高速信号、时钟及数据捕捉和恢复在数据转换电路中的应用.pdf

维普资讯 山西电子技术 应用实践 2006年第5期 高速信号、时钟及数据捕捉和恢复在 数据转换 电路 中的应用 翟 祺 (大同市电子科技研究所，山西 大同037008) 摘 要：着重从高速串行通信中的信号、时钟及数据捕捉和恢复以及时钟 ／数据恢复电路中的基准振荡器，几 个方面介绍了它们在数据转换电路中的应用。 关键词：高速信号；时钟及数据捕捉和恢复；数据转换；应用 中图分类号：TN710．9 文献标识码：A O 引言 波形的信噪比受到数据转换过程的影响。只要因为抖动产 生的噪声不超过量化噪声(1／2 )，最大的时钟抖动能适 随着模傲 转换器的数据转换取样率提高至每秒千兆个 应任何抖动源。来自模 ／数转换器芯片本身的抖动称为孔径 取样( )以上的水平 ，数据转换系统必须作 出相应的配 抖动 ，它与芯片的输入取样及保持电路定时上的不确定性有 合，才可支持这样高的转换率，而其他支持性的模拟元件也 密切的关系。 必须产生系统所需的高频信号，然后将其放大。系统设计者 但是，简单地让振荡器的性能参数符合要求并不能保证 除了要对模拟信号路径有深入的了解之外，也要彻底认识取 整个系统能达到预期的效果。因为与基本频率并存的其他 样时钟以及系统如何以高位速率捕捉和恢复数字信号。 频率也发挥极为重要的作用，所以我们在实际应用中必须利 时钟数据恢复(CDR)电路被广泛应用于电信、光收发 用频谱分析仪检视时钟信号，并确保基本频率能量不会在频 器、数据存储局域网以及利用单片机技术设计的无线产品 谱范围内过宽。扩散至较高频率范围内的杂散信号不但可 中，随着设计对于带宽的要求越来越高，以及分配和占用频 以在分析仪上清楚看到，而且还会直接影响抖动。 谱的增加，CDR技术的优势日益突出。在发送前首先将时 2 数据捕捉 钟和数据复合的通信技术并不新鲜，时钟和数据相组合能够 确保时钟与数据信号总是同时到达。诀窍在于，如何在接收 所谓高频信号取样 (即1GSPS或以上的取样速度)是指 端将时钟和数据分离开来，这项工作由CDR电路完成。将 已转换为数字形式的输出数据必须以极高速度储存起来或 数据从并行格式转换到串行格式或实现相反转换的产品称 传送。若要每秒进行千兆次数据转换，必须面对两个大问 为串行器／解串器 (或缩写为 “Ser／Des”)。这些产品通常包 题：首先是数字元件之间的信号完整性的问题，而另一个是 含有 CDR电路，用于串行数据流的解串。 每一时钟周期的数据传输率的问题。 本文在典型高速串行通信链路中描述 了数据是如何传 为了尽量提高数字输出的信号完整性，高速模傲 转换 输的，以及如何从链路中重新捕捉数据，在高速串行通信应 器便采用低电压差分信号传输(LⅥ)S)技术。 用中成功实现CDR功能的电路结构，讨论了CDR的不同结 LVI-A5信号传输技术的主要优点是只需极低的功率便