[发明专利]非线性时钟与数据恢复电路动态捕捉与跟踪范围的扩展技术

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术，具体地说是一种非线性时钟与数据恢复电路动态捕捉与跟踪范围的扩展技术(Bang-Bang Type CDR with Dynamic Tracking RangeExpansion)。

背景技术

串行数据传输成为高速数据传输的趋势。随着数率的不断提升，对系统带寬以及接收准确率的要求也越来越高。而从串行数据流中将数据正确恢复则是串行数据传输的核心技术。通用的两种数据恢复方式是倍频采样及利用锁相环技术进行数据跟踪以恢复时钟。倍频采样是利用其采得的信息，通过数字锁相技术以确定出最有可能的数据。美国专利5,905,769所描述的即属此类。这种方法原理简单，容易实现，但不能满足高数率传输的要求。另一种方式的典型例子是日本专利JP2001/203670A中所描述的相位差调节法。它采用了电压控制延迟线以调整数据流的相位，最终减小与采样时钟之间的相位差。但这种方法对电压控制延迟线设计的要求较高，较难实现。

美国专利20060256909所描述的是另一类似途经。它利用锁相环技术通过调整多相电压控制振荡器(简称VCO)的相位使其锁定数据流。然而，专利20060256909所描述方式的弊病在于它的数据锁相环的捕捉和跟踪范围较小，对频率变化较敏感，从而对数据的不稳定性(如抖动)容忍度有限。其次对倍频采样的数据选择是静态选择，在数率较高时并不能保证最佳选择点，甚至导致错误相位锁定，使误码增加。

发明内容

本发明提出了一种基于多倍频相位动态检测器的数据与时钟恢复系统。首先，数据流经由多相VCO产生的十二相时钟倍频采样，每采样周期共采得十二比特，即四位有效数据。基于所采样本，首先进行逻辑翻转检测，根据检测结果，动态相位选择器产生相位超前或滞后脉冲，这些脉冲将用于轮流控制电流泵，以产生VCO的控制电压(Vctrl)，然后经过低通滤波器用以调节VCO的相位，最终达到对数据流的锁定。

本发明的另一目的在于设计一种非线性时钟与数据恢复电路动态捕捉与跟踪范围的扩展技术。针对美国专利(5905769，20060256909；注：本专利发明人之一丁勇也是专利20060256909的主要发明人)、日本专利JP2001/203670A的弊病(上文背景技术中的陈述)加以改善，基于锁相环技术，有效地利用了对数据流倍频采样所获取的时钟与数据之间的相位关系，在很大程度上扩展了环路的捕捉与跟踪范围，提高了跟踪精度。

按照本发明提供的技术方案，所述基于倍频相位动态检测器的数据与时钟恢复系统包括：采样电路，多相电压控制振荡器VCO，频率捕捉电路，动态相位检测电路，动态数据选择电路，电流泵和低通滤波器；其特征是：所述多相电压控制振荡器VCO产生十二相时钟Φ[11:0]输入至采样电路，数据流经所述十二相时钟倍频由采样电路采样，每个采样周期共采得十二比特数据，采样电路输出样本DS[11:0]至动态相位检测电路进行动态翻转检测，根据检测结果，动态相位检测电路产生相位超前或滞后脉冲输入电流泵，所述相位超前或滞后脉冲轮流控制电流泵以产生多相电压控制振荡器VCO的控制电压并经低通滤波器滤波后输入VCO，用于调节VCO的相位，达到对数据流的锁定。

所述动态相位检测电路利用逻辑电平翻转标志信号T[11:0]的序号来表示逻辑转换所发生的位置。

所述动态相位检测电路利用倍频采样所获得的信息使相位检测器的检测范围扩大。

所述动态相位检测电路利用前一采样周期的相位状态，对数据转换沿进行检测，以产生相应的超前或滞后脉冲。

所述动态数据选择电路对所采的数据进行最优动态选择以保证所选数据的可靠性。

所述动态数据选择电路利用前一采样周期的时钟与数据的相位关系，选出最靠近数据中央的采样点作为最终恢复的数据，以降低误码率。

本发明基于锁相环技术，有效地利用了对数据流倍频采样所获取的时钟与数据之间的相位关系，在很大程度上扩展了环路的捕捉与跟踪范围，提高了跟踪精度。

附图说明

图1为数据与时钟恢复系统的功能框图；

图2为动态相位检测电路图；

图3为多相振荡器电路图；

图4为频率捕捉电路图；

图5为动态恢复数据选择电路；

图6为动态相位检测电路时序(1)；

图7为动态相位检测电路时序(2)；

图8为动态数据选择时序1(VCO滞后，Last_dir置高)；

图9为动态数据选择时序2(VCO超前，Last_dir置低)。

具体实施方式