專利名稱：級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的波形畸變矯正電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的波形畸變矯正電路。
背景技術(shù)：
在某些情況下，數(shù)字信號(hào)的通信傳輸需要一級(jí)一級(jí)地傳遞下去。通常采用的辦法為兩類一種是由智能器件(如CPU等)先把它接收下來，再把它轉(zhuǎn)發(fā)出去；第二種辦法是直接由硬件電路轉(zhuǎn)發(fā)。
其中前者會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)問題，一是產(chǎn)生延時(shí)，特別是當(dāng)傳輸?shù)呢戦L較長和傳遞的級(jí)數(shù)較多時(shí)延時(shí)很大；第二是當(dāng)某級(jí)設(shè)備的程序運(yùn)行出錯(cuò)或當(dāng)某級(jí)設(shè)備故障時(shí)則后續(xù)的設(shè)備通信全部中斷。而后者基本上不會(huì)遇到上述兩個(gè)問題，但卻存在著傳輸波形畸變，不能連續(xù)傳遞較多級(jí)的問題。
典型的多級(jí)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖1所示，包括一第一光電隔離電路11、一整形電路12以及一第二光電隔離電路13，第一光電隔離電路接收前級(jí)通訊設(shè)備輸出的的信號(hào)，經(jīng)隔離后輸出到整形電路，經(jīng)整形電路整形后或者送到本級(jí)設(shè)備進(jìn)行再利用處理，或者通過第二光電隔離電路傳送到下一級(jí)。一般情況下電子器件、尤其在通信電路中為防干擾一般都采用光電隔離電路，該電路有自身的延時(shí)特性，而且其導(dǎo)通和關(guān)斷特性是不一致的，因此產(chǎn)生波形的嚴(yán)重畸變，如圖2所示，圖2中a是標(biāo)準(zhǔn)波形；b是傳輸后波形變窄的畸變波形；c是傳輸后波形變寬的畸變波形；d是多級(jí)傳輸后波形累積的畸變波形。當(dāng)輸入的波形為方波a時(shí)，經(jīng)過電路傳送到下一級(jí)的波形已不是a所示的方波，而是隨著器件的特性，輸出的波形可能是變窄的波形b，也可能變寬波形c。因此如果要進(jìn)行數(shù)據(jù)的多級(jí)傳遞時(shí)這種畸變便被積累成為d，當(dāng)畸變的積累的寬度h達(dá)到波形寬度的50％時(shí)，數(shù)據(jù)通信便不能進(jìn)行。而且這些特性還會(huì)隨溫度等許多環(huán)境因素的變化而發(fā)生改變，因此這種畸變的補(bǔ)償也很難進(jìn)行。由于這種畸變是由器件的延時(shí)特性決定的，目前一般器件的延時(shí)特性將會(huì)使一級(jí)傳遞產(chǎn)生的畸變達(dá)到幾到幾十uS，加上其他影響，即使采用低延時(shí)器件(即超高速器件，價(jià)格昂貴)，當(dāng)通信速率在1200bit/S時(shí)采用這種方法的傳遞級(jí)數(shù)通常在5級(jí)左右，若要增加傳遞級(jí)數(shù)，則通信速率將大大下降，若要想進(jìn)行高速通信則更不可能。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是為了克服現(xiàn)有級(jí)連式傳輸設(shè)備在數(shù)字信號(hào)傳輸中波形畸變的缺點(diǎn)而提出的一種級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的波形畸變矯正電路，該電路通過在各級(jí)級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的前端增加一波形再生電路，導(dǎo)致的結(jié)果是傳輸?shù)牟ㄐ慰赡苡谢?，但決不累積，從而實(shí)現(xiàn)了即使使用一般器件(相對(duì)低延時(shí)器件而言)也能實(shí)現(xiàn)高速通信而且可以無限級(jí)連。
本實(shí)用新型采取的技術(shù)措施是級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的波形畸變矯正電路，設(shè)在各級(jí)級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的前端，包括一第一光電隔離電路、一整形電路以及一第二光電隔離電路，其特點(diǎn)是，還包括一波形再生電路；所述的波形再生電路包括一邊沿檢測器、一窄脈沖發(fā)生器、一高精度振蕩源、一計(jì)數(shù)器、以及一D觸發(fā)器；所述的邊沿檢測器的輸入端與整形電路的輸出端連接，其輸出端與窄脈沖發(fā)生器的輸入端連接；所述的窄脈沖發(fā)生器的輸出端與計(jì)數(shù)器的輸入端連接；所述的高精度振蕩源的輸出端也與計(jì)數(shù)器的輸入端連接；所述的D觸發(fā)器的時(shí)鐘端與計(jì)數(shù)器的輸出端連接，其輸入端與整形電路的輸出端連接；D觸發(fā)器的輸出端與本級(jí)通訊設(shè)備的輸入端連接，或同時(shí)通過第二光電隔離電路與下級(jí)通訊設(shè)備的輸入端連接。
上述級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的波形畸變矯正電路，其中，還包括一第二整形電路，該第二整形電路的輸入端與D觸發(fā)器的輸出端連接，其輸出端或與本級(jí)通訊設(shè)備的輸入端連接，或同時(shí)通過第二光電隔離電路與下級(jí)通訊設(shè)備的輸入端連接。
上述級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的波形畸變矯正電路，其中，所述的計(jì)數(shù)器是一個(gè)多級(jí)分頻器。
由于本實(shí)用新型采取了以上的技術(shù)方案，可對(duì)傳遞中產(chǎn)生的波形畸變進(jìn)行矯正，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無限級(jí)連傳遞。


本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步給出。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的信號(hào)傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)在傳輸波形時(shí)的波形畸變的示意圖，其中a是標(biāo)準(zhǔn)波形；b是傳輸后波形變窄的畸變波形；c是傳輸后波形變寬的畸變波形；d是多級(jí)傳輸后波形累積的畸變波形。
圖3是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是采用本實(shí)用新型后傳輸波形時(shí)的波形示意圖，其中a’是標(biāo)準(zhǔn)波形；b’是傳輸后的發(fā)生畸變的波形；c’～e’是通過本實(shí)用新型矯正過程的波形；f’是最終輸出的經(jīng)矯正后的波形。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想是基于這樣一個(gè)原理任何電子器件總是有延時(shí)的，但在同一時(shí)間、同一地點(diǎn)、同一器件、同樣條件下其每次導(dǎo)通或者每次關(guān)斷的延時(shí)是幾乎一致的，這里同一時(shí)間是指在一條命令傳送的幾秒或幾十秒時(shí)間段中。那么，就可以用接收到的帶有畸變的波形的上升邊沿或下降邊沿(由于TTL電路中，通常等待電平為高電平，所以一般選用下降邊沿)作為基準(zhǔn)，另一個(gè)邊沿由再生電路來獲得，而不利用接收到的信號(hào)，這樣雖然再生電路也會(huì)產(chǎn)生波形畸變，但是這是固定畸變，它不會(huì)傳遞到下一級(jí)，從而保證不畸變會(huì)被累積。
請參閱圖3。本實(shí)用新型級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的波形畸變矯正電路，設(shè)在各級(jí)級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的前端，包括一第一光電隔離電路1、一第一整形電路2以及一第二光電隔離電路3，還包括一波形再生電路4以及一第二整形電路5；所述的波形再生電路4包括一邊沿檢測器41、一窄脈沖發(fā)生器42、一高精度振蕩源43、一計(jì)數(shù)器44、以及一D觸發(fā)器45。所述的邊沿檢測器可由一個(gè)觸發(fā)器或一可編邏輯陳列器件構(gòu)成，其輸出端與窄脈沖發(fā)生器的輸入端連接；窄脈沖發(fā)生器可由RC微分電路或邏輯電路構(gòu)成，其輸出端與計(jì)數(shù)器的輸入端連接；計(jì)數(shù)器可由一分頻器構(gòu)成；高精度振蕩源的輸出端也與計(jì)數(shù)器的輸入端連接，該高精度振蕩源采用晶體振蕩器或可選自所使用的通訊設(shè)備中CPU的振蕩源。D觸發(fā)器的時(shí)鐘端與計(jì)數(shù)器的輸出端連接，其觸發(fā)端與第一整形電路的輸出端連接，并與邊沿檢測器雙向連接，D觸發(fā)器的輸出端與第二整形電路的輸入端連接；第二整形電路的輸出端或與本級(jí)通訊設(shè)備的輸入端連接，或通過第二光電隔離電路與下級(jí)通訊設(shè)備的輸入端連接。
本實(shí)用新型中，按照D觸發(fā)器工作的特性，當(dāng)選擇窄脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的一個(gè)窄脈沖同步計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)的其中一個(gè)邊沿時(shí)，則D觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)取計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)的另一個(gè)邊沿。
本實(shí)用新型的工作原理是第一光電隔離電路接收到畸變的輸入波形 經(jīng)第一整形電路整形后得到波形 當(dāng)邊沿檢測電路檢測到一個(gè)下降沿(或上升沿)(兩種情況選擇其中一種)時(shí)，驅(qū)動(dòng)窄脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖 該脈沖用于同步計(jì)數(shù)器，高精密振蕩源為計(jì)數(shù)器提供計(jì)數(shù)脈沖的輸入，其振蕩頻率要與傳輸速率匹配，即該振蕩頻率經(jīng)計(jì)數(shù)器分頻后正好等于數(shù)據(jù)傳輸速率。計(jì)數(shù)器在窄脈沖的同步下，其上升沿同步于輸入信號(hào)的翻轉(zhuǎn)沿 因計(jì)數(shù)器輸出的是很準(zhǔn)的50％占空比的方波，所以其輸出波形的下降沿正好對(duì)準(zhǔn)輸入的碼元信號(hào)的中央，這樣當(dāng)將輸入信號(hào)施加到D觸發(fā)器的輸入端，將計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)施加到D觸發(fā)器的時(shí)鐘端時(shí)，采用下降沿觸發(fā)的D觸發(fā)器則按標(biāo)準(zhǔn)的波特率采樣輸入信號(hào)的中心點(diǎn)，當(dāng)輸入信號(hào)的畸變不大于bit寬度的50％時(shí)，D觸發(fā)器的輸出端可得到糾正后的正確信號(hào) 本實(shí)用新型電路對(duì)改善數(shù)字信號(hào)傳輸畸變的效果是明顯的，經(jīng)試驗(yàn)表明，在沒有采用該電路時(shí)，即使采用超高速器件，在1200bit/S的通信速率時(shí)，一般信號(hào)可連續(xù)傳遞4-6級(jí)，但在使用了該電路后，在僅選用普通速度器件的情況下，經(jīng)試驗(yàn)了24級(jí)連續(xù)級(jí)連數(shù)據(jù)傳遞，每一級(jí)的輸出信號(hào)都與前級(jí)一致，即每一級(jí)都重復(fù)了前一級(jí)的情況，該傳輸波形如圖4所示其中a’是標(biāo)準(zhǔn)波形；b’是傳輸后的發(fā)生畸變的波形；c’、d’、e’是通過本實(shí)用新型矯正過程的波形，其中從c’波形可看出整形后脈寬變寬；c’波形到d’波形是由上升沿產(chǎn)生窄脈沖的過程，由箭頭c”指向所示；d’波形是形成的窄脈沖同步信號(hào)波形；e’波形是利用下降沿進(jìn)行采樣的波形，該采樣的位置(如箭頭e”所示)對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)的中心；f’是最終輸出的經(jīng)矯正后的波形。從圖中所示可以證明該電路可以無限級(jí)連，而且完全可以矯正波形畸變。
本實(shí)用新型可適用在凡需要進(jìn)行數(shù)字信號(hào)通信且需要將信號(hào)逐級(jí)傳遞的場合，尤其對(duì)于電力部門的變壓器監(jiān)測系統(tǒng)、集中抄表系統(tǒng)以及供水、煤氣、供熱等公共事業(yè)部門的集中抄表系統(tǒng)有著巨大的利用價(jià)值。
權(quán)利要求1.級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的波形畸變矯正電路，設(shè)在各級(jí)級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的前端，包括一第一光電隔離電路、一整形電路以及一第二光電隔離電路，其特征在于，還包括一波形再生電路；所述的波形再生電路包括一邊沿檢測器、一窄脈沖發(fā)生器、一高精度振蕩源、一計(jì)數(shù)器、以及一D觸發(fā)器；所述的邊沿檢測器的輸入端與整形電路的輸出端連接，其輸出端與窄脈沖發(fā)生器的輸入端連接；所述的窄脈沖發(fā)生器的輸出端與計(jì)數(shù)器的輸入端連接；所述的高精度振蕩源的輸出端也與計(jì)數(shù)器的輸入端連接；所述的D觸發(fā)器的時(shí)鐘端與計(jì)數(shù)器的輸出端連接，其輸入端與整形電路的輸出端連接；D觸發(fā)器的輸出端與本級(jí)通訊設(shè)備的輸入端連接，或同時(shí)通過第二光電隔離電路與下級(jí)通訊設(shè)備的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的波形畸變矯正電路，其特征在于，還包括一第二整形電路，該第二整形電路的輸入端與D觸發(fā)器的輸出端連接，其輸出端或與本級(jí)通訊設(shè)備的輸入端連接，或同時(shí)通過第二光電隔離電路與下級(jí)通訊設(shè)備的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的波形畸變矯正電路，其特征在于，所述的計(jì)數(shù)器是一個(gè)多級(jí)分頻器。
專利摘要本實(shí)用新型級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的波形畸變矯正電路，設(shè)在各級(jí)級(jí)連式數(shù)字通信設(shè)備的前端，包括一第一光電隔離電路、一整形電路以及一第二光電隔離電路，其特點(diǎn)是，還包括一波形再生電路；該電路包括邊沿檢測器、窄脈沖發(fā)生器、高精度振蕩源、計(jì)數(shù)器、以及D觸發(fā)器；邊沿檢測器的輸入端與整形電路的輸出端連接，其輸出端與窄脈沖發(fā)生器的輸入端連接；窄脈沖發(fā)生器、高精度振蕩源的輸出端與計(jì)數(shù)器的輸入端連接；D觸發(fā)器的時(shí)鐘端與計(jì)數(shù)器的輸出端連接，其輸入端與整形電路的輸出端連接，其輸出端與本級(jí)通訊設(shè)備的輸入端連接，或同時(shí)通過第二光電隔離電路與下級(jí)通訊設(shè)備的輸入端連接?？蓪?duì)傳遞中產(chǎn)生的波形畸變進(jìn)行矯正，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無限級(jí)連傳遞。
文檔編號(hào)H04L27/01GK2650401SQ0323216
公開日2004年10月20日 申請日期2003年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者魯春生, 金蘇文, 尹勁豪, 趙維均, 王焱 申請人:上海協(xié)同科技股份有限公司