn)生一輸出數(shù)據(jù)；其中，前述數(shù)字低通濾波器在產(chǎn)生前述選擇信號以指示該多路復(fù)用器切換相位時，清除本身的相位累計誤差值。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，還包含一分頻器，是配置在前述多路復(fù)用器與前述相位頻率檢測器之間。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其中，前述數(shù)字低通濾波器還輸出一清除信號給前述相位檢測器。
4.一種時鐘產(chǎn)生電路，是根據(jù)一輸入信號與一參考時鐘產(chǎn)生一取樣時鐘，該時鐘產(chǎn)生電路包含一壓控震蕩器，是產(chǎn)生一取樣信號與多個多相位時鐘；一多路復(fù)用器，是接收前述多相位時鐘，并根據(jù)一選擇信號選擇該多相位時鐘的其中一時鐘輸出；一相位頻率檢測器，是接收前述多路復(fù)用器的輸出信號與一參考時鐘，并產(chǎn)生一相位頻率誤差信號；一電荷泵浦與回路濾波器，是接收前述相位頻率誤差信號并產(chǎn)生一控制電壓；一相位檢測器，是接收前述取樣信號與前述輸入信號，并產(chǎn)生一相位誤差信號；以及一數(shù)字低通濾波器，是接收前述相位誤差信號，并產(chǎn)生前述選擇信號；其中，前述數(shù)字低通濾波器在產(chǎn)生前述選擇信號以指示該多路復(fù)用器切換相位時，清除本身的相位累計誤差值。
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，還包含一分頻器，是配置在前述多路復(fù)用器與前述相位頻率檢測器之間。
6.如權(quán)利要求4所述的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其中，前述數(shù)字低通濾波器在產(chǎn)生前述選擇信號后，會等待一預(yù)設(shè)時間后再開始相位累計誤差值。
7.一種數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其包含一壓控振蕩回路，是接收一參考時鐘以產(chǎn)生一取樣時鐘，該壓控振蕩回路是包含一多相位壓控振蕩器，是產(chǎn)生多個具有不同相位的時鐘信號，并依據(jù)一選擇信號選取前述時鐘信號之一；以及一數(shù)據(jù)恢復(fù)回路，是依據(jù)前述取樣信號與一輸入信號產(chǎn)生前述選擇信號，該數(shù)據(jù)恢復(fù)回路是包含一相位檢測器，是依據(jù)前述取樣信號與前述輸入信號，產(chǎn)生一相位誤差信號；以及一數(shù)字低通濾波器，是依據(jù)前述相位誤差信號，產(chǎn)生前述選擇信號；其中，前述數(shù)字低通濾波器在產(chǎn)生前述選擇信號以指示該多相位壓控振蕩器切換所選取的相位時，清除本身的相位累計誤差值。
8.如權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其中，前述數(shù)字低通濾波器還輸出一清除信號給前述相位檢測器。
9.如權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其中，前述數(shù)字低通濾波器在產(chǎn)生前述選擇信號后，會將前述清除信號使能，藉以清除前述相位檢測器的數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其中，前述數(shù)字低通濾波器在產(chǎn)生前述選擇信號后，會等待一預(yù)設(shè)時間后再開始相位累計誤差值。
全文摘要
一種時鐘產(chǎn)生電路以及相關(guān)數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。該時鐘產(chǎn)生電路包含一壓控震蕩器，產(chǎn)生一取樣信號與多相位時鐘；一多路復(fù)用器，接收多相位時鐘，并根據(jù)一選擇信號選擇多相位時鐘的一輸出；一相位頻率檢測器，接收多路復(fù)用器的輸出信號與一參考時鐘，并產(chǎn)生一相位頻率誤差信號；一電荷泵浦與回路濾波器，接收相位頻率誤差信號并產(chǎn)生一控制電壓；一相位檢測器，接收取樣信號與輸入信號，并產(chǎn)生一相位誤差信號；以及一數(shù)字低通濾波器，接收相位誤差信號，并產(chǎn)生選擇信號；數(shù)字低通濾波器在產(chǎn)生選擇信號以指示該多路復(fù)用器切換相位時，清除本身的相位累計誤差值。
文檔編號H04N7/015GK1812268SQ20051000611
公開日2006年8月2日 申請日期2005年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日
發(fā)明者呂昭信 申請人:瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司