-
Impulsentzerrer mit Start-Stop-Synchronisierung Die Erfindung betrifft
einen Impulsentzerrer mit Start-Stop-Synchronisierung, wie er z. B. für die Entzerrung
eines Fernschreibsignals verwendet wird.
-
Bei einer derartigen bekannten entzerrenden Schaltungsanordnung ist
eine Taktimpulszähleinrichtung vorgesehen, die durch ein in Abhängigkeit vom Eintreffen
eines Anlaufschrittes eingeschaltetes bistabiles Schaltglied freigegeben wird, so
daß sie durch von einem ununterbrochen arbeitenden Impulsgenerator gelieferte Taktimpulse
impulsweise weitergeschaltet werden kann und dabei innerhalb jedes Telegraflerschrittes
je einen Umlauf ausführt, bei dem jeweils ein in der Nähe der Sollmitte des betreffenden
Schrittes liegender Taktimpuls als Abtastimpuls wirksam wird. Dadurch, daß die Schritte
der empfangenen Telegrafiersignale stets in der Nähe der vom Eintreffen des Anlaufschrittes
her gemessenen Sollschrittmitte abgetastet werden, soll erreicht werden, daß auch
solche Signale, deren Schrittflanken gegenüber der Sollage bis zu einem gewissen
Ausmaß, d. h. innerhalb des sogenannten Verzerrungsspielraumes, phasenverschoben
sind, noch richtig abgetastet und weitergegeben werden. Bei diesen nach dem Abzählprinzip
arbeitenden, entzerrenden Abtastanordnungen werden Taktimpulsfrequenzen von einem
Vielfachen der Schrittfolgefrequenz benötigt, um trotz größerer Phasenabweichungen
der Stirnflanke der Impulse von ihrer Sollage ein zuverlässiges Arbeiten zu gewährleisten.
-
Bekanntlich sind bei derartigen Schaltungen dem Impulsgenerator Schaltglieder
zur Erzeugung von Rechteckimpulsen zugeordnet, die auch beim Empfang eines verstümmelten
Signals stets eine der Solllänge entsprechende Dauer aufweisen. Es ist auch bekannt,
zur Entzerrung eine bistabile Kippschaltung zu verwenden, die durch von der Mittenabtastung
abgeleitete Steuerimpulse gesteuert wird. Hierbei wird der bistabile Kippschalter
beim Auftreten des Anlaufschrittes eingeschaltet und bei der Abgabe des letzten
Abtastimpulses in dessen Mitte zurückgestellt. Zum Einschalten dient ein Eingangsschalter,
der seinerseits einen die Rückstellung in die Ruhelage bewirkenden Umlaufschalter
einschaltet.
-
Den bekannten Entzerrungsschaltungen ist gemeinsam, daß zwar dauernd
schwingende Impulsgeneratoren zur Erzeugung der weiterzugebenden Signale verwendet
werden, daß deren Phase jedoch unverändert bleibt. Um dennoch eine möglichst genaue
Mittenabtastung und damit eine einwandfreie Entzerrung zu erzielen, ist es bei diesen
Schaltungen, wie bereits erwähnt, notwendig, die Frequenz des Impulsgenerators um
ein Vielfaches höher als die der Abtastimpulse zu wählen und dann mit Hilfe von
bekannten Zählerketten entsprechend wieder zu teilen, wobei der Frequenzteiler von
der Stirnflanke des Anlauf- oder Startimpulses gestartet wird. Es ist ohne weiteres
ersichtlich, daß der Phasenunterschied zwischen den Abtastimpulsen und dem Eingangssignal
im ungünstigsten Fall gleich der Periode der Steuerfrequenz ist, d. h. daß die Phasenverzerrung
um so kleiner ist, je höher die Frequenz des Impulsgenerators liegt. Abgesehen von
dem durch die hohen Frequenzen und die benötigten Frequenzteiler erhöhten Aufwand,
kann eine völlige Unterdrückung von Phasenunterschieden nicht auf diese Weise erreicht
werden.
-
Um diesen zusätzlichen Aufwand zu vermeiden und das Auftreten von
Phasenunterschieden ganz auszuschalten, geht die Erfindung von einem Impulsentzerrer
mit Start-Stop-Synchronisierung aus mit einer bistabilen Eingangsschaltung zur Auswertung
der Polarität der empfangenen Fernschreibzeilen, einer durch von der Mittenabtastung
abgeleitete Steuerimpulse gesteuerten bistabilen Entzerrungskippschaltung und einem
Impulsgenerator mit Schaltgliedern zur Erzeugung von Rechteckimpugsen mit einer
der Sollänge entsprechenden Dauer. Diese Schaltung wird gemäß der Erfindung dadurch
weitergebildet, daß ein Synchronisierkreis, der aus zwei monostabilen Kippkreisen
besteht, die derart geschaltet sind, daß während der durch die Zeitkonstante des
ersten Kippkreises gegebenen Zeit die Synchronisierung gesperrt ist und durch die
Zeitkonstante des zweiten Kippkreises die Länge des Synchronisierimpulses gegeben
ist, dauernd an den schwingenden Impulsgenerator geschaltet ist und daß beim Empfang
der Stirn jedes Startimpulses die Schwingungen
des Impulsgenerators
durch den Synchronisierimpuls von dem zweiten Kippkreis in die für die Mittenabtastung
erforderliche konstante Phasenlage im Verhältnis zum ankommenden Fernschreibzeichen
gebracht werden, in dem die Schwingungen des Impulsgenerators für die Dauer des
Synchronisierimpulses, die jedenfalls kürzer als eine Periode der Impulsgeneratorschwingungen
ist, unterdrückt werden und nach Beendigung des Synchronisierimpules wieder einsetzen.
-
Bei der Erfindung wird also die Phase der Steuerfrequenz des Impulsgenerators
unmittelbar beeinflußt, um eine genaue Mittenabtastung zu gewährleisten. Diese Steuerfrequenz
braucht daher nicht höher als die Frequenz der Telegrafierimpulse zu sein, so daß
eine nachträgliche Frequenzteilung in Fortfall kommt. Dadurch verringert sich nicht
nur der schaltungsmäßige Aufwand, sondern es wird vor allem auch eine vollkommene
Phasenübereinstimmung erreicht.
-
Zweckmäßigerweise ist die Schaltung so getroffen, daß der Impulsgenerator
aus einem Paar von Transistoren in Basisschaltung mit geerdetem Emitter besteht,
deren Kollektoren miteinander verbunden und über einen Begrenzungswiderstand an
die Primärwicklung des Kopplungstransformators angeschlossen sind, dessen einseitig
geerdete Sekundärwicklung über einen anderen Begrenzungswiderstand an die Basis
eines der beiden Transistoren derart angeschlossen ist, daß sie als frequenzabhängige
positive Rückkopplung wirkt, und daß die Kollektoren der beiden Transistoren gleichzeitig
unmittelbar mit dem Eingang eines zweifachen T-Gliedes verbunden sind; das aus Widerständen
und Kondensatoren besteht und dessen Ausgang unmittelbar an die Basis eines der
beiden Transistoren angeschlossen ist, mit welchem auch die Sekundärwicklung des
Kopplungstransformators zur Ausbildung der frequenzabhängigen negativen Rückkopplung
verbunden ist, wobei der Nullpunkt des zweifachen T-Gliedes zusammen mit dem von
dem Begrenzungswiderstand abgewendeten Ende der Primärwicklung des Kopplungstransformators
an die Kollektorspannungsquelle angeschlossen ist.
-
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen für
ein Ausführungsbeispiel eines bekannten Impulsentzerrers und für ein Ausführungsbeispiel
des neuen Impulsentzerrers erläutert.
-
Fig. 1 bis 4 zeigen schematisch den Aufbau und die Wirkungsweise eines
bekannten Entzerrers; Fig. 5 ist ein Bockschaltbild der Entzerrungsschaltung gemäß
der Erfindung; Fig. 6 zeigt Einzelheiten der Erfindung, und Fig. 7 zeigt die Spannungsverläufe
in einigen wichtigen Punkten der Entzerrungsschaltung gemäß der Erfindung.
-
In Fig. 1 ist der Eingangskreis. A mit dem Entzerrerkreis B verbunden.
Parallel hierzu ist der Impulsgenerator C angeordnet. Dass Prinzip der Impulsentzerrung
ist in Fig. 2 in drei zeitabhängigen Diagrammen veranschaulicht, von denen a den
Verlauf der ankommenden Fernschreibimpulse, b die Form und zeitliche Reihenfolge
der Steuerungsimpulse und c die Form der aus dem Entzerrungskreis austretenden Impulse
darstellt.
-
Mit Rücksicht auf die Start-Stop-Synchronisierung muß der Impulsgenerator
C (Fig. 1) derart angeordnet werden, daß im Augenblick des Synchronisiervorganges,
d. h. am Anfang des Startimpulses, dieser Generator von dem Eingangskreis A ausgelöst
wird, um dann mit einer gewissen Verzögerung TZ (Fig. 2) die nötige Zahl der Steuerimpulse
auszusenden, welche den Entzerrungskreis steuern. Die erforderliche Verzögerung
muß im Hinblick auf die Erzielung eines möglichst großen Verzerrungsspielraumes
derart gewählt werden, daß sich die Steuerimpulse b (Fig. 2) in dem theoretischen
Mittelpunkt der Eingangsimpulse a (Fig. 2) befinden. Die Zahl der Steuerimpulse
gleicht in der Regel der Impulszahl der Start-Stop-Impulsfolge. So sind z. B. für
die Entzerrung eines Fernschreibsignals sieben Steuerimpulse vorhanden (Startimpuls,
fünf Kombinationsimpulse und Stopimpuls). Das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden
Steuerimpulsen gleicht der Länge der Impulseinheit. Die genaue Einhaltung dieses
Intervalls bestimmt die Güte der Ausgangsimpulse c (Fig. 2).
-
Der Entzerrungskreis B ist in üblicher Weise eine elektronische Flip-Flop-Schaltung,
also eine bistabile Multivibratorschaltung, die derart geschaltet ist, daß sie im
Augenblick des Einwirkens des vom Impulsgenerator kommenden Steuerimpulses in denjenigen
Zustand umkippt, der mit dem Zustand des Eingangskreises übereinstimmt.
-
Der übliche Aufbau des Impulsgenerators C (Fig: 2) ist in Fig. 3 veranschaulicht.
Die entsprechenden Spannungsverläufe sind in Fig. 4 in zeitabhängiger Darstellung
veranschaulicht: Der Oszillator D stellt die zeitmessende Grundeinheit der gesamten
Schaltung dar. Die Ausgangssspannung des Oszillators D steuert den Impulsformerkreis
E, der die sinusförmige Ausgangsspannung d (Fig. 4) des Oszillators D in rechteckförmige
Impulse e (Fig. 4) von gleicher Frequenz umwandelt. Im Diferenzierkreis E werden
aus dem rechteckförmigen Spannungsverlauf e (Fig. 4) die scharfen Ableitungsimpulse
f (Fig. 4) abgeleitet, die zeitlich mit den Stirnflanken des rechteckförmigen Verlaufes
e (Fig. 4) übereinstimmen. Es ist ersichtlich, daß der zeitliche Abstand der aufeinanderfolgenden
Steuerimpulse durch die Frequenz des Oszillators bestimmt ist. Die Verzögerung T,
des ersten Impulses ist von der Länge der ersten Häufte der Oszillatorspannungsperiode
abgeleitet, die unmittelbar nach der Einschaltung des Oszillators D folgt. Zur Ein-
und Abschaltung des Oszillators D dient der Schaltkreis H, der einerseits von dem
Eingangskreis A (Fig. 1) über den Eingang A und andererseits von dem Impulszähler
G gesteuert wird. Der Eingangskreis A (Fig. 1) steuert den Schaltkreis H in dem
Augenblick, in dem die Stirn des Startimpulses des ankommenden Fernschreibzeichens
auftritt, während der Zähler, mit Hilfe des Schaltkreises H, die Einstellung der
Oszillatorschwingungen bewirkt; nachdem die nötige Zahl der Impulse ausgesandt wurde.
Der Impulszähler G ist entweder ein direkt zählender Binär- oder Dezimalkreis, der
an die Abzahlung der nötigen Impulszahl angepaßt ist, oder dieser Kreis ist als
Zeitmeßeinheit konstruiert, welche die Messung der gesamten Zeitdauer der nötigen
Zahl der Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Steuerimpulsen vollführt. Nach
der Abschaltung beharrt der Oszillator im Ruhezustand, und zwar bis zur nächstfolgenden
Wiedereinschaltung durch einen Startimpuls.
-
Zur Erzielung der erforderlichen Güte des Ausgangsimpulses muß unbedingt
ein hochwertiger Oszillator mit ausgezeichneter Frequenzstabilität benutzt werden.
Dabei kann die richtige relative Lage
der Steuerimpulse im Verhältnis
zu den Fernschreibimpulsen nur dann gesichert werden, wenn die erste Schwingung
des Oszillators mit den darauffolgenden Schwingungen übereinstimmt; das bedeutet,
daß die Oszillatorschwingungen ohne etwaige Einschwingvorgänge einsetzen müssen.
Die gleichzeitige Erfüllung dieser beiden Bedingungen ist außerordentlich schwierig,
da stabile RC-Oszillatoren stets mit Einschwingungsvorgängen behaftet sind.
-
Hier Abhilfe zu schaffen, dient die nachfolgend beschriebene neue
Impulsentzerrerschaltung.
-
Die in Fig.5 gezeigte Schaltung dient zur Entzerrung der Fernschreibimpulse
bei einer Telegrafiergeschwindigkeit von 50 Baud. Der Kippkreis 1 K bildet den Eingangskreis
entsprechend dem Teil A in Fig.1, und der Kippkreis 2 K stellt den Entzerrungskreis
entsprechend dem Teil B in Fig.1 dar. Die Schaltung weist außerdem die zwei monostabilen
Multivibratoren3K und 4K auf. Beim Eintriffen des ersten Zwischenimpulses aus der
Eingangsleitung wird der Eingangskreis 1 K in die Lage 1 umgekippt. Dabei wird gleichzeitig
ein Impuls in den Multivibrator 3 K abgesandt. Der Multivibrator 3 K kippt gleichfalls
in die Lage 1 um und verbleibt in dieser Lage während der Dauer seiner Zeitkonstante,
das ist ungefähr 120 ms mit der entsprechenden Toleranz. In dem Augenblick, in dem
der Multivibrator 3 K kippt, wird auch der nächstfolgende monostabile Multivibrator
4K in die Lage l umgeschaltet. Der Multivibrator 4K beharrt ungefähr 5 bis 15 ms
lang in dieser Lage, wobei die einstellbare Zeit von der erforderlichen relativen
Lage der Steuerimpulse in bezug auf die ankommenden Fernschreibzeichen abhängt.
Solange sich der Multivibrator 4 K im Zustand 1 befindet, ist der Oszillator im
Impulsgererator G 1 abgeschaltet. Erst wenn der Kreis 4 K in den Ruhestand zurückgekehrt
ist, fängt der Oszillator wieder an zu schwingen. Mit Rücksicht darauf, daß die
Dauer der Oszillatorabschaltung nur kurz ist, wird der Oszillator nur in die richtige
Phasenlage in bezug auf den Augenblick des Auftretens der Stirnflanke des Startimpulses
synchronisiert. Der monostabile Multivibrator 3 K ist daher erforderlich, um die
übrigen negativen Impulse zu unterdrücken, die aus den ankommenden Fernschreibimpulsen
entstehen, , die zur Synchronisierung nicht benutzt werden sollen.
-
Einzelheiten der Erfindung sind an Hand der Schaltung eines Entzerrers
mit Transistoren in Fig. 6 gezeigt. Die zugehörigen Impulsverläufe sind in Fig.
7 dargestellt.
-
Die Entzerrungskette ist wie folgt geschaltet: Im Eingangskreis 1
K (Fig. 5) liegt das polarisierte Eingangsrelais 4. Die bistabile Kippschaltung
2K (Fig. 5) besteht aus einem Kippkreis mit Vorausbestimmung, in dem die Transistoren
T 1 und T 2
angeordnet sind. Dieser bistabile symmetrische Kreis ist
mit Hilfe der Widerstsände R 5 und R 6 derart modifiziert, daß er den durch den
Kontakt a des polarisierten Relais A bestimmten Zustand annimmt. Die Transistoren
T 3 und T4, die das Ausgangsrelais B steuern, folgen den Zuständen des Kippkreises
2K. Der Verlauf der ankommenden Fernschreibimpulse ist in dem Diagramm 1K (Fig:
7) veranschaulicht. Es handelt sich dabei um die Spannung an dem Kontakt
a in. der Lage T. Der Verlauf der Steuerimpulse ist in dem Diagramm
T5 (Fig. 7) gezeigt. Das Diagramm 2K (Fig. 7) zeigt den Verlauf der Zustände des
Kippkreises 2K, und zwar handelt es sich dabei um die Kollektorspannung des Transistors
T l. Dieser Verlauf stimmt auch mit dem Verlauf der abgehenden Fernschreibzeichen
überein.
-
Der Steueroszillator des Impulsgenerators wird durch die Oszillatorschaltung
des Transistors T9 mit einem selektiven zweifachen T-Glied gebildet. Der Oszillatorverstärker
ist als ein Kreis mit einer frequenzunabhängigen positiven Rückkopplung und gleichzeitig
mit einer negativen Rückkopplung ausgebildet. Dabei ist in dem Kanal der negativen
Rückkopplung ein selektiver Verlustvierpol eingereiht, dessen Dämpfung bei der Resonanzfrequenz
ihr Maximum erreicht. Aus der Zusammenwirkung beider Rückkopplungen ergibt sich
dann eine selektive Rückkopplung, deren Maximum mit der Resonanzfrequenz des selektiven
Verlustvierpols übereinstimmt. Zur Erzielung der positiven Rückkopplung dient der
Transformator Trl. Die negative Rückkopplung ist unmittelbar durch das zweifache
T-Glied verwirklicht, das aus den Widerständen R 37 bis R 41 und den Kondensatoren
C 5 bis C 7 besteht. Die negative Rückkopplung wirkt dabei zwischen dem Kollektor
und der Basis des Transistors T9. Die Schaltung enthält außerdem noch die Stabilisierungswiderstände
R 35 im Kollektorkreis und R 36 in dem Kreise der positiven Rückkopplung. In dem
zweifachen T-Glied sind die veränderlichen Widerstände R40 und R41 vorgesehen, die
zur genauen Einstellung der Frequenz dienen. Die Oszillatorausgangsspannung O (Fig.
7) wird in dem Transistor T 8 verstärkt und in dem aus den Transistoren
T 6 und T 7
bestehenden bistabilen Multivibrator auf einen rechteckigen
Verlauf transformiert. Der Verlauf der Kollektorspannung des Transistors T 6 ist
in dem Diagramm T 6 (Fig. 7) veranschaulicht. Die von dem Differenzierkreis des
Kondensators C 3 und des Widerstandes R 27 abgeleiteten und in dem Transistor
T 5 verstärkten Impulse T 5 (Fig. 7) werden über den Kopplungskondensator
C 2 dem durch die Transistoren T 1 und T 2 gebildeten Entzerrungskreis
zugeleitet.
-
Die Synchronisierkette besteht aus dem Schalttransistor T10, aus dem
durch die Transistoren T11, T12 gebildeten monostabilen Multivibrator und aus dem
durch die Transistoren T 13, T 1.4 gebildeten monostabilen Multivibrator.
Nach der Umlegung des Relaiskontaktes a in die Lage Z wird ein durch das Differenzieren
an dem Widerstand R 60 mittels des Kondensators C 12 erzeugter positiver Impuls
durch den Widerstand R 58 und die Diode L 1 dem Kollektor des Transistors T14 zugeführt,
um von hier über den Kopplungskondensator C 10 auf die Basis des Transistors T14
zu gelangen. Falls sich dieser Kreis im Ruhezustand befindet, wobei der Transistor
T 13 geöffnet ist, wird er unter Wirkung des eben erwähnten positiven Impulses aus
diesem Ruhezustand umgekippt, da der Transistor T 13 gesperrt wird. Während dieses
angeregten Zustandes ist der Transistor T14 geöffnet, die Impedanzverhältnisse in
dem Kollektorkreis des Transistors T 14 sind verändert, und die darauffolgenden,
von der Lage Z des Relaiskontaktes a abgeleiteten Impulse sind nicht imstande, den
Zustand des aus den Transistoren T 13 und T14 bestehenden Multivibrators zu ändern.
Die Dauer des angeregten Zustandes dieses Multivibrators ist darum nur durch die
im wesentlichen durch den Kondensator C 10 und den Widerstand R
54 gegebene Zeitkonstante dieses Kreises bestimmt. Der
Verlauf
der Kollektorspännung des Transistors T 13 ist durch das Diagramm T13 (Fig.7) veranschaulicht.
-
Beim Umkippen des aus den Transistoren T13 und T14 gebildeten Multivibrators
aus dem Ruhezustand entsteht an dem Kollektor des Transistors T 13 ein negativer
Impuls, der über den Widerstand R 55 und den Kondensator C 13 auf die Basis des
Transistors T 12 des zweiten aus den Transistoren T 11, T 12 bestehenden
monostabilen Multivibrators übertragen wird. Unter der Wirkung dieses negativen
Impulses wird dieser Multivibrator aus dem Ruhezustand in den angeregten Zustand
umgekippt, wobei die Dauer des angeregten Zustandes durch die im wesentlichen durch
den Kondensator C 9 und den Widerstand R 45 gegebene Zeitkonstante dieses Kreises
bestimmt ist. Der Schalttransistor T10 wird von dem Kollektor des Transistors T
11 mittels des Kopplungskondensators C 8 gesteuert. Die Kollektorspannung des Transistors
T 11 ist durch das Diagramm T 11(Fig. 7) veranschaulicht. Dieses Diagramm
zeigt zugleich die Länge der Zeitspannen, in denen der Oszillator abgeschaltet ist.
Die Abschadtdauer des Oszillators kann in gewissen Grenzen mit dem Widerstand R
44 geregelt werden.
-
Die eben beschriebene Schaltung kann durch Meßgeräte zur Strom- und
Spannungsüberwachung ergänzt werden. In diesem Falle ist der Entzerrer als selbständige
Einheit anwendbar, die ohne weiteres in die Vierdraht-Telegrafiefernleitung eingeschaltet
werden kann.
-
Im Vergleich mit den bisher bekannten Ausführungen der Impulsentzerrer
bietet der Entzerrer gemäß der Erfindung folgende Vorteile: a) Die Möglichkeit der
Übertragung der Gleichstromkriterien und der Wahlkriterien.
-
b) Bessere Frequenzstabilität.
-
c) Leichte Einstellung der relativen Lage der Steuerimpulse in bezug
auf die Telegrafiemodu-Tation (die Einstellung der richtigen Phasenlage , hat keinen
Einfluß auf die Frequenz).