DE1956515C3 - Signalübertragungseinrichtung - Google Patents
SignalübertragungseinrichtungInfo
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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 Tfeibefstufe 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. FQr 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 Ober die Übertragungsleitung bestimmt ist. Zur Erläuterung betrachte man ein
Beispiel, bei dem eine eine Spannungstreiberstufe und einen Empfänger enthaltende Einheit 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- jo
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 ändert Ende der >5
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 in 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- π
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 w 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 Signalübertragungs-Einrichtung
ist dazu erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Übertragungsleitung an wenigstens einem Ende über ίο
eine Impedanz an ein Bezugspotential gelegt ist, 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
fester Übertragungsgeschwindigkeit entsprechend vergrößert werden. Die Erfindung wird nachstehend an bo
zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Signalübertragungs-Einrichtung
im Rahmen einer Datenverarbeitungsanlage, _
Fig.2 ein Schaltungsdiagramm einer Treiberstufe
sowie eiiies 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 P i g. 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 Zf 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 12a ist sehr lang, und es
sind sehr viele Einheiten 10 an il· 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 Einher on 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 dtr Mitte der Übertragungsleitung 12a ist mit dem Symbol ri
bezeichnet, wobei »r« die Lage der Einheit 10 rechts von de· 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 \%b an einer Spannungsquelle vom Potential Vi
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 Taktquelie 14 fü.· die Taktimpulse verbunden. Die
Zeitgeber- und Steuereinheiten 20 werden durch die Taktquelle 14 synchronisiert, so daß die Schalter 18a
synchron mit dem Taktimpulsen ein- und ausgeschaltet werden. Die Zeituauer zwischen benachbarten Taktimpulsen
ist im wesentlichen gleich oder geringfügig größer als das Doppelte der Laufzeit von pin^m Ende
zum anderen der Übertragungsleitung 12a.
Empfänger 16 und Stromquelle 18 sind mit Anschlüssen an die Übertragungsleitung 12a angeschlossen. Die
Einheit Ik ist mit dem Anschluß Ik und die Einheit ri ist
mit dem Anschluß /7 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 Fig. 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 r/in einen leitenden Zustand geschaltet wird und letztere einen Stromimpuls auf die Übertragungsleitung
gibt. Dü7ii 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 Steuereinheit 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 r/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 r/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 <5 V 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 (zlV + öV)
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 Laufzeil von einem Ende der Leitung
zum anderen der Übertragungsleitung 12a, dann ist die gesamte Spannungsänderung, die von dem Strom aus
irgendeiner der Treiberstufen erzeugt werden muß, kleiner und ergibt sich aus dem Ausdruck 2AV + öV.
Daraus kann der Strom berechnet werden, den die Stromquellen 18 liefern müssen, sofern ZO die
charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung 12a bezeichnet:
2(2 Π-+ Λ K)
ZO
ZO
Das steht im Gegensatz zu dem erforderlichen Strombetrag, wenn ein Treiber in geringerer Zeit in den
Leitungszustand schalten kann als die doppelte Laufzeit auf der Leitung 12a: für diesen Fall beträgt der
erforderliche Strom
2(2 IK+ 2ΛΙ0
r> In Fig.2 ist eine Ausführungsform der Stromquelle
18 für die Einheiten 10 dargestellt. Die Stromquelle 18 Umfaßt einen Schalttransistor 22 und zwei Steuertransistoren
2<* und 25. Der Kollektor des Schalttransistors 22
ist mit der Übertragungsleitung 12a und sein Emitter ist 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-
J5 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
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 Transistoren 24 und 25 sind vom pnp-Typ, deren
Kollektoren auf Erdpotential liegen und deren Ervtter gemeinsam am Emitter des Ausgangstransistors 22 liegt.
Die Basiselektroden der Transistoren 24 und 25 sind über getrennte Widerstände 30 und 31 mit einer
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
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
nichtleitenden Zustand befinden, dann steigt das Emitterpotentiai des Schaitiransistors 22 etwa auf + ί ρ
Volt, und der Transistor 22 wird leitend. Wenn die Basiselektrode einer der beiden Steuertransistoren 24
oder 25 auf einen niedrigen Potentialpege! zurückgesteuert
wird, so daß der entsprechende Transistor leitend wird, dann fällt die Emitterelektrode dieses
Steuertrartsistofs 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.
Γ i g. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform für die
Stromquelle 18. Die Stfomtreiberstufe 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 Schalttransjstor 40 umfaßt dessen Koüektorelektrode mit der
Übertragungsleitung 18/1 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 Fig.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
o^er 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 F i g. 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 184 dargestellt und zusammen mit der — 12-Volt-Spannungsquelle eine Stromquelle bildet
Das Transistor-UND-Tor umfaßt zwei pnp-Transistoren 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 Kollektorelekt-ode 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 Kollcktorclektrode des Transistors SB 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 Trägerkrisiäll der integrierten Schaltung ist über
eine Serienschaltung einer Z-Diode 78 und einer Diode 80 an einer Spannungsqüelle 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 Steuerlransistors 42 ist symmetrisch zu den Kathoden der Z-Dioden 64 und 72. Dementsprechend
bestimmt d'e 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 vrer
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 18Λ abgetrennt wird, wenn die
Stromversorgung ausfällt Auf diese Weise wird die Stromtreiberstufe von der Übertragungsleitung ISA im
Falle des Ausfalls der Spannungsversorgung wirkungsvoll abgetrennt
Nach den beiden Stromtreibern wird jetzt der in
Fig.2 dargestellte Empfänger 16 beschrieben. Der
Empfänger 16 weist einen Eingangsiranstsior 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 vor» +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 ti
der Spannungsquelle von +4,5 Volt verbunden, und die Emitterelektroden bilden die Ausgänge des Empfängers.
Zur Betrachtung der Arbeitsweise des Empfängers 16
Zur Betrachtung der Arbeitsweise des Empfängers 16
»fcrdc SngEIKminiEn, daß 3iif uci UbcFiFägtiiTgäieiiüflg
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-VoIt-SpannungsqueIIen
sind. Die Emitterelektrode des Transistors 82 liegt daher ietwa 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 IB6 wird dadurch m einen nichtleitenden Zustand gesteuert, und der Transistor 88
leitet Unter diesen Umständen gibt der Transistor 96 eine Ausgangsspannung zwischen +Zß 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 j;
negatives Potential belastet, wobei beide Ausgangstransistoren 96 und 98 leitend gelfialten 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 -2,5VoIt 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 Stromquelle»! gleichzeitig einen Strom auf die Übertragungsleitung
12a geben. Dementsprechend soiite 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 Spannüngshub 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 t 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)
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 in
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 überstei- ι > gende Spannungsdifferenz auf der Übertragungsleitung
als Empfangssignal wahrnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung
(12a) an wenigstens einem Ende über eine Impedanz (Z1) an ein Bezugspotential (Vir) gelegt ist, das größer >
<> als der Schw^'lwert ist, und daß die Treiberschaltung
eine Stromquelle (18) mit hoher Ausgangsimpedanz ist, weiche über einen steuerbaren Schalter {18a) an
die Übertragungsleitung angeschlossen und mit einem zweiten Bezugspotential (V\) verbunden ist. 2 j
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stromquelle (18) eine derart hohe
Ausgangsimpedanz aufweist, aaß die Größe des durch die Ausgangsimpedanz auf die Übertragungsleitung
(12a) gegebenen Stromes im wesentlichen in 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 S". gekennzeichnet, daß die Ausg. .igsimpedanz viel
größer ist als die Impedanz (Z1) der Übertragungsleitung.
4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strom- w
quelle (18) einen Schalttransistor (22; 40) mit hoher Kollektor-Emitter-Irr.pedanz aufweist, dessen Kollektor
mit der Übertragungsleitung (12a, 18A) und dessen Emitter mit dem zweiten Bezugspotential
verbunden ist, daß die Treiberschaltung einen 4> 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 23; Transistoren 52, 58) mit dem vi
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 gekenn- >
> zeichnet, daß die Steuerschaltung mit der Basis des S.euertransistors (24; 42) verbunden ist und zur
Umschaltung des Schalttransistors (22; 40) die Basis des Steuertransistors (24; 42) auf einem vom
Basispotential des Schalttransistors verschiedenen m>
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 Schalttransistors
(40) und des Steuertransistors (42) über einen Widerstand an das zweite Bezugspotential gelegt
sind, daß zwischen der Basis des Steuertransislors (42) und der Basis des Schalttransistors (40) und den
beiden Emittern je eine Diode (66,74) geschaltet ist,
daß die Steuerschaltung einen ersten Transis or (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 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
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).
8. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung
(12a,) an beiden Enden über je eine Impedanz (Z1) an ein erstes Bezugspotential gelegt
ist.
9. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter
(18a^aller Stromquellen (18) an eine gemeinsame Taktquelle (14) zur Synchronisation gelegt sind.
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Family Applications (1)
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