DE2221455C3 - Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Taktimpulsen - Google Patents

Description

bildet, wobei JZ (n) der Zählerstand des Integrationszählers (JZA) beim Eintreffen des /i-ten Datenimpulses, Z(n) der Zählerstand des Zählers (ZA) bei Eintreffen des η-ten Datenimpulses und λ 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. JZO) als Anfangswert eingegeben ist.

Gegenstand des Hauptpatentes ist eine Schaltungs anordnung zum Erzeugen von Taktimpulsen mittel eines Impulsgenerators und eines diesem nachgeschal teten Zählers in Datenübertragungsanlager., bei de dem Zähler eine beim Auftreten jedes Datenimpulse: wirksam werdende Einrichtung nachgeschaltet ist,dii aus dem in diesem Augenblick erreichten Zähler stand im Zähler und einem Sollwert dieses Zähler Standes denjenigen Zählerstand errechnet, der den

ίο Sollauftrittszeitpunkt des Taktimpulses entspricht und bei der eine dieser Einrichtung und dem Zähle nachgeschaltete Vergleichseinrichtung bei Erreichei dieses errechneten Zählerstands im Zähler den Takt impuls abgibt und gleichzeitig den Zähler auf seiner

«5 Anfangswert zurückstellt.

Bei der Datenübertragung von einem Datensendei zu einem Datenempfänger muß im allgemeinen dei Takt des Datenempfängers auf den Takt des Daten senders synchronisiert werden. Hierbei tritt das Problem auf, daß der Datenempfänger den Sendetaki (Datenimpuls) infolge von zeitlich veränderlicher Sendeparametern mit zeitlich veränderlicher Frequenz oder infolge von Störungen nur unvollkommen empfangt. Dh Störungen können je nach ihrer Eigenart

»5 zu einzelnen oder auch zu gebündelten Ausfällen dei Datenimpulse am Empfangsort führen. Weiterhin müssen zusätzliche Störimpulse zwischen den Datenimpulsen des Datensenders ausgeblendet werden.
Als Beispiel für eine Datenübertragungsanlage, bei der die oben angegebenen Probleme auftreten, kanr ein Magnetbandgerät angesehen werden, bei dem die Informationen in sogenannter Richtungstaktschrift aufgeschrieben werden. In Fig. 1 ist ein Zeitdiagramm von Signalen dargestellt, die bei der Speicherung 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 fesl zugeordnet. Diese Zuordnung hat zur Folge, daß ein Hillsflußwechsel zwischen benachbarte Bitflußwech sei eingeschoben werden muß, wenn gleiche Binärsignale 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 differenziert 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 Nulldurchgangen der entzerrten Signale breite oder schmale Leseimpulse (Zeile e) ab, je nachdem, ob die Steigung im Nulidurchgang 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 Bitflußwcchscl 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 »I«, 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 Schwankungen 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. Gleichzeit]« muß dafür gesorgt werden, daß die Leseimpulse möglichst immer in der Mitte der Taktinipulse 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 Synchronisationsfolge (Präambel für das Lesen in Vorwärtsrichtung und Postambel für das Lesen in Rückwärtsrichtung) voran- bzw. nachgestellt. Während dieser Synchronisationsfolgen muß auch dann eingephast 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 Spitzenverschicbung 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 (Halteverhalten),

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

4. nach einer Unterbrechung der Ubei tragung 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 Endweit 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 dadurcl· gelöst, daß ein eingangsseitig mit den Ausgängen de; Zählers und mit den Ausgängen der diesem nachgeschalteten Einrichtung verbundenes Integrationstei! aus den beim Auftreten der einzelnen Datenimpulsc 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 wer-

ao den 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 Taktimpulsgebers,

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 genannt wird, einem Frequenzteiler FT 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 der Mitte zwischen den Taktimpulsen eintreffen.

Der Phasenregelkreis arbeitet nach folgendem Prinzip: Ein Phasendetektor PD stellt die Phasenlage der Sendeimpulse bezüglich der Mitte der Taktimpulse fest. In Abhängigkeit von dieser Phasenlage (Regelabweichung) erzeugt das Rechenwerk EB nach festgelegten Rechenvorschriften ein Teilungsverhältnis (Stellgröße) für einen digitalen Frequenzteiler FT

Wird der Regelkreis beim Lesen der auf einem Magnetband aufgezeichneten Signale verwendet, dann gibt der Impulsgeber JG die Zähltaktc mit der konstanten Frequenz an jeden der den Spuren auf dem

5 Magnetband zugeordneten Regelkreise ab. Bei Einsatz von Magnetbandgeräten mit unterschiedlichen Bandgeschwindigkeiten hat das den Vorteil, daß der Zähltakt nur an einer Stelle umgeschaltet weiden muß und die Regelkreise unverändert bleiben können.

ο 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 FT übernimmt beim digitalen Phasenregelkreis die Aufgabe eines Oszillators mit veränderbarer Frequenz. Die Frequenz am Ausgang des Frequenzteilers 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 der Decodierschaltung zugeführt und außerdem wieder an den Phasendetektor PD angelegt. Bei Eintreffen jedes neuen Sendeimpulses ermittelt das Rechenwerk EB aus der jeweiligen Regelabweichung ein neues Teilungsverhältnis für den Frequenzteiler FT.

Die Vorschrift, nach der das Rechenwerk EB das i₅ Sendeimpulses S/ 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 Endwert und damit ein

Im folgenden werden die einzelnen Bestandteile neues Teilungsverhältnis (Stellgröße) für den Fredes Regelkreises und das Verhalten des Regelkreises _ao quenzteiler ermitteln. Der Aufbau des Phasendetekbeim Einphasen, Mitziehen und beim Ausfall von tors PD hängt stark vom verwendeten Regler ab. Er 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-

ZählerZ/4 und einer Vergleichsschaltung KG1. Die 35 gral-Verhalten (PI-Regler) verwendet. Ein solcher 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- _son, Dj_e 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, ₃„ liehen Integral über den Regelabweichungen, gibt die Vergleichsschaltung FGl, die ständig die D_er Proportional anteil des Reglers hat also die

Gleichheit des Zählerstandes Z des Zählers ZA mit Aufgabe, einen Anteil zur Stellgröße zu erzeugen, der 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 ZählerZA wird erneut hochgezählt und ₃₅ blicklichen Zählerstand Z(n) beim Eintreffen des nach Erreichen des Endwertes E wieder zurückge- „-ten 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 hat und zwar ist sie umgekehrt proportional diesem End- gezeigt, daß α einen Wert zwischen Null und Eins wert. annehmen muß. Im angegebenen Beispiel soll

α = 0,25 gewählt werden.

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

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 (n) größte einstellbare Taktfrequenz ist damit gleich der
Zähltaktfrequenz. Die kleinste mögliche Taktfrequenz
wird dagegen durch die Stellenzahl des verwendeten 60
Dualzählers ZyI festgelegt. In einem Beispiel soll der
Dualzähler ZA fünf Dualstellen haben und der Endwert bei Nenn-Frequenz der Sendeimpulse S/ auf
EO = 16 festgelegt werden. Aus der Gleichung (1)

Vorschrift für die Ermittlung des zugehörigen Endwertes EN lautet damit:

Alpha ist ein Proportionalitätsfaktor, der die Regelverstärkung des Proportionalteiles beschreibt und 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

= —■ fzt. E

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

E(n) = 14 +

(4)

Der Endwertberechner EB besteht aus einem Addierer ADD und einem Endwertregister EWR. Der

_ _ „ Addierer ADD bildet ständig die Summe aus der

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 S/ ist, also die augenblickliche Summe im Addierer ADD in das

fzt= 16/et. (2) Endwertregister EWR umgeschrieben und der Ver-

gleichsschaltung KGl als neuer Endwert E{n) für die Frequenzteilung angeboten.

Der Integralteil des Reglers liefert einen Beitrag zur Stellgröße, der proportional dem zeitlichen Integral über die Regelabweichungen ist. Dazu besieht der Integralteil des Reglers aus einer Vergleichsschaltung VGl und einem Integrationszähler JZA. Der variable Inhalt JZ(n) des für die Integration verwendeten dualen Integrationszählers JZA ersetzt die Konstante/ZO in der Gleichung (4), so daß für die Endwertberechnung beim so gewonnenen PI-Regler gilt:

E(n) =JZ(n)+ -⁽ 4

(5)

Der Integrationszähler JZA ist ein Auf-Abwärtszähler. Die Wirkung des Integralteiles beruht darauf, daß sich der Inhalt des Integrationszählers JZA mit der Frequenz der Sendeimpulse ändert. Die Änderung erfolgt in Abhängigkeit davon, ob die Sendeimpulse genau in der Mitte der Impulsbreite der Taktimpulse oder links oder rechts neben der Mitte eintreffen. Wenn die Sendeimpulse links von der Taktimpulsmitte eintreffen, so bedeutet das, daß sich die Sendeimpulsfrequenz erhöht hat. Der Inhalt des Integrationszählers JZA muß folglich vermindert werden, damit sich die Frequenz der Taktimpulse ebenfalls erhöht. Entsprechendes gilt auch für eine Verminderung der Sendeimpulsfrequenz.

Dies erfolgt mit Hilfe der Vergleichsschaltung VG2. Sie prüft, ob der Zählerstand Z (/;) beim Eintreffen eines Sendeimpulses kleiner oder größer ist als der durch zwei geteilte vorhergehende Endwert E(n - 1). Je nachdem, ob der Zählerstand kleiner

oder größer ist als -— " , vermindert oder erhöht

der jeweilige Sendeimpuls den Inhalt des Integrationszählers IZA um eine Zähleinheit. Wenn der Sendeimpuls genau in der Mitte der Impulsbreite des Taktimpulses eintrifft, bleibt der Zählerinhalt des Integrationszählers JZA unverändert.

Die Größe der Zähleinheit, um die der Integrationszähler JZA verstellt wird, entspricht einer quantisierten Regelverstärkung für den Integralteil. Als günstiger Wert ergibt sich z. B. als Zähleinheit ein Achtel, d. h., erst wenn acht Sendeimpulse auf der gleichen Hälfte der Impulsbreite der Taktimpulse eingetroffen sind, wird der Inhalt des Integrationszählers JZA um eine Einheit verändert.

In der praktischen Ausführung besteht der Integrationszähler JZA aus einem Dual-Zähler, der wahlweise aufwärts oder abwärts zählen kann. Der Ausgang der Vergleichsschaltung VG 2 schaltet die Zählrichtung um oder sperrt den Integrationszähler. Dem eigentlichen Integrationszähler JZA sind noch drei Zählstufen vorgeschaltet, um die Regelverstärkung ein Achtel zu erreichen. Erst wenn acht Sendeimpulse auf der gleichen Impulsbreitenhälfte der Taktimpulse eingetroffen sind, entsteht am Ausgang der dritten Zählerstufe ein negativer oder positiver Übertrag, und der Inhalt des Integrationszählers wird um 1 vermindert oder erhöht.

Das Einphasverhalten erfolgt auf folgende Weise: Vor dem Eintreffen der Sendeimpulse stellt ein Sollwertgeber die Frequenz der Taktimpulse auf die Nenn-Frequenz ein, um das Einsynchronisieren zu erleichtern. Der Sollwertgeber schreibt in das Endwertregister EWR den Wert £0 = 16 ein, was nach Gleichung (1) bewirkt, daß die Taktfrequenz auf '. m der Zähltaktfrequenz und damit auf die Nennfrequenz der Sendeimpulse eingestellt wird. Solange keine Sendeimpulse eintreffen, wird folglich der Zähler ZA ständig vom Anfangswert 0 bis zum Endwert 16 hochgezählt, wieder auf 0 zurückgesetzt und erneut hochgezählt usw. (vgl. Fig. 4, Zeile 1, am Anfang).

Der Sollwertgeber lädt außerdem in den Integrationszähler IZA den Anfangswert 7ZO= 14 ein und ίο stellt ihn damit auf den Wert ein, den er nach dem Einphasen auch annehmen würde, wenn keine Frequenzablage der Sendeimpulse vorhanden wäre.

Der erste Sendeimpuls 5/1 (Fig. 4) trifft bei einem beliebigen Zählerstand Zl zwischen 0 und 16 ein und

schreibt die Summe aus dem Zählerstand ^Z} und

dem Inhalt des Integrationszählers/Zl - JZO an Stelle des Sollendstandes £0 in das Endwertregister ein. Der Frequenzteiler ändert entsprechend dem

Registerinhalt El die Frequenz der Taktimpulse.

Die Vergleichsschaltung VG 2 prüft, ob der Sendeimpuls oberhalb oder unterhalb der Sägezahnmitte eintrifft. Abhängig vom Vergleichsergebnis stillt der Sendeimpuls den Inhalt des Integrationszählers JZA und stellt ihn für die Berechnung des nächsten Endwertes £2 bereit.

Der zweite Sendeimpuls 5/2 schreibt die Summe aus dem Zählerstand Z2 beim Eintreffen dieses Sendeimpulses und dem geänderten Integrationszäh-

lerinhalt/Z2 als neuen Endwert £2 in das Endwertregister EWR ein und gibt ihn an den Frequenzteiler weiter.

Jeder Sendeimpuls SI verstellt den Endwert und mit ihm die Taktfrequenz in der Weise, daß einem Versatz der Sendeimpulse aus der Mitte zwischen den Taktimpulsen entgegengewirkt wird. Der Einphasvorgang ist dann beendet, wenn die Sendeimpulse genau in der Mitte zwischen den Taktimpulsen eintreffen und die Taktfrequenz gleich der Sendeimpulsfrequenz ist. Bei dem angegebenen Beispiel ist der Einphasvorgang nach spätestens acht Sendeimpulsen beendet, wenn die Sendeimpulsfrequenz gleich der Nenn-Frequenz ist. Eine Frequenzablage der Sendeimpulse muß mit Hilfe des Integralteiles ausgeregelt werden. Wegen der geringen Regelverstärkung des Integralteiles dauert der Einphasvorgang dann entsprechend länger.

In F i g. 4 ist als Beispiel der Einphasvorgang dargestellt, wenn der erste Sendeimpuls kurz vor dem Zurücksetzen des Zählers ZA, also am rechten Rand der Taktimpulsbreite eintrifft und die Sendeimpulsfrequenz etwa 14°/o über der Nenn-Frequenz liegt. Wie F i g. 4 zeigt, ist der Einphasvorgang in diesem Beispiel nach 21 Sendeimpulsen beendet, und die Sendeimpulse fallen dann genau in die Mitte dei Taktimpulsbreite.

In Fig. 4 ist auf der Ordinate der ZählerstandZ, auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen. Unterhalb dei Kurve für den Zählerstand sind die Sendeimpulse Si eingetragen, darunter die Taktimpulse ET.

Der Mitziehbereich des Regelkreises wird irr wesentlichen durch den Mitziehbereich des Frequenzteilers bestimmt. Die Voraussetzung dafür ist, daß die Zeit, in der sich die Sendeimpulsfrequenz ändert größer ist als die Zeit, die der Regelkreis benötigt, un die Taktimpulsfrequenz nachzustellen.

Von dem Regelkreis wird gefordert, daß die Takt impulse ihre zuletzt gehabte Frequenz beibehalten

wenn em oder mehrere Sendcimpulse infolge \on Störungen ausfallen. Der digitale Regelkreis erfüllt diese Forderungen dadurch, dab keine neuen Fndwerie in das Endwertregister EWR eingeschrieben »erden, wenn die Sendeimpulse ausbleiben. Die Ausgangst ι equen.' des Frequenzteilers bleibt folglich so lange konstant, bis nach dem Ausfall wieder ein Scudcinipuls eintrifft und einen neuen Endwert in das Endwertregister EWR lädt (s. F ι g. 4. dritte ZeileV

Die technische Realisierung des Regelkreises ist in F i s 5 gezeigt. In diesem Schaltbild sind die Verbindungen /wischen den einzelnen Einheiten des Regelkreises nur zum Teil ausgeführt. Zum großen Teil sind die Ausgange der einzelnen Einheiten und die Eingänge dieser Einheiten benannt, und wenn die Benennungen übereinstimmen, soll das heißen, daß Ausgang und Eingang miteinander verbunden sind.

Der Dualrahler ZA besteht aus einem vierstelligen Zahler ZA 1. ZA 2. ZA 4. ZA 8 und einem Zahl-Flip-Flop ZA 16. Der Zahhaki ZT mit einer konstanten Frequenz zählt den Zählehnhalt vom Anfangswert 0 Ws ."um Endwert E hoch,. Zwei 4-Bit-Voliaddierer ADDX und ADD2 bilden nach Gleichung (5> die Summe aus dem jeweiligen ZähknnhaU Z und dem Inhalt des lnte£ratk">ttsiähiers JZA. Der Zähkrstand des Zahlers Z.4 ist an den Eingängen des Addierers ADD xsm jvvei Stellen nach rechts verschoben. *as einer Division des Zählerstandes durch viei entspricht. Ein ankommender Sendeamjttiis 5/ schreib! die aujjenbiicUkhe Summe als sseuen Zählerendsiaad ;ti das E^dwertresisteT EWR ein Die Verg«eieh>s <cha3*ung '*~Gl vergleicht den Inhalt dieses Erurwenreiissers EH S ständig Eist den·. Stand des Zählers 7.4 uud setz; bei Gkiehbeii nut desn nächsien Zahltakt das Rip-Flop FF. Der Ausasas des Flip-Flops ssi inst dem Räck-seiseiiissas; des Zählers ZA verbundsTu and mji ofÄTi Racfcserrea dö Γΐψ-Piors FF wird der

ta sein das Fisp-Flop FF an desa aäch-

«so Zähltakt skää selbst 2iirGci aasd gibs oea Zlhter Za vtsaa rrsä.

Dk reifste Versksc&ssdiakanj VG2 pföfu ob dsi Zähisrstsiid das ZSüssrs ZA srct&<s exte rsres

der Sendeimpuls rechts von der Mitte zwischen den Taklimpulsen eintrifft, dann ist der Zählerstand größer als die Hälfte des Endwertes. In diesem Falle erhöht der Sendeimpuls den Inhalt des Integrations-Wählers JZA um ein Achtel. Denn es wird angenommen, daß die Frequenz der Taktimpulse größer ist als die Frequenz der Sendeimpulse. Entsprechend vermindert der Sendeimpuls den Inhalt des Integrationszählers um ein Achtel, wenn der Sendeimpuls link? von der Taktimpulsbreitenmitte eintrifft. Falls der SendeimpuJs genau in der Taktimpulsbreitenmitte einintTt. bleibt der Inhalt des Zählers JZA unverändert.

Vor dem Eintreffen von Sendeimpulsen schreibt ein Signal »Soll« in das Endwertregister EWR den Sollsiand £0 = 16 ein. Der Zähler ZA wird so lange vom Anfangswert 0 bis zum Endwert 16 hochgezählt, bis ein Sendeimpuls eintrifft und einen neuen Endwert in das Endwertregister EWR einschreibt.

Das Signal »Soll« lädt außerdem den Integrationszähler IZA mit der Zahl JZO = 14 und stellt ihn damit auf einen Wert ein. den es nach Gleichung (4) nach dem Einphasen annimmt, wenn die Sendeimpulse ohne FrequenzaWage eintreffen. Der erste ankommcnde Sendeimpuls vermindert oder erhöht den Inhalt des lntegraüonsjählers JZA um ein Achtel, je nachdem, auf welcher Seite der Impulsbreite des Taktimpulses er liest.

Bei der Beschreibung des Ausführungsbeispieles sind bestimmte Werte für den Proportionaütäisfaktor alpha für EO und JZ 0 angenommen worden. Es ist seihsj-vtrsiandhch. daß diese Werte auch geändert werden können.

Der digitale Regelkreis hat gegenüber analogen Regelkreisen besonders folgende Vorteile, Er ist von Sf^nnungsschwrankuixgen und l'n\$cb«t\gseinftüssen w-eiigeiwsd unabhSngij. l>er Regelkreis Kann ohne Änderung der Schaltung för tvlwN^e SexKfeiaijMilsfrsqusrtN» vvrxvendet vwa\fe«. XX&iu muß nur die ZäJütaitfrequeäis eatsf*reeh<>na utt\ge»iha!te* werden. Dk· Λΐνί* Grenü« »fcr $*tttfcitt\pufc£re^u©&E wird durch dse i.ÄUt>ciK·» s« <kt> U«Vfistett<cn bestiftttttt Die »si WArtxtt^s«««. vk !keiae ab-

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Taktimpulsen mittels eines Impulsgenerators und eines diesem nachgeschalteten Zählers in Datenibertragungsanlagen, bei der dem Zähler eine beim Auftreten jedes Datenimpulses 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 Sollauftrittszeitpunkt des Taktimpuls entspricht •nd 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 2 013 880. dadurch gekennzeichnet, daß ein eingangsseitig mit den Ausgängen des Zählers (ZA) und mit den Ausgängen der diesem nachgeschalteten Einrichtung (EB) verbundenes Integrationsteil (JZA, VGl) aus den beim Auftreten der einzelnen Datenimpulse (S/) 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 (5/) erreichten Zählerstände (Z) von den den Sollauftrittszeitpunkten der Datenimpulse (SI) 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(VG 2) und einem dieser nachgeschalteten als Aufwärts- und Abwärtszähler aufgebauten Zähler (JZA) besteht, daß die Vergleichseinrichtung (VG2) 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. ^rchaltungsanordnung 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