专利名称：突发模式数据恢复电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种突发模式数据信号的接收技术，更确切地说是涉及一种突发模式数据恢复电路，主要用于接收从直流DC至100MHZ的突发数据信号。
目前，接收突发模式数据信号通常采用两种方法固定阀值法和自动调整阀值法。其中的固定阀值法，是固定信号的判决阀值，又可有两种实现方案，即单端放大比较法及差分放大比较法，单端放大比较法的实现电路、判决结果及判决误码的产生原因分别示于
图1、图2、图3，差分放大比较法的实现电路、判决结果及判决误码的产生原因分别示于图4、图5、图6，而图7、图8则分别示出自动调整阀值法的实现电路及判决结果。
参见图1至图3，单端放大比较法的实现电路由前置放大器11连接判决放大器12构成，将输入的突发数据信号送入前置放大器11进行预放大，放大后的数据信号Vi送判决放大器(快速比较器)12，与预定的判决阀值Vref进行比较，当信号电平Vi大于判决阀值Vref时，由判决放大器12输出的经恢复后的数据Vo为高电平，反之，当信号电平Vi小于判决阀值Vref时，由判决放大器12输出的经恢复后的数据Vo为低电平，正常的判决结果如图2中所示。但由于判决阀值Vref是固定的，而接收数据的电平是会有变化的，当接收数据的电平幅值发生较大变化时，如图3中所示的Vi1、Vi2、Vi3，恢复出的数据Vo1、Vo2、Vo3的占空比将会发生较大变化，如图3中所示，从而寻致判决出的数据出现误码。
参见图4至图6，差分放大比较法的实现电路由前置放大器41连接判决放大器42构成，将输入的突发数据信号送入前置放大器41进行预放大，放大后的数据信号Vi送判决放大器42，与预定的判决阀值Vref＝1/Vp-p进行比较，当信号电平Vi大于判决阀值Vref时，由判决放大器12输出的经恢复后的数据Vo为高电平，反之，当信号电平Vi小于判决阀值Vref时，由判决放大器12输出的经恢复后的数据Vo为低电平，正常的判决结果如图5中所示。与图1至图3所示的单端放大比较法相比，虽然判决放大器42采用差分控制，灵敏度有了相当程度的提高，但由于判决阀值Vref也是固定的，当接收数据的电平幅值发生较大变化时，如图6中所示的Vi1、Vi2、Vi3，恢复出的数据Vo1、Vo2、Vo3的占空比也将会发生较大变化，如图6中所示，从而寻致判决出的数据出现误码。
由于固定阀值法在接收数据的电平幅值发生变化时会出现误码，显然不适合作为突发数据的接收。
图7示出自动调整阀值法的实现电路，主要由前置放大器A1连接峰值检波电路A2构成，能根据接收信号的幅度自动调节判决阀值的电平。输入的突发信号送前置放大器A1进行预放大，放大后的信号Vi直接送入峰值检波电路A2进行峰值检波，电路以检波后峰值的一半为阀值，再与输入信号进行比较，从而恢复出接收的突发信号Vo，判决结果如图8中所示。由于对小信号的快速峰值检波需同时兼顾检波灵敏度及检波准确度，在接收信号的动态范围较大的情况下，其实现技术存在有较大的难度。
本发明的目的是设计一种突发模式数据恢复电路，可同时兼顾固定阀值法与自动调整阀值法两种突发模式数据信号接收方法的优点，能有效解决固定阀值法中因接收数据电平幅值发生变化所带来的判决误码问题，又可避免涉及自动调整阀值法中的峰值检波的技术实现难度问题。
本发明的目的是这样实现的一种突发模式数据恢复电路，包括顺序连接的前置放大电路和判决电路，其特征在于还包括有微分电路，设置在所述前置放大电路与判决电路之间。
还包括有滤波电路，设置在所述前置放大电路与微分电路之间。
所述的微分电路是由电阻器、电容器连接构成的无源微分网络。
所述微分电路微分电阻与微分电容的乘积小于3至5倍的突发信元间的时间间隔。
所述的滤波电路是由电感器、电容器连接构成的π型无源滤波器。
所述的判决电路是由顺序连接的一级以上的差分放大器和并接在第一级差分放大器输入端与最未级差分放大器输出端间的反馈电阻构成的差分输入、差分输出电路，反馈电阻按正反馈电路连接形成电压并联正反馈。
所述的判决电路是由第一、第二、第三差分放大器和第一、第二反馈电阻连接构成，第一、第二、第三差分放大器顺序连接，第一反馈电阻连接在第一差分放大器输入正端与第三差分放大器输出正端间，第二反馈电阻连接在第一差分放大器输入负端与第三差分放大器输出负端间。
本发明通过在用作突发信号预放大的前置放大电路与用作数据恢复的判决电路间加设微分电路，用于消除信号直流分量，来克服接收信号的电平幅值发生的突变，再采用固定阀值法通过差分放大比较恢复出接收的突发数据。本发明电路所涉及的前置放大电路、滤波电路、微分电路、判决电路等都可采用通用的集成芯片及器件，可选性很强，因而容易实现，既避免了自动调整阀值法中因快速峰值检波带来的技术难题，又避免了固定阀值法中由于突发数据引起信号幅值变化时所带来的判决误码问题。
下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术。
图1是现有固定阀值法中单端放大比较法的实现电路2是现有固定阀值法中单端放大比较法的判决结果波形示意3是现有固定阀值法中单端放大比较法的判决误码产生原因波形示意4是现有固定阀值法中差分放大比较法的实现电路5是现有固定阀值法中差分放大比较法的判决结果波形示意6是现有固定阀值法中差分放大比较法的判决误码产生原因波形示意7是自动调整阀值法的实现电路8是自动调整阀值法的判决结果波形示意9是本发明突发模式数据恢复电路结构框10是本发明数据恢复电路中微分电路的微分输入、输出波形示意11是本发明数据恢复电路中判决电路的原理性结构12是本发明数据恢复电路的实施电路13是本发明数据恢复电路的一个应用实例框1至图8的说明前已述及，不再赘述。
参见图9，本发明的突发模式数据恢复电路由前置放大电路91、滤波电路92、微分电路93和判决放大电路94顺序连接构成。
前置放大电路91用于对输入的突发信号进行预放大，将输入的电流脉冲信号放大并转换为相应的电压信号，以便其后的判决放大电路94能对数据进行判决，从而恢复出理想的脉冲信号。
由于前置放大电路的增益较大，故在放大过程中将不可避免地引入各种噪声，为克服预放大过程中引入的各种噪声，提高信号的信噪比，因而设置滤波电路92，对放大后的信号进行滤波。滤波后的信号直接送微分电路93进行微分，以固定输入信号的直流电平。微分电路93的作用是消除前置放大并滤波后输出数据信号的直流分量，用于克服接收的信号幅值在发生变化时对判决放大电路94所带来的误判问题。微分后的信号送判决放大电路94进行判决，用于恢复接收到的突发信号。
参见图12并结合参见图10及图11，前置放大电路主要由放大器A1及反馈电阻连接构成。本发明数据恢复电路中的滤波电路可选用有源器件，也可选用无源器件，但由于有源滤波器在滤波过程中本身会引入噪声，因而以使用无源滤波器为好，本实施例的滤波电路选用由电感器、电容器连接构成的π型无源滤波器，滤波后的信号以直流耦合方式直接送微分电路进行微分。
本发明实施例电路为避免在微分过程中引入噪声，而采用由电阻R和电容C连接构成的无源微分网络，由于电容C及电阻R的数值大小将会直接影响接收数据信号的判决灵敏度和动态范围，因而选值不宜过大或过小。若选值过大，充电电容无法在两路突发信元的时间间隔内完成放电过程，判决数据时由于在固定的阀值上叠加了电容上未泄放掉的电荷，导致判决阀值发生变化而产生误码；若选值过小，电容的阻抗相对变大，对信号的衰减也相应变大，则影响接收数据信号的灵敏度。电容C及电阻R的具体取值主要由所接收的突发数据信号间隔决定，一般原则是RC＜(3-5)T，式中的T即为突发信元之间的时间间隔。微分电路可以消除突发数据信号中的直流成分，从而固定数据信号的直流电平Vdc，以克服突发数据的幅值发生变化时在判决电路中出现判决误码。由于采用无源微分网络，因而克服了微分电路本身所引入的噪声。若以该直流电平Vdc为阀值，将微分后的信号与该阀值相比较，便可准确地恢复出突发的数据信号。
判决放大电路由三级差分放大器A2、A3、A4顺序连接并通过在输入、输出间连接两个Rf反馈电阻构成差分输入、差分输出电路。两反馈电阻Rf将其连接成正反馈电路，以形成高增益、宽带宽、高灵敏度比较放大器，可提高判决灵敏度及判决动态范围。将判决放大电路的反馈形式设计为电压并联正反馈，可获得高增益，有利于小信号的接收。
在图11所示的判决放大电路中，用R1表示前置放大电路的输出阻抗，Rf为判决放大电路的反馈电阻，可得V+=RfR1+RfVin++R1R1+RfVo+]]>V-=RfR1+RfVin-+R1R1+RfVo-]]>上两式相减后得V+-V-=RfR1+Rf(Vin+-Vin-)+R1R1+Rf(Vo+-Vo-)]]>当上式大于0时，恢复出的数据为高电平，当上式小于0时，恢复出的数据为低电平。
参见图13，图中示出将本发明的数据恢复电路设计成突发接收模块并应用于PON系统中的一个实例，主要用于接收上行的突发光信号，最后由判决放大电路恢复出理想的数据信号。由于光信号经光缆传输后已衰减变形，而由本发明的数据恢复电路恢复该光信号(也可用于其它突发信号的接收)。
在该应用实例中，系统对光接收模块的要求是模块接收动态范围为22dbm，灵敏度为-33dbm，因此电路在设计时应满足上述性能指标。在PON系统中，两路突发信元的时间间隔为80ns，故微分电路的时间常数应大致设计为1/4的该时间间隔，因此在PON系统中，时间常数设计为20ns。若将前置放大器改为其它类型的放大器，本发明便可拓扑为其它突发信号的接收。
以上所述是本发明的实施例，显然本领域内的专业人士是可据此作出种种变异设计的。
权利要求
1.一种突发模式数据恢复电路，包括顺序连接的前置放大电路和判决电路，其特征在于还包括有微分电路，设置在所述前置放大电路与判决电路之间。
2.根据权利要求1所述的突发模式数据恢复电路，其特征在于还包括有滤波电路，设置在所述前置放大电路与微分电路之间。
3.根据权利要求1或2所述的突发模式数据恢复电路，其特征在于所述的微分电路是由电阻器、电容器连接构成的无源微分网络。
4.根据权利要求3所述的突发模式数据恢复电路，其特征在于所述微分电路微分电阻与微分电容的乘积小于3至5倍的突发信元间的时间间隔。
5.根据权利要求1或2所述的突发模式数据恢复电路，其特征在于所述的滤波电路是由电感器、电容器连接构成的π型无源滤波器。
6.根据权利要求1所述的突发模式数据恢复电路，其特征在于所述的判决电路是由顺序连接的一级以上的差分放大器和并接在第一级差分放大器输入端与最未级差分放大器输出端间的反馈电阻构成的差分输入、差分输出电路，反馈电阻按正反馈电路连接形成电压并联正反馈。
7.根据权利要求1或6所述的突发模式数据恢复电路，其特征在于所述的判决电路是由第一、第二、第三差分放大器和第一、第二反馈电阻连接构成，第一、第二、第三差分放大器顺序连接，第一反馈电阻连接在第一差分放大器输入正端与第三差分放大器输出正端间，第二反馈电阻连接在第一差分放大器输入负端与第三差分放大器输出负端间。
全文摘要
本发明涉及一种突发模式数据恢复电路,主要用于接收从直流至100MHz的突发数据信号,包括顺序连接的前置放大电路、滤波电路、微分电路和判决电路。加设的微分电路,用于消除信号直流分量,来克服接收信号的电平幅值发生的突变,再采用固定阀值法通过差分放大比较恢复出接收的突发数据。可避免传统固定阀值法中由于突发数据引起幅值变化时所带来的判决误码,同时还可避免涉及自动调整阀值法中快速峰值检波所带来的技术难题。
文档编号H04B1/06GK1260642SQ9910016
公开日2000年7月19日 申请日期1999年1月14日 优先权日1999年1月14日
发明者胡鹏, 赖镔, 冯志山, 罗功进 申请人:深圳市华为技术有限公司