183509. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés digitális jelsorozat órajelének kinyerésére fáziszárt hurokkal
183 509 2 1 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés digitális jelsorozat — tipikusan NRZ bináris jelsorozat — órajelének vagy ütemjelének kinyerésére pozitív vagy negatív típusú digitális fáziszárt hurokkal. Az órajel-kinyerés általában a demodulálás utáni döntések időpillanatait úgy jelöli ki, hogy e döntések a legkedvezőbb eredményt adhassák, továbbá az átvitt jelsorozattal konzekvens órajel szükséges még e vett jel esetleges további feldolgozásához, kezeléséhez is és az esetek többségében az átvitt digitális jelet fogadó nyelő is igényt tart a jellel szigorúan koherens órajelre. Az utóbbi években a digitális távközlés mind nagyobb teret hódít a sokcsatornás beszéd- és adat-(távíró) átvitel, a képátvitel, az űrhírközlés, távmérés, stb... feladatainak megoldásánál. A digitális hírközlésnek pedig egyik legalapvetőbb feladata a digitális jelelemek megbízható felfrissítése, regenerálása és így az ehhez elengedhetetlen órajel-kinyerés megvalósítása. Mivel a digitális rendszerek elemeik tekintetében is meghatározóan digitálisak, ezért a digitális integrált áramkörökkel megvalósítható gazdaságos, megbízható és nagymértékben hőfokérzéketlen, kis helyfoglalású és csekély energiát igénylő áramkör részletek kialakítása alapvető követelmény. E tendencia részét képezi az órajel-kinyerés megvalósítása is. Az órajelet az átvitt — általában még regenerálásra nem került — jelsorozatból nyerjük ki. Az órajel-kinyerést megvalósító áramkör szükségszerűen követi az 1. ábra szerinti elrendezést. Az a vett jelet az 1 nemlineáris elemen kell keresztülvezetnünk ahhoz, hogy a 2 szűrő megtalálhassa az órajelnek megfelelő spektrumvonalat. A 2 szűrő c kimeneti jelét a 3 formáló megfelelő d alakra hozza. Az 1. ábrán jelölt blokkok mindegyike digitális formában is realizálható. A modern műszaki gyakorlatban a 2 szűrő és 3 formáló szerepét újabban számos felhasználásban az úgynevezett digitális fáziszárt hurok vagy rövidítve DPLL áramkör töltheti be. Említett esetünkben a „digitális” jelző nem arra utal, hogy a fáziszárt hurokban digitális elemek is helyt kapnak vagy akár az áramkör elemeinek többsége digitális, hanem arra, hogy a hurok működése teljesen digitális, digitális elveken alapul és a digitális áramkör-rendszerekre jellemző tulajdonságokkal bír. Az elmondottaknak megfelelő digitális áramkör felépítését a 2. ábrán mutatjuk be. Az 1. ábrán már bemutatott 1 nemlineáris áramkör szerepét itt a 4 átmenet-kinyerő tölti be. Ezen áramkör bemenetére érkező még regenerálásra nem került a jelsorozat átmeneteinek felel meg az e keskeny impulzussorozat, amelynek egyedi impulzusai jellemzőek a digitális jel ütemének pillanatnyi helyzetére. A digitális fáziszárt hurok feladatát az 5 fáziskomparátor útján úgy tudja végrehajtani, hogy az a kinyert h órajel jellemző időpillanatait az e keskeny impulzussorozat ...ej_i, Cj, ej+!,... elemi jeleivel rendre fázisban összehasonlítja és ezen összehasonlítás eredményeit diszkrét alakban az f+ és az f" kimeneti jelek útján adja tovább a logikai egységgel ellátott 6 vezéreltosztó felé. A 5 fáziskomparátor működése akár a 4a. ábra szerinti, akár a 4b. ábra szerinti lehet, amennyiben A 0 a kinyert h órajel kitüntetett időpillanatai és a kinyert átmenet megjelenésére jellemző fáziskülönbséget tükrözi átmenetrőlátmenetre. A 4a. ábra szerinti működésnél: f+—1 és f"=0, ha átmenetre jellemző impulzus siet az órajel jellemző időpillanatához képest és f+=*0, valamint f"= 1, ha az átmenetre jellemző impulzus az órajel jellemző időpillanatához képest késik. A 4b. ábra szerinti működésnél ugyanaz játszódik le mint előbb csupán a 4l0o+^ 00““2zl 0o nagyságú úgynevezett holtzónában az 5 fáziskomparátor nem ad kimeneti jelet, azaz e zónán belül érkező átmenet impulzusokhoz f+=0, f-—0 felelet tartozik. Az f+ és f" kimeneti jelek a logikai egységet és 6 vezéreltosztót működési rendjében vezérlik. Ezen osztó kristály-vezérelt és így 10~5...1Ö"7 stabilitású F órajelgenerátor által kibocsátott imoulzussorozatot osztja. Az F órajelgenerátor g frekvenciája és a vett jel névleges f0 frekvenciája közötti kapcsolat az alábbi módon írható fel: g“°q fo, ahol q az osztásarányt adja. A 2. ábrán bemutatott digitális fáziszárt hurok működését a 3. ábrán látható idődiagram alapján magyarázzuk. Az a bejövő digitális jelsorozat éleit pozitív keskeny tűimpulzusok formájában reprezentálja az e keskeny impulzussorozat. Az 5 fáziskomparátor az e keskeny impulzussorozat és a kinyert h órajel kitüntetett időpillanatai, esetünkben felfutó élei közötti fázisviszonyt indikálja átmenetről átmenetre. Az a, ß, és y esetek határozzák meg a hurok működését: a eset: Az e keskeny impulzussorozat, siet vagy előírt küszöbnél nagyobb mértékben siet a h órajel felfutó éléhez képest. Ezt a tényt fejezi ki az 5 fáziskomparátor f+= 1 és f~=0 állapota. Ebben a helyzetben a kinyert h órajel periódusidejét 1 ciklusban kell rövidíteni, azaz a vezéreltosztó osztását q+<q-ra kell beállítanunk, így van mód az 5 fáziskomparátor által érzékelt fázishiba ellensúlyozására. Ha a modellt nem 6 vezéreltosztó segítségével kívánjuk leírni, akkor úgy is fogalmazhatunk, hogy az F órajelgenerátor által kiadott impulzusok közé legalább egy keskeny impulzust beiktatunk és így adjuk ezen impulzussorozatot egy q— állandó osztási aránnyal üzemelő osztóra. ß eset: Az e keskeny impulzussorozat, késik vagy előírt küszöbnél nagyobb mértékben késik a h órajel felfutó éléhez képest. Ezt a tényt fejezi ki a fáziskomparátor f+*=0 és f"=l állapota. Ebben a helyzetben a kinyert h óra periódusidejét 1 ciklusban meg kell növelni, azaz a 6 vezéreltosztó osztását q*>q-ra kell beállítanunk, így van mód az 5 fáziskomparátor által érzékelt fázishiba kiegyenlítésére. Ha a modellt nem 6 vezéreltosztó segítségével kívánjuk leírni, akkor úgy is fogalmazhatunk, hogy az F órajelgenerátor által kiadott impulzusok közül legalább egy impulzust kiveszünk és így adjuk ezen impulzussorozatot egy q“állandó osztási aránnyal üzemelő osztó bemenetére. y eset: A kinyert h órajel felfutó élének környezetében nincs azaz e keskeny impulzussorozatban (az a jel mintázata olyan, hogy a szóban forgó órajel-ciklushoz nem rendelhető átmenet), vagy amennyiben a 4b. ábra szerinti, azaz holtzónával rendelkező, 5 fáziskomparátort használjuk, a kinyert átmenet a komparátorra jellemző 2A0O holtzónába esik. Ezt a tényt fejezi ki az 5 fáziskomparátor f+=0, f"“0 állapota. Ebben az esetben a 6 vezéreltosztó osztása q, illetve a másik szemlélettel élve az F órajelge5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
