CN1689293A

CN1689293A - 动态限幅电平检测器

Info

Publication number: CN1689293A
Application number: CN03824265.6A
Authority: CN
Inventors: R·J·海纳
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2005-10-26
Also published as: EP1554849A1; US20060055435A1; WO2004036858A1; AU2003263500A1; JP2006503470A

Abstract

一种检测器(1)用于检测一种差分二进制信号(Vin)，差分二进制信号(Vin)具有在第一周期内的第一信号电平和在第二周期内的第二信号电平，该检测器(1)包括一个偏移电路(5)，用于响应于检测的二进制信号(Vout)、幅值信号(Vcon)和限幅电平信号来产生一个限幅电平偏移信号。在第一周期内使用第一限幅电平和在第二周期内使用第二限幅电平来检测该差分二进制信号。

Description

动态限幅电平检测器

本发明涉及一种动态限幅电平检测器。具体的，本发明涉及一种用于检测二进制信号的检测器，具有用于动态调整限幅电平的电路。

一个二进制信号的两个信号电平通常称为“高”和“低”，并且可以分别表示为逻辑“1”和“0”。“高”电平可以等于一个例如+5V的信号电平，而“低”电平可以等于一个例如-5V或地(即0V)的信号电平。当重新获得一个传输的二进制信号时，必须确定哪个信号部分是高电平和哪个信号部分是低电平。为此，通常设置一个阈值电平为接近于高和低信号电平之间的一半。任何超过这个阈值或“限幅电平”的信号电平被认为是表示了一个高电平，否则将该信号分类为低电平。

在存在噪声的情况下，可能引入误差。在低电平信号部分出现的噪声峰值可以超过该限幅电平，从而错误的检测到一个高电平，并且反之亦然。

美国专利No.4707740披露了一种同步检测器，用于从一个视频信号中重新获得一个同步信号。在该视频信号的一个低电平(“同步脉冲顶部”)部分期间，调整一个限幅电平信号。为此，一个噪声检测器提供一个输出，该输出表示在这个低电平信号部分期间的平均噪声。这个噪声检测器输出用于在低电平信号部分期间产生一个正限幅电平偏移，并且在高电平信号部分期间产生一个同样幅度的负偏移。因而，在高电平信号部分期间的限幅电平偏移不是基于在那些部分内的实际噪声或信号电平的，而是基于一个估算的电平。这可以引起检测误差。另外，这种现有技术的装置不适于进行不同信号的处理。

因此，本发明提供了一种检测器，用于检测一种差分二进制信号，差分二进制信号具有在第一周期内的第一信号电平和在第二周期内的第二信号电平，该检测器包括：

-一个幅值检测电路，用于产生一个幅值信号，指示该二进制信号的第一和第二周期的幅值，

-一个限幅电平检测电路，用于产生一个限幅电平信号，指示要施加到该二进制信号的平均限幅电平，

-一个输出电路，用于输出所检测的二进制信号，

-一个偏移电路(offset circuit)，用于响应于输出的二进制信号、限幅电平信号和幅值信号来产生一个限幅电平偏移信号(offsetsignal)，和

-一个连接到输出电路的电平移位电路，用于响应于限幅电平移位信号电平位移该二进制信号，

其中连接这些所述电路，以便在第一周期内使用第一限幅电平和在第二周期内使用第二限幅电平来检测该差分二进制信号，并且其中所有所述电路都是差动电路。

通过使用第一和第二信号电平的幅值信号，产生一个限幅电平偏移信号，其反映了在两个电平内的实际信号和噪声信号，并且因此更精确的确定了限幅电平的移位。这又减少了检测误差的数量。

通过使用差动电路，例如一个差动限幅电平检测电路、一个差动幅值检测电路、一个差动输出电路、一个差动偏移电路和一个差动电平移位电路，能够一直处理差动信号。

有利的是，本发明的检测器可以进一步包括一个连接到幅值检测电路的第一附加电平移位电路和/或一个连接到限幅电平检测电路的第二附加电平移位电路。

优选的，该检测器进一步包括一个去耦电路，用于在将二进制电平供给其它电路前对其进行去耦。这样一个去耦电路可以包括一个单独的电容器，该电容器串联连接到每个输入端子。

本发明还提供了一个偏移电路，用于一个如上限定的检测器中，该偏移电路包括：

-一个第一差动放大器，用于处理检测到的差分二进制信号，和

-至少一个第二差动放大器，用于处理限幅电平信号及其反向的信号(inverse)。

在该偏移电路中也可以出现其它的差动放大器或非差动放大器。为了允许迅速改变信号电平，放大器最好包括双极NPN晶体管。

参照附图中所示的示例性实施例，将在下面进一步解释本发明，其中：

图1示例性的示出了本发明的检测器的方块图；

图2示例性的示出了本发明的检测器的一个优选实施例；

图3示例性的示出了在图1的检测器中的不同信号电平的例子。

在图1中示出的检测器1仅做为非限制性的例子，检测器1包括输入端子10，用于接收具有相互反相的分量I和Q的二进制信号Vin。第一、第二和第三电平移位电路6、7和8通过去耦电容器9连接到输入端子10。第一、第二和第三电平移位电路6、7和8的输出分别连接到一个幅值检测电路2、一个限幅电平检测电路3和一个输出电路4，幅值检测电路2用于产生一个幅值信号，指示该二进制信号幅值，限幅电平检测电路3用于产生一个限幅电平信号，指示要施加到该二进制信号的平均限幅电平，输出电路4连接到输出端子11，用于输出所检测的二进制信号。输出电路4在所示的实施例中由一个限幅电路构成。

根据本发明，提供一个偏移电路5，用于根据所检测的二进制信号、幅值信号和限幅电平信号来产生一个限幅电平偏移信号。为此，如输出电路(限幅器)4的输出那样，幅值检测电路2和限幅电平电路3的输出连接到偏移电路5。这允许偏移电路5产生一个限幅电平偏移信号，该信号考虑到了所检测的二进制信号，并且该信号因此可以根据信号周期进行改变：当信号电平为高时，最好降低该限幅电平，而当信号电平为低时，最好升高该限幅电平。由电平移位电路6对此发生影响，电平移位电路6响应于限幅电平移位信号电平位移该二进制信号，并且从而相对于该信号电平偏移限幅电平。

在图2实施例中，所有所述电路2、3、4、5、6实现为差动电路，即，它们能够处理差动信号。电阻R1～R4与相关的晶体管T1～T20一起构成了电平移位电路6、7和8，用虚线围绕，晶体管T1～T20控制流过这些电阻R1～R4的电流。如能够看到的，构成第一和第二差动放大器的晶体管T1～T8和T9～T16用于这个目的。

构成第一差动放大器的NPN双极晶体管T1～T8形成了电平移位电路6(图1)。晶体管T1、T3、T5和T7的发射极连接到一个第一发射极连接点20。同样，晶体管T2、T4、T6和T8的发射极连接到一个第二发射极连接点21。晶体管T1、T2、T7和T8的基极相互连接，并形成了一个第一基极连接点22。晶体管T3、T4、T5和T6的基极相互连接，并形成了一个第二基极连接点23。晶体管T1的集电极连接到晶体管T4的集电极，并且通过一个去耦电容器9连接到电路的输入端子Q。晶体管T2的集电极连接到晶体管T3的集电极，并且通过一个去耦电容器9连接到电路的输入端子I。晶体管T5的集电极连接到晶体管T8的集电极和电阻R1的第一端，电阻R1的第二端连接到晶体管T1和T4的集电极。晶体管T6和T7的集电极连接到第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接到晶体管T2和T3的集电极。

构成第二差动放大器的双极晶体管T9～T16实现了一个电平移位电路8(图1)。晶体管T9和T12这样设置，即它们的发射极电流基本上是任何一个晶体管T10、T11、T13、T14和T15的发射极电流的四倍。

晶体管T9、T11、T13和T15的基极连接到一个第三基极连接点24。晶体管T10、T12、T14和T16的基极连接到一个第四基极连接点25。晶体管T9和T10的发射极连接到一个第三发射极连接点26。晶体管T11和T12的发射极连接到一个第四发射极连接点27。晶体管T13和T14的发射极连接到一个第五发射极连接点28，并且晶体管T15和T16的发射极连接到一个第六发射极连接点29。晶体管T9和T12的集电极连接到第二发射极连接点21，并且晶体管T10和T11的集电极连接到第一发射极连接点20。晶体管T13的集电极连接到电阻R1的一端，晶体管T5和T8的集电极连接到这端。晶体管T14的集电极连接到电阻R2的一端，晶体管T6和T7的集电极连接到这端。

晶体管T15的集电极连接到电阻R3的一端，电阻R3的另一端通过去耦电容9连接到输入端子I。晶体管T16的集电极连接到电阻R4的一端，电阻R4的另一端通过它的相关去耦电容9连接到输入端子Q。

双极NPN晶体管T17～T20形成了图1的电平移位电路7。晶体管T17～T20的发射极连接到用一个短水平线表示的信号地线，并且晶体管T17～T20的基极连接到第五基极连接点30。晶体管T7的集电极连接到第四发射极连接点27。晶体管T18的集电极连接到第三发射极连接点26。晶体管T19的集电极连接到第五发射极连接点28，并且晶体管T20的集电极连接到第六发射极连接点29。幅值检测电路2的输出连接到第五基极连接点30。幅值检测电路2的输入通过各自的去耦电容9连接到输入端子I、Q。

限幅电平检测电路3的输入分别连接到晶体管T15和T16的集电极，并且限幅电平检测电路3的输出分别连接到第三基极连接点24和第四基极连接点25。

输出电路4的输出分别连接到第一基极连接点22和第二基极连接点23。输出电路4的输出分别连接到电阻R1和R2一端，晶体管T4、T6、T14的集电极和晶体管T3、T5、T8、T13的集电极分别连接到这两端。

输出电路4的输出信号在输出端11表示为Vout，如图2中所示。

如图2所示，由幅值检测电路2输出的幅值信号Vcon，控制经由晶体管T17～T20而流过该检测器电路的总电流，同时由限幅电平检测电路3输出的限幅电平信号(与其反向的信号一起)，调节通过晶体管T9～T16的电平移位。所检测的输出电路或限幅器4的信号输出导致了一个最终的电平移位，该电平移位等于由晶体管T1～T8偏移的限幅电平。

电平移位电路的电流输入I连接到50Ω阻抗Z。输入信号Vin与一种通用模式电平是有差别的，由幅值检测电路2设置通用模式电平。通过这种通用模式电平，设置了相对于输入幅值的所有参数。即，差动输入电流Ie和If设置为这样：

Ie＝If＝(Ia+Ib+Ic+Id)/2

其中：

Ia、Ib、Ic和Id分别是晶体管T20、T19、T17和T18的集电极电流。

如果电流Ia、Ib、Ic和Id相等，每个具有值I，那么流过50Ω阻抗的电流，即流过优选实施例中的电阻的电流，分别为大约2*I。

选择电阻R1～R4具有相等的值R。在50Ω阻抗Z和值R之间的关系决定了最大限幅电平。

通过在第二差动放大器中4∶1或1∶4的电流关系，(即发射极电流和发射极基板表面的关系)能够提供一个静态偏移(static offset)。这将参照图3进一步说明。

图3中所示的二进制信号T具有两个信号电平，在第一周期内的高信号电平(可以表示为逻辑“1”)和在第二周期内的低信号电平(可以表示为逻辑“0”)。噪声破坏了两个信号电平。在所示的例子中，在第一周期内的噪声电平大于在第二周期内的噪声电平。然而，对本发明来说这不是必不可少的。应当这样选择限幅电平，即在第一周期内检测到一个高电平和在第二周期内检测到一个低电平。如能够看到的，基本或平均限幅电平a设置成低于零信号电平b。另外，设置该限幅电平在第一周期内较低(在本实施例中判定“1”)和在第二周期内较高(在本实施例中判定“0”)，从而分别导致偏移限幅电平c和d。为这些偏移限幅电平设置最小和最大值。在图3所示的例子中，最小值min与第一周期的偏移限幅电平c一致，而最大电平max大于第二周期的偏移限幅电平d。如果偏移为零，那么产生了基本限幅电平a。

本发明的检测器特别适用于用在光链路内的互阻抗放大器和限幅器。

本领域技术人员应当理解，本发明不限于上述实施例，并且可以进行多种修改和附加，而不脱离如所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims

1、一种检测器，用于检测一种差分二进制信号，差分二进制信号具有在第一周期内的第一信号电平和在第二周期内的第二信号电平，该检测器包括：

-一个输出电路，用于输出所检测的二进制信号，

-一个偏移电路，用于响应于输出的二进制信号、限幅电平信号和幅值信号来产生一个限幅电平偏移信号，和

-一个连接到输出电路(4)的电平移位电路，用于响应于限幅电平移位信号电平位移该二进制信号，

2、根据权利要求1的一种检测器，其中输出电路包括一个限幅电路。

3、根据权利要求1或2的一种检测器，进一步包括一个连接到幅值检测电路的第一附加电平移位电路和/或一个连接到限幅电平检测电路的第二附加电平移位电路。

4、根据任一前述权利要求的一种检测器，进一步包括一个去耦电路，用于在将二进制信号供给其它电路前对其进行去耦。

5、一种偏移电路，用在根据任一前述权利要求的一种检测器中，该偏移电路包括：

-至少一个第二差动放大器，用于处理限幅电平信号及其反向的信号。

6、根据权利要求5或6的一种偏移电路，其中将限幅电平偏移信号限制为一个最大和最小值。