DE19630515B4

DE19630515B4 - Interfaceschaltung zur Realisierung einer S/T-Schnittstelle nach Spezifikation ITU I.430

Info

Publication number: DE19630515B4
Application number: DE1996130515
Authority: DE
Inventors: Michael Gude
Original assignee: Gude, Michael, Dr.
Current assignee: LONDON INTELLECTUAL PROPERTY RIGHTS LTD., GB
Priority date: 1996-07-29
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: DE19630515A1

Abstract

Interfaceschaltung zur Realisierung eines genormten ISDN-Basis-Anschlusses dadurch gekennzeichnet, dass eine rein digitale integrierte Schaltung mit externer Beschattung, bestehend aus einer Empfangs- und einer Sendeschaltung, verwendet wird und dass bei der Empfangsschaltung zwei digitale Eingangsbuffer der rein digitalen integrierten Schaltung für die Signale verwendet werden und zur Unterdrückung von Gleichtaktsignalen die Mittelanzapfung [1] des Empfangstrafos [2] der Empfangsschaltung wechselspannungsmäßig auf Masse gezogen wird.

Description

Die S/T Schnittstelle ist eine in der Spezifikation ITU I.430 beschriebene Schnittstelle für das ISDN. Die Schnittstelle ermöglicht einen ISDN-Basis-Zugang mit 2×64kBit/s und 1×16kBit/s (2B+D).

Alle bekannten Halbleiterhersteller, die ICs für diese Schnittstelle anbieten, haben hier Lösungen mit gemischt analog/digitaler Technologie. So müssen bei der Sendeschaltung Spannungen erzeugt werden, die nicht den üblichen Ausgangspegeln einer digitalen Schaltung entsprechen. Bei der Empfangsschaltung ist Stand der Technik, daß zumindest am Eingang ein Differenzverstärker eingesetzt wird.

Exemplarisch werden folgende Druckschriften angegeben:

1) SIEMENS AG, Bereich Halbleiter, 1992: ICs for Communications, ISDN Subscriber Access Controller ISAC-S, PEB 2085, User's Manual, Edition 2.92.
2) SIEMENS AG, Bereich Halbleiter, 1994: ICs for Communications, ISDN Subscriber Access Controller for Terminals ISAC-S TE, PSB 2186, User's Manual 10.94.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit möglichst geringem Kostenaufwand eine spezifikationsgemäße S/T-Schnittstelle zu realisieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine rein digitale integrierte Schaltung mit Hilfe externer Komponenten verwendet wird.

Dieses hat den Vorteil, dass die Realisierung rein digitaler integrierter Schaltungen einfacher ist, als diejenige von gemischt analog/digitalen Schaltungen. Insbesondere FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) sind nicht gemischt analog/digital erhältlich; auch der Initialaufwand für ein Gate-Array ist geringer als der für ein Cellbased oder Mixed-Mode-Design, da nur wenige Halbleiter-Herstellungs-Masken kundenspezifisch erstellt werden müssen.
Die vorliegende Erfindung zeigt ferner wie mit geringem externen Bauteileaufwand eine spezifikationsgemäße S/T-Schnittstelle realisiert werden kann.
Auf der Empfangsseite wird nach dem Stand der Technik ein Differenzverstärker für die Eingangssignale benötigt, der über Eingangspins für analoge Signale mit dem Transformator verbunden ist (s.a. die Literaturstellen (1) und (2)). Da die digitale integrierte Schaltung keine Differenzeingänge hat, wird dieses Problem erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Transformator [2] mit Mittelanzapfung [1] verwendet wird, wobei diese Anzapfung über einen Kondensator wechselspannungsmäßig auf Masse gezogen wird. Hierduch werden nur jeweils zwei gegenphasige Signale erzeugt, die keinen Gleichtaktanteil mehr haben. Diese Signale können direkt mit üblichen digitalen Eingangsbuffern erfasst werden.
Hierbei muss man wissen, dass Eingänge einer rein digitalen integrierten Schaltung bei einer von der Versorgungsspannung und Herstelltoleranzen abhängigen Eingangsspannung zwischen log. 0 und 1 umschalten. Der Umschaltpunkt ist dabei sehr genau definiert. D.h. eine nur geringfügig (wenige mV) höhere Spannung als der Schwellwert führt zu einer log. 1 und eine nur geringfügig niedrigere Spannung führt zu einer log. 0. Da Herstelltoleranzen und Versorgungsspannung auf alle Eingänge eines Chips in gleicher Weise wirken, liegt der Schwellwert für alle Eingänge praktisch gleich.
Bei der Sendeschaltung müssen Ströme von einigen mA bei genau festgelegten Signalamplituden erzeugt werden. Hierfür werden nach dem Stand der Technik aufwendige Spannungsregler in den ICs verwendet. Da die Versorgungsspannung der Schaltungen jedoch ausreichend stabil ist, kann nach Anspruch 2. die Signalspannnung auch auf einfache Weise aus der Versorgungsspannung erzeugt werden. Hierzu dient jeweils ein Spannungsteiler [3] mit einem Transistorspannungsfolger [4].
Um definierte Eingangsschwellspannungen zu bekommen, werden nach dem Stand der Technik z.B. zwei verschiedenen Eingangsschwellspannungen aus Referenzspannungsquellen gewonnen, zwischen denen dann umgeschaltet wird. Siehe hierzu auch die angegebene Literatur.
Diese Aufgabe wird nach Anspruch 3. dadurch gelöst, dass durch eine Regelschaltung bestehend aus ein oder zwei weiteren digitalen IC-Eingängen [5] der rein digitalen integrierten Schaltung und einem externen Tiefpass [6] die Ruhe-Eingangsspannung des ICs um einen dimensionierungsbedingten Betrag von der Eingangsschwellspannung der digitalen IC-Eingänge abweicht.
Ferner reagiert diese Regelschaltung auf die Eingangssignalamplitude derart, dass bei steigender Amplitude die Eingangssignal-Schwellspannung ebenfalls ansteigt. Hierbei kann durch entsprechende Dimensionierung der Spannungsteiler R1,R1'/R2,R2' und von R7 sowohl die Nachregelung in Abhängigkeit der Eingangsspannung als auch die Ruhe-Eingangsspannung festgelegt werden.
Für die Konformität der Schaltung mit der Spezifikation ITU I.430 sind zwei weitere Punkte relevant:

1. So muss die Sendeschaltung bei fehlender Versorgungsspannung am Senderausgang hochohmig werden und auch bei eingespeister Rückspannung hochohmig bleiben. Dieses ist in einer integrierten Schaltung nur durch Modifikation der Schutzschaltung gegen statische Aufladung zu erreichen, da bei fehlender Versorgungsspannung die Schutzdioden sonst eine Rückspannung zur Versogungsspannung hin kurzschließen würde. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spannungsfolger (aus Anspruch 2) durch eine Kaskodenschaltung [7] bestehend aus den Bauteilen R7,R8,T2,T2' so ergänzt werden, dass bei fehlender Versorgungsspannung mindestens eine gesperrte Diodenstrecken einen Stromfluss auch bei eingespeister Rückspannung verhindert.
2. Die Sendeausgangsspannung muss nach der Spezifikation bei Belastung durch einen externen Widerstand von 5,6 Ohm auf 20% der Nominalamplitude zurückgehen. Dieses wird erfindungsgemäß durch eine Konstantstromquelle [8] im oberen Punkt der Sende-Brückenschaltung erreicht. Die Stromquelle besteht aus den Komponenten R4,R5,R6,C3,T3. Diese muss den Strom auf etwa das 1,5 fache des Nennstroms begrenzen, um die o.a. Forderung einzuhalten.

Claims

Interfaceschaltung zur Realisierung eines genormten ISDN-Basis-Anschlusses dadurch gekennzeichnet, dass eine rein digitale integrierte Schaltung mit externer Beschattung, bestehend aus einer Empfangs- und einer Sendeschaltung, verwendet wird und dass bei der Empfangsschaltung zwei digitale Eingangsbuffer der rein digitalen integrierten Schaltung für die Signale verwendet werden und zur Unterdrückung von Gleichtaktsignalen die Mittelanzapfung [1] des Empfangstrafos [2] der Empfangsschaltung wechselspannungsmäßig auf Masse gezogen wird.
Interfaceschaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass bei der Sendeschaltung durch Verwendung zweier Spannungsfolger bestehend jeweils aus einem entsprechend dimensionierten Spannungsteiler [3] mit Transistor [4] mit Hilfe der Versorgungsspannung eine spezifikationsgemäße Signalamplitude erzeugt wird.
Interfaceschaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Regelschaltung bestehend aus ein oder zwei weiteren digitalen IC-Eingangsbuffern [5] der rein digitalen integrierten Schaltung und einem externen Tiefpass [6] die Ruhe-Eingangsspannung des ICs um einen dimensionierungsabhängigen Betrag von der Eingangsschwellspannung der digitalen IC-Eingangsbuffer abweicht.
Interfaceschaltung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, dass bei der Sendeschaltung durch das Zusammenwirken der Spannungsfolger und Kaskodenschaltungen [7] dafür gesorgt wird, dass bei fehlender Versorgungs spannung der Senderausgang hochohmig wird und dieses auch bei eingespeister Rückspannnung bleibt.