DE3885707T2 - Taktwiederherstellungsschaltung. - Google Patents

Taktwiederherstellungsschaltung.

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DE3885707T2 DE88115678T DE3885707T DE3885707T2 DE 3885707 T2 DE3885707 T2 DE 3885707T2 DE 88115678 T DE88115678 T DE 88115678T DE 3885707 T DE3885707 T DE 3885707T DE 3885707 T2 DE3885707 T2 DE 3885707T2
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/02Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information
    • H04L7/033Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Wiederherstellen eines Taktsignals aus einem Eingangsstrom serieller Daten.
  • Aus US-A-4 197 506 ist ein Oszillator mit programmierbarer Verzögerungsleitung bekannt. Die Auswahl zunehmender Frequenzen erfolgt über Verzögerungsleitungen. Überbrückbare interpolierende Verzögerungsleitungen sind gemäß der Lehre dieses Dokumentes in Reihe geschaltet.
  • Ein allgemeines Problem beim Dekodieren asynchroner serieller Daten in Nachrichtenverbindungsstrecken ist das des Wiederherstellens des ursprünglichen Übertragungstaktes für die Verwendung beim Dekodieren des seriellen Datenstromes. Die leistungsfähigsten seriellen Kodierverfahren (d.h. die NRZ-Richtungsschrift und ihre Abkömmlinge) sind nicht selbsttaktierend (enthalten nicht die Taktinformation in dem Datenstrom). Eine allgemeine Lösung im Stand der Technik besteht darin, einen spannungs- oder stromgesteuerten Oszillator als den wiederhergestellten Taktgeber zu verwenden und diesen Oszillator mit dem eintreffenden Datenstrom über eine Rückkopplung aus einem Phasenvergleich zwischen dem wiederhergestellten Takt und den eintreffenden Daten "phasenzuverflegeln". Die Nachteile dieser Lösung bestehen darin, daß eine endliche Zeit benötigt wird, um die "Phasenverriegelung" zu erreichen, ein eindeutiges Kennungssignal übertragen und dekodiert werden muß, um den "wirklichen" Beginn der Daten anzugeben, und die Taktgabe nie exakt sein kein, da ein gewisser Phasenunterschied notwendig ist, um ein Fehlersignal aufrechtzuerhalten, das den Oszillator nachstimmt.
  • Die durch den Anspruch gekennzeichnete Erfindung vermeidet diese Nachteile.
  • Sie löst die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zum Dekodieren synchroner serieller Daten und zum Wiederherstellen des ursprünglichen Übertragungstaktes bei Datenverbindungen bereitzustellen.
  • Die Vorteile der Erfindung werden erreicht durch den wiederhergestellten Taktgenerator, der hierin beschrieben ist. Der wiederhergestellte Taktgenerator erzeugt augenblicklich einen Datentakt aus den vorhandenen seriellen Daten in irgendeinem Kodierformat, das für Datenübertragungen bei einer vernünftigen Geschwindigkeit sorgt. Der wiederhergestellte Kurvenverlauf des Taktes sorgt für Übergänge mit der ursprünglichen Taktfrequenz der Übertragung, die zum optimalen Abtastzeitpunkt für das Dekodieren der eintreffenden seriellen Daten auftreten. Ein Flankendetektor wird verwendet, um Impulse koinzident mit jedem Übergang der zu dekodierenden Daten zu erzeugen. Der Ausgang des Flankendetektors ist an den Eingang eines Emitterfolgers angeschlossen, dessen Ausgang mit einer Übertragungsleitung verbunden ist, deren Laufzeitverzögerung gleich der Hälfte der Periode des Kurvenverlaufs des Taktes der Datenübertragung ist. Der Impuls des Flankendetektors läuft die Übertragungsleitung entlang und kommt genau eine halbe Taktperiode später am fernen Ende an, wo er reflektiert wird. Der Impuls wird von einem Ende der Übertragungsleitung zum anderen in dieser Weise reflektiert, wobei er einen Strom von Impulsen mit der Periode des Kurvenverlaufs des Taktgebers der Datenübertragung erzeugt, wie das erwünscht ist. Impulse am ausgangsseitigen Ende der Übertragungsleitung werden gegenüber denjenigen am eingangsseitigen Ende um die Hälfte der Periode verzögert, was bewirkt, daß ihre Anstiegszeit an dem optimalen Abtastzeitpunkt der Daten (Mittelpunkt jedes Zeitelementes für die Datenübertragung) auftritt. Das ausgangsseitige Ende der Übertragungsleitung ist mit einer Stromsenke abgeschlossen, um den Eingangsruhestrom für den Emitterfolger zu liefern. Der Impulsstrom am Ausgang der Übertragungsleitung wird durch Differenzieren des Ausgangssignals des Puffers mit hoher Eingangsimpedanz in nutzbare logische Pegel umgesetzt, um die Taktinformation ohne Rücksicht auf die Amplitude zu bewahren und durch Umsetzen dieses differenzierten Signals in logische Pegel mit dem Umsetzer, der einen Schwellwertdetektor mit einem geringen Betrag an Hysterese enthält. Der Takt-Kurvenverlauf des Umsetzers kann als Takt-Kurvenverlauf in einem Serien-Parallel-Umsetzer zum Dekodieren der eintreffenden seriellen Daten benutzt werden.
  • Die Erfindung wird im einzelnen unten unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben, von denen
  • Fig. 1 ein Zeitdiagramm ist, das die Wirkungsweise der Erfindung erläutert,
  • Fig. 2 ein Schaltbild ist, das die wichtigsten Bestandteile der Erfindung darstellt,
  • Fig. 3 ein Schaltbild ist, das die Polarität der übertragenen und reflektierten Impulse auf der Übertragungsleitung darstellt,
  • Fig. 4 ein genaues Schaltbild der Erfindung ist.
  • Ein üblicher Flankendetektor wie der in US-A-4 689 528 beschriebene wird benutzt, um Impulse zu erzeugen, die mit jedem Übergang der zu dekodierenden Daten koinzident sind. Der Ausgangskurvenverlauf A nach Fig. 1 des Flankendetektors wird dem Eingang eines Emitterfolgers 10 nach Fig. 2 zugeführt, dessen Ausgang an eine Übertragungsleitung 12 mit einer Laufzeitverzögerung von einer halben Periode des Taktgebers der Datenübertragung angeschlossen ist. Es sei bemerkt, daß der Emitterfolger für die reflektierten Impulse auf der Übertragungsleitung keine Last darstellt. Der Impuls des Flankendetektors bei B in den Figuren 1 und 2 läuft die Übertragungsleitung entlang und kommt genau eine halbe Taktperiode später am fernen Ende an, wo er bei C in den Figuren 1 und 2 reflektiert wird. Der Impuls wird in dieser Weise von einem Ende der Übertragungsleitung zum anderen reflektiert, wobei er einen Strom von Impulsen mit der Periode (T) des Taktgebers für die Datenübertragung erzeugt. Die Impulse am ausgangsseitigen Ende der Übertragungsleitung werden T/2 gegenüber denen am eingangsseitigen Ende verzögert, was bewirkt, daß ihre Anstiegszeit beim optimalen Abtasten der Daten auftritt (der Mittelpunkt jedes Zeitelementes für die Datenübertragung).
  • Das ausgangsseitige Ende der Übertragungsleitung ist mit einer Stromsenke 14 abgeschlossen, um für den Eingangsruhestrom des Emitterfolgers zu sorgen. Es sei bemerkt, daß für ideale Komponenten die Impulse unbegrenzt lange reflektiert werden. In der Praxis hat jedoch die Übertragungsleitung einen inneren Verlust und der Ausgangspuffer 16 absorbiert einen geringen Betrag der Impulsenergie. Daher nimmt der Impulszug mit der Zeit ab. In dem aufgebauten Modell (100 MHz - Implementierung) blieben die Impulse bei einer nutzbaren Amplitude während 200-250 Nanosekunden oder für 20-25 Taktperioden bestehen. Daher ist es notwendig, sicherzustellen, daß die Daten sich zumindest so oft ändern, um den Impulsstrom zu erneuern. Der Impulsstrom am Ausgang der Übertragungsleitung wird in nutzbare Logikpegel umgesetzt durch Differenzieren des Ausgangssignals des Puffers mit hoher Eingangsimpedanz in einer Differenzierschaltung 18 (um die Zeitinformation ohne Rücksicht auf die Amplitude zu bewahren) und durch Umsetzen dieses differenzierten Signals in Logikpegel mit einem Umsetzer 20, der einen Schwellwertdetektor mit einem geringen Betrag an Hysterese aufweist. Die Hysterese verhindert auch das Umschalten des Ausgangspotentials bei Abwesenheit von Impulsen. Der Takt des Umsetzers kann jetzt als der Takt eines Serien-Parallel-Umsetzers benutzt werden, um die eintreffenden seriellen Daten zu dekodieren.
  • Das Modell wurde aufgebaut unter Benutzung einer kurzen Länge eines Koaxialkabels als Verzögerungsleitung , und EGL (Emittergekoppelte Logik) - Pegel wurden wegen der geforderten Geschwindigkeit benutzt. Bei anderen Anwendungen können andere Arten von Verzögerungselementen und/oder unterschiedliche Logikpegel angezeigt sein. Ebenso kann eine Diodenkopplung anstelle des Emitterfolgers verwendet werden.
  • Fig. 3 zeigt, wie die Verzögerungsleitung wiederhergestellte Taktimpulse für sich selbst erzeugt, nachdem sie durch einen Eingangsimpuls des Emitterfolgers erregt wurde. Der alleinige Zwecks des Puffers mit hoher Eingangsimpedanz und der nachfolgenden Schaltung besteht darin, die Spannungsimpulse am Ende der Verzögerungsleitung in ein nutzbares logisches Signal umzusetzen, ohne diese Impulse in der Verzögerungleitung groß zu stören.
  • Es wird Bezug genommen auf das Schaltbild der Erfindung nach Fig. 4. Der Puffer 16 mit hoher Eingangsimpedanz (Puffer mit hoher Zein) besteht aus einem üblichen Emitterfolger, dessen Ausgang die Differenzierschaltung 18 speist, die aus einer üblichen Transimpedanz-Verstärkerstufe besteht, die mit einem sehr kleinen (3,3 pF) Kondensator wechselstrommäßig mit dem Ausgang des Puffers gekoppelt ist. Der Ausgang der Differenzierschaltung speist den Schwellwertdetektor/Pegelumsetzer 20, der aus einem üblichen Differenzverstärker mit Emitterfolgerausgang besteht, der eine Vorspannung aufweist, um die EGL-Pegel zu liefern. Für einen kleineren Betrag an Hysterese sorgt der 2K-Widerstand, der vom Ausgang mit dem Eingang des Differenzverstärkers verbunden ist.
  • Zusammengefaßt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Wiederherstellen eines Taktsignals aus einem seriellen Datenstrom unter Benutzung einer Übertragungsleitung bereit. Ein Flankendetektor wird benutzt, um Impulse zu erzeugen, die mit jeder Übertragung der zu dekodierenden Daten koinzident sind. Der Ausgang des Flankendetektors ist mit einem Eingang eines Emitterfolgers verbunden, dessen Ausgang an eine Übertragungsleitung angeschlossen ist. Die Übertragungsleitung besitzt eine Laufzeitverzögerung, die der Hälfte der Periode des Kurvenverlaufs des Taktgebers der Datenübertragung gleich ist. Ein Impuls des Flankendetektors läuft die Übertragungsleitung entlang und kommt an deren gegenüberliegenden Enden an, genau eine halbe Taktperiode später. Der Impuls wird zwischen den Enden der Übertragungsleitung in einer Weise reflektiert, die einen Strom von Impulsen mit einer Periode T des Taktgebers der Datenübertragung erzeugt. Der Impulsstrom am Ausgang der Übertragungsleitung wird in brauchbare Logikpegel umgesetzt durch Differenzieren des Ausgangssignals des Puffers mit hoher Eingangsimpedanz und durch Umsetzen der differenzierten Signale in logische Pegel mit einem Umsetzer, der einen Schwellwertdetektor aufweist, der einen geringen Betrag an Hysterese besitzt. Das Ausgangssignal des Umsetzers wird als Taktsignal für einen Serien-Parallel-Wandler benutzt, um den eintreffenden seriellen Datenstrom zu dekodieren.

Claims (1)

1. Taktwiederherstellungsschaltung für einen Eingangsstrom serieller Daten, umfassend:
eine Emitterfolgerschaltung (10), bei der ein Eingang an eine Quelle von Impulsen angeschlossen ist, die koinzident zu jeder Übertragung von zu dekodierenden Daten sind, und einen Ausgang,
eine Übertragungsleitung (12), bei der ein Eingang an den Ausgang der Emitterfolgerschaltung angeschlossen ist, wobei die Übertragungsleitung eine Laufzeitverzögerung besitzt, die im wesentlichen gleich der Hälfte der Periode des Kurvenverlaufs des Taktgebers der Datenübertragung für den Strom der Eingangsdaten ist,
und die Übertragungsleitung einen von der Quelle empfangenen Impuls weiterleitet, wobei der Impuls an dem entgegengesetzten Ende der Übertragungsleitung nach im wesentlichen der Hälfte der Taktperiode ankommt und der Impuls dann zu dem entgegengesetzten Ende der Übertragungsleitung reflektiert wird und anschließend zwischen entgegengesetzten Enden der Übertragungsleitung reflektiert wird, wodurch eine Folge von Impulsen mit einer Periode erzeugt wird, die im wesentlichen gleich der Periode des Kurvenverlaufs des Taktgebers der Datenübertragung ist,
eine Umsetzeinrichtung (20), die an entgegengesetzte Enden der Übertragungsleitung angeschlossen ist, um die reflektierten Impulse in nutzbare Logikpegel umzusetzen, wodurch das Taktsignal aus dem Strom der Eingangsdaten wiederhergestellt werden kann.
DE88115678T 1987-10-27 1988-09-23 Taktwiederherstellungsschaltung. Expired - Fee Related DE3885707T2 (de)

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