[发明专利]时钟数据恢复电路及其操作方法

说明书

本发明涉及一种时钟数据恢复电路及其操作方法。本发明的技术用于实施具有改良倾向的时钟数据恢复电路，所述倾向例如是上拉和/或下拉倾向。在多种实施例中，所述时钟数据恢复电路包括一用于接收输入信号并输出参考时钟信号的相位侦测器。该相位侦测器接着输出两个信号给电荷泵。电荷泵的输出依据来自电荷泵的电流驱动振荡器控制电压上升或下降。锁定侦测器通过将振荡器控制电压与一预设阈值电压比较来侦测是否已经发生锁定。当所述电路稳定至一个实质上接近输入信号的频率且振荡器控制电压实质上接近阈值电压时，表示发生锁定。控制器电路可控制电路可用频率范围的扫描，直到发生锁定为止。

技术领域

本发明涉及模拟电路设计，尤其涉及一时钟数据恢复电路。

背景技术

为提高数据传输速率并降低经常开销(overhead)，通信系统持续地进行改良。其中常见的一种改良方式就是在不提供参考时钟的情况下进行数据传输。因此接收器必须以异步(asynchronously)的方式处理数据，而使得在没有参考时钟的情况下恢复时钟及数据。接收器可以利用时钟数据恢复(Clock and Data Recovery，CDR)电路执行异步数据处理。通常CDR电路通过频率侦测器来追踪输入数据速率并使电压控制式振荡器的频率与输入数据速率相配。并且，CDR可利用相位侦测器来侦测输入数据速率与所产生的时钟之间的相位差，并据此锁定相位。如此一来，CDR可使输出信号频率与输入信号相配。然而，因为CDR是在高频率操作，传统的频率侦测器将造成大的耗电量且会为系统带来沉重负载。

因此仍需要对CDR电路进行改良，使改良后的电路能够例如加大频率范围，同时以较低的电力消耗操作。

发明内容

以下发明内容是为了方便读者了解，而以本发明的多种代表性实施例进行说明。

根据一种代表性实施例的时钟数据恢复(CDR)电路可配合非对称电荷泵操作而扫描多个频率范围，不需使用晶体(Crystal)和频率侦测器。所述代表性实施例可包括一相位侦测器，其可基于在一输入信号与一输出时钟信号之间的一相位差而产生一或多个电荷泵控制信号。所述代表性实施例可也包括一电荷泵，包含一第一电流源，配置成将一振荡器控制信号朝一预设电压上拉；以及一第二电流源，配置成将该振荡器控制信号朝一第二预设电压下拉。电荷泵回应该一或多个电荷泵控制信号而将该振荡器控制信号朝第一预设电压或第二预设电压上拉或下拉。第一电流源可配置成产生一第一驱动电流，且该第二电流源可配置成产生一不同于第一驱动电流的第二驱动电流。

代表性实施例可也包括一种电压控制式振荡器(Voltage-controlledOscillator，VCO)，配置成基于振荡器控制信号而产生输出时钟信号，以及一锁定侦测器，配置成基于振荡器控制信号与VCO参考电压之间的比较而侦测锁定状态。再者，代表性实施例可包括一控制器，配置成基于上述锁定状态而将VCO的第一锁定范围选择性切换至第二锁定范围，其中VCO的第一锁定范围对应一个与输出时钟信号关联的第一范围频率，且其中VCO的第二锁定范围对应一个与输出时钟信号关联且不同于第一范围的第二范围频率。在某些实施例中，第一与第二电流源可在各自的驱动电流中存有至少20％的幅度差异。

在某些实施例中，电荷泵经过配置而使得VCO在切换至第二锁定范围之前，通过振荡器控制信号从第一预设电压移动至第二预设电压，以扫描第一锁定范围中的可用频率。第二锁定范围可以是开始频率最接近第一锁定范围开始频率的那一个。再者，在某些实施例中，电荷泵内的电流源可以经过配置而使得电荷泵具有下拉倾向，且其中初始的锁定范围可以是所有可用锁定范围中具有最高开始频率的那一个。在此情况下，锁定侦测器可配置成在电路稳定时侦测电路是否锁定，且振荡器控制信号是否高于VCO参考电压。再者，可用锁定范围中每一锁定范围的最高可用电压位准可以是第一预设电压，且VCO参考电压可以是第一预设电压的一半。