本发明专利技术采用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，基于采获的数据与ＶＣＯ时钟的相位差，产生相应的超前或滞后脉冲，再通过电流泵调节ＶＣＯ的相位，最终达到减小相位差的目的。相位差的采获完全取决于信号逻辑电平的切换检测，在正常锁定情况下，即使因任何原因落入盲区，动态相位决策电路仍能产生响应的脉冲使ＶＣＯ相位改变以脱离盲区并迅速锁定，不会造成ＶＣＯ的漂移，有效地避免了失锁的发生。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。相应地，它还降低了对频率锁定电路的要求，提高了所恢复数据的可靠性，尤其在高数率传输过程中，有效地降低了误码率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子技术，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)。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。.本专利技术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;注本专利专利技术 人之一丁勇也是专利20060256909的主要专利技术人)、日本专利JP2001/203670A 的弊病(上文
技术介绍
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。按照本专利技术提供的技术方案，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①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。本专利技术基于锁相环技术，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)。具体实施方式本专利技术的一个优选实施例是一个基于三倍频相位动态检测器的数据与时钟恢复系统，基本方框图如图1所示(注本专利技术可适用于更高倍率的采样，鉴 于三倍频的简洁性，如无特别说明，下文将以此作为释例)。首先，数据流经由多相VCO(电路如图3所示)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(电路如图2所示)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。图1中的Vctrl是多相振荡器电压控制信号。图2中Last—dir-前一采样周期的相位状态，Lctrl-环路切换控 制信号。图3中Vctrl-多相振i器电压控制信号，Oref-参照时钟，O-时钟 输出。在高清数字电视接口应用中，由于视频时钟由发送端提供，其频率变化范 围相当大(由25Mhz-340Mhz)，频率捕捉器通常用作辅助电路来帮助锁定，即采 用双环路，其中一个环路(频率环路)用以将VCO的频率调至参照频率，而另一 个环路(数据环路)用以锁定数据流。图1中的频率捕捉器(电路如图4所示)，用 以产生频率锁定标志信号，以控制两环路之间的切换。当VCO的频率接近参照 频率时，由频率环路切换至数据环路。图4中Vctri-多相振荡器电压控制信号， Lctrl-环路切换控制信号，CLK—ref-参照时钟，Oref-参照相位。由频率环路切换至数据环^后，数据环路开始对数^流进行锁定。图1中， O为多相位时钟；Vctrl为控制电压；DS为所采样本；Last—dir为前一 采样周期的相位状态；Lctri为环路控制信号。图2所示的是本专利技术&核心电路 之一，动态相位检测电路。数据流首先被不同相位的时钟(O，见图6) 所采样。样本DS被传至相位决策电路以产生逻辑电平翻转(即从0转至1， 或由1转至0)标志信号(T),这些信号的序号则表示了逻辑转换所发生 的位置。例如，当T-1，表示转换发生在相位O与O之间，而当丁=0 时，则表示在0)与O之间无信号转换发生。在本专利技术中，O、 0)、 0 和O被用作参照相位，其余的则用于数据选择。如果数据转换发生在①与①之间，以O作为参照，VCO时钟被视为 滞后于数据。如果转换发生在0与0之间，VCO时钟则认为超前。这样， T和T可被用于产生相位超前和滞后脉冲(见图7)作为电流泵的驱动源，以 调整VCO时钟相位，最终使(D与数据转换沿对齐。类似地，T和T则可 用以产生超前滞后脉冲对应于0>与(D之间的任何数据转换沿。图2所示的动态相位检测电路与超前滞后脉冲产生电路，在结构上似乎类 似于美国专利20060256909中所采用的相位检测电路，但不同点在于此专利充 分利用了倍频采样所获得的信本文档来自技高网...
【技术保护点】
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。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：丁勇，
申请(专利权)人：无锡圆芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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