Билет 28. Самосинхронизация и окно детектирования.
Функционирование любой цифровой системы обеспечивается наличием в ней специального синхронизирующего сигнала –тактовой частоты - с помощью которого производятся все операции внутри системы – переключение триггеров, перемещение битов по ячейкам памяти регистров, запись в оперативную память и т.д. Этот сигнал представляет собой последовательность импульсов, как правило, со скважностью 2. Чем выше частота задающего генератора, тем более высоким быстродействием обладает система.
В современных системах записи информации на носитель запись тактовая частота не записывается. В воспроизводящем устройстве имеется своя собственная система, способная сформировать последовательность импульсов, скорость следования которых равна скорости следования битов считываемой информации. Такая система называется системой тактовой синхронизации.
Скорость потока входных данных постоянно меняется вследствие неравномерности перемещения носителя, следовательно тактовая частота либо отстает либо опережает сигнал по фазе. Такое отставание или опережение может происходить только в пределах половины периода тактовой частоты в одну и в другую сторону от точки оптимального фазового соотношения (рис. 1.2), т.е. ±Т/2, где Т –период канальной тактовой частоты. Если рассогласование будет больше, то произойдет срыв синхронизации и последующая информация будет искажена. Промежуток времени, в пределах которого допустимы фазовые сдвиги между потоком данных и тактовой частотой, называется окном детектирования tw. Окно детектирования всегда равно периоду тактовой частоты Т (или ±Т/2).
Для того чтобы обеспечить формирование внутренней тактовой частоты и поддерживать заданное фазовое соотношение между битами данных и тактовыми импульсами используют схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Источником тактовой частоты здесь является генератор, управляемый напряжением (ГУН). Управляющее напряжение вырабатывается фазовым дискриминатором, который производит оценку разности между моментами появления перепадов уровня в потоке данных (0-1 или 1-0) и моментами формирования одного из фронтов импульса тактовой частоты. От величины этой разности зависит величина напряжения, которое подается на управляющий вход ГУН, и изменяет его частоту в направлении уменьшения фазовой ошибки. Примерная схема системы тактовой синхронизации с петлей ФАПЧ, выполняющей роль формирователя тактовой частоты и устройства идентификации (стробирования) считанных данных, показана на рис.1.3.
Система тактовой синхронизации хорошо работает при отсутствии длинных нулей и единиц (т.к. она реагирует на изменение уровня входного сигнала). Следовательно надо преобразовать данные в такую форму, которая предполагала бы достаточно частое формирование перепадов уровня в полученной последовательности - независимо от того, насколько велико число подряд следующих «нулей» и «единиц» в исходных данных. Последовательности такого вида называются самосинхронизирующимися.