DE1904351C3 - Schaltungsanordnung zur Regenerierung von Impulsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Regenerierung von Impulsen unter Wahrung insbesondere ihrer Impulsbreite.

Bei der Telefon-Selbstwahl sind die zu übertragenden Signale im allgemeinen Gleichstromimpulse, deren Dauer am Empfangsende getreu reproduziert werden muß. Im Fall der Trägerstrointelefonie werden diese Impulse am häufigsten durch Amplitudenmodulation eines Stroms übertragen, dessen Frequenz außerhalb des Sprachfrequenzbandes liegt. Das System umfaßt somit eine Zeichengebe-Sendevorrichtung, welche die Modulation bei der Sendung bewirkt, und eine Zeichen-Empfangsvorrichtung, welche die Gleichrichtung der empfangenen Signale bewirkt und die Gleichstromimpulse so getreu wie möglich wiederherstellt.

Die Übertragung dieser Impulse ist verschiedenen Begrenzungen unterworfen:

1. Bei der Aussendung muß das Spektrum der Impulse begrenzt werden, um das durch die Aussendung der Zeichenfolge in dem entsprechenden Kanal (Gebührenerfassungsimpulse) und in den angrenzenden Kanälen (Gebührenerfassungsimpulse und Wählimpulse) bewirkte Rauschen zu verringern.

2. Am Eingang des Zeichenempfängers muß ein Schmalbandfilter vorgesehen sein, um zu verhindern, daß die der Zeichenfrequenz benachbarten Frequenzen (insbesondere die Sprech- oder Pilotfrequenzen) die Arbeitsweise des Zeichenempfängers in empfindlicher Weise stören.

Diese zwei Filterungen führen nach der Gleichrichtung in dem Zeichenempfänger zu mehr oder weniger verstümmelten Impulsen, deren Form in erster Näherung einem Trapez ähnlich ist. Aus diesen verformten Impulsen mit variabler Amplitude muß der ursprüngliche Impuls wiederhergestellt werden.

In allen Fällen muß die Vorrichtung zur Regenerierung von Impulsen eine Schwelle aufweisen. Der Empfänger der Zeichenfolge darf nämlich unter der Wirkung von Strömen des durch das Filter übertragenen Spektrums, die einen geringen Pegel aufweisen, nicht arbeiten. Mit einer Vorrichtung mit fester Schwelle wird ein durch die vordere Flanke des Trapezes bewirktes Einschalten (z. B. eines Telegrafenrelais), auf das ein von der hinteren Flanke bewirktes Ausschalten folgt, zu regenerierten Impulsen führen, deren Dauer in Abhängigkeit von der Amplitude der empfangenen Impulse variabel ist. Wird nämlich durch emen trapezförmigen Impuls mit fester Basis und variabler Höhe in festem Abstand von der Basis eine Parallele gelegt (feste Schwelle), so haben die durch die Flanken ausgeschnittenen Segmente entsprechend der Höhe des trapezförmigen Impulses eine variable Länge.

Bei der Telefonwahl müssen derartige Änderungen der Dauer des empfangenen Impulses jedoch auf einen vernachlässigbaren Wert reduziert werden, z. B. auf weniger als 2% der Nenndauer.

Aus der DT-AS 12 37 173 ist eine Schaltungsanordnung zur Flankenversteilerung bekannt, bei der sowohl die Vorder- als auch die Rückflanken des zu regenerierenden Impulses einfach abgeschnitten werden. Dadurch entsteht ausgangsseitig in jedem Fall ein schmalerer Impuls, wobei das Verhältnis der Impulsbreiten zwischen Eingangsimpuls und Ausgangsimpuls zudem noch von der Amplitude des Eingangsimpulses abhängt. Eine solche Schaltungsanordnung wird also den oben geschilderten Forderungen nicht gerecht.

Einen anderen Weg zur Korrektur von Trapezsignalen sieht eine Schaltungsanordnung vor, die in der Zeitschrift »Elektronik« 1967, Heft 4, Seiten 113 bis 117 beschrieben ist. Dort werden an der Vorderflanke, an der Rückflanke und sogar zum Ausgleich der Dachschräge im Mittelbereich des Impulses Korrektursignale beigemischt. Damit diese Beimischung richtig erfolgt, müssen sowohl der Zeitpunkt des Eintreffens als auch die genaue Form des zu korrigierenden Impulses bekannt sein. Dies trifft jedoch nicht auf Gebührenimpulse in der Femsprech-Selbstwahl zu, da hier die Impulse zu beliebigen Zeitpunkten eintreffen und unterschiedliche Amplituden aufweisen können.

Schließlich zeigt die DT-AS 11 54 150 eine Schaltungsanordnung zur Regenerierung von Impulsen unter Wahrung der Impulsbreite, die mit vorgespannten Klemmdioden arbeitet. Nachteil dieser Schaltungsanordnung ist, daß die Impulsamplitude in sehr engen Grenzen konstant gehalten werden muß, da die Impulsbreite des Ausgangsimpulses von der Impulsamplitude abhängt.

Aufgabe der Erfindung ist es also, asynchron auftretende Impulse unter Wahrung ihrer Impulsbreite unabhängig von ihrer Amplitude zu regenerieren.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch definierte Schaltungsanordnung gelöst.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und mit Hilfe von fünf Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Änderungen eines trapezförmigen Impulses mit variabler Amplitude, der einen Regenerator mit einer festen Schwelle steuert,

Fig. 2 das Prinzip der Kombination eines trapezförmigen Impulses mit einem von zwei durch Differenzierung erhaltenen Impulsen,

Fig. 3 ein Schaltbild eines Differenzierkreises allgemeiner Bauart,

Fig.4 ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig.5 eine Anordnung von Kurvendarstellungen, welche die durch die Schaltung gemäß F i g. 4 gelieferten Ergebnisse zeigen.

In Fig. 1, welche eine Kurvendarstellung mit den Koordinaten V (Volt negativ) und t (Zeit) zeigt, sind trapezförmige Impulse /_u, /ι, h zu sehen, die eine Basis xy und eine Spitze konstanter Länge sowie variable Amplituden aufweisen. Der Pegel von /i ist um 0,7 N (6 Dezibel) kleiner als J₀, und der Pegel von U ist um 0,7 N (6 Dezibel) größer als /₀. Eine feste Schwelle ΛΊ schneidet aus den drei Impulsen Segmente Λ\, Ih, Au, Μι,

A₂, B₂ von verschiedener Länge aus, wodurch eine Telegrafie-Verzerrung bewirkt wird, die durch die Erfindung vermieden werden soll.

F i g. 2 zeigt drei Kurvenverläufe (a), (b), (c), welche Impulsspannungskurven (V)\x\ Abhängigkeit der Zeit (t) darstellen.

Die Kurve ("a/zeigt einen ankommenden trapezförmigen Impuls /von negativer Polarität.

Die Kurve fölzeigt einen Impuls /mit steilem Anstieg, der durch Differenzierung des Impulses /erhalten und durch die hintere Flanke erzeugt wurde, wobei dieser Impuls himer einem in einer Richtung leitenden Organ erhalten wird, das den strichliert angegebenen Anfangsimpuls /'von entgegengesetzter Polarität beseitigt.

Die Kurve fcjzeigt das Ergebnis der Summierung der Kurven (a) und (b). Aus dem erhaltenen negativen Impuls K schneidet eine Schwelle S₁ ein Segment AB aus.

F i g. 2 entspricht idealen Differenzierbedingungen, bei denen an den Unstetigkeitsstellen unendlich steile Anstiege erhalten werden.

Bei der Erfindung wird von zwei praktischen Differenzierkreisen Gebrauch gemacht, von denen der erste einen schrägen Anstieg und der zweite einen viel steileren Anstieg liefert.

Eines der einfachsten und am häufigsten verwendeten Mittel zur Erzeugung einer von einer gegebenen Spannung (/abgeleiteten Spannung u_R\sl ein CR- Kreis, wie er in F i g. 3 dargestellt ist.

Wird mit /der Strom in diesem Kreis bezeichnet, so erhält man in bekannter Weise·

H = Ri

(Il

Wenn R genügend klein ist, so daß das erste Glied der rechten Seite gegenüber dem zweiten Glied vernachlässigbar ist, so reduziert sich die Gleichung (1) zu:

JVd,.

(2)

daraus ergibt sich:

ί = C"

df '

Der Strom /stellt somit die Ableitung von udar. >n

An den Klemmen des Widerstands R, der gering, aber

nicht Null ist, wird eine Spannung Un= RC γ erhalten, die eine Ableitung von »darstellt.

Wenn die Bedingung -,-,

nicht erfüllt ist, d. h. wenn R einen relativ großen Wert behält, wird eine angenäherte Ableitung erhalten, welche Anstiegsflanken mit endlicher Neigung liefert, die in Abhängigkeit von der Zeitkonstante RC des Kreises und in Abhängigkeit von der Amplitude des Steuersignals variabel ist.

Die Differenzierschaltung gemäß der Erfindung ist in dein Rahmen I der F i g. 4 in Verbindung mit einer in dem Rahmen II der gleichen Figur enthaltenen Regeneratorschaltung dargestellt. Sie umfaßt vorteilhafterweise einen Eingangstransistor Q_t, der mit einem Widerstand R] in der Emitterrückleiuing als Emitterfolger geschaltet und an seiner Basis durch den an einer Eingangsklemme E empfangenen negativen Impuls angesteuert ist. Dieser Transistor bildet an seinem Emitter eine Quelle mit geringer Innenimpedan/, die zur Ansteuerung der Differenzierkreise bestimmt ist. Der unvollkommene Differenzierkreis wird von einem Kondensator G in Reihe mit einem Widerstand R: gebildet. Parallel zu Rj liegt die Eingangsimpedunz eines zweiten Transistors Q₂, der in Basisschaltung geschaltet ist. Der Ci zugeordnete Transistor Q₂ bildet den effektiven Differenzierkreis, der einen Impuls mit steiler Flanke liefert, welcher dem Ende des Signals entsprich!. Seine Basis ist mittels zweier Widerstände R₁, /?₄ vorgespannt, sein Kollektor ist über R=, vorgespannt, und seine Belastung besteht aus der Anordnung von /?,. Cj. Ra und der Diode D\. Der Kondensator C_: ermöglicht die Blockierung der Speisespannung, und die Diode Di ermöglicht es, positive Impulse bezüglich der Erde zu erhalten. Der unvollkommene Differenzierkreis wird praktisch von dem Kondensator C] und dem Widerstand R₂ gebildet (Transistor Q₂ gesperrt). Der quasivollkommene Differenzierkreis wird praktisch von Ci und der Eingangsimpedanz des leitenden Transistors Q₂ gebildet. Der Transistor Q₂ wird durch Oberschreiten einer positiven Schwelle S₂ durchgcschaltci (s. F i g. 5).

Der in der Umrandung II enthaltene Regenerator weist im wesentlichen zwei Transistoren Q (PNP) und Qt (NPN) in einer Schaltung mit positiver Rückkopplung und ein Relais W in dem Kollektorkreis des Transistors Q_t auf. Die Basis des Transistors C₁, d. h. der Punkt A, ist gleichzeitig mit der Klemme /:", der Diode D] und einer Ableitdiode D₂ zur Masse verbunden. Sein Emitter ist mit der Masse über einen Widerstand R? und dem Kollektor des Transistors Qt über einen Widerstand Rt verbunden. Sein Kollektor liegt direkt an der Basis des Transistors Qt. Der Emitter des Transistors Qx liegt über einen Widerstand R* an -24 V, und sein Kollektor ist über ein Netzwerk mit zwei Zweigen mit der Masse verbunden. Der eine Zweig wird von dem mit einem Widerstand R₁₀ in Reihe geschalteten Relais W gebildet, und der andere Zweig umfaßt einen Kondensator Cj, der in Reihe zu einem Widerstand Wn liegt, /u dem eine Diode Di parallel geschaltet ist.

Sobald die negative Steuerspannung am Punkt A die Durchschaltschwelle des Transistors Q₁ überschreitet, gelangt der Transistor Qi in die Sättigung und steuert das Schließen des Relais VV. Sobald diese gleiche Spannung wieder niedriger als diese Schwelle wird, werden die zwei Transistoren gesperrt und das Relais W kehrt in die Ruhelage zurück. Der Kreis ist in der Weise ausgelegt, daß für die maximal möglichen .Steuerspannungen der Transistor Qi niemals gesättigt ist. soda!! finden Regenerator eine große K.ingarigsimpedan/. .uilrechterhalten wird. Die Aufgabe der Diode D< ist es. den Transistor Q] gegen die positiven Impulse mit großer Amplitude zu schützen, die von dem Differenzierkreis geliefert werden. Die Anordnung Ci, D₁, W_n ermöglicht die Einstellung der Länge des wiederhergestellten Impulses durch Regelung von R\-„

Das Relais W hat zwei Ausgangsklemmen /Ί. /■'.·.

Die Eingangsklemme E ist direkt mit dem Punkt Λ verbunden.

In einem speziellen Anwendungsfall der Ht Inulin^ besaßen die ein/einen Bestandteile die nachfolgend zur

Erleichterung des Verständnisses der [Erfindung beispielsweise angegebenen Werte:

R₁ = I kii R₁ = 1,21 kii

R_: =5,11 kii R_R = 82,5 kii

R_; - 48.7 kii R₁, = 2,37 kii

Rj - 402 kii R_n, = 2,37 kii

R, = 75 kii R_n = 10 kii R, = 68,1 kii

Die Anordnung arbeitet folgendermaßen:

Im Ruhezustand sind die Transistoren C': und Qi

gesperrt.

Ein empfangener trapezförmiger Impuls wird an den Eingang E angelegt und durch den Emitter von Q_t zu dem von G und Ri gebildeten Differenzierkreis übertragen.

Da der Widerstand Ri einen relativ hohen Wert besitzt (5,11 kfi), führt der Kreis G Ri eine »unvollkommene Differenzierung« durch, bei der sich »quasidifferenzierte« Impulse mit schrägen und nicht mit steilen Anstiegen ergeben. Diese Situation bleibt erhalten, solange der Transistor Q₂ gesperrt ist. Wenn der quasidifferenzierte Impuls die Durchschaltschwelle S2 von Q2 erreicht hat (positive Schwelle, siehe F i g. 5), fällt seine Eingangsimpedanz auf einen sehr geringen Wert in der Größenordnung von 100 Ohm, und dadurch werden die quasivollkommenen Differenzierbedingungen geschaffen, bei denen eine Spannungswelle mit steilem Anstieg in dem Kollektorkreis des Transistors Qi erzeugt wird.

Die Entblockierungs- oder Durchschallschwelle 52 des Transistors Qi kann durch Wahl der Widerstände Rj, /?4 auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden.

Bei Erreichen der Entblockierungsschwelle 52 überträgt der Transistor Qi während eines Zeitabschnitts, der durch einen Impuls mit schrägem Anstieg festgelegt ist, einen Impuls mit steilem Anstieg (dieser Punkt wird anhand der F i g. 5 erläutert). Der abgeleitete und verstärkte positive Impuls entspricht der hinteren Flanke des bei £ empfangenen Impulses und wird durch die Diode D\ zur Basis von Qi, nämlich zum Punkt A übertragen. Am gleichen Punkt kommt direkt der bei E empfangene Impuls an.

Der Regenerator wird somit durch die Summe des verformten empfangenen Impulses und eines differenzierten Impulses mit steilem Anstieg und von entgegengesetztem Vorzeichen gesteuert, Welcher der hinteren Flanke des während einer durch die Schwelle 5b C, = 2,2 μ|· C, - I ;;.!■ C₁ - I v.l

Q₁ : PNI'
Q, : I¹NP
Q_; : I¹NP
Q₁ NPN

bestimmten Zeitspanne empfangenen verformten Impulses entspricht.

Der regenerierte Impuls wird an den Klemmen Fi, I) erhalten.

π Fig. 5 zeigt die durch den Differenzier- und Summierkreis der Erfindung gelieferten Ergebnisse. Die Fig.5 umfaßt dabei fünf Kurvendarsteüungcn, nämlich (d),(e).(Q,(g)und(h).

Die Kurvendarstellung (el) zeigt zunächst zwei empfangene Impulse, nämlich einen schwachen Impuls / und einen stärkeren Impuls /'.

Ein relativ schwacher Impuls J liefert durch unvollkommene Differenzierung einen Impuls /1 mit schrägen Anstiegen, wie er in Kurve (e) dargestellt ist.

Bei Durchschaltung des Transistors Qi (Schwellen Si) überträgt dieser Transistor eine Weile h mit steilen Flanken.

Die Summe der Impulse / und h ergibt eine resultierende Welle K [Kurve (fj\, aus der die Schwelle

in 5i ein Segment /^ausschneidet.

Den Kurven (e) und (f) entsprechen im Fall des stärkeren Impulses /'die Kurven (g)und (h). Die Kurve (g) zeigt den differenzierten Impuls l\ mit schrägen Flanken und den Impuls /'2 mit steilen Flanken, der

3-, durch den Transistor Qi übertragen wird. Die Kurve (h) zeigt die resultierende Welle K\ aus der die Schwelle S, ein Segment A'B' ausschneidet, dessen Länge etwa gleich der Länge von AB ist, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Voreilung des Punktes B' bezüglich des Punktes B praktisch gleich der Voreilung des Punktes A 'bezüglich des Punktes A ist.

Es wird somit am Ausgang der erfindungsgcniäßen Schaltung ein regenerierter Impuls mit etwa konstanter Länge unabhängig von der Amplitude des empfangenen

4Ϊ Impulses erhalten. So wird z. B. ein Telegrafie-Verzerrungsverhältnis von 5% auf 0.2% zurückgeführt. Die Erfindung kann nicht nur bei Wählimpulsen, sondern bei allen Fällen der Impulsregencrierung verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunccn

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Regenerierung von Impulsen unter Wahrung insbesondere ihrer Impulsbreite, dadurch gekennzeichnet, daß den zu regenerierenden Impulsen ein Korrektursignal beigemischt wird, das aus dem zu regenerierenden Impuls durch Differenzierung der Rückflanke erzielt wird, wobei die Differenzierung erst nach einer von der Amplitude des Impulses invers abhängigen Verzögerungszeit beginnt, die in einem RC-G\\ed (C] R2) und einem Schwellglied (Q>) aus dem Impuls gebildet wird, und daß dieses Mtschsignal einem Schwellendetektor (I I) zugeführt wird.