[發明專利]時鐘數據恢復電路結構及數字化時鐘數據恢復方法

有效

• 申請號: 201210484059.3
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN102946306A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 馬鵬;金胤丞
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十二研究所
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

技術領域

本發明涉及數字通信技術領域，特別涉及數字信息傳輸中的時鐘數據恢復技術領域，具體是指一種時鐘數據恢復電路結構及數字化時鐘數據恢復方法。

背景技術

現代通信系統中，串行數據通信能節約連線資源，對信號幅度的要求小，且信號之間的串擾小，傳輸速率高，廣泛應用于各種高速通信標準，如以太網、光纖通信、背板總線等。在串行通信系統中，時鐘數據恢復電路在接收器中起著關鍵的作用。它從輸入的串行數據流中提取出時鐘并恢復出數據，時鐘數據恢復電路的性能直接制約著通信的質量。

傳統的時鐘數據恢復電路，如圖1所示，一般由兩個環路組成，一個是頻率鎖定環路，包括分頻器、鑒頻鑒相器、電荷泵、環路濾波器以及壓控振蕩器VCO（voltage?controlledoscillator）；另一個是相位恢復環路，包括鑒相器、電荷泵、環路濾波器、壓控振蕩器。傳統時鐘數據恢復電路結構中，電荷泵、環路濾波器和壓控振蕩器等模塊屬于模擬電路。模擬電路在深亞微米工藝下的設計難度增加、工藝移植也很困難，因此目前的時鐘數據恢復電路也往數字化的方向發展。

中國專利200410006160（公開日為2005年1月5日）公開了一種時鐘恢復的數字化實現方法，其方案如圖2所示。這項專利首先將數字通信中的輸入信號與恢復時鐘進行比相，得到相位誤差信號；利用數字信號處理對相位誤差進行濾波，以濾出相位誤差信號中的干擾和噪聲，得到平滑后的相位誤差值；對相位誤差值通過總和—增量量化方法進行定時綜合，以得到調整指令；用調整指令對設定的參考時鐘和恢復時鐘的任何一個進行調整，得到調整時鐘，將調整時鐘與另一個未調整的時鐘信號進行鎖相，濾出調整量化中產生的高頻分量，得到恢復時鐘。這項專利的方案存在以下缺點：（1）完全基于數字信號處理的方法，實現數字濾波和鎖相濾波的電路復雜，電路面積大，功耗大；（2）恢復時鐘由參考時鐘分頻產生，即需要一個高頻時鐘作為參考時鐘。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種直接定位串行輸入數據的跳變沿，從而在參考時鐘頻率與恢復時鐘頻率相差不大的情況下，利用該跳變沿確定恢復時鐘和恢復數據，且電路結構簡單，設計方法簡便，易于集成到串行數據接收器中，且應用范圍廣泛的時鐘數據恢復電路結構及數字化時鐘數據恢復方法。

為了實現上述的目的，本發明的時鐘數據恢復電路結構具有如下構成：

該時鐘數據恢復電路結構包括：數據沿位置檢查模塊、恢復時鐘選定模塊、時鐘毛刺過濾模塊和D觸發器。

其中，數據沿位置檢查模塊連接外部的串行輸入數據以及16個相位時鐘，用以根據所述的16個相位時鐘檢查所述的串行輸入數據的當前數據沿位置，并根據所述的當前數據沿位置與歷史數據沿位置確定恢復時鐘選擇控制信號和時鐘毛刺過濾控制信號，并輸出；恢復時鐘選定模塊連接所述的16個相位時鐘及所述的數據沿位置檢查模塊輸出的恢復時鐘選擇控制信號，根據所述的恢復時鐘選擇控制信號在所述的16個相位時鐘中選擇相應的恢復時鐘，并輸出；時鐘毛刺過濾模塊根據所述的數據沿位置檢查模塊輸出的時鐘毛刺過濾控制信號及所述的恢復時鐘選定模塊輸出的恢復時鐘，對所述的恢復時鐘進行毛刺過濾，輸出過濾后的恢復時鐘；D觸發器根據所述的時鐘毛刺過濾模塊輸出的恢復時鐘及所述的串行輸入數據，產生并輸出恢復數據。

該時鐘數據恢復電路結構中，所述的數據沿位置檢查模塊包括多級采樣寄存器，用以對所述的串行輸入數據進行采樣，并將前兩級寄存器同步到16個相位時鐘中的第一個時鐘域。

該時鐘數據恢復電路結構中，所述的數據沿位置檢查模塊還包括異或運算電路，用以確定所述的16個相位時鐘中的兩個相位之間輸入數據沿的位置。

該時鐘數據恢復電路結構中，所述的16個相位時鐘為CLK_0、CLK_22、CLK_45、CLK_67、CLK_90、CLK_112、CLK_135、CLK_157、CLK_180、CLK_202、CLK_225、CLK_247、CLK_270、CLK_292、CLK_315和CLK_337。

本發明還提供一種利用所述的時鐘數據恢復電路結構實現數字化時鐘數據恢復的方法，該方法包括以下步驟：

（1）所述的數據沿位置檢查模塊接收到外部串行輸入數據和16個相位時鐘；

（2）所述的數據沿位置檢查模塊根據所述的16個相位時鐘檢查所述的串行輸入數據的當前數據沿位置；

（3）所述的數據沿位置檢查模塊根據所述的當前數據沿位置與歷史數據沿位置確定恢復時鐘選擇控制信號，并輸出；