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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Auswertung mittels
eines getasteten Wechselstroms gebildeter Signale, insbesondere Wählzeichen, mit
einem Transistor, einem im Ausgangskreis des Transistors angeordneten, vom Transistorausgangsstrom
steuerbaren Signalauswertemittel, vorzugsweise Signalempfangsrelais, einem in den
Eingangskreis des Transistors eingefügten, in Serie zur Basiselektrode angeordneten
Kondensator, mit die Elektroden des Kondensators an die Ejnitterelektrode des Transistors
anschließenden ohmschen Widerständen, die derart bemessen sind, daß lediglich die
Stromkuppen der Restwelligkeit des gleichgerichteten Signalstromes den Transistor
beeinflussen, und einer dem Transistoreingangskreis vorgeschalteten Gleichrichteranordnung.
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Ein wichtiges Problem der Nachrichtentechnik ist die möglichst verzerrungsfreie
empfangsseitige Auswertung von Signalen, die z. B. dem Auf- und Abbau der Nachrichtenverbindungen
dienen und die ein Mehrkanalnachrichtenübertragungssystem durchlaufen haben. Zur
Übertragung über Mehrkanal- bzw. TF-Systeme werden die Signale, nachdem sie zunächst
in Form von Gleichstromimpulsen vorliegen, durch impulsförmige Tastung einer sogenannten
Zeichenfrequenz von z. B. 3850 Hz in Wechselstromsignale umgewandelt. Diese Wechselstromsignale
werden dann durch Modulation in die trägerfrequente Lage gehoben und in dieser Form
schließlich über das Mehrkanalnachrichtenübertragungssystem gesendet. Nach empfangsseitiger
Demodulation werden die Signale zu ihrer Auswertung wieder in Gleichstromzeichen
umgesetzt. Zur empfangsseitigen Unterscheidung gleichartiger Signale, z. B. Wählzeichen,
von solchen Signalen, die andere Schaltvorgänge auslösen sollen, wird die zeitliche
Länge der ausgewerteten Signale verwendet. Die Länge von Signalen gleicher Art,
also z. B. von Wählzeichen, muß daher bestimmten, relativ scharfen Bedingungen bezüglich
ihrer Schwankung gegenüber- einer bestimmten Sollänge genügen. Die Einhaltung dieser
Bedingungen ist jedoch relativ schwierig, weil die Signale durch die Übertragungseigenschaften
des von ihnen durchlaufenen Übertragungsweges in der Regel deformiert werden. Diese
Formänderung der Signale besteht im wesentlichen in einer Verflachung der An- und
Abstiegsflanken der einzelnen Signalimpulse. Dazu kommt, daß der Signalempfangspegel
nicht konstant ist. Dies bewirkt nun, daß bei der Auswertung der Signale das zulässige
Maß überschreitende Änderungen der ausgewerteten zeitlichen Längen der Signalimpulse
auftreten. Die. durch Pegelschwankungen und die Abflachung der Impulsflanken hervorgerufenen
Änderungen der zeitlichen Länge ausgewerteter Signalimpulse, die auch als »Zeichenverzerrungen«
bezeichnet werden, sind beispielsweise F i g. 1 entnehmbar, in der in schematischer
Weise drei Zeichen mit unterschiedlichem Empfangspegel dargestellt sind. In der
Figur bezeichnen zwei waagerechte Balken 4, 5 den Ansprech- bzw. Abfallpegel eines
Signalauswertemittels, z. B. eines Signalempfangsrelais. Das gestrichelt dargestellte
Rechteck 1 charakterisiert die Form eines idealen Zeichens. Dann verursacht z. B.
ein Zeichen 2 mit einem relativ zu hohen Zeichenpegel bei der Auswertung eine relativ
kleine zeitliche Verzögerung mit seiner Anstiegsflanke und eine verhältnismäßig
große zeitliche Verzögerung mit seiner Abstiegsflanke. Die ausgewertete zeitliche
Länge dieses Zeichens ist daher gegenüber der des idealen Zeichens vergrößert. Ein
Zeichen 3 mit einem relativ zu niedrigen Empfangspegel verursacht bei der Auswertung
eine relativ große zeitliche Verzögerung mit seiner Anstiegsflanke und eine verhältnismäßig
kleinere zeitliche Verzögerung mit seiner Abstiegsflanke, so daß sich daraus ein
zeitlich zu kurzes, ausgewertetes Signal ergibt. Hinzu kommt, daß sich bei Signalen
mit einem relativ zu hohen Pegel, bedingt durch die relativ große Steilheit der
Signalfilter, in der Regel ein Überschwingen 6 einstellt, welches womöglich das
Signalauswertemittel überhaupt in fehlerhafter Weise zum .Ansprechen bringt.
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Aus der deutschen Patentschrift 956 694 ist es nun bekannt, zur Vermeidung
der durch Formänderungen der Signale im Zusammenhang mit unterschiedlichen Zeichenempfangspegeln
verursachten unzulässigen Schwankungen der ausgewerteten zeitlichen Länge der Signale,
den Signalpegel derart zu regeln, daß dadurch Signale mit an sich unterschiedlichen
Eingangspegeln für die Auswertung weitgehend einheitliche Zeichenabstiegsflanken
aufweisen und somit die durch unterschiedliche Flankensteilheiten der Signale verursachtenZeichenverzerrungen
vermieden werden. In gewisser Weise von Nachteil-ist dabei jedoch, daß z. B. bei
der Zusammenschaltung unterschiedlicher Signalsysteme, bei denen die Signale also
ohnehin schon durch verschieden starke Neigung der Zeichenflanken voneinander abweichen,
eine sogenannte Zeichenvorentzerrungseinrichtung mit. einem relativ großen Entzerrungsbereich
vorgesehen werden muß.
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Weiter ist bereits vorgeschlagen worden, zur Vermeidung der durch
Pegelschwankungen hervorgerufenen Längenschwankungen von Zeichen einen Transistorimpulsempfänger
derart auszubilden, daß dabei ein Kondensator und eine Diode in Reihe zum Basisanschluß
des Transistors geschaltet und ein Ladewiderstand und ein- Entladewiderstand für
den Kondensator vorgesehen werden und daß der Kollektor des Transistors über die
Reihenschaltung aus einem Kondensator und einer Diode an die Basis geschaltet und
der Emitter unmittelbar oder über ein Element mit konstantem Spannungsabfall, z.
B. eine Zenerdiode, geerdet wird. Mit Hilfe dieser Schaltungsanordnung gelingt es
zwar, die durch unterschiedliche Zeichenpegel verursachte Änderung der auszuwertenden
Länge der Zeichen zu vermindern, jedoch ist es nicht möglich, mit Hilfe dieser Schaltungsanordnung
eine sogenannte Grundverzerrung, d. h. also diejenige Verzerrung der Zeichen zu
beseitigen, von der alle empfangenen Zeichen infolge bestimmter Übertragungseigenschaften
der durchlaufenen Übertragungsstrecke ohne Rücksicht auf ihre spezielle Pegelhöhe
beeinflußt sind.
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Außerdem ist aus der deutschen Auslegeschrift 1190 519 ein Wechselstromsignalempfänger
für Fernmelde-, insbesondereFernsprechanlagenbekanntgeworden mit einem auf die Signalfrequenz
abgestimmten Eingangskreis, bei welchem bei steigender Amplitude der Signalfrequenz
über eine Gleichrichterstrecke eine erste RC-Kombination aufgeladen wird, bei fallender
Signalamplitude dagegen die Gleichrichterstrecke durch die Ladung der RC-Kombination
vorgespannt und so gesperrt wird, und diese RC-Kombination so ausgelegt ist, daß
die an ihr entstehende Ladespannung am Ende eines Signals langsamer abklingt als
die Amplitude des Wechselstromsignals, und bei welchem durch die Ladestromstöße
ein
Transistor durchgeschaltet und dadurch die Ladung einer zweiten RC-Kombination beeinflußt
wird und bei dem die erste RC-Kombination in den Eingangskreis eines ersten Transistors
eingefügt ist, der über die zweite RC-Kombination einen weiteren zweiten Transistor
steuert, in dessen Ausgangskreis das eigentliche Signalauswertemittel (Relais) sich
befindet.
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Bei dieser Schaltungsanordnung ist von Nachteil, daß einerseits der
erste Transistor beim Empfang eines Signals ausgangsseitig nur kurze Stromstöße
abzugeben in der Lage ist und daß deshalb noch ein zweiter Transistor als Steuerstufe
für das eigentliche Signalauswertemittel (Relais) erforderlich ist und daß andererseits
diese Schaltungsanordnung hinsichtlich der Kompensation unterschiedlicher Signalpegel
noch nicht genügend gute Resultate liefert.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine demgegenüber wesentlich
verbesserte Schaltungsanordnung zu schaffen, die insbesondere neben der weitgehenden
Verminderung der durch unterschiedliche Signalempfangspegel und Flankensteilheiten
verursachten Zeichenverzerrungen eine Möglichkeit zur Kompensation einer Grundverzerrung
der Zeichen enthält und zugleich eine Einsparung von Bauelementen ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Schaltungsanordnung der eingangs
genannten Art gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß zwischen der Kollektor-
und der Basiselektrode des Transistors eine kapazitive Rückkopplung mit Richtwirkung
in der Weise vorgesehen ist, daß bei jedem einer Stromkuppe folgenden talförmigen
Absinken des den Transistor beeinflussenden Signalstroms ein dem vollständigen Sperren
des Transistors entgegenwirkender Stromstoß auf die Basiselektrode des Transistors
einwirkt.
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In weiterer Ausbildung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung
ist zur kapazitiven Rückkopplung ein mit der Kollektorelektrode des Transistors
verbundener Kondensator, der über eine Diode an die Basiselektrode des Transistors
angeschlossen ist, vorgesehen und ein Widerstand zwischen den die Diode mit dem
Kondensator verbindenden Schaltungspunkt und die Emitterelektrode des Transistors
eingefügt. Dabei kann in vorteilhafter Weise der Wert des Widerstandes und der Wert
des Kondensators derart bemessen sein, daß die Entladezeitkonstante dieser Anordnung
größer ist als die Zeitspanne, die zwischen zwei gleichphasigen Zuständen des Signalwechselstromes
verstreicht, und der Widerstand, der die der Basiselektrode des Transistors abgewandte
Elektrode des Kondensators mit der Emitterelektrode des Transistors verbindet, kann
als Widerstand mit einstellbarem Widerstandswert ausgebildet sein.
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Durch diese Bemessung des Rückkopplungskondensators und des zu diesem
Rückkopplungskondensator gehörenden Entladewiderstands ergibt sich zunächst eine
generelle Zeichenverkürzung, d. h., die ausgewertete Länge jedes Zeichens wird gegenüber
der ohne diese Maßnahme empfangenen Zeichenlänge um einen bestimmten Betrag verringert.
Durch die Einstellbarkeit des im Eingangskreis des Transistors vorgesehenen Widerstands
ergibt sich dann die Möglichkeit, die Entladezeitkonstante des in Serie zu der Basiselektrode
des Transistors angeordneten Kondensators derart zu verkleinern, daß der Transistor
auch noch während einer Abstiegsflanke eines Zeichens von den Stromkuppen der Restwelligkeit
des Signalstroms durchgesteuert werden kann. Es läßt sich somit der Zeitpunkt der
Sperrung der Gleichrichteranordnung auf der Zeichenabstiegsflanke durch Verändern
der Größe dieses Widerstands in unterschiedlicher Weise festlegen und dadurch eine
Zeichenlängenänderung vornehmen. Auf diese Weise erhält man eine einfache Möglichkeit
zu einer sogenannten Zeichenvorentzerrung, mit der man eine »Grundverzerrung« der
empfangenen Zeichen beseitigen kann.
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Durch die in der Schaltungsanordnung vorgesehene Rückkopplung wird
zudem erreicht, daß sich bei einer infolge eines relativ hohen Signalstromeingangspegels
verursachten großen Welligkeit des gleichgerichteten Signalstroms ein relativ niedriger
mittlerer Transistorausgangsstrompegel und bei einem relativ niedrigen Signalstromeingangspegel
ein relativ hoher mittlerer Transistorausgangsstrompegel einstellt, so daß sich
also eine Invertierung der die Zeichenverzerrung mit bewirkenden Vorgänge ergibt,
wodurch eine weitgehende Kompensation der Zeichenverzerrung erreicht wird.
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung hat noch den weiteren Vorteil,
daß sie auch zur Auswertung von Zeichen, die besonders eng tolerierten Zeitbedingungen
genügen müssen, z. B. Wählzeichen, verwendet werden kann, ohne daß zusätzliche aufwendige
Impulskorrekturschaltungen notwendig sind.
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Weitere Vorteile und Merkmale einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung
sind einem nachfolgend an Hand von zwei Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiel
entnehmbar. Dabei zeigt F i g. 2 das Schaltbild eines Signalempfängers nach der
Erfindung, F i g. 3 a die an der Basiselektrode des Transistors wirksame Steuerspannung
während eines Signalempfangs und F i g. 3 b die während derselben Zeitspanne an
der Kollektorelektrode auftretende Spannung.
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Bei dem in F i g. 2 dargestellten Signalempfänger werden die Wechselstromzeichen,
nachdem sie z. B. einen Vorverstärker durchlaufen haben, über einen Übertrager Ü
1 einer Doppelweggleiehrichteranordnung Gr 1, Gr 2 zugeführt.
Die Gleichrichteranordnung ist über einen Kondensator C 1 mit einem Transistor Ts
1 gekoppelt. Der Transistor Ts 1 weist einen Rückkopplungsweg mit Richtwirkung
von der Kollektorelektrode des Transistors über einen Kondensator C 2 und eine Diode
Gr 3 zur Basiselektrode auf. Die Elektroden des Kondensators C 1 sind über
ohmsche Widerstände R 1, R 2, R 3 an die Emitterelektrode des Transistors angeschlossen.
Im Ausgangskreis des Transistors ist ein Signalempfangsrelais J angeordnet, das
bei bestimmten Pegelwerten des Transistorausgangsstroms anzieht bzw. abfällt. Beim
Abschalten des Relais J wird das Auftreten einer Induktionsspannung durch die dem
Relais parallelgeschaltete Diode Gr 4 verhindert. Das Relais schließt mit
einem Kontakt i einen Gleichstromkreis 7, 8, wodurch die empfangenen Signale in
Gleichstromzeichen zur Auslösung von Schaltvorgängen od. dgl. umgesetzt werden.
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Für den Rückkopplungskondensator C 2 ist ein Entladewiderstand R 4
vorgesehen, der den Schaltungspunkt, der die Diode Gr 3 und den Kondensator
C 2 verbindet, an die Emitterelektrode des Transistors Ts 1 anschließt.
Die
Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist nun folgende: Die gleichgerichtete Signalwechselspannung
eines Zeichens fällt an dem Widerstand R 1, R 2, der die von der Basiselektrode
abgewandte Elektrode des Kondensators C I mit der Emitterelektrode des Transistors
Ts 1. verbindet, ab und lädt dabei den Kondensator C 1 auf, dessen der Basiselektrode
des Transistors Ts 1 zugekehrte Seite an im wesentlichen festem Potential
liegt. Nur die Stromkuppen der Restwelligkeit gelangen als Steuerspannung zur Basiselektrode
des Transistors (vgl. dazu F i g. 3 a). Durch geeignete Bemessung der Zeitkonstante
des aus dem Kondensator C 1 und dem Widerstand R 1, R 2 bestehenden RC-Gliedes kann
man erreichen, daß die Ladespannung des Kondensators einerseits noch im. wesentlichen
erhalten bleibt, wenn am Ende eines ,Zeichens der Eingangspegel des Signalwechselstroms
abzusinken beginnt, so daß demzufolge die Dioden Gr 1, Gr z der Gleichrichteranordnung
durch die nun als Gegenspannung wirksame Kondensatorladespannung gesperrt werden,
andererseits jedoch der Kondensator C 1 sich entladen hat, bevor ein neues Zeichen
empfangen wird, so daß die Gleichrichterdioden vorn Signalwechselstrom dieses neuen
Zeichens unverzüglich wieder durchgesteuert werden können. Dies hat dann zur Folge,
daß die ausgewertete Länge eines Zeichens lediglich vom zeitlichen Abstand zwischen
den jeweils am Beginn einer Zeichenanstiegsflanke und am Beginn einer Abstiegsflanke
des Zeichens auftretenden Pegeländerungen bestimmt wird. Zudem wird vermieden, daß
ein etwa auftretendes überschwingen fehlerhaft ausgewertet werden kann, da die Dioden
der Gleichrichteranordnung während eines eventuellen überschwingens noch gesparrt
sind.
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Zur noch weitergehenden Kompensierung der Zeichenverzerrung ist die
Rückkopplungsschaltung vorgesehen. Diese arbeitet folgendermaßen: Wird der Transistor
Ts 1 durch eine über den Kondensator C 1 an seine Basiselektrode gelangte Stromkuppe
der Restwelligkeit des gleichgerichteten Signalstroms eines Zeichens angesteuert,
so erscheint diese jeweils kollektorseitig invertiert, verstärkt und durch die Spannung
- Il begrenzt, vgl, dazu auch F i g. 3 b, in der die am Kollektor des Transistors
T5 1 während eines Zeichenempfangs auftretende Spannung in Abhängigkeit von der
Zeit dargestellt ist: Der Transistor arbeitet wie ein Richtverstärker, Wenn kein
Signal empfangen wird und sich daher der Transistor im Ruhezustand befindet, ist
dieser durch die über den Widerstand R 3 auf die Basiselektrode des Transistors
einwirkende Spannung - U gesperrt. Der Kondensator C 2 ist diodenseitig ebenfalls
auf die Spannung= U aufgeladen, während die kollektorseitige Elektrode des Kondensators
Erdpotential aufweist. Bei jeder Durchsteuerung des Transistors durch eine Stromkuppe
wirkt nur auf den Kondensator C 2 ein negativer Impuls ein, der das diodenseitige
Potential des Kondensators noch über das Potential -- U hinaus verschiebt. Während
der Kondensator C 2 sich nun über den Widerstand R 4 zu entladen beginnt,
wodurch dessen diodenseitiges Potential weder zu niedrigeren negativen Werten hinstrebt,
erfolgt ein talförmiges Absinken der Restwelligkeit des gleichgerichteten Signalstroms.
Es kann daher während eines solchen Absinkens die Vorspannung - Il wieder auf die
Basislektrode des Transistors durchgreifen. Dadurch wird ein positiv gerichteter,
auf der Kondensator C 2 kollektorseitig einwirkender Spannungsstoß erzeugt, wodurch
das diodeuseitige Potential des Kondensators mehr oder weniger in Richtung auf positive
Werte hin verschoben wird. überschreitet dabei die Potentialdifferenz zwischen der
diodenseitigen Elektrode des Kondensators und der Basiselektrode des Transistors
die Schwellenspannung der Diode Gr 3, so fließt ein der Sperrung des Transistors
entgegenwirkender Strom über die Diode Gr 3 zur Basiselektrode. Der Transistor Ts
I. wird daher während eines talförmigen Absinkens der Steuerspannung nicht vollständig
gesperrt. Mit jeder neuen Ansteuerung des Transistors durch eine Stromkuppe wiederholt
sich dieser Vorgang. Am Kollektor des Transistors stellt sich dabei gegen den Schaltungsbezugspunkt
eine Spannung ein, die als eine von einer Rechteckspannung überlagerte Gleichspannung
betrachtet werden kann, deren Summe gleich der Betriebsspannung ist. Der von dieser
Spannung im Ausgangskreis des Transistors erzeugte Strom wird von der Induktivität
des Relais J geglättet und betätigt das Relais, wenn sein mittlerer Pegelwert den
Ansprechpegelwert des Relais überschreitet und so lange dieser mittlere Pegel dann
über dem Abfall-Pegelwert des Relais bleibt.
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Nun ist aber die Welligkeit der gleichgerichteten Signalspannung vom
Signalempfangspegel in der Weise abhängig, daß die Amplituden der Stromkuppen bei
hohem Pegel größer als bei niedrigem Pegel sind. Dadurch sind bei hohem Empfangspegel
nicht nur die den Transistor durchsteuernden Spitzen höher, sondern es kann auch
während eines talförmigen Absinkens des Signalstroms die den Transistor sperrende
Vorspannung stärker auf die Basiselektrode des Transistors einwirken, weil die einer
Sperrung des Transistors über den Rückkopplungsweg entgegenwirkende Spannung zunächst
den auf einen relativ großen negativen Spannungswert aufgeladenen Kondensator umladen
muß und daher nur stark geschwächt über die Diode Gr 3 durchgreifen kann, Laie kollektorseitig
der Betriebsspannung aufgeprägte Rechteckspannung wird daher größer, damit aber
wird der mittlere Wert der den Relaisstrom erzeugenden Spannung kleiner. Dies hat
zur Folge, daß die ausgewertete hänge des Zeichens mit relativ hohem Signalempfangspegel
verkürzt wird, da der Relaisbetriebsstrom nun früher unter den Wert absinkt, bei
dem das Relais J abfällt. Es ergibt sich also bei einem relativ hohen Signaleingaugspegel
eine relative Verkürzung der ausgewerteten Zeichenlänge und bei einem relativ niedrigen
Signalempfangspegel eine relative Zeichenverlängerung in der Auswertung. Die Schaltungsanordnung
kompensiert somit selbsttätig die durch einen zu hohen bzw. zu niedrigen Signalempfangspegel
verursachten Zeichenverzerrungen. Bemißt man den Kondensator C 2 und den Widerstand
.R 4 nun derart, daß dadurch eire generelle Verkürzung der ausgewerteten Zeichen
bewirkt wird, dann kann eine sogenannta Grundverzerrung der empfangenen Signale,
dadurch beseitigt werden, daß durch eine ,Änderung des Widerstandes .R 2 die Entladezeit
für die an dem Kondensator C 1 stehende Spannung und damit der Zeitpunkt der Sperrung
der Gleichrichterdioder Gr 1, Gr 2 so auf der Abstiegsflanke der empfangenen
Zeichen gewählt wird, daß dadurch gerade einte Kompensation der GrundvQrzerrung
erzielt wird.