DE1953041A1 - Schalteinrichtung fuer Multiplex-Systeme - Google Patents

Description

PATENTANWALT DR.-ING. J. DORNER
MÜNCHEN 15, LANDWEHRSTRASSE 35

TELEFON 0811/55 5719 PSCH. KTO. MCHN. 1382 54, DEUTSCHE BANK MCHN. 16/39 558

München, den I4.Oktober 1969 Anwalts-Aktenz.: I4 - Pat. 38

United Aircraft Corporation, 400 Main Street, East Hartford, Connecticut O6IO8, Vereinigte Staaten von Amerika

Schalteinrichtung für Multiplex-Systeme

Die Erfindung betrifft Multiplex-Systeme und insbesondere eine vereinfachte Schalteinrichtung zur selektiven Herstellung von Verbindungen zwischen einer Vielzahl von datenführenden Kanälen und einem einzelnen Datenausgangskanal .

Es sind bereits mehrere Multiplex-Schalteinrichtungen bekannt geworden. Bei einigen dieser Systeme finden Eingangsgeräte in Form von Inkrement-Zerhackern sowie entsprechende Schaltorgane Verwendung, welche bezüglich des Antriebs bzw. der Betätigung isoliert werden müssen. Die Schaltungen für die isolierte Betätigung erfordern im allgemeinen einen oder mehrere Isolationstransformatoren, so daß es notwendig wird, die Tastung pulsierend auszuführen und die Verwendung langer oder veränderlicher Gleichstrom-Tastimpulse oder -Tastsignale ausgeschlossen ist. Werden elektronische

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Schaltorgane, wie beispielsweise Transistoren, oder Feldeffekt-Schaltgeräte, verwendet, so müssen sie außerordentlich niedrige Übertragungs-Spannungsverluste, ferner einen niedrigen Sättigungswiderstand und außerdem gute TemperaturStabilität besitzen, damit sich keine Fehler in den in dem betreffenden Multiplex-System zu verarbeitenden Datensignalen ergeben.

Handelt es sich um Verfahren, bei denen eine Kurzschluß-Abtrennung nicht zu verbindender Kanäle erfolgt (dies wird of± als Weichenschaltung oder Nebenschlußschalten bezeichnet), so müssen Präzisionswiderstände eingesetzt werden und es ergeben sich zusätzliche Fehler auf Grund von Übertragungsspannungen bzw. -Spannungsabfällen der verwendeten Schaltmittel. Zusätzlich wird der Verstärkungsfaktor des Gesamtsystems durch die Anzahl von Widerständen beträchtlich verringert, die jeweils zum Schalten sämtlicher Kanäle notwendig sind. Auf Grund des charakteristischen Schaltungsaufbaues werden an irgendeiner Stelle erzeugte übertragungsfehler in jedem Falle verstärkt.

Außerdem existieren noch viele andere, komplizierte, kostspielige und verwickelte Multiplex-Schaltsysteme.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Zuverlässigkeit von Schalteinrichtungen für

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Multiplex-Systeme in einfacher und wirtschaftlicher Weise zu verbessern und insbesondere Übertragungsfehler auszuschalten.

Diese Aufgabe wird bei einer Schalteinrichtung

für Multiplex-Systeme erfindungsgemäß durch einen Differentialverstärker und eine diesem zugeordnete Rückkopplungsschleife mit einem Vorwärtszweig und einem Rückführungszweig, wobei die Verbindungsstelle zwischen diesen beiden Zweigen an eine mit einem gemeinsamen Ausgangskanal des Systems verbundene Ausgangs-Signalleitung angeschlossen ist, während der Rückführungszweig an einen Eingang des Differentialverstärkers gelegt ist, ferner durch eine in eine Richtung wirksame Impedanz, welche in dem Vorwärtszweig der Rückkopplungsschleife liegt, und die genannte Verbindungsstelle mit dem Differentialverstärkerausgang verbindet und schließlich durch ein an einen Eingang des Differentialverstärkers angeschlossenes Schaltorgan zur selektiven, willkürlichen Erdung dieses Verstärkereinganges-derart, daß das Ausgangssignal des Differentialverstärkers die von der erwähnten Impedanz gesperrte Polarität annimmt, gelöst.

Durch die Erfindung wird also eine verhältnismäßig wenig kostspielige, jedoch sehr genaue Maßnahme zur Ausführung des Multiplex-Verfahrens vorgeschlagen, ohne daß

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hochgenaue Schaltelemente notwendig sind und ohne daß andere wichtige Betriebseigenschaften der betreffenden Schaltung geopfert werden müssen.

Im folgenden wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert, in welcher ein schematisches Blockschaltbild einer Schalteinrichtung für Multiplex-Systeme gemäß der Erfindung wiedergegeben ist.

In der Zeichnung sind mehrere Kanäle 1 bis 3 dargestellt, die jeweils ein Paar von Eingangsklemmen 4 und 5 aufweisen, -das an eine Datenquelle, beispielsweise einen Umformer 6 angeschlossen ist. Jeder der Kanäle 1 bis besitzt außerdem einen Steuereingang 7> welcher an die logische Schaltung eines Wählermechanismus 8 angeschlossen werden kann, der die Auswahl einzelner Kanäle für die Verbindung mit einem Datenausgangskanal 10 steuert. Jeder der Kanäle 1 bis 3 weist gleichen SchaJ-tungsaufbau auf und demgemäß sei hier nur eine Beschreibung des Kanales 1 gegeben, welcher auch in seinen schaltungsmäßigen Einzelheiten dargestellt ist.

Der Kanal 1 enthält einen Differentialverstärker 12, dessen Ausgangsleitung eine in einer Richtung wirksame Impedanz, beispielsweise in Form einer Diode 14»enthält, die in dem

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Vorwärtszweig einer Rückkopplungsschleife liegt, die außerdem noch andere Schaltungselemente aufweist. .

Kurz gesagt, arbeitet der Differentialverstärker 12, wenn der Kanal T mit dem Datenausgangskanal 10 verbunden werden soll, in seinem normalen Betriebszustand, wobei die Diode 14 Signale negativer Polarität zu dem Datenausgangskanal 10 durchläßt, während die Diode für Signale positiver Polarität gesperrt ist. Wenn andererseits der Kanal 1 nicht mit dem Datenausgangskanal 10 verbunden werden soll, so wird der gegenphasige Eingang 16 des Differentialverstärkers geerdet, so daß die Ausgangssignale des Verstärkers 12 sämtlich ein Potential zwischen dem Brdpotential und einem positiven Potential haben und kein Ausgangssignal zum Datenausgangskanal 10 gelangt. Zusätzlich stellt der Kanal 1 eine verhältnismäßig hohe Impedanz für die negativen Signale dar, welche von irgendeinem der anderen Kanäle 2 oder 3> welcher gerade während des betreffenden Zeitabschnittes für den Betrieb ausgewählt ist, dem Datenausgangskanal 10 zugeführt werden.

Zur Erdung der^:Bingangsklemme 16 wird ein an dem Steuereingang 7 auftretendes Erdungssignal über einen Widerstand l8 an die Baeis eines pnp-Transistors 20 angekoppelt, wodurch der Transistor in den .Sättigungszustand übergeht und damit den Schaltungsknotenpunkt 16 auf Erdpotential bringt.

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Hierdurch wird der Differentialverstärker aus dem Gleichgewicht gebracht und es stellt sich ein positiver Ausgang ein, wobei der Verstärker in den Blockierungszustand 'übergeht. Auf G-rund einer Diode 21 und eines Widerstands 22» welche in einem um den Differentialverstärker 12 kerumgefoinr-ten Rückkopplungszweig liegen, wird der Differenzialverstärker bezüglich negativer Signale, welche an dem Eingang· 16 auftreten, auf einem sehr niedrigen Vorwärts-Yerstärkcxngsgrad gehalten. Die Erdung kann außerdem durch eine Diode anstelle durch den pnp-Transistor 20 erfolgen.

Der hohe Verstärkungsgrad des Differential—

Verstärkers bei offener Rückkopplungsschleife (größenordnungsmäßig etwa zehntausend) beseitigt fast vollständig irgendwelche, durch die Diode 14 verursachte Übertragungsverluste, da von der Diode 14 eingeführte Fehlergrößen zu der gemeinsamen Eingangsklemme 16 zurückgespeist werden» wenn der Eingang 16 gerade nicht geerdet wird und negative Ausgangs-" signale zu der Diode 14 gelangen. Der Widerstand 24 hat beispielsweise einen Widerstandswert in der Größenordnung von

Die Eingangskiemmen 4 und 5 des betreffenden Kanales sind jeweils über Widerstände 30 bzw. 32 mit einer entsprechenden Eingangsklemme 16 bzw. 28 des Differentialverstärkers verbunden. Diese Widerstände habezLmrt vorzugsweise

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annä-iernd gleichen Impedanzwert. Die Eingangsklemme 28 ist über einen Widerstand 34 sowie über einen Kondensator 36 geerdet. Die Kondensatoren 26 und 36 dienen dazu, die Bandbreite des Verstärkers im Sinne einer Verminderung des Rauschpegels zu beschränken.

Der Widerstand 34 dient zum Abgleich des Verstärkers, so daß Gleichstromabweichungen auf minimalem Wert gehalten werden und der Verstärkungsgrad der Differentialschaltung in geeigneter Weise justiert werden kann.

Durch geeignete Wahl der Größe des Rückkopplungswiderstandes 22 kann der Differentialverstärker 12, wenn er sich in blockiertem Zustand befindet, im linearen Betriebsbereich gehalten werden. Hierdurch können die Beruhigungszeiten verkürzt werden.

Jeder der Kanäle 1 bis 3» welcher sich gerade in Botri.eb befindet, trifft an dem Datenausgangskarel 10 eine jeweils gleiche Parallelimpedanz an, welche von den Widerständen in den Rückkopplungsschleifen sämtlicher anderer Verstärker gebildet wird. Jeder der Verstärker muß daher in der Lage sein, diese Belastung zu speisen, welche allerdings in der Größenordnung von einigen tausend Ohm liegt.

Es sei-bemerkt, daß der Transistor 20 mit Bezug auf das Signal weler in Reihenschaltung noch in Parallel-

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schaltung liegt. Der Transistor erscheint wirkungsmäßig im wesentlichen nur dann in der Schaltung, wenn er den Verstärker 12 in den Blockierungszustand umschaltet. Zu allen anderen Zeiten stellt der Transistor für das Signal einen ziemlich hohen Impedanzwert dar. Pur den Betrieb der Schaltung sind daher die Übertragungseigenschaften oder -Verluste an diesem Transistor nicht von Bedeutung. Im einzelnen ist festzustellen, daß die Eigenschaften des Transistors, wenn er sich im leitenden Zustand befindet, keine Fehler in den r ausgewählten, signalführenden Kanal einführt, da der Transistor leitend ist, wenn der zugehörige Verstärker blockiert und daher kein Ausgangssignal an den Datenausgangskanal 10 abgegeben wird. Der einzige, in dem Signalführungsweg wirksame Pehlerwert beruht auf Ableitungsströmen, welche jedoch klein sind, da am Transistor keine erwähnenswerte Gegenspannung auftritt und die Eingangswiderstände des Verstärkers verhältnismäßig niedrige Impedanzwerte besitzen.

fc Dem Fachmann bietet sich im Rahmen der Erfindung

eine Anzahl von Abwandlungsmöglichkeiten, Vereinfachungen und Weiterbildungen des beschriebenen Ausführungsbeispieles an, welche jedoch von dem der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken umfaßt werden.

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Claims (2)

1. Patentansprüche:

   Schalteinrichtung für Multiplex-Systeme, gekennzeichnet durch einen Differentialverstärker (12) und eine diesem zugeordnete Rückkopplungsschleife (I4, 24, 26, 16) mit einem Vorwärtszweig (I4) und einem Rückführungszweig (24, 26), wobei die Verbindungsstelle zwischen diesen beiden Zweigen an eine mit einem gemeinsamen Ausgangskanal (10) des.Systems verbundene Ausgangs-Signalleitung angeschlossen ist, während der Rückführungszweig an einen Eingang (16) des Differentialverstärkers gelegt ist, ferner durch eine in einer Richtung wirksame Impedanz (14) welche in dem Vorwärtszweig der Rückkopplungsschleife liegt und die genannte Verbindungsstelle mit dem Differentialverstärkerausgang verbindet und schließlich durch ein an einen Eingang (16) des Differentialverstärkers angeschlossenes Schaltorgan (20) zur selektiven, willkürlichen Erdung dieses Verstärkereinganges derart, daß das Ausgangssignal des Differentialverstärkers die von der erwähnten Impedeanz gesperrte Polarität annimmt.
2. 2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Rückkopplungsschleife (21, 22) vorgesehen ist, welche von der Verbindung zwischen der in

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   einer Richtung wirksamen Impedanz (14) mit dem Differentialverstärker (12) zu dem genannten Eingang (16) des Differentialverstärkers führt lind eine weitere, in einer Richtung wirksame Impedanz (21) enthält, die so gepolt ist, daß die weitere Rückkopplungsschleife den Differentialverstärker auf sehr niedrigem Verstärkungsgrad für solche Ausgangssignale des Differentialverstärkers hält, welche von der erstgenannten, in einer Richtung wirksamen Impedanz (14) gesperrt sind.

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