时钟数据恢复电路及其方法
【技术领域】
[0001]本案是关于时钟数据恢复(clock-data recovery, CDR)技术，特别是关于一种时钟数据恢复电路及其方法。
【背景技术】
[0002]本领域熟习技术人员应了解于说明书中所使用的与微电子相关的各种术语与基本概念，例如:信号、时钟、方波、(时钟的)边沿、二进制数据、垂直眼开(vertical eyeopening)、二进制相位侦测器、回路滤波器、压控振荡器、模数转换器(analog-to_digitalconverter, ADC)、反相器、延迟锁定回路(delay-locked loop, DLL)以及时钟恢复等。这些术语与基本概念为本领域通常知识者所显而易见，故于此不再详细解释。
[0003]时钟数据恢复电路为接收一接收信号并建立一恢复时钟的电路。于此，接收信号带有串行二进制数据流数据，且恢复时钟校准在接收信号的时序。图1A是在使用示波器观察下已知的时钟数据恢复电路的示范性波形的示意图。参照图1A，当使用示波器观察时，接收信号呈现有「眼图」。恢复时钟是以具有第一边沿(即上升沿)与第二边沿(即下降沿)的方波表现。第一边沿校准在接收信号的数据转态，例如:边沿101、103、105、107、109。并且，第二边沿校准在由接收信号携带的串行二进制数据的中心，例如??边沿102、104、106、108。一旦恢复时钟适当地建立，串行二进制数据能透过使用恢复时钟的第二边沿取样接收信号而侦测。时钟数据恢复电路的原则为本领域所熟知，故于此不再赘述。
[0004]若接收信号呈现对称的眼图，时钟数据恢复电路则能良好运作。然而，有些时候接收信号会呈现不对称的眼图，如图1B所示。在此情况下，当第一边沿111校准在由接收信号携带的数据的转态时，第二边沿112未适当地校准在接收信号具有最大「垂直眼开」的最佳取样瞬间113。
[0005]因此，期望能有一种时钟数据恢复电路，其能建立具有校准在接收信号有最大「垂直眼开」的最佳时序的边沿的时钟。
【发明内容】
[0006]本案为一种时钟数据恢复电路及其方法，其能用以估计接收信号的垂直眼开在最大高度时的时序。
[0007]根据本案的时钟数据恢复电路及其方法，透过依据接收信号的垂直眼开的估计值调整恢复时钟的相位来提升其效能。
[0008]根据本案的时钟数据恢复电路及其方法，调整恢复时钟的相位以校准在接收信号的垂直眼开为最大值时的最佳时序。
[0009]在一示范性实施例中，时钟数据恢复电路包括一可变延迟电路、一二位模数转换器(2_bit analog-to-digital converter ;2_bit ADC)以及一垂直眼监控电路。可变延迟电路接收一恢复时钟并依据一控制码输出一校正时钟。二位模数转换器依据校正时钟的时序将接收信号转换成二位数据。垂直眼监控电路接收二位数据并输出控制码。其中，恢复时钟的时序约校准在由接收信号所携带的串行二进制数据的转态位置。
[0010]在一些实施例中，垂直眼监控电路基于二位数据的统计建立接收信号的垂直眼开的估计值，并且依据垂直眼开的估计值的改变方向调整控制码以响应控制码的先前改变。
[0011]在一些实施例中，垂直眼开的估计值基于计数等于二位数据的上限值或下限值的二位数据的样本的数量。
[0012]在一些实施例中，当有下列两种情况中之一时，垂直眼监控电路增加控制码。两种情况分别为:(1)控制码的先前改变为增量且导致垂直眼开的估计值的增加；以及(2)控制码的先前改变为减量且导致垂直眼开的估计值的减少。
[0013]在一些实施例中，当有下列两种情况中之一时，垂直眼监控电路减少控制码。两种情况分别为:(1)控制码的先前改变为增量且导致垂直眼开的估计值的减少；以及(2)控制码的先前改变为减量且导致垂直眼开的估计值的增加。
[0014]在一些实施例中，二位模数转换器可包括三个比较器。这些比较器分别以接收信号比较第一位准、第二位准与第三位准并分别输出第一二进制数据、第二二进制数据与第三二进制数据。
[0015]在一些实施例中，第二位准可约等于接收信号的平均值。在一些实施例中，第二位准还可高于第一位准但低于第三位准，并且第二位准与第一位准之间的差值可约等于第三位准与第二位准之间的差值。
[0016]在一些实施例中，第一位准与第三位准被设定以致使在接收信号具有最大垂直眼开的最佳取样瞬间时，接收信号的样本多数为低于第一位准或高于第三位准。在一些实施例中，垂直眼监控电路是以间歇的方式运转，以及常规地进入低功率待机状态，同时控制码为固定不变的。
[0017]在一示范性实施例中，时钟数据恢复方法包括接收一接收信号、接收一恢复时钟、藉由以受控于一控制码的一可变延迟电路延迟恢复时钟来建立一校正时钟、利用一二位模数转换器依据校正时钟的时序转换接收信号为二位数据、基于二位数据的统计建立接收信号的垂直眼开的估计值、以及依据接收信号的垂直眼开的估计值的改变方向调整控制码以响应控制码的先前改变。其中，恢复时钟的时序是约校准在由接收信号所携带的二进制数据流的转态。
[0018]在一些实施例中，垂直眼开的估计值是基于计数等于二位数据的上限值或下限值的二位数据的样本的数量。
[0019]在一些实施例中，当有下列两种情况中之一时，增加控制码。两种情况分别为:(1)控制码的先前改变为增量且导致垂直眼开的估计值的增加，以及(2)控制码的先前改变为减量且导致垂直眼开的估计值的减少。
[0020]在一些实施例中，当有下列两种情况中之一时，减少控制码。两种情况分别为:(1)控制码的先前改变为增量且导致垂直眼开的估计值的减少，以及(2)控制码的先前改变为减量且导致垂直眼开的估计值的增加。
[0021]在一些实施例中，二位模数转换器包括三个比较器。此些比较器分别以接收信号比较第一位准、第二位准与第三位准并分别输出第一二进制数据、第二二进制数据与第三二进制数据。
[0022]在一些实施例中，第二位准约等于接收信号的一平均值。在一些实施例中，第二位准还可高于第一位准，但低于第三位准，并且第二位准与第一位准之间的差值约等于第三位准与第二位准之间的差值。
[0023]在一些实施例中，第一位准与第三位准是被设定的以使在接收信号具有最大垂直眼开的最佳取样瞬间时，接收信号的样本多数为低于第一位准或高于第三位准。
[0024]在一些实施例中，时钟数据恢复方法还可更包括:于调整控制码后，使垂直眼监控电路进入低功率待机状态。
[0025]在一些实施例中，于低功率待机状态期间，控制码为固定不变的、接收信号的垂直眼开的估计值为暂停的、以及二位模数转换器用以执行建立接收信号的垂直眼开的估计值以外的其它工作。在一些实施例中，于低功率待机状态期间，二位模数转换器所执行的其它工作为调适输出接收信号的一适应性均衡器。在一些实施例中，于低功率待机状态期间，第一位准降低且第三位准上升。
【附图说明】
[0026]图1A为已知的时钟数据恢复电路的示范性波形的示意图。
[0027]图1B为已知的时钟数据恢复电路的另一示范性波形的示意图。
[0028]图2为依据本案的一实施例的时钟数据恢复电路的示意图。
[0029]图3是图2的二位模数转换器的示范性波形的示意图。
[0030]图4是在图2的时钟数据恢复电路内的垂直眼监控电路的流程图。
【具体实施方式】
[0031]本案是关于时钟数据恢复(clock-data recovery, CDR)技术。以下的详细描述揭露本案各种可实行的实施例，但应了解的是本案可以多种方法实现，并不限于下述的特定范例或实现此些范例的任意特征的特定方法。在其它实例中，并未显示或描述公众所知悉的细节，以避免混淆本案的技术特征。
[0032]图2为依据本案的一实施例的时钟数据恢复电路200的示意图。参照图2，时钟数据恢复电路200接收一接收信号S与一恢复时钟CK0。其中，恢复时钟CK0的边沿(如上升沿)校准在由接收信号S携带的串行二进制数据流数据的转态。时钟数据恢复电路200包括一可变延迟电路 220、一二位模数转换器(2_bit analog-to-digital converter ;2_bitADC) 230以及一垂直眼监控电路240。可变延迟电路220接收恢复时钟CK0并输出一校正时钟CK1。校正时钟CK1包含经一时序延迟后的恢复时钟CK0，并且此时序延迟受控于控制码CTL。二位模数转换器230接收一接收信号S，并依据校正时钟CK1的时序输出一二位数据D。垂直眼监控电路240接收二位数据D并输出控制码CTL。控制码CTL是以闭回路方式建立，以致使校正时钟CK1的时序校准在取样接收信号S的最佳时序(此时接收信号S的垂直眼开为最大)。本案的示范性实施例的运作详述于后续段落。
[0033]图3是图2的二位模数转换器230的示范性波形的示意图。参照图3，二位模数转换器230透过在比较器231、232、233分别比较接收信号S与大约等间距的三个位准VR1、VR2、VR3来输出二位数据D。位准VR2约等于接收信号S的平均值、位准VR1小于位准VR2、位准VR3高于位准VR2、以及位准VR2与位准VR1之间的差值约等于位准VR3与位准VR2之间的差值。若发现接收信号S低于位准VR1，二位数据D被设定为0(00);若发现接收信号S高于位准VR1但低于位准VR2，二位数据D被设定为1 (01);若发现接收信号S高于位准VR2但低于位准VR3，二位数据D被设定为2 (10);若发现接收信号S高于位准VR3，二位数据D被设定为3(11)。本领域具有通常知识者均能了解如何利用逻辑处理器及/或逻辑门来实现所述的输入与输出。位准VR2为事先已知的位准，同时位准VR2与位准VR3之间的差值(其约等于位准VR3与位准VR2之间的差值)被设定，以使校正时钟CK1的时序接近为最佳时，大多数的二位数据D的样本会为0或3。当校正时钟CK1的时序校准在接收信号S的垂直眼开为最大的最佳时序瞬间302时，为0或3的二位数据D的可能性最大。当校正时钟CK1的时序由最佳时序瞬间302前移(如，时序瞬间301)或后推(如，时序瞬间303时，为0或3的二位数据D的可能性被减少。因此，为0或3的可能性能作为在其最大值的垂直眼开的时序的估计值。垂直眼监控电路240使用二位数据D的统计来估算接收信号S的垂直眼开，并调整控制码CTL因而将校正时钟CK1的时序校准在二位数据D最有可能被分配为0或3的值且接收信号S的垂直眼开的最大值的最佳时序。
[0034]在一实施例中，垂直眼监控电路240是以图4的流程图400所示的有限状态机。垂直眼监控电路240包括一初始化状态410与一调整状态420。在初始化状态410下，垂直眼监控电路240执行下列步骤:设定控制码CTL为一既定值(步