(57)【要約】【課題】簡素な構成で最適なスキュー調整を可能とするデータ伝送システムを提供する。【解決手段】本発明のデータ伝送システムは、スキュー調整用信号をデータの代わりに伝送し、クロックとデータとの間のスキュー量を検出する事によりスキュー調整される。スキュー調整用信号は、交番信号であって、クロックの２倍の周期を有し、一方の信号状態が他方の信号状態よりも長い時間継続する。【選択図】図４
2004236019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック信号とデータ信号を個別に送受信するデータ伝送システムにおいて、クロック信号またはデータ信号へ付加する時間遅延を変化させる事により、クロック信号とデータ信号との間のスキューを調整する方法であって、
データ信号の代わりに、前記クロック信号の２倍の周期を有する交番２値信号であって一方の信号状態が他方の信号状態よりも長い時間継続するスキュー調整用信号を送信し、
前記クロック信号に応答して前記スキュー調整用信号を標本化し、
標本化した前記スキュー調整用信号の統計的特性に応じて変化する遅延制御信号を生成し、
前記遅延制御信号に応答して前記時間遅延を調整する、
ことを特徴とするスキュー調整方法。
【請求項２】
前記遅延制御信号は、標本化した前記スキュー調整用信号を積分して生成されることを特徴とする請求項１に記載のスキュー調整方法。
【請求項３】
前記スキュー調整用信号は、前記クロック信号の２倍の周期を有する非対称矩形波であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスキュー調整方法。
【請求項４】
前記時間遅延は、前記データ信号および前記スキュー調整用信号に付加されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスキュー調整方法。
【請求項５】
前記時間遅延は、好適時間遅延から原始的時間遅延を差し引いた遅延量であって、
前記好適時間遅延は、クロック信号の遷移とデータ信号の遷移とが同時に発生する確率が最も低くなるような時間遅延であり、
前記原始的時間遅延は、前記時間遅延を最小に調整してもなおクロック信号とデータ信号との間に存在するスキュー量であって、少なくとも２つの伝送レートにおいて調整される時間遅延のそれぞれから演算により求められる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスキュー調整方法。
【請求項６】
クロック信号とデータ信号を個別に送受信するデータ伝送システムにおいて、クロック信号とデータ信号との間のスキューを調整する装置であって、
データ信号の代わりに、前記クロック信号の２倍の周期を有する交番２値信号であって一方の信号状態が他方の信号状態よりも長い時間継続するスキュー調整用信号を送信する手段と、
前記クロック信号に応答して前記スキュー調整用信号を標本化する手段と、
標本化した前記スキュー調整用信号の統計的特性に応じて変化する遅延制御信号を生成する手段と、
前記遅延制御信号に応答して、前記クロック信号または前記スキュー調整用信号に時間遅延を付加する遅延手段と、
を備えることを特徴とするスキュー調整装置。
【請求項７】
前記遅延制御信号を生成する手段は、標本化した前記スキュー調整用信号を積分して、前記遅延制御信号を生成することを特徴とする請求項６に記載のスキュー調整装置。
【請求項８】
前記スキュー調整用信号は、前記クロック信号の２倍の周期を有する非対称矩形波である事を特徴とする請求項６または請求項７に記載のスキュー調整装置。
【請求項９】
前記遅延手段は、前記データ信号および前記スキュー調整用信号に遅延を付加することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載のスキュー調整装置。
【請求項１０】
前記時間遅延は、好適時間遅延から原始的時間遅延を差し引いた遅延量であって、
前記好適時間遅延は、前記クロック信号の遷移と前記データ信号の遷移とが同時に発生する確率が最も低くなるような時間遅延であり、
前記原始的時間遅延は、前記時間遅延を最小に調整してもなお前記クロック信号と前記データ信号との間に存在するスキュー量であって、少なくとも２つの伝送レートにおいて調整される時間遅延のそれぞれから演算により求められる、
ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載のスキュー調整装置。
【請求項１１】
クロック信号とデータ信号を個別に送受信するデータ伝送システムであって、送信装置と、受信装置と、前記クロック信号と前記データ信号との間のスキューを調整するための遅延装置とを備えるデータ伝送システムにおいて、
前記送信装置は、前記クロック信号と、前記クロック信号の２倍の周期を有する交番２値信号であって一方の信号状態が他方の信号状態よりも長い時間継続するスキュー調整用信号とを送信し、
前記受信装置は、前記クロック信号に応答して前記スキュー調整用信号を標本化し、標本化した前記スキュー調整用信号の統計的特性に応じて変化する遅延制御信号を生成し、
前記遅延装置は、前記遅延制御信号に応答して遅延量を調整する、
ことを特徴とするデータ伝送システム。
【請求項１２】
前記受信装置は、標本化した前記スキュー調整用信号を積分して、遅延制御信号を生成することを特徴とする請求項１１に記載のデータ伝送システム。
【請求項１３】
前記スキュー調整用信号は、前記クロック信号の２倍の周期を有する非対称矩形波であることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のデータ伝送システム。
【請求項１４】
前記遅延装置は、前記データ信号および前記スキュー調整用信号を遅延させることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載のデータ伝送システム。
【請求項１５】
前記遅延量は、好適時間遅延から原始的時間遅延を差し引いた遅延量であって、
前記好適時間遅延は、前記クロック信号の遷移と前記データ信号の遷移とが同時に発生する確率が最も低くなるような時間遅延であり、
前記原始的時間遅延は、前記遅延量を最小に調整してもなお前記クロック信号と前記データ信号との間に存在するスキュー量であって、少なくとも２つの伝送レートにおいて調整される遅延量のそれぞれから演算により求められる、
ことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載のデータ伝送システム。
【請求項１６】
前記送信装置と前記受信装置は、クロック信号線およびデータ信号線により互いに接続され、
前記送信装置は、前記クロック信号を前記クロック信号線に、前記スキュー調整用信号を前記データ信号線に、それぞれ供給する、
ことを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれかに記載のデータ伝送システム。
【請求項１７】
前記送信装置は、前記遅延装置と、前記データ信号および前記スキュー調整用信号を発生する二値信号発生手段とを備え、
前記二値信号発生手段は、遅延され、デューティ比が調整された前記クロック信号が入力される、
ことを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれかに記載のデータ伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ伝送システムに係り、特に、任意の伝送レートにおいてスキュー調整可能であって簡素な構成のデータ伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ伝送システムでは、伝送信号波形の変化が伝送品質に大きな影響を及ぼす。データ伝送システムでは、特に、データの遷移タイミングのばらつきの低減、すなわち、ジッタの低減が重要課題となっている。
【０００３】
従来、高速データ伝送システムでは、伝送路の中間または終端において、データに同期したクロックを用いてデータをリタイミングするなどして、ジッタの影響を低減する手法が用いられている。具体的には、データ伝送システムにおいて、データとクロックを並行して伝送させ、伝送路の中間または受信装置においてフリップフロップなどを用いて、クロックの遷移に応答してデータの状態を保持する。
【０００４】
しかし、このようなデータ伝送システムでは、クロックとデータのタイミングが不適切であると、受信装置に伝送されたデータは不安定となる場合がある。この不安定な状態は、メタステーブルとも称され、フリップフロップやラッチにおいて、入力される信号がセットアップ時間やホールド時間を守る事ができなかった場合に、出力される信号が２値”０”および”１”のいずれでもなく不安定な状態になることをいう。一般に、この状態は長く続くことはなく、また、必ず起きる現象でもない。例えば、送信装置におけるデータ生成の遅延や経路の伝送経路上の遅延量の差などにより、クロックとデータのタイミングがずれて両者の遷移タイミングが接近すると、受信装置に伝送されたデータはメタステーブルとなる場合がある。このようなクロックとデータのタイミングのずれは、スキューと呼ばれている。このスキューは、理想的には同時に発生すべき２つの事象の時間差の大きさとも言える。
【０００５】
そこで、従来のデータ伝送システムでは、スキューの影響を除去するために、受信装置に遅延回路を備えて伝送路の遅延量を調整している。また、任意の伝送レートに適応して最適なスキュー調整を実施する場合、データ伝送システムは、さらに複雑な回路や付加的な信号線を備えている（例えば、特許文献１または特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１１０５５０号公報（図１）
【特許文献２】
特開平１０−１６４０３７号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
複雑な回路や付加的な信号線は、データ伝送システムの小型化やコスト低減などの阻害要因となる。本発明は、上記の事情を鑑み、簡素な構成でスキュー調整可能なデータ伝送システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本第一の発明は、クロック信号とデータ信号を個別に送受信するデータ伝送システムにおいて、クロック信号またはデータ信号へ付加する時間遅延を変化させる事により、クロック信号とデータ信号との間のスキューを調整する方法であって、データ信号の代わりに、前記クロック信号の２倍の周期を有する交番２値信号であって一方の信号状態が他方の信号状態よりも長い時間継続するスキュー調整用信号を送信し、前記クロック信号に応答して前記スキュー調整用信号を標本化し、標本化した前記スキュー調整用信号の統計的特性に応じて変化する遅延制御信号を生成し、前記遅延制御信号に応答して前記時間遅延を調整することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本第二の発明は、第一の発明において、前記遅延制御信号が、標本化した前記スキュー調整用信号を積分して生成されることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、本第三の発明は、第一または第二の発明において、前記スキュー調整用信号が、前記クロック信号の２倍の周期を有する非対称矩形波であることを特徴とするものである。
【００１１】
またさらに、本第四の発明は、第一乃至第三のいずれかの発明において、前記時間遅延が、前記データ信号および前記スキュー調整用信号に付加されることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本第五の発明は、第一乃至第四の発明において、前記時間遅延が好適時間遅延から原始的時間遅延を差し引いた遅延量であって、前記好適時間遅延は、前記クロック信号の遷移と前記データ信号の遷移とが同時に発生する確率が最も低くなるような時間遅延であり、前記原始的時間遅延は、前記時間遅延を最小に調整してもなお前記クロック信号と前記データ信号との間に存在するスキュー量であって、少なくとも２つの伝送レートにおいて調整される時間遅延のそれぞれから演算によりを求められることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、本第六の発明は、クロック信号とデータ信号を個別に送受信するデータ伝送システムにおいて、クロック信号とデータ信号との間のスキューを調整する装置であって、データ信号の代わりに、前記クロック信号の２倍の周期を有する交番２値信号であって一方の信号状態が他方の信号状態よりも長い時間継続するスキュー調整用信号を送信する手段と、前記クロック信号に応答して前記スキュー調整用信号を標本化する手段と、標本化した前記スキュー調整用信号の統計的特性に応じて変化する遅延制御信号を生成する手段と、前記遅延制御信号に応答して、前記クロック信号または前記スキュー調整用信号に遅延を付加する遅延手段と、を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
またさらに、本第七の発明は、第六の発明において、前記遅延制御信号を生成する手段が、標本化した前記スキュー調整用信号を積分して、前記遅延制御信号を生成することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本第八の発明は、第六または第七の発明において、前記スキュー調整用信号が、前記クロック信号の２倍の周期を有する非対称矩形波である事を特徴とするものである。
【００１６】
さらに、本第九の発明は、第六乃至第八のいずれかの発明において、前記遅延手段が、前記データ信号および前記スキュー調整用信号に遅延を付加することを特徴とするものである。
【００１７】
またさらに、本第十の発明は、第六乃至第九のいずれかに発明において、前記時間遅延が好適時間遅延から原始的時間遅延を差し引いた遅延量であって、前記好適時間遅延は、前記クロック信号の遷移と前記データ信号の遷移とが同時に発生する確率が最も低くなるような時間遅延であり、前記原始的時間遅延は、前記時間遅延を最小に調整してもなお前記クロック信号と前記データ信号との間に存在するスキュー量であって、少なくとも２つの伝送レートにおいて調整される時間遅延のそれぞれから演算によりを求められることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本第十一の発明は、クロック信号とデータ信号を個別に送受信するデータ伝送システムであって、送信装置と、受信装置と、前記クロック信号と前記データ信号との間のスキューを調整するための遅延装置とを備えるデータ伝送システムにおいて、前記送信装置は、前記クロック信号と、前記クロック信号の２倍の周期を有する交番２値信号であって一方の信号状態が他方の信号状態よりも長い時間継続するスキュー調整用信号とを送信し、前記受信装置は、前記クロック信号に応答して前記スキュー調整用信号を標本化し、標本化した前記スキュー調整用信号の統計的特性に応じて変化する遅延制御信号を生成し、前記遅延装置は、前記遅延制御信号に応答して遅延量を調整することを特徴とするものである。
【００１９】
さらに、本第十二の発明は、第十一の発明において、前記受信装置が、標本化した前記スキュー調整用信号を積分して、遅延制御信号を生成することを特徴とするものである。
【００２０】
またさらに、本第十三の発明は、第十一または第十二の発明において、前記スキュー調整用信号が、前記クロック信号の２倍の周期を有する非対称矩形波であることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本第十四の発明は、第十一乃至第十三のいずれかの発明において、前記遅延装置が、前記データ信号および前記スキュー調整用信号を遅延させることを特徴とするものである。
【００２２】
さらに、本第十五の発明は、第十一乃至第十四のいずれかの発明において、前記遅延量が好適時間遅延から原始的時間遅延を差し引いた遅延量であって、前記好適時間遅延は、前記クロック信号の遷移と前記データ信号の遷移とが同時に発生する確率が最も低くなるような時間遅延であり、前記原始的時間遅延は、前記遅延量を最小に調整してもなお前記クロック信号と前記データ信号との間に存在するスキュー量であって、少なくとも２つの伝送レートにおいて調整される遅延量のそれぞれから演算により求められることを特徴とするものである。
【００２３】
またさらに、本第十六の発明は、第十一乃至第十五のいずれかの発明において、前記送信装置と前記受信装置が、クロック信号線およびデータ信号線により互いに接続され、前記送信装置は、前記クロック信号を前記クロック信号線に、前記スキュー調整用信号を前記データ信号線に、それぞれ供給することを特徴とするものである。
【００２４】
また、本第十七の発明は、第十一乃至第十六のいずれかの発明において、前記送信装置は、前記遅延装置と、前記データ信号および前記スキュー調整用信号を発生する二値信号発生手段とを備え、前記二値信号発生手段は、遅延され、デューティ比が調整された前記クロック信号が入力されることを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて説明する。第一の実施形態は、本発明方法によりスキュー調整されるシリアルデータ伝送システムであって、そのシステム構成図を図１に示す。
【００２６】
図１において、シリアルデータ伝送システム１００は、送信装置２００と受信装置３００とを備える。
【００２７】
送信装置２００は、クロック源２１０とデータ生成装置２２０と遅延装置２３０とを備える。クロック源２１０は、送信装置２００内にクロックを供給すると共に、装置外へクロックを供給する装置である。本実施形態において、クロック源２１０が供給するクロックは、矩形波信号である。遅延装置２３０は、受信信号に所望の時間遅延を付加する装置であって、クロック源２１０からクロックを受信し時間遅延を付加して出力する。遅延装置２３０が受信信号に付加する遅延量は、外部信号に応答して増減する。データ生成装置２２０は、送信装置２００が送信するデータを生成する装置である。データ生成装置２２０は、遅延装置２３０によって時間遅延が付加されたクロックに応答して、実データまたはスキュー調整用信号のうちのいずれかを生成し出力する。スキュー調整用信号は、２値“０”と“１”が交番する信号であって、クロックの２倍の周期を有する信号である。また、スキュー調整用信号は、２値のうち一方の信号状態が他方の信号状態よりも長い時間継続する。つまり、スキュー調整用信号のデューティー比は、５０％よりも大きく、または、５０％よりも小さく設定される。本実施形態において、スキュー調整用信号のデューティ比は５０％よりも大きい。
【００２８】
ここで、データ生成装置２２０について、以下に詳述する。データ生成装置２２０の内部ブロックを、図２に示す。図２においては、データ生成装置２２０は、パターンジェネレータ２２１（図中では、ＰＧ２２１）と波形調整装置２２２とを備える。パターンジェネレータ２２１は、遅延装置２３０によって時間遅延が付加されたクロックの立ち上がりに応答して、実データまたはスキュー調整用データを発生する。なお、スキュー調整用データは、“０”と“１”の交番データである。これらのデータは、両方ともがパターンジェネレータ２２１に初めから格納されていても良いし、いずれか一方が必要に応じてパターンジェネレータ２２１に格納されても良い。波形調整装置２２２は、“０”または“１”のいずれかの期間を他方の期間よりも長くまたは短くなるように、パターンジェネレータ２２１の出力信号の波形を調整する。波形調整装置２２２は、増幅器Ａｍｐ１と増幅器Ａｍｐ２とからなる。増幅器Ａｍｐ１は波形調整装置２２２に入力されるシングルエンド信号Ｖｉｎを差動信号に変換して出力する増幅器である。増幅器Ａｍｐ２は、増幅器Ａｍｐ１が出力する差動信号をシングルエンド差動信号に変換して出力する増幅器である。波形調整装置２２２において、増幅器Ａｍｐ１が出力する正信号Ｖｐおよび負信号Ｖｍのそれぞれは、抵抗器Ｒｐおよび抵抗器Ｒｍを介してバイアス電圧ＶｂｐおよびＶｂｍが印加されている。コンデンサＣｍとコンデンサＣｐは、バイアス電圧ＶｂｐおよびＶｂｍの電圧レベルを安定させるためのものである。
【００２９】
さらに、波形調整装置２２２の波形調整動作について説明する。説明のために、波形調整装置２２２内の信号Ｖｉｎ，Ｖｍ，ＶｐおよびＶｏｕｔのタイミング図を図３に示する。なお、信号Ｖｏｕｔは増幅器Ａｍｐ２の出力信号である。図３において、左の図はバイアス電圧Ｖｂｍがバイアス電圧Ｖｂｐよりも大きい時の図である。この場合、信号Ｖｏｕｔは“１”の期間が信号Ｖｉｎに比べて短くなる。また、中央の図はバイアス電圧Ｖｂｍとバイアス電圧Ｖｂｐが等しい時の図である。この場合、信号Ｖｏｕｔと信号Ｖｉｎは“１”の期間が等しい。さらに、中央の図はバイアス電圧Ｖｂｐがバイアス電圧Ｖｂｍよりも大きい時の図である。この場合、信号Ｖｏｕｔは“１”の期間が信号Ｖｉｎに比べて長くなる。本実施形態では、バイアス電圧Ｖｂｐをバイアス電圧Ｖｂｍよりも大きく設定している。上述の動作により、波形調整装置２２２は入力信号のデューティー比を調整して出力する。
【００３０】
さて、受信装置３００は、フリップフロップ３１０（図中では、ＦＦ３１０）と積分器３２０とを備える。フリップフロップ３１０は、クロック源２１０から供給されるクロックに応答して、データ生成装置２２０が出力するデータをラッチし出力する。本実施形態において、フリップフロップ３１０はＤ−フリップフロップであって、クロックの立ち上がりに応答してラッチ動作する。積分器３２０は、フリップフロップ３１０の出力信号を受信して、クロックとデータとの間のスキュー量を検出する装置である。積分器３２０は、クロックとデータとの間のスキュー量に応じて変化する信号を出力する。積分器３２０の出力信号は、遅延制御信号として遅延装置２３０にフィードバックされる。
【００３１】
次に、上述のシリアルデータ伝送システム１００のスキュー調整動作について説明する。スキュー調整は、本発明方法により実施される。本発明のスキュー調整方法は、スキュー調整用信号に付加する時間遅延量に応じてレベル変化する信号を生成し、その生成された信号を参照しながらスキュー調整用信号に付加する時間遅延量を調整する。具体的には、まず、データ生成装置２２０がスキュー調整用信号を出力するように設定する。この設定により、データ生成装置２２０は、遅延装置２３０によって時間遅延が付加されたクロックに応答してスキュー調整用信号を出力する。スキュー調整信号は、データ線を通じて送信装置２００から受信装置３００へ伝送される。次に、送信装置２００から供給されるクロックに応答してスキュー調整用信号をフリップフロップ３１０でラッチする。フリップフロップ３１０でラッチした信号における“０”と“１”の出現率は、スキュー調整用信号に付加する時間遅延量に応じて変化する。従って、積分器３２０が出力する信号は、スキュー調整用信号に付加する時間遅延量に応じて、そのレベルが変化する。積分器３２０の出力信号を参照すれば、データ生成装置２２０に供給されるクロックに最適な時間遅延を付加することができる。
【００３２】
ここで、スキュー調整用信号に付加する時間遅延量とフリップフロップ３１０の出力信号における“０”と“１”の出現率の変化について説明する。説明のために、フリップフロップ３１０が受信するクロックとスキュー調整用信号のタイミング図を図４に示する。図４において、スキュー調整用信号Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤおよびＥは、それぞれ異なる時間遅延が付加されている。スキュー調整用信号Ａに付加される時間遅延が最も小さく、付加される時間遅延は順に増加し、スキュー調整用信号Ｅに付加される時間遅延が最も大きい。フリップフロップ３１０がスキュー調整用信号Ａを受信する時、フリップフロップ３１０の出力信号には、クロックの立ち上がり毎に“０”と“１”が交互に出現する。フリップフロップ３１０がスキュー調整用信号Ｂを受信する時、クロックの立ち上がりとスキュー調整用信号の立ち下がりが同時に発生する。この場合、フリップフロップ３１０の出力信号は、メタステーブルとなる可能性が高い。従って、フリップフロップ３１０の出力信号には、”０”、”１”、および、”０”でも”１”でもない不安定な値が不規則に現れる。ただし、不安定な値は、”０”と”１”の中間の値である。以降、”０”でも”１”でもない不安定な値をメタステーブル値と称する。フリップフロップ３１０がスキュー調整用信号Ｃを受信する時、フリップフロップ３１０は常に“１”を出力する。本実施形態では、スキュー調整信号のデューティ比を５０％よりも大きくしているので、このように常に“１”が連続して出力される。スキュー調整信号のデューティ比を５０％よりも小さくすれば、フリップフロップ３１０は常に“０”を出力する。フリップフロップ３１０がスキュー調整用信号Ｄを受信する時、クロックの立ち上がりとスキュー調整用信号の立ち上がりが同時に発生する。この場合、フリップフロップ３１０の出力信号は、やはりメタステーブルとなる可能性が高い。従って、フリップフロップ３１０の出力信号には、”０”、”１”、および、メタステーブル値が不規則に現れる。フリップフロップ３１０がスキュー調整用信号Ｅを受信する時、フリップフロップ３１０の出力信号には、クロックの立ち上がり毎に“０”と“１”が交互に出現する。
【００３３】
なお、便宜上、図４は信号に含まれるジッタの影響を図示していない。しかしながら、実際に伝送されるクロックやスキュー調整用信号にはジッタが含まれる。フリップフロップ３１０の出力信号は、クロックの立ち上がりとスキュー調整用信号の遷移タイミングが接近しているほど、メタステーブルになる可能性が高い。なお、フリップフロップ３１０の出力信号が“０”、“１”、または、メタステーブル値のいずれになるかは、ジッタの統計的特性に支配される。
【００３４】
次に、スキュー調整用信号に付加する時間遅延量と積分器３２０の出力信号との関係について説明する。説明のために、積分器３２０の出力信号を図５に示する。図５において、積分器３２０の出力信号は、“０”を表すレベルと“１”を表すレベルとの中間レベル“０．５”を基底として周期的に山形にレベル変化する。この山の頂上のレベルは、“１”を表すレベルである。図５において、出力信号上の５つのマークは、フリップフロップ３１０においてスキュー調整用信号ＡからＥのそれぞれを受信した時を示している。フリップフロップ３１０がスキュー調整用信号ＡまたはＥを受信する時、フリップフロップ３１０の出力信号には“０”と“１”が均等に出現するので、積分器３２０の出力信号レベルは、“０．５”となる。フリップフロップ３１０がスキュー調整用信号ＢまたはＤを受信する時、フリップフロップ３１０の出力信号において“０”と“１”が不定の割合で出現する。
【００３５】
前述通り、図４は信号に含まれるジッタの影響を図示していない。しかしながら、実際に伝送されるクロックやスキュー調整用信号は、ジッタの影響により信号のタイミングが変化する。このタイミングの変化は、積分器３２０の出力信号レベルに影響を及ぼす。例えば、フリップフロップ３１０がスキュー調整用信号ＢまたはＤを受信する時、フリップフロップ３１０の出力信号はジッタ特性に従って“０”と“１”の間を連続的に変化する。上述のように、積分器３２０は、スキュー調整用信号とクロックとの時間関係に応じてレベル変化する信号を出力する。なお、波形調整装置２２２においてバイアス電圧Ｖｂｐがバイアス電圧Ｖｂｍよりも小さく設定されていれば、積分器３２０の出力信号は中間レベル“０．５”を基底として周期的に谷形にレベル変化する。つまり、バイアス電圧Ｖｂｐとバイアス電圧Ｖｂｍの調整により、遅延制御信号には周期的にピークもしくはディップが現れる。ピークの頂上やディップの底は位置を特定しやすいので、遅延制御信号は参照信号として優れている。
【００３６】
最後に、遅延装置２３０の動作について説明する。前述の積分器３２０の出力信号は、遅延制御信号として、遅延装置２３０が受信するに適した方式で受信装置３００から送信装置２００へフィードバックされる。遅延装置２３０は、この積分器３２０の出力信号を参照して、データ生成装置２２０に供給されるクロックに最適な時間遅延を付加する。本実施形態において、フリップフロップ３１０がスキュー調整用信号Ｃを受信する時、データとクロックの遷移が常に重なるので、データとクロックとの時間関係は最も不適切なものとなる。この場合、フリップフロップ３１０がラッチするデータは全てメタステーブルとなる可能性が高い。従って、シリアルデータ伝送システム１００において、積分器３２０の出力信号に現れる２つの山頂の中間に対応するように、遅延装置２３０が付加する時間遅延を設定すると、ジッタの影響が最も少なくなるようにスキュー調整できる。
【００３７】
スキュー調整が完了した後、実際のデータを伝送するために、パターンジェネレータ２２１は実データを生成するように設定され、波形調整装置２２２はバイアス電圧Ｖｂｍとバイアス電圧Ｖｂｐが等しくなるように設定される。
【００３８】
上述の説明でも明らかなように、本実施形態において、スキュー調整を担う装置は、データ生成装置２２０と遅延装置２３０とフリップフロップ３１０と積分器３２０である。
【００３９】
第一の実施形態では、個別の伝送レートに最適なスキュー調整が実施される。つまり、伝送レートが変更になる毎に、実データ伝送前のスキュー調整が必要となる。従って、伝送レートが頻繁に変更される場合、スキュー調整も頻繁に発生し伝送効率を低下させるなどの問題が生じる。そこで、そのような問題を解決する第二の実施形態について以下に説示する。
【００４０】
第二の実施形態は、第一の実施形態と同一構成のシリアルデータ伝送システムであり、図１に示すとおりである。しかし、第二の実施形態は、第一の実施形態と比べてスキュー調整方法が異なる。第二の実施形態におけるスキュー調整方法は、異なる２つの伝送レートにおけるスキュー調整によりシリアルデータ伝送システムに起因するスキュー量を予め求め、任意の伝送レートにおいて遅延装置２３０が付加すべき最適な時間遅延量を、予め求めたスキュー量を用いて計算により求める事により短時間でスキュー調整する。
【００４１】
以下に、第二の実施形態におけるスキュー調整方法について詳述する。説明のために、積分器３２０の出力信号を図６に示す。図６において、上の信号線Ｘは伝送レートＲＸにおける積分器３２０の出力信号を表している。また、下の信号線Ｙは伝送レートＲＹにおける積分器３２０の出力信号を表している。なお、伝送レートＲＸは伝送レートＲＹよりも高速である。また、Ｔ０は、遅延装置２３０が付加する時間遅延量を最小にしてもなお、クロックとデータとの間に存在するスキュー量であって、シリアルデータ伝送システム１００により原始的に発生しているものである。Ｔ０は、代表値としての大凡の値は分かっているが正確な値は分からない。図６では、信号線Ｘおよび信号線Ｙにおいて、このＴ０によりレベル変化する部分を破線で示し、遅延装置２３０が付加する時間遅延によってレベル変化する部分を実線で示している。信号線Ｘおよび信号線Ｙのレベル変化の周期は、伝送レートに反比例したものである。従って、信号線Ｘおよび信号線Ｙのレベル変化の周期を、それぞれＴＸおよびＴＹとすると、次式の関係が成り立つ。
【００４２】
【数１】
2004236019.tif 000003
【００４３】
Ｔ０は、データ生成装置や伝送路長の差などに起因するものであり、上述のとおり大凡の値は分かっているので、信号線Ｘおよび信号線Ｙのレベル変化の周期数を正確に知る事ができる。そこで、式１を、Ｔ０を用いて表現しなおすと式２のようになる。
【００４４】
【数２】
2004236019.tif 000004
【００４５】
ここで、Ｔ１およびＴ２は、信号線Ｘおよび信号線Ｙのレベル変化の周期数が同一になるように、遅延装置２３０が付加する時間遅延量である。式２は、さらに式３のように変形できる。
【００４６】
【数３】
2004236019.tif 000005
【００４７】
上述の式により、ＲＸ、ＲＹ、Ｔ１およびＴ２が既知であれば、Ｔ０を正確に知る事ができるので、任意の伝送レートにおいて最適なスキュー調整を短時間で実施できる。例えば、本実施形態のシリアルデータ伝送システム１００において、伝送レートをＲ、遅延装置２３０が付加する時間遅延をＴとすると、Ｒ×（Ｔ０＋Ｔ）が自然数になる場合、データとクロックの遷移が常に重なるので、データとクロックとの時間関係は最も不適切なものとなる。従って、シリアルデータ伝送システム１００において、伝送レートをＣとした時、Ｒ×（Ｔ０＋Ｔ）＝（Ｎ＋０．５）×Ｃ、となるような時間遅延Ｔを設定すると、ジッタの影響が最も少なくなるようにスキュー調整できる（Ｎは自然数）。要するに、予め、２つの伝送レートにおいてスキュー調整しＴ０を求めておけば、その後は任意の伝送レートにおいて遅延装置２３０が付加すべき最適な時間遅延量を計算により求める事ができるので、第一の実施形態で例示したように積分器３２０の出力信号に現れる２つの山頂の中間に対応する遅延量を探索する必要がなく、データの遷移とクロックの遷移が同時に発生する確率を最も低く抑える最適な遅延量を短時間で設定できる。
【００４８】
ところで、信号が通過する装置や伝送経路は、それぞれ固有の群遅延特性を有する。一般に、それらの群遅延特性は、周波数によって遅延量が異なるような特性である。従って、入力される信号の周波数分布が刻一刻と変化する場合、装置や伝送経路を通過する信号に重畳されるジッタ量は一般に多い。周波数分布が刻一刻と変化するような信号の例としては、実データ信号などがある。一方、入力される信号の周波数分布が一定である場合、装置や伝送経路を通過する信号に重畳されるジッタ量は一般に少ない。信号の周波数分布が一定であるような信号の例としては、クロック信号などがある。上記の事実は、パターンジェネレータ２２１、波形調整２２２や遅延装置２３０などにも当てはまる。従って、シリアルデータ伝送システム１００は、システム全体が発生するジッタ量を極力抑えるために、実データが通過する装置を極力少なくし、実データが通過する経路長を極力短くする事が望ましい。そこで、システム全体が発生するジッタ量を極力抑えるように構成した第三の実施形態について以下に説示する。
【００４９】
第三の実施形態は、同様にシリアルデータ伝送システムであって、その構成図を図７に示す。図７において、シリアルデータ伝送システム４００は、送信装置５００と受信装置６００とを備える。
【００５０】
送信装置５００は、クロック源５１０、データ生成装置５２０、および、遅延装置５３０を備える。クロック源５１０は、図１に示すクロック源２１０と同一構成および機能を有する装置である。遅延装置５３０は、図１に示す遅延装置２３０と同一構成および機能を有する装置である。データ生成装置５２０は、図１に示すデータ生成装置２２０と異なる装置である。そこで、データ生成装置５２０について以下に、以下に詳述する。データ生成装置５２０の内部ブロックを、図８に示す。図８において、データ生成装置５２０は、波形調整装置５２２とパターンジェネレータ５２１（図中では、ＰＧ５２１）とを備える。波形調整装置５２２は、波形調整装置２２２と同一構成および機能を有する装置である。ただし、波形調整装置５２２は、遅延装置５３０によって時間遅延が付加されたクロックの信号波形を調整する。パターンジェネレータ５２１は、波形調整装置５２２から出力されるクロックの立ち上がりと立ちたがりの両方に応答して、実データまたはスキュー調整用データを発生する。なお、スキュー調整用データは、“０”と“１”の交番データである。これらのデータは、両方ともがパターンジェネレータ５２１に初めから格納されていても良いし、いずれか一方が必要に応じてパターンジェネレータ５２１に格納されても良い。
【００５１】
受信装置６００は、フリップフロップ６１０（図中では、ＦＦ６１０）と積分器６２０とを備える。フリップフロップ６１０は、クロック源５１０から供給されるクロックに応答して、データ生成装置５２０が出力するデータをラッチし出力する。本実施形態において、フリップフロップ６１０はクロックの立ち上がりに応答してラッチ動作する。積分器６２０は、フリップフロップ６１０の出力信号を受信して、クロックとデータとの間のスキュー量を検出する装置である。積分器６２０は、クロックとデータとの間のスキュー量に応じて変化する信号を出力する。積分器６２０の出力信号は、遅延制御信号として遅延装置５３０にフィードバックされる。
【００５２】
また、シリアルデータ伝送システム４００は、シリアルデータ伝送システム１００と同様の手順によりスキュー調整される。
【００５３】
シリアルデータ伝送システム１００において、パターンジェネレーター２２１の出力信号はパターン依存性がある。シリアルデータ伝送システム１００は、そのパターン依存性がある信号のデューティー比を変えるようにしている。一方、シリアルデータ伝送システム４００は、パターン依存性のないクロック信号のデューティー比を調整し、このクロックをパターンジェネレーター５２１に入れるように構成しているので、シリアルデータ伝送システム１００と比べて、波形調整装置によるジッタの付加が低減できシステム全体が発生するジッタ量が抑制される。
【００５４】
発明者は、これまで、シリアルデータ伝送システムにおいて本発明を利用した実施形態について説明してきた。しかし、本発明は、パラレルデータ伝送システムにおいても利用可能である。そこで、パラレルデータ伝送システムにおいて本発明を利用した第四の実施形態について以下に説示する。
【００５５】
第四の実施形態は、パラレルデータ伝送システムであって、その構成図を図８に示す。図８において、パラレルデータ伝送システム７００は、送信装置８００と受信装置９００とを備える。
【００５６】
送信装置８００は、クロック源８１０とデータ生成装置８２０と遅延装置８３０と制御装置８４０とを備える。データ生成装置８２０および遅延装置８３０は、データ線の数だけ備えられており、識別のために参照番号の末尾にアルファベットが付される。クロック源８１０は、図１に示すクロック源２１０と同一構成および機能を有する装置である。遅延装置８３０は、受信信号に所望の遅延を付加する装置であって、クロック源８１０からクロックを受信し時間遅延を付加して出力する。遅延装置８３０が受信信号に付加する遅延量は、外部信号に応答して増減する。データ生成装置８２０は、図１に示すデータ生成装置２２０と同一構成および機能を有する装置であって、遅延装置８３０によって時間遅延が付加されたクロックに応答する。制御装置８４０は、受信装置９００から出力される遅延制御信号を受信して、個々の遅延装置８３０を選択的に制御する。
【００５７】
受信装置９００は、フリップフロップ９１０（図中では、ＦＦ９１０）と積分器９２０と選択装置９３０とを備える。フリップフロップ９１０は、データ線の数だけ備えられており、識別のために参照番号の末尾にアルファベットが付される。フリップフロップ９１０は、クロック源８１０から供給されるクロックに応答して、データ生成装置８２０が出力するデータをラッチし出力する。本実施形態において、フリップフロップ９１０はクロックの立ち上がりに応答してラッチ動作する。選択装置９３０は、複数あるフリップフロップ９１０の出力信号から１つを選択して、積分器９２０へ出力する。積分器９２０は、選択されたフリップフロップ９１０の出力信号を受信して、クロックとデータとの間のスキュー量を検出する装置である。積分器９２０は、クロックとデータとの間のスキュー量に応じて変化する信号を出力する。積分器９２０の出力信号は、遅延制御信号として制御装置８４０にフィードバックされる。
【００５８】
パラレルデータ伝送システム７００は、制御装置８４０と選択装置９３０とにより、データ線が選択的にスキュー調整される。１つのデータ線におけるスキュー調整は、第一の実施形態の説明にあるスキュー調整と同様に行われる。この時、受信装置９００のフリップフロップ９１０が同一時間帯にラッチすべきデータは、その通りにラッチされるよう各遅延量が設定される事は言うまでもない。もちろん、第二の実施形態の説明にあるスキュー調整を実施する事も可能である。
【００５９】
従って、パラレルデータ伝送システム７００は、全てのデータ線についてジッタの影響が最も少なくなるようにスキュー調整する事ができる。
【００６０】
さて、全ての実施形態の伝送システムにおいて、その内部に備えられるフリップフロップは、クロックの立ち下がりに応答してラッチするようにしても良い。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は上記のように構成され作用するものであるから、本第一の実施形態に示す通り、クロック信号とデータ信号を個別に送受信するデータ伝送システムであって、送信装置と、受信装置と、前記クロック信号と前記データ信号との間のスキューを調整するための遅延装置とを備えるデータ伝送システムにおいて、前記送信装置は前記クロック信号と前記クロック信号の２倍の周期を有する交番２値信号であって一方の信号状態が他方の信号状態よりも長い時間継続するスキュー調整用信号とを送信し、前記受信装置は前記クロック信号に応答して前記スキュー調整用信号を標本化し、標本化した前記スキュー調整用信号の統計的特性に応じて変化する遅延制御信号を生成し、前記遅延装置は前記遅延制御信号に応答して遅延量を調整するようにしたので、スキュー調整機能を備え簡素な構成のデータシステムを提供する事ができる。これにより、データ伝送システムの小型化やコスト低減などを促進できる。また、本第一の実施形態に示す通り、前記データ伝送システムは、データではなくクロックに対して遅延制御しているので、システム起因のジッタを低減できる。さらに、本第一の実施形態に示す通り、前記データ伝送システムは、ピークまたはディップが周期的に現れる遅延制御信号を生成し、その信号を参照して前記遅延量を調整するので、最適なスキュー調整を正確に行う事ができる。またさらに、本第二の実施形態に示す通り、前記遅延装置の遅延量は、好適時間遅延から原始的時間遅延を差し引いた遅延量に調整されるものであり、前記好適時間遅延はクロック信号の遷移とデータ信号の遷移とが同時に発生する確率が最も低くなるような時間遅延であり、前記原始的時間遅延は前記時間遅延を最小に調整してもなおクロック信号とデータ信号との間に存在するスキュー量であって、少なくとも２つの伝送レートにおいて調整される時間遅延のそれぞれから演算により求められるようにした。これにより、任意の伝送レートおいて高速にスキュー調整する事ができる。その効果は、特に、伝送レートが試験内容に応じて適宜変化する測定器などにおいて顕著に発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシリアルデータ伝送システム１００の構成を示す図である。
【図２】本発明システム内のデータ生成装置２２０の構成を示す図である。
【図３】本発明システム内の波形調整装置２２２における信号Ｖｉｎ，Ｖｍ，ＶｐおよびＶｏｕｔのタイミング図である。
【図４】本発明システム内のフリップフロップ３１０が受信するクロックとスキュー調整用信号のタイミング図である。
【図５】本発明システム内の積分器３２０の出力信号を示す図である。
【図６】２つの伝送レートにおける積分器３２０の出力信号を示す図である。
【図７】本発明のシリアルデータ伝送システム４００の構成を示す図である。
【図８】本発明システム内のデータ生成装置５２０の構成を示す図である。
【図９】本発明のパラレルデータ伝送システム７００の構成を示す図である。
【符号の説明】
１００，４００  シリアルデータ伝送システム
２００，５００  送信装置
２１０，５１０  クロック源
２２０，５２０  データ生成装置
２２１，５２１  パターンジェネレータ
２２２，５２２  波形調整装置
２３０，５３０  遅延装置
３００，６００  受信装置
３１０，６１０  フリップフロップ
３２０，６２０  積分器
【図１】
2004236019.tif 000006
【図２】
2004236019.tif 000007
【図３】
2004236019.tif 000008
【図４】
2004236019.tif 000009
【図５】
2004236019.tif 000010
【図６】
2004236019.tif 000011
【図７】
2004236019.tif 000012
【図８】
2004236019.tif 000013
【図９】
2004236019.tif 000014