TW477118B - Phase detector for a phase-locked loop - Google Patents

Description

/ 五、發明說明（1) 匕t發明係關於鎖相環路用之檢相器。具體言之， t在用於鎖相環路，是用來在記錄或發送 =資料時鐘信號1錄或接收的資料信號隱：以： 信號，因此自行報時。，賁料時鐘 政田if明係基於獨立申請專利範圍第1項通類的鎖相瓖 :::相器。鎖相環路已廣載於前案技藝中。例的如鎖參相件環美 守錄/蚀6六93,376號，記載一種程式規劃性鎖相環路，當、 二回ιϋϊ質上的資料信號正被閱讀時，環路同樣可田用 於回復資料時鐘信號。昭 紗六丄 甘游户 或電腦碟片。所圮銓产！ 書，儲存媒質係關於硬碟 文内，MFM« 「W 在說明書中稱為MFM信號。在本 T > -? ^ >調頻」的縮寫。在磁性資料記錄情況

Li”關於所謂三元資料㈣，即可具有三種狀 之貧料信號。從儲存媒質讀出的信號，起初 馮類比型。過濾和献处 u ^ ^ 路’以回復資&時鎖作 〗并此信號直接供應至鎖相環 知你5 ★參 頌L说。因此，信號形成類比信號，一 二 Ϊ相環路的檢相器内亦以類比型加以處理。 ，因i老化知t ΐ此鎖相環路時，需用到高品質類比部份 制時的崩解。又一缺 二變異另外很谷易造成相控 ，則兮JfcJJ 、"疋’右不藉複雜遮蔽措施加以防止 則该部份可能更輕易受到EMC輻射。 合在點：f以數位型產生鎖相環路。需盡量容易積 號重現，口 | $應能準確操作，在所記錄或發送資料信 現時回復資料的抽樣瞬時盡量適當定位，使最適抽

477118 / 五、發明說明（2) 樣發生在盡量接近眼睛圖型的眼睛中心。 JP-A-8031 1 1 0號揭示鎖相環路數位實施之一種解決方 或。在此情況下，從磁帶讀出的記錄信號，供應至均衡器 ’隨即在A/D轉化器内數位化。數位資料信號再一方面經 電路中 此方式 有電路 的輸出 抽樣持 資料圖 器VCO 持有電 制。以 識相符 極低， 延遲電路通過，另方面直接通到減法電路。在減法 ’未延遲的資料信號是從延遲的資料信號扣除。以 ，生的微分信號，即供應至抽樣持有電路。抽樣持 資料圖型辨識電路（未延遲資料信號供應至此） 報時。只有在此電路辨識到特殊資料圖型 型辨識瞬時之間的相差。： = 鐘信號與特殊 ’後者用來產生記錄資料^差用來控制壓控振盡 路與VCO之間，另外環路過，之抽樣頻率。在抽樣 此文件之解決方式，只有輿w 15 ’用來穩定VCO的控 的樣本，才能提供相控。^貪料信號中特殊圖型辨 故直到最適時鐘頻率設定為2 ’此等圖型的重複率 發明概述 Μ ’會造成長時間控制 鐘於JP-A-8031 1 1 0號尤解

提供一種改進檢相器，可用 '、方式，本發明之目的在於 同時又顧慮到電路設計盡量，進鎖相環路的控制响應， 此目的可利用獨立申請丄早的需要。 按照本發明，新穎檢相器同利範圍第1項之特點達成。 成差異之嘗試檢測原理。然 可用延遲和未延遲樣本間形 段，其中將複數可能值之二二 新特點在此為設備處理階 指配給各差值。此等數值特指

低於或等於0而定。以此 階段’在其輸出可剔除相 以正常方式控制壓控振盡 成分別差異。所必要的只 否對未延遲樣本大於、低 〇 得很簡單的檢相器，甚至 另設抽樣持有電路，亦可 。對差值指配可容許值的 最簡單的情況是包括差值 工器，根據數學符號輸出 一優點是，出現任何相誤 決方式，資料信號的各樣 控。 用擬議的數位檢相器時， 鐘信號，抽樣類比重現信 單低端、低成本A/D轉化 需在較高時鐘頻率操作， 舉大為降低實施成本。 VCO頻率的適當校正，始 時，置於眼睛圖型中的眼 何雜訊，可利用差異形成 外，解決方式效果大部份 477118 五、發明說明（3) 數+1、-1和0，視差值例如大於 方式指配值，再供應至濾波控制 誤差。以此方式所得相誤差，則 器。原則上，本發明甚至不需形 是比較階段，可核對延遲樣本是 於或等於0，並指配數+1、-1和0 此項解決方式的優點是，可 可以更簡單積合在晶片上。不需 省略資料圖型辨識用的複雜配置 處理階段，同樣可為簡單設計。 的數學符號辨識用配置，以及多 二個可能數值之一。此配置之又 差均可快速更正。當然，以此解 本可在檢相器内顧及，有助於相 上述檢相器又一優點是，使 可以隱含於資料信號内的資料時 號。不必過度抽樣。結果可用簡 器。同時，此條件是不必有部份 甚至在整個鎖相環路内亦可。此 以擬議的數位檢相器階段， 終可以很快把重現信號的抽樣瞬 開口中心。重魂信號内呈現的任 /比較操作，快速加以平均。此 無關振幅。

1 / /丄丄Ο 五、發明說明（4) 很討：有本發明檢相器的鎖相環路，有 只視VC0成份的漂能移即？控振盡:的頻率保持安定，因為 ，且除，外； 項的：ϋ:範圍附屬項所列措施’’申請專利範圍第1 項的，相器有進一步有益的發展和改進。

若所記錄的資料信號為三元資料信號即正號 部份彼此接續的資料01? ^ Ά X, 4tL 位化資料信號先通 可供信號調理。如此可將資料信號 的負㈣轉化為正部份’在隨後的差異形成/比較操作不 發生問題。 為避免相鄰信號部份間的「符號間干擾」，亦發現資 料信，内正、負信號部份在整流之前，宜供應至分離階段 ’把資料信號分離成正、負途徑。二途徑經分別處理，即 各途必須單獨存在有延遲和減法階段，以及指配資料用之 相關處理階段。又必須有加法階段，其中把來自二途徑的 指配輸出值相加，以此方式組合，並通到過濾/控制^、 段。 工 為了使用光學資料記錄（DVD, CD)進一步使單位内鎖相 環路的鎖定响應最佳，亦發現以組合解決方式可得更佳、社 果，一方面包括分開途徑内的檢相，以及包含—切的途 内之進一步檢相。在此情況下，來自三個不同減法階段t 指配輸出值，在加法階段中彼此組合。此項擬議源自事實 上發現，只有一途徑的解決方式對重現資料流内許多圖型 477118 五、發明說明（5) 可得較佳結果，而分開途徑的解決方式對其他圓型可得較 佳結果。二種解決方式的組合，可賦予該重現信號之最 解決方式。 圖式簡單說明 本發明具體例如附圖所示，詳述如下。附圖中： 第1圖為具有鎖相環路的時鐘回復階段的方塊圖； 第2圖為本發明檢相器之方塊圖和相關信號形態； 第3圖為第2圖所示檢相器之轉移功能； 第4圖為本發明檢相器第二具體例之方塊圖； 第5圖為本發明檢相器第三具體例之方塊圖。 本發明具艎到 本發明檢相器旨^用於鎖相環路之數位實施。此種 PLL電路可用於各耧場合’例如以數位方式記錄在儲存媒 質上的資料需要回樣’或其他所接收的發送資料流之資料 同樣需要回復。所纪錄或發送的資料信號往往自行報時， 即經編碼使資料信號有足夠邊緣上升，使其可用習知PLL 電路可靠回復資料時鐘信號。所以，本發明亦使用此項重 要應用情形為例样述如^。 在第1圖裡，參照數1 0指資料源。已知資料記錄單位 係例如D-VHS標準的數位錄影機、DVC單位、DVD單位、CD 單位、MD單位等。以數位方式接收所發送資料的單位，有 例如DVB接收器成DAB接收器。參照數20指A/D轉換器，可 把閱讀或接收的信號轉換成數位型。信號形態則遇到減波 階段30，進行信號調理。此舉可例如使用數位高通濾=器 第10頁 477118 t 五、發明說明（6) 進行，此濾波器有反饋，把信號的決定窗或決定臨限值， 設在信號的零軸線（樣本在此為數位的零）。此種宠波階段 為前案技藝所知。例如參見DVD標準，同樣載明此铍件。又 接著是均衡單位40。圖示均衡單位為數位單位。然而 ’均衡器不一定需配置在此點。另外，類比均衡器亦可用 ’但需配置在A/D轉換器20之前。鄰接的是數位預備階段 5〇 ’以供測定相誤差。此單位可詳述如下。預備階段50的 連接下游是渡波/控制階段60。對所述時鐘回復應用而言 其已知P I (比例整合）控制階段有益。此p I控制階段同樣是 前案技藝上已知。在所述具體例中，PI控制階段是以數位

型式提供。在另一具體例中，可變通使用PI控制階段的類 比型。 在下文中，把濾波/控制階段60設想為檢相器9〇的必 要組件，因為已知在預備階段50發生的輸出值呈未調理型 ’不適合於再調節VCO，只會妨礙鎖相環路的控制响應。 預備階段和濾波/控制階段一體是以虛線為界強調。渡波 /控制階段60的輸出信號，即在D/A轉換器70内轉換成類 比信號，而該類比信號則施於下游連接的壓控振盪器8 〇之 控制輸入。VCO 80直接產生資料時鐘信號。以此方式產生 的資料時鐘信號，供應至A/D轉換器20。可以如此是因為 測定相誤差用的本發明檢相器不需任何過度抽樣。所有其 他列舉的組件30至70亦可供應同樣時鐘信號。然而，如果 此等組件並非設計以此時鐘信號操作，則可供應另一時鐘 信號，尤其是較高的時鐘頻率。

五、發明說明（7) ?聞士數々位預備階段5〇的設計和操作詳述如下。其設計如第 5lH方塊圖所示。來自均衡器40的信號，先在整流器 整流過的信號再供應至延遲階段52,延遲階段 階號延遲一抽樣時鐘周期。延遲信號供應至減法 =段51的b輸入。減法階段53的&輪入是供應未延遲資料信 唬、。在減法階段53中，於b輸入的延遲樣本，從a輸入的^ 現有樣本剔除。所得差值再於處理階段54内分析。於 最簡單情況下，處理階段54把三個可能輸出值之一指給差 值。尤其是在最簡單情況下，為輸出值+1、〇、q。在本 文内，指配進行如下：包括簡單數學符號核對。若差值大 於〇，則指配+1值。若差值在計算準择性範圍内為0 ,則對 差值指配0值。若差值小於0 ’則指配4值，做為輸出值。 — 此處理階段54的具體例之外，亦可指配使含有特別界 定的頻帶，可指配相關值。舉例而言，亦可設有指配〇值 之頻降，再對稱位於差值軸線的零點周圍。進一步精到的 是，可以指配三值以上，例如5、7、9等。對於各個別值 需提供相關頻帶範圍。若差值是在相關頻帶内，即指配適 當輸出值。 在另一具體例中，分開的減法階段53和處理階段54改 設比較階段，把延遲樣本與不延遲樣本直接比較，視比較 結果而定，指配大於、小於和等於相對應值。二具體例視 為等效。 指配值是相預備階段5 0的輸出值，通到濾波/控制階 段60。在來自相預備階段50的複數接續輸出值合併和分析

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五、發明說明（9) 續樣本合計時，輸出+2值為所得總數。然而在眼睛中央以 ^確相抽樣時，所得產生值為〇，而在對眼睛中央的右方 =樣之信號曲線圖右側所示情況下，所得產生值為_2輸出 以此方式合計的輸出值，即為抽樣中存在的相誤差之 措施。對本發明而言，濾波/控制階段6〇以最簡單情況包 括利用處理階段5 4輸出值控制之計數配置即足夠。在此情 況下Ά輪出+1值做為輸出值時，涉及計數器的控制遞增 ’輪出+1值為輸出值時則遞減，而輸出〇值為輸出值時， 則保捧不變。另方面，亦與輸出值的簡單加法相等。規定 間隔（例如在此情況下為9個樣本）後，評估計數器内之值 ，用來再調節VCO。已如前述第}圖所示，濾波/控制階段 6〇亦可設计成pi控制器。同樣可見對pLL的控制响應有 益。 所述檢相器具體例之轉移功能，如第3圖所示。若g個 指配值合計得+2值，則存在+9〇。相差。若9個指配值合計 得-2值，則存在+90。相移。若上述合計得〇值，即發生正 確相抽樣。 檢相器90變通具體例如第4圖所示。在此圖中，同樣 參照數指第2圖内相同部份。不同的是，變通具體例内之 部份52-54出現兩次。此外，又有分離階段55，資料信號 在此分成正途徑和負途徑。在此分離階段55，大於或等於 〇的全部樣本均通到正途徑，而小於或等於〇的全部樣本則 通到負途徑。此外，在負途徑内設有絕對值形成階段57。 此僅僅抹除負途徑内所存在樣本的負數學符號。然後，同

第14頁 477118 / 五、發明說明（10) 樣只可得正值。此項配置結果，正、負脈波在分開的延遲 和減法階段中處理。處理階段54的輸出值隨即合併，意即 在加法階段5 6内相加。表示對第2圖内所示數值順序，有 終於粗略相同的响應。然而，必須顧及的是在第2圖中， 正、負脈波彼此分離二抽樣周期。以真正記錄的記錄信號 而言，不能始終保證，若二脈波彼此極其靠近時，何者會 導致崩解。在此情況下，以第4圖所示變通解決方式為有 利。 檢相器90又一變通精進，亦如第5圖所示。在此圖中 ’同樣部份以同樣參照數表示。此圖中的具體例實際上等 於二前述檢相器90具體例之組合。除輸入資料信號的正、 負途徑分開處理的處理途徑外，又有第三途徑，正、負途 位在此又組合並處理，一如第一具體例。全部三個途徑的 結果又在加法階段5 6内彼此組合。實驗顯示此項解決方式 特別有益；^從CD和DVD等光學記錄媒質讀出的信號。此涉 及該項閱讀信號的行進長度，對於光學掃描儲存媒質，等 於至少3個時鐘周期。 課質寻 濾、波/控制階段60的輸出值利用D/A轉換器70轅換成 號把Ϊ非絕對根本需要。亦可變通提供脈波寬度調 、、 數位彳5號轉化為脈波寬度調變之數位信， 於下游，接的裨波器階段内整合，用於調節頻率Γ 述解決方式的實施性先決條件是，例如1 〇 、買上記錄的信號，光學記錄信號亦然。 477118 圖式簡單說明 第1圖為具有鎖相環路的時鐘回復階段的方塊圖 第2圖為本發明檢相器之方塊圖和相關信號形態 第3圖為第2圖所示檢相器之轉移功能； 第4圖為本發明檢相器第二具體例之方塊圖； 第5圖為本發明檢相器第三具體例之方塊圖。

第1&頁

Claims (1)

1. 477118

   第17頁 2001. 10.09.017 477118 __奩虢8沿15662_年月日 倐正 __ 六、申請專利範圍 分開的延遲、減法和處理階段（52，53，54)，或延遲（52)和 比較階段，並設有加法階段（5 6 )，在此加處理（5 4 )或比較 階段之指配輸出值，並以此方式組合，通到整合或控制階 段（6 0 )者。 7·如申請專利範圍第6項之檢相器，其中除正、負途 徑的分開延遲、減法和處理階段（ 52, 53, 54)，或延遲（52) 和比較階段外，又有另一途徑之分開延遲、減法和處理階 段（52, 53, 54)，或延遲（52)和比較階段，在其中處理完整 的資料信號，包含正、負途徑，利用處理階段（54)或比較 階段指配的輸出值，同樣供應至加法階段（5 6 )者。 8·如申請專利範園第1項之檢相器，於鎖相瑗敗 回復數位信號用之資料時鐘信號者。 負相裱路中， 申睛專利範圍第1項之檢相器，其中資艇 :用的抽樣時鐘㈣，相當於資料信號内之資料時5鐘„號