JP2000295083A - デジタル処理式信号抽出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタル回路で入力信号から所望のデータの
みを容易に取り出すことができるデジタル処理式信号抽
出回路を得る。 【解決手段】 入力信号ｄｉが入力すると、ノイズ信号
は第１の単安定マルチバイブレータ３が設定されている
パルス幅ｔを用いて積分してＨレベルにし、かつＮＯＴ
回路５、第２の単安定マルチバイブレータ７でパルス幅
ｔを用いて積分してＨレベルにする。また、有効なデー
タに関しては、第１、第２の単安定マルチバイブレータ
３、７が有効なデータの立ち上がりとたち下がりとを検
出し、ＯＲ回路１１でたち下がりと立ち上がりに対応し
たパルス幅ｔの出力信号Ｃが生成されてＤーフリップフ
ロップ９で、ノイズ成分に対応する区間はＬレベルとな
り、有効なデータの立ち上がりとたち下がりの間は、Ｈ
レベルとして送出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル処理式信
号抽出装置に関し、特に有効なデータが間隔をおいて入
力信号となって信号線を介して送出されたときに、ノイ
ズ成分を除く有効なデータのみを容易に抽出するデジタ
ル処理式信号抽出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】所定の周波数以下の信号を抽出するフィ
ルタ回路はいろいろ提案されている。例えば、光通信に
おいては、図４に示すように、送信側において、データ
を生成し、このデータを送信用に復調してレーザＬＤを
駆動し、光ファイバケーブルを介して受信側に伝送す
る。

【０００３】そして、受信側では、ホトダイオードＰＤ
で受光し、この受光信号の不要な成分をフィルタで除去
した後に復調させて用いていた。

【０００４】このフィルタは、例えば図５の（ａ）に示
すように、コイルＬ、コンデンサを重ね、コイルＬは高
周波に対して高抵抗で低周波に対して低抵抗となり、コ
ンデンサＣは高周波に対して低抵抗で低周波に対して高
抵抗になることを利用して、高周波をコイルＬで阻止さ
せてコンデンサＣを通過させて帰還させることで図５の
（ｂ）に示すように低周波のみを通過させる低域フィル
タを用いる場合もある。 すなわち、このような低域フ
ィルタを用いると、不要な高周波ノイズは除去して、正
規の信号成分を通過させることが可能となる。

【０００５】また、図６に示すようにオペアンプＡＭＰ
を用いたフィルタを用いることもある。このフィルタ
は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ１、コンデンサ
Ｃ２をオペアンプＡＭＰに接続し、入力信号の低周波成
分を抵抗、Ｒ１、Ｒ２、コンデンサＣ１によって除去す
ると共に、オペアンプＡＭＰからのフィードバック信号
をコンデンサＣ２でカップリングして抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ
２との接続点に戻すことで切れ味の鋭い低域フィルタを
構成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようなフィルタ回路はアナログ回路であるから不要とす
る周波数成分を除去するには、抵抗、コンデンサ等の値
を決定するには容易ではないという課題があった。

【０００７】また、アナログのフィルタを設計するに
は、入出力インピーダンスを考慮しなければ成らないの
で、容易には設計できないという課題があった。

【０００８】また、入力信号というのは周波数帯域をも
っており、不要な周波数帯域を除去するにはカットオフ
周波数を決めて回路設計を行わなければならないが、こ
のカットオフ周波数の決定は容易ではないという課題が
あった。

【０００９】さらに、非常に優れたフィルタ特性を有す
るフィルタを作るには、オペアンプ、トランジスタ、抵
抗、コンデンサ等を混在させると可能であるが、回路が
複雑になる。

【００１０】また、フィルタというのは、一般に微弱な
信号のノイズを除去する場合が多いので、デジタル回路
と混在させて用いる場合は、電源回路とは混在させるこ
とができないので、プリント基板のレイアウトを十分に
考慮して決定しなければならないという課題があった。

【００１１】一方、送信側からデジタルのデータを受信
側に伝送する場合は、所定の通信プロトコルに基づいて
伝送する。すなわち、有効なデータを間隔をおいて送信
するのが一般的である。

【００１２】従って、図７に示すように、例えば受信側
では不要な高い周波数の信号をノイズとして除去し、有
効なデータのみを抽出するようにするのが望ましい。

【００１３】この有効なデータのみを抽出するには、デ
ジタルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いて不要な信号成分を
除去することも可能であるがＤＳＰというのは、一般に
高価であり、かつ大型であるので、結果としてプリント
基板における回路構成が大きくなってしまうという課題
があった。

【００１４】本発明は以上の課題を解決するためになさ
れたもので、デジタル回路で入力信号から所望のデータ
のみを容易に取り出すことができるデジタル処理式信号
抽出回路を得ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、一定間隔をお
いて送出される有効なデータを入力信号とし、該入力信
号から有効なデータのみを抽出するデジタル処理式信号
抽出装置において、第１の発振手段が入力信号を入力
し、該入力信号が入力する毎に、有効なデータの最小パ
ルス幅の所定分のパルス幅を第１の出力信号として発振
する。

【００１６】同時に第２の発振手段が入力信号を入力
し、該入力信号が入力する毎に、第１の出力信号に対し
て、位相が異なるパルス幅の第２の出力信号を発振す
る。

【００１７】そして、論理和手段が第１の発振手段から
の第１の出力信号と第２の発振手段からの第２の出力信
号との論理和を送出し、フリップフロップ手段が論理和
手段からの論理和をとった出力信号と、入力信号とを入
力し、該入力信号が入力しているとき、論理和をとった
出力信号が入力したときは、該出力信号が再度入力する
まで、入力信号の論理状態を出力とする。

【００１８】すなわち、入力信号の周波数成分が予め設
定されているパルス幅以下のときには、その高周波成分
が除去されて、入力信号が予め設定されているパルス幅
を越えるときは、有効なデータとし、この有効なデータ
のみが出力される。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本実施の形態のデジタル処
理式信号抽出装置の概略構成図である。図１に示すデジ
タル処理式信号抽出回路１は、有効なデータＢｉと不要
な高周波成分のノイズＡｉとからなる入力信号ｄｉを、
トリガ端子への入力信号ｄｉの立ち上がりでリトリガブ
ル（再トリガ機能）される第１の単安定マルチバイブレ
ータ３に入力し、この入力信号ｄｉをＮＯＴ回路５を介
して反転させ、リトリガブル（再トリガ機能）される第
２の単安定マルチバイブレータ７に入力させている。ま
た、前述の入力信号ｄｉをＤーフリップフロップ９のＤ
端子（入力端子）に入力している。

【００２０】さらに、第１の単安定マルチバイブレータ
３の出力信号Ａと、第２の単安定マルチバイブレータ７
の出力信号Ｂとの論理和を出力信号ＣとしてＤーフリッ
プフロップ９のクロック端子に送出するＯＲ回路１１と
を備えている。

【００２１】第１のフリップフロップ回路３は、トリガ
端子に入力信号ｄｉを入力し、この出力信号の立ち上が
りを検出したとき、所定の時間ｔ、出力をＨレベルに維
持する。また、出力をＨレベルにしている時に、トリガ
端子に立ち上がりを検出したときは、前回のパルス出力
に関係なく、その立ち上がりを検出した時点から所定の
時間ｔ、出力をＨレベルに維持する。

【００２２】前述の所定の時間ｔというのは、出力のパ
ルス幅であり、 パルス幅ｔ＝Ｔ／２ 但し、Ｔ；有効なデータＡｉにおける最小パルス幅 第２の単安定マルチバイブレータ７は、ＮＯＴ回路５を
介して入力信号ｄｉを反転させた入力信号ｈｉを入力
し、この入力信号ｈｉの立ち上がりを検出したとき、所
定の時間ｔ、出力をＨレベルに維持する。また、出力を
Ｈレベルにしている時に、トリガ端子に立ち上がりを検
出したときは、前回のパルス出力に関係なく、その立ち
上がりを検出した時点から所定の時間ｔ、出力をＨレベ
ルに維持する。

【００２３】前述の所定の時間ｔというのは、出力のパ
ルス幅であり、 パルス幅ｔ＝Ｔ／２ 但し、Ｔ；有効なデータＡｉにおける最小パルス幅 つまり、第１の単安定マルチバイブレータ３と第２の単
安定マルチバイブレータ７を同じものとし、ＮＯＴ回路
５と第２の単安定マルチバイブレータ７とで入力信号ｄ
ｉのたち下がりで出力をＨレベルにするバイブレータを
実現している。

【００２４】すなわち、第２の単安定マルチバイブレー
タ７の前段にＮＯＴ回路５を挿入することで、入力信号
ｄｉの立ち下がりを検出したとき、所定の時間ｔ、出力
をＨレベルに維持する。また、出力をＨレベルにしてい
る時に、トリガ端子に立ち下がりを検出したときは、前
回のパルス出力に関係なく、その立ち下がりを検出した
時点から所定の時間ｔ、出力をＨレベルに維持してい
る。

【００２５】Ｄーフリップフロップ９は、ＯＲ回路１１
が第１の単安定マルチバイブレータ３の出力信号Ａと第
２の単安定マルチバイブレータ７の出力信号Ｂとの論理
和をとった出力信号Ｃをクロック端子に入力すると共
に、Ｄ端子に入力信号ｄｉを入力する。

【００２６】すなわち、Ｄ端子への入力信号ｄｉがＨレ
ベルのとき、クロック端子への出力信号ＣがＨレベルに
なったとき、出力をＨレベルに維持し、Ｄ端子への入力
信号ｄｉがＨレベルからＬレベルに成って、クロック端
子への出力信号ＣがＨレベルに立ち上がったときに、出
力をＨからＬにする。

【００２７】上記のように構成されたデジタル処理式信
号抽出回路１について以下に動作を説明する。図２は本
実施の形態のデジタル処理式信号抽出回路の動作を説明
するタイミングチャートである。

【００２８】例えば、入力信号ｄｉは図２に示すよう
に、有効なデータＡｉが間隔をおいて送出され、その間
に不要な高い周波数成分のノイズＢｉが入っているとす
る。すなわち、前半が不要な部分であり、後半が有効な
部分である（図２の（ａ））。

【００２９】このような入力信号ｄｉが図１に示す第１
の単安定マルチバイブレータ３及び第２の単安定マルチ
バイブレータ７の前端のＮＯＴ４を介してそれぞれのト
リガ端子に入力すると共に、Ｄーフリップフロップ９の
入力端子Ｄに入力する。

【００３０】第１の単安定マルチバイブレータ３では、
図３に示すＲ、Ｃ回路を外付けし、この抵抗Ｒとコンデ
ンサＣとで決まるパルス幅の出力信号を送出する。

【００３１】すなわち、出力パルスがＨレベルの間に、
再び入力があると、前回のパルス出力に関係なく２回目
の入力が入った時点からＲとＣとで決められるパルス幅
の出力パルスを送出する。

【００３２】このパルス幅ｔは、 有効なデータＡｉにおける最小パルス幅Ｔ＞単安定マル
チバイブレータの出力幅ｔ となるのが条件であり、回路の応答性を高めるために具
体的には、 パルス幅ｔ＝Ｔ／２ としている。

【００３３】従って、図２の（ａ）に示すような入力信
号ｄｉが第１の単安定マルチバイブレータ３に入力する
と、この不要な高い周波数成分のノイズＢｉの初めの立
ち上がりエッジｋａで、図２の（ｃ）に示すように、出
力がＨレベルになり、第１の単安定マルチバイブレータ
３に外付けされているＲ、Ｃ回路によって積分されてパ
ルス幅ｔ（ｔ＝Ｔ／２）のＨレベルを出力続ける。

【００３４】このとき、第１の単安定マルチバイブレー
タ３には、非常に周期が短いノイズＢｉが入力するが、
第１の単安定マルチバイブレータ３はリトリガブル機能
を有しているので、この間にノイズＢｉの立ち上がりエ
ッジがリセット端子に入力する毎に、積分されて出力が
Ｈレベル（パルス幅ｔ）となるから、結果として図２の
（ｃ）に示すように、その出力はＨレベルを出力し続け
ることになる。

【００３５】また、ノイズＢｉが終わる直後において
は、その立ち上がりエッジＫｎで第１の単安定マルチバ
イブレータ３は、パルス幅ｔの間、Ｈレベルを維持する
ので、図２の（ｃ）に示すように、ノイズＢｉが終わっ
てもパルス幅ｔだけ遅延してＨレベルを維持する。

【００３６】そして、第１の単安定マルチバイブレータ
３は、入力信号ｄｉの有効データＡｉが立ち上がる毎
に、そのエッジで図２の（ｃ）に示すようにパルス幅ｔ
のＨレベルの出力を送出する。

【００３７】一方、前述の入力信号ｄｉは、ＮＯＴ回路
５に入力し、このＮＯＴ回路５が入力信号ｄｉを図２の
（ｂ）に示すように反転させて第２の単安定マルチバイ
ブレータ７に送出する。

【００３８】この第２の単安定マルチバイブレータ７
は、第１の単安定マルチバイブレータ３と同様にリトリ
ガブル機能を有している。

【００３９】従って、図２の（ｂ）に示すような入力信
号ｄｉを反転させたＮＯＴ回路５の出力信号ｈｉが第２
の単安定マルチバイブレータ７に入力すると、この不要
な高い周波数成分のノイズＢｉの初めの立ち上がりエッ
ジｈａで、図２の（ｄ）に示すように、積分されて出力
がＨレベルになり、第２の単安定マルチバイブレータ７
に外付けされているＲ、Ｃ回路によってパルス幅ｔ（ｔ
＝Ｔ／２）のＨレベルを出力続ける。

【００４０】このとき、第２の単安定マルチバイブレー
タ７に非常に周期が短いノイズＢｉが入力するが、第２
の単安定マルチバイブレータ７はリトリガブル機能を有
しているので、この間にノイズＢｉの立ち上がりエッジ
がリセット端子に入力する毎に、積分されて出力がＨレ
ベル（パルス幅ｔ）となるから、結果として図２の
（ｄ）に示すように、その出力はＨレベルを出力し続け
ることになる。

【００４１】また、ノイズＢｉが終わる直後において
は、その立ち上がりエッジｈｎで第２の単安定マルチバ
イブレータ７は、パルス幅ｔの間、Ｈレベルを維持する
ので、図２の（ｄ）に示すように、ノイズＢｉが終わっ
てもパルス幅ｔだけ遅延してＨレベルを維持する。

【００４２】そして、第２の単安定マルチバイブレータ
７は、ＮＯＴ回路５の出力信号ｈｉの有効データＡｉが
立ち上がる毎に、そのエッジで図２の（ｄ）に示すよう
にパルス幅ｔのＨレベルの出力を送出する。

【００４３】つまり、ＮＯＴ回路５と第２のマルチバイ
ブレータ７とによって、入力信号ｄｉの立ち下がりで、
所定の時間ｔ、出力をＨレベルに維持する。また、出力
をＨレベルにしている時に、トリガ端子に立ち下がりを
検出したときは、前回のパルス出力に関係なく、その立
ち下がりを検出した時点から所定の時間ｔ、出力をＨレ
ベルに維持することで、第２の単安定マルチバイブレー
タ７の出力信号Ｂが、第１の単安定マルチバイブレータ
３の出力信号ＡのＨレベルとＨレベルとの間に、そのＨ
レベルがくるようにしている。

【００４４】すなわち、第１の単安定マルチバイブレー
タ３は、有効なデータの立ち上がりエッジでパルス幅ｔ
の出力信号Ａを出力し、第２の単安定マルチバイブレー
タ７は、有効なデータのたち下がりでパルス幅ｔの出力
信号Ｂを出力している。

【００４５】次に、ＯＲ回路１１は、第１の単安定マル
チバイブレータ３からの出力信号Ａと第２の単安定マル
チバイブレータ７からの出力信号ＢとのＯＲをとった図
２の（ｅ）に示す出力信号Ｃを、Ｄーフリップフロップ
９のクロック端子に送出する。

【００４６】すなわち、図２の（ｅ）に示すように、出
力信号Ａ、出力信号ＢとをＯＲすることによって、周波
数２てい倍して、入力信号ｄｉの立ち上がり、たち下が
りに時に対応したパルス幅ｔの出力信号Ｃを送出してい
る。

【００４７】次に、Ｄーフリップフロップ９は、入力信
号ｄｉをＤ端子に入力すると共にＯＲ回路１１からの出
力信号Ｃをクロック端子に入力する。

【００４８】入力信号ＤｉのノイズＢｉの間は、ＯＲ回
路からの出力信号Ｃは、Ｈレベルでクリック端子に入力
するので、Ｄ端子における状態がノイズＢｉによって高
速にＨ、Ｌを繰り返していても、クロックには変化がな
いので、Ｄーフリップフロップの出力は前の状態を維持
することになるから図２の（ｆ）に示すように、ノイズ
Ｂｉの間は、出力をＨ又はＬに維持する。このようなノ
イズＢｉの入力の間においては、出力はＬレベルに固定
されていることが望ましい。

【００４９】次に、入力信号ｄｉの有効なデータＡｉの
区間になり、ＯＲ回路からの出力信号Ｃが、Ｌレベルか
らＨレベルに変わると、その立ち上がりエッジｇａで出
力がＨレベルとなり、入力信号ｄｉの有効なデータＢｉ
がＨレベルからＬレベルになり、かつ出力信号Ｃが再び
Ｈレベルとなったとき、その立ち上がりエッジで出力が
反転する。

【００５０】従って、Ｄーフリップフロップ９は、図２
の（ｆ）に示すように、入力信号ｄｉの有効なデータＢ
ｉのＨレベル、Ｌレベルに対応した出力を得ることにな
る。

【００５１】つまり、第１の単安定マルチバイブレータ
３の出力信号Ａと第２の単安定マルチバイブレータ７の
出力信号ＢとのＯＲをとった出力信号Ｃをクロックとす
ることによって、入力信号ｄｉの有効なデータのみを抽
出している。

【００５２】従って、光ファイバの信号を抽出するフィ
ルタ等に本実施の形態のデジタル処理式信号抽出装置を
用いた場合は、フィルタのプリント基板を小型、安価に
できると共に、光ファイバで伝送された光信号から容易
に所望の有効データのみを抽出できる。

【００５３】なお、上記実施の形態ではＮＯＴ回路５を
用いて入力信号ｄｉを反転させたが、第２の単安定マル
チバイブレータが、入力がＬレベルからＨレベルになっ
たときに出力をＨレベルにするものにしたときは、入力
信号ｄｉのたち下がりでＨレベルを出力できるので、Ｎ
ＯＴ回路５は不要である。

【００５４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、有効なデ
ータと不要な高周波のノイズ信号とからなる入力信号が
入力すると、ノイズ信号は第１の発振手段及び第２の発
振手段が予め設定されているパルス幅（有効なデータの
最小パルス幅の所定分）を用いて積分してＨレベルに
し、予め設定されているパルス幅以上の信号に関して
は、それぞれ予め設定されているパルス幅で、位相を変
えて送出し、論理和手段で論理和が取られる。

【００５５】つまり、論理和手段において、入力信号が
予め設定されているパルス幅以上の有効なデータの場合
は、そのデータの立ち上がりと、たち下がりが検出され
ることになる。

【００５６】そして、フリップフロップ手段によって、
検出された入力信号の有効なデータの立ち上がりとたち
下がりの間は、Ｈレベルとして送出される。

【００５７】従って、有効なデータと不要な高周波のノ
イズ信号とからなる入力信号が入力しても、簡単なデジ
タル回路で容易に有効なデータのみを抽出することがで
きるという効果が得られている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態のデジタル処理式信号抽出回路の
概略構成図である。

【図２】本実施の形態の動作を説明するタイミングチャ
ートである。

【図３】本実施の形態の単安定マルチバイブレータの
Ｒ、Ｃ回路の構成図である。

【図４】従来の光ファイバに用いられる信号処理の概略
構成図である。

【図５】従来のアナログフィルタの概略構成図である。

【図６】従来のオペアンプを用いたアナログフィルタの
概略構成図である。

【図７】従来の課題を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ デジタル処理式信号抽出回路 ３ 第１の単安定マルチバイブレータ ５ ＮＯＴ回路 ７ 第２の単安定マルチバイブレータ ９ Ｄーフリップフロップ １１ ＯＲ回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定間隔をおいて送出される有効なデー
   タを入力信号とし、該入力信号から有効なデータのみを
   抽出するデジタル処理式信号抽出装置において、 前記入力信号を入力し、該入力信号が入力する毎に、前
   記有効なデータの最小パルス幅の所定分のパルス幅を第
   １の出力信号として発振する第１の発振手段と、 前記入力信号を入力し、該入力信号が入力する毎に、前
   記第１の出力信号に対して、位相が異なる前記パルス幅
   の第２の出力信号を発振する第２の発振手段と、 前記
   第１の発振手段からの第１の出力信号と前記第２の発振
   手段からの第２の出力信号との論理和を送出する論理和
   手段と、 前記論理和手段からの論理和をとった出力信号と、前記
   入力信号とを入力し、該入力信号が入力しているとき、
   前記論理和をとった出力信号が入力したときは、該出力
   信号が再度入力するまで、前記入力信号の論理状態を出
   力とするフリップフロップ手段とを有することを特徴と
   するデジタル処理式信号抽出装置。
2. 【請求項２】 前記第１の発振手段は、前記入力信号を
   クロック端子に入力し、該クロック端子の状態がＬレベ
   ルからＨレベルに変わったとき、前記パルス幅の前記第
   １の出力信号を送出する再トリガ機能の第１のマルチバ
   イブレータであり、 前記第２のの発振手段は、 前記入力信号を反転させるＮＯＴ回路と、 前記ＮＯＴ回路の反転させられた出力をトリガ端子に入
   力し、該トリガ端子の状態がＬレベルからＨレベルに立
   ち上がる毎に、前記パルス幅の第２の出力信号を送出す
   る再トリガ機能の第２の単安定マルチバイブレータとか
   らなることを特徴とする請求項１記載のデジタル処理式
   信号抽出装置。
3. 【請求項３】 前記フリップフロップ手段は、 前記入力信号の論理がＨレベルからＬレベルに変わった
   後に、前記クロック端子への前記論理和手段からの出力
   信号がＬレベルからＨレベルに変わったときは、直ちに
   出力をＬレベルに維持することを特徴とする請求項１又
   は２記載のデジタル処理式信号抽出装置。
4. 【請求項４】 前記第１及び第２の発振手段に設定され
   るパルス幅は、前記有効なデータのパルス幅以下で、か
   つ前記有効なデータ以外の高周波のパルス幅以上にされ
   ていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のデジ
   タル処理式信号抽出装置。