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Anordnung zur Uebertragung von Informationen Die Erfindung betrifft
eine Anordnung zur Uebertragung - von aue binären Signalen gebildeten, mit Prttfbits
versehenen Informationsworten, bei der in einer Empfangseinrichtung Taktsignale
mit den ankommenden binären Signalen synchronisiert Werden.
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In Signalübertragungssystemen muss die Arbeitsweise der Empfangsstation
auf die empfangenen Informationen abgestimmt werden. Diese Synchronisierung kann
durch zusätzliche, mit den Nachrichtensignalen übertragene Synchronisierungssignale
erfolgen. Hierdurch wird die pro Zeiteinheit übermittelte Informationsmenge jedoch
herabgesetzt.
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Aus diesem Grund werden mit Hilfe der empfangenen Informationssignale
Taktsignale erzeugt, die den Arbeitsablauf in der Empfangseinrichtung mit den Informationssignalen
synchronisieren. Die Lage der Taktimpulse muss dabei fortwährend überwacht werden,
wobei gleichzeitig Aenderungen im zeitlichen Auftreten der übertragenen Signale
selbsttätig kompensiert werden.
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Die binären Signale können Jeweils einen von zwei festgelegten Zuständen
annehmen. Diese Zustände werden in der Regel durch zwei verschiedene Potentiale
bestimmt.
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Als Bezugspunkt bei der Erzeugung von Takt signalen bietet sich der
Potentialeprung zwischen zwei empfangenen Signalen verschiedener Wertigkeit an.
Um den Aufwand gering zu halten, wird dabei gewöhnlich nur eine Sprungart, z.B.
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der Sprung von niedrigem auf höheres Potential, auagewertet, während
die andere Sprungart, z.B. der Sprung von höherem auf niedrigeres Potential, bei
der Taktsignalerzeugung unberücksichtigt bleibt.
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Es kann der Fall eintreten, dass ein oder mehrere auteinanderfolgende
Informationsworte nur Signale gleicher Wertigkeit enthalten. Ueber eine relativ
lange Zelt tritt daher kein Potentialsprung auf, der bei einer änderung des Auftretens
der empfangenen Signale die Taktimpulse entsprechend ausrichten kann. literduroh
ist die Möglichkeit eines Verlustes des Synchronismus gegeben.
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Dieser Nachteil wird erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass die
Informationsworte je ein Prüfbit, das die Bits mit einem bestimmten der beiden Binärwerte
in einem Teil eines Informationswortes auf eine ungerade Anzahl ergänzt, sowie je
ein zweites Prllfbit, das die, Bits mit dem gleichen bestimmten Binärwert in dem
anderen Teil des Informationswortes auf eine gerade Anzahl ergänzt, enthalten.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten
Ausfthrungsbeispielen näher erläutert, wobei weitere erfinderische Merkmale beschrieben
werden.
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Es zeigen: Fig. 1 drei Impulsdiagramme, Fig. 2 eine Prüfschaltung
ftir die empfangenen Informationsworte und Fig. 3 eine Synchraonisiereinrichtung.
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Die Fig. 1a stellt ein Impulsdiagramm dar, bei dem alle Informationsbits
eines Wortes höheres Potential besitzen; diese werden im folgenden als L-Bits bezeichnet.
Jedes Wort besteht aus 10 Bits, davon sind die Bits 1 bis 4 und 6 bis 9 Informationabits
und die Bits 5 und 10 Prlifbits.
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Das Prtifbit 5 ergänzt die L-Bits der vorangehenden Bits 1 bis 4 auf
eine ungerade Anzahl, es ist also nach Fig.
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1a selbst ein L-Bit, während das Prtifbit 10 die L-Bits der vorangehenden
Bits 6 bis 9 auf eine gerade Anzahl ergänzt. Dieses Bit ist daher gemäss Fig. 1a
ein Signal mit niedrigem Potential, im folgenden O-Bit genannt.
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In Fig. ib sind alle Informationsbits 0-Bits; infolgedessen ist nur
das Prtifbit 5 ein L-Bit.
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Nach Fig. 1c bestehen die Informationsbits des ersten Wortes aus L-Bits
und die des folgenden Wortes aus O-Bits.
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Wenn nur eine Potentialsprungart für die Synchronisierung benutzt
wird, z.B. nur der Uebergang von einem O-Bit auf ein L-Bit, dann stellt das Diagramm
nach Fig. 1c den ungünstigsten Fall dar. Der Abstand zwischen zwei Synchronisierungsflanken
beträgt hier 14 Bits. Wenn die letzten vier Bits des vorhergehenden, nicht mehr
dargestellten Wortes ebenfalls L-Bits sind, dann erhält man den maximal möglichen
Abstand von 18 Bits.
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Durch die beschriebene Kodierung ist sichergestellt, dass in jedem
Informationswort Bits mit beiden Binärwerten vor handen sind und eo die benötigten
Synohronisierflanken einen bestimmten maximalen Abstand voneinander nicht tberschreiten.
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Die Prüfschaltung fUr die Informationsworte besteht gemäss Fig. 2
aus drei Flip-Flope 11, 12 und 13. Den Flip-Flops 11 und 12 werden über eine Klemme
14 die Informations- und Prüfbits zugeleitet. Bei jedem empfangenen L-Bit echalten
die beiden Flip-Flops um. Ueber eine Klemme 15 erhalten die drei Flip-Flops 11,
12 und 13 vor jedem Informationswort einen Rückstellimpuls, durch den sie in einen
bestimmten Zustand geschaltet werden. In diesem Zustand befinden sich Ausgänge 16,
17 und 18 der drei Flip-Flops auf niedrigem Potential. Mit jedem L-Bit des folgenden
Informationswortes werden die Flip-Flops 11 und 12 umgeschaltet, ihre Ausgänge befinden
sich also abwechselnd auf hohem und niedrigem Potential. Nach fünf Bits muss bei
einem richtig empfangenen Wort ihr Potential hoch sein, da durch das Prüfbit 5 die
Anzahl der empfangenen L-Bits ungerade ist. Zu diesem Zeitpunkt wird über eine Klemme
19 ein Taktimpuls auf das Flip-Flop 13 gegeben, das umaohaltet und seinen Ausgang
18 auf hohes Potenlial bringt.
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Dieses Potential eperrt das Flip-Flop 11, das nun bei weiteren eintreffenden
L-Bits nicht mehr umschalten kann und in dem Zustand mit hohem Potential am Ausgang
16 verharrt.
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Das Flip-Flop 12 schaltet bot folgenden L-Bits weiterhin um. Da sein
Ausgang 17 nach dem fünften Bit des Wortes auf hohem Potential lag, muss, da die
Anzahl der folgenden L-Bits des Wortes durch das Prüfbit 10 gerade sein soll, sich
der Ausgang 17
wieder auf hohem
Potential befinden. Ein zu diesem Zeitpunkt an
einer Klemme 20 auftretender Taktimpuls hat daher bei einem richtig empfangenen
Wort ein Ausgangssignal eines an die Auagänge 16 und 17 angeschlossenen Und-Gatters
21 zur Folge.
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Die Synchronisiereinrichtung in der Fig, 3 enthält zwei hintereinandergeschaltete
Frequenzteilerstufen, die aus Flip-Flops 22 bis 27 und 28 bis 32 bestehen. Die Frequenzteilerstufen
untersetzen eine an einer Klemme 33 auftretende Impulsfolge eines nicht dargestellten
Oszillators im Verhältnis von jeweils 10:1. Die Oszillatorimpulse werden über einen
Inverter 34 den Kippstufen 22 bis 26 zugeleitet. Die an einer Klemme 35 auftretenden
Bits des empfangenen Informationswortes werden ebenso wie die Oszillatorimpulse
einer Differenziereinrichtung 36 zugeführt. Die Frequenz der Oszillatorimpulse entspricht
der 100-fachen Frequenz der Informationsübertragung. Die Differenziereinrichtung
36 erzeugt auf einer Ausgangsleitung 37 einen Impuls, der mit dem auf einen O-L-Uebergang
in einem Informationswort folgenden Oezillatorlmpuls zusammenfällt. Dieser Impuls
wird einer Zählechaltung 38 und bistabilen Speichergliedern 39 und 40 sowie ueber
ein von einer Klemme 56 her geöffnetes Und-Gatter 57 den Flip-Plopa 22, 23, 24,
27, 28, 29, 30, 31 und 32 sugefUhrt. Hierdurch wird die Zählsohaltung 38 zählbereit
gemacht und die Flip-Flop 22, 23, 28, 29, 30, 31 und 32 werden zurückgestellt, so
dass ihr mit dem folgenden Flip-Flop verbundener Ausgang auf niedrigem Potential
liegt. Die Plip-Plope 24 und 27 werden so eingestellt, dass sich ihr entsprechender
Ausgang auf hohem Potential befindet. Die
Speicherglieder 39 und
40 werden ebenfalls zurackgestellt.
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Das an der Klemme 56 anstehende Signal wird von einer nicht gezeichneten
Einrichtung gebildet, die bewirkt, dass jeweils nur der erste O-L-Uebergang, zu
Beginn eines Impulstelegrammes, die Flip-Flops 22, 23, 24, 27 und 28 bis 32 sowie
die Speicherglieder 39 -und 40 in die Ausgangslage bringt.
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Dem Speicherglied 39 ist ein Und-Nicht-Glied 41 und dem Speicherglied
40 ein Und-Glied 42 nachgeschaltet, deren zweite Eingänge mit dem Ausgang der Zählschaltung
38 verbunden sind. Der Ausgang des Und-Nicht-Gliedes 41 ist an den Rückstelleingang
des Flip-Flops 25 angeschlossen und befindet sich im Normalfall auf höheren, d.h.
L-Potential, wodurch kein Eingriff auf den Schaltzustand des Flip-Flops 25 erfolgt.
Der Ausgang des Und-Gliedes 42, der mit dem Rückstelleingang des Flip-Flops 26 verbunden
ist, befindet sich dagegen auf niedrigerem, d.h. O-Potential, weshalb der Schaltzustand
des Flip-Flops 26 dem der Flip-Flops 22 und 23 entspricht und dieser ausserdem nicht
verändert werden kann. Die Flip-Flops 22 bis 26 sind als Schieberegister geschaltet.
Durch die folgenden Oszillatorimpulse wird dieses weitergeschaltet. Das Flip-Flop
24 wurde als einziges von den zum Schieberegister gehörenden Flip-Flops in den Schaltzustand
gebracht, bei dem der mit dem folgenden Flip-Flop verbundene Ausgang L-Potential
besitzt. Dieeer Zustand wird im folgenden als Zustand bezeichnet, während der zweite
stabile Zustand Zustand genannt wird.
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Der Zustand des Flip-Flops 24 wird über das Flip-Flop 25 zum Flip-Flop
26 geschoben. Dieses Flip-Flop kann jedoch seinen Schaltzustand nicht ändern, so
dass nach zwei Schiebeimpulsen sich sämtliche Flip-Flops 22 bis 26 im Zustand befinden.
In diesem Zustand liegen jedoch die mit einem Und-Glied 43 verbundenen Ausgänge
dieser Flip-Flops und damit auch der Eingang 44 des Flip-Flpps 22 auf L-Potential,
wodurch mit dem nächsten Schiebeimpule der Zustand auf dieser Flip-Flop übergeht.
Durch das Schieberegister selbst sind fünf verschiedene Zustände unterscheidbar;
diese werden verdoppelt durch das Flip-Flop 27, das während des Schieberegisterumlaufes
durch das am Ausgang des Flip-Flops 22 auf tretende L-Potential umgeschaltet wird.
Nach jeweils- zehn Schiebeimpulsen wird über ein Und-Glied 45 ein Impuls auf die
aus den Flip-Flops 28 bis 32 bestehende Frequenzteilerstufe gegeben. Dieses wird
in der Weise fortgeschaltet, dass der Reihe nach die einzelnen Flip-Flops in den
L-Zustand gebracht werden, d.h. das nach fünf Impulsen sich alle Flip-Flops im L-Zustand
befinden und dass diese anschliessend in der gleichen Reihenfolge wieder in den
Zustand zurückgeschaltet werden, bis nach zehn Impulsen der Ausgangszustand wieder
erreicht ist.
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Die Synchronisierung des Umlaufs der einzelnen Frequenzteilerstufen
mit den Informationssignalen erfolgt über
Und-Nicht-Glieder 46,
47 und 48. Die Eingänge dieser Und-Nicht-Glieder sind mit verschiedenen Ausgängen
der Flip-Flops der Frequenzteilerstufen verbunden und bei einem bestimmten Stand
der beiden Stufen, wenn sich alle Eingänge eines Und-Nicht-Gliedes 46, 47 oder 48
auf L-Potential befinden, wird an dessen Ausgang ein Impuls erzeugt. Die Ausgangsimpulse
dieser drei Und-Nicht-Glieder steuern zwei bistabils, ebenfalls aue Und-Nicht-Gliedern
49, 50 bzw. 51, 52 aufgebaute Kippstufen.
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Auf einen Informationsimpuls entfallen einhundert Oszillatorimpulse.
Nach einhundert Oszillatorimpulsen haben beide Frequenzteilerstufen ihren Ausgangszustand
wieder erreicht.
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Die Eingänge der Und-Nicht-Glieder 46 und 47 werden eo ge-Nichtschaltet,
dass das Und-Glied 47 bei jedem Frequenzteilerstand, der z.B. dem 95. Oszillatorimpuls
und das Und-Nicht-Glied 46 bei jedem Frequenzteilerstand, der z.B.
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dem 105. bzw. 5. Oszillatorimpuls entspricht, einen Impuls abgeben.
Sind der Frequenzteilerumlauf und das Informationswort synchron, dann entsteht bei
einem O-L-Uebergang im Informationswort gerade dann auf der Leitung 37 ein Impuls,
wenn der Prequenzteileru:nlauf durch den 100.
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Oszillatorimpuls beendet wird. Dieser Impuls liegt dann zeitlich zwischen
den Ausgangsimpulsen der Und-Nicht-Glieder 47 und 46. Der Ausgangsimpuls des Und-Nicht-Gliedes
47 schaltet die bistabile Kippschaltung 49, 50 um und das
Auagangepotential
dieser Schaltung sperrt das Speicherglied 39, so dass es durch einen nachfolgenden
Impuls auf der Leitung 37 nicht umgeschaltet werden kann. Durch den Ausgangsimpuls
des Und-Nicht-Gliedes 46 wird die bistabile Kippschaltung 51, 52 umgeschaltet. Vor
dieser Umschaltung war das Speicherglied 40 durch das Ausgangspotential der Kippschaltung
51, 52 gesperrt, nach der Umschaltung ist es freigegeben für Umsch-altungen durch
Impulse auf der Leitung 37. Der Auagangsimpuls des Und-Nicht-Gliedes 48 schaltet
beide Kippschaltungen 49, 50 bzw. 51, 52 wieder zurück. Dies erfolgt zweckmässig
bei jedem 50.
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Oszillatorimpuls.
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Tritt der O-L-Uebergang im Informationswort vor dem 95.
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Oszillatorimpuls auf, so werden das Speicherglied 39 umgeschaltet
und der Rückstelleingang des Flip-Flops 25 auf O-Potential gebracht. Dieses Flip-Flop
befindet sich dann ebenso wie das Flip-Flop 26 im Zustand, aus dem es nicht herausgebracht
werden kann. Somit besitzen bereits nach dem ersten folgenden Ossillatorimpuls alle
Flip-Flops 22-26 den Zustand. Beim nächsten Oszillatorimpule geht das -Plip--Flop
22 in den Zustand über. Ein Schieberegisterumlauf erfolgt dadurch bereits mit vier
Oszillatorimpulsen; die Pre quenzteileretufe untersetzt also nur im Verhältnis 8X1.
Die Zkhlsohaltung 38 wird nach jedem Schieberegisterumlauf weitergeschaltet; nach
fünf Umläufen gibt sie ein Signal auf das Und-Glied 42 und über ein Nicht-Glied
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auf das Und-Nieht-Glied 41. Hierdurch werden diese gesperrt
und der Ausgang des Und-Gliedes 42 erhält O-Potential und der des Und-Nicht-Gliedes
41 L-Potential. Dadurch wird die normale Frequenzteilung im Verhältnis 10:1 wieder
hergestellt. Insgesamt wurden also bei fünf Umläufen jeweils zwei Oszillatorimpulse
unterdrackt, wodurch in der Regel der Synchronismus zwischen den Informationsimpulsen
und den an beliebigen Stellen der Frequenzteilerstufen abaenommenen Taktimpulsen
wieder hergestellt ist.
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Tritt der O-L-Uebergang im Informationswort nach dem 105.
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Oszillatorimpuls auf, so werden das Speicherglied 40 umgeschaltet
und der Rückstelleingang des Flip-Flops 26. auf L-Potential gebracht. Dieses Flip-Flop
wird dann über den Rückstelleingang nicht beeinflusst und kann somit in den Schieberegisterumlauf
eingefugt werden, wodurch dieser jetzt sechs Oszillatorimpulse benötigt. Die Frequenzteilung
erfolgt daher im Verhältnis 12:1 und zwar unter Berücksichtigung der Zählechaltung
38 ebenfalls -für fünf Umläufe.
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Für eine selbsttätige Korrektur von bestimmten Fehlern im Stand des
aus den Flip-Flops 28 bis 32 bestehenden Frequenzteilers dienen Und-Nicht-Glieder
54 und 55, die eine Zwangslaufsteuerung im Frequenzteilerumlauf bewirken.