DE3017237A1

DE3017237A1 - Verfahren zur taktrueckgewinnung mit einer phasenregelschleife

Info

Publication number: DE3017237A1
Application number: DE19803017237
Authority: DE
Inventors: Egon Ing.(Grad.) Douverne; Roland Dipl.-Ing. 7150 Backnang Heer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1980-05-06
Filing date: 1980-05-06
Publication date: 1981-11-12
Also published as: ATA201881A; BR8102734A; AT384132B; DE3017237C2

Description

Verfahren zur Taktrückgewinnung mit
einer Phasenregelschleife Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung des Taktes aus einem binären NRZ-Eingangssignal. Bei binären NRZ-Signaien ist die Taktfrequenz im Signalspektrum nicht enthalten. Das Signal muß daher zunächst umgeformt werden, z.B. durch nichtlineare Schaltelemente in Verbindung mit zeitbestimmenden Schaltelementen (Gleichrichter in Verbindung mit Differenziergliedern oder monostabile Multivibratoren). Solche Schaltungen sind z.B. aus der Zeitschrift "Der Elektroniker" No. 9 (1976) in einem Aufsatz von Roland Best "Theorie und Anwendung des Phase-locked loops" bekannt. Aus dem umgeformten Eingangssignal kann die Taktfrequenz zurückgewonnen werde, entweder durch Filterung oder mit einer Phasenregelschleife in Verbindung mit einem steuerbaren Oszillator (PLL).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Schaltungen anzugeben,, die eie Rückgewinnung des Taktes eines NRZ-Signals ermöglichen, ohne zeitbestimmende Elemente wie Differenzierglieder, monostabile Kippschal tungen oder ähnliches zu verwenden.
Die Aufgabe wird gelöst, wie im Aspruch 1 beschrieben.
Die Unteransprüche geben vorteilh:Cte Ausgestaltungen wieder.
Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 6 beschrieben.
In Figur 1 wird das Eingangssignal zunächst verzweigt und in einem Zweig invertiert. Ursprüngliches und invertiertes Signal werden den Rücksetz-Eingngen zweier Flip-Flops zugeführt, deren Dateneingänge auf hohem Potential (logisch "1") liegen und deren Takteingänge vom Taktsignal angesteuert werden. Die invertierten Ausgänge der beiden Flip-Flops sind mit den beiden Eingängen eines NAND-Gatters verbunden.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, entstehen bei jedem Zeichenwechsel des Eingangssignals am Ausgang des NANDGatters impulse, deren Breite durch die Zeitdifferenz zwischen Eingangssignalflanke und Taktflanke bestimmt wird. Solange in jedem Takt ein Zeichenwechsel des Eingangssignals stattfindet, ist daher der strichpunktiert eingezeichnete Gleichspannungsmittelwert des Ausgangssignals A umgekehrt proportional zu . Er kann daher zur Steuerung der Frequenz eines Oszillators (VCO) verwendet werden, der die Taktfrequenz erzeugt und von dem über einen nachfolgenden Impulsformer die Taktimpulse abgeleitet werden. Zur Einstellung des gewünschten Arbeitspunktes von T wird der Gleichspannungsrnit telwert von A in einem Differenzverstärker mit einer einstellbaren Gleichspannung verglichen. Um die Stabilität der Regelsehleife zu gewährleisten, ist eines der bekannten Schleifenfilter hinter den Ausgang des NAND-Gatters geschaltet. Es unterdrückt gleichzeitig die Wechselspannungsan teile von A.
Wenn im Eingangssignal kein Zeichenwechsel stattfindet, läuft der Gleichspannungsmittelwert von A gegen einen Maximalwert. Im praktischen Betrieb entsteht daher ein Regelfehler, der umso größer ist, je weniger Zeichenwechsel stattfinden. Rinne Möglichkeit zur Ver-ringerung dieses Regelfehlers besteht darin, daß man durch eine entsprechende Schaltung dafür sorgt, daß der Gleichspannungsmittelwert bei fehlendem Zeichenwechsel des Æin;angssignals nicht gegen den Maximalwert, sondern gegen einen Mittelwert läuft, der etwa dem normalen Arbeitspunkt entspricht.
Dies läßt sich dadurch realisieren, daß die Dateneingänge der Flip-Flop-s statt mit logisch "1" mit den invertierten Ausgängen verbunden werden (Figur 1, gestrichelte Verbindung).
Bei dieser Schaltung Wird, solange ke-in Zeichenwechsel des Eingangssignals stattfindet, mindestens in einem der beiden FlipFlops der Takt geteilt und ein Ausgangssignal mit der halben Taktfrequenz und dem Tastverhältnis 1:1 abgegeben, -dessen Gleichspannängsmittelwert dem Mittelpunkt des Regelbereichs entspricht (Figur 2, rechter Teil).
Eine andere Ausführung der Erfindung ist in Figur 3 dargestellt. In diesem Falle wird das Eingangssignal dem Dateneingang eines -Flip-Flops und dem einen Eingang eines ersten NAND-Gatters und das invertierte Eingangssignal dem einen Eingang eines zweiten NAND-Gatters zugeführt. Die beiden anderen Eingänge der NAND-Gatter sind mit den Aus gängen Q und Q des Flip-Flops verbunden Die Ausgänge des ersten und zweiten NAND-Gatters sind mit den beiden Eingängen eines UND-Gatters verbunden, dessen Ausgangssignal A die gewünschte Abhängigkeit des GleichspannungsPJittelwer tes von @. zeigt (Figur 3). Bei dieser Schaltung kann das regenerierte Eingangssignal FR direkt an einem der Ausgänge des Flip-Flops abgenommen werden.
Damit der Gleichspannungsmittelwert bei fehlendem Zeichen wechsel nicht regen seinen Maximalwert, sondern gegen einen Mittelwert läuft, ist ein weiterer taktgesteuerter Flip Flop vorgesehen (gestrichelt in Figur 3), dessen Rücksitz Eingang das .Signal A zugeführt wird und dessen Ausgang Q mit seinem Dateneingang verbunden ist. Das Signal A' am Ausgang Q dieses Flip-Flops hat dann die gewünschte Eigen schaft (vgl. Figur 4, rechter Teil). Eine Ausführung mit mehreren taktsynchronen Eingangssignalen E1 und E2 ist in Figur 5 dargestellt. Dabei ist bei diesem Beispiel vorausgesetzt, daß Zeichenwechsel in den Eingangssignalen immer nur abwechselnd und um jeweils eine Taktperiode verschoben auftreten. Derartige Signale werden z.B. vom Phasendemodulator eines Übertragungssystems mit Offset-PSK geliefert.
Eine andere Ausführung ist in Figur 6 dargestellt. In die sem Falle wurde jedoch angenommen, daß Zeichenwechsel auch gleichzeitig in beiden Eingangssignalen E1 und E2 auftre ten können.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche Verfahren zur TaktrUckgewinnung aus binären NRZ-Eingangssignalen mit einer Phasenregelschleife, bei welher zur Stabilisierung der Regelschleife ein Schleifenfilter verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch logische Verknüpfung zwischen Ringangssignal, invertiertem Eingangssignal und Takt zwei Impulsreihen gebildet werden, die durch eine weitere logische Verknüpfung ein Ausgangssignal liefern, dessen Gleichspannungsmittelwert in einem direkten Zusammenhang mit der Zeitdifferenz zwischen Eingangssignalflanke und Taktflanke steht.
2. Anordnung zur Verwirklichung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die logische Verknüpfung zwischen Eingangssignal und Takt bzw. zwisehen invertiertem Eingangssignal und Takt je ein Flip Flop verwendet ist, wobei das Eingangssignal bzw. das invertierte Eingangssignal dem Setz- oder Rücksetzeingang .je eines Flip-Flops und der Takt den beiden Takteingängen zugeführt ist, daß die invertierten Ausgänge der beiden Flip-Flops mit den Eingängen eines Gatters verbunden sind, daß der Ausgang (A) des Gatters über ein Schleifenfilter und eine steuerbare Spannungsquelle mit einem Oszillator (VCO) verbunden ist, der den Takt (T) für die Flip-Flops liefert (Figur 1).
3. Anordnung zur Verwirklichung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch- gekennzeiohnet, daß für die logische Verknüpfung zwischen Eingangssignal und Takt ein Flip Flop in Verbindung mit zwei Gattern verwendet ist, wobei das Eingangss-ignal dem Dateneingang des FlipFlops und einem Eingang eines ersten Gatters zugeführt ist, daß das invertierte Eingangssignal dem einen Eingang eines zweiten Gatters zugeführt ist; daß der andere Eingang des ersten Gatters mit dem invertierten Ausgang (Q1) des Flip-Flops verbunden ist und der andere Eingang des zweiten Gatters mit dem nicht invertierten Ausgang (Q1) des Flip-Flops ver-bunden ist, daß die Ausgänge der beiden Gatter mit einem UND-Gatter zusammengefaßt sind, daß der Ausgang (A) des UND-Gatters über ein Schleifenfilter und eine steuerbare Spannungsquel le mit einem Oszillator (VCO) verbunden ist, der den-Tak't für das Flip-Flop liefert (Figur 3).
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung nach Anspruch 3 gleichzeitig al.s Regen rator verwendet wird, wobei das regenerierte Signal vom invertierten' Ausgang (Q1) oder vom nicht Invertierten Ausgang (Q1) des Flip-Flops abgenommen wiid.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren taktsynchronen Eingangssignalen, von denen jedes gemäß Anspruch 2 oder 3 verarbeitet wird, die Ausgangssignale (A) mit einem Additionsglied zum Summensignal (A") zusammengefaßt werden (Figur 5)
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren taktsynchronen Eingangssignalen, von denen Jedes gemäß Anspruch 2 oder 3 verarbeitet wird, ein Gatter alle Sig-nale- zum Summensignal (A") zusammenfaßt (Figur 6).
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zeit, während-der in keinem der Eingangssignale ein Zeichenwechsel stattfindet, durch einen taktgesteu erten Flip-Flop ein Ausgangssignal mit dem Tastverhält nis 1:1 erzeugt wird, dessen Gleichspannungsmittelwert dem Mittelwert des Regelbereichs entspricht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für den taktgesteuerten Flip-Flop, der zur Erzeugung eines mittleren Gleichspannungsmittelwertes bei fehlen dem Zeichenwedhsel im Eingangasignal- dient,- einer der für die Verknüpfung zwischen Eingangssignal und Takt verwendeten Flip-Flops mitbenutzt wird.