專利名稱：突發模式數據恢復電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種突發模式數據信號的接收技術，更確切地說是涉及一種突發模式數據恢復電路，主要用于接收從直流DC至100MHZ的突發數據信號。
目前，接收突發模式數據信號通常采用兩種方法固定閥值法和自動調整閥值法。其中的固定閥值法，是固定信號的判決閥值，又可有兩種實現方案，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現電路、判決結果及判決誤碼的產生原因分別示于
圖1、圖2、圖3，差分放大比較法的實現電路、判決結果及判決誤碼的產生原因分別示于圖4、圖5、圖6，而圖7、圖8則分別示出自動調整閥值法的實現電路及判決結果。
參見圖1至圖3，單端放大比較法的實現電路由前置放大器11連接判決放大器12構成，將輸入的突發數據信號送入前置放大器11進行預放大，放大后的數據信號Vi送判決放大器(快速比較器)12，與預定的判決閥值Vref進行比較，當信號電平Vi大于判決閥值Vref時，由判決放大器12輸出的經恢復后的數據Vo為高電平，反之，當信號電平Vi小于判決閥值Vref時，由判決放大器12輸出的經恢復后的數據Vo為低電平，正常的判決結果如圖2中所示。但由于判決閥值Vref是固定的，而接收數據的電平是會有變化的，當接收數據的電平幅值發生較大變化時，如圖3中所示的Vi1、Vi2、Vi3，恢復出的數據Vo1、Vo2、Vo3的占空比將會發生較大變化，如圖3中所示，從而尋致判決出的數據出現誤碼。
參見圖4至圖6，差分放大比較法的實現電路由前置放大器41連接判決放大器42構成，將輸入的突發數據信號送入前置放大器41進行預放大，放大后的數據信號Vi送判決放大器42，與預定的判決閥值Vref＝1/Vp-p進行比較，當信號電平Vi大于判決閥值Vref時，由判決放大器12輸出的經恢復后的數據Vo為高電平，反之，當信號電平Vi小于判決閥值Vref時，由判決放大器12輸出的經恢復后的數據Vo為低電平，正常的判決結果如圖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，靈敏度有了相當程度的提高，但由于判決閥值Vref也是固定的，當接收數據的電平幅值發生較大變化時，如圖6中所示的Vi1、Vi2、Vi3，恢復出的數據Vo1、Vo2、Vo3的占空比也將會發生較大變化，如圖6中所示，從而尋致判決出的數據出現誤碼。
由于固定閥值法在接收數據的電平幅值發生變化時會出現誤碼，顯然不適合作為突發數據的接收。
圖7示出自動調整閥值法的實現電路，主要由前置放大器A1連接峰值檢波電路A2構成，能根據接收信號的幅度自動調節判決閥值的電平。輸入的突發信號送前置放大器A1進行預放大，放大后的信號Vi直接送入峰值檢波電路A2進行峰值檢波，電路以檢波后峰值的一半為閥值，再與輸入信號進行比較，從而恢復出接收的突發信號Vo，判決結果如圖8中所示。由于對小信號的快速峰值檢波需同時兼顧檢波靈敏度及檢波準確度，在接收信號的動態范圍較大的情況下，其實現技術存在有較大的難度。
本發明的目的是設計一種突發模式數據恢復電路，可同時兼顧固定閥值法與自動調整閥值法兩種突發模式數據信號接收方法的優點，能有效解決固定閥值法中因接收數據電平幅值發生變化所帶來的判決誤碼問題，又可避免涉及自動調整閥值法中的峰值檢波的技術實現難度問題。
本發明的目的是這樣實現的一種突發模式數據恢復電路，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、電容器連接構成的無源微分網絡。
所述微分電路微分電阻與微分電容的乘積小于3至5倍的突發信元間的時間間隔。
所述的濾波電路是由電感器、電容器連接構成的π型無源濾波器。
所述的判決電路是由順序連接的一級以上的差分放大器和并接在第一級差分放大器輸入端與最未級差分放大器輸出端間的反饋電阻構成的差分輸入、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端與第三差分放大器輸出負端間。
本發明通過在用作突發信號預放大的前置放大電路與用作數據恢復的判決電路間加設微分電路，用于消除信號直流分量，來克服接收信號的電平幅值發生的突變，再采用固定閥值法通過差分放大比較恢復出接收的突發數據。本發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，因而容易實現，既避免了自動調整閥值法中因快速峰值檢波帶來的技術難題，又避免了固定閥值法中由于突發數據引起信號幅值變化時所帶來的判決誤碼問題。
下面結合實施例及附圖進一步說明本發明的技術。
圖1是現有固定閥值法中單端放大比較法的實現電路2是現有固定閥值法中單端放大比較法的判決結果波形示意3是現有固定閥值法中單端放大比較法的判決誤碼產生原因波形示意4是現有固定閥值法中差分放大比較法的實現電路5是現有固定閥值法中差分放大比較法的判決結果波形示意6是現有固定閥值法中差分放大比較法的判決誤碼產生原因波形示意7是自動調整閥值法的實現電路8是自動調整閥值法的判決結果波形示意9是本發明突發模式數據恢復電路結構框10是本發明數據恢復電路中微分電路的微分輸入、輸出波形示意11是本發明數據恢復電路中判決電路的原理性結構12是本發明數據恢復電路的實施電路13是本發明數據恢復電路的一個應用實例框1至圖8的說明前已述及，不再贅述。
參見圖9，本發明的突發模式數據恢復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順序連接構成。
前置放大電路91用于對輸入的突發信號進行預放大，將輸入的電流脈沖信號放大并轉換為相應的電壓信號，以便其后的判決放大電路94能對數據進行判決，從而恢復出理想的脈沖信號。
由于前置放大電路的增益較大，故在放大過程中將不可避免地引入各種噪聲，為克服預放大過程中引入的各種噪聲，提高信號的信噪比，因而設置濾波電路92，對放大后的信號進行濾波。濾波后的信號直接送微分電路93進行微分，以固定輸入信號的直流電平。微分電路93的作用是消除前置放大并濾波后輸出數據信號的直流分量，用于克服接收的信號幅值在發生變化時對判決放大電路94所帶來的誤判問題。微分后的信號送判決放大電路94進行判決，用于恢復接收到的突發信號。
參見圖12并結合參見圖10及圖11，前置放大電路主要由放大器A1及反饋電阻連接構成。本發明數據恢復電路中的濾波電路可選用有源器件，也可選用無源器件，但由于有源濾波器在濾波過程中本身會引入噪聲，因而以使用無源濾波器為好，本實施例的濾波電路選用由電感器、電容器連接構成的π型無源濾波器，濾波后的信號以直流耦合方式直接送微分電路進行微分。
本發明實施例電路為避免在微分過程中引入噪聲，而采用由電阻R和電容C連接構成的無源微分網絡，由于電容C及電阻R的數值大小將會直接影響接收數據信號的判決靈敏度和動態范圍，因而選值不宜過大或過小。若選值過大，充電電容無法在兩路突發信元的時間間隔內完成放電過程，判決數據時由于在固定的閥值上疊加了電容上未泄放掉的電荷，導致判決閥值發生變化而產生誤碼；若選值過小，電容的阻抗相對變大，對信號的衰減也相應變大，則影響接收數據信號的靈敏度。電容C及電阻R的具體取值主要由所接收的突發數據信號間隔決定，一般原則是RC＜(3-5)T，式中的T即為突發信元之間的時間間隔。微分電路可以消除突發數據信號中的直流成分，從而固定數據信號的直流電平Vdc，以克服突發數據的幅值發生變化時在判決電路中出現判決誤碼。由于采用無源微分網絡，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，將微分后的信號與該閥值相比較，便可準確地恢復出突發的數據信號。
判決放大電路由三級差分放大器A2、A3、A4順序連接并通過在輸入、輸出間連接兩個Rf反饋電阻構成差分輸入、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態范圍。將判決放大電路的反饋形式設計為電壓并聯正反饋，可獲得高增益，有利于小信號的接收。
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-)]]>當上式大于0時，恢復出的數據為高電平，當上式小于0時，恢復出的數據為低電平。
參見圖13，圖中示出將本發明的數據恢復電路設計成突發接收模塊并應用于PON系統中的一個實例，主要用于接收上行的突發光信號，最后由判決放大電路恢復出理想的數據信號。由于光信號經光纜傳輸后已衰減變形，而由本發明的數據恢復電路恢復該光信號(也可用于其它突發信號的接收)。
在該應用實例中，系統對光接收模塊的要求是模塊接收動態范圍為22dbm，靈敏度為-33dbm，因此電路在設計時應滿足上述性能指標。在PON系統中，兩路突發信元的時間間隔為80ns，故微分電路的時間常數應大致設計為1/4的該時間間隔，因此在PON系統中，時間常數設計為20ns。若將前置放大器改為其它類型的放大器，本發明便可拓撲為其它突發信號的接收。
以上所述是本發明的實施例，顯然本領域內的專業人士是可據此作出種種變異設計的。
權利要求
1.一種突發模式數據恢復電路，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，設置在所述前置放大電路與判決電路之間。
2.根據權利要求1所述的突發模式數據恢復電路，其特征在于還包括有濾波電路，設置在所述前置放大電路與微分電路之間。
3.根據權利要求1或2所述的突發模式數據恢復電路，其特征在于所述的微分電路是由電阻器、電容器連接構成的無源微分網絡。
4.根據權利要求3所述的突發模式數據恢復電路，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倍的突發信元間的時間間隔。
5.根據權利要求1或2所述的突發模式數據恢復電路，其特征在于所述的濾波電路是由電感器、電容器連接構成的π型無源濾波器。
6.根據權利要求1所述的突發模式數據恢復電路，其特征在于所述的判決電路是由順序連接的一級以上的差分放大器和并接在第一級差分放大器輸入端與最未級差分放大器輸出端間的反饋電阻構成的差分輸入、差分輸出電路，反饋電阻按正反饋電路連接形成電壓并聯正反饋。
7.根據權利要求1或6所述的突發模式數據恢復電路，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端與第三差分放大器輸出負端間。
全文摘要
本發明涉及一種突發模式數據恢復電路,主要用于接收從直流至100MHz的突發數據信號,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。加設的微分電路,用于消除信號直流分量,來克服接收信號的電平幅值發生的突變,再采用固定閥值法通過差分放大比較恢復出接收的突發數據。可避免傳統固定閥值法中由于突發數據引起幅值變化時所帶來的判決誤碼,同時還可避免涉及自動調整閥值法中快速峰值檢波所帶來的技術難題。
文檔編號H04B1/06GK1260642SQ9910016
公開日2000年7月19日 申請日期1999年1月14日 優先權日1999年1月14日
發明者胡鵬, 賴鑌, 馮志山, 羅功進 申請人:深圳市華為技術有限公司