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Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung zur Gewährleistung von in ihrer minimalen und maximalen Impulslänge begrenzten, gegenüber zu unterscheidenden andern kürzeren oder längeren
Impulsen abgegrenzten Signalimpulsen am Ausgang des Modulators eines impulsdauermodulierten
Mehrkanalsystems, insbesondere für eine über Licht- oder Infrarotstrahlung erfolgende Zeit- multiplexsignalübertragung, mit einem Sammelkanaleingang zur Einspeisung von frequenzbegrenzten niederfrequenten Signalspannungen in einen die Länge der Signalimpulse durch Vergleich der
Signalspannung mit einer definierten Sägezahnspannung bestimmenden Spannungskomparator.
Da der Bereich der am Eingang des Modulators eingespeisten Signalspannungen frequenz- und spannungsmässig begrenzt ist, liegt die Dauer der Signalimpulse am Modulatoraus- gang innerhalb bestimmter Grenzen. Bei Überschreiten dieser Grenzen liegt offenbar ein Schaltungs- fehler bzw. ein Bauteileausfall vor. Die vom Modulator gelieferten Impulsfolgen des impulsdauer- modulierten Mehrkanalsystems bestehen z. B. jeweils aus einem Synchronisierimpuls, dauermodulier- ten, je einem Kanal zuordenbaren Signalimpulsen und jeweils dazwischenliegenden in ihrer Dauer konstanten Impulspausen, wobei der Synchronisierimpuls kürzer als jeder Signalimpuls ist. Ein zu kurzer Signalimpuls könnte als Synchronisierimpuls ausgelegt werden, ein zu langer
Signalimpuls verlängert den Abtastzyklus und verringert so die Zahl der Abtastungen pro Zeit- einheit.
In der DE-OS 2825032 wird ein Niederfrequenz-Übertragungssystem beschrieben, bei dem frequenz-und amplitudenbegrenzte niederfrequente Signale mehrkanalig in Zeitmultiplex-Impuls- folgen ohne festen Pulsrahmen umgewandelt werden. Das Herz und zugleich eine Engstelle dieser
Einrichtung ist der Spannungskomparator, in dem die niederfrequenten Signalspannungen mit einer
Sägezahnspannung verglichen werden. Nachteilig ist bei der beschriebenen Einrichtung, dass die erforderlichen Synchronisierimpulse, die kürzer als jeder Signalimpuls (zwecks Erkennung) sind als Signalspannung über den Komparator laufen. Dieser Nachteil wird durch einen Synchronisier- nebenkreis behoben, wobei im Komparator eine obere und untere Signalspannungsgrenze ange- geben wird, und wobei Spannungswerte unter-der unteren Signalspannungsgrenze auszuschalten sind.
Für die Modulation ist es nur sinnvoll den vollen Bereich des Komparators für die Kanal- signale auszunutzen, wobei der Synchronisierimpuls kürzer als der kürzeste Signalimpuls ist. Dieser würde also im Bereich unter der unteren Signalspannungsgrenze liegen.
Bei Meinke, Gundlach :"Taschenbuch der HF-Technik", Springer Verlag 1962, S. 1195 und 1196 ist eine Spannungsklemmschaltung beschrieben im Zusammenhang mit einer Modulationsschaltung, jedoch nicht nachgewiesen. Mehrkanalsystemeinrichtungen mit Zeitmultiplexsignalübertragung besagter Art haben eingangsseitig in der Niederfrequenzaufbereitung wegen der vielen Kanäle einen immensen Bauteilaufwand, der zudem im an sich fehleranfälligeren Analogbereich der Einrichtung liegt. Es ist also eine Flut von Fehlermöglichkeiten gegeben. Wenn ein Niederfrequenzeingang so gestört ist, dass am Komparatoreingang eine zu hohe Spannung anliegt, so dass die Sägezahnspannung die Niederfrequenzspannung nie erreicht, kommt kein Signal am Komparatorausgang zustande.
Wenn die Niederfrequenzspannung so gestört ist, dass sie ständig kleiner als die kleinste Sägezahnspannung ist, so steht am Komparatorausgang ständig ein Signal an, so dass. nie ein Signalimpuls ausgegeben wird. Dadurch wird der Zyklus in der Impulsfolge unterbrochen. Wenn dies in einem Kanal erfolgt und auf die weiteren Kanäle nicht mehr weitergeschaltet wird, sind diese tot und zudem das ganze System gestört.
Bei John-Bergmann :"Die Fernmessung III", Verlag G. Braun, Karlsruhe 1963, S. 158, 160 und 161 ist eine Schaltung beschrieben, bei der ein Komparator mit einem Sägezahngenerator in einem Nebenzweig liegt und dort nur für die Synchronisierungserkennung vorgesehen ist. Der Bauteilaufwand erscheint hier unvernünftig gross und ist für die Zeit 1963 angemessen und zugeschnitten. Die Problemstellung hier ist die Überwachung, dass ein Impuls (Synchronisierimpuls) in einem gewissen Zeitfenster liegt. Dieses Problem wird vielfach auftauchen. Hier wird überwacht, ob Impulse innerhalb des Fensters liegen, wobei ausserhalb liegende Impulse nicht weiter verarbeitet werden. Die vorliegende Lösung ist für ein Empfangsfenster vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angeführten Nachteile zu beseitigen und zu gewährleisten, dass vom Modulator nur richtige Impulsfolgen abgegeben werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass durch Amplitudenbegrenzung der
Signalspannung am Sammelkanaleingang mittels einer Spannungsklemmschaltung - bestehend aus je einer zwischen einem Bezugspotential (Masse) und einem vorgegebenen positiven bzw. negativen
Potential liegenden Serienschaltung aus einer mit einem Kondensator überbrückten Zenerdiode und einem Vorwiderstand deren Serienteilerpunkt über eine entsprechend gepolte Diode mit dem Sammel- kanaleingang verbunden ist-eine Eingrenzung der Impulslänge am Ausgang des Spannungs- komparators erfolgt, und dass mittels zweier,
bei Einschalten der Sägezahnspannung im Spannungs- komparator und damit bei Beginn des Signalimpulses anzuregenden monostabilen Zeitstu- fen-deren eine eine Laufzeit grösser als die Impulsdauer des für die Abgrenzung und Erkennung der im Zeitmultiplex-System erforderlichen Impulsfolgen notwendigen Synchronisierimpulses und klei- ner als die Impulsdauer des kürzesten signalspannungsseitig eingegrenzten Signalimpulses am
Ausgang des Spannungskomparators hat und deren zweite eine Laufzeit hat, die geringfügig grösser ist als der maximalen Impulslänge des längsten signalspannungsseitig eingegrenzten Signal- impulses am Ausgang des Spannungskomparators entspricht, wo jeweils die eine monostabile Zeit- stufe an den ersten Eingang eines ODER-Gatters und die zweite monostabile Zeitstufe an den ersten Eingang eines UND-Gatters angeschlossen ist,
- eine sichere Abgrenzung der Signalimpulse gegenüber den Impulsen aus unzulässiger Signaldauer erfolgt, und wobei an den Ausgang des Spannungskomparators der zweite Eingang eines der beiden Gatter und dem über den zweiten Eingang nachgeschaltet das zweite der beiden Gatter angeschlossen ist, dessen Ausgang den Modulatorausgang bildet.
Vorteilhaft ist hier, dass zur Überwachung, ob die Signalspannung am Modulatoreingang und daher auch am Eingang des Spannungskomparators innerhalb der vorgegebenen Spannungsgrenzen liegt, die zu verarbeitende Signalspannung durch eine Spannungsklemmschaltung sicher in die vorgesehenen Grenzen eingeengt wird, und dass zur Sicherung der zulässigen Impulsdauer am Ausgang des Spannungskomparators in einfacher Weise durch mitlaufende Zeitstufen unrichtige Impulsfolgen vermieden werden und vor allem ein Absinken der Signalimpulse unter eine bestimmte Dauer verhindert wird, wodurch eine Verwechslung zwischen Signalimpuls und Synchronisierimpuls vermieden wird, was sonst empfängerseitig eine fehlerhafte Kanalabtastung verursachen würde.
Von Vorteil ist auch, dass die vorgesehenen analogen und digitalen Bauteile einfache und wirtschaftliche Ergänzungen des Spannungskomparators sind, die mit dem Spannungskomparator als integrierter Bauteil zusammenfassbar sind.
In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemässe Lösung bei einem gestörten Kanal, bei dem keine Signalabgabe erfolgt, für den so gestörten Kanal ein Zwangsimpuls nach einer Dauer, die etwas grösser als der grösste mögliche Impulsabstand bei grösster Aussteuerung ist, abgegeben und nur der eine Kanal ist gestört und die weiteren Kanäle bleiben intakt, da durch diesen Zwangsimpuls der Ablaufzyklus der Impulsfolge erhalten bleibt. Bei der vorliegenden vorteilhaften Lösung wird zudem ein fälschlicherweise unterhalb vom Zeitfenster liegender Impuls an den unteren Zeitfensterrand geschoben und wenn fälschlicherweise bis zum Zeitpunkt des oberen Randes des Zeitfensters kein Impuls kommt wird ein Zwangsimpuls ausgelöst.
So werden ausserhalb des Fensters liegende oder ausgelassene Impulse an die Fensterränder gedrückt und zudem ankommende richtige Signale als impulsdauermodulierte Impulse richtig im Zeitfenster durchgelassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt Fig. l ein Beispiel des erfindungsgemäss ergänzten Spannungskomparators.
In Fig. 1 ist einem Spannungskomparator --KO-- eingangsseitig eine Spannungsklemmschaltung vorgeschaltet, die aus je einer Teilerschaltung zwischen Masse und positivem bzw. negativem Potential besteht und deren Teilerpunkte über je eine Diode --D1, 02-- einem Vergleichereingang des Spannungskomparators --KO-- zugeschaltet sind, wobei die Teilerschaltungen aus je einem Widerstand --R1, R2-- und in Serie dazu gegen Masse geschaltet je einer Parallelschaltung aus einer Zenerdiode --DZ1, DZ2-- und einem Kondensator--C1, 02--bestehen. Der Ausgang --Q-- des Spannungskomparators --KO-- ist an einen ersten Eingang eines ODER-Gatters --0-- angeschlossen, dessen Ausgang an den Eingang eines UND-Gatters --U-- angeschlossen ist,
wobei der Ausgang des UND-Gatters --U-- den Ausgang des erfindungsgemäss um eine Schutzschaltung erweiterten Spannungskomparators --KO-- bildet.
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Der zweite Eingang des ODER-Gatters --0-- ist an den Ausgang einer ersten monostabilen Zeitstufe Tl angeschlossen, deren Laufzeit grösser als die Impulsdauer des Synchronisierimpulses und kleiner als die Impulsdauer des kürzesten Signalimpulses ist. Der zweite Eingang des UND-Gatters --U-- ist an den Ausgang einer zweiten monostabilen Zeitstufe T2 angeschlossen, deren Laufzeit grösser als die Impulsdauer des längsten Signalimpulses ist. Die Eingänge der monostabilen Zeitstufen Tl, T2 sind mit dem Eingang des für den Spannungskomparator --KO-- erforderlichen Sägezahnspannungsgenerators --S-- zusammengeschaltet, wobei der Sägezahnspannungsgenera- tor-S-mit seinem Ausgang an den zweiten Vergleiohereingang des Spannungskomparators --KO-- angeschlossen ist.
Der Sägezahnspannungsgenerator --S-- und die beiden monostabilen Zeitstufen Tl, T2 werden vom Modulatorausgang aus bei Durchschalten der Signalspannung eines jeden Kanals ausgelöst.
Durch die zu Beginn jeder Abtastung angeregten monostabilen Zeitstufen Tl, T2 wird verhindert, dass die Signalimpulse unter eine bestimmte Dauer sinken, wodurch unrichtige Synchroniserimpulse abgegeben würden bzw. dass zu lange Signalimpulse abgegeben werden, die zu unzulässig langen Zwischenzeiten zwischen den Abtastungen der Signalspannungen der einzelnen Kanäle führen würden., Ist der überprüfte Signalimpuls kleiner als durch die erste monostabile Zeitstufe Tl zugelassen, so wird von dieser ein Ersatzimpuls abgegeben.
Zur Erläuterung der Spannungsklemmschaltung ist festzuhalten, dass, wenn die Eingangssignalspannung positiver bzw. negativer als die Durchbruchsspannung der Zenerdiode-DZ1 bzw.
DZ2-- wird, die Dioden-Dl bzw. D2-- zu leiten beginnt, wodurch die Eingangssignalspannung begrenzt wird. Dadurch wird der Spannungskomparator-KO-vor zu hohen Eingangsspannungen geschützt und die von diesem abgegebenen Signalimpulse können eine gewisse Impulsdauer nicht über-bzw. unterschreiten.
Unter Ausklammerung des Sägezahngenerators-S-- und der Zenerdioden-DZ1, DZ2-- und allenfalls der monostabilen Zeitstufen Tl, T2 ist die erfindungsgemässe Einrichtung in vorteilhafter Weise als integrierter Schaltkreis zu erstellen.