DE1964286B2

DE1964286B2 - Schaltungsanordnung zur umwandlung von elektrischen signalen in unipolare signale

Info

Publication number: DE1964286B2
Application number: DE19691964286
Authority: DE
Inventors: Roger Rueil-Malmaison Teurnier (Frankreich)
Original assignee: Compagnie Industrielle de Telecommunication CIT Alcatel SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1968-12-23
Filing date: 1969-12-22
Publication date: 1978-01-26
Also published as: CH497824A; NL6919170A; BE743031A; NL161640B; NL161640C; SE353829B; DE1964286A1; FR1604879A; JPS5031763B1; US3643026A; DE1964286C3; GB1298835A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Umwandlung von elektrischen Signalen, die einen von zwei Zuständen unterschiedlicher Polarität annehmen können, insbesondere von Telegraphiesignalen, in unipolare Signale.

In dem Buch »Fernschreibtechnik«, 1962, Seiten 125 bis 140 und Seiten 535 bis 538, von F. Schi weck, insbesondere in Bild 414 auf Seite 536, ist eine Transistorempfangsschaltung für einen Fernschreiber dargestellt, die am Eingang einen Modulationsimpuls aufnimmt und die den Modulationsimpuls ohne Stromunterbrechung weiterschaltet, selbst wenn der Eingangsimpuls eine solche Stromunterbrechung aufweist. Die Schaltungsanordnung besitzt eine Zeitkonstante, die kurzzeitige Stromunterbrechungen unterdrückt, jedoch notwendigerweise zu einer störenden Verformung des modulierten Signals führt.

Weiter ist aus der DT-PS 10 71 751 eine Schaltungsanordnung zum Umformen von Doppelstromzeichen in Einfachstromzeichen bekannt, in der das eine Ausgangspotential nur gebildet wird, wenn am Eingang eine positive Schwelle überschritten wird, und bei der am Ausgang Nullpotential erscheint, wenn am Eingang eine, negative Schwelle überschritten wird. Durch diese beiden Schwellen lassen sich Wirkungen von einer Leitungsunterbrechung auf den Ausgang unterdrücken.

Diese Schaltungsanordnung unterdrückt also nicht nur kurzzeitige Leitungsunterbrechungen aufgrund eines prellenden Sendekontaktes, sondern grundsätzlich alle Leitungsunterbrechungen, was nicht erwünscht ist, da auf diese Weise ein Leitungsbruch nicht als solcher erkannt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Umwandlung von elektrischen Signalen, die einen von zwei Zuständen unterschiedlicher Polarität annehmen können, insbesondere von Telegraphiesignalen in unipolare Signale, dahin zu verbessern, daß zwar kurzzeitige Leitungsunterbrechungen auf der Eingangsseite, wie sie für elektromechanische Fernschreibsender typisch sind, unterdrückt werden, andererseits aber bei länger dauernden Leitungsunterbrechungen ein definiertes Ausgangssignal geliefert wird.

Dieses Ziel wird durch die im Hauptanspruch definierte Schaltungsanordnung erreicht. Bezüglich

ίο einer bevorzugten Ausführungsform dieser Schaltungsanordnung wird auf den Unteranspruch verwiesen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand dieses Ausfuhrungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den theoretischen Verlauf der Doppelstrommodulation für eine bestimmte Kodekombination, Fig.2 stellt den tatsächlichen Verlauf der Doppelstrommodulation für die Kodekombination gemäß Fig. 1 dar, die von einem elektromechanischen Fernschreiber stammt,

F i g. 3 zeigt den Ausgang einer Schaltungsanordnung, die nicht in der Lage ist, kurzzeitige Leitungsunterbrechungen zu unterdrücken,

F i g. 4 zeigt den Spannungsverlauf am Ausgang einer erfindurgsgemäßen Schaltungsanordnung und

Fig.5 zeigt eben diese erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel eines Signalverlat'fs handelt es sich um eine Kombination eines Fernschreibkodes, die drei positive Zeichenschritte M1, M2, M3 und zwei negative Zeichenschritte M 4 und M5 sowie außerdem den stets negativen Anlaufschritt und den stets positiven Sperrschritt aufweist. Alle sieben Zeichenschritte zusammen entsprechen einem Zeichen des internationalen Telegrafenalphabets. Bei Doppelstrom entsprechen der obere waagerechte Strich der positiven Polarität der Telegrafenbatterie, der untere horizontale Strich der negativen Polarität der Telegrafenbatterie, der mittlere horizontale Strich dem Erdpotential Null der Batteriemittelanzapfung. Bei F i g. 1 handelt es sich um ein theoretisches Diagramm, da im selben Augenblick ίο die Leitung gleichzeitig beispielsweise positiv und negativ ist sowie an Nullspannung liegt, was zweifellos nicht möglich ist.

4-5 Obgleich die Leitung manchmal mit der positiven und manchmal mit der negativen Polarität durch einen Kippkontakt verbunden ist, ergibt sich in Wirklichkeit eine nicht unbeträchtliche Zeitspanne für die Umschaltung von einem Kontakt zum anderen; während dieser

■-,ο Umschaltzeit liegt die Leitung an keiner Polarität, und mit ihrem anderen Ende ist sie an Erdpotential angeschlossen.

Die Fig. 2 stellt den tatsächlichen Verlauf der Modulation nach F i g. 1 dar. Wenn auch der senkrechte Strich 1 die Umschaltung zum negativen Potential und der senkrechte Strich 2 die Rückkehr zum positiven Potential bezeichnen, vollzieht sich der tatsächliche Übergang von der Zeit f| (positiv) zur Zeit /j (negativ) in einer nicht unbeachtlichen Zeit ft, während der die Leitung an Nullspannung liegt. Ebenso vollzieht sich die Rückkehr zum positiven Potential der Zeit is in einer nicht unbeachtlichen Zeit U, während der die Leitungsspannung wieder durch Null geht. Die Zeiten i2 und u geben die Zeit wieder, in der der Kontakt mit beweglicher Zunge vom positiven zum entgegengesetzten negativen Kontakt gelangt. Wenn in den Telegrafenrelais der bewegliche Anker infolge der Änderung der Stromricht'jng der Spule betätigt wird, hält ein

Dauermagnet den Anker in seiner neuen Stellung, bis eine neue Stromumkehrung in der Spule den beweglichen Anker in die entgegengesetzte Stellung führt. Wenn mehrere Stromschritte desselben Zeichens aufeinanderfolgen, bleibt der Anker an der Polarität, die er zuletzt hatte. Eine Stromunterbrechungsieit fe oder /₄, die nur wegen des Wechsels der Lsitungspolarität vorliegt, tritt aufgrund des elektromechanischen Aufbaus bestimmter Fernschreiber auf, selbst wenn kein Polaritätswechsel stattfindet. Ebenso verhäii es sich beispielsweise mit der Stromunterbrechungszeit k, die zwischen den positiven Zeiten is und tj liegt F i g. 2 weicht daher ganz beträchtlich vom theoretischen Verlauf der F i g. 1 ab.

Die Fig.3 zeigt dieselbe Modulation wie Fig. 1, jedoch für Einfaehstrombetrieb, dh, der obere waagerechte Strich gibt die Zeitintervalle an, in denen die Leitung mit einer dem Erdpotential nahekommenden schwachen Polarisationsspannung verbunden ist, während der untere waagerechte Strich die Zeitintervalle angibt, in denen die Leitung an einer positiven oder negativen Polarität liegt, die vom Verbraucherstromkreis stammt. Die hier vorausgesetzte Polarität ist negativ, aber es kann sich auch um eine andere handeln. Wenn das Signal am Ausgang der Vorrichtung unmittelbar von der (beispielsweise positiven) Polarität am Eingang abhängt, weisen sämtliche Stromunterbrechungen die entgegengesetzte (z. B. negative) Polarität auf. Daraus ergibt sich eine Verzerrung der Signale, die auf die Verlängerung der beispielsweise negativen Stromschritte zurückzuführen ist. Andererseits bleiben die Stromunterbrechungen zwischen aufeinanderfolgenden Stromschritten derselben Polarität selbstverständlich unverändert.

Die F i g. 4 stellt die Einfachstrommodulation dar, so wie sie mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielt wird. Die Stromunterbrechungszeiten, die am Eingang der Doppelstrom-Vorrichtung auftreten, werden nicht auf den Eingang der Einfachstrom-Vorrichtung übertragen; hierzu muß die Polaritätsänderung am Ausgang durch eine Polaritätsänderung am Eingang gesteuert werden und nicht durch die Pobritätsänderung des vorangehenden Stromschrittes.

Nach dem Ausführungsbeispiel laut Fig.5 gelangen die Doppelstromzeichen auf einer Leitung L in einen Eingang E Sie verlassen die Vorrichtung wieder durch einen Ausgang Sund können von einer Belastungsimpedanz Rl verarbeitet werden, die irgendeine Empfangsvorrichtung sein kann.

Auf der Leitung sind in Reihe angeordnet: der Eingang E die Diode D\ und die Diode D₂, wobei das dem Eingang entgegengesetzte Ende der Leitung an Erde liegt. Die Dioden D\ und D₂ sind in engegengesetzter Richtung angeordnet, und zwar ist die Kathode der Diode D\ zum Eingang gerichtet und die Kathode der Diode D₂ mit Erde verbunden. Der Eingang E der Leitung ist ferner mit dem Emitter des Transistors Ti verbunden, dessen Basis an der Anode von D\ liegt; die Kathode der Diode D₂ ist ferner mit dem Emitter des Transistors T₂ verbunden, dessen Basis an der Anode von Eh Hegt; die Basisanschlüsse von 71 und T₂, die mit einem gemeinsamen Punkt an der Leitung liegen, haben folglich dieselbe Spannung. Die Transistoren Ti und 7} sind vom Typ PNP. Der Kollektor von Ti ist über einen Widerstand R\ mit der Basis des Transistors T₃ vom Typ NPN verbunden, wobei die Basis von T3 über den Widerstand /?₂ auch mit der negativen Polarität verbunden ist. Der Emitter von Tj liegt unmittelbar an der negativen Polarität, und der Kollektor von Ti ist über die Diode Dj mit dein gemeinsamen Anschluß M verbunden. Von diesem gehen zwei Stromzweige aus; der erste besteht aus einem Widerstand Ri, dessen Ende /Vmit einem Kondensatorbelag Cverbunden ist, dessen anderer Belag an Erde angeschlossen ist, und der zweite Zweig verbindet den Anschluß M über einen Widerstand /?5 mit der Basis eines Transistors T₄ vom Typ PNP, wobei die Basis von T₄ über einen Widerstand Rb an Erde liegt. Der Kollektor des Transisturs Ti ist über eine Diode D₄ und einen Widerstand Rt mit dem Anschluß N verbunden. Der Emitter des Transistors 7} ist schließlich mit einer schwachen negativen Polarisationsspannung ρ verbunden; sein unmittelbar mit dem Ausgang 5 verbundener Kollektor erhält seine negative Polarität über die Belastungsimpedanz R_L.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:
Es sei vorausgesetzt, daß beispielsweise die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Doppelstrommodulationsimpuls nach F i g. 2 aufnimmt und die Arbeitsweise zu den verschiedenen Zeiten t\,ti...ti beschrieben wird.

— In der Zeit /| ist die Leitung L positiv polarisiert. Da die Diode Di in Sperrichtung angeordnet ist, d. h., einen starken Innenwiderstand aufweist, wird sie von einem schwachen Rückstrom durchflossen, und praktisch ist das Potential des zwischen den beiden Dioden befindlichen Leitungsstückes positiv gegen Erde. Der Transistor Ti, dessen Emitter an positiver Leitungsspan-

jo nung liegt und somit positiv gegen die Basis ist, wird leitend, aber der Transistor Ti, dessen Basis positiv gegen den Emitter ist, bleibt gesperrt. Die Diode Di ist leitend, denn ihre Anode ist positiv gegen ihre Kathode. Wegen des Spannungsabfalls in den Widerständen R\ und Ri erhält die Basis des Transistors T) ein negatives Potential von einem Mittelwert zwischen dem Erdpotential und der negativen Polarität. Dieses Potential, das schwächer ist als dasjenige, mit dem der Emitter von Tj verbunden ist, macht den Transistor Tj leitend. Der Kondensator C lädt sich über die Diode Dj und den Widerstand Λ₃ auf. Andererseits erhält die Basis des Transistors T₄ ein bestimmtes negatives Potential aufgrund des Spannungsabfalls in den Widerständen R^ und /?6· Da die Basisspannung im Verhältnis zum Emitter negativ ist, wird der Transistor 7i leitend. Der Ausgang S erhält folglich ein dem Potential ρ sehr nahe kommendes Potential.

— In der Zeit f₂ liegt Stromunterbrechung vor, und die Leitung L ist weder positiv noch negativ geladen.

Die Transistoren T, und T₃ sperren, der Transistor T₂ bleibt gesperrt. Der Kondensator Centlädt sich über die Widerstände R₃, R_s und R₆ und hält den Transistor T₄ während seiner Entladung im leitenden Zustand. Die Zeitkonstante wird so berechnet, daß dieser Zustand über die normale Stromunterbrechungszeit hinaus erhalten bleibt; zu diesem Zweck wird ein genügend großer Widerstand R_s gewählt. Der Ausgang S behält folglich das Potential ρ bei, das er während der Zeit t\ hatte.

— In der Zeit i₃ ist die Leitung L negativ polarisiert. Die Diode Di ist in Durchlaßrichtung, die Diode D₂ jedoch in Sperrichtung angeordnet, d. h., sie weist einen starken Innenwiderstand auf; ein schwacher Rückstrom durchfließt die Diode D₂, und praktisch ist das Potential des Leitungsstückes zwischen den beiden Dioden fast gleich dem negativen Potential der Leitung. Der Transistor Ti, dessen Emitter negativ im Verhältnis zur Basis ist, bleibt gesperrt, und folglich auch der Transistor

Tj. Der Transistor Tj dagegen liegt mit seinem Emitter an Erde, und seine negative Basis wird leitend. Da der Widerstand /?₄ ziemlich schwach ist, entlädt sich der Kondensator Crasch über /?₄, D₄ und den Transistor T2. Das Erdpotential über Tj, D₄, /?₄, /?j und Rj wird somit auf die Basis des Transistors T₄ gegeben; da der Emitter von T₄ im Verhältnis zur Basis negativ ist, sperrt der Transistor T₄. Der Ausgang S wird also über die Impedanz Ri.des Verbraucherstromkreises negativ.

— In der Zeit i₄ besteht die Stromunterbrechung, während der die Leitung L weder positiv noch negativ polarisiert ist. Die Transistoren T\ und Tj bleiben gesperrt; der Transistor Ti sperrt. Der Transistor T₄ bleibt gesperrt. Der Ausgang 5 bleibt also weiterhin negativ, und zwar über die Impedanz Rl- Der Kondensator C entlädt sich weiterhin über den Stromkreis /?j, R$, R_b und Erde.

— In der Zeit is, wie in der Zeit d, ist die Leitung L positiv polarisiert. Analog zu den Vorgängen in der Zeit fi werden die Transistoren Ti und Tj leitend, der Transistor T2 bleibt gesperrt. Der Kondensator C lädt sich rasch über den Widerstand Rz und die Diode Dj wieder auf, wobei der Widerstand Rj ziemlich schwach bleibt. Der Transistor T₄ wird leitend, wobei seine Basis negative Spannung über den von Ti, Dj, /?s und R_b gebildeten Stromkreis erhält. Der Ausgang 5 erhält die Polarisationsspannung des Emitters von T₄.

— In der Zeit tt, liegt eine Stromunterbrechung vor. Die Transistoren Ti und Ti sperren, der Transistor T₂ bleibt gesperrt. Der Kondensator Cend^:;dl sich über die Widerstände Ry, R5 und /?<, und hält während seiner Entladung den Transistor T₄ im leitenden Zustand. Dieser dauert länger als die normale Stromunterbrechungszeit, da ein genügend großer Widerstand #5 zu diesem Zweck gewählt wurde. Der Ausgang S behält also während der Stromunterbrechung das Potential ρ das er während der vorausgehenden Zeit is halte.

— In der Zeit /7 ist die Leitung positiv polarisiert; die Transistoren Ti und Ti werden leitend, der Transistor T. sperrt. Der teilweise entladene Kondensator C lädt sich rasch über den Widerstand Ri und die Diode D₃ wiedei auf. Der Transistor T₄ bleibt leitend über den durch Tj Dj, /?5 und /?b gebildeten Stromkreis. Der Ausgang i behält also während der Zeit ti das negative Potential ; von geringem Wert bei, das er während dei vorausgegangenen Zeiten /5 und i& besaß.

Danach gilt folgende Tafel:

Zeit fi

Zeit (2

Zeit ts

Zeit fc

Zeit ft

Zeit ti

Ausgang 5

Potential ρ Potential ρ Potential Potential Potential ρ Potential ρ Potential ρ über Ri. über Ri.

Sie entspricht genau dem in Fig. 4 dargestellten Verlauf, der dem theoretischen Verlauf gemäß F i g. gleicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Umwandlung von elektrischen Signalen, die einen von zwei Zuständen unterschiedlicher Polarität annehmen können, insbesondere von Telegrafiesignalen, in unipolare Signale, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine transistorisierte Eingangsstufe aufweist, in der die beiden Polaritäten erkannt werden, wobei zwei Transistoren (Ti, T2) für die Erkennung der beiden Polaritäten und zwei Dioden (Di, D2) vorgesehen sind, die gegensinnig in Serie geschaltet sind, mit dem Eingangssignal beaufschlagt werden und je parallel zur Emitter-Basisstrecke eines der beiden Transistoren liegen, und daß eine transistorisierte Ausgangsstufe (D 3, D 4, R 3 bis R 6, 74) nachfolgt, die die unipolaren Signale erzeugt und die eine derartige Zeitkonstante (C) aufweist, daß sie ausgangsseitig einen Signalzustand beibehält, wenn eingangsseitig kurzzeitig Nullpotential auftritt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante in einem Kondensator (C) erzeugt wird, der an einen Verstärkungstransistor (TA) der Ausgangsstufe über einen hochohmigen Widerstand (R 5) angeschlossen ist, während er an die Eingangsstufe über verhältnismäßig niederohmige Widerstände (R 3, R 4) angeschlossen ist.