时钟数据恢复(CDR)
时钟与数据恢复(CDR)技术在高速串行通信链路中的应用
时钟数据恢复(CDR)电路广泛应用于电信、光收发器、数据存储局域网以及无线产品中，随着对于带宽的要求越来越高，以及分配和占用频谱的增加，因而在设计中，CDR技术的优势将日益突出。
与此同时，供应商的产品都将系统或板级接口从并行方式转换成串行方式。
时钟数据恢复(CDR)技术的产生近几年，CDR技术的应用大为增长，已超出了在处理较宽并行数据总线跨背板连接时对接收端时钟管理和数据偏斜的需求。
由于这些并行数据总线信号占用较大的板尺寸并消耗较大的功率，因而它们之间的路由非常困难，故需要采用多层路由结构来处理信号和总线端接问题。
除此之外，还必需解决高位宽数据总线所产生的EMI(电磁干扰)问题。
随着通信新技术的出现和电信号处理技术的改进以及要求通过FR(帧中继)-4背板、光纤和无线媒介发送电信号技术问题的问世，从而使CDR技术尤为显得重要。
为确保证时钟和数据相组合的信号能同时到达，在发送端首先将时钟和数据复合的通信技术已广泛被采用并不稀罕，而关键在于如何在接收端将时钟和数据能分离开来，而这项工作须由CDR电路完成。
此时，将数据从并行格式转换到串行格式或实现相反转换的产品又称为串行器/解串器。
这些串行器/解串器的产品通常包含有CDR电路，用于对串行数据流的解串。
本文论述的是：在高速串行通信应用中成功实现CDR技术、功能的电路结构；而在典型高速串行通信链路的概述中，又对数据是如何传输及如何从链路中重新捕获数据作分析；而在通用CDR拓扑中将讨论CDR的不同结构并分折数据链路发送端和接收端时钟基准振荡器的设计要领。
高速串行通信中的时钟与数据恢复电路基本架构图1提供了高速串行通信链路的基木架构。
architecturr IBM糸统网络结构)网络中，基本上有两个部分：数据链路和节点。
而数据链路有许多种，有一些只是简单的通过双绞线的局部网连接，还有一些包含了附加的硬件。
后一种通过公共电话网络，利用ISDN、帧中、X25以及其它低层链路执协议连接到远端。
时钟数据恢复(CDR)
时钟数据恢复(CDR)时钟数据恢复(CDR)引言概述：时钟数据恢复(Clock Data Recovery, CDR)是一种数字通信领域中常用的技术，用于从接收到的信号中恢复出时钟信息，并将其用于数据采样和解码。
本文将介绍时钟数据恢复的工作原理以及其在通信系统中的应用。
一、时钟数据恢复的原理1.1 时钟信号的重要性时钟信号在数字通信系统中起着至关重要的作用，它用于同步发送和接收端的数据采样和解码过程。
时钟信号的准确性和稳定性直接影响到通信系统的性能。
1.2 时钟数据恢复的需求在数字通信中，接收到的信号可能会受到传输介质、噪声等因素的影响，导致时钟信号的失真和抖动。
因此，需要一种方法来从接收到的信号中恢复出准确的时钟信息。
1.3 时钟数据恢复的原理时钟数据恢复的原理是基于接收到的信号中的边缘信息来恢复时钟信号。
通过比较信号的上升沿和下降沿的时间间隔，可以推测出时钟信号的频率和相位，从而实现时钟数据的恢复。
二、时钟数据恢复的应用2.1 数字通信系统时钟数据恢复在数字通信系统中广泛应用，用于恢复接收端的时钟信号，以确保数据的准确采样和解码。
它可以应对传输介质的噪声和失真，提高通信系统的可靠性和性能。
2.2 光纤通信在光纤通信中，时钟数据恢复被用于恢复接收端的光信号的时钟信息。
光信号在传输过程中可能会受到光纤的色散和衰减等影响，导致时钟信号的失真。
时钟数据恢复技术可以有效地恢复出准确的时钟信号，提高光纤通信系统的性能。
2.3 高速串行通信在高速串行通信中，时钟数据恢复被用于恢复接收端的时钟信号。
高速串行通信中的时钟信号往往由数据信号中的边缘信息推测而来，因此时钟数据恢复技术对于保证数据的准确采样和解码至关重要。
三、时钟数据恢复的算法3.1 相位锁定环路(Phase Locked Loop, PLL)相位锁定环路是一种常用的时钟数据恢复算法。
它通过不断调整本地时钟的相位和频率，使其与接收到的信号的相位和频率保持同步，从而实现时钟数据的恢复。
时钟数据恢复(CDR)
时钟数据恢复(CDR)时钟数据恢复(CDR)是一种用于恢复数字信号中时钟信息的技术，它在数字通信系统中起着至关重要的作用。
本文将从时钟数据恢复的定义、原理、应用、发展和未来趋势等方面进行探讨。
一、时钟数据恢复的定义1.1 时钟数据恢复是指在数字通信系统中从接收到的信号中提取出时钟信息的过程。
1.2 时钟数据恢复技术通过对接收到的信号进行处理，从中提取出时钟信号，以确保信号的正确接收和处理。
1.3 时钟数据恢复技术可以应用于各种数字通信系统中，如光纤通信、无线通信等。
二、时钟数据恢复的原理2.1 时钟数据恢复的原理是通过对接收到的信号进行采样和重构，从中提取出时钟信息。
2.2 时钟数据恢复技术通常包括时钟信号提取、时钟信号重构和时钟信号同步等过程。
2.3 时钟数据恢复的原理是基于数字信号处理和时钟同步技术，通过对信号进行分析和处理实现时钟信息的提取和恢复。
三、时钟数据恢复的应用3.1 时钟数据恢复技术广泛应用于数字通信系统中，如光纤通信、无线通信等。
3.2 时钟数据恢复技术可以提高系统的稳定性和可靠性，确保信号的正确接收和处理。
3.3 时钟数据恢复技术还可以用于信号的重构和同步，以确保系统的正常运行和数据的准确传输。
四、时钟数据恢复的发展4.1 随着数字通信技术的不断发展，时钟数据恢复技术也在不断完善和提升。
4.2 新的时钟数据恢复算法和技术不断涌现，为数字通信系统的性能提升提供了有力支持。
4.3 时钟数据恢复技术的发展趋势是向着更高的精度、更低的功耗和更广泛的应用领域发展。
五、时钟数据恢复的未来趋势5.1 未来时钟数据恢复技术将更加注重对复杂信号环境下的时钟信息提取和恢复。
5.2 时钟数据恢复技术将不断融合新的技术手段，如人工智能、深度学习等，以提高系统的性能和稳定性。
5.3 时钟数据恢复技术的未来趋势是向着更智能、更高效和更可靠的方向发展。
总结：时钟数据恢复技术在数字通信系统中具有重要作用，通过对接收到的信号进行处理，提取出时钟信息，确保信号的正确接收和处理。
无参考时钟的cdr原理
无参考时钟的cdr原理
无参考时钟的CDR（时钟数据恢复）原理是指在没有外部时钟
参考信号的情况下，通过接收到的数据信号中的时钟信息来恢复时钟。
这种技术通常用于接收端需要从数据流中恢复时钟信号的情况，例如在数字通信系统中。
无参考时钟的CDR原理基于数据信号本身所携带的时钟信息。
当数据信号到达接收端时，CDR电路会通过内部的相位锁定环（PLL）或其他方法来提取出数据中的时钟信号，并将其用于恢复接收端的
时钟。
这样可以确保接收端的时钟与发送端的时钟保持同步，从而
正确地解析数据。
在实际应用中，无参考时钟的CDR需要考虑多种因素，例如数
据信号的抖动、噪声、时钟频率漂移等。
因此，CDR电路通常会结
合使用数字信号处理技术和模拟电路技术，以确保高精度和稳定性
的时钟恢复。
另外，无参考时钟的CDR原理也可以应用于一些特定的通信标
准和接口，例如高速串行接口（如PCIe、SATA、USB等）。
通过合
理设计和实现CDR电路，可以在没有外部时钟参考的情况下，实现
可靠的时钟恢复和数据解析。
总之，无参考时钟的CDR原理是一种重要的时钟恢复技术，通过有效地利用数据信号中的时钟信息，实现接收端时钟的恢复和同步，从而确保数据的可靠传输和解析。
时钟数据恢复(CDR)
时钟数据恢复(CDR)时钟数据恢复(CDR)是一种重要的通信技术，用于在数字通信系统中恢复时钟信号。
在数字通信系统中，时钟信号是非常关键的，它用于同步发送和接收数据，确保数据的准确传输。
本文将介绍时钟数据恢复的原理、应用、技术和发展趋势。
一、时钟数据恢复的原理1.1 时钟信号的重要性：时钟信号用于同步发送和接收数据，确保数据的准确传输。
1.2 时钟信号的失真：在数字通信系统中，时钟信号可能因为传输距离、噪声等原于是失真。
1.3 CDR的作用：CDR可以通过对接收到的数据进行分析和处理，恢复出准确的时钟信号。
二、时钟数据恢复的应用2.1 光通信系统：在光通信系统中，CDR可以用于恢复光信号的时钟信号。
2.2 高速数据传输：在高速数据传输系统中，CDR可以用于恢复数据的时钟信号，确保数据传输的准确性。
2.3 无线通信系统：在无线通信系统中，CDR可以用于恢复无线信号的时钟信号，提高数据传输的稳定性。
三、时钟数据恢复的技术3.1 相位锁定环(PLL)：PLL是一种常用的时钟数据恢复技术，通过反馈控制相位差，使得输出的时钟信号与输入的时钟信号同步。
3.2 等化器：等化器可以对接收到的信号进行处理，去除噪声和失真，从而恢复出准确的时钟信号。
3.3 自适应滤波器：自适应滤波器可以根据接收到的信号的特点自动调整滤波器的参数，提高时钟数据恢复的准确性。
四、时钟数据恢复的发展趋势4.1 高速化：随着通信技术的发展，时钟数据恢复技术也在不断提高传输速度。
4.2 高精度：时钟数据恢复技术将会越来越精确，以应对复杂的通信环境。
4.3 低功耗：未来的时钟数据恢复技术将会越来越注重低功耗，以满足节能环保的需求。
五、结论时钟数据恢复是数字通信系统中非常重要的技术，它可以确保数据的准确传输。
随着通信技术的不断发展，时钟数据恢复技术也在不断提高，未来将会在高速化、高精度和低功耗方面取得更大的突破。
cdr芯片
cdr芯片CDR芯片，即时钟数据恢复芯片（Clock and Data Recovery），是一种用于从串行数据流中恢复时钟信号和数据信息的集成电路。
它常用于高速串行接口中，例如光纤通信、高速以太网、PCI Express等。
下面将对CDR芯片进行详细介绍。
首先，CDR芯片的工作原理是通过对串行数据信号进行采样、时钟恢复、信号解调等一系列处理来恢复出正常的时钟和数据信息。
在高速串行通信中，由于传输信号的衰减、失真等因素，使得时钟信号和数据信号受到严重干扰和变形。
CDR芯片通过内部的电路设计和算法，对接收到的数据进行时钟提取和恢复，并在正确的时刻对数据进行采样和解调，使其恢复到原始的时钟和数据信息。
其次，CDR芯片具有以下几个关键的性能指标：1. 时钟恢复精度：即CDR芯片对时钟信号的恢复准确度。
通常用来评估CDR芯片的抗噪声能力和抗干扰能力。
2. 数据恢复速度：即CDR芯片从接收到数据到恢复出正确的数据信息所需的时间。
这个指标通常用来评估CDR芯片的处理速度和实时性。
3. 电源噪声：即CDR芯片对电源噪声的敏感度。
高电源噪声会导致CDR芯片的工作不稳定，影响时钟和数据的恢复效果。
4. 功耗：CDR芯片在工作过程中所消耗的功率。
功耗低的CDR芯片可以减少系统的能耗。
此外，CDR芯片还具有以下几个特点和应用：1. 兼容性：CDR芯片通常支持多种串行数据接口和协议，使其能够广泛应用于不同的通信系统和设备中。
2. 自适应能力：CDR芯片通过采用自适应算法和引入反馈机制，能够根据不同的信号情况进行自动校正和优化，提高接收信号的质量。
3. 抗干扰能力：CDR芯片通过采用差分输入和输出、滤波电路等设计和技术手段，能够有效抑制噪声和干扰信号，提高信号的抗干扰能力。
4. 高速传输：CDR芯片通常能够支持高速的数据传输，例如多Gbps的速率，满足现代通信系统对高速传输的需求。
总而言之，CDR芯片作为一种用于串行数据恢复的关键集成电路，具有时钟恢复精度、数据恢复速度、电源噪声和功耗等重要性能指标，同时还具有兼容性、自适应能力、抗干扰能力和高速传输等特点。
cdr时钟恢复原理
cdr时钟恢复原理CDR时钟恢复原理CDR（Clock and Data Recovery）时钟恢复电路是高速通信系统中一个重要的模块，它是将来自外部世界的串行数据流和时钟信号恢复出来的模块，以保证高速通信系统的可靠性和稳定性。
CDR时钟恢复原理主要有以下几点：1. 时钟信号恢复CDR时钟恢复电路的核心是时钟信号恢复电路，其中包括相锁环（PLL）电路、延迟锁定环（DLL）电路等。
时钟信号恢复电路的作用是通过对输入数据的采样和调整来恢复数据中的时钟信号。
PLL电路是最常用的时钟恢复电路，它通过对输入数据的采样，检测数据中的时钟信号，通过反馈控制电路调节本地时钟的频率和相位，实现时钟恢复的目的。
2. 数据恢复CDR时钟恢复电路中的数据恢复模块主要是通过对采样到的数据进行判决，恢复出原始的数字信号。
数据恢复模块的设计决定了整个CDR 时钟恢复电路的性能和稳定性。
3. 自适应算法当外界环境发生变化时，CDR时钟恢复电路需要具备自适应能力，使其能够及时调整自己的参数，以保持良好的性能。
常用的自适应算法包括自适应等化算法、自适应滤波算法、自适应决策反馈等。
4. 抗噪性能CDR时钟恢复电路中的抗噪性能直接影响到它在高速通信系统中的可靠性和稳定性。
在设计CDR时钟恢复电路时，需要考虑到外界噪声对系统性能的影响，并采用一些措施来提高系统抗噪性能，例如滤波器、前置放大器等。
5. 稳定性和可靠性CDR时钟恢复电路在高速通信系统中是一个核心模块，它需要具备高度的稳定性和可靠性。
稳定性和可靠性取决于电路中各个模块的设计和参数选择，需要在实际应用中进行充分调试和测试，以确保系统的稳定性和可靠性。
综上所述，CDR时钟恢复原理涉及到多个方面，包括时钟信号恢复、数据恢复、自适应算法、抗噪性能、稳定性和可靠性等，需要在设计和应用中综合考虑，以保证高速通信系统的正常运行和性能指标的达标。
时钟数据恢复(CDR)
时钟数据恢复(CDR)时钟数据恢复(CDR)引言概述：时钟数据恢复(Clock Data Recovery, CDR)是一种用于恢复传输信号中的时钟信息的技术。
在数字通信中，信号传输过程中可能会受到噪声、失真等干扰，导致时钟信息的丢失或者不稳定。
CDR技术通过对传输信号进行采样和重构，恢复出准确的时钟信号，确保数据的可靠传输。
本文将从原理、应用、算法、性能和未来发展等五个方面详细介绍时钟数据恢复技术。
一、原理：1.1 时钟信号的重要性：时钟信号在数字通信中起到同步和定时的作用，确保数据的准确传输。
1.2 时钟信号的丢失和不稳定性原因：传输信号受到噪声、失真、衰减等干扰因素影响，导致时钟信息的丢失或者不稳定。
1.3 CDR的作用：CDR技术通过采样和重构传输信号，恢复出准确的时钟信号，保证数据的可靠传输。
二、应用：2.1 光纤通信中的CDR：光纤通信中，光信号在传输过程中容易受到衰减、色散等影响，导致时钟信息的丢失。
CDR技术可以恢复出准确的时钟信号，提高光纤通信的性能。
2.2 高速串行通信中的CDR：高速串行通信中，时钟信号的恢复对于数据的传输速率和稳定性至关重要。
CDR技术可以在高速串行通信中实时恢复时钟信号，确保数据的可靠传输。
2.3 高频信号处理中的CDR：在高频信号处理中，时钟信号的准确性对于信号处理算法的性能有着重要影响。
CDR技术可以提供准确的时钟信号，提高高频信号处理的精度和效果。
三、算法：3.1 时钟恢复算法的分类：时钟恢复算法可以分为基于锁相环(PLL)的算法和基于非锁相环的算法两类。
3.2 基于PLL的时钟恢复算法：基于PLL的时钟恢复算法通过不断调整反馈环路的相位和频率，使得恢复的时钟信号与原始时钟信号同步。
3.3 基于非锁相环的时钟恢复算法：基于非锁相环的时钟恢复算法通过统计和估计传输信号的特征，恢复出准确的时钟信号。
四、性能：4.1 时钟恢复的误差和抖动：时钟恢复算法的性能可以通过误差和抖动来评估，误差指恢复的时钟信号与原始时钟信号之间的差距，抖动指时钟信号的不稳定性。
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时钟数据恢复(CDR)
2009-11-01 21:40 5887人阅读评论(5) 收藏举报测试图形ui产品工作任务
近年来,芯片功能的增强与数据吞吐量要求推动了芯片产业从低速率数据并行连接转变到高速串行连接。
这个概念被称为SERDES(Serializer-Deserializer),包括在高速差分对上串行地传送数据,而不就是用低速的并行总线。
一个典型例子就是用单个PCI-Express通道取代数据速率达2、112Gbps的传统32位66MHz PCI总线,PCI-Express可达到4Gbps的数据速率,但仅使用了工作在2、5GHz的4条线。
简而言之,SERDES协议允许用较少的引脚实现较高的数据速率。
图1给出了各种可能的SERDES接口。
这个例子展示了一个网络处理器位于系统中心的高性能电路板。
SERDES应用用紫色标明,可以用FPGA实现的芯片用黄色标明。
图1:典型的SERDES应用。
SERDES的类型
有两种基本类型的SERDES接口:源同步(SS)协议与时钟数据恢复(CDR)协议。
这两种类型的主要差别就是如何实现时钟控制。
源同步接口拥有一个伴随传送数据的时钟信号;CDR没有单独的时钟信号,而就是把时钟嵌入在数据中。
即CDR接收器将相位锁定在数据信号本身以获取时钟。
表1概括了这两种接口的基本差别。
表1:源同步与时钟数据恢复SERDES接口的比较。
通常CDR协议运行在较高的数据速率与较长的传送距离,因此带来很大的设计挑战。
时钟数据恢复的基础
顾名思义,CDR接收器必须从数据中恢复嵌入的时钟。
更准确地说,就是从数据信号的交换中获取时钟。
CDR发送器首先串行发送数据,然后将数据转换成8b/10b编码方案。
编码处理获得8位数据并将其转换成10位符号。
8b/10b编码方式可以在数据线上传送相等数目的0与1,从而减少码间干扰,并提供足够多的数据边沿,以便接收器在收到的数据流上锁定相位。
发送器将系统时钟倍频至传送比特率,并以该速率在TX差分对上发送8b/10b数据。
CDR接收器的任务首先就是在RX差分位流上锁定相位,然后接收器按照恢复的时钟进行数据位对齐,接着用接收器的参考时钟进行字对齐。
最后,将数据进行8b/10b解码,供系统使用。
在CDR系统中,发送与接收系统通常拥有完全独立的系统时钟。
这两个时钟在一个特定的变化范围内非常关键,这个范围大约就是数百个PPM。
CDR电路与抖动
CDR接口的主要设计挑战就是抖动,即实际数据传送位置相对于所期望位置的偏移。
总抖动(TJ)由确定性抖动与随机抖动组成。
大多数抖动就是确定的,其分量包括码间干扰、串扰、占空失真与周期抖动(例如来自开关电源的干扰)。
而通常随机抖动就是半导体发热问题的副产品,且很难预测。
传送参考时钟、传送PLL、串化器与高速输出缓冲器都对会传送抖动造成影响。
对于给定的比特周期或者数据眼,传送抖动通常用单位间隔的百分比或UI(单位间隔)来说明。
例如,、2 UI 的传送抖动表示抖动由比特周期的20%组成。
对于传送抖动而言,UI数值越低越好,因为它们代表较少的抖动。
同样地,CDR接收器将指定在给定比特率时所能容忍的最大抖动量。
典型的比特误码率(BET)标准就是1e-12。
接收抖动仍然用UI来指定。
较大的UI表明接收器可以容忍更多的抖动。
典型的接收器规格就是、8 UI,这意味着80%的比特周期可以就是噪声,此时接收器将仍然能够可靠地接收数据。
抖动通常用统计钟形分布来量化,该分布在其定点处有理想的边沿位置。
SERDES测试与眼图
由于抖动就是SERDES系统中的一个主要挑战,因此它也就是测试与测量的关键所在。
通过把高性能的示波器连接到SERDES信号来测量抖动,并观察“数据眼图”(或眼图)。
对于一个给定的差分对,眼图仅仅就是由多个状态转换的波形图叠加而成。
采样窗应足够宽,能够包含图中的两个交叉点。
最终得到的画面就象一个眼睛,它提供了信号质量与抖动的直观形象。
通常眼睛张得越开,信号就越好。
图2就是一个在示波器上显示的典型眼图。
图中,用V度量眼睛张开的高度,该值与1、2V
的总电压摆幅(从逻辑0到逻辑1)相对。
有三个宽度(或者时间)度量值:UI度量整个比特率周期,H度量在共模电压下的张开度,T度量最小跳变电压与最大跳变电压下的宽度。
较大的H、T与V值代表眼睛较宽,这说明信号较好、抖动较小。
图2:一个数据眼图示例。
抖动测量设置
为检测传送抖动,用误码率测试器(BERT)产生测试图形,并送入评估板的SERDES接收端口。
同样地,将时钟产生器连接到评估板的SERDES时钟。
在测试中,FPGA被配置成内部环回这个通道,因此接收到的测试图形通过TX引脚传送。
将示波器连接到TX SERDES连接器,这样就可以对传送抖动眼图进行分析。
所有的评估板SERDES连接都采用的就是50欧姆SMA连接器。
整体结构如图3所示。
图3:抖动测试设备的配置。
通过在FPGA SERDES接收端口引入抖动,并监控环回SERDES输出的比特误差来测量接收抖动容限。
如图3所示,首先将抖动发生器连接到BERT图形产生器。
然后BERT产生器将伪随机图形序列(PRBS)发送到评估板的SERDES SMA输入。
这种配置允许工程师以一种受控的方式将抖动引入到SERDES RX端口。
FPGA被配置成环回,SERDES TX端口连接到BERT的比特误差检测端口。
然后工程师就可以引入抖动并观察由FPGA产生的比特误码率(BER)。
当BER超出规定时,工程师就知道已经超过抖动容限域值。
这个数值应该等于或大于针对FPGA所指定的接收抖动容限。
高速背板性能测量
通过背板配置驱动FPGA的TX信号,工程师可以测量FPGA的背板SERDES链路传输特性,然后分析背板输出的眼图。
首先使用BERT图形产生器把PRBS位流馈送入FPGA评估板的SMA RX端口。
通过把FPGA配置成环回,PRBS将出现在评估板的TX端口,并将被驱动至同轴电缆,馈入诸如XAUI Z-Pack HM-Zd的背板。
然后背板将位流馈送入连接到示波器的另一长度的同轴电缆。
系统要求规定了测试参数,例如PRBS图形选择、背板与FPGA评估板的走线长度、同轴电缆的长度、预加重与均衡设置、工作电压以及VCC。
图4展示了采用LatticeSC FPGA的测试设备采样到的9个眼图。
每个眼图下的数值就是测量到的眼睛高度(图2中的V度量)。
注意增加预加重在每个比特率上改善了眼图。
预加重就是SERDES发送器针对电缆与背板中信号衰减的补偿。
LatticeSC要求的眼睛高度就是
85mV,因此在3、8Gbps下16%的预加重就是唯一不满足要求的采样。
本文小结
值得一提的就是,SERDES接口为FPGA产品的选择过程增加了一个参数。
当选择FPGA
时工程师应该考虑可能的信道数目、信道的配置灵活性、接口速度、SERDES IP(即PCS)、传输规范与电气要求。
FPGA产品与SERDES接口的速度与市场规模都在增长。
通过理解两者功能与挑战,设计团队可以提升产品的可靠性与功能,并加快产品上市时间。