DE2236265A1 - Anordnung zur nachregelung der phase oertlicher signale eines taktgebers auf eine empfangene impulsfolge - Google Patents

Description

Patentanwalt . 2230265

Dipl.-Phys. Leo Thul

,Stuttgart

H.B.Mader-R>M,Hochreutiner 3-

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Anordnung zur Nachregelung der Phase örtlicher Signale eines Taktgebers auf eine empfangene Impulsfolge.

Die Anmeldung betrifft eine Anordnung zur Nachregelung der Phase örtlicher Signale eines Taktgebers auf eine empfangene Impulsfolge mittels einer Phasenvergleichsschaltung, in der die Phasenlage von den empfangenen Signalen mit den örtlich erzeugten Signalen verglichen wird und von dem Vergleichsergebnis Einstellkriterien für das örtlich erzeugte Signal 'abgeleitet werden, insbesondere für asynvhrone PCM Demultiplexer, ·

In einem PCM Demultiplexer werden, gesteuert durch die Datenübertragung, die zusätzlichen Bit (stuffed) entfernt, die vom Multiplexer eingefügt wurden, um die Übertragungsraten, der verschiedenen ankommenden Gruppen gleichförmig zu machen. Um den ursprünglichen Gruppentakt in einer isochronen Form wieder herzustellen, ist eine Phasenvergleichsschaltung notwendig. Eine solche Vergleichsschaltung enthält einen Phasenvergleicher, an den das empfangene Signal und das Ausgangssignal eines spannungsgesteuerten Quarzoszillators angelegt werden. Das Ausgangssignal des Vergleichers wird gefiltert und integriert, am eine Steuerspannung,für den Oszillator zu erzeugen. Eine solche Vergleichsschaltung kann "analoge Phasenvergleichsschaltung"

11.Juli 1972
Ti/Mr

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genannt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der obengenannten Art zu schaffen, die digital arbeitet. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Taktgeber Signale mit einer Folgefrequenz erzeugt, die eine bestimmte Beziehung zum Mittelwert der Frequenz der empfangenen Signale hat, daß der Taktgeber η Ausgänge hat, die um 36Ο⁰ /n phasenverschobene Signale der gleichen Folgefrequenz abgeben, daß eine Verteilers-chaltung vorgesehen ist, die nur die Signale eines Ausganges des Taktgebers an den Phasenvergleicher durchschaltet und daß in Abhängigkeit vom Phasenvergleich die Verteilerschaltung schrittweise zyklisch so weitergeschaltet wird, daß optimale Phasenübereinstimmung besteht. Weiterbildungen der Erfindungen sind den Untwransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nun anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausfiihrungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig.l ein Blockschaltbild einer Phasenvergleichsschaltung,

Fig.2 die Schaltung des Phasenverglelchers, Verstärkers, und spannungsgesteuerten Multivibrators nach Fig.l,

Fig.3 ein logisches Schaltbild des Vergleichers nach Fig.l und

Fig.4 ein Diagramm mit verschiedenen Impulsformen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Verteilers gemäß Fig.3.

Bei der in Fig.l dargestellten Anordnung wird angenommen, daß das Eingangssignal Tw ein typisches asynchrones PCM Signal ist, dessen Frequenz variieren kann. Der im Demultiplexer benötigte isochrone Takt ist mit Tr bezeichnet.

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Ein Oszillator 1 mit einer festen Frequenz fc gibt 4 Ausgangssignale ab, die jeweils die Frequenz fc haben, jedoch eine Phasenverschiebung von 90 Grad zwischen aufeinanderfolgenden Ausgängen. Diese 4 Ausgangssignale werden an einen Verteiler angelegt, der so aufgebaut ist, daß er die Ausgänge nacheinander, immer nur einen zu einer Zeit, in Abhängigkeit von Impulsen auswählt, die von einem Spannungsgesteuerten Multivibrator 3 abgegeben werden. Das Ausgangssignal des Verteilers besteht also aus Impulsbündeln der Frequenz fc /0°, fc /90°, fc /l80°, fc /270°, fc /0° usw., wobei jedes Bündel gegenüber dem vorhergehenden Bündel um eine Phasenverschiebung Von 90° zurückstellt. Das Ausgangssignal Tr des Verteilers wird zusammen mit dem Eingangssignal Tw an einen Phasenvergleicher 4 angelegt. Das Ausgangssignal'dieses Phasenvergleichers wird als Steuersignal für den Multivibrator 3 verwendet. Bei der in· Fig.1 dargestellten Anordnung hat der Oszillator 1 eine Frequenz, die minimal größer ist als der achtfache benötigte Takt Tr und es ist deshalb an den Ausgang des Verteilers ein Teilerkreis 5 angeschaltet, der die Frequenz durch 8 teilt. Um die Phasensprünge zu verringern, die bei Tr auftreten, werden sowohl Tr und Tw über identische Teilerkreise 6,7 mit dem Teilerfaktor N geleitet, bevor sie an den Phasenvergleicher 4 angelegt werden. Wenn N groß genug gewählt wird, wmrd das Ausgangssignal des Phasenvergleichers ein sich langsam änderndes Gleichstromsignal. Dieses wird über den Verstärker 8 geleitet und das verstärkte Signal steuert den Multivibrator 3·

Die feste Frequenz des Oszi-llators 1 liegt etwas höher, z.B. weniger als 5$ als es normalerweise nötig wäre. Es wird dadurch ein sogenannter gesteuerter Schlupf in der Phasenvergleichsschaltung erzeugt. Wenn eine Taktfrequenz Tr von 6MHz notwendig ist, so kann der Oszillator auf 49MHz ausgelegt werden. Man erhält dadurch eine wirkliche Taktfrequenz Tr = 49 : 8 = 6,2MHz.

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Die Phasensprünge von Tr werden dann nach dem TeiierkreiS mit dem Paktor 8 zu 90°: 8 = 11°. Es wird weiterhin angehömnieri, daß die maximale Frequenzabweichung von Tw 5Ö0Hz beträgt und daß die maximale Pulsrate am Ausgang des Multivibrators j5 16küz beträgt. Wenn das Ausgangs signal des PhäsehvergleiöheiS einen vorgegebenen Schwellwert erreicht, wird ein impuls an den Verteiler 2 abgegeben, der dann eine Phasenverschiebung von 11° rückwärts beim Takt Tr hervorruft. Wenn bei dem Signal Tw ein 360 Phasensprung durch den Verlust oder das zusätzliche Auftreten von einem Bit auftritt, gifait der Vergleicher ein maximales Ausgangssignal und die ttiaximäle Pülsrate von l6kHz steuert den Verteiler. Die Phase von Tr geht dann fortlaufend rückwärts in 11° Schritten mit einer maximalen Rate von 16.000 Schritten je Sekunde, bis der Phaserivergleicher angibt, daß wieder Synchronismus besteht, iferiri das Ausgangssignal des Vergleichers unter den Schwellwert absinkt.

Bei einer praktischen Ausführung ist der PhaSetivergleicher einfach eine bistabile Kippschaltung 10 (Pig.2), die durch das" Signal Tw in den einen Zustand und durch das Signal Tr in den anderen Zustand gekippt wird. Beide dieser Signale ktfritteri gemäß Fig.l auch durch den Faktor N geteilt sein. Ein Ätisgangssignal der Kippschaltung wird über einen Transistor Tl und ein Phasenverzögerungsnetzwerk Rl, R2, Cl an die Basis des Transistors T2 angelegt. Der Kondensator C2 dient als Filter für Geräusche hoher Frequenz;die Transistoren T2, T? und Τ4 bilden zusammen eine spannungsgesteuerte Stromquelle, die ständig Strom aus dem Kondensator C3 zieht. Ein" Schmitt-Trigger besteht aus den Transistoren To und Tf. Im eingeschalteten Zustand entlädt der Schmitt-Trigger den Kondensator C3 Über den Transistor T5;durch diese Anordnung ist ".sichergestellt, daß der Kondensator C3 immer vollständig entladen ist, beovr der ^nächste Zyklus faegihnt. Die am Ausgang

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dieser Anordnung auftretenden Impulse sind die Steuerimpulse für den Verteiler.

Der in Pig.3 dargestellte Verteiler empfängt die 4 Ausgangssignale fc /O°...fc /270° von dem nicht dargestellten Quarzoszillator. Diese'4 Signale werden an die 4 Torschaltungen 20(0), 20(90), 20(l80) und 20(270) angelegt, die die Auswahltorschaltungen sind. Die Impulse von dem Multivibrator werden an eine bistabile Registerkippschaltung 21 angelegt, von der ein Ausgangssignal an 2 bistabile Kippschaltungen 22 und 2> angelegt wird, die durch die Ausgangssignale der Torschaltungen 20 getaktet werden und als Zeitwiederherstellkreise dienen. Dieses geschieht,um eine saubere Umschaltung von einem Ausgang der Torschaltungen 20 auf den nächsten Ausgang zu ermöglichen. Die zeitlich wiederhergestellten Impulse werden dann an einen Zähler angelegt, der durch 4 teilt und. aus den bistabilen Kipps-chaltungen 24 und 25 besteht. Die 4 Ausgangssignale des Zählers werden zur Steuerung der Torsehaltungen 20 verwendet und führen eine aufeinanderfolgende Auswahl der Oszillatorausgangssignale mit einer Rate durch, die durch die an die bistabile' Kippschaltung 21 angelegten Impulse bestimmt wird. Die Ausgangssignale der Torschaltungen 20 sind paarweise ODER-mässig zusammengefaßt und über die Tors-chaltung an einen Kreis mit dem Teilerfaktor 8 angelegt, der aus den bistabilen Kippschaltungen 27, 28, 29 besteht. Wenn die Oszillatorfrequenz 49MHz beträgt, ist das Ausgangssignal der bistabilen Kippschaltung 29 ein 6,2MHz Takt, dessen Phase sich von Zeit zu Zeit ändert, wie es oben erklärt wurde. Fig.4 zeigt die 4 Oszillatorausgangssignale fc /0° usw., die jeweils gegenüber dem vorhergehenden Ausgangssignal eine Phasenverzögerung von 90° haben. Danach sind die Ausgangssignale der bistabilen Kippschaltungen 21, 22 und 23 dargestellt und danach eines der Ausgangssignale von dem Zähler mit dem Teiler- ' faktor 4. In diesem Beispiel ist ein Zählerausgangssignal

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dargestellt, das einen Übergang von der Tors-chaltung 20(0) auf die Torschaltung 20(9o) hervorruft. In der letzten Zeile der Fig.4 ist das Ergebnis dieses Überganges als Ausgangssignal der Torschaltung 26, das an den Teilerkreis mit dem Paktor 8 angelegt wird, dargestellt.

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Claims (4)

1. H.B.Mader 3-2 .

   Patentansprüche

   iiyAnordnung zur Nachregelung der Phase örtlicher Signale eines Taktgebers auf eine empfangene Impulsfolge mittels einer Phasengleichschaltung, in der die Phasenlage von den empfangenen Signalen mit den örtlich erzeugten Signalen verliehen wird und von dem Vergleichsergebnis Einstellkriterien für das örtlich erzeugte Signal abgeleitet werden, insbesondere für asynchrone PCM Demultiplexer, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (1) Signale mit einer Folgefrequenz erzeugt, die eine bestimmte Beziehung zum Mittelwert der Frequenz der empfangenen Signale (Tw) hat, daß der Taktgeber η Ausgänge hat, die um ~$6θ /η phasenverschobene Signale der gleichen Folgefrequenz abgeben, daß eine Verteilerschaltung (2) vorgesehen ist, die nur die Signale eines Ausgangs des Taktgebers an den Phasenvergleicher (4) durchschaltet und daß in Abhängigkeit vom Phasenvergleich die Verteilersehaltung schrittweise zyklisch so weitergeschaltet wird, daß optimale Phasenübereinstimmung besteht.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgefrequenz des Taktgebers (l) ein Vielfaches der Frequenz der empfangenen Signale ist und daß nach dem Verteiler (2) ein Frequenzteiler (5) vorgesehen ist, der um den entsprechenden Wert herunterteilt, so daß die Phasensprünge um den Teilerfaktor verkleinert werden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die heruntergeteilte Frequenz des Taktgebers am oberen oder unteren Ende des Schwankungsbereichs der Frequenz der empfangenen Signale liegt, so daß der Verteiler nur in einer Richtung weitergesehaltet werden muß.

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4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beiden Eingängen des Phasenvergleichers (4) identische Prequenzteiler teorgeschaltet sind.

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