CN113841365B - 接收电路 - Google Patents

Abstract

根据每1比特时间的接收信号(b)的积分波形的峰值点，指示对每1比特时间的接收信号(b)的积分值进行复位的定时、以及判定每1比特时间的接收信号(b)的电压是高还是低的定时。

Description

接收电路

技术领域

本发明涉及接收电路。

背景技术

例如，专利文献1记载的电路具有按照每1比特时间对接收信号进行积分的积分电路。在该电路中，通过积分电路按照每1比特时间对接收信号进行积分，由此，与接收信号的1比特量对应的信号电平根据积分时间而增加。因此，能够准确地进行用于判定1比特量的信号是0还是1(以下记作01判定)的01判定阈值与信号电平的比较。进而，与接收信号重叠的噪声(例如热噪声)被平均化或平坦化，因此，与在某个固定的定时比较接收信号和阈值来进行01判定的情况相比，与接收信号重叠的噪声的影响降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-126230号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1记载的电路具有与相位偏移的多个时钟信号分别同步地进行动作的多个接收电路。这些接收电路在与被输入的时钟信号对应的定时，按照每1比特时间对信号进行01判定。因此，专利文献1记载的电路需要对每1比特时间的信号进行01判定的多个接收电路、以及对这些接收电路输入时钟信号和01判定阈值的多个信号线，存在电路整体的规模变大这样的课题。

本发明解决上述课题，其目的在于，得到能够减小电路规模的接收电路。

用于解决课题的手段

本发明的接收电路具有：积分部，其按照每个积分时间对接收信号进行积分；检测部，其检测接收信号的积分波形的峰值点；判定部，其根据接收信号的积分波形，判定每个积分时间的接收信号的电压是高还是低；以及定时指示部，其根据由检测部从接收信号的积分波形中检测到的峰值点，指示对积分值进行复位的定时和判定的定时，积分部在从定时指示部指示的定时对每个积分时间的接收信号的积分值进行复位，判定部在从定时指示部指示的定时进行判定，依次输出每个积分时间的接收信号的电压值。

发明效果

根据本发明，根据接收信号的积分波形的峰值点，指示对每个积分时间的接收信号的积分值进行复位的定时、以及判定每个积分时间的接收信号的电压是高还是低的定时。由此，不使用多个时钟信号，根据接收信号即可得到进行01判定的定时和对积分值进行复位的定时，因此，不需要多个接收电路和多个信号线，能够减小电路规模。

附图说明

图1是示出具有实施方式1的接收电路的通信系统的结构的框图。

图2是示出由图1的通信系统处理的信号的波形的波形图。

图3是示出米勒积分电路和复位用开关的电路图。

图4是示出由实施方式1的接收电路处理的信号的波形的波形图。

图5是示出微分电路的电路图。

图6是示出重叠有脉冲性噪声的接收信号的波形变化的说明图。

图7是示出在对接收信号进行积分后的信号的波形中，即使01判定的定时偏移也不会对判定结果造成影响的说明图。

图8是示出接收信号的波形与对接收信号进行一阶微分后的信号的波形的关系的图。

图9是示出由实施方式2的接收电路处理的信号的波形的波形图。

图10是示出实施方式3的定时指示部的结构的框图。

具体实施方式

实施方式1

图1是示出具有实施方式1的接收电路1的通信系统的结构的框图。此外，图2是示出由图1的通信系统处理的信号的波形的波形图。在图2中，横轴是时间t，纵轴是电压v。图1所示的通信系统具有接收电路1、传输路径2和发送装置3。例如如图2所示，从发送装置3输出的发送信号a是高电压电平和低电压电平交替重复的矩形波信号。发送信号a在传输路径2中传播后成为接收信号b而被接收电路1接收。

传输路径2例如由基板布线或导电性缆线构成。传输路径2具有与低通滤波器相似的性质，即，发送信号a的频率由于发送信号a的导电损耗或介电损耗的影响而越高，则发送信号a的衰减量也越大。发送信号a的传输速度越快或传输距离越长，则关于发送信号a的衰减，与低频区域相比，高频区域越大。由此，即使是上升和下降的边缘部分线性地变化的波形的发送信号a，如图2所示，接收信号b也成为上升和下降的部分钝化的波形。

发送信号a在传输路径2中衰减，由此，接收信号b在1比特时间内未完全上升到高电压电平，未完全下降到低电压电平，有时未达到从发送装置3输出的发送信号a的高电压电平和低电压电平的最大值。例如，信号传输速率越高，则1比特时间也越短，因此，如图2所示，即使在发送信号a在眼罩A中不包含传输波形而满足眼罩规定的情况下，在接收信号b中，也容易在眼罩A中包含传输波形而不满足眼罩规定。

此外，根据发送信号a的波形的图案，接收信号b中的1比特时间内的电压电平未超过01判定阈值，容易引起由于01的比特图案而引起的符号间干扰(ISI)导致的比特判定错误。这样，接收信号的眼图中的抖动量和眼睛开口的大小(高度和宽度)被用作对接收信号的质量进行评价的指标。近年来，信号传输速率显著高速化，因此，要求提高接收信号的质量。

如图1所示，接收电路1具有缓冲器11、积分部12、检测部13、定时指示部14、判定部15和显示部16。缓冲器11暂时存储接收信号b后，将其输出到积分部12。另外，也可以从接收电路1省略缓冲器11。在图1中，作为将接收信号b输入到缓冲器11的信号线，假设1根单端信号线。但是，也可以是与差动输入对应且与单端输出对应的信号线。

积分部12按照每个积分时间对接收信号b进行积分。这里，积分时间例如是与发送信号a的1比特量相当的1比特时间。积分部12按照每1比特时间对从缓冲器11输入的接收信号b进行积分，将每1比特时间的信号c输出到检测部13和判定部15。图3是示出米勒积分电路和复位用开关的电路图。积分部12例如能够通过将1个电容器连接在信号线路与地线之间的简单电路来实现。此外，也可以是RC电路，还可以是图3所示的使用运算放大器OP的米勒积分电路。

在米勒积分电路中，作为每1比特时间的接收信号b的积分值，在电容器C中蓄积电荷。与电容器C并联连接的开关12a是用于释放电容器C中蓄积的电荷的开关。在从定时指示部14输出的复位信号(指示信息e)被输入到开关12a时，开关12a成为闭合状态，使电容器C的两端短路，积分值被复位成0。开关12a在成为闭合状态时，立即返回打开状态，在从定时指示部14输入下一个复位信号之前保持打开状态。

检测部13输入由积分部12进行积分后的信号c，检测积分波形(复位前的积分波形)的凹凸的峰值点。峰值点是积分波形的凹凸部分，即随着时间的经过而增加的倾向变缓而开始向减少的倾向变化的位置或时间。表示由检测部13检测到的峰值点的位置或时间的信号d被输出到定时指示部14。

图4是示出由实施方式1的接收电路1处理的信号的波形的波形图，示出接收信号b的波形、信号c的波形、对信号c进行一阶微分后的信号的波形、以及对信号c进行二阶微分后的信号的波形。在图4中，横轴是时间t，纵轴是电压v。关于接收信号b，当1比特时间内的信号电压超过判定阈值Vth时，判定为该时间内的信号电平为高，如果1比特时间内的信号电压小于判定阈值Vth，则判定为该时间内的信号电平为低。

检测部13根据对由积分部12得到的积分波形进行多次微分(例如二阶微分)后的波形，检测积分波形的峰值点。如图4所示，对积分波形进行一阶微分后的信号的波形相当于噪声被平坦化后的接收信号b的波形。此外，对积分波形进行二阶微分后的信号的波形在接收信号b的信号电平从低向高上升的定时变化，在从高向低下降的定时变化。检测部13将对积分波形进行二阶微分后的信号作为表示积分波形的峰值点的信号d输出到定时指示部14。

图5是示出微分电路的电路图。检测部13能够通过CR电路来实现，但是，也可以通过图5所示的使用运算放大器OP的微分电路来实现。对从积分部12输出的信号进行二阶微分的检测部13能够通过串联连接2个图5所示的微分电路而得到的电路来实现。例如，判定阈值Vth是地线GND的电位。

在图5所示的微分电路中，向运算放大器OP的反转端子侧输入信号c，非反转端子成为地线GND的电位。在图5所示的微分电路中，信号c的高电压和低电压的方向与进行一阶微分后的信号的波形中的电压的方向相反。另外，在图3所示的积分电路中，输入到运算放大器OP的接收信号b的波形和从运算放大器OP输出的信号c的波形的电压的方向也与图5所示的微分电路同样地反转。

定时指示部14根据由检测部13检测到的峰值点，指示由积分部12对每1比特时间的积分值进行复位的定时，指示由判定部15进行判定的定时。例如，定时指示部14判断为在图4所示的进行二阶微分后的信号d的波形中的、存在比正侧的判定阈值大的值的定时存在峰值点，在存在比负侧的判定阈值大的值的定时存在峰值点，将表示该定时的指示信息e输出到积分部12和判定部15。由此，在指示信息e所示的定时，积分部12对积分值进行复位，判定部15进行判定。

判定部15根据从积分部12输出的积分波形(复位前的积分波形)，判定接收信号b的每1比特时间的信号电平是高还是低。此外，判定部15在使用指示信息e从定时指示部14指示的定时进行判定，输出按照每1比特时间判定出的接收信号b的信号电平f。通过显示部16显示从判定部15输出的判定结果。

图6是示出重叠有脉冲性噪声的接收信号的波形变化的说明图。现有的数字接收电路对通过缓冲器后的接收信号直接进行01判定。该情况下，在某个已定的定时进行接收信号的电压值与判定阈值Vth的大小比较。当在图6所示的定时T1～T7进行01判定的情况下，例如，当在定时T3与判定阈值Vth进行比较的瞬间对接收信号b重叠较大振幅的脉冲性噪声时，不能正常地进行接收信号b的电压值与判定阈值Vth的比较，产生比特错误。

与此相对，在实施方式1的接收电路1中，将对接收信号b进行积分后的信号c作为01判定的对象。仅以积分时间累积接收信号b的电压，积分值单向地增加。例如，在图6所示的定时T1a～T7a进行01判定，即使在定时T3a对接收信号b重叠较大振幅的脉冲性噪声，由积分部12进行积分后的接收信号b的积分值的绝对值也远远大于判定阈值Vth的绝对值(在图3的米勒积分电路中为GND电压)，因此，判定部15能够正常地进行01判定，不会产生比特错误。

图7是示出在对接收信号b进行积分后的信号c的波形中，即使01判定的定时偏移也不会对判定结果造成影响的说明图。所述的“某个已定的定时”是基于从外部输入的时钟信号的定时或者根据接收信号的波形决定的定时。例如，根据接收信号的波形决定的定时是指在接收信号的眼图中的2个部位的零交叉点的中央位置，即接收信号的振幅最大的眼睛开口处进行01判定的定时。这样，在现有的接收电路中，细致地管理01判定的定时的情况较多。

与此相对，在实施方式1的接收电路1中，将对接收信号b进行积分后的信号c作为01判定的对象。仅以积分时间累积接收信号b的电压，积分值单向地增加，因此，不需要以往那样的判定定时的细致管理。例如，当在图7所示的定时T1～T7进行01判定的情况下，定时T1不是接收信号b的积分值最大的定时，但是，积分值的绝对值远远大于判定阈值Vth的绝对值，因此，能够正常地进行01判定，不会产生比特错误。

在现有的接收电路中，根据抖动量大的情况或者在接收信号中出现0和1的图案，当在接收信号的电压向高或低转变的中途进行01判定时，产生比特错误。与此相对，判定部15在从由检测部13检测接收信号b的积分波形的峰值点到进行判定为止的期间内，只要接收信号b的1比特时间的积分值未被复位，则如图7的箭头B所示，即使产生些许时滞，也能够正常地进行判定。这样，在接收电路1中，不需要01判定的定时的严格管理。

图8是示出接收信号b的波形与对接收信号b进行一阶微分后的信号b’的波形的关系的图。在图8中，在接收信号b中重叠有以比比特信号周期短的时间进行变动的噪声，因此，在极短时间内，接收信号b的振幅微小地变化，对接收信号b进行一阶微分后的信号b’的波形的变化量增大。检测在接收信号b的波形中从低向高上升时的边缘和从高向低下降时的边缘，相当于如图8所示求出电压值上下大幅变化的微分波形的斜率成分，是非常困难的处理。

与此相对，实施方式1的接收电路1对接收信号b进行积分，由此对与接收信号b重叠的噪声进行无效化或平坦化，然后对积分波形进行二阶微分，以检测积分波形的峰值点。由此，能够容易地检测在接收信号b的波形中从低向高上升时的边缘和从高向低下降时的边缘。

至此，示出为了检测积分波形的峰值点，使用进行二阶微分后的积分波形的方法，但是不限于此。在实施方式1的接收电路1中，只要是能够检测积分波形的峰值点的方法即可，也可以是其他方法。

如上所述，在实施方式1的接收电路1中，根据接收信号b的积分波形的峰值点，指示对接收信号b的积分值进行复位的定时、以及判定每1比特时间的接收信号b的电压是高还是低的定时。由此，不使用多个时钟信号，根据接收信号b即可得到进行01判定的定时和对积分值进行复位的定时，因此，不需要多个接收电路和多个信号线，能够减小电路规模。

实施方式2

在实施方式1中，示出为了检测接收信号b的积分波形的峰值点而对接收信号b的积分波形进行二阶微分的情况，但是，实施方式2的接收电路利用对接收信号b的积分波形进行3次以上的微分后的信号的波形。

图9是示出由实施方式2的接收电路处理的信号的波形的波形图，示出接收信号b的波形、信号c的波形、对信号c进行一阶微分后的信号的波形、对信号c进行二阶微分后的信号的波形、以及对信号c进行三阶微分后的信号的波形。在图9中，横轴是时间t，纵轴是电压v。另外，下面，说明对信号c进行三阶微分后的信号的波形仅对应于对信号c进行二阶微分后的信号的波形中的脉冲的上升和下降的定时的情况。

对信号c进行三阶微分的检测部13例如能够通过串联连接3个图5所示的微分电路而得到的电路来实现。另一方面，在图3所示的米勒积分电路中，向运算放大器OP的反转输入端子输入接收信号b，因此，在接收信号b的波形与被输出的积分波形之间，电压的高和低的关系相反(成为反相)。在利用图5所示的微分电路对由该米勒积分电路进行积分后的信号c进行一阶微分时，在进行一阶微分后的信号的波形与信号c的波形之间，电压的高和低的关系相反。即，在进行一阶微分后的信号的波形与接收信号b的波形之间，电压的高和低的关系相同(成为同相)。

在通过检测部13对信号c进行二阶微分的情况下，在进行二阶微分后的信号的波形与接收信号b的波形之间，电压的高和低的关系成为反相，但是，在对信号c进行三阶微分时，在进行三阶微分后的信号的波形与接收信号b的波形之间，电压的高和低的关系成为同相。在通过检测部13对信号c进行三阶微分后的波形中，能够容易地识别是接收信号b的波形中的电压的从高向低的变化还是从低向高的变化。

另外，检测部13也可以根据对信号c进行二阶微分后的信号的波形和对信号c进行三阶微分后的信号的波形双方，检测接收信号b的积分波形的峰值点。

如上所述，在实施方式2的接收电路中，检测部13根据对接收信号b的积分波形进行多次微分后的波形，检测接收信号b的积分波形的峰值点。由此，不使用多个时钟信号，根据接收信号b即可得到进行01判定的定时和对积分值进行复位的定时。

实施方式3

在实施方式3的接收电路中，不是对如时钟信号那样高电压和低电压交替重复的信号进行处理，而是对具有随机产生高电压和低电压的图案的接收信号进行处理。

图10是示出实施方式3的定时指示部14的结构的框图。如图10所示，定时指示部14具有定时决定部141、偏移量计算部142和偏移量保存部143。定时决定部141根据偏移量保存部143中保存的偏移量，决定对由积分部12在1比特时间内进行积分后的接收信号b的积分值进行复位的定时、以及由判定部15进行判定的定时。

偏移量计算部142是计算由检测部13从接收信号b的积分波形中检测到峰值点的定时与外部时钟信号的上升和下降的变化定时之间的偏移量的计算部。偏移量保存部143是保存由偏移量计算部142计算出的偏移量的保存部。

例如，如果从发送装置3输出的发送信号a是“111…”这样的相同的比特值连续的比特图案，则在接收到该发送信号a后的接收信号b的积分波形中不出现峰值点。在接收信号b中，在连续3个比特值“1”时，通过积分部12累积3比特量的接收信号b，检测部13无法在3比特之间从积分波形中检测峰值点。

在实施方式3的接收电路中，偏移量计算部142计算外部时钟信号的波形变化的定时与由检测部13从接收信号b的积分波形中检测到峰值点的定时的偏移量，将其保存于偏移量保存部143。定时决定部141在即使超过1比特时间也未从检测部13输入表示下一个1比特时间内的峰值点的信号d的情况下，根据偏移量保存部143中保存的偏移量，决定对接收信号b的积分值进行复位的定时和判定的定时。指示由定时决定部141决定的定时的指示信息e被输出到积分部12和判定部15。

如上所述，在实施方式3的接收电路中，定时指示部14根据偏移量保存部143中保存的偏移量，指示由积分部12对每1比特时间的接收信号b的积分值进行复位的定时以及由判定部15进行判定的定时。由此，即使接收信号b是相同的比特值连续的比特图案，也能够按照每1比特时间进行积分值的复位和判定。

另外，本发明不限于上述实施方式，能够在本发明的范围内进行实施方式各自的自由组合或实施方式各自的任意结构要素的变形或实施方式各自的任意结构要素的省略。

产业上的可利用性

本发明的接收电路能够用于数字信号的通信装置。

标号说明

1：接收电路；2：传输路径；3：发送装置；11：缓冲器；12：积分部；12a：开关；13：检测部；14：定时指示部；15：判定部；16：显示部；141：定时决定部；142：偏移量计算部；143：偏移量保存部。

Claims (3)

1.一种接收电路，其特征在于，该接收电路具有：

积分部，其按照每个积分时间对接收信号进行积分；

检测部，其检测所述接收信号的积分波形的峰值点；

判定部，其根据每个所述积分时间的所述接收信号的积分波形，判定每个所述积分时间的所述接收信号的电压是高还是低；以及

定时指示部，其根据由所述检测部从所述接收信号的积分波形中检测到的峰值点，指示对积分值进行复位的定时和判定的定时，

所述积分部在从所述定时指示部指示的定时对每个所述积分时间的所述接收信号的积分值进行复位，

所述判定部在从所述定时指示部指示的定时进行判定，依次输出每个所述积分时间的所述接收信号的电压值。

2.根据权利要求1所述的接收电路，其特征在于，

所述检测部根据对所述接收信号的积分波形进行多次微分后的信号的波形，检测所述接收信号的积分波形的峰值点。

3.根据权利要求1或2所述的接收电路，其特征在于，

所述接收电路具有：

计算部，其计算由所述检测部从所述接收信号的积分波形中检测到峰值点的定时与从外部输入的时钟信号的上升和下降的变化定时之间的偏移量；以及

保存部，其保存由所述计算部计算出的所述偏移量，

所述定时指示部根据所述保存部中保存的所述偏移量，指示对积分值进行复位的定时和判定的定时。