JPH03139914A - 遅延発生器とその方法、クロック回復システム - Google Patents
遅延発生器とその方法、クロック回復システムInfo
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- JPH03139914A JPH03139914A JP2270672A JP27067290A JPH03139914A JP H03139914 A JPH03139914 A JP H03139914A JP 2270672 A JP2270672 A JP 2270672A JP 27067290 A JP27067290 A JP 27067290A JP H03139914 A JPH03139914 A JP H03139914A
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
データ・リンクのようなデータ通信用受信器のクロック
回復システムに使用する遅延発生器に関する。
ル−データ・ストリームを最適にサンプルし且つその復
号を最適に制御するために、局部サンプリング・クロッ
クを前記入力ディジタル・データ・ストリームと同期さ
せる必要が有る。典型的には、この同期には入力ディジ
タル・データ・ストリームか・ら局部サンプリング・ク
ロックを抽出しなければならない。多(の極めて高速の
システムにおいて、入力ディジタル・データ・ストリー
ムのデータ・フォーマットが、そのデータ・ストリーム
から局部クロックを抽出可能な比較的に仁かなデータ・
トランジッションを有するデータ・フォーマット、例え
ば非ゼロ復帰(NRZ)符号化データ・フォーマットを
有するために、その同期処理が複雑になっている。この
NRZフォーマットによって、比較的に大ユのデータを
、規則や協定、或いは伝送媒体の容量やこの伝送媒体と
接続する電子装置の容量によっ−C支配されている所定
の帯域幅内で伝送することが可能となる。
は、秒速1乃至10ギガビツト、即ち1乃至10 G
b sと言う。)の速度においては、遅延の時間及び温
度的安定性や、費用、遅延の対称性、物理的な大きさ等
のような多くのファクターが有るために、局部クロック
を抽出する従来の方法は充分なものではない。例えば、
1986年に発行されたクレメンス・パーク(Clem
ensBaack)博士の著書、[広帯域光伝送システ
ム(Optical Wideband Tran
smission Systems)Jの第157頁
の第14図に示されるような、整合フィルター/閾値コ
ンパレータ/微分器/全波整流器で構成されたクロック
回復装置は相当な位相ジッターを被り、且つ集積化した
形で1乃至10GbSの範囲で実行することは困難であ
る。上記著書の同じく第157頁の第15図に示される
ような、整合フィルター/二乗法則/ハイ・バス・フィ
ルターで構成されたクロック回復装置もまた、二乗法則
機能に厳しい要件が有るために、集積化した形で1乃至
10Gbsの範囲で実行することは困難である。更にそ
のハイ・パス・フィルターは、IGbs以上のような高
いビット速度では表面音響波素子(SAW)で構成する
ことが出来ても他の回路と集積化することが不可能であ
る。しかしながら、10Gbsのような超高速のビット
速度では、前記SAW素子は現実的では無く且つ製造す
る際の費用効率が悪い。これらの高いビット速度では、
1977年に発行されたジエイ・ジエイ・スブリカー・
シュニヤ(J、J、Sp i 1ker、Jr、)氏の
著書「衛星によるディジタル通信(Digital
Communicati。
(b)図に示されるような、遅延・乗算テクニック(d
elay−and−multiplytechniqu
e)が、それによる遅延発生器が温度及び経時変化に対
してそのビット周期の量分の−の安定な遅延を与えるこ
とができる限りにおいては、実目的であろう。この遅延
発生器は、受信器の他の回路と共に集積化することがで
きない前記SAW素子ではなく、それら他の回路と共に
モノリシック構成で集積化することが可能なものである
方が好ましい。従って、受信システムを構成する他の電
子回路と共に容易に集積化することが可能な遅延発生器
が提供されることが望まれている。
に対して充分に安定な遅延を持つ遅延発生器が提供され
ることが望まれている。更に、そのような遅延発生器は
、比較的広範囲に亘る遅延を行なうのに適したものでな
ければならない。特に、そのような遅延発生器は、高速
光データ・リンク等のような超高速ディジタル通信シス
テムに必要とされる、相当程度に極く短い遅延を与える
ことができるものでなければならない。
ーダンスZ と異なるインピーダンスで終端する第1端
部と、往復遅延時間τを有する遅延線と、入力信号に応
答し前記遅延線の第2端部に接続され前記遅延線に入力
信号の電圧と実質的に等しい瞬時電圧を印加する印加手
段と、前記入力信号に応答し前記遅延線の第2端部に接
続され前記入力信号の電圧と前記遅延線の端子間電圧と
の間に差電圧を発生する差電圧発生手段とを有すること
を特徴とする遅延発生器である。そして、前記差電圧発
生手段の入力インピーダンスに接続された前記印加手段
の出力インピーダンスは、前記遅延線の前記特性インピ
ーダンスと実質的に等しく、且つ、前記差電圧発生手段
の出力は前記遅延線の往復遅延時間τによって遅延され
た信号である他の本発明は、先データリンク内で使用す
るためのクロック回復システムである。
入力信号のシンボル間隔の量分の一だけ遅延する遅延発
生器と、入力信号と前記遅延発生器からの遅延された前
記入力信号とに応答し出力端を有する乗算器と、前記乗
算器の前記出力端に接続され前記入力信号の前記シンボ
ル速度と実質的に等しい周波数を持つ前期乗算器からの
信号を出力端に通過させるフィルター手段とを有し、更
に前記遅延発生器が、特性インピーダンスZ と、この
特性インピーダンスZ と異なるインピーダンスで終端
する第1端部と、実質的に前記入力信号の前記シンボル
間隔の量分の一に等しい往復遅延時間とを有する遅延線
と、入力信号に応答し前記述延線の第二の端部に接続さ
れ前記遅延線に入力信号の電圧と実質的に等しい瞬時電
圧を印加する手段と、前記入力信号に応答し前記遅延線
の第二の端部に接続され前記入力信号の電圧と前記遅延
線の端子間電圧との間の差電圧を発生する差電圧発生手
段とを存することを特徴としている。そして、前記差電
圧発生手段の人力インピーダンスに接続された前記印加
手段の出力インピーダンスは、前記遅延線の前記特性イ
ンピーダンスと実質的に等しく、且つ、前記差電圧発生
手段の出力は、該遅延発生器の出力である。
インピーダンスと異なるインピーダンスで終端された遅
延線の入力端子間に、入力信号と実質的に等しい信号を
印加するステップと、前記遅延線の端子間信号を前記入
力信号から減算して前記入力信号を遅延した形の信号を
生じるステップとを有することを特徴とする入力信号の
遅延方法である。そして、その遅延量が前記遅延線の往
復遅延時間によって定められ、前記遅延線は該遅延線の
入力端におい゛〔該遅延線の特性インピーダンスと実質
的に等しいインピーダンスで終端される。
0の一例を示している。フォトダイオード11は、光パ
ルスを受信し、この受信された光パルスを電気信号に変
換し、これらの電気信号は増幅器12によって増幅され
る。これらの増幅さレタパルスは、従来の構成を有する
サンプル・デコード回路]3とクロック回復回路14と
に接続される。局所クロック信号は、クロック回復回路
14によって抽出され、その結果、入力データが正確(
M適)にサンプルされ、さらに有効な受信データとして
デコードされる。
ような遅延・乗算の技術を用いて示されている。図示さ
れるように、遅延発生器15は以下で詳述する如(、前
記増幅器12からの増幅されたパルスを実質的に前記入
力信号の前記シンボル・レートの量分の一に等しい量だ
け遅延させる。
乗算する。その結果得られた出力はフィルター手段17
に与えられる。このフィルター手段17は、実質的に前
記入力信号の前記シンボル速度の中心周波数を持つバン
ドパス・フィルターとして示されている。なお、この実
施例においてはバンドパス・フィルターとして示されて
いるが、°フィルター手段17を位相同期ループ(P
L L)として実施することも可能である。
とができる。遅延線20は、特性インピーダンス(即ち
、波動インピーダンス)Z を持ち、その一端が特性
インピーダンスZ とは相違するインピーダンス、好ま
しくは短絡スタブ21又は解回路で終端される。端部の
終端が不適切であると、この遅延線20の入力端22に
与えられる信号の往復伝搬遅延がτ秒(以下、単にτと
言う)となる。トランシタ23と24とを有する手段が
、入力端22に実質的に前記入力信号の電圧v (t)
に等しい瞬時電圧を印加する。トランシタ24はまた、
前記入力信号電圧v (t)と遅延線20の入力端22
の電圧v L (t )との間の電圧差を出力する差電
圧発生手段として動作する。
・フォロワー増幅器(即ち、共通ドレイン増幅器)とし
て作動17、被制御電流源として作動するトランシタ2
3と共に、電圧V L (t )を前:改入力信号電圧
v (t)の瞬時電圧と実質的に等しくする。ここでは
、瞬時電圧なる語は、印加電圧(信号)が遅延線2oに
伝搬して遅延線2oの解放端或いは短絡スタブ21の遠
くにまで影響が波及し遅延線20を通じて人力端22に
逆伝搬してしまう前に遅延線に印加された電圧を意味す
る。
えて入力端22に戻ったときには、入力端22の電圧が
実質的に相殺されるであろうことが理解できる。
4)は、l・ランシタ24の出力インピーダンスがその
ソース端子からトランシタ23の出力抵抗と平行に見て
、遅延線20の特性インピーダンスと実質的に等しくな
るように選定される。この結果、以下により詳しく述べ
るように、遅延線20が適切に終端され、且つそこから
反射される信号が吸収される。
負荷抵抗25と接続される。この負荷抵抗25での電圧
低下v (t)は、入力信号電圧0υt v (t)が遅延されたものであり、これはKv (を
−τ)として表わすことができる。定数には、以下に示
されるように、トランシタ24からのドレイン電流i
(t)と、抵抗値R25と、相互コンダクタンスgm2
4と、入力信号電圧v (t)によって定まる定数であ
る。
価回路30を、短絡スタブ21を用いた第3図に示す。
タ23に対応する被制御電流源31は、入力信号電圧v
(t)に比例した電流を有し、ここではgm23v(
t)として表わされる。トランシタ24(第1図参照)
は、電圧源32と抵抗33とで等節約に表わされ、トラ
ンシタ23(第1図参照)の幾らかの出力インピーダン
スを無視すれば、その等価抵抗値は1/gm24であり
、上記の如く遅延線20の特性インピーダンスである。
(t )となる。
に等しければ、等画回路30は第4図に示されるように
単純化して電圧v r、 (t )を定めることができ
る。この例では、等価回路30(第3図参照)は、第3
図の電圧源32の電圧の二倍の電圧を有する電圧源41
を持つ等価回路40となる。
Z )を持つ。この目的のため、入力信号電圧v (t
)は遅延線20の往復遅延時間τより長い期間を持つパ
ルスとされる。得られた電圧v t、 (t )は第5
図(実寸でない)にグラフで示される。この得られた電
圧vL (t)は、振幅Aと実質的に遅延線20の往復
遅延時間τに等しい期間とを持つパルスである。このパ
ルスの極性は、入力信号電圧v (t)の極性に依存し
、入力信号電圧v (t)の極性が正になれば電圧V
L (t )は振幅Aを持つ正パルスになり、入力信号
電圧V(1)の極性が負になれば電圧V L (t )
は振幅Aを持つ負パルスになる。ここで、得られた電圧
V L (t )の振幅が入力信号電圧v (t)の振
幅と実質的に等しいことに注目することができる。
電圧降下として定義することができる。従って、この電
圧v (t)はv (t)−vL(t)である。再び
第5図において、この電圧v (t)は上記に定義し
たように入力信号電圧v (t)と得られた電圧V L
(t )とからグラフにより求めることができる。図
示のごとく、電圧降下V。
た電圧である。従って、入力信号電圧v (t)は遅延
線20を介してその往復遅延時間τだけ遅延される。
が使用されず従って遅延線20が解回路であるときは、
その結果前られる電圧v t、 (t )は第5図(実
寸でない)に示される。この電圧■L(t)は、振幅が
Aの二倍即ち2Aのパルスとなり、振幅A部分の長さは
実質的にτとなる。先に述べた如く、もしこの信号電圧
V L (t )が入力信号ti圧v (t)から減算
されると電圧降下v (t)は振幅がAの負パルスと
なる。図示される如く、この信号電圧V L (t )
は、入力信号電圧v (t)が反転され且つ往復遅延時
間τだけ遅延されたものである。ゆえに、入力信号電圧
v (t)は、遅延線20を通じて往復遅延時間τだけ
遅延され且つ反転される。
が実質的に等しい方が良く、それによって信号電圧vt
、(t)の振幅は実質的に入力信号電圧v (t)の振
幅に等しくなる。しかしながら、ソース・フォロワー(
電圧フォロワー)として動作するトランジスタ24は、
第3図中の電圧源32によって示されるような入力信号
電圧v (t)と実質的に等しい電圧を与えることはで
きない。
ジスタ24の出力インピーダンスを決めるために使用さ
れ、相互コンダクタンスgm23がトランジスタ24の
ソース・フォロワー機能の不正確さを補償するように変
化することがあるためである。
ート・ソース間に印加される。この電圧降下v (t
)にトランジスタ24の相互コンダクタンスgm24を
掛けたものが出力電流i (t)となる。次いでこの
出力電流i (t)に抵抗25の抵抗値R25を掛け
たものが、入力信号電圧v (t)と比例し且つそれか
ら往復遅延時間τだけ遅延された出力信号電圧v
(t)となり、以下のよut うに表され□る。: v (t)=R25gm24v (t−r)ut wmKv (を−τ) になる(上式の−はここではほぼ等しい意味)。
がV (t) 、)ランジスタ23への入力信号電圧が
−v (t)であり、これらを正確な関係即ちそれらを
実質的に180”位相を異にする状態で発生させること
は不便である。それ故に、遅延発生器としては、遅延発
生器15を完全差動型に構成することが望ましい。その
ような構成の一例が第7図に図示されている。
遅延発生器15の動作に関して述べたものと類似してい
る。図示のように、入力信号電圧v (t)は固定電位
を基準にしておらず、完全な差動電圧である。同様に、
出力信号v (t)ut は完全な差動電圧である。トランジスタ61.62は電
流源として動作し、第2図のトランジスタ23に相当す
る。トランジスタ63.64は電圧フォロワー、遅延線
20に対する負荷インピーダンスそして差動手段として
動作し、第2図のトランジスタ24に相当する。
する。ここで、トランジスタ61がトランジスタ64に
交差接続され、トランジスタ62がトランジスタ63に
交差接続されて、適切な位相の入力信号v (t)が電
圧フォロワー・トランジスタ63.64及び電流源トラ
ンジスタ61.62に与えられ、その結果、遅延発生器
60が適切な動作を行なうことが注目される。この実施
例では固定電圧源として示されているレベル・シフト回
路67.68は、入力信号電圧v (t)が電流源トラ
ンジスタ61.62の両方及びに電圧フォロワー・トラ
ンジスタ63.640両方を駆動するために必要な適切
な直流オフセットを与える。
・モード電圧が遅延発生器60の動作に影響を及ぼすこ
と無く変化することが可能となる。更に、トランジスタ
63.64の出力インピーダンスは事実上、直列に接続
されており、この結果、それらの出力インピーダンスが
各々、必ず遅延線20の特性インピーダンスZ のほぼ
量分の一に低く調整されることが注目される。
く遅延線20が解回路になっていれば、遅延発生器60
は、遅延線20が所望の遅延τを与える寸法に作られて
いるとき、この所望の遅延τを与えるであろうが、しか
し出力信号電圧vou1 (t)は短絡した遅延線20
を用いるときに与えられる出力信号電圧とは反対の極性
を持つことになろう。
0)の動作を短絡回路若しくは解放回路とした遅延線2
0を用いて説明したが、他の終端方法も可能である。遅
延線20の端部をその特性インピーダンスZ とは相違
するインピーダンスで終端することによって、遅延線2
0での必要な信号反射が得られるであろうことが注目さ
れる。
若しくは解放回路とした遅延線20を使用することが望
ましい。
含まれる他の実施例を用いることが可能であることは、
当業者にとって明白である。従って、本発明は開示され
た実施例に限定されるべきではなく、むしろ請求項の範
囲と精神によってのみ限定されるべきものである。
を示すブロック図、 第2図は第1図で用いられている遅延発生器の一例を示
す概念図、 第3図及び第4図は本発明の理解を容易にするための第
2図に示される回路の等価回路図、第5図は短絡回路で
終端された遅延発生器の一例における信号(実寸ではな
い)を示すグラフ、第6図は解放回路で終端された遅延
発生器の一例における信号(実寸ではない)を示すグラ
フ、第7図は第2図に示される回路と同様な回路で差動
動作形態を有する遅延発生器の一例を示す概略図である
。 FIG、 1 FIG、 2 FIG、 3 FIG、 4 FIG、 5 FIG、 6 FIG、 7
Claims (17)
- (1)特性インピーダンスZ_oとこの特性インピーダ
ンスZ_oと異なるインピーダンスで終端する第1端部
と、往復遅延時間τを有する遅延線と、入力信号に応答
し、前記遅延線の第2端部に接続され、前記遅延線に入
力信号の電圧と実質的に等しい瞬時電圧を印加する印加
手段と、 前記入力信号に応答し、前記遅延線の第2端部に接続さ
れ、前記入力信号の電圧と前記遅延線の端子間電圧との
間に差電圧を発生する差電圧発生手段と、 を有し、 前記印加手段の出力インピーダンスは、前記差電圧発生
手段の入力インピーダンスに接続されて、前記遅延線の
前記特性インピーダンスと実質的に等しく、且つ前記差
電圧発生手段の出力は前記遅延線の往復遅延時間τによ
って遅延された信号である ことを特徴とする遅延発生器。 - (2)前記遅延手段が、 前記入力信号に応答し、前記遅延線の入力端に接続され
た前記特性インピーダンスと実質的に等しい直列インピ
ーダンスを有する電圧源と、前記入力信号に応答し、前
記遅延線の入力端に接続された電流源と を有し、 前記電圧源からの電圧が前記電流源からの電流と結合さ
れて、前記入力信号の電圧とほぼ等しい前記遅延線の入
力端間の瞬時電圧を供給することを特徴とする請求項1
記載の遅延発生器。 - (3)前記電圧源及び前記差電圧発生手段が、一個の入
力端と第一及び第二の出力端とを持ち、前記第一及び第
二の出力端間の導通性が主に前記入力端と第一出力端と
の間の差電圧によって定まり、前記入力端が前記入力信
号に応答し、前記第一出力端が前記遅延線の入力端に接
続された第一トランジスターと、 該トランジスターの前記第二出力端に接続された負荷抵
抗と、 を有し、 前記差電圧発生手段の前記出力が前記負荷抵抗の端子間
電圧であり、且つ前記第一トランジスターの相互コンダ
クタンスが前記第一トランジスターの前記第一出力端で
与えられたインピーダンスが前記遅延線の特性インピー
ダンスと実質的に等しいように選択されている ことを特徴とする請求項2記載の遅延発生器。 - (4)前記電流源は、 一個の入力端と二個の出力端とを持ち、前記入力端は前
記入力信号に応答し、前記二個の出力端は前記遅延線と
接続されている第二のトランジスター を有し、 該第二のトランジスターの相互コンダクタンスは前記第
一トランジスターの相互コンダクタンスと実質的に等し
い ことを特徴とする請求項3記載の遅延発生器。 - (5)前記遅延線の終端インピーダンスは、解回路であ
ることを特徴とする請求項4記載の遅延発生器。 - (6)前記遅延線の終端インピーダンスは、短絡してい
ることを特徴とする請求項4記載の遅延発生器。 - (7)前記第一及び第二トランジスターは、ガリウム・
砒素FETであることを特徴とする請求項4記載の遅延
発生器。 - (8)入力信号に応答し、該入力信号を実質的に該入力
信号のシンボル間隔の二分の一だけ遅延する遅延発生器
と、 入力信号と前記遅延発生器からの遅延された前記入力信
号とに応答し、出力端を有する乗算器と、 前記乗算器の前記出力端に接続され、前記入力信号の前
記シンボル速度と実質的に等しい周波数を持つ前期乗算
器からの信号を出力端に通過させるフィルター手段 を有する光データ・リンク等内で使用されるクロック回
復システムにおいて、 前記遅延発生器が、 特性インピーダンスZ_oと、この特性インピーダンス
Z_oと異なるインピーダンスで終端する第1端部と、
実質的に前記入力信号の前記シンボル間隔の二分の一に
等しい往復遅延時間とを有する遅延線と、 入力信号に応答し、前記遅延線の第2端部に接続され、
前記遅延線に入力信号の電圧と実質的に等しい瞬時電圧
を印加する印加手段と、 前記入力信号に応答し、前記遅延線の第2端部に接続さ
れ、前記入力信号の電圧と前記遅延線の端子間電圧のと
間に差電圧を発生する差電圧発生手段と、 を有し、 前記印加手段の出力インピーダンスは、前記差電圧発生
手段の入力インピーダンスに接続されて、前記遅延線の
前記特性インピーダンスと実質的に等しく、且つ前記差
電圧発生手段の出力は該遅延発生器の出力である ことを特徴とするクロック回復システム。 - (9)前記電圧印加手段は、 前記入力信号に応答し、前記遅延線の入力端に接続され
た前記特性インピーダンスと実質的に等しい直列インピ
ーダンスを有する電圧源と、前記入力信号に応答し、前
記遅延線の入力端に接続された電流源と を有し、 前記電圧源からの電圧が前記電流源からの電流と結合さ
れて、前記入力信号の電圧と実質的に等しい前記遅延線
の入力端間の瞬時電圧を供給する ことを特徴とする請求項8記載のシステム。 - (10)前記電圧源及び前記差電圧発生手段が、一個の
入力端と第一及び第二の出力端とを持ち、前記第一及び
第二の出力端間の導通性が主に前記入力端と第一出力端
との間の差電圧によって定まり、前記入力端が前記入力
信号に応答し、前記第一出力端が前記遅延線の入力端に
接続された第一トランジスターと、 該トランジスターの前記第二出力端に接続された負荷抵
抗と、 を有し、 前記差電圧発生手段の前記出力が前記負荷抵抗の端子間
電圧であり、且つ前記第一トランジスターの相互コンダ
クタンスが前記第一トランジスターの前記第一出力端で
与えられたインピーダンスが前記遅延線の特性インピー
ダンスと実質的に等しいように選択されている ことを特徴とする請求項9記載のシステム。 - (11)前記電流源は、 一個の入力端と二個の出力端とを持ち、前記入力端は前
記入力信号に応答し、前記二個の出力端は前記遅延線と
接続されている第二のトランジスター を有し、 該第二のトランジスターの相互コンダクタンスは前記第
一トランジスターの相互コンダクタンスと実質的に等し
い ことを特徴とする請求項10記載のシステム。 - (12)前記遅延線の終端インピーダンスは、解回路で
ある ことを特徴とする請求項11記載のシステム。 - (13)前記遅延線の終端インピーダンスは、短絡して
いる ことを特徴とする請求項11記載のシステム。 - (14)前記第一及び第二トランジスターは、ガリウム
、砒素FETである ことを特徴とする請求項11記載のシステム。 - (15)所定の長さを有し、端部がその特性インピーダ
ンスと異なるインピーダンスで終端された遅延線の入力
端子間に、入力信号と実質的に等しい信号を印加するス
テップと、前記遅延線の端子間信号を前記入力信号から
減算し、前記入力信号を遅延した形の信号を生じるステ
ップ とを有し、 遅延量が前記遅延線の往復遅延時間によって定められ、
前記遅延線は該遅延線の入力端において該遅延線の特性
インピーダンスと実質的に等しいインピーダンスで終端
される ことを特徴とする、入力信号の遅延方法。 - (16)前記遅延線の端部終端インピーダンスは、短絡
している ことを特徴とする請求項15記載の方法。 - (17)前記遅延線の端部終端インピーダンスは、解回
路である ことを特徴とする請求項15記載の方法。
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| US419427 | 1989-10-10 | ||
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