JP3581584B2 - Delay amount correction circuit, ATM exchange, and delay amount correction method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタルデータの高速伝送におけるタイミング調整に関し、特にATM交換機等の遅延量を補正する回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の技術は、特開平7−15405号公報の「デジタル伝送路試験方式およびデジタル伝送路試験システム」に記載されているものがある。
【0003】
以下この技術を説明する。図11に、従来例の伝送方式を示す。図11は、送信側からのデータにクロックを並送させる伝送方式を示している。
【0004】
以下、動作および回路構成について説明する。図11に示す送信側LSI4において、フレーム信号に同期した内部論理からのデータ(DATA)を最終段フリップフロップ1においてクロック(CLK)によりリタイミングを行う。このリタイミングを行ったクロックおよびデータを出力バッファ3を介してそれぞれ出力し、伝送線路5を伝搬して受信側LSI12に入力される。ここで、入力されたデータの変化点と、クロックの立ち上がり変化点(立上りエッジ)が同位相の場合、受信側LSIではデータを取り込むためにクロックの位相を調整する必要がある。すなわち、クロックを遅延素子20によって取り込み可能な位相に遅らせて、データの取り込みを行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ネットワークの高速、広帯域への発展により、高速、広帯域ISDN(Integrated Services Digital Network)の需要が拡大している。高速、広帯域ISDNを可能にするATM(Asynchronous Transfer Mode:非同期転送モード)交換方式においては、複数のATM端末からの信号の切り換えを行うATM交換機の大容量化が必須である。
【0006】
装置を大容量化し、且つ、装置規模の増大なく装置の小型化を実現するには、装置に適用するLSI当たりの論理規模を増大することが必須である。そのためには、高集積が可能なCMOS LSIを適用して、装置を構成する必要がある。
【0007】
また、ATM交換機は、各ユニット毎に異なるクロック源を持つため、ユニット間のデータ伝送はクロックを並送させる方式が一般的である。このときLSI、基板、バックボードのピン数不足により、データをパラレル/シリアル(並列/直列)変換してデータ伝送を行う。シリアル変換されたデータ伝送は高速伝送が要求される。例えば、4:1のパラレル/シリアル変換回路によってピン数を低減した場合、シリアルデータはパラレルデータ時の4倍の伝送速度が要求される。そのため、ATM交換機においては、高集積可能なCMOSゲートアレイを用いて高速伝送を行うことが、装置実現における課題となる。
【0008】
伝送速度を制限する要因は、配線長差によるスキュー、データのパターン依存性ジッタ、伝送線路での波形劣化、遅延素子20の遅延量変動などである。これら要因によってタイミングマージンが減少される。
【0009】
前記従来例の構成において、クロックの位相を遅らせる遅延素子20を、CMOSゲートアレイで実現するには、CMOSゲートを遅延素子として用いる方法があるが、CMOSゲートはプロセス、温度・電源変動の影響により、遅延量が大幅に変動する問題がある。これにより受信側フリップフロップのタイミングマージンが減少するため、伝送速度が数十Mbit/s程度に制限される。
そこで本発明は、遅延量の変動を低減させる遅延量補正回路、ATM交換機および遅延量補正方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、入力されたディジタル信号を遅延させる第1の遅延手段と、前記第1の遅延手段により遅延されたディジタル信号を遅延させる第2の遅延手段と、前記入力されたディジタル信号と、前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相差が予め定めた位相差でない場合に、前記第1の遅延手段についての遅延量を変化させる補正手段と、前記第1の遅延手段で遅延されたディジタル信号を出力する出力手段とを有する。例えば、第1および第2の遅延手段の遅延量を同じになるように補正する場合には、出力手段から出力されるディジタル信号と第1の遅延手段により遅延されたディジタル信号とは、前記予め定めた位相差の半分の位相差になるように制御できる。例えば、入力されたディジタル信号がクロックのとき、このクロックの信号の変化点と次の変化点の中間位置で立ち上がるような信号に補正されたものとなる。これにより、変動する位相差に合わせて遅延量を補正することができ、遅延量の変動を低減させることができる。
【0011】
より具体的に、前記補正手段は、前記入力されたディジタル信号と前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相差が予め定めた位相差より大きいか小さいかを判断する比較器と、前記比較器の結果、前記入力されたディジタル信号と前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相差が前記予め定めた位相差より大きいときには、前記遅延量を小さくするように変化させ、前記位相差が前記予め定めた位相差より小さいときには、前記遅延量を大きくするように変化させる制御回路とを備える。この場合、前記補正手段は、前記比較器の結果、同じ結果が、予め定めた回数連続したこと検出するをカウンタをさらに備え、前記制御回路は、前記カウンタにより、前記比較器の結果が、予め定めた回数連続したことを検出したときに前記遅延量の変化の制御を実行するようにしてもよい。前記比較器は、フリップフロップで構成することができる。
【0012】
また、他の解決手段としては、入力されたディジタル信号を遅延させる第1の遅延手段と、前記第1の遅延手段により遅延されたディジタル信号を遅延させる第2の遅延手段と、前記入力されたディジタル信号と前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相を検出し、当該検出した位相の統計に従って前記遅延量の変化を行う補正手段とを有するようにしてもよい。
【0013】
これらの遅延量補正回路は、ATM交換機などの高速伝送におけるクロックなどのタイミング調整に利用することができる。
【0014】
本発明によれば、遅延量の変動を低減させる遅延量補正回路を実現することができ、さらに高集積で且つ高速信号の伝送を可能とすることで装置の大容量・高速化を実現することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る第1の実施の形態を図1〜図9を用いて説明する。
【0016】
まず、本発明を適用したデータ伝送方式について図9を用いて説明する。図9に示す様に、LSI間でのデータ伝送は、伝送するデータにクロックを並送させるクロック並送方式である。ここで、並送するクロックは、2分周回路2によりデータ変化周期の1/2の周期を持つ分周クロックを並送させる。これは、通常クロックはNRZ(Not Return to Zero)であり、データは、NZ(Return to Zero)であるため、クロックの周波数は、データ周波数の2倍である。そのため、伝送線路5では、データ伝送速度の2倍の周波数帯域が必要である。併走するクロックを2分周する事で、クロックはデータと同じ周波数となるため、伝送線路5での周波数帯域を上げずにデータ伝送速度を2倍とすることができる。
【0017】
送信されたデータは、受信側フリップフロップ7に入力され、並送された分周クロックは、可変遅延回路9に入力される。データの取り込みは、可変遅延回路9通過後の遅延クロックで行う。前述した様にCMOSゲートは遅延変動量が多いため、補正回路11からの制御信号により可変遅延回路9の遅延量の補正を行う構成とする。
【0018】
次に、第1の実施の形態の受信側における構成を、図1を用いて説明する。図1は、遅延量補正回路の構成を示している。遅延量補正回路は、受信側LSI12として構成され、並送されたクロックの位相を遅延させる第1および第2の遅延手段33、34と、入力されたディジタル信号と、第2の遅延手段34により遅延されたディジタル信号との位相差が予め定めた位相差でない場合を検出する位相検出手段35と、遅延手段33、34の遅延量を制御する補正・制御手段36とを備えている。これらの手段を用いてクロックの位相を検出し、データに対するクロックの遅延量が一定となるように補正を行う。
【0019】
以下に、遅延量補正回路の構成及び動作について、図2〜図6を用いて説明する。本発明における補正方式は、入力されたクロックを2段階で遅延させ、遅延させたクロックの“H”または“L”のレベルを判定して、可変遅延回路の遅延量を増減させ、遅延量を、予め定めた位相差であるデータ周期と同じに設定する。図3は、第1の実施の形態における回路構成を示している。遅延量補正回路は、第1および第2の遅延手段である可変遅延回路9、10と、入力されたクロックと可変遅延回路2により遅延されたクロックとの位相差が予め定めた位相差(本実施の形態においては、逆位相)より大きいか小さいかを判断する比較器13と、比較器の結果、同じ結果が、予め定めた回数連続したこと検出するカウンタ14と、カウンタにより、比較器の結果が、予め定めた回数連続したことを検出したときに遅延量を変化させる制御回路17とを備える。
【0020】
次に、機能毎の回路構成について説明する。
【0021】
可変遅延回路9、10は、ゲート切替え型の構成である。図4に可変遅延回路9、10の構成を示す。図4(a)および(b)の構成ともに、遅延量(ディレイ)の少ないCMOSゲート18を、複数個縦列に多段接続し、各々のゲート出力をセレクタ19に入力する構成としている。セレクタ19は、制御回路17からの切り替え信号によって各ゲート出力の内のいずれか一つを選択することで遅延量の可変を行う。本実施の形態においては、可変遅延回路9、10の遅延量は、同一となるように制御される。
【0022】
図3に示す比較器13は、フリップフロップで構成され、入力されたクロックをデータ入力として、可変遅延回路9、10通過後の遅延クロックにてリタイミングを行い、フリップフロップの出力レベルによって位相判定を行う。比較器13は、入力されたクロックと、可変遅延回路9、10通過後の遅延クロックとの位相が逆位相でない場合を判定し、出力が“H”レベル時は、遅延クロックの遅延量が少ないと判定し、出力が“L”レベル時は、遅延クロックの遅延量が多いと判定する。
【0023】
比較器13の出力は、正負出力毎に設けたカウンタ14に入力される。。図5に、2bitカウンタの構成を示す。比較器13においてデータの変化点付近をリタイミングすると、逆位相になったとき、フリップフロップ出力が不定出力(メタステーブル)となる場合がある。この状態では、遅延クロックの位相を誤判定する可能性があり、これを防止するため、予め定めた回数HまたはLが連続する回数を計数するカウンタ14を備える。カウンタ14は入力クロックに同期して動作し、入力が“H”レベルの時のみカウントアップを行い、“L”レベル入力時はカウンタ値を初期値すなわち“00”にする。“H”レベルが連続して入力されカウンタ値が“11”の時のみクロックに同期したオーバーフロー信号(CO信号)を出力し、このオーバーフロー出力を判定結果とする。従って比較器13が“H”レベルまたは“L”レベル(フリップフロップの負出力が“H”)が4回連続して出力された時のみ判定結果を出力する。
【0024】
以上の比較器13及びカウンタ14の判定の結果、入力されたクロックに対して遅延クロックの位相が遅れの場合(遅延量が少ない)は、遅延量増加させるためUP信号を出力し、進みの場合(遅延量が多い)は、遅延量減少させるためDOWN信号を出力する。上記以外の場合は遅延量保持を示すHOLD信号を出力する。
【0025】
なお、本実施の形態は、2bitカウンタで構成しているが、カウンタのbit数はゲート規模、制御時間とのトレードオフにより、bit数を増やしても同様の効果を得ることができる。
【0026】
また、図6に、制御回路17の構成を示す。制御回路17は、可変遅延回路9、10のゲート段数と同じ数のレジスタ23を持つシフトレジスタで構成され、上記遅延クロック位相の判定結果(UP、DOWN、HOLD信号)によってシフトを行う。レジスタ23はすべて入力されたクロックに同期して動作し、出力は可変遅延回路の切替え信号として入力される。このとき各々のレジスタ23の出力は、常に1bitのみ変化し、これにより、可変遅延回路9、10においての信号切り替え時のハザードを防止する。各々のレジスタにおいての動作を以下に示す。
【0027】
・UP信号入力時:Qn−1=1(下位bit)のときQn=1にする(右シフト)
・DOWN信号入力時:Qn+1=0(上位bit)のときQn=0にする(左シフト)
・HOLD信号入力時:Qn=Qnにする(値を保持)
つぎに、本実施の形態における動作を、図2を用いて説明する。図2は、本実施の形態の動作概要を示したタイミングチャートである。
【0028】
図示するように遅延クロック(d)の位相判定、遅延量の増減を繰り返し行うと、遅延クロック(d)の位相は、入力されたクロック(b)の立ち下がりエッジ付近、すなわち入力されたクロックの逆位相に落ち着く。遅延クロック(d)は、可変遅延回路9、10を通過したものであり、可変遅延回路9、10の遅延量を同一にすれば、可変遅延回路9の出力クロック(c)の位相は、遅延クロックの遅延量の半分の位相である。すなわちデータ周期をTとすると、遅延量D≒(T/2)となる。データ(a)の取り込みはこの可変遅延回路9の出力クロック(c)で行うため、クロックの立ち上がりエッジは、データ変化周期Tの半分付近となり、フリップフロップのセットアップ・ホールド時間を満たすためデータ取り込みが可能となる。
【0029】
以下、本発明の補正方式を用いた時の遅延精度について説明する。
【0030】
遅延精度は、可変遅延回路の分解能と補正回路の遅延設定誤差によって決まる。遅延分解能は、1段当たりのゲート遅延であり、遅延設定誤差は、比較器のフリップフロップのセットアップとホールド時間の和である。遅延分解能をDi、フリップフロップのセットアップとホールド時間の和を(setup+hold)とすると、遅延精度Daは以下の式で示すことができる。
【0031】
【数1】
例えば、遅延分解能Di=100[ps]、セットアップとホールド時間の和setup+hold=400[ps]とすると、遅延精度Da=500[ps]となる。
【0032】
以上のように、本発明によれば、遅延回路の遅延量を簡易なディジタル回路で補正することにより遅延変動の少ない遅延回路をCMOSゲートアレイで実現できる。これにより高速伝送が可能になる。
【0033】
つぎに、本発明にかかる第2の実施の形態を、図7を用いて説明する。第2の実施の形態においては、図1で示した遅延補正構成のうち、遅延手段の一つを固定遅延37とした構成としている。第1の実施の形態で示した様に、位相検出手段35、補正・制御手段36によって、遅延手段33、固定遅延37の出力すなわち位相検出手段35に入力されるクロックの位相は、遅延される前の位相に対して、データ周期分だけ遅れた位相に制御される。
【0034】
図1において、同じ遅延量の遅延手段を2段使用した場合には、1段目の遅延手段33出力の位相は、データ周期の半分だけ遅れた位相となるが、図7に示す構成では、固定遅延37の遅延量によって1段目出力の位相をあらかじめ定めた位相に決めておくことができる。
【0035】
つぎに、本発明にかかる第3の実施の形態を、図8を用いて説明する。第3の実施の形態においては、図8に示すように、受信側LSI12において、データ入力側に遅延手段38を備えた構成としている。この構成においても、第1の実施の形態と同様に、位相検出手段35の入力におけるクロックの位相をデータの周期分遅らせる様に遅延量の制御を行なう。遅延手段38ではデータ周期の半分の遅延量となるため、クロックに対してデータの位相を遅らせてフリップフロップ7でデータ取り込みを行なうことができる。
【0036】
以上の様に、遅延回路出力の位相を位相検出手段35で検出し、補正・制御手段にて常に一定の遅延量となるように制御を行なうことで、フリップフロップ7に入力されるデータとクロックの位相関係を調整することができる。
【0037】
つぎに、本発明にかかる第4の実施の形態を、図10を用いて説明する。図10は、第1〜3の実施の形態における遅延量補正回路を利用して、高速データ伝送を可能にしたATM交換機の構成図を示している。前述したようにATM交換機では、高速、広帯域ISDNへ対応するために装置の大容量化が求められている。
【0038】
以下、ATM交換機の動作を説明する。まず、複数のATM端末32は、音声、映像等の情報を、セルと呼ばれる固定長53バイトのデータのかたまりに分割して送信する。各ATM端末32からのセルは、回線対応部31を介して回線ユニットからスイッチのユニットに伝送される。スイッチのユニットでは、セル内部の宛先ヘッダ情報に基づき専用ハードウェアで高速にスイッチング(交換)する。これを自己ルーティングと呼ぶ。交換されたセルは、元の情報に組み立てられ宛て先のATM端末に受信される。
【0039】
ATM交換機の装置内において、LSI間のデータ伝送は、基板、バックボード、ケーブルを使用した伝送線路5を介して行う。個々の回線を大容量化するには、データを並列に伝送し並列データ本数を増やせばよいが、装置規模の増大及び、LSI、基板、バックボードのピン数不足の問題がある。そのため、データ線当たりの伝送速度を高速化し、さらにパラレル/シリアル変換回路25を用いてシリアルデータ伝送を行いデータ信号本数を低減する。シリアル変換されたデータは高速伝送が要求され、このシリアル伝送の伝送速度が、個々の回線の大容量化を決定する。
【0040】
また、大容量化に加えて装置の小型化が求められており、装置の小型化にはLSI当たりの回路規模が必須であるため、高集積可能なCMOSゲートアレイを用いる。
【0041】
上記実施の形態で示した様に、遅延変動量の少ない遅延回路の補正方式によって、タイミングマージンを拡大できるためCMOS LSIでの高速データ伝送が実現でき、これによりATM交換機の大容量且つ小型化が実現できる。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、プロセス、温度・電源変動の影響による遅延量の変動を低減できるため、受信側におけるタイミングマージンを拡大させ、CMOSゲートアレイで高速データ伝送が可能になる。
【0043】
また、 遅延回路及び補正回路を、アナログ素子などを使用することなく、簡易なディジタル回路で実現でき、高集積可能なCMOSゲートアレイで高速伝送が実現でき、これにより大容量で且つ小型化したATM交換機が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る遅延補正方式の構成図である。
【図2】本発明の実施の形態の係る動作概要を示すタイミングチャートである。
【図3】本発明の実施の形態に係る遅延補正方式の回路構成図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る遅延回路の構成例である。
【図5】本発明の実施の形態に係るカウンタの回路構成例である。
【図6】本発明の実施の形態に係る制御回路の回路構成例である。
【図7】本発明の実施の形態に係る固定遅延を使用した遅延補正方式の構成図である。
【図8】本発明の実施の形態に係るデータ遅延量を補正する補正方式の構成図である。
【図9】本発明の実施の形態に係る分周クロック並送方式の構成図である。
【図10】本発明の実施の形態に係るATM交換機の構成図である。
【図11】従来の伝送方式の構成図である。
【符号の説明】
1…送信側最終段フリップフロップ、2…2分周回路、3…出力バッファ、4…送信側LSI、5…伝送線路、6…入力バッファ、7…受信側初段フリップフロップ、8…差動バッファ、9、10…可変遅延回路、11…補正回路、12…受信側LSI、13…比較器、14…カウンタ、15…EOR論理、16…AND論理、17…制御回路、18…CMOSゲート、19…セレクタ、20…遅延素子、21…フリップフロップ、22…OR論理、23…レジスタ、24…シリアル/パラレル変換回路、25…パラレル/シリアル変換回路、26…入出力LSI、27…ATM SW LSI、28…内部論理、29…SW部、30…遅延回路、31…回線対応部、32…ATM端末、33、34、38…遅延手段、35…位相検出手段、36…補正・制御手段、37…固定遅延。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to timing adjustment in high-speed transmission of digital data, and more particularly to a circuit for correcting an amount of delay in an ATM switch or the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a conventional technique, there is a technique disclosed in "Digital transmission path test system and digital transmission path test system" in JP-A-7-15405.
[0003]
Hereinafter, this technique will be described. FIG. 11 shows a conventional transmission system. FIG. 11 shows a transmission system in which a clock is transmitted in parallel with data from the transmission side.
[0004]
Hereinafter, the operation and the circuit configuration will be described. In the transmission-side LSI 4 shown in FIG. 11, data (DATA) from the internal logic synchronized with the frame signal is retimed by the clock (CLK) in the last-stage flip-
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
With the development of high-speed and broadband networks, demand for high-speed and wideband ISDN (Integrated Services Digital Network) is expanding. In an ATM (Asynchronous Transfer Mode) switching system that enables high-speed and wideband ISDN, it is essential to increase the capacity of an ATM switch that switches signals from a plurality of ATM terminals.
[0006]
In order to increase the capacity of the device and to reduce the size of the device without increasing the size of the device, it is essential to increase the logical scale per LSI applied to the device. For that purpose, it is necessary to configure a device by applying a CMOS LSI which can be highly integrated.
[0007]
In addition, since the ATM exchange has a different clock source for each unit, data transmission between units generally uses a method of transmitting clocks in parallel. At this time, the data is transmitted by converting the data from parallel to serial (parallel / serial) due to a shortage of pins of the LSI, the board, and the backboard. High-speed transmission is required for serial-converted data transmission. For example, when the number of pins is reduced by a 4: 1 parallel / serial conversion circuit, the transmission speed of serial data is required to be four times that of parallel data. For this reason, in the ATM exchange, high-speed transmission using a CMOS gate array capable of high integration is a problem in realizing the device.
[0008]
Factors that limit the transmission speed include skew due to differences in wiring length, data pattern-dependent jitter, waveform degradation in the transmission line, and fluctuations in the delay amount of the
[0009]
In the configuration of the above-mentioned conventional example, there is a method of using a CMOS gate as a delay element to realize the
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a delay amount correction circuit, an ATM switch, and a delay amount correction method for reducing the fluctuation of the delay amount.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a first delay unit for delaying an input digital signal, a second delay unit for delaying a digital signal delayed by the first delay unit, Correction means for changing a delay amount of the first delay means when a phase difference between the input digital signal and the digital signal delayed by the second delay means is not a predetermined phase difference; Output means for outputting the digital signal delayed by the first delay means. For example, when correcting the delay amounts of the first and second delay means so as to be the same, the digital signal output from the output means and the digital signal delayed by the first delay means are compared with each other in advance. Control can be performed so that the phase difference is half of the determined phase difference. For example, when the input digital signal is a clock, the signal is corrected to a signal that rises at an intermediate position between a change point of the clock signal and the next change point. Thus, the delay amount can be corrected according to the fluctuating phase difference, and the fluctuation of the delay amount can be reduced.
[0011]
More specifically, the correction means includes a comparator for determining whether a phase difference between the input digital signal and the digital signal delayed by the second delay means is larger or smaller than a predetermined phase difference. When the result of the comparator indicates that the phase difference between the input digital signal and the digital signal delayed by the second delay means is larger than the predetermined phase difference, the delay amount is changed to be smaller. A control circuit for changing the delay amount so as to increase the delay amount when the phase difference is smaller than the predetermined phase difference. In this case, the correction means further includes a counter for detecting that the result of the comparator is the same result for a predetermined number of consecutive times, and the control circuit is configured to determine, by the counter, that the result of the comparator is The control of the change of the delay amount may be executed when it is detected that the delay has been performed a predetermined number of times. The comparator can be configured by a flip-flop.
[0012]
Further, as another solution means, a first delay means for delaying the input digital signal, a second delay means for delaying the digital signal delayed by the first delay means, and There may be provided a correction means for detecting a phase between the digital signal and the digital signal delayed by the second delay means, and for changing the delay amount according to statistics of the detected phase.
[0013]
These delay amount correction circuits can be used for timing adjustment of a clock or the like in high-speed transmission of an ATM switch or the like.
[0014]
According to the present invention, it is possible to realize a delay amount correction circuit for reducing fluctuations in delay amount, and to realize a large-capacity and high-speed device by enabling high-integration and high-speed signal transmission. Can be.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0016]
First, a data transmission method to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, data transmission between LSIs is a clock parallel transmission system in which a clock is transmitted in parallel with data to be transmitted. Here, as the clocks to be transmitted in parallel, the frequency-divided clocks having a period of デ ー タ of the data change period are transmitted in parallel by the divide-by-2
[0017]
The transmitted data is input to the receiving flip-
[0018]
Next, the configuration on the receiving side of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows the configuration of the delay amount correction circuit. The delay amount correction circuit is configured as the receiving-
[0019]
Hereinafter, the configuration and operation of the delay amount correction circuit will be described with reference to FIGS. According to the correction method of the present invention, the input clock is delayed in two stages, the “H” or “L” level of the delayed clock is determined, the delay amount of the variable delay circuit is increased or decreased, and the delay amount is reduced. , The same as the data period which is a predetermined phase difference. FIG. 3 shows a circuit configuration according to the first embodiment. The delay amount correcting circuit includes a
[0020]
Next, a circuit configuration for each function will be described.
[0021]
The
[0022]
The comparator 13 shown in FIG. 3 is composed of a flip-flop, uses the input clock as a data input, performs retiming with the delayed clock after passing through the
[0023]
The output of the comparator 13 is input to a
[0024]
As a result of the above-described determination by the comparator 13 and the
[0025]
Although the present embodiment is configured with a 2-bit counter, the same effect can be obtained even if the number of bits is increased due to a trade-off between the number of bits of the counter and the gate size and control time.
[0026]
FIG. 6 shows a configuration of the
[0027]
・ Up signal input: When Qn-1 = 1 (lower order bit), set Qn = 1 (right shift)
-At the time of DOWN signal input: When Qn + 1 = 0 (upper bit), set Qn = 0 (left shift)
・ At the time of HOLD signal input: Set Qn = Qn (retain the value)
Next, the operation in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a timing chart showing an outline of the operation of the present embodiment.
[0028]
As shown in the figure, when the phase determination of the delay clock (d) and the increase / decrease of the delay amount are repeatedly performed, the phase of the delay clock (d) becomes near the falling edge of the input clock (b), that is, the phase of the input clock. Settles out of phase. The delay clock (d) has passed through the
[0029]
Hereinafter, the delay accuracy when the correction method of the present invention is used will be described.
[0030]
The delay accuracy is determined by the resolution of the variable delay circuit and the delay setting error of the correction circuit. The delay resolution is the gate delay per stage, and the delay setting error is the sum of the setup and hold time of the flip-flop of the comparator. Assuming that the delay resolution is Di and the sum of the setup and hold time of the flip-flop is (setup + hold), the delay accuracy Da can be expressed by the following equation.
[0031]
(Equation 1)
For example, if delay resolution Di = 100 [ps] and sum of setup and hold time setup + hold = 400 [ps], delay accuracy Da = 500 [ps].
[0032]
As described above, according to the present invention, a delay circuit with small delay variation can be realized by a CMOS gate array by correcting the delay amount of the delay circuit with a simple digital circuit. This enables high-speed transmission.
[0033]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, one of the delay units in the delay correction configuration shown in FIG. As described in the first embodiment, the output of the delay means 33 and the fixed
[0034]
In FIG. 1, when two stages of delay units having the same delay amount are used, the phase of the output of the delay unit 33 in the first stage is a phase delayed by half the data period, but in the configuration shown in FIG. The phase of the first-stage output can be determined to a predetermined phase according to the delay amount of the fixed
[0035]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, as shown in FIG. 8, the receiving
[0036]
As described above, the phase of the output of the delay circuit is detected by the phase detection means 35, and the control is performed by the correction / control means so as to always provide a constant delay amount. Can be adjusted.
[0037]
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a configuration diagram of an ATM switch that enables high-speed data transmission by using the delay amount correction circuits according to the first to third embodiments. As described above, the ATM exchange is required to have a large capacity in order to cope with high-speed and wideband ISDN.
[0038]
Hereinafter, the operation of the ATM exchange will be described. First, the plurality of
[0039]
In the device of the ATM exchange, data transmission between LSIs is performed via a transmission line 5 using a board, a backboard, and a cable. In order to increase the capacity of each line, data may be transmitted in parallel to increase the number of parallel data. However, there are problems such as an increase in the scale of the device and an insufficient number of pins of the LSI, the board, and the backboard. Therefore, the transmission speed per data line is increased, and serial data transmission is performed using the parallel /
[0040]
Further, in addition to the increase in capacity, there is a demand for downsizing of the device. Since the circuit size per LSI is indispensable for downsizing of the device, a CMOS gate array capable of high integration is used.
[0041]
As described in the above embodiment, the timing margin can be expanded by the correction method of the delay circuit having a small amount of delay variation, so that high-speed data transmission by the CMOS LSI can be realized, thereby increasing the capacity and miniaturization of the ATM switch. realizable.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, the fluctuation of the delay amount due to the influence of the process, the temperature, and the power supply can be reduced, so that the timing margin on the receiving side can be expanded and high-speed data transmission can be performed by the CMOS gate array.
[0043]
Further, the delay circuit and the correction circuit can be realized by a simple digital circuit without using an analog element or the like, and high-speed transmission can be realized by a highly-integrated CMOS gate array. An exchange can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a delay correction method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing an operation outline according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a delay correction method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration example of a delay circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit configuration example of a counter according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit configuration example of a control circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a delay correction method using a fixed delay according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a correction method for correcting a data delay amount according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of a divided clock parallel transmission system according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of an ATM exchange according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional transmission system.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1の遅延手段により遅延されたディジタル信号を遅延させる第2の遅延手段と、
前記入力されたディジタル信号と、前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相差が予め定めた位相差でない場合に、前記第1の遅延手段についての遅延量を変化させる補正手段と、
前記第1の遅延手段で遅延されたディジタル信号を出力する出力手段とを有し、
前記補正手段は、前記第2の遅延手段についての遅延量の変化をさらに行うこと
を特徴とする遅延量補正回路。First delay means for delaying an input digital signal;
Second delay means for delaying the digital signal delayed by the first delay means;
Correction means for changing a delay amount of the first delay means when a phase difference between the input digital signal and the digital signal delayed by the second delay means is not a predetermined phase difference; ,
Output means for outputting a digital signal delayed by said first delay means,
The delay amount correction circuit , wherein the correction unit further changes a delay amount of the second delay unit .
前記第1の遅延手段により遅延されたディジタル信号を遅延させる第2の遅延手段と、
前記入力されたディジタル信号と、前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相差が予め定めた位相差でない場合に、前記第1の遅延手段についての遅延量を変化させる補正手段と、
前記第1の遅延手段で遅延されたディジタル信号を出力する出力手段とを有し、
前記補正手段は、
前記入力されたディジタル信号と前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相差が予め定めた位相差より大きいか小さいかを判断する比較器と、
前記比較器の結果、前記入力されたディジタル信号と前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相差が前記予め定めた位相差より大きいときには、前記遅延量を小さくするように変化させ、前記位相差が前記予め定めた位相差より小さいときには、前記遅延量を大きくするように変化させる制御回路とを備えること
を特徴とする遅延量補正回路。 First delay means for delaying an input digital signal;
Second delay means for delaying the digital signal delayed by the first delay means;
Correction means for changing a delay amount of the first delay means when a phase difference between the input digital signal and the digital signal delayed by the second delay means is not a predetermined phase difference; ,
Output means for outputting a digital signal delayed by said first delay means,
The correction means,
A comparator for determining whether a phase difference between the input digital signal and the digital signal delayed by the second delay means is larger or smaller than a predetermined phase difference;
As a result of the comparator, when the phase difference between the input digital signal and the digital signal delayed by the second delay means is larger than the predetermined phase difference, the delay amount is changed to be small. A control circuit for changing the delay amount so as to increase the delay amount when the phase difference is smaller than the predetermined phase difference .
前記補正手段は、前記入力されたディジタル信号と前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相差が予め定めた位相差より大きいか小さいかを判断する比較器と、
前記比較器の結果、前記入力されたディジタル信号と前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相差が前記予め定めた位相差より大きいときには、前記遅延量を小さくするように変化させ、前記位相差が前記予め定めた位相差より小さいときには、前記遅延量を大きくするように変化させる制御回路とを備えること
を特徴とする遅延量補正回路。 2. The delay amount correction circuit according to claim 1 ,
A comparator for determining whether a phase difference between the input digital signal and the digital signal delayed by the second delay unit is larger or smaller than a predetermined phase difference;
As a result of the comparator, when the phase difference between the input digital signal and the digital signal delayed by the second delay means is larger than the predetermined phase difference, the delay amount is changed to be small. A control circuit for changing the delay amount so as to increase the delay amount when the phase difference is smaller than the predetermined phase difference.
前記第1の遅延手段により遅延されたディジタル信号を遅延させる第2の遅延手段と、
前記入力されたディジタル信号と、前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相差が予め定めた位相差でない場合に、前記第1の遅延手段についての遅延量を変化させる補正手段と、
前記第1の遅延手段で遅延されたディジタル信号を出力する出力手段とを有し、
前記補正手段は、前記入力されたディジタル信号と前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相差が予め定めた位相差より大きいか小さいかを判断する比較器と、前記比較器の結果、同じ結果が予め定めた回数連続したこと検出するカウンタとを備え、
前記カウンタにより、前記比較器の結果が、予め定めた回数連続したことを検出したときであって、前記入力されたディジタル信号と前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相差が前記予め定めた位相差より大きいときには、前記遅延量を小さくするように変化させ、前記位相差が前記予め定めた位相差より小さいときには、前記遅延 量を大きくするように変化させる制御回路とを備えること
を特徴とする遅延量補正回路。 First delay means for delaying an input digital signal;
Second delay means for delaying the digital signal delayed by the first delay means;
Correction means for changing a delay amount of the first delay means when a phase difference between the input digital signal and the digital signal delayed by the second delay means is not a predetermined phase difference; ,
Output means for outputting a digital signal delayed by said first delay means,
A comparator for determining whether a phase difference between the input digital signal and the digital signal delayed by the second delay means is larger or smaller than a predetermined phase difference; and As a result, a counter for detecting that the same result is repeated a predetermined number of times is provided,
When the counter detects that the result of the comparator has continued for a predetermined number of times, the phase difference between the input digital signal and the digital signal delayed by the second delay unit is determined by the counter. When the phase difference is larger than the predetermined phase difference, the control circuit changes the delay amount so as to decrease, and when the phase difference is smaller than the predetermined phase difference, the control circuit changes the delay amount so as to increase. delay correction circuit according to claim <br/> that.
前記補正手段は、前記入力されたディジタル信号と前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相差が予め定めた位相差より大きいか小さいかを判断する比較器と、前記比較器の結果、同じ結果が予め定めた回数連続したこと検出するカウンタとを備え、
前記カウンタにより、前記比較器の結果が、予め定めた回数連続したことを検出したときであって、前記入力されたディジタル信号と前記第2の遅延手段により遅延されたディジタル信号との位相差が前記予め定めた位相差より大きいときには、前記遅延量を小さくするように変化させ、前記位相差が前記予め定めた位相差より小さいときには、前記遅延量を大きくするように変化させる制御回路とを備えることを特徴とする遅延量補正回路。 2. The delay amount correction circuit according to claim 1 ,
A comparator for determining whether a phase difference between the input digital signal and the digital signal delayed by the second delay means is larger or smaller than a predetermined phase difference; and As a result, a counter for detecting that the same result is repeated a predetermined number of times is provided,
When the counter detects that the result of the comparator has continued for a predetermined number of times, the phase difference between the input digital signal and the digital signal delayed by the second delay unit is determined by the counter. When the phase difference is larger than the predetermined phase difference, the control circuit changes the delay amount so as to decrease, and when the phase difference is smaller than the predetermined phase difference, the control circuit changes the delay amount so as to increase. A delay amount correction circuit, characterized in that:
前記比較器は、フリップフロップであることを特徴とする遅延量補正回路。The delay amount correction circuit according to claim 2, 3, 4, or 5 ,
The delay amount correction circuit, wherein the comparator is a flip-flop.
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