TW200924448A - A phase/frequency detector and charge pump architecture for referenceless clock and data recovery (CDR) applications - Google Patents

Description

200924448 九、發明說明： t發明所屬之技術領域3 發明領域 本發明的實施例可有關於邏輯電路，且較特別地，本 5 發明的實施例可有關於時鐘與資料回復電路。 C先前技術3 發明背景 在許多電子系統中，資料可在沒有任何時序參考的情 況下被傳送或擷取。例如，在光學通訊中，一資料流可在 10沒有任何隨同時鐘信號的情況下流過一光纖。然後，接收 裝置可被要求同步處理此資料。因此，在該接收器必須利 用時鐘與資料回復(CDR)電路從該資料回復該時鐘或時序 資说。隨著電及光鏈接能力的快速成長，cdr電路可能需 要操作在諸如每秒幾百億位元之高速率。 15 巾且，時鐘與資料回復(咖)電路對於現代收發器系統 時鐘源。然而，當這樣-參考時鐘源不容易得到時，例如 2〇在重定時器（retimer)應用中，無參考CDR雷找冗…

千设取及相位鎖疋。 用以實現無參考CDR的多個不同的方法 包括專用鎖頻及鎖相迴路、一條件閉合迴路 減小抖動及提高信n是重要的。鎖相迴路(PLL)為基的 CDR被廣泛用在連續模式之⑽電路的單石實施中。二於 PLL的狹小的頻率獲取範圍，大部分咖實施需要外部參考 已經被提出， 、轉動頻率檢 200924448 測器、半速率相頻檢測器（PFD)與V/Ι轉換器、及基於轉態 計數機制的FD。 【發明内容】 依據本發明之一實施例，係特地提出一種時鐘與資料 5 回復電路，其包含：用以接收一資料信號及一時鐘信號作 為輸入的一相位檢測器，該相位檢測器驅動一相位檢測器 電荷泵；用以接收出自該相位檢測器的中間信號作為輸入 的一頻率檢測器，該頻率檢測器驅動一頻率檢測器電荷 泵；用以組合該頻率檢測器電荷泵及該相位檢測器電荷泵 10 的輸出的一組合器；用以接收該組合器的輸出的一環路濾 波器；及由該環路濾波器驅動以輸出連接到該相位檢測器 的時鐘信號的一壓控振盪器。 圖式簡單說明 當結合附圖閱讀時，從下面對配置及示範實施例的詳 15 細描述及申請專利範圍（所有這些形成本發明的揭露的一 部分）中，對本發明的前述及一較佳的理解可變得更清楚。 雖然該前述及下面所寫的及所說明的揭露集中於揭露本發 明的配置及示範實施例，但是應該被清楚地理解，其僅以 說明及舉例的方式，且本發明不被限制於此。 20 第1圖是根據本發明的一實施例的一無參考CDR的一 方塊圖； 第2A圖是在時域中資料流上的取樣點的一時序圖； 第2B圖是在相域中第2A圖中所顯示的該等相同的取 樣點的一相量圖； 6 200924448 第3A及3B圖是說明當時鐘分別快於該資料及慢於該 資料時一習知的FD電荷泵的資料轉態邊緣旋轉的相量圖； 弟4A圖疋包含一正反（bang_bang)型亞歷山大 (Alexander)PD之該PFD的一實施例的一方塊圖；

5 第4B圖是包含一線性型三波哈吉（Hogge)PD之該PFD 的另一實施例的一方塊圖； 第4C圖是根據一實施例的一相區識別電路(pRIC)的一 方塊圖； 第5A圖是根據一實施例的一 pD電荷泵的一電路圖； 10 第5B圖是根據一實施例利用電流鏡的一 FD電荷泵的 一電路圖； 第5C圖是根據另一實施例利用—餓流技術的一 FD電 荷泵的一電路圖； 第6圖是說明當被鎖相時在隨機抖動存在的情況下fd 15 回應的一相量圖； 第7A圖疋在一正反CDR迴路的頻率及相位鎖定處理期 間的VCO控制的一電腦模擬的一圖式；及 第7B圖疋在使用一測試晶片量剛v_汁及f的一正 反CDR迴路的頻率及相位鎖定處理期間的彻控制的一圖 2〇 式。 t 較佳實施例之詳細說明 圖 在下面的詳細描述中，相同的參考數字及符號在不同 的圖式中可被用以標示相同的、相對應的或相似的元 200924448 件。為了 5兒明及时論簡便，眾所周知連接到積體電路(ic) 及其它元件的電源/接地可不被顯示在該等圖式中。在為了 描述本發明的示範實施例而提出特定細節的地方，該領域 中具有通常知識者應該能清楚瞭解，本發明在沒有這些特 5 定細節的情況下也可被實施。 現在參見第1圖，顯示的是一時鐘與資料回復(Cdr)電 路100。該CDR電路1〇〇包括一相位/頻率檢測器（pfd)i〇i， 該相位/頻率檢測器（PFD)lOl包含接收一資料信號1〇3的一 自對準相位檢測器（PD)102。該PD 1〇2驅動一 pD電荷栗 10 104，且一頻率檢測器（FD)106驅動一FD電荷泵1〇8。該兩個 電荷系104及108的輸出依電流形式在組合器11 〇被組合以 驅動一環路濾波器112。可以是一同相及正交VCO (I/Q VCO)的一壓控振盪器（VC〇)ii4為該PD 102提供同相及正 交時鐘116,該壓控振盪器（VC〇)i14的振盪頻率由該環路濾 15 波器112的穩定輸出電壓控制。從該pd 1 〇2到該VCO 114的 虛線116說明一正反(bang-bang) VCO 114的可取捨實施。 該所提出的PFD結構101可併入包括該哈吉（H〇gge)pD 及該亞歷山大（Alexander)PD的多個一般線性型或正反 (bang-bang)型PD結構101。該FD 106可以是處理出自該pd 20 1〇2的中間信號的一旋轉FD。當時鐘頻率偏離資料速率時， 該FD 106及它的相關聯電荷泵1〇8將該vc〇 114頻率拉向 該資料速率。當該頻率被鎖定時，該FD電荷泵1〇8保持無動 作以便不干擾該鎖相處理。 第2A圖顯示用以說明該pfd 101工作原理的一時序 200924448 圖，其中，信號A、B、C、〇及£表示資料流i〇3上的取樣 點。當被鎖相時，信號A及B與資料位元的中心對準，而信 號C與轉態邊緣(transition edge)對準。信號b、c、D及E將 一時鐘週期劃分成四個相區：PI、P2、P3及P4。藉由檢測 5 5亥資料轉態邊緣落入的相區，該PFD可判定該頻率是否被 鎖定且相對應地做出反應。 一相域表示法被顯示在第2B圖中。在該相平面上，一 2π 角對應於一完整時鐘週期。鎖相點及取樣點Β、c、D及Ε 被標示在該相平面上。該資料轉態邊緣與該時鐘相位之間 10 的相對相位可由該相平面上的一相量表示。對於用以鎖相 的一 PD 102而言，它檢測該相量是否落在左平面或右平 面’且分別產生用以驅動該VC0 114頻率升高或降低的信 號。然而，如果該時鐘運行在不同於該資料速率的一頻率 上，則該相量在該相平面上以等於拍頻的速率旋轉。 15 如第3Α及3Β圖中所說明，一習知的PLL不能鎖定相位 或頻率’因為由於該相量旋轉’該PD輸出被平均。檢測且 對該相量旋轉適當地做出反應是本發明的實施例實現頻率 檢測的一種方式。 第1圖中的該所提出的PFD結構1 〇 1包括一pd 1 〇2，該 20 PD 可包含如第4Α圖中所顯示的用於正反相位檢測的一 習知的亞歷山大PD或如第4Β圖中所顯示的用於線性相位 檢測的一個三波(tri-wave)哈吉PD。 第4A圖顯示如第1圖所顯示之包含一亞歷山大pd 1 〇2 及一頻率檢測器106的該PFD 101的一範例。四個d正反5| 200924448 (DFF)被顯示為400、402、404及406，每一個接收該資料信 號作為輸入。一第一 DFF對400及402由出自該I/Q VCO 114(第1圖）的同相時鐘信號CLK計時，及一第二DFF對404 及406由出自該I/Q VCO 114的正交時鐘信號cLKq計時。 5 在該PD 102中，CLKACLKq對DATA(資料）進行取樣 以產生信號B、C、D及E。信號B及C分別被輸入DFF 408及 410 ’且由時鐘信號CLIQ計時。DFF 408輸出信號A，及DFF 410輸出k號T ’這裏’ T指不該“轉態’’。·一非或閘412對信 號B及T求值，且輸出一DOWN(降低)信號。同樣地，非或 10 閘414對信號A及T求值，且輸出一UP(升高）信號。然後，中 間信號B、C、D及E被該FD 106處理以識別該相區以及該時 鐘116與該資料103之間的相對速率。 該FD 106包含兩個相區識別電路(PRIQ420及422，及 一低速DFF 424。PRIC 420接收信號B及C，且輸出一時序 15 信號TIMING(時序)(P2/P3^PRIC 422接收信號D及E，且輸 出一UNLOCKED(未鎖定)(P1/P2)信號。DFF 424接收這兩個 信號，且輸出一SPEED(速率）信號。

第4C圖顯示關於PRIC 420及422的一示範電路。每一 PRIC包含兩個DFF 430及432，及一多工器434。該第一DFF 2〇 430的輸入可以是一樣本信號（即信號b、c、D或E)及一觸 發’該觸發可以是信號B、C、D或E。藉由在一較新的信號 的轉態邊緣上對一較舊信號進行取樣，該PRIC 420及422識 別該瞬時相量落入的該相區(P2/P3或P1 /P2)。作為一操作範 例，考慮第4A圖中具有信號d及E的位於下面的PRIC 422。 10 200924448 如果信號E經歷一轉態，且信號!)的並行(c〇ncurrent)值不同 於信號E，則該轉態邊緣一定發生在信號〇及£被產生的時 間之間。在信號E的一下降轉態上獲取信號D的該值，指示 該相量是否落入P3/P4區。在信號£的一上升轉態上獲取信 5 號D的反向值也提供相同的資訊。 因此，該PRIC 422包含由相反的信號觸發的非反相D 閂鎖器430及反相D閂鎖器432,以在上升及下降邊緣上識別 該相區。該多工器434總是選擇處於保持模式的D閂鎖器來 輸出。在該FD 106中，位於上方的PRIc 420產生指示該相 10 量是否落入P2/P3區的TIMING信號。這指示該瞬時資料相 位是否領先或落後於該時鐘相位。下面的PRIC 422產生指 示該相量是否落入P1/P2區的該UNLOCKED信號。一旦該相 量進入P1或P2 ’該迴路未被鎖相。利用該UNLOCKED信號 對該TIMING信號取樣，辨別該資料轉態邊緣是否橫越該 15 P3-P2或P4-P1邊界，產生該SPEED信號。該所產生的 TIMING、UNLOCKED及SPEED信號驅動該FD電荷泵（出自 第1圖的108)執行頻率鎖定。 第4B圖顯示如第1圖中所顯示之包含一個三波哈吉PD 102及一頻率檢測器106的該PFD 101的一另一範例。與第 20 4A圖相似，四個D正反器（DFF)被顯示為400、402、404及 406，每一個接收該資料信號作為輸入。一第一DFF對400 及402由出自該I/Q VCO 114(第1圖）的同相時鐘信號CLK, 計時，及一第二DFF對404及406由出自該I/Q vco 114(第1 圖）的正交時鐘信號CLKq計時。 11 200924448 在該PD 102中，CLK^CLKq對DATA進行取樣以產生 信號B、C、D及E。出自DFF 400的信號B被輸入至閂鎖器 450中。閂鎖器450的輸出被輸入至閂鎖器452中，且閂鎖器 452的輸出被輸入至454中。閂鎖器45〇、452及454由時鐘信 5 號CLKl計時。一第一互斥或閘460對信號B及該DATA信號 求值且輸出信號X1。互斥或閘462對信號B與閂鎖器450的該 輸出求值且輪出信號X2。互斥或閘464對閂鎖器450及452的 该等輸出求值且輸出信號χ3，且互斥或閘466對閂鎖器452 及454的該等輸出求值以輸出信號χ4。

1〇 該二波哈吉PD產生四個輸出信號xl-x4，兩個用於UP 且兩個用於DOWN，與第4A圖中的UP及DOWN相似。該進 入貢料流的每一轉態邊緣連續地導出X卜x4信號。當資料與 之間存在相位偏移時，這些信號導致對該環路濾波器 112的一淨充電或放電。在穩態操作中當被鎖相時，它們 的脈寬都相專，且因此互相抵消，表面上灌注零淨電荷進 入一環路渡波電容器。 第5A圖顯示第1圖的該PD電荷泵108。該PD電荷泵1〇8 已3在輸出節點處疊接的（casc〇de)pM〇s以擴展輸出電壓 範圍，且低阻抗節點乂及丫允許該FD電荷泵1〇8接入或連 20接。第5A圖中的該疊接™〇S 500、502及電流源5〇8 ' 5〇9、 51〇、513有效地作為第丨圖中的該電流加法器11〇。節點X 及¥是到該電流加法器的輸入節點。所以，FD電荷泵及PD 電荷泵在這些節點處被連接。 該pD電荷泵108基於一習知的差動電荷泵。當“up”為 12 200924448 高且“DOWN”為低時，差動對504、505從節點χ汲取一Icp pD 的電流，且差動對506、507也從節點x汲取—Icp pD的電流。 由於追蹤輸出電壓且設定它們的共模電壓至一預先定義的 電壓位準的共模回授（CMFB)電路514，從節點χ汲取的 5 2 xIcp_pd電流導致卽點OUT處的電壓減小及節點out(輸出） 處的電壓增加。相反’當“UP”為低且“D〇WN，，為高時，它 攸郎點及取2xIcp-pd的'電》IL ’由於CMFB，導致節點out 處的電壓減小及節點OUT處的電壓增加。當“up”及 ‘DOWN”都為低時’或兩者都為高時，它從節點χ及γ沒取 10 等量的電流，使該等輸出電壓不改變。 第5B及5C圖顯示第1圖的三態FD電荷泵1〇4的兩個所 提出的實現。 現在參見第5B圖’該三態FD電荷泵1〇4的—第一實施 例包含用以遞送2xICP-FD的一尾(tail)電流的一差動對52〇、 15 522及電流鏡53卜537及532、538。當SPEED為高時，電晶 體537被驅動沒入2xICP_FD的一電流，而電晶體538;及入零電 流。該等級聯（cascade)的差動對524、526及533、534執行 邏輯及(AND)運算以選擇該相區P1 ,藉此該電荷泵只在該 相量落入P1内時才從該X節點汲取2xICP-FD的—電流。相 2〇反，當SPEED為低時，電晶體537被驅動汲入零電流，而電 晶體538汲入2xIcp-fd的一電流。該等級聯的差動對528、53〇 及535、536執行邏輯AND運算以選擇該相區P2，藉此該電 荷泵只在該相量落入p2内時才從該γ節點没取2 χ 的— 電流。 13 200924448 現在參見第5C圖，該三態FD電荷泵1〇4的一第二實施 例包含用以汲取2xICP.FD的-電流以使尾電流源572或別 S乏的一差動對552、554。當SPEED為高時，它汲取。

-FD 的-電流以使尾電流源574匱乏，而沒有從尾電流源切汲 5取電流。該等差動對556、558及560、562執行邏輯AND運 算以選擇該相區P1，藉此該電荷泵只在該相量落入？1内時 才從該X節點汲取2<1^仰的一電流。相反，當spEED為低 時，使尾電流源572匱乏。該等級聯的差動對564、566及 568、570執行邏輯AND運算以選擇該相區p2，藉此該電荷 10泵只在該相量落入P2内時才從該γ節點汲取2xIcp fd的—電 流。 第5B圖或第5C圖的FD電荷泵可在該CDR迴路中被採 用。該等FD電荷泵1〇8只在？1或1>2(如第3八及犯圖中的灰色 區所顯示）内有條件地有效。特別地，它對unl〇cked& 15 TIMING信號執行邏輯AND運算以找到單一相區p丨及p2，且 利用該SPEED信號來選擇電流汲取路徑。第5B圖中的該電 路使用電流鏡來選擇該電流汲取路徑，而第5C中的該電路 利用饿流技術來執行相同的功能。 該FD電荷泵1〇8只在該相量落入第3A及3B圖中的灰色 2 0 區域中時才汲取電流。這保證該F D電荷泵1 〇 8在該迴路被鎖 相時保持無動作，因為當被鎖相時，該相量落入P3/P4區域 内。值得注意的是，該等邏輯AND運算還可以在該1：1)中被 實現，即代替TIMING及UNLOCKED信號，該FD 106可產 生與單一相區P1及P2相對應的信號來驅動該FD電荷泵 200924448 5

10 15

20 ⑽。然而’ 該電荷泵來執行料邏輯綱運算不消耗 額外的功率，且這允許該FD106操作在相對較慢的速率以 進一步減小功率消耗。在該FD電荷泵⑽中，將該等 UNLOCKS信號設置在該等上方的差動對上，及將該等 ™ING信號設置在該等下方的對上，使鎖相條件下從該 FD 1〇6到該電荷泵輪出的寄生輕接最小化。在頻率鎖定期 間’该F D電何泵i 〇 8在該相量落入該等已指出的相區内時繼 續保持有效，產生大的FH 1 Π A2 人的FD 106增健。這有助於實現快速頻 率鎖定’且保證在頻率獲取處理期間的fd路徑支配。 在存在隨機抖動的情況下，該FD路徑在該進人資料與 n亥回復時知之間的該相對相位不超過却·5υι時保持無動 作’如第6圖中所說明。這是因為，只有當該相量橫越該 P1-P2邊界時’該FD電荷泵⑽才被啟動。它維持由一虹 為基CDR電路中的該習知的pD 1〇2可達到的最大抖動容 限。該所提出的PFD 101可能需要超過習知的pD的額外功 率以實現頻率獲取H大部分額外的功率肖耗是由於 該所提出的PD 102的該等額外的DFF。因為該FD 1〇6的輸 出信號相對於該資料率運行在相對低的速率上，所以該FD 106的功率消耗低於該PD 102。與習知的設計相比較，該所 提出的設計實現了有效的頻率獲取能力及適度的功率消 耗。 第7A圖呈現在頻率及相位鎖定處理期間對該cdr避路 行為的模擬結果。初始時鐘頻率低於該資料速率。該vc〇 控制電壓在該頻率鎖定處理期間展示一類似階梯的曲線， 15 200924448 在該曲線巾，陡升邊緣對應㈣FDf荷㈣咖丨内的動 作。漸漸地，相鄰P1持續時間之間的週期變得越來越長’ 表不出在該相平面上越來越慢的相量旋轉。最後，當頻率 偏差變得足夠小時，該FD電荷泵108保持無動作且該迴路 5以與一習知的PLL完全相同的方式執行相位鎖定。 第7B圖顯示與該行為-模型模擬—致的量測結果。在頻 率/相位鎖定期i上方及下方的轉分別對應於電荷錄 出電壓oumOUT。第7A圖中的該行為模型模擬顯示了為 OUT與丽之差的該差動輸出電壓。該量測結果清楚地說 10曰月了以對應於該相平面上的一順時針相量旋轉的 Ρ1_Ρ4-Ρ3·Ρ2的順序的相區截線。為了驅動該vc〇 ιΐ4加 速，該PFDHH及該FD電荷泵⑽細期間遞送額外的電流 脈衝。如果沒有所提出的PFD 101及阳電荷果1〇8，則當頻 率偏移大時，在Ρ1·Ρ4_Ρ3·Ρ2期間該PDf：荷泵1()4的淨效應 15將是零，導致在習知帆L絲CDRf路巾鮮鎖定失敗: 該等曲線上的該等陡升/降邊緣說明該PFD 1〇1&fd電荷泵 108的行為。 與習知的設計相比較，本發明是一相對簡單且有效的 方法。它使用一自對準相位檢測器（PD)，避免迴路調換， 20消耗小的額外功率及用於頻率擷取的晶粒面積，且維持由 它的PLL對應電路可達到的最大抖動容限。 本發明所說明的實施例的以上描述（包括在摘要中所 也述的）並不,¾欲疋洋盡無遺的，或限制本發明於所揭露的 確切形式。雖然本發明的特定實施例及範例在此以説明目 16 200924448 的被描述，但是在本發明的範圍内，各種等效的修改是可 能的，如該相關領域中具有通常知識者將所認識。 對本發明的這些修改可根據以上詳細描述被做出。下 面申請專利範圍中所用的術語不應該被理解為將本發明限 5 制於該專利說明書及該等申請專利範圍中所揭露的特定實 施例。而且，本發明的範圍係完全由下面的申請專利範圍 來決定，且這些申請專利範圍是依據已建立之專利範圍解 I買的理論來被解Ί買。 E：圖式簡單說明；j 弟1圖是根據本發明的一實施例的一無參考CDR的一 方塊圖； 第2A圖是在時域中資料流上的取樣點的一時序圖； 第2B圖是在相域中第2A圖中所顯示的該等相同的取 樣點的一相量圖； 15 第3A及3B圖是說明當時鐘分別快於該資料及慢於該 資料時一習知的FD電荷泵的資料轉態邊緣旋轉的相量圖； 第4A圖是包含一正反（bang-bang)型亞歷山大 (Alexander)PD之該PFD的一實施例的一方塊圖； 第4B圖是包含一線性型三波哈吉（H〇gge)pD之該pfd 20 的另一實施例的一方塊圖； 第4C圖是根據一實施例的一相區識別電路(PRIC)的一 方塊圖； 第5A圖是根據一實施例的一 pd電荷泵的一電路圖； 第5B圖是根據一實施例利用電流鏡的一 fd電荷泵的 17 200924448 一電路圖； 第5 C圖是根據另一實施例利用—餓流技術的一 f d電 荷泵的一電路圖； 第6圖是說明當被鎖相時在隨機抖動存在的情況下FD 5 回應的一相量圖； 第7A圖是在一正反CDR迴路的頻率及相位鎖定處理期 間的VCO控制的一電腦模擬的一圖式；及 第7B圖疋在使用一測試晶片量測v⑶〖π及Vc时丨-的一正 反CDR迴路的頻率及相位鎖定處理期間的vc〇控制的一圖 10 式。 【主要元件符號說明】 100…B寺鐘與資料回復(CDR)電路 116..·同相及正交時鐘 101...相位/頻率檢測器 400-410··.D 正反器(DFF) (PFD)/PFD 結構 412-414…非或閘 102 · · ·相位檢測器(PD)/亞歷山 420-422...相區識別電路(priC) 大PD/三波哈吉pd 424…DFF 103…資料信號/資料流/資料 430…第一DFF/非反相D閂鎖器 104".?〇電荷泵/三態卩1)電荷泵 432...DFF/反相D閂鎖器 106·.·頻率檢測器(FD) 434...多工器 108· ..FD電荷泵 450-454···閂鎖器 110··.組合器/電流加法器 460...第一互斥或閘 112…環路濾波器 462-466···互斥或閘 114…壓控振盪器(VCO)/正反 500-502 …疊接 PMOS VCO/I/Q VCO 504、505-506、507、520、 18 200924448 522-528、530、533、 534-535、536、550、 552-568、570·.·差動對 508-513...電流源 514···共模回授(CMFB)電路 531-532...電流鏡 537-538...電流鏡/電晶體 572-574…尾電流源 19

Claims (1)

1. 200924448 十、申請專利範圍： 1. 一種時鐘與資料回復電路，其包含： 一相位檢測器，用以接收一資料信號及一時鐘信號 作為輸入，該相位檢測器驅動一相位檢測器電荷泵； 5 一頻率檢測器，用以接收出自該相位檢測器的多個 中間信號作為輸入，該頻率檢測器驅動一頻率檢測器電 荷泵； 一組合器，用以組合該頻率檢測器電荷泵的輸出及 該相位檢測益電何栗的輸出， 10 一環路濾波器，用以接收該組合器的輸出；及 一壓控振盪器，由該環路濾波器驅動以輸出連接到 該相位檢測器的時鐘信號。 2. 如申請專利範圍第1項所述之時鐘與資料回復電路，其 中，出自該相位檢測器的該等中間信號包含將一時鐘週 15 期劃分成四個相區PI、P2、P3及P4之該資料信號上的取 樣點，且該相位檢測器判定有一資料邊緣轉態落入的一 相區來判定頻率是否被鎖定，且產生一 UP信號及一 DOWN信號來驅動該相位檢測電荷泵。 3. 如申請專利範圍第2項所述之時鐘與資料回復電路，其 20 中，該相位檢測器包含一正反型亞歷山大相位檢測器。 4. 如申請專利範圍第2項所述之時鐘與資料回復電路，其 中，該相位檢測器包含一個三波哈吉相位檢測器。 5. 如申請專利範圍第2項所述之時鐘與資料回復電路，其 中，該頻率檢測器包含用以識別一資料邊緣轉態發生時 20 200924448 所在之 相區的'--對相區識別電路(PRIC)。 6.如申請專利範圍第2項所述之時鐘與資料回復電路，其 中，該相位檢測器電荷泵包含用以計算電荷泵電流的總 和且擴展輸出電壓範圍並在輸出節點處疊接的PMOS。 5 7.如申請專利範圍第2項所述之時鐘與資料回復電路，其 中，該頻率檢測電荷泵包含一個三態電荷泵。 8.如申請專利範圍第7項所述之時鐘與資料回復電路，其 中，該頻率檢測電荷泵僅在相區P1或P2中有條件地作 動。 10 9.如申請專利範圍第1項所述之時鐘與資料回復電路，其 中，該壓控振盪器輸出一同相時鐘信號C L K t及一正交時 鐘信號CLKq。 10. —種方法，其包含以下步驟： 在多個取樣點處對一資料信號取樣以將一時鐘週 15 期劃分成四個相區PI、P2、P3及P4 ; 在有一個2π角對應於一個時鐘週期的一相平面上 表示該時鐘週期，該相平面被分成代表各該相區Ρ1、 Ρ2、Ρ3及Ρ4的四個象限； 藉由該相平面上的一相量，表示一資料信號轉態邊 20 緣與一時鐘相位之間的一相對相位；及 檢測該相量落入的一相區來判定時鐘頻率是否被 鎖相。 11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其進一步包含以下 步驟： 21 200924448 判定該相量是否落在該相平面的左邊或該相平面 的右邊；及 分別產生一 UP信號及一 DOWN信號來調整該時鐘。 12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其進一步包含以下 5 步驟： 在該時鐘頻率不同於該資料信號時，在該相平面上 以等於一拍頻的一速率旋轉該相量。 13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其進一步包含以下 步驟： 10 使用該UP信號及該DOWN信號驅動一壓控振盪器 (VCO)。 14. 一種包括時鐘與資料回復電路的光學通訊系統，其包 含： 一相位檢測器，用以接收一資料信號及一時鐘信號 15 作為輸入，該相位檢測器在多個取樣點處對該資料信號 取樣以將一時鐘週期劃分成四個相區PI、P2、P3及P4， 該相位檢測器進一步判定一資料轉態邊緣發生在哪一 個相區中，以產生一UP或DOWN信號來調整時鐘信號相 位； 20 一頻率檢測器，用以在該資料轉態邊緣橫越一 P2/P3邊界時產生一TIMING信號，且在該資料轉態邊緣 橫越一P1/P2邊界時產生一UNLOCKED信號，該頻率檢 測器進一步包含接收該TIMING信號作為一輸入且由該 UNLOCKED信號閂鎖住以產生一 SPEED信號的一閂鎖 22 200924448 器，該TIMING信號、該UNLOCKED信號及該SPEED信 號被用以調整時鐘信號頻率。 15. 如申請專利範圍第14項所述之光學通訊系統，其進一步 包含： 5 由該UP信號及該DO WN信號驅動的一相位檢測器 電荷泵。 16. 如申請專利範圍第15項所述之光學通訊系統，其進一步 包含： 由該TIMING信號、該UNLOCKED信號及該SPEED 10 信號驅動的一頻率檢測器電荷泵。 17. 如申請專利範圍第16項所述之光學通訊系統，其進一步 包含： 用以組合該相位檢測器電荷泵的一輸出及該頻率 檢測器電荷泵的一輸出的一組合器；及 15 接收該組合器的一輸出以輸出該時鐘信號的一壓 控振盪器（VCO)。 18. 如申請專利範圍第17項所述之光學通訊系統，其中，該 相位檢測器包含一正反型亞歷山大相位檢測器。 19. 如申請專利範圍第17項所述之光學通訊系統，其中，該 20 相位檢測器包含一個三波哈吉相位檢測器。 20. 如申請專利範圍第17項所述之光學通訊系統，其中該頻 率檢測電荷泵在該資料轉態邊緣落入相區P1或P 2時有 條件地作動。 23