專利名稱：動(dòng)態(tài)限幅電平檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)限幅電平檢測(cè)器。具體的，本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)二進(jìn)制信號(hào)的檢測(cè)器，具有用于動(dòng)態(tài)調(diào)整限幅電平的電路。
一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)的兩個(gè)信號(hào)電平通常稱為“高”和“低”，并且可以分別表示為邏輯“1”和“0”?！案摺彪娖娇梢缘扔谝粋€(gè)例如+5V的信號(hào)電平，而“低”電平可以等于一個(gè)例如-5V或地(即0V)的信號(hào)電平。當(dāng)重新獲得一個(gè)傳輸?shù)亩M(jìn)制信號(hào)時(shí)，必須確定哪個(gè)信號(hào)部分是高電平和哪個(gè)信號(hào)部分是低電平。為此，通常設(shè)置一個(gè)閾值電平為接近于高和低信號(hào)電平之間的一半。任何超過(guò)這個(gè)閾值或“限幅電平”的信號(hào)電平被認(rèn)為是表示了一個(gè)高電平，否則將該信號(hào)分類為低電平。
在存在噪聲的情況下，可能引入誤差。在低電平信號(hào)部分出現(xiàn)的噪聲峰值可以超過(guò)該限幅電平，從而錯(cuò)誤的檢測(cè)到一個(gè)高電平，并且反之亦然。
美國(guó)專利No.4707740披露了一種同步檢測(cè)器，用于從一個(gè)視頻信號(hào)中重新獲得一個(gè)同步信號(hào)。在該視頻信號(hào)的一個(gè)低電平(“同步脈沖頂部”)部分期間，調(diào)整一個(gè)限幅電平信號(hào)。為此，一個(gè)噪聲檢測(cè)器提供一個(gè)輸出，該輸出表示在這個(gè)低電平信號(hào)部分期間的平均噪聲。這個(gè)噪聲檢測(cè)器輸出用于在低電平信號(hào)部分期間產(chǎn)生一個(gè)正限幅電平偏移，并且在高電平信號(hào)部分期間產(chǎn)生一個(gè)同樣幅度的負(fù)偏移。因而，在高電平信號(hào)部分期間的限幅電平偏移不是基于在那些部分內(nèi)的實(shí)際噪聲或信號(hào)電平的，而是基于一個(gè)估算的電平。這可以引起檢測(cè)誤差。另外，這種現(xiàn)有技術(shù)的裝置不適于進(jìn)行不同信號(hào)的處理。
因此，本發(fā)明提供了一種檢測(cè)器，用于檢測(cè)一種差分二進(jìn)制信號(hào)，差分二進(jìn)制信號(hào)具有在第一周期內(nèi)的第一信號(hào)電平和在第二周期內(nèi)的第二信號(hào)電平，該檢測(cè)器包括-一個(gè)幅值檢測(cè)電路，用于產(chǎn)生一個(gè)幅值信號(hào)，指示該二進(jìn)制信號(hào)的第一和第二周期的幅值，-一個(gè)限幅電平檢測(cè)電路，用于產(chǎn)生一個(gè)限幅電平信號(hào)，指示要施加到該二進(jìn)制信號(hào)的平均限幅電平，
-一個(gè)輸出電路，用于輸出所檢測(cè)的二進(jìn)制信號(hào)，-一個(gè)偏移電路(offset circuit)，用于響應(yīng)于輸出的二進(jìn)制信號(hào)、限幅電平信號(hào)和幅值信號(hào)來(lái)產(chǎn)生一個(gè)限幅電平偏移信號(hào)(offsetsignal)，和-一個(gè)連接到輸出電路的電平移位電路，用于響應(yīng)于限幅電平移位信號(hào)電平位移該二進(jìn)制信號(hào)，其中連接這些所述電路，以便在第一周期內(nèi)使用第一限幅電平和在第二周期內(nèi)使用第二限幅電平來(lái)檢測(cè)該差分二進(jìn)制信號(hào)，并且其中所有所述電路都是差動(dòng)電路。
通過(guò)使用第一和第二信號(hào)電平的幅值信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)限幅電平偏移信號(hào)，其反映了在兩個(gè)電平內(nèi)的實(shí)際信號(hào)和噪聲信號(hào)，并且因此更精確的確定了限幅電平的移位。這又減少了檢測(cè)誤差的數(shù)量。
通過(guò)使用差動(dòng)電路，例如一個(gè)差動(dòng)限幅電平檢測(cè)電路、一個(gè)差動(dòng)幅值檢測(cè)電路、一個(gè)差動(dòng)輸出電路、一個(gè)差動(dòng)偏移電路和一個(gè)差動(dòng)電平移位電路，能夠一直處理差動(dòng)信號(hào)。
有利的是，本發(fā)明的檢測(cè)器可以進(jìn)一步包括一個(gè)連接到幅值檢測(cè)電路的第一附加電平移位電路和/或一個(gè)連接到限幅電平檢測(cè)電路的第二附加電平移位電路。
優(yōu)選的，該檢測(cè)器進(jìn)一步包括一個(gè)去耦電路，用于在將二進(jìn)制電平供給其它電路前對(duì)其進(jìn)行去耦。這樣一個(gè)去耦電路可以包括一個(gè)單獨(dú)的電容器，該電容器串聯(lián)連接到每個(gè)輸入端子。
本發(fā)明還提供了一個(gè)偏移電路，用于一個(gè)如上限定的檢測(cè)器中，該偏移電路包括-一個(gè)第一差動(dòng)放大器，用于處理檢測(cè)到的差分二進(jìn)制信號(hào)，和-至少一個(gè)第二差動(dòng)放大器，用于處理限幅電平信號(hào)及其反向的信號(hào)(inverse)。
在該偏移電路中也可以出現(xiàn)其它的差動(dòng)放大器或非差動(dòng)放大器。為了允許迅速改變信號(hào)電平，放大器最好包括雙極NPN晶體管。
參照附圖中所示的示例性實(shí)施例，將在下面進(jìn)一步解釋本發(fā)明，其中

圖1示例性的示出了本發(fā)明的檢測(cè)器的方塊圖2示例性的示出了本發(fā)明的檢測(cè)器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；圖3示例性的示出了在圖1的檢測(cè)器中的不同信號(hào)電平的例子。
在圖1中示出的檢測(cè)器1僅做為非限制性的例子，檢測(cè)器1包括輸入端子10，用于接收具有相互反相的分量I和Q的二進(jìn)制信號(hào)Vin。第一、第二和第三電平移位電路6、7和8通過(guò)去耦電容器9連接到輸入端子10。第一、第二和第三電平移位電路6、7和8的輸出分別連接到一個(gè)幅值檢測(cè)電路2、一個(gè)限幅電平檢測(cè)電路3和一個(gè)輸出電路4，幅值檢測(cè)電路2用于產(chǎn)生一個(gè)幅值信號(hào)，指示該二進(jìn)制信號(hào)幅值，限幅電平檢測(cè)電路3用于產(chǎn)生一個(gè)限幅電平信號(hào)，指示要施加到該二進(jìn)制信號(hào)的平均限幅電平，輸出電路4連接到輸出端子11，用于輸出所檢測(cè)的二進(jìn)制信號(hào)。輸出電路4在所示的實(shí)施例中由一個(gè)限幅電路構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，提供一個(gè)偏移電路5，用于根據(jù)所檢測(cè)的二進(jìn)制信號(hào)、幅值信號(hào)和限幅電平信號(hào)來(lái)產(chǎn)生一個(gè)限幅電平偏移信號(hào)。為此，如輸出電路(限幅器)4的輸出那樣，幅值檢測(cè)電路2和限幅電平電路3的輸出連接到偏移電路5。這允許偏移電路5產(chǎn)生一個(gè)限幅電平偏移信號(hào)，該信號(hào)考慮到了所檢測(cè)的二進(jìn)制信號(hào)，并且該信號(hào)因此可以根據(jù)信號(hào)周期進(jìn)行改變當(dāng)信號(hào)電平為高時(shí)，最好降低該限幅電平，而當(dāng)信號(hào)電平為低時(shí)，最好升高該限幅電平。由電平移位電路6對(duì)此發(fā)生影響，電平移位電路6響應(yīng)于限幅電平移位信號(hào)電平位移該二進(jìn)制信號(hào)，并且從而相對(duì)于該信號(hào)電平偏移限幅電平。
在圖2實(shí)施例中，所有所述電路2、3、4、5、6實(shí)現(xiàn)為差動(dòng)電路，即，它們能夠處理差動(dòng)信號(hào)。電阻R1～R4與相關(guān)的晶體管T1～T20一起構(gòu)成了電平移位電路6、7和8，用虛線圍繞，晶體管T1～T20控制流過(guò)這些電阻R1～R4的電流。如能夠看到的，構(gòu)成第一和第二差動(dòng)放大器的晶體管T1～T8和T9～T16用于這個(gè)目的。
構(gòu)成第一差動(dòng)放大器的NPN雙極晶體管T1～T8形成了電平移位電路6(圖1)。晶體管T1、T3、T5和T7的發(fā)射極連接到一個(gè)第一發(fā)射極連接點(diǎn)20。同樣，晶體管T2、T4、T6和T8的發(fā)射極連接到一個(gè)第二發(fā)射極連接點(diǎn)21。晶體管T1、T2、T7和T8的基極相互連接，并形成了一個(gè)第一基極連接點(diǎn)22。晶體管T3、T4、T5和T6的基極相互連接，并形成了一個(gè)第二基極連接點(diǎn)23。晶體管T1的集電極連接到晶體管T4的集電極，并且通過(guò)一個(gè)去耦電容器9連接到電路的輸入端子Q。晶體管T2的集電極連接到晶體管T3的集電極，并且通過(guò)一個(gè)去耦電容器9連接到電路的輸入端子I。晶體管T5的集電極連接到晶體管T8的集電極和電阻R1的第一端，電阻R1的第二端連接到晶體管T1和T4的集電極。晶體管T6和T7的集電極連接到第二電阻R2的一端，第二電阻R2的另一端連接到晶體管T2和T3的集電極。
構(gòu)成第二差動(dòng)放大器的雙極晶體管T9～T16實(shí)現(xiàn)了一個(gè)電平移位電路8(圖1)。晶體管T9和T12這樣設(shè)置，即它們的發(fā)射極電流基本上是任何一個(gè)晶體管T10、T11、T13、T14和T15的發(fā)射極電流的四倍。
晶體管T9、T11、T13和T15的基極連接到一個(gè)第三基極連接點(diǎn)24。晶體管T10、T12、T14和T16的基極連接到一個(gè)第四基極連接點(diǎn)25。晶體管T9和T10的發(fā)射極連接到一個(gè)第三發(fā)射極連接點(diǎn)26。晶體管T11和T12的發(fā)射極連接到一個(gè)第四發(fā)射極連接點(diǎn)27。晶體管T13和T14的發(fā)射極連接到一個(gè)第五發(fā)射極連接點(diǎn)28，并且晶體管T15和T16的發(fā)射極連接到一個(gè)第六發(fā)射極連接點(diǎn)29。晶體管T9和T12的集電極連接到第二發(fā)射極連接點(diǎn)21，并且晶體管T10和T11的集電極連接到第一發(fā)射極連接點(diǎn)20。晶體管T13的集電極連接到電阻R1的一端，晶體管T5和T8的集電極連接到這端。晶體管T14的集電極連接到電阻R2的一端，晶體管T6和T7的集電極連接到這端。
晶體管T15的集電極連接到電阻R3的一端，電阻R3的另一端通過(guò)去耦電容9連接到輸入端子I。晶體管T16的集電極連接到電阻R4的一端，電阻R4的另一端通過(guò)它的相關(guān)去耦電容9連接到輸入端子Q。
雙極NPN晶體管T17～T20形成了圖1的電平移位電路7。晶體管T17～T20的發(fā)射極連接到用一個(gè)短水平線表示的信號(hào)地線，并且晶體管T17～T20的基極連接到第五基極連接點(diǎn)30。晶體管T7的集電極連接到第四發(fā)射極連接點(diǎn)27。晶體管T18的集電極連接到第三發(fā)射極連接點(diǎn)26。晶體管T19的集電極連接到第五發(fā)射極連接點(diǎn)28，并且晶體管T20的集電極連接到第六發(fā)射極連接點(diǎn)29。幅值檢測(cè)電路2的輸出連接到第五基極連接點(diǎn)30。幅值檢測(cè)電路2的輸入通過(guò)各自的去耦電容9連接到輸入端子I、Q。
限幅電平檢測(cè)電路3的輸入分別連接到晶體管T15和T16的集電極，并且限幅電平檢測(cè)電路3的輸出分別連接到第三基極連接點(diǎn)24和第四基極連接點(diǎn)25。
輸出電路4的輸出分別連接到第一基極連接點(diǎn)22和第二基極連接點(diǎn)23。輸出電路4的輸出分別連接到電阻R1和R2一端，晶體管T4、T6、T14的集電極和晶體管T3、T5、T8、T13的集電極分別連接到這兩端。
輸出電路4的輸出信號(hào)在輸出端11表示為Vout，如圖2中所示。
如圖2所示，由幅值檢測(cè)電路2輸出的幅值信號(hào)Vcon，控制經(jīng)由晶體管T17～T20而流過(guò)該檢測(cè)器電路的總電流，同時(shí)由限幅電平檢測(cè)電路3輸出的限幅電平信號(hào)(與其反向的信號(hào)一起)，調(diào)節(jié)通過(guò)晶體管T9～T16的電平移位。所檢測(cè)的輸出電路或限幅器4的信號(hào)輸出導(dǎo)致了一個(gè)最終的電平移位，該電平移位等于由晶體管T1～T8偏移的限幅電平。
電平移位電路的電流輸入I連接到50Ω阻抗Z。輸入信號(hào)Vin與一種通用模式電平是有差別的，由幅值檢測(cè)電路2設(shè)置通用模式電平。通過(guò)這種通用模式電平，設(shè)置了相對(duì)于輸入幅值的所有參數(shù)。即，差動(dòng)輸入電流Ie和If設(shè)置為這樣Ie＝If＝(Ia+Ib+Ic+Id)/2其中Ia、Ib、Ic和Id分別是晶體管T20、T19、T17和T18的集電極電流。
如果電流Ia、Ib、Ic和Id相等，每個(gè)具有值I，那么流過(guò)50Ω阻抗的電流，即流過(guò)優(yōu)選實(shí)施例中的電阻的電流，分別為大約2*I。
選擇電阻R1～R4具有相等的值R。在50Ω阻抗Z和值R之間的關(guān)系決定了最大限幅電平。
通過(guò)在第二差動(dòng)放大器中4∶1或1∶4的電流關(guān)系，(即發(fā)射極電流和發(fā)射極基板表面的關(guān)系)能夠提供一個(gè)靜態(tài)偏移(static offset)。這將參照?qǐng)D3進(jìn)一步說(shuō)明。
圖3中所示的二進(jìn)制信號(hào)T具有兩個(gè)信號(hào)電平，在第一周期內(nèi)的高信號(hào)電平(可以表示為邏輯“1”)和在第二周期內(nèi)的低信號(hào)電平(可以表示為邏輯“0”)。噪聲破壞了兩個(gè)信號(hào)電平。在所示的例子中，在第一周期內(nèi)的噪聲電平大于在第二周期內(nèi)的噪聲電平。然而，對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)這不是必不可少的。應(yīng)當(dāng)這樣選擇限幅電平，即在第一周期內(nèi)檢測(cè)到一個(gè)高電平和在第二周期內(nèi)檢測(cè)到一個(gè)低電平。如能夠看到的，基本或平均限幅電平a設(shè)置成低于零信號(hào)電平b。另外，設(shè)置該限幅電平在第一周期內(nèi)較低(在本實(shí)施例中判定“1”)和在第二周期內(nèi)較高(在本實(shí)施例中判定“0”)，從而分別導(dǎo)致偏移限幅電平c和d。為這些偏移限幅電平設(shè)置最小和最大值。在圖3所示的例子中，最小值min與第一周期的偏移限幅電平c一致，而最大電平max大于第二周期的偏移限幅電平d。如果偏移為零，那么產(chǎn)生了基本限幅電平a。
本發(fā)明的檢測(cè)器特別適用于用在光鏈路內(nèi)的互阻抗放大器和限幅器。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且可以進(jìn)行多種修改和附加，而不脫離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)器，用于檢測(cè)一種差分二進(jìn)制信號(hào)，差分二進(jìn)制信號(hào)具有在第一周期內(nèi)的第一信號(hào)電平和在第二周期內(nèi)的第二信號(hào)電平，該檢測(cè)器包括-一個(gè)幅值檢測(cè)電路，用于產(chǎn)生一個(gè)幅值信號(hào)，指示該二進(jìn)制信號(hào)的第一和第二周期的幅值，-一個(gè)限幅電平檢測(cè)電路，用于產(chǎn)生一個(gè)限幅電平信號(hào)，指示要施加到該二進(jìn)制信號(hào)的平均限幅電平，-一個(gè)輸出電路，用于輸出所檢測(cè)的二進(jìn)制信號(hào)，-一個(gè)偏移電路，用于響應(yīng)于輸出的二進(jìn)制信號(hào)、限幅電平信號(hào)和幅值信號(hào)來(lái)產(chǎn)生一個(gè)限幅電平偏移信號(hào)，和-一個(gè)連接到輸出電路(4)的電平移位電路，用于響應(yīng)于限幅電平移位信號(hào)電平位移該二進(jìn)制信號(hào)，其中連接這些所述電路，以便在第一周期內(nèi)使用第一限幅電平和在第二周期內(nèi)使用第二限幅電平來(lái)檢測(cè)該差分二進(jìn)制信號(hào)，并且其中所有所述電路都是差動(dòng)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種檢測(cè)器，其中輸出電路包括一個(gè)限幅電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的一種檢測(cè)器，進(jìn)一步包括一個(gè)連接到幅值檢測(cè)電路的第一附加電平移位電路和/或一個(gè)連接到限幅電平檢測(cè)電路的第二附加電平移位電路。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的一種檢測(cè)器，進(jìn)一步包括一個(gè)去耦電路，用于在將二進(jìn)制信號(hào)供給其它電路前對(duì)其進(jìn)行去耦。
5.一種偏移電路，用在根據(jù)任一前述權(quán)利要求的一種檢測(cè)器中，該偏移電路包括-一個(gè)第一差動(dòng)放大器，用于處理檢測(cè)到的差分二進(jìn)制信號(hào)，和-至少一個(gè)第二差動(dòng)放大器，用于處理限幅電平信號(hào)及其反向的信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5或6的一種偏移電路，其中將限幅電平偏移信號(hào)限制為一個(gè)最大和最小值。
全文摘要
一種檢測(cè)器(1)用于檢測(cè)一種差分二進(jìn)制信號(hào)(Vin)，差分二進(jìn)制信號(hào)(Vin)具有在第一周期內(nèi)的第一信號(hào)電平和在第二周期內(nèi)的第二信號(hào)電平，該檢測(cè)器(1)包括一個(gè)偏移電路(5)，用于響應(yīng)于檢測(cè)的二進(jìn)制信號(hào)(Vout)、幅值信號(hào)(Vcon)和限幅電平信號(hào)來(lái)產(chǎn)生一個(gè)限幅電平偏移信號(hào)。在第一周期內(nèi)使用第一限幅電平和在第二周期內(nèi)使用第二限幅電平來(lái)檢測(cè)該差分二進(jìn)制信號(hào)。
文檔編號(hào)H04L25/06GK1689293SQ03824265
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2003年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月17日
發(fā)明者R·J·海納 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司