DE2130916A1

DE2130916A1 - UEbertragungsschaltung fuer digitale Signale

Info

Publication number: DE2130916A1
Application number: DE19712130916
Authority: DE
Inventors: Ryoji Imazeki; Hiroshi Ishida; Norito Yoshitake
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1970-06-22
Filing date: 1971-06-22
Publication date: 1971-12-30
Also published as: DE2130916B2; SE368126B; DE2130916C3; FR2096419B1; CA933607A; JPS527286B1; FR2096419A1; CH528189A; SU420198A3; GB1351043A; US3705418A

Description

Dipl.-Ing. Rdr.hold Kramer

71/8726

Fujitsu Limited

1015, Kamikodanaka, Kawasaki-shi,

Kanagawa-ken/Japan

■Übertragungsschaltung für digitale Signale

(Beanspruchte Priorität: 22. Juni 1970 Japan 54-251/70)

Die Erfindung betrifft eine gegenüber Masse isolierte Übertragungsschaltung für digitale Signale, von der eine Senderschaltung ein GleichstromausgangssigOal entsprechend einer Ein-Aus-Tastung eines Eingangsdaten- i signals zu einer Übertragungsleitung aussendet.

In einem Bechnersteuerungssystem, in dem zwischen den Einrichtungen längere Entfernungen vorliegen, werden die Potentialdifferenz zwischen den Einrichtungen und Masse sowie das Häuschen zu einem wichtigen Problem.

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Eine Methode zum Mindern dieses Effektes "besteht darin, dass "beide Klemmen der Übertragungsleitung gegenüber Masse isoliert werden. Um dies zu realisieren, wird das Datensignal einem Oszillator angeführt und der Oszillator mit dem Signal moduliert. Die modulierte Ausgangsgröße wird über einen Übertrager und eine Doppelweggleichrichterschaltung sowie eine ibipassungaschaltung in die Übertragungsleitung eingespeist* Bei dieser Methode sind in der DoppelweggleichrichtersehaltnHg Dioden enthalten und die Impedanz dieser Dioden verändert sich.,Je nachdem ob es sich um einen abf Ii es senden oder ©inen zufliessenden Strom handelte Es ist deshalb sehr schwierig sowohl für den abfliessenden als auch für den zufliessenden Strom die Ausgangsimpe&anz der Senderschaltung an die üapedanz der Übertragungsleiimag snsupassen. Als Folge hiervon ist es unmöglich, gleichzeitig die Anstiegscharakteristik und die Abfallcharakteristik des Batensignals zu verbessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen. Es sollen di© Anstiegscharakteristik und die Abfallcharakteristik durch Verändern der Ausgangsimpedanz der Senderschaltung abhängig vom 25ufli©ssenden oder abfMessenden gtros verbessert werden» Die Übertragungsschaltung soll in der . I»age ?ain_s digital© Dates wirksam ohne Verringerung dar Aupgan^pgignalspanxii^s imd ohne die Notwendig-

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keit einer Vergrösserung der Ausgangsleistung des Oszillators zu übertragen.

Die Erfindung ist dadurch, gekennzeichnet, dass zwischen die Anschlüsse der Senderschaltung ein aktives Element geschaltet ist und dass ein in einer Richtung wirkender Schalter zum Steuern des aktiven Elementes vorgesehen ist und dass

a) während der Aussendung des Ausgangsgleichstromsignals ä der in einer Richtung wirkenden Schalter einen Spannungsfall in Vorwärtsrichtung erzeugt, durch den das aktive Element gesperrt wird und

b) während der Zeit, zu der kein Gleichstromsignal ausgesendet wird, der in einer Richtung wirkende Schalter gesperrt ist und dann das aktive Element durch den EntladungSBtroa aus der in der übertragungsleitung gespeicherten elektrischen Ladung in den leitenden Zustand versetzt wird.

Bei der erfindungsgemässen Lösung ist also zwischen die Ausgangsklemmen der Senderschaltung ein aktives Element geschaltet, das automatisch von einem in Reihe zur Übertragungsleitung liegenden polarisierten Schalter gesteuert wird. Die Erfindung ist insbesondere für den Einsatz in einem Rechnersteuerungssystem geeignet.

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Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von 4 Fig. näher erläutert. Es sseigen

!"ig. 1 ein Prinzipschaltbild einer bekannten Übertragungsschaltung für digitale Signale

Fig. 2 ein Diagramm der Wellenformen an verschiedenen Stellen der Übertragungsschaltung

Fig. 5 ein Prinzip schaltbild der erfindungsgemäßen Übertragungsschaltung für digitale Signale

Fig. 4a die Kennlinie der Ausgangswellenform der bekannten Übertragungsschaltung für digitale Signale und

Fig. 4-b die Kennlinie der Ausgangswellenform der erfindungsgemäßen Übertragungsschaltung für digitale Signale.

Bei der bekannten in Fig. 1 dargestellten Übertragungsschaltung für digitale Daten wird das unter a in Fig. 2 dargestellte Datensignal einem Oszillator OSO zugeführt und der Oszillator OSO mit dem Datensignal a moduliert. In der Primärwindung eines Übertragers T wird die Ausgangsgröße des Oszillators erhalten, die die unter b in Fig. 2 dargestellte Wellenform besitzt. Die modulierte Wellenform b, gemäß Fig. 2, wird über den Übertrager T einer Doppelweggleichrichter schaltung, die aus den Dioden D1 und D2 besteht, zugeführt und durch diese Dioden gleichgerichtet. Die unter c in Fig. 2 dargestellte Ausgangsgröße der Doppelweggleichrichterschaltung wird einer aus den Widerständen

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E1 und R2 bestellenden Anpassungsschaltung zugeführt. Sie Ausgangsgröße der Anpassungsschaltung, d. h. die Ausgangsgröße der Senderschaltung TC wird über eine Übertragungsleitung L mit dem Wellenwiderstand Z zu einer weiteren Einrichtung gesandt, d. h. einer Empfangsschaltung BC mit der Belastung BL. Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung ist die Übertragungsleitung L zwischen die Ausgangsklemmen 1 und 2 der Senderschaltung TO und die Eingangsklemmen 3 und 4 der Empfangsschaltung EO geschaltet und es ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, die Übertragungsleitung L gegenüber Masse isoliert. Im allgemeinen ist zur Verringerung der erforderlichen Leistung der Senderschaltung TO der Lastwiderstand EL so gewählt, daß EL > Z_Q. Ferner muß Bi e Ausgangsimpedanz der Senderschaltung TC so gewählt werden, daß ihr Wert in der Nähe des Wellenwiderstandes Z der Übertragungsleitung L liegt, damit die digitalen Daten mit kleiner Zeitverzögerung übertragen werden können.

Es sei angenommen, daß der Oszillator OSC, der Übertrager T und Dioden D. und Dp ideale Elemente sind. Dann ist die Ausgangsimpedanz zwischen den Klemmen 1 und 2 während der Zeit, während der das Datensignal gesendet wird:

E₀

und die Ausgangsimpedanz wird zu Ep, wenn sich die Streukapazität der Übertragungsleitung L entlädt; weil die Dioden D_x, und

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I>2 nichtleitend werden. Unter der Voraussetzung, daß

Ί 2

hat die Ausgangsgröße zwischen den Klemmen 1 und 2, die unter d in Fig. 2 dargestellte Wellenform. Wie erwähnt, ist die Ausgangsimpedanz zwischen den Hemmen 1 und 2 für den abfließenden Strom durch Gleichung 1 und für den zufließenden Strom durch Ep bestimmt, da die Dioden D_-1 und Dp im nichtleitenden Zustand sind, so daß die Wellenform d in Pig. 2 zwar eine kurze Anstiegszeit besitzt, der abfallende Teil jedoch die in dieser 3fig. dargestellte Abfallzeit aufweist. Wenn zur Verbesserung der Abfallcharakteristik der Wellenform d der S¹Ig. 2 der Widerstandswert des Widerstandes Rp klein gewählt wird, nimmt die Ausgangsspannung der Senderschaltung ab, da die gleichgerichtete Ausgangsgröße der Senderschaltung durch die Widerstände E,. und Ep geteilt wird. Wenn die Werte der Widerstände R,. und Rp sehr klein gewählt werden, um das Verhältnis E^/Ro auf einem konstanten Wert zu halten, ist für den Oszillator eine große Ausgangsleistung erforderlich.

Bei der Senderschaltung der in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Übertragungsschaltung für digitale Zeichen wird der Oszillatorschaltung OSO das unter a in Fig. 2 dargestellte Datensignal zugeführt und der Oszillator OSO durch dieses Datensignal moduliert. Das unter b in Fig. 2 dargestellte modulierte Ausgangssignal wird über den übertrager T der Doppelweggleichrichterschaltung zugeführt. Die Ausgangsgröße der Dopp«· »weg-

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gleichrichterschaltung wird durch den Reihenwiderstand R^ und den Parallelwiderstand Ro geteilt und diese geteilte Ausgangsgröße zur Übertragungsleitung L gesendet. Soweit es den Widerstand Rg betrifft, hat die Senderschaltung TO gemäß dieser Erfindung die gleiche Punktion, wie die bekannte Übertragungsschaltung. Bei der Erfindung sind jedoch der Sollektor und der Emitter eines Transistors Q mit den Klemmen 1 bzw. 2 verbunden und eine Diode D^ ist zwischen den Emitter des Transistors Q und die Verbindungsstelle zwischen der Basis des Transistors Q ™ und dem Parallelwiderstand Rp geschaltet. Die Polarität der Diode D, ist so gewählt, daß die Durchlaßrichtung der Diode mit der Stromrichtung des Signalstromes übereinstimmt.

Wenn bei dieser Schaltung die durch die Doppelweggleichrichterschaltung gleichgerichtete Welle aus den Anschlüssen 1 und 2 austritt, wird zufolge des herausfließenden Stromes die Basis des Transistors Q durch den Spannungsfall in Durchlaßrichtung der Diode D, umgekehrt vorgespannt und der Transistor Q wird | nichtleitend. In diesem Fall ist, da der Spannungsfall in Durchlaßrichtung der Diode D, sehr klein ist, der Wert der Ausgangsimpedanz durch Gleichung 1 gegeben und dieser Wert ist so gewählt, daß die Ausgangswellenform eine steile Anstiegsflanke besitzt. Wenn dann der Wert der gleichgerichteten Ausgangsgröße der Doppelweggleichrichterschaltung zu O wird,

fließt die in der Streukapazität der Übertragungsleitung gespeicherte Ladung über die Klemmen 1 und 2 ab. In diesem Fall wird die Diode D₇, umgekehrt zum zufließenden Strom vorgespannt

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und der zufließende Strom fließt über den Parallelwiderstand Ε« ^zur Basis des Transistors Q als Basisstrom. Als Folge hiervon fließt der ßfache Basisstrom (/3ist der Stromverstärkungsfaktor des !Transistors Q) im Kollektorkreis des Transistors Q. Demgemäß ist die Ersatzausgangsimpedanz für den zufließenden Strom

^R2 (2)

1 +/3

Somit lautet die notwendige Bedingung für das Aufrechterhalten der Ausgangsimpedanz der Senderschaltung TC auf einem konstanten Wert sowohl für den abfließenden, als auch für den zufließenden Strom:

E₁ + E₂ Λ +/3

woraus

- E₂ (4)

folgt.

Wenn der Wert des Eeihenwiderstandes E₁ und des Parallelwiderstandes E₂ so gewählt wird, daß Gleichung (4) erfüllt ist, dann wird die Abfall charakteristik der Ausgangswellenform der Senderschaltung verbessert.

Wie erwähnt, wird zufolge des Spannungsfalls der Diode D, in Durchlaßrichtung der Transistor Q nichtleitend, wenn das Datensignal übertragen wird und es fließt in Transistor Q ein Basis-

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strom, wenn kein Signal übertragen wird. Dann verändert sich der Ersatzwert des Parallelwiderstandes Eg und die Ausgangsimpedanz der Senderschaltung kann stets auf einem vorgegebenen konstanten Wert gehalten werden. Dies wird automatisch durch die Diode D, und den Transistor Q bewirkt. Hierdurch kann sowohl die Anstiegszeit, als auch die Abfallzeit der Ausgangswellenform verbessert werden. Fig. 4B stellt die experimentell durch die erfindungsgemäße Schaltung erhaltene Ausgangswellenform dar und Fig. 4A die mit der bekannten Schaltung experimen- i teil erhaltene Ausgangswellenform. Mit der erfindungsgemäßen Schaltung kann das digitale Signal wirksam ohne Abnahme der Spannung des Ausgangs signals und ohne die Notwendigkeit, die Ausgangsleistung des Oszillators zu erhöhen, übertragen werden.

2 Ansprüche
4 Fig.

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Claims

Pat entansprüche

Gegenüber Masse isolierte Übertragungsschaltung für digitale Signale, von der eine SenderSchaltung, ein Gleichstromausgangssignal entsprechend einer Ein-Aus-Tastung eines Eingangsdatensignals zu einer Übertragungsleitung aussendet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Anschlüsse der Senderschaltung(ein aktives Element geschaltet ist und daß ein in einer Richtung wirkender Schalter zum Steuern des aktiven Elementes vorgesehen ist und daß

a) während der Aussendung des Ausgangsgleichstromsignals der in einer Richtung wirkende Schalter einen Spannungsfallein Vorwärtsrichtung erzeugt, durch den das aktive Element gesperrt wird, und

b) während der Zeit, zu der kein Gleichstromsignal ausgesandt wird, der in einer Richtung wirkende Schalter gesperrt ist und dann das aktive Element durch den Entladungsstrom aus der in der übertragungsleitung gespeicherten elektrischen Ladung in den leitenden Zustand versetzt wird·
2. übertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Element er- „en

~2—

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Transistor und der in einer Richtung wirksame Schalter eine Diode enthält.

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