JPH0562850B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明はマンチエスタコード化された直列伝
送信号から伝送データおよび同期クロツク信号を
抽出する信号抽出回路に係り、特に通信ネツトワ
ークに伝送され、波形に歪みを生じているような
伝送信号を取り扱う受信機に使用される信号抽出
回路に関する。

［発明の技術的背景］ 比較的小規模な通信ネツトワークで用いられる
伝送符号としてマンチエスタコードが良く知られ
ている。このコードは第８図に示すような符号化
回路１０を用い、データとクロツク信号の排他的
論理和で作られる。従つて、このコードにはデー
タとクロツク信号という二つの情報が複合されて
いるため、単一の信号線で情報を伝送することが
できるという利点を持つている。一方、この伝送
信号を受信する受信機側では、受信端でこの信号
からデータとクロツク信号とを分離するため、こ
のクロツク信号に同期した内部クロツク信号を発
生する必要がある。

従来、この内部クロツク信号の発生手段として
はアナログ・フエーズ・ロツクド・ループ回路
（アナログPLL）やデイジタル・フエーズ・ロツ
クド・ループ回路（デイジタルPLL）など多く
のものが考えられている。第９図はこのうちデイ
ジタルPLLの回路構成を示す。NCLKは伝送信
号のＮ倍の周波数を持つ同期信号であり、可変分
周器１１にクロツク信号として供給されている。
位相比較器１２は伝送信号の立ち上がり時に可変
分周器１１の出力信号DCLKをサンプリングし、
DCLKが論理１レベルであれば進み位相であると
判断して可変分周器１１における分周比を増加さ
せてDCLKの位相を遅らせる。また、サンプリン
グした結果が論理０レベルであれば遅れ位相であ
ると判断して可変分周器１１における分周比を減
少させてDCLKの位相を進める。このようにして
受信した伝送信号に同期した信号DCLKを得るこ
とができる。

［背景技術の問題点］ ところで第９図のような回路では、信号DCLK
の位相がほぼそろつた状態において可変分周器１
１の分周比は増加と減少を交互に繰返すので、信
号DCLKにはジツタ（位相のゆらぎ）が発生す
る。そしてこのジツタをおさえるために信号
DCLKの周波数を高くすると、位相引き込み時に
より多くのサンプリング回数が必要となり、引き
込みに長い時間を要する。逆にこの引き込み時間
を短くするために信号DCLKの周波数を低くする
と、今度はジツタ量が増加することになる。

また、通信ネツトワークによる位相歪により入
力信号の位相変化が大きいとき、信号DCLKの周
波数を高くして可変分周器１１の計数値の変化分
を小さくすれば正確な追従ができず、逆に信号
DCLKの周波数を低くして可変分周器１１の計数
値の変化分を大きくすれば位相変化を生じるとい
う欠点がある。

［発明の目的］ この発明は上記のような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的は引き込み時間を必要と
せず、また伝送時に波形歪みが生じて位相の変化
量が多い伝送信号からも安定してデータおよびク
ロツク信号を抽出することができる信号抽出回路
を提供することにある。

［発明の概要］ 上記目的を達成するためこの発明の信号抽出回
路にあつては、マンチエスタコード化され、クロ
ツク信号成分を含む入力信号の論理値の遷移を検
出してパルス信号を発生する遷移検出手段と、ク
リア端子を備え、上記入力信号のＮ倍の周波数を
持つ同期信号を計数して第１および第２のマスク
信号を発生するマスク信号発生手段と、上記第１
のマスク信号と上記遷移検出手段で発生されるパ
ルス信号との論理積をとりこの論理積信号を上記
マスク信号発生手段のクリア端子にクリア信号と
して供給するゲート手段と、上記ゲート手段から
の論理積信号に基づいて上記入力信号をサンプリ
ングしてデータを抽出するデータ抽出手段とを具
備し、上記マスク信号発生手段は上記クリア信号
によるクリア後から上記同期信号をＭ回（Ｎ／２
＜Ｍ＜Ｎ）計数するまでの期間は上記第１のマス
ク信号を論理０に設定し、上記クリア信号による
クリア後から上記同期信号をＰ回（０＜Ｐ＜Ｍ）
計数するまでの期間は上記第２のマスク信号を論
理０に設定するように構成し、上記第２のマスク
信号を上記データ抽出手段で抽出されるデータに
同期したクロツク信号としてとり出するように
し、第１のマスク信号が論理０である期間に上記
遷移検出手段で発生したパルス信号を無効とする
ことにより、入力信号の位相の変化が大きい場合
であつても正常なクロツク信号とデータとを抽出
できるようにしている。

［発明の実施例］ まず、この発明の基礎となるマンチエスタコー
ドの特徴について説明する。第１０図のタイミン
グチヤートにおいて、符号化されたマンチエスタ
コードにはクロツク周期Ｔに同期したエツジの位
置にデータの論理値が含まれている。例えば、立
ち上がりエツジは論理１を、立ち上がりエツジは
論理０をそれぞれ表わしている。また、入力デー
タに同じ論理値が連続する場合には第１０図の期
間ａ，ｃのようにクロツク信号と同じ周波数の信
号となり、論理値が交互に反転する場合には第１
０図の期間ｂのようにクロツク信号の1/2の周波
数の信号となる。前記のようにこの1/2の周波数
の信号のエツジはクロツク周期となりデータの論
理値を含んでいるが、クロツク信号と同じ周波数
の信号には無駄なエツジが存在している。従つ
て、受信端では伝送入力信号からエツジに同期し
た信号を形成し、無効なエツジ同期信号を除去す
れば残つた信号がデータをサンプリングするため
のクロツク信号となる。

第１図はこの発明に係る信号抽出回路の一実施
例の構成を示す回路図である。図においてCLK
は伝送信号INのＮ倍の周波数を持つクロツク信
号であり、このクロツク信号CLKはカウンタ２
１のクロツク端子（CK）に供給されている。こ
のカウンタ２１には上記クロツク端子の他にクリ
ア端子（CLR）、第１のマスク信号出力端子Ｍ１
および第２のマスク信号出力端子Ｍ２をそれぞれ
備えている。第１のマスク信号出力端子から出力
される信号MSは、このカウンタ２１がクリアさ
れた後、０からＭ（ただし、Ｎ／２＜Ｍ＜Ｎ）を
カウントするまでの期間は論理０にされ、Ｍカウ
ント後はクリアされるまで論理１にされるような
信号である。第２のマスク信号出力端子から出力
される信号DCLKは、このカウンタ２１がクリア
された後、０からＰ（ただし、０＜Ｐ＜Ｍ）をカ
ウントするまでの期間は論理０にされ、Ｐカウン
ト後はクリアされるまで論理１にされるような信
号である。

受信された伝送信号INはエツジ検出回路２２
によりエツジが検出され、エツジ検出毎にこのエ
ツジ検出回路２２からパルス信号EPが出力され
る。アンドゲート２３の一方入力端子には上記エ
ツジ検出回路２２から出力されるパルス信号EP
が供給され、他方の入力端子には上記カウンタ２
１の第１のマスク信号出力端子から出力される信
号MSが供給されている。このアンドゲート２３
からはサンプリング信号SPが出力され、このサ
ンプリング信号SPは上記カウンタ２１のクリア
端子に供給されるとともにＤ型フリツプフロツプ
回路２４のクロツク端子に供給される。このフリ
ツプフロツプ回路２４のデータ端子には上記伝送
信号INが供給され、その出力端子からは抽出さ
れたデータDATAが出力されるようになつてい
る。またこの抽出されたデータDATAに同期し
たクロツク信号として、上記カウンタ２１の第２
のマスク信号出力端子から出力される信号DCLK
が使用される。

次に上記構成でなる回路の一般的な動作を第２
図のタイミングチヤートを用いて説明する。な
お、第２図は伝送信号INとして前記第１０図の
ように位相歪みが生じていないマンチエスタコー
ドが入力された場合のものである。このような伝
送信号INが入力されるときに、エツジ検出回路
２２は伝送信号INの立ち上がり、立ち下がりの
両エツジに対してパルス信号EPを発生する。

カウンタ２２はクロツク信号CLKをカウント
することにより信号MSおよびDCLKを発生し、
第１のマスク信号出力端子から出力される信号
MSはクリア端子に入力があるまで、すなわち初
期状態では論理１にされており、クリア端子にサ
ンプリング信号SPが入力されると論理０にクリ
アされ、クリア後の０カウントからＭカウントを
行なう前までの期間は論理０のままにされる。こ
こでＭの値はＮ／２＜Ｍ＜Ｎとなるように設定さ
れているので、サンプリング信号SPが発生して
からＮ／２カウントの後にエツジ検出回路２２で
発生されるパルス信号EPはサンプリング信号SP
として出力されない。他方、Ｎカウントする前に
信号MSは論理１にされるので、Ｎカウントの後
に発生されるパルス信号EPはサンプリング信号
SPとしてアンドゲート２３から出力される。従
つて、サンプリング信号SPとしてはＮ周期のパ
ルス列が得られる。このパルス列を用いてフリツ
プフロツプ回路２４で伝送信号INをサンプリン
グすれば、前記したマンチエスタコードの特徴か
ら伝送されてきたデータPATAを抽出すること
ができる。さらにサンプリング信号SPで論理０
にクリアされ、この後、データが十分に安定する
Ｐカウント後（０＜Ｐ＜Ｍ）に論理１になる信号
DCLKは、データDATAが安定したことを示す
クロツク信号となる。このクロツク信号DCLKは
抽出されたデータDATAを後段の回路で利用す
る際の同期信号として使用される。例えば、シリ
アルに送られてきたデータDATAをレジスタに
記憶させてパラレルデータに変換する場合に、上
記クロツク信号DCLKはレジスタのシフトクロツ
ク信号として使用される。このようにしてクロツ
ク信号DCLKを抽出する場合、従来回路のような
PLLを用いていないので引き込み時間は一切必
要としない。

第３図は前記第１０図の期間ａに相当する伝送
信号INの一部を拡大したタイミングチヤートで
ある。第３図において伝送信号INの正常な波形
を実線で示している。また図中の破線３１および
３２はそれぞれ正常な波形に対してより速く立下
がつた場合と、より遅く立下がつた場合の波形を
示し、３３および３４のパルスは上記破線３１お
よび３２に対応してエツジ検出回路２２から出力
されるパルス信号EPである。パルス３３，３４
の位置が０カウントからＭカウント内にある場合
にはサンプリング信号SPには誤つたパルスは生
じない。すなわち、同じ論理値が連続するデータ
を持つ伝送信号INにおいてｎ（ただし、０＜ｎ＜
Ｍ／Ｎ）なる変調クロツクパルス周期Ｔに対する
パルス幅比を持つ信号INは正常な動作がなされ
ることを示している。

第４図は前記第１０図の期間ｂに相当する伝送
信号INの一部を拡大したタイミングチヤートで
ある。第４図において伝送信号INの正常な波形
を実線で示しており、破線４１は正常な波形に対
してより速く立下がつた場合の伝送信号INを、
破線４２は上記破線４１に対応してエツジ検出回
路２２から出力されるパルス信号EPを、破線４
３は上記破線４１に対応してアンドゲート２３か
ら出力されるサンプリング信号SPを、破線４４
は上記破線４１に対応してカウンタ２１から出力
される信号MSをそれぞれ示している。図示する
ように位相歪みによりエツジ検出回路２２から出
力されるパルス信号EPの位置がＭカウント以降
に存在していれば、アンドゲート２３からは正常
なサンプリング信号SPが出力される。

第５図は前記第１０図の周期ｂとｃのつながり
部分に相当する伝送信号INの一部を拡大したタ
イミングチヤートである。第５図において伝送信
号INの正常な波形を実線で示しており、破線５
１はＮカウント後に立下がるべき信号INが位相
歪により遅れて立下つた場合の伝送信号INを、
破線５２は上記破線５１に対応してエツジ検出回
路２２から出力されるパルス信号EPを、破線５
３は上記破線５１に対応してアンドゲート２３か
ら出力されるサンプリング信号SPを、破線５４
および５５は上記破線５１に対応してカウンタ２
１から出力される信号MSをそれぞれ示してい
る。図示するように伝送信号INの立下りによつ
て信号MSは論理０になるが、次のサンプリング
信号SPが正常に出力されるためには、次のＮカ
ウントの終了する時点からＭカウントの前にカウ
ンタ２１はクリアされていなければならない。従
つて、この場合、上記伝送信号INの遅れが（Ｎ
−Ｍ）カウント以内であれば正常に動作する。

上記第４図および第５図のタイミングチヤート
から明らかなように、この実施例回路では、論理
値が交互に反転しているデータを持つ伝送信号
INにおいて、Ｍ／Ｎ＜n′＜（2N−Ｍ）／Ｎなる変
調クロツクパルス周期Ｔに対するパルス幅比を持
つ信号からは正常にデータおよびクロツク信号が
抽出されることを示している。

第６図は横軸にＭ（ただし、Ｎ／２＜Ｍ＜Ｎ）
の値を、縦軸には伝送信号INの波形の変調クロ
ツクパルス周期Ｔに対するパルス幅比をそれぞれ
とり、前記ｎおよびn′の取り得る値の範囲を示し
た分布図である。ｎは０＜ｎ＜Ｍ／Ｎであるた
め、理想的なパルス幅比1/2より大きい値の範囲
が位相変化に対する余裕となり、これを横方向の
ハツチングで示した。これから、Ｍの値がＮ／２
に近い領域では余裕はほとんどなく、Ｎのとき最
大の余裕を取ることがわかる。他方、n′の取り得
る値の範囲は縦方向のハツチングで示され、Ｍの
値がＮ／２に近い領域では最大の余裕を取り、Ｎ
のとき余裕はほとんどないことがわかる。そして
この図から、歪みが生じた結果、位相変化または
デユーテイ比に大きな変化を受けた伝送信号IN
に対して最も安定なＭの値を選べば、正常にデー
タおよびクロツク信号の抽出を行なうことができ
る。

第７図は上記実施例回路において、通信ネツト
ワークの障害等によりエツジ検出回路２２が誤動
作し、図中破線で示す６１の位置に信号EPが得
られなかつた場合のタイミングチヤートを示す。
このとき、６１の位置に信号EPが存在しないた
め、論理１が連続している期間ａでは抽出データ
DATAに誤つた論理値０が受信されている。し
かし、論理１から論理０に遷移するときにサンプ
リング信号SPは正常なエツジに構成され、期間
ｂでは正しいデータが受信される。一般にこのよ
うな誤動作は伝送信号INの送り始めに生じるこ
とがわかつている。従つて、伝送信号INを送る
際の送り始めに、論理値が交互に反転する数ビツ
トのダミーデータを送るようにすればこのような
誤動作を防止することができる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく種々の変形が可能であることはいうまで
もない。例えば、上記実施例では前記第１０図の
ようなマンチエスタコードからデータとクロツク
信号を抽出する信号抽出回路について説明した
が、これは符号化するクロツク信号を、180度位
相を変えた場合のマンチエスタコードに対する信
号抽出回路についても同様に実施することができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、引き込
み時間を必要とせず、また伝送時に波形歪みが生
じて位相の変化量が多い伝送信号からも安定して
データおよびクロツク信号を抽出することができ
る信号抽出回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る信号抽出回路の一実施
例の構成を示す回路図、第２図ないし第５図およ
び第７図はそれぞれ上記実施例回路の動作を説明
するためのタイミングチヤート、第６図は上記実
施例回路を説明するための分布図、第８図はマン
チエスタコードを形成するための符号化回路の回
路図、第９図は従来回路の回路図、第１０図は符
号化されたマンチエスタコードとクロツク信号お
よびデータとの関係を示すタイミングチヤートで
ある。 ２１…カウンタ、２２…エツジ検出回路、２３
…アンドゲート、２４…Ｄ型フリツプフロツプ回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ クロツク信号成分を含む入力信号の論理値の
   遷移を検出してパルス信号を発生する遷移検出手
   段と、クリア端子を備え、上記入力信号のＮ倍の
   周波数を持つ同期信号を計数して第１および第２
   のマスク信号を発生するマスク信号発生手段と、
   上記第１のマスク信号と上記遷移検出手段で発生
   されるパルス信号との論理積をとりこの論理積信
   号を上記マスク信号発生手段のクリア端子にクリ
   ア信号として供給するゲート手段と、上記ゲート
   手段からの論理積信号に基づいて上記入力信号を
   サンプリングしてデータを抽出するデータ抽出手
   段とを具備し、上記マスク信号発生手段は上記ク
   リア信号によるクリア後から上記同期信号をＭ回
   （Ｎ／２＜Ｍ＜Ｎ）計数するまでの期間は上記第
   １のマスク信号を論理０に設定し、上記クリア信
   号によるクリア後から上記同期信号をＰ回（０＜
   Ｐ＜Ｍ）計数するまでの期間は上記第２のマスク
   信号を論理０に設定するように構成し、上記第２
   のマスク信号を上記データ抽出手段で抽出される
   データに同期したクロツク信号としてとり出すよ
   うにしたことを特徴とする信号抽出回路。