时钟和数据恢复/突发和连续传输模式
- CDR的功能很简单，但必须明确一些要点才能确定最佳架构。
首先要区分的是获取正确锁相的瞬态阶段和跟踪的稳态阶段。
在获取阶段，基本性能是达到锁定的速度。
而在跟踪阶段，始终重要的性能是抖动容限。
- 只有当CDR属于再生器时，另外两个性能也至关重要
- 输入相位噪声的抑制（由抖动传递函数测量）和
- 内部产生的噪声的最小化（由抖动产生的特性测量）。
为了更好地理解，还需要将突发模式应用（那些获取阶段定期重复，因此需要高效执行的应用）与连续模式应用（那些获取阶段仅偶尔发生，并且需要优化的性能与跟踪阶段相关的应用）分开。
已经提到不同的CDR架构更适合不同的应用，因为它们优化了所需的不同的性能。
在单个CDR中，尝试同时提高所有性能会产生相互冲突的需求。有时可以通过在级联配置中实现多个CDR来找到解决方案。其他时候——更常见的是——最佳折衷方案是基于使用最适合应用的CDR结构。
甚至可以通过环路滤波器的现代DSP实现，根据不同的操作阶段来更改架构。在获取期间，将使用一阶环路。一旦完成获取，就可以更改滤波器参数，以便环路变为二阶环路，从而获得更大的误码裕度和更好的抖动滤波（2.1）或更少的内部噪声传播到输出相位以及零稳态误差（2.2）。
然而，设计人员应谨慎地采用这种方法，因为在架构之间切换的标准以及实现转换的实际方法是棘手的问题，容易出错。
总之，应用和架构的最佳匹配是
| 应用 | 架构 | 线性或bang-bang ? |
|---|---|---|
| 突发模式和相位对齐器 | 一阶和一型 | bang-bang检测器+累加器/DLL或bang-bang VCO（也使用线性相位补偿器） |
| 再生器 | 二阶和一型 | 线性 |
| 单片高速和/或零稳态误差 | 二阶和二型 | bang-bang检测器+电荷泵 |
每种基本架构都将单独研究，并描述其实际应用。
- 对于每种架构，第一页将开发线性模型，以便对每种选择的相对优点有一个良好的了解，并有一个可靠的参考。
- 如上表所示，并非总是使用线性相位比较器和线性VCO（由数学模型很好地描述）的实现是最佳选择。
- 对于每种架构，第二页将处理应用的需求和可能使该架构成为首选的选择。
- 如上表所述，通常情况下，bang-bang实现是最合适的。
- 其中二阶从属CDR是首选
大部分传输链路属于连续模式类型，其中信号始终存在。
对于这种类型的链路，接收端时钟恢复电路在接收信号定时初始获取阶段的速度并不十分重要。
获取阶段可以持续相对较长的时间，
唯一真正重要的是，在接收信号出现后的一段时间内，接收定时相位的锁定能够令人满意地达到。
此类链路的示例包括
- 网络核心内部的高比特率链路。这些是点对点（在所有实际情况下都是双向的）链路。由不同用户（即从OSIRM意义上的不同应用程序进程）产生的数据流在链路上进行多路复用。鉴于流量的重要性，特别是需要支持所有QoS（服务质量，主要指不向链路承载的信号添加额外的时延），因此链路应始终可用；
- 接入网络中的点对多点链路（下行方向）。
这些链路同时为多个用户提供服务，并且应始终处于活动状态。典型的重要情况包括
- 从基站到手机的无线链路（要考虑的连续模式时钟恢复电路是位于手机接收器部分内的接收端电路）；
- LAN（局域网）中的下行传输；
- PON（无源光网络）的下行传输。
上述设备（上图中蓝色表示的设备）中的时钟恢复电路，必须在锁相完成后（获取完成后）提供良好的性能。锁相（=获取）阶段的性能，即建立连接时的性能，不太重要，可以在一定程度上进行权衡，以优化正常传输期间的性能（即抖动传递、产生和容限）。唯一真正需要的是确保在接收信号出现后的指定时间内（不是不合理的长的时间）可以实现锁相。
ITU-T建议（特别是G.7XX系列和G.8XX系列，例如参见G.825）描述了许多推荐用于连续模式应用的时钟再生特性。通过对该来源的大量可用数据进行一些反向工程（并参考二阶一型PLL模型），可以获得的首选值为
为了将最大抖动放大（抖动传递函数的最大值）保持在0.1 dB以下，ζ必须至少大于0.66。这在几个CDR处于传输链路上一系列再生器级联中的应用中尤其重要。该特定频率的抖动可能会沿线路重复放大并累积。
另一个建议ζ的值略大于早期关于PLL设计的一些文献中经典的0.7的方面是跟踪正弦抖动时的过冲。抖动容限图和抖动误差图都表明（对于略高于1的ωn2），对于较低的ζ值，跟踪性能会进一步恶化。最后，在实际构建物理CDR电路时要考虑制造公差。它们会显着影响设计参数（有时高达+/- 30%，例如在单片集成电路的情况下）。在实践中，用于连续模式应用的CDR通常设计为
当 ωn << ω0 时，一个极端情况可以在同轴电缆的长距离链路上找到，在链路上串联着大量的再生器，每个再生器都有自己的CDR。
在这种情况下，抖动累积是需要关注的性能指标。链路中每个再生器的抖动传递特性（表示传入抖动如何被CDR滤波）将具有非常小的带宽，ωn/ω0 = 1/10000，而 ζ 保持高于 0.652 以限制任何频率下的抖动放大在最坏情况下小于 +0.1 dB。[1]
另一个ITU参考标准更进一步，建议在长再生器链路中避免传递函数增益的任何峰值，[2] 这相当于建议 ζ 永不小于 0.7。
- 其中一阶相位校准器通常是首选
CDR的应用场景中，传输被有意地启动和停止（突发），在突发之间有较长的非活动期，这种情况并不比连续模式应用少见。
这些突发模式链路在需要传输大量数据时重新激活，而在任何其他时间保持非活动状态，以节省发射机的电源，或者为其他用户使用链路腾出时间。
例如：
- 单向链路（电视机、其他电器或工业设备的遥控器，或汽车钥匙），需要节省电池电量；
- 多点接入网络的上行链路段（其中接入时间需要与其他用户共享，并且通常也需要节省发射机电池或电源的能量），例如
- 手机到基站的无线链路（需要考虑的突发模式时钟恢复电路位于接收端，即基站接收器部分内部）；
- 局域网（LAN）的上行链路段；
- 无源光网络（PON）的上行链路段。
- 所有点对点双向链路（如对讲机），需要节省电池电量。
在这些突发模式时钟恢复的案例中，锁定相位必须尽可能短，因为它代表了连接花费的大部分无用的时间和能量。稳态性能仍然重要，但获取链路期间的性能变得至少同样重要。
需要区分两种不同的情况，因为时钟恢复的要求不同
- 端点从机 接收机既不影响也不了解发送信号的确切频率。许多点对点突发模式链路都是这种情况，一个典型的例子是接收来自手持遥控器的电视机。接收机以尽可能简单的方式包含CDR功能。
- 相位校准器 接收机知道接收到的信号与接收机内部也存在的时钟定时同步（通常：由与接收机本身相同的物理设备提供）。例如，在移动电话网络的无线小区上行链路段、局域网或无源光网络中就是这种情况，其中用于上行突发模式传输的时钟与通过连续模式下行信号发送到外围的时钟相同。当频率为接收机所知时，剩下要进行锁相的仅仅是一个相位校准功能。
为了使相位锁定的获取更容易，突发通常以一个产生最大可能数量的转换的脉冲前导码开始。
发射机和接收机（或多点网络中的节点和终端）的位置会影响定时信号的传输延迟（或多点网络中的周转延迟）。
延迟可以测量为传输时钟周期的一个整数倍，加上一个分数部分（在开放空间中，1 GHz的一个时钟周期对应30 cm，在导波介质中对应略小于30 cm）。
如果分数部分恰好非常接近+/-半个时钟周期（即+/- π），那么获取开始时相位恢复的方向是不确定的。获取可能会朝向添加+ π 或相反方向朝向减去 π 弧度。
如果符号间干扰影响接收信号，则有可能在初始阶段（一次甚至几次）正确相位的恢复会来回抖动，从而延长获取时间。
当获取必须频繁发生时，必须在短时间内达到指定的时间。
为了避免超过此时间的风险，突发的初始比特（= 前导码比特，来自OSI协议栈更高层的“有效负载”比特之前）被固定为
- 提供最大的转换密度
- 不产生来自符号间干扰的抖动。
例如，在常见的NRZ线路编码中，锁定用的前导码比特为
- 1 0 1 0 1 0 1 0 . . .
并且应持续足够长的时间，以便合理地接近良好的相位锁定。
在此前导码期间，不会传输有意义的数据，但接收机可以调整到接收信号的（未知）电平并达到相位锁定。
用于相位锁定的突发前导码因应用而异，从少至6个到多达100个比特时间间隔不等。