一種從高速串行信號中恢復(fù)時鐘信號的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號處理領(lǐng)域，具體涉及一種從高速串行信號中恢復(fù)時鐘信號的系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著微處理器和1C技術(shù)的飛速發(fā)展，所需處理的數(shù)據(jù)量表現(xiàn)為爆炸式地 增長。隨著人們的需求不斷提升，對數(shù)據(jù)的傳輸速率和處理提出更高要求。在實際系統(tǒng)中 應(yīng)用的鎖相環(huán)必然是有限帶寬的，環(huán)路濾波器表現(xiàn)為低通特性。這意味著信號中低頻相位 誤差可以被濾掉，而高頻部分仍然保留。對于系統(tǒng)設(shè)計者而言，識別和分析這部分抖動是設(shè) 計系統(tǒng)、提升系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。作為一種測量儀器，示波器時域測量的精確程度與觸發(fā)密切 相關(guān)，但是某些情況下無法得到所需的外部信號作為觸發(fā)，就算可以得到外部信號，該信號 本身的抖動也會被引入測量。這樣為了測量信號的時間特征，比較好的方法就是恢復(fù)出一 個時鐘。通常這個時鐘就是采用鎖相環(huán)技術(shù)從源信號中恢復(fù)出來的，而鎖相環(huán)的參數(shù)設(shè)置 要盡量接近接收端鎖相環(huán)的參數(shù)設(shè)置，用這個時鐘作為測量抖動和構(gòu)建眼圖的基準(zhǔn)時鐘是 比較好的，因為該時鐘與接收端的時鐘基本一致。數(shù)字熒光示波器作為構(gòu)建眼圖與測量眼 圖參數(shù)和抖動的有力工具需要在其內(nèi)部實現(xiàn)一個鎖相環(huán)。而軟件鎖相環(huán)由于其種種優(yōu)點(diǎn)， 已經(jīng)成為眼圖構(gòu)建和抖動分析方面主流的時鐘恢復(fù)技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種從高速串行信號中恢復(fù)時鐘信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用 鎖相環(huán)技術(shù)能夠從高速串行信號中將時鐘信號恢復(fù)出來。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種從高速串行信號中恢復(fù)時鐘 信號的系統(tǒng)，包括鑒相器、濾波器和壓控振蕩器，所述鑒相器與濾波器相連，所述濾波器與 壓控振蕩器相連，所述壓控振蕩器與鑒相器相連；所述鑒相器為希爾伯特變換鑒相器。
[0005] 進(jìn)一步地，所述濾波器采用一階環(huán)路濾波器。
[0006] 進(jìn)一步地，所述一階環(huán)路濾波器為有源比例積分濾波器。
[0007] 進(jìn)一步地，所述壓控振蕩器采用采用波形綜合器DC0。
[0008] 進(jìn)一步地，所述鑒相器、濾波器和壓控振蕩器均為軟件模塊，在微處理器中實現(xiàn)。
[0009] 進(jìn)一步地，所述的微處理器采用S3C2440A芯片。
[0010] 本發(fā)明的從高速串行信號中恢復(fù)時鐘信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用鎖相環(huán)技術(shù)能夠從 高速串行信號中將時鐘信號準(zhǔn)確恢復(fù)出來，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理提供保障，能夠滿足日益增 長的數(shù)據(jù)速率的要求，也能夠滿足人們對數(shù)據(jù)的傳輸速率和處理提出更高要求。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖2為希爾伯特變換鑒相器結(jié)構(gòu)圖；
[0013] 圖3為軟件PLL算法流程圖；
[0014] 圖4為軟件鎖相環(huán)時鐘恢復(fù)圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明的方法進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0016] 如圖1所示，一種從高速串行信號中恢復(fù)時鐘信號的系統(tǒng)，包括鑒相器、濾波器和 壓控振蕩器，所述鑒相器與濾波器相連，所述濾波器與壓控振蕩器相連，所述壓控振蕩器 與鑒相器相連；所述鑒相器為希爾伯特變換鑒相器。
[0017] 所述濾波器采用一階環(huán)路濾波器。
[0018] 所述一階環(huán)路濾波器為有源比例積分濾波器。
[0019] 所述壓控振蕩器采用采用波形綜合器DC0。
[0020] 所述鑒相器、濾波器和壓控振蕩器均為軟件模塊，在微處理器中實現(xiàn)。
[0021 ] 所述的微處理器采用S3C2440A芯片。
[0022] 1、希爾伯特變換鑒相器
[0023] 軟件可實現(xiàn)的最簡單的鑒相器是乘法鑒相器，但由于是單路的，它的輸出精度受 輸入信號的幅度影響較大，同時arcsin函數(shù)存在相位模糊問題，所以本文采用雙路的希爾 伯特變換鑒相器。所謂的希爾伯特變換鑒相器如圖2所示，它的關(guān)鍵部件是希爾伯特變換 器，它把輸入正弦信號的相位平移90度。下面將看到，利用三角幾何計算，可以得到希爾伯 特變換鑒相器的輸出相位誤差信號匕。這類鑒相器使用DC0產(chǎn)生兩個輸入信號：同向信號
，正交信號
：，如附圖2所示，u 輸入信號，％為相移900后的信號。 利用二角運(yùn)算：
[0025] 計算出相位誤差叭的正弦和余弦值，相除得到tan Θ e，再通過數(shù)字算法計算反正 切tan Θ，，從而得到相位誤差Θ y
[0026] 2、環(huán)路濾波器
[0027] 環(huán)路濾波器采用一階有源比例積分濾波器，實現(xiàn)比較方便。有源比例積分濾波器 的傳輸函數(shù)為
，為得到功能大致相同的數(shù)字濾波器，需要將F(s)轉(zhuǎn)換到z域得 到 F(z)。令
代入到F(s)中就可以得到傳輸函數(shù)的z域表達(dá)式：
[0030] 可以看到表達(dá)式中包含參數(shù)^和τ 2，T可以取值為1。變換到時域中，濾波器的 輸出為：
[0032] 這個遞推公式在軟件中很容易實現(xiàn)。
[0033] 3、波形綜合DC0
[0034] 可以方便地用軟件實現(xiàn)，這種類型的DC0通過訪問存儲器中的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生正弦或 余弦波。用查表法求解正弦函數(shù)，而不必直接計算泰勒級數(shù)和切比雪夫多項式，計算速度會 大幅度提高。環(huán)路濾波器的輸出信號會控制DC0產(chǎn)生相應(yīng)的波形輸出，實質(zhì)上DC0根據(jù)當(dāng) 前輸入的相位去查找相應(yīng)的數(shù)值用于輸出。DC0可以產(chǎn)生正弦或余弦波也可以調(diào)整存儲的 數(shù)據(jù)產(chǎn)生其它波形，最簡單的是方波。
[0035] 4、軟件鎖相環(huán)實現(xiàn)算法
[0036] 上述希爾伯特變換鑒相器的推導(dǎo)過程是連續(xù)時間情況下得出的，用軟件實現(xiàn)時需 要將其離散化，設(shè)T為采樣間隔。假設(shè)輸入信號為
[0040] 經(jīng)過計算可以推得，
[0043] 最后得到輸出
[0045] DC0的輸出由環(huán)路濾波器的輸出fu控制，在一個時間間隔內(nèi)DC0輸出相位Δ Θ 2
其中coj為正常的相位增量IVifOilOT是由相位差引起的相位變化。在 下一個時刻的相位為
[0047] 軟件根據(jù)此相位得到輸出波形值u2 ((n+1) T)。
[0048] 軟件PLL算法流程圖如附圖3所示。
[0049] 附圖4是軟件鎖相環(huán)從串行數(shù)據(jù)中恢復(fù)出的時鐘。
【主權(quán)項】
1. 一種從高速串行信號中恢復(fù)時鐘信號的系統(tǒng)，其特征在于：包括鑒相器、濾波器和 壓控振蕩器，所述鑒相器與濾波器相連，所述濾波器與壓控振蕩器相連，所述壓控振蕩器 與鑒相器相連；所述鑒相器為希爾伯特變換鑒相器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從高速串行信號中恢復(fù)時鐘信號的系統(tǒng)，其特征在于：所述 濾波器采用一階環(huán)路濾波器。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的從高速串行信號中恢復(fù)時鐘信號的系統(tǒng)，其特征在于：所述 一階環(huán)路濾波器為有源比例積分濾波器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從高速串行信號中恢復(fù)時鐘信號的系統(tǒng)，其特征在于：所述 壓控振蕩器采用采用波形綜合器DCO。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從高速串行信號中恢復(fù)時鐘信號的系統(tǒng)，其特征在于：所述 鑒相器、濾波器和壓控振蕩器均為軟件模塊，在微處理器中實現(xiàn)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的從高速串行信號中恢復(fù)時鐘信號的系統(tǒng)，其特征在于：所述 的微處理器采用S3C2440A芯片。
【專利摘要】本發(fā)明屬于信號處理領(lǐng)域，具體涉及一種從高速串行信號中恢復(fù)時鐘信號的系統(tǒng)，包括鑒相器、濾波器和壓控振蕩器，所述鑒相器與濾波器相連，所述濾波器與壓控振蕩器相連，所述壓控振蕩器與鑒相器相連；所述鑒相器為希爾伯特變換鑒相器。本發(fā)明的從高速串行信號中恢復(fù)時鐘信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用鎖相環(huán)技術(shù)能夠從高速串行信號中將時鐘信號準(zhǔn)確恢復(fù)出來，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理提供保障，能夠滿足日益增長的數(shù)據(jù)速率的要求，也能夠滿足人們對數(shù)據(jù)的傳輸速率和處理提出更高要求。
【IPC分類】H03L7/08
【公開號】CN105262480
【申請?zhí)枴緾N201510690899
【發(fā)明人】趙猛, 張紅英
【申請人】江蘇綠揚(yáng)電子儀器集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月22日