专利名称:一种数字有线接收机的制作方法
本发明涉及一种数字信号接收器，更具体地涉及一种数字有线接收器，它检测双极性的输入信号流，并据此产生相应的逻辑“1”的位流。
随着每天的例行公事变得更为复杂以及更大的需求量要求更高的生产率，用户的需求已证明需要采用数字存取速度愈来愈高的新的办公室通讯控制器。目前用局域网(LAN)可提供较高的速度，但价格昂贵而且拥挤，此外，这类方法通常还缺乏良策以适用于综合的语音服务。
取代通常LAN的一种方法是将全部语音和数据服务集中于一个中央控制器，并利用廉价的标准的室内双绞线作所需的相互连接之用。这种方法通常碰到的问题是受限于传输的波特率低。但不管标准的双绞线传输能力有限，人们还是希望由一种有生命力的中央控制器在这种双绞线线路上操纵2.56Mb/S数字通讯线路接口的两端。
因此，本发明的主要目的是提供一种数字有线接收器，它可以在标准的双绞线线路上作为一种传输速率至少高达2.56Mb/S的接口。
本发明提供的数字有线接收器还具有差分输入放大器抑制共模噪声，而同时又使数据检测器的灵敏度最高。
本发明提供的数字有线接收器还可以在一定程度上免除高频噪声脉冲的影响，否则这些干扰脉冲将会干扰差分放大器的门限操作电平。
本发明提供的数字有线接收器还可以大体上响应予定的差分值，从而获得最大的信号动态范围，并使双极性输入信号的正、负波峰间的失配最小。
借助于本发明，以往技术中的问题可以得到实质性的解决，并可达到上述目的。该发明介绍一个数字有线接收器，它包括，具有差分输入的比较器、峰值检测器和电容器所组成。比较器包含一对可接至双极性信号源的信号端子;一对相应的基准端子，每个端子交叉地与一相反的信号端相耦合;以及一个对双极性信号的予定差分值作出响应而产生脉冲串的输出端。峰值检测器含有一对输入端子，各与一个相应的信号端相连接以接收一双极性信号的予定分量;以及一对相应的输出，各自跟随其输入端产生一个门限电压，并将该电压加到一个相应基准端子。电容器把每个基准端交叉耦合到与它相反的信号端，并接收一个相应于门限电压的电荷，据此输入到信号端的双极性信号就与相应的门限电压作代数相加，从而超过予定的差分值，并有效地提高了双极性信号的信噪比。
本发明现将参考一个实施方案(图示的)为例作更具体的说明，在附图中图1是按照本发明的一个数字有线接收器的电路原理图;图2则示明了出现在图1电路中的各种电压的理想波形。
数字有线接收器10的线路图如图1所示，它有一对输入信号端11和12与电话线相连接，该电话线在图中用含有各自的导线14和15的标准双绞线13表示。在双绞线13中传输的是一种由交变极性的、符号相反的编码脉冲16和17组成的信号流，图1中给出了它们的理想波形。经过绞线13的电容、电阻和电感的作用，输入端11和12的典型信号为如图2a所示的双极性信号18和19。
接收器10的作用是要在端子11和12的电压差值大于加到那里的平均峰值电压的50%时检出逻辑“1”。参照图2a，信号18为输入端11的典型波形，而信号19则代表输入到相反端12的波形。
如附图所示，端子11和12被接到由两个差分放大器20和21组成的比较器电路的一对正输入端。放大器20和21还含有一对接至负输入端的基准端子22和23。虽然在图1中并未指明，但应明白放大器20和21对加到端子11和12的共模电压的灵敏度要远低于对加到这两端的差分电压的灵敏度。共模电压是指有相同极性的电压，而差分电压则系极性相反的电压。在接收器10中，为了获得最大的信号动态范围，并使正、负向峰值间的失配最小，规定信号18和19主要是差分信号。
跨接在端子11和12上的有一个由两个阻值相同的电阻25和26及一个较低阻值的电阻27组成的分压器24。这样，全部输入的双极性信号被加到放大器20和21的正输入端，而与此同时有一部分输入信号则呈现在电阻25、26和27的连结点上。因此在电阻25和27的连结点上，信号电压将比端子11相对于端子12的峰值电压的50%稍大些，同样道理，在电阻26和27的连结点上的信号电压将比端子12相对于端子11的峰值电压的50%稍大些。
衰减后的分压器24的信号电压被输入到一个由一对差分放大器30和31组成的峰值检测器29，放大器30和31各有一输入端32和33，分别与电阻25和27以及电阻26和27的连结点相连接。第二对输入端34和35用作这两个放大器对应的基准输入端，并被交叉地接到相反的输入端，因此如图中所示，端子34通过一个电阻36与偏置电容37的串联电路而被接至端子12，同样，端子35通过电阻38和偏置电容39的串联电路被交叉地接至端子11。这样，除中间的线路导线和电源线的杂散电容，以及放大器20和21的共模范围以外，端子11可以认为是峰值检测器中放大器31工作的基准地，而端子12则可以认为是峰值检测器的放大器30的基准地。
电阻27的作用在于补偿上述在峰值检测器29中的损耗装置及放大器30和31中的共模抑制不够高的缺陷。于是，输入端子32的正向信号18在放大器30产生输出，它被加到NPN晶体管42的基极，使晶体管导通，并经电阻36向电容37充电至电压Vc电压Vc为在电阻25与27连结点上的电压减去在放大器30，在晶体管42和在电阻36上的压降。Vc应为端子11相对于端子12的峰值电压的50%，但由于上述的这些压降和杂散的线路电容以及晶体管42发射极-基极的结电容的影响，该电压将有所减小。通过调节电阻27的阻值，适当增加端子32相对于端子12的电压，可以校正这些电压损失。
从以上所述可以明白，放大器30和晶体管42合在一起的功能等效于一个偏置电压低的二极管。电阻36和电容37一起组成一个低通滤波器，以降低对诸如可由逻辑电路产生的短促噪声毛刺的灵敏度。电容37还用于存贮检测到的峰值电压，作为门限偏置电压Vc而通过端子22加到放大器20上。
参照图2b和2c，再请看图2d，即可看到偏置电压Vc对信号18的影响。这样，在端子11的信号就从零上升到有效的最大幅值+Vc如18′所示。同时，在端子22上将有一幅值相等而方向相反的从+Vc变化到零的波峰，如18″所示。在信号19期间，端子11上的信号从零摆动到有效的最小幅值-Vc，如19′所示，同时在端子22上有一相等和相反的从+Vc变化到+2Vc的波峰，如19″所示。结果在端子11和22上得到一个差分输入，从-3Vc变化到+Vc，如图2d中的波形18′″所示。
在维持噪声和干扰信号不变的情况下，放大器20和22各自采用相反的输入作为基准，比通常采用端子11和12间的电中心点作为基准地，具有提高信噪比约6分贝的效果。
峰值检测器29另一半的工作情况，除地基准点取自端子11外，与上述的那一半是一样的，因此，放大器31与NPN晶体管44一起等效于一个二极管，使电容39充电至电压Vc′。电压Vc′被作为门限偏置加到端子23，其工作情况与电压Vc接到端子22是相同的，因为接收器10的电路是对称的。
波形46和47是放大器20和21对应的输出，它们被输入一个或门48，从而在其输出49产生相应的逻辑“1”的位流。
为使电压Vc和Vc′能跟随双极性输入信号峰值的波动，需以予定的速率使电容37和39放电。这可借助于一个人所周知的固体电路开关，使它交替地对一个小的去电荷电容充放电。对于电容37，用一个P沟道场效应管(FET)50与一个互补的N沟道FET50′并联连接，其漏极51和51′被接至端子22，而其对应的源极52和52′则被接至一对互补的N沟道和P沟道FET54和54′的漏极53和53′，这后两个FET也同样地并联连接起来，于是它们的源极55和55′被接到端子12。在FET54和54′的漏极和源极之间接有一个去电荷电容56。
由图中示为时钟脉冲(CLK和
CLK)的触发信号，被加到栅极57、57′和58、58′，交替地对上述FET开关作定时操作。适当的CLK和
CLK脉冲使FET50和50′导通，从而使电容37经过它们放电，使电容56充电。接着FET50和50′因时钟脉冲极性反转而截止，而FET54和54′因时钟脉冲CLK和
CLK作用于其栅极58和58′而导通;所以在FET54和54′导通期间，电容器56放电。
电容39用相应的P和N沟道FET60和60′及相应的N和P沟道FET61和61′组成固体电路开关，与去电荷电容62一起，以上述电容37同样的方式作周期性地部分放电。
熟悉这一技术的本说明书的读者将会明白，上述的实施方案可加以改变以满足特殊的需要，而并不偏离本发明所揭示的精神实质和范围。因此，上述的实施方案不应视为本发明的限定范围，而应视为引用本发明的一个实例结构，并将在以下的权利要求
中叙述。
权利要求
对发明的实施方案提出专利权要求的条款如下1、一种数字有线接收器(10)，其特征在于它包括比较器(20)(21)，它具有一对可接至双极性信号源(18)(19)的差分信号输入端(11)(12)；一对相应的基准端(22)(23)各自交叉地与一相反的信号端(11)(12)相耦合；以及一个根据双极性信号的予定差分值而产生脉冲串的输出(49)；峰值检测器(29)，它具有一对各自耦合至相应的一个信号端(11)(12)的输入端(32)(33)以接收双极性信号(18)(19)的予定分量；和一对相应的输出，它们各自产生一个相应的阈电压，加到相应的基准端(22)(23)；以及电容器(37)(39)，它将各自的基准端(22)(23)交叉耦合到相对的信号端(12)(11)，并接收与门限电压相应的电荷，据此输入到信号端(11)(12)的双极性信号(18)(19)与相应的门限电压的代数和从而超过予定的差分值，并有效地提高了双极性信号(18)(19)的信噪比。
2.一种在权利要求
1中的接收器(10)的特征在于它还包括器件(50)(50′)(54)(54′)(56)(60)(60′)(61)(61′)(62)，以便周期性地对电容器(37)(39)获得的电荷进行部分放电，从而得以跟随双极性信号峰值的波动。
3.一种在权利要求
2中的接收器(10)，其中电容器(37)(39)由一对分开的偏置电容器(37)39)所组成。
4.一种在权利要求
3中的接收器(10)，其中对电容器(37)(39)获得的电荷进行部分放电的器件包括一对去电荷电容器(56)(62)，各有一端与相应的偏置电容(37)(39)的一端相连接;及开关(50)(50′)，它与每个去电荷电容器(56)(62)的自由端和偏置电容(37)(39)的另一端串联连接，并能响应一触发信号源而工作，为的是要使每个去电荷电容(56)(62)得以瞬间跨接在其相应的偏置电容(37)(39)上，从而放掉它们的部分电荷。
5.一种在权利要求
4中的接收器(10)，其中开关(50)(50′)(60)(60′)还包括器件(54)(54′)(61)(61′)，以便在每个去电荷电容(56)(62)与相应的偏置电容(37)(39)的连接断开时，交替地使该两个去电荷电容短接。
6.一种在权利要求
5中的接收器(10)，其中开关(50)(50′)(60)(60′)包括第一对并联连接的互补N和P沟道场效应晶体管(50)(50′)(60)(60′)与第二对并联连接的互补N和P沟道场效应晶体管(54)(54′)(61)(61′)相串联，第一对和第二对晶体管跨接偏置电容(37)(39)，而其中的一对晶体管则跨接去电荷电容(56)(62)。
7.一种在权利要求
6中的接收器(10)，其中峰值检测器(29)的输入端(32)(33)经过一个电阻桥路与输入端(11)(12)相连接，组成电阻桥路的第一个和第二个电阻(25)(26)有相同的阻值，各有一端与相应的一个输入端(11)(12)相连接，电阻桥路的第三个电阻(27)阻值较小，它在第一个和第二个电阻(25)(26)的自由端之间相连接，并跨接在峰值检测器(29)的输入端(32)(33)。
8.一种在权利要求
7中的接收器(10)，其中比较器(20)(21)包括第一对差分放大器(20)(21)，各有一差分输入，其第一对相应的输入由一对信号端(11)(12)所组成，而第二对相应的输入则由一对基准端(22)(23)所组成。
9.一种在权利要求
8中的接收器(10)，其中峰值检测器(29)由第二对差分放大器(30)(31)所组成，它们各有一差分输入，其第一对相应的输入由耦合到信号端(11)(12)的一对输入端(32)(33)所组成，而第二对相应的输入(34)(35)则被各自接到相应的一个峰值检测器的输出。
10.一种在权利要求
9中的接收器(10)，其中峰值检测器(29)的输出各由一个晶体管(42)(44)组成，每个晶体管的基极接至第二差分放大器(30)(31)的一个输出端，其集电极接电源电压，其发射极则通过限流电阻(36)(38)与相应的第一差分放大器(20)(21)的基准端(22)(23)相连接。
11.一种在权利要求
10中的接收器(10)，其中比较器(20)(21)的输出由第一差分放大器(20)(21)各别的输出所组成，它们作为输入接至一个或门(48)，其输出(49)产生逻辑“1”的位流。
专利摘要
沿标准双绞电话线传输的高速双极性信号流可由电路检测，该电路含有一对差分放大器，各有一信号输入直接与双绞的一根导线相连接，还有一基准输入径峰值检测器与相反的导线相连接。放大器用作输入信号比较器，它响应超过平均峰值电压输入50％的双极性信号，产生相应的逻辑“1”的位流。检测器产生与每根导线上的正向信号相对应的门限偏置电压，并分别对将各自的基准输入与其导线相连接的电容进行充电。偏置电压和输入到每个差分放大器的双极性信号被代数相加，使差分输入信号增加一倍，从而使信噪比提高约6分贝。
文档编号H03K5/08GK86101558SQ86101558
公开日1986年9月10日 申请日期1986年2月13日
发明者约翰·戈登·霍格布姆, 特伦斯·尼尔·托马斯 申请人:北方电信有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan