DE1263842B - Schaltungsanordnung zum Regenerieren und Synchronisieren von Informationssignalen in einem Umlaufspeicher - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GlIc

Deutsche Kl.: 21 al - 37/58

Nummer: 1263 842

Aktenzeichen: R 35020IX c/21 al

Anmeldetag'. 25. April 1963

Auslegetag: 21. März 1968

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Regenerieren und Synchronisieren von Informationssignalen in einem Umlaufspeicher mit vorzugsweise akustischer Verzögerungsleitung für die nüllwertfreie Aufzeichnung, wobei die Informationssignale zwei verschiedene Pegel annehmen können.

Bei Urrilaüfspeichern oder Umlaufregistern mit Verzögerungsleitung, sogenannten Laufzeitspeichern, wird dem Eingang der Verzögerungsleitung ein Wort oder eine Bitkombination zugeführt, und das am Ausgang der Verzögerungsleitung erscheinende Wort wird dann durch geeignete elektronische Schaltungen aufgearbeitet, um anschließend erneut dem Eingang der Verzögerungsleitung zugeführt zu werden. Im Rückführzweig wird das Införmationssignal verstärkt, um die durch die Verzögerungsleitung eingeführte Dämpfung zu kompensieren, und anschließend wird das Informationssignal in seiner ursprünglichen Form wiederhergestellt oder regeneriert sowie synchronisiert. Eine eindeutige zeitliche Zuordnung des gespeicherten Wortes ist eine der wesentlichsten Anforderungen an ein solches System.

Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt bei solchen Laufzeitspeichern ist die maximale Speicherkapazität, d. h. die maximale Anzahl von Informationsbits, die in einer bestimmten Umlaufzeit gespeichert und im Umlauf gehalten werden können. Die Speicherkapazität eines Laufzeitspeichers hängt von der Art der Aufzeichnung der Information ab. Eine Möglichkeit, digitale Informationen aufzuzeichnen, ist das sogenannte »Zurück-auf-Null-Verfahren« (return-tozero- oder RZ-Verfahren), bei dem die binären Einsen durch Stromimpulse bestimmter, z. B. positiver Polarität dargestellt werden, während binäre Nullen durch Stromimpulse der entgegengesetzten, in diesem Fall also negativen Polarität dargestellt werden, oder bei dem binäre Einsen durch Stromimpulse und binäre Nullen durch die Abwesenheit von Stromimpulsen dargestellt werden. In beiden Fällen kehrt der Strom nach der Aufzeichnung eines Bits auf den Wert Null zurück.

Eine andere Möglichkeit ist das sogenannte »nullwertfreie Verfahren« (non-return-to-zero- oder NRZ-Verfahren). Unter diesem Begriff werden eine Reihe von Aufzeichnungsverfahren zusammengefaßt, bei denen der Strom zum Aufzeichnen der Information in entsprechender Weise umgeschaltet wird, wobei die Stromamplitude jedoch keine nennenswerte Zeitspanne auf dem Wert Null verbleibt.

Nullwertfreie Verfahren sind im allgemeinen vorzuziehen, da die Kapazität der Verzögerungsleitung Schaltungsanordnung zum Regenerieren und
Synchronisieren von Informationssignalen in
einem Umlaufspeicher

Anmelder:

Radio Corporation of America, New York, N. Y.

(V. St. A,)

Vertreter:

Dn-Ing. E. Sommerfeld,, Patentanwalt,

8000 München 23, Duhantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Robert Gong Moy, Haddonfield, N. J.;

Morton Silverberg, Riverton, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 11. Mai 1962 (193 923)

dann größer ist als bei Anwendung eines RZ-Aufzeichnungsverf ahrens.

Viele bekannte Laufzeitspeicher oder -register arbeiten mit akustischen Verzögerungsleitungen. Die Information wird dabei häufig als Bitfolge gespeichert, in der Impulse Einsen und die Abwesenheit von Impulsen Nullen kennzeichnen. Bei jedem Impuls liefert ein Leitungstreiber für die Dauer eines Bruchteils einer Mikrosekunde Hochfrequenzenergie an einen Wandler am senderseitigen Ende der Verzögerungsleitung. Nach einer der Gesamtverzögerung der Leitung entsprechenden Zeitspanne erreicht der so erzeugte akustische Impuls den Empfangswandler, der daraufhin eine Spannung abgibt, die wahrgenommen und verstärkt werden kann. Der verstärkte Impuls wird dann mittels eines Uhrimpulses durch eine Tor- oder Gatterschaltung geschleust und geformt und erneut in die Verzögerungsleitung eingespeist. Die gespeicherte Information läuft auf diese Weise ununterbrochen um und kann jeweils beim Wiedereinführen herausgelesen werden.

Man hat bisher magnetostriktiv© Quecksilber- und Ultraschall-Verzögerungsleitungen in Laufzeit- oder Umlaufregistern bzw. -speichern verwendet, die jedoch alle hinsichtlich der Temperaturstabilität sowie der Speicherkapazität zu wünschen übriglassen.

809 519/460

Das in F i g. 1 dargestellte Umlaufregister enthält eine Verzögerungsleitung 24, der ein nullwertfreies Informationssignal zugeführt wird. Die Verzögerungsleitung 24 kann eine Ultraschalleitung sein, beispielsweise eine Leitung mit einem festen Medium, wie geschmolzenem Silicium oder geschmolzenem Quarz (siehe beispielsweise »High Frequency Ultrasonic Delay Lines«, Solid State Journal, March 1961). Das nullwertfreie Signal (im folgenden kurz NRZ-

o Signal) kann beispielsweise von einem Magnetband stammen und einem Gatter 30 zugeführt werden, das Speicheradressierkreiseingänge besitzt. Das NRZ-Informationssignal ist durch irgendwelche geeigneten Mittel, wie einen Oszillator 12, mit einer Uhrimpuls-

herausgelesen werden kann. Das NRZ-Informationssignal umfaßt einen ersten Pegel, der die Binärziffer 1 darstellt, einen zweiten Pegel, der eine

Zudem konnte man Ultraschall-Verzögerungsleitungen bisher nur bei solchen Anlagen verwenden, die mit RZ- oder Zurück-auf-Null-Aufzeichnung arbeiten.

Die Erfindung hat -es sich daher zur Aufgabe gemacht, einen Umlaufspeicher oder ein Umlaufregister mit vorzugsweise akustischer Verzögerungsleitung so auszubilden, daß er sich für die Speicherung von Information nach dem nullwertfreien Aufzeichnungsverfahren eignet.

Das hierbei auftretende Problem besteht darin,
daß die Ausgangssignale der Verzögerungsleitung,
die in Form von jeweils Sinusperioden oder Sinushalbperioden für jeden Übergang zwischen den beiden möglichen Pegeln des Eingangssignals auftreten, 15 quelle synchronisiert, so daß die Information zeitlich einmal auf die ursprüngliche Form der Eingangs- richtig in das Register eingeschrieben und aus diesem signale zurückgebracht, d. h. regeneriert, und zum
anderen mit den Eingangssignalen in eine bestimmte
zeitliche Beziehung gebracht, d. h. synchronisiert

werden müssen. 20 binäre 0 darstellt und eine Übergangsflanke zwi-

' Um diese Aufgabe zu lösen, sieht die Erfindung sehen diesen beiden Pegeln. Fig. 3, α zeigt ein vor, daß der die nullwertfreien Informationssignale statisches oder NRZ-Signal.

empfangenden Verzögerungsleitung, die an ihrem Wenn das Gatter 30 aufgetastet ist, gelangt das

Ausgang für jeden Übergang zwischen den beiden Informationssignal zu einer Treiberstufe 22, die ein Pegeln des Informationssignals mindestens eine Halb- 25 Eingangssignal mit hohem Stromwert an die Verperiode einer Wechselschwingung mit einer der Rieh- zögerungsleitung liefert. Die Treiberstufe 22 kann tung des Übergangs entsprechenden Polarität erzeugt, ein bekannter, komplementärer Emitterverstärker ein Schmitt-Trigger nachgeschaltet ist, der an seinem sein (siehe z. B. R. Hurley, »Junction Transistor Ausgang die regenerierten Informationssignale liefert; Electronics«, Chapter 9, p. 184, Fig. 9.10). Das Ausdaß an den Ausgang des Schmitt-Triggers die Hin- 30 gangssignal der Treiberstufe 22 wird dem Eingang tereinanderschaltung zweier Dioden mit negativer der Verzögerungsleitung 24 zugeführt. Das Ausgangs-Widerstandscharakteristik mit ihrer Kathoden-Anoden-Verbindung angekoppelt ist; daß über dieses
Diodenpaar ein mit fester Kippfrequenz arbeitender
Multivibrator geschaltet ist, der die Dioden mit Im- 35
pulsen entgegengesetzter Polarität beliefert; und daß
an der Kathoden-Anoden-Verbindung der beiden
Dioden die synchronisierten Informationssignale in
Form bipolarer Signalimpulse abgenommen werden,

die nach erneuter Regenerierung dem Eingang des 40 Inversion des "Äusgangssignals der Verzögerungs-Umlaufspeichers wieder zugeleitet werden können. leitung bewirken kann. Als Breitbandverstärker kann Der Multivibrator wird dabei vorzugsweise durch ein rückgekoppelter, hochverstärkender Verstärker, eine im Megahertzbereich arbeitende frequenzkon- wie er in der Fernsehtechnik üblich ist, verwendet stante Impulsquelle synchronisiert. Als Dioden mit werden (siehe z. B. R. Hurley, »Junction Trannegativer Widerstandscharakteristik verwendet man 45 sistor Electronics«, Chapter 14, p. 269, Fig. 14-3). vorzugsweise Tunneldioden, die nach Art eines sym- Das Ausgangssignal des Breitbandverstärkers wird

metrischen Paares geschaltet und bistabil vorgespannt einem Schmitt-Trigger 28 zugeführt^ Der Schmittsind, so daß sie jeweils einen Niederspannungs- und Trigger 28 kann in einem leitenden und in einem einen Hochspannungszustand einnehmen können --, gesperrten Zustand arbeiten, was durch einen und berm Umschalten des Multivibrators mit dessen 50 Leitungs- bzw. Sperrschwellwert bestimmt wird. Der Kippfrequenz vom einen in den anderen stabilen Trigger 28 bleibt im leitenden Zustand, bis das Ein-Zustand geschaltet werden. gangssignal unter den Sperrschwellwert fällt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand Das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 28 wird

der Zeichnung nachstehend beschrieben. Es zeigt einer Synchronisierschaltung 10 zugeführt. Die Syn-

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Umlaufregisters 55 chronisierschaltung umfaßt eine Uhrimpulsquelle, z.B. gemäß der Erfindung, einen Oszillator 12, ferner einen durch den Oszillator

Fig. 2 ein Schaltbild einer Abfrage- und Syn- 12 gesteuerten, frei schwingenden Multivibrator 14 chronisierschaltung gemäß der Erfindung für den und einen Diodenkreis 16 mit einem Paar gekoppel-Umlauf eines nullwertfreien oder statischen Signals, ter Tunneldioden. Der Multivibrator 14 und der Fig. 3 eine graphische Darstellung des Verlaufes 60 Diodenkreis 16 werden in Verbindung mit Fig. 2 von Signalen, die im Betrieb des in F i g. 1 dargestell- noch genauer erläutert. Der Oszillator kann in be-

signal der Verzögerungsleitung 24 enthält für jeden Übergang des in Fig. 3, δ dargestellten NRZ-Signals mindestens eine Halbperiode einer Sinusschwingung. Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 24 wird einem Breitband- oder Videoverstärker 26 zugeführt, durch den die Dämpfung der Verzögerungsleitung, die etwa 60 db bei einer Frequenz von 20MHz beträgt, kompensiert wird und der eine

ten Registers auftreten,

Fig. 4 ein Schaltbild eines anderen Triggerkreises, der an Stelle emes Teiles der in Fig. 1 dargestellten Rückführschleife verwendet werden kann und

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Strom-Spannungs-Kennlinie des in F i g. 4 dargestellten Triggerkreises.

kannterWeise geschaltet sein (siehez.B. R.Hurley, »Junction Transistor Electronics«, Chapter 17, p. 319).

Dem Diodenkreis 16 wird sowohl das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 28 als auch das des Multivibrators 14 zugeführt. Das Ausgangssignal des Diodenkreises ist eine Reihe von Impulsen, die beide

Polaritäten annehmen können, wie in Fig. 3/ dargestellt ist, und die Polarität der jeweiligen Impulsgruppen wird durch die Übergangsflanke des NRZ-Signals vom Schmitt-Trigger 28 bestimmt. Die von den Dioden gelieferten Impulse haben außerdem die gleiche Frequenz wie die Uhrimpulse.

Das Ausgangssignal des Diodenkreises wird über einen Gleichspannungsverstärker 18, der eine hohe Eingangsimpedanz hat, auf einen zweiten Schmitt-Trigger 20 gekoppelt. Dieser zweite Schmitt-Trigger arbeitet wie der oben beschriebene erste Schmitt-Trigger, und sein Ausgangssignal stellt ein regeneriertes oder wiederhergestelltes NRZ-Signal dar, das durch die dem Diodenkreis zugeführten Uhrimpulse erneut synchronisiert worden ist.

Das wiederhergestellte NRZ-Signal vom zweiten Schmitt-Trigger 20 wird dem Gatter 30 zugeführt, das aufgetastet ist, so daß ein neuer Umlauf beginnt und so fort.

F i g. 2 zeigt den Aufbau des Schmitt-Triggers 28 und der Synchronisierschaltung 10 einschließlich Oszillator 12, Multivibrator 14 und Diodenkreis 16.

Der Schmitt-Trigger 28 enthält Transistoren 214, 216. Die Kollektorelektrode 130 des Transistors 214 ist über eine Versteilerungsspule 406 und einen Widerstand 86 an eine Klemme + V₁ einer Spannungsquelle und über einen mit einem Kondensator 54 parallelgeschalteten Widerstand 87 an die Basiselektrode 136 des Transistors 216 angeschlossen. Die Emitterelektrode 126 des Transistors 214 und die Emitterelektrode 134 des Transistors 216 sind über einen Widerstand 90 mit einem auf Bezugspotential liegenden Schaltungspunkt, der hier als Masse dargestellt ist, verbunden. Die Kollektorelektrode 132 des Transistors 216 ist über einen Widerstand 92 an die Klemme + V₁ der Spannungsquelle angeschlossen. Die Basiselektrode 136 des Transistors 216 liegt über einen Widerstand 88 an einer Klemme -F₁ einer Spannungsquelle.

Der Schmitt-Trigger wird an der Basiselektrode 128 des Transistors 214 durch das Potential an der Emitterelektrode 120 eines Transistors 212 gesteuert, die direkt an die Basiselektrode 128 angeschlossen und über einen Widerstand 82 mit der Klemme + V₁ verbunden ist. Die Kollektorelektrode des Transistors 212 liegt über einen Widerstand 84 an der Klemme — V₁ der erwähnten Spannungsquelle.

Der Transistor 212 ist durch einen aus Widerständen 78, 80, die in Reihe zwischen die Klemme + V₁ und Masse geschaltet sind, bestehenden Spannungsteiler so vorgespannt, daß er normalerweise leitet. Über einen Kondensator 52 wird das Ausgangssignal des in F i g. 1 dargestellten Breitbandverstärkers 26 auf die Basiselektrode 122 des Transistors 212 gekoppelt, die an den Verbindungspunkt der Widerstände 78, 80 angeschlossen ist. Die Kollektorelektrode 132 des Transistors 216 stellt die Ausgangsklemme des Schmitt-Triggers 28 dar und ist über einen Widerstand 96 an eine Signalklemme a des Diodenkreises 16 in der Synchronisierschaltung 10 angeschlossen.

Der Ausgang des Oszillators 12 ist mit dem Multivibrator 14 über einen Kondensator 40 gekoppelt, der an die Basiselektrode 102 eines Transistors 200 angeschlossen ist. Ein Widerstand 60 verbindet die Basiselektrode 102 des Transistors 200 mit Masse. Die Emitterelektroden 104, 110 der Transistoren 200 bzw. 210 sind über einen Widerstand 66 mit der Klemme -V₁ der Vorspannungsquelle verbunden. Die Transistoren 200, 210 sind über Kreuz miteinander gekoppelt, indem die Basiselektrode 102 des Transistors 200 über einen Kondensator 46 mit der Kollektorelektrode 106 des Transistors 210 und die Basiselektrode 108 über einen Kondensator 42 mit der Kollektorelektrode 100 gekoppelt sind.

Die Kollektorelektrode 100 des Transistors 200, die die Ausgangsklemme d des Multivibrators darstellt, ist über einen Widerstand 62 an die Klemme + V₁ der Spannungsquelle und über einen mit einem Widerstand 70 in Reihe geschalteten Kondensator 48 an die Anode 103 einer Tunneldiode 300 angeschlossen. Die Kollektorelektrode 106 des Transistors 210, die eine Ausgangsklemme e des Multivibrators 14 bildet, ist über einen Widerstand 64 mit der Klemme + V₁ und über einen mit einem Widerstand 76 in Reihe geschalteten Kondensator 50 an die Kathode einer Tunneldiode 310 im Diodenkreis 16 verbunden.

zo Die Tunneldiode 300 ist durch einen ihre Anode 103 mit der Spannungsquelle +V₁ verbindenden Widerstand 72 bistabil vorgespannt, d. h., sie hat zwei bistabile Arbeitspunkte. Die Kathode 105 der Tunneldiode 300 ist mit Masse verbunden. Die Tunneldiode 310 ist bistabil vorgespannt, indem ihre Kathode 107 über einen Widerstand 74 mit der Spannungsquelle — V₁ verbunden ist. Die Anode 109 der Tunneldiode 310 liegt an Masse. Die Anode 103 der Tunneldiode 300 ist über einen mit einem Kondensator 55 in Reihe geschalteten Widerstand 97 mit einer Stromversorgungsklemme c verbunden, die durch die Anode 111 einer Tunneldiode 314 gebildet wird. Die Kathode 107 der Tunneldiode 310 ist über einen mit einem Widerstand 94 in Reihe geschalteten Kondensator 56 mit einer Klemme b einer Stromquelle verbunden, die durch die Kathode 117 der Tunneldiode 312 gebildet wird.

Die Tunneldioden 312, 314 sind nach Art eines verriegelten oder synchronisierten Paares in an sich bekannter Weise in Reihe geschaltet; die Anode 115 der Tunneldiode 312 ist dabei mit der Kathode 113 der Tunneldiode 314 verbunden. Tunneldiodenschaltungen dieser Art sind beispielsweise in der französischen Patentschrift 1246 094 vom 27.1. 1960 (Erfinder Arthur W. Lo.) beschrieben.

Die in der Mitte zwischen den Tunneldioden 312, 314 liegende Signalklemme α erhält vom Schmitt-Trigger 28 ein Eingangsstromsignal und liefert ein Ausgangssignal in Form einer Reihe von bipolaren Impulsen. Die Klemme b ist mit Masse über einen Schwingkreis gekoppelt, der aus der Parallelschaltung einer Spule 400 mit einem Kondensator 58 besteht. Der Schwingkreis stellt eine Masseverbindung für die Tunneldiode 312 dar und ist auf die Frequenz der Verzögerungsleitung abgestimmt, er verhindert eine Belastung der Multivibrator-Tunneldioden-Schaltung. Die Klemme c ist über einen entsprechenden Parallelresonanzkreis, der eine Spule 402 und einen Kondensator 59 enthält und ebenfalls auf die Frequenz der Verzögerungsleitung abgestimmt ist, mit Masse verbunden.

Im Betrieb wird dem Eingang der Verzögerungsleitung 24 (F i g. 1) ein NRZ-Informationssignal zugeführt. Ein NRZ-Informationssignal ist beispielsweise in der Kurve« nach Fig. 3 dargestellt, es repräsentiert das Wort 11010001101, das in Umlauf gehalten werden soll. Das NRZ-Signal umfaßt einen Signalpegel m, der der Binärziffer 1 entspricht, einen

Signalpegel η, der der' Binärziffer O entspricht, Übergänge s vom Pegel h auf den Pegel m, also positiver Polarität, und Übergänge r der entgegengesetzten Polarität vom Pegel ffi. zum Pegel n.

Das Ausgangssignäl der Verzögerungsleitung ist in der Kurve b nach F i g; 3 dargestellt. Es enthält für jeden Übergang öder jede Impulsflanke des NRZ-Signäls mindestens eine Hälbperiöde einer Sinusschwingung. Die Polarität der sinusförmigen

12Ö des Transistors 212, die sich mit der Amplitude und Polarität des der Basis 122 zugeführten Signals ändern.

Vor dem Zuführen des in Fi g. 3, α graphisch dar-5 gestellten Wortes zur Verzögerungsleitung 24 wird der Schmitt-Trigger 28 in leitenden Zustand gebracht. Wenn das in Fig. 3₃ c dargestellte Signal der Basis 122 des Transistors 2l2 zugeführt Wird, erhöht die erste SinUshälb'schwingung, die dem Spannuiigs-

Halbschwingung entspricht der Polarität des Über- ro sprung r entspricht, den Stromflüß im Transistor 212. ganges öder Spannungssprunges, der die Verzöge- Die Spannung am Emitter 120 dieses Transistors rüngsleituhg zum Ansprechen gebrächt hätte^ Die wird dadurch stärker negativ, der Transistor 214 Kurve b nach Fig. 3 zeigt beispielsweise das An- wird infolgedessen noch weiter iri den Sperrbereich sprechen auf ein Signal, das die Bits IiOi darstellt. ausgesteuert, und der Schmitt-Trigger 28 verbleibt im Die Verzögerungsleitung spricht äüf den Übergang 5 15 bisherigen Leitungszüstand.

in Form einer 'vollen Periode einer Sinusschwingung Wenn sich die Polarität des in Fig. 3, C darge-

än, die eine positive Hälbschwingüng und eine nega^ stellten Signals ändert, nimmt der Stromflüß im tive Hälbschwittgüng ümfäßt₅ Und sie spricht auf den Transistor 212 ab, und Wenn er den Sperrschwell-Übergang r in Föftn einer vollen Periode einer Sinus=- wert χ unterschreitet, wird der Transistor 214 leitend, schwingung an, die jedoch umgekehrte Polarität be- 0.0 so daß der Transistor 216 gesperrt wird. Die Aüs-

sitzt.

Die Frequenz der informatkmssighale, die der Verzögerungsleitung zugeführt Werden, beträgt bei dem vorliegenden Beispiel 2OMHz und ist gleich dem Reziproken der maximalen Periode T (Kurve a in Fig. 3). Die Maximale Periode ist gleich dem Doppelten der Breite einer Zelle. Die Breite einer Zelle ist gleich der minimalen Zeit, in der das Signal zur Darstellung einer Binärziffer auf einem Pegel D d il

gangsspannung am Kollektor 132 des Transistors 216 entspricht der Binärziffer 1, wenn der Transistor 216 gesperrt ist und der Binärziffer 0, wenn der Transistor 216 leitet.

Das in Fig. 3, e dargestellte Signal erreicht nach Überschreiten des Schwellwertes χ ein positives Maximum Und wird dann wieder negativer, bevor es jedoch den Schwellwert y erreicht, erzeugt ein Spahnungssprungr eine neue Sinushalbschwingung der-

g g

verbleibt. Die Dämpfung des Aüsgängssignals der 30 selben Polarität, so daß das in Fig; 3, c dargestellte Verzögerungsleitung hängt von der Frequenz ab und Signal wieder positiver wird und erneut über den i f 20 M Schwellwert χ ansteigt. Der Schmitt-Trigger 28 arbei-

tet im Sperrzustand und spricht daher nicht äüf diese

d l

p p

Sinushalbschwingung an, so daß das Ausgangssignal d

ggg g q

beträgt bei einer Arbeitsfrequenz von 20 MHz ungefähf 60 dbi

Das Aüsgangssignal der Verzögerungsleitung wird gg , ggg

dein Breitbandverstärker 26 zugeführt, der es auf 35 an der Kollektorelektrode 132 weiterhin einer binäeinen Pegel verstärkt, der von den Schwellwertpegeln ren 1 entspricht, des angeschlossenen Schmitt-Triggers 28 abhängt.
Die Schweilwertpegel sind in der Kurve c nach

ii

pg

F i g. 3 durch die strichpunktierten Linien x, y anged ik k i Sil

Das in Fig. 3, c dargestellte Signal wird dann negativer, und wenn es den Leitungsschwellwert y

g p g überschreitet, wird die Spannung am Emitter 120 des

deutet Der Breitbandverstärker kann eine Signal- 40 Transistors 212 negativ genug, um den Transistor 214 umkehr bewirken, je nachdem, wieviel Stufen ver- sperren zu können, wodurch der Transistor 216 leiwendet werden. Wie aus Fig. 3, c ersichtlich ist, tend wird. Die Ausgangsspannung am Kollektor 132 liefert der Breitbandverstärker hier ein Ausgangs- entspricht dann einer binären 0. In entsprechender signal, das bezüglich des Eingangssignals um 180° in Weise spricht der Schmitt-Trigger 28 auf den Rest der Phase verschoben ist. Der Maßstab der Signal- 45 des Wortes an und stellt das der Verzögerungsleitung amplituden der Kurven b und c in Fig. 3 entspricht 24 zugeführte statische NRZ-Informationssignal Wienich t der tatsächlichen Verstärkung des Breitband- der her. Wie aus der in Fig. 3, c dargestellten Kurve Verstärkers und hat auch keine Beziehung zu den ersichtlich ist, bleibt oder wird der Schmitt-Trigger Maßstäben der anderen Signale^ 28 am Ende des der Verzögerungsleitung zugeführ-

Däs Ausgangssignal des Breitbandverstärkers wird 50 ten Wortes leitend und bleibt in diesem Zustand, bis dem in Fig. 2 genauer dargestellten Schmitt-Trigger ihm das nächste Wort von der Verzögerungsleitung 28 zugeführt. Der Transistor 212 ist als Emitterver- zugeführt wird.

stärker geschaltet und dient zur Anpassung der ver- Die ausgezogene Kurve in F i g. 3, e stellt die

hältnismäßig hohen Ausgängsimpedanz des Brett- Uhrimpulse dar, die der Klemme c des Diodenbandverstärkers an die verhältnismäßig Ideine Ein- 55 kreises 16 .von der Anode 103 der Tunneldiode 300 gangsimpedanz des Schmitt-Triggers 28. zugeführt werden.

Der Transistor 212 ist so vorgespannt, daß er nor- Der Oszillator 12 steuert den Multivibrator 14 mit

mälerweise leitet. Die Transistoren 214, 216 bilden einer Frequenz von 40MHz, dem Doppelten der einen bistabilen Kreis, Dieser Kreis soll als »leitend« normalen Wiederholungsfrequenz der Verzögerungsbezeichnet werden, wenn der Transistor 216 leitet 60 leitung. Der Multivibrator 14 schwingt frei und liefert und als »gesperrt«, wenn der Transistor 216 gesperrt komplementäre Ausgangssignale an den Klemmen d ist. Der Transistor 214 befindet sich immer im ent- und e. Die Ausgangssignale werden von den Klemgegengesetzten Leitimgszüstand wie der Transistor men d und t auf die Tunneldioden 300 bzw. 310 ge-216. Der Schmitt-Trigger hat einen Leitungsschwell- koppelt. Die Vorspannung der Tunneldioden 300; wert entsprechend der strichpunktierten "Geraden y 65 310 ist so gewählt, daß in beiden Bereichen posl· in Fig. 3, c und einen Sperrschwellwert entsprechend tiven Widerstandes der Kennlinie stabile Arbeitsder strichpunktierten Linie x. Die Schwellwerte des punkte möglich sind, so daß die Tunneldioden biTriggers entsprechen Spannungspegeln am Emitter stabil arbeiten. Die Tunneldiode 300 erhält eine

9 10

positive Vorspannung + V₁ und die Tunneldiode 310 Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 20 einer binä-

eine negative Vorspannung — V₁. Die Ausgangs- ren 1 entspricht.

signale von den Klemmend und e schalten die Wenn das in Fig. 3, g dargestellte Signal dem Tunneldioden 300 und 310 vom stabilen Arbeits- Schmitt-Trigger 20 zugeführt wird, bleibt das Auspunkt im Niederspannungsbereich in den stabilen 5 gangssignal des Schmitt-Triggers 20 so lange auf Arbeitspunkt im Hochspannungsbereich und zurück einem einer binären 1 entsprechenden Wert, bis der mit der Frequenz des Oszillators 12. Die der Leitungsschwellwert y (in der negativen Richtung) Klemme c zugeführten Signale sind also die Impulse, überschritten wird. F i g. 3, h zeigt, wie der Schmitt* die in F i g. 3, e ausgezogen dargestellt sind, und Trigger 20 auf die vom Verstärker 18 gelieferten bistellen die Umschaltung des Leitfähigkeitszustandes io polaren Signale anspricht. Das in F i g. 3, h dargeder Tunneldiode 300 dar. Die Signale, die der stellte Signal ist ein wiederhergestelltes Abbild des der Klemme b als Ergebnis der Umschaltung des NRZ-Signals der Fig. 3, a. Wegen der hohen Ar-Leitungszustandes der Tunneldiode 310 zugeführt beitsgeschwindigkeit der Tunneldioden spricht das werden, besitzen die entgegengesetzte Polarität der Diodenpaar auf die Eingangsschwingung sehr rasch in F i g. 3, e dargestellten Signale. Die den Klem- 15 an und bewirkt eine Synchronisation des NRZ-Stmen b und c zugeführten Signale stellen gegen- gnals, indem es bipolare Signale der Uhrfrequenz erphasige Treibersignale der Frequenz des Oszillators zeugt. Das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 20 12 dar. wird über das Gatter 30 und die Treiberstufe 22

Die Tunneldioden 312, 314 bilden ein symme- wieder dem Eingang der Verzögerungsleitung 24 zu-

trisches, miteinander starr gekoppeltes Paar. Wenn 20 geführt.

"an der Signalklemme α kein Eingangssignal anliegt, Die Treiberstufe 22 oder das Gatter 30 invertieren

ist die Spannung an der Klemme α niedrig, und der das Signal erneut, so daß das zurückgeführte und am

durch die Dioden fließende Strom hängt von den Eingang der Verzögerungsleitung 24 liegende Signal

den unteren Klemmen b, c zugeführten Spannungen genau dem ursprünglichen NRZ-Signal, das der Lei-

ab. Die Spannungen an den Klemmen b, c sind 25 tung zugeführt wurde, entspricht. Die Verzögerungs-

gegenphasig und besitzen gleiche Amplitude, so daß leitung kann jedoch auch auf das NRZ-Signal an-

das Paar im Idealfall symmetrisch ist; die Amplitude sprechen, das die entgegengesetzte Polarität wie das

der Spannung ist so bemessen, daß beide Dioden im beschriebene Signal hat, diese Polarität wurde nur

Niederspannungsbereich positiven Widerstandes der beispielsweise gewählt.

Kennlinie arbeiten. 30 F i g. 4 zeigt ein Schaltbild eines anderen Kreises,

Wenn der Signalklemme α ein Signalstrom züge- der den Verstärker 18 und den Schmitt-Trigger 20 führt wird, wird das Diodenpaar unsymmetrisch, d. h., der in F i g. 1 dargestellten Schaltung bei der Wiederder Arbeitspunkt einer der Dioden rückt näher an herstellung des NRZ-Signals ersetzen kann,
den Kennlinienhöcker. Wenn der Strom in die Dieser alternativ verwendbare Kreis enthält einen Klemme α hineinfließt, nähert sich der Arbeitspunkt 35 Gleichspannungsverstärker in Kombination mit einem der Diode 312 dem Höcker. Wird nun dem Dioden- hybriden Tunneldioden-Transistor-Triggerkreis. Der paar ein Uhrimpuls zugeführt, so schaltet die Diode, Gleichspannungsverstärker enthält einen Transistor deren Arbeitspunkt näher am Höcker liegt, in den 13, dessen Kollektorelektrode 15 über einen Wider-Hochspannungsbereich positiven Widerstandes. Das stand 21 an eine Spannungsquelle — V₂ angeschlossen an der Klemme α abnehmbare Ausgangssignal ist in 40 ist, während der Emitter 17 über einen Widerstand F i g. 3, / dargestellt. Das Signal ist bipolar, und die 23 an einer Spannungsquelle + F₃ liegt.
Polarität der einzelnen Impulse hängt von der Polari- Der Kollektor 15 des Transistors 13 ist mit der tat des der Signalklemme α zugeführten Signals ab, Anode 35 einer mit ihrer Kathode 37 an Masse liewie bereits erläutert wurde, und die Signalfrequenz genden Tunneldiode 25 und der Basis 39 eines Tranist die gleiche wie die Uhrfrequenz. 45 sistors 27 direkt gekoppelt. Der Kollektor 29 des

Wenn der Schmitt-Trigger 28 gesetzt ist, was vor Transistors 27 ist über einen Widerstand 31 an eine dem Eintreffen des in F i g. 3, α graphisch dargestell- Spannungsquelle + F₄ angeschlossen. Der Emitter 33 ten Wortes von der Verzögerungsleitung 24 der Fall des Transistors 27 liegt an Masse. Das Ausgangsist, wird das Diodenpaar von dem Ausgangssignal signal des Kreises 19 wird vom Kollektor 29 des des Schmitt-Triggers 28 so vorgespannt, daß sich der 50 Transistors 27 abgenommen und einer der Eingangs-Arbeitspunkt der Tunneldiode 314 näher am Höcker klemmen des Gatters 30 zugeführt,
befindet. Die den Klemmen b,. c zugeführten Uhr- Die Arbeitsweise der in F i g. 4 dargestellten impulse bewirken, daß die Tunneldiode 314 vom Schaltungsanordnung läßt sich am besten in Verbin-Niederspannungsbereich positiven Widerstandes in dung mit F i g. 5 verstehen, die die Strom-Spannungsden Hochspannungsbereich positiven Widerstandes 55 Kennlinien 24' und 27' der Tunneldiode 25 bzw. des schaltet und eine Reihe von negativen Impulsen Z Transistors 27 und die kombinierte Kennlinie 38 der liefert, die in F i g. 3, / dargestellt sind. Parallelschaltung aus Transistor 27 und Tunneldiode

Die Signalklemme α ist· über einen Verstärker 18 25 zeigen. Der Transistor 13, der den Gleichspanmit dem zweiten Schmitt-Trigger 20 verbunden, der nungsverstärker des Kreises 19 bildet, arbeitet als in gleicher Weise aufgebaut sein kann, wie der 60 A-Verstärker und liefert die Vorspannung für die Schmitt-Trigger 28. Wie Fig. 3,g zeigt, wird das Tunneldiode25. Im Ruhezustand arbeitet die Tun-Ausgangssignal des Diodenpaares 16 durch den Ver- neldiode 25 im Arbeitspunkt A, der im Ast D posistärker 18 invertiert. Die Amplituden der in F i g. 3, / tiven Widerstandes der Strom-Spannungs-Kennlinie und 3, g dargestellten Signale sind nur der Ein- der Tunneldiode liegt. Die Strom-Spannungs-Kennfachheit halber gleich groß dargestellt. 65 linie der Tunneldiode 25 und die kombinierte Kenn-

Die Impulsgruppe Z (F i g. 3, f) wird durch den linie des Transistors 27 und der Tunneldiode 25 beVerstärker 18 invertiert und schaltet den Schmitt- sitzen den gleichen Ast D, der einem positiven Trigger 20 in den gesperrten Zustand, so daß das Widerstand entspricht.

Im Betrieb der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung erzeugt ein negativer Eingangsimpuls an der Basis 11 des Transistors 13 einen Stromzuwachs, der den Höckerstrom I₁, der Tunneldioden-Kennlinie um einen Betragt/ übersteigt, so daß der Arbeitspunkt der Tunneldiode zum Punkt B auf dem Ast E positiven Widerstandes der kombinierten Kennlinie springt. In die Basis 39 des Transistors 27 fließt dann der Strom Z₆₂, so daß der Transistor 27 voll auf getastet wird. Der Transistor 27 bleibt im voll leitenden Zustand, bis zum nächstfolgenden negativen Eingangsimpuls, der den Arbeitspunkt von B zurück nach A schaltet und den Transistor 27 sperrt. Der Transistor 27 liefert also einen positiven Spannungspegel für jede Gruppe positiver Impulse des Impuls- zuges g in F i g. 3 und einen negativen Spannungspegel für jede Gruppe negativer Impulse, so daß das gewünschte NRZ-Signal wiederhergestellt wird.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Regenerieren und Synchronisieren von Informationssignalen in einem Umlaufspeicher mit vorzugsweise akustischer Verzögerungsleitung für die nullwertfreie Aufzeichnung, wobei die Informationssignale zwei verschiedene Pegel annehmen können, dadurch gekennzeichnet, daß der die nullwertfreien Informationssignale empfangenden Verzögerungsleitung (24), die an ihrem Ausgang für jeden Übergang zwischen den beiden Pegeln des Informationssignals mindestens eine Halbperiode einer Wechselschwingung mit einer der Richtung des Übergangs entsprechenden Polarität erzeugt, ein Schmitt-Trigger (28) nachgeschaltet ist, der an seinem Ausgang die regenerierten Informationssignaie liefert; daß an den Ausgang des Schmitt-Triggers die Hintereinanderschaltung (16) zweier Dioden (312, 314) mit negativer Widerstandscharakteristik mit einer Kathoden-Anoden-Verbindung (α) angekoppelt ist; daß "über dieses Diodenpaar ein mit fester Kippfrequenz arbeitender Multivibrator (14) geschaltet ist,- der die Dioden mit Impulsen entgegengesetzter Polarität beliefert; und daß an der Kathoden-

: Anoden-Verbindung (α) der beiden Dioden die synchronisierten Informationssignale in Form bipolarer Signalimpulse abgenommen werden, die

. - nach erneuter Regenerierung (18, 20) dem Eingang (30, 22) des Umlaufspeiehers wieder zuge-

_■ leitet werden können. go

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Multivibrator (14) durch eine im Megahertzbereich arbeitende frequenzkonstante Impulsquelle (12) synchronisiert wird. . -

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dioden als symmetrisches Paar geschaltete Tunneldioden (312, 314) sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tunneldioden bistabil vorgespannt sind, derart, daß sie jeweils einen stabilen Niederspannungszustand und einen stabilen Hochspannungszustand annehmen können und beim Umkippen des Multivibrators (14) mit dessen Kippfrequenz vom einen stabilen Zustand in den anderen schalten.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Diode mit negativer Widerstandscharakteristik (300), die so vorgespannt ist, daß stabile Arbeitspunkte sowohl in einem positiven Niederspannungszustand als auch in einem positiven Hochspannungszustand möglich sind, mit der der Kathoden-Anoden-Verbindung (α) entgegengesetzten Klemme (c) der einen Diode (314) des Paares (16) gekoppelt ist und eine vierte Diode mit negativer Widerstandscharakteristik (310), die so vorgespannt ist, daß stabile Arbeitspunkte sowohl in einem negativen Niederspannungszustand als auch in einem negativen Hochspannungszu stand möglich sind, mit der der Kathoden-Anoden-Verbindung (a) entgegengesetzten Klemme (b) der anderen Diode (312) des Paares (16) gekoppelt ist, und daß der Multivibrator (14) mit seinen Ausgängen an die dritte bzw. die vierte Diode (300-bzw. 310) angekoppelt ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an die Klemmen (c bzw. d) der Dioden (314 bzw. 312) des Paares, mit denen die dritte bzw. die vierte Diode (300 bzw. 310) gekoppelt ist, auf die gleiche Frequenz abgestimmte Parallelresonanzkreise (59, 402 bzw, 58, 400) angeschlossen sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Parallelresonanzkreise (59, 402; 58; 400) jeweils auf die halbe Betriebsfrequenz des Multivibrators (14) abgestimmt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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