DE1956515B2 - Signalübertragungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalübertragungseinrichtung mit einer Übertragungsleitung, die von mehreren an verschiedenen Punkten mit der Übertragungsleitung verbundenen Einheiten im Zweirichtungsverkehr benutzt wird, wobei jede Einheit wenigstens eine Treiberschaltung und wenigstens einen Empfänger enthält und die Treiberschaltung in einem ersten Betriebszustand im wesentlichen gesperrt ist und in einem zweiten Betriebszustand ein Signal der Übertragungsleitung zuführt und wobei der Empfänger mit seinem Eingang mit der Übertragungsleitung verbunden ist und eine einen vorbestimmten Schwellwert übersteigende Spannungsdifferenz auf der Übertragungsleitung als Empfangssignal wahrnimmt.

In einer solchen beispielsweise aus der US-Patentschrift 30 61 192 bekannten Datenverarbeitungsanlage werden Übertragungsleitungen mit mehreren Treiberstufen und Empfängern benutzt, von denen mindestens einer in jeder Einheit der Datenverarbeitungsanlage untergebracht ist. Die Treiberstufen und Empfänger sind mit einer gemeinsamen Übertragungsleitung verbunden. Die verschiedenen Einheiten und die ihnen zugeordneten Treiberstufen und/oder Empfänger verteilen sich über die Länge der Übertragungsleitung, und jede Treiberstufe kann ein Signal auf die Übertragungsleitung geben, das von irgendeinem oder allen Empfängern in den verschiedenen Einheiten der Anlage aufgenommen wird. Diese Treiberstufen besitzen kleine Ausgangsimpedanzen, sind im wesentlichen Spannungsquellen und geben eine vorbestimmte Spannung auf die Leitung, wenn sie entsprechend geschaltet werden.

In großen Anlagen besitzt die Übertragungsleitung, die eine große Anzahl vieler Einheiten miteinander verbindet, eine entsprechende Länge. Für das An- und Abschalten der Treiberstufen und Empfänger zur Signalabgabe und -aufnahme ergibt sich damit eine > untere Zeitgrenze, die im wesentlichen durch die Laufzeit eines Signals über die Übertragungsleitung bestimmt ist Zur Erläuterung betrachte man ein Beispiel, bei dem eine eine Spannungstreiberstufe und einen Empfänger enthaltende Einheilt an jedem Ende iu der Übertragungsleitung liegt, eine Treiberstufe ein Spannungssignal auf ein Ende der Leitung gibt, während die andere Treiberstufe abgeschaltet ist, also kein Spannungssignal auf die Leitung gibt Man nehme nun an, daß die Zustände der beiden Treiberstufen sich umkehren. Das Absinken der Spannung an einem Leitungsende, an dem die Treiberstufe abgeschaltet ist, beginnt sich längs der Übertragungsleitung nach dem anderen Ende zu auszubreiten, an dem die Treiberstufe eingeschaltet ist Spannungstreiber haben die Eigen- schaft, daß sie so lange keine Spannung auf die Leitung geben, bis die Spannung an der Übertragungsleitung unter die anzulegende Spannung abfällt Der Spannungsabfall von dem abgeschalteten Treiber läuft die Übertragungsleitung entlang, bis er das andere Ende der Leitung erreicht, dan dem der Treiber eingeschaltet ist, und in diesem Augenblick beginnt der eingeschaltete Treiber einen Spannungsimpuls auf die Leitung zu geben, und ein neuer Spannungsimpuls beginnt die Leitung zurückzulaufen nach dem ersten Ende zu, an jo dem die Treiberstufe abgeschaltet ist Man sieht, daß der Empfänger an dem Ende, an dem der Treiber abgeschaltet war, nicht in der Lage sein wird, das Signal vom anderen Ende der Übertragungsleitung zuverlässig zu tasten, bis das Spannungssignal von der eingeschalte- j ten Treiberstufe den Empfänger erreicht Diese Zeitdauer ist gleich der Signal-Laufzeit von dem abgeschalteten Treiber an einem Ende der Leitung zu dem anderen Ende der Leitung und zurück zu dem Ausgangspunkt, d. h. ist also gleich der doppelten Laufzeit der Leitung.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, trotz der beschränkend wirkenden Laufzeiteigenschaften der Übertragungsleitung die obere Grenze der Schaltfrequenz, mit der die Treiberstufen ·4> geschaltet werden können, gegenüber der bekannten Einrichtung weiter zu erhöhen.

Bei der eingangs genannten Signalübertragimgs-Einrichtung ist dazu erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Übertragungsleitung an wenigstens einem Ende über eine Impedanz an ein Bezugspotential gelegt ISt₁ das größer als der Schwellwert ist, und daß die Treiberschaltung eine Stromquelle mit hoher Ausgangsimpedanz ist, welche über einen steuerbaren Schalter angeschlossen und mit einem zweiten Bezugspotential verbunden ist. »

Mit der Erfindung kann die effektive Übertragungsgeschwindigkeit über die Übertragungsleitung verdoppelt oder aber die Länge der Übertragungsleitung bei tester Übertragungsgeschwindigkeit entsprechend vergrößert werden. Die Erfindung wird nachstehend an w> zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm einer Signalübertragungs-Einrichtung im Rahmen einer Datenverarbeitungsanlage, ir>

F i g. 2 ein Schaltungsdiagramm einer Treiberstufe sowie eines Empfängers aus einer an die Übertragungsleitung gemäß F i g. 1 angeschlossenen Einheit und

Fig.3 eine weitere Ausführungsform einer Treiberschaltung für die Einrichtung nach F i g. 1.

Die Signalübertragungseinrichtung in einer Datenverarbeitungsanlage umfaßt gemäß Fig. 1 mehrere Einheiten 10, ein Übertragungsleitungssystem 12 und eine Taktquelle 14. Digitale Signale werden zwischen den verschiedenen Einheiten 10 über das System der Übertragungsleitungen übertragen. Dieses System 12 ist eine Zweiweg-Kommunikationsleitung dergestalt, daß Signale von einer der Einheiten 10 auf die Leitung gegeben und von einer oder mehreren Einheiten 10 empfangen werden können. Eine Taktquelle 14 synchronisiert den Betrieb der Einheiten 10.

Das System 12 der Übertragungsleitungen umfaßt eine Übertragungsleitung 12a und eine Abschlußimpedanz Zt an jedem Ende der Leitung. Die Abschlußimpedanzen Zi sind zwischen den entsprechenden Enden der Leitung 12a und den abschließenden Spannungsquellen vom Potential VtI und Vtr verbunden, entsprechend dem linken und rechten Ende der Übertragungsleitung 12a Die Übertragungsleitung 12* ist sehr lang, und es sind sehr viele Einheiten 10 an ihr vorgesehen. Zum Zwecke der einfacheren Erklärung sind jedoch nur drei Einheiten 10 in dem System dargestellt, und die Übertragungsleitung 12a zeigt in den Bereichen ihrer gestrichelten Darstellung, daß an ihr noch weitere Einheiten 10 liegen können.

Die links von der Mitte der Übertragungsleitung 12a angeschlossene Einheit 10 ist mit dem Symbol 11 in der oberen linken Ecke der gestrichelten äußeren Begrenzungslinie der Einheit bezeichnet. Die Einheit 10 am linken Ende der Leitung ist mit Ik bezeichnet. Das Symbol / zeigt an, daß eine Einheit auf der linken Seite von der Mitte der Leitung 12a liegt, während die Ziffern »1« bis »k« die fortlaufende Nummer der Einheiten darstellen. Obgleich nur die Einheiten /1 und Ik dargestellt sind, ist es nach vorstehendem selbstverständlich, daß noch weit mehr als nur diese beiden Einheiten links von der Mitte der Übertragungsleitung 12a liegen können. Die Einheit 10 rechts von der Mitte der Übertragungsleitung 12a ist mit dem Symbol ri bezeichnet, wobei »r« die Lage der Einheit 10 rechts von der Mitte der Leitung 12a andeutet und »i« wieder die fortlaufende Nummer der jeweiligen Einheit angibt. Obgleich nur eine Einheit ri rechts von der Mitte der Leitung 12a in der Zeichnung dargestellt ist, können natürlich ohne weiteres noch weitere Einheiten hinzukommen.

Jede Einheit 10 enthält einen Empfänger 16 und eine Stromquelle 18 mit hoher Ausgangsimpedanz. Die Stromquelle ist als Schalter 18a und eine Stromquelle 186 an einer Spannungsquelle vom Potential Vl dargestellt. Eine Zeitgeber- und Steuereinheit 20 in jeder Einheit 10 steuert die Schaltzustände des entsprechenden Schalters 18a.

Jeder Zeitgeber- und Steuereinheit 20 ist mit der Taktquelle 14 für die Taktimpulse verbunden. Die Zeitgeber- und Steuereinheiten 20 werden durch die Taktquelle 14 synchronisiert, so daß die Schalter 18a synchron mit den Taktinipulsen ein- und ausgeschaltet werden. Die Zeitdauer zwischen benachbarten Taktimpulsen ist im wesentlichen gleich oder geringfügig größer als das Doppelte der Laufzeit von einem Ende zum anderen der Übertragungsleitung 12a.

Empfänger 16 und Stromquelle 18 sind mit Anschlüssen an die Übertragungsleitung \2a angeschlossen. Die Einheit Ik ist mit dem Anschluß Ik und die Einheit ri ist mit dem Anschluß ri verbunden. Diese Anordnung dient

zur Erläuterung, daß die Verbindungen für den Empfänger und die Stromquelle jeder Einheit an der Leitung i2a etwa am gleichen Punkt längs der Leitung liegen.

Es wird jedoch noch festgestellt, daß einige der Einheiten 10 auch ohne Empfänger oder ohne Treiberstufe auskommen können, obgleich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in jeder der Einheiten 10 einen Empfänger und einen Treiber aufweist.

Zur Betrachtung der allgemeinen Arbeitsweise der Datenverarbeitungsanlage nach F i g. 1 werde angenommen, daß die Stromquelle 18 der Einheit Ik gerade ein Stromsignal auf die Übertragungsleitung 12a gibt und daß sie beim nächsten Taktimpuls in einen nichtleitenden Zustand und die Stromquelle 18 in der Einheit rim einen leitenden Zustand geschaltet wird und letztere einen Stromimpuls auf die Übertragungsleitung gibt. Dazu gibt die Zeitgeber- und Steuereinheit 20 ein Steuersignal auf den Schalter 18a der Einheit Ik, wodurch der Strom am Anschluß Ik abfällt. Dieser Signalabfall breitet sich über die Übertragungsleitung 12a nach dem Anschluß ri hin aus. Zur gleichen Zeit schaltet die Steuereinheil 20 den Schalter 18a in die Einheit ri in einen Leitzustand und veranlaßt, daß er einen Stromimpuls auf die Übertragungsleitung 12a am Anschluß ri gibt. Es wird betont, daß der Strom am Anschluß ri das Doppelte des Strompegels für eine Stromquelle beträgt. Der Stromanstieg am Anschluß ri beginnt sich über die Leitung nach dem Anschluß Ik auszubreiten, wenn der Stromabfall vom Anschluß Ik sich auf den Anschluß ri hin ausbreitet. Schließlich erreicht der Stromanstieg am Anschluß ri den Anschluß Ik und stellt den gleichen Strompegel wieder her, der am Anschluß Ik erschien, ehe das Stromsystem in der Einheit Ik abgeschaltet war. Jetzt ist die ganze Übertragungsleitung mit Strom lediglich von der Stromquelle in der Einheit π stabilisiert.

Die größte Verzögerungszeit zwischen dem Zeitpunkt, an dem eine Stromquelle geändert wird, und dem Zeitpunkt, zu dem irgendein Empfänger des Systems das Signal zuverlässig aufnehmen und überwachen kann, ist damit die Laufzeit von einem Ende zum anderen der Übertragungsleitung 12a. Das steht in wesentlichem Gegensatz zu den bekannten Anlagen mit Spannungs-Treiberstufen, bei denen die minimale Zeitverzögerung gleich dem Doppelten der Laufzeit der Übertragungsleitung entspricht.

Man betrachte nun den von jeder Stromquelle 18 geforderten Ausgangsstrom. Die Empfänger sprechen auf Spannung an. Mit anderen Worten, die Spannung auf der Leitung 12a muß einen vorbestimmten Spannungsschwellwert entweder übersteigen oder unterschreiten, ehe der Empfänger 16 das Signal zuverlässig tasten kann und ein entsprechendes Ausgangssignal liefert. Wenn Δ V die Spannungsänderung um den Schwellwert repräsentiert, um den Empfänger von einem Zustand in den anderen zuverlässig zu schalten, und wenn OV die maximale zusammengenommene Reflexionsspannung repräsentiert, die am Empfängereingang auftreten kann, dann muß die Stromquelle auf der Übertragungsleitung 12a einen Strom von hinreichender Größe erzeugen, damit eine gesamte Spannungsänderung von 2 (AW + 6V) erzeugt wird, um einen zuverlässigen Betrieb des Empfängers aufrechtzuerhalten, ohne auf das Abklingen der Reflexionen auf der Leitung warten zu müssen. Wenn jedoch wie vorbeschrieben eine Begrenzung in das System eingearbeitet ist, wo die erste Verzögerung zwischen den Taktimpulsen geringfügig länger ist als das Doppelte der Laufzeit von einem Ende der Leitung zum anderen der Übertragungsleitung 12a, dann ist die ι gesamte Spannungsänderung, die von dem Strom aus irgendeiner der Treiberstufen erzeugt werden muß, kleiner und ergibt sich aus dem Ausdruck 2 Δ V + δ V Daraus kann der Strom berechnet werden, den die Stromquellen 18 liefern müssen, sofern ZO die in charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung 12a bezeichnet:

2(2 IK+ Λ V)

zö ■

Das steht im Gegensatz zu dem erforderlichen

Strombetirag, wenn ein Treiber in geringerer Zeit in den Leitungszustand schalten kann als die doppelte Laufzeit auf der Leitung 12a; für diesen Fall beträgt der

j» erforderliche Strom

2(2 IK + 2,1K)
ZO

j-, In Fig.2 ist eine Ausführungsform der Stromquelle 18 für die Einheiten 10 dargestellt. Die Stromquelle 18 umfaßt einen Schalttransistor 22 und zwei Steuertransistoren 24 und 25. Der Kollektor des Schalttransistors 22 ist mit der Übertragungsleitung 12a und sein Emitter ist

Jd über einen Widerstand 28 mit einer Spannungsquelle von +12 Volt verbunden. Die Basiselektrode des Transistors 22 liegt an einer Spannungsquelle von +1 Volt Potential, die als Bezugspotential dient.

Der Transistor 22 ist vom pnp-Typ. Wenn dement-

J-) sprechend die Emitterelektrode nicht unterhalb des Basispotentials gehalten wird, fließt Strom von der Spannungsquelle +12 Volt durch den Widerstand 28 in die Übertragungsleitung 12a. Die Ausgangsimpedanzcharakteristik des Transistors 22 auf der Kollektorseite ist sehr hoch.

Im Ergebnis haben die Impedanz- oder Spannungsänderungen auf der Übertragungsleitung 12a nur kleinen Einfluß auf den auf die Übertragungsleitung 12a durch den Transistor 22 gegebenen Strombetrag, und der

■Ti Transistor 22 kann demzufolge als eine Stromquelle betrachtet werden.

Die Steuertransistoren 24 und 25 bilden in ihrer Wirkung ein Transistor-UND-Tor zur Steuerung der Stromabgabe durch den Ausgangstransistor 22. Die

■>o Transistoren 24 und 25 sind vom pnp-Typ, deren Kollektoren auf Erdpotential liegen und deren Emitter gemeinsam am Emitter des Ausgangstransistors 22 liegt. Die Basiselektroden der Transistoren 24 und 25 sind über getrennte Widerstände 30 und 31 mit einer

v, Spannungsquelle von —12 Volt verbunden. Die Basiselektroden der Transistoren 24 und 25 sind die Stelle, an der die Zeitgeber- und Steuereinheit 20 Steuersignale auf die Stromquelle 18 gibt. Damit der Transistor 22 in seinen Leitungszustand gelangt und ein

t>o Stromsignal auf die Übertragungsleitung 12a gibt, muß seine Emitterelektrode etwa ein halbes Volt über dem Potential seiner Basis liegen. Wenn daher das Basispotential der beiden Transistoren 24 und 25 auf positivem Potential liegt, so daß sich die Transistoren im

(v3 nichtleitenden Zustand befinden, dann steigt das Emitterpotential des Schalttransistors 22 etwa auf +1,5 Volt, und der Transistor 22 wird leitend. Wenn die Basiselektrode einer der beiden Steuertransistoren 24

oder 25 auf einen niedrigen Potentialpegel zurückgesteuert wird, so daß der entsprechende Transistor leitend wird, dann fällt die Emitterelektrode dieses Steuertransistors auf ungefähr +0,5 Volt ab, wodurch der Schalttransistor 22 in einen nichtleitenden Zustand gesteuert wird, so daß auf die Ausgangsleitung 12a kein Strom gelangt.

F i g. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform für die Stromquelle 18. Die Stromtreiberstufe nach Fig.3 ist besonders für die integrierte Schaltungstechnik ausgelegt. Die Stromquelle 18 ist recht ähnlich der Stromquelle 18 aus F i g. 2, insoweit sie einen Schalttransistor 40 umfaßt, dessen Kollektorelektrode mit der Übertragungsleitung 18Λ und dessen Emitterelektrode über eine Impedanz 41 mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Ferner steuert ein transistorisiertes UND-Tor den Steuertransistor 42.

Im Unterschied zu der Stromtreiberstufe nach F i g. 2 jedoch, die ein zwischen 0 und einem positiven Strom variierendes Ausgangssignal liefert, gibt die Stromtreiberstufe nach F i g. 3 ein Ausgangssignal ab, das zwischen 0 und einem negativen Ausgangsstrom schwankt. Dazu ist als Schalttransistor 40 ein npn-Typ Transistor gewählt, und die Spannungsquelle, die über den Widerstand 41 mit dem Transistor 40 verbunden ist, weist eine Spannung von — 12 Volt auf im Gegensatz zu einem positiven Wert aus F i g. 2.

Weiterhin ist ein Steuertransistor 42 vom npn-Typ vorgesehen, dessen Kollektorelektrode mit einer Spannungsquelle von —2 Volt oder von Erdpotential oder mit einer anderen auf Erdpotential abgeschlossenen Übertragungsleitung verbunden ist und dessen Emitter direkt an dem Emitter des Transistors 40 liegt, ähnlich wie bei den Steuertransistoren 24 und 25 aus F i g. 2. Das Transistor-UND-Tor aus F i g. 3 unterscheidet sich von jenem in Fig.2 darin, daß es den Schalttransistor 40 indirekt durch den Steuertransistor 42 steuert. Es ist jedoch wichtig festzustellen, daß der Schalttransistor 40 einen Ausgang von hoher Impedanz für die Leitung 18/4 dargestellt und zusammen mit der

- 12-Volt-SpannungsqueIie eine Stromquelle bildet.
Das Transistor-UND-Tor umfaßt zwei pnp-Transi-

storen 44 und 45, deren Emitterelektroden gemeinsam an der Basiselektrode eines Transistors 52 liegen und über einen Widerstand 54 mit einer Spannungsquelle von +4,75 Volt verbunden sind und deren Kollektorelektroden gemeinsam mit dem Trägerkristall der integrierten Schaltung in Verbindung stehen. Die Basiselektroden der Transistoren 44 und 45 sind über die Widerstände 47 bzw. 48 mit den Eingangsanschlüssen verbunden. Die Verbindung zwischen den Widerständen 47 bzw. 48 und den Eingangsanschlüssen liegen über Ableiterwiderstände 49 bzw. 50 an einer

— 2-Volt-Spannungsquelle. Die Kollektorelektrode des Transistors 52 ist über einen Widerstand 46 mit der Spannungsquelle von +4,75 Volt und außerdem mit der Basiselektrode eines Transistors 58 verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors 52 ist mit der Basiselektrode eines Transistors 60 verbunden. Drei Dioden liegen in Reihe zwischen der Verbindung der Transistoren 52 und 58 und der Basis und der Kollektorelektrode des Transistors 60. Die Verbindung zwischen dem Transistor 60 und einer der Dioden 62 ist über den Weg Kathode —Anode einer Z-Diode 64 mit der Basiselektrode des Ausgangstransistors 40 verbunden. Die Verbindung der Diode 64 mit dem Transistor 40 ist über die Reihenschaltung einer Diode 66 und einem Widerstand 68 an -12 Volt gelegt. Die Kollektorelektrode des Transistors 58 ist mit der Spannungsquelle von +4,75 Volt verbunden, und die Emitterelektrode steht mit der Reihenschaltung der Dioden 70, 72 und 74 und des Widerstandes 76 mit der Spannungsquelle von —12 Volt in Verbindung. Der Verknüpfungspunkt zwischen den Dioden 72 und 74 liegt an der Basiselektrode des Steuertransistors 42.

Der Trägerkristall der integrierten Schaltung ist über eine Serienschaltung einer Z-Diode 78 und einer Diode

to 80 an einer Spannungsquelle von -12 Volt angeschlossen.

Wenn im Betrieb ein hohes Potential an den Eingängen liegt, das bei den Transistoren 44 und 45 in einen nichtleitenden Zustand zurücksteuert, dann steigt das Potential der Basiselektrode des Transistors 52 an und steuert in einen leitfähigen Zustand. Die Schaltung zwischen der Basis des Schalttransistors 40 und der Basis des Steuertransistors 42 ist symmetrisch zu den Kathoden der Z-Dioden 64 und 72. Dementsprechend bestimmt die an die Kathoden der Dioden 64 und 72 gelegte Spannung, ob der Transistor 40 oder der Transistor 42 leitend wird. Der Transistor 58 ist stets im leitenden Zustand. Wenn der Transistor 52 ebenfalls leitet, dann ist der Spannungsabfall vom Kollektor zum Emitter des Transistors 52 im wesentlichen gleich demjenigen zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 58. Im Ergebnis steuert die Diode 70 die Kathode der Z-Diode 72 auf ein niedrigeres Potential als jenes der Kathode der Z-Diode 64, wodurch der Transistor 40 in einen leitenden Zustand und der Transistor 42 in einen nichtleitenden Zustand gesteuert werden. Wenn so beide Transistoren 44 und 45 nicht leiten, gelangt der Ausgangstransistor 40 in einen leitenden Zustand und gibt Stromimpulse auf die

Übertragungsleitung 18A

Wenn einer der beiden Transistoren 44 oder 45 in einen leitenden Zustand gesteuert wird, dann wird die Basis des Transistors 52 unter das Potential des Emitters geregelt, wodurch der Transistor 52 sperrt. Mit nichtleitendem Transistor 52 bleibt der Transistor 58 immer noch im leitenden Zustand aufgrund der Vorspannung des Widerstandes 56. Der Spannungsabfall zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 58 ist im wesentlichen gleich demjenigen der Dioden 62.

Daher liegt ein dem Potentialabfall an zwei Dioden äquivalenter Spannungsabfall zwischen der Basis des Transistors 58 und der Kathode der Z-Diode 72, wogegen ein dem Spannungsabfall von drei Dioden äquivalenter Spannungsabfall zwischen der Basis des

so Transistors 58 und der Kathode der Z-Diode 64 liegt. Dementsprechend ist die Basis des Transistors 40 spannungsmäßig unterhalb derjenigen des Transistors 42, wodurch der Transistor 42 in einen leitfähigen Zustand gesteuert und der Schalttransistor 40 in einen nichtleitfähigen Zustand gesteuert wird. Daher gelangt kein Stromimpuls auf die Übertragungsleitung 18a.

Die Dioden 66, 74 und 80 bewirken, daß die 'Spannungsquelle von -12 Volt wirkungsvoll von der Ausgangsleitung 18,4 abgetrennt wird, wenn die

bo Stromversorgung ausfällt. Auf diese Weise wird die Stromtreiberstufe von der Übertragungsleitung 18/4 im Falle des Ausfalls der Spannungsversorgung wirkungsvoll abgetrennt.
Nach den beiden Stromtreibern wird jetzt der in

b5 Fig.2 dargestellte Empfänger 16 beschrieben. Der Empfänger 16 weist einen Eingangstransistor 82 auf, dessen Kollektor mit einer Spannungsquelle von +1 Volt, dessen Emitter über einen Widerstand 84 mit einer

Spannungsquelle von — 12 Volt verbunden ist. Die Emitterelektrode des Transistors 82 ist weiterhin mit der Basis eines Transistors 86 verbunden. Der Kollektor des Transistors 86 ist über einen Widerstand 90 mit einer Spannungsquelle von +4,5 Volt und die Emitterelektrode ist über einen Widerstand 94 mit einer Spannungsquelle von —12 Volt verbunden. Eine Diode 85 ist in Anoden-Kathoden-Richtung zwischen die Spannungsquelle von +1 Volt und den Kollektor des Transistors 86 geschaltet. Der Transistor 88 ist ähnlich wie der Transistor 86 mit einem Widerstand 92 und einem Widerstand 94 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren 86 und 88 sind mit den Basiselektroden der Ausgangstransistoren 96 bzw. 98 verbunden. Die Kollektorelektrode der Transistoren 96 und 98 ist mit der Spannungsquelle von +4,5 Volt verbunden, und die Emitterelektroden bilden die Ausgänge des Empfängers.

Zur Betrachtung der Arbeitsweise des Empfängers 16 werde angenommen, daß auf der Übertragungsleitung 12a kein Stromimpuls stehe, die Übertragungsleitung und damit die Basiselektrode des Transistors 82 bei ungefähr —5 Volt aufgrund der Spannungsquellen VtI und Vtr liegen, die beide -5-Volt-Spannungsquellen sind. Die Emitterelektrode des Transistors 82 liegt daher etwa auf —5,5 Volt. Unter diesen Umständen liegt die Basiselektrode des Transistors 86 unterhalb von — 4,5 Volt, die an die Basis des Transistors 88 gegeben wird, und der Transistor 86 wird dadurch in einen nichtleitenden Zustand gesteuert, und der Transistor 88 leitet. Unter diesen Umständen gibt der Transistor 96 eine Ausgangsspannung zwischen + 2,5 und + 3,5 Volt ab, während der Transistor 98 einen Ausgang zwischen 0 und -1,5 Volt zeigt. Beide Ausgänge des Empfängers sind mit Widerständen auf -2VoIt oder ein stärker negatives Potential belastet, wobei beide Ausgangstransistoren % und 98 leitend gehalten werden.

Es werde nun angenommen, daß die Stromimpulse auf der Übertragungsleitung 12a auftreten. Zunächst wird angenommen, daß nur einer der Stromquellen 18 ein Stromsignal auf die Leitung gibt und daß die auf der Übertragungsleitung stehende Spannung etwa - 2,5 Volt betrage. Unter diesen Umständen wird das Potential an der Emitterelektrode des Transistors 82 ungefähr -3,0 Volt betragen. Daher liegt die Basiselektrode des Transistors 86 über derjenigen des Transistors 88, wodurch der Transistor 86 leitend und der Transistor 88 nichtleitend wird. Der Transistor 96 wird dann eine niedrige Ausgangsspannung und der Transistor 98 wird eine hohe Ausgangsspannung liefern.

Es ist wichtig sicherzustellen, daß keine der mit der Übertragungsleitung 12a verbundenen Schaltungen den Spannungshub für irgendeinen zulässigen Strombereich auf der Leitung 12a beschränkt. In einer bevorzugten Ausführungsform können nur zwei Stromquellen gleichzeitig einen Strom auf die Übertragungsleitung 12a geben. Dementsprechend sollte keine der mit der Übertragungsleitung 12a verbundenen Schaltungen so ausgelegt werden, daß sie den Spannungshub auf der Übertragungsleitung 12a in dem Strombereich begrenzen. Wenn aus irgendwelchen Gründen der Spannungshub begrenzt wird, beispielsweise durch einen Begrenzer im Empfänger oder Treiber, dann würde das System zu vielen nachteiligen Eigenschaften, die aus dem mit Spannungstreiberschaltungen arbeitenden Stand der Technik bekannt sind, zurückkehren.

In F i g. 1 ist nur eine Übertragungsleitung und nur eine Treiberstufe und Empfänger pro Einheit dargestellt. Natürlich können auch mehrere Übertragungsleitungen zur Informationsvermittlung zwischen den Einheiten vorhanden und auch mehrere Stromtreiberstufen und Empfänger in jeder Einheit untergebracht sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Signalübertragungseinrichtung mit einer Übertragungsleitung, die von mehreren an verschiedenen Punkten mit der Übertragungsleitung verbundenen Einheiten im Zweirichtungsverkehr benutzt wird, wobei jede Einheit wenigstens eine Treiberschaltung und wenigstens einen Empfänger enthält und die Treiberschaltung in einem ersten Betriebszustand im wesentlichen gesperrt ist und in einem zweiten Betriebszustand ein Signal der Übertragungsleitung zuführt und wobei der Empfänger mit seinem Eingang mit der Übertragungsleitung verbunden ist und eine einen vorbestimmten Schwellwert übersteigende Spannungsdifferenz auf der Übertragungsleitung als Empfangssignal wahrnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung (Ha) an wenigstens einem Ende über eine Impedanz (Z) an ein Bezugspotential (V,,) gelegt ist, das größer als der Schwellwert ist, und daß die Treiberschaltung eine Stromquelle (18) mit hoher Ausgangsimpedanz ist, welche über einen steuerbaren Schalter [ISa) an die Übertragungsleitung angeschlossen und mit einem zweiten Bezugspotential (V\) verbunden ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stromquelle (18) eine derart hohe Ausgangsimpedanz aufweist, daß die Größe des durch die Ausgangsimpedanz auf die Übertragungsleitung (12a,) gegebenen Stromes im wesentlichen unabhängig von der Größe der von einer anderen im zweiten Betriebszustand befindlichen Treiberschaltung auf der Übertragungsleitung erzeugten Spannungsdifferenz ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsimpedanz viel größer ist als die Impedanz (Z) der Übertragungsleitung.

4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (18) einen Schalttransistor (22; 40) mit hoher Kollektor-Emitter-Impedanz aufweist, dessen Kollektor mit der Übertragungsleitung (12a, i&A) und dessen Emitter mit dem zweiten Bezugspotential verbunden ist, daß die Treiberschaltung einen Steuertransistor (24; 42) aufweist, dessen Kollektor mit einem dritten Bezugspotential und dessen Emitter mit dem Emitter des Schalttransistors (22; 40) verbunden ist, und daß eine Steuerschaltung (Transistor 25; Transistoren 52, 58) mit dem Verknüpfungspunkt der beiden Emitter des Schalttransistors und des Steuertransistors zum Umschalten des Schalttransistors vom einem Betriebszustand in den anderen verbunden ist (F i g. 2 bzw. 3).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung mit der Basis des Steuertransistors (24; 42) verbunden ist und zur Umschaltung des Schalttransistors (22; 40) die Basis des Steuertransistors (24; 42) auf einem vom Basispotential des Schalttransistors verschiedenen Potential liegt (F i g. 2 bzw. 3).

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen ersten Transistor (25) aufweist, dessen Emitter mit den beiden Emittern des Schalttransistors und des Steuertransistors verbunden ist, dessen Kollektor auf einem vierten Bezugspotential liegt und dessen Basis über Widerstände mit der Basis des Steuertransistors verbunden ist und Schaltsignale aufnimmt.

7. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter des Schalttransi-Ί stors (40) und des Steuertransistors (42) über einen Widerstand an das zweite Bezugspotential gelegt sind, daß zwischen der Basis des Steuertransistors (42) und der Basis des Schalttransistors (40) und den beiden Emittern je eine Diode (66,74) geschaltet ist,

in daß die Steuerschaltung einen ersten Transistor (58) aufweist, dessen Emitter über wenigstens eine Diode (70; 72) mit der Basis des Steuertransistors (42) verbunden ist und dessen Basis mit dem Kollektor eines zweiten Transistors (52) sowie über wenigstens

r> eine weitere Diode (62; 64) mit der Basis des Schalttransistors (40) verbunden ist, wobei die Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten Transistors (52) parallel zu der Diode (62) geschaltet ist, und daß die Basis des zweiten Transistors (52) mit den

-¹O verbundenen Emittern eines dritten Transistors (44) und eines vierten Transistors (45) verbunden ist, an deren Basen Eingangsanschlüsse für ein Schaltsignal für den Schalttransistor (40) vorgesehen sind (F ig. 3).

-'j

8. Einrichtung nach einem der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung (12a) an beiden Enden über je eine Impedanz (Z) an ein erstes Bezugspotential gelegt ist

»ι

9. Einrichtung nach einem der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (18aJ aller Stromquellen (18) an eine gemeinsame Taktquelle (14) zur Synchronisation gelegt sind.