恢復數據流位定時的數字檢測器電路的製作方法

2023-12-04 21:28:31 1

專利名稱：：恢復數據流位定時的數字檢測器電路的製作方法
技術領域：
：本發明涉及用於從數據流中恢復位定時的數字檢測器電路，更適宜考慮在CD重放過程中讀出的EFM數據流。在這種情況下數字檢測器電路是鎖向環路(PLL)的一個部件。在用於恢復數據流位定時所使用的公知系統，如用於光碟CD的數字解碼器中，鎖向環路的時鐘信號必須以正確的相位被鎖定到輸入數據信號上，或與輸入數據信號保持同步，以便對數據流的位信息進行解碼。因此，在如CD播放機這樣的公知的系統中，直到PLL被鎖定時為止，粗調諧一直受盤馬達調節的影響。由於馬達的機械慣性，這項操作相當緩慢，並對缺陷極為敏感。此外，用常規的解決辦法，鎖向環路僅有一個很小的捕捉範圍。因此，本發明的目的是實現一種位定時檢測器，該檢測器可提供具有改進捕捉範圍的PLL。通過權利要求1所述的特徵來實現這一目標。從屬權利要求與本發明優選的細化有關。所發明的用於恢復數據流位定時的檢測器電路是鎖向環路的一個部件，它包含一個數字相位檢測器和一個數字脈衝長度檢測器，兩者的輸出信號被相加和積分，進而可將結果用作對PLL振蕩器頻率的返回值。根據本發明的檢測器電路中的數字相位檢測器最好由一個數字濾波器構成。數字相位檢測器確定相位值P以PLL振蕩器時鐘周期的分數表示，相位值被定義為最接近的PLL振蕩器時鐘脈衝與數據流脈衝之間的相位差。確定數據流信號脈衝長度L以振蕩器頻率時鐘周期的整數和分數表示。脈衝長度L表達為PLL振蕩器時鐘周期的個數，介於0和最大值Max之間，它取決於所需的解析度和振蕩器頻率並且確定以數字形式表示的脈衝長度的大小。對於所使用的算法的一般定義，還需要數字Max1，Max2，Min1，Min2，並存在以下不等式Max＞Max1＞Max2＞…＞Min2＞Min1＞0在這種情況下，以上數字一般是有理數。作為檢測器電路的重要成分的脈衝長度檢測器包含一個控制裝置，通過它，根據一個預定函數，脈衝長度檢測器輸出以下列三個信號中的一個作為預定函數的功能a)與區間中的最接近的整數之間的差作為輸出；b)與限定區間[Max2，…，Min2]中的最接近的整數之間的差值作為輸出，b1)或者被檢測的脈衝長度的所有正的部分；b2)或者被檢測的脈衝長度的所有負的部分被置零。此外，對控制裝置的判定進行控制的預定函數包含四個比較，即對於瞬時確定的脈衝長度L，以下不等式是否為真c1)L≥Max1c2)L≥Max2c3)L＜Min2或c4)L＜Min1當在預定有限時間內，對於在正脈衝和負脈衝的每種情況下，脈衝長度L都滿足c1)時，選擇判定b1)；當在預定有限時間內，對於在正脈衝和負脈衝的每種情況下，脈衝長度L都滿足c4)時，選擇判定b2)；一旦c1)發生，當判定c3)被檢測到時(在狀態c1中)，狀態被再次倒置，即選擇輸出a)；相反地，當在狀態c4)中檢測到一次c2)時，c4)被倒置，即選擇輸出a)。脈衝長度L最好被視作8位定點數。這種情況下，四位用於脈衝長度的整數部分，四位用於脈衝長度的16分之幾，如同所提及的，將脈衝長度確定為振蕩器時鐘周期的個數。根據應用，也可選擇不同的限制，如可使用16位，這種情況下，8位視作整數部分，8位最低有效位(LSB)為分數部分。在上述8位的情況下，最好選擇下列值Max＝1515/16Max1＝11.5Max2＝11Min2＝3Min1＝2.5顯然，信號輸出為a)的情況意味著振蕩器頻率在兩個方向上(較快，較慢)的調節相當慢，然而在信號輸出為b)時，即在b1)、b2)兩種附屬情況下，返回信號採用較大的值，因而振蕩器頻率在一個範圍(或者較快或者較慢)得到快速調節，直到脈衝長度再次回到中等範圍內。此外，當檢測到一個故障或者整個PLL都同步時，脈衝長度檢測器的輸出被置零。此外，當輸出為與最接近的3到11之間的整數的差時，輸出信號便乘以一個放大因子。脈衝長度檢測器是可控制的，例如可以通過一個具有微處理器或微控制器的控制單元進行控制。在對相位值和脈衝長度檢測器的輸出進行相加後，如果需要的話，其結果可以乘以因子-1。總而言之，上述電路允許實現具有改進捕捉性能的位定時PLL。即使萬一初始的振蕩器頻率被非常嚴重地誤調諧了，PLL也會很快地鎖定並且此後對信號中的缺陷就很不敏感了。因而，訪問時間可以很短，這項性能在防震系統和用於數據應用的光碟中極為重要。由於根據本發明的PLL具有很大的捕捉範圍，因此也可以以CAV讀CLV盤。基本應用包括用於CD的採用EFM碼的解碼器的應用。然而，用於數字視頻記錄及數據的光學介質的應用，以及在用於其它RLL碼(行程長度具有上下限的碼)的解碼器的應用也是可行的。本發明優選的實例利用下列圖進行描述，其中圖1示出了根據本發明的檢測器電路的基本電路圖；圖2示出了PLL的時鐘信號及輸入數據流；以及圖3示出了根據本發明的脈衝長度檢測器。圖1示出了根據本發明的檢測器電路，包含一個具有由數字濾波器實現的相位檢測器1和脈衝長度檢測器2的相位處理部分，相位P輸入到相位檢測器1中，脈衝長度L被輸入到脈衝長度檢測器2中。除了脈衝長度L，有關脈衝沿是上升沿還是下降沿的信息(R/F)及來自一個控制單元(未示出)的控制信號3也被輸入到脈衝長度檢測器2中。相位檢測器1和脈衝長度檢測器2的輸出信號在加法器4中進行相加，其結果在一定條件下乘以因子-1並輸入到積分器5。由積分器5輸出的所得信號6作為PLL振蕩器頻率的返回值。圖2以簡化形式示出信號，即上面的部分是從CD傳送過來的EFM信號，下面的部分是必須與上面的信號同步的振蕩器的時鐘信號。圖2也示出了脈衝長度L及每個脈衝沿相對於VCO時鐘信號脈衝沿的相位角的定義。這種情況下，兩個脈衝沿之間的間隔，即脈衝長度L，精確定義為一個PLL振蕩器時鐘周期的整數和分數部分，相位角P被定義為PLL振蕩器時鐘周期的分數部分。圖3示出了圖1中的脈衝長度檢測器2的基本電路圖。按照已經解釋過的，L指的是EFM數據的最後一個脈衝的長度。L的範圍能夠得到最佳的實現。將值L視為8位定點數，4位分配為整數部分(0，…，15)而4位(LSB)分配來用以描述振蕩器時鐘周期的16分之幾。其它值也是可行的。如果選擇了16位解析度方案，8位用於整數，8位用於分數，值域為。執行四種簡單的比較，其結果影響控制裝置9，即開關S1根據比較結果切換，選擇輸出脈衝長度檢測器產生的信號。正常情況下，控制裝置9選擇開關S1的最低位置。在這個位置，在算術單元10中計算脈衝長度及其最接近的整數之間的差並輸出。在下表1中列出實例，此表基於值域。表1如果比較表明脈衝長度超出11.5，為在有限時間內對正脈衝和負脈衝(上升沿R，下降沿F)的每種情況都做到精確，則選擇開關S1的中間位置。在這種狀態下，算術單元11計算與最接近的整數之間的差值，此整數範圍限定在3…11之間。表2給出了這種情況下的實例表2另外，當開關處於中間位置時，抑制單元12將所有負差值置零。當比較表明脈衝長度低於2.5時，為在有限時間內對正脈衝和負脈衝的每種情況都做到精確，選擇開關S1的上端位置。這種情況下，算術單元11同樣計算脈衝長度與最接近整數之間的差值，整數再次被限制在3到11的範圍內，但現在算術單元11中所有的正偏差由另外的抑制單元13置零。另外，在開關S1靠上的兩個位置上，在進入相應的抑制單元12、13之前，計算結果乘以一個放大因子n。換言之，在開關S1中間位置上只能看到正脈衝長度偏差，而在開關S1的上端位置上可以識別負脈衝長度偏差。既然如從表2中所看到的，小的和大的偏差都將導致脈衝長度檢測器輸出值變大。萬一出現這類偏差，為了控制振蕩器頻率，脈衝長度檢測器產生一個大的輸出信號和一個放大因子n。換言之，萬一出現這類偏差，振蕩器頻率往往會產生較大變化使控制重新回到正常範圍內(較低的開關位置)。開關S1的靠上的兩個開關位置第一次被倒置，對於長脈衝而言，在短脈衝調節的情況下，會找到長度小於3或大於等於11的脈衝。在這種情況下，開關S1的「加速」調節位置(上面或中間)不變而開關被重置到最低的位置。含義已經很明確了，當振蕩器頻率過高時，由於EFM脈衝信號的長度被描述為振蕩器信號的周期，EFM脈衝信號就會相應顯得過長。因此，調節會導致迅速的下降。當磁碟轉速相當慢時，情況類似。盤信號在時間上延長，其結果是脈衝同樣也顯得長了。在這兩種情況下，往往會降低振蕩器頻率以使時間長度為n×T的所記錄的盤脈衝的實際時間長度為n個振蕩器時鐘周期。如果PLL被鎖定，即振蕩器時鐘信號與EFM脈衝同步，這由信號14表明。然後由第二開關S2將脈衝長度檢測器1的輸出信號置零，即不發生調節。在設置故障信號15時也會出現這種情況。調節不僅局限於所選擇的參數，例如脈衝長度L表示為更多的位也是可能的，這意味著在這種情況下必須對數的範圍作出修改。權利要求1.用於恢復數據流位定時的鎖向環路(PLL)的數字檢測器電路，其特徵在於，該檢測器電路具有一個數字相位檢測器(1)和一個數字脈衝長度檢測器(2)，對二者的輸出信號進行相加和積分，由此得出的結果形成PLL振蕩器頻率的返回值。2.根據權利要求1的檢測器電路，其特徵在於，數字相位檢測器(1)由一個數字濾波器構成。3.根據前面所述權利要求之一的檢測器電路，其特徵在於，確定相位值(P)以PLL振蕩器時鐘周期的分數部分表示。4.根據前面所述權利要求之一的檢測器電路，其特徵在於，確定數據流信號的脈衝長度(L)以PLL振蕩器頻率的時鐘周期的個數表示，脈衝長度在區間內。5.根據權利要求4的檢測器電路，其特徵在於，脈衝長度檢測器(2)具有一個控制裝置，通過它，根據預定函數F(L)，脈衝長度檢測器(2)輸出以下信號中的一個a)與區間中的最接近的整數之間的差值作為輸出；b)與限定區間[Max2，…，Min2]中的最接近的整數之間的差值作為輸出，輸出a)形成了預置值。6.根據權利要求5的檢測器電路，其特徵在於，根據預定函數F(L)，在輸出b)的情況下，還有b1)或者b)所確定的差值中所有正的部分被置零；b2)或者b)所確定的差值中所有負的部分被置零。7.根據權利要求6的檢測器電路，其特徵在於，由預定函數F(L)執行四種比較，即對當前的脈衝長度L而言，以下是否為真c1)L≥Max1c2)L≥Max2c3)L≥Min2或c4)L≥Min1並且當在預定有限時間內的脈衝長度L滿足條件c1)時，選擇判定b1)；當在預定有限時間內的脈衝長度L滿足條件c4)時，選擇判定b2)；一旦狀態b1)發生，對脈衝長度而言當首次檢測到c3)時，再次選擇判定a)；並且一旦狀態b2)發生，對脈衝長度而言當首次檢測到c2)時，再次選擇判定a)。8.根據權利要求7的檢測器電路，其特徵在於，在預定有限時間內對於脈衝長度L的正脈衝和負脈衝的每種情況，條件c1)和c2)必須同時滿足。9.根據權利要求4到8中之一的檢測器電路，其特徵在於，脈衝長度(L)被視作8位定點數。10.根據權利要求9的檢測器電路，其特徵在於，確定脈衝長度L的4位表示整數部分，並且確定脈衝長度的另4位表示16分之一的振蕩器時鐘周期。11.根據權利要求10的檢測器電路，其特徵在於，使用以下值Max＝1515/16Max1＝11.5Max2＝11Min2＝3Min1＝2.5。12.根據前面所述權利要求之一的檢測器電路，其特徵在於，或者當檢測到錯誤時，或者當整個PLL都同步時，脈衝長度檢測器(2)的輸出被置為零。13.根據權利要求11的檢測器電路，其特徵在於，一旦輸出與在3和11之中下一個整數之間的差值時，輸出信號便乘以一個放大因子(n)。14.根據前面所述權利要求之一的檢測器電路，其特徵在於，脈衝長度檢測器(2)是可控制的。15.根據前面所述權利要求中之一的檢測器電路，其特徵在於，將相位值(P)與脈衝長度檢測器(2)的輸出相加後，其結果再乘以因子-1。全文摘要用於恢復數據流位定時的數字檢測器電路，包括數字相位檢測器和數字脈衝長度檢測器，兩者的輸出信號進行相加和積分，結果用於控制振蕩器頻率。由相應算法確定的脈衝長度檢測器的輸出信號與頻率範圍有關，一快兩慢。該電路可改進常規PLL很小的捕捉範圍。文檔編號H04L7/033GK1158035SQ96119778公開日1997年8月27日申請日期1996年12月13日優先權日1995年12月14日發明者弗裡德裡克·羅明傑,阿爾布雷克特·羅瑟梅爾,海因裡希·謝曼申請人:德國湯姆遜-布朗特公司