專利名稱：突發(fā)模式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種突發(fā)模式數(shù)據(jù)信號(hào)的接收技術(shù)，更確切地說(shuō)是涉及一種突發(fā)模式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，主要用于接收從直流DC至100MHZ的突發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)。
目前，接收突發(fā)模式數(shù)據(jù)信號(hào)通常采用兩種方法固定閥值法和自動(dòng)調(diào)整閥值法。其中的固定閥值法，是固定信號(hào)的判決閥值，又可有兩種實(shí)現(xiàn)方案，即單端放大比較法及差分放大比較法，單端放大比較法的實(shí)現(xiàn)電路、判決結(jié)果及判決誤碼的產(chǎn)生原因分別示于

圖1、圖2、圖3，差分放大比較法的實(shí)現(xiàn)電路、判決結(jié)果及判決誤碼的產(chǎn)生原因分別示于圖4、圖5、圖6，而圖7、圖8則分別示出自動(dòng)調(diào)整閥值法的實(shí)現(xiàn)電路及判決結(jié)果。
參見(jiàn)圖1至圖3，單端放大比較法的實(shí)現(xiàn)電路由前置放大器11連接判決放大器12構(gòu)成，將輸入的突發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)送入前置放大器11進(jìn)行預(yù)放大，放大后的數(shù)據(jù)信號(hào)Vi送判決放大器(快速比較器)12，與預(yù)定的判決閥值Vref進(jìn)行比較，當(dāng)信號(hào)電平Vi大于判決閥值Vref時(shí)，由判決放大器12輸出的經(jīng)恢復(fù)后的數(shù)據(jù)Vo為高電平，反之，當(dāng)信號(hào)電平Vi小于判決閥值Vref時(shí)，由判決放大器12輸出的經(jīng)恢復(fù)后的數(shù)據(jù)Vo為低電平，正常的判決結(jié)果如圖2中所示。但由于判決閥值Vref是固定的，而接收數(shù)據(jù)的電平是會(huì)有變化的，當(dāng)接收數(shù)據(jù)的電平幅值發(fā)生較大變化時(shí)，如圖3中所示的Vi1、Vi2、Vi3，恢復(fù)出的數(shù)據(jù)Vo1、Vo2、Vo3的占空比將會(huì)發(fā)生較大變化，如圖3中所示，從而尋致判決出的數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤碼。
參見(jiàn)圖4至圖6，差分放大比較法的實(shí)現(xiàn)電路由前置放大器41連接判決放大器42構(gòu)成，將輸入的突發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)送入前置放大器41進(jìn)行預(yù)放大，放大后的數(shù)據(jù)信號(hào)Vi送判決放大器42，與預(yù)定的判決閥值Vref＝1/Vp-p進(jìn)行比較，當(dāng)信號(hào)電平Vi大于判決閥值Vref時(shí)，由判決放大器12輸出的經(jīng)恢復(fù)后的數(shù)據(jù)Vo為高電平，反之，當(dāng)信號(hào)電平Vi小于判決閥值Vref時(shí)，由判決放大器12輸出的經(jīng)恢復(fù)后的數(shù)據(jù)Vo為低電平，正常的判決結(jié)果如圖5中所示。與圖1至圖3所示的單端放大比較法相比，雖然判決放大器42采用差分控制，靈敏度有了相當(dāng)程度的提高，但由于判決閥值Vref也是固定的，當(dāng)接收數(shù)據(jù)的電平幅值發(fā)生較大變化時(shí)，如圖6中所示的Vi1、Vi2、Vi3，恢復(fù)出的數(shù)據(jù)Vo1、Vo2、Vo3的占空比也將會(huì)發(fā)生較大變化，如圖6中所示，從而尋致判決出的數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤碼。
由于固定閥值法在接收數(shù)據(jù)的電平幅值發(fā)生變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤碼，顯然不適合作為突發(fā)數(shù)據(jù)的接收。
圖7示出自動(dòng)調(diào)整閥值法的實(shí)現(xiàn)電路，主要由前置放大器A1連接峰值檢波電路A2構(gòu)成，能根據(jù)接收信號(hào)的幅度自動(dòng)調(diào)節(jié)判決閥值的電平。輸入的突發(fā)信號(hào)送前置放大器A1進(jìn)行預(yù)放大，放大后的信號(hào)Vi直接送入峰值檢波電路A2進(jìn)行峰值檢波，電路以檢波后峰值的一半為閥值，再與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，從而恢復(fù)出接收的突發(fā)信號(hào)Vo，判決結(jié)果如圖8中所示。由于對(duì)小信號(hào)的快速峰值檢波需同時(shí)兼顧檢波靈敏度及檢波準(zhǔn)確度，在接收信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍較大的情況下，其實(shí)現(xiàn)技術(shù)存在有較大的難度。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種突發(fā)模式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，可同時(shí)兼顧固定閥值法與自動(dòng)調(diào)整閥值法兩種突發(fā)模式數(shù)據(jù)信號(hào)接收方法的優(yōu)點(diǎn)，能有效解決固定閥值法中因接收數(shù)據(jù)電平幅值發(fā)生變化所帶來(lái)的判決誤碼問(wèn)題，又可避免涉及自動(dòng)調(diào)整閥值法中的峰值檢波的技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種突發(fā)模式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，包括順序連接的前置放大電路和判決電路，其特征在于還包括有微分電路，設(shè)置在所述前置放大電路與判決電路之間。
還包括有濾波電路，設(shè)置在所述前置放大電路與微分電路之間。
所述的微分電路是由電阻器、電容器連接構(gòu)成的無(wú)源微分網(wǎng)絡(luò)。
所述微分電路微分電阻與微分電容的乘積小于3至5倍的突發(fā)信元間的時(shí)間間隔。
所述的濾波電路是由電感器、電容器連接構(gòu)成的π型無(wú)源濾波器。
所述的判決電路是由順序連接的一級(jí)以上的差分放大器和并接在第一級(jí)差分放大器輸入端與最未級(jí)差分放大器輸出端間的反饋電阻構(gòu)成的差分輸入、差分輸出電路，反饋電阻按正反饋電路連接形成電壓并聯(lián)正反饋。
所述的判決電路是由第一、第二、第三差分放大器和第一、第二反饋電阻連接構(gòu)成，第一、第二、第三差分放大器順序連接，第一反饋電阻連接在第一差分放大器輸入正端與第三差分放大器輸出正端間，第二反饋電阻連接在第一差分放大器輸入負(fù)端與第三差分放大器輸出負(fù)端間。
本發(fā)明通過(guò)在用作突發(fā)信號(hào)預(yù)放大的前置放大電路與用作數(shù)據(jù)恢復(fù)的判決電路間加設(shè)微分電路，用于消除信號(hào)直流分量，來(lái)克服接收信號(hào)的電平幅值發(fā)生的突變，再采用固定閥值法通過(guò)差分放大比較恢復(fù)出接收的突發(fā)數(shù)據(jù)。本發(fā)明電路所涉及的前置放大電路、濾波電路、微分電路、判決電路等都可采用通用的集成芯片及器件，可選性很強(qiáng)，因而容易實(shí)現(xiàn)，既避免了自動(dòng)調(diào)整閥值法中因快速峰值檢波帶來(lái)的技術(shù)難題，又避免了固定閥值法中由于突發(fā)數(shù)據(jù)引起信號(hào)幅值變化時(shí)所帶來(lái)的判決誤碼問(wèn)題。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)。
圖1是現(xiàn)有固定閥值法中單端放大比較法的實(shí)現(xiàn)電路2是現(xiàn)有固定閥值法中單端放大比較法的判決結(jié)果波形示意3是現(xiàn)有固定閥值法中單端放大比較法的判決誤碼產(chǎn)生原因波形示意4是現(xiàn)有固定閥值法中差分放大比較法的實(shí)現(xiàn)電路5是現(xiàn)有固定閥值法中差分放大比較法的判決結(jié)果波形示意6是現(xiàn)有固定閥值法中差分放大比較法的判決誤碼產(chǎn)生原因波形示意7是自動(dòng)調(diào)整閥值法的實(shí)現(xiàn)電路8是自動(dòng)調(diào)整閥值法的判決結(jié)果波形示意9是本發(fā)明突發(fā)模式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)框10是本發(fā)明數(shù)據(jù)恢復(fù)電路中微分電路的微分輸入、輸出波形示意11是本發(fā)明數(shù)據(jù)恢復(fù)電路中判決電路的原理性結(jié)構(gòu)12是本發(fā)明數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的實(shí)施電路13是本發(fā)明數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例框1至圖8的說(shuō)明前已述及，不再贅述。
參見(jiàn)圖9，本發(fā)明的突發(fā)模式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路由前置放大電路91、濾波電路92、微分電路93和判決放大電路94順序連接構(gòu)成。
前置放大電路91用于對(duì)輸入的突發(fā)信號(hào)進(jìn)行預(yù)放大，將輸入的電流脈沖信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)，以便其后的判決放大電路94能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判決，從而恢復(fù)出理想的脈沖信號(hào)。
由于前置放大電路的增益較大，故在放大過(guò)程中將不可避免地引入各種噪聲，為克服預(yù)放大過(guò)程中引入的各種噪聲，提高信號(hào)的信噪比，因而設(shè)置濾波電路92，對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行濾波。濾波后的信號(hào)直接送微分電路93進(jìn)行微分，以固定輸入信號(hào)的直流電平。微分電路93的作用是消除前置放大并濾波后輸出數(shù)據(jù)信號(hào)的直流分量，用于克服接收的信號(hào)幅值在發(fā)生變化時(shí)對(duì)判決放大電路94所帶來(lái)的誤判問(wèn)題。微分后的信號(hào)送判決放大電路94進(jìn)行判決，用于恢復(fù)接收到的突發(fā)信號(hào)。
參見(jiàn)圖12并結(jié)合參見(jiàn)圖10及圖11，前置放大電路主要由放大器A1及反饋電阻連接構(gòu)成。本發(fā)明數(shù)據(jù)恢復(fù)電路中的濾波電路可選用有源器件，也可選用無(wú)源器件，但由于有源濾波器在濾波過(guò)程中本身會(huì)引入噪聲，因而以使用無(wú)源濾波器為好，本實(shí)施例的濾波電路選用由電感器、電容器連接構(gòu)成的π型無(wú)源濾波器，濾波后的信號(hào)以直流耦合方式直接送微分電路進(jìn)行微分。
本發(fā)明實(shí)施例電路為避免在微分過(guò)程中引入噪聲，而采用由電阻R和電容C連接構(gòu)成的無(wú)源微分網(wǎng)絡(luò)，由于電容C及電阻R的數(shù)值大小將會(huì)直接影響接收數(shù)據(jù)信號(hào)的判決靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍，因而選值不宜過(guò)大或過(guò)小。若選值過(guò)大，充電電容無(wú)法在兩路突發(fā)信元的時(shí)間間隔內(nèi)完成放電過(guò)程，判決數(shù)據(jù)時(shí)由于在固定的閥值上疊加了電容上未泄放掉的電荷，導(dǎo)致判決閥值發(fā)生變化而產(chǎn)生誤碼；若選值過(guò)小，電容的阻抗相對(duì)變大，對(duì)信號(hào)的衰減也相應(yīng)變大，則影響接收數(shù)據(jù)信號(hào)的靈敏度。電容C及電阻R的具體取值主要由所接收的突發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)間隔決定，一般原則是RC＜(3-5)T，式中的T即為突發(fā)信元之間的時(shí)間間隔。微分電路可以消除突發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)中的直流成分，從而固定數(shù)據(jù)信號(hào)的直流電平Vdc，以克服突發(fā)數(shù)據(jù)的幅值發(fā)生變化時(shí)在判決電路中出現(xiàn)判決誤碼。由于采用無(wú)源微分網(wǎng)絡(luò)，因而克服了微分電路本身所引入的噪聲。若以該直流電平Vdc為閥值，將微分后的信號(hào)與該閥值相比較，便可準(zhǔn)確地恢復(fù)出突發(fā)的數(shù)據(jù)信號(hào)。
判決放大電路由三級(jí)差分放大器A2、A3、A4順序連接并通過(guò)在輸入、輸出間連接兩個(gè)Rf反饋電阻構(gòu)成差分輸入、差分輸出電路。兩反饋電阻Rf將其連接成正反饋電路，以形成高增益、寬帶寬、高靈敏度比較放大器，可提高判決靈敏度及判決動(dòng)態(tài)范圍。將判決放大電路的反饋形式設(shè)計(jì)為電壓并聯(lián)正反饋，可獲得高增益，有利于小信號(hào)的接收。
在圖11所示的判決放大電路中，用R1表示前置放大電路的輸出阻抗，Rf為判決放大電路的反饋電阻，可得V+=RfR1+RfVin++R1R1+RfVo+]]>V-=RfR1+RfVin-+R1R1+RfVo-]]>上兩式相減后得V+-V-=RfR1+Rf(Vin+-Vin-)+R1R1+Rf(Vo+-Vo-)]]>當(dāng)上式大于0時(shí)，恢復(fù)出的數(shù)據(jù)為高電平，當(dāng)上式小于0時(shí)，恢復(fù)出的數(shù)據(jù)為低電平。
參見(jiàn)圖13，圖中示出將本發(fā)明的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路設(shè)計(jì)成突發(fā)接收模塊并應(yīng)用于PON系統(tǒng)中的一個(gè)實(shí)例，主要用于接收上行的突發(fā)光信號(hào)，最后由判決放大電路恢復(fù)出理想的數(shù)據(jù)信號(hào)。由于光信號(hào)經(jīng)光纜傳輸后已衰減變形，而由本發(fā)明的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路恢復(fù)該光信號(hào)(也可用于其它突發(fā)信號(hào)的接收)。
在該應(yīng)用實(shí)例中，系統(tǒng)對(duì)光接收模塊的要求是模塊接收動(dòng)態(tài)范圍為22dbm，靈敏度為-33dbm，因此電路在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足上述性能指標(biāo)。在PON系統(tǒng)中，兩路突發(fā)信元的時(shí)間間隔為80ns，故微分電路的時(shí)間常數(shù)應(yīng)大致設(shè)計(jì)為1/4的該時(shí)間間隔，因此在PON系統(tǒng)中，時(shí)間常數(shù)設(shè)計(jì)為20ns。若將前置放大器改為其它類型的放大器，本發(fā)明便可拓?fù)錇槠渌话l(fā)信號(hào)的接收。
以上所述是本發(fā)明的實(shí)施例，顯然本領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)人士是可據(jù)此作出種種變異設(shè)計(jì)的。
權(quán)利要求
1.一種突發(fā)模式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，包括順序連接的前置放大電路和判決電路，其特征在于還包括有微分電路，設(shè)置在所述前置放大電路與判決電路之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的突發(fā)模式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其特征在于還包括有濾波電路，設(shè)置在所述前置放大電路與微分電路之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的突發(fā)模式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其特征在于所述的微分電路是由電阻器、電容器連接構(gòu)成的無(wú)源微分網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的突發(fā)模式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其特征在于所述微分電路微分電阻與微分電容的乘積小于3至5倍的突發(fā)信元間的時(shí)間間隔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的突發(fā)模式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其特征在于所述的濾波電路是由電感器、電容器連接構(gòu)成的π型無(wú)源濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的突發(fā)模式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其特征在于所述的判決電路是由順序連接的一級(jí)以上的差分放大器和并接在第一級(jí)差分放大器輸入端與最未級(jí)差分放大器輸出端間的反饋電阻構(gòu)成的差分輸入、差分輸出電路，反饋電阻按正反饋電路連接形成電壓并聯(lián)正反饋。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的突發(fā)模式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，其特征在于所述的判決電路是由第一、第二、第三差分放大器和第一、第二反饋電阻連接構(gòu)成，第一、第二、第三差分放大器順序連接，第一反饋電阻連接在第一差分放大器輸入正端與第三差分放大器輸出正端間，第二反饋電阻連接在第一差分放大器輸入負(fù)端與第三差分放大器輸出負(fù)端間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種突發(fā)模式數(shù)據(jù)恢復(fù)電路,主要用于接收從直流至100MHz的突發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào),包括順序連接的前置放大電路、濾波電路、微分電路和判決電路。加設(shè)的微分電路,用于消除信號(hào)直流分量,來(lái)克服接收信號(hào)的電平幅值發(fā)生的突變,再采用固定閥值法通過(guò)差分放大比較恢復(fù)出接收的突發(fā)數(shù)據(jù)?？杀苊鈧鹘y(tǒng)固定閥值法中由于突發(fā)數(shù)據(jù)引起幅值變化時(shí)所帶來(lái)的判決誤碼,同時(shí)還可避免涉及自動(dòng)調(diào)整閥值法中快速峰值檢波所帶來(lái)的技術(shù)難題。
文檔編號(hào)H04B1/06GK1260642SQ9910016
公開(kāi)日2000年7月19日 申請(qǐng)日期1999年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月14日
發(fā)明者胡鵬, 賴鑌, 馮志山, 羅功進(jìn) 申請(qǐng)人:深圳市華為技術(shù)有限公司