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Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Störzeichen Die Erfindung
betrifft eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Störzeichen in binären Schaltnetzwerken.
In derartigen Schaltnetzwerken verbindet eine Vielzahl von Leitungen Zeichensender
und Zeichenempfänger. Die Aufgabe dieser Leitungen besteht darin, individuell binäre
Zeichen etwa in Form von zwei unterscheidbaren Potentialstufen oder von Impulsen
jeweils von einem Zeichensender zu einer bestimmten Auswahl von Zeichenempfängern
zu übertragen.
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Infolge von kurzzeitigen Erdpotentials chwankungen zwischen Z eichensender
und Zeichenempfänger bzw. durch induktive oder kapazitive Einkopplung auf den mehr
oder weniger ausgedehnten Leitungen des Schaltnetzwerkes erscheinen häufig Störzeichen
auf den Leitungen.
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Eine gebräuchliche Abhilfemaßnahme ist die Verwendung mehradriger
Zeichenübertragung, wobei am Empfangsort Differenzverstärker mit einer gewissen
Gleichtaktunterdrückung verwendet werden. Die erforderlichen Empfänger einrichtungen
sind jedoch aufwendig.
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Für die mit der größten Häufigkeit auftretenden Anwendungsfälle, bei
denen die Störspannungen und Erdpotentialdifferenzen nicht zu große Werte aufweisen,
und bei denen die Informationsübertragung
wohl kurzzeitig verzögert
sein darf, ohne daß die Information verfälscht wird, sind weniger aufwendige Anordnungen
bekannt.
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So ist z. B. eine Empfängerschaltung mit vier NAND-Schaltungen mit
je zwei Empfängembekannt, bei der beide Zeichenwerte nicht verfälscht werden können,
aber bei der eventuell eine Zeichenübertragung kurzzeitig nicht möglich ist (DT-OS
1 762 159).
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Die Aufgabe der Schaltungsanordnung nach der Erfindung besteht in
der Unterdrückung von Störzeichen in binären Schaltnetzwerken, wobei nur die gesicherte
Ubertragung des einen Zeichenwertes wichtig und eine kurzzeitige Unterbrechung der
Zeichenübertragung erlaubt ist. Diese Aufgabe stellt sich insbesondere dort, wo
Informationen in Register übertragen werden, die vorher beispielsweise durch Löschen
eindeutig in den Zustand gebracht worden sind. Hier ist vor allem wichtig, daß eine
übertragene O nicht fälschlicherweise in eine 1 umgewandelt wird, während die Ubertragung
einer 1 durch Prellungen infolge impulsartiger Einkopplungen gestört sein darf.
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung löst die gestellte Aufgabe
dadurch, daß die binäre Zeichen führenden Leitungen jeweils einen Zeichensender
und einen Zeichenempfänger mit zwei parallelen Adern verbinden, daß in einer Ader
in unmittelbarer Nähe des Zeichensenders ein Inverter eingefügt ist, und daß beim
Zeicheempfänger eine die Zeichenübereinstimmung auf beiden Adern prüfende Gatterschaltung
die beiden Adern verbindet.
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Diese Schaltungsanordnung zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik
insbesondere durch den geringen Aufwand aus. Die benötigten Inverter lassen sich
leicht so dicht beim Zeichensender bzw.
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Zeichenempfänger anordnen, daß die noch verbleibenden Abstände
unkritische
Leitungslängen für eine induktive oder kapazitive Einkopplung darstellen. Sofern
die zu verbindenden Zeichensender und Z eichenempfäng er aus integrierten Schaltkreisen
bestehen, können die kontradiktorischen Zeichenwerte meist an ohnehin vorhandenen
kontradiktorischen Schaltungspunkten, z. 3. einer Kippschaltung, abgegriffen werden.
Zumindest stellt ein zusätzlicher Inverter in integrierter Schaltungstechnik keinen
zusätzlichen Fertigung ss chritt dar.
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Das Prinzip besteht darin, daß ein Zeichen im Bereich des Störeinflusses
auf zwei Adern kontradiktorisch übertragen wird (wobei ein aleichtaktstörung die
beiden kontradiktorischen Werte in gleichinnige Werte verwandelt) und daß auf der
Empfängerseite eine logische Verknüpfung der Zeichen beider Adern durchgeführt wird,
die so beschaffen ist, daß dem einen kontradiktorischen Zeichenpaar der Zeichenwert
zugeordnet wird, der- nicht durch eine Störung hervorgerufen sein soll, und daß
dem anderen kontradiktorischen Zeichenpaar und beiden gleichsinnigen Zeichenpaaren
der Zeichenwert zugeordnet wird, der möglicherweise von einer Störung hervorgerufen
sein darf.
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Es wird dabei davon ausgegangen, daß nicht gleichzeitig eine Ader
einen positiven, die andere Ader einen negativen Störimpuls erhält.
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Ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung nach der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß beide Inverter in der gleichen Ader angeordnet sind,
und daß eine UND-Schaltung beim Zeichenempfänger beide Adern verbindet. Bei dieser
Schaltungsanordnung ist sichergestellt, daß eine empfangene 1 mit Sicherheit weder
durch positive noch durch negative Störeinkopplungen hervorgerufen sein kann, oder
anders ausgedrückt, daß der gesendete Zeichenwert 0 auch immer als Zeichenwert 0
empfangen wird.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung nach der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß der Inverter beim Zeichensender in der einen Ader
und beim Zeichenempfänger in der anderen Ader angeordnet ist, und daß eine NAND-Schaltung
beim Zeichenempfänger beide Adern verbindet. Bei dieser Schaltungsanordnung ist
sichergestellt, daß eine empfangene 0 mit Sicherheit weder durch positive noch durch
negative Störeinkopplungen hervorgerufen sein kann, oder anders ausgedrückt, daß
der gesendete Zeichenwert 1 auch immer als Zeichenwert 1 empfangen wird.
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Eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, daß beim Zeichenempfänger zusätzlich eine EXKLUSIV-ODER-Schaltung
die beiden Adern hinter dem zweiten Inverter zu einem Störungsanzeigeausgang verbindet.
Man kann dann bei Störungen gezielt die Ursache suchen und beheben. In manchen Fällen
genügt es aber auch, wenn man in einem größeren Schaltnetzwerk nur die wichtigsten
Zeichenwege mit einer solchen EXKLUSIV-ODER-Schaltung ausrüsten, deren Ausgänge
über eine ODER-Schaltung zusammenfaßt und dann bei einer Störung lediglich verhindert,
daß das Netzwerk mit gefälschten Zeichen weiterarbeitet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung nach
der Erfindung mit zwei Invertern in der gleichen Ader; Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel
einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit zwei Invertern in verschiedenen
Adern;
Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach
der Erfindung beim Zeichenempfänger; Fig. 4 zeigt eein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung
nach der Erfindung, bei dem der Zeichenempfänger als bistabile Kippschaltung ausgebildet
ist.
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Bei der Schaltungsanordnung nach Fig 1 sollen binäre Zeichen z.B.
in Form der Potentialwerte 0V und 12V von einem Zeichensender S über eine Leitung
L zu einem Zeichehempfänger E ii7.bertragenL werden Auf der Leitung L können z Be
positive Störeinkopplungen auftreten, die zumindest kurzzeitig auf der 0 Volt führenden
Leitung ein positives Potential erzeugen, das bereits als Zeichen 1 (12 Volt) gewertet
wird.
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Der gleiche Störeffekt tritt auf, wenn die symbolisch angedeulteten
Erdpotentiale EP 1 und EP2 in verschiedenen Schaltungsteilen kurz fristigen Schwankungen
unterliegen Bei der Schaltungsanordnung nach Fig 1 sind die Schaltungspunkte A und
B über zwei parallele Adern a> b verbunden, Beinn Zeichensender 5 befindet sich
in der Ader a ein Inverter I1, beim Zeichenempfänger E befindet sich in der gleichen
Ader a ein Inverter 12. Nach dem Inverter I2 verbindet beim Zeichenempfänger E eine
UND-Schaltung U1 beide Adern a, b.
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Wenn am Punkt A ein Zeichen 0 gesendet wird, dann erzeugt der Inverter
I1 auf der Ader a ein Zeichen 1, während auf der Ader b das ursprüngliche Zeichen
0 übertragen wird.Beim Zeichenempfänger E wandelt der Inverter I2 das Zeichen 1
vom Punkt C in ein Zeichen 0 zurück, so daß an beiden Eingängen der UND-Schaltung
U1 ein Zeichen 0 anliegt. Die UND-Schaltung U1 erzeugt nur dann ein Ausgangszeichen
1 am Punkt B, wenn beiden Eingängen ein Zeichen 1 zugeführt wird.
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Wenn an Punkt S ein eichen i gesendet wird, dann erscheint am Punkt
C ein Zeichen ü und durch den Inverter 12 erscheint an beiden Eingängen der UND-Schaltung
U1 ein Zeichen 1, was zu einem Zeichen 1 an Punkt 3 führt.
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Tritt nun eine gleichphasige positjve (t) Störeinkopplung auf beiden
Adern a b auf, so entsteht unabhängig von dem im Punkt A gesendeten Zeichen 0 oder
1 an den Punkten C und D ein gleichphasiges Zeichen 1.
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Durch den Inverter 12 wird alsc'unabhängig vom ursprünglich gesendeten
eichen be einer positiven Störeinkopplung ein Zeichen O an die UND-Schaltung U1
gegeben, die über die Ader b das Störzeichen 5 erhält. Am Punkt 3 erscheint also
ein Zeichen 0.
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Bei einer gleichphasigen negativen (-) Stäreinkopplung auf beiden
Adern a. b wird aus eir.er- ursprünglich im Punkt A gesendeten Zeichen I auf der
Ader b im Punkt D ein Zeichen 0, während das durch den inverter II auf der Ader
a erzeugte Zeichen O im Punkt C erhalten bleibt. Bei einem ursprünglichen Zeichen
O im Punkt A entsteht aus dem invertierten Zeichen 1 auf Ader a im Punkt C ein Zeichen
0, während im Punkt D das ursprüngliche Zeichen 0 erhalten bleibt.
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Durch den Inverter I2 wird also unabhängig vom ursprünglich gesendeten
Zeichen bei einer negativen Störeinkopplung ein Zeichen 1 an die UND-Schaltung U1
gegeben, die über die Ader b das durch eine negative Störeinkopplung nicht beeinflußbare
ursprüngliche Zeichen 0 erhält.
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Bei der UND-Schaltung U1 liegt also unabhängig vom ursprünglich gesendeten
Zeichen 0 oder 1 bei positiver Störeinkopplung nur am unteren Eingang, bei negativer
Störeinkopplung am oberen Eingang ein Zeichen 1 an, während der jeweils andere Eingang
gleichzeitig das Zeichen 0 erhält. Damit erhält der Punkt B bei jeder Störung
ein
Zeichen 0. Die vorstehend im einzelnen erläuterten Zeichenwerte für nicht gestörten
(n), positiv gestörten (+) und negativ gestörten (-) Zustand bei ursprünglichem
Zeichen 0 bzw. 1 am Punkt A werden im folgenden abgekürzt geschrieben, so daß sich
z.B. für den Ausgang des Inverters I2 folgende Schreibweise ergibt: 12 (0,n/+/-)
= 0/0/1 : I2 (1,n/+/-) = 1/0/1 Für den Punkt D gilt entsprechend D (0,n/+/-) = 0/1/0
; D (l,n/+/-) = 1/1/0.
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Fü den Punkt B gilt dann B (0,n/+/-) = 0/0/0 ; B (1,n/+/-) = 1/0/0.
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Dies besagt, daß der Zeichenwert 1 im Punkt B nur im ungestörten Zustand
auftreten kann und daß der gesendete Zeichenwert 0 vom Punkt A nie als Zeichenwert
1 beim Punkt B empfangen werden kann.
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Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 liegt beim Sender S ein Inverter
I3 in der Ader a. Beim Empfänger E liegt ein Inverter I4 in der Ader b, und eine
NAND-Schaltung N1 verbindet beide Adern a,b.
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Für den Punkt A gilt in der obigen Schreibweise A = 0; 1 bzw. ausführlich
A (0,n/+/-) = 0/0/0 ; A (l,n/+/-) = 1/1/1, d.h. der Punkt A soll von Störungen unbeeinflußt
sein. Für den Punkt F gilt dann F (0,n/+/-) = 1/1/0 ; F (1,n/+/-) = 0/1/0 und für
den Punkt G gilt G (0,n/+/-) = 0/1/0 ; G (l,n/+/-) = 1/1/0
Hinter
dem Inverter erhält man am Punkt H die Zeichen H (0,n/+/-) = 1/0/1 ; H (l,n/+/-)
= 0/0/1.
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Schließlich verknüpft die NAND-Schaltung N1 die Zeichen der Adern
a und b zu einem Zeichen am Punkt B, wobei in verkürzter Schreibweise gilt: B (0,n/+/-)
= 0/1/1 ; B (l,n/+/-) = 1/1/1.
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Dies besagt, daß am Schaltungspunkt B nur dann ein Zeichen 0 auftritt,
wenn am Punkt A ein Zeichen 0 gesendet wurde und keine Störung auftrat. Andererseits
kann man sagen, daß bei einem Zeichen 1 am Punkt A auch durch eine Störung nie ein
Zeichen 0 am Punkt B hervorgerufen wird.
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Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 zeigt zusätzlich zu dem Zeichenempfänger
E nach Fig. 1 mit dem Inverter I2 und der UND-Schaltung U1 eine EXKLUSIV-ODER-Schaltung
E01, die hinter dem Inverter I2 beide Adern a, b verbindet. Am Ausgang des Inverters
I2 tritt wie oben hergeleitet wurde, ein Zeichen I2 (0,n/+/-) = 0/0/1 ; 12 (l,n/+/-)
= 1/0/1 auf.
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Am unteren Eingang M der EXKLUSIV-ODER-Schaltung E01 tritt ein Zeichen
M(0,n/+/-) = 0/1/0; ; M (1,n/+/-) = 1/1/0 auf.
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Diese Zeichen verknüpft die EXKLUSIV-ODER-Schaltung E01 zu einem Zeichen
St (0,n/+/-) = 0/1/1 ; St (1,n/+/-) = 0/1/1.
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Dies besagt, an einem Störungsanzeigeausgang St tritt nur dann ein
Zeichen 1 auf, wenn eine Störeinkopplung aufgetreten ist.
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Während des Auftretens des Zeichens 1 am Ausgang St kann man z.B.
jegliche Weiterverarbeitung der Zeichen unterbrechen.
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Anhand der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 soll gezeigt werden, daß
die beide Adern a, b verbindende Gatterschaltung häufig nicht als zusätzlicher Aufwand
hervortritt. So besitzt z. B. die hier dargestellte Kippschaltung FF mit den Ausgängen
Q und Q häufig eine Schaltung an einem oder an mehreren Eingängen, die eine Verknüpfung
der Form J = J1 J 2 für zwei oder mehrere Eingänge durchführt. Diese Eingänge kann
man dann unmittelbar mit dem Ausgang des Inverters I2 bzw. mit der Ader b verbinden.
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Eine solche Kippschaltung FF hat in bekannter Weise in der Regel einen
getrennten Takteingang T und einen als fremdgesteuerten Rückstelleingang R benutzten
Steuereingang, so daß für einen solchen Zeichenempfänger E die am Anfang der Beschreibung
aufgeführten Voraussetzus gen für einen Einsatz der Schaltungsanordnung nach der
Erfindung erfüllt sind.
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4 Patentansprüche 1 B1. Zeichn., 4 Fig.