Brevet FR2681747A1 — publié le 19930326

DISPOSITIF DE RESTITUTION D'HOIW;OGE UTILISANT UN FILTRE A ONDE DE SUREACE La présente invention concerne un dispositif de restitution d'horloge utilisant un filtre à onde de surface. Elle s'applique notamment à tous les types de transmissions de données numériques et plus particulièrement aux liaisons par fibres optiques où le signal d'horloge ne peut pas être transmis de façon simple mais est contenu dans le train de données transmises et doit donc être restitué à la réception du signal. Transmettre à la fois les données numériques et le signal d'horloge est une technique connue qui utilise en général des codes de données de type Manchester biphase où l'horloge est facilement repérée par les fronts montant et descendant du signal présents à chaque coup d'horloge et correspondant respectivement à des bits positifs ou négatifs par exemple. Le problème se complique quand le code est de type NRZ par exemple. Les trois lettres NRZ correspondant au terme "non retour à zéro" indiquent qu'entre chaque coup horloge le signal de données ne retombe pas à la valeur zéro et qu'en particulier si la donnée reste constante, le signal garde une valeur constante, 0 ou 1.Même si horloge est contenue dans un tel signal puisque chaque transition se fait de façon synchrone avec le signal d'horloge, il est évidemment plus compliqué de détecter ce signal et de le restituer. Dans ce cas il est d'usage d'utiliser des filtres à onde de surface que l'on notera par la suite par l'abréviation FOS. Ces composants sont désignés dans la pratique anglo-saxonne par l'abréviation SAW correspondant au terme "Surface Acoustic Waves". Le FOS est placé à la suite d'un détecteur de transitions appliqué au train de données numériques transmises. Ce détecteur fournit un signal dont le spectre contient parmi d'autres une raie correspondant à la fréquence d'horloge.Le EOS filtre ce signal pour ne conserver que cette raie correspondant à la fréquence d'horloge en éliminant toutes les autres composantes du spectre. I1 fournit donc à sa sortie un signal sinusoïdal attaquant un comparateur rapide pour obtenir un signal carré correspondant au signal d'horloge remis en forme et restitué. Or, dans la pratique, l'horloge restituée est de très mauvaise qualité au point de devenir inutilisable pour l'application. I1 apparaît en effet au niveau de ce signal d'horloge restitué des battements par rapport au signal théorique attendu constituant un phénomène appelé "gigue" en français et "jitter" en anglais. I1 est dû au fait que le signal sinusoïdaI transmis par le FOS n'est pas parfait mais est parasité par un signal correspondant à des résidus de fréquences corrélées aux données transmises et non filtrées par le FOS.Ce signal parasite est causé par des capacités parasites situées entre l'entrée et la sortie des FOS et inhérentes à la constitution de ces FOS. Ces capacités constituent donc une impédance parallèle qui limite la réjection des FOS en dehors de la bande passante du signal horloge. Pour résoudre ce problème, des constructeurs proposent des FOS ayant une sortie différentielle. Dans ce cas, les FOS possèdent deux impédances parasites parallèles liées chacune à une des deux sorties différentielles. Par construction, ces deux impédances sont quasiment identiques. Sous réserve de câblage adéquat, il en résulte que les deux signaux parasites provoqués par ces deux impédances sont eux aussi identiques. En théorie, ces deux signaux parasites peuvent donc être éliminés par l'utilisation d'un amplificateur différentiel à forte réjection du mode commun en sortie du FOS. En effet, alors que l'amplificateur différentiel supprime les signaux parasites par soustraction, il délivre en sortie un signal sinusoïdal à la fréquence d'horloge .ayant deux fois l'amplitude du signal fourni par le FOS. Néanmoins, dans la pratique, cette solution n'est toujours pas satisfaisante. En effet, pour les débits élevés, il est nécessaire de garantir aux deux signaux différentiels de sortie du FOS des temps de propagation et des amplifications rigoureusement identiques à travers l'amplificateur différentiel. Or ces conditions sont difficiles à réaliser à cause de la faible sensibilité des amplificateurs différentiels rapides aux fréquences élevées ainsi que des fortes pertes d'insertion des FOS qui atténuent le signal au point de le rendre trop faible pour attaquer convenablement l'amplificateur. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de restitution d'horloge utilisant un filtre à onde de surface muni de sorties différentielles, câblé entre un détecteur de transitions du train de données numériques contenant le signal horloge et un comparateur de mise en forme du signal d'horloge caractérisé en ce que les sorties du filtre à onde de surface sont câblées en entrées que son entrée est câblée en sortie et que ses deux entrées différentielles sont excitées par deux signaux complémentaires dont l'un est le signal de sortie du détecteur de transitions. L'invention a pour principaux avantages qu'elle supprime le phénomène de "gigue" ou de "jitter" dûs aux impédances parasites du FOS par l'obtention d'une bonne réjection du mode commun en dehors de la bande passante du signal d'horloge, qu'elle est très simple à mettre en oeuvre, qu'elle est fiable et qu'elle est économique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent La figure la, un schéma synoptique de la chaîne de restitution du signal d'horloge. La figure lb, les chronogrammes du signal en différents points de la chaîne de restitution. La figure lc, une enveloppe du spectre de fréquences d'un signal détecté. La figure 2a, un schéma synoptique d'une partie de la chaîne de restitution précitée comprenant un filtre à onde de surface à sorties différentielles couplé à un amplificateur différentiel La figure 2b, un schéma synoptique d'utilisation d'un filtre à onde de surface à sorties différentielles conformément au procédé selon l'invention. La figure 3, un mode de réaIisation possible de l'invention. La figure la présente un synoptique d'une chaîne de restitution d'un signal d'horloge à partir d'un train de données numériques A. Sur cette figure, les éléments parasites du filtre à onde de surface ne sont pas représentés. Les données numériques reçues sont prises en compte par un détecteur de transitions 1 qui transmet à un EOS 2 un signal B dont le spectre comprend parmi d'autres une raie correspondant à la fréquence d'horloge. Le filtre 2 fournit à un comparateur 3 un signal C à la fréquence d'horloge débarrassé des autres composantes de fréquences corrélées au signal de données et présentes sur son entrée. Enfin le comparateur 3 délivre à sa sortie, le signal D de l'horloge restitué et mis en forme.La figure lb présente les chronogrammes du signal d'entrée A, du signal B fourni en sortie du détecteur de transitions 1, du signal C fourni en sortie du FOS 2 et du signal théorique D de restitution d'horloge délivré en sortie du comparateur 3. La figure lc montre l'enveloppe 101 du spectre de fréquence du signal détecté B, l'axe des abscisses indique les fréquences et l'axe des ordonnées indique l'amplitude de leurs signaux correspondants. La raie 102 représente la raie à la fréquence du signal d'horloge. La fenêtre 103 en traits pointillés détermine la bande passante d'un FOS idéal sans éléments parasites, la courbe 104 représente la bande passante des FOS utilisés, cette bande passante peu sélective est due aux capacités parasites des FOS. La figure 2a présente un schéma synoptique d'une partie de la chaîne de restitution du signal d'horloge comprenant après le détecteur de transitions un FOS 4 ayant une entrée E et des sorties différentielles S+ et S- couplé à un amplificateur différentiel 5. L'impédance Zp représente l'impédance parasite parallèle et comprise entre l'entrée E et la sortie S+, Z'p l'impédance parasite parallèle comprise entre E et S-. Ces impédances sont essentiellement capacitives. I1 a été indiqué précédemment que ce type de montage ne donne pas des résultats satisfaisants. Comme le montre la figure 2b, la solution retenue pour la mise en oeuvre de l'invention utilise le fait que les filtres à onde de surface, composants passifs, sont généralement symétriques du point de vue des entrées et des sorties, cela permettant d'utiliser les sorties différentielles S+ et S- du FOS 4 en entrée. Celles-ci seront dorénavant notées respectivement E+ et E-, comme le montre la figure 2b, la solution consiste ensuite à exciter les deux entrées différentielles E+ et E- du FOS 4 par des signaux complémentaires notés Q et Q élaborés par exemple par une porte logique à sorties complémentaires, Q étant par exemple le signal B directement issu du détecteur de transitions.De cette façon, les courants i et i' circulant respectivement dans les impédances parasites Zp et Zp' ont des amplitudes identiques mais de signes opposés. Ces courants parasites sommés en sortie S du EOS 4 s'annulent donc mutuellement et annulent par là même l'effet des capacités parasites inhérentes à la constitution du FOS lui-même. Le signal de sortie du FOS 4 attaque ensuite directement un comparateur 3 comme indiqué sur Ia figure la. Le signal d'horloge restitué en sortie de ce comparateur 3 est alors de très bonne qualité et donc exploitable pour l'application. La figure 3 montre un mode de réalisation possible de l'invention. Les données numériques transmises sont prises en compte par le circuit de détection de transitions constitué d'un circuit 6 réalisant un retard de T/2 entre son entrée et sa sortie et d'une porte logique "ou exclusif" 7. Le retard T/2 est égal à la demi-période du signal d'horloge. Le point 8 d'entrée des données numériques est câblé à l'entrée du circuit à retard 6 et à une des deux entrées de la porte logique 7. La sortie du circuit à retard 6 est câblée à l'autre entrée de la porte logique 7. La porte logique "ou exclusif" 7 comporte deux sorties complémentaires Q et Q câblées chacune à une des deux entrées différentielles du FOS 9 conformément à l'invention. La sortie du FOS 9 est reliée à l'entrée + du comparateur 10 de mise en forme. L'entrée - du comparateur 10 est reliée au zéro électrique. Le comparateur 10 délivre à sa sortie le signal d'horloge H restitué. REVENDICATIONS 1. Dispositif de restitution d'horloge utilisant un filtre à onde de surface (4,9) muni de sorties différentielles, câblé entre un détecteur de transitions (6, 7) du train de données numériques contenant le signal d'horloge (A) et un comparateur (10) de mise en forme du signal d'horloge (D) caractérisé en ce que les sorties (5+, S-) du filtre à onde de surface (4,9) sont câblées en entrées (E+, E-), que son entrée (E) est câblée en sortie (S) et que ses deux entrées différentielles (E+, E-) sont excitées par deux signaux complémentaires (Q,Q) dont l'un est le signal de sortie (B) du détecteur de transitions (6,7). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est constitué d'un circuit à retard (6) couplé à une porte logique "ou exclusif" (7) dont les deux sorties complémentaires (Q, Q) sont câblées aux deux entrées différentielles d'un filtre à onde de surface (9), la sortie du filtre à onde de surface (9) étant couplée à l'entrée positive d'un comparateur (10), l'entrée négative du comparateur (10) étant reliée au zéro électrique.