DE2014256B2 - Frequenzmodulationskreis fuer binaere daten - Google Patents

Description

2 (D 14 256

Die Erfindung betrifit eine Schaltung zum Umwan- der halbierten Taktfrequenz bewirkt. An einen Leiter dein eines binären Eingangssignals, das einen ersten 18 wird somit die-durcrkyier dividierte Taktfrequenz oder zweiten Pegel aufweist, in Ausgangssignale mit ' angelegt, '"wie'-sieiiriEig;;2 (e)^ldargestellt ist.
einer ersten oder zweiten Frequenz, mit mindestens Übersichtshalber;wurde in Fig. 1 an die einzelnen

einem Zähler, der durch Taktsignale gesteuert'wird 5 Ausgangsleiter jeweils der Bezugsbuchstabe-gesetzt, und dessen Ausgänge mit Verknüpfungsschaltungen der der in F i g. 2 dargestellten und auf dem bezeichverbunden sind. neten Leiter auftretenden Wellenform entspricht.

In der Datenübertragungstechnik ist es üblich, daß Aus der vorangehenden Beschreibung geht hervor,

das im Sender modulierte Signal nach der Übertra- daß nun in Fig. 1 eine Taktfrequenz, eine halbierte gung im Empfänger periodisch abgetastet wird, um 10 Taktfrequenz und eine durch vier geteilte Taktfrefestzustellen, welche der beiden vorgegebenen Fre- quenz zur Verfügung steht,
quenzen jeweils übertragen wurde; . Wie im späteren noch im einzelnen besehrieben,

Es ist eine Schaltungsanordnung zur digitalen Fre- :^: werden die unterteilten Taktfrequenzen benötigt, um quenzmodulation aus der deutschen Patentschrift ein störungsfreies asynchrones Umschalten zwischen 1 217 435 bekannt, iia der ein Zähler verwendet wird, 15 den beiden definierten Modulationsfrequenzen zu ermit dessen Hilfe dieoPhase einer Trägerfrequenz in möglichen. Diese Frequenzänderungen treten dann Abhängigkeit von dem binären Eingangssignal stufen- auf, wenn ein binäres Signal an eine Eingangsklemme weise in positiver iöder 'negativer. Richtung· gedreht 20 angelegt wird. In Fig. 2 ist bei (m) ein Teil einer wird. Die verschiedenen Phasenlagen der Trägerfre- binären Information dargestellt. Der gleiche Inforquenz liegen an Torschaltungen an, die durch den 20 mationsabschnitt ist in F i g. 3 bei (m) in einem ver-Zähler für eine bestimmte Phasenfolge zyklisch kleinerten Maßstab nochmals gezeichnet. In der foldurchlässig werden. Die beiden durch Phasendrehun- genden Beschreibung wird geeigneterweise Bezug auf gen erzeugten Frequenzen repräsentieren die binären den hohen und auf den niedrigen Pegel der die In-Eingangssignale. formation darstellenden 'positiven und negativen

Ein Nachteil der bekannten Schaltungen ist es, daß 25 Spannung genommen. In der einschlägigen Technik das zu übertragende Signal gestört wird, wenn bei der ist es häufig üblich, dem niedrigen bzw. negativen Umschaltung im Sender von einer ersten auf eine Spannungspegel den Wert 0 und dem höheren Spanzweite Frequenz entsprechend der zu übertragenden nungspegel den Wert 1 zuzuordnen, d.h., die Null Information die zweite Frequenz nicht die gleiche' wird durch einen Signalzwischenraum und die Eins Phasenlage wie die erste Frequenz aufweist. In die- 30 durch ein Signal bzw. durch, eine Markierung intersem Fall wird die Amplitude des zu übertragenden pretiert. ' - -

Signals über eine Zeit von mehreren Perioden gestört. Das an die Eingängsklemme 20 angelegte binäre

" Dadurch" besteht die Gefahr, daß im-Empfänger-bei Datensignal^wird-an-zwei· -NAND-Glieder22- und 24

der frequenzmäßigen Abfrage: des.empfangenen.Si_r und an einen Inverter28 über einen Leiter 26 ange-

gnals ein Fehler auftreten kann. 35 legt. Die Datensignale "werden durch den Inverter in-

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Frequenz- vertiert und an die NAND-Glieder 32 und 34 über modulationskreis anzugeben, der die oben beschrie- einen Leiter 30 angelegt.

benen Nachteile der bekannten Schaltung nicht auf- In den Perioden, in denen an den Leitern 104, 14

weist. und 18 Taktsignale und· an der Eingangsklenjme 20

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß 40 binäre Datensignale anliegen, ist eine Synchronisation zwei Zähler verwendet werden, die in Abhängigkeit vorhanden, da zwischen ί den-Dätensignalen und den von dem Pegel des .Eingangssignals mit unterschied- Taktfrequenzen eine feste zeitliche Zuordnung belichen zweitenTaktsignaJen"beaufschlagt werden, und stetuvi' .vicbm-.w.l·- r<o·

daß jeweils ein Zählerausgangssignal eine Ausgangs- Wie dem Fachmann bekannt ist, besteht ein

schaltung ansteuert und gleichzeitig beide Zähler auf 45 NAND-Glied aus einem UND-Glied und einem an den Zählwert Null setzt. ■■■;..·■ :"..-. .CCJ .. .. · :'. ^. dessen, Ausgang angeschlossenen Inverter, d.h., wenn

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs- z. B. an einem Eingang des NAND-Gliedes ein negabeispiels mit Hilfe von Figuren erläutert. Es zeigen tives Signal dauernd anliegt und an seinem anderen

F i g. 1 (a) und 1 (b) ein Blockschaltbild des er- Eingang ein Signal angelegt wird, dessen Spannungsfindungsgemäßen Frequenzmodulationskreises, .... _r5o. pegel ,ständig zwischen negativ und positiv wechselt,

Fig. 2 ein Impulsdiägrämm der in der Schaltung' ' "tritt ani Ausgang des NAND-Gliedes jeweils dann ein nach F i g. 1 auftretenden Wellenformen und positives Ausgangssignal auf, wenn an seinem Ein-

F i g. 3 ein weiteres Impulsdiagramm zur Darstel- gang zwei negative Signale anliegen, d. h., wenn an

- lung der-zu verschiedenen Zeiten in Fig.-1 auftreten^ der.Eingang-sklemme-20.ein.positives..Signal,..ajso ein

den Impulse. . .55 L-Signal anliegt, werden die NAND-Glieder 22 und

In Fig. 1 wird ärieine EingangskremmelO'irrdi- .24"]eweits-dkiin!ⁱlbit"eöd/;wenn'^!auch auf dem)Leiter gitaler Form ein Taktimpuls angelegt. Dieser wird ge- 14 ein positives jSignal^anliegt. in diesem Fall liegt an eigneterweise von einem nicht dargestellten Quarz- den Ausgängen des NAND-Gliedes 32 und 34 ein Oszillator erzeugt, der vorzugsweise mit Hilfe eines negatives Signal. Im Zusammenhang mit den hier beFlip-Flops ein rechteckförmiges Signal erzeugt. Der 60 schriebenen Beispielen soll angenommen werden, daß Taktimpuls ist in F i g. 2 (a) dargestellt. eine Information durch die Verknüpfungsglieder 22,

Dieser an die Klemme 10 angelegte Taktimpuls 24, 32 und 34 übertragen werden kann, wenn die jewird an ein Flip-Flop 12 angelegt, durch das die weiligen Verknüpfungsbedingungen für die NAND-Taktfrequenz halbiert wird, wie in F i g. 2 (b) darge- Glieder erfüllt werden.

stellt ist. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 12 ge- 65 Wenn ein negatives Signal, d. h. 0-Signal, an die langt auf eine Leitung 14. Diese in F i g. 2 (b) darge- NAND-Glieder 22 und 24 angelegt wird, kann somit stellte halbierte Taktfrequenz wird an ein zweites durch diese beiden Glieder kein Taktsignal übertra-Flip-Flop 16 angelegt, das eine nochmalige Teilung gen werden. Da jedoch durch den Inverter 28 das

negative Dateneingangssignal invertiert, an die NAND-Glieder 34 und 32'angelegt -wird, an denen ebenfalls Taktsignale anliegen, wird-nur durch'diese beiden Glieder die Taktfrequenz übertragen. In Fig. 2 und 3 sind die an verschiedenen Punkten der Fig. 1 auftretenden Wellenformen dargestellt, wobei der zeitliche Ablauf von links nach rechts gesehen werden muß. Wie aus F i g. 2 (m) ersichtlich, wird zu Beginn ein L-Signal empfangen, d. h.j an der Eingangsklemme 20 in Fig. 1 liegt ein positiver Spannungspegel. Im folgenden wird beschrieben, wie sich die in Fig. 1 dargestellte Schaltung verhält, wenn sich das an die Eingangsklemme 20 angelegte Datensignal ändert, d. h., wenn, wie aus Fig. 2 (m) in der Zeichnungsmitte hervorgeht, das Potential von positiv auf negativ wechselt.

Wenn zu Beginn ein positives Signal an der Eingangsklemme 20 anliegt, werden die NAND-Glieder 32 und 34 gesperrt und die NAND-Glieder 22 und 24 im Rhythmus der Taktfrequenz leitend;

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, wird an die NAND-Glieder 22 und 34 die halbierte^ an das NAND-Glied 32 die volle und an das NAND-Glied 24 die durch vier dividierte Taktfrequenz angelegt. Wenn an der Eingangsklemme 20 ein positives Signal -angelegt wird, wird ein Eingang eines NAND-Gliedes 34 ebenfalls positiv, während sein anderer Eingang im Rhythmus der durch vier dividierten Taktfrequenz über das NAND-Glied 24 von einem positiven auf einen negativen Pegel geschaltet wird; Das NAND-Glied 36 erzeugt somit an seinem Ausgang im-gleichen Rhythmus ein zwischen negativ und positiv schwankendes Signal.

Auf ähnliche Weise wird ein NAND-Glied 38 betrieben, an dessen einem Eingang über das NAND-Glied 32 ständig ein positives Potential angelegt wird, während an seinem anderen Eingang über das NAND-Glied 22 im Rhythmus der Halbtaktfrequenz ■ein positiver Pegel zu liegen kommt.

In Fig. 2 sind bei (d), (e), (/) und (g) die an den NAND-Gliedern 34, 24, 22 und 32 auftretenden Wellenformen dargestellt. Die Ausgangssignäle an den.NAND-Gliedern 36 und 34. werden bei Qi) und (i)in Fig. 2 dargestellt."

■Die am Ausgang des NAND-Gliedes 36 auftretenden Signale werden an den Eingang eines Zählers oder Untersetzers 31 angelegt, der aus Flip-Flops 40, 42, 44, 46 und 48 besteht. Der Ausgang des Flip-Flops 40 ist mit dem Eingang'des Flip-Flops 42 verbunden, dessen Ausgang wiederum mit dem Eingang . des nächsten Flip-Flops verbunden ist usw. Die Wir-. kungsweise einer derartigen Kette aus aneinandergeschalteten Flip-Flops ist allgemein bekannt und kann auch aus F i g. 2 entnommen werden, so daß im einzelnen nicht näher darauf eingegangen werden soll. Wesentlich im Zusammenhang mit dieser Beschreibung ist die Fähigkeit des dargestellten Zählers bzw. Untersetzers, Ausgangsimpulse zu bestimmten Zeitintervallen zu erzeugen.

Der Zähler 31 soll einen Ausgängsimpuls erzeugen, wenn an seinen Eingang der 30. Impuls angelegt wird. Deshalb führen von den Flip-Flops 42, 44, 46 und 48 Leitungen 50, 52, 54 und 56 zu einem NAND-Glied 58. Die Eingänge an diesem NAND-Glied sind erst dann alle positiv, wenn ein 30. Impuls '^!äfi den Eingang des Zählers 31 angelegt wird. Dadurch wird der ursprüngliche positive Ausgang des iSTÄND-Gliedes 58 nun negativ. Der am Ausgang des NAND-Gliedes 58 entstehende negative Impuls wird über eine Leitung'öO. an ein weiteres NAND-Glied 62 angelegt. - ■

Gleichzeitig mit dem Arbeitsbeginn des Zählers 31 wird am Ausgang des NAND-Gliedes 38 der Pegel im Rhythmus der halben Taktfrequenz von positiv auf negativ wechseln. Die dort entstehenden Signale -werden an den Eingang des zweiten Zählers 33 angelegt. Dieser Zähler besteht aus sechs Flip-Flops 64, ίο 66, 68, 70, 72 und 74. Die Ausgänge der Flip-Flops

- 70, 72 und 74 sind über Leiter 76, 78 und 80 mit einem NAND-Glied 82 verbunden. Der normalerweise positive Ausgang des NAND-Gliedes 82 wird dann wieder negativ, wenn an den Zähler 33 der

56. Impuls angelegt wird. Dieser am Ausgang des

- - NAND-Gliedes 82 auftretende negative Impuls wird

durch einen Inverter 84 invertiert und an den Eingang eines weiteren NAND-Gliedes 86 angelegt.
An den zweiten Eingang des NAND-Gliedes 86 gelangen über eine Leitung 88 die an die Eingangsklemme 20 angelegten binären Datensignale. Wie eingangs festgelegt und aus F i g. 2 (m) ersichtlich, liegt in dem beschriebenen Zeitabschnitt ein positives Signal an der Eingangsklemme 20 an. Somit wird die Verknüpfungsbedingung für das NAND-Glied 86 er-

- füllt, und an seinem Ausgang entsteht ein negatives Signal, das auf einen Leiter 90 gelangt.

Da bei der Beschreibung der Schaltung angenommen wurde, daß an der Eingangsklemme 20 ein positives Signal anliegt, kann man davon ausgehen, daß zu einem früheren Zeitpunkt der Spannungspegel an der Eingangsklemme von negativ auf positiv gewechselt haben muß. Zu diesem Zeitpunkt begannen die beiden Zähler 31 und 33 von Null bis 30 bzw. von Null bis 56 zu zählen. Der Zähler 33 wird,-wie aus

• ■■■ F i g. 2 (i) ersichtlich, mit doppelt so vielen Impulsen wie der Zähler 31 beschickt. Sobald der Zähler 33 den 56. Impuls erhalten hat, liefert er ein Ausgangssignal, und zwar noch bevor der Zähler 31 seine Endstellung erreicht hat. Die Ausgänge der NAND-Glieder 58 und 86 weisen während der Zähloperation ein positives Ausgangspotential auf. Da die Ausgänge der NAND-Glieder 58 und 86 über die Leiter 60 und 90 mit dem Eingang eines weiteren NAND-Gliedes 62 verbunden sind, entsteht an dessen Ausgang ein

■ negatives Signal. Nach 56 Eingangsimpulsen erzeugt der Zähler 33 ein Ausgangssignal, das bewirkt, daß am Ausgang des NAND-Gliedes 86 und somit auf dem Leiter 90 ein negatives Signal entsteht. Dadurch wird auf den Ausgangsleiter 92 ein positives Signal gegeben, das ein Ausgangs-Flip-Flop 98 betätigt, durch das an der Äusgangsklemme 99 ein Signal erzeugt wird. Gleichzeitig wird das am Ausgang des NAND-Gliedes 62 entstehende positive Signal über einen Leiter 93 auf zwei Inverter 94 und 96 gegeben.

- Der Ausgang des Inverters 96 ist mit einer Rücksetzleitung 100 verbunden, durch die beim Auftreten eines negativen Signals der Zähler 31 auf Null gesetzt wird. Das an den Inverter 94 angelegte Signal stellt über die Rücksetzleitung ί 02 den Zähler 33 ebenfalls wieder auf den Wert Null. Ein positives Signal auf den Leiter 92 bewirkt also, daß an der Klemme 99 ein Ausgangssignal erzeugt wird und die beiden Zähler 31 und 33 wieder auf Null zurückgesetzt werden.

Solange an der Eingangsklemme ein positives Signal anliegt, wird der Zähler 31 durch den Zähler 33, an den eine höhere Impulsfolgefrequenz angelegt

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wird, jedesmal auf Null gesetzt, bevor er seinen End- Taktfrequenz beaufschlagt. Die an der Ausgangszählerstand erreicht. Die Umschaltung des Ausgangs- klemme 99 entstehenden Signale weisen eine Freplip-Flops 98 erfolgt somit mit einer Frequenz, die quenz von V120 der Taktfrequenz auf. Diese Frequenz !gleich der halben Taktfrequenz geteilt durch 56 ist, ist höher als die vom Zähler 33 beim Auftritt eines so daß an seinem Ausgang an der Klemme 99 ein 5 positiven Datensignals abgeleitete Frequenz.
Signal entsteht,ι dessen Frequenz V224 der Taktfre- Der Zeitmaßstab in Fig. 2 wurde in Fig. 3 auf quenz beträgt. Die Ausgangssignale der genannten Vse zusammengedrängt, d. h., der in Fig. 3 dar-Frequenz fwerden so lange erzeugt, wie das Potential gestellte Zeitabschnitt ist 56mal so groß wie der in an der Eirigangsklemme 20 positiv ist, wie aus F i g. 3 F i g. 2 dargestellte Zeitabschnitt. Die in F i g. 3 (n) (n) ersichtlich. 10 gezeigte Wellenform läßt erkennen, daß, solange ein ;;Wenn an die Eingangsklemme 20 in Fig. 1 ein positives Signal am Eingang 20 von Fig. 1 anliegt, O-Signal angelegt wird, wechselt der Pegel von posi- an der Ausgangsklemme 99 Ausgangssignale auftiv auf negativ, wie aus Fig. 2 (m) ersichtlich. Nun treten, deren Frequenz nur halb so groß ist, wie die kann die Taktfrequenz das NAND-Glied 32, wie aus an der Ausgangsklemme 99 auftretenden Wechsel-Fig.2(g) ersichtlich, passieren und gelangt an den 15 signale beim Vorhandensein eines negativen EinEingang des NAND-Gliedes 38. Beim Auftreten eines gangssignals.

negativen Signals an der Eingangsklemme 20 wird In der vorangehend beschriebenen Schaltung der Zahler 33 nicht auf Null zurückgesetzt, sondern weisen die Ausgangssignale an der Klemme 99 bei zählt bis 56 weiter, wje aus F i g. 2 (i) ersichtlich ist. Vorhandensein eines positiven Datensignals eine Durch das; Auf treten des negativen Datensignals wird 20 Frequenz von V224 der Hauptfrequenz und beim Vordie Verknüpfungsbedingung am NAND-Glied 24 handensein eines negativen Eingangssignals eine nicht mehr erfüllt. Wie in F i g. 2 (d) dargestellt, er- Frequenz von V120 der Hauptfrequenz auf.
zeugt nun das NAND-Glied 34 eine Wellenform im Falls an Stelle der in Fig. 3 (n) gezeigten Recht-Rhythmus der halben Taktfrequenz. Diese Signale eckwellenform eine Sinuswellenform übertragen wergelangen an den Eingang des Zählers 31 [s. F i g. 2 25 den soll, so muß die dargestellte Rechteckwellenform (h)]. Da der Zähler 33 pro Zeiteinheit mit der dop- lediglich über ein Tiefpaßfilter gegeben werden,
pelten Anzahl von Impulsen beschickt wird, erreicht Mit der beschriebenen Schaltung, die gemäß der er früher seinen Endzählerstand als der Zähler 31. Erfindung arbeitet, kann somit eine Modulation der Er wird diesmal jedoch noch nicht abgeschaltet. Im Eingangssignale vorgenommen werden, ohne daß übrigen geht aus einem Vergleich zwischen der 30 Phasen- oder Synchronisationsfehler auftreten kön-Impulsform (Zz), (i) hervor, daß beim Vorhandensein nen. Die an der Eingangsklemme 20 in F i g. 1 aufeines negativen Datensignals beide Zähler mit einer tretenden Datensignale müssen somit nicht in einer doppelt so hohen Frequenz beaufschlagt werden als festen Phasenbeziehung zu der Taktfrequenz stehen, beim Vorhandensein eines positiven Datensignals. In der Zeitschrift »Bell System Technical Journal«,

Nach dem Wechsel der Polarität von positiv auf 35 November 1962, wird auf den Seiten 1719 bis 1725 negativ auf der Leitung 88 kann die Verknüpfungs- die mathematische Bedingung beschrieben, die erfüllt bedingung des NAND-Gliedes 86 nicht mehr erfüllt sein muß, um Gleichlauf- oder Synchronisationswerden. Somit entsteht auf der Leitung 92 ein posi- fehler bei einer asynchronen Frequenzverschiebung tives Signal. Am Ausgang des NAND-Gliedes 82 ent- zu vermeiden. Im folgenden wird eine vereinfachte steht ein negatives Signal, wenn der Zähler 33 mit dem 40 Formel angegeben, die den in der Praxis vorhandenen 56. Impuls beaufschlagt wurde. Dieses Signal hat je- Bedingungen genügt:
doch keinen weiteren Einfluß auf die nachfolgende

Schaltung, so daß die Zähler 31 und 33 nicht zurück- T = HP,-+ T_s (1 - ΗΡ,/ΗΡ,). (1) gesetzt werden können. Nun kann der Zähler 31 bis _T ,. _ , , , _ ,. _ . . ,
dreißig zählen. Aus Fig. 2 (A), (i) geht hervor, daß 45 _XT If dieser Formel bedeutet T die Zeit zwischen den an der Eingangsklemme20 in Fig. 1 der Polaritäts- Nulldurchgangen zum Zeitpunkt der Frequenzverwechsel der Information (m) zwischen dem 25. und Schiebung, die erforderlich ist, um eine ideale Jvlodu-26. Vierteltakt- bzw. zwischen dem 50. und 51. Halb- ^lf^lon durchzufuhren; HP₁ die Halbpenode der taktimpuls erfolgt. Nach weiteren fünf Halbtakt- Ausgangsfrequenz vor der Frequenzverschiebung; impulsen erreicht der Zähler den Zählwert 30, wo- 50 ^Λ die Halbpenode der Ausgangsfrequenz nach der durch am Ausgang des NAND-Gliedes 58 ein nega- Frequenzverschiebung; T_s die Zeit zwischen den NuIltives Signal erzeugt wird. Dieses ist in F i g. 2 (/) dar- durchgangen unmittelbar vor der Frequenzverschiegestellt. Es gelangt über den Leiter 60 an das NAND- ^bun§ ^{und zuni} Zeitpunkt der Frequenzverschiebung. Glied 62. Nun entsteht, wie aus F i g. 2 (0 ersichtlich, ^Die vorangehend angegebene Gleichung kann m auf dem Leiter 92 ein positives Signal. Wie voran- ₅₅ ^etwa* umgewandelter Form wie folgt geschrieben gehend beschrieben, werden dadurch die Zähler 31 werden:

und 33 wieder zurückgesetzt und das Flip-Flop 98 t = T_s+ [HP, — HP₁IHP₁ ■ T₅]: (2) angesteuert.

Aus der vorangehenden Beschreibung geht hervor, Mit der vorangehend beschriebenen Erfindung daß beim Anlegen eines negativen Datensignals der 60 kann somit zu jeder Zeit entsprechend der empfanZähler 33 das Ausgangs-Flip-Flop 98 nicht mehr an- genen Daten eine Frequenzverschiebung vorgenomsteuern kann. Dies wird nun über den Zähler 31 be- men werden, ohne daß eine Beeinflussung über den tätigt. Der Zähler 31 konnte bis 30 zählen, wodurch Zeitbereich T_s vorhanden sein muß. Wenn der Zähler über die Glieder 58, 62 und das Flip-Flop 98 an die 31 eine Ausgangswellenform mit einer hohen Fre-Klemme 99 ein Ausgangssignal gegeben wird. Somit 65 quenz erzeugt, so steuert er die Nulldurchgänge vor wird die Frequenz des an der Ausgangsklemme 99 er- dem Übergang von einem 0-Signal auf ein L-Signal. zeugten Signals durch den Zähler 31 bestimmt. Der Der Zeitpunkt dieses Wechsels legt die Zeit T_s fest. Zähler 31 wird, wie bereits gesagt, mit der halben Während dieser Zeit steuert der Zähler 31 die Aus-

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gangswellenform, wobei der Zähler 33 keinen Einfluß halbe Zeit T_s angegeben wird. Somit wird die Zeit,

auf den Schaltungsablauf besitzt. die vom Auftreten eines L-Signals bis zur Erzeugung

Wenn durch den Zähler 33 eine Ausgangswellen- des nächsten Nulldurchganges vergeht, um den

form mit niedrigerer Frequenz erzeugt wird, so wird Faktor 0,5 · T_s reduziert.

die Zeit T₆. durch den Zeitpunkt des auf ein O-Signal 5 Entsprechend dem in der Gleichung 2 eingeklam-

folgenden L-Signals bestimmt. In diesem Fall ist der merten Ausdruck muß die vom Auftreten eines

Zähler 31 wirkungslos. Datensignals bis zum Erzeugen des nächsten NuIl-

Jedesmal, wenn der Pegel des Dateneingangs- durchganges verstrichene Zeit die Halbperiode der signals wechselt, wird der die vorangehende Aus- höheren Frequenz reduziert um den Faktor 30/56 · T_s gangswelle steuernde Zähler wirkungslos. Wenn sich io sein. Die Abweichung zwischen der Formel (2) und das Eingangsdatensignal von L auf 0 ändert, wird die den Werten, die durch die Schaltung gebildet werden, Steuerung der Ausgangswellenform unmittelbar von ist dadurch entstanden, daß der Zeitabschnitt von dem Zähler 33 auf den Zähler 31 übertragen, so daß dem Informationswechsel am Eingang bis zur Erzeuder Zähler 31 den nächsten Nulldurchgang des Aus- gung des nächsten Nulldurchganges die Halbperiode gangssignals bestimmt. Wechselt dagegen das Daten- 15 der höheren Frequenz reduziert um den Faktor 0,5 · T₅ eingangssignal von 0 auf L, so wird die Steuerung ist und nicht, wie es die Formel vorgibt, diese HaIbder Ausgangswellenform von dem Zähler 31 auf den periode reduziert um den Faktor 30/56 · T_s.
Zähler 33 übertragen, so daß der Zähler 33 den Da die so entstandene Abweichung in dem einnächsten Nulldurchgang des Ausgangssignals fest- geklammerten Ausdruck in der Gleichung (2) entlegen kann. 20 steht, wird die Abweichung größer, wenn T_s größer

Da in dem erfindungsgemäßen Modulationskreis wird. Wenn somit T_s Null ist (im Falle eines Zu-

die Zeit T_s nicht gesteuert wird und da jeweils der sammentreffens des Signalwechsels am Dateneingang

gerade nicht wirksame Zähler die den nächsten Null- mit dem Nulldurchgang), arbeitet die Schaltung ge-

durchgang folgende Datenverschiebung bewirkt, kann maß der vorgegebenen Gleichung (2). Ändert sich

die unter (2) angegebene Gleichung lediglich durch 25 dagegen der Datensignalpegel zu einem Zeitpunkt,

die Arbeitsweise des nicht wirksamen Zählers erfüllt bei dem der Zähler 33 den Zählerstand 55 und der

werden. Ein zu einer beliebigen Zeit an die Schaltung Zähler 31 den Zählerstand 27 aufweist, ist die Zeit

angelegtes Datensignal wird somit sofort in der zwischen dem auftretenden Signalwechsel und dem

Schaltung wirksam, wobei jeweils der nicht wirksame nächsten Nulldurchgang, der durch den Zähler 33

Zähler den nächsten Nulldurchgang bestimmt, so daß 30 gesteuert wird, am größten. In diesem Fall ist der

der Gleichung (2) Genüge getan wird, und zwar zu Unterschied zwischen der tatsächlichen Arbeitsweise

der Zeit nach dem Auftreten des Datenwechsels am und der durch die Gleichung (2) vorgegebenen am

Eingang der Schaltung, die durch den eingeklammer- größten,

ten Teil der Gleichung (2) angegeben ist. Würde zum Zeitpunkt der größten Abweichung

Im folgenden wird gezeigt, daß die beschriebene 35 ein Datensignalpegelwechsel auftreten, so würde der Schaltung nicht ganz exakt nach der Gleichung (2) Zähler 31 die Steuerung der Ausgangswellenform arbeitet. Es wird jedoch gezeigt, daß das Arbeits- übernehmen, jedoch erst dann einen nächsten Nullprinzip der beschriebenen Schaltung mit einem durchgang festlegen, wenn er drei weitere Halbtakthohen Grad an Genauigkeit die Gleichung (2) erfüllt. impulse empfangen hat. Genaugenommen benötigt er Die erste Einschränkung mußte gemacht werden, da 40 nur zwei und eine halbe Periode oder sogar noch mit einem vernünftigen Schaltungsaufwand die durch weniger von der Halbtaktfrequenz. In bezug auf die die Gleichung (2) vorgegebene Bedingung nicht erfüllt Gleichung (2) heißt es, daß die Zeit T₆. zum Zeitpunkt werden kann. des Datensignalpegelwechsels gleich der Zeit ist, die

Um zu zeigen, daß mit der beschriebenen Schal- der Zähler 33 benötigt, um bis 57 zu zählen. Er betung der Gleichung (2) Genüge getan werden kann, 45 nötigt dazu 57 Halbtaktimpulse. Der optimale Zeitwird die Arbeitsweise bei einem auf ein 0-Signal fol- abschnitt, der nach einem zu einem derartigen Punkt genden L-Signal und anschließend bei einem 0-fol- auftretenden Signalpegelwechsel erforderlich wäre, genden L-Signal beschrieben. ist 30—30/56 · 57 = 0,5 Perioden der Halbtaktfre-

Beim Auftreten eines einem 0-Signal folgenden quenz. Die maximale Abweichung von dem idealen L-Signals wird die Ausgangswellenform sofort vom 50 Intervall zwischen dem Nulldurchgang von einem Zähler 31 gesteuert. Der Zähler 31 steuert den nach- danebenliegenden Datenwechsel beträgt somit zwei sten Nulldurchgang, indem er von einem gerade in Perioden der Halbtaktfrequenz. Da die Halbtaktihm befindlichen Zählwert bis 30 zählt. In dem Zeit- frequenz 60mal größer als die modulierte Hochabschnitt zwischen dem Auftreten des neuen Daten- frequenz am Ausgang ist, ist die Abweichung von eingangssignal und dem vorangehenden Nulldurch- 55 einem idealen zitterfreien Nulldurchgang nicht mehr gang des Ausgangssignals wurde der Zähler 31 be- als 3,3% bzw. zwei Teile von sechzig,
reits mit Vierteltaktimpulsen beaufschlagt. Dadurch Wenn das Informationssignal von negativ nach wird die Zeit verkürzt, die erforderlich ist, um durch positiv wechselt, wird die Äusgangswellenf orm bis den Zähler 31 nach dem Auftreten eines neuen kurz vor der Signalpegelverschiebung von dem Zähler Dateneingangssignals einen Nulldurchgang des Aus- 60 31 gesteuert und nach der Pegelverschiebung durch gangssignals festzulegen. Somit wird die Zeit, die ver- den Zähler 33. Immer wenn eine derartige Signalgeht, bis nach einem neu auftretenden Datensignal pegelverschiebung auftritt, repräsentiert der Zeitein Nulldurchgang am Ausgang entsteht, um den abschnitt vom Zeitpunkt der Pegelverschiebung bis Zeitabschnitt verkürzt, der vom vorangehenden Null- zum nächsten Nulldurchgang des Ausgangssignals durchgang bis zum Auftreten des Datensignals ver- 65 mit der höheren Frequenz ein negatives Signal, d. h. gangen ist. Der beim Auftreten eines L-Signals im eine 0. Da nun bis sechzig gezählt werden kann, Zähler 31 vorhandene Zählwert wird mit der halben können zwei verschiedene Arbeitsweisen auftreten. Taktperiode multipliziert, wodurch annähernd die Eine Verschiebung von 0 nach L könnte auftreten,

wenn der Zählerstand des Zählers 33 kleiner als 56 ist. In diesem Fall muß der Zähler 33 bis 56 zählen, um den nächsten Nulldurchgang zu bewirken. Er wird deshalb mit der Halbtaktfrequenz beaufschlagt. Tritt der vorgenannte Signalwechsel auf, wenn der Zähler 33 einen Zählwert zwischen 56 und 60 aufweist, würde kurz vorher das NAND-Glied 82 über den Leiter 80 angesteuert, so daß kurz vorher ein Nulldurchgang am Schaltungsausgang auftrat.

signal, ein Halbtaktsignal und ein Zähler aus. Dieser vorangehend genannte spezielle Fall kann in einer modifizierten Form auf allgemeine Anwendungsbereiche ausgedehnt werden. Wenn zwei Taktfrequenzen ausreichend sind, die ein definiertes Größenverhältnis zu dem Ausgangsverhältnis aufweisen, so können die beiden Taktfrequenzen zusammen mit einem Zähler zur Erzeugung einer zitter- und fehlerfreien Frequenzverschiebung in einem Sender ver-

Die im vorangehenden beschriebene Abweichung io wendet werden. Falls das gewünschte Ausgangsbeim Wechsel von L nach 0 war die Ursache für die frequenzverhältnis nicht in bezug zur vorhandenen

verzögerte Erzeugung des Nulldurchgangs, der dem Signalwechsel folgte. Eine bei dem Informationswechsel von 0 nach L auftretende Abweichung bewirkt ein vorzeitiges Auftreten des nächsten Nulldurchganges. Die maximale Abweichung tritt auf, wenn der Zähler 33 bis 56 und der Zähler 31 bis 28 gezählt hat. Würde zu diesem Zeitpunkt eine Pegelverschiebung am Dateneingang auftreten, so würde der Zähler 33 kurz vorher einen Nulldurchgang übertragen. Gemäß der Gleichung (2) wird jedoch gefordert, daß der Nulldurchgang, der einem Informationswechsel folgt, in einem Zeitabschnitt von 56 — 56/30 · J₅ auftritt. Wenn der Signalpegel am Dateneingang bei einem Zählerstand von 28 wechselt, beträgt T_s achtundzwanzig Perioden der Halbtaktfrequenz. Demnach wird der nächste Nulldurchgang infolge der vorher aufgetretenen Pegelverschiebung am Dateneingang nach 56 — 56/30 · 28 = 3,5 Perioden der Halbtaktfrequenz auftreten. Da diese Abweichung im Niederfrequenzbereich erscheint, ist sie kleiner als 3,2 «/ο.

Die für die Erfindung verwendeten Modulationskreise sind so aufgebaut, daß der hohe und niedrige Frequenzbereich im Sprechbereich der Fernsprech-Übertragungsleitungen liegt. Für das vorangehend beschriebene Beispiel kann angenommen werden, daß der quarzgesteuerte Taktgenerator mit einer Frequenz von 256 kHz arbeitet. Die Halbtaktfrequenz beträgt somit 128 kHz, wodurch eine Frequenzmodulation entsteht, die für die L-Signale 1,143 Perioden und die O-Signale 2,133 Perioden benötigt. Selbstverständlich kann auch im Bedarfsfall mit höheren oder niedrigeren Frequenzen oder Zählerkapazitäten gearbeitet werden. Die sich bei anderen Werten ergebenden Abweichungen können auf die gleiche Weise wie in dem vorangehenden Beispiel berechnet werden. Man kann somit bei einer vorgegebenen maximalen Abweichung die notwendige Taktfrequenz bzw. die notwendige Zählerkapazität berechnen. Mit dem beschriebenen Kreis sollten lediglich einige Größenverhältnisse aufgezeigt werden, die bei bestimmten Ausgangssignalen auftreten.

Falls es erforderlich ist, mit dem vorangehend beschriebenen Kreis am Ausgang ein Frequenzverhältnis von 2:1 zu erzeugen, so können die Zählkapazitäten der Zähler 31 und 33 auf ein Verhältnis von 2:1 verändert werden. Auch mit der abgewandelten Arbeitsweise kann eine annähernd perfekte bzw. fehlerfreie Frequenzverschiebung vorgenommen werden.

In dieser abgewandelten Form würden beide Zähler in einem bestimmten Zeitabschnitt bis zu einem vorbestimmten Wert zählen, wobei jeweils einer der beiden Zähler auf die nachfolgende Schaltung wirkungslos wäre. Wenn für den Empfänger ein Frequenzverhältnis von 2:1 ausreichend ist, reicht für eine fehlerfreie Frequenzverschiebung ein Takt-Taktfrequenz gebracht werden kann, wird, wie bereits beschrieben, die Verwendung eines zweiten Zählers notwendig.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltung zum Umwandeln eines binären Eingangssignals, das einen ersten oder zweiten Pegel aufweist, in Ausgangssignale mit einer ersten oder zweiten Frequenz, mit mindestens einem Zähler, der durch Taktsignale gesteuert wird und dessen Ausgänge mit Verknüpfungsschaltungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zähler (31, 33) verwendet werden, die in Abhängigkeit von dem Pegel des Eingangssignals [2 (m), 3 (m)\ mit unterschiedlichen ersten oder unterschiedlichen zweiten Taktsignalen [2 Qi), 2 (2)] beaufschlagt werden, und daß jeweils ein Zählerausgangssignal [2 (/), 2 (k)] eine Ausgangsschaltung (62, 98) ansteuert und gleichzeitig beide Zähler (31, 33) auf den Zählwert Null setzt.

2. Schaltung nach Anspruch 1 mit einer Takterzeugungsschaltung, die eine erste und zweite Taktfrequenz mit einem Frequenzverhältnis erzeugt, das gleich dem Frequenzverhältnis des Ausgangssignals ist, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Zähler in Abhängigkeit von dem Pegel des Eingangssignals die erste oder zweite Taktfrequenz angelegt wird.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Takterzeugungskreis (10, 12,16) erste [2 (a)], zweite [2 (6)] und dritte [2 (c)] Signale erzeugt, wobei die Frequenz der ersten Signale [2 (a)] doppelt so groß wie die Frequenz der zweiten Signale [2 (£>)] und die Frequenz der zweiten Signale [2 (&)] doppelt so groß wie die Frequenz der dritten Signale [2 (c)] ist, und daß jeder der Zähler (31, 33) beim Erreichen eines vorbestimmten Zählwertes ein Ausgangssignal erzeugt, wobei die Zählkapazität des zweiten Zählers (33) etwa doppelt so groß wie die des ersten Zählers (31) ist und daß an NAND-Glieder (22, 24, 32, 34) die genannten drei Signale [2 (α), 2 (b), 2 (c)] und das Eingangssignal [2 (m), 3 (m)] angelegt werden, so daß in Abhängigkeit vom Pegel des Eingangssignals [2 (m), 3 (m)] die ersten Signale [2 (a)] an den zweiten Zähler (33) und die zweiten Signale [2 (b)] an den ersten Zähler (31) oder die zweiten Signale [2 (b)] an den zweiten Zähler (33) und die dritten Signale [2 (c)] an den ersten Zähler (31) angelegt werden, und daß ein NAND-Glied (86) bestimmt, ob die Ausgangssignale des ersten oder des zweiten Zählers (31 oder 33) an den Ausgang (99) gelangen und beide Zähler (31, 33) wieder auf den Wert Null setzen.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zähler (31) bis dreißig und der zweite Zähler (33) bis sechsundfünfzig zählen kann.

5. Schaltung nach einem oder mehreren der

vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskreis (62, 98) ein Flip-Flop (98) aufweist, das Rechteckwellen [2 (η), 3 (η)] mit einer durch das Eingangssignal [2 (m), 3 (m)] bestimmten Frequenz erzeugt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen