CN2288551Y - 一种定时信号发生器 - Google Patents

Abstract

一种定时信号发生器。包括匹配隔离电路、整形单元和分频单元,其中整形单元主要包括门限放大电路、反馈电路和自偏置电路,反馈电路为一正反馈电路,自偏置电路输出的配置电压等于门限放大电路的门限电平,电路工作于双稳态。本发明灵频带宽,灵敏度高,输出稳定,可以为各种通信设备提供时钟输入。

Description

一种定时信号发生器

本实用新型涉及一种对输入脉冲整形并从中提取定时信号的技术。本实用新型中，输入脉冲可以是由其他设备提供的时钟信号。

从输入脉冲中获取定时信号的技术业已公知。一般采用如图1所示的电路结构，先由输入整形电路101恢复输入脉冲，然后经分频电路102产生所需的定时信号。为了获取高精度的定时信号，输入整形电路应当能准确地将经过传输而失真了的输入脉冲加以恢复，既不丢失脉冲，也不因为由于噪声叠加引起的输入脉冲波形抖动而判断失误，将原来的一个脉冲变成若干个脉冲。现有的从输入脉冲中获取定时信号的技术一般采用施密特电路作为输入整形电路，但施密特电路的门限电平较大(通常大于1.4V)，在输入脉冲信号较小、叠加的噪声较大时容易丢失脉冲或者判断失误；通常在施密特电路前加一个预处理电路以解决该问题，现有技术中常见的做法是加一个反馈放大电路，但反馈放大电路不可避免地引入了放大器自身的噪声，影响波形恢复的质量；并且为了使放大器工作于线性区，输入信号带宽受到限制；此外，采用反馈放大电路也易于形成振荡。

本实用新型的目的就是提供一种克服了上述缺点，频带宽，灵敏度高，输出稳定的定时信号发生器。

本实用新型一种定时信号发生器，包括顺次相连的用于隔直流、匹配输入阻抗的匹配隔离电路，对输入信号进行整形的整形单元和分频产生所需定时信号的分频电路，其特征在于所述整形单元包括门限放大电路、并联在所述门限放大电路的输入输出端的反馈电路和为所述门限放大电路提供最佳工作点的自偏置电路，所述自偏置电路的输出端通过自偏置电阻与所述匹配隔离电路的输出端相连。

所述自偏置电路包括构成强负反馈电路的输出接至输入的第一反相器，所述第一反相器输出的电压稳定在中点电压。所述自偏置电压由所述自偏置电阻引至所述匹配隔离电路的输出端。

所述门限放大电路包括偶数个串联的第二反相器和/或若干个串联的同相器，所述门限放大电路中从输入端看第一个所述反相器/同相器的门限电平等于所述自偏置电压。并联在所述门限放大电路输入输出端的反馈电阻和反馈电容构成所述反馈电路，因为所述门限放大电路中的所述第二反相器个数为偶数，因此所述反馈电路为一正反馈电路。所述门限放大电路的输入端通过门限电阻与所述匹配隔离电路的输出端相连，从而引入输入信号和自偏置电压。需要说明一下，所述同相器是指输入输出同相的逻辑电路。

所述匹配隔离电路起隔直流、匹配输入阻抗的作用，所述分频电路将整形后的脉冲信号分频为所需的定时信号，所述整形单元中可以在所述门限放大电路的输出端串接一个整形电路以提高输出信号的驱动能力并进一步滤除噪声。

本实用新型中门限放大电路的门限电平和放大倍数取决于反馈电阻和门限电阻，因此其门限电平的大小可灵活设置，而且工作于稳态，只有当输入信号电平大于门限时才可以工作，从而提高了灵敏度；门限放大电路工作于双稳态，不会因相位抖动而引起振荡，也没有采用反馈放大电路放大器自身噪声的问题，因此能准确地恢复输入脉冲，整个装置输出的定时信号精度、稳定度也随之提高；又因为整形单元事实上工作于双稳态，因此本实用新型的输入带宽主要由匹配隔离电路决定，选取合适的器件，便可以有较宽的带宽。

现结合附图详细说明本实用新型的实施例。附图中：

图1示出现有技术中通常采用的一种从输入脉冲中获取定时信号的电路结构；

图2为本实用新型的第一实施例的电路图；

图3为本实用新型的另一个实施例的结构框图。

图2示出本实用新型的第一实施例。图2中，实框201为匹配隔离电路，包括变压器T1，电阻R1、R2，电容C1，以及稳压二级管D1。变压器T1的初级接外线输入，次级一端接地，另一端并接电阻R1后串接一个电阻R2和一个电容C1后接至A点，稳压二极管D1一端与A点相连、另一端接地以防止高压脉冲的出现。输入的信号经过上述的匹配隔离电路后送到A点，然后进入门限放大电路201C。其中变压器T1起隔直流作用，若不是外线输入，可以省去；电阻R1起输入阻抗匹配作用；电容C1和电阻R2起电流隔离作用。

实框202为整形单元。其中，虚框202A为由反相器IC1构成的自偏置电路。反相器IC1的输出接至输入端，构成强烈的负反馈电路，使IC1的输出电压稳定在中点电压。自偏置电阻R3串接A点和自偏置电路的输出端，将自偏置电压引至A点。

虚框202C为门限放大电路，包括两个串联的反相器IC2、IC3，IC2、IC3与所述自偏置电路中的IC1相同以保证各个反相器有相同的中点电压，本实施例中采用型号为74HC04的芯片，该芯片提供6个相同的反相器。并联在门限放大电路输入输出端的反馈电阻R5和反馈电容C2构成虚框202B中的反馈电路。门限放大电路的输入端与A点以门限电阻R4串接联通从而引入输入信号和自偏置电压。需要说明一下，门限放大电路202C中也可以包括若干个串联的同相器(图中未示出)，只要保证反馈电路202B为一正反馈电路并且自偏置电压等于门限放大电路中从输入端看第一个反相器/同相器的门限电平。同相器可以是输入端接在一起的与门或者非门等等。

反相器IC4作为整形电路，以提高门限放大电路202C输出信号的驱动能力并进一步滤除噪声。经反相器IC4整形后的信号送给分频电路203，经分频产生所需的定时信号。

本实施例中，R5＞＞R4，R4≈R3，R3取值范围为100Ω～10KΩ，R3与R4的比例范围为1∶2～2∶1，R5取值范围为10KΩ～1MΩ。电容C2加快反相器IC2、IC3的翻转速度，其取值范围为1pf～100pf。

图5示出本实用新型第二实施例的结构框图。如图所示，本实用新型的第二实施例包括至少一个匹配隔离电路201、与各个匹配隔离电路相连的整形单元202，还包括分频单元303、监控单元304、测试单元305、多选一电路306、以及CPU307。输入信号经匹配隔离电路201后分为两路，一路送给整形单元202，经过放大、整形后送给分频单元303，经分频单元303分频后得到所需的定时信号；另一路送给监控单元304，由监控单元304检测各输入通道是否正常，并将检测信息上报给处理器307，处理器307处理来自监控单元304的信息，对监控单元304进行控制，并根据对监控单元304上报信息的处理结果控制分频单元303，使分频单元304输出所需的定时信号。本实施例中还可以有以其他方式得到的定时信号，这些定时信号和分频单元输出的定时信号一起被送给测试单元305，测试单元305测试各个定时信号的质量，并将结果上报给处理器307，处理器307根据该结果控制多选一电路306选通各路定时信号中的一路作为输出。此外，处理器307还对测试单元305进行控制。

本实用新型的输出送给各种通信设备，如程控交换机等，作为其时钟信号。

以上虽已结合实施例详细说明了本实用新型，但显然本领域的专业人士可以作出种种显而易见的变动，因此，本实用新型的保护范围由权利要求书确定。

Claims (14)

1、一种定时信号发生器，包括顺次相连的用于隔直流、匹配输入阻抗的匹配隔离电路(201)、对输入信号进行整形的整形单元(202)和分频产生所需定时信号的分频电路(203)，其特征在于所述整形单元(202)包括门限放大电路(202C)、并联在所述门限放大电路(202C)的输入输出端的反馈电路(202B)和为所述门限放大电路(202C)提供最佳工作点的自偏置电路(202A)，所述自偏置电路(202A)的输出端通过自偏置电阻(R3)与所述匹配隔离电路(201)的输出端相连。

2、如权利要求1所述的定时信号发生器，其特征在于：所述自偏置电路(202A)包括输出接至输入的第一反相器(IC1)，所述门限放大电路(202C)包括偶数个串联的第二反相器(IC2、IC3)和/或若干个串联的同相器。

3、如权利要求2所述的定时信号发生器，其特征在于：所述门限放大电路(102C)中从输入端看第一个所述反相器/所述同相器的门限电平等于所述自偏置电路(102B)的输出电压。

4、如权利要求3所述的定时信号发生器，其特征在于：所述反馈电路(202B)为一个正反馈电路。

5、如权利要求4所述的定时信号发生器，其特征在于：所述第一反相器(IC1)和所述第二反相器(IC2、IC3)是相同的。

6、如权利要求4或5所述的定时信号发生器，其特征在于：所述整形单元(202)还包括一个串接在所述门限放大电路(202C)输出端和所述分频电路(203)输入端之间的整形电路(IC4)。

7、如权利要求6所述的定时信号发生器，其特征在于：所述反馈电路(202B)包括并接在所述门限放大电路(202C)输入输出端的反馈电阻(R5)。

8、如权利要求7所述的定时信号发生器，其特征在于：所述反馈电路(202B)还包括并接在所述门限放大电路(202C)输入输出端的反馈电容(C2)。

9、如权利要求7或8所述的定时信号发生器，其特征在于：所述门限放大电路输入端与所述匹配隔离电路输出端之间通过门限电阻(R4)相连。

10、如权利要求9所述的定时信号发生器，其特征在于：所述自偏置电阻(R3)和所述门限电阻(R4)的比例范围为1∶2～2∶1。

11、如权利要求10所述的定时信号发生器，其特征在于：所述自偏置电阻(R3)取值范围为100Ω～10KΩ。

12、如权利要求11所述的定时信号发生器，其特征在于：所述反馈电阻(R5)取值范围为10KΩ～1MΩ。

13、如权利要求12所述的定时信号发生器，其特征在于：所述反馈电容(C2)取值范围为1pf～100pf。

14、如权利要求1、2、3、4、5、7、8、10、11、12或13所述的定时信号发生器，其特征在于：所述定时信号发生器可以包括多个所述顺次相连的匹配隔离电路(201)、整形单元(202)，还包括分频单元(303)、监控单元(304)、测试单元(305)、多选一电路(306)、以及处理器(307)；所述监控单元(304)与各所述匹配隔离电路(201)相连，检测各输入通道是否正常，并将检测信息上报给所述处理器(307)；所述分频单元(303)与各所述整形单元(202)相连，在所述处理器(307)的控制下分频产生所需的定时信号；所述测试单元(305)测试各个定时信号的质量，并将结果上报给所述处理器(307)；所述多选一电路(306)以所有的定时信号为其输入，在所述处理器(307)的控制下选择一路定时信号作为输出；所述处理器(307)与所述监控单元(304)、所述分频单元(303)、所述测试单元(305)、以及所述多选一电路(306)相连，接收并处理来自各所述单元的信息，并对各单元进行控制。

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