[科普中国]-时钟恢复

原理

根据滤波器功能的实现方法，有两种时钟恢复类型。A类包含无源滤波器，B类包含有源滤波器。

用信号处理的观点来看，两种恢复类型的差别在于从输入数据检测和从输出数据检测到的时钟信息之间的关系。A类的输出时钟信号直接与带有被检测的时钟信息的分量有关。换句话说，被检测的时钟元件直接控制输出时钟信号。特别是当被检测信号分量的电压低于某一定电平时，输出时钟信号的频率和相位随着那些被检测的时钟分量的变化而变化，输出时钟信号的幅度也随着被测分量变化。当A类时钟恢复电路的输入端没有信号输入时，无源系统输出端也没有信号。相反，B类时钟恢复电路的输出时钟信号间接地依赖于被检测时钟的信号分量。首先，起重要的作用的是被检测信号分量的相位，而不是幅度。在B类时钟恢复电路中，实际上在被检测信号分量幅度和输出时钟的幅度之间没有联系。其次，仅当PLL锁定时，输出时钟的频率与相位随被测信号变化。即使没有信号输入，有源系统也总是存在从B类时钟恢复电路输出的信号。两种时钟恢复类型的不同决定了时钟恢复电路不同的设计和运用。2

时钟恢复电路结构及作用总体上说，时钟恢复电路的作用就是产生这样的一个时钟信号，它与输入数据信号相关联的时钟信号同步。这一作用尤其对NRZ格式的输入信号可以用。

如图15．1中所示的两个子电路实现。首先，从输人数据信号中检测出源时钟信号的信息，根据这一时钟信息，再生出所想要的时钟信号。时钟信息与时钟信号在两方面不同：a)时钟信息的能量可以接近于0，而时钟信号必须有一定的能量；b)时钟信息可以伴随有不希望的干扰，而时钟信号必须有相对稳定的波形。这里把时钟信息与时钟信号相区别，目的在于揭示时钟恢复的信号处理的原理，使电路设计更容易。2

4四种时钟恢复电路实际中，有四种时钟恢复电路已经得到研究和实现：

(1)使用无源滤波器和限幅放大器的时钟恢复电路；

(2)使用窄频再生分频器的时钟恢复电路；

(3)使用同步振荡器的时钟恢复电路；

(4)使用锁相环的时钟恢复电路。

(1)和(4)分别属于典型的A类与B类，(2)和(3)居于A、B类之间。(2)更接近于A类时钟恢复电路，(3)更接近于B类时钟恢复电路。从(1)到(4)，输出时钟信号与被测时钟分量的相关性不断减弱，而和它的相位的相关性不断增强。

从结构图中可以看出，使用无源滤波器的时钟恢复中不包含反馈电路。而在其它三种时钟恢复电路中，至少含有一个回路。2

最佳时钟恢复首先必须指出，最佳时钟恢复电路必须包括窄带滤波器，这一滤波器可称为时钟恢复滤波器。这样，由随机失真而引起的，尤其由系统的噪音和时钟恢复的前级电路所引起的相位抖动才可以减少。最佳时钟恢复电路意味着时钟信号以最小的系统抖动得以恢复。2