專利名稱：動態(tài)限幅電平檢測器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種動態(tài)限幅電平檢測器。具體的，本發(fā)明涉及一種用于檢測二進制信號的檢測器，具有用于動態(tài)調整限幅電平的電路。
一個二進制信號的兩個信號電平通常稱為“高”和“低”，并且可以分別表示為邏輯“1”和“0”?！案摺彪娖娇梢缘扔谝粋€例如+5V的信號電平，而“低”電平可以等于一個例如-5V或地(即0V)的信號電平。當重新獲得一個傳輸?shù)亩M制信號時，必須確定哪個信號部分是高電平和哪個信號部分是低電平。為此，通常設置一個閾值電平為接近于高和低信號電平之間的一半。任何超過這個閾值或“限幅電平”的信號電平被認為是表示了一個高電平，否則將該信號分類為低電平。
在存在噪聲的情況下，可能引入誤差。在低電平信號部分出現(xiàn)的噪聲峰值可以超過該限幅電平，從而錯誤的檢測到一個高電平，并且反之亦然。
美國專利No.4707740披露了一種同步檢測器，用于從一個視頻信號中重新獲得一個同步信號。在該視頻信號的一個低電平(“同步脈沖頂部”)部分期間，調整一個限幅電平信號。為此，一個噪聲檢測器提供一個輸出，該輸出表示在這個低電平信號部分期間的平均噪聲。這個噪聲檢測器輸出用于在低電平信號部分期間產(chǎn)生一個正限幅電平偏移，并且在高電平信號部分期間產(chǎn)生一個同樣幅度的負偏移。因而，在高電平信號部分期間的限幅電平偏移不是基于在那些部分內(nèi)的實際噪聲或信號電平的，而是基于一個估算的電平。這可以引起檢測誤差。另外，這種現(xiàn)有技術的裝置不適于進行不同信號的處理。
因此，本發(fā)明提供了一種檢測器，用于檢測一種差分二進制信號，差分二進制信號具有在第一周期內(nèi)的第一信號電平和在第二周期內(nèi)的第二信號電平，該檢測器包括-一個幅值檢測電路，用于產(chǎn)生一個幅值信號，指示該二進制信號的第一和第二周期的幅值，-一個限幅電平檢測電路，用于產(chǎn)生一個限幅電平信號，指示要施加到該二進制信號的平均限幅電平，
-一個輸出電路，用于輸出所檢測的二進制信號，-一個偏移電路(offset circuit)，用于響應于輸出的二進制信號、限幅電平信號和幅值信號來產(chǎn)生一個限幅電平偏移信號(offsetsignal)，和-一個連接到輸出電路的電平移位電路，用于響應于限幅電平移位信號電平位移該二進制信號，其中連接這些所述電路，以便在第一周期內(nèi)使用第一限幅電平和在第二周期內(nèi)使用第二限幅電平來檢測該差分二進制信號，并且其中所有所述電路都是差動電路。
通過使用第一和第二信號電平的幅值信號，產(chǎn)生一個限幅電平偏移信號，其反映了在兩個電平內(nèi)的實際信號和噪聲信號，并且因此更精確的確定了限幅電平的移位。這又減少了檢測誤差的數(shù)量。
通過使用差動電路，例如一個差動限幅電平檢測電路、一個差動幅值檢測電路、一個差動輸出電路、一個差動偏移電路和一個差動電平移位電路，能夠一直處理差動信號。
有利的是，本發(fā)明的檢測器可以進一步包括一個連接到幅值檢測電路的第一附加電平移位電路和/或一個連接到限幅電平檢測電路的第二附加電平移位電路。
優(yōu)選的，該檢測器進一步包括一個去耦電路，用于在將二進制電平供給其它電路前對其進行去耦。這樣一個去耦電路可以包括一個單獨的電容器，該電容器串聯(lián)連接到每個輸入端子。
本發(fā)明還提供了一個偏移電路，用于一個如上限定的檢測器中，該偏移電路包括-一個第一差動放大器，用于處理檢測到的差分二進制信號，和-至少一個第二差動放大器，用于處理限幅電平信號及其反向的信號(inverse)。
在該偏移電路中也可以出現(xiàn)其它的差動放大器或非差動放大器。為了允許迅速改變信號電平，放大器最好包括雙極NPN晶體管。
參照附圖中所示的示例性實施例，將在下面進一步解釋本發(fā)明，其中

圖1示例性的示出了本發(fā)明的檢測器的方塊圖2示例性的示出了本發(fā)明的檢測器的一個優(yōu)選實施例；圖3示例性的示出了在圖1的檢測器中的不同信號電平的例子。
在圖1中示出的檢測器1僅做為非限制性的例子，檢測器1包括輸入端子10，用于接收具有相互反相的分量I和Q的二進制信號Vin。第一、第二和第三電平移位電路6、7和8通過去耦電容器9連接到輸入端子10。第一、第二和第三電平移位電路6、7和8的輸出分別連接到一個幅值檢測電路2、一個限幅電平檢測電路3和一個輸出電路4，幅值檢測電路2用于產(chǎn)生一個幅值信號，指示該二進制信號幅值，限幅電平檢測電路3用于產(chǎn)生一個限幅電平信號，指示要施加到該二進制信號的平均限幅電平，輸出電路4連接到輸出端子11，用于輸出所檢測的二進制信號。輸出電路4在所示的實施例中由一個限幅電路構成。
根據(jù)本發(fā)明，提供一個偏移電路5，用于根據(jù)所檢測的二進制信號、幅值信號和限幅電平信號來產(chǎn)生一個限幅電平偏移信號。為此，如輸出電路(限幅器)4的輸出那樣，幅值檢測電路2和限幅電平電路3的輸出連接到偏移電路5。這允許偏移電路5產(chǎn)生一個限幅電平偏移信號，該信號考慮到了所檢測的二進制信號，并且該信號因此可以根據(jù)信號周期進行改變當信號電平為高時，最好降低該限幅電平，而當信號電平為低時，最好升高該限幅電平。由電平移位電路6對此發(fā)生影響，電平移位電路6響應于限幅電平移位信號電平位移該二進制信號，并且從而相對于該信號電平偏移限幅電平。
在圖2實施例中，所有所述電路2、3、4、5、6實現(xiàn)為差動電路，即，它們能夠處理差動信號。電阻R1～R4與相關的晶體管T1～T20一起構成了電平移位電路6、7和8，用虛線圍繞，晶體管T1～T20控制流過這些電阻R1～R4的電流。如能夠看到的，構成第一和第二差動放大器的晶體管T1～T8和T9～T16用于這個目的。
構成第一差動放大器的NPN雙極晶體管T1～T8形成了電平移位電路6(圖1)。晶體管T1、T3、T5和T7的發(fā)射極連接到一個第一發(fā)射極連接點20。同樣，晶體管T2、T4、T6和T8的發(fā)射極連接到一個第二發(fā)射極連接點21。晶體管T1、T2、T7和T8的基極相互連接，并形成了一個第一基極連接點22。晶體管T3、T4、T5和T6的基極相互連接，并形成了一個第二基極連接點23。晶體管T1的集電極連接到晶體管T4的集電極，并且通過一個去耦電容器9連接到電路的輸入端子Q。晶體管T2的集電極連接到晶體管T3的集電極，并且通過一個去耦電容器9連接到電路的輸入端子I。晶體管T5的集電極連接到晶體管T8的集電極和電阻R1的第一端，電阻R1的第二端連接到晶體管T1和T4的集電極。晶體管T6和T7的集電極連接到第二電阻R2的一端，第二電阻R2的另一端連接到晶體管T2和T3的集電極。
構成第二差動放大器的雙極晶體管T9～T16實現(xiàn)了一個電平移位電路8(圖1)。晶體管T9和T12這樣設置，即它們的發(fā)射極電流基本上是任何一個晶體管T10、T11、T13、T14和T15的發(fā)射極電流的四倍。
晶體管T9、T11、T13和T15的基極連接到一個第三基極連接點24。晶體管T10、T12、T14和T16的基極連接到一個第四基極連接點25。晶體管T9和T10的發(fā)射極連接到一個第三發(fā)射極連接點26。晶體管T11和T12的發(fā)射極連接到一個第四發(fā)射極連接點27。晶體管T13和T14的發(fā)射極連接到一個第五發(fā)射極連接點28，并且晶體管T15和T16的發(fā)射極連接到一個第六發(fā)射極連接點29。晶體管T9和T12的集電極連接到第二發(fā)射極連接點21，并且晶體管T10和T11的集電極連接到第一發(fā)射極連接點20。晶體管T13的集電極連接到電阻R1的一端，晶體管T5和T8的集電極連接到這端。晶體管T14的集電極連接到電阻R2的一端，晶體管T6和T7的集電極連接到這端。
晶體管T15的集電極連接到電阻R3的一端，電阻R3的另一端通過去耦電容9連接到輸入端子I。晶體管T16的集電極連接到電阻R4的一端，電阻R4的另一端通過它的相關去耦電容9連接到輸入端子Q。
雙極NPN晶體管T17～T20形成了圖1的電平移位電路7。晶體管T17～T20的發(fā)射極連接到用一個短水平線表示的信號地線，并且晶體管T17～T20的基極連接到第五基極連接點30。晶體管T7的集電極連接到第四發(fā)射極連接點27。晶體管T18的集電極連接到第三發(fā)射極連接點26。晶體管T19的集電極連接到第五發(fā)射極連接點28，并且晶體管T20的集電極連接到第六發(fā)射極連接點29。幅值檢測電路2的輸出連接到第五基極連接點30。幅值檢測電路2的輸入通過各自的去耦電容9連接到輸入端子I、Q。
限幅電平檢測電路3的輸入分別連接到晶體管T15和T16的集電極，并且限幅電平檢測電路3的輸出分別連接到第三基極連接點24和第四基極連接點25。
輸出電路4的輸出分別連接到第一基極連接點22和第二基極連接點23。輸出電路4的輸出分別連接到電阻R1和R2一端，晶體管T4、T6、T14的集電極和晶體管T3、T5、T8、T13的集電極分別連接到這兩端。
輸出電路4的輸出信號在輸出端11表示為Vout，如圖2中所示。
如圖2所示，由幅值檢測電路2輸出的幅值信號Vcon，控制經(jīng)由晶體管T17～T20而流過該檢測器電路的總電流，同時由限幅電平檢測電路3輸出的限幅電平信號(與其反向的信號一起)，調節(jié)通過晶體管T9～T16的電平移位。所檢測的輸出電路或限幅器4的信號輸出導致了一個最終的電平移位，該電平移位等于由晶體管T1～T8偏移的限幅電平。
電平移位電路的電流輸入I連接到50Ω阻抗Z。輸入信號Vin與一種通用模式電平是有差別的，由幅值檢測電路2設置通用模式電平。通過這種通用模式電平，設置了相對于輸入幅值的所有參數(shù)。即，差動輸入電流Ie和If設置為這樣Ie＝If＝(Ia+Ib+Ic+Id)/2其中Ia、Ib、Ic和Id分別是晶體管T20、T19、T17和T18的集電極電流。
如果電流Ia、Ib、Ic和Id相等，每個具有值I，那么流過50Ω阻抗的電流，即流過優(yōu)選實施例中的電阻的電流，分別為大約2*I。
選擇電阻R1～R4具有相等的值R。在50Ω阻抗Z和值R之間的關系決定了最大限幅電平。
通過在第二差動放大器中4∶1或1∶4的電流關系，(即發(fā)射極電流和發(fā)射極基板表面的關系)能夠提供一個靜態(tài)偏移(static offset)。這將參照圖3進一步說明。
圖3中所示的二進制信號T具有兩個信號電平，在第一周期內(nèi)的高信號電平(可以表示為邏輯“1”)和在第二周期內(nèi)的低信號電平(可以表示為邏輯“0”)。噪聲破壞了兩個信號電平。在所示的例子中，在第一周期內(nèi)的噪聲電平大于在第二周期內(nèi)的噪聲電平。然而，對本發(fā)明來說這不是必不可少的。應當這樣選擇限幅電平，即在第一周期內(nèi)檢測到一個高電平和在第二周期內(nèi)檢測到一個低電平。如能夠看到的，基本或平均限幅電平a設置成低于零信號電平b。另外，設置該限幅電平在第一周期內(nèi)較低(在本實施例中判定“1”)和在第二周期內(nèi)較高(在本實施例中判定“0”)，從而分別導致偏移限幅電平c和d。為這些偏移限幅電平設置最小和最大值。在圖3所示的例子中，最小值min與第一周期的偏移限幅電平c一致，而最大電平max大于第二周期的偏移限幅電平d。如果偏移為零，那么產(chǎn)生了基本限幅電平a。
本發(fā)明的檢測器特別適用于用在光鏈路內(nèi)的互阻抗放大器和限幅器。
本領域技術人員應當理解，本發(fā)明不限于上述實施例，并且可以進行多種修改和附加，而不脫離如所附權利要求限定的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種檢測器，用于檢測一種差分二進制信號，差分二進制信號具有在第一周期內(nèi)的第一信號電平和在第二周期內(nèi)的第二信號電平，該檢測器包括-一個幅值檢測電路，用于產(chǎn)生一個幅值信號，指示該二進制信號的第一和第二周期的幅值，-一個限幅電平檢測電路，用于產(chǎn)生一個限幅電平信號，指示要施加到該二進制信號的平均限幅電平，-一個輸出電路，用于輸出所檢測的二進制信號，-一個偏移電路，用于響應于輸出的二進制信號、限幅電平信號和幅值信號來產(chǎn)生一個限幅電平偏移信號，和-一個連接到輸出電路(4)的電平移位電路，用于響應于限幅電平移位信號電平位移該二進制信號，其中連接這些所述電路，以便在第一周期內(nèi)使用第一限幅電平和在第二周期內(nèi)使用第二限幅電平來檢測該差分二進制信號，并且其中所有所述電路都是差動電路。
2.根據(jù)權利要求1的一種檢測器，其中輸出電路包括一個限幅電路。
3.根據(jù)權利要求1或2的一種檢測器，進一步包括一個連接到幅值檢測電路的第一附加電平移位電路和/或一個連接到限幅電平檢測電路的第二附加電平移位電路。
4.根據(jù)任一前述權利要求的一種檢測器，進一步包括一個去耦電路，用于在將二進制信號供給其它電路前對其進行去耦。
5.一種偏移電路，用在根據(jù)任一前述權利要求的一種檢測器中，該偏移電路包括-一個第一差動放大器，用于處理檢測到的差分二進制信號，和-至少一個第二差動放大器，用于處理限幅電平信號及其反向的信號。
6.根據(jù)權利要求5或6的一種偏移電路，其中將限幅電平偏移信號限制為一個最大和最小值。
全文摘要
一種檢測器(1)用于檢測一種差分二進制信號(Vin)，差分二進制信號(Vin)具有在第一周期內(nèi)的第一信號電平和在第二周期內(nèi)的第二信號電平，該檢測器(1)包括一個偏移電路(5)，用于響應于檢測的二進制信號(Vout)、幅值信號(Vcon)和限幅電平信號來產(chǎn)生一個限幅電平偏移信號。在第一周期內(nèi)使用第一限幅電平和在第二周期內(nèi)使用第二限幅電平來檢測該差分二進制信號。
文檔編號H04L25/06GK1689293SQ03824265
公開日2005年10月26日 申請日期2003年9月19日 優(yōu)先權日2002年10月17日
發(fā)明者R·J·海納 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司