DE1285524B

DE1285524B - Impulse transmission system

Info

Publication number: DE1285524B
Application number: DE1967L0057979
Authority: DE
Inventors: Becker; Dipl-Ing Harald
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1967-11-29
Filing date: 1967-11-29
Publication date: 1968-12-19

Description

In digitalen Datenverarbeitungssystemen müssen oftmals die den digitalen Signalen .L bzw. 0 entsprechenden elektrischen Impulse über längere Leitungswege übertragen werden, so z. B. zwischen Ein-bzw. Ausgabe und dem Zentralteil der Anlage, die voneinander räumlich getrennt sind. Dies birgt die Gefahr in sich, daß durch Einstreuungen von Störimpulsen im Wege der Übertragung die empfangene Information verfälscht wird.In digital data processing systems, the digital Signals .L or 0 corresponding electrical impulses over longer lines be transferred, so z. B. between one or. Output and the central part of the system, which are spatially separated from each other. This harbors the risk that by Interference from interference pulses during the transmission of the information received is adulterated.

In der F i g. 1 der Zeichnung ist eine bekannte Impulsübertragungseinrichtung dargestellt. Sie besteht sendeseitig aus einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor T11, dessen Basis von den den logischen Signalen entsprechenden Spannungen beaufschlagt wird. Der Emitter liegt auf Bezugspotential O V, und der Kollektor liegt einmal über einen Widerstand R11 an der positiven Betriebsspannung + UB, und zum anderen bildet et den Ausgang As des Sendebausteines. Der Sendebaustein liefert bei positiver Basisansteuerung (»L«-Signal) im Idealfall an seinem Ausgang ein »0«-Signal von 0 V und bei einer Ansteuerung mit »0«-Signal an seinem Ausgang ein »L«-Signal von + UB V. Tatsächlich muß man jedoch für das am Ausgang As jeweils auftretende Signal mit Toleranzen rechnen, da einmal die Restspannungen und Restströme des Transistors T11 nicht zu vernachlässigen sind und zum anderen der Transistor T11 nicht für sich allein betrieben wird, sondern Glied einer Schaltungskette ist.In FIG. 1 of the drawings shows a known pulse transmission device. On the transmitting side, it consists of a transistor T11 operated in an emitter circuit, the base of which is acted upon by the voltages corresponding to the logic signals. The emitter is at reference potential OV, and the collector is connected to the positive operating voltage + UB via a resistor R11, and it forms the output As of the transmission module. With a positive basic control ("L" signal), the transmitter module ideally delivers a "0" signal of 0 V at its output and an "L" signal of + UB V when controlled with a "0" signal at its output . Indeed, one must expect the respectively occurring at the output as signal with tolerances, however, since once the residual stresses and residual currents of the transistor T11 is not negligible and is not operated to the other of the transistor T11 itself, but is a member of a circuit chain.

Durch solche Ursachen bedingt, wird bei einer angenommenen Betriebsspannung von -I -UB = 12 V, das L-Signal eine Toleranz von etwa 8 bis 12 V und das 0-Signal eine Toleranz von 0 V bis etwa 0,6 V haben.Due to such causes, with an assumed operating voltage of -I -UB = 12 V, the L signal will have a tolerance of approximately 8 to 12 V and the 0 signal will have a tolerance of 0 V to approximately 0.6 V.

Ein bekannter Empfangsbaustein besteht ebenfalls aus einem zwischen + UB und 0 V betriebenen Transistor T12 in Emitterschaltung, dem ein Basis-Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R12, R13 und R14, vorgeschaltet ist. Der Spannungsteiler wird dabei zwischen dem positiven (+UB) und dem negativen Pol (- UB) der Betriebsspannungsquelle UB betrieben. Den Eingang EE des Empfangsbausteins bildet die Kathode einer Diode D11, deren Anode mit dem Spannungsteilerpunkt, der durch die Widerstände R12, R13 gebildet wird, verbunden ist.A known receiving module also consists of a transistor T12 operated between + UB and 0 V in an emitter circuit, upstream of which a base voltage divider consisting of resistors R12, R13 and R14 is connected. The voltage divider is operated between the positive (+ UB) and the negative pole (- UB) of the operating voltage source UB . The input EE of the receiving module is formed by the cathode of a diode D11, the anode of which is connected to the voltage divider point which is formed by the resistors R12, R13.

Durch optimale Dimensionierung des Empfangsbausteines läßt sich erreichen, daß am Ende des Übertragungsweges und somit am Eingang EE ankommende positive Signale bis herunter zu 6,5 V bzw. positive Signale bis herauf zu 1,5 V noch als L-Signale bzw. 0-Signale erkannt und mit Sicherheit vom Empfangs- ; Baustein verarbeitet werden. Der Störabstand beträgt somit im ungünstigen Fall für das L-Signal US = 1,5 V (8 V - 6,5 V) und für das 0-Signal Us = 0,9 V (1,5 V - 0,6 V). __ Das heißt also, daß für den Fall, daß im Übertragungsweg Störimpulse mit Amplituden größer als 0,9 V bzw. 1,5 V überlagert werden, die Informationsübertragung gestört wird. Der durch die bekannte Impulsübertragungseinrichtung gewährleistete Störabstand erweist sich als ungenügend.By optimally dimensioning the receiving module, it can be achieved positive signals arriving at the end of the transmission path and thus at the input EE down to 6.5 V or positive signals up to 1.5 V still as L signals or 0 signals recognized and with certainty from the receiving; Block to be processed. In the worst case, the signal-to-noise ratio for the L signal is US = 1.5 V (8 V - 6.5 V) and for the 0 signal Us = 0.9 V (1.5 V - 0.6 V). __ So that means that in the event that interference pulses with amplitudes greater than 0.9 V in the transmission path or 1.5 V are superimposed, the information transmission is disturbed. The through the signal-to-noise ratio guaranteed by the known pulse transmission device proves to be as insufficient.

Dagegen läßt sich im bekannten Fall auch kaum Abhilfe durch die Verwendung abgeschirmter Leitungen (Koaxialkabel) schaffen. Bei der Verwendung von Koaxialkabeln muß man dafür sorgen, daß das Kabel eingangs- sowie ausgangsseitig mit dem Wellenwiderstand des Kabels ZO abgeschlossen wird. Nur auf diese Weise erhält man eine reflexionsfreie Impulsübertragung. Wie man der F i g.1 auf einen Blick entnehmen "kann, ist beispielsweise sendeseitig ein Abschluß mit dem Wellenwiderstand Z, für jede Betriebsart des Transistors T11 nicht möglich. Zwar könnte man den Kollektorwiderstand R1,_ durch den Wellenwiderstand ZO ersetzen, was jedoch zu einer sehr niederohmigen Dimensionierung des Kollektorwiderstandes führen würde, da die genormten Wellenwiderstände von Koaxialkabeln Werte von nur 50, 60 bzw. 100 f2 aufweisen. Hierdurch würde man jedoch nur bei geschlossenem Transistor T1,. eine Anpassung erhalten. Bei geöffnetem Transistor TI, ergäbe sich eine grobe Fehlanpassung. Ähnliche Probleme ergeben sich auf der Empfangsseite.On the other hand, in the known case, there is hardly any remedy through the use create shielded lines (coaxial cable). When using coaxial cables one must ensure that the cable input and output side with the wave impedance of the cable ZO is terminated. This is the only way to get a reflection-free Impulse transmission. How one can see at a glance from FIG. 1 is, for example on the transmit side a termination with the characteristic impedance Z, for each operating mode of the transistor T11 not possible. It is true that the collector resistance R1, _ could be determined by the characteristic impedance Replace ZO, which, however, leads to a very low-resistance dimensioning of the collector resistance because the standardized wave impedances of coaxial cables are values of only 50, 60 and 100 f2 respectively. However, this would only result in the transistor being closed T1 ,. get an adjustment. With the transistor TI open, a rough one would result Mismatch. Similar problems arise on the receiving side.

Das System zur Übertragung digitaler Signale nach der Erfindung vermeidet die vorstehend aufgeführten Nachteile. Es ist gekennzeichnet durch a) einen Sendebaustein, bestehend aus zwei zwischen dem positiven und negativen Pol einer Versorgungsspannung im Gegentakt betriebenen Transistoren entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, deren Basen zusammengefaßt sind und von dem digitalen Signal beaufschlagt werden und deren zusammengefaßte Emitter den Ausgang des Sendebausteines bilden, und b) einen Empfangsbaustein, bestehend aus einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor, der zwischen dem einen Pol der Versorgungsspannungsquelle und dem Bezugspotential betrieben wird.The system for transmitting digital signals according to the invention avoids the disadvantages listed above. It is characterized by a) a transmission module, consisting of two between the positive and negative pole of a supply voltage transistors of the opposite conductivity type operated in push-pull, whose Bases are combined and acted upon by the digital signal and their combined emitters form the output of the transmit module, and b) a receive module, consisting of a transistor operated in emitter circuit, which is connected between the one pole of the supply voltage source and the reference potential is operated.

In sehr vorteilhafter Weise erreicht man mit dem erfinderischen Übertragungssystem einen sehr viel höheren Störabstand für die digitalen Signale 0 und L. Zum anderen erlaubt das erfinderische Übertragungssystem die Verwendung abgeschirmter Leitungen und den sende -bzw. empfangsseitigen Abschluß derselben mit ihrem Wellenwiderstand.The inventive transmission system is very advantageous a much higher signal-to-noise ratio for the digital signals 0 and L. On the other hand the inventive transmission system allows the use of shielded lines and the send or the receiving end of the same with their wave resistance.

An Hand der F i g. 2 der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im folgenden näher erläutert.On the basis of FIG. 2 of the drawing is an embodiment of the Invention explained in more detail below.

Im Sendebaustein ist ein npn-Transistor T21 und ein pnp-Transistor T22 vorgesehen, die im Gegentakt zwischen dem positiven und negativen Pol einer Betriebsspannungsquelle (UB) betrieben werden. Der Kollektor des Transistors T21 liegt dementsprechend an dem positiven Pol + UB und der Kollektor des Transistors T22 an dem negativen Pol - UB der Betriebsspannung. Die Basen beider Tranistoren sind zum Zweck der gemeinsamen Ansteuerung zusammengefaßt. Die Emitter der beiden Transistoren sind ebenfalls zusammengefaßt und bilden den gemeinsamen Ausgang As des Sendebausteines. Unter der Annahme, daß die Betriebsspannung UB = lE12 V betragen möge, ergibt sich bei einer Ansteuerung des Sende-:bausteines mit 0-Signal (- 0V) am Ausgang As ein Signal von ungefähr -12 V, da der pnp-Transistor T22 leitend gesteuert wird. Umgekehrt ergibt sich bei einer Ansteuerung mit L-Signal (- -f-12 V) am Ausgang As ein Signal von ungefähr -f-12 V, da jetzt der npn-Transistor T21 leitend gesteurt wird. Auf Grund der bereits eingangs erwähnten Umstände (nicht ideales Schaltverhalten der Transistoren usw.) muß jedoch für die Ausgangssignale eine Toleranz von -12 bis etwa -8 V bzw. +12 bis etwa -I-8 V eingeräumt werden.An npn transistor T21 and a pnp transistor T22, which are operated in push-pull between the positive and negative pole of an operating voltage source (UB) , are provided in the transmission module. The collector of transistor T21 is accordingly connected to the positive pole + UB and the collector of transistor T22 is connected to the negative pole - UB of the operating voltage. The bases of both transistors are combined for the purpose of common control. The emitters of the two transistors are also combined and form the common output As of the transmission module. Assuming that the operating voltage UB = IE12 V, a signal of approximately -12 V results when the transmitter module is activated with a 0 signal (- 0V) at the output As, since the pnp transistor T22 is conductive is controlled. Conversely, when controlled with an L signal (- -f-12 V) at the output As, a signal of approximately -f-12 V results, since the npn transistor T21 is now controlled to be conductive. Due to the circumstances mentioned at the beginning (non-ideal switching behavior of the transistors, etc.), a tolerance of -12 to approximately -8 V or +12 to approximately -I-8 V must be allowed for the output signals.

Der Empfangsbaustein besteht im wesentlichen aus einem in Emitterschaltung zwischen der positiven Betriebsspannungsquelle + UB und dem Bezugspotential 0 V betriebenen npn-Transistor T23. Der Kollektor dieses Transistors T23 liegt an einem Widerstand R22 an der Betriebsspannung +U$ und bildet zugleich den Ausgang AE des Empfangsbausteines.The receiving module essentially consists of an npn transistor T23 operated in the emitter circuit between the positive operating voltage source + UB and the reference potential 0 V. The collector of this transistor T23 is connected to a resistor R22 at the operating voltage + U $ and at the same time forms the output AE of the receiving module.

Die Ansteuerung des Transistors T23 erfolgt über einen in den Basiskreis geschalteten Widerstand R21. Der Basis-Emitter-Strecke ist sodann noch ein Kondensator C und eine Diode D21 parallel geschaltet. Zusammen mit dem Widerstand R21 bildet der Kondensator C ein Integrierglied zur Unterdrückung höherfrequenter Störimpulse.The control of the transistor T23 takes place via one in the base circuit switched resistor R21. The base-emitter path is then still a capacitor C and a diode D21 connected in parallel. Together with the resistor R21 forms the capacitor C is an integrator for suppressing higher-frequency interference pulses.

Die Diode D21 ist für negative Eingangsimpulse in Durchlaßrichtung gepolt, so daß hohe negative Spannungsspitzen den Transistor T23 nicht zerstören können. Um den Transistor T23 durch negative Eingangsimpulse mit Sicherheit zu sperren, genügt es, wenn die Basis des Transistors um die Durchlaßspannung negativer gegenüber dem Emitter ist. Da die Durchlaßspannung der Diode maximal 1 V beträgt, erkennt man, daß ankommende Signale den Transistor mit Sicherheit sperren, wenn sie negativer als 1 V sind.The diode D21 is for negative input pulses in the forward direction polarized, so that high negative voltage peaks do not destroy the transistor T23 can. To safely block transistor T23 by negative input pulses, it is sufficient if the base of the transistor is more negative than the forward voltage the emitter is. Since the forward voltage of the diode is a maximum of 1 V, detects it is certain that incoming signals block the transistor if they are more negative than 1V.

Das vom Sendebaustein abgegebene negative Signal betrug im ungünstigsten Fall -8 V. Auf diese Weise ergibt sich ein Störabstand hinsichtlich des 0-Signals für das Übertragungssystem von U,; = 7 V (1-8 V i - 1-1 VJ).The negative signal emitted by the transmission module was the worst Case -8 V. This results in a signal-to-noise ratio with regard to the 0 signal for the transmission system of U ,; = 7 V (1-8 V i - 1-1 VJ).

Hinsichtlich des L-Signals ergibt sich ein ähnlich günstiger Störabstand. Auf Grund der getroffenen Dimensionierung hat sich gezeigt, daß ein L-Signal am Eingang EE des Empfangsbausteines bis herunter zu 2 V noch mit Sicherheit den Transistor T23 in den leitenden Zustand steuern kann. Bei dem im ungünstigsten Fall angenommenen Wert für das vom Sendebaustein ausgegebene L-Signal von -f-8 V erhält man einen Störabstand U,' = 6 V (8 V - 2 V).With regard to the L signal, there is a similarly favorable signal-to-noise ratio. Due to the dimensioning made, it has been shown that an L signal on Input EE of the receiving module down to 2 V still with certainty the transistor T23 can control the conductive state. In the worst-case scenario A value of -f-8 V for the L signal output by the transmitter module is obtained Signal-to-noise ratio U, '= 6 V (8 V - 2 V).

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfinderischen Übertragungssystems ist darin zu sehen, daß man im Signalübertragungsweg abgeschirmte Leitungen verwenden und diese reflexionsfrei mit ihrem Wellenwiderstand ZO abschließen kann. Hierzu wird der Innenleiter des Übertragungskabels einmal über den Wellenwiderstand Z, mit dem Ausgang As des Sendebausteines verbunden, und zum anderen wird der Innenleiter auf der Empfangsseite über den Wellenwiderstand ZO auf das Bezugspotential von 0 V gelegt, auf dem auch der Außenleiter des Kabels liegt. Eingangsseitig erhält man durch diese Maßnahmen eine fehlerfreie Anpassung, aber auch ausgangsseitig erhält man eine sehr gute Anpassung, wenn man den Basiswiderstand R21 nur genügend groß gegenüber dem Wellenwiderstand ZO wählt, was im Fall der erfinderischen Schaltung möglich ist.Another major advantage of the inventive transmission system can be seen in the fact that shielded cables are used in the signal transmission path and this can terminate reflection-free with its wave impedance ZO. For this the inner conductor of the transmission cable is once via the characteristic impedance Z, connected to the output As of the transmission module, and on the other hand the inner conductor on the receiving side via the characteristic impedance ZO to the reference potential of 0 V is placed on which the outer conductor of the cable is also located. On the input side you get through these measures an error-free adaptation, but also on the output side you get a very good match if you set the base resistor R21 just big enough compared to the characteristic impedance ZO selects what is the case with the inventive circuit is possible.

Auf Grund des gewährleisteten hohen Störabstandes sowohl für das L-Signal als auch für das 0-Signal und bei zusätzlicher Verwendung von abgeschirmten Leitungen ermöglicht das erfinderische Übertragungssystem eine mit Sicherheit störfreie Datenübertragung.Due to the guaranteed high signal-to-noise ratio for both the L signal as well as for the 0 signal and with the additional use of shielded cables The inventive transmission system enables data transmission to be reliably free from interference.

Claims

Claims: 1. System for the transmission of digital signals, characterized by a) a transmitter module consisting of two transistors (T21, T22) of opposite conductivity type operated in push-pull operation between the positive and negative pole of a supply voltage (+ UB, -UB), the bases of which are combined are and are acted upon by the digital signal (0 or L) and their combined emitters form the output (As) of the transmitter module, and b) a receiver module, consisting of a transistor (T23) operated in the emitter circuit, between the one pole of the Supply voltage source (+ UE) and the reference potential (0 V) is operated.

2. Pulse transmission system according to claim 1, characterized in that that shielded cables are connected between the transmitting and receiving module, the are closed on both sides with the wave resistance (Z,).

3. Impulse transmission system according to claim 1 and 2, characterized in that the control of the base of the The transistor (T23) of the receiving module takes place via a resistor (R21) and that the base-emitter path of this transistor has a capacitor (C) and a diode (D21) are connected in parallel.