JP2004080792A

JP2004080792A - クロック及びデータ復元回路及び方法

Info

Publication number: JP2004080792A
Application number: JP2003294824A
Authority: JP
Inventors: Ju-Hyung Kim; 金　周　亨
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2004-03-11
Also published as: KR20040017184A; US20040036516A1; US7254201B2; KR100448707B1

Abstract

【課題】　受信データに正確に同期した復元クロック信号を発生することができるクロック及びデータ復元回路とクロック及びデータ復元方法とを提供する。
【解決手段】　クロック信号を入力して３６０／Ｎ×Ｋ（Ｎは整数、Ｋは０からＮ−１までの整数）度だけ差を有するＮ個のクロック信号を発生するクロック信号発生器、受信データの状態遷移時にＮ個のクロック信号のうち第Ｉ（Ｉは１からＮまでの整数）番目クロック信号が第１状態であって第Ｉ+１番目クロック信号が第２状態ならば第Ｉ+２番目クロック信号を復元クロック信号として発生する位相選択器、及び位相選択器から出力された復元クロック信号に応答して受信データを入力して復元クロック信号に同期された復元データを発生する復元データ発生器で構成される。
【選択図】　　図３

Description

　本発明はクロック及びデータ復元回路に係り、特に受信データに同期したクロック信号を発生するクロック及びデータ復元回路に関する。

　コンピュータと周辺機器との間のデータ伝送のために用いられるインターフェース規格の一つに汎用直列バス規格（ＵＳＢ）がある。
　この規格によれば、コンピュータ及び周辺機器には汎用直列バス送信部と汎用直列バス受信部とを各々備え、クロック信号は伝送されず、ＮＲＺ（非ゼロ復帰）またはＮＲＺＩ（非ゼロ復帰反転）フォーマットのデータだけが伝送される。したがって、汎用直列バス受信部で受信データを利用してクロック信号を復元しなければならない。

　一般的に、汎用直列バス送信部と汎用直列バス受信部とは同一のクロック信号を用いる。したがって、汎用直列バス受信部で用いられるクロック信号と汎用直列バス送信部で用いられるクロック信号とは周波数は同一であるが位相が違う場合がある。そこで、汎用直列バス受信部は汎用直列バス送信部から入力される受信データから、汎用直列バス送信部で用いられるクロック信号と周波数及び位相が同一のクロック信号を復元するためのクロック及びデータ復元回路を備え、受信データに同期した復元クロック信号を発生する。

　図１は、従来のクロック及びデータ復元回路の一例のブロック図であって、位相検出器１０、双方向シフトレジスタ１２、位相選択器１４、クロック発生器１６、及び多重位相クロック発生器１８で構成されている。
　図１に示したブロックそれぞれの機能を説明すれば次の通りである。

　位相検出器１０は、受信データＲＤＡＴＡと位相選択器１４から出力される復元クロック信号ＲＣＣＫとの位相を比較し、受信データＲＤＡＴＡの位相が復元クロック信号ＲＣＣＫの位相より早ければダウン信号ＤＮを発生させる。受信データＲＤＡＴＡの位相が復元クロック信号ＲＣＣＫの位相より遅ければアップ信号ＵＰを発生させる。双方向シフトレジスタ１２はダウン信号ＤＮに応答して下降計数をして、アップ信号ＵＰに応答して上昇計数をして制御信号ＣＯＮを発生する。位相選択器１４は制御信号ＣＯＮに応答して多重位相クロック発生器１８から出力されるクロック信号Ｐ１，Ｐ２，．．．，Ｐｎのうちの一つのクロック信号を選択して復元クロック信号ＲＣＣＫとして出力する。

　クロック発生器１６は受信クロック信号ＲＸＣＫを発生する。多重位相クロック発生器１８は受信クロック信号ＲＸＣＫを入力して周波数は同一であって、位相は（３６０／Ｎ）×Ｋ度（ここで、Ｋは０からＮ−１の間の整数である）だけ差があるＮ個のクロック信号Ｐ１〜ＰＮを発生する。仮に、Ｎが８ならば、多重位相クロック発生器１８から出力される８個のクロック信号は互いに４５度の位相差があるクロック信号であって、０度、４５度、９０度、１３５度、１８０度、２２５度、２７０度、３１５度の位相差を有するクロック信号である。クロック発生器１６から発生する受信クロック信号ＲＸＣＫは汎用直列バス送信部（図示せず）から受信データＲＤＡＴＡを伝送するために用いられるクロック信号と同一の周波数を有するクロック信号である。

　図２は、図１に示したクロック及びデータ復元回路の動作を説明するための動作タイミング図である。
　まず、位相検出器１０が受信データＲＤＡＴＡと復元クロック信号ＲＣＣＫとの位相を比較する。もしも双方向シフトレジスタ１２から出力される制御信号ＣＯＮの初期値が１であって、位相選択器１４によって選択されたクロック信号がＣＫ０であれば、復元クロック信号ＲＣＣＫはクロック信号ＣＫ０になる。したがって、位相検出器１０は受信データＲＤＡＴＡの位相が復元クロック信号ＲＣＣＫの位相より遅いのでアップ信号ＵＰを発生する。すると、双方向シフトレジスタ１２が上昇計数をして制御信号ＣＯＮの値を２にする。

　位相選択器１４は制御信号ＣＯＮに応答してクロック信号ＣＫ４５を復元クロック信号ＲＣＣＫとして発生する。位相検出器１０は受信データＲＤＡＴＡと復元クロック信号ＲＣＣＫとの位相を再び比較して、受信データＲＤＡＴＡの位相が復元クロック信号ＲＣＣＫの位相より遅いのでアップ信号ＵＰを発生する。すると、双方向シフトレジスタ１２が上昇計数をして制御信号ＣＯＮの値を３にする。位相選択器１４は制御信号ＣＯＮに応答してクロック信号ＣＫ９０を復元クロック信号ＲＣＣＫとして発生する。位相検出器１０は受信データＲＤＡＴＡと復元クロック信号ＲＣＣＫとの位相を再び比較して、受信データＲＤＡＴＡの位相が復元クロック信号ＲＣＣＫの位相より早いのでダウン信号ＤＮを発生する。すると、双方向シフトレジスタ１２が下降計数をして制御信号ＣＯＮの値を２にする。

　上述したような動作を実行することにより受信データＲＤＡＴＡに同期した復元クロック信号ＲＣＣＫが発生するようになるが、クロック信号ＣＫ４５とクロック信号ＣＫ９０とが反復的に復元クロック信号ＲＣＣＫとして発生する。
　したがって、従来のクロック及びデータ復元回路では、受信データＲＤＡＴＡに正確に同期した復元クロック信号ＲＣＣＫを発生することができないという問題がある。

　また、従来のクロック及びデータ復元回路では、受信データＲＤＡＴＡに同期した復元クロック信号ＲＣＣＫを発生するためには最大Ｎクロック周期を必要とするという問題もある。
　仮に、受信データＲＤＡＴＡと復元クロック信号ＲＣＣＫとを速やかに同期させるためにＮを小さくすると、受信データＲＤＡＴＡと復元クロック信号ＲＣＣＫとの同期は合わせられても、受信データＲＤＡＴＡと復元クロック信号ＲＣＣＫとの位相差が大きくなるという問題がある。

　本発明の目的は、受信データに正確に同期した復元クロック信号を発生することができるクロック及びデータ復元回路を提供することにある。
　本発明の他の目的は、１クロック周期内で受信データと復元クロック信号との間の同期が可能なクロック及びデータ復元回路を提供することにある。
　本発明のまた他の目的は、前記目的と他の目的を達成するためのクロック及びデータ復元方法を提供することにある。

　前記目的と他の目的を達成するための本発明のクロック及びデータ復元回路は、各々が相異なった位相を有する複数個のクロック信号を発生するクロック信号発生器と、受信データの状態遷移時に、前記複数個のクロック信号の第１クロック信号が第１状態であり、前記複数個のクロック信号の第２クロック信号が第２状態ならば前記複数個のクロック信号中の一つのクロック信号を復元クロック信号として選択する位相選択器と、前記受信データを入力して前記位相選択器から出力される前記復元クロック信号と同期した復元データを発生する復元データ発生器とを備えることを特徴とする。

　前記クロック信号は、相互に３６０／Ｎ×Ｋ度だけの位相差を有し、Ｎは整数であり、Ｋは０からＮ−１までの整数であることを特徴とする。
　前記位相選択器は、前記複数個のクロック信号の第１クロック信号はＩ番目クロック信号であり、前記複数個のクロック信号の第２クロック信号はＩ+１番目クロック信号であり、前記Ｉは１からＮまでの整数であって、前記Ｎ個のクロック信号のうちＩ+２番目クロック信号を前記復元クロック信号として発生することを特徴とする。

　前記位相選択器は、前記受信データが状態遷移時に前記Ｎ個のクロック信号を入力してＮ個のクロック信号及びＮ個の反転されたクロック信号を発生するＮ個のフリップ・フロップと、前記Ｎ個のクロック信号のうち第Ｉ番目クロック信号の反転された信号と前記第Ｉ+１番目クロック信号とを各々論理積演算するＮ個の論理積ゲートと、前記Ｎ個の論理積ゲートそれぞれの出力信号に応答して前記第Ｉ+２番目クロック信号を前記復元クロック信号として発生するＮ個のスイッチとを備えることを特徴とする。
　前記復元データ発生器は、前記復元クロック信号の反転された信号に応答して前記受信データを入力して前記復元データを発生するフリップ・フロップを備えることを特徴とする。

　前記他の目的を達成するための本発明のクロック及びデータ復元方法は、各々が相異なった位相を有する複数個のクロック信号を発生する段階と、受信データの状態遷移時に、前記複数個のクロック信号の第１クロック信号が第１状態であり、前記複数個のクロック信号の第２クロック信号が第２状態ならば前記複数個のクロック信号中の一つのクロック信号を復元クロック信号として選択する段階と、前記受信データを入力して前記位相選択器から出力される前記復元クロック信号と同期された復元データを発生する段階とを備えることを特徴とする。

　本発明のクロック及びデータ復元回路及び方法は、受信データを入力して復元クロック信号を発生し、復元クロック信号に正確に同期した復元データを発生することによってクロック信号に正確に同期したデータを発生することができる。
　また、本発明のクロック及びデータ復元回路及び方法は、１クロック周期以内に復元クロック信号を発生することが可能である。

　以下、添附した図面を参照しながら本発明のクロック及びデータ復元回路及び方法を説明する。
　図３は、本発明のクロック及びデータ復元回路の実施例のブロック図であって、位相選択器２０、クロック発生器２２、多重位相クロック発生器２４、Ｄフリップ・フロップ２６、及びインバータＩ１、Ｉ２で構成されている。
　図３に示したブロックそれぞれの機能を説明すれば次の通りである。

　クロック発生器２２及び多重位相クロック発生器２４は、図１に示したクロック発生器１６及び多重位相クロック発生器１８の機能と同一である。
　位相選択器２０は、受信データＲＤＡＴＡに応答して多重位相クロック発生器２４から出力されるクロック信号Ｐ１，Ｐ２，．．．，Ｐｎのうちの一つを選択してクロック信号ＳＲＣＣＫとして出力する。インバータＩ１、Ｉ２は位相選択器２０から出力される信号をバッファして復元クロック信号ＲＣＣＫを発生する。Ｄフリップ・フロップ２６はインバータＩ１から出力されるクロック信号に応答して受信データＲＤＡＴＡを入力し、復元クロック信号ＲＣＣＫに同期した復元データＲＲＤＡＴＡを発生する。

　図４は、図３に示した位相選択器の実施例の回路図であって、Ｄフリップ・フロップ３０−１〜３０−８、ＡＮＤゲートＡＮＤ１〜ＡＮＤ８、及びスイッチＳＷ１〜ＳＷ８で構成されている。
　図４に示した実施例の回路は、多重位相クロック発生器が８個のクロック信号ＣＫ０、ＣＫ４５、ＣＫ９０、ＣＫ１３５、ＣＫ１８０、ＣＫ２２５、ＣＫ２７０、ＣＫ３１５を発生する場合の位相選択器の構成を示すものである。

　Ｄフリップ・フロップ３０−１〜３０−８各々は、受信データＲＤＡＴＡの上昇エッジに応答してクロック信号ＣＫ０〜ＣＫ３１５を発生する。ＡＮＤゲートＡＮＤ１〜ＡＮＤ２の各々は、Ｄフリップ・フロップ３０−１〜３０−８それぞれの出力信号Ｑ１〜Ｑ８とＤフリップ・フロップ３０−８，３０−１〜３０−７それぞれの反転出力信号Ｑ８Ｂ、Ｑ１Ｂ〜Ｑ７Ｂとを論理積演算する。すなわち、Ｄフリップ・フロップ３０−１〜３０−８とＡＮＤゲートＡＮＤ１〜ＡＮＤ８とは受信データＲＤＡＴＡの上昇エッジから隣接するクロック信号の“ロー”レベルから“ハイ”レベルへの状態遷移を検出する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ８の各々はＡＮＤゲートＡＮＤ１〜ＡＮＤ８それぞれの出力信号に応答してクロック信号ＣＫ４５〜ＣＫ３１５、ＣＫ０を選択してクロック信号ＳＲＣＣＫとして出力する。

　図４に示した位相選択器受信データＲＤＡＴＡの上昇エッジから隣接するクロック信号ＣＫＩ（Ｉは１からＮまでの整数）、ＣＫ（Ｉ+１）各々が“ロー”レベル、“ハイ”レベルならば検出信号を発生し、この検出信号に応答してクロック信号ＣＫ（Ｉ+２）をクロック信号ＳＲＣＣＫとして出力する。検出信号とはＡＮＤゲートＡＮＤ１〜ＡＮＤ８それぞれの出力信号をいう。

　図５Ａ、図５Ｂは、本発明のクロック及びデータ復元回路の動作を説明するための動作タイミング図である。
　まず、図５Ａを参照してクロック及びデータ復元回路の動作を説明する。
　Ｄフリップ・フロップ３０−１〜３０−８の各々が、受信データＲＤＡＴＡの上昇エッジに応答してクロック信号ＣＫ０〜ＣＫ３１５の各々を入力して出力信号Ｑ１、Ｑ１Ｂ〜Ｑ３１５、Ｑ３１５Ｂを発生する。この時、クロック信号ＣＫ２２５、ＣＫ２７０各々が“ロー”レベルと“ハイ”レベルであるので、Ｄフリップ・フロップ３０−６の反転出力信号Ｑ６ＢとＤフリップ・フロップ３０−７の出力信号Ｑ７とが“ハイ”レベルになる。ＡＮＤゲートＡＮＤ７は“ハイ”レベルの出力信号を発生し、他のＡＮＤゲートＡＮＤ１〜６、ＡＮＤ８は“ロー”レベルの出力信号を発生する。これにより、スイッチＳＷ７がオンされてクロック信号ＣＫ３１５をクロック信号ＳＲＣＣＫとして出力する。すなわち、クロック信号ＣＫ３１５が復元クロック信号ＲＣＣＫとして発生する。この時、他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ６、ＳＷ８はオフされる。そして、Ｄフリップ・フロップ２６は反転クロック信号ＳＲＣＣＫに応答して受信データＲＤＡＴＡを入力して復元クロック信号ＲＣＣＫに正確に同期した復元データＲＲＤＡＴＡを発生する。

　次に、図５Ｂを参照してクロック及びデータ発生回路の動作を説明する。
　受信データＲＤＡＴＡの上昇エッジでクロック信号ＣＫ１８０が“ロー”レベル、クロック信号ＣＫ２２５が“ハイ”レベルであるので、Ｄフリップ・フロップ３０−５の反転出力信号Ｑ５Ｂ及びＤフリップ・フロップ３０−６の出力信号Ｑ６がすべて“ハイ”レベルになる。ＡＮＤゲートＡＮＤ６は“ハイ”レベルの信号を発生する。すると、スイッチＳＷ６がオンされてクロック信号ＣＫ２７０をクロック信号ＳＲＣＣＫとして出力する。すなわち、クロック信号ＳＲＣＣＫが復元クロック信号ＲＣＣＫとして発生する。そして、クロック信号ＳＲＣＣＫの反転された信号に応答してＤフリップ・フロップ２６は受信データＲＤＡＴＡを入力して復元クロック信号ＲＣＣＫに正確に同期した復元データＲＲＤＡＴＡを発生する。

　図５Ａ、図５Ｂのタイミング図から分かるように、本発明のクロック及びデータ復元回路は、復元クロック信号ＲＣＣＫを利用して復元データＲＲＤＡＴＡを発生することによって復元クロック信号ＲＣＣＫに正確に同期した復元データＲＲＤＡＴＡを発生することができる。
　また、本発明のクロック及びデータ復元回路は、１クロック周期以内に復元クロック信号ＲＣＣＫを発生することができる。

　したがって、速いクロック周期内に受信データと復元クロック信号との間に同期を必要とする汎用直列バス２．０規格による汎用直列バス受信機に有利に用いることができる。
　前記では本発明の望ましい実施例を参照して説明したが、該技術分野の熟練された当業者は特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更できることを理解しなければならない。

従来のクロック及びデータ復元回路の一例のブロック図である。図１に示したクロック及びデータ復元回路の動作を説明するための動作タイミング図である。本発明のクロック及びデータ復元回路の実施例のブロック図である。図３に示した位相選択器の実施例の回路図である。本発明のクロック及びデータ復元回路の動作を説明するための動作タイミング図である（その１）。本発明のクロック及びデータ復元回路の動作を説明するための動作タイミング図である（その２）。

符号の説明

　　　　２０　　位相選択器
　　　　２２　　クロック発生器
　　　　２４　　多重位相クロック発生器
　　　　２６　　Ｄフリップ・フロップ

Claims

　各々が相異なった位相を有する複数個のクロック信号を発生するクロック信号発生器と；
　受信データの状態遷移時に、前記複数個のクロック信号の第１クロック信号が第１状態であり、前記複数個のクロック信号の第２クロック信号が第２状態ならば前記複数個のクロック信号中の一つのクロック信号を復元クロック信号として選択する位相選択器と；
　前記受信データを入力して前記位相選択器から出力される前記復元クロック信号と同期した復元データを発生する復元データ発生器と、
を備えることを特徴とするクロック及びデータ復元回路。
　前記クロック信号は、
　相互に３６０／Ｎ×Ｋ度だけの位相差を有し、Ｎは整数であり、Ｋは０からＮ−１までの整数であることを特徴とする請求項１に記載のクロック及びデータ復元回路。
　前記位相選択器は、
　前記複数個のクロック信号の第１クロック信号はＩ番目クロック信号であり、前記複数個のクロック信号の第２クロック信号はＩ+１番目クロック信号であり、前記Ｉは１からＮまでの整数であって、
　前記Ｎ個のクロック信号のうちＩ+２番目クロック信号を前記復元クロック信号として発生することを特徴とする請求項２に記載のクロック及びデータ復元回路。
　前記位相選択器は、
　前記受信データが状態遷移時に前記Ｎ個のクロック信号を入力してＮ個のクロック信号及びＮ個の反転されたクロック信号を発生するＮ個のフリップ・フロップと；
　前記Ｎ個のクロック信号のうち第Ｉ番目クロック信号の反転された信号と前記第Ｉ+１番目クロック信号とを各々論理積演算するＮ個の論理積ゲートと；
　前記Ｎ個の論理積ゲートそれぞれの出力信号に応答して前記第Ｉ+２番目クロック信号を前記復元クロック信号として発生するＮ個のスイッチと、
を備えることを特徴とする請求項３に記載のクロック及びデータ復元回路。
　前記復元データ発生器は、
　前記復元クロック信号の反転された信号に応答して前記受信データを入力して前記復元データを発生するフリップ・フロップを備えることを特徴とする請求項１に記載のクロック及びデータ復元回路。
　各々が相異なった位相を有する複数個のクロック信号を発生する段階と；
　受信データの状態遷移時に、前記複数個のクロック信号の第１クロック信号が第１状態であり、前記複数個のクロック信号の第２クロック信号が第２状態ならば前記複数個のクロック信号中の一つのクロック信号を復元クロック信号として選択する段階と；
　前記受信データを入力して前記位相選択器から出力される前記復元クロック信号と同期された復元データを発生する段階と、
を備えることを特徴とするクロック及びデータ復元方法。
　前記クロック信号は、
　相互に３６０／Ｎ×Ｋ度だけの位相差を有し、Ｎは整数であり、Ｋは０からＮ−１までの整数であることを特徴とする請求項６に記載のクロック及びデータ復元方法。
　前記位相選択段階は、
　前記複数個のクロック信号の第１クロック信号はＩ番目クロック信号であり、前記複数個のクロック信号の第２クロック信号はＩ+１番目クロック信号であり、前記Ｉは１からＮまでの整数であって、
　前記Ｎ個のクロック信号のうちＩ+２番目クロック信号を前記復元クロック信号として発生することを特徴とする請求項７に記載のクロック及びデータ復元方法。
　前記位相選択段階は、
　前記受信データが状態遷移時に前記Ｎ個のクロック信号を入力してＮ個のクロック信号及びＮ個の反転されたクロック信号を発生する段階と；
　前記Ｎ個のクロック信号のうち第Ｉ番目クロック信号の反転された信号と前記第Ｉ+１番目クロック信号とを各々論理積演算する段階と；
　前記Ｎ個の論理積演算されたそれぞれの出力信号に応答して前記第Ｉ+２番目クロック信号を前記復元クロック信号として発生する段階と、
を備えることを特徴とする請求項８に記載のクロック及びデータ復元方法。
　前記復元データ発生段階は、
前記復元クロック信号の反転された信号に応答して前記受信データを入力して前記復元データを発生することを特徴とする請求項６に記載のクロック及びデータ復元方法。