[發明專利]鎖相環的相位檢測器

有效

• 申請號: 00811916.3
• 申請日: 2000-08-18
• 公開（公告）號: CN1370351A
• 公開（公告）日: 2002-09-18
• 發明（設計）人: 埃德加·武斯特霍恩
• 申請（專利權）人: 湯姆森許可貿易公司
• 主分類號: H03L7/091
• 分類號: H03L7/091;G11B20/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱進桂

技術領域

本發明涉及用在鎖相環中的相位檢測器。特別是，這種相位檢測器是用在這樣的鎖相環中，這種鎖相環被用來恢復被記錄或被發送的信號中的數據時鐘信號。被記錄或被接收的數據信號本來就包含有數據時鐘信號，因此是自同步的。

背景技術

本發明基于用在根據獨立權利要求1的普通型鎖相環中的相位檢測器。在現有技術中，鎖相環被廣泛地描述。例如，參考美國專利US-A-5?693?376，它描述一種編程鎖相環，當被記錄在存儲媒體上的數據信號正被讀出時，它同樣被用來恢復數據時鐘信號。根據描述，存儲媒體涉及計算機中的硬盤或軟盤。被記錄的信號涉及描述中的MFM信號。在這篇上下文中，MFM是“Modified?Frequency?Modulation”(改進的頻率調制)的簡寫。就磁信號記錄來說，記錄信號涉及所謂三元態數據信號，即能有三種狀態+1、-1和0的數據信號。最初從存儲媒體讀出的信號是模擬形式。在濾波和脈沖放大以后，這個信號直接被供給鎖相環，以便恢復數據時鐘信號。因此，信號像以前那樣是模擬信號的形式，并且在鎖相環的相位檢測器中也以模擬信號的形式被處理。

但是，生產這種鎖相環需要高質量的模擬元件，否則，因與老化和溫度有關的元件變化，很容易引起相位控制的破壞。另一缺點也可能是這類元件更有可能產生EMC輻射，如果不以復雜的屏蔽措施加以防范的話。

這些不利之處要求以數字形式生產鎖相環。它應該能盡量容易地被集成在一塊芯片上，但仍能以這樣的精確度工作，即當被記錄或被發送的數據信號正在再生時，為恢復數據所用的抽樣瞬時盡可能被置為最佳，以便能盡可能靠近眼圖中的眼圖中心進行最佳抽樣。

日本專利JP-A-8031110揭示了鎖相環的數字實現的一種解決方案。在這種情況下，從磁帶讀出的記錄信號被供給量化器，并接著在A/D轉換器中被數字化。然后，數字數據信號一方面經過延遲電路，另一方面，直至通往減法電路，未延遲的數據信號被從延遲的數據信號中減去。用這種方法產生的差被供給抽樣和保持電路。抽樣和保持電路的輸出信號與數據模式識別電路同步，后者被供給以未經延遲的數據信號。只有當特定的數據模式在這個電路中被識別時，抽樣和保持電路才被同步。抽樣值代表特定的數據時鐘信號和特定數據模式的識瞬時之間的相位差。這個相位差被用來控制電壓檢測振蕩器VCO，后者則被用來產生被記錄的數據信號的抽樣頻率。在抽樣和保持電路與VCO之間附加有一個環路濾波器，它起穩定VCO控制的作用。用這個文件中的解決方法，只在那些樣本與數據信號中的特定模式的識別相符合時，相位控制才被提供。但是，這些模式的重復率可能很低，所以控制時間較長，一直到最佳時鐘頻率被設置。

發明內容

鑒于日本專利文件JP-A-8031110中的解決方案，本發明的目的是提供一種改進的相位檢測器，它能被用來改進鎖相環的控制響應，在需要用相同的時間的條件下盡可能地簡化電路設計。

利用獨立權利要求1的特征，可達到這個目的。根據本發明，新穎的相位檢測器同樣使用延遲的和未延遲的樣本之間的差值形成試驗與測試原理。但這里的新特征是提供一個處理級，其中，多個可能值之一被賦予各個差值。特別是這些值可以是數+1，-1和0，這取決于例如差值是否大于、小于或等于0。用這種方法所賦予的值被供給濾波/控制級，在它們的輸出端能引出相位誤差。由此得到的相位誤差再以通常的方法去控制電壓振蕩器。在原則上，本發明沒有任何需要去分離差值形成。所必要的只是比較級，它檢查被延遲的樣本對未延遲的樣本來說，是否大于、小于或等于0，并相應地分配數+1、-1和0。

這種解決方法提供的優點是能制造出非常簡單可用的相位檢測器，它甚至簡單到可集成在一塊芯片上。不需要提供另外的抽樣和保持電路，為數據模式識別而用的復雜結構同樣也可以省去。將可能值賦給差值的處理級也能是簡單的設計。在最簡單的情況下，它包括差值的數學符號識別的一結構，和根據數學符號輸出三個可能值之一的乘法器。本結構的另一優點是任何現時的相位誤差能很快地被校正。甚至，用這種解決方法，數據信號的每個樣本都會在相位檢測器中被考慮到，并貢獻于相位控制。

所述相位檢測器的進一步的優點還在于：當所提出的相位檢測器被使用時，模擬再生信號能用隱含的數字信號中的數據時鐘信號來抽樣。不需要重復抽樣。這一點的結果是簡單的低端、低成本A/D轉換器能被使用。同時，這一點的情況是不需要工作在較高頻時鐘頻率的元件，甚至在整個鎖相環中也能夠如此。這一點顯著地減少了實施的成本。