[發明專利]曼徹斯特碼接收電路

有效

• 申請號: 201310706069.1
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN103888143B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 島田克之
• 申請（專利權）人: 橫河電機株式會社
• 主分類號: H03M5/12
• 分類號: H03M5/12
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 陳源,李銘

技術領域

本公開涉及曼徹斯特碼接收電路，更具體地，涉及用于改進接收信號抖動容限的技術。

背景技術

根據例如現場總線（用于在測量/控制裝置之間執行數字通信的一種標準）來在通信當中使用曼徹斯特碼。在曼徹斯特碼中，信號電平在表示每個0/1位（bit）的信號的中央改變。因此，用作傳輸基準的接收時鐘信號可以疊加在數據信號上進行傳輸。

圖7是示出了相關技術的用于接收以曼徹斯特碼編碼的數據的數據接收電路的一個配置示例的框圖。參考圖7，從通信傳輸路徑100接收數據的數據接收電路200包括MAU（介質連接單元）210、邊沿檢測模塊220、接收時鐘提取模塊230、代碼檢測模塊240和接收控制模塊250。傳輸路徑100可以通過諸如同軸電纜之類的有線方式配置，或可以通過無線方式配置。

MAU210將經過通信傳輸路徑100的傳輸介質所傳輸的模擬信號轉換為數字化接收信號。在數據接收電路200內，邊沿檢測模塊220使該數字化接收信號與時鐘信號同步，以產生同步接收信號，檢測該同步接收信號的上升沿和下降沿并且輸出邊沿檢測信號。所述時鐘信號的速率是預定通信速率的2N倍（N是等于或大于3的整數）。

圖8是示出了這樣一種方式的波形圖，其中從曼徹斯特碼的同步接收信號的下降沿和上升沿輸出邊沿檢測信號。該曼徹斯特碼的同步接收信號在與一位的傳輸時間對應的位時間的中央處改變。當檢測到所述改變時，輸出具有所述時鐘寬度的邊沿檢測信號。在連續輸出多個相同位信號的情況下，例如，邊沿檢測信號還在后面的位時間開始時輸出。因此，邊沿檢測信號指明位時間的邊界和中央之一。

回到圖7的描述，接收時鐘提取模塊230基于時鐘信號和邊沿檢測信號產生接收時鐘信號和接收時鐘使能信號。接收時鐘信號是用于允許代碼檢測模塊240對其中信號電平在中央處改變的位信號進行采樣的時鐘信號。因為一位信號必須被采樣兩次，所述接收時鐘信號的速率是每一位的通信速率的兩倍。

所述接收時鐘使能信號間隔地啟動接收時鐘信號，使得位于后一級且接收所產生的接收時鐘信號的接收控制模塊250以與通信速率相對應的時鐘頻率（即，接收時鐘信號的速率的一半）操作。

代碼檢測模塊240在接收時鐘信號的上升時刻對同步接收信號進行采樣并解碼以輸出代碼型信號和接收數據。代碼型信號表明前導碼、開始分界符、結束分界符、數據代碼等。圖9示出了曼徹斯特碼中前導碼、開始分界符和結束分界符的定義，以及數據代碼（“11001010”）的示例。

再次回到圖7，接收控制模塊250基于輸入到該模塊的接收數據和代碼型信號來控制接收數據的接收。該控制操作基于位時間來執行。因此，當接收時鐘信號由接收時鐘使能信號間隔地啟動時，接收控制模塊250使用該接收時鐘信號。

接收時鐘提取模塊230包括時鐘提取計數器232，其基于時鐘信號和邊沿檢測信號產生接收時鐘信號和接收時鐘使能信號。時鐘提取計數器232對時鐘信號進行計數，并且，當時鐘信號的速率是預定通信速率的2^N倍時，執行N-位（N-bit）寬度的環繞（wrap around）操作。即，當發生溢出時，計數值回歸至0。在下面的描述中，計數值采用十六進制表示法表示。例如，當N=4時，所述計數值在每個時鐘周期內按照0、1、2、…、E、F、0、1、…的順序改變。

在N=4的情況下，當通信速率是所述預定通信速率時，位時間相當于2⁴=16個時鐘周期。因此，如圖10所示，接收時鐘信號每4個時鐘周期被反轉，而接收時鐘使能信號每8個時鐘周期被反轉。即，接收時鐘信號在時鐘提取計數器232的計數值改變為4、8、C和0時被反轉，而接收時鐘使能信號在所述計數值改變為8和0時被反轉。

當時鐘提取計數器232的位寬度是N時，接收時鐘信號在時鐘提取計數器232的第二有效位改變時被反轉，而所述接收時鐘使能信號在最高有效位改變時被反轉。

然而，在實際通信中，會發生位時間失真，位時間會相對于時鐘信號的2^N個時鐘周期延長或縮短。在這種情況下，如圖11所示，按照接收時鐘信號設置的采樣間隔和同步接收信號的位時間彼此未對準，因此同步接收信號的采樣有時會失敗。圖11示出了位時間長于2N個時鐘周期的一個例子。在圖中的虛線圈中，同一信號被采樣了兩次。