DE2354072A1

DE2354072A1 - Schaltungsanordnung zur regelung der phasenlage eines taktsignals

Info

Publication number: DE2354072A1
Application number: DE19732354072
Authority: DE
Inventors: Adolf Haass
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1973-10-29
Publication date: 1975-05-07
Also published as: FR2249497A1; DK561474A; ATA779274A; NL7413488A; BE821597A; SE395995B; DE2354072B2; SE7413334L; JPS5075710A; FR2249497B1; AT332461B; CH578287A5; GB1472180A; JPS594908B2; IT1025230B; DE2354072C3; US3930203A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München, den 29.OK11973 Berlin und München Witteisbacherplatz 2

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Schaltungsanordnung zur Regelung der Phasenlage eines

Taktsipnals - - . / . - -'"'-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Phasenlage eines Taktsignal.s, das mit ;-:'. einem Frequenzteiler aus einem Teilersignal gewonnen wird, wobei in Abhängigkeit von der Phasenlage eines Binärsignals ein Diskriminatorsignal abgeleitet und Impulsflanken des Teilersignals unterdrückt oder Impulsflanken zum Teilersignal hinzugefügt werden. Mit dem Binärsignal können beispielsweise Daten im Rahmen, eines Bitrasters übertragen werden., wobei empfangsseitig mit Hilfe des Taktsignals.ein Datenendgerät synchronisiert wird. V

Bekanntlich wird zur Erzeugung eines Taktsignals in viä.en Fällen unter Verwendung eines Oszillators ein Öszillator- -signal erzeugt und daraus wird durch Frequenzteilung ein Teilersignal abgeleitet, aus- dem in weiterer Folge das Taktsignal gewonnen wird. Wenn die Phasenlage des Taktsignals geändert werden soll, dann kann dies bekanntlich durch Einfügung von Impulsen zwischen die Impulse des Teilersignals bewirkt werden. Wenn ein Teilersignal hoher Impulsfolgefrequenz verwendet werden muß, ist es schwierige zwischen die einzelnen Impulse des Teilersignals weitere Impulse einzufügen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, mittels der auch dann zusätzlich Impulsflanken in das Teilersignal eingesetzt werden können,

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wenn die Impulsfolgefrequenz dieses Teilersignals relativ hoch ist. Außerdem bezweckt' die Erfindung eine Schaltungs-. anordnung anzugeben, die in einfacher Weise auch bei einem Teilersignal hoher Impulsfolgefrequenz eine zusätzliche Einfügung von Impulsflanken bei nacheilendem Taktsignal ■und eine Verringerung der Impulsflanken des Teilersignals bei einem voreilenden Taktsignal ermöglicht.

Erfindungsgemäß ist eine Schalt stufe vorgesehen, die in Abhängigkeit vom Diskriminatorsignal eine erste bzw. zweite Schaltstellung einnimmt, bei der Teile des Teilersignals über einen ersten Kanal und über einePolaritätsumkehrstufe bzw. über einen zweiten Kanal dem Eingang eines weiteren Frequenzteilers zugeführt v/erden,· von dessen Ausgang das Taktsignal abgegeben wird.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß sie auch dann eine Einfügung von zusätzlichen Impulsflanken zwischen zwei Impulsen eines Teilersignals ermöglicht, wenn das Teilersignal eine relativ hohe Impulsfolgefrequenz hat. Dieser Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung wird dadurch ermögicht, daß nicht wie mit bekannten Schaltungsanordnungen zwischen zwei vorhandenen Impulsflanken des Teilersignals zwei weitere Impulsflanken eines zusätzlichen Impulses eingefügt werden, sondern daß zwischen die zwei Impulsflanken des Teilersignals an zwei Stellen jeweils eine einzige Impulsflanke eingefügt wird.

Wenn die Phasenlage des Taktsignals nicht nur in voreilender Richtung sondern auch in nacheilender Richtung verschoben werden soll, dann ist es zweckmäßig, die Umschaltung der Schaltstufe zwischen zwei Impulsflanken des Teilersignals vorzunehmen, wenn das Binärsignal gegenüber dem Taktsignal voreilt, wogegen die Umschaltung der Schaltstufe gleichzeitig mit einer Impulsflanke des Teilersignals erfolgen ;soll, wenn das Binärsignal gegenüber.dem Taktsignal nacheilt.

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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Polaritätsumkehrstufe ein Exklusiv-QDER-Gatter vorgesehen, dein eingangs das Teiler signal und das Diskriminatorsignal zugeführt werden und dessen Ausgang an den -weiteren Frequenzteiler angeschlossen ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 8 beschrieben, wobei in mehreren Figuren dargestellte·gleiche. Gegenstände mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet' sind.
Es zeigen:

Fig. 1 ein Datenubertragungssystem in schematiseher Darstellung ,

Fig. 2 einige TeJLersignale, die zur Gewinnung von Taktsignalen verwendet werden,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung in prinzipieller Darstellung, mittels der die Phasenlage eines Taktsignals änderbar ist,

Fig.' 4 ein Ausführungsbeispiel einer auch in Fig. 1 schematisch dargestellten Synchronisiereinrichtung,und Fig. 5, 6, 7, 8 Signale, die beim Betrieb der- in. Fig. 4 " dargestellten Synchronisiereinrichtung auftreten.

Das in Fig. 1 dargestellte Datenübertragungssystem besteht aus der Datenquelle DQ, aus dem Sender SE, aus der Übertragungsstrecke ST, dem Empfänger EM, der Datensenke DS, ferner aus dem Oszillator OS, dem Frequenzteiler FT1 und der Synchronisiereinrichtung SY. Die Datenquelle DQ gibt das Signal A an den Sender SE ab, wo ein Träger nach einem der bekannten Modulationsverfahren moduliert und über die Übertragungsstrecke ST zum Empfänger EM übertragen wird. Im Empfänger EM erfolgt eine Demodulation, so daß wieder das Signal A rückgewonnen und der Datensenke DS zugeführt wird. Als Datensenke kann beispielsweise ein Datensichtgerät oder ein Lochstreifenstanzer vorgesehen sein.

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Unter Verwendung der Synchronisiereinrichtung SY wird ein Signal T abgeleitet, mit dem die Datensenke DS synchronisiert wird. Da sich im allgemeinen die Phasenlage des Signals A ändert, muß auch die Phasenlage des Signals T dauernd nachgeregelt werden. Das Signal T wird unter Verwendung von Frequenzteilern abgeleitet, wobei in ein Frequenzteilersignal entweder zusätzliche Impulsflanken eingeblendet oder vorhandene Impulsflanken unterdrückt werden, so daß eine Phasenverschiebung des Signals T bewirkt wird.

Die Fig. 2 zeigt einige Signale, anhand deren die Einblendung zusätzlicher Impulsflanken erläutert wird. Das Signal E wird einem nicht dargestellten Frequenzteiler zugeführt und mit dessen positiven Impulsflanken wird der Frequenzteilerangesteuert. In diesem Fall sind insgesamt vier positive Inipulsflanken wirksam, die zu den Zeitpunkten to, t4, t6 . und t8 auftreten. Bekanntlich kann zwischen die beiden Impulse E1 und E2 ein weiterer Impuls E5 eingeblendet werden, so daß nunmehr ab dem Zeitpunkt ti bis zum Zeitpunkt t1O insgesamt fünf positive Impulsflanken zur Verfügung stehen und eine Phasenverschiebung eines Teilersignals bewirkt wird.

Wenn die Impulsfolgefrequenz des Signals E bereits relativ hoch ist, dann ist es schwierig^ einen Impuls E5 zwischen zwei bereits vorhandene Impulse E1 und E2 einzublenden. Diese Schwierigkeiten können dadurch umgangen werden, daß zwischen den Impulsen E1 und E2 die Polarität des Signals E umgekehrt wird, so daß sich das Signal H1 ergibt. Dieses Signal H1 hat nun fünf positive Impulsflanken, die zu den Zeitpunkten tO, t3, t5, t? und t9 auftreten. Da ab dem Zeitpunkt ti bis zum Zeitpunkt t4 nach Einblendung des Impulses E5 insgesamt vier Impulsflanken auftreten, wogegen beim Signal H1 nur insgesamt drei Impulsflanken vorhanden sind, kann das Signal H1 auch dann noch erzeugt werden, wenn wegen

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der hohen Irapulsfol-gefrequen» des Signals E eine Einblendung des Impulses E5 schwierig ist. ■

Wird die Polarität gleichzeitig rait .einer Impulsflanke des Signals E umgekehrt, dann werden die Impulsflanken, die zur Steuerung eines nachfolgenden Frequenzteilers herangezogen werden können, vermindert. Wenn beispielsweise zum Zeitpunkt t4 die Polarität des Signals E umgekehrt wird, dann ergibt sich das Signal H2, das zu den Zeitpunkten to, t5, t7 undt9 hur insgesamt vier positive Impulsflanken aufweist.

Die Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung, mittelo der Impulsflanken in das Signal £ eingeblendet und Flanken des Signals E unterdrückt werden können. Diese Schaltungsanordnung besteht im Prinzip aus dem Diskriminator DIS, dem Schalter SW, der Steuerstufe SS, aus der Polaritätsumkehrstufe PU, dem ODER-Gatter ΟΛ und aus demFrequenzteiler FT. Der Schalter SW kann zwei Schaltstellungen einnehmen, wobei entweder die Kontakte a und k oder die Kontakte a und m leitend miteinander verbunden sind. Wenn der Schalter SW derart gesteuert wird, daß er ab deid Zeitpunkt to bis zum Zeitpunkt t3 die Kontakte a und ra leitend miteinander verbindet und ab dem Zeitpunkt t3 die Kontakte a und k leitend miteinander verbindet, dann wirdvom ODER-Gatter GA das Signal H1 an den Frequenzteiler FT abgegeben und das Signal T5 erzeugt. Die Polaritätsuinkehrstufe PU kehrt in diesem Fall dio Polarität" des über den Kanal KAI geleiteten Signals E ab dem Zeitpunkt t3 um.

Wenn die Schaltstufe SW derart gesteuert wird, daß sie ab dem Zeitpunkt to"bis zum Zeitpunkt t4 die Kontakte a, m an den Kanal KA2 anschaltet, ab dem Zeitpunkt t4 die Kontakte a und k leitend miteinander verbindet, dann ergibt sich das Signal H2, das unter Verwendung des Frequenztei-

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lers FT in das Signal T9 umgewandelt wird. Die Steuerstufe SS und der Schalter SW werden mit dem Diskrimlnatorsignal G gesteuert, das mit dem Diskriminator DIS erzeugt wird. ·.

Die Fig. h zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel SY1 der in Fig. prinzipiell dargestellten Synchronisiereinrichtung SY. Diese besteht aus den beiden Exklusiv-ODER-Gattern EX1 _f EX2, ferner aus den beiden Frequenzteilern FT2, FT und aus der Kippstufe KS. Die beiden Gatter EX1 und EX2 goben nur dann 1-Signale ab, wenn ihren Eingängen ungleiche Signale zugeführt werden. Der Frequenzteiler FT2 bewirkt eine Frequenzteilung im Verhältnis 2:1 und der Frequenzteiler FT3 bewirkt eine Frequenztellung im Verhältnis 4:1.

Die Kippstufe KS kann zwei stabile Zustände einnehmen und gibt vUhrend der Dauer ihres 0- bzw. 1-Zustandes ein O-
bzw. 1-Signal Über den Ausgang g ab. Ein überc^ng vom
O-Zustand in den 1-Zustand erfolgt immer dann, wenn am
Eingang a ein 1-Signal anliegt, und ata Eingang f eine negative Impulsflanke auftritt. Ein Übergang von 1-Zustand
zum O-Zustand erfolgt dann, wenn nm Eingang a ein O-Signal anliegt und am Eingang f eine negative Impulsflanke anliegt.

Die in Fig. 4 dargestellte Synchronisiereinrichtung SY1
zeichnet sich durch geringen technischen Aufwand aus,
weil einerseits das Gatter EX2 die Funktionen der in
Fig. 3 dargestellten Schaltstufe SS, dos Schalters SW,
der Polaritätsumkohrstufe PU und des Gatters GA erfüllt
und weil andererseits das Gatter EX1 und die Kippstufe KS in einfacher Weise den in Fig. 3 dargestellten Diskriminator DIS realisieren.

Die Fig. 5 zeigt das Signal A, dnc von dem in Fig. 1 dargestellten Empfänger EM empfangen wird. Die beiden Binärwerte des Signals Λ und anderer Binärsignale sind mit den

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.Bezugszeichen O und 1 gekennzeichnet. Die Daten werden mit dem Signal A im Rahmen eines durch die Zeitpunkte t17, t33, t49 vorgegebenen Bitrasters übertragen. Beispielsweise wird ab dem Zeitpunkt ti7 bis zum Zeitpunkt t33 ein 1-Wert und ab dem Zeitpunkt t33 bis zum Zeitpunkt t49 ein O-Wert übertragen.

Das Signal T dient zur Synchronisierung der in Fig. 1 dargestellten Datensenke DS und hat die richtige Phasenlage, wenn die positive Impulsflanke TT mit der positiven Impulsflanke A1 koinzidiert. Bei dieser Phasenlage des Signals T liegen die negativen Impulsflanken T2 bzw. T4 Jeweils in der Mitte des vorgegebenen Bitrasters, Im Zuge der Übertragung kann das Signal A phasenmäßig gegenüber dem Signal T verschoben werden, so daß sich die Signale A2 bzw. A4 ergeben, die in bezug auf das-Signal T voreilen bzw. nacheilen. Die Synchronisiereinrichtung SY hat die Aufgabe, in Abhängigkeit von den sich ändernden Flanken der Signale A2, A4 die Phasenlage des Signals T derart einzuregeln, daß dessen Impulsflanke T2 wieder in der Mitte der Impulse der Signale A2 und A4 liegt. Im eingeregelten Zustand koinzidiert dann die Impulsflanke T1 mit der Impulsflanke A3 bzw.' mit der Impulsflanke A5.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der in Flg. 4 dargestellten Synchronisiereinrichtung SY1 anhand der in den Figuren 6, 7 und 8 dargestellten Signale erläutert. Mit Fig. 6 wird zunächst vorausgesetzt, daß das Signal T die richtige Phasenlage in bezug auf das Signal A einnimmt. Die Figuren 6j 7 und 8 zeigen die teilweise auch in. Fig. dargestellten Signale in vergrößertem Maßstab.

Mit dem in Fig. 4 dargestellten Oszillator OS wird das Signal B an den Frequenzteiler FT1 abgegeben und von diesem wird durch Frequenzteilung das Signal C gewonnen, aus dem

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mit dem weiteren Frequenzteiler FT2 das Signal E abgeleitet wird. Das Gatter EX1 läßt mit T=O das Signal C ungehindert hindurch und kehrt die Polarität des Signals C mit T= 1 um. Auf diese Weise entsteht das Signal F, dessen Polarität zwischen den Zeitpunkten t17 und t27 bzw. t34 und t4i umgekehrt ist gegenüber der Polarität des Signals C-

Das Signal G ist vom Signal A und vom Signal F abhängig. Zum Zeitpunkt t19 wird mit A=1 und der negativen Impulsflanke des Signals F das Signal G=1 abgegeben. Ab dem Zeitpunkt t34 wird mit A=O und mit der negativen Flanke des Signals F das Signal G=O abgegeben. In Abhängigkeit vom Signal G wird die Polarität des Signals E zu den Zeitpunkten t19 und t34 umgekehrt, so daß das Signal H gebildet wird. Ab dem Zeitpunkt t17 wird mit der zweiten negativen Impulsflanke des Signals H zum Zeitpunkt t27 die Flanke T2 gebildet. Ab dem Zeitpunkt t27 wird mit der zweiten negativen Flanke des Signals H die Flanke T3 gebildet und ab dem Zeitpunkt t34 wird mit der zweiten negativen Flanke des Signals H die Elanke T4 gebildet. Die Flanke T2 sollte bereits zum Zeitpunkt t25 auftreten und die Flanke T3 zum Zeitpunkt t33. Mit der Flanke T4 wird jedoch diese Phasenverschiebung kompensiert, so daß die zur Zeit t4i auftretende Flanke T4 genau zu dem Zeitpunkt auftritt, wie sie gemäß Fig. 5 auftreten soll.

Mit Fig. 7 wird angenommen, daß anstelle des Signals A das Signal A2 empfangen wird, das gegenüber dem Signal T voreilt. Hinsichtlich der Signale B, C und E hat sich nichts •geändert. Vom Frequenzteiler FT wird nun das Signal T5 mit den Flanken T6, T7, T8 abgegeben und damit wird die Polarität des Signals F1 umgekehrt. In Abhängigkeit vom Signal F1 und vom Signal A2 wird das Signal G1 abgeleitet. In Abhängigkeit vom Signal G1 und vom Signal E

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wird das Signal H1 abgeleitet, aus dem wieder durch Frequenzteilung das Signal T5 gewonnen wird. Durch' die Nach- · regelung der Phase wurde die Flanke T8 an die Flanke A3 angenähert.

Die Fig. 8 bezieht sich auf den Fall, daß das Signal A4 verzögert auftritt gegenüber dem Signal A. Die Signale By C und E werden wie bereits beschrieben abgeleitet. Das Signal F2 ergibt sich aus den Signalen T9 und C, wobei "mit den Impulsflanken T1O, T11, TT2 die Polarität des Signals C geändert und das Signal F2 abgegeben wird; InAbhängigkeit vom Signal A4 und vom Signal F2 wird das Signal G2 abgegeben, das zusammen mit dem Signal E das Signal H2 auslöst. Es wird wieder- angenommen, daß zum Zeitpunkt t17 eine Flanke des Signals T9 auftritt. Nach zwei negativen Impulsflanken des Signals H2 ergibt sich die ■Flanke T11 und nach weiteren zwei negativen Impulsflanken ergibt sich die Flanke TT2. Während die E'lanke T10 noch sehr wesentlich gegenüber der Flanke A5 voreilt, ist die Flanke T11 bereits gegen die zur Zeit t29 auftretende Mitte des' Signals A4 angenähert. " . .

6 Patentansprüche

8 Figuren ' .

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Claims

- 10 Patentansprüche

Schaltungsanordnung zur Regelung der Phasenlage eines . Taktsignals, das mit einem Frequenzteiler aus einem Teilersignal gewonnen wird, wobei in Abhängigkeit von der Phasenlage eines Binärsignals ein Diskriminatorsignal abgeleitet und Impulsflanken des Teilersignals unterdrückt oder Impulsflanken zum Teilersignal hinzugefügt werden, dadurch gekennzei.chn-et, daß eine Schaltstufe (SW, SS) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit vom Diskriminatorsignal (G) eine erste bzw. zweite Schaltstellung einnimmt, bei der Teile des Teilersignals (E) über einen ersten Kanal (KA1) und über eine Polaritätsumkehrstufe (PU) bzw. über einen zweiten Kanal (KA2) dem Eingang des Frequenzteilers (FT3) zugeführt werden, von dessen Ausgang das Taktsignal (T, T5,' T-9) abgegeben wird (Fig. 3).
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e kennz e i chn et,:, daß mit dem Diskriminatorsignal (G) die Umschaltung der Schaltstufe (SW) zwischen zwei Impulsflanken (E1/E2, E3/E4) des Teilersignals (E) erfolgt, wenn das Binärsignal (A2) gegen das Taktsignal (T) voreilt (Fig. 2).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Diskriminatorsignal (G) die Umschaltung der Schaltstufe (SW) gleichzeitig mit zwei Impulsflanken des Teilersignals (E) erfolgt, wenn das Binärsignal (A4) gegen die Taktimpulse (T) nacheilt (Fig. 2).
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Diskriminator (DIS) vorgesehen ist, .der das Diskriminatorsignal (G) in Abhängigkeit von den Impulsflanken des Binärsignals (A) derart erzeugt,

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daß bei voreilenden bzw. nacheilenden Flanken (A3 bzw. A5) des Binärsignals (A) eine Flanke des Diskriminatorsignals (G) mit einer Flanke des Teilersignals (E) nicht koinzidiert bzw. koinzidiert.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß als Polaritätsumkehrstufe ein Exklusiv-ODER-Gatter (EX2) ,vorgesehen ist, dem eingangs das Teilersignal (E) und das Diskriminatorsignal (G) zugeführt werden und dessen Ausgang an den weiteren Frequenzteiler
(FT3) angeschlossen ist.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 4, dadurch
g ek e.nnze i c hne t, daß das Teilersignal (E) mit Hilfe eines zusätzlichen Frequenzteilers (FT1) und einem
von diesem zusätzlichen Frequenzteiler (FTl) abgegebenen
weiteren Teilersignal (C) erzeugt wird, daß das weitere
Teilersignal (C) und das Taktsignal (T) den Eingängen eines -weiteren Exklusiv-ODER-Gatters (EX1) zugeführt werden, dessen Ausgang an einen ersten Eingang (f) einer Kippstufe (KS) angeschlossen ist, daß das Binärsignal (A) einem weiteren
Eingang (a) der Kippstufe (KS) zugeführt wird und von deren Ausgang (g) das Diskriminatorsignal (G) abgegeben wird.

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