CN100427958C - 抖动测量装置与测量方法 - Google Patents

Abstract

一种测量串行数字信号抖动量的抖动测量装置，包含：概略长度测量单元，接收串行数字信号以及一参考时钟，并产生概略脉冲长度；多相位信号产生单元，产生多个不同相位的相位延迟参考时钟；相位差长度测量单元，产生正缘相位差长度以及负缘相位差长度；长度整合单元，接收概略脉冲长度、正缘相位差长度以及负缘相位差长度，并计算出串行数字信号的脉冲长度；信号选择单元，选择对应该长度选择信号的脉冲长度作为测量脉冲长度；平均长度计算单元，计算该测量脉冲长度的平均脉冲长度；长度差异值计算单元，计算测量脉冲长度与平均脉冲长度的长度差值；和抖动计算单元，计算该长度差值的平均值作为抖动量。

Description

抖动测量装置与测量方法

技术领域

本发明涉及抖动测量装置与测量方法，特别是涉及利用多相位时钟来精确计算串行数字信号的长度，并测量出串行数字信号的抖动量的抖动测量装置与测量方法。

背景技术

在光学媒体读取装置(optical storage apparatus)中，抖动测量装置(Jitter meter)是个重要的环节。该抖动测量装置的测量结果是信号质量(signal quality)的指针(indicator)。若光学媒体读取装置使用精准的抖动测量装置，则该光学媒体读取装置可以撷取正确的信号信息，并自我调整成最佳状态。抖动测量装置一般分为数字方法(digital method)与模拟方法(analog method)。

数字方法是将输入的串行数字信号先整形(shaping)，再计算整形后波形的每个脉冲宽度所出现的参考时钟的脉冲数。之后，找出所计算的脉冲数的差异值作为抖动量。此方法的缺点是在高频的串行数字信号时，必须要提供更高频率的参考时钟。而模拟方法是将串行数字信号的每个脉冲宽度转换成电压信号，再利用滤波器过滤该电压信号。所过滤的电压改变量即为抖动量。此方法的缺点是所使用的开关的切换速度大大地影响测量结果，且高速的切换开关不易实施。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种不需提供高频参考时钟即可精确测量串行数字信号的抖动量的抖动测量装置与测量方法。

为实现上述目的，本发明抖动测量装置包含：一概略长度测量单元，用于接收串行数字信号以及一参考时钟，并产生概略脉冲长度；一多相位信号产生单元，用于根据参考时钟产生多个不同相位的相位延迟参考时钟；一相位差长度测量单元，用于接收串行数字信号、参考时钟以及相位延迟参考时钟，并产生正缘相位差长度以及负缘相位差长度；一长度整合单元，用于接收概略脉冲长度、正缘相位差长度以及负缘相位差长度，并计算出串行数字信号的脉冲长度；一信号选择单元，用于根据一长度选择信号，选择对应该长度选择信号的脉冲长度作为测量脉冲长度；一平均长度计算单元，用于接收测量脉冲长度，并计算该测量脉冲长度的平均脉冲长度；一长度差异值计算单元，用于接收测量脉冲长度与平均脉冲长度，并计算测量脉冲长度与平均脉冲长度的长度差值；以及一抖动计算单元，用于接收长度差值，并计算该长度差值的平均值作为抖动量。

由于本发明抖动测量装置可以利用较低频率的参考时钟来测量出串行数字信号的抖动量，免除必须提供高频参考时钟的困扰。

附图说明

图1显示本发明抖动测量装置的方块图。

图2显示信号长度测量单元的一实施例的方块图。

图3显示相位差长度测量单元电路图。

图4显示串行数字信号与参考时钟的时序图。

图5显示本发明译码电路的一译码实施例。

图6显示平均长度计算单元的一实施例。

图7显示本发明抖动测量方法的流程图。

附图标号说明

10抖动测量装置

11信号长度测量单元

111概略长度测量单元

112多相位信号产生单元

113相位差长度测量单元

114长度整合单元

12信号选择单元

13平均长度计算单元

14长度差异值计算单元

15抖动计算单元

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明抖动测量装置与测量方法。

图1显示本发明抖动测量装置的方块图。如该图所示，本发明抖动测量装置10包含一信号长度测量单元11、一信号选择单元12、一平均长度计算单元13、一长度差异值计算单元14、以及一抖动计算单元15。信号长度测量单元11用于接收一串行数字信号(serial digital data signal)与一参考时钟(reference clock)，并利用参考时钟所产生的多相位时钟精确测量串行数字信号的每个脉冲的长度。由于串行数字信号的脉冲长度有多种范围，例如从CD-ROM所撷取的串行数字信号介于3T-11T之间，T为串行数字信号的基本周期单位，因此抖动测量装置10利用信号选择单元12根据长度选择信号，选择对应该长度选择信号的脉冲长度作为测量脉冲长度。平均长度计算单元13用来计算所选择的测量脉冲长度的平均长度。长度差异值计算单元14用于计算出每个所选择的测量脉冲长度与平均长度的长度差异值。最后，抖动计算单元15计算长度差异值的平均值作为抖动值输出。

图2显示信号长度测量单元的一实施例的方块图。如该图所示，信号长度测量单元11包含概略长度测量单元111、多相位信号产生单元112、相位差长度测量单元113、以及长度整合单元114。已知的信号长度测量单元以高于串行数字信号频率数十倍的高频参考时钟直接测量串行数字信号的脉冲长度，而本发明则以等于或略高于串行数字信号频率数倍的高频参考时钟即可精确测量串行数字信号的脉冲长度。概略长度测量单元111用于直接以参考时钟CK0直接测量串行数字信号的脉冲长度，由于参考时钟CK0的频率不高，该概略长度测量单元111仅测量出概略的脉冲长度。信号长度测量单元11利用多相位信号产生单元112产生与参考时钟CK0频率相同，但相位不同的多个不同相位参考时钟，例如CK1-CK7。相位差长度测量单元113则根据该不同相位参考时钟CK0-CK7测量出串行数字信号的正负缘的相位差长度。之后，信号长度测量单元11利用长度整合单元114整合概略脉冲长度与正负缘的相位差长度，即可精密计算出串行数字信号的脉冲长度。

图3显示相位差长度测量单元电路图的一实施例。如该图所示，假设多相位信号产生单元112产生7个不同相位且相位平均的参考时钟CK1-CK7，所以相位差长度测量单元113接收8个参考时钟CK0-CK7。相位差长度测量单元113利用8组D型触发器来分别接收8个参考时钟CK0-CK7，以及串行数字信号。每组D型触发器包含一正缘触发触发器与一负缘触发触发器，且每个D型触发器以参考时钟作为输入端信号，并以串行数字信号作为触发信号。所以，8组D型触发器由8个正缘触发触发器产生一组正缘相位差信号DA0-DA7，以及由8个负缘触发触发器产生一组负缘相位差信号DB0-DB7。译码电路1131即根据正缘相位差信号DA0-DA7与负缘相位差信号DB0-DB7产生正负缘的相位差长度。

图4显示串行数字信号与参考时钟CK0-CK7的时序图，其中Ti为串行数字信号的脉冲长度、Tr为概略脉冲长度、ΔT1为正缘相位差长度、以及ΔT2为负缘相位差长度。假设参考时钟CK0-CK7的周期长度为P，在此实施例中，周期长度P与串行数字信号的基本周期单位T相同，以利于说明，当然周期长度P的长度越短，测量的分辨率越高。首先，概略长度测量单元111直接以参考时钟CK0直接计数串行数字信号的脉冲长度，因此如图所示，Tr为4个参考时钟周期，亦即Tr＝4P。另外，正缘相位差信号DA0-DA7是在串行数字信号正缘时触发8个正缘触发触发器所产生的输出值，因此在图4中正缘相位差信号DA0-DA7为11000011。同理，负缘相位差信号DB0-DB7是在串行数字信号负缘时触发8个负缘触发触发器所产生的输出值，因此在图4中负缘相位差信号DB0-DB7为00111100。译码电路1131即根据该相位差信号DA0-DA7与DB0-DB7计算出相位差长度ΔT1与ΔT2。

图5显示本发明译码电路的一译码实施例，其中P为参考时钟的周期长度。如图5所示，相位差信号DA0-DA7与DB0-DB7仅有8种状态，分别对应8种相位差长度。例如，相位差信号为10000111时，其对应的相位差长度为0*P/8，亦即串行数字信号的正缘或负缘与参考时钟CK0同相位。而当相位差信号为11000011时，其对应的相位差长度为1*P/8，亦即串行数字信号的正缘或负缘与参考时钟CK1同相位，以此类推。当然，本实施例是以8个不同相位的参考时钟作为例子，若以10个不同相位的参考时钟作为例子，则相位差信号为10位，且具有10种状态。因此参考时钟的相位越多，测量的分辨率越高。

再参考图2与图4，当概略长度测量单元111与相位差长度测量单元113分别求出概略长度与相位差长度后，信号长度测量单元11利用长度整合单元114即可根据概略脉冲长度与正负缘的相位差长度计算出串行数字信号的脉冲长度。其计算方法如式(1)所示：

Ti＝Tr-ΔT1+ΔT2....(1)

由于串行数字信号的脉冲长度T i分布于不同范围的周期，例如CD-ROM***的范围为3T-11T，因此本发明抖动测量装置10利用信号选择单元12挑选出范围相同的脉冲长度Ti来计算串行数字信号的抖动量。信号选择单元12根据一长度选择信号来选择范围相同的脉冲长度Ti，例如若长度选择信号为5，则信号选择单元12选择接近5T的脉冲长度Ti作为测量脉冲长度。当然，该信号选择单元12可以是实时性地输出接近长度选择信号的脉冲长度Ti，亦可利用一内存储存所有的脉冲长度Ti后，一段期间输出一组接近长度选择信号的脉冲长度Ti。

之后，本发明抖动测量装置10利用平均长度计算单元13计算所选择的测量脉冲长度的平均长度Ta。该平均长度计算单元13可以为一低通滤波器，如图6所示。若低通滤波器为1/M的平均值计算***(average system)，X(N)表示时间为N的输入，且Y(N+1)表示时间为N+1的输出，则该低通滤波器的输出值为：

Y(N+1)＝(1/M)*X(N)+[(M-1)/M]*Y(N)...(2)

接着，抖动测量装置10利用长度差异值计算单元14计算出每个所选择的测量脉冲长度与平均长度Ta的长度差异值。该长度差异值计算单元14可以为一减法器，将测量脉冲长度减去平均长度Ta，即可产生长度差异值Te。最后，抖动测量装置10利用抖动计算单元15计算长度差异值Te的平均值作为抖动值输出。该抖动计算单元15与平均长度计算单元13相同，亦可利用低通滤波器来实施。

图7显示本发明抖动测量方法的流程图。其测量的步骤如下：

步骤S702：计算概略脉冲长度。利用一参考时钟计算串行数字信号的每个脉冲的概略脉冲长度。该参考时钟的频率可以不用太高。

步骤S704：计算相位差长度。根据多相位参考时钟计算串行数字信号的正负缘与参考时钟的正缘的相位差长度。该多相位参考时钟利用参考时钟产生，因此多相位参考时钟的频率与参考时钟的频率相同。

步骤S706：计算脉冲长度。根据概略脉冲长度与相位差长度计算脉冲长度。其计算方法是将概略脉冲长度减去正缘相位差长度，之后加上负缘相位差长度。

步骤S708：选择脉冲长度。根据一长度选择信号选择符合该长度选择信号的脉冲长度作为测量脉冲长度。由于脉冲长度并非固定，例如CD-ROM***中的脉冲长度介于3T-11T之间，因此必须选择相同范围的脉冲长度来计算抖动量。

步骤S710：计算平均长度。计算测量脉冲长度的平均值作为平均脉冲长度。

步骤S712：计算长度差异值。计算每个测量脉冲长度与平均脉冲长度的差异值，作为长度差异值。

步骤S714：计算抖动量。系计算长度差异值的平均值作为所测得的抖动量。

综上所述，本发明抖动测量装置可以利用较低频率的参考时钟来测量出串行数字信号的抖动量，免除必须提供高频参考时钟的困扰。以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的精神，本领域的技术人员可进行各种变形或变更。

Claims (20)

1.一种抖动测量装置，用来测量串行数字信号的抖动量，该抖动测量装置包含：

一概略长度测量单元，用于接收所述串行数字信号以及参考时钟，并产生对应该串行数字信号的各脉冲的概略脉冲长度；

一多相位信号产生单元，用于根据所述参考时钟产生多个不同相位的多相位参考时钟；

一相位差长度测量单元，用于接收所述串行数字信号、所述参考时钟以及所述多相位参考时钟，并产生对应该串行数字信号的正缘相位差长度以及负缘相位差长度；以及

一长度整合单元，用于接收所述概略脉冲长度、正缘相位差长度以及负缘相位差长度，并计算对应所述串行数字信号的各脉冲的所述概略脉冲长度。

一信号选择单元，用于根据一长度选择信号，从所述概略脉冲长度中选择对应该长度选择信号的脉冲长度作为测量脉冲长度；

一平均长度计算单元，用于接收所述测量脉冲长度，并计算该测量脉冲长度的平均脉冲长度；

一长度差异值计算单元，用于接收所述测量脉冲长度与所述平均脉冲长度，并计算测量脉冲长度与平均脉冲长度的长度差值；以及

一抖动计算单元，用于接收所述长度差值，并计算该长度差值的平均值作为抖动量。

2.如权利要求1所述的抖动测量装置，其中所述概略长度测量单元为一计数器，用来计算所述串行数字信号的各高位准与低位准期间所出现的所述参考时钟的脉冲数作为所述概略脉冲长度。

3.如权利要求1所述的抖动测量装置，其中所述相位差长度测量单元包含：

多个正缘触发的触发器，用于以所述串行数字信号作为触发信号，同时接收所述参考时钟以及所述多相位参考时钟作为该触发器的输入信号，并产生正缘相位差信号；

多个负缘触发的触发器，用于以所述串行数字信号作为触发信号，同时接收所述参考时钟以及所述多相位参考时钟作为该触发器的输入信号，并产生负缘相位差信号；以及

一译码器，用于接收所述正缘相位差信号与负缘相位差信号，并根据一对照表产生所述正缘相位差长度以及负缘相位差长度。

4.如权利要求1所述的抖动测量装置，其中所述长度整合单元用于将所述概略脉冲长度与所述正缘相位差长度及负缘相位差长度作加减运算。

5.如权利要求1所述的抖动测量装置，其中所述平均长度计算单元为一低通滤波器。

6.如权利要求1所述的抖动测量装置，其中所述抖动计算单元为一低通滤波器。

7.如权利要求1所述的抖动测量装置，其中所述长度差异值计算单元为一减法器。

8.一种抖动测量方法，用来测量串行数字信号的抖动量，该抖动测量方法包含下列步骤：

计算概略脉冲长度，利用一参考时钟计算串行数字信号的每个脉冲的概略脉冲长度；

计算相位差长度，根据一组多相位参考时钟计算串行数字信号的正负缘与参考时钟的触发缘的正负缘相位差长度，其中该组多相位参考时钟根据所述参考时钟产生；

计算脉冲长度，根据所述概略脉冲长度与所述正负缘相位差长度计算并产生脉冲长度；

选择脉冲长度，根据一长度选择信号从所述脉冲长度中选择符合该长度选择信号的脉冲长度作为测量脉冲长度；

计算平均长度，计算所述测量脉冲长度的平均值作为平均脉冲长度；

计算长度差异值，计算所述每个测量脉冲长度与所述平均脉冲长度的差异值，作为长度差异值；以及

计算抖动量，计算所述长度差异值的平均值作为抖动量。

9.如权利要求8所述的抖动测量方法，其中所述计算脉冲长度的步骤中，将所述概略脉冲长度减去所述正缘相位差长度，并加上所述负缘相位差长度作为脉冲长度。

10.一种抖动测量方法，用于测量在串行数字信号中的抖动量，所述抖动测量方法包括步骤：

接收所述串行数字信号以及一参考时钟，并且根据该参考时钟测量该串行数字信号的每个脉冲的脉冲长度；

选择对应长度选择信号的脉冲长度作为所选择的脉冲长度；

计算所选择的脉冲长度的平均脉冲长度；

接收所选择的脉冲长度与所述平均脉冲长度，并计算每个所选择脉冲长度与平均脉冲长度的长度差异值；以及

接收所述长度差异值并计算该长度差异值的平均值作为抖动量；

接收所述串行数字信号以及所述参考时钟，并产生该串行数字信号的各脉冲的概略脉冲长度；

根据所述参考时钟产生多相位时钟；

接收所述串行数字信号、所述参考时钟以及所述多相位时钟，并产生对应该串行数字信号的各脉冲的正缘相位差以及负缘相位差；以及

接收所述概略脉冲长度、正缘相位差以及负缘相位差，并计算对应所述串行数字信号的各脉冲的所述脉冲长度。

11.如权利要求10所述的抖动测量方法，其中，产生所述概略脉冲长度的步骤是计数作为概略脉冲长度的每个脉冲的参考时钟的脉冲数。

12.如权利要求10所述的抖动测量方法，其中，产生正缘相位差以及负缘相位差的步骤包含步骤：

根据作为输入信号的参考时钟和多相位时钟和作为触发信号的串行数字信号产生正缘相位差信号；

根据作为输入信号的参考时钟和多相位时钟和作为触发信号的串行数字信号产生负缘相位差信号；以及

接收所述正缘相位差信号和所述负缘相位差信号，并且根据查找表产生正缘相位差和负缘相位差。

13.如权利要求10的抖动测量方法，其中，计算脉冲长度的步骤对于所述概略脉冲长度、所述正缘相位差及负缘相位差执行相减和相加运算。

14.如权利要求10所述的抖动测量方法，其中，计算平均脉冲长度的步骤是执行低通滤波规程。

15.如权利要求10所述的抖动测量方法，其中，计算所述长度差异值的平均值作为抖动量的步骤是执行低通滤波规程。

16.如权利要求10所述的抖动测量方法，其中，计算所述长度差异值的步骤是执行减法规程。

17.一种脉冲长度测量装置，用于测量在串行数字信号中的脉冲长度，所述脉冲长度测量装置包括：

一概略长度测量单元，用于接收串行数字信号和参考时钟，并且产生所述串行数字信号的各脉冲的概略脉冲长度；

一多相位信号产生器，用于根据参考时钟而产生多相位时钟；

一相位差长度测量单元，用于接收串行数字信号、参考时钟和多相位时钟，并且产生所述串行数字信号的各脉冲的正缘相位差和负缘相位差；以及

一长度整合单元，用于接收概略脉冲长度、正缘相位差和负缘相位差，并且计算所述串行数字信号的各脉冲的脉冲长度。

18.一种脉冲长度测量方法，用于测量在串行数字信号中的脉冲长度，所述脉冲长度测量方法包括步骤：

接收串行数字信号和参考时钟，并且产生所述串行数字信号的各脉冲的概略脉冲长度；

根据参考时钟而产生多相位时钟；

接收串行数字信号、参考时钟和多相位时钟，并且产生所述串行数字信号的各脉冲的正缘相位差和负缘相位差；以及

接收概略脉冲长度、正缘相位差和负缘相位差，并且计算所述串行数字信号的各脉冲的脉冲长度。

19.一种相位差测量装置，用于测量在串行数字信号中的相位差，所述相位差测量装置包括：

多个正缘触发的触发器，用于接收参考时钟和多相位时钟作为输入信号和接收串行数字信号作为触发信号，以产生正缘相位差信号；

多个负缘触发的触发器，用于接收参考时钟和多相位时钟作为输入信号和接收串行数字信号作为触发信号，以产生负缘相位差信号；以及

解码器，用于接收所述正缘相位差信号和负缘相位差信号，并且根据一对照表产生正缘相位差和负缘相位差。

20.一种相位差测量方法，用于测量在串行数字信号中的相位差，所述相位差测量方法包括步骤：

通过接收参考时钟和多相位时钟作为输入信号和接收串行数字信号作为触发信号，以产生多个正缘相位差信号；

通过接收参考时钟和多相位时钟作为输入信号和接收串行数字信号作为触发信号，以产生多个负缘相位差信号；以及

接收正缘相位差信号和负缘相位差信号，并且根据一对照表产生正缘相位差和负缘相位差。

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