DE69729635T2

DE69729635T2 - Modul zur datentaktrückgewinnung

Info

Publication number: DE69729635T2
Application number: DE69729635T
Authority: DE
Inventors: Carlo Mozetic; Francesco Testa
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1996-04-29
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2017-04-19
Also published as: EP0893018A1; AU2718997A; SE9601640D0; CN1217113A; DE69729635D1; CN1196295C; SE506470C2; EP0893018B1; US6256361B1; JP2000509233A; CA2252920A1; WO1997041665A1; SE9601640L

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegenden Erfindung betrifft ein Datentakt-Rückgewinnungsmodul bzw. ein Datensynchronisierungs-Wiederherstellmodul für eine Taktwiederherstellung, insbesondere eine Taktextraktion.
BESCHREIBEN DES STANDS DER TECHNIK
Eine Taktwiedergewinnung ist ein bekanntes Verfahren zum Wiederherstellen der Synchronisierung bei einer Signalgebungsverbindung. Die einfachste Vorgehensweise zum Senden von Daten auf einer seriellen elektrischen Verbindung besteht in der Verwendung zweier unterschiedlicher physikalischer Verbindungen, eine für Daten und eine für die Synchronisierung, den Takt. Eine der Verbindungen lässt sich vermeiden, indem Synchronisierungs- bzw. Taktinformation von den Daten mittels einem speziellen Code extrahiert wird, beispielsweise CMI, HDB3, AMI, etc.. Durch Verwendung eines dieser Übertragungscodes wird die normale Datenbandbreite unterschiedlich verteilt, und es werden einige hochfrequente Komponenten erzeugt. Diese Komponenten werden zum Extrahieren der Synchronisierungsinformation verwendet. Diese Prozedur wird "Taktrückgewinnung" genannt.
Durch Verwenden eines der vorangehend genannten Codes wird die Datenbandbreite erweitert. Aufgrund dieser Tatsache ist es erforderlich, den Leistungsumfang des Übertragungsmediums zu erhöhen, und demnach wird es teurer. Dieses Problem wurde durch Anwendung von Codes gelöst, die die Bandbreiten-Charakteristiken beibehalten, jedoch wird der Taktwiedergwinnungsbetrieb schwieriger. Schaltungen, die normalerweise für die Taktextraktion verwendet werden, benötigen einen oder mehrere Datenübergänge jedes Mal nach ein paar Bitgruppen, oder der Takt könnte sich sonst nicht extrahieren lassen. Der verwendete Code muss diese Bedingungen erfüllen, z. B. verscrambelte Daten mit Non-return-to-zero NRZ. Das Taktextraktionsproblem wird einfach gelöst, insbesondere dann, wenn das verwendete Datenmuster im Hinblick auf Übergänge spärlich ist.
Es gibt zwei existierende Verfahren zum Realisieren der Taktextraktion anhand einer verscrambelten NRZ Datenverbindung: das erste Verfahren besteht aus einer schmalbandigen Phasenregelschleife (PLL), Schaltung mit einem digitalen Phasenkomparator, der kontinuierlich die Phasendifferenz zwischen dem positiven (oder negativen) Datenübergang und den Taktflanken misst, die durch einen Lokaloszillator erzeugt werden. Die Frequenz dieses Oszillators wird so angeglichen, dass die Phasendifferenz zwischen den Übergängen und den Taktflanken eliminiert ist. Dies ist eine teure Lösung, da es oft schwierig ist, sie durch standardisierte diskrete Komponenten zu implementieren. Ferner ist die Flexibilität unter Anwendung dieses Verfahrens begrenzt, da sich sämtliche physikalische Parameter wie Frequenz, Muster, etc. nicht zum Abdecken anderer möglicher Anforderungen ändern lassen.
Das zweite Verfahren zum Extrahieren der Taktinformation besteht aus der Anwendung eines Q-Tanks gefolgt durch eine selektive Verstärkerstufe mit hoher Verstärkung. Der Q-Tank wird durch eine einfache LC Schaltung realisiert, oder durch Anwendung eines SAQ Resonators, der fortlaufend anhand von Datenflankenübergängen stimuliert ist. Wird ein LC Resonator verwendet, so ist ein spezieller Induktor erforderlich, um einen ausreichend großen Q-Wert dafür zu haben, dass die Taktinformation während langer "0" oder "1" Sequenzen beibehalten wird. Dies ist eine flexiblere Lösung, jedoch hat sie einen geringeren Leistungsumfang als die zuvor beschriebene. Der wiederhergestellte Takt wird beispielsweise durch Jitter beeinflusst, da das S/N Verhältnis bei der Q-Tank-Ausgabe sehr niedrig ist, insbesondere dann, wenn das verwendete Muster im Hinblick auf Übergänge schwach ist.
In JP 88-174442 für Masushita et al, ist ein Oszillator in einem Freilaufmodus beschrieben, zum Garantieren eines Synchronisierungstakts bei dem Ausgabe XXX. Die Erfindung, dient zum Unterdrücken eines Auftretens von Rauschen und Jitter bei einer periodischen Reproduktionsausgabe, durch Erhalten eines erforderlichen Synchronisierungstakts auf der Grundlage einer selbst voranschreitenden Oszillation. Eine ähnliche Anordnung, auf die ein PLL zum Reduzieren von Jitter folgt, ist in US-A-5,276,712 beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Problem, das diese Erfindung löst, ist das Extrahieren eines Taktsignals mit hoher Rate.
Ein anderes Problem, das diese Erfindung löst, ist das Beibehalten der Taktinformation während langer "0" oder "1"-Sequenzen.
Diese Erfindung löst das Taktwiedergewinnungsproblem in einer neuen Weise durch Verwendung einer bekannten Wirkung, die üblicherweise für einen anderen Zweck verwendet wird. Der Zweck dient der Frequenzmodulations-Empfangen, Trägermodulationssystemen und dem Multiplizieren oder Teilen einer Taktfrequenz durch eine ganzzahlige Zahl.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Datentakt- bzw. Datensynchronisierungs-Wiedergewinnungssystem, d. h. ein Datentakt-Wiedergewinnungsmodul (DTRM), das auf einem injektions-verriegelten Oszillator (injection locked oscillator), ILO, basiert. Diese Erfindung extrahiert die Taktinformation anhand einem Datensignal mit hoher Bitrate, z. B. einem verscrambelten NRZ, das von optischen oder elektrischen Schnittstellen kommt. Andere Datenmuster als NRZ lassen sich verwenden. Das Synchronisierungs- bzw. Taktwiederherstellsystem verwendet ein Verriegelungsphänomen in dem ILO. Die Synchronisierungsinformation wird selbst dann extrahiert, wenn der Datenstrom aus längen Sequenzen mit dem Bitlogikpegel "1" oder aus langen Sequenzen mit dem Bitlogikpegel "0" in wiederholender Weise besteht. Bei jedem Datenübergangsereignis erzeugt eine "0" Durchgangsschaltung einen Puls, der zum Phasenverriegeln der durch den Oszillator erzeugten Frequenz verwendet wird.
Diese Erfindung hat zumindest zwei Teile; die Pulsgeneratorschaltung und den injektionsverriegelten Oszillator. Andere Teile, die verwendet werden können, sind eine Taktextrahierschaltung einschließlich dem ILO, eine Phasenausrichtschaltung und eine Taktkillerschaltung.
Ein Vorteil besteht darin, dass das DTRM Taktinformation von Signalen mit hohem Mbit/s bei geringen Kosten extrahieren kann.
Ein anderer Vorteil besteht darin, dass das DTRM Taktinformation von Signalen mit hohem Mbit/s bei hohem Leistungsvermögen extrahieren kann.
Ein anderer Vorteil besteht darin, dass das DTRM im Hinblick auf seine Abmessungen sehr klein ausgebildet werden kann.
Ein noch anderer Vorteil besteht darin, dass sich das DTRM einfach auf unterschiedlichem Bitratenbetrieb anpassen lässt.
Die Erfindung wird nun weiter mit Hilfe der detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen und der angefügten Zeichnung beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Datentakt- bzw. Synchronisierungs-Wiederherstellmoduls, DTRM;
2 ein Pulsgeneratorschaltung (PG);
3 eine Taktextrahierschaltung (CE);
4 eine Phasenausrichtschaltung (PA);
5 eine Taktkillerschaltung (CK);
6a das Blockschaltbild eines ILO;
6b das Arbeitsprinzip des ILOs;
7 ein Zeitbeziehungs-Ablaufdiagramm für ein ankommendes Datensignal, das in das DTRM geht, das phasenausgerichtete Daten und Signale für einen wiederhergestellten Takt erzeugt;
8 ein Signaldiagramm im Zusammenhang mit unterschiedlichen Signalen in dem DTRM; und
9 eine alternative Ausführungsform des DTRMs.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine detailliertere Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird hier präsentiert.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Taktwiederherstellschaltung für Telekommunikationsgeräte. Diese Schaltung lässt sich in anderen Anwendungen ebenso verwenden, bei denen ein Takt- bzw. Synchronisierungs-Wiederherstellen für Verbindungen mit Übertragung bei hoher Geschwindigkeit erforderlich ist.
Eine kurze Beschreibung der Zeichnung wird präsentiert. Die 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Datentakt- bzw. Synchronisierungs-Wiederherstellmoduls 100, DTRM. Die vier Blöcke enthalten; eine Taktextrahierschaltung 102, CE, d. h. eine pulsgesteuerte Oszillatorschaltung (PCO), eine Phasenausrichtschaltung 104 (PA), eine Pulsgeneratorschaltung 106 (PG), und eine Taktkillerschaltung 108, CK. Diese Blöcke sind miteinander durch physikalische Verbindungen verbunden.
Das Datentakt-Wiederherstellmodul 100 hat zwei ankommende Datenverbindungen; die erste ankommende Verbindung ist eine Verbindung für ankommende Daten 110, die ankommende Daten führt, verbunden mit einem Verbindungseingang für ankommende Daten 124, und die zweite ankommende Verbindung ist eine Freigabe/Sperrverbindung 114, zum Führen eines externen Taktsperrsignals, verbunden mit einem Sperreingang für einen ankommenden Takt 160. Das DTRM 100 hat auch drei ausgehende Verbindungen; die erste ausgehende Verbindung ist eine ausgehende Datenverbindung 122 zum Führen von phasenausgerichteten Daten, verbunden mit einem Verbindungsausgang für ausgehende Daten 126, die zweite ausgehende Verbindung ist eine Ausgangstaktverbindung 120 zum Führen eines ersten wiederhergestellten Takts, verbunden mit einem Verbindungsausgang für einen ausgehenden Takt 28, und die dritte ausgehende Verbindung ist eine Verbindung für einen Verlust eines Signals 156, zum Führen eines Datenverlustsignals, verbunden mit einem Signalverlustausgang 158.
Der Pulsgenerator 106 hat eine ankommende Verbindung, die die ankommende Datenverbindung 110 ist, verbunden mit einem Verbindungseingang für ankommende Daten 130 über den Verbindungseingang für ankommende Daten 124 des DTRMs 100. Der Pulsgenerator 106 hat auch zwei Ausgangsverbindungen; die erste Ausgangsverbindung ist eine Pulsverbindung 116 zum Führen von Pulsen verbunden zwischen einem Pulsverbindungsausgang 132 und einem Pulsverbindungseingang 136 des Taktextraktors 102, und die zweite Ausgangsverbindung ist eine Datenverbindung 112 zum Führen von Daten verbunden mit einem Datenverbindungsausgang 134 und mit einem Datenverbindungseingang 152 des Taktkillers 108. Die Datenverbindung 112 ist ebenso mit einem Datenverbindungseingang 148 des Phasenausrichters 104 verbunden.
Der Taktextraktor 102 hat zwei ankommende Verbindungen; die erste ankommende Verbindung ist eine Freigabe/Sperrverbindung 114, verbunden mit einem Freigabe/Sperr-Verbindungseingang 138 über einen Eingangstakt-Sperreingang 160 des DTRMs 100, und die zweite Verbindung ist die Pulsverbindung 116, verbunden mit dem Pulsverbindungseingang 136. Der Taktextraktor 102 hat auch zwei ausgehende Verbindung; die erste ausgehende Verbindung ist eine Verbindung für einen wiedergewonnenen Takt 18 zum Führen eines zweiten wiederhergestellten Takts, der gegenüber dem ersten wiederhergestellten Takt an der Ausgangstaktverbindung 120 invertiert sein kann, verbunden mit einem Taktverbindungsausgang 142 und einem Taktverbindungseingang 144 des Phasenausrichters 104, und die zweite ausgehende Verbindung ist die Ausgangstaktverbindung 120, verbunden mit einem Ausgangstakt-Verbindungsausgang 140 über den Ausgangstakt-Verbindungsausgang 128 des DTRMs 100.
Der Phasenausrichter 104 hat zwei ankommende Verbindungen; die erste ankommende Verbindung ist die Verbindung 118 für den wiederhergestellten Takt, verbunden mit dem Taktverbindungseingang 144, und die zweite ankommende Verbindung ist die Datenverbindung 112, verbunden mit dem Datenverbindungseingang 148. Der Phasenausrichter 104 hat eine ausgehende Verbindung, die die ausgehende Datenverbindung 122 ist, verbunden mit dem Phasenausrichterausgang 150 über den Ausgangsdaten-Verbindungsausgang 126 des DTRMs 100.
Der Taktkiller 108 hat eine ankommende Verbindung als Datenverbindung 112. Diese Schaltung hat auch eine ausgehende Verbindung, die die Verbindung für den Verlust eines Signals 156 ist, verbunden mit einem Signalverlustausgang 154 über den Signalverlustausgang 158 des DTRMs 100.
Eine detaillierte Beschreibung für jeden Block in dem Datentakt- bzw. Synchronisierungs-Wiedergewinnungs- bzw. Wiederherstellmodul 100, DTRM, wird in den als nächstes kommenden Paragraphen beschrieben. Es sind lediglich Komponenten gezeigt, die eine signifikante Rolle in jeder Schaltung spielen. Diese Ausführungsform arbeitet mit differentiellen Dateneingangs- und Ausgangsverbindungen. Die eingehende Datenverbindung 110, die Datenverbindung 112 und die ausgehende Datenverbindung 122 sind in der Wirklichkeit zwei Verbindungen, die eine gewöhnliche und eine differentielle Verbindung haben. Die Erfindung erfordert dies nicht, jedoch wird sie in dieser Lösung verwendet.
Gemäß der 2 empfängt die Pulsgeneratorschaltung 106 ankommende Daten auf der ankommenden Datenverbindung 110, verbunden mit dem Verbindungseingang für ankommende Daten 130 über den Eingangsdaten-Verbindungseingang 124 des DTRMs 100. Der Pulsgenerator 106 sendet die Pulse auf der Pulsverbindung 116 aus, die zwischen dem Pulsverbindungsausgang 132 und dem Pulsverbindungseingang 136 des Taktextraktors 102 angeschlossen ist. Der Pulsgenerator 106 enthält zwei Teile, eine Nulldurchgangsschaltung 200 und einen Differenztialaufteiler bzw. Splitter 202. Der Differentialsplitter 202 empfängt die ankommenden Daten auf der Eingangsdatenleitung 110 zu der Nulldurchgangsschaltung 200. Er sendet die Pulse auf der Pulsverbindung 116 aus. Der Differenztialaufteiler 202 sendet auch die Daten, die gleich zu den ankommenden Daten sind auf der Datenverbindung 112, verbunden zwischen dem Datenverbindungsausgang 134 und dem Datenverbindungseingang 152 des Taktkillers 108. Die Datenverbindung 112 ist auch mit dem Datenverbindungseingang 148 des Phasenausreichters 104 verbunden.
Gemäß der 3 empfängt die Taktextrahierschaltung 102 Pulse auf der Pulsverbindung 116, angeschlossen zwischen einem Pulsverbindungseingang 136 und dem Pulsverbindungsausgang 132 des Pulsgenerators 106. Der Taktextrahierer 102 enthält auch einen injektionsverriegelten Oszillator (ILO) 306, der einen Oszillatoreingang 308 und einen Oszillatorausgang 304 hat. Die Pulsverbindung 116 ist mit dem Oszillatoreingang 308 über den Pulsverbindungseingang 136 verbunden. Ein Taktextrahierpuffer 300 hat drei Eingangsverbindungen; zunächst ist eine Verbindung für einen wiederhergestellten Takt 302 mit einem ersten Puffereingang verbunden, der ein Puffereingang 112 ist, und mit dem Oszillatorausgang 304 des ILO 306, und zweitens mit der Freigabe/Sperrverbindung 114, verbunden mit dem Taktextrahierpuffer 300 über den zweiten Puffereingang, der ein Puffereingang 310 ist, sowie dem Freigabe/Sperreingang 138. Optional kann die Freigabe/Sperrverbindung 114 extern mit einer Datenverlustsignalverbindung 156 verbunden sein, zum Sperren des Takts in dem Fall, dass keine Daten auf der Eingangsdatenverbindung 110 vorliegen, siehe 1. Der Taktextrahierpuffer 302 hat zwei Ausgangsverbindungen; zunächst die Ausgangsverbindung, die die Verbindung für den wiederhergestellten Takt 118 ist, verbunden mit einem ersten Ausgangspufferausgang 314 über den Taktverbindungsausgang 142, und zweitens den Ausgabepufferausgang, der die Ausgangstaktverbindung 120 darstellt, verbunden mit einem zweiten Ausgabepufferausgang 316 über den Ausgabetakt-Verbindungsausgang 140.
Der ILO 306 ist ein Oszillator von einer Colpitts-Architektur mit klärender Basis, Q1, beispielsweise einem BRF92 Transistor. Der Transistor Q1-Vorspannpunkt ist durch Anwendung von drei Widerständen R1, R2 und R3 fixiert. Die Widerstände R1 und R2 bestimmen die Basisspannungspolarität, und der Widerstand R1 bestimmt den Widerstandskollektorstrom. Ein Kopplungskondensator C2 ist elektrisch mit der Basis des Transistors Q1 und Masse angeschlossen, zum Erhalten der dynamischen Architektur mit geerdeter Basis. Das passive Netzwerk, angeschlossen zwischen dem Kollektor des Transistors 1 und der positiven Energieversorgung, bestimmt die Gesamtheit der dynamischen Charakteristiken dieses Typs von Architektur, mit der Bezugszeichen als "Colpitts Oszillator mit geerdeter Basis". Insbedsondere bestimmen die Kondensatoren C3, C4, C5 und die Induktivität L1 die Eigenfrequenz des Oszillators 306, und der Widerstand R4 wird zum Fixieren der dynamischen Verstärkung des Transistors verwendet, und ebenso zum Erhöhen der ILO 306 Verriegelungsbandbreite. Es wird ein Reaktions- bzw. Rückkopplungsvektor Xr anhand der Werte der zwei Kondensatoren C3 und C4 bestimmt. Ein Injektionsvektor Xd ist direkt mit dem Transistoremitter unter Verwendung des Entkopplungskondensators C1 verbunden. Die dynamischen Stabilitätsparameter des ILO 306 hängen ebenso von dem Transistortyp und von der elektrischen Kopplung des ILO Eingangs und Ausgangs ab. Diese sind optimiert, zum Vermeiden einer Frequenz direkt über dem gesamten Temperaturbetriebsbereich.
Die 4 zeigt die Phasenausrichtschaltung 104, die Daten von dem Pulsgenerator 106 auf der Datenverbindung 112 erhält, die zwischen dem Datenverbindungseingang 148 des Phasenausrichters 104 und dem Datenverbindungsausgang 134 des Pulsgenerators 106 angeschlossen ist. Der Phasenausrichter 104 empfängt auch den zweiten wiederhergestellten Takt von dem Taktextrahierer 102, der zwischen dem Taktverbindungsausgang 142 des Taktextrahierers 102 und dem Taktverbindungseingang 144 des Phasenausrichters 104 angeschlossen ist. Der Phasenausrichter 104 emittiert phasenausgerichtete Daten von dem Phasenausrichterausgang 150 auf die ausgehende Datenverbindung 122, verbunden mit dem Verbindungsausgang für ausgehende Daten 126 des DTRMs 100.
Eine D-Flip-Flop-Schaltung 400 hat zwei Eingänge; einen ersten Eingang 402 verbunden mit der Datenverbindung 112 über den Datenverbindungseingang 148 des Phasenausrichters 106, und einen zweiten Eingang 404 verbunden mit der Verbindung für den wiederhergestellten Takt 118 über den Taktverbindungseingang 144 des Phasenausrichters 106. Das Flip-Flop 400 hat eine Ausgang 406, verbunden mit der Verbindung für ausgehende Daten 122 über den Phasenausrichterausgang 150 des Phasenausrichters 106.
Gemäß 5 empfängt die Taktkillerschaltung 108 Daten von der Datenverbindung 112, verbunden zwischen dem Datenverbindungseingang 152 des Taktkillers 108 und dem Datenverbindungsausgang 134 des Pulsgenerators 106. Der Taktkiller 108 bewirkt ein Aussenden des Datenverlustsignals auf der Verbindung für den Verlust von Daten 156, die mit dem Signalverlustausgang 154 des Taktkillers 108 und dem Signalverlustausgang 158 des DTRMs 100 verbunden ist. Der Taktkiller 108 hat drei Blöcke; einen Spitzendetektor (PD) 500, einen Spannungskomparator (VC) 502 und eine Spannungsreferenz (VR) 504. Diese Blöcke (500–504) sind miteinander über physikalische Verbindungen verbunden. Die Daten, die ankommen, kommen von der Datenverbindung 112, die mit dem Spitzendetektor 500 verbunden ist. Dieser wiederum ist mit dem Spannungskomparator 502 verbunden. Der VC 502 wiederum ist mit der Datenverlustverbindung 156 über den Signalverlustausgang 154 verbunden. Die Spannungsreferenz 504 ist mit dem Spannungskomparator 502 verbunden.
Die 6a zeigt ein Blockschaltbild des injektionsverriegelen Oszillators 306. Der ILO 306 hat eine Eingangsverbindung, die die Pulsverbindung 116 zum Führen der Pulse ist, sowie eines Injektions Xt-Signals 622, verbunden zwischen dem Oszillatoreingang 308 des ILOs 306 und einem Addiererknoteneingang 602 eines Addiererknotens 318. Der ILO 306 hat eine Ausgangsverbindung als Verbindung für den wiederhergestellten Takt 302 zum Führen eines dritten wiederhergestellten Takts, eines Ausgangsvektors ^– Xu-Signals 126, verbunden zwischen dem Oszillatorausgang 304 des ILOs 306 und einem selektiven Verstärkerausgang 608 eines selektiven Verstärkers 612. Eine Addiererknotenverbindung 620 führt ein sich ergebendes ^– Xi-Signal 624, angeschlossen zwischen einem Addiererknotenausgang 604 des Addiererknotens 318 und einem Eingang des selektiven Verstärkers 632 des selektiven Verstärkers 612. Ferner ist die Verbindung für den wiederhergestellten Takt 302 angeschlossen mit einem Dämpfereingang 618 eines Dämpfers 614. Demnach ist das Signal auf der Verbindung des wiederhergestellten Takts 302, der Verbindung des wiederhergestellten Takts 118 und der Verbindung des ausgehenden Takts 120 dasselbe Signal (siehe 1 und 3. Eine Dämpferverbindung 616 zum Führen eines Reaktions ^– Xr-Signals 628 ist zwischen einem Dämpferausgang 630 des Dämpfers 614 und einem Addiererknoteneingang 606 des Addiererknotens 618 verbunden.
Die 6b zeigt ein Vektordiagramm 600 der Signale, des Injektions-^– Xt-Signals 622, des Reaktions-^– Xr-Signals 628 und des sich ergebenden ^– Xi-Signals 624, und deren Beziehungen zueinander.
Die 7 zeigt ein Diagramm der zeitlichen Beziehungen für das Verfahren zum Extrahieren und Ausrichten eines Taktsignals und von Daten anhand eines kombinierten Takt- und Datensignals, den eingehenden Daten 802.
Das Verfahren für die Taktwiederherstellung startet mit einer Pulsgeneratorstufe 700. Dann wird das ankommende "DATUM" 702 empfangen. Dann erzeugt 704 die Pulsgeneratorschaltung 106 die Pulse. Ferner unterteilt 706 der Pulsgenerator 106 die ankommenden Daten. Hiernach werden die "Pulse" 708 zu einer Taktextrahierstufe 714 verteilt, gefolgt durch das Verteilen der "Daten" 710 zu einer Phasenausrichtstufe 742 und zu einer Taktkillerstufe 754. Als letzter Schritt kehrt die Pulsgeneratorstufe 712 zu 700 zurück, was gleich ist zu dem Block 712.
Die Taktextrahierstufe 714 hat drei unterschiedliche Sequenzen. Die erste Sequenz ist eine Taktwiedergewinnungssequenz, die mit dem Empfang von "Pulse" 716 von der Pulsgeneratorstufe 700 beginnt. Die Taktextrahierstufe 700 bewirkt ein Wiederherstellen 718 der Synchronisier- bzw. Taktinformation in dem ILO 306 mit der Hilfe der Pulse. Hiernach wird der zweite wiederhergestellte "Takt" 720 zu dem "Takt" 746 der Phasenausrichtstufe 742 verteilt, und der erste wiederhergestellt "TAKT" 722 wird ebenso zu der ausgehenden Taktverbindung 120 verteilt. Als letzter Schritt kehrt die Taktextrahierstufe 724 zu dem Block 714 zurück, gleich dem von 724. Die zweite Folge, die eine Ausschalttaktfolge ist, die mit der Taktextrahierstufe 714 beginnt, kann ebenso das externe Taktsperrsignal "AUS" 726 der Freigabe/Sperrverbindung 114 empfangen. Dann bewirkt der Taktextrahierer 102 ein Ausschalten 728 des Taktextrahierpuffers 300 und ein Ausschalten des Sendens 730 des ersten und zweiten wiederhergestellten Takts. In einem letzten Schritt kehrt die Taktextrahierstufe 732 zu dem Block 714 zurück, der gleich ist zu dem Block 732. Die dritte Taktfolge, die eine Anschalttaktfolge ist, die mit dem Anschalten der Taktextrahierstufe beginnt, kann ebenso das externe Taktsperrsignal "AN" 734 an der Freigabe/Sperrverbindung 114 empfangen. Dann bewirkt der Taktextrahierer 102 ein Anschalten 736 des Taktextrahierpuffers 300, und er bewirkt ein Anschalen des Sendens 738 des ersten und zweiten wiederhergestellten Takts. In einem letzten Schritt kehrt die Taktextrahierstufe 738 zu dem Block 714 zurück, der gleich ist zu dem Block 738.
Die Phasenausrichtstufe 742 empfängt "Daten" 744 von der Pulsgeneratorstufe 700, und sie empfängt ebenso einen zweiten wiederhergestellten "Takt" 746 von dem "Takt" 720 der Taktextrahierstufe 714. Dann werden diese beiden Signale ausgerichtet, "Ausrichtung" 748. Hiernach werden phasenausgerichtete "DATEN" 750 auf der Ausgangsdatenleitung 122 ausgesendet. In einem letzten Schritt kehrt die Phasenausrichtstufe 752 zu dem Block 742 zurück, der gleich ist zu dem Block 752.
Die Taktkillerstufe 754 empfängt "Daten" 756 von der Pulsgeneratorstufe 700. Dann ist eine Frage, ob es irgendwelche "Daten?" 758 gibt. Ist die Antwort JA bei 758, so wird das Datenverlustsignal AN auf der Signalverlustleitung 156 gesendet 760. Ist die Antwort bei dem Block 758 NEIN, dann wird ein "Alarm" 762 mitgeteilt. Ferner wird das Datenverlustsignal AUS auf der Signalverlustleitung 156 gesendet 764. In einem letzten Schritt von den Blöcken 760 und 764 kehrt diese Stufe zu der Taktkillerstufe 766 zurück, die gleich ist zu 754.
Die 8 zeigt ein Signaldiagramm für unterschiedliche Signale bei unterschiedlichen Punkten in dem DTRM 100. Dies ist ein Beispiel dafür, wie Signale in dem DTRM 100 auftreten könnten. Zunächst zeigt ein Zeitregler 800 Signale zu unterschiedlichen Zeitintervallen. Ankommende Daten 802 auf der Eingangsdatenleitung 110 könnten dem folgenden Datenmuster folgen. Ein Zeitintervall ist definiert als der Mittelpunkt einer Flanke mit positiver Ableitung zu Flanken mit negativer Ableitung auf einem Logikpegel "1", oder in anderer Weise herum für einen Logikpegel "0". Es werden negative Pulse 804, kommend von dem Pulsgenerator 106 auf der Pulsverbindung 116, zu jedem Zeitintervall bei jedem Datenübergangs-Logikpegel "1" durch die Nulldurchgangsschaltung 200 generiert. Daten 806 werden auf der Datenverbindung 812 geführt. Anfänglich ist ein externes Taktsperrsignal 808 AN, beispielsweise Logikpegel 1, auf der Freigabe/Sperrverbindung 114. Dies bedeutet, dass der erste wiederhergestellte Takt 814 auf der ausgehenden Taktverbindung 120 geführt wird. Ist das externe Taktsperrsignal 808 AUS, beispielsweise Logikpegel 0, so wird der erste wiederhergestellte Takt 814 nicht mehr länger auf der ausgehenden Taktverbindung 120 geführt. In diesem Fall wird der zweite wiederhergestellte Takt 810 nicht länger auf der Verbindung für den wiederhergestellten Takt 118 geführt, und es erscheinen keine phasenausgerichteten Daten auf der Ausgangsdatenverbindung 122. AN/AUS kann entweder den Logikpegel "1"/"0" oder den Logikpegel "0"/"1" betreffen. Ist das externe Sperrsignal 808 AN, so ist der Taktextrahierer 102 bereits mit den Pulsen 804 verriegelt, die zu dem Taktextrahierer 102 von dem Pulsgenerator 106 über die Pulsverbindung 116 gesendet werden. Demnach hat der Phasenausrichter 106 die Fähigkeit zum Ausführen der Datenausrichtung dann, wenn die erste positive zweite wiederhergestellte Datenflanke auf der Verbindung für den wiederhergestellten Takt 118 vorliegt. Die Daten 806 auf der Datenverbindung 112 werden um einen Faktor τ verzögert. Phasenausgerichtete Daten 812 werden auf der Ausgangsdatenleitung 122 geführt. Der zweite wiederhergestellte Takt 810, der zum Neuabtasten der Daten 806 verwendet wird, kann im Hinblick auf den ersten wiederhergestellte Takt 814 invertiert sein, auf der Ausgangstaktverbindung 120. τ ist die Verzögerungszeit zwischen dem Vorliegen des anfänglichen Bits bei der Eingangsdatenleitung 110 und der ansteigenden Taktflanke auf der Ausgangstaktverbindung 120, die im Zusammenhang mit demselben Bit steht, das zuvor bezeichnet wurde.
Detaillierte Beschreibung des DTRMs
Nachfolgend erfolgt eine detaillierte Beschreibung des DTRMs, das eine hybride SIL Schaltung ist, die die folgenden Dimensionen haben könnte: (41,2 × 10,6 × 0,6 mm). Es wurde ein impedanzgesteuertes PCB mit vier Schichten (gedruckte Leiterplatte) verwendet, und alle Komponenten sind auf den zwei externen Schichten verteilt. Eine externe Metallabschirmung wurde zum Vermeiden einer elektromagnetischen Strahlung verwendet. Sie ist virtuell mit der Masse unter Verwendung eines Entkopplungskondensators verbunden.
Diese Erfindung wurde für zwei Taktwiederherstell-Betriebsfrequenzen entwickelt, 148.320 MHz und 155.520 MHz. Sie lässt sich zum Extrahieren des Takts verwenden, von NRZ verscrambelten Daten bei unterschiedlichen Bitraten von 10 Mbit/s bis zu 500 Mbit/s. Das DTRM 100 wurde für die USI4 Schnittstellen entworfen, zum Extrahieren der Taktinformation von einer seriellen geeignet codierten Datenverbindung. Das DTRM kann Taktinformation für zumindest einen Datenübergang mit jeder 24 Bit-Gruppe extrahieren. Durch Verwenden eines anderen Werts eines variablen Induktors, kann das DTRM 100 auch zum Extrahieren der Taktinformation von der seriellen Datenverbindung bei 155.520 MHz, geeignet codiert, verwendet werden, um zumindest einen Datenübergang bei jeder 24 Bit-Gruppe zu haben.
Die Daten- und Takt-I/O-Schnittstellen basieren auf einer differentiellen emittergekoppelten Logik (ECL). Im Rall positiver Energieversorgungsspannungen wird eine differentielle pseudo-emittergekoppelte Logik (PECL) verwendet. Die Eingangsschnittstelle kann seriell oder parallel sein. In den PECL Modus dürften die Ausgangsschnittstellen nicht direkt zu Masse kurzgeschlossen sein, da andernfalls die Ausgangstreiber Beschädigt werden könnten.
Die Polarität der Pulse ist einer der wichtigsten Parameter, da er die Taktflankenpolarität bestimmt. Zum Respektieren der Datenaufbau- und -haltezeit werden negative Pulse für diese Ausführungsform verwendet, jedoch könnten positive Pulse verwendet werden.
Die Pulsgeneratorschaltung 106, 2, ist implementiert durch die ECL differentielle Verteiler/Splittereinrichtung 202. Einer der von den zwei differentielle Ausgängen ist kurzgeschlossen. Mit jedem Datenübergangsereignis generiert die Nulldurchgangsschaltung 200 einen Puls der in den ILO 306 initiiert wird, um ein Phasenverriegeln für ein Taktsignal, den ersten wiederhergestellten Takt 814 und den zweiten wiederhergestellten Takt 810 zu bewirken. Die Pulscharakteristik hängt von den Reaktionszeiten des differentiellen ECL Splitters 202 ab. In diesem Fall wird die Pulswelle mit denselben Anstiegs- und Abfallzeiten gebildet, zum Vereinfachen der Schaltungsarchitektur und zum Reduzieren des Energieverbrauchs, jedoch wird zum Erhöhen des tatsächlichen Taktextrahier-Leistungsumfangs dieser Anwendung ein anderer Typ einer Wellenform empfohlen. Diese Wellenform sollte eine Anstiegszeit haben, kürzer als die tatsächliche Wahl, zum Beschleunigen der Verriegelungsphase des ILO 306 und zum Erhöhen der Verriegelungsbandbreite. Die Datenverbindung 112 wird zum Treiben der Phasenausrichtschaltung 104 verwendet.
Der Taktextrahierer 102, 3, nützt die injektionsverriegelte Oszillatorschaltung 306, ILO, zum Extrahieren von Synchronisier- bwz. Taktinformation. Der ILO 306 wird lediglich durch den Oszillator gebildet, dem ein Puls jedes Mal bei einem Datenübergangsereignis injiziert wird. Die Pulse 804 werden mit jedem Datenübergang erzeugt, und sie synchronisieren die durch den Oszillator erzeugte Flankenwellenform. Die Pulspolarität bestimmt die Verriegelungsphase des ILO 306. Diese Ausführungsform verwendet die negativen Pulse 804 zum Synchronisieren der negativen Flanken der Daten mit den negativen des Takts. Die Dateninformation wird neu abgetastet zum Erzeugen einer korrekten Aufbau- und Haltezeit. Der Oszillator hat eine Colpitts-Architektur mit geerdeter Basis, implementiert durch einen Transistor Q1, z. B. einem bFR92, versorgt durch einen Spannungsregler (3.6 V), der nicht gezeigt ist, zum Vermeiden einer Frequenzdrift. Die Pulse 804 werden direkt zu dem Addiererknoten 318 über den Emitter des Transistors Q1 injiziert, durch Verwenden des Entkopplungskondensators C1, siehe 3. Während der Kalibrierung des Oszillators sollte die Mittenfrequenz angeglichen werden, die auf einen variablen Induktor mit hohem Leistungsvermögen implementiert bei dem Taktextrahierer 102 wirkt, durch Verwenden eines Datenmusters, das die schlimmste Situation für den Taktwiederherstellbetrieb simuliert. Der Oszillatorausgang 304 wird durch einen ECL Leitungs-Empfänger-Treiber gepuffert 300, beispielsweise einem Taktextrahierpuffer 300, zum automatischen Regeln eines Takt-Tastverhältnis.
Die Phasenausrichtschaltung 104, 4, bewirkt die Daten/Taktphasenausrichtung, damit die negativen Flanken des zweiten wiederhergestellten Takts 810 und der Daten 806 in einer korrekten Phasenbeziehung vorliegen. Dies erfolgt durch eine differentielle ECL D-Flip-Flop-Einrichtung, die die Daten 806 Information auf der Datenverbindung 112, kommend von dem Pulsgenerator 106, empfängt, sowie den zweiten wiederhergestellten Takt 810 auf der Verbindung für den wiederhergestellten Takt 118, ankommend von dem Taktextrahierer 102.
Die Taktkillerschaltung 108, 5, kann dann einen Alarm geben, wenn nicht die Daten 806 auf der Datenverbindung 112 empfangen werden. Dies wird durch den Spitzendetektor 500 implementiert, verbunden mit dem Spannungskomparator 502, der eine Ausgangsstufe mit offenem Kollektor hat. Ist die Datenverlustverbindung 156 mit der Freigabe/Sperrverbindung 114 verbunden, so kann der Taktkiller 108 den Taktextrahierpuffer 300, siehe 3, dann AUS schalten, wenn die Daten 806 Information auf der Datenverbindung 112 fehlt. Die Taktkillerschaltung 108 kann auch als ein Datenverlustalarm verwendet werden. Die Verbindung zu dem Taktextrahierpuffer 300 ist extern, so dass sie dann entfernt werden kann, wenn der Taktextrahierer 102 in einem Freilaufmodus zu verbleiben hat. In diesem Fall muss die Freigabe/Sperrverbindung 114, siehe 1, mit der negativen Versorgungsspannung verbunden sein. Die Taktkillerschaltung 108 kann auch als Signalverlust-Alarmgenerator verwendet werden. Der Taktkiller 108 kann ein AN-Schalten des Taktextrahierpuffers 300 dann bewirken, wenn die ankommenden Daten 802 vorliegen. Der Taktextrahierpuffer 300 kann selbst dann AN und AUS geschaltet werden, wenn die Freigabe/Sperrverbindung 114 nicht mit der Datenverlustverbindung 156 verbunden ist, sondern mit irgendeiner externen Einheit verbunden ist, die in dieser Ausführungsform nicht gezeigt ist.
Die Oszillationsbedingungen in diesem ILO 306, in 6a, zum Extrahieren des Taktsignals sind unter Verwendung der beiden Formeln beschrieben: |αβ| ≥ 1, ∠ᾱβ ≅ 0
Die erste Formel zeigt die Beziehung zwischen der selektiven Verstärkungverstärkung 612 und dem Dämpfer 614 in dem Reaktionsnetzwerk. Die zweite Formel zeigt die Phasenbeziehung, die zum Starten der ILO 306 Oszillation erforderlich ist. In dieser Situation kann der ILO 306 als freilaufeinder Oszillator betrachtet werden, und seine Frequenz hängt lediglich von den physikalischen Parametern des Steuerelementen Verstärkerss 612 ab, und sie sollten durch Einwirken auf den variablen Induktor L1, 3, festgelegt sein. Zum Ausführen der injektionsverriegelten Wirkung ist der Addiererknoten 318 erforderlich. Er besteht aus einem analogen Mischer, der zum Mischen der synchronisierten Pulse des Injektions ^– Xt Signals 622 mit dem Reaktions ^– Xr Signal 628 des Oszillators verwendet wird.
Diese Formeln werden anhand der Übertragungsfunktion dieser Architektur erhalten:
jedoch Xt = Xi – Xr und
so dass
wobei Ar eine Funktion des ILO 306 ist. Die Bedingung (1) ist lediglich anwendbar wenn gilt |αβ| < 1. In den anderen Situationen ist die Polanalyse in der Übertragungsfunktion (1) zu betrachten. Es gibt drei mögliche Bedingungen: |αβ| < 1, |αβ| = 1, |αβ| > 1. Die Bedingung |αβ| = 1 wird auch als die Barkhausen-Bedingung bezeichnet, und sie repräsentiert die Stabilitätsgrenze. Über diesem Limit (|αβ| > 1) startet der ILO 306 mit der Schwingung mit einer Schwingungsperiode, die die Bedingung in (2) erfüllt.
In 6b ist das Vektordiagramm 600 der Oszillationsbedingung für die zwei Eingangssignale in dem Addiererknoten 318 gezeigt. Die Pulspolarität bestimmt die Verriegelungsphase des Oszillators. In diesem Fall ist sie erforderlich, um die korrekte Phasenausrichtung zwischen den Daten und dem zweiten wiederhergestellten Takt zu der Ausgabezeit erneut einzurichten. In dieser Ausführungsform werden die negativen Pulse 804 verwendet, um die negativen Flanken der Daten mit den negativen des Takts zu synchronisieren. Das Reaktions ^– Xr Signal 628 ist ein zyklischer Vektor mit derselben Phase wie das Ausgabevektor ^– Xu Signal 624, 6a. Wird ein anderer Reaktionsvektor in den Addiererknoten 318 injiziert, so tritt die Situation in 6b auf. Das Reaktions ^– Xr Signal 628 ist durch einen Drehvektor repräsentiert, und er hat eine Drehperiode T₁, was die Inverse der durch den Oszillator erzeugten Frequenz ist. Das sich ergebende ^– Xi Signal 624 hängt von den Amplituden und Phasenparametern der anderen zwei ab, des Reaktions ^– Xr Signals 628 und des Injektions ^– Xt Signals 622.
Normalerweise tritt in dem Blockdiagramm eines Oszillators das Injektions ^– Xt Signal 622 nicht auf, da die Oszillation ohne dieses starten kann. Der Addiererknoten 318 tritt ebenso nicht auf, da das Reaktions ^– Xr Signal 628 und das sich ergebende ^–Xi Signal 624 derselbe Parameter sind. Diese Erfindung zielt auf das Verriegeln des Oszillators mit den Pulsen 804 ab, erzeugt bei jedem Datenübergang, durch Verwenden des Addiererknotens 318, damit eine Vektorsumme gebildet wird, von dem Reaktions ^– Xr Signal 628 mit den Pulsen 804, wobei das Injektions ^– Xt Signal 622 über die Pulsverbindung 316 injiziert ist.
Liegt das ^– Xt Signal 622 bei dem Addiererknoten 318 an, so erhält man die in 6b gezeigte Situation. Das sich ergebende ^– Xi Signal 624 wird durch einen momentanen Phasensprung beeinflusst, und ebenso ändert sich seine Amplitude. Wird das ^– Xt Signal 622 von den Pulsen 804 gebildet, die eine Periode T₂ um ein Vielfaches n der natürlichen Periode T₁ des Oszillators haben, und ist die Amplitude dieser Pulse vergleichbar mit der Amplitude des Reaktions ^– Xr Signals 628, so wird der Oszillator in Phase zu der T₂ Periode verriegelt. Das Injektions ^– Xt Signal 622 kann durch die ankommenden Daten 802 gebildet sein, und es ist in derselben Weise wie die Pulse 804 phasenverriegelt.
Gilt |^– Xr| > |^– Xt|, so ist das sich ergebende ^– Xi Signal 624 mehr durch die Parameter des Reaktions ^– Xr Signals 628 beeinflusst. Dies bedeutet auch, dass das Injektions ^–Xt Signal 622 nicht relevante Wirkungen auf das Ausgangsvektor ^– Xu Signal 626 erzeugt, so dass es lediglich einen Jitter bei dem Oszillatorausgang dann bewirken könnte, wenn die Frequenz des Injektions ^– Xt Signals 622 und der Nennfrequenz des Oszillators unterschiedlich sind. Dies bedeutet, dass die Verriegelungsbandbreite des ILO 306 abhängt von der Größe |^– Xt| des Injektions ^– Xt Signals 622. Je stärker das Injektions sxxt Signal 622, umso größer die Verriegelungsbandbreite.
Gilt für den Vektor |^– Xt| = |^– Xr|, so haben beide diese Komponenten dieselbe Wirkung auf das sich ergebende ^– Xi Signal 624. Haben das Injektions ^– Xt Signal 622 und das Reaktions ^– Xr Signal 628 dieselbe Frequenz und erzeugt die Vektorsumme von diesen das sich ergebende ^– Xi Signal 624 mit genügend Energie, so wird die Oszillationsbedingung erneut eingerichtet. Dies ist auch wahr, wenn die Nennfrequenz des Oszillators und die Frequenz des Injektions ^– Xt Signals 622 nahe beieinander jedoch nicht exakt dieselbe sind, da der ILO 306 rückgekoppelt wird, so dass das Reaktions ^– Xr Signal 628 lediglich von dem Injektions ^– Xt Signal 622 abhängt. Ist die Frequenz des Injektions ^– Xt Signals 622 in der Verstärkerbandbreite enthalten, so folgt das sich ergebende ^– Xi Signal 624 dem Injektions ^– Xt Signal 622, und die Oszillationsperiode ist durch die Frequenz des Injektions ^– Xt Signals 622 verriegelt.
Wird das Injektions ^– Xt Signal 622 für eine Zeit von mehr als einer Periode ausgeschaltet, so bleibt der Oszillator immer noch aktiv, da die Oszillation durch das Reaktions ^– Xr Signal 628 garantiert ist. Während dieser Periode wird die Phasendifferenz zwischen dem Reaktions ^– Xr Signal 628 und dem fehlenden Injektions ^– Xt Signal 622 zunehmen, jedoch wird dann, wenn das Injektions ^– Xt Signal 622 wiederum angeschaltet wird, das sich ergebende ^– Xi Signal 624 durch einen Phasensprung beeinflusst. Die vorangehende Verriegelungssituation wird erneut eingerichtet, vorausgesetzt, dass dieser Phasensprung nicht so groß ist, dass er Intermodulationsprodukte generiert, die über die Verstärkerbandbreite hinaus verteilt sind. Dieselbe Situation kann dann erhalten werden, wenn das Injektions ^– Xt Signal 622 ein momentaner Vektorbus ist, der manchmal bei dem Addiererknoteneingang 602 eingefügt ist, jedoch muss seine Größe größer sein als das Reaktions ^– Xr Signal 628 (|^– Xt| > |^– Xr|), siehe 6b, damit ein relevantes harmonisches Produkt erzeugt wird, das in der Verstärkerbandbreite enthalten ist. Passiert dies, so könnte der Oszillator ein Signal generieren, das nicht in Zusammenhang mit irgendeinem der zwei Vektoren steht.
Die Grenzen der Frequenzen zum Verriegeln der Pulse hängen von den Amplituden des Injektions ^– Xt Signals 622 und des Reaktions ^– Xr Signals 628 ab, von der Frequenzbeziehung zwischen diesen, und von dem Q-Faktor des LC Resonators, siehe 3, implementiert in dem Oszillator. Die Frequenzbeziehung zwischen dem Reaktions ^– Xr Signal 628 und dem Injektions ^– Xt Signals 622 muss eine ganze Zahl sein, und es könnte eine variable Zeit sein. Die Datenübergänge sind ebenso zeitvariabel, und sie können den Oszillator synchronisieren.
Detaillierte Beschreibung des Verfahrens
Das Verfahren für die Anwendung dieser Art von Schaltung wird nun beschrieben. Extern ankommende Signale sind unabhängig voneinander, und sie kommen zu jeder Zeit, und interne Signale können unabhängig zu jeder Zeit empfangen werden. Diese Ausführungsform benötigt die Taktextrahierstufe 714. Wenn gewünscht, können die Pulsgeneratorstufe 700, die Phasenausrichtstufe 742 und die Taktkillerstufe 754 verwendet werden.
Das Verfahren für die Taktwiederherstellung startet mit der Pulsgeneratorstufe 700, siehe 7. Die ankommenden Daten 802 werden bei der Eingangsdatenverbindung 110 zu dem Pulsgenerator 106 über den Eingangsdaten-Verbindungseingang 130 des Pulsgenerators 106 empfangen. Dann generiert 704 bei jedem Datenübergangsereignis die Nulldurchgangsschaltung 200 den negativen Puls 804. Ferner unterteilt 706 der Differentialsplitter 202 die Eingangsdaten 802 in die Daten 806 und die Pulse 804. Hiernach verteilt 708 die Pulsgeneratorstufe 700 die Pulse 804 an den Taktextrahierer 102 an der Pulsverbindung 116. Ferner verteilt 710 die Stufe 700 auf die Daten 806 auf der Datenverbindung 112 zu dem Phasenausrichter 104. Der Pulsgenerator 106 kann auch die Daten 806 auf der Datenleitung 112 zu der Taktkillerschaltung 108 verteilen 710.
In der Taktextrahierstufe 714 startet die Taktwiederherstellfolge mit dem Empfang 716 der negativen Pulse 804 von der Pulsgeneratorstufe 700. Diese Taktwiedergewinnungsfolge bewirkt ein Wiedergewinnen 718 der Takt/Synchronisierinformation von den Pulsen 804, erzeugt durch den Pulsgenerator 806, siehe 6a–b. Hiernach verteilt 720 die Taktwiedergewinnungsfolge mit dem zweiten wiederhergestellten Takt an die Phasenausrichtstufe 742. Der Taktextrahierer 102 verteilt 722 auch den ersten wiederhergestellten Takt 814 an die Ausgangstaktverbindung 120.
Die Taktextrahierstufe 714 kann in dem Sperrmodus oder in dem Normalmodus vorliegen. Sind die Signalverlustverbindung 156 und die Freigabe/Sperrverbindung 114 miteinander verbunden, so würde dies im Ergebnis dazu führen, dass das externe Taktsperrsignal 808 und das Datenverlustsignal gleich zueinander sind.
Der Sperrmodus ist gleich zu der Ausschaltfolge in der Taktextrahierstufe 714. In dem Fall eines externen Alarms, d. h. von der Taktkillerstufe 754, kann der Taktextrahierpuffer 300 dann gesperrt sein, wenn das externe Taktsperrsignal 808 AUS auf der externen Freigabe/Sperrverbindung 114 empfangen 726 wird. Dies bewirkt ein Ausschalten der Taktfolge und ein AUS Schalten des Taktextrahierpuffers 300 zum dem Sperrmodus. Diese Folge wird auch den Taktextrahierpuffer 300 schließen 728, und sie bewirkt ein Ausschalten 730 desselben des ersten wiederhergestellten Takts 814 zu der ausgehenden Taktverbindung 120 und des zweiten wiederhergestellten Takts 810 zu der Phasenausrichtstufe 742. Hiernach kehrt die Ausschalttaktfolge zu der Taktextrahierstufe 714 zurück.
Der Normalmodus ist gleich zu dem Anschalten der Taktfolge in der Taktextrahierstufe 714. In dem Fall, dass der Alarm ausgeschaltet ist, kann die Taktkillerstufe 754 den Taktextrahierpuffer 300 zurück zu dem Normalmodus setzen. Dies erfolgt bei Empfang 734 des externen Taktsperrsignals 808 AN auf der externen Freigabe/Sperrverbindung 114. Dies bewirkt ein Anschalten der Taktfolge und ein Öffnen des Taktextrahierpuffers 800 zu dem Normalmodus. Der zweite wiederhergestellte Takt 810 wird bei Öffnen des Taktextrahierpuffers 300 angeschaltet 736. Diese Folge kann auch das Senden des ersten wiederhergestellten Takts 814 zu der Ausgangstaktverbindung 120 und des zweiten wiederhergestellten Takts 810 zu der Phasenausrichtstufe 742 anschalten 738. Hiernach kehrt die Anschalttaktfolge zu der Taktextrahierstufe 714 zurück.
Die Phasenausrichtstufe 742 empfängt 744 die Daten 806 von der Pulsgeneratorstufe 700, und sie empfängt 746 den zweiten wiederhergestellten Takt 807 von der Taktextrahierstufe 714. dann sind diese beiden Signale ausgerichtet 748. Erfolgt ein Ausrichten, so werden phasenausgerichtete Daten 812 auf der Ausgangsdatenverbindung 122 ausgesendet 750. Es folgt die Phasenausrichtstufe 752, die gleich zu dem Block 742 ist.
Die Taktkillerstufe 754 ist für die Erfindung nicht erforderlich, sie ist jedoch als Alarmmerkmal dann nützlich, wenn die ankommenden Daten 802 nicht vorliegen. Diese Stufe 754 empfängt 756 die Daten 806 von der Pulsgeneratorstufe 700. Dann ist eine Frage, ob es irgendein "Datum?" 758 gibt. Ist die Antwort in 758 JA, so wird das externe Taktsperrsignal AN ausgesendet 760. Ist die Antwort in dem Block 758 NEIN, so wird ein Alarm gesendet 762. Ferner wird das externe Taktsperrsignal AUS ausgesendet 764. Von den Blöcken 760 und 764 endet diese Stufe mit der Taktkillerstufe 760, die gleich zu dem Block 754 ist.
Alternative Ausführungsformen
In 9 ist ein alternatives Takt-Wiedergewinnungssystem 900 gezeigt, das die Pulsgeneratorschaltung 106 und den injektionsverriegelten Oszillator 206 enthält. Die Eingangsdatenverbindung 110 ist mit der Pulsgeneratorschaltung 106 verbunden. Diese Schaltung ist lediglich mit der Pulsverbindung 116 zu verbinden. Die Pulsverbindung 116 ist mit dem injektionsverriegelten Oszillator 306 bei dem Oszillatoreingang 308 verbunden. Die Verbindung für den wiederhergestellten Takt 302 ist zwischen dem injektionsverriegelten Oszillator 306 bei dem Oszillatorausgang 304 und dem Ausgabetakt-Verbindungsausgang 128 verbunden. Die Verbindung für den wiederhergestellten Takt 302 ist gleich zu der Verbindung für den ausgehenden Takt 120, siehe 1.
Ein anderes alternatives Takt-Wiederherstellsystem kann dasjenige sein, bei dem anstelle von dem injektionsverriegelten Oszillator 306 die Taktextrahierschaltung 102 installiert ist. Die Pulsverbindung 116 und die Verbindung für den wiederhergestellten Takt 118 sind in derselben Weise verbunden, wie in 1 gezeigt.
Ein alternatives Takt-Wiederherstellsystem erfordert nicht, dass in der Taktextrahierschaltung der Taktextrahierpuffer 300 vorliegt. Demnach muss das alternative System nicht die Freigabe/Sperrverbindung 114, die Verbindung für die ausgehenden Daten 120 und interne Außenverbindungen haben, die zu diesen Verbindungen gehören.
Eine alternative Ausführungsform liegt in demselben Bereich von gerade der Pulsgeneratorschaltung 106 und dem injektionsverriegelten Oszillator 306 zu sämtlichen Schaltungen, Teilen und Komponenten, die in 1 beschrieben sind.
Alternative Verfahren folgen der physikalischen Bedingung des Takt-Wiederherstellsystems. Werden lediglich der injektionsverriegelte Oszillator 306 und der Pulsgenerator 106 verwendet, so enthält das Verfahren lediglich Teile der Pulsgeneratorstufe 700 und der Taktextrahierstufe 714. Diese Stufen empfangen die ankommenden Daten 802 zu dem Pulsgenerator 106. Sie senden dann die erzeugen Pulse 804 zu dem ILO 306. Es folgt das Wiederherstellen des ersten wiederhergestellten Takts, und hiernach das Senden des ersten wiederhergestellten Takts 814 auf die Verbindung für den ausgehenden Takt 120.
In einem anderen Verfahren, wo die Taktkillerschaltung 108 nicht vorliegt, liegt dann die Taktkillerstrufe 754 nicht vor. Liegt gerade der injektionsverriegelte Oszillator 306 vor, so hat die Taktextrahierstufe 714 nicht die Schritte 726 bis zu dem Schritt 740.
Alle Verfahren folgend den physikalischen Bedingungen, die oben beschrieben sind. Gibt es keine Taktkillerschaltung, so kann es nicht irgendeine Taktkillerstufe 754 geben, und so weiter.
Die oben beschriebene Erfindung kann in weiteren anderen spezifischen Formen ausgeführt sein, ohne von dem Sinngehalt oder wesentlichen Charakteristiken hiervon abzuweichen. Demnach sind die vorliegenden Ausführungsformen als in allen Aspekten darstellend und nicht einschränkend zu betrachten, und der Schutzbereich der Erfindung ist durch die angefügten Ansprüche anstelle der vorangehenden Beschreibung aufgezeigt, und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und dem Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen demnach als hiervon umfasst beabsichtigt angesehen werden.

Claims

Ein Datensynchronisierungs-Wiederherstellsystem für eine Taktwiederherstellung, gekennzeichnet dadurch, dass das Datensynchronisierungs- bzw. Zeiteinteilungs-Wiederherstellungssystem (100) enthält: eine Pulsgeneratorschaltung (106) und einen Injektions-verriegelten Oszillator (306); wobei das System mit einer ankommenden Datenverbindung (110) verbunden ist und mit einer ausgehenden Datenverbindung (120); die Pulsgeneratorschaltung eine Null-Durchgangs-Schaltung (200) und einen Differentialverteiler (202) enthält, und diese Komponenten miteinander verbunden sind; der Differentialverteiler mit der ankommenden Datenleitung (110) verbunden ist; die Null-Durchgangs-Schaltung mit einer Pulsverbindung (116) zu dem Injektions-verriegelten Oszillator (306) verbunden ist, wobei der Pulsgenerator einen Puls bei jedem Datenübertragungs-Ereignis erzeugt, und demnach einen Fluss von Pulsen (804) zu dem Injektions-verriegelten Oszillator erzeugt; und der Injektions-verriegelte Oszillator die Pulse für die Phasenverriegelung seiner Frequenz verwendet, und der Oszillator mit der ausgehenden Verbindung zum Aussenden eines ersten wiederhergestellten Takts (814) verbunden ist.
Das Datensynchronisierungs-Wiederherstellsystem für eine Taktwiederherstellung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Differentialverteiler mit einer Datenverbindung (112) verbunden ist.
Das Datensynchronisierungs-Wiederherstellsystem für eine Taktwiederherstellung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass das Datensynchronisierungs-Wiederherstellsystem (100) enthält: einen Taktextraktor (102), enthaltend den Injektions-verriegelten Oszillator (306), und einen Taktextraktor-Puffer (300), wobei diese zwei Komponenten miteinander durch eine Verbindung mit wiederhergestelltem Takt (302) verbunden sind; wobei der Taktextraktor-Puffer (300) mit der ausgehenden Taktverbindung (120) verbunden ist.
Das Datensynchronisierungs-Wiederherstellsystem für eine Taktwiederherstellung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Taktextraktor-Puffer (300) mit einer Freigabe-/Sperr-Verbindung (114) verbunden ist.
Das Datensynchronisierungs-Wiederherstellsystem für eine Taktwiederherstellung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass das Datensynchronisierungs-Wiederherstellsystem (100) enthält: eine Phasenausrichtschaltung (104), die mit dem Taktextraktor (102) über eine Verbindung mit wiederhergestelltem Takt (118) verbunden ist; wobei die Phasenausrichtschaltung mit der Pulsgeneratorschaltung (106) über die Datenverbindung (112) verbunden ist, und die Phasenausrichtschaltung mit der ausgehenden Datenverbindung (122) verbunden ist.
Das Datensynchronisierungs-Wiederherstellsystem für eine Taktwiederherstellung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass das Datensynchronisierungs-Wiederherstellsystem (100) enthält: eine Taktabbrechschaltung (108), die mit der Pulsgeneratorschaltung (106) über die Datenverbindung (112) verbunden ist, wobei die Taktabbrechschaltung mit einem Verlust einer Signalverbindung (156) verbunden ist.
Ein Verfahren für die Taktwiederherstellung in einem Taktzeiteinteilungs- bzw. Synchronisierungs-Wiederherstellsystem, gekennzeichnet durch eine erste Pulsgeneratorstufe (700), enthaltend die Schritte: Empfang (702) von ankommenden Daten (802), Erzeugen (704) von Pulsen (804) bei jedem Datenübertragungs-Ereignis, Unterteilen (706) der ankommenden Daten (802) zu den Pulsen (804) und zu den Daten (806), und Senden (710) der Daten (806) zu einer Phasenausrichtstufe (742), Senden (708) der Pulse zu der Taktextraktor-Stufe (714), und Zurückgeben (712) zu der Pulsgeneratorstufe (700); wobei die zweite Taktextraktor-Stufe (714) eine Taktwiederherstellsequenz ausführt, enthaltend die Schritte: Empfangen (716) der Pulse von der Pulsgeneratorstufe (700), Wiederherstellen (718) auf der Grundlage einer Injektions-verriegelten Oszillation eines ersten und eines zweiten wiederhergestellten Taktsignals (810) mit der Hilfe der Pulse, Aussenden (722) eines ersten wiederhergestellten Takts (814) zu einer ausgehenden Taktverbindung (120).
Das Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass die Pulsgeneratorstufe (700) ferner den Schritt zum Senden (710) der Daten (806) zu einer Taktabbrechstufe (754) enthält.
Das Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass die Taktextraktorstufe (714) ferner den Schritt zum Verteilen (720) des zweiten wiederhergestellten Takts (810) zu der Phasenausrichtstufe (742) enthält.
Das Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 9, gekennzeichnet dadurch, dass die Phasenausrichtstufe (742) die Schritte enthält: Empfangen der Daten (806) von der Pulsgeneratorstufe (700), Empfangen (746) des zweiten wiederhergestellten Takts (810) von Taktextraktorstufe (714), Ausrichten (748) der Daten und des zweiten wiederhergestellten Takts mit dem Ergebnis von Phasenausgerichteten Daten (812), Aussenden (750) der Phasenausgerichteten Daten an der ausgehenden Datenverbindung (122).
Das Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass eine Taktabbrechstufe (754) die Schritte enthält: bei Empfang (756) der Daten (806) von der Pulsgeneratorstufe (700), Aussenden (760) eines Datenverlustsignals ON bei einem Verlust der Signalverbindung (156).
Das Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Taktabbrechstufe (754) die Schritte enthält: bei Nicht-Empfang (756) der Daten (806) von der Pulsgeneratorstufe (700), Einstellen eines Alarms, Aussenden eines Datenverlustsignals OFF bei einem Verlust einer Signalverbindung (156).
Das Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass die Taktextraktorstufe (714) eine Abschaltfolge ist, enthaltend die Schritte: Empfangen (726) eines externen Taktsperrsignals (808) OFF bei einer externen Freigabe-/Sperr-Verbindung (114), Schalten (728) eines Taktextraktor-Puffers (300) zu dem Sperrmodus, Schließen des Taktextraktor-Puffers, OFF-Schalten (730) des Taktextraktor-Puffers, wodurch das Senden des ersten wiederhergestellten Takts (814) von der ausgehenden Taktverbindung (120) ausgeschaltet wird.
Das Verfahren nach Anspruch 9 und 13, gekennzeichnet dadurch, dass die Taktextraktorstufe (714) ferner den Schritt zum Ausschalten (730) des Sendens des zweiten wiederhergestellten Takts (810) zu der Phasenausrichtstufe (742) enthält.
Das Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass die Taktextraktorstufe (714) eine Anschaltfolge ist, enthaltend die Schritte: Empfangen (734) eines externen Taktsperrsignals (808) ON bei einer externen Freigabe-/Sperr-Verbindung (114), Schalten (736) des Taktextraktor-Puffers (300) zu einem Normalmodus, Öffnen des Taktextraktor-Puffers, ON-Schalten (738) des Taktextraktor-Puffers (300), um hierdurch das Senden des angeschalteten ersten wiederhergestellten Takts (814) von der ausgehenden Taktverbindung (120) zu initiieren.
Das Verfahren nach Anspruch 9 und 15, gekennzeichnet dadurch, dass die Taktextraktorstufe (714) ferner den Schritt zum Anschalten (738) des Sendens des zweiten wiederhergestellten Takts (810) zu der Phasenausrichtstufe (742) enthält.