JPH10200407A - アナログ・デジタル・コンバータ・システム - Google Patents

アナログ・デジタル・コンバータ・システム

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JPH10200407A
JPH10200407A JP9330407A JP33040797A JPH10200407A JP H10200407 A JPH10200407 A JP H10200407A JP 9330407 A JP9330407 A JP 9330407A JP 33040797 A JP33040797 A JP 33040797A JP H10200407 A JPH10200407 A JP H10200407A
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analog
digital converter
sample
timing
signal
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JP9330407A
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Inventor
Stephen Richard Ring
スティーヴン・リチャード・リング
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LSI Corp
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LSI Logic Corp
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Publication date
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0054Detection of the synchronisation error by features other than the received signal transition
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/124Sampling or signal conditioning arrangements specially adapted for A/D converters
    • H03M1/1245Details of sampling arrangements or methods
    • H03M1/1255Synchronisation of the sampling frequency or phase to the input frequency or phase
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0016Arrangements for synchronising receiver with transmitter correction of synchronization errors
    • H04L7/0033Correction by delay
    • H04L7/0037Delay of clock signal
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0004Initialisation of the receiver

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 A/Dコンバータのためのサンプリング・イ
ンスタントのタイミングを決定する単純な構成の回路を
提供すること。 【解決手段】 アナログ・デジタル・コンバータ(1
4)と、サンプル・タイミングを調整するフィードバッ
ク・ループ(24)と、を備えたシステム(10)であ
る。フィードバック・ループは、コンバータの出力(1
5)に接続され、継続的なデジタル化された記号サンプ
ルに応答してアイ・オープニング信号を決定し、平均サ
ンプル値に対するデジタル化された記号サンプル値の偏
差を表す偏差信号を決定する偏差検出器を含む、アイ・
オープニング検出器(16)と、継続的なアイ・オープ
ニング信号に応答して、サンプル・タイミングを調整す
るタイミング制御信号を発生するフィードバック制御
(18)と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アナログ・デジタ
ル(A/D)コンバータ・システムに関する。更に詳し
くは、本発明は、情報記号(symbols)の受け取ったス
トリームをデジタル化する適応的な(adaptive)サンプ
ル・タイミングを与えるA/Dコンバータ・システムに
関する。理想的には、アナログ・デジタル・コンバータ
のためのサンプリング・インスタントは、それぞれの継
続的な記号の中心(目、eye)と位置合わせされている
のが好ましい。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】米国特
許第4788696号には、A/Dコンバータの決定タ
イミングを制御する決定タイミング制御回路が記載され
ている。エラー・レート検出器を用いて、A/Dコンバ
ータの出力から、エラー・レート情報が導かれる。この
情報は、次に、A/Dコンバータのクロック信号の位相
を制御するのに用いられ、それによって、A/Dコンバ
ータの決定タイミングを制御する。この回路は、デジタ
ル無線通信の分野に応用されるが、クロック復旧回路に
よって復調された信号から復旧されたクロック信号に依
存する。この米国特許に記載されている回路は、複雑で
あり、エラー・レート検出に基づいていることの結果と
して、動作が、比較的遅い。
【0003】米国特許第4565993号には、A/D
コンバータのためのダイナミック・ストローブ・タイミ
ング回路が記載されている。このコンバータは、アナロ
グ信号の振幅変動の最近の履歴を示す情報を受け取る回
路を用いて、最上位のエラー・ビットを論理的に修正
し、これを積分器に送る。積分された値は、A/Dコン
バータのための検出時間を決定するのに用いるために、
可変時間遅延クロック回路を調整するのに用いられる。
この回路は、特に、複数レベル信号の信号検出の精度を
最適化するためのものである。動作においては、現在の
及び先のワード値のN個の最上位ビットを比較すること
によって、角度付きの信号の勾配を検出するように構成
されている。比較の結果は、積分され、それぞれのA/
D変換を開始させるクロック信号のタイミングを調整す
るのに用いられる信号を決定する。
【0004】米国特許第5406329号は、ソリッド
・ステート光学的イメージ・ピックアップからのサンプ
リングされたイメージ信号を、デジタル・イメージ信号
に変換するA/Dコンバータが記載されている。この回
路は、テスト信号発生器を用いて、イメージ・ピックア
ップを駆動する駆動パルスと同期するテスト信号を発生
する。このテスト信号は、第1のサンプリング・パルス
の位相と、第2のサンプリング・パルスの位相とを相互
に対して制御するのに用いられる。テスト・モードで
は、A/Dコンバータの出力信号は、1つのクロック周
期の遅延を有する遅延回路を通過して、遅延された信号
と遅延されていない信号との差が、減算回路によって導
かれ、ブラック及びホワイト・レベルの絶対値の差が決
定される。テスト・モードでは、このようにして得られ
たピーク・ピーク値が、テスト信号のピーク・ピーク値
の絶対値を積分する積分器に与えられる。継続的な水平
方向のブランキング周期の間の積分された値を比較する
ことにより、信号が可変遅延回路に与えられ、A/D変
換のためのサンプリング・パルスの位相を調整する。こ
の回路もまた、構成が複雑であり、専用のテスト信号を
用いる特定の目的に用いられる。
【0005】上述の従来技術による文献では、A/Dコ
ンバータのためのサンプリング時間を調整する回路が与
えられてはいるが、デジタル化される受け取られた情報
記号のストリームのそれぞれの継続的(連続的)な記号
の中心に位置合わせされたA/Dコンバータのためのサ
ンプリング・インスタントのタイミングを決定するとい
う解決策に対する必要性が存在している。その際に、構
成が複雑になり、そのために高価な同期化手段が用いら
れたり、A/Dコンバータが、記号当たり1回よりも多
くのサンプリングを行う必要性がないことが好ましい。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の側面によ
ると、アナログ記号のストリームをデジタル化するアナ
ログ・デジタル・コンバータ・システムであって、前記
記号を所定のサンプル・タイミングでサンプリングする
アナログ・デジタル・コンバータと、前記サンプル・タ
イミングを調整するフィードバック・ループと、を備え
たアナログ・デジタル・コンバータ・システムにおい
て、前記フィードバック・ループは、1)前記アナログ
・デジタル・コンバータの出力に接続されており、継続
的なデジタル化された記号サンプルに応答してアイ・オ
ープニング信号を決定し、平均サンプル値に対するデジ
タル化された記号サンプル値の偏差を表す偏差信号を決
定する偏差検出器を含む、アイ・オープニング検出器
と、2)継続的なアイ・オープニング信号に応答して、
前記サンプル・タイミングを調整するタイミング制御信
号を発生するフィードバック制御と、を備えたアナログ
・デジタル・コンバータ・システムが提供される。
【0007】好ましくは、前記偏差検出器は、固定され
た平均サンプル値を用いるか、又は、前記平均サンプル
値を所定の周期に亘る複数のデジタル化されたサンプル
値から決定する。この態様で、平均が、連続的に更新さ
れる。
【0008】2よりも多くの記号値を有する多値記号に
対しては、それぞれが1つの信号値範囲に対する、前記
偏差検出器を複数備えている。
【0009】好ましくは、前記アイ・オープニング検出
器は、平均偏差値に対する偏差信号値の分散を表す分散
信号を計算する分散計算手段を備えている。更に好まし
くは、前記分散計算手段は、前記平均偏差値を、所定の
周期に亘る複数のデジタル化されたサンプル値から決定
する。このようにして、平均偏差値もまた、連続的に更
新される。
【0010】好ましくは、継続的な分散値が、前記アイ
・オープニング信号を形成する。好ましくは、前記アイ
・オープニング信号の1つが、それぞれのデジタル化さ
れた記号サンプルに応答して出力される。これにより、
システムにおける変化に対する迅速な応答がなされ、シ
ステムの動作を、かつて記号ごとであったよりもより高
速のサンプル・レートを適用する必要なく、最適なレベ
ルに維持することが可能になる。
【0011】前記フィードバック制御は、継続的なアイ
・オープニング信号に応答して、前記サンプル・タイミ
ングを調整し前記分散が最良のアイ・オープニングに対
応するサンプル・タイミングを取得して追跡するタイミ
ング制御信号を発生する。
【0012】本発明は、また、アナログ記号のストリー
ムをデジタル化するアナログ・デジタル・コンバータ・
システムであって、前記記号を所定のサンプル・タイミ
ングでサンプリングするアナログ・デジタル・コンバー
タと、前記サンプル・タイミングを調整するフィードバ
ック・ループと、を備えており、前記フィードバック・
ループは、複数の量子化されたサンプル・タイミングの
中の1つにおいて可変サンプル・タイミングを提供する
アナログ・デジタル・コンバータ・システムを与える。
【0013】好ましくは、前記タイミング制御信号に応
答して所定の複数のタイミング遅延の中の1つを、前記
アナログ・デジタル・コンバータに対するサンプル・タ
イミング信号に与える可変タイミング遅延を備えてい
る。この構成は、本発明のアナログ・デジタル・コンバ
ータ・システムは、アナログ・デジタル・コンバータそ
れ自体以外にはいかなるアナログ素子を加えなくとも、
実現できることを意味している。
【0014】また、前記タイミング制御信号に応答して
所定の複数のタイミング遅延の中の1つを、前記アナロ
グ・デジタル・コンバータに入力される前に、前記アナ
ログ記号に与える。この実施例では、可変信号遅延は、
好ましくは、複数のバケット・ブリゲード・デバイスを
備えている。
【0015】本発明は、更に、アナログ記号のストリー
ムをデジタル化するアナログ・デジタル・コンバータ・
システムを含む集積回路であって、前記アナログ・デジ
タル・コンバータ・システムは、前記記号を所定のサン
プル・タイミングでサンプリングするアナログ・デジタ
ル・コンバータと、前記サンプル・タイミングを調整す
るフィードバック・ループと、を備えた集積回路におい
て、前記フィードバック・ループは、前記アナログ・デ
ジタル・コンバータの出力に接続されており、継続的な
デジタル化された記号サンプルに応答してアイ・オープ
ニング信号を決定し、平均サンプル値に対するデジタル
化された記号サンプル値の偏差を表す偏差信号を決定す
る偏差検出器を含む、アイ・オープニング検出器と、継
続的なアイ・オープニング信号に応答して、前記サンプ
ル・タイミングを調整するタイミング制御信号を発生す
るフィードバック制御と、を備えている集積回路を提供
する。好ましくは、アイ・オープニング検出器は、ま
た、偏差分散計算手段を含んでいる。
【0016】本発明の別の側面によると、アナログ記号
のストリームを、前記記号を所定のサンプル・タイミン
グでサンプリングするアナログ・デジタル・コンバータ
と、前記サンプル・タイミングを調整するフィードバッ
ク・ループとを用いてデジタル化する方法であって、 a)前記アナログ・デジタル・コンバータから出力され
た継続的な記号サンプルに応答してアイ・オープニング
信号を決定するステップであって、更に、(i)平均サ
ンプル値に対するデジタル化された記号サンプル値の偏
差を表す偏差信号を決定するステップ、を含むステップ
と、 b)継続的なアイ・オープニング信号に応答して、前記
サンプル・タイミングを調整する制御信号を発生するス
テップと、を含む方法が提供される。
【0017】好ましくは、ステップ(a)は、また、
(ii)平均偏差値に対して偏差信号の分散を表す分散
信号を決定するステップを含む。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を、添付した図面
を参照して、次に説明するが、これは、あくまでも、例
示的なものである。また、同じ構成要素は、複数の図面
に亘って、同じ参照番号を用いて示されている。
【0019】図1は、本発明によるアナログ・デジタル
(A/D)コンバータ・システム10の1つの例を図解
する概略的なブロック図である。以下の説明では、図に
おける種々のブロックは、「モジュール」として、説明
される。これらのモジュールは、任意の適切な技術を用
いて実現される。典型的には、これらのモジュールは、
従来型の集積回路技術を用いて実現される。しかし、離
散的な素子を用いるか、又は、任意の特定の応用例に対
して必要となるように、適切な場合には、ソフトウェア
を用いても実現され得る。
【0020】図1では、アナログ入力信号20は、可変
遅延回路12において受け取られるが、この回路では、
これらの信号がA/Dコンバータ14に供給される前
に、所望の遅延が加えられる。可変遅延回路12によっ
て提供される遅延は、好ましくは、量子化された態様で
記号間隔の一定割合(fraction)だけ信号を遅延させ
る。A/Dコンバータ14の出力は、アイ・オープニン
グ測定モジュール16に供給される。デジタル出力信号
サンプルは、出力22において提供される。アイ・オー
プニング信号は、アイ・オープニング測定モジュール1
6からピーク取得及び追跡モジュール18に出力され
る。ピーク取得及び追跡モジュール18は、可変遅延1
2のタイミングを調整するタイミング信号を発生する。
【0021】動作においては、A/Dコンバータ14の
出力15は、デジタル化されるアナログ情報信号20の
振幅を表すバイナリ・サンプルのストリームである。A
/Dコンバータ14から出力されたデジタル信号15
は、アイ・オープニング測定モジュール16に送られ、
そこで、信号振幅の統計的な特性が決定される。サンプ
リング・インスタント(instant)が、それぞれの記号
のアイ(eye)の中心に正確に位置合わせされている場
合には、サンプルは、その記号値を表す振幅の小さな帯
域に含まれる。例えば、バイナリ記号では、2つの値1
又は0が存在する。正確に位置合わせされたサンプリン
グ・インスタントに対しては、A/Dコンバータ14の
出力におけるサンプルは、記号のそれぞれのバイナリ値
に近い振幅の2つの狭い帯域において再度集められる
(regrouped)。逆に、サンプリング・インスタントが
記号の変化(transition)と一致する場合には、個々の
サンプルは、振幅がより広く拡がることになる。
【0022】アイ・オープニング測定モジュール16
は、所定の及び固定された時間間隔に亘るそれぞれの記
号値の近くの所定の範囲の振幅内に含まれるサンプルの
数を決定する振幅フィルタとして、動作する。アイ・オ
ープニング測定モジュール16がローのカウントを検出
する場合には、これは、サンプリング・インスタントの
位置合わせがうまくいっていないことを示す。アイ・オ
ープニング測定モジュール16がハイのカウントを検出
する場合には、これは、サンプリング・インスタントの
位置合わせがうまくいっていることを示す。
【0023】アイ・オープニング測定モジュール16
は、所定の又は固定された時間間隔に亘って所定の範囲
の振幅に含まれるサンプルの数のカウントを表す信号1
7を出力する。信号17は、ピーク取得及び追跡モジュ
ール18に送られるが、このモジュール18は、信号1
7に応答して、アナログ入力信号20がA/Dコンバー
タ14で受け取られるタイミングを調整するタイミング
信号24を発生する。図1では、A/Dコンバータ14
は、固定されたクロックCKに従ってサンプリングを行
うと仮定されている。
【0024】可変遅延デバイス12は、好ましくは、ピ
ーク取得及び追跡モジュール18からの信号24によっ
て制御された有限個の(量子化された)遅延ステップを
有するバケット・ブリゲード・デバイスである。従っ
て、この可変遅延12は、A/Dコンバータへの信号入
力を、要求されるサンプリング・インスタントの精度に
依存して、複数のステップのA/Dコンバータの1つの
サンプル・インスタントまで、遅延させる。よって、ア
ナログ入力信号のサンプリングは、説明された遅延ロッ
ク・ループによって調整することができ、サンプリング
・インスタントが、それぞれの継続的な記号の最良のア
イ・オープニングと一致することが保証される。
【0025】図2は、図1に対する別の構成を図解して
いる。図2では、アイ・オープニング測定モジュール1
6とピーク取得及び追跡モジュール18とは、図1の同
じ参照番号が付された構成要素に対応する。しかし、図
2では、A/Dコンバータ14は、可変遅延モジュール
36によって可変的に制御されるサンプリング・インス
タントを決定するタイミング・クロックCKVを受け取
る。図1の可変遅延デバイス12は、従って、図2の構
成では用いられない。従って、A/Dコンバータ14の
サンプリング・インスタントは、入来記号のサンプリン
グを与えるための入来信号のタイミングとは異なり変動
し、それぞれの継続的な記号の最良のアイ・オープニン
グと一致する。図2の構成は、典型的には、図1の構成
と比較して優れているが、その理由は、信号の歪み(di
stortion)が入り込まないことと、アナログ信号20を
遅延させるよりも、A/Dコンバータ14のためのデジ
タル・クロック信号を遅延させる方が、容易だからであ
る。
【0026】図8は、値0及び1が、値0.5における
平均値(mean value)x ̄(ここでは、入力の便宜上、
上線がxの右側にずれているが、本来は、真上にあるべ
きものである)の周囲に分布されるように意図したバイ
ナリ信号のサンプリングを図解している。実線(その相
補的な部分は破線になっている)の信号の表現からわか
ることは、それぞれの記号の周期が、「目のような」
(eye-like)形状になっていることである。理想的に
は、記号は、アイ・オープニング(S1の位置)の最大
値においてサンプリングされるべきである。サンプリン
グがS1でなされると、測定された信号MS1が、アナロ
グ・デジタル・コンバータによって出力される。しか
し、信号が例えばS2においてサンプリングされると、
信号値MS2が代わりに得られる。モジュール38の動作
は、本質的に、継続的なサンプリングされた信号(これ
は、正確に0.5の位置にあるわけではない)から平均
値x ̄を決定し、次に、それぞれの測定された信号に対
して、その平均からの偏差を決定することである。この
ように、S1の近くで測定された偏差は、平均的により
小さくより広く離間しているS2の近くで測定された偏
差よりも、全体として、より大きく、より密接に離間し
ていることがわかる。
【0027】図3は、図1及び図2に示されたA/Dコ
ンバータ・システムの構成要素を示す概略図である。特
に、この図3では、アイ・オープニング測定モジュール
16のための好適な構成が、より詳細に図解されてい
る。よって、図3では、A/Dコンバータのすべての記
号15によって生じるNビットのバイナリ・サンプル
は、偏差モジュール38の入力に供給される。偏差モジ
ュール38は、A/Dコンバータによって出力された直
近のm個のバイナリ・サンプルの平均を計算する。次
に、A/Dコンバータが生じたそれぞれのサンプルと現
在の平均値との間の差の絶対値を計算する。
【0028】モジュール38の動作の例は、次の数式1
に示した(i)、(ii)、(iii)の方程式によっ
て表される。
【0029】
【数式1】
【0030】換言すれば、モジュール38は、(x−x
 ̄)のモジュラス(modulus)を導くように構成するこ
とができる。ただし、ここで、x ̄は、xの平均であ
る。
【0031】平均x ̄は、上述のように、移動平均(ru
nning average)をとることによって、平均x ̄を評価
することができる。しかし、好ましくは、平均x ̄は、
固定された値であり、記憶装置に保持しておくことが可
能であり、この固定された値は、平均のサンプル値の先
の知識に基づいている。固定された値は、通常は、結果
的に、より安定した動作を生じさせる。
【0032】従って、モジュール38の特定の実現は、
所望の応用例に依存する。A/Dコンバータ14がAC
結合され符号付きの(signed)バイナリ・サンプルを生
じる第1の応用例では、モジュール38は、符号(サイ
ン)を取り除きバイナリ・サンプルの振幅部分を保存す
るように構成される。平均値の計算は、A/Dコンバー
タ14のAC結合の時定数に内在的である。平均からの
偏差の絶対値は、符号付きのバイナリ・サンプルをフォ
ーマットしてそれぞれのサンプルのモジュラスを計算す
ることによって導くことができる。
【0033】例えばA/Dコンバータ14がDC結合さ
れ直線状のバイナリ・サンプルを生じる、別の実現例で
は、モジュール38は、最も最近のmこのサンプルに亘
る移動平均を比較して、これを、現在のサンプルから減
算し、その結果の符号を取り除くことによって、機能す
る。これは、上述の方程式において表されていることで
ある。
【0034】上述の方程式(iii)でy(n)と称さ
れているモジュール38の出力39は、分散(varianc
e)測定モジュール40に送られる。分散測定モジュー
ルは、方程式(i)から(iii)に記述されているモ
ジュール38と同じ数学を実現することができ、次の数
式2の(iv)及び(v)に示すy’(n)又は(y’
(n))2を生じる。すなわち、
【0035】
【数式2】
【0036】モジュール40は、また、複数の分散の結
果を平均して、分散測定出力17を形成することができ
る。図8を参照すると、S1に対応する最適なサンプリ
ング時間において、モジュール38からのy(n)出力
39の値は、低い分散を有するMS1に近い平均値を有す
る。従って、モジュール38からの出力17は、この場
合には、低い値を有する。逆に、サンプリング時間S2
では、モジュール38からのy(n)出力39の値は、
S1とゼロとの間の平均値と大きな分散とを有する。こ
の場合には、モジュール40からの出力17は、ハイの
値を有し、同期化がうまくいっていないことを示す。こ
の慣例がこの実施例では用いられているが、他の応用例
では、別の慣例を用いることもできる(例えば、モジュ
ール40からのローの出力17は、「アイ・オープニン
グ」を有する不正確な同期化を示すように、なされ
る)。
【0037】ピーク取得及び追跡モジュール18は、最
小の分散サンプル・インスタントが識別されるまで、サ
ンプリング遅延を変動させるメカニズムを与える。この
メカニズムは、次に、サンプル遅延を、分散入力17の
最小値に維持する。ピーク取得及び追跡モジュール18
の動作の1つの可能なメカニズムを表す流れ図が、図4
に示されている。
【0038】ステップ50は、アイ・オープニング測定
モジュール16による分散の測定を表している。ステッ
プ42では、測定された分散は、分散テーブルに記憶さ
れた分散値と比較され、その分散が受け入れられるもの
かどうかを決定する。分散値が受け入れられるものであ
る場合には、その分散は、ステップ50で、再び測定さ
れる。
【0039】分散値が受け入れられないものである場合
には、ステップ44で、この分散が、先の分散値と比較
して増加しているのか減少しているのかを決定する。
【0040】ステップ44において、分散が増加してい
ないと判断される場合には、ステップ46において、サ
ンプリング遅延が第1の方向にステッピング(steppe
d)され、分散は、ステップ50において、再び測定さ
れる。
【0041】ステップ44において、分散が増加してい
ると判断される場合には、サンプリング遅延は、ステッ
プ48において、少なくとも2回反対の方向にステッピ
ングされ、分散は、ステップ50で、再び測定される。
【0042】サンプリング遅延のステッピングを参照す
る際には、サンプリング遅延は、循環的な態様で表され
た所定の数の量子化された値の中の1つ(例えば、モジ
ュロ8で表された8つの値の中の1つ)を有することが
できると仮定され、それにより、いずれかの方向に値を
ステッピングする(すなわち、増加/減少)ことによ
り、その値が、遅延の増加の全範囲に亘ってステッピン
グすることが可能になる。T/8に離間された可変遅延
を用いることができる場合には、あり得る遅延は、0、
1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7
/8である。
【0043】従って、上述のプロセスでは、分散が受け
入れられるものである場合には、既存のサンプリング遅
延は変化しない。しかし、分散が受け入れられないもの
であるものであり、しかし、増加していない場合には、
ステッピングの第1の方向は、受け入れられる分散を達
成するための正しいものである。後者の場合には、少な
くとも2つ、更には、3つあるいはそれより多くのステ
ップが、逆の方向に、用いられて遅延フィードバック・
メカニズムの速度を安定化し最適化する。遅延をサンプ
リングするステップの正確な数は、デジタル化された信
号の特性と存在しているノイズの量とに依存する。
【0044】図5は、ピーク取得及び追跡モジュール1
8の動作の別のあり得るメカニズムを表す流れ図であ
る。
【0045】ステップ60は、アイ・オープニング測定
モジュール16による分散の測定を表す。ステップ62
では、測定された分散が、分散テーブルに記憶されてい
る分散値と比較され、この分散が受け入れられるもので
あるかどうかが判断される。分散が受け入れられない場
合には、ステップ64において、サンプリング遅延がス
テッピングされる。
【0046】経過した履歴データが分散テーブルに記憶
される場合には(ステップ66において、選択的に記憶
することができる)、これは、ステップ64において用
いられて、分散値を改善するために遅延をステッピング
する方向を決定する。履歴データが記憶されていない場
合には、ステップ64における遅延のステッピングは、
ランダムな又はどちらかの方向に行うことができる。図
4に関しては、モジュロ8の算術(整数論的な計算)を
用いることにより、例えば、ステッピングは、どちらか
の方向に生じることが可能であり、最適な分散を与える
適切な遅延に到達する。
【0047】オプショナルなステップ66では、データ
を、分散テーブルに記憶して、遅延がステッピングされ
た方向を、そのステップに先立つ分散値と共に、示すこ
とができる。ステップ66が存在している場合には、こ
のデータは、後続のステップ44で用いて、サンプリン
グ遅延がステッピングされるべき方向を決定することが
できる。
【0048】ステップ60、62、64(オプショナル
であるが、ステップ66でも)が、サンプル・タイミン
グを最大のアイ・オープニングと合わせるサンプル・タ
イミングを取得する取得ループを形成する。
【0049】ステップ62において分散が適切である場
合には、ステップ70において、分散が時間と共に増加
しているかどうかのテストがなされる。そうでない場合
には、分散を、次のサンプル周期のために、ステップ6
0において、測定される。分散が増加している場合に
は、サンプリング遅延が、ステップ72において、イン
クリメントされる。分散が、次に、ステップ74におい
て、測定される。ステップ76において分散がよりよい
ものであると判断される場合には、制御は、ステップ6
0に戻り、次の分散の値を測定する。しかし、分散が改
善されていないとステップ76で判断される場合には、
サンプリング遅延は、制御がステップ60に戻る前に、
ステップ78において、少なくとも2回デクリメントさ
れる。図4の場合のように、サンプリング遅延のための
ステップの正確な数は、デジタル化された信号の特性と
存在するノイズの量とに依存する。
【0050】ステップ70、72、74、76及び78
は、いったん取得ループのロジックによって取得される
と、最大のアイ・オープニングに対応するサンプル・タ
イミングを追跡する追跡ループを形成する。
【0051】従って、分散が改善すれば、既存のサンプ
リング遅延は、変化しない。しかし、分散が劣化すれ
ば、追跡によって、それを改善しようとする試みがなさ
れる。分散が劣化し、追跡ループによっては改善できな
い場合には、取得ループが再び用いられて、最良のサン
プリング遅延を選択する。
【0052】図4では、第1の方向と反対の方向とのス
テッピングが参照される。これは、第1の方向のステッ
ピングは、インクリメント(増加)によるか又はデクリ
メント(減少)によるかであり、反対方向のステッピン
グは、デクリメント(減少)によるか又はインクリメン
ト(増加)による。図5では、これらの方向は反転させ
ることもできるのだが、サンプリング遅延のインクリメ
ント及びデクリメントが参照される。
【0053】図3に関して説明した構成は、本来的にバ
イナリであるアナログ信号をデジタル化するのに適して
いる。しかし、QAMなどの複数レベル信号に対して
は、分散は、サンプリング遅延の内部では、上述の場合
と比較して、それほどには変動しない。複数レベルの信
号に対しては、モジュール38は、それぞれのレベルに
対して平均を計算し、それぞれの平均の周囲に分布した
信号に基づいてそれぞれのレベルに対する分散を決定す
るように修正される。
【0054】この様子は、図6及び図9において、3分
割の信号の場合に図解されているが、図9に示された実
施例では、値0、1又は2を有している。図9に図解さ
れているように、平均値X0-1は、理想的には、0.5
の値の位置に存在し、第2の平均値X ̄1-2は、理想的
には、1.5の値の位置に存在する。図6に図解されて
いるように、モジュール38は、スレショルド値に応答
するスレショルド回路37を与え、更に、それぞれの図
3のモジュール38に対応する3つのモジュール38
H、38M、38Lを与えることによって、図3との関
係で、修正される。モジュール38H、38M、38L
の出力は、モジュール38H、38M、38Lによって
出力された偏差値を集めるモジュール39に送られる。
スレショルド値は、X ̄01及びX ̄12に実質的に等しく
なるように選択され、それによって、1.5から無限大
に至る範囲にある信号はモジュール38Hに送られ、
0.5から1.5の範囲にある信号はモジュール38M
に送られ、マイナス無限大から0.5までの範囲にある
信号は、モジュール38Lに送られるが、それぞれが、
平均値を計算し、計算した平均値に関してそのモジュー
ルが受け取ったそれぞれの信号に対する偏差値を導くこ
とになる。
【0055】図6に示されている構成は、QAMなど
の、より多数のレベルを有する信号にまで拡張が可能で
ある。この場合には、異なる数のスレショルドがモジュ
ール37に与えられる。例えば、16QAMに対して
は、4つの個別のモジュール38が与えられて、4つの
記号の位置それぞれに対する平均値を計算する。
【0056】図7は、図1から図6、及び図9に記載さ
れているアナログ・デジタル・コンバータ・システム1
0、10’を組み入れた集積回路86を表している。図
7に概略が示されているように、オプショナルなアナロ
グ前処理回路82とオプショナルなデジタル後処理回路
84とが存在している。集積回路86は、更に、アナロ
グ・デジタル・コンバータ・システム10/10’に直
接には関係しない他の回路も含む。
【0057】従って、以上で、非常に高速のデータのデ
ジタル化を可能にするアナログ・デジタル・コンバータ
・システムを説明した。これまでは、デジタル化が可能
なデータ速度又は記号速度は、アナログ・デジタル・コ
ンバータの可能な最大サンプリング・レートの半分未満
に制限されていた。本発明の実施例を用いることによ
り、可能な最大のアナログ・デジタル・サンプリング・
レートまでの信号レートをデジタル化することが可能で
あり、潜在的には、任意の与えられたアナログ・デジタ
ル・コンバータを用いて、少なくとも2倍のデジタル化
速度を達成することができる。
【0058】本発明の実施例は、サンプリング・インス
タントの密接な制御と迅速な調整とを与え、入来信号レ
ートの短時間での変化を追跡できる。
【0059】特に図2を参照して説明した本発明の実施
例では、入来信号を正確な時間にサンプリングするため
には、アナログ・デジタル・コンバータそれ自体以外の
追加的なアナログ素子は、一切不要である。追加的なア
ナログ素子が不要ということは、本発明によるアナログ
・デジタル・コンバータ・システムは、それぞれの回路
において、最小の改変で容易かつ正確に実現することが
できるということである。
【0060】本発明の特定の実施例を説明してきたが、
多くの修正及び追加をこれらの実施例に行うことが可能
であり、これらの他の実施例も本発明の技術的範囲に含
まれることは、明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるA/Dコンバータ・システムの1
つの例の全体像を与える概略のブロック図である。
【図2】本発明によるA/Dコンバータ・システムの別
の例の全体像を与える概略のブロック図である。
【図3】図1及び図2に示されたシステムの要素の1つ
の実施例の概略のブロック図である。
【図4】図3のシステムの動作の特徴の代替物を図解す
る第1の流れ図である。
【図5】図3のシステムの動作の特徴の代替物を図解す
る第2の流れ図である。
【図6】図1及び図2に示されたシステムの要素の別の
実施例の概略のブロック図である。
【図7】図1から図5を参照して説明されたシステムを
組み入れた集積回路の概略である。
【図8】信号波形を図解する図である。
【図9】別の信号波形を図解する図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年12月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アナログ記号のストリームをデジタル化
    するアナログ・デジタル・コンバータ・システムであっ
    て、前記記号を所定のサンプル・タイミングでサンプリ
    ングするアナログ・デジタル・コンバータと、前記サン
    プル・タイミングを調整するフィードバック・ループ
    と、を備えたアナログ・デジタル・コンバータ・システ
    ムにおいて、前記フィードバック・ループは、 前記アナログ・デジタル・コンバータの出力に接続され
    ており、継続的なデジタル化された記号サンプルに応答
    してアイ・オープニング信号を決定し、平均サンプル値
    に対するデジタル化された記号サンプル値の偏差を表す
    偏差信号を決定する偏差検出器を含む、アイ・オープニ
    ング検出器と、 継続的なアイ・オープニング信号に応答して、前記サン
    プル・タイミングを調整するタイミング制御信号を発生
    するフィードバック制御と、 を備えていることを特徴とするアナログ・デジタル・コ
    ンバータ・システム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のアナログ・デジタル・コ
    ンバータ・システムにおいて、前記偏差検出器は、固定
    された平均サンプル値を用いるか、又は、前記平均サン
    プル値を所定の周期に亘る複数のデジタル化されたサン
    プル値から決定することを特徴とするアナログ・デジタ
    ル・コンバータ・システム。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のアナログ・デジタル・コ
    ンバータ・システムにおいて、2よりも多くの記号値を
    有する多値記号に対しては、それぞれが1つの信号値範
    囲に対する、前記偏差検出器を複数備えていることを特
    徴とするアナログ・デジタル・コンバータ・システム。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のアナログ・デジタル・コ
    ンバータ・システムにおいて、前記アイ・オープニング
    検出器は、平均偏差値に対する偏差信号値の分散を表す
    分散信号を計算する分散計算手段を備えていることを特
    徴とするアナログ・デジタル・コンバータ・システム。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のアナログ・デジタル・コ
    ンバータ・システムにおいて、前記分散計算手段は、前
    記平均偏差値を、所定の周期に亘る複数のデジタル化さ
    れたサンプル値から決定することを特徴とするアナログ
    ・デジタル・コンバータ・システム。
  6. 【請求項6】 請求項4記載のアナログ・デジタル・コ
    ンバータ・システムにおいて、継続的な分散値が前記ア
    イ・オープニング信号を形成することを特徴とするアナ
    ログ・デジタル・コンバータ・システム。
  7. 【請求項7】 請求項1記載のアナログ・デジタル・コ
    ンバータ・システムにおいて、前記アイ・オープニング
    信号の1つが、それぞれのデジタル化された記号サンプ
    ルに応答して出力されることを特徴とするアナログ・デ
    ジタル・コンバータ・システム。
  8. 【請求項8】 請求項1記載のアナログ・デジタル・コ
    ンバータ・システムにおいて、前記フィードバック制御
    は、継続的なアイ・オープニング信号に応答して、前記
    サンプル・タイミングを調整し前記分散が最良のアイ・
    オープニングに対応するサンプル・タイミングを取得し
    て追跡するタイミング制御信号を発生することを特徴と
    するアナログ・デジタル・コンバータ・システム。
  9. 【請求項9】 請求項1記載のアナログ・デジタル・コ
    ンバータ・システムにおいて、複数の量子化されたサン
    プル・タイミングの1つにおいて可変サンプル・タイミ
    ングを提供することを特徴とするアナログ・デジタル・
    コンバータ・システム。
  10. 【請求項10】 請求項1記載のアナログ・デジタル・
    コンバータ・システムにおいて、前記タイミング制御信
    号に応答して所定の複数のタイミング遅延の中の1つ
    を、前記アナログ・デジタル・コンバータに対するサン
    プル・タイミング信号に与える可変タイミング遅延を備
    えていることを特徴とするアナログ・デジタル・コンバ
    ータ・システム。
  11. 【請求項11】 請求項1記載のアナログ・デジタル・
    コンバータ・システムにおいて、前記タイミング制御信
    号に応答して所定の複数のタイミング遅延の中の1つ
    を、前記アナログ・デジタル・コンバータに入力される
    前に、前記アナログ記号に与えることを特徴とするアナ
    ログ・デジタル・コンバータ・システム。
  12. 【請求項12】 請求項11記載のアナログ・デジタル
    ・コンバータ・システムにおいて、前記可変信号遅延
    は、複数のバケット・ブリゲード・デバイスを備えてい
    ることを特徴とするアナログ・デジタル・コンバータ・
    システム。
  13. 【請求項13】 アナログ記号のストリームをデジタル
    化するアナログ・デジタル・コンバータ・システムであ
    って、前記記号を所定のサンプル・タイミングでサンプ
    リングするアナログ・デジタル・コンバータと、前記サ
    ンプル・タイミングを調整するフィードバック・ループ
    と、を備えており、前記フィードバック・ループは、複
    数の量子化されたサンプル・タイミングの中の1つにお
    いて可変サンプル・タイミングを提供することを特徴と
    するアナログ・デジタル・コンバータ・システム。
  14. 【請求項14】 請求項13記載のアナログ・デジタル
    ・コンバータ・システムにおいて、前記タイミング制御
    信号に応答して所定の複数のタイミング遅延の中の1つ
    を、前記アナログ・デジタル・コンバータに対するサン
    プル・タイミング信号に与える可変タイミング遅延を備
    えていることを特徴とするアナログ・デジタル・コンバ
    ータ・システム。
  15. 【請求項15】 請求項13記載のアナログ・デジタル
    ・コンバータ・システムにおいて、前記タイミング制御
    信号に応答して所定の複数のタイミング遅延の中の1つ
    を、前記アナログ・デジタル・コンバータに入力される
    前に、前記アナログ記号に与えることを特徴とするアナ
    ログ・デジタル・コンバータ・システム。
  16. 【請求項16】 請求項15記載のアナログ・デジタル
    ・コンバータ・システムにおいて、前記可変信号遅延
    は、複数のバケット・ブリゲード・デバイスを備えてい
    ることを特徴とするアナログ・デジタル・コンバータ・
    システム。
  17. 【請求項17】 アナログ記号のストリームをデジタル
    化するアナログ・デジタル・コンバータ・システムを含
    む集積回路であって、前記アナログ・デジタル・コンバ
    ータ・システムは、前記記号を所定のサンプル・タイミ
    ングでサンプリングするアナログ・デジタル・コンバー
    タと、前記サンプル・タイミングを調整するフィードバ
    ック・ループと、を備えた集積回路において、前記フィ
    ードバック・ループは、 前記アナログ・デジタル・コンバータの出力に接続され
    ており、継続的なデジタル化された記号サンプルに応答
    してアイ・オープニング信号を決定し、平均サンプル値
    に対するデジタル化された記号サンプル値の偏差を表す
    偏差信号を決定する偏差検出器を含む、アイ・オープニ
    ング検出器と、 継続的なアイ・オープニング信号に応答して、前記サン
    プル・タイミングを調整するタイミング制御信号を発生
    するフィードバック制御と、 を備えていることを特徴とする集積回路。
  18. 【請求項18】 アナログ記号のストリームをデジタル
    化するアナログ・デジタル・コンバータ・システムを含
    む集積回路であって、前記アナログ・デジタル・コンバ
    ータ・システムは、前記記号を所定のサンプル・タイミ
    ングでサンプリングするアナログ・デジタル・コンバー
    タと、前記サンプル・タイミングを調整するフィードバ
    ック・ループと、を備えており、前記フィードバック・
    ループは、複数の量子化されたサンプル・タイミングの
    中の1つにおいて可変サンプル・タイミングを提供する
    ことを特徴とする集積回路。
  19. 【請求項19】 アナログ記号のストリームを、前記記
    号を所定のサンプル・タイミングでサンプリングするア
    ナログ・デジタル・コンバータと、前記サンプル・タイ
    ミングを調整するフィードバック・ループとを用いてデ
    ジタル化する方法であって、 a)前記アナログ・デジタル・コンバータから出力され
    た継続的な記号サンプルに応答してアイ・オープニング
    信号を決定するステップであって、更に、(i)平均サ
    ンプル値に対するデジタル化された記号サンプル値の偏
    差を表す偏差信号を決定するステップ、を含むステップ
    と、 b)継続的なアイ・オープニング信号に応答して、前記
    サンプル・タイミングを調整する制御信号を発生するス
    テップと、 を含むことを特徴とする方法。
  20. 【請求項20】 請求項19記載の方法において、前記
    ステップ(a)は、更に、 (ii)固定された平均サンプル値を用いるか、又は、
    前記平均サンプル値を、所定の周期に亘る複数のデジタ
    ル化されたサンプル値から決定するステップを含むこと
    を特徴とする方法。
  21. 【請求項21】 請求項19記載の方法において、2よ
    りも多くの値を有する多値記号に対しては、前記(a)
    の(i)ステップは、それぞれが信号値範囲に対する偏
    差値を決定するステップを含むことを特徴とする方法。
  22. 【請求項22】 請求項19記載の方法において、前記
    ステップ(a)は、更に、 (iii)平均偏差値に対する偏差信号値の分散を表す
    分散信号を計算するステップを含むことを特徴とする方
    法。
  23. 【請求項23】 請求項22記載の方法において、前記
    ステップ(a)の(iii)は、前記平均偏差値を、所
    定の周期に亘る複数のデジタル化されたサンプル値から
    決定するステップを含むことを特徴とする方法。
  24. 【請求項24】 請求項21記載の方法において、継続
    的な分散値が前記アイ・オープニング信号を形成するこ
    とを特徴とする方法。
  25. 【請求項25】 請求項19記載の方法において、前記
    アイ・オープニング信号の1つは、それぞれのデジタル
    化された記号サンプルに応答して出力されることを特徴
    とする方法。
  26. 【請求項26】 請求項19記載の方法において、前記
    ステップ(b)は、継続的なアイ・オープニング信号に
    応答して、前記サンプル・タイミングを調整し、前記分
    散が最適なアイ・オープニングに対応するサンプル・タ
    イミングを取得して追跡するタイミング制御信号を発生
    するステップを含むことを特徴とする方法。
  27. 【請求項27】 請求項19記載の方法において、前記
    ステップ(b)は、複数の量子化されたサンプル・タイ
    ミングの1つにおいて可変サンプル・タイミングを提供
    するステップを含むことを特徴とする方法。
  28. 【請求項28】 請求項19記載の方法において、前記
    ステップ(b)は、前記タイミング制御信号に応答して
    所定の複数のタイミング遅延の中の1つを、前記アナロ
    グ・デジタル・コンバータに対するサンプル・タイミン
    グ信号に与えるステップを含むことを特徴とする方法。
  29. 【請求項29】 請求項19記載の方法において、前記
    ステップ(b)は、前記タイミング制御信号に応答し
    て、所定の複数のタイミング遅延の中の1つを、前記ア
    ナログ・デジタル・コンバータに入力される前に、前記
    アナログ記号に与えるステップを含むことを特徴とする
    方法。
JP9330407A 1996-11-29 1997-12-01 アナログ・デジタル・コンバータ・システム Pending JPH10200407A (ja)

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