DE2046455A1

DE2046455A1 - Schaltungsanordnung zur Impulsregene rierung

Info

Publication number: DE2046455A1
Application number: DE19702046455
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio R Iijima
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1969-09-20
Filing date: 1970-09-21
Publication date: 1971-04-01
Also published as: US3659214A; DE2046455B2; GB1282668A; JPS5551223B1

Description

Anmelder:

Nippon Electric Company, Limited 7-15, Shiba Gochome, Minato-ku Tokyo / Japan

Vertreter; Dipl. -Ing. Max Bunke Patentanwalt 7 Stuttgart Schloßstraße 73 B

Stuttgart, den l8. Sept. 1970 P 2296

Schaltungsanordnung zur Impulsregenerierung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Impulsregenerierung mit einem bistabilen Schaltkreis, einem Ausgangskreis mit einem ersten Schaltelement, das leitet, wenn der bistabile Schaltkreis in dem einen stabilen Zustand ist, und das sperrt, wenn der

1098U/1937

bistabile Schaltkreis in dem anderen stabilen Zustand ist, und einem Ausgangstransformator, um einen regenerierten Impuls abzugeben, wenn das erste Schaltelement leitet. Sie betrifft insbesondere einen Ausgangskreis eines PCM-Verstärkers in einem Trägerfrequenztelefonsystem und insbesondere einen Ausgangskreis für einen PCM-Verstärker, der eine Schaltungsanordnung zur Impulsregenerierung, z.B. ein Flip-Flop und einen Sättigungsschaltausgangsverstärker, der mit einem Ausgang stransformator als dessen Last verbunden ist, aufweist.

Der PCM-Verstärker wird derart betrieben, dass er das Vorhandensein und/oder das Ni chtv or handensein eines Impulses in jedem Zeitzwischenraum der übertragenen Impulsfolge unterscheiden und in einer richtigen Zeitlage eine Impulsfolge regenerieren kann, die die gleichen Eigenschaften wie die von dem vorhergehenden Verstärker übertragene Impulsfolge aufweist, um dann das regenerierte Aus gangs signal zu dem folgenden Verstärker zu übertragen. Der Ausgangskreis des Verstärkers erhält das Ausgangssignal des Diskriminators, um zwischen dem Vorhandensein und dem NichtVorhandensein eines ψ Impulses zu unterscheiden und erzeugt nur dann, wenn der Impuls vorhanden ist, einen Rechteckimpuls mit einer bestimmten Amplitude und Breite. Der regenerierte Impuls wird über den Ausgangstransformator zu dem Übertragungskanal geleitet. Im allgemeinen ist es nicht sicher, ob das Flip-Flop, wenn Energie zugeführt wird, inn Ausgangszustand in dem Setzzustand

1098U/1937

oder in dem Lösch- bzw. Rückstellzustand ist. Wenn es gesetzt ist, leitet der Ausgangsverstärker und ein sehr starker Strom fließt infolge der Transformator last in den Ausgangsverstärker. Dadurch kann der Ausgangsverstärker beschädigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen. Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Sperrkreis mit einem zweiten Schaltelement, der mit dem bistabilen Schaltkreis verbunden ist und der leitet, wenn der bistabile Schaltkreis in dem einen seiner stabilen Zustände ist, und sperrt, " wenn der bistabile Schaltkreis in dem anderen seiner stabilen Zustände ist, einen Kondensator, der mit dem zweiten Schaltelement verbunden ist, und eine Einrichtung, um den Kondensator durch Steuerung des zweiten Schaltelements zu laden, wenn der bistabile Schaltkreis in einem seiner stabilen Zustände ist, und eine Einrichtung, um den leitenden Zustand des ersten Schaltelements mittels der an den Kondensator liegenden Spannung zu beenden. Dadurch wird mittels eines Kondensators und eines Widerstands eine Zeitkonstante gebildet, um ein integriertes Ausgangssignal des Zeitablaufs nach dem Übergang des Flip-Flops in den Setzzustand zu erhalten, wodurch der Setzzustand des Flip- ' Flops geprüft wird, und ein Sperrkreis ein Signal zu dem Ausgangsverstärker leitet, um dessen Leitzustand zu beenden, wenn das Flip-Flop für eine bestimmte Zeitperiode in dem Setzzustand bleibt. Dadurch wird der Ausgangsverstärker automatisch und sicher gegen eine Beschädigung durch einen zu großen Stromfluss geschützt.

1098H/1937

21K6455

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 bis 7 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 und 3 Wellenformen an verschiedenen Stellen der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung,

Fig. 4 ein Diagramm, aus dem die Arbeitsweise des Sperrkreises hervorgeht und

Fig. 5, 6 und 7 verschiedene Ausführungsformen der Erfindung.

1 ist ein bistabiler Schaltkreis, z.B. ein Flip-Flop mit einem Setzeingang 11, einem ersten Rückstelleingang 12, einem zweiten Rückstelleingang 13 und einem Ausgang 14. 2 ist ein Ausgangssättigungs schaltverstärker, 3 ein Aus gangs transformator, 4 eine Impedanz eines Kabels und 5 eine Energiequelle, die ^ dem Au s gang s tr ans for mat or 3 Strom zuführt. Der Ausgangsverstärker 2 wird von dem Aus gangs signal des bistabilen Schaltkreises 1 gesteuert, so daß der obere Anschluß des Ausgangstransformators offen ist, wie durch einen mit durchgehender Linie gezeigten Pfeil angegeben ist, wenn der bistabile Schaltkreis in dem Rucks teil zustand ist, und geerdet ist, wie durch den durch eine unterbrochene Linie dargestellten Pfeil

10981 A/1937

_₅_ 2Ü46455

angegeben ist, wenn er in dem Setzzustand ist. In letzterem wird der Primärseite des Ausgangstransformators 3 von der Energiequelle 5 Gleichstrom zugeführt. 6 ist ein Sperrkreis gemäß der Erfindung und 61 ein Schaltelement der Sättigungsart, das von dem Aus gangs signal des bistabilen Schaltkreises 1 gesteuert wird. Der Ausgang des Schaltelemente 61 ist in dem Rückstellzustand geerdet, wie durch den durch eine durchgehende Linie gezeigten Pfeil angegeben ist, und in dem Setzzustand offen.

Ein Kreis mit einer Zeitkonstante ist durch einen Widerstand 62 f

und einen Kondensator 63 gebildet. Das Ausgangs signal dieses Kreises, d.h. die Spannung, auf die der Kondensator 63 von einer Energiequelle 64 aufgeladen wird, wird auf den zweiten Rückstelleingang 13 des bistabilen Schaltkreises 1 übertragen.

Die Figuren 2 und 3 zeigen Wellenformdiagramme, aus denen die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltung hervorgeht. Die Spannung am Ausgang 14 ist mit a bezeichnet, die Ladespannung an dem Kondensator 63 mit b und die Spannung am Ausgang 2' des Ausgangsverstärkers 2 mit c. Das Ausgangssignal des nicht gezeigten Diskriminators, der zwischen dem \ Vorhandensein und dem Nichtvorhandensein des Eingangsimpulses unterscheidet, wird auf den Eingang 11 des bistabilen Schaltkreises 1 gegeben. Der bistabile Schaltkreis 1 wird nur gesetzt, wenn der Eingangsimpuls vorhanden ist; er wird zurückgestellt, wenn auf den Rückstelleingang 12 ein Taktimpuls mit einer bestimmten Verzögerungszeit t nach der

3.

Setzzeit gegeben wird. Dadurch wild ein Rechteckimpuls mit

1 Ü9Ö U/ 1 337

_ ο-

der Breite t (Fig. 2a) an dem Ausgang des bistabilen Schaltkreises 1 regeneriert, und einer der Anschlüsse der Primärwicklung des Ausgangstransformators wiid durch das Schaltelement des Ausgangsverstärkers 2 nur für die Periode t geerdet. Dadux ch fließt ein der Impedanz 4 des Kabels entsprechender Strom von der Energiequelle 5 zu dem Ausgangstransformator und der regenerierte Impuls wird über das Kabel geschickt. Wenn der bistabile Schaltkreis in seinem

fc Ausgangszustand bei der Energiezufuhr in den Setzzustand

gebracht wird, kann der Ausgangs verstärker 2 beschädigt werden. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung der Sperrkreis 6 vorgeschlagen. Wenn der bistabile Schaltkreis bei der Energiezufuhr in den Setzzustand gebracht wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, öffnet das Schaltelement 61, der Strom der Energiequelle 64 lädt über den Widerstand 62 den Kondensator 63 auf und die Spannung über dem Kondensator nimmt allmählich von 0 V mit einer Zeitkonstante von C63R62 (= v) zu, wobei C63 die Kapazität des Kondensators 63 und R62 den Widerstandswert des Widerstands

fc 62 darstellt. Wenn die Kondensator spannung den Rückstellpegel

des bistabilen Schaltkreises 1 nach einer bestimmten Zeitperiode erreicht, wird der bistabile Schaltkreis 1 automatisch zurückgestellt und zugleich wird das Schaltelement des Ausgangsverstärkers 2 in den nichtleitenden Zustand gebracht. Wenn die Impulsregeneration normal durch geführt wild, kehrt der bistabile Schaltkreis 1 zum Zeitpunkt t. in Fig. 2 in den

1 098 14/1937

-7- 2U46455

Setzzustand zurück und die Impulsregeneration wird eingeleitet. Zugleich nimmt die Spannung über den Kondensator 63 allmählich von 0 V an zu. Der bistabile Schaltkreis 1 wird jedoch

zum Zeitpunkt (t,+t ) zurückgestellt und der Kondensator 63 Χ a

wixd durch den Schalter 61 kurzgeschlossen. Daher sinkt die Spannung über den Kondensator 63 schnell auf 0 V ab. Während der Impulsregeneration bleibt die Spannung über dem Kondensator 63 unter einem bestimmten und ausreichend kleinen Wert, der durch die Impulsbreite t des regenerierten Impulses be-

^a
stimmt wird. Demgemäß kann diese Kondensator spannung die

Arbeitsweise des bistabilen Schaltkreises 1 nicht beeinträchtigen.

Fig. 4 zeigt im einzelnen die Arbeitsweise des Sperrkreises Der Zeitpunkt, zu dem der bistabile Schaltkreis 1 in den Rückstellzustand zurückkehrt, wird als der Nullpunkt für die Spannung über dem Kondensator 63 angesehen. Wenn der bistabile Schaltkreis 1 in den Setzzustand übergeht, wird die Spannung u(t) über dem Kondensator 63 als Funktion des Zeitablaufes t nach dem Übergang des bistabilen Schaltkreises in den Setzzustand ausgedrückt. Die Spannung u(t) ist durch die folgende Gleichung gegeben:

t
u(t)=E(l-£ )

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist die Spannung längs der Linie 0 Hr-A -»-B-^C aufgetragen. Wenn der bistabile Schaltkreis

1098U/1937

für die normale Impuls re genier ung in den Setzzustand übergeht, ändert sich die Spannung u(t) längs der Linie O -*"A -»-E. Wenn er in seinem Ausgangszustand bei Energiezufuhr in den Setzzustand gebracht wild, wird der bistabile Schaltkreis zum Zeitpunkt t nicht zurückgestellt und die Spannung u(t) steigt an.

EL

Die Spannung u(t) erreicht dann zum Zeitpunkt t, den Pegel V des bistabilen Schaltkreises 1 und letzterer wird zurückgestellt. Daher ändert sich die Spannung u(t) längs der Linien Ο-?Ά -^-B-^-F. Nimmt man an, daß die Zeitperiode, während der der bistabile Schaltkreis 1 in den Setzzustand zurückkehrt und der Ausgangstransformator seine Transformationsfunktion verliert, t ist,

gilt die Beziehung:

Wenn die Zeitkonstante ^bestimmt ist als:

-log (1- ^s_) -log (I -Z

E ^e E

dann ist es möglich, automatisch zu verhindern, daß der Ausgangsverstärker beschädigt wird, ohne daß die normale Regenerierung beeinflußt wird, t ist im allgemeinen mehrmals größer als t und daher können der Kondensator 9 und der Widerstand 8,

1098U/1937

durch die die Zeitkon» tante *C bestimmt wird, eine große Abweichung aufweisen.

Fig, 5 zeigt die erste Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Ausgangskreis unter Verwendung der bekannten NOR-Schaltung der Widerstand-Transistor-Logik verwendet ist. Dieser Ausgangskreis ist ein zweipoliger Impulsgenerator mit zwei Paaren von Flip-Flops und Ausgangsverstärkern. Wenn das Flip-Flop 1 in den Setzzustand übergeht, leitet die NOR-Schaltung bll, und wenn das Flip-Flop I¹ in den Setzzustand übergeht, leitet die NOR-Schaltung bl2. Die NOR-Schaltung 613 wird geöffnet, wenn eines der beiden Flip-Flops 1 und I¹ in den Setzzustand üoergeht. Somit können die Zustände der Flip-Flops I¹ und 1^! gemeinsam durch den Zeitkonstantenkreis gesteuert werden. Bei dieser Ausführungsform entsprechen die NOR-Schaltungen 21 und 22 dem Ausgangsverstärker 2, der in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 6a zeigt ein Schaltbild der zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei der der Ausgangskreis unter Verwendung der bekannten NAND-Schaltung der Dioden-Transistor-(DTL)- Logik gebildet ist. Der Ausgangskreis ist ein zweipoliger Impulsgenerator mit zwei Paaren von Flip-Flops und Ausgangsverstärkern. Die Ausgangsverstärker werden von dem Ausgangs signal der Setzseite der Flip-Flops gesteuert. Die Ausgänge der Rückstellseite der Flip-Flops 1 und 1' sind mit dem Eingang der NAND-Schaltung 614 verbunden. Die NAND-Schaltung 614 ist geöffnet, wenn eines

1098U/1937

der beiden Flip-Flops in den Setzzustand übergeht. Die NAND-Schaltung 615 hat die Autgabe, die Polarität des Sperrausgangesignals zu ändern und das einzelne Flip-Flop durch das Sperrausgangssignal zurückzustellen. Der Widerstand 615-1 in der NAND-Schaltung 615, die in Fig. 6b gezeigt ist, kann als Widerstand des Zeitkonstantenkreises verwendet werden und damit ist es bei dieser Ausführungsform nicht nötigt einen Widerstand in Reihe zu dem Kondensator zu schalten.

Fig. 7 sseigt ein Schaltbild in der dritten Ausführungsform der Erfindung, bei der der Ausgangskreis durch Verwendung eines NAND-Kreises der Dioden-Transistor-Logik gebildet ist. Dieser Ausgangskreis ist eine Abwandlung der in Fig. 6 gezeigten Aus -führungsform. Das Ausgangs signal des Sperrkreises 6 mit den NAND-Schaltungen 616 und 617 wird auf die Eingänge der NAND-Schaltungen 21" und 22" gegeben, die als Ausgangsverstärker arbeiten. Wenn das Flip-Flop in seinem Ausgangs zustand in den Setz zustand gebracht wild, wird der Ausgangsverstärker direkt durch das Sperraus gangs signal nach einer vorbestimmten Zeitperiode in den nichtleitenden Zustand gebracht, wobei das Flip-Flop in dem Setzzustand belassen wird. Bei dieser Ausführungsform kann der Ausgangsverstärker ohne Rücksicht auf die Bedingung gegen eine Beschädigung geschützt werden, unter der das Flip-Flop in seinem Setzzustand bleibt. (z.B. unter der Bedingung, daß der Setzeingang künstlich in dem Setz zustand gehalten wird, wenn der Impulsverstärker geprüft wird).

1098U/1937

Der Sperrkreis der Erfindung prüft stets die Zeitdauer des Setzzustandes des bistabilen Schaltkreises, und wenn der Setzzustand eine bestimmte Zeit andauert, gibt der Sperrkreis ein Sperrausgangssignal ab, um den Ausgangsverstärker zu sperren. Hierzu kann der Kreis gemäß der Erfindung nicht nur wirksam betätigt werden, wenn Energie zugeführt wird, sondern auch nach dem Energie zugeführt wurde und selbst dann, wenn der bistabile Schaltkreis infolge einer externen Störung, die auf den Übertragungskanal einwirkt, in den Setzzustand gebracht wird.

Im folgenden sind die Eigenschaften der Erfindung zusammengestellt:

1. Bei einer Schaltung mit Flip-Flops in Kombination mit einem Ausgangsverstärker und einer Ausgangstransforrnatorlasi kann der Ausgangsverstärker automatisch und sicher gegen eine Beschädigung im Betrieb oder bei einem außergewöhnlich großen externen Störei.gnal ge ε el:«, ü tat werden»

2. Ein einziger Sperrkreis kann verwendet werden, selbst wenn viele Paare von bistabilen Schaltkreisen und Ausgangsverstärkern, z.B. zweipoligen Impulsregeiieratoren verwendet werden.

3. Da der Widerstand und der Kondensator, die zur Bestimmung der Zeitkonetante des Sperrkreises verwendet werden, eine Abweichung von etwa ♦ 50 % aufweisen können, ist die Dirnen-

1098U/1937

sionierung der Schaltung nicht begrenzt. Insbesondere kann als Kondensator ein miniaturisierter Blättchen- oder Dünnfilmkondensator verwendet werden, dessen charakteristische Streuung groß ist.

4. Der Ausgangskreis der Erfindung mit Ausnahme des Ausgangs transformator kann als integrierte Schaltung ausgebildet werden.

Aufgrund dieser Eigenschaften ist die Erfindung insbesondere auf Impulscodemodulationsverstärker anwendbar, die miniaturisiert werden und besonders zuverlässig sein müssen.

1098U/1937

Claims

Patentansprüche

lly Schaltungsanordnung zur Impulsregenerierung mit einem bistabilen Schaltkreis, einem Ausgangskreis mit einem ersten Schaltelement, das leitet, wenn der bistabile Schaltkreis in dem einen stabilen Zustand ist, und das sperrt, wenn der bistabile Schaltkreis in dem anderen stabilen Zustand ist, und einem Ausgangstransformator, um einen regenerierten Impuls abzugeben, wenn das erste Schaltelement leitet, gekennzeichnet durch einen Sperrkreis (6) mit einem zweiten Schaltelement (61), der mit dem bistabilen Schaltkreis (1) verbunden ist und der leitet, wenn der bistabile Schaltkreis in dem einen seiner stabilen Zustände ist, und sperrt, wenn der bistabile Schaltkreis in dem anderen seiner stabilen Zustände ist, einen Kondensator (63), der mit dem zweiten Schaltelement (61) verbunden ist, und eine Einrichtung, um den Kondensator duich Steuerung des zweiten Schaltelements zu laden, wenn der bistabile Schaltkreis in einem seiner stabilen Zustände ist, und eine Einrichtung, um den leitenden Zustand des ersten Schaltelements mittels der an den Kondensator (63) liegenden Spannung zu beenden.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (63) über einen Widerstand (62) und eine Energiequelle (64) aufgeladen wild.

1098U/1937
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, date bei sweipoUgem Auibau dee Auagangakreisea

unter Verwendung der NOR-Schaltung der Widerstand-Tranaistor-Logik mit zwei Flip-Flops (1, 1') und zwei NOR-Schaltungen (21, 22) als mit dem Auegangstransformator (3) verbundenen Aus gangselementen der Sperrkreis (6) drei NOR-Schaltungen (611-613, Fig. 5) aufweist, die derart geschaltet sind, dass die eine NOR-Schaltung (613) öffnet, wenn eines der beiden Flip-Flops (1, 1') ^ in den Setzzustand übergeht.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei zweipoligem Aufbau des Ausgangskreises unter Verwendung der NAND-Schaltung der Dioden-Transistor-Logik der Sperrkreis (6) zwei NAND-Schaltungen (614,615, Fig. 6a) aufweist, die derart geschaltet sind, daß die Ausgänge der Rückstellseite der Flip-Flops (1, 1') mit dem Eingang der einen NAND-Schaltung (614) verbunden sind und diese NAND-Schaltung (614) öffnet, wenn eines der Flip-Flops in den Setzzustand übergeht, und daß die andere NAND-Schaltung (615)

^ die Polarität des Sperr aus gangs signals ändert und die einzelnen Flip-Flops zurückstellt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand, über den der Kondensator (63) aufgeladen wird, in der einen NAND-Schaltung (615, Fig. 6b) des Sperrkreises (6) enthalten ist.

1098U/1937

ORIGINAL INSPECTED
6. Schaltungsanordnung nach. Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zweipoligem Aufbau des Ausgangskreises unter Verwendung der NAND-Schaltung der Dioden-Transistor-Logik mit zwei Flip-Flops (1,1¹) und zwei NAND-Schaltungen (21", 22") als mit dem Ausgangstransformator (3) verbundenen Aus gangs elementen der Sperrkreis (6) zwei NAND-Schaltungen (616,617) aufweist, die derart geschaltet sind, daß der Ausgang des Sperrkreises (6) mit dem Eingang der NAND-Schaltungen (21",22") verbunden sind. j

1098U/1937