Design of A Clock-and-Data Recovery Circuit for Detection and Reconstruction of Broadband Multi-rate Optical Signals

다중속도의 광신호 추출 및 클락-데이터 복원회로 설계

Due to explosive increase of internet usage, broadband data transmission using optical fibers is broadly used. In order to decrease distortion during long distance transmission, the optical signal need to be restored, typically, by converting the optical signal into the electrical signal. The optical signal is converted into the electrical signal using a photo-diode, and then a clock-and-recovery (CDR) circuit is used to recover the clock and retime the data. In this study, a clock-and-data recovery circuit has been designed using a standard 1.8 V $0.18\;{\mu}m$ CMOS process. With this CDR circuit, the improved phase detector and charge pump have been utilized. Also, by using a ring oscillator, the CDR circuit can recover clock and data from broadband multi-rate data ranging between 750 Mb/s and 2.85 Gb/s.

최근 인터넷 사용의 증가로 인한 데이터 전송이 급속히 증가하고 있고, 이러한 전송을 위해 광섬유가 주로 사용되고 있다. 장거리 통신을 통한 신호의 감쇄 및 왜곡을 보정하기 위하여 보통 광신호를 전기적인 신호로 변환하여 신호를 재생한다. 이러한 광신호는 포토 다이오드를 통하여 전기적인 신호로 바꾸어지는데, 광신호의 정확한 클락과 데이터를 추출하는 과정은 필수적이다. 본 연구에서는 광대역의 광신호 클락과 데이터의 복원에 쓰이는 클락-데이터 복원회로(CDR)를 1.8V $0.18\;{\mu}m$ CMOS공정을 이용하여 설계하였다. 이 CDR 회로는 위상고정 루프를 사용한 회로로서 개선된 위상비교기 및 전하 펌프를 사용하였다. 특히 설계된 CDR은 광대역 링 발진기를 사용함으로서 750 Mb/s에서 2.85 Gb/s의 다중속도를 가진 데이터의 클락과 데이터의 복원이 가능하다.