专利名称：级联数字信号修复模块、传输系统及修复方法
技术领域：
本发明涉及数字信号通信领域，尤其涉及一种级联数字信号修复模块、传输系统及修复方法。
背景技术：
随着信息化社会的日益推进，数字信号逐渐取代了模拟信号的传输，其应用越来越广泛。数字信号有高低电平组成，高电平时通常用“1”表示，低电平时通常用“0”表示， 数字信号由一连串的“ 1 ”和“ 0 ”组成。现有技术中，需要实时传输大量的数字信号的数据时，各节点之间不会对信号进行处理，而是采用直通的方式进行传输(如图1)，这里每个节点看到的数据是一样的，采用直通方式进行传输，每个节点只截取自己的数据不会对数据进行处理，因为每一节点都用了缓冲单元加强，因此图1的情况可以等效为图2，这种级联数很大用缓冲单元进行加强的传输方式。但是由于CMOS管工艺实际生产存在的误差，P型MOS管和N型MOS管的上升、下降时间带来误差，使每级的缓冲单元上升时间和下降时间不相等，而且这种误差会随着缓冲单元的级联数增大不断累积，以下降时间减少为例如3所示这种下降时间减少的积累会使高电平脉冲不断变窄，如果我们传输的是像曼切斯特编码这样的对高低脉冲敏感的信号那么会带来负面影响。以曼切斯特编码数据为例主要会出现以下两种情况的衰减。如图 4 图6所示，图4为正常的波形，图5为高电平衰减的波形，图6为低电平衰减的波形，当信号衰减到一定程度就会使数据出错，这会很大程度上影响信号的传输能力。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是由于CMOS管的生产工艺存在误差而使级联缓冲单元中数字信号波形的上升时间和下降时间不相等影响数字信号的传输，提供一种级联数字信号的修复模块、传输系统及修复方法。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种级联数字信号修复模块，包括检测控制单元、缓冲单元、反相器；所述检测控制单元包括用于检测数字信号衰减程度的检测器、用于根据数字信号衰减程度判断数字信号衰减电平类型的第一判断器和用于根据数字信号衰减电平类型产生修复信号的控制器，所述控制器包括输入端、第一输出端、第二输出端；所述反相器包括P型MOS管和N型MOS管，所述P型MOS管的源极连接电源，所述P型MOS管的漏极与所述N型MOS管的漏极相连接，所述N型MOS管的源极接地；所述缓冲单元的输入端用于外接输入数字信号，所述缓冲单元的输出端连接至所述反相器中P型MOS管漏极与N型MOS管漏极连接的公共接点；所述检测器的输入端用于外接输入数字信号，所述检测器的输出端连接至所述第一判断器的输入端，所述第一判断器的输出端连接至所述控制单元的输入端，所述控制器的第一输出端连接至所述反相器中P型 MOS管的栅极，所述控制器的第二输出端连接至所述反相器中N型MOS管的栅极。
其中，所述检测控制单元还包括用于判断修复信号发送次数的第二判断器，所述第二判断器连接所述控制器。其中，所述缓冲单元包括P型MOS管和N型MOS管；所述P型MOS管的栅极与N型 MOS管的栅极连接的公共接点为缓冲单元的输入端，所述P型MOS管的源极连接电源，所述 P型MOS管的漏极与N型MOS管的漏极相连接，所述N型MOS管的源极接地，所述缓冲单元中P型MOS管的漏极与N型MOS管漏极连接的公共接点作为缓冲单元的输出端连接至所述反相器反相作为缓冲单元的输出端连接至所述反相器。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种级联数字信号传输系统，包括多个依次连接的数字信号修复模块，所述数字信号修复模块包括检测控制单元、缓冲单元、反相器，所述检测控制单元包括用于检测数字信号衰减程度的检测器、用于判断衰减电平类型的第一判断器和用于产生修复信号的控制器，所述控制器包括输入端、第一输出端、第二输出端；所述反相器包括P型MOS管和N型MOS管，所述P型MOS管的源极连接电源，所述P型MOS管的漏极与所述N型MOS管的漏极相连接，所述N型MOS管的源极接地；所述缓冲单元的输入端用于外接输入数字信号，所述缓冲单元的输出端连接至所述反相器中P型MOS管漏极与N型MOS管漏极连接的公共接点；所述检测器的输入端用于外接输入数字信号，所述检测器的输出端连接至所述第一判断器的输入端，所述第一判断器的输出端连接至所述控制单元的输入端，所述控制器的第一输出端连接至所述反相器中P型MOS管的栅极，所述控制器的第二输出端连接至所述反相器中N型MOS管的栅极。其中，所述检测控制单元还包括用于判断修复信号发送次数的第二判断器，所述第二判断器连接所述控制器。其中，所述缓冲单元包括P型MOS管和N型MOS管；所述P型MOS管的栅极与N型 MOS管的栅极连接的公共接点为缓冲单元的输入端，所述P型MOS管的源极连接电源，所述 P型MOS管的漏极与N型MOS管的漏极相连接，所述N型MOS管的源极接地，所述缓冲单元中P型MOS管的漏极与N型MOS管漏极连接的公共接点作为缓冲单元的输出端连接至所述反相器。为解决上述技术问题，本发明还采用了一个技术方案提供了一种级联数字信号修复方法，包括如下步骤Si、输入数字信号；S2、检测输入数字信号的衰减情况；S3、判断输入数字信号衰减类型，若输入数字信号为高电平衰减，则同时发送第一修复信号和第二修复信号，第一修复信号使反相器中P型MOS管导通，第二修复信号使反相器中N型MOS管截止；若输入数字信号为低电平衰减，则发送第一修复信号和第二修复信号，第一修复信号使反相器中P型MOS管截止，第二修复信号使反相器中N型MOS管导通；S4、输出修复后的数字信号。其中，步骤1具体为若输入数字信号的波形衰减超过预定数值，则执行步骤S3， 反之则重复步骤S2。其中，步骤S3之后还包括步骤S301判断发送修复信号的次数，若修复信号发送的次数不超过五次，则重复发送修复信号；若修复信号发送的次数超过五次，则停止发送修复信号。
本发明的有益效果是区别于现有技术中采用直通的方式来传输数字信号，而传输的这些数字信号在经过缓冲单元时会出现衰减，并且这种衰减在多次传输后会使数字信号出现失真，进而影响数字信号的传输质量的问题，本发明提供了一种级联数字信号修复模块、传输系统及修复方法，能够解决背景技术中存在的问题。本发明通过采用在缓冲单元的前面加入一级检测控制单元，能够检测在数字信号的波形存在一定程度的衰减时，产生修复信号；在缓冲单元的后面加入一级反相器，通过控制单元产生的修复信号来控制反相器工作。当检测控制单元检测到高电平衰减时，就会发出了两个低电平信号，反相器中的P 型MOS管处于导通状态，相当于并入一个P型MOS管，缓冲单元中的MOS管的上拉电阻减小，使得数字信号高电平的宽度增加；当检测控制单元检测到低电平失真时，就会发出了两个高电平信号，反相器中的N型MOS管处于导通状态，相当于并入一个N型MOS管，缓冲单元中的MOS管的上拉电阻减小，使得数字信号低电平的宽度增加。本发明通过在节点处对数字信号的处理，能够修复缓冲单元中由于MOS管工艺的不同而对数字信号的衰减，尤其是在级联数字信号传输时，对节点处的数字信号处理能够减少数字信号的衰减，从而保证数字信号的传输质量。
图1是现有技术中数字信号的直通传输过程；图2是现有技术中数字信号的直通传输中的缓冲单元加强的过程；图3是现有技术中数字信号传输的失真波形；图4是现有技术中数字信号采用曼切斯特编码正常传输的波形图；图5是现有技术中数字信号高电平的波形失真图；图6是现有技术中数字信号低电平的波形失真图；图7是本发明级联数字信号修复模块的电路图；图8是本发明级联数字信号修复方法的流程图；图9是本发明级联数字信号高电平失真补偿的局部电路图；图10是本发明级联数字信号低电平失真补偿的局部电路图；图11是本发明级联数字信号高电平失真补偿的波形图；图12是本发明级联数字信号低电平失真补偿的波形图。标号说明1-检测控制单元，11-检测器，12-第一判断器，13-控制器，14-第二判断器，2_缓冲单元，3-反相器。
具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。请参阅图7，本发明提供了一种级联数字信号的修复模块，包括检测控制单元1、 缓冲单元2、反相器3;所述检测控制单元1包括用于检测数字信号衰减程度的检测器11、用于根据数字信号衰减程度判断数字信号衰减电平类型的第一判断器12和用于根据数字信号衰减电平类型产生修复信号的控制器13，所述控制器包括输入端、第一输出端、第二输出端；所述反相器3包括P型MOS管和N型MOS管，所述P型MOS管的源极连接电源，所述P型MOS管的漏极与所述N型MOS管的漏极相连接，所述N型MOS管的源极接地；所述缓冲单元2的输入端用于外接输入数字信号，所述缓冲单元2的输出端连接至所述反相器 3中P型MOS管漏极与N型MOS管漏极连接的公共接点；所述检测器11的输入端用于外接输入数字信号，所述检测器11的输出端连接至所述第一判断器12的输入端，所述第一判断器12的输出端连接至所述控制单元的输入端，所述控制器13的第一输出端连接至所述反相器3中P型MOS管的栅极，所述控制器13的第二输出端连接至所述反相器中N型MOS管的栅极。本发明区别于现有技术中采用直通的方式来传输数字信号，而传输的这些数字信号在经过缓冲单元2时会出现衰减，并且这种衰减在多次传输后会使数字信号出现失真， 进而影响数字信号的传输质量的问题，本发明提供了一种级联数字信号的修复模块、传输系统及修复方法，能够解决背景技术中存在的问题。本发明通过采用在缓冲单元2的前面加入一级检测控制单元1，能够检测在数字信号的波形存在一定程度的衰减时，产生修复信号；在缓冲单元2的后面加入一级反相器3，通过控制单元产生的修复信号来控制反相器3 工作。当检测控制单元1检测到高电平衰减时，就会发出了两个低电平信号，反相器3中的 P型MOS管处于导通状态，相当于并入一个P型MOS管，缓冲单元2中的MOS管的上拉电阻减小，使得数字信号高电平的宽度增加；当检测控制单元1检测到低电平失真时，就会发出了两个高电平信号，反相器3中的N型MOS管处于导通状态，相当于并入一个N型MOS管， 缓冲单元2中的MOS管的上拉电阻减小，使得数字信号低电平的宽度增加。本发明通过在节点处对数字信号的处理，能够修复缓冲单元2中由于MOS管工艺的不同而对数字信号的衰减，尤其是在级联数字信号传输时，对节点处的数字信号处理能够减少数字信号的衰减， 从而保证数字信号的传输质量。参阅图7，在一具体的实施例中，本发明一种级联数字信号修复模块包括检测控制单元1、缓冲单元2、反相器3 ；所述检测控制单元1包括用于检测数字信号衰减程度的检测器11、用于判断衰减电平类型的第一判断器12、用于产生修复信号的控制器13和用于判断修复信号发送次数的第二判断器14 ；所述反相器3包括P型MOS管和N型MOS管，P型MOS 管的源极连接高电平或电源(VCC)，所述P型MOS管的漏极连接N型MOS管的漏极，所述N 型MOS管的源极连接低电平或接地；所述缓冲单元2包括P型MOS管和N型MOS管；所述P 型MOS管的栅极与N型MOS管的栅极连接的公共接点为缓冲单元2的输入端，所述P型MOS 管的源极连接电源，所述P型MOS管的漏极与N型MOS管的漏极相连接，所述N型MOS管的源极接地，所述缓冲单元2中P型MOS管的漏极与N型MOS管漏极连接的公共接点作为缓冲单元2的输出端连接至所述反相器3。所述检测控制单元1还包括用于判断修复信号发送次数的第二判断器14，所述第二判断器14连接所述控制器13。本发明提供了一种级联数字信号传输系统，包括多个依次连接的数字信号修复模块，所述数字信号修复模块包括检测控制单元、缓冲单元、反相器，所述检测控制单元包括用于检测数字信号衰减程度的检测器、用于判断衰减电平类型的第一判断器和用于产生修复信号的控制器，所述控制器包括输入端、第一输出端、第二输出端；所述反相器包括P型 MOS管和N型MOS管，所述P型MOS管的源极连接电源，所述P型MOS管的漏极与所述N型MOS管的漏极相连接，所述N型MOS管的源极接地；所述缓冲单元的输入端用于外接输入数字信号，所述缓冲单元的输出端连接至所述反相器中P型MOS管漏极与N型MOS管漏极连接的公共接点；所述检测器的输入端用于外接输入数字信号，所述检测器的输出端连接至所述第一判断器的输入端，所述第一判断器的输出端连接至所述控制单元的输入端，所述控制器的第一输出端连接至所述反相器中P型MOS管的栅极，所述控制器的第二输出端连接至所述反相器中N型MOS管的栅极。在一具体实施例中，所述缓冲单元包括P型MOS管和N型MOS管；所述P型MOS管的栅极与N型MOS管的栅极连接的公共接点为缓冲单元的输入端，所述P型MOS管的源极连接电源，所述P型MOS管的漏极与N型MOS管的漏极相连接，所述N型MOS管的源极接地， 所述缓冲单元中P型MOS管的漏极与N型MOS管漏极连接的公共接点与反相器中P型MOS 管的漏极与N型MOS管漏极连接的公共接点相连接；所述检测控制单元还包括用于判断修复信号发送次数的第二判断器，所述第二判断器连接所述控制器。参阅图8，本发明级联数字信号修复方法，包括如下步骤Si、输入数字信号；S2、检测输入数字信号的衰减情况；S3、判断输入数字信号衰减类型，若输入数字信号为高电平衰减，则同时发送第一修复信号和第二修复信号，第一修复信号使反相器中P型MOS管导通，第二修复信号使反相器中N型MOS管截止；若输入数字信号为低电平衰减，则发送第一修复信号和第二修复信号，第一修复信号使反相器中P型MOS管截止，第二修复信号使反相器中N型MOS管导通；S4、输出修复后的数字信号。在一优选的实施例中，步骤1具体为若输入数字信号的波形衰减的宽度超过预定数值，则执行步骤S3，反之则重复步骤S2，可以根据实际的要求来设计该数值的大小，以保证数字信号传输的质量。在一优选的实施例中，步骤S3之后还包括步骤S301判断发送修复信号的次数，若修复信号发送的次数不超过五次，则重复发送修复信号；若修复信号发送的次数超过五次， 则停止发送修复信号，能够避免控制器因单个或多个信号故障进入死循环，保证控制器的正常工作。本发明级联数字信号的修复模块的工作过程为检测器检测到输入数字信号波宽的衰减超过预定数值(例如数字信号波宽衰减为原始波宽1/20)时，第一判断器判断衰减波形的类型，并通过控制器发送信号控制反相器工作；当第一判断器判断输入数字信号为低电平衰减时，控制器产生第一修复信号和第二修复信号，第一修复信号和第二修复信号均为低电平修复信号，第一修复信号控制P型MOS管并使P型MOS管导通，第二修复信号控制N型MOS管并使N型MOS管截止，这样相当于P型MOS管接入缓冲单元中(如图9所示)，这时缓冲单元上拉管的宽长比增加，减少了缓冲单元的上拉电阻，使输入数字信号的上升时间缩短，下降时间延长起到增加数字信号高电平宽度的作用，图11是数字信号高电平修复的波形仿真图，从图中可以看出数字信号波形上升时间大概延长了 0. ^s，其中右边的曲线为缓冲单元加了上拉PMOS管的波形图；当第一判断器判断输入的数字信号为高电平衰减时，控制器产生第一修复信号和第二修复信号，第一修复信号和第二修复信号均为高电平修复信号，第一修复信号控制P
8型MOS管并使P型MOS管截止，第二修复信号控制N型MOS管并使N型MOS管导通，这样相当于N型MOS管接入缓冲单元中，(如图10所示)，这时buffer下拉管的宽长比增加，减少了缓冲单元的下拉电阻，使输入数字信号的上升时间延长，下降时间缩短起到增加数字信号低电平宽度的作用，图12是数字信号低电平修复的波形仿真图，从图中可以看出数字信号波形下降时间大概延长了 Hns，其中右边的曲线为缓冲单元加了下拉NMOS管的波形图。本发明的技术方案作用于单独传输单元时效果不是很明显，因为增加的数字信号宽度有限，但是作用于相当级联数量的传输单元时就能把增加的下降时间逐渐累加把衰减信号修复过来。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种级联数字信号修复模块，其特征在于，包括检测控制单元、缓冲单元、反相器；所述检测控制单元包括用于检测数字信号衰减程度的检测器、用于根据数字信号衰减程度判断数字信号衰减电平类型的第一判断器和用于根据数字信号衰减电平类型产生修复信号的控制器，所述控制器包括输入端、第一输出端、第二输出端；所述反相器包括P型MOS管和N型MOS管，所述P型MOS管的源极连接电源，所述P型 MOS管的漏极与所述N型MOS管的漏极相连接，所述N型MOS管的源极接地；所述缓冲单元的输入端用于外接输入数字信号，所述缓冲单元的输出端连接至所述反相器中P型MOS管漏极与N型MOS管漏极连接的公共接点；所述检测器的输入端用于外接输入数字信号，所述检测器的输出端连接至所述第一判断器的输入端，所述第一判断器的输出端连接至所述控制单元的输入端，所述控制器的第一输出端连接至所述反相器中P型 MOS管的栅极，所述控制器的第二输出端连接至所述反相器中N型MOS管的栅极。
2.根据权利要求1所述的级联数字信号修复模块，其特征在于，所述检测控制单元还包括用于判断修复信号发送次数的第二判断器，所述第二判断器连接所述控制器。
3.根据权利要求1所述的级联数字信号修复模块，其特征在于，所述缓冲单元包括P型 MOS管和N型MOS管；所述P型MOS管的栅极与N型MOS管的栅极连接的公共接点为缓冲单元的输入端，所述P型MOS管的源极连接电源，所述P型MOS管的漏极与N型MOS管的漏极相连接，所述N型MOS管的源极接地，所述缓冲单元中P型MOS管的漏极与N型MOS管漏极连接的公共接点作为缓冲单元的输出端连接至所述反相器反相作为缓冲单元的输出端连接至所述反相器。
4.一种应用所述级联数字信号修复模块的级联数字信号传输系统，其特征在于，包括多个依次连接的数字信号修复模块，所述数字信号修复模块包括检测控制单元、缓冲单元、 反相器，所述检测控制单元包括用于检测数字信号衰减程度的检测器、用于判断衰减电平类型的第一判断器和用于产生修复信号的控制器，所述控制器包括输入端、第一输出端、第二输出端；所述反相器包括P型MOS管和N型MOS管，所述P型MOS管的源极连接电源，所述P型 MOS管的漏极与所述N型MOS管的漏极相连接，所述N型MOS管的源极接地；所述缓冲单元的输入端用于外接输入数字信号，所述缓冲单元的输出端连接至所述反相器中P型MOS管漏极与N型MOS管漏极连接的公共接点；所述检测器的输入端用于外接输入数字信号，所述检测器的输出端连接至所述第一判断器的输入端，所述第一判断器的输出端连接至所述控制单元的输入端，所述控制器的第一输出端连接至所述反相器中P型 MOS管的栅极，所述控制器的第二输出端连接至所述反相器中N型MOS管的栅极。
5.根据权利要求4所述的级联数字信号传输系统，其特征在于，所述检测控制单元还包括用于判断修复信号发送次数的第二判断器，所述第二判断器连接所述控制器。
6.根据权利要求4所述的级联数字信号传输系统，其特征在于，所述缓冲单元包括P型 MOS管和N型MOS管；所述P型MOS管的栅极与N型MOS管的栅极连接的公共接点为缓冲单元的输入端，所述P型MOS管的源极连接电源，所述P型MOS管的漏极与N型MOS管的漏极相连接，所述N型MOS管的源极接地，所述缓冲单元中P型MOS管的漏极与N型MOS管漏极连接的公共接点作为缓冲单元的输出端连接至所述反相器。
7.一种根据权利要求1-3任一项所述的级联数字信号修复模块的级联数字信号修复方法，其特征在于，包括如下步骤51、输入数字信号；52、检测输入数字信号的衰减情况；53、判断输入数字信号衰减类型，若输入数字信号为高电平衰减，则同时发送第一修复信号和第二修复信号，第一修复信号使反相器中P型MOS管导通，第二修复信号使反相器中 N型MOS管截止；若输入数字信号为低电平衰减，则发送第一修复信号和第二修复信号，第一修复信号使反相器中P型MOS管截止，第二修复信号使反相器中N型MOS管导通；54、输出修复后的数字信号。
8.根据权利要求7所述的级联数字信号修复方法，其特征在于，步骤1具体为若输入数字信号的波形衰减超过预定数值，则执行步骤S3，反之则重复步骤S2。
9.根据权利要求7所述的级联数字信号修复方法，其特征在于，步骤S3之后还包括步骤S301判断发送修复信号的次数，若修复信号发送的次数不超过五次，则重复发送修复信号；若修复信号发送的次数超过五次，则停止发送修复信号。
全文摘要
本发明公开了一种级联数字信号修复模块、传输系统及修复方法，其中，数字信号修复模块，包括检测控制单元、缓冲单元、反相器；所述检测控制单元包括用于检测数字信号衰减程度的检测器、用于根据衰减程度判断衰减电平类型的第一判断器和用于根据衰减电平类型产生修复信号的控制器，所述控制器包括输入端、第一输出端、第二输出端；所述反相器包括P型MOS管和N型MOS管，所述P型MOS管的源极连接电源，所述P型MOS管的漏极与所述N型MOS管的漏极相连接，所述N型MOS管的源极接地；本发明能够修复缓冲单元中由于MOS管工艺的不同而对数字信号的衰减，能够保证数字信号的传输质量。
文档编号H03K5/04GK102571039SQ201210023028
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月2日 优先权日2012年2月2日
发明者林丰成, 林乔嵩, 林昕, 沈鎏 申请人:天利半导体(深圳)有限公司