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Title:
PHASE ROTATOR AND CLOCK AND DATA RECOVERY DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/009986
Kind Code:
A1
Abstract:
A phase rotator and a clock and data recovery device are disclosed. Only one clock signal is needed to be input, so that the design difficulty of the phase rotator is reduced. The phase rotator comprises: Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) field effect transistors M1 to M8, a bias voltage selection module, a first and a second delay circuit. Controlled by a control information, the bias voltage selection module outputs an N bits control signal, each bit of which connects to the gate electrode of one M7 respectively; through a second output port, an M bits control signal is outputted, each bit of which connects to the gate electrode of one M8 respectively so that the phase rotator can realize phase rotation by means of selecting the conducting number of M7 and M8 according to the control information.

Inventors:
DING, Xuewei (ZTE Plaza, Keji Road South Hi-Tech Industrial Park, Nansha, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
Application Number:
CN2011/072396
Publication Date:
January 26, 2012
Filing Date:
April 01, 2011
Export Citation:
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Assignee:
ZTE CORPORATION (ZTE Plaza, Keji Road South Hi-Tech Industrial Park, Nansha, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
中兴通讯股份有限公司 (中国广东省深圳市南山区高新技术产业园科技南路中兴通讯大厦, Guangdong 7, 518057, CN)
International Classes:
H03L7/00; H04L7/00; H04L25/00
Foreign References:
CN101179259A2008-05-14
US20020009170A12002-01-24
US20040218705A12004-11-04
US20090290672A12009-11-26
US20060008041A12006-01-12
Attorney, Agent or Firm:
CHINA PAT INTELLECTUAL PROPERTY OFFICE (Suite 717, E-Wing Center No. 113 Zhichun Road,Haidian, Beijing 6, 100086, CN)
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Claims:
权利要求书

1、 一种相位旋转器, 其特征在于, 该相位旋转器包括:

第一 M0S 场效应管 (Ml ), 漏极通过第一电阻(R1 )连接电源 Vcc 输入端, 并连接第二时钟信号负输出端 CLKN— rotate ,栅极连接第一时钟信 号正输入端 CLKP;

第五 M0S场效应管( M5 ), 漏极连接到第一 M0S场效应管( Ml )的 源极, 栅极连接到偏置电压 Vref输入端, 源极接地 Vss;

N个第七 M0S场效应管( M7 ), 每一个第七 M0S场效应管( M7 )的 漏极连接第一 M0S场效应管 (Ml ) 的源极, 源极接地 Vss, N为大于 0 的整数;

第二 M0S 场效应管 (M2 ), 漏极通过第二电阻(R2 )连接电源 Vcc 输入端, 并连接第二时钟信号正输出端 CLKP— rotate, 栅极连接第一时钟信 号负输入端 CLKN, 源极连接到第一 M0S场效应管 ( Ml ) 的源极;

第三 M0S 场效应管 (M3 ) , 漏极连接第二时钟信号负输出端 CLKN— rotate, 栅极通过第一延时电路连接第一时钟信号正输入端 CLKP; 第六 M0S场效应管( M6 ), 漏极连接到第三 M0S场效应管( M3 )的 源极, 栅极连接到偏置电压 Vref输入端, 源极接地 Vss;

M个第八 M0S场效应管( M8 ), 每一个第八 M0S场效应管( M8 )的 漏极连接 M0S场效应管 ( M3 ) 的源极, 源极接地 Vss , M为大于 0的整 数;

第四 M0S 场效应管 (M4 ) , 漏极连接到第二时钟信号正输出端 CLKP— rotate , 栅极通过第二延时电路连接第一时钟信号负输入端 CLKN , 源极连接到第三 M0S场效应管 (M3 ) 的源极;

偏置电压选择模块, 第一输入端连接偏置电压 Vref输入端, 第二输入 端接收控制信息,并根据控制信息通过第一输出端输出一个 N位控制信号, N位控制信号的每一位分别连接一个第七 M0S场效应管 (M7 ) 的栅极, 通过第二输出端输出一个 M位控制信号, M位控制信号的每一位分别连接 一个第八 MOS场效应管 ( M8 ) 的栅极。

2、 如权利要求 1所述的相位旋转器, 其特征在于, M和 N相等, 且所 述偏置电压选择模块包括 N个偏置电压选择子模块, 所述偏置电压选择子 模块包括: 第一子输入端、 第二子输入端、 第一子输出端和第二子输出端; 其中,

所述第一子输入端连接偏置电压 Vref输入端, 第二子输入端连接控制 信息输入端;

所述第一子输出端输出第一控制信号中的一位, 第二子输出端输出第 二控制信号中的一位;

所述偏置电压选择子模块用于根据控制信息, 控制第一子输出端和第 二子输出端中的一个输出偏置电压 Vref, 另一个输出 0。

3、 如权利要求 1或 2所述的相位旋转器, 其特征在于, 所述第一延时 电路包括:

第三电阻(R3 ), —端连接第一时钟信号正输入端 CLKP, 另一端连接 MOS场效应管 (M3 ) 的栅极;

第一电容(C1 ), 一端连接 MOS场效应管(M3 )的栅极, 另一端接地

Vss。

4、 如权利要求 1或 2所述的相位旋转器, 其特征在于, 所述第二延时 电路包括:

第四电阻(R4 ), —端连接在第一时钟信号负输入端 CLKN, 另一端连 接 MOS场效应管 ( M4 ) 的栅极;

第二电容(C2 ), —端连接 MOS场效应管(M4 )的栅极, 另一端接地

Vss。 5、 如权利要求 1或 2所述的相位旋转器, 其特征在于, 所述第一电阻 ( R1 )和第二电阻(R2 ) 阻值相等。

6、 一种时钟数据恢复装置, 包括相位旋转器, 其特征在于, 所述相位 旋转器包括:

第一 MOS 场效应管 (Ml ), 漏极通过第一电阻(R1 )连接电源 Vcc 输入端, 并连接第二时钟信号负输出端 CLKN— rotate ,栅极连接第一时钟信 号正输入端 CLKP;

第五 M0S场效应管( M5 ), 漏极连接到第一 M0S场效应管( Ml )的 源极, 栅极连接到偏置电压 Vref输入端, 源极接地 Vss;

N个第七 M0S场效应管( M7 ), 每一个第七 M0S场效应管( M7 )的 漏极连接第一 M0S场效应管 (Ml ) 的源极, 源极接地 Vss, N为大于 0 的整数;

第二 M0S 场效应管 (M2 ), 漏极通过第二电阻(R2 )连接电源 Vcc 输入端, 并连接第二时钟信号正输出端 CLKP— rotate, 栅极连接第一时钟信 号负输入端 CLKN, 源极连接到第一 M0S场效应管 Ml的源极;

第三 M0S 场效应管 (M3 ) , 漏极连接第二时钟信号负输出端 CLKN— rotate, 栅极通过第一延时电路连接第一时钟信号正输入端 CLKP; 第六 M0S场效应管( M6 ), 漏极连接到第三 M0S场效应管( M3 )的 源极, 栅极连接到偏置电压 Vref输入端, 源极接地 Vss;

M个第八 M0S场效应管( M8 ), 每一个第八 M0S场效应管( M8 )的 漏极连接 M0S场效应管 ( M3 ) 的源极, 源极接地 Vss , M为大于 0的整 数;

第四 M0S 场效应管 (M4 ) , 漏极连接到第二时钟信号正输出端 CLKP— rotate , 栅极通过第二延时电路连接第一时钟信号负输入端 CLKN , 源极连接到第三 M0S场效应管 (M3 ) 的源极; 偏置电压选择模块, 第一输入端连接偏置电压 Vref输入端, 第二输入 端接收控制信息,并根据控制信息通过第一输出端输出一个 N位控制信号, N位控制信号的每一位分别连接一个第七 M0S场效应管 (M7 ) 的栅极, 通过第二输出端输出一个 M位控制信号, M位控制信号的每一位分别连接 一个第八 MOS场效应管 ( M8 ) 的栅极。

7、 如权利要求 6所述的时钟数据恢复装置, 其特征在于, 该数据恢复 装置还包括:

D 触发器, 时钟信号输入端连接相位旋转器输出端, 用于接收相位旋 转器输出的第二时钟信号 CLK— rotate, 数据输入端用于接收输入数据, 并 根据第二时钟信号 CLK— rotate釆集输入数据, 并通过数据输出端输出釆集 数据;

分接器, 其串行数据输入端连接 D触发器的数据输出端, 其分频时钟 输入端连接相位旋转器的输出端, 用于对相位旋转器输出的第二时钟信号 CLK— rotate进行分频并通过分频时钟输出端输出分频第二时钟信号, 对 D 触发器输出的釆集数据进行串并转换并通过并行数据输出端输出并行釆集 数据;

相位检测单元, 其并行数据输入端连接分接器的并行数据输出端, 高 速时钟信号输入端连接分接器的分频时钟输出端, 其控制信息输出端连接 相位旋转器的控制信息输入端, 用于接收分接器输入的分频第二时钟信号 以及并行釆集数据, 对并行釆集数据进行处理后确定是否和输入数据相同, 并行釆集数据和输入数据相同, 则输出的控制信息不变; 并行釆集数据和 输入数据不同, 则根据分频第二时钟信号和输入数据的相位差调整控制信 息并输出。

8、 如权利要求 6或 7所述的时钟数据恢复装置, 其特征在于, M和 N 相等, 且所述偏置电压选择模块包括 N个偏置电压选择子模块, 所述偏置 电压选择子模块包括: 第一子输入端、 第二子输入端、 第一子输出端和第 二子输出端, 其中:

第一子输入端连接偏置电压 Vref输入端, 第二子输入端连接控制信息 输入端;

第一子输出端输出第一控制信号中的一位, 第二子输出端输出第二控 制信号中的一位;

偏置电压选择子模块用于根据控制信息, 控制第一子输出端和第二子 输出端中的一个输出偏置电压 Vref, 另一个输出 0。

9、 如权利要求 6或 7所述的时钟数据恢复装置, 其特征在于, 所述第 一延时电路包括:

第三电阻(R3 ), —端连接第一时钟信号正输入端 CLKP, 另一端连接 M0S场效应管 (M3 ) 的栅极;

第一电容(C1 ), 一端连接 M0S场效应管(M3 )的栅极, 另一端接地 Vss; 或者

所述第二延时电路包括:

第四电阻(R4 ), —端连接在第一时钟信号负输入端 CLKN, 另一端连 接 M0S场效应管 ( M4 ) 的栅极;

第二电容(C2 ), —端连接 M0S场效应管(M4 )的栅极, 另一端接地

Vss。

10、 如权利要求 9所述的时钟数据恢复装置, 其特征在于, 所述第一 电阻(R1 )和第二电阻(R2 ) 阻值相等。

Description:
一种相位旋转器和时钟数据恢复装置 技术领域

本发明涉及集成电路设计领域, 具体涉及一种相位旋转器和时钟数据 恢复装置。 背景技术

在背板 SERDES (串行并行转换电路)应用或者部分光口 SERDES应 用中, 出于减小面积和降低功耗的考虑, SERDES中的 CDR (时钟数据恢 复) 不再釆用双环结构, 而是釆用相位旋转器的方式实现数据恢复。 相对 于釆用双环结构的 CDR, 在 SERDES中釆用相位旋转器的 CDR有如下优 点: 可以使 TX侧与 RX侧共用一个 PLL (锁相环), 可以在 SERDES中只 用一个 clock slice时钟段来驱动多路 data slice数据段,大大降低了 SERDES 的功耗和减小了 SERDES的面积。

现有通用的相位旋转器通常有如下两种: 釆用多相时钟实现的相位旋 转器以及釆用正交时钟实现的相位旋转器。

图 1为釆用多相时钟实现的相位旋转器的结构图 如图 1所示, 该结 构输入多相时钟, 并利用得到的反馈信号进行编码控制, 再进行一种类似 FIR的运算, 从而获得需要的相位时钟。 该结构的缺点在于: 需要输入多相 时钟, 并且需要较多的 SW ( short for sum and weight )单元, 增大了相位旋 转器功耗与面积, 而且众多 SW的严格匹配实现起来比较困难。

图 2为为釆用正交时钟实现的相位旋转器的结构 , 如图 2所示, 该 结构釆用数字控制移相实现相位旋转, 该结构的缺点在于: 相位旋转器中 需要 PLL输入正交时钟, 会增加相位旋转器的面积和功耗, 并且增加相位 旋转器的设计难度。 发明内容

本发明提供一种相位旋转器和时钟数据恢复装 置, 能够减小相位旋转 器的面积和功耗, 降低相位旋转器的设计难度。

一种相位旋转器, 包括:

第一 MOS 场效应管 (Ml ), 漏极通过第一电阻(R1 )连接电源 Vcc 输入端, 并连接第二时钟信号负输出端 CLKN— rotate ,栅极连接第一时钟信 号正输入端 CLKP;

第五 M0S场效应管( M5 ), 漏极连接到第一 M0S场效应管( Ml )的 源极, 栅极连接到偏置电压 Vref输入端, 源极接地 Vss;

N个第七 M0S场效应管( M7 ), 每一个第七 M0S场效应管( M7 )的 漏极连接第一 M0S场效应管 (Ml ) 的源极, 源极接地 Vss, N为大于 0 的整数;

第二 M0S 场效应管 (M2 ), 漏极通过第二电阻(R2 )连接电源 Vcc 输入端, 并连接第二时钟信号正输出端 CLKP— rotate, 栅极连接第一时钟信 号负输入端 CLKN, 源极连接到第一 M0S场效应管 ( Ml ) 的源极;

第三 M0S 场效应管 (M3 ) , 漏极连接第二时钟信号负输出端 CLKN— rotate, 栅极通过第一延时电路连接第一时钟信号正输 入端 CLKP; 第六 M0S场效应管( M6 ), 漏极连接到第三 M0S场效应管( M3 )的 源极, 栅极连接到偏置电压 Vref输入端, 源极接地 Vss;

M个第八 M0S场效应管( M8 ), 每一个第八 M0S场效应管( M8 )的 漏极连接 M0S场效应管 ( M3 ) 的源极, 源极接地 Vss , M为大于 0的整 数;

第四 M0S 场效应管 (M4 ) , 漏极连接到第二时钟信号正输出端 CLKP— rotate , 栅极通过第二延时电路连接第一时钟信号负输 入端 CLKN , 源极连接到第三 M0S场效应管 (M3 ) 的源极; 偏置电压选择模块, 第一输入端连接偏置电压 Vref输入端, 第二输入 端接收控制信息,并根据控制信息通过第一输 出端输出一个 N位控制信号, N位控制信号的每一位分别连接一个第七 M0S场效应管 (M7 ) 的栅极, 通过第二输出端输出一个 M位控制信号, M位控制信号的每一位分别连接 一个第八 MOS场效应管 ( M8 ) 的栅极。

较佳地, M和 N相等, 且所述偏置电压选择模块包括: N个偏置电压 选择子模块, 每一个偏置电压选择子模块包括:

第一子输入端、 第二子输入端、 第一子输出端和第二子输出端, 其中: 第一子输入端连接偏置电压 Vref输入端, 第二子输入端连接控制信息 输入端;

第一子输出端输出第一控制信号中的一位, 第二子输出端输出第二控 制信号中的一位;

偏置电压选择子模块用于根据控制信息, 控制第一子输出端和第二子 输出端中的一个输出偏置电压 Vref, 另一个输出 0。

较佳地, 所述第一延时电路包括:

第三电阻(R3 ), —端连接第一时钟信号正输入端 CLKP, 另一端连接 M0S场效应管 (M3 ) 的栅极;

第一电容(C1 ), 一端连接 M0S场效应管(M3 )的栅极, 另一端接地

Vss;

较佳地, 所述第二延时电路包括:

第四电阻(R4 ), —端连接在第一时钟信号负输入端 CLKN, 另一端连 接 M0S场效应管 ( M4 ) 的栅极;

第二电容(C2 ), —端连接 M0S场效应管(M4 )的栅极, 另一端接地

Vss。

较佳地, 所述第一电阻(R1 )和第二电阻(R2 ) 阻值相等。 一种时钟数据恢复装置, 包括相位旋转器, 其中, 所述相位旋转器包 括:

第一 M0S 场效应管 (Ml ), 漏极通过第一电阻(R1 )连接电源 Vcc 输入端, 并连接第二时钟信号负输出端 CLKN— rotate ,栅极连接第一时钟信 号正输入端 CLKP;

第五 M0S场效应管( M5 ), 漏极连接到第一 M0S场效应管( Ml )的 源极, 栅极连接到偏置电压 Vref输入端, 源极接地 Vss;

N个第七 M0S场效应管( M7 ), 每一个第七 M0S场效应管( M7 )的 漏极连接第一 M0S场效应管 (Ml ) 的源极, 源极接地 Vss, N为大于 0 的整数;

第二 M0S 场效应管 (M2 ), 漏极通过第二电阻(R2 )连接电源 Vcc 输入端, 并连接第二时钟信号正输出端 CLKP— rotate, 栅极连接第一时钟信 号负输入端 CLKN, 源极连接到第一 M0S场效应管 Ml的源极;

第三 M0S 场效应管 (M3 ) , 漏极连接第二时钟信号负输出端 CLKN— rotate, 栅极通过第一延时电路连接第一时钟信号正输 入端 CLKP; 第六 M0S场效应管( M6 ), 漏极连接到第三 M0S场效应管( M3 )的 源极, 栅极连接到偏置电压 Vref输入端, 源极接地 Vss;

M个第八 M0S场效应管( M8 ), 每一个第八 M0S场效应管( M8 )的 漏极连接 M0S场效应管 ( M3 ) 的源极, 源极接地 Vss , M为大于 0的整 数;

第四 M0S 场效应管 (M4 ) , 漏极连接到第二时钟信号正输出端 CLKP— rotate , 栅极通过第二延时电路连接第一时钟信号负输 入端 CLKN , 源极连接到第三 M0S场效应管 (M3 ) 的源极;

偏置电压选择模块, 第一输入端连接偏置电压 Vref输入端, 第二输入 端接收控制信息,并根据控制信息通过第一输 出端输出一个 N位控制信号, N位控制信号的每一位分别连接一个第七 M0S场效应管 (M7 ) 的栅极, 通过第二输出端输出一个 M位控制信号, M位控制信号的每一位分别连接 一个第八 MOS场效应管 ( M8 ) 的栅极。

较佳地, 所述数据恢复装置还包括:

D 触发器, 时钟信号输入端连接相位旋转器输出端, 用于接收相位旋 转器输出的第二时钟信号 CLK— rotate, 数据输入端用于接收输入数据, 并 根据第二时钟信号 CLK— rotate釆集输入数据, 并通过数据输出端输出釆集 数据;

分接器, 其串行数据输入端连接 D触发器的数据输出端, 其分频时钟 输入端连接相位旋转器的输出端, 用于对相位旋转器输出的第二时钟信号 CLK— rotate进行分频并通过分频时钟输出端输出分频 第二时钟信号, 对 D 触发器输出的釆集数据进行串并转换并通过并 行数据输出端输出并行釆集 数据;

相位检测单元, 其并行数据输入端连接分接器的并行数据输出 端, 高 速时钟信号输入端连接分接器的分频时钟输出 端, 其控制信息输出端连接 相位旋转器的控制信息输入端, 用于接收分接器输入的分频第二时钟信号 以及并行釆集数据, 对并行釆集数据进行处理后确定是否和输入数 据相同, 若相同, 则输出的控制信息不变, 若不同, 则根据分频第二时钟信号和输 入数据的相位差调整控制信息并输出。

较佳地, M和 N相等, 且所述偏置电压选择模块包括: N个偏置电压 选择子模块, 每一个偏置电压选择子模块包括:

第一子输入端、 第二子输入端、 第一子输出端和第二子输出端, 其中: 第一子输入端连接偏置电压 Vref输入端, 第二子输入端连接控制信息 输入端;

第一子输出端输出第一控制信号中的一位, 第二子输出端输出第二控 制信号中的一位;

偏置电压选择子模块用于根据控制信息, 控制第一子输出端和第二子 输出端中的一个输出偏置电压 Vref, 另一个输出 0。

较佳地, 所述第一延时电路包括:

第三电阻(R3 ), —端连接第一时钟信号正输入端 CLKP, 另一端连接 M0S场效应管 (M3 ) 的栅极;

第一电容(C1 ), 一端连接 M0S场效应管(M3 )的栅极, 另一端接地 Vss; 或者

所述第二延时电路包括:

第四电阻(R4 ), —端连接在第一时钟信号负输入端 CLKN, 另一端连 接 M0S场效应管 ( M4 ) 的栅极;

第二电容(C2 ), —端连接 M0S场效应管(M4 )的栅极, 另一端接地

Vss。

较佳地, 所述第一电阻(R1 )和第二电阻(R2 ) 阻值相等。

本发明实施例提供的相位旋转器, 只需要输入一路时钟信号, 并能够 根据控制信息控制输入时钟信号的相位旋转。 釆用本发明的相位旋转器, 只需要一路输入时钟信号, 不需要输入多相时钟或者正交时钟, 降低了相 位旋转器的设计难度, 相对现有的相位旋转器, 功耗低且面积小。 附图说明

图 1为现有技术釆用多相时钟实现的相位旋转器 结构图;

图 2为现有技术釆用正交时钟实现的相位旋转器 结构图;

图 3为本发明实施例提供的相位旋转器的具体结 图;

图 4为本发明实施例偏置电压选择模块的具体结 图;

图 5为本发明实施例偏置电压选择子模块电路结 图;

图 6为本发明实施例延时电路 Delayl的电路结构图; 图 7为本发明实施例延时电路 Delay2的电路结构图;

图 8为本发明实施例提供的时钟数据恢复装置的 构图。 具体实施方式

基于现有的相位旋转器需要釆用多相时钟或者 正交时钟实现, 使得相 位旋转器的结构复杂, 且设计难度大, 本发明实施例提供一种相位旋转器, 只需要一路输入时钟并釆用控制信息控制时钟 信号的相位旋转, 不需要釆 用多相时钟或者正交时钟, 降低了相位旋转器的规模及设计难度, 相对现 有的相位旋转器, 较易实现, 并且功耗低、 面积小。

图 3为本发明实施例提供的相位旋转器的具体结 图, 如图 3所示, 本发明实施例提供的相位旋转器包括:

第一 MOS场效应管 Ml , 其漏极通过第一电阻 R1连接电源 Vcc输入 端, 并连接第二时钟信号负输出端 CLKN— rotate,栅极连接第一时钟信号正 输入端 CLKP;

第五 MOS场效应管 M5 ,其漏极连接到第一 MOS场效应管 Ml的源极, 栅极连接到偏置电压 Vref输入端, 源极接地 Vss;

N个第七 MOS场效应管 M7 ,每一个第七 MOS场效应管 M7的漏极连 接第一 MOS场效应管 Ml的源极, 源极接地 Vss, N为大于 0的整数; 第二 MOS场效应管 M2 , 漏极通过第二电阻 R2连接电源 Vcc输入端 , 并连接第二时钟信号正输出端 CLKP— rotate,栅极连接第一时钟信号负输入 端 CLKN, 源极连接到第一 M0S场效应管 Ml的源极;

第三 M0S 场效应管 M3 , 漏极连接第二时钟信号负输出端 CLKN— rotate, 栅极通过第一延时电路连接第一时钟信号正输 入端 CLKP; 第六 MOS场效应管 M6 , 漏极连接到第三 M0S场效应管 M3的源极 , 栅极连接到偏置电压 Vref输入端, 源极接地 Vss;

M个第八 M0S场效应管 M8 , 每一个第八 M0S场效应管 M8的漏极 连接 MOS场效应管 M3的源极, 源极接地 Vss , M为大于 0的整数; 第四 MOS 场效应管 M4 , 漏极连接到第二时钟信号正输出端 CLKP— rotate , 栅极通过第二延时电路连接第一时钟信号负输 入端 CLKN , 源极连接到第三 MOS场效应管 M3的源极;

偏置电压选择模块, 第一输入端连接偏置电压 Vref输入端, 第二输入 端接收控制信息,并根据控制信息通过第一输 出端输出一个 N位控制信号, N位控制信号的每一位分别连接一个第七 MOS场效应管 M7的栅极, 通过 第二输出端输出一个 M位控制信号, M位控制信号的每一位分别连接一个 第八 MOS场效应管 M8的栅极。

其中控制信息可以用来控制 M7及 M8的导通个数, M7和 M8的个数 可以不同, 导通个数也可以不同, 具体的导通个数由控制信息确定。

其中, 第一时钟信号正输入端 CLKP、 负输入端 CLKN形成的差分信 号即第一时钟信号 CLK; 第二时钟信号正输出端 CLKP— rotate,第二时钟信 号负输出端 CLKN— rotate形成的差分信号即第二时钟信号 CLK— rotate。

其中, 电阻 Rl、 R2的阻值相等。

因此, 釆用本发明实施例提供的相位旋转器, 能够接收第一时钟信号 CLK以及控制信息,并根据控制信息控制第一时 钟信号 CLK的相位旋转得 到第二时钟信号 CLK— rotate , 并输出。

较佳地, M和 N相等, 即 M7和 M8的个数相等。

图 4为本发明实施例偏置电压选择模块的具体结 图, 如图 4所示, 偏置电压选择模块具体可以包括:

N个偏置电压选择子模块 Vref— sel— i ( 0 < i < N-l ) 41 , 每一个子模块的 第一子输入端连接偏置电压 Vref输入端, 第二子输入端接收控制信息, 第 一子输出端输出第一控制信号中的一位, 第二子输出端输出第二控制信号 中的一位; 并且, 偏置电压选择子模块, 用于根据控制信息控制第一子输出端和 第二子输出端中的一个输出偏置电压 Vref, 另一个输出 0。

其中, 控制信息可以为 N个 bit位的并行数据, 例如 Ctrl<N-l :0>, 并 且每一个子模块的第二子输入端分别接收控制 信息中控制该子模块的一位 控制信号;

例如: 如果控制信息 Ctrl<i>=l , 其中 0 i N, 则第一子输出端的第 一输出信号 Vrefl<i>=Vref, 第二子输出端的第二输出信号 Vref2<i>=0; 如 果 Ctrl<i>=0, 其中 0 i N, 则 Vrefl<i>=0, Vref2<i>= Vref„

其中, 图 5 为本发明实施例偏置电压选择子模块电路结构 图, 如图 5 所示, 偏置电压选择子模块 41具体可以包括:

第一反相器 INV0, 输入端用于接收控制信息中控制该子模块的信 号, 并对控制信息中控制该子模块的信号进行反相 ;

第二反相器 INV 1 , 输入端连接第一反相器 INV0的输出端;

MOS场效应管 M9, 其源极连接偏置电压 Vref, 漏极连接第一输出端 Vref 1 , 栅极连接第二反相器 INV 1的输出端;

MOS场效应管 M10, 其源极接地 Vss, 漏极连接第一子输出端 Vrefl , 栅极连接第一反相器 INV0的输出端;

MOS场效应管 Ml 1 , 源极连接偏置电压 Vref, 漏极连接第二子输出端 Vref2 , 栅极连接第一反相器 INV0的输出端;

MOS场效应管 M12, 源极接地 Vss, 漏极连接第二子输出端 Vre , 栅 极连接第二反相器 INV1的输出端。

其中, 对偏置电压子模块 41的具体实现方法有多种, 这里不再——赘 述。

图 6为本发明实施例延时电路 Delayl的电路结构图, 如图 6所示, 较 佳地, 第一延时电路 Delayl可以包括: 电阻 R3 , —端连接第一时钟信号正输入端 CLKP, 另一端连接 M0S 场效应管 M3的栅极;

电容 C1 , 一端连接 M0S场效应管 M3的栅极, 另一端接地 Vss。 延时时间为: -^^。

图 7为本发明实施例延时电路 Delay2的电路结构图, 如图 7所示, 延 时电路 Delay2可以包括:

电阻 R4 ,—端连接在第一时钟信号负输入端 CLKN , 另一端连接 MOS 场效应管 M4的栅极;

电容 C2, —端连接 MOS场效应管 M4的栅极, 另一端接地 Vss。 延时时间为: ~ l - ~。

7 2 R4 * C2

延时电路 Delayl、 Delay2的具体实现方式可以有多种, 这里不再—— 赘述。

本发明实施例还提供一种应用该相位旋转器的 时钟数据恢复装置,图 8 为本发明实施例提供的时钟数据恢复装置的结 构图, 如图 8所示, 该装置 包括:

相位旋转器 81 , 用于接收第一时钟信号 CLK以及控制信息 Ctrl, 并根 据控制信息 Ctrl控制第一时钟信号 CLK 的相位旋转得到第二时钟信号 CLK— rotate, 并输出;

其中, 相位旋转器的第二时钟信号正输出端 CLKP— rotate, 第二时钟信 号负输出端 CLKN— rotate共同构成相位旋转器的输出端;

D触发器 82, 时钟信号输入端连接相位旋转器输出端, 用于接收相位 旋转器输出的第二时钟信号 CLK— rotate, 数据输入端用于接收输入数据, 并根据第二时钟信号 CLK— rotate釆集输入数据, 并通过数据输出端输出釆 集数据;

分接器 83 , 其串行数据输入端连接 D触发器的数据输出端, 其分频时 钟输入端连接相位旋转器的输出端, 用于对相位旋转器输出的第二时钟信 号 CLK— rotate进行分频并通过分频时钟输出端输出分频 第二时钟信号, 对 D 触发器输出的釆集数据进行串并转换并通过并 行数据输出端输出并行釆 集数据;

相位检测单元 84, 其并行数据输入端连接分接器的并行数据输出 端, 高速时钟信号输入端连接分接器的分频时钟输 出端, 其控制信息输出端连 接相位旋转器的控制信息输入端, 用于接收分接器输入的分频第二时钟信 号以及并行釆集数据, 对并行釆集数据进行处理后确定是否和输入数 据相 同, 若相同, 则输出的控制信息不变, 若不同, 则根据分频第二时钟信号 和输入数据的相位差调整控制信息并输出。

其中, 相位旋转器接收的控制信息是由相位检测单元 根据 D触发器釆 集数据的正确性确定并调整的, 若正确, 则保持控制信息不变, 若不正确, 则根据分频第二时钟信号与输入数据的相位差 确定第一输入时钟信号 CLK 应该旋转的相位, 并确定 M7及 M8的导通个数, 输出控制 M7及 M8导通 个数的控制信息给相位旋转器。

釆用本发明实施例提供的时钟数据恢复装置, 只需要输入一路时钟信 号, 并且釆用控制信息控制输入时钟信号的旋转, 利用相位旋转后的时钟 信号釆集数据, 并经相位检测单元判断釆集的数据是否正确, 若不正确, 则相位检测单元调整控制信息, 直到釆集的数据正确, 即实现了输入时钟 锁定数据相位。 且该装置中的相位旋转器, 结构简单, 只需要一路输入时 钟信号, 相对现有的相位旋转器, 功耗低, 面积小且容易实现。

本发明实施例中的所有 MOS场效应管一般选择 N型 MOS场效应管, 如果选择 P型 MOS场效应管, 则只需要将偏置电压选择为 Vref负的即可。

下面结合具体电路图 3 详细说明本发明的相位旋转器的数学原理, 为 了方便描述, 在理论推导过程中以单端形式代替差分形式描 述。 假设输入的 CLKP为:

V in = sm( x) ( 1 )

经过延时电路 Delayl延时后的时钟 , 即输入到 M3栅极的时钟为:

其中, φ =—τ%ω, «为输入时钟 CLKP的频率; r为延时电路 Delayl的延 迟时间。

经过 Ml的电流 i为:

=g m ^V in (3)

其中, g ml 为 Ml的跨导, g ml 为:

g m 、 = I D 、*K、 (4)

^Dl ~ + Σ ^Dl<j> ( 5 )

7=0

为 MOS场效应管 Ml的参数相关系数, 和 MOS场效应管 Ml 自身 的参数有关, / 为 MOS场效应管 Ml的静态工作点电流, / ΰ5 为 MOS场效 应管 Μ5的静态工作点电流, / ΰ7<> 为第 j个导通的 MOS场效应管 M7的静 态工作点电流 , n为导通的 MOS场效应管 M7的个数;

因此:

经过 M3的电流 3 为:

h― *

其中, 为 M3的跨导, g™ 3 为:

g m s =机 K 3 (8)

^3 ¾ ^6 +∑ (9)

7=0

为 MOS场效应管 M3的参数相关系数, 和 MOS场效应管 M3 自身 的参数有关, 3为 MOS场效应管 M3的静态工作点电流, ^ 6 为 MOS场效 应管 M6的静态工作点电流, ^ 8<> 为第 j个导通的 MOS场效应管 M8的静 态工作点电流 , m为导通的 MOS场效应管 M8的个数;

因此:

2( 6 +∑ >)* 3 *si n ( + (10)

7=0

流经 R1的电流

i = + i 3

因此, 输出的 CLKN为:

( 12)

Vcc- (A + ^B* cos φγ + ( Β * sin φ) 1 * sin(<Mf + 6>) (15)

θ = arctan ~ 2 - ― (16)

A + B* cos φ

即输出时钟相位相对输入时钟相位改变 , 因此可以通过改变 Α、 Β的 值来实现输入时钟的相位改变, 由公式(5)、 (6)可以确定,通过选择 MOS 场效应管 Μ7的导通个数 η以及 MOS场效应管 M8的导通个数 m可以确定 A、 B的值。

本发明实施例的时钟数据恢复的实现过程为: 接上电源后, 会有一组 初始控制信息输入给相位旋转器 81 , 因此输入相位旋转器的时钟信号 CLK 会发生相位旋转得到第二时钟信号 CLK— rotate, 第二时钟信号 CLK— rotate 输入到 D触发器, 触发 D触发器 82对输入数据进行釆集, 并输出釆集数 据, 釆集数据以及第二时钟信号 CLK— rotate经分接器 83进行转换, 并输入 相位检测单元 84, 相位检测单元判断釆集的数据是否正确, 若正确, 则保 持控制信息不变, 若不正确, 则根据输入数据和分频第二时钟信号的相位 差调整控制信息, 直到釆集的数据正确, 即时钟能够锁定数据相位。 本发明的精神和范围。 这样, 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权 利要求及其等同技术的范围之内, 则本发明也意图包含这些改动和变型在 内。