JP2020155859A - 半導体集積回路及び受信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】一つの実施形態は、有線通信を適切に行うことに適した半導体集積回路及び受信装置を提供することを目的とする。【解決手段】一つの実施形態によれば、半導体集積回路において、等化回路は、サマー回路と補正回路と可変遅延回路と調整回路とを有する。補正回路は、クロックが供給されるクロックノードとサマー回路の出力ノードに電気的に接続された出力ノードとを有する。可変遅延回路は、クロックノードに電気的に接続された出力ノードを有する。可変遅延回路は、クロックの遅延量を変更可能に構成されている。調整回路は、サマー回路の出力ノードに電気的に接続されている。調整回路は、サマー回路から出力されたデータにおけるエッジ期間の値及びデータ期間の値をサンプリングする。調整回路は、サンプリング結果に応じて、可変遅延回路から補正回路のクロックノードへ供給されるクロックのタイミングが目標タイミングに近づくように可変遅延回路の遅延量を調整する。【選択図】図1
Description
本実施形態は、半導体集積回路及び受信装置に関する。
通信システムでは、送信装置と受信装置との間を有線通信路で接続して、有線通信を行うことがある。このとき、有線通信を適切に行うことが望まれる。
一つの実施形態は、有線通信を適切に行うことに適した半導体集積回路及び受信装置を提供することを目的とする。
一つの実施形態によれば、等化回路を有する半導体集積回路が提供される。等化回路は、サマー回路と補正回路と可変遅延回路と調整回路とを有する。補正回路は、クロックが供給されるクロックノードとサマー回路の出力ノードに電気的に接続された出力ノードとを有する。可変遅延回路は、クロックノードに電気的に接続された出力ノードを有する。可変遅延回路は、クロックの遅延量を変更可能に構成されている。調整回路は、サマー回路の出力ノードに電気的に接続されている。調整回路は、サマー回路から出力されたデータにおけるエッジ期間の値及びデータ期間の値をサンプリングする。調整回路は、サンプリング結果に応じて、可変遅延回路から補正回路のクロックノードへ供給されるクロックのタイミングが目標タイミングに近づくように可変遅延回路の遅延量を調整する。
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる半導体集積回路を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
(実施形態)
実施形態にかかる半導体集積回路が適用されたデータ受信機について図1を用いて説明する。図1は、等化回路1が適用されたデータ受信機200を含む通信システム400の構成を示す図である。
実施形態にかかる半導体集積回路が適用されたデータ受信機について図1を用いて説明する。図1は、等化回路1が適用されたデータ受信機200を含む通信システム400の構成を示す図である。
通信システム400は、データ送信機100、データ受信機200、及び有線通信路300を有する。データ送信機100及びデータ受信機200は、有線通信路300を介して通信可能に接続されている。データ送信機100は、データを有線通信路300経由でデータ受信機200へ送信する。すなわち、データ受信機200は、有線通信路300が接続可能である受信ノード200aを有し、有線通信路300経由でデータ送信機100からデータを受信することができる。
データ送信機100は、送信するデータに所定の変調(例えば、NRZなどの2値変調)をかけた変調信号を有線通信路300経由でデータ受信機200へ送信する送信装置である。データ受信機200は、半導体集積回路205及び内部回路203を有する受信装置である。半導体集積回路205は、等化回路1、及びCDR(Clock Data Recovery)回路204を有する。等化回路1は、受信ノード200aに電気的に接続されている。
等化回路1は、CDR回路204から供給される多相クロックを用いて変調信号φDIに対して等化処理を行い、データφDOを復元してCDR4及び内部回路203へ出力する。CDR回路204は、データφDOから多相クロックを再生する。CDR回路204は、再生された多相クロックを等価回路1へ供給する。これにより、等化回路1は、再び、CDR4から供給される多相クロックを用いて変調信号φDIを等化する。すなわち、等化回路1による等化処理の精度がCDR回路204による多相クロックの再生の精度に影響する。
CDR回路204で再生される多相クロックは、互いに位相が異なる複数のクロックCLK0,CLK90,CLK180,CLK270を含む。多相クロックにおける各クロックCLK0,CLK90,CLK180,CLK270は、最も位相の近いクロックとの位相差が均等(例えば、90°)である。クロックCLK0の位相を基準にした各クロックCLK0,CLK90,CLK180,CLK270の位相差を示すと、それぞれ、0°,90°,180°,270°となる。
有線通信において、ますますデータレートが高くなり、高い周波数での通信が行われ得る。有線通信路300では、導線の表皮効果や誘電体損失等に起因したチャネル損失により、図2(a)に示すように、伝送信号における信号強度の損失の高周波成分が低周波成分に比べて大きくなりやすい。ナイキスト周波数(NRZでは、データ転送レートの半分の周波数)fNでは、変調信号φDIの信号強度の損失がΔAMになる。ここで信号強度は、信号伝送経路における構成部のゲインに対応する。
その減衰を補償するため、図1に示す等化回路1は、1段階目の等化処理を行うCTLE(Continuous Time Linear Equalizer)回路2を有する。CTLE回路2のゲイン特性は、図2(b)に一点鎖線で示すように、有線通信路300の減衰特性の逆特性で設計され得るが、実際には図2(b)に実線で示すようにナイキスト周波数fNで一点鎖線の特性に対してΔG分の減衰が生ずる。
このため、図1に示す等化回路1は、2段階目の等価処理を行うDFE(Decision Feedback Equalizer)回路3を有する。DFE回路3は、図2(c)に実線で示すようにナイキスト周波数fN近傍でΔG分のゲインを有するように設計され得る。DFE回路3は、符号間干渉(Inter Symbol Interference)を補償するように、入力信号に対して過去の入力信号から受ける影響による信号強度の劣化分に対応するΔG分のゲインで入力信号の劣化を補償する。
具体的には、DFE回路3は、Nサイクル前(Nは1以上の整数)までのデータのそれぞれについて、データが0及び1のいずれであるかの判定を行いその結果にそれぞれタップ係数をかけてフィードバックすることでΔG分のゲインに相当する波形等化を行う。このようにタップ係数をかけてフィードバックする回路をタップ(TAP)と呼び、タップの数Nをタップ数と呼ぶことにする。なお、図2は、有線通信路、CTLE回路、DFE回路の周波数特性を示す図である。
DFE回路3は、図3に示すように、サマー(Summer)回路4、判定回路5、遅延回路6、及びタップ回路7を有する。図3は、DFE回路3の概略構成を示す回路図である。遅延回路6は、2個の遅延素子DE−1,DE−2を含む。タップ回路7は、2個の乗算素子AE−1,AE−2を含む。図3では、タップ数が2である場合について例示されているが、タップ数は3以上であってもよい。
サマー回路4は、CTLE回路2及び判定回路5の間に配されている。各遅延素子DE−1〜DE−2及び各乗算素子AE−1〜AE−2は、判定回路5の出力ノードからサマー回路4に戻るフィードバック経路上に配されている。各遅延素子DE−1〜DE−2は、付与すべき遅延量Z−1を有している。各乗算素子AE−1〜AE−2は、乗算するためのタップ係数K1〜K2を有している。
サマー回路4は、CTLE回路2から一対の差動信号φDI_p,φDI_nを信号φDIとして受けることができる。サマー回路4は、各差動信号φDI_p,φDI_nに各タップ回路7からフィードバックされた信号を加算(例えば、電流加算)して、加算結果の各差動信号φDP,φDNを判定回路5へ供給する。
例えば、判定回路5は、供給された各差動信号φDP,φDNに対して0及び1のいずれの論理値であるかの判定を行い、遅延回路6を経由してタップ回路7へ判定結果の信号を供給する。タップ回路7は、判定回路5から供給された信号にタップ係数K1,K2を乗算してサマー回路4へフィードバックする。
タップ数が1である場合、DFE回路3は、図4に示すように構成され得る。図4は、DFE回路3の構成の一例を示す回路図である。DFE回路3は、差動信号を処理するように構成され得る。図4では、簡略化のために差動のP側の信号ライン及び回路要素について図示及び説明を行うが、差動のN側の信号ライン及び回路要素も同様に構成され得る。
図4に示すDFE回路3では、サマー回路4の出力ノードに判定回路5が配され、判定回路5の出力ノードとタップ回路7の制御ノードとが複数のフィードバックラインLf1,Lf2で接続されており、タップ回路7の出力ノードがサマー回路4の電流加算ノードに接続されている。また、遅延回路6の出力ノードが判定回路5のクロックノードとタップ回路7のクロックノードとに接続されている。
また、DFE回路3は、動作高速化のために、基本クロック(例えば、CLK0)における偶数番目のエッジに対応するEven系の構成と基本クロックにおける奇数番目のエッジに対応するOdd系の構成とを含むインターリーブ構成を採用している。
サマー回路4は、アンプ41、信号ラインLs、電流加算ノードNe,Noを有する。サマー回路4において、電流加算ノードNeが、Even系の構成である。電流加算ノードNoが、Odd系の構成である。
アンプ41は、信号φDI_p(及び信号φDI_n)を受けて増幅し、増幅後の信号を出力する。アンプ41は、出力ノードが信号ラインLsに電気的に接続されている。信号ラインLsには、電流加算ノードNe及び電流加算ノードNoが配されている。
遅延回路6は、可変遅延回路61、遅延回路62、可変遅延回路63、及び遅延回路64を有する。変遅延回路61、遅延回路62、可変遅延回路63、及び遅延回路64は、それぞれ、クロックバッファとも呼ばれる。
可変遅延回路61は、遅延量が変更可能に構成されている。可変遅延回路61は、クロックCLK180をCDR回路204から受け、変更された遅延量をクロックCLK180に付与して可変遅延クロックCLK180’を生成する。可変遅延回路61は、可変遅延クロックCLK180’をタップ回路7のEven用のクロックノードへ供給する。
遅延回路62は、固定された遅延量を有する。遅延回路62は、クロックCLK180をCDR回路204から受け、固定された遅延量をクロックCLK180に付与して固定遅延クロックCLK180”を生成する。遅延回路62は、固定遅延クロックCLK180”をEven用のエッジサンプラ52のクロックノードへ供給する。
可変遅延回路63は、遅延量が変更可能に構成されている。可変遅延回路63は、クロックCLK0をCDR回路204から受け、変更された遅延量をクロックCLK0に付与して可変遅延クロックCLK0’を生成する。可変遅延回路63は、可変遅延クロックCLK0’をタップ回路7のOdd用のクロックノードへ供給する。
遅延回路64は、固定された遅延量を有する。遅延回路64は、クロックCLK0をCDR回路204から受け、固定された遅延量をクロックCLK0に付与して固定遅延クロックCLK0”を生成する。遅延回路64は、固定遅延クロックCLK0”をOdd用のエッジサンプラ54のクロックノードへ供給する。
なお、遅延回路6は、さらに、CLK90用の遅延回路とCLK270用の遅延回路とを含むが、図示の簡略化のため、図4では、省略している。クロックCLK90用の遅延回路は、CLK90をCDR回路204から受け、固定された遅延量をクロックCLK90に付与して固定遅延クロックCLK90”を生成する。CLK90用の遅延回路は、固定遅延クロックCLK90”をEven用のデータサンプラ51のクロックノードへ供給する。CLK270用の遅延回路は、クロックCLK270をCDR回路204から受け、固定された遅延量をクロックCLK270に付与して固定遅延クロックCLK270”を生成する。CLK270用の遅延回路は、固定遅延クロックCLK270”をOdd用のデータサンプラ53のクロックノードへ供給する。
判定回路5は、データサンプラ51、エッジサンプラ52、データサンプラ53、及びエッジサンプラ54を有する。
データサンプラ51は、例えばフリップフロップで構成され、データ入力ノードが信号ラインLsに電気的に接続され、クロックノードがクロックCLK90用の遅延回路の出力ノードに電気的に接続され、出力ノードがフィードバックラインLf1、内部回路203(図1参照)、及びCDR回路204の入力ノードに電気的に接続される。
エッジサンプラ52は、例えばフリップフロップで構成され、データ入力ノードが信号ラインLsに電気的に接続され、クロックノードが遅延回路6(遅延回路62)の出力ノードに電気的に接続される。
データサンプラ53は、例えばフリップフロップで構成され、データ入力ノードが信号ラインLsに電気的に接続され、クロックノードがCLK270用の遅延回路の出力ノードに電気的に接続され、出力ノードがフィードバックラインLf2、内部回路203、及びCDR回路204の入力ノードに電気的に接続される。
エッジサンプラ54は、例えばフリップフロップで構成され、データ入力ノードが信号ラインLsに電気的に接続され、クロックノードが遅延回路6(遅延回路64)の出力ノードに電気的に接続される。
判定回路5において、データサンプラ51及びエッジサンプラ52が、Even系の構成である。データサンプラ51は、Even用のクロックCLK90”に同期してデータ信号φDPのデータ部分をサンプリングする。エッジサンプラ52は、Even用の固定遅延クロックCLK180”に同期してデータ信号φDPのエッジ部分をサンプリングする。
判定回路5において、データサンプラ53及びエッジサンプラ54が、Odd系の構成である。データサンプラ53は、Odd用のクロックCLK270”に同期してデータ信号φDPのデータ部分をサンプリングする。エッジサンプラ54は、Odd用の固定遅延クロックCLK0”に同期してデータ信号φDPのエッジ部分をサンプリングする。
複数のフィードバックラインLf1,Lf2のうち、フィードバックラインLf1が、Even系の構成であり、Even用のデータサンプラ51の出力ノードをタップ回路7の制御ノードの一部に接続している。フィードバックラインLf2が、Odd系の構成であり、Odd用のデータサンプラ53の出力ノードをタップ回路7の制御ノードの他の一部に接続している。
タップ回路7は、電流源CS1、スイッチSW1、スイッチSW2、電流源CS2、スイッチSW3、スイッチSW4を有する。
タップ回路7において、電流源CS1、スイッチSW1、スイッチSW2は、Even系の構成である。Even用のフィードバックラインLf1がスイッチSW1の制御ノードに接続されている。スイッチSW2の制御ノードは、Even用のクロックノードを構成し、Even用の可変遅延クロックCLK180’を可変遅延回路61から受ける。
タップ回路7において、電流源CS2、スイッチSW3、スイッチSW4は、Odd系の構成である。Odd用のフィードバックラインLf2がスイッチSW3の制御ノードに接続されている。スイッチSW4の制御ノードは、Odd用のクロックノードを構成し、Odd用の可変遅延クロックCLK0’を可変遅延回路61から受ける。
スイッチSW2は、電流加算ノードNeとスイッチSW1との間に配され、スイッチSW1は、スイッチSW2と電流源CS1との間に配されている。スイッチSW2及びスイッチSW1がともにオンすることで、信号ラインLsと電流源CS1とが電気的に接続され得る。スイッチSW1は、NMOSトランジスタT1で構成され得る。スイッチSW2は、NMOSトランジスタT2で構成され得る。NMOSトランジスタT1は、ゲートがフィードバックラインLf1に電気的に接続され、ソースが電流源CS1に電気的に接続され、ドレインがNMOSトランジスタT1に電気的に接続されている。NMOSトランジスタT2は、ゲートが可変遅延回路61の出力ノードに電気的に接続され、ソースがNMOSトランジスタT1に電気的に接続され、ドレインが電流加算ノードNeに電気的に接続されている。NMOSトランジスタT1のゲートがEven用の制御ノードを構成し、NMOSトランジスタT2のゲートがEven用のクロックノードを構成する。
例えば、フィードバックラインLf1からの信号がアクティブレベル(例えば、Hレベル)の状態で可変遅延クロックCLK180’がノンアクティブレベルからアクティブレベルへ切り替わったことに応じて(例えば、可変遅延クロックCLK180’がLレベルからHレベルへ立ち上がるタイミングで)信号ラインLsと電流源CS1とが電気的に接続される。これに応じて、タップ回路7(すなわち、電流源CS1、スイッチSW1、スイッチSW2)から電流加算ノードNeにEven用のフィードバック信号が供給される。すなわち、可変遅延クロックCLK180’の立ち上がりタイミングがEven系のフィードバックタイミングを規定する。
スイッチSW4は、電流加算ノードNoとスイッチSW3との間に配され、スイッチSW3は、スイッチSW4と電流源CS2との間に配されている。スイッチSW4及びスイッチSW3がともにオンすることで、信号ラインLsと電流源CS2とが電気的に接続され得る。スイッチSW3は、NMOSトランジスタT3で構成され得る。スイッチSW4は、NMOSトランジスタT4で構成され得る。NMOSトランジスタT3は、ゲートがフィードバックラインLf2に電気的に接続され、ソースが電流源CS2に電気的に接続され、ドレインがNMOSトランジスタT4に電気的に接続されている。NMOSトランジスタT4は、ゲートが可変遅延回路61の出力ノードにインバータINV1を介して電気的に接続され、ソースがNMOSトランジスタT3に電気的に接続され、ドレインが電流加算ノードNoに電気的に接続されている。NMOSトランジスタT3のゲートがOdd用の制御ノードを構成し、NMOSトランジスタT4のゲートがOdd用のクロックノードを構成する。
例えば、フィードバックラインLf2からの信号がアクティブレベル(例えば、Hレベル)の状態で可変遅延クロックCLK0’がノンアクティブレベルからアクティブレベルへ切り替わったことに応じて(例えば、可変遅延クロックCLK0’がLレベルからHレベルへ立ち上がるタイミングで)信号ラインLsと電流源CS2とが電気的に接続される。これに応じて、タップ回路7(すなわち、電流源CS2、スイッチSW3、スイッチSW4)から電流加算ノードNoにフィードバック信号が供給される。すなわち、可変遅延クロックCLK0’の立ち上がりタイミングがOdd系のフィードバックタイミングを規定する。
Even系のフィードバックタイミングを調整する場合、図5に示す動作を行うことが考えられる。図5は、フィードバックタイミングを示す波形図である。図5では、Even系のフィードバックタイミングを例示するが、Odd系のフィードバックタイミングについても同様である。
タイミング(1)において、固定遅延クロックCLK90”の立ち上がりに同期してデータサンプラ51で信号φDPのデータ部分がサンプリングされる。データサンプラ51の出力がLレベルからHレベルへ遷移し、それに応じて、フィードバックラインLf1が充電されていき、タイミング(2)において、フィードバックラインLf1の電位がLレベルからHレベルへ遷移する。タイミング(3)において、可変遅延クロックCLK180’がLレベルからHレベルへ立ち上がると、タイミング(4)において、電流加算ノードNeにタップ回路7からのフィードバック信号が供給される。これに応じて、フィードバック信号が加算された信号φDPは、HレベルからLレベルに立ち下がる。一方、タイミング(5)において、固定遅延クロックCLK180”の立ち上がりに同期してエッジサンプラ52で信号φDPのエッジ部分がサンプリングされる。例えば、出荷前に、テスト用の信号が入力された状態で、テスト用の信号の波形を利用したキャリブレーションを行うことなどにより、タイミング(4)とタイミング(5)とを同期させる制御(調整)が行われることが考えられる。
図5におけるタイミング(4)は、信号φDPへのフィードバックタイミングを示している。フィードバックタイミング(4)は、信号φDPのエッジタイミングに正確に合っていることが望ましい。
このフィードバックタイミング(例えば、図5に示すタイミング(4))の精度は、フィードバックによる補償後の信号φDPの波形等化の精度に影響する。フィードバックタイミングが適切なタイミング(例えば、図5に示す信号φDPのエッジタイミング)からずれると、信号φDPの波形のエッジ部分が歪んだまま判定回路5でサンプリングされたデータφDOがCDR回路204へ供給される。これにより、CDR回路204では、データφDOにおける歪んだエッジ部分をサンプリングして適切なエッジタイミングからずれたタイミングでロックされるロック点のずれが起こる可能性がある。そして、ロック点のずれによりCDR回路204から精度の劣化した多相クロックCLK0,CLK90,CLK180,CLK270を受けてDFE回路3で等化が行われると、等化の精度がさらに劣化する可能性がある。
また、このフィードバックタイミングは、外部(例えば、電源回路)から等化回路1へ供給される電源電圧及び/又は等化回路1周辺の温度などの動作環境に依存して変動し得る。そのため、等化回路1は、データ受信機200の動作中に、バックグラウンド動作でこのフィードバックタイミングを調整することが望ましい。
そこで、本実施形態では、DFE回路3において、データ信号のデータ部分及びエッジ部分のサンプリング結果のパターンに応じてフィードバックタイミングのエッジタイミングからのずれを判定し、判定結果に応じて可変遅延回路61の遅延量を調整することで、データ受信機200の動作中におけるフィードバックタイミングの適切化を図る。
具体的には、DFE回路3におけるフィードバック信号の影響を受けない第1のエッジタイミング(すなわち、フィードバックのもとになる直前のデータ信号のレベルに遷移が無く実質的にフィードバックがかからないタイミング)と、フィードバック信号の影響がある第2のエッジタイミング(すなわち、フィードバックのもとになる直前のデータ信号のレベルに遷移が有り実質的にフィードバックがかかるタイミング)とが比較される。フィードバックタイミングが早いと、第1のエッジタイミングから第2のエッジタイミングまでの時間が1UIより小さく見える。1UIは、多相クロックに含まれる各クロックCLK0,CLK90,CLK180,CLK270の1/2周期に対応した期間である。フィードバックタイミングが遅いと、第1のエッジタイミングから第2のエッジタイミングまでの時間が1UIより大きく見える。第1のエッジタイミングから第2のエッジタイミングまでの時間が1UIより大きい場合と小さい場合とで、データ信号のデータ部分及びエッジ部分のサンプリング結果のパターンが互いに異なる。このため、データ信号のデータ部分及びエッジ部分のサンプリング結果のパターンを評価することで、フィードバックタイミングが適切なタイミング(エッジタイミング)から遅い方向にずれているのか早い方向にずれているのかの判定を行うことが可能である。また、このサンプリング結果のパターンは、CDR回路204でクロックの再生を行う時に行われるクロックの位相判定(クロックの進相・遅相の判定)が行われないパターンとする。さらに、データ信号を用いた判定動作を行うことから、この判定動作をデータ受信機200の動作中に、すなわち、データ受信機200の動作を継続しながらバックグランド動作として行うことができる。これにより、CDR回路204におけるクロックの位相判定に干渉せずに、データ受信機200の動作フィードバックタイミングの適切なタイミング(エッジタイミング)からのずれの判定(早い・遅いの判定)を行うことができる。
より具体的には、DFE回路3において、判定回路5は、図4に示すように、遅延調整回路55をさらに有する。遅延調整回路55は、入力ノードが、データサンプラ51の出力ノード、エッジサンプラ52の出力ノード、データサンプラ53の出力ノード、エッジサンプラ54の出力ノードのそれぞれに電気的に接続されている。遅延調整回路55は、出力ノードが可変遅延回路61の制御ノードに電気的に接続されている。
例えば、Even系のフィードバックタイミングの調整について例示すると、遅延調整回路55は、データ信号のデータ部分のサンプリング結果をデータサンプラ51から受け、データ信号のエッジ部分のサンプリング結果をエッジサンプラ52から受ける。遅延調整回路55は、エッジサンプラ52のサンプリング結果とデータサンプラ51のサンプリング結果とに応じて、可変遅延回路61の遅延量を調整する。遅延調整回路55は、エッジサンプラ52のサンプリング結果とデータサンプラ51のサンプリング結果との組み合わせが所定のパターンに一致する場合に、可変遅延回路61の遅延量を調整する。遅延調整回路55は、エッジサンプラ52のサンプリング結果とデータサンプラ51のサンプリング結果との組み合わせが所定の頻度で一致する場合(例えば、一致する回数が閾値回数(例えば、5回)に達した場合)、可変遅延回路61の遅延量を調整する。遅延調整回路55は、遅延量を増加すべきか否かを示す遅延制御信号を生成して可変遅延回路61の制御ノードへ供給することで、可変遅延回路61の遅延量を調整してもよい。
可変遅延回路61は、遅延量を増加すべきことが遅延制御信号で示される場合、その遅延量を増加させる。これにより、可変遅延回路61からタップ回路7へ供給される可変遅延クロックCLK180’の立ち上がりタイミングが遅くなり、フィードバックタイミングがより遅いタイミングに変更され得る。また、可変遅延回路61は、遅延量を減少すべきことが遅延制御信号で示される場合、その遅延量を減少させる。これにより、可変遅延回路61からタップ回路7へ供給される可変遅延クロックCLK180’の立ち上がりタイミングが早くなり、フィードバックタイミングがより早いタイミングに変更され得る。なお、可変遅延回路63でも同様に遅延制御信号に応じてその遅延量が増減され可変遅延クロックCLK0’の立ち上がりタイミングが変更され得るが、可変遅延回路61及び可変遅延回路63は、遅延制御回路55から、可変遅延回路61への遅延制御信号と同じ遅延制御信号を受けてもよいし、異なる遅延制御信号を受けてもよい。
また、遅延調整回路55は、エッジサンプラ52,54のサンプリング結果とデータサンプラ51,53のサンプリング結果とに応じて、フィードバックタイミングが目標タイミング(すなわち、エッジタイミング)に近づくように、可変遅延回路61の遅延量を調整してもよい。例えば、kを任意の0以上の整数とするとき、データサンプラ51,53のサンプリング結果をDkで表し、エッジサンプラ52,54のサンプリング結果をEkで表すことにする。すなわち、Even系のサンプラ(データサンプラ51、エッジサンプラ52)によるサンプリング結果とOdd系のサンプラ(データサンプラ53、エッジサンプラ54)によるサンプリング結果との両方を合わせたサンプリング結果を用いてフィードバックタイミングの判定が行われる。遅延調整回路55は、図6(a)に示すサンプリング結果(D3,D2,E1,D1,E0,D0)=(0,0,0,1,0,0)に応じて、フィードバックタイミングが適切なタイミングに対して早い(位相判定の進相(Early)と区別するためにフィードバックタイミングが早いことを「Fast」と呼ぶことにする)と判定する。図6(a)は、フィードバックタイミングの判定を行うためのサンプリング結果のパターンである。遅延調整回路55は、フィードバックタイミングが早い(Fast)との判定結果に応じて、遅延量を増加すべきことを示す遅延制御信号を生成して可変遅延回路61の制御ノードへ供給する。
あるいは、遅延調整回路55は、サンプリング結果(D3,D2,E1,D1,E0,D0)=(0,0,1,1,1,0)に応じて、フィードバックタイミングが適切なタイミングに対して遅い(位相判定の遅相(Late)と区別するためにフィードバックタイミングが遅いことを「Slow」と呼ぶことにする)と判定する。遅延調整回路55は、フィードバックタイミングが遅い(Slow)との判定結果に応じて、遅延量を減少すべきことを示す遅延制御信号を生成して可変遅延回路61の制御ノードへ供給する。
あるいは、遅延調整回路55は、サンプリング結果(D3,D2,E1,D1,E0,D0)=(0,0,1,1,0,0)又は(0,0,0,1,1,0)に応じて、フィードバックタイミングが適切なタイミングである(Stay)と判定する。遅延調整回路55は、フィードバックタイミングが適切なタイミングである(Stay)との判定結果に応じて、遅延量を維持すべきことを示す遅延制御信号を生成して可変遅延回路61の制御ノードへ供給する。
なお、参考のために、CDR回路204における位相判定の動作を図6(b)に示している。図4に示すデータサンプラ51,53及びエッジサンプラ52,54は、DEF回路3とCDR回路204とで共用される。CDR回路204は、データサンプラ51,53及びエッジサンプラ52,54を用いて、データ信号におけるデータ部分及びエッジ部分のサンプリングをそれぞれ行う。CDR回路204は、サンプリング結果(D3,D2,E1,D1,E0,D0)のパターンに応じて、図6(b)に示すように、クロックの位相がロックすべき位相に対して進相(Early)しているのか遅相(Late)しているか否かの判定を行う。CDR回路204は、進相(Early)の判定に応じて、クロックの位相を遅らせる位相調整を行い、遅相(Late)の判定に応じて、クロックの位相を進める位相調整を行う。
図6(a)及び図6(b)を比較することで理解されるように、DFE回路3の遅延調整回路55でフィードバックタイミングが早い(Fast)又は遅い(Slow)と判定されるサンプリング結果のパターンは、CDR回路204における位相調整を行わない(Stay)とされるパターンである。逆に、CDR回路204における進相(Early)又は遅相(Late)と判定されるサンプリング結果のパターンは、DFE回路3の遅延調整回路55でフィードバックタイミングを維持(Stay)とされるパターンである。これにより、DFE回路3は、CDR回路204における位相調整と干渉しないように、フィードバックタイミングの調整を行うことができる。
ここで、フィードバックタイミングtF1が適切なタイミング(目標タイミング)tE0に対して早い場合の波形を図7(a)に実線で示す。図7は、DFE回路3の動作を示す波形図であり、差動信号の基準となる電位レベル(0V)が一点鎖線で示されている。すなわち、図7(a)に点線で示すDFE3による等化前の波形に相当する元の波形に比べて、図7(a)に実線で示す波形では、適切なエッジタイミングtE0より早いタイミングtF1にフィードバックによるエッジが形成されている。図7(a)では、E1が第1のエッジタイミングtE1(すなわち、フィードバックのもとになる直前のデータ信号のレベルに遷移が無く実質的にフィードバックがかからないタイミング)に対応し、E0が第2のエッジタイミングtE0(すなわち、フィードバックのもとになる直前のデータ信号のレベルに遷移があり実質的にフィードバックがかかるタイミング)に対応し、tE1〜tE0までの期間が1UIに対応している。
このとき、エッジサンプラ51及びデータサンプラ52は、それぞれ、図7(a)に示すようなサンプリング結果Ek、Dk(kは0以上の整数)を遅延調整回路55へ供給する。遅延調整回路55は、サンプリング結果(D3,D2,E1,D1,E0,D0)=(0,0,0,1,0,0)に応じて、フィードバックタイミングが適切なタイミングに対して早い(Fast)と判定する。遅延調整回路55は、フィードバックタイミングが早い(Fast)との判定結果に応じて、遅延量を増加すべきことを示す遅延制御信号を生成して可変遅延回路61、63の制御ノードへ供給する。可変遅延回路61、63は、遅延量を増加すべきことが遅延制御信号で示されることに応じて、その遅延量を増加させる。これにより、可変遅延回路61、63からタップ回路7へ供給される可変遅延クロックCLK180’,CLK0’の立ち上がりタイミングが遅くなり、フィードバックタイミングがより遅いタイミングに変更され得る。
また、フィードバックタイミングtF2が適切なタイミング(目標タイミング)tE0に対して遅い場合の波形を図7(b)に実線で示す。すなわち、図7(b)に点線で示すDFE3による等化前の波形に相当する元の波形に比べて、図7(b)に実線で示す波形では、適切なエッジタイミングtE0より遅いタイミングtF2にフィードバックによるエッジが形成されている。図7(b)では、E1が第1のエッジタイミングtE1(すなわち、フィードバックのもとになる直前のデータ信号のレベルに遷移が無く実質的にフィードバックがかからないタイミング)に対応し、E0が第2のエッジタイミングtE0(すなわち、フィードバックのもとになる直前のデータ信号のレベルに遷移があり実質的にフィードバックがかかるタイミング)に対応し、tE1〜tE0までの期間が1UIに対応している。
このとき、エッジサンプラ51及びデータサンプラ52は、それぞれ、図7(b)に示すようなサンプリング結果Ek、Dk(kは0以上の整数)を遅延調整回路55へ供給する。遅延調整回路55は、サンプリング結果(D3,D2,E1,D1,E0,D0)=(0,0,1,1,1,0)に応じて、フィードバックタイミングが適切なタイミングに対して遅い(Slow)と判定する。遅延調整回路55は、フィードバックタイミングが遅い(Slow)との判定結果に応じて、遅延量を減少すべきことを示す遅延制御信号を生成して可変遅延回路61、63の制御ノードへ供給する。可変遅延回路61、63は、遅延量を減少すべきことが遅延制御信号で示されることに応じて、その遅延量を減少させる。これにより、可変遅延回路61、63からタップ回路7へ供給される可変遅延クロックCLK180’,CLK0’の立ち上がりタイミングが早くなり、フィードバックタイミングがより早いタイミングに変更され得る。
以上のように、本実施形態では、DFE回路3において、データ信号のデータ部分及びエッジ部分のサンプリング結果のパターンに応じてフィードバックタイミングのずれを判定し、判定結果に応じて可変遅延回路61の遅延量を調整する。これにより、データ受信機200の動作中にフィードバックタイミングを適切化できる。この結果、このフィードバックタイミング(例えば、図5に示すタイミング(4))の精度が向上するので、DFE回路3における波形等化の精度を向上でき、CDR回路204におけるロック点のずれを避けることができる。
また、本実施形態では、データ信号のデータ部分及びエッジ部分のサンプリング結果のパターンに応じてフィードバックタイミングを適切化できるので、データ受信機200の動作中にバックグラウンド動作としてフィードバックタイミングの適切化を行うことができる。これにより、電圧及び/又は温度などの動作環境に依存してDFE回路3におけるフィードバック動作の特性が変動した場合に、動的に、フィードバックタイミングを適切化できる。
なお、実施形態では、Even系の構成とOdd系の構成とを含むインタリーブ構成がDEF回路3に採用される場合について例示しているが、実施形態の考え方は、Odd系の構成が省略されたシングル構成がDEF回路3に採用される場合も同様に適用可能である。
DFE回路3iは、複数タップの構成を有していてもよい。例えば、タップ数N=2である場合、DFE回路3iは、図8に示すように構成され得る。図8は、実施形態の変形例におけるDFE回路3iの構成の一例を示す回路図である。DFE回路3iは、差動信号を処理するように構成され得る。図8では、簡略化のために差動のP側の信号ライン及び回路要素について図示及び説明を行うが、差動のN側の信号ライン及び回路要素も同様に構成され得る。
図8に示すDFE回路3iでは、図4に示すDFE回路3の構成がタップ1用及びタップ2用に拡張(2重化)されている。すなわち、信号ラインLsには、タップ1用の電流加算ノードNe−1,No−1とタップ2用の電流加算ノードNe−2,No−2とが互いに直列に配されている。
判定回路5iでは、信号ラインLsと遅延調整回路55iとの間に、タップ1用のデータサンプラ51−1とタップ2用のデータサンプラ51−2とが直列に、タップ1用のエッジサンプラ52−1とタップ2用のエッジサンプラ52−2とが直列に、タップ1用のデータサンプラ53−1とタップ2用のデータサンプラ53−2とが直列に、及びタップ1用のエッジサンプラ54−1とタップ2用のエッジサンプラ54−2とが直列に、それぞれ電気的に接続されている。
タップ回路7iでは、タップ1用のEven系の構成(電流源CS1−1、スイッチSW1−1、スイッチSW2−1)、タップ1用のOdd系の構成(電流源CS2−1、スイッチSW3−1、スイッチSW4−1)、タップ2用のEven系の構成(電流源CS1−2、スイッチSW1−2、スイッチSW2−2)、タップ2用のOdd系の構成(電流源CS2−2、スイッチSW3−2、スイッチSW4−2)が、それぞれ、電流加算ノードNe−1,No−1,Ne−2,No−2に接続されている。
また、フィードバックタイミングの調整は、図9に示すように、タップ数が1である場合の拡張として実現できる。例えば、遅延調整回路55は、図9(a)に示すように、図6(a)に示すサンプリング結果に対してデータ部分のサンプリング結果D4が追加されたサンプリング結果のパターンに応じて、フィードバックタイミングが適切なタイミングに対して早い(Fast)か遅い(Slow)かの判定を行うことができる。
また、図9(a)に示す遅延調整回路55のサンプリング結果に応じた判定動作と図9(b)に示すCDR回路204のサンプリング結果に応じた判定動作とが互いに干渉しないように構成される点は、実施形態と同様である。これにより、DFE回路3iは、CDR回路204における位相調整と干渉しないように、フィードバックタイミングの調整を行うことができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1 等化回路、4 サマー回路、5,5i 判定回路、7,7i タップ回路、51,53 データサンプラ、52,54 エッジサンプラ、55 遅延調整回路、61 可変遅延回路、62 遅延回路、200 データ受信機、205 半導体集積回路、400 通信システム。
Claims (8)
- 等化回路を備え、
前記等化回路は、
サマー回路と、
クロックが供給されるクロックノードと、前記サマー回路の出力ノードに電気的に接続された出力ノードとを有する補正回路と、
前記クロックノードに電気的に接続された出力ノードを有し、前記クロックの遅延量を変更可能に構成された可変遅延回路と、
前記サマー回路の前記出力ノードに電気的に接続され、前記サマー回路から出力されたデータにおけるエッジ期間の値及びデータ期間の値をサンプリングし、サンプリング結果に応じて、前記可変遅延回路から前記補正回路のクロックノードへ供給される前記クロックのタイミングが目標タイミングに近づくように前記可変遅延回路の遅延量を調整する調整回路と、
を有する
半導体集積回路。 - 前記等化回路は、
前記調整回路に電気的に接続されたた出力ノードを有する遅延回路をさらに有し、
前記調整回路は、前記サマー回路から出力されたデータにおけるエッジ期間の値を、前記遅延回路から供給された遅延クロックを用いてサンプリングする
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記遅延回路は、固定された遅延量を有する
請求項2に記載の半導体集積回路。 - 前記調整回路は、
前記サマー回路から出力されたデータにおけるエッジ期間の値をサンプリングするエッジサンプラと、
前記サマー回路から出力されたデータにおけるデータ期間の値をサンプリングするデータサンプラと、
前記エッジサンプラのサンプリング結果と前記データサンプラのサンプリング結果とに応じて、前記可変遅延回路の遅延量を調整する遅延調整回路と、
を有する
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記遅延調整回路は、前記エッジサンプラのサンプリング結果と前記データサンプラのサンプリング結果との組み合わせが所定のパターンに一致する場合に、前記可変遅延回路の遅延量を調整する
請求項4に記載の半導体集積回路。 - 前記遅延調整回路は、前記組み合わせが前記所定のパターンに所定の頻度で一致する場合に、前記可変遅延回路の遅延量を調整する
請求項5に記載の半導体集積回路。 - 前記等化回路から出力されたデータを用いて位相調整を行って基準クロックを生成し、前記基準クロックを前記等化回路へ供給するクロック再生回路をさらに備え、
前記所定のパターンは、前記クロック再生回路で位相調整が行われないパターンである
請求項5に記載の半導体集積回路。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の半導体集積回路と、
前記半導体集積回路から出力されたデータを受ける回路と、
を備えた受信装置。
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