DE2029622B2 - Impulsformerschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Impulsformerschaliung 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.

Bekannte derart'ge Impulsformerschaltungen 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 Impulsformerschaltung ist beispielsweise durch die DT-OS 18 06 905 bekannt.

Der Schwellwert ist bei diesen bekannten Impulsformern halb so groß wie 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 Amplituden auf. Es wäre jedoch wünschenswert, die Rückgewinnung des Taktes durch Sieben eines Impulszuges möglichst konstanter Amplitude zu erreichen.

Demgemäß ist es Ziel der Erfindung, zur Rückgewin nung der Taktimpulsfolge einen Schwingkreis mit einer Impulsfolge möglichst konstanter Amplitude anzustoßen. Diese Impulsfolge wird durch Vergleich des Datensignal mit einem Schweüwert abgeleitet, wobei die Impulsdauer jeweils durch die Zeit bestimmt wird, während der die jeweilige Amplitude des Datensignals

höher a's 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 Pulscode-Modulation in der sogenannten Richtung^wechselschrift, bei der binäre Einsen als abwechselnd aufeinanderfolgende positive und negative Impulse und binäre Nullen als keine Impulse übertragen werden, würde die variable ίο 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 Impulsformerschaltung 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 Schwellwertei erzeugte Rechteckimpulsfolge einen abgestimmten Oszillator anstößt, dadurch gekennzeichnet, daß der die Impulsbreite der Rechteckiinpulsfolge bestimmende Schwellwert im Verhältnis zum Scheitelwert der gleichgerichteten Datenimpulsfolge unabhängig von deren Verlauf im Hinblick auf nahezu maximalen Energieinhalt der Rechteckimpulsfolge festgelegt ist.

Vorteilhaft ist es, wenn der Schwellvvert 70—85% des Scheitelwcrtes der gleichgerichteten Datenimpulsfolge beträgt. Insbesondere besteht ein spezielles Ausführungsbeispiel darin, daß der Schwellwert 75% des Scheitelwertes beträgt.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.. s zeigt

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

Fig. 2 die an verschiedenen Punkten der Schaltung gemäß F i g. 1 auftretenden Signale,

Fig. 3 die Abhängigkeit der Impulsbreitenänderung vom Schwellwert und

F i g. 4 die Abhängigkeitsänderungen der Energie der Rechteckimpulse vom Schwellwert.

Die Impulsformerschaltung gemäß Fig. 1 enthält eine Vollwellengleichrichterschaltung, bestehend aus zwei dem gleichen Leitungstyp angehörenden Transistoren Ti und Tl. Diese Transistoren weisen ähnliche elektrische Eigenschaften auf bzw. sind paarweise ausgesucht. Eine Leitung 13 verbindet die Basis des Transistors Ti über die Serienschaltung eines Widerstandes 11 und einer Kapazität 10 mit der Eingangsklemme E. Eine Leitung 14 verbindet die Basis des Transistors Tl über eine Induktivität 12 mit der Leitung 13, wobei der Mittenabgriff der Induktivität 12 an Masse gelegt ist.

Die Kollektoren der Transistoren 71 und 7 2 sind direkt über die Anschlüsse. 16 und 17 mit den positiven Polen zweier nicht dargestellter Speisespannungsquellen verbunden. Außerdem sind die Emitter der Transistoren TX und Tl über eine gemeinsame, den Ausgang der Gleichrichterschaltung bildende Leitung 15 miteinander gekoppelt. Diese Ausgangsleitung 15 ist

mn der Eingangsklemme eines Spit/endetektor\ und Trennslufe und mit der Eingangsklemme eines Vcrgleichers verbunden.

Die Trennstufe besteht aus einem Transistor 7 3 des gleichen Leitungstyps wie die Transistoren 71 und 72 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 Speisesp.mnungsquelle verbunden ist. Der Emitter eines zweiten Transistors 74 des entgegengesetzten Leitungstyps ist über eine Leitung 20 ebenfalls mit der Klemme 21 \erbunden. Die Basis dieses Transistors ist direkt mit dem Kollektor des Transistors Γ3 verbunden. Der Kollektor des Transistors 74 liegt am Emitter des Transistors 73. 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 Speisespa^nungsquelle gelegt. Die Kapazität 28 ist über die Leitung 25 und die Klemme 29 an den positiven Pol einer weiteren Speisespannungsquellt bzw. an ein Bezugspotential, beispielsweise an Masse, gelegt. Die Leitung 25 führt außerdem zu einem Spannungsteiler und einem Siebglied. Der 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 Sichglied besteht aus einer Kapazität 34. Jie parallel zum Widerstand 33 angeordnet ist. Es ist eine Vergleicherstufe vorgesehen, deren beide Eingangsklemmen an die beiden Leitungen 15 und 35 angeschlossen sind. Die Vergleicherstufc besteht aus zwei Transistoren 75 und 76 des gleichen I.eitungstyps wie die Transistoren Tl bis Γ3. Die Basen der Transistoren bilden die beiden Eingänge. Die Emitter 4c sind direkt gekoppelt und über einen strombegrenzenden Widerstand 40 mit einer Klemme 41 verbunden, die am negativen Pol einer nicht dargestellten Speisespannungsquelle liegt. Der Kollektor des Transistors 75 ist direkt mit dem positiven Pol einer Speisespannungsquelle verbunden, während der Kollektor des Transistors 76 über einen Lastwiderstand 43 an den positiven Pol einer weiteren Speisespannungsquelle gelegt ist. Außerdem ist der Kollektor des Transistors 76 über eine Ausgangsleitung 45 mit einem abgestimmten Schwingkreis gekoppelt, dessen Resonanzfrequenz gleich der Frequenz der rückzugewinnenden Taktsignale ist. Der Schwingkreis besteht aus der Parallelschaltungeiner 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 Induktivität 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 5 verbunden ist.

Vor der Beschreibung der Wirkungsweise dei erfindungsgemäßen Impulsformerschaltung sei auf die F-" i g. 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 Einsen sind durch abwechselnd positive und negative Impulse dargestellt, die in Abhängigkeit von der Zahl der dazwischen liegenden binären Nullen durch variable Zeitintervalle voneinander getrennt sind. Es handelt sich hierbei um die sogenannte Richtungsweehselschiift. Fi g. 2b stellt das auf Leitung 15 erscheinende nach Durchlaufen des Vollwellengleichrichters gleichgerichtete Signal dar. I 1 g. 2c gibt das an der Ausgangsleitung 45 des Vergleichen liegende Signal wieder. Dieses Signal ist eine Rechteckimpulsfolge konstanter Ampli tude. Die Impulsbreiten der Einzelimpulse wird durch die Schnittpunkte des gleichgerichteten, in F i g. 2b dargestellten Signals mit der den Schwellwert darstellender. Lime XX bestimmt. F i g. 2d zeigt eine Sinusschwingung, wie sie am Ausgang des abgestimmten Schwingkreises auf Leitung 54 vorhanden ist. In F i g. 2e ist ein aus der Sinusschwingung abgeleitetes Rechiecksignal dargestellt. F 1 g. 2f gibt das vom Signal der F i g. 2a abgeleitete und invertierte Signal wieder, das der Yaktim pulsfolge entspricht, mit der die Information überragen wurde.

E.s ergibt sich folgende Wirkungsweise der erfiridungsgemüßen Impulsformerschaltung gemäß Fig.). Die in F i g. 2a dargestellte Datenimpulsfolge mit dem Scheitelwert Vc wird in der aus den Transistoren 71 und 72 bestehenden Gleichrjchterschaltung gleichgerichtet. Fig. 2b zeigt die gleichgerichtete Impulsfolge. Nach Passieren des Transistors 73 und nach der durch die Widerstände 32 und 33 bewirkten Spannlingsteilung bildet sich auf Leitung 35 der Schwellwert Vs mit einer maximalen Amplitude von Vs=k/vcj, wobei die in den Transisiorcn auftretenden Spannungsabfälle unberücksichtigt ind und wobei k das Verhältnis der Widerstände 32 uiul 33 ausdrückt. Die Kapazität 34 bewirkt, daß der Schwellwert Ks eine relativ konstante Amplitude aufweist. Dieser Schwellwert ist in F i g. 2b durch die gerade Linie XX gekennzeichnet. Dieser Schwcllwert wird der Basis des Transistors 76 zugeführt, während gleichzeitig an die Basis des Transistors 75 die in F i g. 2b dargestellte gleichgerichtete Impulsfolge gelegt wird. Auf der Ausgangsleitung 45 werden auf diese Weise Rechteckimpulse erzeugt, deren Vorder- und Rückflanken durch die Schnittpunkte der gleichgerichteten Impulsfolge mit dem Schwellwert festgelegt sind. Die gebildete Rechteckinipulsfolge stoßt 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 gleichgelichteten Impulsfolge, also die Wahl cies Quotienten k, einen wesentlichen Einfluß auf die Rückgewinnung der Taktimpulsfolge, da ein Taktimpuls von der Breite des ausgetasteten Impulses bestimmt wird.

F i g. 3 zeigt die maximale Breite 1 des Impulses, der am Ausgang des Vergleichers in Abhängigkeit vom Quotienten A= Vs/Vc 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 Scheitel-

wertes des Eingangssignals bei Kurve ./ eine Impulsbreite von 400 nsek und bei Kurve b eine 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 F⁷ ig. 4 dargestellten Kurven zeigen die Änderungen des Energieinhalts En der den Schwingkreis anregenden Impulsfolge in Abhängigkeit vom relativen Quotienten k. Die Kurven :i und b sind wiederum den Fällen zugeordnet, wie sie bereits in Zusammenhang mit der Fig. 3 angenommen wurden Fs zeigt sich, daß im Falle b die Kurve ein Maximum füi A = 0,85 und den Wert 0 für Zr = 0,5 aufweist. Diesel Tutsache ist zu entnehmen, daß ein Wert Ar = 0,5 nicht ir Erwägung gezogen werden kann. Im Falle a liegt da." Maximum bei A = 0,7. Daraus ergibt sich also, daß dci Schwellwert zwischen 70 und 85% des Scheitelwerte; des Eingangssignal betragen sollte. Ein praktisch zufriedenstellender Wert beträgt 75%.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. impulsformerschaltung 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. Impulsformerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert 70 — 85% des Scheitelwertes der gleichgerichteten Datenimpulsfolge beträgt.

3. Impulsformerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert 75% des Scheitelwertes beträgt.