DE2029622A1 - - Google Patents

Description

IBM QeUtSCbland Internationale Büro-Mutthinen Geielltchaft mbH

Böbllagen., 11. Juni 1970 gg-M

Anmelde rin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10 504

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelder int Docket FR 969 017

Impulsformers chaltung

Die Erfindung betrifft eine Impulsformerschaltung zur Rückgewinnung der Taktimpulse aus einer Datenimpulsfolge, die in einem VoHwellengleichrichter in eine entsprechende gleichgerichtete Impulsfolge umgewandelt an einen Eingang eines Vergleichers geführt ist, an dessen anderen Eingang ein aus der gleichgerichteten Impulsfolge gewonnener variabler Schwellwert gelegt ist, wobei die vom Vergleicher bei Überschreiten des Schwellwertes erzeugte Rechteckimpulsfolge einen abgestimmten Oszillator anstößt.

Bekannte derartige Impulsformer schaltungen arbeiten mit einem konstanten Schwellwert, mit dem die Datenimpulsfolge verglichen wird. Bei anderen, etwas aufwendigeren Schaltungen wird von einem im Verhältnis zur zugeführten Datenimpulsfolge variablen Schwellwert Gebrauch gemacht. Eine derartige Impulsformers chaltung ist beispielsweise durch die OS 1 806 bekannt, "

Der Schweiiwert ist bei diesen bekannten Impulsformern halb so groß wie

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der maximale Scheitelwert der Datenimpulsfolge gewählt. Dieser willkürlich gewählte Schwellwert ermöglicht es als Impulsfolge übertragene Daten rückzugewinnen. Demgemäß wird jeweils der Teil eines gleichgerichteten Datensignals, der über dem Schwellwert liegt, als Taktimpuls verwendet. Da jedoch die Amplitude des Datensignals veränderlich ist, weisen auch die Taktimpulse veränderliche Amplitude auf. Es wäre jedoch wünschenswert, die Rückgewinnung des Taktes durch Sieben eines Impulszuges möglichst konstanter Amplitude zu erreichen.

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, zur Rückgewinnung der Taktimpulsfolge einen Schwingkreis mit einer Impulsfolge möglichst konstanter Amplitude anzustoßen. Diese Impulsfolge wird durch Vergleich des Datensignals mit einem Schwellwert abgeleitet, wobei die Impulsdauer jeweils durch die Zeit bestimmt wird, während der die jeweilige Amplitude des Datensignals höher als der Schwellwert ist.

Es ist jedoch festzustellen, daß die einem bestimmten Taktimpuls vorausgehenden Datenimpulse einen nicht vernachlässigbaren Einfluß auf seine Impulsform haben. Insbesondere bei Übertragungen mit Puls code-Modulation in der sogenannten Richtungswechselschrift, bei der binäre Einsen als abwechselnd aufeinanderfolgende positive und negative Impulse und binäre Nullen als keine Impulse übertragen werden, würde die variable Breite der abgeleiteten Impulse mit einem die Hälfte des Scheitelwertes des Datensignals betragendem Schwellwert Schwierigkeiten bereiten.

Demgemäß besteht die spezielle Aufgabe der Erfindung darin, die geeignetste Größe des Schwellwertes im Verhältnis zur Amplitude der Datensignale zu bestimmen,

Gemäß der Erfindung ist eine Impulsformer schaltung zur Rückgewinnung de ν Taktimpulse aus einer Datenimpulsfolge, die in einem Vollwellengleich-

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riehter in eine entsprechende gleichgerichtete Impulsfolge umgewandelt an einen Eingang eines Vergleichers geführt ist, an dessen anderen Eingang ein any der gleichgerichteten Impulsfolge gewonnener variabler Schwellwert gelegt ist, wobei die vom Vergleicher bei Überschreiten des Schwellwertes erzeugte Ileehteckimpulsfolge einen abgestimmten Oszillator anstößt, dadurch gekennzeichnet, daß der die Impulsbreite der llechteekimpulsfolge bestimmende Schwellwert im Verhältnis zum Scheitelwert der gleich gerichteten Datenimpulsfolge unabhängig von deren Verlauf im Hinblick auf nahezu maximalen Energieinhalt der Rechteckimpulsfolge festgelegt ist. Vorteilhaft ist es, wenn der Schwellwert 70-85 % des Scheitelwertes der gleichgerichteten Dateninipulsfulge beträgt. Insbesondere besteht ein spezielles Ausführungs beiapiel darin, daß der Schwellwert 75 <?₀ des Scheitelwertes beträgt.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels« Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Impulsformerschaltung zur Rückgewinnung der Taktimpulse aus einer Datenimpulsfolge,

Fig. 2 die an verschiedenen Punkten, der Schaltung gemäß Fig. 1

auftretenden Signale,

Fig. 3 die'Abhängigkeit der Impulsbreitenänderung vom Schwellwert

und

Fig. 4 die· Abhängigkeitänderungen der Energie der Rechteckinapulse

vom Schwellwert.

Die Impulsformer schaltung gemäß Fig. 1 enthält eine Vollwellengleichrieh- terschaltung, bestehend aus zwei dem gleichen Leitungstyp angehörenden Transistoren Tl und T2. Diese Transistoren weisen ähnliche elektrische

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Eigenschaften auf bzw. sind paarweise ausgesucht. Eine Leitung 13 verbindet die Basis des Transistors Tl über die Serienschaltung eines Widerstandes 11 und einer Kapazität 10 mit der Eingangsklemme E, Eine Leitung 14 verbindet die Basis des Transistors T2 über eine Induktivität 12 mit der Leitung 13, wobei der Mittenabgriff der Induktivität 12 an Masse gelegt ist.

Die Kollektoren der Transistoren Tl und T2 sind direkt über die Anschlüsse 16 und 17 mit den positiven Polen zweier nicht dargestellter Speisespannungsquellen verbunden. Außerdem sind die Emitter der Transistoren Tl und T2 über eine gemeinsame, den Ausgang der Gleichrichterschaltung bildende Leitung 15 miteinander gekoppelt. Diese Ausgangsleitung 15 ist mit der Eingangsklemme eines Spitzendetektors und Trennstufe und mit der Eingangsklemme eines Vergleichers verbunden.

Die Trennstufe besteht aus einem Transistor T3 des gleichen Leitungstyps wie die Transistoren Tl und T2, Dieser Transistor arbeitet als Emitterfolger und dementsprechend.ist die Last über eine Leitung 25 an den Emitter angeschlossen. Der Kollektor dieses Transistors ist über einen Widerstand 22 an eine Klemme 21 geführt, die mit dem positiven Pol einer nicht dargestellten Speisespannungsquelle verbunden ist. Der Emitter eines zweiten Transistors T4 des entgegengesetzten Leitungstyps ist über eine Leitung 20 ebenfalls mit der Klemme 21 verbunden. Die Basis dieses Transistors ist direkt mit dem Kollektor des Transistors T3 verbunden. Der Kollektor des Transistors T4 liegt am Emitter des Transistors T3. Der Lastkreis des Spitzendetektors und der Trennstufe besteht aus einem Netzwerk passiver Schaltelemente mit einem Widerstand 26 und einer Kapazität 28. Der Widerstand 26 ist mit seinem zweiten Anschluß 27 an den negativen Pol einer Speisespannungsquelle gelegt. Die Kapazität 28 ist über die Leitung 25 und die Klemme 29 an den positiven Pol einer weiteren Speisespannungsquelle bzw. an ein Bezügspotential, beispielsweise an Masse, gelegt. Die Leitung 25 führt außerdem zu einem Spannungsteiler und einem Siebglied. Der

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Spannungsteiler besteht aus der Reihenschaltung zweier Widerstände 32 und 33. Der gemeinsame Verbindungspunkt dieser Widerstände ist über eine Leitung 35 weitergeführt, während der zweite Anschluß des Widerstandes 32 an Masse liegt. Das Siebglied besteht aus einer Kapazität 34, die parallel zum Widerstand 33 angeordnet ist. Es ist eine Vergleicherstufe vorgesehen, deren beide Eingangsklemmen an die beiden Leitungen 15 und 35 angeschlossen sind. Die Vergleicherstufe besteht aus zwei Transistoren T5 und T6 des gleichen Leitungstyps wie die Transistoren Tl bis T3. Die Basen der Transistoren bilden die beiden Eingänge. Die Emitter sind direkt gekoppelt und über einen strombegrenzenden Widerstand 40 mit einer Klemme 41 ver- ä

bunden, die am negativen Pol einer nicht dargestellten Speisespannungsquelle liegt. Der Kollektor des Transistors T5 ist direkt mit dem positiven Pol einer Speisespannungsquelle verbunden, während der Kollektor des Transistors T6 über einen Lastwiderstand 43 an den positiven Pol einer weiteren Speisespannungsquelle gelegt ist. Außerdem ist der Kollektor des Transistors T6 über eine Ausgangsleitung 45 mit einem abgestimmten Schwingkreis gekoppelt, dessen Resonanzfrequenz gleich der Frequenz der rückzugewinnenden Taktsignale ist. Der Schwingkreis besteht aus der Parallelschaltung einer Kapazität 50 und einer Induktivität 51, die mit dem einen gemeinsamen Anschluß über eine Koppelkapazität 52 mit der Ausgangsleitung 45 und mit dem anderen gemeinsamen Anschluß mit Masse verbunden ist. Die Induktivi- I

tat 51 ist mit einer weiteren Spule 53 verkoppelt, die zwischen Masse und einer Leitung 54 eingeschaltet ist. Die Leitung 54 führt auf- den Eingang eines Verstärkers 55, dessen Ausgang über eine Leitung 56 mit der Ausgangsklemme S verbunden ist.

Vor der Beschreibung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Impulsformerschaltung sei auf die Fig. 2 verwiesen, in der an verschiedenen Punkten der Schaltung auftretende Signale dargestellt sind. Fig. 2a zeigt ■ ^: das die Datenimpulsfolge darstellende Eingangssignal, wie es nach der "Übertragung über beispielsweise eine Telephonleitung empfangen wird. Binäre

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Einsen sind durch abwechselnd positive und negative Impulse dargestellt, ' die in Abhängigkeit von der Zahl der dazwischenliegenden binären Nullen durch variable Zeitintervalle voneinander getrennt sind. Es handelt sich hierbei um die sogenannte Richtungswechselschrift. Fig. 2b stellt das auf Leitung 15 erscheinende nach Durchlaufen des Vollwellengleichrichters gleichgerichtete Signal dar. Fig. 2c gibt das an der Ausgangsleitung 45 des Vergleichers liegende Signal wieder. Dieses Signal ist eine Rechteckimpulsfolge konstanter Amplitude. Die Impulsbreiten der Einzelimpulse wird durch die Schnittpunkte des gleichgerichteten, in Fig. 2b dargestellten Signals mit der den Schwellwert darstellenden Linie XX bestimmt. Fig. 2d zeigt eine Sinusschwingung, wie sie am Ausgang des abgestimmten Schwingkreises auf Leitung 54 vorhanden ist. In Fig. 2e ist ein aus der Sinusschwingung abgeleitetes Rechtecksignal dargestellt. Fig. 2f gibt das vom Signal der Fig. 2a abgeleitete und invertiere Signal wieder, das der Taktimpulsfolge entspricht, mit der die Information übertragen wurde.

Es ergibt sich folgende Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Impulsformerschaltung gemäß Fig. 1. Die in Fig. 2a dargestellte Datenimpulsfolge mit dem Scheitelwert Ve wird in der aus den Transistoren Tl und T2 bestehenden Gleichrichterschaltung gleichgerichtet. Fig. 2b zeigt die gleichgerichtete Impulsfolge. Nach Passieren des Transistors T3 und nach der durch die Widerstände 32 und 33 bewirkten Spannungsteilung bildet sich auf Leitung 35 der Schwellwert Vs mit einer maximalen Amplitude von Vs = k|Ve| , wobei die in den Transistoren auftretenden Spannungsabfälle unberücksichtigt sind und wobei k das Verhältnis der Widerstände 32 und 33 ausdrückt. Die Kapazität 34 bewirkt, daß der Schwellwert Vs eine relativ konstante Amplitude aufweist. Dieser Schwellwert ist in Fig. 2b durch die gerade Linie XX gekennzeichnet. Dieser Schwellwert wird der Basis des Transistors T6 zugeführt, während gleichzeitig an die Basis des Transistors T5 die in Fig. 2b dargestellte gleichgerichtete Impulsfolge gelegt wird. Auf der Ausgangsleitung 45 werden auf diese Weise Rechteckimpulse erzeugt, deren Vorder- und

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Rüekflanken durch die Sclinittpunkte der gleichgerichteten Impulsfolge mit dem Schwellwert festgelegt sind. Die gebildete Rechteckimpulsfolge stößt den abgestimmten Schwingkreis an, so daß auf Leitung 54 eine Sinusschwingung erzeugt wird.. Aus dieser Sinusschwingung wird in bekannter Weise die Taktimpulsfolge abgeleitet,

Wie bereits ausgeführt, hat die Wahl des Verhältnisses Schwellwert zu Scheitelwert der gleichgerichteten Impulsfolge, also die Wahl des Quotienten k, einen wesentlichen Einfluß auf die Rückgewinnung der Taktimpulsfolge,

da ein Taktimpuls von der Breite des ausgetasteten Impulses bestimmt wird. |

Fig. 3 zeigt die maximale Breite 1 des Impulses, der am Ausgang des Vergleichers in Abhängigkeit vom Quotienten k * Vs/Ve erzeugt wird. Anders dargestellt, dieser Quotient bestimmt zwei hinsichtlich ihrer Zeitdauer unterschiedliche Signaltypen. Wird hintereinander eine Serie von binären Einsen übertragen, so erhält man die Kurve a. Tritt jedoch der Fall auf, daß eine einzelne binäre Eins übertragen wird, der eine binäre Null vorausgeht und eine binäre Null nachfolgt, so erhält man Kurve b. Nimmt man eine Bitübertragung bei einer Frequenz von 1,66 MHz an, so erhält man bei einem Schwellwert Vs gleich der Hälfte des Scheitelwertes des Eingangssignals bei Kurve a eine Impulsbreite von 400 nsek und bei Kurve b eine λ Impulsbreite von 600 nsek. In entsprechender Weise betragen die Impulsbreiten 270 nsek und 400 nsek, wenn der Schwellwert gleich einem Drittel des Scheitelwertes gewählt wird.

Die in Fig. 4 dargestellten Kurven zeigen die Änderungen des Energieinhalts En der den Schwingkreis anregenden Impulsfolge in Abhängigkeit vom, relativen Quotienten k. Die Kurven a und b sind wiederum den Fällen zugeordnet, wie sie bereits im Zusammenhang mit der Fig. 3 angenommen wurden. Es zeigt sieh, daß im Falle b die Kurve ein Maximum für k = 0,85 und den Wert 0 für k = 0,5 aufweist» Dieser Tatsache ist zu entnehmen, daß

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ein Wert k = O, 5 nicht in Erwägung gezogen werden kann. Im Falle a liegt das Maximum bei k ^s 0, 7. Daraus ergibt sich also, daß der Schwellwert zwischen 70 und 85 % des Scheitelwertes des Eingangs signales betragen ' sollte. Ein praktisch zufriedenstellender Wert beträgt 75 %.

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Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Impulsformer schaltung zur Rückgewinnung der Taktimpulse aus einer Datenimpulsfolge, die in einem Vollwellengleichrichter in eine entsprechende gleichgerichtete Impulsfolge umgewandelt an einen Eingang eines Vergleichers geführt ist, an dessen anderen Eingang ein aus der gleichgerichteten Impulsfolge gewonnener variabler Schwellwert gelegt ist, wobei die vom Vergleicher bei Überschreiten des Schwellwertes erzeugte Rechteckimpulsfolge einen abgestimmten Oszillator anstößt, dadurch gekennzeichnet, daß der die Impulsbreite der Rechteckimpulsfolge bestimmende Schwellwert (Vs) im Verhältnis zum Scheitelwert (Ve) der gleichgerichteten Datenimpulsfolge unabhängig von deren Verlauf im Hinblick auf nahezu maximalen Energieinhalt der Rechteckimpulsfolge festgelegt ist. ·
2. 2. Impulsformer schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert 70-85 % des Scheitelwertes der gleichgerichteten Datenimpulsfolge beträgt.
3. 3. Impulsformerschaltung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert 75 % des Scheitelwertes beträgt.

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