(57)【要約】【課題】信号のパルス幅を正確に再生できるタイミング検出装置を提供する。【解決手段】受信された信号に基づいて前記信号の値の切り替わるタイミングを検出するタイミング検出装置において、前記信号のピーク値からの減衰量を取得する減衰量取得手段と、前記減衰量取得手段により取得される前記減衰量が一定値を超えたタイミングを前記信号の値の切り替わるタイミングとして検出する検出手段と、を備える。信号のピーク値からの減衰量が一定値を超えたタイミングを前記信号の値の切り替わるタイミングとして検出するので、検出されるタイミングのずれ幅が安定し、信号のパルス幅を正確に再生できる。【選択図】図１
2011066520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信された信号に基づいて前記信号の値の切り替わるタイミングを検出するタイミング検出装置において、
前記信号のピーク値からの減衰量を取得する減衰量取得手段と、
前記減衰量取得手段により取得される前記減衰量が一定値を超えたタイミングを前記信号の値の切り替わるタイミングとして検出する検出手段と、
を備えることを特徴とするタイミング検出装置。
【請求項２】
前記検出手段により前記信号の値の切り替わるタイミングが検出されてから一定時間経過後まで前記検出手段の検出動作の再開時期を遅延させる遅延手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のタイミング検出装置。
【請求項３】
前記減衰量取得手段は前記ピーク値を保持するピークホールド回路を備え、前記検出手段は前記ピークホールド回路により保持されたピーク値および前記信号の値の間の差分が前記一定値を超えたタイミングを前記信号の値の切り替わるタイミングとして検出することを特徴とする請求項１または２に記載のタイミング検出装置。
【請求項４】
前記減衰量取得手段は前記信号の変位成分を抽出する抽出回路を備え、前記検出手段は前記抽出回路により抽出された前記変位成分が前記一定値を超えたタイミングを前記信号の値の切り替わるタイミングとして検出することを特徴とする請求項１または２に記載のタイミング検出装置。
【請求項５】
前記抽出回路は前記信号の直流成分をキャンセルして前記変位成分を抽出するクランプ回路と、前記クランプ回路でキャンセルされる前記直流成分を吸収するコンデンサと、を具備することを特徴とする請求項４に記載のタイミング検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信された信号に基づいて前記信号の値の切り替わるタイミングを検出するタイミング検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信信号を伝送する伝送線路には周波数特性があり、ここを通過する通信信号は減衰ひずみ、位相（遅延）ひずみなどの影響を受ける。減衰ひずみは周波数帯域を有する信号の減衰度が周波数によって異なるために生ずるひずみであり、位相ひずみは、位相が周波数と直線関係にないため、すなわち群伝搬時間が周波数により異なるために生ずるひずみである。簡易な通信では変復調はベースバンド方式として回路コストの低減を図る場合がある。例えば、シリアルのデータ列にスタートビット/ストップビットをつけただけのRS-232などがその例である。しかし、その場合には伝送線路の影響を受け難い低ビットレートとするか、もしくは伝送線路を短くせざるを得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６４−７１３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図９は、振幅５Ｖのパルスを伝送線路に通した場合の波形を示す図である。図９（ａ）は伝送線路が短い場合を、図９（ｂ）は伝送線路が長い場合を、それぞれ示している。
【０００５】
図９（ａ）および図９（ｂ）において、それぞれ、上側に送信側波形（Drive）、下側に受信側波形（Receive）を示しているが、受信側でパルス電圧幅の中心電位である2.5Vをスレッシュホールドにしてパルスを再生すると、長いパルスに続く短いパルスは細くなり、逆に短いパルスに続く長いパルスは広くなる現象が見られる。図９（ａ）ではパルス幅の変化はあまり顕著ではないが、図９（ｂ）に示す長い伝送線路では送出側で送り出したパルスの幅を受け側で正確に再現出来難くなる。これは、図９（ｂ）に示すように、L→Hの遷移タイミングおよびH→Lの遷移タイミングについて、送信パルス（D_Tx）と受信パルス（D_Rx）における時間差がパルスの形状に依存し、一定しないためである。このようにパルス幅が再現できない場合には、シリアルのデータ列等を正しく伝送できなくなる。
【０００６】
本発明の目的は、信号のパルス幅を正確に再生できるタイミング検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のタイミング検出装置は、受信された信号に基づいて前記信号の値の切り替わるタイミングを検出するタイミング検出装置において、前記信号のピーク値からの減衰量を取得する減衰量取得手段と、前記減衰量取得手段により取得される前記減衰量が一定値を超えたタイミングを前記信号の値の切り替わるタイミングとして検出する検出手段と、を備えることを特徴とする。
このタイミング検出装置によれば、信号のピーク値からの減衰量が一定値を超えたタイミングを前記信号の値の切り替わるタイミングとして検出するので、検出されるタイミングのずれ幅が安定し、信号のパルス幅を正確に再生できる。
【０００８】
前記検出手段により前記信号の値の切り替わるタイミングが検出されてから一定時間経過後まで前記検出手段の検出動作の再開時期を遅延させる遅延手段を備えてもよい。
【０００９】
前記減衰量取得手段は前記ピーク値を保持するピークホールド回路を備え、前記検出手段は前記ピークホールド回路により保持されたピーク値および前記信号の値の間の差分が前記一定値を超えたタイミングを前記信号の値の切り替わるタイミングとして検出してもよい。
【００１０】
前記減衰量取得手段は前記信号の変位成分を抽出する抽出回路を備え、前記検出手段は前記抽出回路により抽出された前記変位成分が前記一定値を超えたタイミングを前記信号の値の切り替わるタイミングとして検出してもよい。
【００１１】
前記抽出回路は前記信号の直流成分をキャンセルして前記変位成分を抽出するクランプ回路と、前記クランプ回路でキャンセルされる前記直流成分を吸収するコンデンサと、を具備してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のタイミング検出装置によれば、信号のピーク値からの減衰量が一定値を超えたタイミングを前記信号の値の切り替わるタイミングとして検出するので、検出されるタイミングのずれ幅が安定し、信号のパルス幅を正確に再生できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１のタイミング検出装置の構成を示す図。
【図２】実施例１のタイミング検出装置の回路各部の電圧を示す図。
【図３】受信側パルス（D_RX）の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングを示す図。
【図４】実施例２のタイミング検出装置の構成を示す図。
【図５】実施例２のタイミング検出装置の回路各部の電圧を示す図。
【図６】実施例３のタイミング検出装置の構成を示す図。
【図７】実施例３のタイミング検出装置の回路各部の電圧、電流を示す図。
【図８】本発明のタイミング検出装置を用いた受信装置の構成を示す図。
【図９】伝送線路による波形の変化を示す図であり、（ａ）は伝送線路が短い場合を、（ｂ）は伝送線路が長い場合を、それぞれ示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明によるタイミング検出装置の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１５】
以下、実施例１のタイミング検出装置について説明する。
【００１６】
図１は、実施例１のタイミング検出装置の構成を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施例のタイミング検出装置１は、ピークホールド回路１１、レベルシフト回路１２、ピークホールド回路１３、レベルシフト回路１４、コンパレータ１５、コンパレータ１６およびフリップフロップ１７を含んで構成される。
【００１８】
ピークホールド回路１１は、パルスの立ち上がりエッジを見つけるために直前の波形の最小値を保持するもので、一般的な構成のピークホールド回路である。レベルシフト回路１２は、ピークホールド回路１１からの出力電圧（PK_P）を受けてこれより一定レベルだけ高い電圧（TH_P）を作成する回路であり、定電流回路I01と抵抗R02でシフト量を規定している。
【００１９】
ピークホールド回路１３は、パルスの立ち下がりエッジを見つけるために直前の波形の最大値を保持する回路で、一般的なピークホールド回路である。レベルシフト回路１４は、ピークホールド回路１３からの出力電圧（PK_N）を受けてこれより一定レベルだけ低い電圧レベル（TH_N）を作成する回路であり、定電流回路と抵抗でシフト量を規定している。
【００２０】
２つのコンパレータ１５，１６は、それぞれ入力信号電圧（Receive）のレベルと、スレッシュホールド（TH_P，TH_N）のレベルを比較している。比較結果でフリップフロップ１７がセットもしくはリセットされる。フリップフロップ１７の状態によってピークホールド回路１１のスイッチSW01またはピークホールド回路１１のスイッチSW11がオンし、これにより、２つのピークホールド回路１１，１３のどちらかがリセットされる。
【００２１】
図１において、送信回路２１、ケーブル２２およびノイズ混合部２３は、タイミング検出装置１のシミュレーションのための回路であり、タイミング検出装置１に与えられる入力信号電圧（Receive）を生成する。
【００２２】
図２は、図１に示すタイミング検出装置１における回路各部の電圧を示す図である。
【００２３】
送信パルス(D_TX)に基づく送信回路２１からの信号電圧(Drive)は方形波であるが、ケーブル２２を伝送される間にパルスは歪み、受信側では電圧（Receive）として観測される。図２において、スレッシュホールド（TH_P，TH_N）は破線で表示され、受信された信号電圧（Receive）の波形がこのどちらかと交わると、該当するコンパレータ１５，１６の出力（D_CMP_PまたはD_CMP_N）が反転して負になる。これによりフリップフロップ１７が反転してピークホールド回路１１，１３のリセットが反対側に働くようになる。また、フリップフロップ１７の出力が受信側パルス（D_RX）として検出される。
【００２４】
図３は、受信側パルス（D_RX）の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングを示す図である。図１および図２に示すように、受信側パルス（D_RX）の立ち上がり時には、スレッシュホールド（TH_P）は受信された入力信号電圧（Receive）の負のピーク値から一定レベルだけ高い電圧を示し、スレッシュホールド（TH_N）は入力信号電圧（Receive）の正のピーク値から一定レベルだけ低い電圧を示す。このため、入力信号電圧（Receive）がピーク値から一定レベルだけ減衰した時点で受信側パルス（D_RX）の立ち上がりおよび立ち下がりが検出されることになる。図２および図３からは、送信パルス(D_TX)からほぼ一定の遅れ時間で受信側パルス（D_RX）が生成され、受信パルス（D_RX）が送信パルス(D_TX)の変化点およびパルス幅を正しく反映していることが読み取れる。
【００２５】
このように、本実施例では、入力電圧（Receive）のピークを利用して送信側波形のエッジを検出する。具体的にはスレッシュホールドレベルを可変として、直前のピークよりもわずかに戻ったレベルに動的に設定する。これによりパルス検出遅れのばらつきが大幅に抑制され、送信パルス(D_TX)のパルス幅が受信パルス(R_TX)のパルス幅に正確に反映される。これにより、伝送線路での信号波形の変形の影響が効果的に排除され、例えば、単純なシリアルのデータ列の送受信を行う場合などであっても、データを正確に転送することが可能となる。大きく歪んだ受信波形からでも送信側のパルス（パルス幅）を正確に再生できるため、安価なベースバンド通信でも従来に比べて高速、もしくは従来に比べて遠距離の通信を行うことができる。
【実施例２】
【００２６】
以下、実施例２のタイミング検出装置について説明する。
【００２７】
実施例１のタイミング検出装置の回路は精緻な動作をするものの、ピークホールド、コンパレータなどが２系統あり複雑で高コストになる。実施例２のタイミング検出装置は、より簡易な回路で実施例１と同様な動作を実現するものである。
【００２８】
図４は、実施例２のタイミング検出装置の構成を示す図である。
【００２９】
図４に示すように、本実施例のタイミング検出装置５では、入力信号電圧（Receive）を直接コンパレータに入力するのではなく、結合コンデンサC_cplで直流成分をカットし、なおかつクランプ回路５１で結合コンデンサC_cpの内側の電圧（S_Receive）を振幅の中心電位（2.5V）付近に保っている。なお、クランプ電位を2.5Vとする場合、例えば、ダイオードの順方向電圧（Vf）が0.6Vで一定とすると、クランプ回路５１内の電位（V01,V02）は2.5V±0.6Vに設定すればよい。
【００３０】
また、コンパレータ５２からのフィードバック信号電圧（FB）によりスイッチSW01を、その反転出力によりスイッチSW11を、それぞれ制御することにより、クランプ回路５１による電圧の制限方向を切り替えている。これにより、クランプ回路５１は、立ち上がりエッジを検出する際には電圧が下がる方向のみを制限し、逆に立ち下がりエッジを検出する際には電圧が上がる方向のみを制限するように働く。
【００３１】
またコンパレータ５２の正入力端子に、出力端子から正帰還をかけることにより、パルスの立ち上がりを検出する場合と立下りを検出する場合のスレッシュホールドレベル（TH）を切り替えている。
【００３２】
図５は、タイミング検出装置５における回路各部の電圧を示す図である。
【００３３】
図５に示すように、入力電圧（Receive）が変化しても、コンデンサC_cplの内側の電圧（S_Receive）はクランプ回路５１の動作により2.5V付近に抑えられ、入力電圧（Receive）がクランプ方向と逆方向に遷移した場合には電圧（S_Receive）は速やかに変化してコンパレータの正端子電圧に達する。この回路では、コンパレータ５２の出力電圧を抵抗器R2と抵抗器R3で分圧した電圧がピーク値とスレッシュホールド電圧（TH）の差を決定している。
【００３４】
電圧（S_Receive）がスレッシュホールドレベル（TH）に到達すると、コンパレータ５２の出力の切り替わりに伴って受信パルス(R_TX)が切り替わる。受信パルス(R_TX)は送信パルス(D_TX)の切り替わりに応答して短時間で切り替わるため、送信パルス(D_TX)のパルス幅が受信パルス(R_TX)のパルス幅に正確に反映される。
【００３５】
このように、実施例２のタイミング検出装置５では、入力電圧（Receive）の変位成分を電圧（S_Receive）として抽出することで、コンデンサC_cplの内側での電圧変動幅を抑制し、回路の簡素化を図っている。コンデンサC_cplには、入力電圧（Receive）の振幅に合わせて入力電圧（Receive）ないし電圧（Drive）の直流成分を吸収する作用が与えられている。
【実施例３】
【００３６】
以下、実施例３のタイミング検出装置について説明する。
【００３７】
本実施例は、信号レベルが小さい場合にもパルスを確実に検出可能としたものである。実施例２のタイミング検出装置は、クランプ回路のダイオードの順方向電圧Vfが一定であるとみなせる程度の大きな信号波形の場合に適している。しかし、信号レベルが小さい場合には、例えば順方向電圧Vfの温度係数等が問題になる。実施例３のタイミング検出装置は、このような欠点を補うもので、簡単な構成にも係わらず小さな信号レベルのパルス受信にも利用可能となる。
【００３８】
図６は実施例３のタイミング検出装置５の構成を示す図である。また、図７は、タイミング検出装置５の動作を示す図であり、回路各部の電圧とコンデンサCsおよび抵抗器R_FB2に流れる電流を示している。
【００３９】
図６に示すように、実施例３のタイミング検出装置６は、クランパ回路６１と、コンパレータ６２とを備える。コンデンサC_cplは実施例２と同様に機能する。
【００４０】
図６に示すように、タイミング検出装置６のクランプ回路６２には、ダイオードD1，ダイオードD2，ダイオードD3およびダイオードD4からなるダイオードスイッチが設けられている。この回路では、ダイオードD1とダイオードD3のバランス、およびダイオードD2とダイオードD4のバランスが取れている場合には、ダイオードD1とダイオードD2の中点、即ち電圧（S_Receive）と、ダイオードD3とダイオードD4の中点、即ち2.5Vの電圧の僅かの違いによって、クランプ電流の方向を切り替える。即ち、電圧（S_Receive）を2.5Vに精緻にコントロールするように動作する。
【００４１】
図６および図７に示すように、このクランプ回路６２が片方向にのみ作用し、その方向は立ち上がりエッジ検出時と立ち下がりエッジ検出時で逆になるという点は、実施例２と同様である。クランプ回路６２の動作切り替えはフィードバック信号電圧（FB）に基づくが、このフィードバック信号（FB）はコンパレータ６２の出力信号（out）に遅延回路U1による遅延を与えることで得られる。これはコンデンサCsと抵抗器R_FB1，R_FB2によって構成される高速化回路が動作する時間を遅らせることで、電圧（S_Receive）の電圧変位を過剰に補償することを防止する効果がある。また、スレッシュホールドレベル（TH）は、フィードバック信号（FB）を抵抗器R2と抵抗器R3で分圧することで生成され、フィードバック信号（FB）の切り替わりに応じて切り替えられる。ここで、遅延回路U1は遅延手段として機能する。
【００４２】
図７に示すように、本実施例のタイミング検出装置６では、入力信号（Receive）の振幅が小さい場合（例えば、振幅が１Ｖ程度の場合）でも送信パルス(D_TX)と受信パルス(R_TX)の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミング差が一定しており、パルス幅を正確に検出できる。
【００４３】
図８は、本発明のタイミング検出装置を用いた受信装置の構成を示す図である。図８に示すように、受信装置１０は、実施例１〜３に示したタイミング検出装置１，５，６と、タイミング検出装置１，５，６から出力される受信パルス(R_TX)に基づいてベースバンド復調を行うベースバンド復調回路１０ａとにより構成される。送信装置２０のベースバンド変調回路２０ａから出力された信号は、伝送線路を介して受信装置１０に転送され、ベースバンド復調回路１０ａにおいて信号が復調される。
【００４４】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、受信された信号に基づいて前記信号の値の切り替わるタイミングを検出するタイミング検出装置に対し、広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１１    ピークホールド回路（減衰量取得手段）
１３    ピークホールド回路（減衰量取得手段）
１５    コンパレータ（減衰量取得手段、検出手段）
１６    コンパレータ（減衰量取得手段、検出手段）
５１    クランプ回路（減衰量取得手段、抽出手段）
５２    コンパレータ（減衰量取得手段、検出手段）
６１    クランプ回路（減衰量取得手段、抽出手段）
６２    コンパレータ（減衰量取得手段、検出手段）
C_cpl    コンデンサ（減衰量取得手段、抽出手段）
U1      遅延回路（遅延手段）
【図１】
2011066520.tif 000003
【図８】
2011066520.tif 000004
【図２】
2011066520.tif 000005
【図３】
2011066520.tif 000006
【図４】
2011066520.tif 000007
【図５】
2011066520.tif 000008
【図６】
2011066520.tif 000009
【図７】
2011066520.tif 000010
【図９】
2011066520.tif 000011