KR100418017B1 - Data and clock recovery circuit - Google Patents
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Abstract
본 발명은 데이터 및 클럭 복원회로에 관한 것으로서, 위상동기회로(PLL)에서 발생된 전압제어신호를 이용하여 리셋신호를 발생시키되, 리셋신호는 입력되는 직렬 데이터(이하, "입력데이터")의 천이가 일어나는 시점마다 데이터비트율의 1/2의 펄스폭을 가지게 하는 리셋신호 발생부; N개의 클럭신호 발생블럭으로 구성되며, 위상동기회로에서 발생된 전압제어신호를 이용하여 N개의 클럭신호를 발생시키되, 제(N-1)번째 클럭(클럭[N-1])과 제(N)번째 클럭(클럭[N])사이의 지연시간은 입력데이터의 데이터비트율과 동일하게 하는 클럭신호 발생부; N개의 위상제어신호 발생블럭으로 구성되며, 상기 리셋신호 발생부에서 출력된 리셋신호와, 클럭신호 발생블럭[N-1] 및 클럭신호 발생블럭[N]에서 출력된 클럭[N-1]과 클럭[N]을 입력받아, 클럭[N]의 위상을 제어하는 위상제어신호(PC[N])를 발생하여 클럭신호 발생블럭[N]으로 입력시키는 위상제어신호 발생부; (N-1)개의 플립플롭으로 구성되며, 클럭[1]에서 클럭[N-1]까지의 (N-1)개의 클럭을 이용하여 (N-1)개의 병렬데이터를 (N-1)개의 플립플롭에 저장하는 플립플롭부를 포함하여 구성된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data and clock recovery circuit, wherein a reset signal is generated using a voltage control signal generated from a phase synchronization circuit (PLL), and the reset signal is a transition of serial data (hereinafter, referred to as "input data"). A reset signal generator for causing a pulse width of 1/2 of the data bit rate at each time point of occurrence; N clock signals are generated, and N clock signals are generated using the voltage control signal generated from the phase synchronization circuit, and the (N-1) th clock (clock [N-1]) and the (N) signal are generated. A clock signal generator which makes the delay time between the < RTI ID = 0.0 >) th clock < / RTI > N phase control signal generation blocks, the reset signal output from the reset signal generator, a clock signal generation block [N-1] and a clock signal [N-1] output from the clock signal generation block [N]; A phase control signal generator for receiving a clock N, generating a phase control signal PC [N] for controlling the phase of the clock N, and inputting the clock signal to the clock signal generation block N; It consists of (N-1) flip-flops and uses (N-1) clocks from clock [1] to clock [N-1] to convert (N-1) parallel data into (N-1) It comprises a flip-flop unit for storing in the flip-flop.
Description
본 발명은 데이터 및 클럭 복원회로에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 고속의 데이터 전송 시스템에 있어서, 안정된 클럭을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 전송된 데이터를 오류 없이 복원할 수 있는 기능을 가진 데이터 및 클럭 복원회로에 관한 것이다.The present invention relates to a data and clock recovery circuit, and more particularly, in a high-speed data transmission system, a data and clock having a function capable of providing a stable clock and restoring transmitted data without error. It relates to a restoration circuit.
도1에 예시되어 있는 것처럼, 종래의 직렬 데이터 링크를 위한 클럭 및 데이터 복원 회로(clock and data recovery circuit)는 직렬 입력 데이터를 입력으로 갖는 위상동기회로(PLL;Phase Locked Loop)(11)를 이용하여 데이터에 동기된 복원된 클럭을 제공하고, 제공된 복원 클럭을 이용하여 직렬 입력 데이터를 플립플롭(13)에 저장하여 데이터를 복원한다. 또한, 고속의 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환하기 위해 직렬-병렬 변환기(15)를 사용하여 직렬 데이터를 N개의 병렬 데이터로 병렬화한다. 위상동기회로는 입력되는 데이터의 천이의 위상과 전압제어발진기에서 출력되는 클럭 펄스 천이의 위상을 직접 비교하는 주파수 위상 검출기를 이용한다.As illustrated in FIG. 1, a clock and data recovery circuit for a conventional serial data link utilizes a phase locked loop (PLL) 11 having serial input data as input. A restored clock synchronized with the data is provided, and serial input data is stored in the flip-flop 13 using the provided restored clock to recover the data. In addition, serial-to-parallel converter 15 is used to parallelize the serial data into N parallel data in order to convert the high speed serial data into parallel data. The phase synchronization circuit uses a frequency phase detector that directly compares the phase of the transition of the input data with the phase of the clock pulse transition output from the voltage controlled oscillator.
그러나, 데이터를 입력으로 갖는 위상동기회로를 사용할 경우 직렬 입력 데이터가 로직 '0' 또는 '1'이 계속될 경우에 대해 데이터의 비트율과 동일한 주파수를 갖고, 직렬 입력 데이터에 동기된 위상을 갖는 복원 클럭을 제공하기 힘들다.However, when using a phase-locked circuit having data as an input, the serial input data has the same frequency as the bit rate of the data for the case where logic '0' or '1' is continued, and has a phase synchronized with the serial input data. Difficult to provide clock
또한, 고속으로 전송된 데이터를 복원하기 위해서는, 입력 데이터의 지터가 생길 경우, 빠른 시간 내에 데이터에 동기된 클럭을 제공하는 위상동기회로가 필요하다. 종래기술의 경우 데이터를 위상동기회로의 입력으로 사용하기 때문에 데이터의 지터에 따른 동기된 클럭의 생성은 주파수 위상 검출기와 전하 펌프의 성능에 따라 좌우되어 빠른 시간내에 데이터에 동기된 클럭을 만들기 어렵다.In addition, in order to recover the data transmitted at high speed, when jitter of the input data occurs, a phase synchronization circuit that provides a clock synchronized with the data in a short time is required. In the prior art, since the data is used as an input of the phase synchronization circuit, generation of a synchronized clock according to the jitter of the data depends on the performance of the frequency phase detector and the charge pump, making it difficult to produce a clock synchronized with the data in a short time.
그리고, 다중 채널의 직렬 데이터 전송을 위한 시스템에서는 각 채널마다 위상동기회로가 필요하고, 고속의 데이터를 저속의 데이터로 병렬화하기 위한 직렬-병렬 변환기가 추가적으로 필요하기 때문에 칩 제작시 물리적 면적을 증가시키는 문제점이 있다.In addition, a system for multi-channel serial data transmission requires a phase synchronization circuit for each channel and an additional serial-to-parallel converter for parallelizing high-speed data into low-speed data, thereby increasing physical area during chip fabrication. There is a problem.
본 발명은 종래의 데이터 및 클럭 복원회로에서의 상기한 문제점들을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 빠른 시간 내에 데이터에 동기된 클럭을 만들 수 있고, 다중 채널의 직렬 데이터 전송을 위한 시스템에서 각 채널 별로 위상동기회로를 필요로 하지 않으며, 고속의 데이터를 저속의 데이터로 병렬화하기 위한 직렬-병렬 변환기가 추가적으로 필요로 하지 않아 칩 면적을 줄일 수 있는 데이터 및 클럭 복원회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the above problems in the conventional data and clock recovery circuits, and it is possible to make a clock synchronized with data in a short time, and to phase each channel in a system for serial data transmission of multiple channels. It is an object of the present invention to provide a data and clock recovery circuit that does not require a synchronous circuit and does not need an additional serial-parallel converter for parallelizing high-speed data to low-speed data, thereby reducing chip area.
도1은 종래의 데이터 및 클럭 복원회로의 예시도1 is an exemplary diagram of a conventional data and clock recovery circuit.
도2a는 본 발명에 따른 회로의 클럭신호 발생부와 위상제어신호 발생부Figure 2a is a clock signal generator and phase control signal generator of the circuit according to the present invention
도2b는 본 발명에 따른 회로의 플립플롭부의 세부 구성도Figure 2b is a detailed configuration of the flip-flop portion of the circuit according to the present invention
도3은 본 발명에 따른 회로의 리셋신호 발생부의 세부 구성도3 is a detailed configuration diagram of a reset signal generator of a circuit according to the present invention;
도4는 본 발명에 따른 회로의 위상제어신호 발생블록의 세부 구성도4 is a detailed block diagram of a phase control signal generation block of a circuit according to the present invention;
도5는 본 발명에 따른 회로의 클럭신호 발생블럭의 세부 구성도5 is a detailed block diagram of a clock signal generation block of a circuit according to the present invention;
도6은 본 발명에 따른 회로의 타이밍도6 is a timing diagram of a circuit according to the present invention;
도7은 다중 채널을 통하여 데이터 입력시의 회로 구성도7 is a circuit diagram illustrating data input through multiple channels.
도8은 분주기가 첨가된 회로의 구성도8 is a block diagram of a circuit to which a divider is added;
<도면의 주요부호의 설명><Description of Major Symbols in Drawing>
10 리셋신호 발생부, 20 클럭신호 발생부, 30 위상제어신호 발생부, 40 플립플롭부, 45 제2플립플롭부, 50 위상제어회로(PLL)10 reset signal generator, 20 clock signal generator, 30 phase control signal generator, 40 flip-flop, 45 second flip-flop, 50 phase control circuit (PLL)
발명의 구성Composition of the Invention
이를 위하여, 데이터의 천이 시점 후에 데이터 비트율의 반만큼(T/2) 뒤에 데이터에 동기된 클럭을 발생시키는 회로를 만들고, 또한 이러한 동작을 수행하는 블록을 링 오실레이터 형태로 연결하였다. 이러한 동작을 수행하는 블록의 지연시간은 데이터 비트율과 동일하고 이를 링 구조로 N개를 연결할 경우, 데이터 비트율의 1/N만큼 느린 전압제어발진기의 역할을 한다. 따라서, 고속의 데이터에 적합한 위상동기회로를 필요로 하지 않는다.To this end, a circuit for generating a clock synchronized with data after half the data bit rate (T / 2) after the transition point of the data was made, and a block for performing such an operation was connected in the form of a ring oscillator. The delay time of the block performing this operation is equal to the data bit rate, and when N is connected in a ring structure, it acts as a voltage controlled oscillator that is as slow as 1 / N of the data bit rate. Therefore, no phase synchronization circuit suitable for high-speed data is required.
링 구조의 전압제어발진기의 출력을 클럭으로 사용하여 직렬 입력 데이터를순차적으로 복원하면 직렬-병렬 변환기의 역할을 수행한다. 이는 추가적인 직렬-병렬 변환기를 사용하지 않아도 됨을 의미한다.The output of the ring-controlled voltage-controlled oscillator is used as a clock to sequentially restore the serial input data, which acts as a serial-to-parallel converter. This means that no additional serial-to-parallel converter is required.
다중 채널의 직렬 데이터 전송 때는 위상동기회로에서 전압제어신호만을 이용하였다. 이는 하나의 위상동기회로만을 이용하여 다중 채널의 직렬 데이터 전송이 가능하기 때문에 칩 제작시 면적을 줄일 수 있다.In the serial data transmission of the multi-channel, only the voltage control signal is used in the phase synchronization circuit. This reduces the area of chip fabrication because multi-channel serial data transmission is possible using only one phase synchronization circuit.
그리고, 종래기술은 고속의 데이터 전송의 한계를 전압제어발진기와 플립플롭의 성능에 따라 정하지만, 새로운 회로는 데이터 전송 속도를 데이터 비트율의 반주기에 해당하는 속도를 한계로 갖는 XOR 로직에 따라 결정되기 때문에 고속의 위상동기회로에 필요한 고속의 위상검출기, 전하 펌프, 전압제어발진기, 플립플롭 등이 필요하지 않고, 저속의 회로로도 충분한 성능을 가질 수 있다.In the prior art, the limit of high-speed data transmission is determined by the performance of the voltage controlled oscillator and the flip-flop, but the new circuit is determined by the XOR logic having the data transfer rate as the limit corresponding to the half period of the data bit rate. Therefore, a high speed phase detector, a charge pump, a voltage controlled oscillator, a flip-flop, etc., which are required for a high speed phase synchronization circuit are not required, and even a low speed circuit can have sufficient performance.
본 발명의 기술적 구성요소를 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 데이터 및 클럭 복원회로는,In more detail, the technical components of the present invention, the data and clock recovery circuit according to the present invention,
위상동기회로(PLL)에서 발생된 전압제어신호를 이용하여 리셋신호를 발생시키되, 리셋신호는 입력되는 직렬 데이터(이하, "입력데이터")의 천이가 일어나는 시점마다 데이터비트율의 1/2의 펄스폭을 가지게 하는 리셋신호 발생부,A reset signal is generated using the voltage control signal generated by the phase synchronization circuit PLL, and the reset signal is a pulse of 1/2 of the data bit rate every time a transition of the input serial data (hereinafter, “input data”) occurs. A reset signal generator having a width,
N개의 클럭신호 발생블럭으로 구성되며, 위상동기회로에서 발생된 전압제어신호를 이용하여 N개의 클럭신호를 발생시키되, 제(N-1)번째 클럭(클럭[N-1])과 제(N)번째 클럭(클럭[N])사이의 지연시간은 입력데이터의 데이터비트율과 동일하게 하는 클럭신호 발생부,N clock signals are generated, and N clock signals are generated using the voltage control signal generated from the phase synchronization circuit, and the (N-1) th clock (clock [N-1]) and the (N) signal are generated. A clock signal generator that has a delay time between the < RTI ID = 0.0 >
N개의 위상제어신호 발생블럭으로 구성되며, 상기 리셋신호 발생부에서 출력된 리셋신호와, 클럭신호 발생블럭[N-1] 및 클럭신호 발생블럭[N]에서 출력된 클럭[N-1]과 클럭[N]을 입력받아, 클럭[N]의 위상을 제어하는 위상제어신호(PC[N])를 발생하여 클럭신호 발생블럭[N]으로 입력시키는 위상제어신호 발생부,N phase control signal generation blocks, the reset signal output from the reset signal generator, a clock signal generation block [N-1] and a clock signal [N-1] output from the clock signal generation block [N]; A phase control signal generator for receiving a clock [N], generating a phase control signal PC [N] for controlling the phase of the clock [N], and inputting the clock signal to the clock signal generation block [N];
(N-1)개의 플립플롭으로 구성되며, 클럭[1]에서 클럭[N-1]까지의 (N-1)개의 클럭을 이용하여 (N-1)개의 병렬데이터를 (N-1)개의 플립플롭에 저장하는 플립플롭부를 포함하여 구성된다.It consists of (N-1) flip-flops and uses (N-1) clocks from clock [1] to clock [N-1] to convert (N-1) parallel data into (N-1) It comprises a flip-flop unit for storing in the flip-flop.
상기 플립플롭부에 저장된 (N-1)개의 병렬데이터는 다시 클럭[N]을 이용하여 입력데이터와 함께 N비트의 병렬데이터로 복원시키는 제1플립플롭부를 추가시킴으로써 N비트의 병렬데이터로 복원될 수 있다.The (N-1) parallel data stored in the flip-flop unit may be restored to N-bit parallel data by adding a first flip-flop unit which restores the N-bit parallel data together with the input data using the clock [N]. Can be.
상기 리셋신호 발생부는, 입력데이터를 데이터 비트율의 반만큼 지연시킨 후, 입력데이터와 XOR을 취함으로써 리셋신호를 발생시키는 것을 특징으로 하고,상기 클럭신호 발생부의 클럭신호 발생블럭[N]은 클럭[N-1]과 상기 전압제어신호 및 위상제어신호[N]를 입력으로 하여 클럭[N]을 발생시키는 것을 특징으로 한다.The reset signal generation unit delays the input data by half the data bit rate, and generates a reset signal by taking XOR with the input data. The clock signal generation block [N] of the clock signal generation unit is a clock [ N-1] and the voltage control signal and the phase control signal [N] are input to generate a clock [N].
또한, 본 발명에 따른 데이터 및 클럭 복원회로는 리셋신호 발생부, 클럭신호 발생부 및 위상제어신호 발생부로 구성된 다수의 데이터 복원회로와 모든 데이터 복원회로에 전압제어신호를 입력시키는 하나의 위상동기회로 및 상기 데이터 복원회로에 대응하는 다수의 플립플롭부로 구성되어 다중채널을 통하여 입력되는 다수의 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환시킬 수 있다.In addition, the data and clock recovery circuit according to the present invention includes a plurality of data recovery circuits including a reset signal generator, a clock signal generator, and a phase control signal generator, and one phase synchronization circuit for inputting a voltage control signal to all data recovery circuits. And a plurality of flip-flop units corresponding to the data recovery circuit, and converts a plurality of serial data input through multiple channels into parallel data.
본 발명은 직렬 데이터의 입력 부분에 분주기를 삽입하여 입력 데이터를 분주하여 데이터 천이 시점을 변형시킬 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.The present invention can also be configured to insert a divider into the input portion of the serial data so as to divide the input data to change the data transition time.
발명의 작용 및 실시예Actions and Examples of the Invention
이하에서 본 발명에 따른 데이터 및 클럭 복원회로의 각 구성요소의 작용을 첨부된 도면을 참조하면서 구체적인 실시예를 통하여 설명한다.Hereinafter, the operation of each component of the data and clock recovery circuit according to the present invention will be described through specific embodiments with reference to the accompanying drawings.
도2a와 도2b는 본 발명에 따른 데이터 및 클럭 복원회로의 전체 구성도로서,전체 회로는 전압제어신호를 공급하는 위상동기회로(PLL, 50), 리셋신호 발생부(10), 클럭신호 발생부(20), 위상제어신호 발생부(30) 및 플립플롭부(40)로 구성된다.2A and 2B are overall configuration diagrams of a data and clock recovery circuit according to the present invention, in which the entire circuit is a phase synchronization circuit (PLL) 50 for supplying a voltage control signal, a reset signal generator 10, and a clock signal generation. The unit 20 includes a phase control signal generator 30 and a flip-flop unit 40.
위상동기회로(50)는 시스템 클럭을 체배하는 일반적인 방식을 사용한다. 다만, 위상동기회로(50)에 들어가는 전압제어발진기 부분에는 클럭신호 발생부를 사용할 수 있다.The phase synchronization circuit 50 uses a general method of multiplying the system clock. However, a clock signal generator may be used for the voltage controlled oscillator portion of the phase synchronization circuit 50.
각 구성요소의 작용을 자세히 설명하면 다음과 같다.The operation of each component is described in detail as follows.
먼저, 리셋신호 발생부(10)는 입력된 직렬 데이터(이하, "입력데이터")를 데이터 비트율(bit rate)의 반(T/2)만큼 지연시킨 후 입력데이터와 XOR를 취하여 리셋신호를 발생시킨다. 도3은 리셋신호 발생부(10)의 구체적인 구성을 나타낸다. 리셋신호 발생부(10)는 데이터의 천이(transition)가 일어나는 시점마다 데이터 비트율(T)의 반만큼의 펄스 폭을 갖는 신호를 발생시킨다.First, the reset signal generator 10 delays the input serial data (hereinafter referred to as "input data") by half (T / 2) of the data bit rate and takes a XOR with the input data to generate a reset signal. Let's do it. 3 shows a specific configuration of the reset signal generator 10. The reset signal generator 10 generates a signal having a pulse width equal to half of the data bit rate T every time a data transition occurs.
위상제어신호 발생부(30)는 N개의 위상제어신호 발생블럭(PG[1], PG[2], ....PG[N-1], PG[N])으로 구성되며, 도4는 N번째 위상제어신호 발생블록(위상제어신호 발생블록[N])을 나타낸다. 위상제어신호 발생블록[N]은 리셋신호 발생부(10)에서 만들어진 리셋신호와 클럭신호 발생부(20)에서 만들어진 N-1번째 클럭(클럭[N-1], CLK[N])과 N번째 클럭(클럭[N], CLK[N])을 입력으로 갖는다. 클럭[N]과 클럭[N-1]의 두 신호를 XOR를 취한 후 다시 리셋 신호와 AND를 취하여 위상제어신호[N]를 만든다. 위상제어신호[N]은 N번째 클럭의 위상을 제어하는 신호이다.The phase control signal generation section 30 is composed of N phase control signal generation blocks PG [1], PG [2], .... PG [N-1], PG [N]. N-th phase control signal generation block (phase control signal generation block [N]). The phase control signal generation block [N] is the reset signal generated by the reset signal generator 10 and the N-1 th clocks (clocks [N-1], CLK [N]) and N generated by the clock signal generator 20. The second clock (clocks [N], CLK [N]) as an input. The two signals, clock [N] and clock [N-1], are taken XOR, and the reset signal is ANDed again to generate a phase control signal [N]. The phase control signal [N] is a signal for controlling the phase of the Nth clock.
클럭신호 발생부(20)는 N개의 클럭신호 발생블록(CG[1], CG[2], ....CG[N-1], CG[N])으로 구성되며, 도5는 N번째 클럭신호 발생블록(클럭신호 발생블록[N])을 나타낸 것이다. 클럭[N-1]과 클럭[N] 사이의 지연 시간은 데이터 비트율(T)과 동일하다.The clock signal generator 20 is composed of N clock signal generator blocks CG [1], CG [2], .... CG [N-1], CG [N], and FIG. The clock signal generation block (clock signal generation block [N]) is shown. The delay time between the clock [N-1] and the clock [N] is equal to the data bit rate (T).
위상제어신호[N]는 두 개의 MUX(MUX1, MUX2)의 선택 신호이다. MUX1은 클럭[N-1]이 데이터 비트율의 반만큼 지연된 신호(ck10)와 클럭[N-1]의 비반전(non-inverting)신호(ck11)를 입력으로 갖는다. MUX2는 MUX1의 출력 신호(ck2)를 데이터 비트율의 반만큼 지연된 신호(ck30)와 클럭[N-1]의 반전(inverting)된 신호(ck31)를 입력으로 갖는다.The phase control signal [N] is a selection signal of two MUXs (MUX1 and MUX2). MUX1 has a signal ck10 whose clock [N-1] is delayed by half the data bit rate and a non-inverting signal ck11 of clock [N-1] as inputs. MUX2 has as inputs a signal ck30 delayed by half the data bit rate of MUX1 and an inverted signal ck31 of clock [N-1].
위상제어신호[N]가 로직 '0'일 때는 MUX1과 MUX2는 각각 ck10 신호와 ck30 신호를 선택한다. 그러므로, 클럭[N-1]의 신호가 데이터 비트율만큼의 시간 후에 클럭[N]으로 전달된다. 위상제어신호[N]가 로직 '0'일 경우에는 클럭신호 발생부(20)는 링 구조를 이뤄서 일반적인 위상동기회로 내의 전압 제어 발진기 역할을 수행한다. 그러나, 위상제어신호[N]가 데이터 비트율의 반만큼의 펄스 폭을갖는 신호일 때는 MUX1과 MUX2를 이용하여 ck2 신호는 클럭[N-1]의 비반전(non-inverting) 신호를 갖고, 클럭[N] 신호는 반전(inverting) 신호를 갖게 되어 클럭[N]의 위상을 제어한다.When the phase control signal [N] is logic '0', MUX1 and MUX2 select the ck10 and ck30 signals, respectively. Therefore, the signal of clock [N-1] is transferred to clock [N] after a time equal to the data bit rate. When the phase control signal [N] is a logic '0', the clock signal generator 20 forms a ring structure to serve as a voltage controlled oscillator in a general phase synchronization circuit. However, when the phase control signal [N] has a pulse width equal to half the data bit rate, the ck2 signal has a non-inverting signal of the clock [N-1] by using MUX1 and MUX2. The N] signal has an inverting signal to control the phase of the clock [N].
도2a는 도5의 N개의 클럭신호 발생블록이 링 구조를 갖는 것과 N개의 위상제어신호 블록의 신호 관계를 나타낸다. 각각의 위상제어신호 발생블록은 클럭신호 발생블록의 클럭 출력을 입력으로 받아서 위상제어신호를 출력으로 내보낸다. 이 위상제어신호들은 각 클럭신호 발생블록의 출력 클럭의 위상을 제어한다.FIG. 2A shows a signal relationship between the N clock signal generation blocks of FIG. 5 having a ring structure and the N phase control signal blocks. Each phase control signal generation block receives the clock output of the clock signal generation block as an input and outputs the phase control signal to the output. These phase control signals control the phase of the output clock of each clock signal generation block.
도6a는 입력데이터와 리셋신호 및 클럭신호 발생부(20)의 출력인 각 클럭신호(클럭[1], 클럭[2], ..., 클럭[N-1], 클럭[N])들의 타이밍도이고, 도6b는 직렬 입력 데이터를 인가하였을 때 클럭의 위상상태를 나타낸 것이다.Fig. 6A shows the input data and the clock signals (clock [1], clock [2], ..., clock [N-1], clock [N]) that are outputs of the reset signal and the clock signal generator 20. Fig. 6b shows the phase state of the clock when serial input data is applied.
먼저, 입력데이터의 천이가 일어나는 시점에서 리셋신호가 상승하고 데이터 비트율의 반만큼의 리셋신호가 생긴다. 이는 데이터가 하강하는 시점에서도 동일하게 생긴다. 만약, 리셋신호가 클럭[N-1]과 클럭[N] 사이에 생겼을 경우(도6b), 리셋신호는 위상제어신호 발생블록[N]의 입력으로 들어가서, 클럭[N-1]과 클럭[N]의 XOR된 신호과 AND를 거쳐 위상제어신호[N]를 만들어낸다.First, the reset signal rises when the transition of the input data occurs and generates a reset signal equal to half the data bit rate. The same happens when the data falls. If the reset signal is generated between the clock [N-1] and the clock [N] (Fig. 6B), the reset signal enters the input of the phase control signal generation block [N], and the clock [N-1] and the clock [ A phase control signal [N] is generated through the AND of the XOR signal of N].
위상제어신호[N]가 로직 '1'이 되는 시점에서 클럭[N-1] 신호를 MUX1의 출력으로 선택하고 MUX2의 출력은 클럭[N-1]의 반전된 값이 되어 클럭[N]은 위상제어신호[N]의 상승 시점의 값(로직 '0')이 유지된다. 그 후, 위상제어신호[N]가 하강하는 시점에는 MUX1의 선택 신호 SELN1이 로직 '0'일 때 MUX1의 출력은 클럭[N-1]의 값이 되고, MUX2의 선택 신호 SELN2이 로직 '0'일 때 MUX2의 출력은 MUX1의 출력인클럭[N-1]의 값이 된다. 그러므로, 위상제어신호[N]의 하강 시점에서 클럭[N]는 클럭[N-1]의 값을 갖는다.When the phase control signal [N] becomes logic '1', the clock [N-1] signal is selected as the output of MUX1, and the output of MUX2 becomes the inverted value of the clock [N-1]. The value (logic '0') at the rising point of the phase control signal [N] is maintained. Thereafter, when the phase control signal [N] falls, when the selection signal SELN1 of MUX1 is logic '0', the output of MUX1 becomes the value of clock [N-1], and the selection signal SELN2 of MUX2 becomes logic '0. ', The output of MUX2 becomes the value of clock [N-1], the output of MUX1. Therefore, the clock [N] has the value of the clock [N-1] at the falling time of the phase control signal [N].
만약, 직렬 입력 데이터에 외부적 또는 내부적 환경에 의해 지터(jitter)가 발생할 경우 데이터의 위상은 변화가 생긴다. 이러한 변화는 데이터의 천이 시점의 위상 변화를 가져온다.If jitter occurs due to an external or internal environment in the serial input data, the phase of the data changes. This change results in a phase change at the time of transition of the data.
도6c는 입력 데이터의 지터로 인해 데이터의 위상에 변화가 생겨 데이터의 지터가 없는 경우보다 데이터의 천이가 d의 위상만큼 앞서서 발생한 경우를 나타낸다. 이 경우도 회로는 도6b와 동일한 동작을 수행한다. 입력 데이터의 천이가 일어나는 시점에서 리셋신호가 상승하면서 해당되는 클럭 범위(클럭[N-1] ~ 클럭[N] 사이)에서 위상제어신호[N]가 생긴다. 이 위상제어신호[N]은 클럭[N-1]의 신호를 미리 MUX1을 통해 출력으로 내보내고, 그동안 MUX2는 클럭[N-1]의 반전된 값을 유지한다.FIG. 6C illustrates a case where the transition of data occurs earlier by the phase of d than when the jitter of the input data causes a change in the phase of the data and there is no jitter of the data. In this case as well, the circuit performs the same operation as in Fig. 6B. When the input data transition occurs, the reset signal rises to generate the phase control signal [N] in the corresponding clock range (between clock [N-1] and clock [N]). This phase control signal [N] outputs the signal of clock [N-1] to the output through MUX1 in advance, while MUX2 maintains the inverted value of clock [N-1].
그러므로, 클럭[N]는 위상제어신호[N]의 상승 시점의 값을 유지한다. 데이터 천이가 일어난 뒤 T/2후에는 위상제어신호가 하강하는 시점이 된다. MUX2의 선택 신호인 SELN2가 로직 '0'이 되고, MUX2의 출력은 MUX1의 출력 값이 전달되기 때문에 MUX2의 출력인 클럭[N]의 값은 클럭[N-1]의 값이 된다. 이와 같이 도6c의 경우에는 데이터의 천이 시점이 입력 데이터의 지터가 없는 경우보다 먼저 데이터의 천이가 발생하더라도 클럭[N]의 신호가 데이터 천이 후 반주기(T/2) 뒤에 상승 시점이 발생하여 가장 적합한 복원 클럭을 제공하게 된다.Therefore, the clock [N] maintains the value at the rising point of the phase control signal [N]. After the data transition, the phase control signal falls after T / 2. SELN2, which is the select signal of MUX2, becomes a logic '0', and the output of MUX2 is transmitted with the output value of MUX1, so the value of clock [N] that is the output of MUX2 becomes the value of clock [N-1]. In the case of FIG. 6C, even if the data transition occurs earlier than the case where there is no jitter of the input data, the clock [N] signal rises after half a period (T / 2) after the data transition. It will provide a suitable recovery clock.
또한, 도6d는 데이터의 천이 시점이 입력 데이터의 지터가 없는 경우보다 나중에 데이터의 천이가 발생할 경우를 나타낸다. 이 경우 리셋신호가 데이터의 천이 시점에 상승을 하고, MUX1의 출력은 클럭[N-1]의 값이 전달된 상태이다. 그러나, MUX2의 출력은 위상제어신호의 상승 시점의 값을 유지하기 위해 클럭[N-1]의 반전 값을 유지한다. 위상제어신호가 하강시에 클럭[N]의 값은 MUX1의 값, 즉 클럭[N-1]의 상태로 변환된다. 그러므로, 데이터의 천이 시점이 지터가 없는 상태보다 뒤늦게 일어나더라도 클럭[N]은 데이터 천이 후 반주기인 T/2만큼 후에 상승하여 최적의 복원 클럭을 제공한다. 결국, 도6b, 도6c, 도6d에서 알 수 있듯이 입력 데이터 지터가 있는 경우와 없는 경우 모두 데이터 천이 시점 후 반주기만큼 후에 복원 클럭이 상승하여 최적의 데이터를 플립플롭을 통해 복원한다.6D shows a case where data transition occurs later than when there is no jitter in the input data. In this case, the reset signal rises at the time of data transition, and the output of MUX1 is transferred with the value of clock [N-1]. However, the output of MUX2 maintains the inverted value of clock [N-1] to maintain the value at the time of rising of the phase control signal. When the phase control signal falls, the value of clock [N] is converted to the value of MUX1, that is, the state of clock [N-1]. Therefore, even if the transition point of the data occurs later than the jitter free state, the clock [N] is increased after T / 2, which is a half cycle after the data transition, to provide an optimal recovery clock. As a result, as shown in FIGS. 6B, 6C, and 6D, the recovery clock rises by half a period after the data transition point in both cases with and without input data jitter to restore the optimal data through the flip-flop.
도2b는 직렬 입력 데이터와 클럭신호 발생부(20)의 각 블록의 출력인 N개의 클럭을 이용하여 직렬 입력 데이터를 N개의 병렬 데이터로 변환하는 기능을 하는 회로를 나타낸다. 2N-1개의 플립플롭을 이용한다. 먼저, 클럭[1] 신호에서 클럭[N-1] 신호까지의 N-1개의 클럭을 이용하여 N-1개의 병렬 데이터를 N-1개의 플립플롭에 저장한 후, 다시 클럭[N]을 이용하여 N-1개의 병렬 데이터(PRD(1) ~ PRD(N-1))와 입력 데이터를 N개의 플립플롭을 이용하여 복원한다.FIG. 2B shows a circuit for converting serial input data into N parallel data using N clocks which are outputs of each block of the serial input data and the clock signal generator 20. FIG. 2N-1 flip-flops are used. First, N-1 parallel data is stored in N-1 flip-flops using N-1 clocks from clock [1] to clock [N-1] signals, and then clock N again. N-1 parallel data (PRD (1) to PRD (N-1)) and input data are restored using N flip-flops.
따라서, 직렬 입력 데이터는 시스템 클럭의 역할을 수행하는 클럭[N]에 동기된 N개의 병렬 데이터(RD(1), RD(2), ..., RD(N-1), RD(N))로 복원됨을 알 수 있다. 이는 복원된 클럭과 복원된 데이터를 다시 시스템 클럭에 동기된 데이터로 변환하기 위한 탄성 버퍼(elastic buffer)의 기능을 동시에 수행한다. 이에 대한 자세한 타이밍도는 도6e에 나타내었다.Accordingly, the serial input data includes N parallel data RD (1), RD (2), ..., RD (N-1), RD (N) synchronized with the clock [N] serving as the system clock. You can see that it is restored to). This simultaneously performs the function of an elastic buffer for converting the restored clock and the restored data back into data synchronized with the system clock. A detailed timing diagram for this is shown in FIG. 6E.
도7은 다중 채널의 직렬 입력 데이터를 갖는 경우에 대한 회로도이다. 그림에서 알 수 있듯이 하나의 위상동기회로만을 이용하여 다중 채널의 직렬 데이터를 처리할 수 있기 때문에 칩 제작시 면적을 줄일 수 있다.Fig. 7 is a circuit diagram for the case of having multi-channel serial input data. As shown in the figure, it is possible to reduce the area of chip fabrication because only one phase synchronization circuit can process serial data of multiple channels.
본 발명에 따른 데이터 및 클럭 복원회로는 도8에 나타나 있는 것과 같이 직렬 입력 데이터 부분에 분주기를 넣음으로써, 입력 데이터를 분주하여 데이터의 천이 시점을 변형시킬 수 있다.In the data and clock recovery circuit according to the present invention, as shown in Fig. 8, by inserting a divider in the serial input data portion, the input data can be divided to change the transition time of the data.
본 발명에 따른 데이터 및 클럭 복원회로에 의하면, 다음과 같은 효과를 갖는다.According to the data and clock recovery circuit according to the present invention, the following effects are obtained.
첫째, 고속의 직렬 입력데이터를 추가적인 직렬-병렬 변환기 회로 없이 N개의 병렬 데이터로 변환할 수 있다.First, high speed serial input data can be converted into N parallel data without additional serial-to-parallel converter circuit.
둘째, 탄성 버퍼(elastic buffer)의 기능을 가진 회로가 추가적으로 필요 없이 시스템 클럭과 동기된 데이터를 출력으로 내보낼 수 있다.Secondly, an additional circuit with the function of an elastic buffer can output data synchronized with the system clock without the need for additional circuitry.
셋째, 하나의 위상동기회로만을 이용하여 다중 채널의 직렬 데이터를 입력으로 가질 수 있기 때문에 칩 제작시 면적을 감소시킬 수 있다.Third, since only one phase synchronization circuit can have serial data of multiple channels as inputs, the area can be reduced during chip fabrication.
넷째, 클럭신호 발생부 및 위상동기회로를 구성하는 회로는 고속의 데이터를 처리할 필요없이 N배만큼 느린 클럭을 이용하여 데이터를 복원하기 때문에 고속의 클럭을 발생시키기 위한 고속의 주파수 위상 검출기, 전하 펌프, 전압제어 발진기, 플립플롭 등의 회로가 필요 없다.Fourth, the clock signal generator and the phase synchronizing circuit recover the data using a clock that is as much as N times slow without processing the high speed data. There is no need for circuits such as pumps, voltage controlled oscillators and flip-flops.
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