JPH1132031A - クロック再生装置 - Google Patents

クロック再生装置

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JPH1132031A
JPH1132031A JP9202247A JP20224797A JPH1132031A JP H1132031 A JPH1132031 A JP H1132031A JP 9202247 A JP9202247 A JP 9202247A JP 20224797 A JP20224797 A JP 20224797A JP H1132031 A JPH1132031 A JP H1132031A
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Hiroshi Masuda
宏 増田
Osamu Sugiyama
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い伝送レートのデータ信号から確実にクロ
ック信号を再生する。 【解決手段】 データ入力端子20に入力されるビット
周期TのNRZデータ信号をRZデータ信号に変換する
信号変換回路21と、遅延時間が3T/2に設定された
自走発振回路25との間に、遅延加算回路22を設け
る。遅延加算回路22は、信号変換回路21からRZデ
ータ信号のパルスを1つ受ける毎に、そのパルスを含め
て2つのパルスをT時間間隔で自走発振回路25に入力
して、入力データ信号に同期したクロック信号を自走発
振回路25から出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタルのデー
タ信号を受けてそのクロック信号を再生出力するクロッ
ク再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル伝送線路の試験システム(誤
り測定やジッタ耐力測定等)やディジタル信号の中継シ
ステム等では、入力されるデータ信号の2値判別のため
にその入力されるデータ信号からクロック信号を再生
し、この再生したクロック信号でデータ信号を読み取る
ようにしている。
【0003】このような目的で使用される従来のクロッ
ク再生装置には、自走発振方式とフィルタ方式のものが
あった。
【0004】図7は、自走発振方式の従来のクロック再
生装置の構成を示している。このクロック再生装置は、
図8の(a)に示すように、データのパルス幅がビット
周期Tに等しいNRZ(non return to
zero)形式のデータ信号(以下NRZデータ信号と
記す)からクロック信号を再生出力するためのものであ
り、入力されるNRZデータ信号を信号変換回路11に
よってRZ(return to zero)方式のデ
ータ信号(以下、RZデータ信号と記す)に変換する。
【0005】信号変換回路11は、一方の入力が0に固
定されたOR/NOR回路12、NOR回路13、およ
び遅延回路14からなり、NRZデータ信号をOR/N
OR回路12の他方の入力端子で受け、OR/NOR回
路12のOR出力をNOR回路13の一方の入力端子に
入力し、OR/NOR回路12のNOR出力を図8の
(b)に示すように、遅延回路14でデータ信号のビッ
ト周期Tの1/2だけ遅延してNOR回路13の一方の
入力端子に入力し、NOR回路13から図8の(c)に
示すようにパルス幅がT/2のRZデータ信号を自走発
振回路15へ出力する。なお、この信号変換回路11で
は「1」が連続するNRZデータ信号が入力された場
合、その最後の「1」に対してのみ「1」のデータを出
力する。
【0006】自走発振回路15は、OR/NOR回路1
6と、OR/NOR回路16の一方の入力端子と反転出
力端子との間に接続されたケーブル式の遅延回路17と
からなり、OR/NOR回路16の他方の入力端子に信
号変換回路11の出力が入力される。遅延回路17の遅
延時間Tdは、データ信号のビット周期Tの1/2にほ
ぼ等しく設定されている。
【0007】このため、動作初期時のように入力される
RZデータ信号のレベルが「1」でない状態では、図8
の(d)に示すように、ある時刻t0にOR/NOR回
路16のNOR出力が「1」となり、その立ち上がりか
らTd時間後に図8の(e)に示すように、一方の入力
端子の入力が「1」となって、OR/NOR回路16の
NOR出力が「0」となり、さらにTd時間後に一方の
入力端子が「0」、NOR出力が「1」に戻り、以下上
記動作が繰り返されて、OR/NOR回路16のOR出
力は、図8の(f)に示すように、周期2・Td(=
T)で自走発振する。
【0008】そして、時刻t1に「1」のRZデータ信
号が入力されると、自走発振回路15から出力されるク
ロック信号の位相がそのRZデータ信号の位相に一致す
る。ただし、遅延回路16の遅延時間Tdはデータ信号
のビット周期Tの1/2に完全に一致しているわけでな
く、またデータ信号側にも位相ジッタがあるので、クロ
ック信号とRZデータ信号との間に位相ずれが生じる
が、この位相ずれは図8に示しているように「1」のR
Zデータ信号が入力される毎に補正される。
【0009】このようにして、自走発振回路15から発
振出力されるクロック信号をRZデータ信号で位相補正
することにより、入力されるNRZデータ信号の各ビッ
ト位相にほぼ同期したクロック信号が得られ、このクロ
ック信号によってNRZデータ信号のビット判別が行な
える。
【0010】一方、従来のフィルタ方式のクロック再生
装置は、図9に示すように、信号変換回路11で変換し
たRZデータ信号を、通過中心周波数がデータ信号の伝
送レート1/Tにほぼ等しく設定されたBPF18に入
力して、RZデータ信号に含まれるクロック成分(アナ
ログ信号)のみを抽出し、その出力信号を波形整形回路
19によって増幅・波形整形してクロック信号に変換し
て出力する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の自走発振方式のクロック再生装置では、データ
の伝送レートの上限が、OR/NOR回路16の応答遅
延時間と、その入力端子と出力端子との間の距離によっ
て直接制限されてしまうという問題がある。
【0012】即ち、自走発振回路15全体の遅延時間
は、遅延回路17の遅延時間とOR/NOR回路16自
体の応答遅延時間との和であり、データの伝送レートを
高くするためには、この自走発振回路15全体の遅延時
間を短くする必要がある。しかし、OR/NOR回路1
6自体の応答遅延時間は回路素子で決まってしまい、ま
た、遅延回路17の遅延時間を決定するケーブル長は、
OR/NOR回路16の入力端子とNOR出力端子との
間の距離までしか短くすることができない。しかも、高
速なゲート回路の場合、入出力のアイソレーションを悪
化させないように、入力端子と出力端子とが離れている
ことが多い。
【0013】このため、前記した従来の自走発振型のク
ロック再生装置では622Mb/sの伝送レートが限界
であり、さらに高速な2.5Gb/sの伝送レートを実
現することはきわめて困難であった。
【0014】一方、前記した従来のフィルタ方式のクロ
ック再生装置では、RZデータ信号の1の入力頻度が少
ない場合にクロック信号が出力できなくなることを防ぐ
ために損失が少なく極めて狭帯域のBPFを用いる必要
があるのに対し、BPFをより狭帯域にすればするほど
再生されるクロック信号の伝送帯域を狭くすることにな
り、結果として検出するジッタ量を減少させてしまうと
いう問題があり、双方を両立させることができなかっ
た。
【0015】本発明は、これらの問題を解決したクロッ
ク再生装置を提供することを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項1のクロック再生装置は、ディジタ
ルのデータ信号を入力するためのデータ入力端子(2
0)と、前記データ入力端子に入力されたデータ信号を
該データ信号のビット周期Tの整数倍の時間遅延し、該
遅延したデータ信号と前記データ入力端子に入力された
データ信号との論理加算を行なって、前記データ入力端
子にデータ信号が1パルス入力される毎に該入力された
パルスを含めて複数個のパルスをT時間間隔で出力する
遅延加算回路(22)と、前記遅延加算回路の出力を受
ける第1の入力端子と帰還信号を受ける第2の入力端子
の2つの入力端子に入力される信号の論理和を第1の出
力端子から出力し、該論理和の反転結果を第2の出力端
子から出力するように構成された論理回路(26)と、
該論理回路の第2の出力端子から出力される信号を(2
・N+1)T/2時間(Nは1以上の整数)遅延して前
記論理回路の第2の入力端子に帰還信号として入力する
遅延回路(27)とを有し、前記データ入力端子に入力
されるデータ信号に同期したクロック信号を前記論理回
路の第1の出力端子から出力する自走発振回路(25)
とを備えている。
【0017】また、本発明の請求項2のクロック再生装
置は、ディジタルのデータ信号を入力するためのデータ
入力端子(20)と、前記データ入力端子に入力された
データ信号を該データ信号のビット周期Tの整数倍の時
間遅延し、該遅延したデータ信号と前記データ入力端子
に入力されたデータ信号との論理加算を行なって、前記
データ入力端子にデータ信号が1パルス入力される毎に
該入力されたパルスを含めて複数個のパルスをT時間間
隔で出力する遅延加算回路(42)と、前記データ入力
端子に入力されたデータ信号の伝送レートに等しい通過
中心周波数を有し、前記論理和回路の出力信号に含まれ
るクロック成分信号を抽出する帯域通過フィルタ(5
0)と、前記帯域通過フィルタの出力信号を波形整形し
てクロック信号に変換する波形整形回路(51)とを備
えている。
【0018】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)以下、図面に基づいて本発明の第1
の実施形態を説明する。図1は、伝送レートfが2.5
Gb/s(ビット周期T=1/f)のデータ信号からク
ロック信号を再生する一実施形態の自走発振型のクロッ
ク再生装置の構成を示す図である。
【0019】図1において、信号変換回路21は、前述
した信号変換回路11と同様に構成されており、データ
入力端子20に入力されるNRZデータ信号をRZデー
タ信号に変換して遅延加算回路22に出力する。
【0020】遅延加算回路22は、信号変換回路21の
出力をT時間遅延するケーブル式の遅延回路23と、信
号変換回路21の出力と遅延回路23の出力とを論理加
算するOR回路24とによって構成されており、RZデ
ータ信号の1のパルスが1つ入力される毎にその入力さ
れたパルスからT時間後に1個のパルスを追加出力す
る。遅延回路23は、信号変換回路21の出力を遅延し
てOR回路24に入力するものであり、信号変換回路2
1の出力とOR回路24の入力との距離は実装上いくら
でも短くすることができるから、この遅延回路23の遅
延時間も極めて短くすることができ、高速なデータ信号
に対する遅延を確実に行なうことができる。
【0021】遅延加算回路22の出力は自走発振回路2
5に入力される。自走発振回路25は、2入力のOR/
NOR回路26とOR/NOR回路26の一方の入力端
子とNOR出力端子との間に接続されたケーブル式の遅
延回路27とによって構成されており、OR/NOR回
路26は遅延回路27から出力される信号(帰還信号)
を一方の入力端子に受け、遅延加算回路22の出力を他
方の入力端子に受けて、その論理和(OR)とその反転
結果(NOR)を出力する。なお、遅延回路27の遅延
時間Tdは(2N+1)T/2、ここでは、N=1で3
T/2に設定されている。
【0022】図2は、このクロック信号再生装置の動作
を示すタイミングチャートである。以下、このタイミン
グチャートに基づいてクロック信号再生装置の動作を説
明する。
【0023】データ入力端子20から図2の(a)に示
すように「…01010…」というNRZデータ信号が
入力されると、信号変換回路21からは図2の(b)に
示すようにNRZデータ信号と同一データでパルス幅が
T/2に変換されたRZデータ信号が出力される。
【0024】このRZデータ信号を受けた遅延加算回路
22の遅延回路23は、入力されたRZデータ信号の
「1」のパルスを図2の(c)のようにそれぞれT時間
遅延して出力するため、OR回路24からは、図2の
(d)に示すように、「…011110…」というよう
に「1」がT時間間隔で4つ連続した信号が出力される
ことになる。
【0025】一方、自走発振回路25は、初期状態、即
ち、データ入力端子20にデータが入力されていない状
態では、OR/NOR回路26のNOR出力(図2の
(e))があるタイミングに「1」に立ち上がってから
Td時間(この例では3T/2時間)後にその一方の入
力端子が図2の(f)に示すように「1」に立ち上が
り、OR出力(図2の(g))が「1」、NOR出力が
「0」になり、さらにTd時間後にはOR出力が
「0」、NOR出力が「1」に戻るという動作が繰り返
されて、2Td(この例では3T)周期のパルス信号を
自走発振する。
【0026】そして、遅延加算回路22から「1」のパ
ルスがT時間間隔で3つ以上連続的に入力されると、こ
の遅延加算回路22から入力されるパルスに同期した周
期Tのクロック信号を連続的に発振出力する。
【0027】即ち、図2に示しているように、自走発振
回路25の遅延回路27の出力(f)が「1」の期間
(3T/2)内に遅延加算回路22から最初の「1」が
入力された場合には自走発振回路25の動作に影響はな
いが、遅延加算回路22から2番目に出力される「1」
のパルスは、遅延回路27の出力が「0」の期間(3T
/2)に入力され、この2番目のパルスによって遅延回
路27に入力されるパルス(e)の幅が削られる。幅が
狭くなったパルスは3T/2遅延してOR/NOR回路
26の一方の入力端子に入力されるが、この幅狭のパル
スは、遅延加算回路22から3番目に出力される「1」
のパルスによってマスクされて、OR/NOR回路26
の出力には表れない。
【0028】したがって、遅延加算回路22から3番目
のパルスが出力された後は、自走発振回路25の出力
は、周期Tでデューティ比50のクロック信号となり、
その立ち下がりタイミング(または、立ち上がりタイミ
ング)でNRZデータ信号の読み出しが可能となる。
【0029】このようにして、自走発振回路25の発振
周期が、入力されたNRZデータ信号のビット周期に引
き込まれてそのNRZデータ信号の読み取りに適したク
ロック信号を発振出力するようになった後、図2に示し
ているように、入力されるNRZデータ信号(RZデー
タ信号)とクロック信号との位相ずれが生じても、
「1」のNRZデータ信号が入力される毎に上記同様の
引込み動作がなされ、NRZデータ信号のジッタやクロ
ック再生装置側の遅延時間の誤差等による位相のずれが
修正されて、常にNRZデータ信号の読み出しに最適な
クロック信号を発振出力する。
【0030】なお、図2において、NRZデータが「…
001100…」と入力されて遅延加算回路22から
「…0110…」のように「1」が2回だけ連続して出
力された場合、その最初の「1」が自走発振回路25に
入力したときに発生するT/2より狭い(あるいは広
い)パルスをその次に入力される「1」のデータでマス
クできずに、自走発振回路25から出力されるクロック
信号のデューティ比が50にならない状態が一時的に発
生するが、次の「101」のNRZデータ信号の入力に
よって遅延加算回路22から「1」が3つ以上連続する
データが自走発振回路25に出力されて、クロック信号
のデューティ比は50に修正される。
【0031】このように、このクロック再生装置では、
信号変換回路21から出力されるRZデータ信号1パル
スにパルスを1つ追加して自走発振回路25に入力する
ことによって、遅延時間Tdが従来の3倍に設定された
自走発振回路25から、入力データに同期したクロック
信号を得るようにしている。
【0032】このため、自走発振回路25のOR/NO
R回路26自体の遅延時間や入出力端子間の距離に直接
制限されずに、2.5Gb/sという高い伝送レートの
データ信号からクロック信号を確実に再生出力すること
ができる。
【0033】なお、ここでは、最も簡単な構成で伝送レ
ートを高速化できる装置の例として、自走発振回路25
の遅延時間が3T/2で、遅延加算回路22によるパル
スの追加出力数が1の場合について説明したが、自走発
振回路25の遅延時間を3T/2とし、遅延加算回路2
2によるパルスの追加出力数を2以上にしてもよい。こ
の場合には、RZデータ信号の「1」が単発的に入力さ
れた場合でも必ず3つ以上連続したパルスが自走発振回
路25に入力されるので、クロック信号のデューティ比
の一時的な変動も少なくなる。
【0034】また、遅延加算回路のパルス追加数をさら
に増加させればより高い伝送レートに対応できる。例え
ば、図3に示す遅延加算回路32のように、遅延時間が
それぞれT、2Tに設定された遅延回路231 、232
とOR回路241 、242 の組を縦列に接続して、1入
力パルスあたり3個のパルスが追加出力されるように
し、その追加パルスの増加分に対応させて、自走発振回
路25の遅延時間を例えば5T/2に設定する。
【0035】また、図4に示す遅延加算回路42のよう
に、遅延時間がそれぞれT、2T、4Tに設定された遅
延回路231 〜233 とOR回路241 〜243 の組を
縦列に接続して、1入力パルスあたり7個のパルスが追
加出力されるようにし、その追加パルスの増加分に対応
させて、自走発振回路25の遅延時間を例えば7T/2
に設定する。このように遅延加算回路のパルス追加数を
増加すれば、自走発振回路の遅延時間をさらに大きくす
ることができ、より伝送レートの高いデータのクロック
信号を確実に再生することができる。
【0036】なお、自走発振回路の遅延時間に対する遅
延加算回路のパルス追加数は、入力されるデータの
「1」の発生頻度等に応じて決定すればよい。即ち、
「1」の発生頻度が高い場合には、遅延加算回路が入力
パルスを含めて出力するパルス数を2N+1に対して少
なくしてもよく、逆に「1」の発生頻度が低い場合に
は、遅延加算回路が入力パルスを含めて出力するパルス
数を2N+1に近くすればよい。また、引込み時に発生
する幅の狭いあるいは広いパルスを完全にマスクして、
デューティ比50のクロック信号を出力する必要がある
場合には、自走発振回路側の遅延時間(2N+1)T/
2に対して、遅延加算回路が入力パルスを含めて2N+
1個以上のパルスを出力するように構成すればよい。
【0037】また、遅延加算回路の構成は、前記したよ
うに縦列式のものだけでなく、図5に示す遅延加算回路
52のように、RZデータ信号をそれぞれT、2T、3
T、…、M・T時間(Mは1以上の整数)遅延する複数
の遅延回路231 〜23M の出力を一つのOR回路54
で加算して出力するように構成してもよい。
【0038】(第2の実施形態)次に、本発明の第2の
実施の形態を説明する。図6は、2.5Gb/sのデー
タ信号からクロック信号を再生するためのフィルタ型の
クロック再生装置の構成を示す図である。
【0039】このクロック再生装置は、前記した信号変
換回路21と通過中心周波数が入力されるデータ信号の
伝送レートに等しく設定されたBPF50との間に、前
述した遅延加算回路42(遅延段数は何段でもよい)を
挿入したものであり、BPF50の出力を波形整形回路
51によって増幅・波形整形してクロック信号を出力す
る。
【0040】このクロック再生装置のように信号変換回
路21とBPF50との間に前述した遅延加算回路を挿
入すれば、データ信号の1つのパルス入力によって、そ
の入力されたパルスを含めて複数個のパルスがT時間間
隔で連続的に出力される。
【0041】したがって、例えばデータ信号として7ビ
ット連続して「0」が発生することのない擬似ランダム
信号を用いる場合、遅延加算回路を図6に示したように
3段構成にすれば、1パルスの入力に対して8個のパル
スが出力されるから、パルス抜けが全く発生せず、BP
F50の帯域をデータ信号の検出すべくジッタ伝送帯域
に合わせて広く設定してもクロック抜けが発生せず、且
つパターンに依存して発生するジッタ(パターン性ジッ
タ)を抑圧する効果を有してクロック信号を確実に再生
出力できる。
【0042】なお、前記した2つの実施形態では、NR
Zデータ信号をRZデータ信号に変換してからクロック
信号を再生するようにしていたが、これは、本発明を限
定するものでなく、データ入力端子にRZ方式のデータ
信号が入力される場合には、入力されるデータを遅延加
算回路に直接入力すればよい。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
のクロック再生装置は、データ入力端子に入力されたデ
ータ信号をそのデータ信号のビット周期Tの整数倍の時
間遅延し、この遅延したデータ信号とデータ入力端子に
入力されたデータ信号との論理加算を行なって、データ
信号が1パルス入力される毎にその入力されたパルスを
含めて複数個のパルスをT時間間隔で自走発振回路へ出
力する遅延加算回路を備えるとともに、自走発振回路の
遅延時間を(2・N+1)T/2(Nは1以上の整数)
に設定している。
【0044】このため、自走発振回路の遅延時間を入力
されるデータ信号の伝送レートに対して格段に大きく設
定することができ、自走発振回路のゲート回路自体の遅
延時間や入出力端子間の距離に直接制限されずに、格段
に高い伝送レートのデータ信号からクロック信号を確実
に再生出力することができる。
【0045】また、本発明の請求項2のクロック再生装
置は、フィルタ型のクロック再生装置において、遅延加
算回路をデータ入力端子とBPFの間に挿入したので、
データ信号の1つのパルス入力に対して複数のパルスを
T時間間隔で連続的にBPFに入力することができるの
で、BPFの帯域をデータ信号の検出すべくジッタ伝送
帯域に合わせて広く設定しても、クロック信号を確実に
再生出力できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の自走発振型の実施形態の構成を示すブ
ロック図
【図2】一実施形態の動作を示すタイミングチャート
【図3】一実施形態の要部の変形例を示すブロック図
【図4】一実施形態の要部の変形例を示すブロック図
【図5】一実施形態の要部の変形例を示すブロック図
【図6】本発明のフィルタ型の実施形態の構成を示すブ
ロック図
【図7】自走発振型の従来装置の構成を示すブロック図
【図8】自走発振型の従来装置の動作を示すタイミング
チャート
【図9】フィルタ型の従来装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
21 信号変換回路 22 遅延加算回路 23 遅延回路 24 OR回路 25 自走発振回路 26 OR/NOR回路 27 遅延回路 42 遅延加算回路 50 BPF 51 波形整形回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年8月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図 1】
【図 2】
【図 9】
【図 3】
【図 4】
【図 5】
【図 7】
【図 6】
【図 8】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディジタルのデータ信号を入力するための
    データ入力端子(20)と、 前記データ入力端子に入力されたデータ信号を該データ
    信号のビット周期Tの整数倍の時間遅延し、該遅延した
    データ信号と前記データ入力端子に入力されたデータ信
    号との論理加算を行なって、前記データ入力端子にデー
    タ信号が1パルス入力される毎に該入力されたパルスを
    含めて複数個のパルスをT時間間隔で出力する遅延加算
    回路(22)と、 前記遅延加算回路の出力を受ける第1の入力端子と帰還
    信号を受ける第2の入力端子の2つの入力端子に入力さ
    れる信号の論理和を第1の出力端子から出力し、該論理
    和の反転結果を第2の出力端子から出力するように構成
    された論理回路(26)と、該論理回路の第2の出力端
    子から出力される信号を(2・N+1)T/2時間(N
    は1以上の整数)遅延して前記論理回路の第2の入力端
    子に帰還信号として入力する遅延回路(27)とを有
    し、前記データ入力端子に入力されるデータ信号に同期
    したクロック信号を前記論理回路の第1の出力端子から
    出力する自走発振回路(25)とを備えたクロック再生
    装置。
  2. 【請求項2】ディジタルのデータ信号を入力するための
    データ入力端子(20)と、 前記データ入力端子に入力されたデータ信号を該データ
    信号のビット周期Tの整数倍の時間遅延し、該遅延した
    データ信号と前記データ入力端子に入力されたデータ信
    号との論理加算を行なって、前記データ入力端子にデー
    タ信号が1パルス入力される毎に該入力されたパルスを
    含めて複数個のパルスをT時間間隔で出力する遅延加算
    回路(42)と、 前記データ入力端子に入力されたデータ信号の伝送レー
    トに等しい通過中心周波数を有し、前記論理和回路の出
    力信号に含まれるクロック成分信号を抽出する帯域通過
    フィルタ(50)と、 前記帯域通過フィルタの出力信号を波形整形してクロッ
    ク信号に変換する波形整形回路(51)とを備えたクロ
    ック再生装置。
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