專利名稱：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲通道的異步數(shù)字閥值檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通用的零交叉閥值檢測器，而且特別涉及到提供數(shù)字輸出信號的數(shù)字零交叉檢測器，所提供的輸出信號代表異步采樣窗口中的檢測位置。
在數(shù)據(jù)存儲技術(shù)中，將二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼并將其作為一系列光或磁的變化存儲在光或磁性媒質(zhì)中。存儲的數(shù)據(jù)的檢索要求在記錄通道中具有檢測和譯碼系統(tǒng)用以由自計(jì)時(shí)模擬量信號波形重建原始二進(jìn)制數(shù)據(jù)和同步時(shí)鐘，這種自計(jì)時(shí)模擬量信號波形是由相鄰于存儲媒質(zhì)的光或磁傳感器生成的。專業(yè)技術(shù)人員已提出了許多關(guān)于從自計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)信號中抽取同步時(shí)鐘及數(shù)據(jù)的問題的解決方法，這些問題包括實(shí)際變化與噪音脈沖之間的鑒別和同步數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號的精確重建，用以允許對相位編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行難確的譯碼。這種記錄通道中最重要的是波形變化或“零交叉”檢測器，這對于準(zhǔn)確地決定每個(gè)自計(jì)時(shí)波形變化的精確的相對時(shí)間或相位是必須的。
目前所知的模擬量脈沖控制器具有模擬電子裝置常見的缺點(diǎn)。這些裝置昂貴，體積很大并且其定標(biāo)易于隨著時(shí)間而漂移。此外，模擬量脈沖檢測器通常適用于預(yù)定的窄的通道數(shù)據(jù)頻率范圍，從而對存儲媒質(zhì)數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)的通道數(shù)據(jù)頻率施加了嚴(yán)格的限制。目前所知的數(shù)據(jù)脈沖或相位變化檢測器的數(shù)字實(shí)現(xiàn)一般取決于熟知的模擬量檢測技術(shù)的離散信號具體實(shí)現(xiàn)。例如，首先用熟知的鎖相環(huán)路(PLL)技術(shù)對模擬量信號波形進(jìn)行采樣并數(shù)字化。然后對這些采樣進(jìn)行數(shù)字化處理用以除去不需要的頻率量和重建同步時(shí)鐘及數(shù)據(jù)。目前明確地需要完全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的通道波形相位變化檢測器，這種檢測器能夠在很寬的數(shù)據(jù)頻率范圍內(nèi)準(zhǔn)確地檢測記錄通道數(shù)據(jù)信號波形中的同步數(shù)據(jù)脈沖。當(dāng)前最為需要的是以適中異步采樣頻率對同步數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確地檢測，因?yàn)楦咚俨蓸蛹夹g(shù)具有花銷昂貴的缺點(diǎn)。
目前大家知道計(jì)算機(jī)程序可以模仿模擬記錄通道的功能，但是這些技術(shù)需要很高的采樣頻率從而使其在實(shí)時(shí)硬件中的實(shí)現(xiàn)變得昂貴和困難。某些與數(shù)字實(shí)現(xiàn)相關(guān)的困難可通過降低異步模擬量信號采樣頻率來克服。不幸的是，異步采樣頻率降低進(jìn)一步導(dǎo)致零交叉檢測時(shí)間的不確定性。這導(dǎo)致記錄通道中的抖動(dòng)變形和位錯(cuò)誤率(BER)的增大。
目前專業(yè)技術(shù)人員已經(jīng)嘗試通過改善采樣之間的內(nèi)插值來降低較低采樣頻率下的抖動(dòng)。例如，P.H.阿爾克(Alfke)等在美國專利第4，412，339一文中發(fā)明了一種零交叉插補(bǔ)器用來減小數(shù)字移頻鍵控(FSK)調(diào)制解調(diào)器中的等時(shí)變形。阿爾克等介紹了如何改善零交叉檢測精度的方法，即增加高速內(nèi)部時(shí)鐘使得檢測器沿著每個(gè)輸入采樣對之間的線性坡度步進(jìn)直至檢測到符號發(fā)生變化為止。因此他們的技術(shù)一樣需要高速數(shù)字裝置，這種裝置使較高采樣頻率變得不利。此外，盡管阿爾克等采用了數(shù)字裝置，但是其零交叉插補(bǔ)器的輸出仍為簡單的模擬量時(shí)間門，該門同樣受到模擬量誤差源的干擾，正是這種誤差源影響了模擬量零交叉檢測器的具體實(shí)現(xiàn)。
A.P.吉弗(Goffon)在美國專利第4，165，491一文中發(fā)明了一種用于噪音環(huán)境下檢測數(shù)據(jù)信號中零交叉點(diǎn)的電路。吉弗發(fā)明一種脈沖限定技術(shù)用于刪除可能由噪音引起的零交叉。他既沒有考慮也沒有提出關(guān)于檢測數(shù)字采樣信號中零交叉的方法。
D.S.彼得森(Peterson)在美國專利第4，749，899一文中發(fā)明了一種在二進(jìn)制編碼的模擬量信號波形中發(fā)現(xiàn)信號波形變化的信號變化檢測方法。彼得森等使用二階差分步驟來提供可改善其模擬電路抗噪音能力的二階導(dǎo)數(shù)信號。他們既沒有考慮也沒有提出用于檢測數(shù)字采樣信號波形中閥值變化的裝置。對模擬量檢測器進(jìn)行改善的其他相似發(fā)明可在美國專利第3，593，166號、第3，916，328號、第3，955，102號，第4，132，909號、第4，151，427號、第4，268，764號、第4，480，200號、第4，795，915號及第5，001，364號等文中找到。對數(shù)字零交叉檢測器仍有明確的需求，該檢測器使用數(shù)字內(nèi)插技術(shù)用來在較低異步采樣率的情況下，提供準(zhǔn)確的變化時(shí)間輸出。這種需求重新式記錄通道中尤其重要，這種新式記錄通道必須完全由低功能耗單芯電數(shù)字集成電路實(shí)現(xiàn)，不能有任何模擬量元件，本發(fā)明用下述方法解決了目前明確存在的相應(yīng)未解決問題及缺陷。
本發(fā)明是關(guān)于應(yīng)用到異步數(shù)字通道中的零交叉閥值檢測器。該檢測器接收含有自計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)編碼的數(shù)字化波形信號，并且當(dāng)該采樣周期內(nèi)出現(xiàn)零交叉時(shí)輸出這個(gè)零交叉的相對位置。這種用于恢復(fù)嵌入數(shù)據(jù)及時(shí)鐘信號的數(shù)字輸出的數(shù)字形式能由離散時(shí)間控制環(huán)(DTCL)直接使用，DTCL是由K.A赫率(Hutchins)等(受讓人卷號SA-9-91-099號)在共同未決專利申請中發(fā)明的。該專利申請是于1992年10月28日提出，其專利申請?zhí)枮?7/967，588，其標(biāo)題為“異步通道中計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)的離散時(shí)間控制環(huán)方法及裝置”。本發(fā)明的參考資料完全包括了這個(gè)專利。
本發(fā)明的異頻數(shù)字閥值檢測器(ADTD)使用下面的三種步驟來預(yù)測單個(gè)采樣周期內(nèi)的零交叉到達(dá)時(shí)間。首先，檢測器通過檢查相鄰采樣對的符號是否發(fā)生變化來決定是否發(fā)生了零交叉。第二，將采樣頻率從較高轉(zhuǎn)換成較低，較低的采樣頻率正好為較高采樣頻率的一半。在轉(zhuǎn)換時(shí)，ADTD首先判定新的較長采樣周期的哪一半包括了零交叉。最后，ADTD決定子單元的時(shí)間估算值;通過解線性插值方程(

圖1(b))可算出該估算值，該估算值即為較短采樣周期內(nèi)零交叉的相應(yīng)位置t。檢測器的輸出為n位的數(shù)字信號，其代表零交叉點(diǎn)在較長采樣周期內(nèi)流逝的做算時(shí)間分?jǐn)?shù)(圖1(a)中的t/T2)。
本發(fā)明的目的是改善較低異步采樣頻率下的零交叉的準(zhǔn)確性。本發(fā)明的另一個(gè)目的是不依靠模擬量部分來檢查數(shù)字采樣流中的閥值交叉。
以n位數(shù)字字形式表示零交叉檢測，且其準(zhǔn)確性與模擬量信號計(jì)時(shí)考慮無關(guān)，這是本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)考慮下面的規(guī)格說明、權(quán)利要求和附圖時(shí)，上面所述和本發(fā)明的其他目的、特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
為了更加完全地理解本發(fā)明，可參考下述圖中較好實(shí)施例的詳細(xì)說明，其中圖1示出采樣周期中的信號波形零交叉;
圖2提供了表示本發(fā)明的ADTD與記錄通道中其他裝置之間的關(guān)系框圖;
圖3提供了本發(fā)明ADTD的脈沖檢測裝置的較好實(shí)施例框圖;
圖4提供了本發(fā)明ADTD的2X到1X轉(zhuǎn)換裝置的較好實(shí)施例框圖;
圖5提供了本發(fā)明ADTD的時(shí)間生成裝置的較好實(shí)施例框圖;以及圖6提供了本發(fā)明ADTD的性能例子。
圖1示出了圖1(b)中的采樣周期Ts(＝Td/2)與圖1(a)中的自計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)周期Td之間的關(guān)系。本發(fā)明的ADTD決定了單位時(shí)間估算值t(圖1(b)并將其轉(zhuǎn)換成比率t/Td的數(shù)字表示(圖1(a))。
圖2示出本發(fā)明ADTD10與光或磁數(shù)據(jù)存儲媒質(zhì)12之間關(guān)系。圖示的峰值檢測通道實(shí)現(xiàn)的操作只是示意性的。傳感器14以目前所知的任何有用方式檢測媒質(zhì)12中的磁或光的變化。傳感器輸出信號16送到通常若干個(gè)模擬功能18中。這些功能包括前置放大器，自動(dòng)增蓋控制(AGC)及防假信號(低通)濾波器，以當(dāng)前所知的任何有用方式，將生成的模擬量數(shù)據(jù)信號波形20送到進(jìn)行信號差分、脈沖限定及模擬量到數(shù)字量(A/D)轉(zhuǎn)換的波形預(yù)處理器22中。A/D轉(zhuǎn)換器24中的A/D采樣率是由采樣時(shí)鐘生成器26控制，采樣時(shí)鐘生成器26生成采樣時(shí)鐘信號Fs，其等于信號波形20的自計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)頻率的兩倍(Fs＝2Fd)。數(shù)字采樣信號(s)經(jīng)采樣總線28轉(zhuǎn)送絡(luò)ADTD10。脈沖判定器30生成脈沖判定標(biāo)志，該標(biāo)志經(jīng)過線路32轉(zhuǎn)送給ADTD10。脈沖判定標(biāo)志以目前所知的任何有用方式區(qū)分信號脈沖和噪音脈沖，并且在每個(gè)包括一個(gè)判定脈沖或變化的采樣周期Ts期間確認(rèn)一次脈沖判定標(biāo)志。
圖2中的ADTD實(shí)施例包括脈沖檢測器34，2X到1X的轉(zhuǎn)換器36和時(shí)間生成器38。轉(zhuǎn)換器36以兩種時(shí)鐘頻率工作來自生成器26的采樣頻率Fs和數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率Fd/Fs/2。ADTD10提供了兩個(gè)數(shù)字輸出。將代表數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期(t/Td)中的閥值變化的相對位置的數(shù)字信號傳送到數(shù)據(jù)總線40上并將脈沖檢測標(biāo)志(PDF)轉(zhuǎn)送到線路42上。線路42在包括一個(gè)已判定為閥值變化檢測的整個(gè)數(shù)據(jù)周期Td內(nèi)處于高電平。圖2示出了總線40和線路42，他們根據(jù)上面引入的赫率等的專利申請進(jìn)入到離散時(shí)間控制環(huán)(DTCL)44中以便于以后的讀回通道處理。也可使用任何其他合適的方法來析取總線40及線路42上的來自ADTD10數(shù)字輸出的數(shù)據(jù)和同步時(shí)鐘信號，例如數(shù)/模轉(zhuǎn)換后接鎖相環(huán)信號處理。
在波形預(yù)處理器22中，信號差分器46以目前已知的任何有用的方式對數(shù)據(jù)信號波形20進(jìn)行差分用來將波形頂峰轉(zhuǎn)換成零交叉變化。在媒質(zhì)12是由磁帶驅(qū)動(dòng)器48中的磁帶或直接存取存儲裝置50(DASD)中的磁盤表面組成的情況下，恢復(fù)的數(shù)據(jù)作為峰頂或脈沖出現(xiàn)在波形20中。這種脈沖的檢測需要在信號差分器40中進(jìn)行差分。然而，當(dāng)該媒質(zhì)是光媒質(zhì)例如光盤52時(shí)，信號就可能是脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號，這樣被恢復(fù)的數(shù)據(jù)編碼經(jīng)過一個(gè)可變的但是是預(yù)定的閥值的波形變化。對于這樣的應(yīng)用，信號差分器46是不必要的，并且應(yīng)當(dāng)前已知的某種合適的閥值隨動(dòng)信號處理形式所取代。在這兩種情況中，脈沖檢測器34必須實(shí)際檢測過零的信號波形變化。使用中參照圖3可更好地理解檢測器34。
圖3中，線路32上的脈沖判定標(biāo)志存儲在寄存器54中。寄存器56存儲脈沖判定標(biāo)志的延遲一個(gè)周期的值并且與門58提供線路60上的啟動(dòng)判定標(biāo)志，如果在當(dāng)前第i個(gè)采樣周期Ts或緊在其前的第(i-1)個(gè)采樣周期Ts中有一個(gè)判定為合格的檢測，那么就確認(rèn)線路的該判制標(biāo)志。
總線28上的數(shù)字信號分成線路28a上的符號位和總線28b上的其余7位尾數(shù)部分。寄存器66和68存儲當(dāng)前采樣Si的符號和上一個(gè)采樣Si-1的符號用來進(jìn)行符號比較。異或門70提供了線路72上的檢測標(biāo)志，每當(dāng)Si-1和Si之間有符號變化時(shí)，線路72上的檢測標(biāo)志就為高電平。與門74將線路60上的啟動(dòng)判定標(biāo)志與線路72上變化檢測標(biāo)志結(jié)合在一起用來在輸出線路76上提供檢測標(biāo)志DFi。
7位寄存器78和86用來收集代表相鄰采樣對(Si-1，Si)的數(shù)字信號對(Yk-1，Yk)。因此當(dāng)前數(shù)字信號Yk在總線82上傳送(其符號位在線路82a上傳送)并且延遲一個(gè)周期的數(shù)字信號Yk-1在總線86上傳送(其符號位在線86a上傳送)。總線82和86以及標(biāo)志線76把相鄰的數(shù)字信號對及相關(guān)的檢測標(biāo)志載送到轉(zhuǎn)換器36(圖1)。
通過參考圖4可以更好地理解轉(zhuǎn)換器36。轉(zhuǎn)換器36象個(gè)“選取器(decimator)”，其用單個(gè)數(shù)字信號取代一對數(shù)字信號。輸入寄存器90和92以采樣時(shí)鐘頻率Fs計(jì)時(shí)。寄存器90存儲延遲信號值Yk-1。寄存器92存儲DFi檢測標(biāo)志，用來對當(dāng)前Ts周期內(nèi)的檢測進(jìn)行標(biāo)志?？偩€82上的當(dāng)前信號Yk直接送到多路調(diào)制器94的第一個(gè)輸入上。延遲信號Yk-1送到多路調(diào)制器94的第二輸入上以及另一多路調(diào)制器96的第一個(gè)輸入上。Yk-2送到多路調(diào)制器96的第二個(gè)輸入上，Yk-2僅比Yk-1延遲一個(gè)附加采樣時(shí)鐘周期Ts。最后將檢測標(biāo)志DFi送到兩個(gè)多路調(diào)調(diào)制器98和100的第一輸入上并且將固定的二進(jìn)制數(shù)“0”或“1”送到這兩個(gè)多路調(diào)制器的第二個(gè)輸入中，如圖4所示。相應(yīng)地，當(dāng)采樣時(shí)鐘Fs通過寄存器92對檢測標(biāo)志進(jìn)行計(jì)時(shí)時(shí)，多路調(diào)制器94到100的各個(gè)輸入就分別傳送到寄存器102，104，106和108中。寄存器102到108分別以寄存器90到92的一半速度進(jìn)行計(jì)時(shí)。因此轉(zhuǎn)換器36選擇發(fā)生零交叉的子單元中的相鄰數(shù)字信號和檢測信號是可以理解的(假定每個(gè)標(biāo)稱采樣周期最多可發(fā)生一個(gè)零交叉)。
轉(zhuǎn)換器36根據(jù)發(fā)生零交叉的標(biāo)稱采樣周期Td(＝2Ts)來設(shè)置零交叉時(shí)間估算值的MSB。轉(zhuǎn)換器36還在總線110上保持當(dāng)前數(shù)字信號Yk和在總線112上保持延遲一個(gè)采樣周期的數(shù)字信號Yk-1，用來表示已判定的相鄰采樣時(shí)(Si-1，Si)。這對采樣被保持兩個(gè)Ts采樣周期然后轉(zhuǎn)送到時(shí)間生成器38上，用來進(jìn)行另外的處理。線114上的MSB也保持Td(＝2Ts)采樣周期然后轉(zhuǎn)送到時(shí)間生成器38上，用來作為下面所述的最后變化時(shí)間比率的最高有效位(MSB)。最后，線路106上的檢測標(biāo)志DFi是線76上的DFi的半速率等效值。即，如果在兩個(gè)相鄰采樣周期2Ts(＝Td)的任何地方有一個(gè)判定為合格的閥值變化檢測，那么線路106就被確認(rèn)。
圖5示出時(shí)間生成器38的一個(gè)詳細(xì)實(shí)施例。生成器38的目的是通過解與數(shù)字信號(Yk-1，Yk)相關(guān)的插值方程來估算零交叉到達(dá)時(shí)間，該數(shù)字信號(Yk-1，Yk)代表保存在寄存器102和104(圖4)中的相鄰采樣對(Si-1，Si)。這對采樣輸入到總線110和112上的生成器38中。圖5中的總線110上的8位數(shù)字信號被分解，MSB放在線110b上，其余7位尾數(shù)部分放在總線110a上。相似地，7個(gè)LSB放在圖5中的總線112b上?？偩€112(圖4)上的MSB是不必要的，其可由線116上的DFi與線110b上的符號位相互組合給出。
生成器38解決任何有作碼與采樣對(Si-1，Si)檢測有關(guān)的插值公式。發(fā)明人推薦一個(gè)簡單的線性插值等式E/Td＝ (-yk-1)/(yk-yk)這里Yk是等效于采樣Si的中間數(shù)字信號。對于一個(gè)有效的零交叉，Yk的符號與Yk-1的相反，從而上述等式可重寫成E/Td＝ (|yk-1|)/(|yk-yk-1|)這通過去掉符號位簡化了前一個(gè)插值等式的求值。
圖5中，首先是由分母信號總線118確定分母｜Yk-Yk-1｜。這是由多路調(diào)制器100和122以及加法器124按如下方式完成的。當(dāng)在線106上的為正時(shí)，多路調(diào)制器120選擇當(dāng)前信號Yk的絕對值并且多路調(diào)制器122選擇延遲信號Yk-1的絕對值。如果Yk的符號為負(fù)，那么選擇這兩個(gè)數(shù)字信號的二進(jìn)制補(bǔ)碼。加法器124將兩個(gè)選定的7位數(shù)字信號相加用來提供總線118上的分母信號｜Yk-Yk-1｜。
然后分母信號118通過任何適當(dāng)?shù)难b置，諸如倒數(shù)變換器126，來求倒數(shù)。變換器126以目前所知的任何有用方式，諸如256字節(jié)檢查表方式來操作并且在總線128上提供12位輸出的倒數(shù)信號。加法器130根據(jù)延遲信號Yk-1的符號位修改多路調(diào)制器122選中的延遲數(shù)字信號Yk-1并且在總線132上生成絕對值｜Yk-Yk-1｜。多路調(diào)制器134將總線128上的12位倒數(shù)據(jù)信號與總線132上的7位分子相乘，然后從結(jié)果中去掉14個(gè)LSB，將5位零交叉信號留在總線136上。接著將一個(gè)采樣周期內(nèi)的這個(gè)信號存放在寄存器138中用來提供附加的延遲，這個(gè)附加延遲對于使得生成器38其余部分的操作同步來說是必需的，最后，將輸出零交叉估算時(shí)間t/Td放到總線40上，其MSB放在線40a上，用來說明兩個(gè)相鄰采樣周期Ts的哪一個(gè)包括該事件。
發(fā)明人使用總線28上的8位輸入采樣和跟蹤閥值位，以及使用在總線40上輸出6位時(shí)間估算值線42上輸出有效采樣標(biāo)志(PDF)來模擬圖2到圖5所示的較好實(shí)施例，其中跟蹤閥值位指示給定采樣是否超過線32上的判定閥值。ADTD10是用CMOSⅡ技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，故其需要大約1500個(gè)門。這個(gè)較好實(shí)施例已在磁帶數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明人還在APL中模擬了這個(gè)實(shí)現(xiàn)，用以決定實(shí)際ADTD10的性能是如何與簡單理論線性插值公式緊密匹配的。將所有可能的相鄰數(shù)字對信號組合提供給APL位對位模擬電路。然后，模擬的ADTD10的輸出與線性插值公式(圖5)的理論解相比并且在圖6中給出了結(jié)果圖。
在圖6A中，Yk固定等于0.5，而Yk-1可等于整個(gè)量程內(nèi)的值(所有量程值都?xì)w一化單位1)。模擬結(jié)果與理論結(jié)論非常接近。在圖6B中，Yk-1固定等于0.5而Yk可等于整個(gè)范圍內(nèi)的值。這時(shí)模擬的ADTD10的性能再次表現(xiàn)為與可能輸入的整個(gè)范圍值的預(yù)期輸出幾乎相同。圖6a和圖6b中的兩條曲線的差別是由量化誤差造成的。
顯然，鑒于這些說明，很容易將本發(fā)明的其他實(shí)施例和各種修改提供給那些一般技術(shù)人員。所以當(dāng)結(jié)合上述說明及附圖閱讀本發(fā)明時(shí)，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明只有由下面的權(quán)利要求書來限定，該權(quán)利要求書包括了所有這樣的實(shí)施例和各種修改。
權(quán)利要求
1.在具有時(shí)鐘頻率Fd的信號波形中對閥值變化進(jìn)行異步檢測的方法，所述方法的特征在于包括如下步驟(a)用等于第一個(gè)采樣周期Ts倒數(shù)的第一個(gè)時(shí)鐘頻率Fs(=2Fd)對所述信號波形進(jìn)行采樣用以生成代表所述信號波形采樣值[S]的若干數(shù)字信號；(b)生成檢測信號，其是對第i個(gè)所述采樣Si與相鄰所述采樣Si-1之間不同符號的反應(yīng)；(c)將所述第一個(gè)采樣周期Ts加倍用來生成第二個(gè)采樣周期Td(=2Ts)，其等于所述時(shí)鐘頻率Fd的倒數(shù)；(d)生成與所述第二個(gè)采樣周期Td的那一半相對應(yīng)的第一個(gè)數(shù)字信號，所述檢測信息位于周期Td中；(e)通過在所述采樣Si和所述采樣Si-1之間插值來生成第二個(gè)數(shù)字信號，因此可在第i個(gè)所述第一個(gè)采樣周期Ts內(nèi)估算所述閥值變化的位置；(f)將所述第一個(gè)和第二個(gè)數(shù)字信號合并用來生成與當(dāng)前所述第二個(gè)采樣周期Ts內(nèi)所述閥值變化的位置相對應(yīng)的第三個(gè)數(shù)字信號。
2.如權(quán)利要求1的方法，所述步驟(e)的特征在于包括如下步驟(e.1)從所述相鄰采樣Si-1中減去所述采樣Si用來生成分母信號Di＝Si-1-Si;(e.2)生成表示所述分母信號的倒數(shù)Ri(＝1/0i)的倒數(shù)差值信號;(e.3)將所述相鄰采樣Si-1與所述差值倒數(shù)信號Ki相乘用來生成插值信號RiSi-1;以及(e.4)通過拋棄所述插值信號的符號來生成第二個(gè)數(shù)字信號用以獲?。黂iSi-1｜，因此可估算所述閥值變化t/Td＝｜RiSi-1｜。
3.在具有數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率Fd的信號波形中檢測閥值變化的時(shí)間t的異步數(shù)字閥值檢測器(ADTD)，所述ADTD的特征在于包括以采樣頻率Fs(＝2Fd)接收代表所述信號波形若干個(gè)采樣的若干數(shù)字信號的輸入裝置;與所述采樣裝置相連的變化檢測裝置，其用來收集一對相鄰的所述數(shù)字信號(Si，Si-1)并生成檢測標(biāo)志DFi，該標(biāo)志DFi是對所述相鄰數(shù)字信號對之間符號不同做出的響應(yīng);與所述變化檢測裝置相連的選取裝置，其將所述數(shù)字信號的傳送率由所述采樣頻率Fs轉(zhuǎn)換成所述數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率Fd;以及與所述選取裝置相連的時(shí)間生成器，它在等于所述數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率Fd倒數(shù)的周期Td中內(nèi)插求出所述閥值變化時(shí)間t并且生成代表所述閥值變化率t/Td的數(shù)字信號。
4.如權(quán)利要求3的異步數(shù)字閾值檢測器，其所述輸入裝置的特征在于包括用來接收脈沖判定標(biāo)志的裝置，該判定標(biāo)志表示所述閥值變化源于信號脈沖而不是噪音脈沖。
5.如權(quán)利要求3的異步數(shù)字閾值檢測器，所述變化檢測裝置的特征在于包括存儲所述相鄰數(shù)字信號對的前一個(gè)采樣Si-1的第一個(gè)寄存器裝置;存儲所述相鄰數(shù)字信號對后一個(gè)采樣Si的第二個(gè)寄存器裝置;生成與所述相鄰數(shù)字信號對(Si，Si-1)的符號邏輯異或相對應(yīng)的信號的符號比較裝置;以及響應(yīng)與所述相鄰數(shù)字信號對相應(yīng)的二個(gè)所述脈沖判定標(biāo)志，從而在動(dòng)所述符號比較裝置輸出的檢測判定裝置。
6.如權(quán)利要求3的異步數(shù)字閥值檢測器，所述選取裝置的特征在于包括存儲所述相鄰數(shù)字信號對的第三個(gè)寄存器裝置;在一個(gè)所述周期Td內(nèi)選取第一個(gè)或第二個(gè)所述相鄰數(shù)字信號對的選擇裝置;標(biāo)識所述第一個(gè)或第二個(gè)相鄰數(shù)字信號對的哪一個(gè)被所述選擇裝置所選中的MSB裝置;以及雙計(jì)時(shí)裝置，其使所述選取裝置的輸入以所述采樣頻率Fs步進(jìn)并且使所述選取裝置的輸出以所述數(shù)據(jù)頻率Fd步進(jìn)。
7.如權(quán)利要求3的異步數(shù)字閾值檢測器，所述時(shí)間生成器的特征在于包括生成所述相鄰數(shù)字信號對差值的絕對值倒數(shù)｜Si-1-Si｜-1的倒數(shù)變換裝置;乘法裝置，其將所述的倒數(shù)與所述相鄰數(shù)字信號對的前一個(gè)采樣的絕對值｜Si-1｜相乘用來獲得代表所述閥值變化的所述信號t/Td＝｜Si-1｜·｜Si-1-Si｜-1。
全文摘要
本發(fā)明為零交叉檢測器，用于對數(shù)字采樣信號波形中的閥值變化進(jìn)行異步檢測。異步數(shù)字閥值檢測器(ADTD)接收數(shù)字化自計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)讀回波形并且在發(fā)生零交叉時(shí)提供零交叉在該采樣周期內(nèi)的相對位置?？捎糜诨謴?fù)數(shù)據(jù)及時(shí)鐘信號的數(shù)字輸出是可被某種異步數(shù)字相位檢測器系統(tǒng)直接使用的一種數(shù)字形式。ADTD是完全數(shù)字化的并且可使用CDOS技術(shù)以低功耗配置來實(shí)現(xiàn)。
文檔編號G11B20/10GK1109229SQ9410537
公開日1995年9月27日 申請日期1994年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月7日
發(fā)明者史蒂文·R·本特利, 羅伯特·A·哈欽斯, 康斯坦丁·M·梅拉斯, 潘托斯·薩塔迪杰 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司