Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer mit dem empfangenen Signal synchronisierten Taktim pulsfolge in einem Empfänger oder Repeater für telegraphische Synchronübertragung. Bei Synchronübertragung können Zeichenwechsel jeweils nur zu bestimmten Zeitpunkten auftreten, die voneinander einen konstanten Abstand haben.
Zum Empfang der Zeichen wird im Empfänger eine Taktimpulsfolge erzeugt, wobei der Impulsabstand gleich dem genannten konstanten Abstand ist. Dieser Impulsgenerator wird durch die Zeichenübergänge der empfangenen Impulsfolge synchronisiert.
Es sind Anordnungen bekannt, bei welchen aus den Übergängen der empfangenen Signale kurze Impulse abgeleitet und diese mit den durch einen Impulsgenerator erzeugten Impulsen in der Phase verglichen werden. Bei Phasenabweichun- gen wird ein Fehlersignal erzeugt, das die Frequenz des Impulsgenerators verstellt, bis die richtige Phasenlage wieder hergestellt ist.
Diese Anordnung ist zwar für Empfänger gut brauchbar, jedoch für Leitungsverstärker (Repeater), wie sie bei Übertragungsverfahren mit sehr hohen Impulsfrequenzen, z. B. bei PCM, in grosser Zahl Verwendung finden, sehr aufwendig.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Taktgenerator anzugeben, welcher einen wesentlich verringerten Aufwand benötigt Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine bistabile Schwellwertschaltung, deren Ausgang über ein RC-Glied auf den Eingang rückgekoppelt ist, derart, dass sie eine Rechteck- spannung abgibt, deren Frequenz ohne äussere Beeinflussung etwa gleich der Übertragungsfrequenz ist, und durch eine monostabile Kippschaltung, welche durch Signalübergänge ausgelöst wird und Reckteckimpulse erzeugt, deren Impulsdauer zwischen Einviertel- und Dreiviertel-Taktzeiten liegt, und durch einen Widerstand, welcher den Ausgang der monostabilen Kippschaltung mit dem Eingang der bistabilen Schwellwertschaltung verbindet.
Im folgenden wird anhand der Figuren eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung beispielsweise er läutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Blockschaltung der Vorrichtung,
Fig. 2a-2e Spannungsverläufe, welche im Betrieb derselben auftreten.
In Fig. 1 ist 1 der mit der ankommenden Leitung verbundene Eingang, der ein Signal der Signalelementdauer T0 führt und mit dem Eingang eines Univibrators (einer monostabilen Kippschaltung) 2 verbunden ist, welche für jeden Signalübergang in einer bestimmten Richtung oder in beiden Richtungen einen Ausgangsimpuls der Dauer To/2 erzeugt.
3 ist eine Schmitt-Trigger-Schaltung, an deren Ausgang der Wert 1 auftritt, wenn der Eingang unter einen unteren Grenzwert fällt und an deren Ausgang der Zustand 0 auftritt, wenn die Eingangspannung über einen oberen Grenzwert steigt. Dabei ist die dem Wert 1 entsprechende Spannung positiver als die dem Wert 0 entsprechende.
Der Ausgang des Schmitt-Triggers ist über ein RC-Glied 4, 5 zum Eingang rückgekoppelt, so dass er als Kippschwinger wirkt, der am Ausgang 7 eine Rechteckspannung erzeugt, die die gewünschte Taktimpulsfolge darstellt. Ausser durch die Grenzwerte und die Ausgangsspannungen ist die Frequenz der Rechteckspannung nur durch die Zeitkonstante RC gegeben, sofern der innere Widerstand des Schmitt-Triggers als unendlich angesehen werden kann. Der Eingang des Schmitt-Triggers ist ausserdem über einen Widerstand 6, welcher in der Regel grösser ist als der Widerstand 4, an den Ausgang des Univibrators 2 angeschlossen, wodurch in noch näher zu beschreibender Weise die Schwingung des Rechteckgenerators synchronisiert wird.
Die Taktimpulsfolge wird in bekannter \Ni ise zum Erkennen und Regenerieren der Eingangssignale verwendet. Zu diesem Zweck ist der Ausgang des Schmitt-Triggers mit dem Auslöseeingang eines Flip-Flops 8 verbunden, der bei einem Übergang von 1 auf 0 an seinem Auslöseeingang auf die Stellung gebracht wird, die der Eingangsspannung auf Leitung 1 entspricht. Am Ausgang 9 dieses Flip-Flops wird das regenerierte Signal abgenommen.
Die Spannungszeitdiagramme der Fig. 2a-2e erläutern die Wirkungsweise der Schaltung. Fig. 2a zeigt das Eingangssignal mit der Signalelementzeit To. Der einzige gezeichnete Impuls dauert vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t5. Der O-l-Übergang des Signals bei t3 löst den Univibrator 2 aus; dieser erzeugt einen positiven Impuls der Länge Tod2, welcher von t3 bis t4 dauert (Fig. 2b).
Die Fig. 2c... 2e zeigen jeweils oben die Spannung am Eingang und unten in einem anderen Massstab die Spannung am Ausgang des Schmitt-Triggers 3. Dabei ist zu beachten, dass die Amplitude der Ausgangsspannung U4 wesentlich grösser ist als die der Eingangsspannung U3.
Die Ausgangsspannung U4 geht jeweils zu den Zeitpunkten tell, tal,, t15 bzw. t21, t23 usw. von 0 auf 1, zu den Zeitpunkten t12, t14 bzw. t22 usw. von 1 auf 0. Die Eingangsspannung hat einen steigenden Verlauf, wenn der Ausgang auf 1, einen fallenden Verlauf, wenn der Ausgang auf 0 ist. Nimmt man an, dass die Amplitude der Dreieckspannung U3 kleiner ist und in der Nähe von 0 liegt, dass die beiden Werte der Ausgangsspannung U4 gleichen Betrag, aber verschiedene Vorzeichen haben, so ist die Anstiegszeit gleich der Abfallzeit von U3, und U4 stellt eine symmetrische Rechteckspannung dar. Die Kippschwingung des Rechteckgenerators wird durch die Ausgangsspannung U2 des Univibrators nicht beeinflusst, wenn dieser auf 0 ist.
Ist er jedoch auf 1, so wird der Anstieg der Dreieckspannung U3 beschleunigt und der Abfall verlangsamt.
Bei einer bestimmten Lage des Impulses U2, so, dass er etwa zur Hälfte mit dem Anstieg, zur Hälfte mit dem Abfall von U3 zusammenfällt (Fig. 2c), heben sich seine Wirkungen auf den Anstieg und den Abfall aus und die Periodenlänge von U3 bleibt unverändert.
Geht der Rechteckgenerator jedoch vor im Vergleich zur Signalspannung (Fig. 2d), so ist die Zeit t,... t24, während der der Anstieg beschleunigt wird, kleiner als die Zeit ...... t4, während der der Abfall verlangsamt wird, wodurch sich eine Verlängerung der Periode und damit eine Verzögerung der Rechteckspannung ergibt. Das Gegenteil ist der
Fall, wenn der Taktimpulsgenerator nachgeht (Fig. 2e): Hier ist die Zeit t3... t34 zur Beschleunigung des Anstiegs wesentlich grösser als die Zeit34... t4 zur Verlangsamung des Abfalls, so dass eine Kürzung der Periode resultiert. In den Fig.
2d und 2e ist gestrichelt gezeichnet der Verlauf von U3 ohne Impuls U2 und ausgezogen mit dem Impuls U2. Auf diese Weise verschiebt sich die Phase des Taktgenerators, bis die Verhältnisse der Fig. 2c erreicht werden. Die Abta stung des Signals erfolgt mittels Flip-Flop 8 zur Zeit t,4.
Diese Zeit lässt sich mittels eines weiteren Schmitt-Triggers mit RC-Eingang ohne weiteres in die Mitte des Zeichenele ments verschieben.
Die günstigste Lage für die Impulse U2 ist gleich einer halben Taktzeit, jedoch arbeitet die Schaltung auch mit ande ren Impulslängen, wobei nur die Folgegeschwindigkeit bei
Frequenzänderungen und der Synchronisations- und Fangbe reich verkleinert wird.
Die Eingangsfrequenz kann auch ein Bruchteil oder ein
Vielfaches der Ausgangsfrequenz sein, wobei die Länge des
Impulses U2 stets etwa gleich der halben Ausgangstaktpe riode sein soll.
Eine solche Schaltung hat zur Voraussetzung, dass der nichtsynchronisierte Taktgenerator eine genügend konstante
Frequenz hat, so dass auch bei kurzzeitigem Ausbleiben des empfangenen Signals bzw. bei einem Signal ohne Übergänge zwischen beiden Zuständen sich die Phase der erzeugten Rechteckspannung nicht zu sehr gegen die Phase des Senders verschiebt, weil dies beim Wiedereinsetzen des Signals Übertragungsfehler zur Folge haben würde.
Ein derartiger frequenzkonstanter Taktgenerator kann mittels einer Schmitt-Schaltung gebaut werden, seidem derart tige Schaltungen ausführbar sind, die einen genügend hohen Eingangswiderstand haben und deren Ansprechschwellen nicht temperaturabhängig sind.
The invention relates to a device for generating a clock pulse sequence synchronized with the received signal in a receiver or repeater for telegraphic synchronous transmission. In the case of synchronous transmission, character changes can only occur at certain times that are at a constant distance from one another.
To receive the characters, a clock pulse sequence is generated in the receiver, the pulse spacing being equal to the aforementioned constant spacing. This pulse generator is synchronized by the character transitions of the received pulse train.
Arrangements are known in which short pulses are derived from the transitions of the received signals and these are compared in phase with the pulses generated by a pulse generator. In the event of phase deviations, an error signal is generated that adjusts the frequency of the pulse generator until the correct phase position is restored.
This arrangement is well usable for receivers, but for line amplifiers (repeaters), as they are in transmission processes with very high pulse frequencies, z. B. in PCM, are used in large numbers, very expensive.
It is an object of the invention to provide a clock generator which requires significantly less effort Frequency without external influence is approximately equal to the transmission frequency, and by a monostable multivibrator, which is triggered by signal transitions and generates rectangular pulses whose pulse duration is between one-quarter and three-quarter cycle times, and by a resistor that connects the output of the monostable multivibrator to the input the bistable threshold value circuit connects.
In the following, an embodiment of the device according to the invention is explained, for example, with reference to the figures. Show it:
1 shows a block diagram of the device,
2a-2e voltage profiles which occur during operation of the same.
In Fig. 1, 1 is the input connected to the incoming line, which carries a signal of the signal element duration T0 and is connected to the input of a univibrator (a monostable multivibrator) 2, which generates an output pulse for each signal transition in a certain direction or in both directions of duration To / 2 is generated.
3 is a Schmitt trigger circuit, at the output of which the value 1 occurs when the input falls below a lower limit value and at the output of which the state 0 occurs when the input voltage rises above an upper limit value. The voltage corresponding to the value 1 is more positive than the voltage corresponding to the value 0.
The output of the Schmitt trigger is fed back to the input via an RC element 4, 5, so that it acts as a relaxation oscillator, which generates a square-wave voltage at output 7, which represents the desired clock pulse sequence. Apart from the limit values and the output voltages, the frequency of the square wave voltage is only given by the time constant RC, provided that the internal resistance of the Schmitt trigger can be regarded as infinite. The input of the Schmitt trigger is also connected to the output of the univibrator 2 via a resistor 6, which is usually larger than the resistor 4, whereby the oscillation of the square-wave generator is synchronized in a manner to be described in more detail.
The clock pulse sequence is used in a well-known manner for recognizing and regenerating the input signals. For this purpose, the output of the Schmitt trigger is connected to the trigger input of a flip-flop 8, which is brought to the position corresponding to the input voltage on line 1 at a transition from 1 to 0 at its trigger input. The regenerated signal is picked up at the output 9 of this flip-flop.
The voltage timing diagrams of FIGS. 2a-2e explain the mode of operation of the circuit. 2a shows the input signal with the signal element time To. The only pulse drawn lasts from time t3 to time t5. The O-1 transition of the signal at t3 triggers the Univibrator 2; this generates a positive pulse of length Tod2, which lasts from t3 to t4 (FIG. 2b).
2c ... 2e each show the voltage at the input at the top and the voltage at the output of the Schmitt trigger 3 on a different scale at the bottom. It should be noted that the amplitude of the output voltage U4 is significantly greater than that of the input voltage U3 .
The output voltage U4 goes from 0 to 1 at times tell, tal ,, t15 or t21, t23 etc., and from 1 to 0 at times t12, t14 or t22 etc. The input voltage has a rising profile if the output at 1, a falling curve when the output is at 0. Assuming that the amplitude of the triangular voltage U3 is smaller and close to 0, that the two values of the output voltage U4 have the same magnitude but different signs, the rise time is the same as the fall time of U3, and U4 represents a symmetrical one The relaxation oscillation of the square-wave generator is not influenced by the output voltage U2 of the univibrator if it is at 0.
However, if it is at 1, the rise in triangular voltage U3 is accelerated and the fall slowed down.
At a certain position of the pulse U2, so that it coincides about half with the rise and half with the fall of U3 (Fig. 2c), its effects on the rise and fall are canceled out and the period length of U3 remains unchanged.
However, if the square wave generator is ahead of the signal voltage (FIG. 2d), then the time t, ... t24, during which the rise is accelerated, is less than the time ...... t4, during which the fall slows down which results in an extension of the period and thus a delay in the square wave voltage. The opposite is that
Case when the clock pulse generator slows down (Fig. 2e): Here the time t3 ... t34 to accelerate the rise is significantly greater than the time34 ... t4 to slow down the fall, so that the period is shortened. In fig.
2d and 2e, the course of U3 without pulse U2 and with the pulse U2 is drawn in dashed lines. In this way, the phase of the clock generator is shifted until the relationships of FIG. 2c are reached. The signal is sampled by means of flip-flop 8 at time t, 4.
This time can easily be shifted to the center of the drawing element using another Schmitt trigger with RC input.
The best position for the pulses U2 is equal to half a cycle time, but the circuit also works with other pulse lengths, with only the following speed at
Frequency changes and the synchronization and Fangbe rich is reduced.
The input frequency can also be a fraction or a
A multiple of the output frequency, where the length of the
Impulses U2 should always be approximately equal to half the output clock period.
The prerequisite for such a circuit is that the non-synchronized clock generator has a sufficiently constant
Frequency, so that even if the received signal is briefly absent or in the case of a signal without transitions between the two states, the phase of the generated square-wave voltage does not shift too much against the phase of the transmitter, because this would result in transmission errors when the signal is restored.
Such a frequency-constant clock generator can be built by means of a Schmitt circuit, since such term circuits can be executed which have a sufficiently high input resistance and whose response thresholds are not temperature-dependent.