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JP5994020B2 - 統合プロセッサ及びcdr回路 - Google Patents

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Description

本発明は統合プロセッサ及びCDR回路に関する。
クロック・データ・リカバリ(CDR)回路は、受け取ったデータ信号に基づいて、受け取ったデータ信号と同期化されるクロック信号を、システムによって生成することを可能にするために設けることができる。CDR回路は、アナログ構成要素又はデジタル構成要素を使用して実装することができる。いくつかの状況では、CDR回路は、印刷回路基板を使用して接続される個別の基板の上に形成された複数の異なる構成要素を使用して実装することができる。他の状況では、CDR回路は、単一の基板の上に形成された回路を使用して実装することができる。
また、CDR回路は、CDR回路に機能の基本状態を示すことができる関連する状態マシンを有することも可能である。機能の基本状態のうちのいくつかには、データ信号が受け取られているかどうか、及び/又は受け取ったデータ信号にCDR回路がロック・オンされているかどうかが含まれ得る。通常、関連する状態マシンは、変化する状況にCDR回路を適合させないリジッド構造を与える。さらに、状態マシンは、CDR回路とは別に形成し、印刷回路基板を使用してCDR回路に接続することができる。
本発明の主題は、何らかの課題を解決する実施形態、又は上記のような環境でのみ動作する実施形態に限定されるべきものではない。この「背景技術」の記載は、むしろ本明細書に記載したいくつかの実施形態を実践することができる一例を示す技術分野を記載するためのものにすぎない。
実施形態のいくつかの例は、一般に、クロック・データ・リカバリ回路及びデジタル制御回路を備えたシステムに関する。
一実施形態によると、システムは、1つ又は複数のアナログ構成要素を含んだクロック・データ・リカバリ回路を含むことができる。また、システムは、クロック・データ・リカバリ回路を制御するように構成されたデジタル制御回路を含むことも可能である。デジタル制御回路とクロック・データ・リカバリ回路とは、単一の基板の上に形成することができる。
一実施形態によると、システムは、1つ又は複数のアナログ構成要素を含んだクロック・データ・リカバリ回路を含むことができる。アナログ構成要素はバイポーラ接合トランジスタを含んでなるものであってもよい。また、システムは、相補型金属酸化膜半導体トランジスタを含んだプロセッサを含むことも可能である。プロセッサは、クロック・データ・リカバリ回路から受け取ったデータに基づいて、クロック・データ・リカバリ回路を適応的に制御するように構成することができる。プロセッサ及びクロック・データ・リカバリ回路は、単一の基板の上に形成することができる。
一実施形態によると、システムは、それぞれ1つ又は複数のアナログ構成要素を含んだ複数のクロック・データ・リカバリ回路を含むことができる。また、システムは、クロック・データ・リカバリ回路を制御するように構成されたデジタル制御回路を含むことも可
能である。デジタル制御回路及びクロック・データ・リカバリ回路は、単一の基板の上に形成することができる。
本発明の概要は、以下に、発明を実施するための形態においてさらに記載される概念の選択を単純な形態で紹介するために提供されたものである。この「発明の概要」の記載において、本発明の要旨となる特徴又は本質的な特性を識別することを目的としておらず、また、本発明の範囲を決定するための補助として使用されることも意図していない。
本発明の追加特徴及び利点については、以下の説明の中で示されるか、あるいは本発明を実践することによって習得することができる。本発明の特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲に特定した構成及び組合せによって実現し、得ることができる。本発明のこれら及び他の特徴は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになり、あるいは以下で示されるように本発明を実践することによって習得することができる。
以下、本発明について、添付の図面に示されている本発明の実施形態を参照してより詳細に記載する。これらの図面は、本発明のいくつかの実施形態を示したものにすぎず、したがって本発明の範囲を限定するものと見なしてはならないことが理解される。以下、本発明について、添付の図面を使用して、より特定的かつ詳細に記載する。
クロック・データ・リカバリ回路を備えたシステムの一例を示すブロック図。 クロック・データ・リカバリ回路を備えた他のシステムの例を示すブロック図。 クロック・データ・リカバリ回路を備えた他のシステムの例を示すブロック図。 本明細書に記載した、少なくともいくつかの実施形態に従って配置された複数のクロック・データ・リカバリ回路を備えたシステムの一例を示すブロック図。
図1は、本明細書に記載した、少なくともいくつかの実施形態に従って配置されたクロック・データ・リカバリ(CDR)回路120を備えた、システム100の一例を示すブロック図である。CDR回路120は、外部ソースからデータ入力リード線122上でデータ信号を受け取ることができ、また、受け取ったデータ信号に基づいてクロック信号を生成し、クロック出力リード線124上に出力するように構成することができる。クロック信号は、受け取ったデータ信号と同期させることができ、また、データ信号をクロックし、及び/又は、システム100の外部の構成要素でのデータ信号の受取り及び解析を整合させるために使用することができる。
データ入力リード線122上で受け取られるデータ信号は、複数のタイプのデータ源のうちの任意の1つから受け取ることができ、また、時間と共に変化してもよく、及び/又は可変データ転送速度のうちの任意のデータ転送速度を有することができる。例えばいくつかの実施形態では、データ信号は、光信号から生成される電気データ信号であってもよい。これら及び他の実施形態では、データ信号は、0.5GHz、1GHz、2GHz、5GHz、10GHz、20GHz、40GHzのデータ転送速度、又は何らかの他のデータ転送速度を有することができる。CDR回路120は、クロック信号の周波数とデータ信号のデータ転送速度が整合するよう、データ信号の可変データ転送速度に基づいてクロック信号の周波数を調整するように構成することができる。
いくつかの実施形態では、データ信号のデータ転送速度を得るCDR回路120は、デ
ータ信号に対するロック・オンを獲得するCDR回路120と呼ぶことができる。これら及び他の実施形態では、CDR回路120は、可変又は一定のロッキング・ダイナミクスを有することができる。ロッキング・ダイナミクスは、CDR回路120がデータ信号のデータ転送速度に対するロック・オンをどのように獲得するかを示すことができる。
CDR回路120は、デジタル制御回路110に接続することができる。デジタル制御回路110は、CDR回路120からデータを受け取るように構成することができる。いくつかの実施形態では、CDR回路120からのデータは、CDR回路120の電圧レベル、CDR回路120の電力消費、CDR回路120によって受け取られるデータ信号のデータ転送速度、CDR回路120の温度、及びCDR回路120の送信電力レベル及び受信電力レベルのうちの1つ又は複数を含むことができる。
また、デジタル制御回路110は、CDR回路120を制御し、及び/又は適応的に制御するように構成することも可能である。いくつかの実施形態では、デジタル制御回路110は、CDR回路120から受け取るデータに基づいてCDR回路120を制御し、及び/又は適応的に制御することができる。例えばいくつかの実施形態では、デジタル制御回路110は、CDR回路120から受け取るデータに基づいてCDR回路120の性能を決定するように構成することができ、また、CDR回路120の電力消費を少なくし、その一方で閾値レベルより高いCDR回路120の性能を維持するために、CDR回路120内の設定を調整することができる。
他の例として、デジタル制御回路110は、データ入力リード線122上のデータ信号の信号完全性とCDR回路120の電力消費との間の関係に基づいてCDR回路120を適応的に制御するように構成することができる。これら及び他の実施形態では、デジタル制御回路110は、データ信号の信号完全性のレベルに応じて、CDR回路120の1つ又は複数の構成要素の1つ又は複数の電圧レベルを調整することができる。データ信号の信号完全性は、データ信号を正確にサンプリングすることができる時間の長さ、データ信号変動の量、時限誤差に対するデータ信号の感度、データ信号中のジッタの量又はデータ信号の他の状況のうちの1つ又は複数を含むことができる。CDR回路120の1つ又は複数の構成要素の電圧レベルを調整することにより、デジタル制御回路110は、CDR回路120の電力消費を適応的に制御することができる。
データ入力リード線122上のデータ信号の信号完全性とCDR回路120の電力消費との間の関係に基づいてCDR回路120を適応的に制御する例は、以下の通りである。CDR回路120は、データ信号の信号完全性が閾値レベルにあり、及び/又は閾値レベルより高い場合、適切に実行することができる。データ信号の信号完全性が閾値レベルより高い場合、デジタル制御回路110は、データ信号の信号完全性が閾値レベルにより近くなり、依然として閾値レベルより高くなるよう、データ信号の信号完全性を低くするために、CDR回路120内の1つ又は複数の構成要素の電圧レベルを低くすることができる。電圧レベルを低くすることにより、CDR回路120の電力消費を少なくすることができる。
他の例として、デジタル制御回路110は、CDR回路120のロッキング・ダイナミクスを変化させることによってCDR回路120を適応的に制御するように構成することができる。例えばいくつかの実施形態では、CDR回路120は、CDR回路120がデータ信号にロックすると、データ信号のデータ転送速度をデータ入力リード線122上でデジタル制御回路110に送ることができる。デジタル制御回路110は、データ転送速度を記憶するように構成することができる。CDR回路120が、データ信号に対するロック・オンを失った後、例えばCDR回路120の電力がパワー・ダウンされた後、又はデータ入力リード線122上でデータ信号が受け取られていない一定期間の後にデータ信
号を受け取ると、デジタル制御回路110は、記憶されているデータ転送速度を使用してデータ信号にロックする工程を開始するようにCDR回路120に指令することができる。
上記のように、デジタル制御回路110は、様々な方法でCDR回路120を適応的に制御するように構成することができる。CDR回路120の適応制御を有するデジタル制御回路110は、潜在的に他の最適化可能パラメータの中でも、とりわけ、電力消費、より速いロッキング速度、データ入力リード線122上のデータ信号のデータ転送速度の変化、ジッタの量又はデータ入力リード線122上のデータ信号の他の信号完全性品質のうちの1つ又は複数に対してシステム100を最適化することができる。
図1に示すように、デジタル制御回路110及びCDR回路120は、単一の基板190の上に形成することができる。デジタル制御回路110及びCDR回路120を単一の基板190の上に形成する工程は、デジタル制御回路110及びCDR回路120の物理的なトランジスタ・レベルの構成要素を単一の基板190の上に形成する工程を含むことができる。いくつかの実施形態では、CDR回路120は、単一の基板190の上に形成された複数のアナログ構成要素を含むことができる。CDR回路120内の複数のアナログ構成要素のうちのいくつかは、バイポーラ接合トランジスタ(BJT)を使用して形成することができる。さらに、デジタル制御回路110は、ファームウェア、ソフトウェア、又はコンピュータ可読媒体上に記憶された何らかの他のタイプのプロセッサ命令に基づいて動作する、マイクロプロセッサなどの何らかの形態のプロセッサを製造するために配置された相補型金属酸化膜半導体(CMOS)トランジスタを使用して形成することも可能である。いくつかの実施形態では、CDR回路120は、アナログ領域で動作するように構成することができ、また、デジタル制御回路110は、デジタル領域で動作するように構成することができる。デジタル制御回路110をファームウェア、ソフトウェア又は何らかの他のタイプのプロセッサ命令に基づいて動作するように構成することにより、システム100の動作を変化させ、変更し、変えることができ、あるいはさもなければシステム100に影響を及ぼす可能性がある異なる動作環境、制約及び他の変化により容易に適合させることができる。
図2は、本明細書に記載した、少なくともいくつかの実施形態に従って配置されたCDR回路220を備えた1システム例200のブロック図である。システム200は、CDR回路220、プロセッサ210及びメモリ280を含むことができる。CDR回路220はプロセッサ210に接続することができる。プロセッサ210はメモリ280に接続することができる。CDR回路220は、調整回路230及びクロック発生回路240を含むことができる。CDR回路220、プロセッサ210及びメモリ280は、単一の基板290の上に形成することができる。図2のプロセッサ210及びCDR回路220は、それぞれ図1のデジタル制御回路110及びCDR回路120に対応していてもよい。
CDR回路220の調整回路230は、外部ソースからデータ入力リード線222上でデータ信号を受け取り、データ信号を調整するように構成することができる。データ信号を調整するために、調整回路230は、データ信号の信号完全性を増すことができる。いくつかの実施形態では、調整回路230は、データ信号の特定の周波数成分の信号完全性を増すことができる。例えば調整回路230は、データ信号中のより高い周波数成分の強度を強くし、それによりデータ信号を正確にサンプリングすることができる時間の長さを長くすることができる。調整回路230は、調整されたデータ信号をクロック発生回路240に送ることができる。調整回路230は、さらに、データをプロセッサ210に送るように構成することができ、また、プロセッサ210によって制御され、及び/又はプロセッサ210によって適応的に制御されるように構成することができる。
クロック発生回路240は、データ入力リード線222上のデータ信号に基づいてクロック信号を生成し、クロック出力リード線224上に出力するように構成することができる。クロック信号は、データ信号と同期させることができ、また、データ信号をクロックし、及び/又はさもなければシステム200の外部の構成要素でのデータ信号の受取り及び解析を整合させるために使用することができる。クロック信号を生成するために、クロック発生回路240は、データ信号のデータ転送速度を決定し、クロック信号の周波数及び/又は位相を同調し、それによりデータ信号のデータ転送速度及び位相を整合させることができる。クロック発生回路240は、さらに、クロック発生回路240に関するデータをプロセッサ210に送るように構成することができ、また、プロセッサ210によって制御され、及び/又はプロセッサ210によって適応的に制御されるように構成することができる。
プロセッサ210は、CDR回路220から受け取ったデータをメモリ280に記憶するように構成することができる。例えばいくつかの実施形態では、プロセッサ210は、潜在的に他のデータの中でも、とりわけ、CDR回路220の電圧レベル、CDR回路220の電力消費、データ入力リード線222上のデータ信号のデータ転送速度、CDR回路220の温度、CDR回路220の送信電力レベル及び受信電力レベルのうちの1つ又は複数をメモリ280に記憶することができる。
また、プロセッサ210は、メモリ280に記憶されているデータを検索するように構成することも可能である。例えばプロセッサ210は、CDR回路220がデータ入力リード線222上で受け取ったデータ信号のデータ転送速度を記憶することができ、また、そのデータ転送速度を後で検索することができる。プロセッサ210によってメモリ280に記憶されたデータは、CDR回路220を診断し、CDR回路220を制御し、及び/又は適応的に制御するために使用することができ、あるいは他の目的のために使用することができる。
図2に示すように、プロセッサ210、CDR回路220及びメモリ280は、単一の基板290の上に形成することができる。プロセッサ210、CDR回路220及びメモリ280を形成する工程は、プロセッサ210、CDR回路220及びメモリ280の物理的なトランジスタ・レベルの構成要素を単一の基板290の上に形成する工程を含むことができる。いくつかの実施形態では、CDR回路220は、単一の基板290の上に形成された複数のアナログ構成要素を含むことができる。CDR回路220内の複数のアナログ構成要素のうちのいくつかは、BJTを使用して形成することができる。追加又は別法として、プロセッサ210及び/又はメモリ280は、CMOSトランジスタを使用して形成することも可能である。プロセッサ210は、マイクロプロセッサ又は何らかの他のタイプのプロセッサであってもよく、また、ファームウェア、ソフトウェア、又はコンピュータ可読媒体上に記憶された何らかの他のタイプのプロセッサ命令に基づいて動作することができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体はメモリ280を含むことができる。
図3は、本明細書に記載した少なくともいくつかの実施形態に従って配置されたCDR回路320を備える、システム300の一例を示すブロック図である。システム300は、CDR回路320、プロセッサ310及びメモリ380を含んでなる。CDR回路320はプロセッサ310に接続することができる。プロセッサ310はメモリ380に接続することができる。CDR回路320は、調整回路330、クロック発生回路340及びドライバ回路360を含むことができる。CDR回路320及びプロセッサ310は、単一の基板390の上に形成することができる。図3のプロセッサ310及びCDR回路320は、それぞれ図1のデジタル制御回路110及びCDR回路120に対応していてもよい。
調整回路330は、等化器332及び信号検出器334を含むことができる。クロック発生回路は、アレキサンダ位相検出器(APD)342、位相周波数検出器(PFD)344、マルチプレクサ346、チャージ・ポンプ(CP)348、電圧制御発振器(VCO)350、アイ・モニタ(352)、窓検出器354及びビット誤り率(BER)検出器356を含むことができる。
調整回路330は、データ信号を受け取るように構成されたデータ入力リード線322に接続することができる。調整回路330内の信号検出器334は、データ入力リード線322上でデータ信号が受け取られていることを検出するように構成することができる。いくつかの実施形態では、信号検出器334は、閾値より高い電圧レベルを検出して、データ入力リード線322上でデータ信号が受け取られていることを判断することができる。別法又は追加として、信号検出器334は、データ入力リード線322上でデータ信号が受け取られていることを異なる方法で検出することも可能である。信号検出器334は、データ信号が受け取られたことを示す信号をプロセッサ310に送ることができる。プロセッサ310は、データ信号がデータ入力リード線322上で受け取られていること、あるいは受け取られていないことに関する情報を受け取ることにより、電力消費を少なくし、あるいは他の理由のためにCDR回路320の1つ又は複数の構成要素をイネーブル又はディセーブルすることができる。例えばプロセッサ310は、データ信号が受け取られなくなると、CDR回路320の電力消費を少なくするために、APD342、PFD344、CP348及びVCO350をディセーブルすることができる。別法又は追加として、プロセッサ310は、信号検出器334からのデータを使用して、システム300の1つ又は複数の構成要素を休止状態又は活動状態にすることも可能である。
調整回路330内の等化器332は、データ入力リード線322上で受け取ったデータ信号を調整するように構成することができる。詳細には、等化器332は、帰還ループ内に構成することができ、また、データ信号の信号完全性を増すように構成することができる。いくつかの実施形態では、等化器332は、データ信号の特定の周波数成分の信号完全性を増すことができる。例えば等化器332は、データ信号中のより高い周波数成分の強度を強くし、それによりデータ信号を正確にサンプリングすることができる時間の長さを長くすることができる。
いくつかの実施形態では、等化器332は、プロセッサ310によって制御されるように構成することができる。プロセッサ310は、等化器332内の設定を調整して、データ信号のより高い周波数成分の強度を強くする程度を決定することができる。プロセッサ310は、CDR回路220から受け取ったデータに基づいて等化器332内の設定を調整することができる。詳細には、プロセッサ310は、例えばアイ・モニタ352から受け取ったデータに基づいて等化器内の設定を調整することができる。
アイ・モニタ352は、VCO350によって生成される、CDR回路220によって出力されるクロック信号と同様の信号を使用して、データ入力リード線322上で受け取ったデータ信号を解析するように構成することができる。アイ・モニタ352は、それらに限定されないが、潜在的にとりわけ、データ信号を正確にサンプリングすることができる時間の長さ、データ信号変動の量、時限誤差に対するデータ信号の感度などの、データ信号の信号完全性の1つ又は複数の状況を決定することができる。アイ・モニタ352は、データ信号の信号完全性を表すデータをプロセッサ310に送ることができる。いくつかの実施形態では、アイ・モニタ352は、連続的に、間欠的に、開始時に、又は何らかの他の所定の1つ又は複数の時間に、データ信号の信号完全性の状況を決定することができる。
プロセッサ310は、アイ・モニタ352から受け取った信号完全性データに基づいて等化器332の設定を調整することができる。例えばプロセッサ310は、データ信号を正確にサンプリングすることができる時間の長さが閾値レベルより短くなると、データ信号のより高い周波数成分の強度を強くするように等化器332に指令することができる。
他の例として、プロセッサ310は、データ信号を正確にサンプリングすることができる時間の長さが閾値レベルより長くなると、データ信号を正確にサンプリングすることができる時間の長さが閾値レベルにより近くなるよう、データ信号のより高い周波数成分の強度を弱くするように等化器332に指令することができる。データ信号を正確にサンプリングすることができる時間の長さを閾値レベルより長い状態を維持しつつ、データ信号のより高い周波数成分の強度を弱くすることにより、CDR回路320の機能を維持しつつ、等化器332の電力消費を少なくすることができる。さらに、いくつかの実施形態では、データ信号のより高い周波数成分の強度を弱くすることにより、データ信号のジッタを小さくすることができる。したがってプロセッサ310は、潜在的にとりわけ、データ信号をサンプリングするための時限に基づくデータ信号、データ信号のジッタ、CDR回路320の電力消費要求事項のうちの1つ又は複数に対して最適である等化器332の設定を得るために、等化器332の設定を最適化することができる。
クロック発生回路340は、調整回路330から調整済み、又は非調整済みのデータ信号を受け取ることができる。クロック発生回路340は、調整回路330からのデータ信号に基づいてクロック信号を生成し、ドライバ回路360に出力するように構成することができる。クロック信号を生成するために、クロック発生回路340は、データ信号のデータ転送速度にロックすることができる。
データ信号のデータ転送速度にロックするために、VCO350は、最初に所定の周波数を有するクロック信号を生成することができる。クロック信号の所定の周波数は、プロセッサ310によってVCO350の中で設定することができる。いくつかの実施形態では、クロック信号の所定の周波数は、既に受け取ったデータ信号のデータ転送速度に基づくことができる。既に受け取ったデータ信号のデータ転送速度は、メモリ380に記憶することができ、また、プロセッサ310によってアクセスすることができる。例えばCDR回路320は、第1のデータ信号に対するロック・オンを達成し、第1の周波数のクロック信号を生成することができる。プロセッサ310は、CDR回路320から第1の周波数の指示を受け取り、その第1の周波数をメモリ380に記憶することができる。第1のデータ信号に対するロック・オンを失うと、CDR回路320は、第2のデータ信号を受け取ることができる。プロセッサ310は、CDR回路320が第2のデータ信号に対するロック・オンを獲得するべく試行する際に、VCO350の周波数を第1の周波数に設定することができる。別法又は追加として、VCO350の所定の周波数は、プロセッサ310が回路又はユーザ・インタフェースなどの外部ソースから受け取った信号に基づくことも可能である。
データ信号のデータ転送速度にロックする場合、プロセッサ310はPFD344をイネーブルする。PFD344は、イネーブルされると、VCO350からのクロック信号の周波数とデータ信号のデータ転送速度とを比較する。PFD344は、クロック信号の周波数とデータ信号のデータ転送速度との比較に関連する信号をマルチプレクサ346に出力することができる。マルチプレクサ346は、プロセッサ310からの信号に基づいて、CP348に引き渡すためのPFD344の出力を選択することができる。
CP348は、PFD344からの信号を受け取り、また、CP348によって生成される出力電圧の利得を、クロック信号の周波数とデータ信号のデータ転送速度との比較に基づいて調整することができる。CP348の出力電圧はVCO350に送られ、VCO350によって出力されるクロック信号の周波数及び/又は位相をVCO350に調整さ
せることができる。
クロック信号の周波数とデータ信号のデータ転送速度との差は、アイ・モニタ352、窓検出器354及び/又はBER検出器356からのデータに基づいてプロセッサ310によって決定することができる。アイ・モニタ352は、既に記載したようにプロセッサ310にデータを提供することができる。窓検出器354は、CP348のレール電圧及びCP348の利得などのデータをプロセッサ310に提供することができる。いくつかの実施形態では、窓検出器354は、連続的に、間欠的に、開始時に、又は何らかの他の所定の1つ又は複数の時間に、CP348のレール電圧及びCP348の利得を決定することができる。BER検出器356は、クロック信号に基づいて、データ信号のビット誤り率(BER)を示すデータをプロセッサ310に提供することができる。いくつかの実施形態では、BER検出器356は、連続的に、間欠的に、開始時に、又は何らかの他の所定の1つ又は複数の時間にBERを決定することができる。
プロセッサ310は、アイ・モニタ352、窓検出器354及び/又はBER検出器356によって決定される、クロック信号の周波数とデータ信号のデータ転送速度との差に応じて、VCO350の周波数を調整することができる。プロセッサ310がVCO350の周波数を調整することができる量は、クロック信号の周波数とデータ信号のデータ転送速度との差、既に受け取ったデータ信号のデータ転送速度、メモリ380に記憶されている、プロセッサ310によってアクセスされる所定のアルゴリズム、又は何らかの他のデータ又はアルゴリズムによって決まる。いくつかの実施形態では、プロセッサ310は、VCO350の周波数を低くし、あるいは高くすることによってVCO350の周波数を調整することができる。別法又は追加として、プロセッサ310は、量を変化させることによって周波数を調整することも可能である。例えばプロセッサ310は、50MHzおき、100MHzおき、200MHZおきに周波数を調整することができ、あるいは何らかの他の量だけ周波数を調整することができる。別法又は追加として、周波数を変える量は異なっていてもよい。例えばプロセッサ310は、50MHzおきに周波数を調整し、次に100MHzおきに周波数を調整することができる。
また、プロセッサ310は、CP348の電圧出力を調整するために、クロック信号の周波数とデータ信号のデータ転送速度との差に応じて、CP348の窓又は電圧レールを調整することも可能である。プロセッサ310がCP348の窓を調整することができる量は、クロック信号の周波数とデータ信号のデータ転送速度との差、既に受け取ったデータ信号のデータ転送速度、メモリ380に記憶されている、プロセッサ310によってアクセスされる所定のアルゴリズム、又は何らかの他のデータ又はアルゴリズムによって決まり得る。例えばより速いロッキング時間が望ましい場合、プロセッサ310は、CP348の窓を拡張することができる。他の例として、プロセッサ310は、VCO350のために選択された周波数に応じてCP348の窓を調整することができる。
また、プロセッサ310は、CP348の窓を調整してクロック発生回路340の動作を最適化することも可能である。例えばいくつかの実施形態では、プロセッサ310は、CDR回路320がデータ信号にロックしている間、CP348のための第1の窓を設定することができる。データ信号にロックした後、プロセッサ310は、CP348のための、第1の窓より広い第2の窓を設定することができる。ロッキング段の間、より狭い第1の窓を設定することにより、一度CDR回路320がデータ信号にロックされると、CP348の利得が第2の窓の中間により近くなる。したがってCP348は、データ信号のデータ転送速度のより大きい変動を追跡し、それによりデータ信号の変動によって生じる、CDR回路320がデータ信号に対するロック・オンを失う可能性を小さくする電圧揺れを生成することができる。
他の例として、いくつかの実施形態では、プロセッサ310は、CDR回路320がデータ信号にロックしている間、CP348のための第1の利得を設定することができる。データ信号にロックした後、プロセッサ310は、CP348のための、第1の利得より小さい第2の利得を設定することができる。CP348の利得を調整することにより、プロセッサ310は、システム300の電力消費を制限することができる。
プロセッサ310は、クロック発生回路340から受け取ったデータに基づいて、クロック発生回路340がデータ信号に対するロック・オンを獲得したことを判断することができる。詳細には、プロセッサ310は、BER検出器356から受け取ったデータに基づいて、クロック発生回路340がデータ信号に対するロック・オンを獲得したことを判断することができる。データ信号のビット誤り率が所定のビット誤り率(BER)閾値未満であることをBER検出器356が示している場合、プロセッサ310は、クロック発生回路340がデータ信号に対するロック・オンを獲得したことを決定することができる。所定のBER閾値は、データ信号のデータ転送速度、システム300の外部のソースからの入力、メモリ380に記憶されているアルゴリズム、メモリ380に記憶されている他のデータ、又は何らかの他のデータ、信号、あるいはプロセッサ310が受け取った指示に基づいて変更することができる。
クロック発生回路340がデータ信号に対するロック・オンを獲得すると、プロセッサ310は、PFD344をディセーブルし、APD342をイネーブルすることができる。APD342は、クロック信号の周波数とデータ信号のデータ転送速度との比較に関連する信号をマルチプレクサ346に出力することができる。マルチプレクサ346は、プロセッサ310からの信号に基づいて、CP348に引き渡すためのAPD342の出力を選択することができる。いくつかの実施形態では、ロックを獲得するためにPFD344を使用し、また、ロックを獲得した後、APD342に対する変更によってデータ信号に対するロック・オンを維持することにより、データ信号のロッキングをより速くすることができ、また、CDR回路320の電力消費を少なくすることができる。
データ信号にロックした後、クロック発生回路340、詳細にはAPD342は、生成された、データ信号にロックされたクロック信号をドライバ回路360に送ることができる。ドライバ回路360は、クロック信号を増幅し、クロック信号をクロック出力リード線324上に駆動することができる。
また、プロセッサ310は、CDR回路320から受け取ったデータをメモリ380に記憶するように構成することも可能である。例えばいくつかの実施形態では、プロセッサ310は、潜在的に他のデータの中でも、とりわけ、CDR回路320の電圧レベル、CDR回路320の電力消費、データ入力リード線322上のデータ信号のデータ転送速度、CDR回路320の温度、CDR回路320の送信電力レベル及び受信電力レベルのうちの1つ又は複数を記憶することができる。
別法又は追加として、クロック発生回路340は、任意選択で、プロセッサ310によって制御することができ、また、CDR回路320の適切な動作を検証し、あるいは何らかの他の用途のために使用することができるビット・シーケンスを生成するために使用することができるビット・シーケンス発生器358を含むことも可能である。
図3に示すように、プロセッサ310及びCDR回路320は、単一の基板390の上に形成することができる。プロセッサ310及びCDR回路320を形成する工程は、プロセッサ310及びCDR回路320の物理的なトランジスタ・レベルの構成要素を単一の基板390の上に形成する工程を含むことができる。CDR回路320内の複数のアナログ構成要素のうちのいくつか、例えば潜在的に他のアナログ構成要素の中でも、とりわ
け、CP348、VCO350などのアナログ構成要素は、BJTを使用して形成することができる。追加又は別法として、プロセッサ310は、CMOSトランジスタを使用して形成することも可能である。プロセッサ310はマイクロプロセッサであってもよく、また、ファームウェア、ソフトウェア、又はコンピュータ可読媒体上に記憶された何らかの他のタイプのプロセッサ命令に基づいて動作するように構成することができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体はメモリ380を含むことができる。メモリ380は、それらに限定されないが、EEPROM、EPROM、ノア又はナンド・フラッシュ、F−RAMやMRAMなどの任意の形態の不揮発性メモリであってもよい。
プロセッサ310及びCDR回路320を単一の基板390の上に形成することにより、プロセッサ310をCDR回路320とは別のチップにした場合と比較すると、プロセッサ310とCDR回路320との間の通信をより速くすることができる。プロセッサ310とCDR回路320との間の通信がより速いため、プロセッサ310は、さもなければ受け取り、記憶することができない情報を受け取り、記憶することができる。例えばプロセッサ310は、異常であるCDR回路320から電圧指示を受け取ることができ、また、その異常電圧がシステム300を破壊する前に、その電圧をメモリ380に記憶することができる。したがってより速い通信により、システム300、及びシステム300に接続されている他のシステムにおける故障をより良好に検出することができる。
図4は、本明細書に記載した、少なくともいくつかの実施形態に従って配置された複数のCDR回路420、430、440、450を備えた1システム例400のブロック図である。CDR回路420、430、440、450の各々は、個々のデータ入力リード線422、432、442、452を含むことができ、また、それぞれクロック信号を生成し、個々のクロック出力リード線424、434、444、454上に出力するように構成することができる。個々のCDR回路420、430、440、450によって生成されるクロック信号は、個々のCDR回路420、430、440、450がそれらの個々のデータ入力リード線422、432、442、452上で受け取る個々のデータ信号に基づくことができ、個々のデータ信号と同期させることができる。
個々のCDR回路420、430、440、450によって受け取られるデータ信号は、同じソース、異なるソース又は共有ソースの何らかの組合せから生成することができる。データ信号は同じあってもよく、データ信号のサブセットは同じであってもよく、あるいはデータ信号は異なっていてもよい。
CDR回路420、430、440、450の各々は、デジタル制御回路410に接続することができる。デジタル制御回路410は、CDR回路420、430、440、450の各々からデータを受け取るように構成することができる。また、デジタル制御回路410は、CDR回路420、430、440、450の各々を制御し、及び/又は適応的に制御するように構成することも可能である。いくつかの実施形態では、デジタル制御回路410は、CDR回路420、430、440、450の各々を同様の方法で制御し、及び/又は適応的に制御することができる。別法又は追加として、デジタル制御回路410は、CDR回路420、430、440、450のうちの1つ又は複数のサブセットを同様の方法で制御し、及び/又は適応的に制御することができる。別法又は追加として、デジタル制御回路410は、CDR回路420、430、440、450の各々を、個々のCDR回路420、430、440、450に対して、独自の方法で独立して制御し、及び/又は適応的に制御することも可能である。
CDR回路420、430、440、450の各々は、それぞれ図3に示した調整回路330、クロック発生回路340及びドライバ回路360と同様の調整回路、クロック発生回路及びドライバ回路を含むことができる。いくつかの実施形態では、デジタル制御回
路410は、CDR回路420、430、440、450の各々の調整回路、クロック発生回路及びドライバ回路の各々を、個々のCDR回路420、430、440、450、及び個々の調整回路、クロック発生回路及びドライバ回路に対して、独自の方法で独立して制御し、及び/又は適応的に制御するように構成することができる。
また、デジタル制御回路410は、CDR回路420、430、440、450の各々の調整回路のすべて又はサブセットを、同様の方法又は異なる方法でグループとして制御し、及び/又は適応的に制御するように構成することも可能である。同様に、デジタル制御回路410は、CDR回路420、430、440、450の各々のクロック発生回路のすべて又はサブセットを、同様の方法又は異なる方法でグループとして制御し、及び/又は適応的に制御するように構成し、また、CDR回路420、430、440、450の各々のドライバ回路のすべて又はサブセットを、同様の方法又は異なる方法でグループとして制御し、及び/又は適応的に制御するように構成することも可能である。例えばデジタル制御回路410は、単一の基板490の温度変化を補償するために、単一の基板490の温度読み値に基づいてCDR回路420、430、440、450の各々のドライバ回路を同様の方法で制御することができる。
いくつかの実施形態では、デジタル制御回路410は、プロセッサ310がCDR回路320を制御し、及び/又は適応的に制御する図3と同様の方法で、CDR回路420、430、440、450の各々を個別に制御し、及び/又は適応的に制御するように構成することができる。
図4に示すように、デジタル制御回路410及びCDR回路420、430、440、450は、単一の基板490の上に形成することができる。デジタル制御回路410及びCDR回路420、430、440、450を単一の基板490の上に形成する工程は、デジタル制御回路410及びCDR回路420、430、440、450の物理的なトランジスタ・レベルの構成要素を単一の基板490の上に形成する工程を含むことができる。いくつかの実施形態では、CDR回路420、430、440、450は、それぞれ、単一の基板490の上に形成された複数のアナログ構成要素を含むことができる。CDR回路420、430、440、450の各々の複数のアナログ構成要素のうちのいくつかは、BJTを使用して形成することができる。追加又は別法として、デジタル制御回路410は、ファームウェア、ソフトウェア、又はコンピュータ可読媒体上に記憶された何らかの他のタイプのプロセッサ命令に基づいて動作する、マイクロプロセッサなどの何らかの形態のプロセッサを製造するために配置されたCMOSトランジスタを使用して形成することも可能である。
図4には、デジタル制御回路410と共に単一の基板490の上に形成された4つのCDR回路420、430、440、450を示しているが、本開示の範囲を逸脱することなく、もっと多い、あるいはもっと少ないCDR回路をデジタル制御回路410と共に単一の基板490の上に形成することも可能である。例えば2個、3個、5個、6個、8個、12個又は16個のCDR回路をデジタル制御回路410と共に単一の基板490の上に形成することができる。
本明細書に記載した、実施形態は、以下でより詳細に記載するように、様々なコンピュータ・ハードウェア・モジュール又はコンピュータ・ソフトウェア・モジュールを含んだ専用コンピュータ又は汎用コンピュータの使用を含むことができる。
本明細書に記載の実施形態は、コンピュータ実行可能命令又はデータ構造を与えるためのコンピュータ可読媒体、又はコンピュータ実行可能命令又はデータ構造がその上に記憶されたコンピュータ可読媒体を使用して実施することができる。このようなコンピュータ
可読媒体は、汎用コンピュータ又は専用コンピュータによってアクセスすることができる任意の利用可能媒体であってもよい。非限定の例として、このようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD−ROMもしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置又は他の磁気記憶装置、あるいはコンピュータ実行可能命令又はデータ構造の形態の所望のプログラム・コード手段を運び、あるいは記憶するために使用することができ、また、汎用コンピュータ又は専用コンピュータによってアクセスすることができる任意の他の媒体を含む有形コンピュータ可読媒体からなっていてもよい。上記の組合せも同じくコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
コンピュータ実行可能命令は、例えば、汎用コンピュータ、専用コンピュータ又は専用処理装置が特定の機能又は機能のグループを実施することになる命令及びデータからなっている。本主題は、構造的特徴及び/又は方法論的行為のための専門言語で記載してあるが、添付の特許請求の範囲で定義されている本主題は、上記の特定の特徴又は行為に必ずしも限定されないことを理解されたい。そうではなく、上記の特定の特徴及び行為は、特許請求の範囲を実施するための態様の例として開示されている。
本明細書において使用する、「モジュール」又は「構成要素」という用語は、計算システム上で実行するソフトウェア・オブジェクト又はルーチンを意味する。本明細書に記載した異なる構成要素、モジュール、エンジン及びサービスは、計算システム上で実行するオブジェクト又は方法として(例えば個別のスレッドとして)実装することができる。本明細書に記載したシステム及び方法は、ソフトウェアで実装されることが好ましいが、ハードウェア、又はソフトウェアとハードウェアとの組合せにおける実装態様も同じく可能であり、企図されている。以上の説明では、「コンピューティング・エンティティ」は、本明細書において既に定義されている任意の計算システムであってもよく、あるいは計算システム上で走る任意のモジュール又はモジュールの組合せであってもよい。
本明細書において記載されているすべての例及び条件付き言語には、当分野をさらに発展させるために、読者による、本発明及び本発明者によって寄与された概念の理解を補助するための教育的目的が意図されており、このような特定的に記載された例及び条件に対する限定はないものとして解釈されたい。以上、本発明の実施形態について詳細に記載したが、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な変更、置換及び改変を加えることができることを理解されたい。

Claims (22)

  1. 第1の調整回路、第1のクロック発生回路、及び第1のドライバ回路を含んでなり、前記第1の調整回路、前記第1のクロック発生回路、及び前記第1のドライバ回路のうちのすくなくとも1つは1つ又は複数のアナログ構成要素を含んでなる、第1のクロック・データ・リカバリ回路と、
    第2の調整回路、第2のクロック発生回路、及び第2のドライバ回路を含んでなり、前記第2の調整回路、前記第2のクロック発生回路、及び前記第2のドライバ回路のうちのすくなくとも1つは1つ又は複数のアナログ構成要素を含んでなる、第2のクロック・データ・リカバリ回路と、
    前記第1のクロック・データ・リカバリ回路及び前記第2のクロック・データ・リカバリ回路のそれぞれを制御すべく形成されているデジタル制御回路とからなり、
    前記デジタル制御回路及び前記第1及び第2のクロック・データ・リカバリ回路が単一の基板の上に形成される、システム。
  2. 前記デジタル制御回路に接続された記憶装置をさらに備え、前記デジタル制御回路が、前記クロック・データ・リカバリ回路に関するデータを前記記憶装置に記憶すべく形成されている、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記データが、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路の電圧レベル、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路の電力消費、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路によって受け取られるデータ信号のデータ転送速度、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路の温度、及び前記第1のクロック・データ・リカバリ回路の送信電力レベル及び受信電力レベルのうちの1つ又は複数からなる、請求項2に記載のシステム。
  4. 前記第1のクロック・データ・リカバリ回路からデータを受け取り、前記データに基づいて前記第1のクロック・データ・リカバリ回路の性能を決定し、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路内の設定を調整して、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路の電力消費を少なくし、一方、閾値レベルより高く前記第1のクロック・データ・リカバリ回路の前記性能を維持するように、前記デジタル制御回路が構成される、請求項1に記載のシステム。
  5. 前記デジタル制御回路はさらに、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路のロッキング・ダイナミクスを変更すべく形成されている、請求項1に記載のシステム。
  6. 前記デジタル制御回路が前記第1のクロック・データ・リカバリ回路の前記ロッキング・ダイナミクスを変更することには、前記デジタル制御回路が、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路内のチャージ・ポンプの利得、前記チャージ・ポンプの電圧レール・レベル、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路内の電圧制御発振器の初期開始周波数、及び前記電圧制御発振器の周波数ステップ・サイズのうちの1つ又は複数を調整することを含んでなる、
    請求項5に記載のシステム。
  7. 前記第1の調整回路は前記第1のクロック発生回路に接続され、前記第1の調整回路は、データ信号を前記第1のクロック発生回路に送る前に前記データ信号を調整すべく形成され、前記第1のクロック発生回路は、前記調整されたデータ信号に基づいてクロック信号を決定する、請求項1に記載のシステム。
  8. 前記第1の調整回路は前記デジタル制御回路によって制御される等化器からなり、前記デジタル制御回路は、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路から受け取ったデータに基づいて第1の等化器の設定を調整する、請求項7に記載のシステム。
  9. 前記デジタル制御回路は、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路から受け取った、前記データ信号の信号完全性に関するデータに基づいて前記第1の等化器の前記設定を調整すべく形成されている、請求項8に記載のシステム。
  10. 前記第1のドライバ回路は前記第1のクロック発生回路に接続され、前記第1のドライバ回路は、前記第1のクロック発生回路から前記クロック信号を受け取り、前記クロック信号を前記第1のクロック・データ・リカバリ回路から駆動し、前記デジタル制御回路が前記第1のドライバ回路を制御すべく形成されている、請求項7に記載のシステム。
  11. 前記第1のクロック・データ・リカバリ回路が、1つ又は複数のバイポーラ接合トランジスタを使用してアナログ領域で動作すべく形成され、前記デジタル制御回路は、1つ又は複数の相補型金属酸化膜半導体トランジスタを使用してデジタル領域で動作すべく形成されている、請求項1に記載のシステム。
  12. 記単一の基板の上に形成された1つ又は複数のアナログ構成要素からなる第3のクロック・データ・リカバリ回路と、
    前記単一の基板の上に形成された1つ又は複数のアナログ構成要素からなる第4のクロック・データ・リカバリ回路とをさらに備え、
    前記デジタル制御回路は、前記第2、第3及び第4のクロック・データ・リカバリ回路の各々を制御すべく形成されている、請求項1に記載のシステム。
  13. 複数のクロック・データ・リカバリ回路であって、それぞれが調整回路、クロック発生回路、及びドライバ回路を含んでなり、前記調整回路、前記クロック発生回路、及び前記ドライバ回路のうちのすくなくとも1つはそれぞれ1つ又は複数のアナログ構成要素からなる複数のクロック・データ・リカバリ回路と、
    前記複数のクロック・データ・リカバリ回路のそれぞれを制御すべく形成されているデジタル制御回路とからなり、
    前記デジタル制御回路及び前記複数のクロック・データ・リカバリ回路が単一の基板の上に形成される、システム。
  14. 前記デジタル制御回路は、前記複数のクロック・データ・リカバリ回路の各々を独立して制御すべく形成されている、請求項13に記載のシステム。
  15. 前記複数のクロック・データ・リカバリ回路の各々の前記調整回路を第1の制御グループとして制御し、前記複数のクロック・データ・リカバリ回路の各々の前記クロック発生回路を第2の制御グループとして制御し、前記複数のクロック・データ・リカバリ回路の各々の前記ドライバ回路を第3の制御グループとして制御すべく前記デジタル制御回路が形成されており、前記第1、第2及び第3の制御グループの各々を、類似の方法又は異なる方法で制御すべく前記デジタル制御回路が形成されている、請求項13に記載のシステム。
  16. 第1の調整回路、第1のクロック発生回路、及び第1のドライバ回路を含んでなる第1のクロック・データ・リカバリ回路であって、前記第1の調整回路、前記第1のクロック発生回路、及び前記第1のドライバ回路のうちのすくなくとも1つは第1のバイポーラ接合トランジスタを含んでなる1つ又は複数のアナログ構成要素を含んでなる、第1のクロック・データ・リカバリ回路と、
    第2の調整回路、第2のクロック発生回路、及び第2のドライバ回路を含んでなる第2のクロック・データ・リカバリ回路であって、前記第2の調整回路、前記第2のクロック発生回路、及び前記第2のドライバ回路のうちのすくなくとも1つは第2のバイポーラ接合トランジスタを含んでなる1つ又は複数のアナログ構成要素を含んでなる、第2のクロック・データ・リカバリ回路と、
    相補型金属酸化膜半導体トランジスタからなるプロセッサであって、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路から受け取ったデータに基づいて前記第1のクロック・データ・リカバリ回路を適応的に制御し、及び、前記第2のクロック・データ・リカバリ回路から受け取ったデータに基づいて前記第2のクロック・データ・リカバリ回路を適応的に制御すべく形成されているプロセッサとからなり、
    前記プロセッサ及び前記第1及び第2のクロック・データ・リカバリ回路が単一の基板の上に形成される、システム。
  17. 前記プロセッサは、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路によって受け取られるデータ信号の信号完全性と、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路の消費電力との間の関係に基づいて、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路を適応的に制御する、請求項16に記載のシステム。
  18. 前記第1のクロック・データ・リカバリ回路から受け取った前記データに基づいて、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路内のチャージ・ポンプの設定を適応的に調整するように、前記プロセッサが構成される、請求項16に記載のシステム。
  19. 前記プロセッサは、前記クロック・データ・リカバリ回路が受け取ったデータ信号に前記クロック・データ・リカバリ回路がロックした後に、前記チャージ・ポンプの電圧レール・レベルを高くすべく形成されている、請求項18に記載のシステム。
  20. 前記プロセッサは、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路から受け取った前記データに基づいて、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路内の電圧制御発振器の設定を適応的に調整すべく形成されている、請求項16に記載のシステム。
  21. 前記プロセッサはさらに、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路からのデータの記憶を指令し、既に記憶されているデータに基づいて前記第1のクロック・データ・リカバリ回路を適応的に制御すべく形成されている、請求項16に記載のシステム。
  22. 前記既に記憶されているデータは既に受け取ったデータ信号のデータ転送速度であり、前記プロセッサは、現在受け取られているデータ信号にロックすると、前記既に受け取ったデータ信号の前記データ転送速度で開始するよう、前記第1のクロック・データ・リカバリ回路に指令する、請求項21に記載のシステム。
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