DE2221455B2

DE2221455B2 - Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Taktimpulsen

Info

Publication number: DE2221455B2
Application number: DE19722221455
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Reinhardt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-05-02
Filing date: 1972-05-02
Publication date: 1974-09-12
Also published as: IT1035602B; BE799004R; GB1406924A; FR2182799B2; FR2182799A2; DE2221455C3; DE2221455A1

Description

E(n)=JZ(n) + _OiZ(n).

bildet, wobei JZ (n) der Zählerstand des Integrationszählers (JZA) beim Eintreffen des π-ten Datenimpulses, Z (η) der Zählerstand des Zählers (ZA) bei Eintreffen des «-ten Datenimpulses und Oi ein Proportionalitätsfaktor ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung (EB) bzw. dem Integrationszähler (JZA) vor dem Beginn der Synchronisierung je ein fester Wert (EO bzw. JZ 0) als Anfangswert eingegeben ist.

Gegenstand des Hauptpatentes ist eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Taktimpulsen mittels eines Impulsgenerators und eines diesem nachgeschalteten Zählers in Datenübertragungsanlagen, bei der dem Zähler eine beim Auftreten jedes Daienimpulses wirksam werdende Einrichtung nachgeschaltet ist, die aus dem in diesem Augenblick erreichten Zählerstand im Zähler und einem Sollwert dieses Zählerstandes denjenigen Zählerstand errechnet, der dem

ίο Sollaüftrittszeitpunkt des Taktimpulses entspricht, und bei der eine dieser Einrichtung und dem Zähler nachgeschaltete Vergleichseinrichtung bei Erreichen dieses errechneten Zählerstands im Zähler den Taktimpuls abgibt und gleichzeitig den Zähler auf seinen

»5 Anfangswert zurückstellt.

Bei der Datenübertragung von einem Datensender zu einem Datenempfänger muß im allgemeinen der Takt des Datenerapfängers auf den Takt des Datensenders synchronisiert werden. Hierbei tritt das Pro-

^ao blem auf, daß der Datenempfänger den Sendetakt (Datenimpuls) infolge von zeitlich veränderlichen Sendeparametern mit zeitlich veränderlicher Frequenz oder infolge von Störungen nur unvollkommen empfängt. Die Störungen können je nach ihrer Eigenart

^a5 zu einzelnen oder auch zu gebündelten Ausfällen der Datenimpulse am Empfangsort führen. Weiterhin müssen zusätzliche Störimpulse zwischen den Datenimpulsen des Datensenders ausgeblendet werden.

Als Beispiel für eine Datenübertragungsanlage, bei

3" der die oben angegebenen Probleme auftreten, kann ein Magnetbandgerät angesehen werden, bei dem die Informationen in sogenannter Richtungstaktschrift aufgeschrieben werden. In F i g. 1 ist ein Zeitdiagramm von Signalen dargestellt, die bei der Speiche-

rung von Informationen in Richtungstaktschrift auftreten. Die Richtungstaktschrift ist dadurch gekennzeichnet, daß die binären Signale auf dem Magnetband in den Richtungswechseln des Magnetflusses gespeichert sind. Dem Binärsignal »1« ist ein Wechsel

*° von negativem nach positivem Fluß und dem Binärsignal »0« der dazu entgegengerichtete Wechsel fest zugeordnet. Diese Zuordnung hat zur Folge, daß ein Hilfsflußwechsel zwischen benachbarte Bitflußwechsel eingeschoben werden muß, wenn gleiche Binär-

signale aufeinanderfolgen (Zeile α und b). Beim Lesen des beschriebenen Magnetbandes werden im Magnetkopf Lesesignale induziert (Zeile c). Die Spitzen der Lesesignale entsprechen den Flußwechseln auf dem Magnetband. Ein Filter entzerrt und differen-, ziert die Lesesignale, d. h., es gleicht die von der Flußwechseldichte abhängigen Signalamplituden aus und führt die Spitzen der Lesesignale in Nulldurchgänge der entzerrten Lesesignale über (Zeile d). Eine Digitalisierungsschaltung leitet von den Nulldurch-

gangen der entzerrten Signale breite oder schmale Leseimpulse (Zeile e) ab, je nachdem, ob die Steigung im Nulldurchgang positiv oder negativ ist.

Beim Rückgewinnen der aufgezeichneten Binärsignale müssen die Bitflußwechsel wieder von den

Hilfsflußwechseln getrennt werden. Die Trennung geschieht mittels des Taktimpulses, der die Erwartungszeiten für den Bitflußwechsel markiert. Ein Taktimpuls erscheint also immer dann, wenn ein Bitfluß wechsel erwartet wird, und er darf nicht erscheinen,

wenn ein Hilfsflußwechsel eintreffen kann (Zeile/). Hat das Lesesignal beim Auftreten eines Taktimpulses ein Maximum (breiter Leseimpuls), dann wird das Binärsignal »1«, hat es ein Minimum (schmaler Lese-

impuls), dann wird das Binärsignal »0« zurückgewonnen (Zeile g).

Für jede Aufzeichnungsspur eines Magnetbandes ist ein eigener Taktimpuls vorhanden. Die Frequenz dieses Taktimpulses darf jedoch nicht konstant sein, da durch unvermeidliche Schwankungea der Bandgeschwindigkeit die Abstände der Lesesignale um ihre Sollwerte schwanken. Aus diesem Grunde muß die Frequenz der Taktimpulse ständig an die jeweilige Bandgeschwindigkeit angepaßt werden. Gleichzeitig muß dafür gesorgt werden, daß die Leseimpulse möglichst imnur in der Mitte der Taktimpulse liegen, um eine sichere Erkennung der aufgezeichneten Binärsignale zu gewährleisten.

Bei Beginn des Lesevorganges müssen die Taktimpulse möglichst schnell wieder auf die Leseimpulse einsynchronisiert werden (Einphas-Verhalten). Dazu sind bei Magnetbändern jedem Datenblock je eine Synchronisationsfoi₆~ (Präambel für das Lesen in Vorwärtsrichtung und Postambel für das Lesen in Rückwärtsrichtung) voran- bzw. nachgestellt. Während dieser Synchronisationsfolgen muß auch dann eingephasi werden, wenn die Bandgeschwindigkeit um ihren Sollwert schwankt oder dauernd von ihm abliegt. Schließlich dürfen die sich ändernden Leseimpulsabstände und Phasenverschiebungen als Folge einer vom Bitmuster abhängigen Spitzenverschiebung der Lesesignale (Peak-Shift) den Takt nicht außer Tritt bringen. Weiterhin muß bei kurzzeitigen Lesesignalausfällen (Drop-outs) die zuvor eingenommene Frequenz beibehalten werden, damit am Ende des Ausfalles der Gleichlauf zwischen den Leseimpulsen und dem Taktimpuls noch möglichst gut vorhanden ist.

Eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Taktimpulsen, die die für das Lesen von Magnetbandgeräten notwendigen Anforderungen erfüllen soll, muß damit folgende Eigenschaften haben:

1. Bei Frequenzschwankungen im Datensender müssen die Taktimpulse diesen Schwankungen in einem bestimmten Bereich folgen können (Mitziehverhalten),

2. bei Ausfall eines oder mehrerer Datenimpulse müssen die Taktimpulse ihre zuletzt gehabte Frequenz beibehalten (Halteverhalien),

3. kleine Schwankungen der Datenimpulse um ihre zeitliche Sollage sollen für die Erzeugung der Taktimpulse unberücksichtigt bleiben, und

4. nach einer Unterbrechung der Übertragung sollen die Taktimpulse möglichst schnell wieder auf die Datenimpulse einsynchronisiert werden (Einphasverhalten).

In der Hauptpatentschrift ist eine Schaltungsanordnung beschrieben, durch die die obengenannten Anforderungen erfüllt werden. Diese Schaltungsanordnung besteht aus einem dem Impulsgenerator nachgeschalteten Zähler, dessen Anfangs- und Endwert einstellbar ist und der bei Erreichen des Endwerts auf seinen Anfangswert zurückgestellt wird und gleichzeitig den Taktimpuls abgibt. Die Schaltungsanordnung enthält eine Einrichtung, die beim Auftreten jedes Datenimpulses wirksam wird und die aus dem in diesem Augenblick erreichten Zählerstand im Zähler und einem Sollwert dieses Zählerstands den Endwert des Zählers errechnet. Der Endwert entspricht dem Sollauftrittszeitpunkt des Taktimpulses.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Taktimpulsen, die ständig mit den Datenimpulsen synchronisiert werden, anzugeben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein eingangsseitig mit den Ausgängen des Zählers und mit den Ausgängen der diesem nachgeschalteten Einrichtung verbundenes Integrationsteil aus den beim Auftreten der einzelnen Datenimpulse jeweils erreichten Zählerständen und aus den errechneten Zählerständen einen Wert errechnet, der proportional ist dem zeitlichen Integral über die Abweichungen der beim Auftreten der Datenimpulse erreichten Zählerstände von den den Sollauftrittszeitpunkten der Datenimpulse zugeordneten Zählerständen und diesen Wert als Sollwert an die Einrichtung abgibt.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist, daß sie ausschließlich aus handelsüblichen, integrierten Digitalbausteinen aufgebaut werden kann. Außerdem hat sie die Vorteile, daß bei einer Abweichung der Frequenz der Datenimpulse von der Nennfrequenz zwischen den Datenimpulsen und den Taktimpulsen keine Phasenverschiebungen auftreten und die Taktimpulse den Schwankungen a₅ der Frequenz der Datenimpulse in einem großen Bereich folgen können.

Selbstverständlich muß die Frequenz der Zähltakte vom Impulsgenerator, die dem Zähler zugeführt werden, größer sein als die Frequenz der Datenimpulse. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles, das in den Figuren dargestellt ist, weiter erläutert. Es zeigt
F i g. 2 den grundsätzlichen Aufbau eines in Abhängigkeit von den Datenimpulsen nachstellbaren Taktimpulsgebers,

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß aufgebauten Taktiinpulsgebers,
F i g. 4 ein Zeitdiagramm der in dem Taktimpulsgeber nach F i g. 3 auftretenden Signale,

F i g. 5 den Aufbau des Ausführungsbeispiels des Taktimpulsgebers nach F i g. 3 mit handelsüblichen Digitalbausteinen.

Im folgenden werden die Datenimpulse auch Sendeimpulse genannt. Die Schaltungsanordnung bildet einen Phasenregelkreis, da der Phasenunterschied zwischen den Taktimpulsen und den Sendeimpulsen als Regelabweichung zur Regelung der Taktimpulse herangezogen wird. Der Regelkreis nach F i g. 2 besteht aus einem Phasendetektor PD, einer Einrichtung EB, die im folgenden Rechenwerk gerannt wird, einem Frequenzteiler Fr und einem Impulsgeber JG. Die Sendeimpulse SI, die z. B. Leseimpulse von einem Magnetband sein können, bilden die Eingangsgröße (Führungsgröße) des digitalen Phasenregelkreises. Die Ausgangsgröße des Regelkreises sind die Taktimpulse ET, deren Frequenz und Phase so geregelt werden, daß die Frequenz gleich der Frequenz der Sendeimpulse ist und die Sendeimpulse, immer in dei Mitte zwischen den Taktimpulsen eintreffen.

Der Phasenregelkreis arbeitet nach folgendem Prinzip: Ein Phasendetektor PD stellt die Phasenlage dei Sendeimpulse bezüglich der Mitte der Taktimpulst fest. In Abhängigkeit von dieser Phasenlage (Regel abweichung) erzeugt das Rechenwerk EB nach fest gelegten Rechenvorschriften ein Teilungsverhältnii (Stellgröße) für einen digitalen Frequenzteiler F]

Wird der Regelkreis beim Lesen der auf einem Magnetband aufgezeichneten Signale verwendet, dann gibt der Impulsgeber /G die Zähltakte mit der konstanten Frequenz an jeden der den Spuren auf dem Magnetband zugeordneten Regelkreise ab. Bei Einsatz von Magnetbandgeräten mit unterschiedlichen Bandgeschwindigkeiten hat das den Vorteil, daß dei Zähltakt nur an einer Stelle umgeschaltet werden muß und die Regelkreise unverändert bleiben können. Der Phasendetektor PD hat die Aufgabe, den Versatz der Sendeimpulse SI aus der Mitte der Taktimpulse (Regelabweichung) festzustellen. Bei der Verwendung eines Zählers ZA als Frequenzteiler ist der augenblickliche Zählerstand Z beim Eintreffen eines

(Regelstrecke). Der Frequenzteiler Fr übernimmt beim digitalen Phasenregelkreis die Aufgabe eines Oszillators mit veränderbarer Frequenz. Die Frequenz am Ausgang des Frequenzteiler!: FT kann bei konstanter Sendeimpulsfrequenz durch eine Änderung des Teilungsverhältnisses variiert werden. Die Ausgangsschwingung des Frequenzteilers FT stellt den Taktimpuls dar. Er wird z. B. bei einer Leseschaltung für auf einem Magnetband aufgebrachte Signale derDecodierschaltung zugeführt und außerdem wieder an den Phasendetektor PD angelegt. Bei Eintreffen jedes neuen Sendeimpulses ermittelt das Rechenwerk ER aus der jeweiligen Regelabweichung ein neues Teilungsverhältnis für den Frequenzteiler FT.

Die Vorschrift, nach der das Rechenwerk EB das _i5 Sendeimpulses SI unmittelbar ein Maßstab für die Verhältnis ermittelt, bestimmt die Charakteristik des Phasenlage des Sendeimpulses zum Taktimpuls. Aus Regelkreises, seine Stabilität, seinen Fangbereich und dem Zählerstand Z und dem bisherigen Endwert kann seinen Mitziehbereich. der Regler somit einen neuen Endwcn und damit eic

Im folgenden werden die einzelnen Bestandteile neues Teilungsverhältnis (Stellgröße) für den Fredes Regelkreises und das Verhalten des Regelkreises ₂₀ quenzteiler ermitteln. Der Aufbau des Phasendetekbeim Einphasen, Mitziehen und beim Ausfall von tors PD hängt stark vom verwendeten Regler ab. Ei Sendeimpulsen beschrieben. Dabei wird im wesent- wird deshalb zusammen mit den entsprechenden Teilichen auf Fig. 3 eingegangen. len des Reglers beschrieben.

Der Frequenzteiler FT besteht aus einem Dual- Als Regler wird ein Regler mit Proportional-Inte-

Zähler ZA und einer Vergleichsschaltung FGl. Die 25 gral-Verhalten (PI-Regler) verwendet. Ein solch« Zähltakte vom Impulsgeber JG haben eine konstante Regler ist besonders günstig, wenn der Regelkreis Frequenz fzt, sie werden dem Dual-Zähler ZA züge- _ZUm Lesen von Magnetbändern verwendet werden führt und erhöhen dessen Inhalt von einem Anfangs- soll. Die Stellgröße ist in diesem Fall proportional wert, z. B. C bis zu einem vorgegebenen Endwert E. der Regelabweichung und proportional dem zeit· Sobald der Zähler ZA diesen Endwert erreicht hai, 30 liehen Integral über den Regelabweichungen, gibt die Vergleichsschaltung VGl, die ständig die Der Proportionalanteil des Reglers hat also die

Gleichheit des Zählerstandes Z des Zählers ZA mit Aufgabe, einen Anteil zur Stellgröße zu erzeugen, det dem Endwert E prüft, einen Impuls ab und setzt den proportional der Regelabweichung ist. Die Regelab Zähler ZA wieder auf den Ausgangswert, z. B. 0 zu- weichung kann aber unmittelbar aus dem augenrück. Der Zähler ZA wird erneut hochgezählt und ₃₅ blicklichen Zählerstand Z(n) beim Eintreffen des nach Erreichen des Endwertes E wieder zurückge- _n-t_en Sendeimpulses abgelesen werden. Die Rechensetzt usw.

Im folgenden wird als Anfangswert des Zählers
immer 0 angenommen. Die jeweiligen Zählerstände Z
des Zählers ZA können als eine digital dargestellte 40
Sägezahnschwingung betrachtet werden, wie es in
F i g. 4 in einer Vergrößerung im eingekreisten Bereich der ersten Zeile dargestellt ist. Bei konstanter
Zähltaktfrequenz hängt die Frequenz dieser Sägezahnschwingung von der Höhe des Endwertes E ab, 45 ziehbereich vorhanden ist. Eine Untersuchung hai und zwar ist sie umgekehrt proportional diesem End- gezeigt, daß α einen Wert zwischen Null und Ein« wert. annehmen muß. Im angegebenen Beispiel soll

α = 0,25 gewählt werden.

/ZO ist eine Konstante und läßt sich aus der Glei- n\ 50 chung (3) ermitteln. Bei Nenn-Frequenz der Sendeimpulse soll der Endwert E (η) = EO = 16 sein, und die Sendeimpulse sollen genau in der Mitte der Impulsbreite der Taktimpulse liegen, also beim Zählerstand Z(ri) = 8 eintreffen. Durch Einsetzen diesei

zeugt wird, ist also gleich dem reziproken Endwert E. 55 Randbedingungen in die Gleichung (3) erhält man Wegen der digitalen Lösung des Frequenzteilers muß JZO = 14 und als Rechenvorschrift für den Endder Endwert ganzzahlig und größer als Null sein. Die wert E (τι) größte einstellbare Taktfrequenz ist damit gleich der
Zähltaktfrequenz. Die kleinste mögliche Taktfrequenz
wird dagegen durch die Stellenzahl des verwendeten 60
Dualzählers ZA festgelegt. In einem Beispiel soll der
Dualzähler ZA fünf Dualstellen haben und der End- Der Endwertberechner EB besteht aus einem Ad-

wert bei Nenn-Frequenz der Sendeimpulse 5/ auf dierer ADD und einem Endwertregister EWR. Dei EO = 16 festgelegt werden. Aus der Gleichung (1) Addierer ADD bildet ständig die Summe aus det ergibt sich für diesen Fall eine Zähltaktfrequenz, die 6₅ Konstanten JZO und den durch vier geteilten Zählergleich der 16fachen Nenn-Frequenz der Sendeim- stand Z. Beim Eintreffen eines Sendeimpulses wird pulse SI ist, also die augenblickliche Summe im Addierer ADD in das

/zf= 16 fet. (2) EnJwertregister EWR umgeschrieben und der Ver-

vorschrift für die Ermittlung des zugehörigen Endwertes EN lautet damit:

ftZ(/i)

Alpha ist ein Proportionalitätsfaktor, der die Re gelverstärkung des Proportionalteiles beschreibt unc so zu wählen ist, daß der Regelkreis stabil ist, ein schnelles Einphasen möglich ist und ein großer Mit-

Für die Frequenz fet der Taktimpulse gilt dann fet- —

Das Teilungsverhältnis des Frequenzteilers, nachdem die Taktfrequenz aus der Zähltaktfrequenz er-

E(/i) = 14 +

Z(Ti)

7 "8

gleichsschaltung FGl als neuer Endwert E (η) für die Gleichung (1) bewirkt, daß die Taktfrequenz auf Vie

Frequenzteilung angeboten. der Zähltaktfrequenz und damit auf die Nennfrequenz

Der Integralteil des Reglers liefert einen Beitrag der Sendeimpulse eingestellt wird. Solange keine

zur Stellgröße, der proportional dem zeitlichen Inte- Sendeimpulse eintreffen, wird folglich der Zähler ZA

gral über die Regelabweichungen ist. Dazu besteht 5 ständig vom Anfangswert 0 bis zum Endwert 16

der Integralteil des Reglers aus einer Vergleichs- hochgezählt, wieder auf 0 zurückgesetzt und erneut

schaltung FG2 und einem Integrationszähler JZA. hochgezählt usw. (vgl. Fig. 4, Zeile 1, am Anfang).

Der variable Inhalt JZ(n) des für die Integration ver- Der Sollwertgeber lädt außerdem in den Integra-

wendeten dualen Integrationszählers JZA ersetzt die tionszähler IZA den Anfangswert/ZO= 14 ein und

Konstante/ZO in der Gleichung (4), so daß für die io stellt ihn damit auf den Wert ein, den er nach dem

Endwertberechnung beim so gewonnenen PI-Regler Einphasen auch annehmen würde, wenn keine Fre-

gilt: quenzablage der Sendeimpulse vorhanden wäre.

. Z(n) Der erste Sendeimpuls S/1(Fig. 4) trifft bei einem

L· (n) - JZ \n) + —-j— . pj beliebigen Zählerstand Z1 zwischen 0 und 16 ein und

Der Integrationszähler JZA ist ein Auf-Abwärts- " ^{schreibt die Summe aus dem} Zählerstand «- und zähler. Die Wirkung des Integralteiles beruht darauf, dem Inhalt des Integrationszählers /Zl = /ZO an daß sich der Inhalt des Integrationszählers JZA mit Stelle des Sollendstandes £0 in das Endwertregister der Frequenz der Sendeimpulse ändert. Die Ände- ein. Der Frequenzteiler ändert entsprechend dem rung erfolgt in Abhängigkeit davon, ob die Sende- 20 Registerinhalt£1 die Frequenz der Taktimpulse,
impulse genau in der Mitte der Impulsbreite der Takt- Die Vergleichsschaltung FG 2 prüft, ob der Sendeimpulse oder links oder rechts neben der Mitte ein- impuls oberhalb oder unterhalb der Sägezahnmitte treffen. Wenn die Sendeimpulse links von der Takt- eintrifft. Abhängig vom Vergleichsergebnis stillt der impulsmitte eintreffen, so bedeutet das, daß sich die Sendeimpuls den Inhalt des Integrationszählers JZA Sendeimpulsfrequenz erhöht hat. Der Inhalt des Inte- 25 und stellt ihn für die Berechnung des nächsten Endgrationszählers JZA muß folglich vermindert werden, wertes £2 bereit.

damit sich die Frequenz der Taktimpulse ebenfalls Der zweite Sendeimpuls SI 2 schreibt die Summe

erhöht. Entsprechendes gilt auch für eine Verminde- aus dem Zählerstand Z 2 beim Eintreffen dieses

rung der Sendeimpulsfrequenz. Sendeimpulses und dem geänderten Integrationszäh-

Dies erfolgt mit Hilfe der Vergleichsschaltung 3° lerinhalt/Z2 als neuen Endwert £2 in das Endwert-

FG 2. Sie prüft, ob der Zählerstand Z (n) beim Ein- register EWR ein und gibt ihn an den Frequenzteiler

treffen eines Sendeimpulses kleiner oder größer ist als weiter.

der durch zwei geteilte vorhergehende Endwert Jeder Sendeimpuls SI verstellt den Endwert und

Ein— 1). Je nachdem, ob der Zählerstand kleiner mit ihm die Taktfrequenz in der Weise, daß einem

. £(„_]> 35 Versatz der Sendeimpulse aus der Mitte zwischen den

oder größer ist als - _y- , vermindert oder erhöht _{Taktirnpulsen} entgegengewirkt wird. Der Einphas-

der jeweilige Sendeimpuls den Inhalt des Integra- Vorgang ist dann beendet, wenn die Sendeimpulse tionszählers IZA um eine Zähleinheit. Wenn der genau in der Mitte zwischen den Taktimpulsen ein-Sendeimpuls genau in der Mitte der Impulsbreite des treffen und die Taktfrequenz gleich der Sendeimpuls-Taktimpulses eintrifft, bleibt der Zählerinhalt des In- 40 frequenz ist. Bei dem angegebenen Beispiel ist der tegrationszählers JZA unverändert. Einphasvorgang nach spätestens acht Sendeimpulsen Die Größe der Zähleinheit, um die der Integra- beendet, wenn die Sendeimpulsfrequenz gleich der J tionszähler JZA verstellt wird, entspricht einer quan- Nenn-Frequenz ist. Eine Frequenzablage der Sendej tisierten Regelverstärkung für den Integralteil. Als impulse muß mit Hilfe des Integralteiles ausgeregelt ' günstiger Wert ergibt sich z. B. als Zähleinheit ein 45 werden. Wegen der geringen Regelverstärkung des ! Achtel, d. h., erst wenn acht Sendeimpulse auf der Integralteiles dauert der Einphasvorgang dann entgleichen Hälfte der Impulsbreite der Taktimpulse ein- sprechend länger.

^; getroffen sind, wird der Inhalt des Integrationszählers In Fi g. 4 ist als Beispiel der Einphasvorgang darj JZA um eine Einheit verändert. gestellt, wenn der erste Sendeimpuls kurz vor dem ϊ In der praktischen Ausführung besteht der Integra- 5° Zurücksetzen des Zählers ZA, also am rechten Rand j tionszähler JZA aus einem Dual-Zähler, der wahl- der Taktimpulsbreite eintrifft und die Sendeimpulsweise aufwärts oder abwärts zählen kann. Der Aus- frequenz etwa 14 ⁰Zo über der Nenn-Frequenz liegt gang der Vergleichsschaltung FG2 schaltet die Zähl- Wie Fig. 4 zeigt, ist der Einphasvorgang in diesen- \ richtung um oder sperrt den~Integrationszähler. Dem Beispiel nach 21 Sendeimpulsen beendet, und die \ eigentlichen Integrationszähler JZA sind noch drei 55 Sendeimpulse fallen dann genau in die Mitte dei Zählstufen vorgeschaltet, um die Regelverstärkung Taktimpulsbreite.

ein Achtel zu erreichen. Erst wenn acht Sendeim- In Fig. 4 ist auf der Ordinate der Zählerstand Z

f pulse auf der gleichen Impulsbreitenhälfte der Takt- auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen. Unterhalb dei

impulse eingetroffen sind, entsteht am Ausgang der Kurve für den Zählerstand sind die Sendeimpulse S,

dritten Zählerstufe ein negativer oder positiver Über- 60 eingetragen, darunter die Taktimpulse ET.

\ trag, und der Inhalt des Integrationszählers wird um Der Mitziehbereich des Regelkreises wird in

1 vermindert oder erhöht. wesentlichen durch den Mitziehbereich des Frequenz

\ Das Einphasverhalten erfolgt aui folgende Weise: teilers bestimmt. Die Voraussetzung dafür ist, daß dii

' Vor dem Eintreffen der Sendeimpulse stellt ein Soll- Zeit, in der sich die Sendeimpulsfrequenz ändert

wertgeber die Frequenz der Taktimpulse auf die 65 größer ist als die Zeit, die der Regelkreis benötigt, un

Nenn-Frequenz ein, um das Einsynchronisieren zu die Taktimpulsfrequenz nachzustellen.

erleichtern. Der Sollwertgeber schreibt in das End- Von dem Regelkreis wird gefordert, daß die Takt

wert register EW R den Wert £0 = 16 ein, was nach impulse ihre zuletzt gehabte Frequenz beibehalten

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.wenn ein oder mehrere Sendeimpulse infolge von der Sendeimpuls rechts von der Mitte zwischen den Störungen ausfallen. Der digitale Regelkreis erfüllt Taktimpulsen eintrifft, dann ist der Zählerstand grödiese Forderungen dadurch, daß keine neuen End- ßer als die Hälfte des Endwertes. In diesem Falle werte in das Endwertregister EWR eingeschrieben erhöht der Sendeimpuls den Inhalt des Integrationswerden, wenn die Sendeimpulse ausbleiben. Die Aus- 5 Zählers JZA um ein Achtel. Denn es wird angenomgangsfrequenz des Frequenzteilers bleibt folglich so men, daß die Frequenz der Taktimpulse größer ist lange konstant, bis nach dem Ausfall wieder ein als die Frequenz der Sendeimpulse. Entsprechend Sendeimpuls eintrifft und einen neuen Endwert in das vermindert der Sendeimpuls den Inhalt des Integra- EndwertregisterEWR lädt (s. Fig. 4, dritte Zeile). tionszählers um ein Achtel, wenn der Sendeimpuls

Die technische Realisierung des Regelkreises ist in io links von der Taktimpulsbreitenmitte eintrifft. Falls

F i g. 5 gezeigt. In diesem Schaltbild sind die Verbin- der Sendeimpuls genau in der Taktimpulsbreitenmitte

düngen zwischen den einzelnen Einheiten des Regel- eintrifft, bleibt der Inhalt des Zählers JZA unver-

kreises nur zum Teil ausgeführt. Zum großen Teil ändert.

sind die Ausgänge der einzelnen Einheiten und die Vor dem Eintreffen von Sendeimpulsen schreibt

Eingänge dieser Einheiten benannt, und wenn die 15 ein Signal »Soll« in das Endwertregister EWR den

Benennungen übereinstimmen, soll das heißen, daß Sollstand£0 = 16 ein. Der ZählerZA wird solange

Ausgang und Eingang miteinander verbunden sind. vom Anfangswert 0 bis zum Endwert 16 hochgezählt,

Der Dualzähler ZA besteht aus einem vierstelligen bis ein Sendeimpuls eintrifft und einen neuen Endwert Zähler ZA1, ZA 2, ZA 4, ZA 8 und einem Zähl-Flip- in das Endwertregister EWR einschreibt.
Flop ZA16. Der Zähltakt ZT mit einer konstanten 20 Das Signal »Soll« lädt außerdem den Integrations-Frequenz zählt den Zählerinhalt vom Anfangswert 0 zähler IZA mit der Zahl JZO = 14 und stellt ihn bis zum Endwert E hoch.. Zwei 4-Bit-Volladdierer damit auf einen Wert ein, den es nach Gleichung (4) ADD 1 und ADD 2 bilden nach Gleichung (5) die nach dem Emphasen annimmt, wenn die Sendeimpulse Summe aus dem jeweiligen Zählerinhalt Z und ohne Frequenzablage eintreffen. Der erste ankomdem Inhalt des Integrationszählers JZA. Der Zähler- 25 mende Sendeimpuls vermindert oder erhöht den Instand des Zählers ZA ist an den Eingängen des Ad- halt des Integrationszählers JZA um ein Achtel, je dierers ADD um zwei Stellen nach rechts verschoben, nachdem, auf welcher Seite der Impulsbreite des was einer Division des Zählerstandes durch vier ent- Taktimpulses er liegt

spricht. Ein ankommender Sendeimpuls SI schreibt Bei der Beschreibung des Ausführungsbeispieles

die augenblickliche Summe als neuen Zählerendstand 30 sind bestimmte Werte für den Proportionalitätsfaktor

in das Endwertregister EWR ein. Die Vergleichs- alpha für EO und JZO angenommen worden. Es ist

schaltung VGl vergleicht den Inhalt dieses Endwert- selbstverständlich, daß diese Werte auch geändert

registers EWR ständig mit dem Stand des Zählers ZA werden können.

und setzt bei Gleichheit mit dem nächsten Zähltakt Der digitale Regelkreis hat gegenüber analogen das Flip-Flop FF. Der Ausgang des Flip-Flops ist mit 35 Regelkreisen besonders folgende Vorteile: Er ist von dem Rücksetzeingang des Zählers ZA verbunden, und Spannungsschwankungen und Umgebungseinflüssen mit dem Rücksetzen des Flip-Flops FF wird der weitgehend unabhängig. Der Regelkreis kann ohne Zähler ZA auf seinen Anfangswert 0 zurückgesetzt. Änderung der Schaltung für beliebige Sendeimpuls-Anschließend setzt das Flip-Flop FF mit dem nach- frequenzen verwendet werden. Dazu muß nur die sten Zähltakt sich selbst zurück '.md gibt den Zähler 40 Zähltaktfrequenz entsprechend umgeschaltet werden. ZA wieder frei. Die obere Grenze der Sendeimpulsfrequenz wird

Die zweite Vergleichsschaltung VG 2 prüft, ob der durch die Laufzeiten in den Bausteinen bestimmt. Die jeweilige Zählerstand des Zählers ZA größer oder Schaltungsanordnung ist wartungsarm, da keine abkleiner ist als der durch zwei geteilte Endwert. Wenn zugleichenden Elemente vorhanden sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Taktimpulsen mittels eines Impulsgenerators und eines diesem nachgeschalteten Zählers in Datenübertragungsanlagen, bei der dem Zähler eine beim Auftreten jedes Datenimpulses wirksam werdende Einrichtung nachgeschaltet ist, die aus dsm in diesem Augenblick erreichten Zählerstand im Zähler und einem Sollwert dieses Zählerstandes denjenigen Zählerstand errechnet, der dem Sollauftrittszeitpunkt des Taktimpulses entspricht und bei der eine dieser Einrichtung und dem Zähler nachgeschaltete Vergleichseinrichtung bei Erreichen dieses errechneten Zählerstandes im Zähler den Taktimpuls abgibt und gleichzeitig den Zähler auf seinen Anfangswert zurückstellt, nach Patent 2013 880, dadurch gekennzeichnet, daß ein eingangsseitig mit den Ausgängen des Zählers (ZA) und mit den Ausgängen der diesem nachgeschalteten Einrichtung (EJ?) verbundenes Integrationsteil (JZA, VGl) aus den beim Auftreten der einzelnen Datenimpulse (57) jeweils erreichten Zählerständen (Z) und aus den errechneten Zählerständen (E) einen Wert (JZ) errechnet, der proportional ist dem zeitlichen Integral über die Abweichungen der beim Auftreten der Datenimpulse (SI) erreichten Zählerstände (Z) von den den Sollauftrittszeitpunkten der Datenimpulse (S/) zugeordneten Zählerständen und diesen Wert (JZ) als Sollwert an die Einrichtung (EB) abgibt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrationsteil aus einer Vergleichseinrichtung(VG2) und einem dieser nachgeschalteten als Aufwärts- und Abwärtszähler aufgebauten Zähler (JZA) besteht, daß die Vergleichseinrichtung (FG 2) den errechneten Zählerstand (E) halbiert, diesen Wert (E/2) mit dem erreichten Zählerstand (Z) vergleicht und das Vergleichsergebnis an den Zähler (JZA) weitergibt, daß der Zähler (JZA) beim Auftreten jedes Datenimpulses (SI) fortschaltet und beim Erreichen eines Zählerstandes (Z), der größer bzw. kleiner ist als der halbierte errechnete Zählerstand (E/2) aufwärts bzw. abwärts zählt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zähler (JZA) weitere Zählstufen vorgeschaltet sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (EB) den Endwert nach der Rechenvorschrift