具有波形筛选功能的PAM4接收机用时钟数据恢复电路及PAM4接收机制造技术

本发明专利技术公开了一种具有波形筛选功能的PAM4接收机用时钟数据恢复电路及PAM4接收机，本发明专利技术PAM4接收机用时钟数据恢复电路包括带有比较器模块和鉴相器模块的时钟数据恢复电路本体，鉴相器模块的前端串接有用于选择比较器模块输出信号中的对称波形作为输出的波形筛选电路；PAM4接收机包括前述PAM4接收机用时钟数据恢复电路。为了解决PAM4接收机的CDR在提高鉴相密度的同时恶化恢复时钟的抖动性能，本发明专利技术增加了波形筛选电路，通过波形筛选电路选择三路比较器输出信号中具有对称的跳变沿作为鉴相器的输入，在提高鉴相密度的同时提高了鉴相精度，进而实现在保证环路快速锁定的同时提高CDR恢复时钟的抖动性能。

【技术实现步骤摘要】
具有波形筛选功能的PAM4接收机用时钟数据恢复电路及PAM4接收机
本专利技术属于计算机和光通信领域，具体涉及一种具有波形筛选功能的PAM4接收机用时钟数据恢复电路及PAM4接收机，可应用于芯片、背板间电通信和光通信领域。
技术介绍
时钟数据恢复电路(clockanddatarecoverycircuit，简称CDR)广泛用于计算机和光通信领域，其主要功能是从输入带有幅度噪声和相位噪声的数据中提取时钟信息，然后对数据进行重定时。CDR位于接收机中，其工作原理如下：①将输入数据与本地时钟进行相位比较并获取二者的相位差信息；②利用相位差信息实时控制本地时钟的相位，保证本地时钟的相位与输入数据的相位同步；③利用本地时钟完成对输入噪声数据的准确采样。④由于输入数据通常包含一定的相位抖动，为了保证接收机在一定的抖动范围内仍然保持本地时钟与输入数据的同步，需要在相位差信息控制本地时钟相位之前，将相位差信息进行滤波处理。如图1所示，现有的CDR主要包括一个由鉴相器、滤波器、时钟模块组成的时钟控制环路和一个数据恢复模块。在时钟控制环路中，为了保证采样时钟在输入较大相位抖动情况下仍然能够快速、精确的实现对输入数据相位的跟踪，需要尽可能提高鉴相密度。不同于非归零码(NRZ)信号的接收机，四电平脉冲幅度调制(PAM4)接收机可以对解码后的三路输入信号同时进行鉴相，得提高鉴相密度成为可能。如图2所示，包含传统CDR的PAM4接收机中，输入信号DIN经过三个比较器(比较器A～比较器C)后将PAM4信号转化成三路温度码信号VA～VC，这三路温度码信号VA～VC均是NRZ信号，同时利用三路信号进行相位误差提取，可以进一步提高鉴相密度。然而三个比较器的输出跳变沿自身含有较大的抖动性，降低鉴相精度。由于它们的输入波形含有非对称的零交越点，如图3中下面三组波形所示。图3中，Vref_A、Vref_B、Vref_C分别为比较器A、B、C的参考电平，PAM4_IP、PAM4_IN为PAM4输入信号的P端和N端，ComA_OP和ComA_ON为比较器A输出的P端和N端，ComB_OP和ComB_ON为比较器B输出的P端和N端，ComC_OP和ComC_ON为比较器C输出的P端和N端。如图3中下面这些非对称的跳变沿波形经过比较器后，产生的波形也具有非对称性。这些非对称的波形会直接恶化鉴相精度。鉴相器是通过对这些数据的沿和中心的采样结果进行鉴相，因此，跳变沿是否具有对称性直接影响鉴相器的鉴相结果，最后恶化CDR恢复时钟的抖动性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种具有波形筛选功能的PAM4接收机用时钟数据恢复电路及PAM4接收机，为了解决PAM4接收机的CDR在提高鉴相密度的同时恶化恢复时钟的抖动性能，本专利技术增加了波形筛选电路，通过波形筛选电路选择三路比较器输出信号中具有对称的跳变沿作为鉴相器的输入，在提高鉴相密度的同时提高了鉴相精度，进而实现在保证环路快速锁定的同时提高CDR恢复时钟的抖动性能。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种具有波形筛选功能的PAM4接收机用时钟数据恢复电路，包括带有比较器模块和鉴相器模块的时钟数据恢复电路本体，所述鉴相器模块的前端串接有用于选择比较器模块输出信号中的对称波形作为输出的波形筛选电路。可选地，所述比较器模块包括比较器A、比较器B以及比较器C，所述波形筛选电路分别包括用于选择比较器A输出信号中的对称波形作为输出的波形筛选逻辑电路A、用于选择比较器B输出信号中的对称波形作为输出的波形筛选逻辑电路B、用于选择比较器C输出信号中的对称波形作为输出的波形筛选逻辑电路C，所述比较器模块后端设有采样器，所述采样器包括位于比较器A、比较器B以及比较器C三者中每一个后面的两个数据采样点，且两个数据采样点中第一个数据采样点为数据采样点、第二个数据采样点为边沿采样点。可选地，所述波形筛选逻辑电路A的波形筛选逻辑函数表达式为：(B1·C1)·(B2·C2)上式中，B1表示比较器B第一个数据采样点的输出为高电平，C1表示比较器C第一个数据采样点的输出为高电平，B2表示比较器B第二个数据采样点的输出为高电平，C2表示比较器C第二个数据采样点的输出为高电平。可选地，所述波形筛选逻辑电路B针对一对小幅度跳变沿波形的波形筛选逻辑函数表达式为：上式中，表示比较器A第一个数据采样点的输出为低电平，C1表示比较器C第一个数据采样点的输出为高电平，表示比较器A第二个数据采样点的输出为低电平，C2表示比较器C第二个数据采样点的输出为高电平；所述波形筛选逻辑电路B针对一对大幅度跳变沿波形的波形筛选逻辑函数表达式为：上式中，A1表示比较器A第一个数据采样点的输出为高电平，B1表示比较器B第一个数据采样点的输出为高电平，C1表示比较器C第一个数据采样点的输出为高电平，A2表示比较器A第二个数据采样点的输出为高电平，B2表示比较器B第二个数据采样点的输出为高电平，C2表示比较器C第二个数据采样点的输出为高电平，表示比较器A第一个数据采样点的输出为低电平，表示比较器B第一个数据采样点的输出为低电平，表示比较器C第一个数据采样点的输出为低电平，表示比较器A第二个数据采样点的输出为低电平，表示比较器B第二个数据采样点的输出为低电平，表示比较器C第二个数据采样点的输出为低电平。可选地，所述波形筛选逻辑电路C的波形筛选逻辑函数表达式为：上式中，表示比较器A第一个数据采样点的输出为低电平，表示比较器B第一个数据采样点的输出为低电平，表示比较器A第二个数据采样点的输出为低电平，表示比较器B第二个数据采样点的输出为低电平。可选地，所述时钟数据恢复电路本体还包括投票电路、数字滤波电路、权重系数配置电路、多相时钟产生器，所述鉴相器模块的输出端依次通过投票电路、数字滤波电路、权重系数配置电路相连，所述多相时钟产生器的输入端与权重系数配置电路相连、输出端与采样器相连。此外，本专利技术还提供一种PAM4接收机，该PAM4接收机中带有所述具有波形筛选功能的PAM4接收机用时钟数据恢复电路。和现有技术相比，本专利技术具有下述优点：为了解决PAM4接收机的CDR在提高鉴相密度的同时恶化恢复时钟的抖动性能，本专利技术增加了波形筛选电路，通过波形筛选电路选择三路比较器输出信号中具有对称的跳变沿作为鉴相器的输入，在提高鉴相密度的同时提高了鉴相精度，进而实现在保证环路快速锁定的同时提高CDR恢复时钟的抖动性能。附图说明图1为现有技术的CDR系统框图。图2为现有技术包含传统CDR的PAM4接收机结构框图。图3为现有技术PAM4接收机输入波形和三个比较器的输出波形。图4为本专利技术实施例中的PAM4接收机用时钟数据恢复电路的结构图。图5为现有PAM4接收机输入波形跳变沿与对应的序号。图6为本专利技术实施例中波形筛选逻辑电路A的电路原理框图。图7为本专利技术实施例中波形筛选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有波形筛选功能的PAM4接收机用时钟数据恢复电路，包括带有比较器模块和鉴相器模块的时钟数据恢复电路本体，其特征在于，所述鉴相器模块的前端串接有用于选择比较器模块输出信号中的对称波形作为输出的波形筛选电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有波形筛选功能的PAM4接收机用时钟数据恢复电路，包括带有比较器模块和鉴相器模块的时钟数据恢复电路本体，其特征在于，所述鉴相器模块的前端串接有用于选择比较器模块输出信号中的对称波形作为输出的波形筛选电路。


2.根据权利要求1所述的具有波形筛选功能的PAM4接收机用时钟数据恢复电路，其特征在于，所述比较器模块包括比较器A、比较器B以及比较器C，所述波形筛选电路分别包括用于选择比较器A输出信号中的对称波形作为输出的波形筛选逻辑电路A、用于选择比较器B输出信号中的对称波形作为输出的波形筛选逻辑电路B、用于选择比较器C输出信号中的对称波形作为输出的波形筛选逻辑电路C，所述比较器模块后端设有采样器，所述采样器包括位于比较器A、比较器B以及比较器C三者中每一个后面的两个数据采样点，且两个数据采样点中第一个数据采样点为数据采样点、第二个数据采样点为边沿采样点。


3.根据权利要求2所述的具有波形筛选功能的PAM4接收机用时钟数据恢复电路，其特征在于，所述波形筛选逻辑电路A的波形筛选逻辑函数表达式为：
(B1·C1)·(B2·C2)
上式中，B1表示比较器B第一个数据采样点的输出为高电平，C1表示比较器C第一个数据采样点的输出为高电平，B2表示比较器B第二个数据采样点的输出为高电平，C2表示比较器C第二个数据采样点的输出为高电平。


4.根据权利要求2所述的具有波形筛选功能的PAM4接收机用时钟数据恢复电路，其特征在于，所述波形筛选逻辑电路B针对一对小幅度跳变沿波形的波形筛选逻辑函数表达式为：



上式中，表示比较器A第一个数据采样点的输出为低电平，C1表示比较器C第一个数据采样点的输出为高电平，表示比较器A第二个数据采样点的输出为低电平，C2表示比较器C第二个数...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕方旭，赖明澈，庞征斌，齐星云，王强，肖灿文，戴艺，徐佳庆，刘路，孙岩，曹继军，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43