DE2021943B2

DE2021943B2 - Elektrisches bauelement

Info

Publication number: DE2021943B2
Application number: DE19702021943
Authority: DE
Inventors: David Bramerd Wilhamstown Mass Peck (VStA)
Original assignee: Sprague Electric Co, North Adams, Mass (VStA)
Priority date: 1969-05-07
Filing date: 1970-05-05
Publication date: 1977-09-08
Also published as: HK26677A; MY7500268A; GB1309411A; FR2047379A5; US3588628A; DE2021943A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Dekodieren eines Vierpegelsignals und kann in Empfangsvorrichtungen Anwendung finden, wie sie in Übertragungssystemen verwendet werden, bei denen die Sendevorrichtung, um die Informationsgeschwindigkeit irr. vorgeschriebenen Frequenzband um einen Faktor 2 oder 3 zu steigern, zur Übertragung von durch Umwandlung zweiwertiger Impulsreihen erhaltenen mehrwertigen Impulsreihen, innerhalb deren die Impulse z. B. vier oder ach: Amplitudenpegel annehmen, eingerichtet ist.

Da durch die Umwandlung in mehrwertige Impulsreihen die Impulstrennbarkeit herabgesetzt und die Störanfälligkeit vergrößert wird, soll der in der Empfangsvorrichtung verwendeten Dekodiervorrichtung besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden-, diese Dekodiervorrichtung soll die' vier Amplitudenpegel mit großer Genauigkeit unterscheiden können, damit die ursprüngliche zweiwertige Impulsreihe wiedergewonnen werden kann.

Die Erfindung hat den Zweck, eine Dekodiervorrichtung der eingang« erwähnten Art zu schaffen, die mit großer Genauigkeit wirkt und die außerdem derart einfach aufgebaut ist, daß sie in einem Halbleiterkörper integriert werden kann.

Nach der Erfindung ist eine solche Vorrichtung zum Dekodieren eines Vierpegelsignals aus zwei Digitalkreisen aufgebaut, die mit je einer Stromquelle und mit einem zugehörigen Schaltglied versehen sind, mittels welcher Schaltglieder die betreffende Stromquelle mit einer zu dem betreffenden Digitalkreis gehörigen Ausgangsimpedanz verbunden wird, während ein gemeinsamer Eingangskreis, über den das zu dekodierende Vierpegelsignal den beiden Digitalkreisen zugeführt wird, und ein Verbindungskreis, der die beiden Digitalkreise miteinander verbindet, vorgesehen sind, wobei das zu einem Digitalkreis gehörige Schaltglied auf einen vorher bestimmten Amplitudenwert des Eingangssignals anspricht, während das zu dem anderen Digitalkreis gehörige Schaltglied, je nach der Lage des Schaltgliedes des ersten Digitalkreises, auf einen bestimmten ersten oder zweiten Amplitudenwert des Eingangssignals anspricht.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer Dekodiervorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Anzahl von Diagrammen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach der Erfindung und

Fig.3 eine praktische Ausführungsform einer solchen Vorrichtung.

Ein zweiwertiges Datensignal besteht aus aufeinanderfolgenden Bit-Perioden, innerhalb deren das Signal in Abhängigkeit von dem Pegel den Wert »1« oder »0« annehmen kann. Wenn aufeinanderfolgende Gruppen von zwei Bit-Perioden betrachtet werden, sind dabei die nachstehenden Kombinationen möglich: 0,0; 0,1. 1,0 und 1,1. Wenn nun ein zweiwertiges Datensignal als ein vierwertiges Signal übertragen wird, bedeutet dies, daß jeder der vier Pegel des vierwertigen Signals für eine bestimmte der vier möglichen Konbinationen kennzeichnend ist. Zur Verdeutlichung ist in Fig.2b ein vierwertiges Signal in idealisierter Form dargestellt. Dieses vierwertige Signal entspricht dem auf der Empfangsseite mit Hilfe einer Dekodiervorrichtung wiederzugewinnenden ursprünglichen zweiwertigen Datensignal nach F i g. 2a.

Nach der Erfindung enthält eine für diesen Zweck besonders geeignete und vorteilhafte Dekodiervorrichtung nach F i g. 1 zwei Digitalkreise 1,2, die mit je einer Stromquelle 3 bzw. 4 und mit einem zugehörigen Schaltglied 5 bzw. 6 versehen sind, mittels welcher Schaltglieder die betreffende Stromquelle mit einer zu dem betreffenden Digitalkreis gehörigen Ausgangsimpedanz 7 bzw. 8 verbunden werden kann, während ein gemeinsamer Eingangskreis 9 vorgesehen ist, über den

das zu dekodierende Vierpegelsignal den beiden Digitalkreisen I, 2 zugeführt wird, welche beiden Digitalkreise mittels eines Verbindungskreises 10 miteinander verbunden werden, wobei das zu einem Digitalkreis 1 gehörige Schaltglied 5 auf einen vorher bestimmten ersten Amplituden wert des Eingangssignals anspricht, während das zu dem anderen Digi'.alkreis 2 gehörige Schaltglied 6, je nach der Lage des Schaltgliedes 5 des ersten Digitalkreises J, auf einen bestimmten zweiten oder dritten Amplitudenwert des Eingangssignal anspricht. Wie in der Figur dargestellt iüt, werden die Schaltglieder 5 und 6 dabei je durch ein Transistorenpaar Ti, T₂ bzw. T₃, T₄ gebildet.

Die Trsnsistoren Ti und T₄ sind über die als Kollektorwiderstände wirkenden Ausgangsimpedanzen ι s 7 bzw. 8 mit Erde verbunden, während die Transistoren Ti und T₃ über die Kollektorwiderstände 11 bzw. 12 gleichfalls mit Erde verbunden sind. Die Stromquellen 3, 4 sind je in einem der gemeinsamen Emitterkreise der Transistorenpaare Ti, T₂ bzw. T₃, T₄ angeordnet.

Die Basis des Transistors T₂ liegt an einem festen Etezugspegel, der in Fig. 1 und in Fig.2b mit VWn angedeutet ist. Die Basis des Transistors T₃ ist über den erwähnten Verbindungskreis 10 an den Kollektor des Transistors T₂ angeschlossen, wobei die Spannung über dem Koliektorwiderstand 11 als Bezugspegel an der Etasis des Transistors T₃ auftritt. Der letztere Bezugspegel nimmt dabei einen der beiden möglichen in F i g. 1 und Fig.2b mit VWi bzw. VWw angedeuteten Werte an, je nachdem, ob der Transistor T₂ stromführend oder nichtstromführend ist. Über den gemeinsamen Eingangskreis 9 wird das vierwertige Eingangssignal (Fig.2b) den basen der Transistoren Ti und T₄ zugeführt. Die Wirkungsweise der Dekodiervorrichtung ist dabei wie folgt:

Wenn der Pegel des Eingangssignals den in Fig.2b mit »3« bezeichneten augenblicklichen negativen Wert aufweist, sind die Transistoren Ti und T₄ gesperrt und fließt ein Strom lediglich über die Transistoren T₂ und T₃, weil einerseits der Pegel an der Basis von Ti negativer als der der Basis von T₂ zugeführte Bezugspegel VWn und andererseits der Pegel an der Basis von T₄ negativer als der der Basis von T₃ 2:ugeführte Bezugspegel VWi ist, wie durch die negative Spannung bestimmt wird, die über dem Kollektorwiderstand 11 auftritt, wenn T₂stromführend ist.

Die an den Ausgängen c und d auftretenden Spannungen sind in diesem Falle praktisch gleich Null.

Wenn der Pegel des Eingangssignals den in Fig. 2b mit »2« bezeichneten augenblicklichen negativen Wert aufweist, d. h„ wenn der Pegel des Eingangssignals zwischen den Bezugspegeln Vr₁-M und VWn liegt, sind die Transistoren T_t und T₃ gesperrt und fließt ein Strom lediglich über die Transistoren T₂ und T₄, weil einerseits der Pegel an der Basis von Ti negativer als der der Basis von T₂ zugeführte Bezugspegel VWn und andererseits der Pegel an der Basis von T₄ weniger negativ als der an der Basis von T₃ auftretende Bezugspegel VWi ist, was der Spannung entspricht, die über dem Kollektorwiderstand 11 auftritt, wenn T₂ stromführend ist. Die <>o Spannung am Ausgang c bleibt in diesem Fall gleich Null, während die Spannung am Ausgang d einen negativen Wert annimmt. Wenn der Pegel des Eingangssignals den in Fig. 2b mit »1« angedeuteten augenblicklichen Wert annimmt, bedeutet dies, daß der ^? Pegel des Eingangssignals weniger negativ als der Bezugspegel VWn ist; Ti wird dann stromführend, während T₂ gesperrt wird. Die Sperrung von T₂ hat zur Folge, daß der der Basis von T₁ zugeführte Bezugspegel sich von VWi zu VWiii ändert, weil die Spannung 3m Kollektorwiderstand 11 erheblich weniger negativ wird. Da das der Basis von T₄ zugeführte Eingangssignal negativer als der an der Basis von Tj auftretende Bezugspegel VW111 ist. wird Tj stromführend und wird T₄ gesperrt.

Die Spannung am Ausgang c ist in diesem Faiie negativ, während die Spannung am Ausgang d gleich Null ist.

Wenn der Pegel des Eingangssignals den in Fig. 2b mit »0« angedeuteten Wert annimmt, bedeutet dies, daß der Pegel des Eingangssignals weniger negativ als die beiden Bezugspegel VWn und VWiii ist; dann ergibt sich die Situation, in der Γι und T₄ stromführend und T₂ und Tj gesperrt sind. Die Spannungen an den Ausgängen cund c/sind in diesem Falle negativ.

Wenn nun für eine negative Ausgangsspannung eine »0« und für eine Ausgangsspannung mit einem Wert gleich Null eine »1« geschrieben wird, können die für die unterschiedlichen Pegel des Eingangssignals an den Ausgängen c und d auftretenden Spannungen in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt werden:

0
0

1
1

Aus dieser Tabelle geht deutlich hervor, daß die Ausgangsspannungen an c und d den vier möglichen Kombinationen entsprechen, wie sie in je zwei Bit-Perioden des ursprünglichen zweiwertigen Signals vorkommen können.

Dadurch, daß einer der Digitalkreise in der oben beschriebenen Vorrichtung mit zwei verschiedenen Bezugspegeln arbeitet, sind zwei statt drei Digitalkreise genügend, was besonders vorteilhaft ist, insbesondere we.in die Vorrichtung in einem Halbleiterkörper integriert wird.

In der in Fig. 3 gezeigten praktischen Ausführungsform sind die denen der F i g. 1 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die letztere Ausführungsform unterscheidet sich von dem Prinzipschaltbild nach F i g. 1 nur darin, daß die Ausgangsimpedanz 7 einen Teil eines zwischen den Speiseklemmen liegenden Spannungsteilerkreises mit Widerständen 13 und 14 bildet, wobei der Verbindungspunkt dieser Widerstände an die Basis von T₂ angeschlossen ist, während weiter in dem Verbindungskreis 10, der den Kollektor von T₂ mit der Basis von T₃ verbindet, ein Widerstand 15 angeordnet ist, der zugleich einen Teil des den Transistoren T₄ und T₂ gemeinsamen Kollektorkreises bildet.

Dadurch, daß auf diese Weise der Kollektor von Ti über den erwähnten Widerstand 13 mit der Basis von T2 und der Kollektor von T₄ über den erwähnten Widerstand 15 mit der Basis von T3 verbunden ist, haben die Schaltglieder 5 und 6 die Eigenschaft einer »Schmitt«-Kippschaltung und werden die Empfindlichkeit und die genaue Wirkung gesichert, weil das Umschalten dabei sehr schnell erfolgt und der Bezugspegel für den Dig'talkreis 2 praktisch sofort vorhanden ist.

In bezug auf F i g. 3 sei weiter noch bemerkt, daß die

Ausgangsimpedanz 8 statt in den Kollektorkreis von T₄ in den Kollektorkreis von 7j aufgenommen ist. Dies ist jedoch kein wesentlicher Unterschied, weil es nur bedeutet, daß das am Ausgang d auftretende Signal invertiert ist. >

Zur weiteren Illustrierung der günstigen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Dekodiervorrichtung sind in der Figur außerdem die Mittel gezeigt, mit deren Hilfe aus den an den Ausgängen c und d auftretenden Signalen das ursprüngliche zweiwertige Datensignal ι ο regeneriert werden kann.

Die an den Ausgängen cund d auftretenden Signale werden zu diesem Zweck dem Eingang D eines ersten bzw. eines zweiten Schieberegisterelements 16 bzw. 17 mit Eingängen Dund Tund je einem Ausgang (?und Q is zugeführt. Diese Schieberegisterelemente werden von den in F i g. 2c dargestellten Taktimpulsen gesteuert, die mit Hilfe eines auf übliche Weise synchronisierten Taktimpulsgenerators 18 erzeugt werden. Diese Taktimpulse werden einerseits als Einschreibimpulse den Schieberegisterelementen 16, 17 und andererseits dem Gatterimpulsgenerator 19 zugeführt, welcher Generator die in Fig. 2f und 2g dargestellten Gatterimpulsreihen liefert.

In jedes der Schieberegisterelemente wird nun jeweils zu den Einschreibzeitpunkten eine »1« oder eine »0« eingeschrieben, je nachdem, ob das dem Ausgang D zugeführtc Signal gleich Null oder negativ ist. Zur Verdeutlichung sind die dabei am Ausgang ζ) des Schieberegisterclements 16 und am Ausgang Q des Schieberegisterelements 17 auftretenden Signale in Fig. 2c und 2d dargestellt. Diese Signale werden dann zwei »Und«-Gattern 20, 21 zugeführt, die von den in F i g. 2f bzw. 2g dargestellten Gatterimpulsen abwechselnd geöffnet werden, wobei am Ausgang des an die beiden Gatter 20 und 21 angeschlossenen »Oder«-Gatters 22 das in Fig.2h dargestellte Signal auftritt, das dem ursprünglichen zweiwertigen Signal nach Fig. 2a entspricht.

Da im allgemeinen gilt, daß die für die Regeneration benötigte Anzahl von Schieberegisterelementen und Gattern direkt mit der Anzahl von der Dekodiervorrichtung gelieferter Ausgangssignale zusammenhängt, weist die Dekodiervorrichtung nach der Erfindung neben der bereits erwähnten besonders einfachen Bauart und der großen Genauigkeit außerdem noch den Vorteil auf, daß die für die Regeneration des ursprünglichen Signals benötigten Mittel, wie dargestellt ist, besonders einfach sein können, weil diese Dekodiervorrichtung, im Gegensatz zu den bekannten Dekodiervorrichtungen, nur zwei Ausgangssignale liefert.

Hierzu 1 Blatt Zciclinuimcn

Claims

20 2i Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Dekodieren eines Vierpegelsignals, dadurch gekennzeichnet, daß sie s zwei Digitalkreise enthält, die mit je einer Stromquelle und einem zugehörigen Schaltglied versehen sind, mittels welcher Schaltglieder die betreffende Stromquelle mit einer zu dem betreffenden Digitalkreis gehörigen Ausgangsimpedanz ver- |₀ bundcn wird, während ein gemeinsamer Eingangskreis, über den das zu dekodierende Vierpegelsignal den beiden Digitalkreisen zugeführt wird, und ein Verbindungskreis, der die beiden Digitalkreise miteinander verbindet, vorgesehen sind, wobei das zu einem Digitalkreis gehörige Schaitglied auf einen vorher bestimmten Amplitudenwert des Eingangssignals anspricht, während das zu dem anderen Digitalkreis gehörige Schaltglied, je nach der Lage des Schaltgliedes des ersten Digualkreises, auf einen bestimmten ersten oder zweiten Amplitudenwert des Eingangssignals anspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu jedem der Digitalkreise gehörige Schaltglied durch ein in gemeinsamer Emitterkonfiguration geschaltetes Transistorenpaar gebildet wird, wobei die zu dem betreffenden Digitalkreis gehörige Ausgangsimpedanz mit dem Kollektor eines der Transistoren in Reihe geschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte gemeinsame Eingangskreis sowohl an die Basis eines Transistors des ersten Paares als auch an die Basis eines Transistors des zweiten Paares angeschlossen ist, während die Basis des anderen Transistors des erwähnten ersten Paares an einem festen Bezugspegel liegt und die Basis des anderen Transistors des erwähnten zweites Paares an einem Elezugspegel liegt, der sich mit dem stromführenden oder gesperrten Zustand der Transistoren des erwähnten ersten Paares ändert.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 urd 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Verbindungskreis, um den erwähnten veränderlichen Bezugspegel zu erhalten, den Kollektor des Transistors, dessen Basis an einem festen Bezugspegel liegt, mit der Basis des erwähnten anderen Transistors des erwähnten zweiten Paares verbindet.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Transistorenpaar mit einem Kreis versehen ist, der den Kollektor eines Transistors mit der Basis des anderen Transistors verbindet.