Brevet FR2475318A1 — publié le 19810807

"Dispositif pour la synchronisation de la phase d'un si- gnal d'horloge local avec un signal d'entrée" La présente invention concerne un dispositif pour la synchronisation de la phase d'un signal d'horloge produit localement sur la phase d'un signal d'entrée, comportant un générateur de signaux d'horloge et une ligne à retard dont une entrée est connectée au générateur, cette ligne à retard comportant un certain nombre de branchements qui y sont répartis. Un tel dispositif est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique, N2 3.509.741. Dans ce disposi- tif connu, la phase du signal d'horloge produit locale- ment est comparée à la phase du signal d'entrée. Un or- gane de réglage est alimenté de la différence de phase entre ces deux signaux et, en utilisant la ligne à re- tard à branchements et la phase du signal d'horloge, il a pour effet de déplacer la phase du signal d'horloge pas à pas jusqu'à ce que le signal d'horloge soit syn- chronisé avec le signal d'entrée. Un inconvénient d'un tel dispositif est qu'une certaine durée de mise en route est nécessaire avant que La phase de l'horloge régénérée soit obtenue et soit stable. Pendant cette durée, aucun transport de données fiable ne peut s'effectuer. L'invention a pour but de procurer un dispo- sitif du type précité qui permette très rapidement, en particulier pendant la durée d'une période du signal d'horloge, d'acquérir la phase et de la conserver. Le dispositif conforme à l'invention est carac- térisé en ce que chaque branchement de la ligne à retard est connecté par un interrupteur unipolaire pilotable à une sortie du dispositif, en ce que le dispositif compor- te en nutre un circuit de détection de coïncidence pourvu d'entrées et de sorties, dont une entrée est chaque fois connectée à un branchement de la ligne à retard et dont une sortie est chaque fois connectée à une entrée de com- mande d'un des interrupteurs et en ce que le circuit détecteur de coïncidence est en outre connecté à une borne d'entrée pour l'amenée du signal d'entrée en vue de produire, lors de la détection d'une coïncidence d'un 247531 8 flanc du signal d'entrée avec un flanc du signal à un des branchements de la ligne à retard, un signal de com- mande à une des sorties du circuit détecteur de colnci- dence afin de fermer l'interrupteur dans le branchement en question. Un avantage du dispositif conforme à l'inven- tion est qu'à la suite de l'absence de compteurs et de diviseurs, le dispositif peut synchroniser un signal d'hor- loge rapidement jusqu'à une fréquence de bit égale à la fréquence d'horloge maximale de la logique utilisée. Si la logique est réalisée par exemple en LOCMOS, qui a une fréquence d'horloge maximale de 20 MHz, le signal d'horloge peut être régénéré jusqu'à un débit de données de 20 Mbits/s. Une forme d'exécution préférée d'un disposi- tif servant à synchroniser la phase d'un signal d'hor- loge produit localement conformément à l'invention est caractérisée en ce que le circuit de détection de coin- cidence comporte un certain nombre de bascules bistables, pourvues chacune d'une entrée de déclenchement, d'une entrée de données, d'une entrée de mise à un et de remise à zéro et d'une sortie, en ce que chacune des entrées de déclenchement est connectée à une entrée du circuit de détection de coïncidence, en ce que les entrées de don- nées sont toutes connectées à la borne d'entrée, en ce que le circuit détecteur de coïncidence comporte en outre un montage combinatoire comportant des entrées et des sorties, en ce que les entrées du montage combinatoire sont connectées aux sorties des bascules pour déterminer quelle bascule est déclenchée en premier lieu et en ce que les sorties du montage combinatoire sont connectées aux sorties du circuit détecteur de coïncidence. L'invention et ses avantages seront décrits cie après plus en détail à titre d'exemple avec référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 illustre une forme d'exécution préfé- rée du dispositif de synchronisation conforme à l'inven- tion; - la figure 2 illustre quelques diagrammes de temps 2475318- du fonctionnement du dispositif de synchronisation re- présenté sur la figure 1. La forme d'exécution préférée du dispositif de synchronisation représentée sur la figure 1 est consti- tuée d'un oscillateur 1, par exemple un oscillateur à cristal, connecté à une ligne à retard 2, qui comporte un certain nombre de sections. Cette ligne à retard 2 est pourvue de points de branchements répartis sur sa longueur. Ces points portent les références: 3-0, 3-1, 3-2, et 3-3. Chacune des sections introduit un même retard et dans cet exemple, il est choisi tel que des versions du signal d'horloge produit par l'oscillateur à quartz 1, décalées de 90 les unes par rapport aux autres soient présentes sur les points de branchement 3-0, 3-1, 3-2 et 3-3, et plus spécialement une phase de 00 sur le point de branchement 3-0, une phase de 900 sur le point de bran- chement 3-1, une phase de 1800 sur le point de branche- ment 3-2 et une phase de 2700 sur le point de branchement 3-3. La ligne à retard 2, peut, par exemple, être constituée d'un câble comportant des branchements, d'un montage en cascade de circuits LC ou, comme le montre la figure 1, d'un montage en cascade de sections formées d'une résistance 4 et d'un inverseur 5. Les branchements 3-0, 3-1, 3-2 et 3-3 sont connectés aux sections par l'inverseur 6. Le temps--de retard d'une section est for- mé du temps de propagation de l'inverseur 5 et de la constate de temps formée par la-résistance 4 et la capa- cité d'entrée de l'inverseur 5. Les branchements 3-0, 3-1, 3-2 et 3-3 de la ligne à retard 2 sont connectés chacun par l'intermédiaire d'un interrupteur commandé associé 7-0, 7-1, 7-2 et 7-3 à une sortie 8 du disposi- tif. Si, par exemple, l'interrupteur 7-0 est fermé et les interrupteurs restants (7-1, 7-2 et 7-3) ouverts, le signal d'horloge non retardé (ayant une phase de 0), provenant de l'oscillateur 1, est disponible à la sor- tie 8. Par la fermeture d'un des autres interrupteurs, par exemple 7-2, et l'ouverture des autres interrupteurs (7-o, 7-1 et 7-3), un signal d'horloge décalé de 1800 est présenté à la sortie 8. Un signal d'horloge présen- tant au choix une des phases 0 0, 900, 1800 et 2700 peut ainsi être commuté sur la sortie 8. Le choix est déter- miné par la phase qui est optimale eu égard à la détec- tion du signal de données. Un signal optimal est, un signal d'horloge dont le flanc montant se situe au milieu du bit à détecter du signal de données. Le signal disponible à la sortie 8 est le signal d'horloge régénéré souhaité dont la phase correspondra dans + 450 à la phase optimale nécessaire pour la détection du signal de données. Il est clair qu'on peut obtenir un déphasage plus faible en montant sur la ligne à retard un nombre de branchements supérieur à celui des 4 branchements représentés sur la figure 1 et en diminuant ainsi proportionnellement le retard de chaque section. Pour l'actionnement des interrupteurs 4, le dispositif est pourvu d'un circuit de détection de coin- cidence 22. Le circuit de détection de coïncidence 22 comporte un certain nombre de bascules 9-0, 9-1, 9-2 et 9-3 du type D et un montage combinatoire 10. A une en- trée 11 du dispositif est amené le signal de données d'entrée. Les entrées D des bascules 9 sont toutes con- nectées à cette entrée 11 et les entrées T sont connec- tées aux entrées respectives 23-0, 23-1, 23-2 et 23-3 du circuit de détection de coïncidence 22. Les branche- ments 3-0, 3-1, 3-2 et 3-3 sont également connectés à ces entrées. La sortie Q de chaque bascule 9 est connec- tée à une entrée 12 correspondante du montage combinatoire 10. La sortie Q de la bascule 9-0 est donc connectée à l'entrée 12-0, la sortie Q de la bascule 9-1 à l'entrée 12-1, la sortie Q de la bascule 9-2 à l'entrée 122 et la sortie Q de la bascule 9-3 à l'entrée 12-3. Les sor- ties 13 du montage combinatoire 10 sont connectées aux entrées de commande 14 des interrupteurs 7. Pour plus de simplicité, la liaison entre les sorties 13 et les entrées de commande 14 n'est pas repré- sentée dans le détail sur la figure 1. Cependant, la sortie 13-0 du montage combinatoire 10 est connectée à l'entrée de commande 14-2, la sortie 13-1 à l'entrée de 247531 8 commande 14-3, la sortie 13-2 à l'entrée de commande 14-0 et la sortie 13-3 à l'entrée de commande 14-1. Le montage combinatoire 10 peut, par exemple, être réalisé au moyen d'un montage dit FPLA (Field Program- mable Logic Array) ou, comme le montre la figure 1, au moyen de composants logiques séparés. Le montage combina- toire, tel que représenté sur la figure 1, comporte plu- sieurs portes ET 15, plusieurs bascules 16 du type RS et une porte OU 17. Une entrée de la porte ET 15-0 est connectée à l'entrée 12-0 et l'autre entrée est connec- tée à la sortie Q de la bascule 9-3; une entrée de la porte ET 15-1 est connectée à l'entrée 12-1 et l'autre entrée est connectée à la sortie Q de la bascule 9-0; une entrée de la porte ET 15-2 est connectée à l'entrée 12-2 et l'autre entrée est connectée à la sortie Q de la bascule 9-1, et une entrée de la porte ET 15-3 est con- nectée à l'entrée 12-3, son autre entrée étant connectée à la sortie Q de la bascule 9-2. Une sortie des portes ET 15 est connectée à l'entrée S de mise à un de la bas- cule 16 correspondante. Les sorties Q de ces bascules 16 sont connectées aux sorties 13 du montage combinatoire et aux entrées d'une porte OU 17. La sortie 18 de la porte OU 17 est connectée aux entrées S des bascules 9. Les entrées de remise à zéro R des bascules 9 et 16 sont connectées l'une à l'autre ainsi qu'à la borne de remise à zéro 19. Le fonctionnement du dispositif pour la syn- chronisation de la phase d'un signal d'horloge produit localement sur la phase d'un signal d'entrée tel que représenté sur la figure 1, sera décrit ci-après avec l'aide des diagrammes de temps représentés sur la figure 2. Le dispositif représenté sur la figure 1 est amené dans l'état zéro par un signal de retour à zéro RST qui est illustré en "b" sur la figure 2. Le signal de données d'entrée IN qui est présenté à la borne d'en- trée 11 est illustré en "a" sur la figure 2. Les signaux d'horloge produits par l'oscillateur 1 ont une forme telle que représentée en "c" sur la figure 2. En "c", la figure 2 illustre aussi le signal d'horloge tel qu'il 247531 8 est présenté au point de branchement 3-0. Les versions du signal d'horloge chaque fois décalées de 900, telles qu'elles sont présentées aux points de branchement 3-1, 3-2 et 3-3 sont illustrées respectivement en "d", "e" et "f" sur la figure 2. Le signal de données d'entrée IN est présenté en parallèle à l'entrée de données D des bascules 9-0, 9-1, 9-2 et 9-3 qui sont chacune déclen- chées par une autre phase du signal d'horloge C1 sur l'en- trée T. Si, dans le signal de données, le premier flanc suit, la bascule 9 qui est déclenchée en premier lieu est celle qui est connectée au signal d'horloge Cl dont le flanc montant suit au plus près ce flanc montant du signal de données. En "g", "h", "i" et "j" sur la figure 2, est illustré le signal Q qui résulte de cette action. La sortie Q de la bascule 9-1 sera la première à être commutée. Suivront ensuite les bascules 9-2, 9-3 et fina- lement 9-4. Le montage combinatoire 10 permet de déter- miner de.la manière suivante laquelle des bascules 9 doit être inversée en premier lieu. A cet effet, la sortie Q de chaque bascule 9 est connectée en même temps que la sortie Q de la bascule précédente à une porte ET 15. Dans l'exemple de la figure 2, la porte ET 15-1 sera par con- séquent inversée à titre de première porte ET par le signal Q de la bascule 9-1 et par le signal Q de la bas- cule 9-0 et positionnera la-'bascule 16-1 qui y est reliée. Les autres bascules, à savoir 9-2, 9-3 et 9-0 seront aus- si déclenchées par les signaux d'horloge associés, mais ce déclenchement s'effectue plus tard dans l'exemple re- présenté à la figure 2. Les portes ET associées 15-2, 15-3 et 15-0 ne produisent cependant aucun signal de sor- tie (1), parce que les signaux Q des bascules sont déjà inversés. Il n'y aura donc jamais plus d'une bascule 16 inversée. Après qu'une des bascules 16 ait été inversée, la porte OU 17 sera inversée, à la suite de quoi les bascules 9 sont positionnées (signal ST en "k" sur la figure 2) et restent positionnées jusqu'à ce qu'un signal de retour à zéro soit éventuellement à nouveau présenté sur l'entrée 19. La sortie Q de la bascule 16-1 fournira, au moment de l'inversion, un sigTfal à l'entrée de com- mande 14-3 qui y est connecté. L'interrupteur 7-3 est ainsi fermé et le signal d'horloge régénéré retardé par la ligne à retard 2 et provenant de l'oscillateur 1 est alors présenté à la sortie 8 (signal OUT en l sur la figure 2). Un avantage du dispositif est que, contraire- ment à la situation dans d'autres circuits régénérateurs d'horloge qui atteignent une acquisition rapide par synchronisation du cycle d'un compteur ou d'un registre à décalage, le signal d'horloge peut être rapidement régénéré jusqu'à une fréquence de bit du signal de don- nées qui est égale à la fréquence d'horloge maximale de la logique utilisée. Si on utilise, par exemple, une logique LOCMOS présentant une fréquence d'horloge maxi- male de 20 MHz, on peut traiter une fréquence de bit de 20 Mbits/s. A l'aide du signal d'horloge régénéré, on peut aussi détecter le signal de données. Sur la figure 1, par exemple, une autre bascule 20 est représentée à cet effet, l'entrée D de cette bascule étant connec- tée au signal de données et l'entrée de déclenchement T au signal d'horloge régénéré. La sortie 21 fournit le signal de données détecté. Dans l'exemple choisi sur la figure 2, c'est la bascule 9-1 qui est déclenchée en premier lieu, par le signal d'horloge C1(90) décalé de 900. La raison pour laquelle c'est finalement l'interrupteur 7-3 qui est inversé, avec pour résultat que le signal d'horloge C1(270) décalé de 2700 est présenté à la sortie Q, ré- side dans le fait qu'on utilise le signal d'horloge dont le flanc montant se situe au milieu dans le bit à détecter du signal de données. Ce résultat est atteint par un retard supplémentaire d'une demi-période d'hor- loge (ou 1800). Au lieu des bascules 9 de type D représentées sur la figure 1, on peut aussi utiliser des bascules JK et au lieu des bascules RS 16 représentées sur la figure 1, on peut aussi utiliser des bascules de type eKou de type JK. ú2 47531 8 Le dispositif servant à synchroniser la phase d'un signal d'horloge produit localement sur la phase d'un signal d'entrée convient en particulier si le signal d'entrée est formé de paquets de données. Dans ce cas, si la longueur du paquet n'est pas trop grande, la phase de la série entrante ne s'écarte pas de manière significa- tive de la phase de l'horloge du récepteur, et certaine- ment pas lorsqu'un oscillateur piloté par cristal est pré- sent dans l'émetteur et dans le récepteur de données. Une synchronisation unique telle que décrite plus haut peut alors suffire. L'invention n'est cependant pas limi- tée à la description qui précède. Si un flux de données continu est présenté, la dérive le plus souvent lente de la phase de l'oscillateur.à quartz peut être réajustée d'une manière par ailleurs connue. Les interrupteurs unipolaires pilotables sont réalisés dans la pratique sous la forme de transistors MOSFET qui sont pilotés par les électrodes de commande. REVENDICATIONS: 1. Dispositif pour la synchronisation de la phase d'un signal d'horloge produit localement sur la phase d'un signal d'entrée, comportant un générateur de signaux d'horloge et une ligne à retard dont une entrée est con- nectée au générateur, cette ligne à retard comportant un certain nombre de branchements qui y sont répartis, caractérisé en ce que chaque branchement (3) de la ligne à retard (2) est connecté par un commutateur unipolaire pilotable (7) à une sortie (8) du dispositif, en ce que le dispositif comporte en outre un circuit de détection de coïncidence (22) pourvu d'entrées (23) et de sorties (13), dont une entrée (23) est chaque fois connectée à un branchement (3) de la ligne à retard (2) et dont une sortie (13) est chaque fois connectée à une entrée de commande (14) d'un des interrupteurs (7) et en ce que le circuit détecteur de coïncidence (22) est en outre connecté à une borne d'entrée (11) pour l'amenée du signal d'entrée en vue de produire, lors de la détec- tion d'une coïncidence d'un flanc du signal d'entrée avec un flanc du signal à un des branchements (3) de la ligne à retard (2), un signal de commande à une des sorties (13) du circuit détecteur de coïncidence (22) afin de fermer l'interrupteur (14) dans le branchement en question. 2. Dispositif pour la synchronisation de la phase suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de détection de coïncidence (22) comporte un certain nombre de bascules bistables (9), pourvues chacune d'une entrée de déclenchement (T), d'une entrée de don- nées (D), d'une entrée de mise à un (5) et de remise à zéro (R) et d'une sortie, en ce que chacune des entrées de déclenchement (T) est connectée à une des entrées: (23) du circuit de détection de coïncidence (22), en ce que les entrées de données (D) sont toutes connectées à la borne d'entrée (11), en ce que le circuit détecteur de coïncidence (22) comporte en outre un montage combina- toire (10) pourvu d'entrées (12) et de sorties, en ce que les entrées (12) du montage combinatoire sont connec- ú475318 tées aux sorties des bascules (9) pour déterminer la- quelle des bascules est déclenchée en premier lieu, et en ce que les sorties (13) du montage combinatoire (10) sont connectées aux sorties du circuit détecteur de coin- cidence (22). 3. Dispositif pour la synchronisation de la phase suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le montage combinatoire (10) comporte plusieurs portes ET (15) et plusieurs bascules supplémentaires (16), les por- tes ET (15) comportent chacune une première et une deuxiè- me entrée ainsi qu'une sortie, la première entrée étant connectée à une sortie sans inversion (Q) de la bascule (9) associée et la deuxième entrée étant connectée à une sortie avec inversion (Z) de la bascule (9) précédant ladite bascule et la sortie de chaque porte ET étant connectée à une entrée de positionnement (S) de la bas- cule associée (16) tandis que les sorties des autres bascules (16) sont connectées aux sorties du montage combinatoire et aux entrées d'une porte OU (17) dont une sortie (10) est connectée aux entrées de mise /à un des bascules (9) et des entrées de remise à zéro (R) des bascules supplémentaires (16) et les entrées de remise à zéro 4Ra des bascules (9) sont interconnectées et connec- tées à une borne d'entrée de remise à zéro (19).