FR2624673A1 - Digitally controlled oscillator, using a switchable element, application to the production of devices for recovering the tempo and phase of a digital signal - Google Patents
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Abstract
Description
OSCILLATEUR A COMMANDE NUMERIQUE, UTILISANT UN ELEMENT
COMMUTABLE, APPLICATION A LA REALISATION DE DISPOSITIFS DE
RECUPERATION DU RYTHME ET DE LA PHASE D'UN SIGNAL NUMERIQUE
DESCRIPTION
La présente invention concerne un oscillateur à commande numérique utilisant un éLément commutable. Elle s'applique notamment à la réalisation de dispositifs de Pécupération du rythme et de La phase d'un signal numérique.NUMERICALLY CONTROLLED OSCILLATOR USING ELEMENT
SWITCHABLE, APPLICATION TO THE PRODUCTION OF DEVICES
RECOVERY OF THE RHYTHM AND PHASE OF A DIGITAL SIGNAL
DESCRIPTION
The present invention relates to a numerically controlled oscillator using a switchable element. It applies in particular to the production of devices for the recovery of the rhythm and the phase of a digital signal.
On connaft déjà des oscillateurs appelés "oscillateurs commandés en tension" (VCO), et en particulier Les oscillateurs à quartz commandés en tension (VCXO). De tels oscillateurs, commandés par une tension analogique, permettent de réaliser des boucles à verrouillage de phase de type analogique, qui sont très stables et peuvent présenter une gigue résidueLle très faible. Oscillators known as "voltage controlled oscillators" (VCO) are already known, and in particular crystal voltage controlled oscillators (VCXO). Such oscillators, controlled by an analog voltage, make it possible to produce analog type phase-locked loops, which are very stable and can have very little residual jitter.
Cependant, ces oscillateurs nécessitent l'utilisation de diodes appelées "diodes varicap" ou encore diodes "varactor" dont L'intégration est très délicate. L'intégration, et notamment l'intégration à très grande échelle (VLSI), des oscillateurs du type VCO ou VCXO, et par conséquent des boucles à verrouillage de phase utilisant de tels oscillateurs, est ainsi difficile. However, these oscillators require the use of diodes called "varicap diodes" or even "varactor" diodes, the integration of which is very delicate. The integration, and in particular the very large-scale integration (VLSI), of oscillators of the VCO or VCXO type, and consequently of phase-locked loops using such oscillators, is thus difficult.
On connatt également des oscillateurs à quartz de fréquence fixe (non ajustabLe) qui sont utilisés dans des boucles à verrouillage de phase de type numérique. Ces oscillateurs à fréquence fixe et ces boucles à verrouillage de phase de type numérique sont faciles à intégrer. There are also known quartz oscillators of fixed frequency (not adjustable) which are used in digital type phase locked loops. These fixed frequency oscillators and digital type phase locked loops are easy to integrate.
Cependant, la Limitation de la fréquence (non ajustable) des oscillateurs à quartz utilises fait que les boucles numériques qui Les incorporent présentent une gigue résiduelle de phase non négLigeable, gigue qui peut autre très genante dans certaines applications, teLles que la transmission numérique bidirectionnelLe à annulation d'écho, par exemple pour le Réseau Numérique d'Intégration de Services (RNIS-ou ISDN selon la terminologie anglo-saxonne). However, the frequency limitation (not adjustable) of the quartz oscillators used means that the digital loops which incorporate them have a non-negligible residual phase jitter, which can be very annoying in some applications, such as bidirectional digital transmission. echo cancellation, for example for the Digital Network for Service Integration (ISDN-or ISDN according to English terminology).
La présente invention a pour objet un oscillateur de fréquence variable dont L'intégration est faciLe et qui, dans un mode de réalisation préféré, permet de réaliser des boucles à verrouillage de phase de faible gigue résiduelle. The present invention relates to a variable frequency oscillator whose integration is easy and which, in a preferred embodiment, makes it possible to produce phase locked loops of low residual jitter.
cet effet, l'oscillateur de L'invention utilise un élément commutable dont la commutation est commandée. par un signal numérique à deux états logiques 0 ou 1. For this purpose, the oscillator of the invention uses a switchable element whose switching is controlled. by a digital signal with two logic states 0 or 1.
Ceci permet de concevoir certains dispositifs de récupération du rythme et de la phase d'un signal numérique, utilisant un oscillateur conforme à L'invention, dans Lesquels on peut mémoriser les informations d'erreur de phase reçues et donc mémoriser la fréquence (å un éventuel facteur multiplicatif près) du signal numérique reçu. On peut également envisager une application de l'oscillateur objet de L'invention, selon laquelle on associe à cet oscillateur des moyens permettant de transformer un signal de commande d'un oscillateur de type VCO classique en une séquence binaire destinée à commander l'oscillateur objet de l'invention. This makes it possible to design certain devices for recovering the rhythm and the phase of a digital signal, using an oscillator according to the invention, in which one can store the phase error information received and therefore store the frequency (å a possible multiplying factor) of the digital signal received. It is also possible to envisage an application of the oscillator which is the subject of the invention, according to which means are associated with this oscillator making it possible to transform a control signal from a conventional VCO type oscillator into a binary sequence intended to control the oscillator. subject of the invention.
De façon précise, la présente invention a pour objet un oscillateur comprenant un circuit à boucle oscillante, caractérisé en ce qu'il comprend en outre
- un élément électrique qui est intercalé dans le circuit et dont la présence modifie la fréquence de l'oscillateur, et
- des moyens de commutation analogique prévus pour commuter cet élément, permettant ainsi à la -fréquence de l'oscillateur de prendre L'une ou L'autre de deux valeurs Fmax et
Fmin, et en ce que lesdits moyens de commutation sont commandés par un signal. d'entrée numérique binaire qui permet à L'oscillateur de fournir un signal dont la fréquence moyenne est fonction de la densité des états logiques 1 par rapport aux états logiques O du signal d'entrée.Specifically, the present invention relates to an oscillator comprising an oscillating loop circuit, characterized in that it further comprises
- an electrical element which is interposed in the circuit and whose presence modifies the frequency of the oscillator, and
- analog switching means provided for switching this element, thus allowing the frequency of the oscillator to take One or the other of two values Fmax and
Fmin, and in that said switching means are controlled by a signal. binary digital input that allows the oscillator to provide a signal whose average frequency is a function of the density of logic states 1 compared to logic states O of the input signal.
De préférence, ledit élément est une capacité, élément facilement intégrable. Preferably, said element is a capacity, an element that can be easily integrated.
Dans une réalisation particulière de L'invention, ledit circuit comprenant une autre capacité, Ladite capacité est montée en parallèle avec cette autre capacité et les moyens de commutation sont prévus pour interrompre ou rétablir, en fonction du signal d'cntréc, la liaison en parallele des capacités. In a particular embodiment of the invention, said circuit comprising another capacity, said capacity is mounted in parallel with this other capacity and the switching means are provided for interrupting or re-establishing, as a function of the signal of input, the connection in parallel capacities.
Dans L'oscillateur objet de L'invention, on utilise ainsi un élément commutable et l'on s-' affranchit de toute diode de type varicap, ce qui permet de réaliser un oscillateur conforme à L'invention facilement intégrable. In the oscillator which is the subject of the invention, a switchable element is thus used and any diode of the varicap type is freed, which makes it possible to produce an oscillator in accordance with the invention which can be easily integrated.
Selon un mode de réalisation particulier de l'oscilLateur objet de L'invention, les moyens de commutation comprennent un transistor à effet de champ qui est monté en commutateur. According to a particular embodiment of the oscillator which is the subject of the invention, the switching means comprise a field effect transistor which is mounted as a switch.
Selon un mode de réalisation préféré de l'oscillateur objet de L'invention, le circuit à boucle oscillante comprend un élément piézoélectrique. According to a preferred embodiment of the oscillator object of the invention, the oscillating loop circuit comprises a piezoelectric element.
On dispose - ainsi d'un oscillateur de type piézoélectrique, qui permet la réalisation de boucles à verrouillage de phase ne présentant qu'une faibLe gigue résiduelLe, comme on le verra mieux par la suite. There is thus a piezoelectric type oscillator which allows the production of phase locked loops having only a small residual jitter, as will be seen more clearly below.
Dans une application particulière de l'oscillateur objet de l'invention, cet oscillateur peut être précédé par un registre à décalage dans Lequel est susceptible d'être mémorisée une séquence binaire et dont la sortie est susceptible d'être reliée à L'entrée dudit registre et de commander lesdits moyens de commmutation. In a particular application of the oscillator which is the subject of the invention, this oscillator can be preceded by a shift register in which a binary sequence is capable of being stored and the output of which can be linked to the input of said oscillator. register and control said switching means.
Dans une autre application particulière, L'oscillateur objet de L'invention peut être précédé par un convertisseur delta sigma numérique susceptible d'être commandé par un mot binaire et apte à traduire ce mot binaire en une séquence binaire destinée à commander lesdits moyens de commutation. In another particular application, the oscillator which is the subject of the invention can be preceded by a delta sigma digital converter capable of being controlled by a binary word and capable of translating this binary word into a binary sequence intended to control said switching means. .
Dans une autre application particulière, L'oscillateur objet de L'invention est précédépar un convertisseur analogiquenumérique delta sigma qui reçoit en entrée une tension analogique et qui est apte à convertir cette tension analogique en une séquence binaire, et lesdits moyens de commutation sont commandés par cette séquence binaire. In another particular application, the oscillator which is the subject of the invention is preceded by an analog-to-digital delta sigma converter which receives an analog voltage at input and which is capable of converting this analog voltage into a binary sequence, and said switching means are controlled by this binary sequence.
La présente invention concerne également un dispositif de récupération du rythme et de la phase d'un signal numérique reçu, ce dispositif étant prévu pour fournir un signal d'horloge et comprenant
- des moyens électroniques de traitement du signal numérique reçu , aptes à extraire L'information de phase contenue dans ce signal numérique reçu, et
- un oscillateur apte à fournir un signal permettant d'obtenir le signal d'horloge, et commandé par un signal d'erreur de phase qui est susceptible d'être fourni par les moyens de traitement et qui dépend du signal d'horloge et de ladite information de phase, caractérisé en ce que l'oscillateur est conforme à celui de l'invention et en ce que les moyens de commutation de cet oscillateur sont commandés par un signal d'entrée numérique binaire résultant dudit signal d'erreur de phase.The present invention also relates to a device for recovering the rhythm and phase of a digital signal received, this device being designed to supply a clock signal and comprising
electronic means for processing the digital signal received, capable of extracting the phase information contained in this digital signal received, and
an oscillator capable of supplying a signal making it possible to obtain the clock signal, and controlled by a phase error signal which is capable of being supplied by the processing means and which depends on the clock signal and said phase information, characterized in that the oscillator conforms to that of the invention and in that the switching means of this oscillator are controlled by a binary digital input signal resulting from said phase error signal.
Selon un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, permettant la mémorisation de la fréquence d'horloge (à un éventuel facteur multiplicatif près), ce dispositif comprend en outre un registre à décalage et un commutateur logique apte à fournir en sortie un signal binaire destiné à commander lesdits moyens de commutation, la sortie du commutateur logique est reliée à l'entrée du registre à décalage, ledit signal d'erreur de phase est du type avance de phase/retard de phase, les moyens électroniques de traitement sont en outre aptes à fournir un signal numérique de validation de ce signal d'avance/retard, le commutateur logique reçoit en entrée le signal de. sortie du registre à décalage et le signal d'avance/retard et ce commutateur Logique est commandé par le signal de validation et apte à fournir en tant que signal de sortie, le signal d'avance/retard Lorsque celui-ci est validé ou le signal de sortie du registre à décalage Lorsque le signal d'avance/retard n'est pas validé. According to a particular embodiment of the device which is the subject of the invention, allowing the storage of the clock frequency (to the nearest possible multiplying factor), this device also comprises a shift register and a logic switch able to provide output a binary signal intended to control said switching means, the output of the logic switch is connected to the input of the shift register, said phase error signal is of the phase advance / phase delay type, the electronic processing means are further able to supply a digital signal for validation of this advance / delay signal, the logic switch receives the signal as an input. output of the shift register and the advance / delay signal and this Logic switch is controlled by the validation signal and capable of supplying as an output signal, the advance / delay signal When this is validated or the shift register output signal When the advance / delay signal is not validated.
Selon un autre mode de réalisation particulier du dispositif objet de L'invention, ledit signal d'erreur de phase est du type avance de phase/retard de phase, les moyens électroniques de traitement sont en outre aptes à fournir un signal numérique de validation de ce signal d'avance/retard, et le dispositif comprend en outre
- un filtre numérique apte à fournir en sortie un mot binaire fonction du signal avance/retard et du signal de validation, et
- un convertisseur delta sigma numérique dont l'entrée est reliée à la sortie du filtre numérique et qui est apte à traduire ledit mot binaire en une séquence binaire, cette dernière étant destinée à commander les moyens de commutation de l'oscillateur, le dispositif comportant ainsi une boucle de filtrage et de transcodage qui comprend Lesdits moyens électroniques de traitement, ledit filtre numérique, ledit convertisseur delta sigma numérique et ledit oscillateur.According to another particular embodiment of the device which is the subject of the invention, said phase error signal is of the phase advance / phase delay type, the electronic processing means are further capable of supplying a digital signal for validation of this advance / delay signal, and the device further comprises
a digital filter capable of supplying a binary word as a function of the advance / delay signal and of the validation signal, and
- a digital delta sigma converter whose input is connected to the output of the digital filter and which is capable of translating said binary word into a binary sequence, the latter being intended to control the switching means of the oscillator, the device comprising thus a filtering and transcoding loop which comprises said electronic processing means, said digital filter, said digital delta sigma converter and said oscillator.
Le filtre numérique peut être relié au convertisseur delta sigma numérique de façon directe ou de façon indirecte tdans certains cas particuliers envisagés par la suite). The digital filter can be connected to the digital sigma delta converter directly or indirectly (in some special cases considered later).
De même, le convertisseur delta sigma numérique peut être relié aux moyens électroniques de commutation faisant partie de l'oscillateur, de façon directe ou de façon indirecte (dans certains cas particuliers envisagés par la suite). Likewise, the digital sigma delta converter can be connected to the electronic switching means forming part of the oscillator, directly or indirectly (in certain specific cases later considered).
Dans un mode de réalisation particulier, permettant également la mémorisation de la fréquence d'horloge récupérée (à un -éventuel coefficient multiplicatif près), ledit filtre numérique est un compteur-décompteur. In a particular embodiment, also allowing the memorized clock frequency to be memorized (to within a possible multiplicative coefficient), said digital filter is an up-down counter.
Selon un autre mode de réalisation particulier, ledit filtre numérique comprend un premier compteur-décompteur et un second compteur-décompteur ' montés en cascade, le premier compteur-décompteur est commandé par le signal d'avance/retard et par le signal de validation et le second compteur-décompteur est apte à fournir. ledit mot binaire. According to another particular embodiment, said digital filter comprises a first up-down counter and a second up-down counter 'connected in cascade, the first up-down counter is controlled by the advance / delay signal and by the validation signal and the second up-down counter is able to supply. said binary word.
Dans une réalisation avantageuse du dispositif objet de
L'invention, ce dernier comprend en outre des moyens de stabilisation de ladite boucle de filtrage et de transcodage.In an advantageous embodiment of the device object of
The invention, the latter further comprises means for stabilizing said filtering and transcoding loop.
Les moyens de 'stabilisation peuvent comprendre un premier multiplexeur et un second multiplexeur ; le premier multiplexeur reçoit en entrée le signal de sortie du convertisseur delta sigma numérique ainsi que le signal de sortie du second multiplexeur, et est commande par un premier signal numérique de période T, qui, pour chaque période, est à L'état logique 1 pendant un intervalle de temps de durée T1 et b L'état logique 0 pendant un intervalle de temps de durée T2 avec. The stabilization means may include a first multiplexer and a second multiplexer; the first multiplexer receives as input the output signal from the digital sigma delta converter as well as the output signal from the second multiplexer, and is controlled by a first digital signal of period T, which, for each period, is in Logical state 1 during a time interval of duration T1 and b Logical state 0 during a time interval of duration T2 with.
T1+T2=T, le premier multiplexeur étant prévu pour fournir en sortie le signal de sortie du convertisseur delta sigma lorsque le premier signal numérique est à l'état logique 1 et le signal de sortie du second multiplexeur lorsque le premier signal numérique est à l'état logique 0, le signal de sortie du premier multiplexeur constituant le signal d'entrée numérique de commande des moyens de commutation de l'oscillateur, et le second multiplexeur reçoit en entrée le signal d'avance/retard ainsi qu'un second signal numérique de période T, est commandé par le signal de validation et est prévu pour fournir en sortie le signal d'avance/retard lorsque celui-ci est validé, et le second signal numérique dans le cas contraire, ce second signal numérique étant, pour chaque période, à l'état logique 1 seulement pendant un intervalle de temps de durée T2/2, inclus dans l'intervalle de durée T2. T1 + T2 = T, the first multiplexer being provided to output the output signal of the delta sigma converter when the first digital signal is in logic state 1 and the output signal of the second multiplexer when the first digital signal is at logic state 0, the output signal of the first multiplexer constituting the digital input signal for controlling the switching means of the oscillator, and the second multiplexer receives as input the advance / delay signal as well as a second digital signal of period T, is controlled by the validation signal and is intended to output the advance / delay signal when it is validated, and the second digital signal otherwise, this second digital signal being, for each period, in logic state 1 only during a time interval of duration T2 / 2, included in the duration interval T2.
En variante, Les moyens de stabilisation peuvent comprendre
- des moyens de conversion du signal d'avance/retard en valeurs algébriques, ces moyens de conversion étant aptes à fournir en sortie la valeur +1 lorsque le signal d'avance/retard est à l'état logique 1 et la valeur -1 lorsque le signal d'avance/retard est à L'état logique 0,
- des premiers moyens de multiplication prévus pour fournir en sortie un signal résultant de la multiplication du signal de sortie des moyens de conversion par le signal numérique de validation,
- des seconds moyens de multiplication prévus pour fournir en sortie un signal résultant de la multiplication du signal de sortie des premiers moyens de multiplication par un gain déterminé, et
- des moyens de sommation prévus pour fournir en sortie un signal résultant de L'addition du signal de sortie des seconds moyens de multiplication au mot binaire fourni en sortie par le filtre numérique, La sortie des moyens de sommation étant reliée á l'entrée du convertisseur delta sigma numérique.Alternatively, the stabilization means may include
means for converting the advance / delay signal into algebraic values, these conversion means being capable of providing the output with the value +1 when the advance / delay signal is in logic state 1 and the value -1 when the advance / delay signal is in Logical state 0,
first multiplication means provided for outputting a signal resulting from the multiplication of the output signal of the conversion means by the digital validation signal,
second multiplication means provided for outputting a signal resulting from the multiplication of the output signal of the first multiplication means by a determined gain, and
- summation means provided for outputting a signal resulting from the addition of the output signal of the second multiplication means to the binary word supplied as output by the digital filter, the output of the summation means being connected to the input of the digital sigma delta converter.
Enfin, le dispositif - objet de L'invention peut comprendre en outre un circuit de remise en phase rapide du signal fourni par L'oscillateur. Finally, the device - object of the invention may further comprise a circuit for rapidly re-phasing the signal supplied by the oscillator.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure I est - une vue schématique d'un mode de réalisation particulier d'un oscillateur à quartz commandé en tension classique,
- La figure 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier de l'oscillateur objet de l'invention,
- la figure 3 est une vue schématique d'une boucle à verrouillage de phase numérique classique,
- la figure 4 est une vue schématique d'une boucle à verrouillage de phase analogique classique,
- la figure 5 est une vue schématique d'une boucle á verrouillage de phase utilisant un oscillateur conforme à l'invention,
- la figure 6 est une vue schématique#'un oscillateur commandé. en tension, utilisant un oscillateur conforme à
L'invention,
- la figure 7 est une vue schématique d'un dispositif de récupération d'horloge, utilisant un oscillateur conforme à l'invention ainsi qu'un registre à décalage,
- la figure 8 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier d'un convertisseur delta sigma numérique utilisable dans l'invention,
- la figure 9 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier d'un dispositif de récupération d'horloge utilisant un tel convertisseur delta sigma numérique et un oscillateur conforme à l'invention,
- les figures 10 et 11 sont des vues schématiques d'autres modes de réalisation particulier d'un dispositif de récupération d'horloge utilisant L'oscillateur objet de
L'invention,
- la figure 12 est un schéma de principe d'un dispositif de récupération d'horloge utilisant une première boucle de verrouillage de phase qui comporte un oscillateur conforme à l'invention ainsi qu'une seconde boucle de stabilisation de la première boucle,
- la figure 13 illustre schématiquement une manière de réaliser le dispositif représenté sur la figure 12,
- la figure 14 est un chronogramme relatif à certains signaux utilisés dans la réalisation représentée sur la figure 13,
- la figure 15 est une vue schématique d'un autre dispositif de récupération d'horloge utilisant également une première boucle de verrouillage de phase qui comporte un oscillateur conforme à l'invention ainsi qu'une seconde boucle de stabilisation de la première boucle, et
- la figure 16 est une vue schématique et partielle d'un dispositif de récupération d'horloge conforme à l'invention, utilisant un circuit de remise en phase rapide.The present invention will be better understood on reading the description which follows, of exemplary embodiments given purely by way of non-limiting indication, with reference to the appended drawings in which:
- Figure I is - a schematic view of a particular embodiment of a conventional voltage controlled quartz oscillator,
FIG. 2 is a schematic view of a particular embodiment of the oscillator which is the subject of the invention,
FIG. 3 is a schematic view of a conventional digital phase locked loop,
FIG. 4 is a schematic view of a conventional analog phase-locked loop,
FIG. 5 is a schematic view of a phase locked loop using an oscillator according to the invention,
- Figure 6 is a schematic view # 'a controlled oscillator. in voltage, using an oscillator conforming to
The invention,
FIG. 7 is a schematic view of a clock recovery device, using an oscillator according to the invention as well as a shift register,
FIG. 8 is a schematic view of a particular embodiment of a digital delta sigma converter usable in the invention,
FIG. 9 is a schematic view of a particular embodiment of a clock recovery device using such a digital sigma delta converter and an oscillator according to the invention,
- Figures 10 and 11 are schematic views of other particular embodiments of a clock recovery device using the oscillator object of
The invention,
FIG. 12 is a block diagram of a clock recovery device using a first phase locking loop which comprises an oscillator according to the invention as well as a second stabilization loop of the first loop,
FIG. 13 schematically illustrates one way of producing the device shown in FIG. 12,
FIG. 14 is a timing diagram relating to certain signals used in the embodiment shown in FIG. 13,
FIG. 15 is a schematic view of another clock recovery device also using a first phase locking loop which comprises an oscillator according to the invention as well as a second stabilization loop of the first loop, and
- Figure 16 is a schematic and partial view of a clock recovery device according to the invention, using a fast phase resetting circuit.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un mode de réalisation particulier d'un oscillateur VCXO classique. In Figure 1, there is shown schematically a particular embodiment of a conventional VCXO oscillator.
Cet oscillateur connu comprend un circuit á boucle oscillante comportant un amplificateur-inverseur 2 ainsi qu'un élément piézoélectrique 4 comportant un cristal de quartz convenablement taillé et placé entre deux électrodes qui sont respectivement reliées à l'entrée et a La sortie de l'amplificateur-inverseur 2.This known oscillator comprises an oscillating loop circuit comprising an inverting amplifier 2 as well as a piezoelectric element 4 comprising a quartz crystal suitably cut and placed between two electrodes which are respectively connected to the input and to the output of the amplifier. -inverter 2.
L'oscillateur représenté sur la figure 1 comprend également une capacité 6 dite "capacité de liaison", dont une borne est également reliée à L'entrée de l'amplificateur- inverseur 2, ainsi qu'une diode varicap 8 dont L'anode est mise à la masse et dont la cathode est reliée à L'autre borne de -la capacité 6 ainsi qu'à une borne d'une résistance 10. The oscillator shown in FIG. 1 also includes a capacitance 6 called "bonding capacitance", a terminal of which is also connected to the input of the inverting amplifier 2, as well as a varicap diode 8 whose anode is earthed and the cathode of which is connected to the other terminal of -capacity 6 as well as to a terminal of a resistor 10.
L'oscilLateur représenté sur la figure 1 comprend aussi une capacité de déphasage 12 dont une borne est mise à la masse et dont L'autre borne est reliée à la sortie de l'amplificateur- inverseur 2. The oscillator shown in FIG. 1 also includes a phase shift capacitance 12 one terminal of which is grounded and the other terminal of which is connected to the output of the inverting amplifier 2.
De façon connue, L'application d'une tension électrique analogique vc entre l'autre borne de la résistance 10 et la masse permet de faire varier la capacité de la diode varicap 8 et de ce fait la fréquence de L'oscillateur qui est la fréquence du signal s fourni par la sortie de l'amplificateur-inverseur 2). In a known manner, the application of an analog electric voltage vc between the other terminal of the resistor 10 and the ground makes it possible to vary the capacitance of the varicap diode 8 and therefore the frequency of the oscillator which is the frequency of the signal s supplied by the output of the inverting amplifier 2).
Sur la figure 2, on a représenté schématiquement un mode de réalisation particulier de l'oscillateur objet de l'invention. Dans ce mode de réalisation particulier,
L'oscillateur comprend un circuit à boucle oscillante comportant un amplificateur-inverseur 14 ainsi qu'un élément piézoélectrique 16 constitué par un cristal de quartz convenablement taillé et placé entre deux électrodes. Ces dernières sont respectivement reliées à l'entrée et à la sortie de l'amplificateur-inverseur 16.In Figure 2, there is shown schematically a particular embodiment of the oscillator object of the invention. In this particular embodiment,
The oscillator comprises an oscillating loop circuit comprising an inverting amplifier 14 as well as a piezoelectric element 16 constituted by a quartz crystal suitably cut and placed between two electrodes. The latter are respectively connected to the input and to the output of the inverting amplifier 16.
L'oscillateur représenté sur la figure 2 comprend également une première capacité 18 dont une borne est reliée à la masse et dont L'autre borne est reliée à l'entrée de l'amplificateur-inverseur 14 ainsi qu'une seconde capacité 20 et un transistor à effet de champ 22 monté en commutateur. La source de ce transistor 22 est mise à La masse tandis que son drain est relié à une borne de la seconde capacité 20 dont l'autre borne est reliée à L'entrée de l'amplifícateur-inverseur 14. The oscillator shown in FIG. 2 also includes a first capacitor 18, one terminal of which is connected to ground and the other terminal of which is connected to the input of the inverting amplifier 14, as well as a second capacitor 20 and a field effect transistor 22 mounted as a switch. The source of this transistor 22 is grounded while its drain is connected to a terminal of the second capacitor 20, the other terminal of which is connected to the input of the inverting amplifier 14.
L'oscillateur représenté sur la figure 2 comprend en outre une troisième capacité 24 qui constitue une capacité de déphasage. Une borne de cette capacité 24 est reliée à la sortie de l'amplificateur-inverseur 14 et l'autre borne de cette capacité 24 est mise à la masse. The oscillator shown in FIG. 2 further comprises a third capacitor 24 which constitutes a phase shift capacitance. One terminal of this capacitor 24 is connected to the output of the inverting amplifier 14 and the other terminal of this capacitor 24 is grounded.
A titre purement indicatif et nullement limitatif, la capacité 18 est de l'ordre de 1 à 10 pf, la capacité 20 est de. As a purely indicative and in no way limitative, the capacity 18 is of the order of 1 to 10 pf, the capacity 20 is.
l'ordre de 40 à 100 pf et la capacité 24 est de l'ordre de 20 à 40 pf.on the order of 40 to 100 pf and the capacity 24 is on the order of 20 to 40 pf.
La capacité 18 peut même être simplement constituée par une capacité parasite du circuit. The capacity 18 can even simply be constituted by a parasitic capacity of the circuit.
Le transistor à effet de champ 22, qui joue le role d'un commutateur analogique dans l'oscillateur représenté sur la figure 2, est commandé par un signal numérique binaire DC qui est appliqué à la grille dudit transistor. The field effect transistor 22, which acts as an analog switch in the oscillator shown in Figure 2, is controlled by a binary digital signal DC which is applied to the gate of said transistor.
On va maintenant expliquer comment ce signal numérique
DC permet d'obtenir à la sortie de l'amplificateur-inverseur 14, un signal S dont la fréquence moyenne est fonction de la densité des états logiques 1 du signal DC par rapport aux états logiques 0 de ce signal DC.We will now explain how this digital signal
DC makes it possible to obtain at the output of the inverting amplifier 14, a signal S whose average frequency is a function of the density of the logic states 1 of the signal DC with respect to the logic states 0 of this signal DC.
Quand le transistor à effet de champ 22 est bloqué (commutateur analogique ouvert), ce qui a lieu lorsque le signal
DC est à l'état logique 0 par exemple (ceci dépendant, bien entendu du type de transistor à effet de champ utilisé), la capacité 20 n'est pas connectée, seule la capacité 18 et le reste du circuit sont actifs, et l'oscillateur fournit un signal S de fréquence maximale Fmax.When the field effect transistor 22 is blocked (analog switch open), which occurs when the signal
DC is in logic state 0 for example (depending, of course on the type of field effect transistor used), the capacitor 20 is not connected, only the capacitor 18 and the rest of the circuit are active, and l the oscillator provides a signal S of maximum frequency Fmax.
Au contraire, lorsque le transistor à effet de champ 22 est passant (commutateur analogique fermé), ce qui a lieu lorsque le signal DC est à l'état Logique 1, la capacité 20 est en parallèle avec la capacité 18 et L'oscillateur fournit un signal
S de fréquence minimale Fmin.On the contrary, when the field effect transistor 22 is on (analog switch closed), which takes place when the DC signal is in Logic 1 state, the capacitor 20 is in parallel with the capacitor 18 and the oscillator supplies a signal
S of minimum frequency Fmin.
En conséquence, la fréquence du signal S fourni par l'oscillateur peut varier simplement entre Fmin et Fmax en faisant varier le signal numérique de commande DC de l'oscillateur. En effet, Si l'on applique un signal DC à la porte du transistor 22, la sortie de l'amplificateur-inverseur 14 fournit un signal S ayant une fréquence moyenne dont la valeur précise dépend du rapport des temps respectifs de présence des états logique "1" et "0" dans le signal de commande DC pendant un intervalle de temps donné. Par exemple, si l'on choisit en tant que signal DC un signal qui passe périodiquement de L'état logique O à L'état logique 1 avec la même durée pour chaque état,
L'oscillateur fournit un signal S dont La fréquence est égale à (Fmax + Fmin)/2.Consequently, the frequency of the signal S supplied by the oscillator can vary simply between Fmin and Fmax by varying the digital control signal DC of the oscillator. Indeed, if a DC signal is applied to the gate of the transistor 22, the output of the inverting amplifier 14 provides a signal S having an average frequency whose precise value depends on the ratio of the respective times of presence of the logic states "1" and "0" in the DC control signal during a given time interval. For example, if one chooses as signal DC a signal which passes periodically from Logical state O to Logical state 1 with the same duration for each state,
The oscillator provides a signal S whose frequency is equal to (Fmax + Fmin) / 2.
L'information d'asservissement de L'oscillateur représenté sur la figure 2 est ainsi contenue dans Le signal DC constituant un train d'éléments binaires. Le bruit de phase résultant du passage continuel de Fmax à Fmin ne dépend que du rapport DF/F, dans lequel F représente la fréquence nominale du quartz et DF est égal à Fmax-Fmin. The servo information of the oscillator shown in FIG. 2 is thus contained in the signal DC constituting a train of binary elements. The phase noise resulting from the continuous transition from Fmax to Fmin depends only on the DF / F ratio, in which F represents the nominal frequency of the quartz and DF is equal to Fmax-Fmin.
Or, pour un oscillateur à quartz, ce rapport DF/F est faible (de l'ordre de 10 ). En conséquence, le bruit de phase est négligeable pour de nombreuses applications, d'ou une faible gigue résiduelle pour Les boucles à verrouillage de phase utilisant un oscillateur' à quartz conforme à L'invention, tel que celui qui est représenté sur la figure 2. However, for a quartz oscillator, this DF / F ratio is low (of the order of 10). Consequently, the phase noise is negligible for many applications, hence a low residual jitter for the phase locked loops using a quartz oscillator according to the invention, such as that which is represented in FIG. 2 .
On note que ce dernier, de par sa constitution, est facilement intégrable
Sur la figure 3, on a représenté schématiquement un dispositif connu de récupération du rythme et de la phase d'un signal numérique SR, plus simplement appelé "dispositif de récupération d'horloge", ce dispositif utilisant une boucle å verrouillage de phase de type numérique. Ce dispositif comprend une horloge 26 constituée par un oscillateur à quartz de fréquence stable, proche d'un multiple du débit du signal reçu
SR, un moyen de saut de phase 28 prévu pour ajouter ou retrancher des impulsions à l'horLoge 26, un diviseur 30 prévu pour fournir un signal d'horloge HR au rythme du signal numérique reçu SR, des moyens 32 d'extraction de l'information de phase contenue dans Le signal SR, un comparateur de phase 34 dont une entrée reçoit le signal TS fourni par les moyens d'extraction 32 et dont l'autre entrée reçoit le signal d'horloge HR fourni par le diviseur 30, et qui fourni une information d'avance ou de retard du signal TS par rapport au signal HR à un filtre numérique 36 qui peut être constitue par un compteur-décompteur dont La sortie commande le moyen de saut de phase 28.We note that the latter, by its constitution, is easily integrated
In FIG. 3, there is shown schematically a known device for recovering the rhythm and phase of a digital signal SR, more simply called "clock recovery device", this device using a phase-locked loop of the type digital. This device comprises a clock 26 constituted by a quartz oscillator of stable frequency, close to a multiple of the bit rate of the received signal
SR, phase jump means 28 provided for adding or subtracting pulses from the clock 26, a divider 30 provided for supplying a clock signal HR at the rate of the digital signal received SR, means 32 for extracting the phase information contained in the signal SR, a phase comparator 34, one input of which receives the signal TS supplied by the extraction means 32 and the other input of which receives the clock signal HR supplied by the divider 30, and which provides information of advance or delay of the signal TS with respect to the signal HR to a digital filter 36 which can be constituted by an up-down counter whose output controls the phase jump means 28.
Le signal d'horloge HR présente une gigue qui est produite par les sauts de phase. Pour réduire cette gigue résiduelle, on pourrait augmenter la fréquence de L'oscillateur à quartz utilisé. A titre d'exemple, les systèmes à annulation d'écho pour le réseau numérique à intégration de services, nécessiteraient des fréquences de l'ordre de 100 MHz pour une transmission à 160 kbit/s (fréquence à récupérer de 160 kHz). Une telle solution nécessiterait des technologies rapides qui sont coûteuses et grandes consommatrices de puissance. The HR clock signal has a jitter which is produced by the phase jumps. To reduce this residual jitter, the frequency of the quartz oscillator used could be increased. For example, echo cancellation systems for the integrated services digital network would require frequencies on the order of 100 MHz for transmission at 160 kbit / s (frequency to be recovered from 160 kHz). Such a solution would require rapid technologies which are expensive and consume a lot of power.
Sur la figure 4, on a représenté, schématiquement un autre dispositif connu de récupération d'horloge, comportant une boucle à verrouillage de phase analogique. Le dispositif représenté sur la figure 4 comprend des moyens 38 d'extraction de l'information de phase contenue dans le signal numérique reçu SR, un comparateur de phase 40 dont une entrée reçoit le signal TS fourni par les moyens d'extraction 38 et dont l'autre entrée reçoit le signal d'horloge HR fourni par un diviseur 42 dont l'entrée ' est reliée à la sortie d'un oscillateur à quartz commandé en tension 44. Le comparateur de phase fournit un signal de tension représentatif de l'écart de phase entre les signaux .TS et HR.Ce signal de tension est appliqué, après avoir été filtré par un filtre de boucle passe-bas 46, à l'entrée de L'oscillateur 44 pour faire varier la fréquence du signal fourni par cet oscillateur jusqu'à ce que le signal HR soit synchrone du signal
SR.In Figure 4, there is shown schematically another known clock recovery device, comprising an analog phase locked loop. The device represented in FIG. 4 comprises means 38 for extracting the phase information contained in the digital signal received SR, a phase comparator 40 whose input receives the signal TS supplied by the extraction means 38 and whose the other input receives the HR clock signal supplied by a divider 42 whose input 'is connected to the output of a voltage-controlled quartz oscillator 44. The phase comparator provides a voltage signal representative of the phase difference between the .TS and HR signals. This voltage signal is applied, after being filtered by a low-pass loop filter 46, to the input of Oscillator 44 to vary the frequency of the signal supplied by this oscillator until the HR signal is synchronous with the signal
SR.
L'horloge utilisée dans le dispositif représenté sur la figure 4 est beaucoup plus stable que l'horloge 26 de la figure 3 (diminution de la gigue résiduelle) mais la réalisation de la boucle analogique représentée sur cette figure 4 nécessite d'unepart une tension de commande analogique de L'oscillateur 44, d'où un dispositif plus difficile à intégrer qu'un dispositif à commande numérique, et d'autre part une diode varicap (pour la réalisation de l'oscillateur 44), diode dont l'intégration est très délicate. The clock used in the device represented in FIG. 4 is much more stable than the clock 26 in FIG. 3 (reduction of the residual jitter) but the realization of the analog loop represented in this FIG. 4 requires from a part a voltage analog control of Oscillator 44, hence a device more difficult to integrate than a numerically controlled device, and on the other hand a varicap diode (for the realization of oscillator 44), a diode whose integration is very delicate.
Le filtre utilisé dans chacun des dispositifs représentés sur tes figures 3 et 4 permet de filtrer L'erreur de phase qui commande la boucle de récupération ' d'horloge correspondante. Par exemple, pour le dispositif de la figure 4, plus la bande passante du filtre 46 est étroite, plus l'horloge récupérée est débarrassée de gigue résiduel Le mais plus la plage d'accrochage est faible et plus le temps d'acquisition est long. The filter used in each of the devices shown in FIGS. 3 and 4 makes it possible to filter the phase error which controls the corresponding clock recovery loop. For example, for the device of FIG. 4, the narrower the bandwidth of the filter 46, the more the recovered clock is freed of residual jitter Le but the smaller the gripping range and the longer the acquisition time .
Sur ta figure 5, on a représenté schématiquement un dispositif de récupération d'horloge utilisant un oscillateur 48 conforme à L'invention, par exemple du genre de celui qui est représenté sur la figure 2 et qui comprend un élément piézoélectrique. In FIG. 5, there is shown diagrammatically a clock recovery device using an oscillator 48 according to the invention, for example of the kind which is shown in FIG. 2 and which comprises a piezoelectric element.
Le dispositif représenté sur la figure 5 comprend des moyens électroniques -49 de traitement -du signal numérique reçu
SR, ces moyens de traitement comportant des moyens 50 d'extraction de L'information de phase contenue dans le signal numérique reçu SR et un comparateur de phase 52 dont une entrée reçoit le signal TS (information de phase) fourni par les moyens d'extraction 50 et dont l'autre entrée reçoit le signal d'horloge
HR fourni par un diviseur 54 dont L'entrée est reliée à la sortie de L'oscillateur 48.The device represented in FIG. 5 comprises electronic means -49 for processing -the digital signal received
SR, these processing means comprising means 50 for extracting the phase information contained in the digital signal received SR and a phase comparator 52, one input of which receives the signal TS (phase information) supplied by the means of extraction 50 and the other input of which receives the clock signal
HR provided by a divider 54 whose input is connected to the output of oscillator 48.
Le dispositif représenté sur La figure 5 est d'une extrême simplicité : le comparateur de phase 52 fournit une information d'erreur de phase qui est sous forme binaire (état logique 0 ou 1) et qui sert à commander directement les moyens de commutation dont est muni l'oscillateur 48. Dans ces conditions, l'horloge récupérée a une gigue résiduel Le négligeabLe et la fréquence de L'oscillateur n'a pas besoin d'être très éLevée. The device shown in FIG. 5 is extremely simple: the phase comparator 52 provides phase error information which is in binary form (logic state 0 or 1) and which is used to directly control the switching means whose is provided with oscillator 48. Under these conditions, the recovered clock has a residual jitter which is negligible and the frequency of the oscillator does not need to be very high.
Lorsque L'information de phase TS n'est pas fortement bruitée, le filtrage de boucle devient inutile car l'oscillateur à quartz 48 commmandé par capacité commutée agit par lui-même comme un filtre de boucle.When the phase information TS is not highly noisy, the loop filtering becomes useless because the quartz oscillator 48 controlled by switched capacitance acts by itself as a loop filter.
On va cependant voir, en se référant à la figure 6, que l'on peut appliquer les principes classiques de filtrage des boucles à verrouillage de phase aux boucles utilisant un oscillateur tel que l'oscillateur 48 à quartz, conforme à l'invention, en tant qu'oscillateur à fréquence commandée. En effet, la tension de commande analogique d'un oscillateur à quartz commandé en tension du genre de celui de la figure 4 par exemple, peut être transformée de façon que l'on puisse utiliser simplement un oscillateur tel que l'oscillateur 48. It will however be seen, with reference to FIG. 6, that the conventional principles of filtering phase-locked loops can be applied to loops using an oscillator such as the quartz oscillator 48, in accordance with the invention, as a frequency controlled oscillator. Indeed, the analog control voltage of a voltage-controlled quartz oscillator of the kind of that of FIG. 4 for example, can be transformed so that one can simply use an oscillator such as oscillator 48.
Pour ce faire, on utilise un convertisseur analogique numérique de type delta sigma 56, à simple intégration par exemple, connu dans l'état de la technique. Un exemple d'un tel convertisseur 56 est schématiquement représenté sur la figure 6 et comprend un sommateur-intégrateur 58 ainsi qu'une bascule 60 de type D. L'entrée + du sommateur-intégrateur 58 reçoit la tension analogique de commande VC. La sortie du sommateurintégrateur est reliée à l'entrée D de la bascule 60. La sortie non-inverseuse Q de cette bascule est reliée à l'entrée - du sommateur-intégrateur 58. To do this, an analog digital converter of the delta sigma 56 type, using simple integration for example, known in the state of the art, is used. An example of such a converter 56 is schematically represented in FIG. 6 and comprises an adder-integrator 58 as well as a flip-flop 60 of type D. The input + of the adder-integrator 58 receives the analog control voltage VC. The output of the integrator summator is connected to the input D of the flip-flop 60. The non-inverting output Q of this flip-flop is connected to the input - of the summator-integrator 58.
La tension analogique VC est convertie, par le convertisseur 56, en une séquence ou train binaire cds (pour code delta sigma) représentatif de VC et fourni par la sortie non inverseuse Q. Cette séquence binaire cds commande les moyens de commutation 22 de l'oscillateur 48. La conversion de la tension
VC en la séquence binaire cds a lieu à la fréquence de conversion fds du convertisseur 56.The analog voltage VC is converted, by the converter 56, into a sequence or binary train cds (for delta sigma code) representative of VC and supplied by the non-inverting output Q. This binary sequence cds controls the switching means 22 of the oscillator 48. Voltage conversion
VC in the binary sequence cds takes place at the conversion frequency fds of the converter 56.
Cette fréquence de conversion est fournie par une horloge 62 faisant partie du convertisseur 56, horloge dont la sortie est reliée à l'entrée d'horloge CK de la bascule 60. This conversion frequency is supplied by a clock 62 forming part of the converter 56, a clock whose output is connected to the clock input CK of the flip-flop 60.
La valeur exacte de la fréquence de conversion fds n'est pas très importante dans l'application de L'oscillateur 48 décrite en référence à La figure 6. The exact value of the conversion frequency fds is not very important in the application of Oscillator 48 described with reference to FIG. 6.
On voit donc qu'un VCO (par exemple un VCXO) peut être remplacé par l'association d'un convertisseur analogique numérique de type delta sigma et d'un oscillateur (par exemple å quartz) conforme à la présente invention, On constate encore que le dispositif représenté sur la figure 6 ne nécessite aucune diode varicap, ce qui facilite son intégration. It can therefore be seen that a VCO (for example a VCXO) can be replaced by the association of an analog digital converter of the delta sigma type and of an oscillator (for example å quartz) in accordance with the present invention. that the device shown in FIG. 6 does not require any varicap diode, which facilitates its integration.
On va maintenant expliquer en se référant aux figures 7 à 9 comment effectuer une récupération d'horloge en mémorisant la fréquence d'horloge récupérée ou plus exactement un multiple de cette fréquence d'horloge récupérée. We will now explain with reference to FIGS. 7 to 9 how to perform clock recovery by storing the recovered clock frequency or more exactly a multiple of this recovered clock frequency.
On considère un dispositif de récupération d'horloge qui comprend, de façon connue, des moyens électroniques de traitement prévus pour fournir une information d'erreur de phase. On suppose que cette information se présente sous la forme d'une information binaire du type avance de phase/retard de phase (L'avance de phase correspondant à L'état logique 1 et le retard de phase correspondant å l'état logique 0), avec un état de validation à chaque période d'horloge. We consider a clock recovery device which comprises, in a known manner, electronic processing means designed to provide phase error information. It is assumed that this information is in the form of binary information of the phase advance / phase delay type (the phase advance corresponding to logic state 1 and the phase delay corresponding to logic state 0) , with a validation state at each clock period.
On suppose que le signal de validation du signal avance/retard, signal de validation qui est également fourni par les moyens électroniques de traitement, est Lui aussi une information binaire qui vaut 1 Si le signal avance/retard doit être pris en compte et O si ce signal -avance/retard n'est pas valide et ne doit donc pas être pris en compte. It is assumed that the validation signal of the advance / delay signal, validation signal which is also provided by the electronic processing means, is also binary information which is worth 1 If the advance / delay signal must be taken into account and O if this advance / delay signal is not valid and should therefore not be taken into account.
Ces hypothèses couvrent les applications où
L'information de phase présente des "trous" et sont également valables par exemple quand L'information d'erreur de phase provient d'un égaliseur récursif adaptatif.These assumptions cover applications where
The phase information has "holes" and is also valid for example when the phase error information comes from an adaptive recursive equalizer.
Si, dans une boucle ' à verrouilLage de phase,
L'information d'erreur de phase n'est pas vaLidée en permanence ta chaque période d'horloge suivant Les hypothèses précédentes), l'horloge récupérée aura tendance à glisser plus ou moins rapidement. Ce problème se pose en particulier en transmission numérique Lorsque le code de transmission utilise ne permet pas de recueillir une information de phase permanente ou Lorsque des procédures d'activation-désactivation coupent momentanément le signal émis (la technique de transmission dite "à L'aLternat" ou "ping-pong" est un exempLe dans lequel La transmission est périodiquement coupée). Dans ces conditions, il est nécessaire d'avoir une mémoire momentanée de la fréquence émise.If, in a phase locked loop,
The phase error information is not permanently validated at each clock period according to the previous hypotheses), the recovered clock will tend to slip more or less quickly. This problem arises in particular in digital transmission When the transmission code used does not make it possible to collect permanent phase information or When activation-deactivation procedures momentarily cut off the signal transmitted (the so-called "transmission technique""or" ping-pong "is an example in which the transmission is periodically cut off). In these conditions, it is necessary to have a momentary memory of the transmitted frequency.
Les boucles à verrouillage de phase utilisant un oscillateur conforme à L'invention se prêtent bien à une telle mémorisation. En effet, comme on l'a déjà indiqué, la fréquence du signal fourni par cet oscillateur dépend du cycle du signal numérique qui agit sur les moyens de commutation dudit oscillateur. Phase locked loops using an oscillator according to the invention lend themselves well to such storage. In fact, as already indicated, the frequency of the signal supplied by this oscillator depends on the cycle of the digital signal which acts on the switching means of said oscillator.
Sur la figure 7, on a représenté schématiquement un premier dispositif permettant ladite mémorisation. In Figure 7, there is shown schematically a first device for said storage.
Le dispositif de récupération d'horloge schématiquement représenté sur la figure 7 utilise, outre l'oscillateur 48, des moyens 64 de traitement du signal numérique reçu SR, un registre à décalage 66, un commutateur logique 68 (ou multiplexeur) et un diviseur 70. The clock recovery device schematically represented in FIG. 7 uses, in addition to the oscillator 48, means 64 for processing the digital signal received SR, a shift register 66, a logic switch 68 (or multiplexer) and a divider 70 .
Les moyens de traitement 64 fournissent en sortie les signaux d'avance/retard A/R et de validation VAL mentionnés plus haut. Le commutateur logique 68, commandé par le signal de validation VAL, reçoit en entrée le signal de sortie du registre à décalage 66 et le signal d'avapce/retard A/R. La sortie du commutateur logique 68 est reliée à l'entrée du registre à décalage 66 et commande Les moyens de commutation de l'osciLlateur 48. La sortie de ce dernier est reliée à l'entrée du diviseur 70 dont la sortie est destinée à fournir le signal d'horloge HR et est reliée à une entrée des moyens de traitement 64 qui, de façon connue, nécessitent ce signal HR pour le comparer à l'information de phase extraite par eux du signal SR, afin de fournir les signaux A/R et VAL. The processing means 64 output the advance / delay A / R and validation VAL signals mentioned above. The logic switch 68, controlled by the validation signal VAL, receives as input the output signal from the shift register 66 and the advance / delay signal A / R. The output of the logic switch 68 is connected to the input of the shift register 66 and controls the switching means of the oscillator 48. The output of the latter is connected to the input of the divider 70 whose output is intended to supply the clock signal HR and is connected to an input of the processing means 64 which, in known manner, require this signal HR to compare it with the phase information extracted by them from the signal SR, in order to supply the signals A / R and VAL.
Le dispositif représenté sur la figure 7 fonctionne de la façon suivante
Si le signal A/R est validé (état logique 1 pour VAL), alors le commutateur 68 est mis dans un état dans lequel ce commutateur envoie le signal A/R vers les moyens de commutation de l'oscillateur 48 ; alors, l'état de A/R commande L'oscillateur 48 et cet état est également mémorisé dans le registre à décalage 66.The device shown in Figure 7 operates as follows
If the A / R signal is validated (logic state 1 for VAL), then the switch 68 is put in a state in which this switch sends the A / R signal to the switching means of the oscillator 48; then, the state of A / R controls the oscillator 48 and this state is also stored in the shift register 66.
Si le signal A/R n'est pas validé (état logique 0 pour
VAL), alors Le commutateur logique 68 est mis dans un état dans lequel ce commutateur envoie le signal de sortie du registre à décalage vers les moyens de commutation de l'oscillateur 48 ; ainsi, la sortie du registre à décalage commande l'oscillateur 48.Ce registre à décalage est alors boucle sur lui-même. Après un temps "d'apprentissage" (correspondant à La convergence du dispositif), le registre a décalage a en mémoire une séquence binaire représentative d'une fréquence moyenne de sortie de l'oscillateur 48 ; cé dernier est commandé par Ladite séquence ; le cycle mis en mémoire dans le registre à décalage est représentatif de la fréquence FO à récupérer et permet donc à l'oscillateur 48 de fournir un signal de fréquence FR très voisine (à un coefficient muLtiplicatif près) de Fi même dans le cas où la validation du signal A/R est absente pendant un long moment.If the A / R signal is not validated (logic state 0 for
VAL), then the logic switch 68 is put in a state in which this switch sends the output signal of the shift register to the switching means of the oscillator 48; thus, the output of the shift register controls the oscillator 48. This shift register is then looped on itself. After a "learning" time (corresponding to the convergence of the device), the shift register has in memory a binary sequence representative of an average output frequency of the oscillator 48; this last is controlled by said sequence; the cycle stored in the shift register is representative of the frequency FO to be recovered and therefore allows the oscillator 48 to provide a signal of frequency FR very close (except for a multiplying coefficient) of Fi even in the case where the validation of the A / R signal is absent for a long time.
La précision avec laquelle FR approche FO en L'absence de validation dépend de la longueur du registre à décalage utilisé. Plus ce registre est long, plus Le cycle de commande de l'oscillateur à quartz 48 est long et plus l'information mémorisée est donc précise. The precision with which FR approaches FO in the absence of validation depends on the length of the shift register used. The longer this register, the longer the command cycle of the crystal oscillator 48 and the more precise the memorized information.
On va maintenant décrire un autre dispositif de récupération d'hortoge permettant également la mémorisation de la fréquence à récupérer. Ce dispositif s'inspire du dispositif représenté sur la figure 6 et utilise une boucle à verrouillage de phase comportant un dispositif du type filtre numérique qui fournit un mot binaire E(N) de N bits, représentatif' de la fréquence à récupérer FO. Ce mot binaire E(N) peut être comparé à la tension de commande VC qui est convertie en là séquence cds dans le dispositif représenté sur la figure 6. We will now describe another hortoge recovery device also allowing the storage of the frequency to be recovered. This device is inspired by the device shown in FIG. 6 and uses a phase-locked loop comprising a device of the digital filter type which supplies a binary word E (N) of N bits, representative of the frequency to be recovered FO. This binary word E (N) can be compared to the control voltage VC which is converted into the sequence cds in the device shown in FIG. 6.
Un convertisseur delta sigma numérique, connu dans l'état de la technique, produit à partir de ce mot de N bits une séquence binaire CDS, å une fréquence FDS (fréquence de conversion du convertisseur), séquence binaire qui est représentative du mot E(N) à transcoder. A delta sigma digital converter, known in the state of the art, produces from this N bit word a CDS binary sequence, at an FDS frequency (converter conversion frequency), binary sequence which is representative of the word E ( N) to transcode.
Sur la figure 8, on a représenté schématiquement un exemple de réalisation d'un tel convertisseur delta sigma numérique, qui comprend, dans cet exemple, un additionneur 72 et un registre accumulateur 74. Une horloge non représentée sur la figure 8 cadence le fonctionnement de cet additionneur et de ce registre accumulateur à la fréquence FDS. L'additionneur 72 a sa sortie reliée à l'entrée du registre accumulateur 74 et reçoit en entrée le signal de sortie de ce registre accumulateur ainsi que le mot binaire E(N). Le convertisseur de la figure 8 est ainsi capable de traduire le mot E < N) en la séquence binaire CDS. In FIG. 8, there is shown schematically an exemplary embodiment of such a digital delta sigma converter, which comprises, in this example, an adder 72 and an accumulator register 74. A clock not shown in FIG. 8 cadences the operation of this adder and this accumulator register at the FDS frequency. The adder 72 has its output connected to the input of the accumulator register 74 and receives as input the output signal of this accumulator register as well as the binary word E (N). The converter of FIG. 8 is thus capable of translating the word E (N) into the binary sequence CDS.
Celle-ci est fournie par l'additionneur 72.This is supplied by the adder 72.
Sur la figure 9, on a représenté schématiquement L'autre dispositif de récupération d'horloge qui permet également une mémorisation de la fréquence récupérée et qui utilise le convertisseur delta sigma numérique 76 représenté sur la figure 8 ainsi que les moyens de-traitement 64 déjà décrits, qui reçoivent en entrée le signal HR et le signal numérique SR dont on veut récupérer le rythme et la phase et qui fournissent les signaux
A/R et VAL.In FIG. 9, the other clock recovery device is shown schematically, which also allows the memorized frequency to be memorized and which uses the digital sigma delta converter 76 shown in FIG. 8 as well as the processing means 64 already described, which receive as input the HR signal and the digital signal SR whose rhythm and phase are to be recovered and which supply the signals
A / R and VAL.
Le dispositif représenté sur la figure 9 comprend également l'oscillateur à quartz 48 dont la sortie est reliée à l'entrée du diviseur 70 qui fournit en sortie le signal d'horloge
HR.The device shown in FIG. 9 also includes the quartz oscillator 48, the output of which is connected to the input of the divider 70 which supplies the clock signal as an output.
HR.
Le dispositif représenté sur la figure 9 comprend également un compteur-décompteur 78 à N étages, qui reçoit en entrée les signaux A/R et VAL et qui fournit en sortie Le mot binaire E(N). La séquence binaire CDS qui résulte de E(N) et qui est fournie par le convertisseur 76, sert à commander les moyens de commutation de l'oscillateur à quartz 48. The device represented in FIG. 9 also includes an up-down counter 78 with N stages, which receives as input the signals A / R and VAL and which provides as output The binary word E (N). The CDS binary sequence which results from E (N) and which is supplied by the converter 76, is used to control the switching means of the crystal oscillator 48.
Le signal A/R et le signal VAL servent à incrémenter et à décrémenter le compteur-décompteur 78 (lorsque le signal A/R est validé, il y a une incrémentation de 1 pour une avance de phase et une décrémentation de 1 pour un retard de phase). Ce compteur décompteur 78 agit comme une mémoire de la commande d'erreur de phase (en l'absence de validation, le compteur-décompteur reste à la valeur qu'il avait précédemment et le mot binaire de commande
E(N) ne change pas) et ce compteur-décompteur peut être considéré comme un filtre séquentiel (couramment utilisé dans Les boucles à verrouillage de phase numériques).The A / R signal and the VAL signal are used to increment and decrement the up-down counter 78 (when the A / R signal is enabled, there is an increment of 1 for a phase advance and a decrement of 1 for a delay phase). This up-down counter 78 acts as a memory for the phase error command (in the absence of validation, the up-down counter remains at the value it had previously and the binary command word
E (N) does not change) and this up-down counter can be considered as a sequential filter (commonly used in digital phase locked loops).
A partir du mot binaire E(N), Le convertisseur 76 produit la séquence CDS qui commande l'oscillateur 48. Celui-ci fournit en sortie un signal qui est en phase avec le signal SR et dont La fréquence est égale (à un coefficient multiplicatif pres) à la fréquence FO à récupérer. From the binary word E (N), The converter 76 produces the CDS sequence which controls the oscillator 48. This outputs a signal which is in phase with the signal SR and whose frequency is equal (to a coefficient multiplicative pres) at the frequency FO to recover.
Le dispositif représenté sur ta figure 9 possède un avantage par rapport au dispositif représenté sur la figure 7 du fait que, pour des performances équivalentes, le dispositif représenté sur la figure 9 utilise un convertisseur delta sigma numérique qui ne nécessite qu'un compteur-décompteur de N bits associe à un additionneur-accumulateur de N bits, alors que le dispositif représenté sur La figure 7 utilise un registre å
-N décalage de longueur égale à 2
Sur la figure 10, on a représenté schématiquement un dispositif de récupération d'horloge qui est une généralisation du dispositif représenté sur la figure 9. Le dispositif de la figure 10 comprend l'oscillateur 48 dont La sortie est reliée å l'entrée du diviseur 70. La sortie de ce dernier fournit le signal HR.Celui-ci est envoyé aux moyens de traitement 64 qui reçoivent également te signal SR et fournissent les signaux A/R et VAL à un filtre numérique de boucle 80 qui, en fonction de ces signaux, fournit Le mot binaire E(N) au convertisseur delta sigma numérique 76. Ce dernier traduit ce mot en une séquence. binaire
CDS permettant La commande de L'oscillateur 48.The device shown in Figure 9 has an advantage over the device shown in Figure 7 in that, for equivalent performance, the device shown in Figure 9 uses a digital sigma delta converter which requires only a down-counter of N bits associated with an adder-accumulator of N bits, while the device represented in FIG. 7 uses a register å
-N length offset equal to 2
In Figure 10, there is shown schematically a clock recovery device which is a generalization of the device shown in Figure 9. The device of Figure 10 comprises the oscillator 48 whose output is connected to the input of the divider 70. The output of the latter provides the signal HR. This is sent to the processing means 64 which also receive the signal SR and supply the signals A / R and VAL to a digital loop filter 80 which, according to these signals, provides the binary word E (N) to the digital sigma delta converter 76. The latter translates this word into a sequence. binary
CDS allowing control of oscillator 48.
Le filtre numérique '80 peut être aussi complexe que l'on veut (premier ordre, deuxième ordre, ...). Ceci est particulièrement intéressant lorsque L'information d'erreur de phase est bruitée pour diverses raisons. The digital filter '80 can be as complex as you want (first order, second order, ...). This is particularly interesting when the phase error information is noisy for various reasons.
Sur la figure 11, on a représenté un mode de réalisation particulier du dispositif 'schématiquement représenté sur ' la figure 10. Dans le dispositif représenté sur la figure 11, le filtre numérique est constitué par un premier compteur-décompteur à N étages 82 mis en cascade avec un second compteur-décompteur à
N étages 84.In FIG. 11, a particular embodiment of the device “diagrammatically shown in” in FIG. 10 has been represented. In the device represented in FIG. 11, the digital filter is constituted by a first up-down counter with N stages 82 set cascade with a second up-down counter
N floors 84.
Le premier compteur-décoapteur reçoit en entrée les signaux A/R et VAL (pour incrémenter d'une unité dans le cas d'une avance de phase et décrémenter d'une unité dans le cas d'un retard de phase, ceci lorsque le signal A/R est validé). The first counter-sensor takes input A / R and VAL signals (to increment by one in the case of a phase advance and decrement by one unit in the case of a phase delay, this when the A / R signal is validated).
Le second compteur-décompteur 84 fournit le mot binaire
E(N) au convertisseur 76 et est relié de façon classique au premier compteur-décompteur qui lui fournit, suivant les cas, des impulsions de comptage UP ou des impulsions de décomptage DN.The second up-down counter 84 provides the binary word
E (N) to the converter 76 and is conventionally connected to the first up-down counter which supplies it, depending on the case, up count pulses UP or down count pulses DN.
En revenant à la figure 10, le dispositif représenté sur cette figure comprend une boucle de filtrage et de transcodage qui est composée des éléments référencés 64, 80, 76, 48 et 70 et que l'on peut appeler "boucle à long terme" car elle comporte un filtre numérique qui occasionne un filtrage important mais induit également un retard de commande qui peut être important. Ce retard de commande peut engendrer des oscillations gênantes dans la boucle à long terme. Returning to FIG. 10, the device represented in this figure comprises a filtering and transcoding loop which is composed of the elements referenced 64, 80, 76, 48 and 70 and which can be called "long-term loop" because it includes a digital filter which causes significant filtering but also induces a control delay which can be significant. This control delay can cause annoying oscillations in the long-term loop.
C'est pourquoi, selon l'invention, afin-de stabiliser cette boucle à long terme, on peut ajouter au dispositif représenté sur la figure 10 une autre boucle dite "boucle à court terme". Cette boucle à court terme est, comme on le verra mieux par la suite, une boucle directe qui agit directement et immédiatement sur la commande de l'oscillateur 48. Par ailleurs, la boucle à long terme est affectée d'un gain G1 et la boucle à court terme est affectée d'un gain G2 différent de G1. This is why, according to the invention, in order to stabilize this long-term loop, it is possible to add to the device shown in FIG. 10 another loop known as "short-term loop". This short-term loop is, as will be seen more clearly below, a direct loop which acts directly and immediately on the control of oscillator 48. Furthermore, the long-term loop is assigned a gain G1 and the short-term loop is affected by a gain G2 different from G1.
L'utilisation conjointe de ces deux boucles permet d'obtenir un signal HR toujours en phase avec le signal d'horloge à récupérer quel que soit L'écart entre la fréquence de ce signal d'horloge à récupérer et la fréquence centrale de l'oscillateur 48, cette fréquence centrale etant égale à (Fmax + Fmin)/2. The joint use of these two loops makes it possible to obtain an HR signal always in phase with the clock signal to be recovered whatever the difference between the frequency of this clock signal to be recovered and the central frequency of the oscillator 48, this central frequency being equal to (Fmax + Fmin) / 2.
On va maintenant donner deux exemples de dispositifs de récupération d'horloge utilisant les deux boucles. Dans ces deux exemples, le signal numérique de commande de L'oscillateur 48 résulte de La sommation d'un signal de contrôle de la boucle à long terme et d'un signal de contrôle de La boucle à court terme et, dans un premier exemple, il s'agit d'une sommation temporelle réalisée après le convertisseur delta sigma (figures 12 et 14) tandis que dans un deuxième exemple, cette sommation est numérique et effectuée avant ce convertisseur delta sigma (figure 15),
Plus précisément, sur La figure 12, on a représenté un schéma de principe d'un premier dispositif de récupération d'horloge utilisant une boucle à long terme et une boucle à court terme et comprenant les moyens de traitement 64 qui reçoivent en entrée le signal SR ainsi que le signal HR et qui fournissent en sortie les signaux A/R et VAL.We will now give two examples of clock recovery devices using the two loops. In these two examples, the digital control signal of oscillator 48 results from the summation of a long-term loop control signal and a short-term loop control signal and, in a first example , this is a temporal summation carried out after the delta sigma converter (FIGS. 12 and 14) while in a second example, this summation is digital and carried out before this delta sigma converter (FIG. 15),
More specifically, in Figure 12, there is shown a block diagram of a first clock recovery device using a long-term loop and a short-term loop and comprising the processing means 64 which receive the input signal SR as well as the HR signal and which output the A / R and VAL signals.
Le dispositif représenté sur La figure 12 comprend également le filtre numérique 80 qui, à partir des signaux A/R et
VAL, engendre le mot binaire E(N), ainsi que Le convertisseur delta sigma numérique qui, à partir de ce mot binaire, engendre la séquence CDS.The device shown in FIG. 12 also includes the digital filter 80 which, from the A / R signals and
VAL, generates the binary word E (N), as well as the digital delta sigma converter which, from this binary word, generates the CDS sequence.
Le dispositif représenté sur la figure 12 comprend aussi L'oscillateur à quartz 48 dont la sortie est reliée à l'entrée du diviseur 70 qui fournit en sortie le signal HR. The device shown in FIG. 12 also includes the crystal oscillator 48, the output of which is connected to the input of the divider 70 which supplies the HR signal as an output.
En outre, selon Le schéma représenté sur la figure 12, on forme un signal M1 résultant de la multiplication des signaux A/R et VAL, un signal M2 résultant de la multiplication du signal h1 par un gain G2, un signal M3 résultant de la multiplication de la séquence CDS par un gain G1 et un signal M4 résultant de la sommation des signaux M2 et M3. Ce signal M4, qui est numérique, commande les moyens de commutation de l'oscillateur 48. In addition, according to the diagram represented in FIG. 12, a signal M1 is formed resulting from the multiplication of the signals A / R and VAL, a signal M2 resulting from the multiplication of the signal h1 by a gain G2, a signal M3 resulting from the multiplication of the CDS sequence by a gain G1 and a signal M4 resulting from the summation of the signals M2 and M3. This signal M4, which is digital, controls the switching means of the oscillator 48.
Sur La figure 13, on a représenté les moyens permettant d'effectuer les diverses multiplications et la sommation dont il est question ci-dessus. On utilise à cet effet un premier multiplexeur 94 et un second multiplexeur 96. Le signal fourni par la sortie du multiplexeur 94 commande les moyens de commutation de l'oscillateur 48. Ce multiplexeur 94 est commandé par un signal de commande de boucle CB et reçoit à une entrée cl le signal CDS et à une entrée e2 le signal de sortie du multiplexeur 96. Ce dernier est commandé par Le signal VAL et reçoit à une entrée cl Le signal A/R et à une entrée e2 un signal
HZ.In Figure 13, there is shown the means for performing the various multiplications and the summation which is discussed above. A first multiplexer 94 and a second multiplexer 96 are used for this purpose. The signal supplied by the output of the multiplexer 94 controls the switching means of oscillator 48. This multiplexer 94 is controlled by a loop control signal CB and receives at an input cl the CDS signal and at an input e2 the output signal from the multiplexer 96. The latter is controlled by the signal VAL and receives at an input cl The A / R signal and at an input e2 a signal
HZ.
Le signal CB est un signal numérique de période T et, pour chaque période T, est à t'état logique 1 pendant une durée T1 et à l'état logique O pendant une durée T2, T étant la somme de T1 et de T2 (figure 14). The signal CB is a digital signal of period T and, for each period T, is in the logic state 1 for a duration T1 and in the logic state O for a duration T2, T being the sum of T1 and T2 ( figure 14).
Le signal HZ est également un signal numérique de période
T qui, pour chaque période T, est à l'état logique 1 pendant une durée T3 et à l'état logique 0 pendant le reste de la période, cette durée T3 étant égale à la moitié de T2 et l'intervalle de durée T3 étant compris dans l'intervalle de durée T2 (voir également la figure 14). A titre d'exemple non limitatif, le front montant d'un créneau correspondant à l'état logique 1 du signal HZ est synchrone du front descendant d'un créneau correspondant à un état logique 1 du signal CB.The HZ signal is also a digital period signal
T which, for each period T, is in logic state 1 for a duration T3 and in logic state 0 for the rest of the period, this duration T3 being equal to half of T2 and the interval of duration T3 being included in the duration interval T2 (see also Figure 14). By way of nonlimiting example, the rising edge of a slot corresponding to the logic state 1 of the signal HZ is synchronous with the falling edge of a slot corresponding to a logic state 1 of the signal CB.
Les signaux CB et HZ sont aisément construits à partir des multiples de la fréquence du signal HR issu du diviseur 70 et résultant de la division du signal fourni par ltoscillateur 48. The signals CB and HZ are easily constructed from the multiples of the frequency of the signal HR coming from the divider 70 and resulting from the division of the signal supplied by the oscillator 48.
Pour ce faire, le diviseur 70 est muni d'un moyen 71 tel qu'une base de temps, qui fournit les signaux CB et GZ.To do this, the divider 70 is provided with means 71 such as a time base, which provides the signals CB and GZ.
La période T peut être choisie égale à la période du signal d'horloge à récupérer puisqu'il peut y avoir une validation d'erreur de phase par période d'horloge. The period T can be chosen equal to the period of the clock signal to be recovered since there can be a validation of phase error per clock period.
Lorsque le signal CB est à l'état logique 1 pour une durée T1, le premier multiplexeur 94 est prévu pour fournir en sortie le signal CDS (sortie du convertisseur delta sigma numérique). Lorsque le signal CB est à L'état Logique O pour une durée T2, le multiplexeur 94 est prévu pour fournir en sortie le signal qu'il reçoit à son entrée e2 et qui est Le signal de sortie du second multiplexeur 96. When the signal CB is in logic state 1 for a duration T1, the first multiplexer 94 is provided to output the signal CDS (output of the digital delta sigma converter). When the signal CB is in Logical State O for a duration T2, the multiplexer 94 is provided to output the signal it receives at its input e2 and which is the output signal from the second multiplexer 96.
Ce multiplexeur 96 est prévu pour fournir en sortie le signal A/R lorsque le signal VAL est à l'état logique 1 et
Lorsque ce signal VAL est à l'état logique O, le second multiplexeur 96 est prévu pour fournir en sortie le signal HZ.This multiplexer 96 is provided to output the signal A / R when the signal VAL is in logic state 1 and
When this signal VAL is in the logic state O, the second multiplexer 96 is provided to output the signal HZ.
Dans ce dernier cas, on voit que la capacité 20 de
L'oscillateur 48 (voir figure 2) est connectée en parallèle à la capacité 18 de cet oscillateur pendant ta moitié de La durée T2, et non connectée à cette capacité 18 pendant L'autre moitié de la durée T2. On voit alors que la durée T1 est directement proportionnelle au gain G1, avec un certain coefficient de proportionnalité, et que la durée T2 est directement proportionnelle au gain G2 avec le même coefficient de proportionnalité.In the latter case, we see that the capacity 20 of
The oscillator 48 (see FIG. 2) is connected in parallel to the capacity 18 of this oscillator during your half of the duration T2, and not connected to this capacity 18 during the other half of the duration T2. We then see that the duration T1 is directly proportional to the gain G1, with a certain coefficient of proportionality, and that the duration T2 is directly proportional to the gain G2 with the same coefficient of proportionality.
Donc, en faisant varier la forme du signal de commande CB qui est caractérisé par les durées T1 et TZ, il est-possible de choisir le rapport G1/G2 des gains respectifs des boucles à long terme et à court terme. Therefore, by varying the form of the control signal CB which is characterized by the durations T1 and TZ, it is possible to choose the ratio G1 / G2 of the respective gains of the long-term and short-term loops.
Sur la figure 15, on a représenté schématiquement un autre dispositif de récupération d'horloge utilisant également une boucle à long terme et une boucle à court terme. Le dispositif représenté sur la figure 15 comprend les moyens de traitement 64 recevant en entrée le signal SR et le signal HR fourni par le diviseur 70 et fournissant en sortie les signaux
A/R et VAL, ainsi que le convertisseur delta sigma 76 qui fournit en sortie la séquence CDS, l'oscillateur à-quartz 48 qui est commandé par cette séquence ainsi que le diviseur 70 dont l'entrée est reliée à la sortie - de l'oscillateur 48 et qui fournit en sortie le signal HR.In Figure 15, there is shown schematically another clock recovery device also using a long-term loop and a short-term loop. The device represented in FIG. 15 comprises the processing means 64 receiving as input the signal SR and the signal HR supplied by the divider 70 and supplying as output the signals
A / R and VAL, as well as the sigma delta converter 76 which outputs the CDS sequence, the quartz oscillator 48 which is controlled by this sequence as well as the divider 70 whose input is connected to the output - of oscillator 48 and which outputs the HR signal.
Le dispositif représenté sur la figure 15 comprend aussi le filtre numérique 80 qui, à partir des signaux A/R et VAL fournis par les moyens de traitement 64, engendre le mot binaire
E(N).The device represented in FIG. 15 also includes the digital filter 80 which, from the A / R and VAL signals supplied by the processing means 64, generates the binary word
IN).
En outre, le dispositif représenté sur La figure 15 comprend un moyen 98 de conversion du signal A/R en valeurs algébriques. Ce. moyen 98 reçoit en entrée le signal A/R et fournit en sortie la valeur -1 lorsque ce signal AIR est à l'état logique O et la valeur +1 lorsque ce signal A/R est à L'état logique 1. In addition, the device shown in FIG. 15 comprises a means 98 for converting the A / R signal into algebraic values. This. means 98 receives the input A / R signal and outputs the value -1 when this AIR signal is in logic O state and the value +1 when this A / R signal is in logic state 1.
Le dispositif représenté sur la figure 15 comprend également des moyens 100 de multiplication de la valeur Cl fournie par le moyen 98, par le signal VAL, le signal C2 fourni par la sortie de ces moyens 100 étant ainsi susceptible de prendre l'une des valeurs û, +1 et -1. The device shown in FIG. 15 also includes means 100 for multiplying the value Cl supplied by the means 98, by the signal VAL, the signal C2 supplied by the output of these means 100 thus being capable of taking one of the values û, +1 and -1.
Le dispositif représenté sur la figure 15 comprend enfin des moyens 102 prévus pour fournir en sortie un. signal C3 résultant de ta multiplication du signal C2 par un gain 62 et des moyens 104 prévus pour fournir en sortie un signal C4 égal à la somme du signal C3 et du mot binaire E(N), la sortie des moyens 104 étant envoyée à L'entrée du convertisseur 76. Ce dernier reçoit ainsi le signal C4 (au lieu du mot E(N) comme c'était le cas pour le dispositif de la figure 12) et fournit la séquence
CDS à l'oscillateur, à partir de ce signal C4, pour commander les moyens de commutation de cet oscillateur.The device shown in FIG. 15 finally comprises means 102 provided for providing an output. signal C3 resulting from the multiplication of signal C2 by a gain 62 and the means 104 provided to output a signal C4 equal to the sum of the signal C3 and the binary word E (N), the output of the means 104 being sent to L input of the converter 76. The latter thus receives the signal C4 (instead of the word E (N) as was the case for the device in FIG. 12) and supplies the sequence
CDS to the oscillator, from this signal C4, to control the switching means of this oscillator.
On voit que dans le dispositif de la figure 15, le gain G1 n'apparaît pas et peut donc être considéré comme égal à 1, seul le rapport 61/G2 étant important en fin de compte. We see that in the device of Figure 15, the gain G1 does not appear and can therefore be considered equal to 1, only the ratio 61 / G2 being important in the end.
Le gain G2 permet ainsi de doser l'influence de la boucle à court terme. The gain G2 thus makes it possible to measure the influence of the loop in the short term.
Lorsque le signal VAL est à l'état logique 0, seule la boucle à long terme est active, d'où un effet de "mémoire de la fréquence d'horloge récupérée". When the signal VAL is in logic state 0, only the long-term loop is active, resulting in a "memory of the recovered clock frequency" effect.
Le dispositif représenté sur la figure 15 peut être réalisé soit par "câblage", au moyen d'éléments logiques, soit à l'aide d'un microprocesseur. Dans ce dernier cas, le schéma de la figure 15 est plutôt à considérer comme un schéma de principe, tous les calculs indiqués plus haut (conversion algébrique, multiplications, addition) se faisant dans le microprocesseur. The device shown in FIG. 15 can be produced either by "wiring", by means of logic elements, or by means of a microprocessor. In the latter case, the diagram in FIG. 15 is rather to be considered as a principle diagram, all the calculations indicated above (algebraic conversion, multiplications, addition) being done in the microprocessor.
Les dispositifs respectivement représentés sur les figures 13 et 15 ont les avantages suivants : ils n'induisent qu'une très faible gigue résiduelle ; la phase du signal d'horloge récupéré est indépendante de l'écart entre la fréquence de L'horloge du signaL reçu et la fréquence centrale de L'oscillateur ; ces deux dispositifs ont une grande stabilité de fonctionnement (mémoire) Lorsque le signal de validation de l'erreur de phase est supprimé pendant une 'durée assez longue ; enfin, ces deux dispositifs sont très facilement intégrables sous la forme de circuits intégrés car tous Les circuits de commande qu'ils utilisent sont numériques. The devices respectively shown in FIGS. 13 and 15 have the following advantages: they only induce a very small residual jitter; the phase of the clock signal recovered is independent of the difference between the frequency of the clock of the signal received and the center frequency of the oscillator; these two devices have great operating stability (memory) When the validation signal of the phase error is suppressed for a fairly long period; finally, these two devices can be very easily integrated in the form of integrated circuits because all of the control circuits they use are digital.
Les dispositifs schématiquement représentés sur les figures 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13 et 15 peuvent être complétés par un circuit de remise en phase rapide du signal fourni par l'oscillateur 48 et donc du signal d'horloge HR, Si cela est nécessaire dans l'application envisagée. The devices schematically represented in FIGS. 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13 and 15 can be supplemented by a circuit for rapidly resetting the signal supplied by the oscillator 48 and therefore the clock signal HR, If necessary in the intended application.
Différents circuits de remise en phase rapide sont connus dans l'état de la technique. Different rapid re-phase circuits are known in the state of the art.
Un tel circuit de remise en phase rapide a pour fonction de permettre un fonctionnement correct, des la mise en oeuvre du dispositif de récupération d'horloge, d'un certain nombre de systèmes dont te fonctionnement dépend de la phase (et non de la fréquence précise) du signal d'horloge récupérée. Parmi ces systèmes, on peut citer par exemple les égaliseurs récursifs adaptatifs ou les systèmes de réception de données utilisés en transmission numérique. The function of such a fast phase-resetting circuit is to allow correct operation, from the use of the clock recovery device, of a certain number of systems whose operation depends on the phase (and not on the frequency precise) of the recovered clock signal. Among these systems, there may be mentioned, for example, the adaptive recursive equalizers or the data reception systems used in digital transmission.
On peut utiliser en tant que circuit de remise en phase rapide, un moyen de saut de phase 106 qui reçoit en entrée le signal issu de L'oscillateur 48 et dont La sortie est reliée å l'entrée du diviseur 70 (figure 16). Ce moyen de saut de phase 106 est commandé par un signal MPR issu des moyens de traitement 64. Par ailleurs, ce signal MPR est tel qu'il ne rend actif le moyen de saut de phase que pendant la période d'activation du dispositif de récupération d'horloge. One can use as a fast phase resetting circuit, a phase jump means 106 which receives as input the signal coming from the oscillator 48 and the output of which is connected to the input of the divider 70 (FIG. 16). This phase jump means 106 is controlled by an MPR signal from the processing means 64. Furthermore, this MPR signal is such that it only makes the phase jump means active during the activation period of the device. clock recovery.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8717479A FR2624673A1 (en) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Digitally controlled oscillator, using a switchable element, application to the production of devices for recovering the tempo and phase of a digital signal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8717479A FR2624673A1 (en) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Digitally controlled oscillator, using a switchable element, application to the production of devices for recovering the tempo and phase of a digital signal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2624673A1 true FR2624673A1 (en) | 1989-06-16 |
Family
ID=9357877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8717479A Withdrawn FR2624673A1 (en) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Digitally controlled oscillator, using a switchable element, application to the production of devices for recovering the tempo and phase of a digital signal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2624673A1 (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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