專(zhuān)利名稱(chēng)：高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形、產(chǎn)生方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形、產(chǎn)生方法及裝置，尤指一種使用較低頻率的基本時(shí)間脈沖電路產(chǎn)生較高傳輸脈沖數(shù)的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形及可在信號(hào)發(fā)送端及信號(hào)接收端間作高速傳輸?shù)臄?shù)字脈沖信號(hào)的產(chǎn)生方法及裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)今最重要的技術(shù)之一就是信號(hào)傳輸，其可以分為模擬和數(shù)字兩種方式，但均會(huì)因噪聲干擾而產(chǎn)生信號(hào)誤差的問(wèn)題。
模擬信號(hào)的傳輸方式可分為電壓模擬、電流模擬及頻率模擬三種。電流模擬相對(duì)于電壓模擬有不受傳輸線電阻大小影響的好處，然而，電壓及電流模擬信號(hào)傳輸時(shí)，噪聲強(qiáng)度與信號(hào)強(qiáng)度的比例即為信噪比，兩者均因無(wú)法避免受到電磁波的干擾而在信號(hào)上加入了噪聲誤差。而頻率模擬信號(hào)傳輸時(shí)，是以周期波的頻率來(lái)代表所要傳輸?shù)男盘?hào)值，對(duì)于電磁波干擾的免疫力極佳，但如果傳送信號(hào)時(shí)，受到短暫而強(qiáng)大的噪聲干擾，其信號(hào)傳輸資料仍會(huì)受到影響而產(chǎn)生誤差，誤差的信噪比則約等于強(qiáng)大噪聲出現(xiàn)的概率。
數(shù)字傳輸，傳統(tǒng)公知的方式是將數(shù)值的二進(jìn)制碼以并行或串行的方式傳送到另一裝置，其特點(diǎn)是，如傳輸不發(fā)生錯(cuò)誤則不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)誤差，但如果在傳輸過(guò)程受到干擾，導(dǎo)致接收端收到的資料有一個(gè)位是錯(cuò)的，此時(shí)可能會(huì)造成很大的誤差。所以，一旦發(fā)生傳輸錯(cuò)誤時(shí)，信號(hào)誤差可能使得信號(hào)完全無(wú)法使用。因此數(shù)字傳輸產(chǎn)生各種通訊協(xié)議，以檢查傳輸資料是否正確，但此種方法，只要有錯(cuò)誤就需要重新傳送，平均多少筆傳輸能夠成功會(huì)因傳輸線路及環(huán)境的因素而改變，無(wú)法保證在一定的時(shí)間內(nèi)將信號(hào)正確傳輸完畢，因此這種通訊方式對(duì)于具有實(shí)時(shí)要求的應(yīng)用場(chǎng)合，如回饋控制，并不適當(dāng)。
數(shù)字傳輸還必須考慮其基本工作時(shí)間脈沖頻率。在兩個(gè)不同工作頻率的數(shù)字系統(tǒng)間傳遞資料時(shí)，因各自取樣頻率為各自系統(tǒng)的振蕩器頻率除整數(shù)降頻后的頻率，由于兩端系統(tǒng)的振蕩器的頻率為石英晶體的自然頻率，兩塊不同的石英晶體的自然頻率必然有一些差異，且振蕩的起始時(shí)間也不同，造成兩者取樣頻率及相位也會(huì)有所不同，數(shù)字系統(tǒng)受到取樣頻率及相位差異不同步現(xiàn)象的影響，會(huì)產(chǎn)生傳輸資料誤差造成位錯(cuò)亂，使資料完全毀壞，而破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不同步的問(wèn)題在傳輸頻率越高時(shí)越嚴(yán)重，因此二進(jìn)制串行傳輸高頻信號(hào)時(shí)多半采用同步傳輸方式，但是在進(jìn)行同步傳輸時(shí)必須有一個(gè)同步時(shí)間脈沖線同時(shí)連接兩系統(tǒng)，如此，造成傳輸線多了一倍，線路成本及施工成本亦相對(duì)偏高，隨之使整體成本及技術(shù)復(fù)雜度也相對(duì)提高。
為解決前述數(shù)字傳輸?shù)娜秉c(diǎn)，可采用數(shù)字脈沖傳輸方式。通過(guò)使用與頻率模擬相似的方式，將固定取樣周期內(nèi)所傳送的脈沖數(shù)量做為資料來(lái)傳送，在傳輸時(shí)因噪聲而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差，會(huì)與頻率模擬傳輸方式一樣，即信噪比約等于足以干擾讀取的強(qiáng)大噪聲出現(xiàn)在周期內(nèi)的概率，可避免前述二進(jìn)制傳輸方式即使一個(gè)時(shí)間脈沖的干擾也足以毀掉一筆資料的缺點(diǎn)。在實(shí)時(shí)回饋控制的應(yīng)用場(chǎng)合上，傳輸信號(hào)所造成的小誤差，在回饋控制中可以有效解決，用數(shù)字濾波器改善其誤差，解決二進(jìn)制傳輸方式可能造成回饋控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。
如圖1所示，可以看到由發(fā)送端所傳送脈沖的理想方波S與接收端讀取的基本工作時(shí)間脈沖F其上升緣與下降緣多半不同步，因此根據(jù)基本工作時(shí)間脈沖F的上升或下降緣讀取的接收值會(huì)與實(shí)際發(fā)送端的傳送脈沖的理想方波S所送出脈沖數(shù)目有可能有出現(xiàn)誤差的情形，其誤差值最高為半個(gè)脈沖數(shù)，就如同一般模擬轉(zhuǎn)換數(shù)字ADC的量子化誤差(Quantification Error)一樣為最小分辨率(LSB Least significant bit)的1/2。在取樣周期內(nèi)脈沖分辨率高時(shí)，此誤差對(duì)信號(hào)值沒(méi)有很大的影響。所以數(shù)字脈沖傳輸同時(shí)受到數(shù)字傳輸信號(hào)兩端系統(tǒng)工作頻率差異的影響較小。
然而，在傳輸較高取樣頻率的數(shù)字資料時(shí)，數(shù)字脈沖式傳輸將遇到數(shù)字系統(tǒng)基本工作頻率限制的瓶頸。在假定數(shù)字系統(tǒng)的基本時(shí)間脈沖頻率為無(wú)限高頻的理想狀態(tài)下，數(shù)字脈沖信號(hào)傳輸?shù)牟ㄐ螒?yīng)與頻率模擬傳輸?shù)牟ㄐ我粯訛榫鶆蚍植嫉姆讲ā５窃跀?shù)字系統(tǒng)基本時(shí)間脈沖受限的實(shí)際應(yīng)用上，由于數(shù)字系統(tǒng)是根據(jù)據(jù)時(shí)間脈沖步調(diào)同步變化，當(dāng)在一個(gè)取樣周期之內(nèi)，若基本時(shí)間脈沖數(shù)目不是欲傳輸信號(hào)脈沖數(shù)目的整數(shù)倍時(shí)，在一周期內(nèi)傳輸指定的脈沖數(shù)目、脈沖為理想的方波以及脈沖在周期間均勻分布這三個(gè)條件不可能同時(shí)滿足。
以數(shù)字脈沖傳送二進(jìn)制N位分辨率的數(shù)字信息時(shí)，在傳輸信號(hào)變化必須發(fā)生在工作時(shí)間脈沖上升緣的限制下，假設(shè)基本工作時(shí)間脈沖周期(即基本工作時(shí)間脈沖頻率的倒數(shù))為1時(shí)則傳送足以分辨N位數(shù)字信息所需的時(shí)間至少為t＝2N+1，而其所傳輸?shù)拿}沖數(shù)可為任意P值，P≤2N-1。也就是在每t＝2N+1個(gè)基本工作時(shí)間脈沖為一個(gè)取樣周期下，可以通過(guò)脈沖數(shù)目分辨不同的P值有最大值的限制，P≤2N-1，此即為數(shù)字脈沖傳輸通訊的最高分辨率。上述取樣周期下能傳送的各種數(shù)值的數(shù)字脈沖，波形不可能都像模擬脈沖一樣為均勻分布的理想方波。
如圖2所示，假設(shè)要傳送3位分辨率的數(shù)字信息，則取樣周期至少要有16個(gè)基礎(chǔ)工作時(shí)間脈沖F16。在一個(gè)取樣周期內(nèi)均勻分布的7個(gè)理想方波S7與工作時(shí)間脈沖F16中，由于理想方波S7變化位置與基礎(chǔ)工作時(shí)間脈沖F16并不同步，實(shí)際上在上述基礎(chǔ)工作時(shí)間脈沖F16下，無(wú)法以數(shù)字電路產(chǎn)生理想方波S7的波形。若要傳輸分辨率為16的數(shù)字脈沖信號(hào)，必須能在一個(gè)傳輸周期內(nèi)傳輸由0，1，2...到P≤2N-1中任意個(gè)數(shù)的脈沖。傳送P個(gè)脈沖需要2×P次的0與1交替變化，若進(jìn)一步要求其波形為理想方波，則其變化時(shí)機(jī)必需要均勻分布。以傳送分辨率為3位的信息為例，若以16個(gè)基本工作時(shí)間脈沖為一個(gè)取樣周期，其傳送均勻脈沖的0與1變化周期應(yīng)如滿足以下條件P＝1最均勻0與1變化周期＝16/2 ＝8P＝2最均勻0與1變化周期＝16/4 ＝4P＝3最均勻0與1變化周期＝16/6 ＝2.666666667P＝4最均勻0與1變化周期＝16/8 ＝2P＝5最均勻0與1變化周期＝16/10 ＝1.6P＝6最均勻0與1變化周期＝16/12 ＝1.333333333P＝7最均勻0與1變化周期＝16/14 ＝1.142857143從上面的計(jì)算結(jié)果可知，如果一個(gè)周期為16個(gè)基本工作時(shí)間脈沖，在傳送P＝3，5，6，7時(shí)，都無(wú)法用基本工作時(shí)間脈沖的整數(shù)倍作為0與1的變化點(diǎn)，而須要將取樣周期再拉長(zhǎng)才能實(shí)現(xiàn)，以上述三位的范例，其結(jié)果是取樣周期必須為基本工作時(shí)間脈沖的840(即2×[{1，2，3，4，5，6，7}的公倍數(shù)])倍，也就是基本工作時(shí)間脈沖頻率要為取樣頻率的840倍，才能使不同的P作最均勻的0與1變化，如下P＝1 最均勻0與1變化周期＝840/2 ＝420P＝2 最均勻0與l變化周期＝840/4 ＝210P＝3 最均勻0與1變化周期＝840/6 ＝140P＝4 最均勻0與1變化周期＝840/8 ＝105P＝5 最均勻0與1變化周期＝840/10＝84P＝6 最均勻0與1變化周期＝840/12＝70P＝7 最均勻0與1變化周期＝840/14＝60由以上結(jié)論可知，若要以基本工作時(shí)間脈沖的上升緣產(chǎn)生理想方波，其基本工作時(shí)間脈沖頻率要是取樣頻率的t倍t＝2× {1，2，3，....2N-1}的公倍數(shù)」可以看出在傳送的數(shù)字資料N越大時(shí)，幾乎不可能使用理想方波輸出的方法，因?yàn)槠涔ぷ黝l率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)微處理器的工作頻率了。而且對(duì)于數(shù)字芯片而言，耗電量與工作的頻率成正比，輸入的時(shí)間脈沖頻率越高耗電量越高。
公知可調(diào)控輸出的均勻脈沖的技術(shù)，可不用全數(shù)字方式來(lái)產(chǎn)生，例如將數(shù)字轉(zhuǎn)為模擬電壓信號(hào)，再將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)為頻率模擬信號(hào)，如美國(guó)發(fā)明專(zhuān)利US4633194、US4271531、US5610559、US5021754、US4965531、US5055802、US5948046、US4573176、US5224132、US4179670、US4918403、US4815018號(hào)及臺(tái)灣第267587號(hào)發(fā)明專(zhuān)利等，這類(lèi)電路統(tǒng)稱(chēng)為頻率合成器(frequencysynthesizer)。傳統(tǒng)上，這類(lèi)電路通常以電壓控制振蕩器(voltagecontrol oscillator，VCO)，或稱(chēng)頻電壓轉(zhuǎn)頻率V/F電路，來(lái)產(chǎn)生傳送的脈沖。然而，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換為模擬后再轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字，除了需要較為復(fù)雜的數(shù)字模擬混合電路以外，在模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換中，相位要與取樣頻率取得同步必須要有一段穩(wěn)定化時(shí)間，與頻率模擬方式相同，在這段過(guò)渡時(shí)期(transition period)將會(huì)有一些瞬時(shí)誤差(transient state error)產(chǎn)生。當(dāng)我們傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在應(yīng)用時(shí)若有累加的必要時(shí)，存在于模擬電路的偏離誤差(bias error)將會(huì)隨累加的數(shù)目而增長(zhǎng)，因而具有不能累加的缺點(diǎn)。
若用全數(shù)字的頻率合成器或非整數(shù)除頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)控脈沖數(shù)目，其電路中的電壓控制振蕩器均用數(shù)字比例乘法器(Binary RateMultiplier，簡(jiǎn)稱(chēng)BRM)取代，BRM電路是以設(shè)定輸出的脈沖數(shù)的高低，來(lái)調(diào)控輸出的脈沖頻率，若不考慮傳輸脈沖要越接近方波越好，用一個(gè)基本工作時(shí)間脈沖為寬度的脈沖(Pulse)信號(hào)最為方便。產(chǎn)生脈沖波的BRM電路的在先技術(shù)如US4418318、US3943452、US4259648、US4084246、US4562547、US5588145、US4275356、US4166249。但上述專(zhuān)利所考慮的重點(diǎn)在于一個(gè)周期之內(nèi)要有指定的脈沖數(shù)目，并未考慮脈沖在周期內(nèi)分布的均勻性。在脈沖分布不均勻的情況下，若發(fā)送端與接收端的取樣周期不相同時(shí)，傳送的資料將有很大的改變，會(huì)產(chǎn)生因發(fā)送接收兩端取樣頻率不同而產(chǎn)生噪聲，也會(huì)存在發(fā)送接收兩端的硬件規(guī)格的兼容性問(wèn)題，而且用脈沖作為傳輸信號(hào)與方波傳輸相比，更容易發(fā)生硬件不兼容的情形，因此提高了發(fā)送接收兩端的硬件規(guī)格的限制。
另一類(lèi)可產(chǎn)生方波的脈沖傳輸信號(hào)的BRM電路，如美國(guó)發(fā)明專(zhuān)利第US4017719號(hào)。這類(lèi)電路雖然在周期的前段所產(chǎn)生的是方波，但當(dāng)輸出脈沖數(shù)滿了之后，周期后段便不再輸出任何值，所以其輸出脈沖也是不均勻的，且由于這類(lèi)電路必須以基本時(shí)間脈沖數(shù)除以欲傳輸?shù)拿}沖數(shù)，以取得除頻倍率，因此在信號(hào)傳輸?shù)膱?chǎng)合，受到實(shí)時(shí)除法計(jì)算的運(yùn)算時(shí)間限制，而無(wú)法達(dá)到高速傳輸?shù)囊?，而且電路也更加?fù)雜。
所以，若在一個(gè)取樣周期之內(nèi)，基本時(shí)間脈沖數(shù)目不是欲傳輸信號(hào)脈沖數(shù)目整數(shù)倍的情形下，先前技術(shù)所揭露的數(shù)字脈沖傳輸技術(shù)，均無(wú)法滿足在一周期內(nèi)傳輸指定的脈沖數(shù)目、且脈沖在周期間的均勻性也因受到發(fā)送接收端取樣周期的影響，而不能達(dá)到高速數(shù)字傳輸?shù)墓πА?br> 如上所述，公知的數(shù)字脈沖傳輸技術(shù)，在相同的工作時(shí)間脈沖頻率下，不能同時(shí)兼顧產(chǎn)生理想方波與傳輸最高分辨率的信息的條件。然而在做為數(shù)字信號(hào)傳輸時(shí)上述兩個(gè)性質(zhì)均有其優(yōu)越性，理想方波的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)傳送與接收兩端的取樣周期不相等時(shí)，由于傳輸?shù)睦硐敕讲ǚ植季鶆?，接收端讀取脈沖計(jì)數(shù)除以其周期來(lái)計(jì)算頻率時(shí)所得值受到的取樣周期不同以及不同步的影響較小。因此，本發(fā)明的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形，既具有理想方波發(fā)送接收端取樣周期不同對(duì)頻率計(jì)算影響較小的優(yōu)點(diǎn)，而且又能夠在同樣的基本工作頻率下傳送最高分辨率的數(shù)字脈沖數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，即是在于提供一種高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形、產(chǎn)生方法及其裝置。依照本發(fā)明的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形，其電位的變化位置與滿足分辨率要求下最低頻率的基本工作時(shí)間脈沖上升或下降緣同步，以利于使用最低頻率的工作時(shí)間脈沖實(shí)現(xiàn)波形，且其分布的均勻性達(dá)到經(jīng)過(guò)相近基本工作時(shí)間脈沖讀取計(jì)數(shù)值時(shí)，與實(shí)際脈沖數(shù)目最相近，用來(lái)降低因發(fā)送接收兩端的取樣周期不同所產(chǎn)生的量子化誤差。因此，本發(fā)明的脈沖波形不受限于基本工作時(shí)間脈沖的限制，且不論周期內(nèi)傳輸?shù)拿}沖疏密，其脈沖波形特征在于，由兩種最接近平均方波的脈沖的半波，其波寬為基本時(shí)間脈沖波寬的2的指數(shù)倍，所均勻組合而成，脈沖平均分布于取樣周期之內(nèi)。
本發(fā)明的次一目的，即是在于提供一種傳輸高速數(shù)字信號(hào)脈沖的波形、產(chǎn)生方法及其裝置，其脈沖波形的變化時(shí)點(diǎn)均與滿足分辨率要求下最低頻率基本工作時(shí)間脈沖的下升或下降同步，故可以簡(jiǎn)捷方便的利用最低頻率基本時(shí)間脈沖的上升及下降緣觸發(fā)硬件線路動(dòng)作，來(lái)達(dá)到提高最高可完整傳輸波數(shù)的上限，進(jìn)而加快數(shù)字脈沖信號(hào)傳送的速率。
本發(fā)明的再一目的，即是在于提供一種傳輸高速數(shù)字信號(hào)脈沖的波形、產(chǎn)生方法及其裝置，其脈沖波形平均分布，使發(fā)送接收兩端取樣頻率不同時(shí)接收端接收傳輸取樣與發(fā)送端發(fā)送波數(shù)的誤差最小。
本發(fā)明的另一目的，即是在于提供一種傳輸高速數(shù)字信號(hào)脈沖的波形、產(chǎn)生方法及其裝置，其脈沖僅由兩種波寬接近于理想方波的半波所組合，故其實(shí)施所需的硬件線路兼容性較易達(dá)成，可降低線路的成本。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖的波形，該波形是由傳輸周期基本時(shí)間脈沖的2的指數(shù)倍波寬的兩種半波所均勻組合而成，在基本工作時(shí)間脈沖周期為傳輸脈沖數(shù)目的整數(shù)倍時(shí)，該波形的各方波波寬相等且均勻分布于整個(gè)傳輸周期的理想均勻方波，在基本工作時(shí)間脈沖周期為傳輸脈沖數(shù)目的非整數(shù)倍時(shí)，該波形由一種基本方波、及另外一種波寬為基本方波兩倍的方波的半波所均勻混合組成，且均勻分布于整個(gè)傳輸周期；該波形是以周期的一半作分隔為對(duì)稱(chēng)，具有2倍數(shù)重現(xiàn)性；該波形所對(duì)應(yīng)的邏輯狀態(tài)，在一個(gè)周期的開(kāi)始及結(jié)束，其邏輯必固定為0或1；該波形所傳送的脈沖數(shù)，與波寬相等且均勻分布的理想均勻方波波形所傳送的脈沖數(shù)比較，最多僅差半個(gè)脈沖。
本發(fā)明還提供一種產(chǎn)生上述高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形的方法，其步驟包含a.訂立基本工作時(shí)間脈沖點(diǎn)t；b.設(shè)定一周期儲(chǔ)存的位數(shù)N，即以N位來(lái)儲(chǔ)存一周期可輸出的脈沖數(shù)；c.計(jì)算出一周期的時(shí)間T；d.設(shè)定一周期要傳遞的脈沖數(shù)P；e.計(jì)算輸出波形在一時(shí)間周期T內(nèi)各基本工作時(shí)間脈沖t的0與1的邏輯狀態(tài)；f.輸出均勻脈沖波形向量資料，即累計(jì)步驟e所得該時(shí)間周期T內(nèi)的該N位的波形邏輯狀態(tài)計(jì)算結(jié)果來(lái)輸出脈沖波形的向量資料；g.由發(fā)送端以各時(shí)間周期T具有脈沖數(shù)P而輸出發(fā)送均勻脈沖給接收端，即根據(jù)發(fā)送端利用固定時(shí)間脈沖及數(shù)字邏輯，將步驟f所得的均勻脈沖波形向量資料循序以均勻脈沖方式輸出；h.接收端以計(jì)數(shù)所收到的波數(shù)，即接收端以計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)所收到的波數(shù)；以及i.接收端讀取計(jì)數(shù)值，即接收端在接收波數(shù)后，以固定的取樣頻率讀取計(jì)數(shù)值；根據(jù)上述的各步驟，使信號(hào)發(fā)送端上的每個(gè)取樣周期內(nèi)產(chǎn)生如上述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形向量，然后利用固定時(shí)間脈沖，將該脈沖波形向量循序輸出，或者是利用一數(shù)字邏輯裝置產(chǎn)生并同時(shí)輸出該波形；在信號(hào)接收端上則以一計(jì)數(shù)器裝置計(jì)數(shù)所接收的波數(shù)，再以固定的取樣頻率讀取該計(jì)數(shù)值，讀出如上述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形。
該步驟c中的周期時(shí)間T，其值為(T)＝2N+1個(gè)基本工作時(shí)間脈沖。
該步驟d中的一周期要傳送的脈沖數(shù)P，其值P≤2N-1。
本發(fā)明還提供一種傳輸高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖的裝置，其包含有一信號(hào)發(fā)送端，包括有一計(jì)數(shù)器、緩存器及內(nèi)存，其中內(nèi)存內(nèi)部預(yù)先儲(chǔ)存有如上述所述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形的向量資料，該緩存器具有一輸入端，用來(lái)輸入輸出脈沖個(gè)數(shù)，而緩存器的鎖存信號(hào)是由計(jì)數(shù)器輸出的最高位決定，周期的一開(kāi)始將資料鎖存進(jìn)緩存器中，而計(jì)數(shù)器的信號(hào)來(lái)源為一輸入時(shí)間脈沖，其計(jì)數(shù)值輸出端則連接到內(nèi)存的列地址，而內(nèi)存的行地址則連接到緩存器的輸出端，通過(guò)由緩存器及計(jì)數(shù)器共同控制內(nèi)存輸出設(shè)定要輸出的脈沖數(shù)及波形；以及，一信號(hào)接收端，至少包括有一計(jì)數(shù)器，接收來(lái)自信號(hào)發(fā)送端表示數(shù)值的脈沖信號(hào)及表示方向的方向信號(hào)，根據(jù)方向信號(hào)決定上數(shù)或下數(shù)，且每當(dāng)脈沖信號(hào)有一個(gè)上升緣或下降即計(jì)數(shù)一個(gè)脈沖數(shù)，并具有一讀取控制端，以讀取周期固定由讀取控制端送入讀取信號(hào)，再由一數(shù)字端口讀出計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，在讀取該計(jì)數(shù)值的同時(shí)，讀取控制端的讀取信號(hào)同時(shí)觸發(fā)復(fù)位，將計(jì)數(shù)器復(fù)位為零，以計(jì)數(shù)下一個(gè)周期的脈沖數(shù)，信號(hào)發(fā)送端上的每個(gè)取樣周期內(nèi)產(chǎn)生如上述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形向量，然后利用固定時(shí)間脈沖，將該脈沖波形向量循序輸出，或者是利用一數(shù)字邏輯裝置產(chǎn)生并同時(shí)輸出該波形；在信號(hào)接收端上則以一計(jì)數(shù)器裝置計(jì)數(shù)所接收的波數(shù)，再以固定的取樣頻率讀取該計(jì)數(shù)值，讀出如上述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形。
該信號(hào)發(fā)送端的內(nèi)存為只讀存儲(chǔ)器構(gòu)成。
該信號(hào)發(fā)送端的計(jì)數(shù)器由數(shù)個(gè)D型正反器串接及異或門(mén)邏輯電路構(gòu)成。
該D型正反器為上緣觸發(fā)的型態(tài)。
本發(fā)明還提供一種傳輸高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖的裝置，其包含有一信號(hào)發(fā)送端，包括有一計(jì)數(shù)器、緩存器、基頻產(chǎn)生器、選波器及脈沖合成器，其中緩存器具有一輸入端，可供輸入輸出脈沖個(gè)數(shù)設(shè)定資料，而緩存器的鎖存信號(hào)是由計(jì)數(shù)器輸出的最高位決定，而在周期的一開(kāi)始將資料鎖存進(jìn)緩存器中，而計(jì)數(shù)器由一輸入時(shí)間脈中提供信號(hào)來(lái)源，并具有一計(jì)數(shù)值輸出端連接到基頻產(chǎn)生器，用基頻產(chǎn)生器產(chǎn)生一基本脈沖，再經(jīng)選波器選擇適用的基本脈沖，其選擇方式是由資料緩存器的輸出值決定，即通過(guò)設(shè)定要輸出的脈沖數(shù)，而選波器選出的基本脈沖最后經(jīng)過(guò)脈沖合成器合成出所要的輸出脈沖數(shù)及波形；以及，一信號(hào)接收端，至少包括有一計(jì)數(shù)器，接收來(lái)自信號(hào)發(fā)送端表示數(shù)值的脈沖信號(hào)及表示方向的方向信號(hào)，根據(jù)方向信號(hào)決定上數(shù)或下數(shù)，且每當(dāng)脈沖信號(hào)有一個(gè)上升緣或下降即計(jì)數(shù)一個(gè)脈沖數(shù)，并具有一讀取控制端，以讀取周期固定由讀取控制端送入讀取信號(hào)，再由一數(shù)字端口讀出計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，在讀取該計(jì)數(shù)值的同時(shí)，讀取控制端的讀取信號(hào)同時(shí)觸發(fā)復(fù)位，將計(jì)數(shù)器復(fù)位為零，以計(jì)數(shù)下一個(gè)周期的脈沖數(shù)；信號(hào)發(fā)送端上的每個(gè)取樣周期內(nèi)產(chǎn)生如上述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形向量，然后利用固定時(shí)間脈沖，將該脈沖波形向量循序輸出，或者是利用一數(shù)字邏輯裝置產(chǎn)生并同時(shí)輸出該波形；在信號(hào)接收端上則以一計(jì)數(shù)器裝置計(jì)數(shù)所接收的波數(shù)，再以固定的取樣頻率讀取該計(jì)數(shù)值，讀出如上述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形。
該信號(hào)發(fā)送端的內(nèi)存為只讀存儲(chǔ)器構(gòu)成。
該信號(hào)發(fā)送端的計(jì)數(shù)器為數(shù)個(gè)D型正反器串接構(gòu)成。
該D型正反器為上緣觸發(fā)的型態(tài)。
該信號(hào)發(fā)送端的基頻產(chǎn)生器由數(shù)個(gè)異或門(mén)構(gòu)成。
該信號(hào)發(fā)送端中的基頻產(chǎn)生器由數(shù)個(gè)D型正反器組成。
該D型正反器為負(fù)緣觸發(fā)的型態(tài)。
該信號(hào)發(fā)送端的選波器為與門(mén)所構(gòu)成。
該信號(hào)發(fā)送端的脈沖合成器由異或門(mén)所構(gòu)成。


圖1為一公知的理想均勻方波在接收端被讀取值與滿足分辨率要求下最低頻率的基本工作時(shí)間脈沖上升緣讀取的接受信號(hào)數(shù)值的比較。
圖2為傳送理想的均勻方波與基本工作時(shí)間脈沖的上下緣比較。
圖3為以16個(gè)基本工作時(shí)間脈沖(F16)為一取樣周期，為傳送信號(hào)分辨率8(即0～7個(gè)波)的最低頻率基本工作時(shí)間脈沖，用以表示本發(fā)明波形(P1～P7)與理想方波(S1～S7)的比較，標(biāo)在本發(fā)明波形(P1～P7)上方的數(shù)值為以基本工作時(shí)間脈沖上升緣所讀取值，標(biāo)在理想方波(S1～S7)下方的數(shù)值為方波實(shí)際波數(shù)值。由圖標(biāo)可看出，依照本發(fā)明波形所讀取的數(shù)值，正好是理想方波于基本工作時(shí)間脈沖上升緣取樣所得真實(shí)波數(shù)除以0.5波后四舍五入小數(shù)部分，然而以基本工作時(shí)間脈沖上升緣讀取理想方波波數(shù)時(shí)，所讀出的值卻是將真實(shí)波數(shù)除以0.5波后無(wú)條件舍去小數(shù)部分。
圖4為傳送分辨率為8的最低頻率基本工作時(shí)間脈沖下本發(fā)明波形，以16個(gè)基本時(shí)間脈沖為一取樣周期，最高可傳送的數(shù)字脈沖信號(hào)為7，產(chǎn)生脈沖的電路僅在基本時(shí)間脈沖上升緣觸發(fā)狀態(tài)變化。
圖5為傳送分辨率為16的最低頻率基本工作時(shí)間脈沖下本發(fā)明波形，以32個(gè)基本時(shí)間脈沖為一取樣周期，最高可傳送的數(shù)字脈沖信號(hào)為15，產(chǎn)生脈沖的電路僅在基本時(shí)間脈沖上升緣觸發(fā)狀態(tài)變化。
圖6a是在16個(gè)基本工作時(shí)間脈沖下傳送信號(hào)為三個(gè)波時(shí)，接收端分別讀取本發(fā)明波形與理想均勻方波所得值的比較。
圖6b是在16個(gè)基本工作時(shí)間脈沖下傳送信號(hào)為五個(gè)波時(shí)，接收端分別讀取本發(fā)明波形與理想均勻方波所得值的比較。
圖6c是在16個(gè)基本工作時(shí)間脈沖下傳送信號(hào)為六個(gè)波時(shí)，接收端分別讀取本發(fā)明波形與理想均勻方波所得值的比較。
圖6d是在16個(gè)基本工作時(shí)間脈沖下傳送信號(hào)為七個(gè)波時(shí)，接收端分別讀取本發(fā)明波形與理想均勻方波所得值的比較。
圖7是表示本發(fā)明波形函數(shù)的流程圖。
圖8為本發(fā)明高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖的發(fā)送端裝置實(shí)施例的功能框圖。
圖9為圖8中可以完成傳送三位數(shù)字信息的計(jì)數(shù)器的功能框圖。
圖10為本發(fā)明高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖的發(fā)送端裝置另一實(shí)施例的功能框圖。
圖11為圖10中計(jì)數(shù)器實(shí)施例的功能框圖。
圖12a為圖10中基頻產(chǎn)生器實(shí)施例的功能框圖。
圖12b為圖10中基頻產(chǎn)生器另一實(shí)施例的功能框圖。
圖13為本發(fā)明高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖的接收端裝置實(shí)施例的功能框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出一種高速數(shù)字脈沖傳輸信號(hào)的波形，其脈沖輸出型式不論周期內(nèi)傳輸?shù)拿}沖疏密，所產(chǎn)生的脈沖均是由時(shí)間脈沖的2的指數(shù)倍波寬的兩種最接近平均方波的脈沖的半波所均勻組合而成，是兼顧到波寬比、脈沖分布、及電路處理速度的最佳數(shù)字脈沖波形。
首先，請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，以16個(gè)基本工作時(shí)間脈沖F16為一取樣周期，傳送信號(hào)分辨率8(即0～7個(gè)波)時(shí)，本發(fā)明波形(P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7)與理想方波波形(S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7)的比較，標(biāo)注在本發(fā)明波形(P1～P7)上方的數(shù)值為以基本工作時(shí)間脈沖上升緣所讀取值，標(biāo)注在理想方波(S1～S7)下方的數(shù)值為方波實(shí)際波數(shù)值。由圖標(biāo)可看出，依照本發(fā)明波形所讀取的數(shù)值，正好是理想方波于基本工作時(shí)間脈沖上升緣取樣所得真實(shí)波數(shù)除以0.5波后四舍五入小數(shù)部分，然而以基本工作時(shí)間脈沖上升緣讀取理想方波波數(shù)時(shí)，所讀出的值卻是將真實(shí)波數(shù)除以0.5波后無(wú)條件舍去小數(shù)部分。
理論上，最佳數(shù)字脈沖傳輸波形的理想方波是脈沖波寬相等且均勻分布于整個(gè)傳輸周期，不過(guò)由于方波電位只有高與低兩種，實(shí)際讀取方波計(jì)數(shù)時(shí)，僅有電位變化才能查覺(jué)波數(shù)的累加，也就是在方波上升或下降緣之后的基本時(shí)間脈沖上升緣，才會(huì)讀出有半波的累加，也就是讀取值永遠(yuǎn)為半波的整數(shù)倍，而且讀出的值會(huì)小于實(shí)際半波數(shù)倍數(shù)，相當(dāng)于所讀值為取樣當(dāng)時(shí)的半波數(shù)倍數(shù)舍去不滿半波一倍的值，即無(wú)條件舍去，即使是理想方波，其最高波數(shù)分辨率也僅有半波。接收端的工作頻率限制，使得接收端所得的理想方波傳送信號(hào)最高分辨率不超過(guò)半波。
而且如前所述，以理想方波傳輸分辨率P≤2N-1的信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)的基本工作時(shí)間脈沖頻率將是取樣周期的t倍，t＝2× {1，2，3，....2N-1}的公倍數(shù)」，這種超高基本工作頻率的限制使得全數(shù)字高速數(shù)字脈沖在發(fā)送脈沖上幾乎不可能。
所以，若接收端與發(fā)送端的基本工作時(shí)間脈沖頻率與相位均相同，且在上升緣讀取波數(shù)計(jì)數(shù)值時(shí)，將理想方波的上下緣平移至最接近的基本時(shí)間脈沖上升緣位置，這個(gè)平移動(dòng)作等效于讓原本讀出值并非半波整數(shù)倍的基本時(shí)間脈沖上升緣，讀出值成為最接近的半整數(shù)倍值，也就是將原數(shù)值非半波整數(shù)倍的波數(shù)值四舍五入成為半波整數(shù)倍，而理想方波傳送的信號(hào)被讀出的值為實(shí)的基本時(shí)間脈沖方波半波倍數(shù)無(wú)條件舍去小數(shù)部分，因此本發(fā)明的波形最佳狀況下傳遞的信息較理想方波最佳狀況下所傳遞的信息更為準(zhǔn)確。同時(shí)，若基本時(shí)間脈沖為周期傳輸脈沖數(shù)目的整數(shù)倍時(shí)，則本發(fā)明的波形為完美的理想方波，若為非整數(shù)倍時(shí)，則是由一種基本方波及較基本方波周期大一倍的方波的半波所均勻混合組成，如圖3所示，若是所送波數(shù)為2的指數(shù)倍時(shí)(1，2，4)，毋須移動(dòng)方波的上下緣，若是波數(shù)不為2的指數(shù)倍時(shí)(3，5，6，7)，基本時(shí)間脈沖上升緣無(wú)法產(chǎn)生所需數(shù)目的均勻方波，將理想方波的上升下降緣水平移動(dòng)至最接近的基本時(shí)間脈沖上升緣位置，使其可以用基本時(shí)間脈沖上升緣產(chǎn)生。
若以數(shù)字脈沖傳送二進(jìn)制N位分辨率的數(shù)字信息時(shí)，在傳輸信號(hào)變化必須發(fā)生于工作時(shí)間脈沖上升緣的限制下，假設(shè)基本工作時(shí)間脈沖周期(即基本工作時(shí)間脈沖頻率的倒數(shù))為1時(shí)則傳送足以分辨N位數(shù)字信息所需的時(shí)間至少為t＝2N+1(如果同時(shí)使用時(shí)間脈沖信號(hào)的上升緣及下降緣都處理時(shí)，則t＝2N)，參照?qǐng)D4，依照前述把理想方波的上下緣平移至最接近的基本工作時(shí)間脈沖上升緣位置，當(dāng)傳送的數(shù)字資料位N為3時(shí)，以16個(gè)基本工作時(shí)間脈沖為一取樣周期，產(chǎn)生脈沖的電路僅在基本工作時(shí)間脈沖上升緣觸發(fā)狀態(tài)變化，這個(gè)時(shí)間脈沖及取樣周期條件下，可傳傳送0至7個(gè)脈沖；參照?qǐng)D5，當(dāng)傳送的數(shù)字資料位N為4時(shí)，以32個(gè)基本工作時(shí)間脈沖為一取樣周期，這個(gè)時(shí)間脈沖及取樣周期條件下，可傳傳送0至15個(gè)脈沖。波形基本上是由一種方波、及另外一種波寬為其兩倍的方波切為兩個(gè)半波所均勻混合組成，兩種脈沖間距也接近均勻分布；而且當(dāng)傳遞脈沖數(shù)P為1，2，4，8時(shí)，其結(jié)果與最均勻脈沖輸出相同的結(jié)果，即工作循環(huán)(Duty Cycle)為50％，且脈沖間距均勻分布的最佳結(jié)果，而在傳遞脈沖數(shù)P為3，5，6，7，9，10，11，12，13，14時(shí)，其結(jié)果的輸出波形在整個(gè)周期中，其輸出高電位所占的時(shí)間與輸出低電位所占的時(shí)間相同。
所以其結(jié)果，本發(fā)明的波形是由最接近理想方波波寬的兩種半波組成，一個(gè)比理想方波寬，另一個(gè)比理想方波窄。當(dāng)時(shí)間軸上新出現(xiàn)為較寬半波時(shí)，其波數(shù)計(jì)數(shù)增加會(huì)較理想方波慢，當(dāng)時(shí)間軸上新出現(xiàn)為較窄半波時(shí)，其波數(shù)計(jì)數(shù)增加則較理想方波快。均勻調(diào)配寬窄半波，使其波數(shù)計(jì)數(shù)與理想方波的波數(shù)計(jì)數(shù)的差在半個(gè)波之內(nèi)，而可在取樣周期內(nèi)的基本時(shí)間脈沖數(shù)目與欲輸出的時(shí)間脈沖數(shù)非整數(shù)除頻時(shí)，調(diào)控脈沖均勻分布于整個(gè)周期，故用于數(shù)字脈沖訊傳輸時(shí)，若收發(fā)兩端基本工作頻率相同時(shí)，但不要求相位同步時(shí)，其發(fā)送端發(fā)送脈沖計(jì)數(shù)與接收端接收脈沖數(shù)的誤差與理想均勻方波傳輸經(jīng)過(guò)接收端取樣后的誤差一樣最多是半個(gè)波，若收發(fā)兩端基本工作頻率相同，且相位同步時(shí)，則本發(fā)明最高誤差為1/4個(gè)波而理想方波傳送最高誤差為半波。
如圖6a～圖6d所示，以16個(gè)基本工作時(shí)間脈沖取樣周期傳送3、5、6、7個(gè)脈沖，本發(fā)明所產(chǎn)生的波形與理想方波，接收端以不同于發(fā)送端取樣周期所讀出的值的比較，圖中以上升緣為波形產(chǎn)生的同步信號(hào)來(lái)產(chǎn)生脈沖變化，接收端讀取脈沖的時(shí)機(jī)，若與發(fā)送端無(wú)相位差時(shí)所讀出值寫(xiě)于時(shí)間脈沖上方，若與發(fā)送端有180度相位差或以下降緣為讀取時(shí)機(jī)時(shí)，所讀的值寫(xiě)于時(shí)間脈沖下方。至于傳送1、2、4、8個(gè)脈沖時(shí)，本發(fā)明所送的脈沖波形即理想方波。
圖6a所示傳送3個(gè)脈沖的情形，以上升緣讀取時(shí)，讀取本發(fā)明與理想方波所得的值不相同的時(shí)機(jī)，第一個(gè)是在基本時(shí)間脈沖方波1.0與1.5之間靠近1.5時(shí)的上升緣，本發(fā)明讀數(shù)是1.5個(gè)，而理想方波讀數(shù)則為1.0；第二個(gè)是在基本時(shí)間脈沖方波2.5到3.0之間靠近3.0的時(shí)間脈沖上升緣時(shí)，本發(fā)明讀數(shù)是3.0而理想方波讀數(shù)則是2.5，比較結(jié)果是本發(fā)明讀數(shù)較接近于實(shí)際值。若以下降緣讀取資料時(shí)，本發(fā)明與理想方波信號(hào)被時(shí)間脈沖讀取值，有四個(gè)位置值會(huì)不一樣。第一個(gè)是在基本時(shí)間脈沖方波0.5與1.0之間靠近0.5的時(shí)間脈沖下降緣，本發(fā)明是0.0，而理想方波讀數(shù)是1.5優(yōu)于本發(fā)明；第二個(gè)位置在基本時(shí)間脈沖方波1.0到1.5之間靠近1.5位置的下降緣，本發(fā)明讀數(shù)為1.5，而理想方波讀數(shù)為1.0，以本發(fā)明為佳；另兩個(gè)位置一個(gè)在基本時(shí)間脈沖方波2.0到2.5靠近2.0位置、及2.5到3.0之間靠近3.0位置，前者以理想方波為佳，后者以本發(fā)明為佳。當(dāng)發(fā)送與接收時(shí)間脈沖若相位同步時(shí)本發(fā)明得到較佳的讀數(shù)，發(fā)送與接收的時(shí)間脈沖相位差180度時(shí)則本發(fā)明與方波讀數(shù)優(yōu)劣各半，其它相位差則介于0度及180相位差之間。參照?qǐng)D7b～圖7d，在傳送5、6、7個(gè)脈沖時(shí)，也有相同的結(jié)果。故在同頻率的基本工作時(shí)間脈沖下，讀取本發(fā)明的波形所得值與基本時(shí)間脈沖方波間的誤差小于或等于讀取理想方波所得值的誤差。以此類(lèi)推，以一周期為32個(gè)基本時(shí)間脈沖所傳送的脈沖數(shù)分析時(shí)，也可得到相同的結(jié)論。
參照?qǐng)D6a～圖6d，當(dāng)發(fā)送及接收的基本工作時(shí)間脈沖同步時(shí)，本發(fā)明波形傳輸?shù)馁Y料，在讀取時(shí)誤差最大值，較理想方波傳送的讀取值誤差最大值小二分的一，即理想方波發(fā)送接收誤差最大值為半波，而本發(fā)明的波形，發(fā)送接收誤差最大值僅有四分的一波。因此，當(dāng)考慮到基本脈沖對(duì)數(shù)字脈沖計(jì)數(shù)器的同步取樣限制時(shí)，本發(fā)明的波形在大部分的條件下被讀取的數(shù)值比理想方波被讀取后的數(shù)值與基本工作時(shí)間脈沖方波的波數(shù)間有更小的誤差。所以，以本發(fā)明的波形傳送二進(jìn)制N位的數(shù)字信息時(shí)，若以基本工作時(shí)間脈沖的t倍為取樣周期t＝2N+1則一個(gè)傳輸取樣周期可傳遞脈沖數(shù)P(即二進(jìn)制N位所能表示的數(shù)值)P≤2N-1 。
也就是，傳送N位的信息時(shí)，在一個(gè)傳輸取樣周期內(nèi)，本發(fā)明可傳遞的脈沖數(shù)P≤2N-1，只須2N+1個(gè)基本工作時(shí)間脈沖。
在數(shù)字系統(tǒng)中，改變波形均以時(shí)間脈沖上或下緣作為基準(zhǔn)，取樣周期所需工作時(shí)間脈沖隨N增加，因此參照前述理想方波所需取樣周期為基本工作時(shí)間脈沖的為基本工作時(shí)間脈沖的t倍t＝2×

{1，2，3，....2N-1}的公倍數(shù)」，與本發(fā)明相較，在傳送不同的數(shù)字資料位N時(shí)，取樣周期為基本工作時(shí)間脈沖的倍數(shù)T以及比例可表示如下

另本發(fā)明的波形，基本工作時(shí)間脈沖頻率隨傳送的數(shù)字資料位N以2倍增加，正好等于可傳輸?shù)拿}沖數(shù)增加倍率，且其波形是由基本時(shí)間脈沖波寬的2的指數(shù)倍波寬脈沖的半波所合成，故能以基本脈沖時(shí)間脈沖的上下緣作為狀態(tài)變動(dòng)觸發(fā)，結(jié)果能在基本時(shí)間脈沖頻率限制下產(chǎn)生完整的波數(shù)組合。在相同的取樣周期、基本工作時(shí)間脈沖，脈沖分辨率的要求下，可使用較低頻的基本工作時(shí)間脈沖電路產(chǎn)生較高傳輸脈沖數(shù)，因而提高信號(hào)發(fā)送端與信號(hào)接收端間數(shù)字脈沖信號(hào)傳輸速率。又對(duì)于數(shù)字電路而言，工作頻率越低，就越省電，故可達(dá)到省電的效果。
再參照?qǐng)D4、圖5所示的波形，當(dāng)傳遞脈沖數(shù)P為3，6，12時(shí)，其結(jié)果，傳遞12個(gè)脈沖如果將其輸出時(shí)間加長(zhǎng)一倍，就與傳遞6個(gè)脈沖的波形完全相同，如果將時(shí)間再加長(zhǎng)一倍，則與傳遞3個(gè)脈沖的波形完全相同。同樣地，傳遞波數(shù)P為1，2，4，8、或P為5，10、或傳遞波數(shù)P為7，14等，也具有相同的特性。而此一特性也可以從另一個(gè)觀點(diǎn)來(lái)看，同樣觀察傳遞脈沖數(shù)P為3，6，12時(shí)，可以看出，把3傳遞兩次，其輸出波形與傳遞6個(gè)脈沖相同，而把6傳遞兩次，其輸出波形與傳遞12個(gè)脈沖相同。因此本發(fā)明的波形，具有2倍數(shù)重現(xiàn)特性，如用到硬件電路實(shí)現(xiàn)上，可以降低電路的雜復(fù)度。若由傳輸發(fā)送接收兩端的兼容性上來(lái)看，則易于以硬件規(guī)劃方式，讓不同工作頻率的發(fā)送接收數(shù)字系統(tǒng)兼容運(yùn)作。而且于一個(gè)周期的開(kāi)始及結(jié)束，其方波均為于低電位，邏輯故定為0，若將本發(fā)明的波形反向，則其周期的開(kāi)始與結(jié)束的邏輯狀態(tài)固定為1，因此不管下一個(gè)周期要傳送的P為多少，都不會(huì)有影響到這一個(gè)傳輸周期所送的脈沖數(shù)目，因此可避免瞬時(shí)響應(yīng)所產(chǎn)生的問(wèn)題。如果使用數(shù)字邏輯去產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的波形，在一開(kāi)始都有一個(gè)基本工作時(shí)間脈沖可以作初始化的動(dòng)作，可以簡(jiǎn)化數(shù)字邏輯電路的復(fù)雜度。
另如圖4、圖5所示，本發(fā)明輸出的脈沖波形以周期的一半作分隔是對(duì)稱(chēng)的。對(duì)稱(chēng)的波形即使是要利用內(nèi)存來(lái)建立表格以便查表，也可以節(jié)省表格大小。再加上2倍數(shù)重現(xiàn)性的特性，可以更進(jìn)一步縮小表格大小。
綜上所述，本發(fā)明波形的特征及可達(dá)到的功效1.對(duì)稱(chēng)且具有2倍數(shù)重現(xiàn)性。輸出的脈沖波形以周期的一半作分隔是對(duì)稱(chēng)的。對(duì)稱(chēng)的波形即使是要利用內(nèi)存來(lái)建立表格以便查表，也可以節(jié)省表格大小。再加上2倍數(shù)重現(xiàn)性的特性，可以更進(jìn)一步縮小表格大小。
2.本發(fā)明的波形，若是基本工作時(shí)間脈沖周期為傳輸脈沖數(shù)目的整數(shù)倍時(shí)，則輸出的波形只有一種，且為完美的理想方波；若為非整數(shù)倍時(shí)，則波形是由一種基本方波及較基本方波周期大一倍的方波的半波所均勻混合組成。在傳輸周期的任何基本工作時(shí)間脈沖點(diǎn)，相較于理想方波，兩者所傳送的脈沖數(shù)僅差半個(gè)脈沖。
3.以相同頻率的工作時(shí)間脈沖取樣數(shù)值時(shí)，本發(fā)明所讀取的誤差小于或等于讀取理想方波波數(shù)的誤差。
4.不論P(yáng)為何值，在一個(gè)周期的開(kāi)始及結(jié)束，其邏輯必定為0。如此，不管下一個(gè)周期要傳送的P為多少，都不會(huì)有影響到這一個(gè)傳輸周期所送的脈沖數(shù)目。如果使用數(shù)字邏輯去產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的波形，在一開(kāi)始都有一個(gè)基本工作時(shí)間脈沖可以作初始化的動(dòng)作，可以簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)上數(shù)字邏輯電路的復(fù)雜度。
5.相對(duì)于脈沖分布完全均勻且波寬比正好為二分的一的要求下，本發(fā)明的波形在相同的取樣周期內(nèi)，相同的脈沖分辨率要求下，所須的基本時(shí)間脈沖頻率要低很多。所以在相同的基本時(shí)間脈沖頻率，依照本發(fā)明可以得到較高的傳輸速度，也就是是本發(fā)明在相同的傳輸速率下可以使用較低的時(shí)間脈沖，降低耗電量。
又，本發(fā)明的波形是在上升緣讀取波數(shù)計(jì)數(shù)值時(shí)，將理想方波的上下緣平移至最接近的基本工作時(shí)間脈沖上升緣位置，也就是將原數(shù)值非半波整數(shù)倍的波數(shù)值四舍五入成為半波整數(shù)倍，所以依照上述本發(fā)明波形的特征，能以下列函數(shù)表示f(index)＝-(-1)index其中，指數(shù)(index)為-(-1)的指數(shù)，是經(jīng)過(guò)四舍五入取整數(shù)的累加值，其數(shù)值必定為正整數(shù)。
在以t＝2N+1，P≤2N-1為輸入?yún)?shù)的條件下，本波形的函數(shù)說(shuō)明如下 第01行為本發(fā)明的函數(shù)的接口，其輸入的參數(shù)包含t表示第t個(gè)基本工作時(shí)間脈沖點(diǎn)。
N表示用多少位來(lái)儲(chǔ)存一個(gè)周期可輸出的脈沖數(shù)，此數(shù)值同時(shí)也指出了一個(gè)周期為2N+1個(gè)基本工作時(shí)間脈沖。
P表示在一個(gè)周期中要傳遞的脈沖數(shù)，此數(shù)值應(yīng)小于2N-1，即N位可儲(chǔ)存的最大數(shù)值。
第02～05行為此函數(shù)演算的批注，說(shuō)明本函數(shù)演算會(huì)傳回的在第t個(gè)基本工作脈的狀態(tài)，以-1或1表示，時(shí)間t為正整數(shù)，其中的P表示在一個(gè)取樣周期中要傳遞的脈沖數(shù)，而N表示用多少位來(lái)儲(chǔ)存一個(gè)周期可輸出的脈沖數(shù)，且P的數(shù)值應(yīng)小于2N-1，而整個(gè)周期為2N+1個(gè)基本工作時(shí)間脈沖。
第07行將指數(shù)(index)值設(shè)定為0。
第08、第09行表示一個(gè)循環(huán)，循環(huán)執(zhí)行的條件為i由1開(kāi)始到N，每次累加1，即共計(jì)N次的循環(huán)，循環(huán)的內(nèi)容為第10～11行。
第10行如果P的數(shù)值為奇數(shù)，則指數(shù)(index)值累加 四舍五入的值。
第11行將P/2的數(shù)值取整數(shù)存回P，也就是將P的數(shù)值位右移一個(gè)位。
第13行經(jīng)過(guò)第09～11行計(jì)算出的指數(shù)(index)代入-(-1)index。此數(shù)值不是-1就是1，而數(shù)值即為在t的基本工作時(shí)間脈沖點(diǎn)輸出脈沖的狀態(tài)。將此數(shù)值存入狀態(tài)(status)緩存器中。
第14行將狀態(tài)(status)值傳回。
也就是，本發(fā)明波形的函數(shù)可依照如圖7所示的流程圖表進(jìn)行。
所以，據(jù)前述表示本發(fā)明波形特征的函數(shù)，在信號(hào)發(fā)送端與接送端間，本發(fā)明波形的產(chǎn)生方法可依照下列步驟實(shí)施a.訂立基本工作時(shí)間脈沖t；b.設(shè)定一周期儲(chǔ)存的位數(shù)N，即以多少個(gè)(N)位來(lái)儲(chǔ)存一周期可輸出的脈沖數(shù)；c.計(jì)算出一周期的時(shí)間，即以上述的位數(shù)N，根據(jù)以2為底的函式計(jì)算出一周期的時(shí)間，其函數(shù)為周期(T)＝2N+1個(gè)基本工作時(shí)間脈沖；d.設(shè)定一周期要傳遞的脈沖數(shù)P，其數(shù)值必須小于或等于2N-1；e.計(jì)算輸出波形在一取樣周期(T)內(nèi)，各基本工作時(shí)間脈沖個(gè)數(shù)t的0與1的邏輯狀態(tài)；f.產(chǎn)生輸出脈沖波形的向量資料，即累計(jì)步驟e所得該時(shí)間周期T內(nèi)的該N位的波形邏輯狀態(tài)計(jì)算結(jié)果來(lái)輸出脈沖波形的向量資料；g.由發(fā)送端輸出發(fā)送均勻脈沖給接收端，即將步驟f所得的波形向量資料，根據(jù)發(fā)送端利用固定時(shí)間脈沖循序輸出，或者用數(shù)字邏輯方式產(chǎn)生波形的向量資料，并同時(shí)輸出；h.接收端以計(jì)數(shù)所收到的波數(shù)，即接收端以計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)所收到的波數(shù)；i.接收端讀取計(jì)數(shù)值，即接收端在接收波數(shù)后，以固定的取樣頻率讀取計(jì)數(shù)值；經(jīng)過(guò)本發(fā)明波形產(chǎn)生方法的實(shí)施步驟，可以得到在第t個(gè)基本工作時(shí)間脈沖輸出的脈沖邏輯， 當(dāng)t的狀態(tài)值為-1時(shí)，表示輸出脈沖的邏輯為0(假)；當(dāng)t的狀態(tài)值為1時(shí)，表示輸出脈沖的邏輯為1(真)。以N＝3為例，周期為2N+1＝23+1＝24＝16個(gè)基本工作時(shí)間脈沖，P最大的數(shù)值為2N-1＝23-1＝8-1＝7，所以P可為0，1，2，3，4，5，6，7，可以得到如圖4的結(jié)果。若N＝4時(shí)，可以得到如圖五的結(jié)果。
數(shù)字傳送方式，將所讀出的值計(jì)算對(duì)應(yīng)其邏輯狀態(tài)，所以比較理想方波與本發(fā)明波形的輸出邏輯狀態(tài)，可說(shuō)明如下在第t個(gè)基本工作時(shí)間脈沖(t為正整數(shù))，理想方波輸出通過(guò)零點(diǎn)的次數(shù)為
=2×P×t2N+1]]>=P×t2N]]>在第t個(gè)基本工作時(shí)間脈沖輸出脈沖通過(guò)零點(diǎn)的次點(diǎn)必定為整數(shù)，當(dāng)C(P，t)出現(xiàn)不整除的情形時(shí)，必須再取它的四舍五入值，此值即是在t基本工作時(shí)間脈沖最均勻脈沖通過(guò)零點(diǎn)的次數(shù)，即C(P,t)=Round(P×t2N)]]>依照本發(fā)明，函數(shù)-(-1)index的指數(shù)(index)若為正整數(shù)，此指數(shù)(index)值可以表示本發(fā)明波形通過(guò)零點(diǎn)的次數(shù)，也就是對(duì)應(yīng)邏輯0與1變化的次數(shù)。以Y(P，t)表示以本發(fā)明波形的函數(shù)，D(P，t)表示以本發(fā)明波形通過(guò)零點(diǎn)的次數(shù)，說(shuō)明如下N＝1時(shí)，P≤2N-1＝1，周期T＝2N+1＝4Y(1,t)=-(-1)Round(t2)]]>D(1,t)=Round(t2)]]>C(1,t)=Round(t2)=D(1,t)]]>→兩者相等當(dāng)N＝2時(shí)，P≤2N-1＝3，周期T＝2N+1＝8Y(1,t)=-(-1)Round(t4)]]>D(1,t)=Round(t4)]]>C(1,t)=Round(t×14)=D(1,t)]]>→兩者相等
Y(2,t)=-(-1)Round(t×24)]]>D(2,t)=Round(t×24)]]>C(2,t)=Round(t×24)=D(2,t)]]>→兩者相等Y(3,t)=-(-1)[Round(t4)+Round(t×24)]]]>D(3,t)=Round(t4)+(t×24)]]>C(3,t)=Round(t×34)=D(3,t)]]>→與D(3，t)最多相差1當(dāng)N＝3時(shí)，P≤2N-1＝7，周期T＝2N+1＝16Y(1,t)=-(-1)Round(t8)]]>D(1,t)=Round(t8)]]>C(1,t)=Round(t×18)=D(1,t)]]>→兩者相等Y(2,t)=-(-1)Round(t×28)]]>D(2,t)=Round(t×28)]]>C(2,t)=Round(t×28)=D(2,t)]]>→兩者相等Y(3,t)=-(-1)[Round(t8)+Round(t×28)]]]>D(3,t)=Round(t8)+Round(t×28)]]>C(3,t)=Round(t×38)]]>→與D(3，t)最多相差1
Y(4,t)=-(-1)Round(t×48)]]>D(4,t)=Round(t×48)]]>C(4,t)=Round(t×48)=D(4,t)]]>→兩者相等Y(5,t)=-(-1)[Round(t8)+Round(t×48)]]]>D(5,t)=Round(t8)+Round(t×48)]]>C(5,t)=Round(t×58)]]>→與D(5，t)最多相差1Y(6,t)=-(-1)[Round(t×28)+Round(t×48)]]]>D(6,t)=Round(t×28)+Round(t×48)]]>C(6,t)=Round(t×68)]]>→與D(6，t)最多相差1Y(7,t)=-(-1)[Round(t8)+Round(t×28)Round(t×48)]]]>D(7,t)=Round(t8)+Round(t×28)Round(t×48)]]>C(7,t)=Round(t×78)]]>→與D(7，t)最多相差1以上的D(P，t)與C(P，t)不論t為何值時(shí)，兩者最多相差只有1，通式如下在t基本工作時(shí)間脈沖，最均勻脈沖輸出通過(guò)零點(diǎn)的次數(shù)為
|Σi=1NAi×(t2i)|,Ai∈{0,1}]]>而最接近的數(shù)字化數(shù)值為Round(Σi=1NAi×(t2i)),Ai∈{0,1}]]>在t基本工作時(shí)間脈沖，本算法通過(guò)零點(diǎn)的次數(shù)為|Σi=1NAi×Round(t2i)|,Ai∈{0,1}]]>此數(shù)值與理想方波輸出通過(guò)零點(diǎn)次數(shù)的數(shù)字化數(shù)值相差只有1，即|Σi=1NAi×Round(t2i)-Round(Σi=1NAi×(t2i))|≤1,Ai∈{0,1}]]>所以，依照本發(fā)明的波形及產(chǎn)生方法，其輸出波形的數(shù)字邏輯狀態(tài)，與理想方波相對(duì)照，任何基本工作時(shí)間脈沖點(diǎn)，兩者傳送的脈沖數(shù)僅差半個(gè)脈沖，也就是在對(duì)應(yīng)邏輯0與1變化的次數(shù)，僅相差一個(gè)通過(guò)零點(diǎn)次數(shù)。
以下再就根據(jù)本發(fā)明高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形及產(chǎn)生方法而完成信號(hào)發(fā)送端、接收端的實(shí)施例，配合發(fā)送端及接收端的實(shí)體電路裝置做說(shuō)明，但絕非以此限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例一如圖8所示，是在信號(hào)發(fā)送端上的每個(gè)取樣周期內(nèi)先產(chǎn)生出本發(fā)明波形向量，而后利用基本工作時(shí)間脈沖的上升或下降緣將此脈沖波形向量循序輸出的發(fā)送端BRM實(shí)體電路裝置，包含一計(jì)數(shù)器30、資料緩存器41、內(nèi)存42，其中內(nèi)存42的型態(tài)不拘，在本實(shí)施例是以只讀存儲(chǔ)器(ROM)為實(shí)施型態(tài)。使用者要求輸出脈沖個(gè)數(shù)經(jīng)402傳到緩存器41，而緩存器41的鎖存信號(hào)是由計(jì)數(shù)器30輸出的最高位403決定，使此BRM在周期的一開(kāi)始將資料鎖存進(jìn)緩存器中。計(jì)數(shù)器30的信號(hào)來(lái)源為輸入時(shí)間脈沖401，其計(jì)數(shù)值輸出404接到內(nèi)存42的列地址(Row Address)，而內(nèi)存42的行地址(Column Address)由緩存器41的輸出405決定，即使用者可設(shè)定要輸出的脈沖數(shù)。
如圖8所示的內(nèi)存42內(nèi)事先存放經(jīng)過(guò)本發(fā)明波形的函數(shù)演算所得的數(shù)值，以傳送三位數(shù)字信息(N＝3)為例，代入本發(fā)明波形的函數(shù)演算求得P＝0，1，2，3，4，5，6，7及基本工作時(shí)間脈沖t＝0，1，2，3，4，5，6，7時(shí)的狀態(tài)如下…N＝3，P＝1，t＝3，2N＝23＝8status＝AveragePulseGenerator(t，N，P)＝-(-1)round(t/8)＝-(-1)round(3/8)＝-(-1)(0)＝-1N＝3，P＝1，t＝4status＝AveragePulseGenerator(t，N，P)＝-(-1)round(t/8)＝-(-1)(1)＝+1…
N＝3，P＝5，t＝3status＝AveragePulseGenerator(t，N，P)＝-(-1)[Round(t/8)+Round(t*4/8)]＝-(-1)[Round(3/8)+Round(3*4/8)]＝-(-1)[Round(0.375)+Round(1.5)]＝-(-1)
＝-1N＝3，P＝5，t＝4status＝AveragePulseGenerator(t，N，P)＝-(-1)[Round(t/8)+Round(t*4/8)]＝-(-1)[Round(4/8)+Round(4*4/8)]＝-(-1)[Round(0.5)+Round(2)]＝-(-1)[1+2]＝+1…N＝3，P＝6，t＝3status＝AveragePulseGenerator(t，N，P)＝-(-1)[Round(t*2/8)+Round(t*4/8)]＝-(-1)[Round(3*2/8)+Round(3*4/8)]＝-(-1)[Round(0.75)+Round(1.5)]＝-(-1)[1+2]＝+1N＝3，P＝6，t＝4status＝AveragePulseGenerator(t，N，P)＝-(-1)[Round(t*2/8)+Round(t*4/8)]＝-(-1)[Round(4*2/8)+Round(4*4/8)]＝-(-1)[Round(1)+Round(2)]＝-(-1)[1+2]＝+1…結(jié)果將-1部分以0取代，整理如表2，存放在內(nèi)存42中
表2

因?yàn)楸景l(fā)明的波形具有對(duì)稱(chēng)特性，同時(shí)配合計(jì)數(shù)器30，所以基本工作時(shí)間脈沖只須算到半個(gè)周期即可。而內(nèi)存42的行地址(Column Address)由緩存器41的輸出405決定，即使用者可設(shè)定要輸出的脈沖數(shù)，并用來(lái)控制內(nèi)存42的輸出406接到Fo即可得到如圖4的結(jié)果。
再配合圖9所示，是圖8所示一個(gè)三位計(jì)數(shù)器30的實(shí)體電路裝置，包括數(shù)個(gè)D型正反器31，32，33，34串接作為計(jì)數(shù)器，該D型正反器31，32，33，34為上緣觸發(fā)的型態(tài)，{Q4\，Q3\，Q2\，Q1\}為計(jì)數(shù)值，當(dāng)復(fù)位信號(hào)302為低電位時(shí)，{Q4\，Q3\，Q2\，Q1\}計(jì)數(shù)值為0，當(dāng)復(fù)位信號(hào)302為高電位時(shí)，D型正反器在接收到C0時(shí)間脈沖301輸入后，{Q4\，Q3\，Q2\，Q1\}開(kāi)始向下計(jì)數(shù)，將Q1\，Q2\，Q3\分別與Q4\經(jīng)XOR(異或)邏輯門(mén)35，36，37的邏輯運(yùn)算，可以得到{A2，A1，A0}為上下數(shù)計(jì)數(shù)，可滿足上下數(shù)的需求。在計(jì)數(shù)器復(fù)位歸零后，此{(lán)A2，A1，A0}地址根據(jù)時(shí)間脈沖變化的順序?yàn)?，1，2，3，4，5，6，7，7，6，5，4，3，2，1，0，即在完成上數(shù)后自動(dòng)下數(shù)，如此反復(fù)。各信號(hào)根據(jù)基本工作時(shí)間脈沖變化情況如表3
表3t Q4 Q3 Q2 Q1 A2 A1 A0 {A2，A1，A0}01111000011110001121101010231100011341011100451010101561001110671000111780111111790110110610 0101101511 0100100412 0011011313 0010010214 0001001115 00000000實(shí)施例二如圖10所示，利用數(shù)字邏輯電路產(chǎn)生并同時(shí)輸出本發(fā)明波形的發(fā)送端BRM實(shí)體電路裝置，包含一個(gè)計(jì)數(shù)器50、資料緩存器41、基本工作頻率產(chǎn)生器60、選波器70及脈沖合成器80 。使用者要求輸出脈沖個(gè)數(shù)經(jīng)902傳到緩存器41，而緩存器41的鎖存信號(hào)是由計(jì)數(shù)器50輸出的最高位903決定，使此BRM在周期的一開(kāi)始將資料鎖存進(jìn)緩存器中。計(jì)數(shù)器50的信號(hào)來(lái)源為輸入時(shí)間脈沖901，其計(jì)數(shù)值輸出904接到基頻產(chǎn)生器60產(chǎn)生基本脈沖906，再經(jīng)選波器70選擇適用的基本脈沖，選擇的方法則是由資料緩存器41的值905決定，即使用者可設(shè)定要輸出的脈沖數(shù)。選出的基本脈沖907最后經(jīng)過(guò)脈沖合成器80合成出所要的輸出脈沖。
如圖11所示，為圖10所示一個(gè)三位計(jì)數(shù)器50的實(shí)施例，包括數(shù)個(gè)D型正反器51，52，53串接作為計(jì)數(shù)器，D型正反器51，52，53為上緣觸發(fā)的型態(tài)，{C3，C2，C1}為計(jì)數(shù)值，當(dāng)復(fù)位端信號(hào)502為低電位時(shí)，{C3，C2，C1}計(jì)數(shù)值為0，當(dāng)復(fù)位端信號(hào)502為高電位時(shí)，D型正反器51在接收到C0輸入時(shí)間脈沖501輸入后，{C3，C2，C1}開(kāi)始計(jì)數(shù)。
再配合圖12a所示，為圖10所示一個(gè)三位基頻產(chǎn)生器60的實(shí)施例，包括有數(shù)個(gè)XOR門(mén)61、62及63。將C0輸入時(shí)間脈沖601與計(jì)數(shù)器50的C1計(jì)數(shù)器值602經(jīng)XOR門(mén)61邏輯運(yùn)算后，可以得到M0基本時(shí)間脈沖605 。將計(jì)數(shù)器50的C1計(jì)數(shù)器值602與計(jì)數(shù)器50的C2計(jì)數(shù)器值603經(jīng)XOR門(mén)62邏輯運(yùn)算后，可以得到M1基本時(shí)間脈沖606。將計(jì)數(shù)器50的C2計(jì)數(shù)器值603與計(jì)數(shù)器50的C3計(jì)數(shù)器值604經(jīng)XOR門(mén)63邏輯運(yùn)算后，可以得到M2基本時(shí)間脈沖607。
圖12b是圖10中三位的基頻產(chǎn)生器60另一實(shí)施例。C0輸入時(shí)間脈沖611、計(jì)數(shù)器50的C1計(jì)數(shù)器值614及計(jì)數(shù)器50的C1計(jì)數(shù)器值614，分別作為負(fù)緣觸發(fā)D型正反器64，65，66的鎖存信號(hào)源。將負(fù)緣觸發(fā)D型正反器64，65，66的Q\輸出613，615，617分別接回自己的D輸入，如此，輸出的613，615，617信號(hào)即為基本時(shí)間脈沖M0，M1，M2。當(dāng)復(fù)位端信號(hào)612為低電位時(shí)，M0，M1，M2輸出亦為低電位，當(dāng)復(fù)位端信號(hào)612為高電位時(shí)，M0，M1，M2分別根據(jù)輸入的C0，C1，C2的時(shí)間脈沖變化而改變。
圖12a、12b輸出的基本時(shí)間脈沖M0，M1，M2的波形與本發(fā)明的波形相同。
又根據(jù)圖11所示，選波器70是將基頻產(chǎn)生器60產(chǎn)生的基本時(shí)間脈沖906根據(jù)資料緩存器41的二進(jìn)制數(shù)值905，即使用者設(shè)定要輸出的脈沖數(shù)，來(lái)選擇基本時(shí)間脈沖，所以是將基本時(shí)間脈沖906與對(duì)應(yīng)的資料緩存器41的輸出位905作AND的邏輯運(yùn)算，因?yàn)槿魏芜壿嬛蹬c1(高電位)作AND門(mén)的邏輯運(yùn)算，其結(jié)果仍為它本身，而任何作何邏輯值與0(低電位)作AND門(mén)的邏輯運(yùn)算，其結(jié)果必定為0，利用這一特性，即可選出想要的基本時(shí)間脈沖。而脈沖合成器80則是將選到的基本時(shí)間脈沖907作XOR門(mén)的運(yùn)算，即可以得到本發(fā)明的波形，如圖4、圖5。
實(shí)施例三如圖13所示，為信號(hào)接收端以計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)從信號(hào)發(fā)送端發(fā)送的脈沖數(shù)目，讀取后清除的實(shí)體電路。表示數(shù)值的脈沖信號(hào)952及表示方向的方向信號(hào)951分別輸入計(jì)數(shù)器95。計(jì)數(shù)器95會(huì)根據(jù)方向951決定上數(shù)或下數(shù)。每當(dāng)952有一個(gè)上升緣或下降即計(jì)數(shù)一次。接收端數(shù)字系統(tǒng)根據(jù)讀取周期，固定由954送入讀取信號(hào)由953的數(shù)字阜讀取計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。在讀取值的同時(shí)954讀取信號(hào)也觸發(fā)復(fù)位，將計(jì)數(shù)器復(fù)位為零以備計(jì)數(shù)下一個(gè)周期的脈沖數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖的波形，其特征在于該波形是由傳輸周期基本時(shí)間脈沖的2的指數(shù)倍波寬的兩種半波所均勻組合而成，在基本工作時(shí)間脈沖周期為傳輸脈沖數(shù)目的整數(shù)倍時(shí)，該波形的各方波波寬相等且均勻分布于整個(gè)傳輸周期的理想均勻方波，在基本工作時(shí)間脈沖周期為傳輸脈沖數(shù)目的非整數(shù)倍時(shí)，該波形由一種基本方波、及另外一種波寬為基本方波兩倍的方波的半波所均勻混合組成，且均勻分布于整個(gè)傳輸周期；該波形是以周期的一半作分隔為對(duì)稱(chēng)，具有2倍數(shù)重現(xiàn)性；該波形所對(duì)應(yīng)的邏輯狀態(tài)，在一個(gè)周期的開(kāi)始及結(jié)束，其邏輯必固定為0或1；該波形所傳送的脈沖數(shù)，與波寬相等且均勻分布的理想均勻方波波形所傳送的脈沖數(shù)比較，最多僅差半個(gè)脈沖。
2.一種產(chǎn)生如權(quán)利要求1的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形的方法，其步驟包含a.訂立基本工作時(shí)間脈沖點(diǎn)t；b.設(shè)定一周期儲(chǔ)存的位數(shù)N，即以N位來(lái)儲(chǔ)存一周期可輸出的脈沖數(shù)；c.計(jì)算出一周期的時(shí)間T；d.設(shè)定一周期要傳遞的脈沖數(shù)P；e.計(jì)算輸出波形在一時(shí)間周期T內(nèi)各基本工作時(shí)間脈沖t的0與1的邏輯狀態(tài)；f.輸出均勻脈沖波形向量資料，即累計(jì)步驟e所得該時(shí)間周期T內(nèi)的該N位的波形邏輯狀態(tài)計(jì)算結(jié)果來(lái)輸出脈沖波形的向量資料；g.由發(fā)送端以各時(shí)間周期T具有脈沖數(shù)P而輸出發(fā)送均勻脈沖給接收端，即根據(jù)發(fā)送端利用固定時(shí)間脈沖及數(shù)字邏輯，將步驟f所得的均勻脈沖波形向量資料循序以均勻脈沖方式輸出；h.接收端以計(jì)數(shù)所收到的波數(shù)，即接收端以計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)所收到的波數(shù)；以及i.接收端讀取計(jì)數(shù)值，即接收端在接收波數(shù)后，以固定的取樣頻率讀取計(jì)數(shù)值；其特征在于，根據(jù)上述的各步驟，使信號(hào)發(fā)送端上的每個(gè)取樣周期內(nèi)產(chǎn)生如權(quán)利要求1的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形向量，然后利用固定時(shí)間脈沖，將該脈沖波形向量循序輸出，或者是利用一數(shù)字邏輯裝置產(chǎn)生并同時(shí)輸出該波形；在信號(hào)接收端上則以一計(jì)數(shù)器裝置計(jì)數(shù)所接收的波數(shù)，再以固定的取樣頻率讀取該計(jì)數(shù)值，讀出如權(quán)利要求1的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形。
3.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于，該步驟c中的周期時(shí)間T，其值為(T)＝2N+1個(gè)基本工作時(shí)間脈沖。
4.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于，該步驟d中的一周期要傳送的脈沖數(shù)P，其值P≤2N-1。
5.一種傳輸高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖的裝置，其包含有一信號(hào)發(fā)送端，包括有一計(jì)數(shù)器、緩存器及內(nèi)存，其中內(nèi)存內(nèi)部預(yù)先儲(chǔ)存有如權(quán)利要求1所述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形的向量資料，該緩存器具有一輸入端，用來(lái)輸入輸出脈沖個(gè)數(shù)，而緩存器的鎖存信號(hào)是由計(jì)數(shù)器輸出的最高位決定，周期的一開(kāi)始將資料鎖存進(jìn)緩存器中，而計(jì)數(shù)器的信號(hào)來(lái)源為一輸入時(shí)間脈沖，其計(jì)數(shù)值輸出端則連接到內(nèi)存的列地址，而內(nèi)存的行地址則連接到緩存器的輸出端，通過(guò)由緩存器及計(jì)數(shù)器共同控制內(nèi)存輸出設(shè)定要輸出的脈沖數(shù)及波形；以及，一信號(hào)接收端，至少包括有一計(jì)數(shù)器，接收來(lái)自信號(hào)發(fā)送端表示數(shù)值的脈沖信號(hào)及表示方向的方向信號(hào)，根據(jù)方向信號(hào)決定上數(shù)或下數(shù)，且每當(dāng)脈沖信號(hào)有一個(gè)上升緣或下降即計(jì)數(shù)一個(gè)脈沖數(shù)，并具有一讀取控制端，以讀取周期固定由讀取控制端送入讀取信號(hào)，再由一數(shù)字端口讀出計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，在讀取該計(jì)數(shù)值的同時(shí)，讀取控制端的讀取信號(hào)同時(shí)觸發(fā)復(fù)位，將計(jì)數(shù)器復(fù)位為零，以計(jì)數(shù)下一個(gè)周期的脈沖數(shù)，其特征在于，信號(hào)發(fā)送端上的每個(gè)取樣周期內(nèi)產(chǎn)生如權(quán)利要求1的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形向量，然后利用固定時(shí)間脈沖，將該脈沖波形向量循序輸出，或者是利用一數(shù)字邏輯裝置產(chǎn)生并同時(shí)輸出該波形；在信號(hào)接收端上則以一計(jì)數(shù)器裝置計(jì)數(shù)所接收的波數(shù)，再以固定的取樣頻率讀取該計(jì)數(shù)值，讀出如權(quán)利要求1的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形。
6.如權(quán)利要求5所述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖裝置，其特征在于，該信號(hào)發(fā)送端的內(nèi)存為只讀存儲(chǔ)器構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求5所述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖裝置，其特征在于，該信號(hào)發(fā)送端的計(jì)數(shù)器由數(shù)個(gè)D型正反器串接及異或門(mén)邏輯電路構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求5所述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖裝置，其特征在于，該D型正反器為上緣觸發(fā)的型態(tài)。
9.一種傳輸高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖的裝置，其包含有一信號(hào)發(fā)送端，包括有一計(jì)數(shù)器、緩存器、基頻產(chǎn)生器、選波器及脈沖合成器，其中緩存器具有一輸入端，可供輸入輸出脈沖個(gè)數(shù)設(shè)定資料，而緩存器的鎖存信號(hào)是由計(jì)數(shù)器輸出的最高位決定，而在周期的一開(kāi)始將資料鎖存進(jìn)緩存器中，而計(jì)數(shù)器由一輸入時(shí)間脈沖提供信號(hào)來(lái)源，并具有一計(jì)數(shù)值輸出端連接到基頻產(chǎn)生器，用基頻產(chǎn)生器產(chǎn)生一基本脈沖，再經(jīng)選波器選擇適用的基本脈沖，其選擇方式是由資料緩存器的輸出值決定，即通過(guò)設(shè)定要輸出的脈沖數(shù)，而選波器選出的基本脈沖最后經(jīng)過(guò)脈沖合成器合成出所要的輸出脈沖數(shù)及波形；以及，一信號(hào)接收端，至少包括有一計(jì)數(shù)器，接收來(lái)自信號(hào)發(fā)送端表示數(shù)值的脈沖信號(hào)及表示方向的方向信號(hào)，根據(jù)方向信號(hào)決定上數(shù)或下數(shù)，且每當(dāng)脈沖信號(hào)有一個(gè)上升緣或下降即計(jì)數(shù)一個(gè)脈沖數(shù)，并具有一讀取控制端，以讀取周期固定由讀取控制端送入讀取信號(hào)，再由一數(shù)字端口讀出計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，在讀取該計(jì)數(shù)值的同時(shí)，讀取控制端的讀取信號(hào)同時(shí)觸發(fā)復(fù)位，將計(jì)數(shù)器復(fù)位為零，以計(jì)數(shù)下一個(gè)周期的脈沖數(shù)；其特征在于，信號(hào)發(fā)送端上的每個(gè)取樣周期內(nèi)產(chǎn)生如權(quán)利要求1的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形向量，然后利用固定時(shí)間脈沖，將該脈沖波形向量循序輸出，或者是利用一數(shù)字邏輯裝置產(chǎn)生并同時(shí)輸出該波形；在信號(hào)接收端上則以一計(jì)數(shù)器裝置計(jì)數(shù)所接收的波數(shù)，再以固定的取樣頻率讀取該計(jì)數(shù)值，讀出如權(quán)利要求1的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖波形。
10.如權(quán)利要求9所述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖裝置，其特征在于，該信號(hào)發(fā)送端的內(nèi)存為只讀存儲(chǔ)器構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求9所述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖裝置，其特征在于，該信號(hào)發(fā)送端的計(jì)數(shù)器為數(shù)個(gè)D型正反器串接構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求11所述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖裝置，其特征在于，該D型正反器為上緣觸發(fā)的型態(tài)。
13.如權(quán)利要求9所述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖裝置，其特征在于，該信號(hào)發(fā)送端的基頻產(chǎn)生器由數(shù)個(gè)異或門(mén)構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求9所述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖裝置，其特征在于，該信號(hào)發(fā)送端中的基頻產(chǎn)生器由數(shù)個(gè)D型正反器組成。
15.如權(quán)利要求14所述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖裝置，其特征在于，該D型正反器為負(fù)緣觸發(fā)的型態(tài)。
16.如權(quán)利要求9所述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖裝置，其特征在于，該信號(hào)發(fā)送端的選波器為與門(mén)所構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求9所述的高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖裝置，其特征在于，該信號(hào)發(fā)送端的脈沖合成器由異或門(mén)所構(gòu)成。
全文摘要
一種高速數(shù)字信號(hào)傳輸脈沖的波形，該波形是由傳輸周期基本時(shí)間脈沖的2的指數(shù)倍波寬的兩種半波所均勻組合而成，在基本工作時(shí)間脈沖周期為傳輸脈沖數(shù)目的整數(shù)倍時(shí)，該波形的各方波波寬相等且均勻分布于整個(gè)傳輸周期的理想均勻方波，在基本工作時(shí)間脈沖周期為傳輸脈沖數(shù)目的非整數(shù)倍時(shí)，該波形由一種基本方波及另外一種波寬為基本方波兩倍的方波的半波所均勻混合組成，且均勻分布于整個(gè)傳輸周期；該波形是以周期的一半作分隔為對(duì)稱(chēng)，具有2倍數(shù)重現(xiàn)性；該波形所對(duì)應(yīng)的邏輯狀態(tài)，在一個(gè)周期的開(kāi)始及結(jié)束，其邏輯必固定為0或1；該波形所傳送的脈沖數(shù)，與波寬相等且均勻分布的理想均勻方波波形所傳送的脈沖數(shù)比較，最多僅差半個(gè)脈沖。
文檔編號(hào)H03L7/18GK1527483SQ0310519
公開(kāi)日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2003年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月6日
發(fā)明者江士標(biāo), 李棟梁, 楊啟明, 張新民, 黃全富 申請(qǐng)人:視動(dòng)自動(dòng)化科技股份有限公司