DE2354072C3 - Schaltungsanordnung zur Regelang der Phasenlage eines Taktsignals - Google Patents

Description

weitere Exkliisiv-ODER-Gatter eine zweite Schaltstufe derart angesteuert, daß die Polarität des Teilersignals immer dann nicht geändert wird, wenn ein Binärwechsei des Binärsignals mit einem O-Wert des Taktsignals koinzidiert, wogegen die Polarität des Teilersignals immer dann umgekehrt wird, wenn während eines Binärwertwechsels des Binärsignals ein 1-Wert des Taktsignals auftritt Auf diese Weise wird die Phasenlage des Taktsignals entweder um eine halbe Periode verzögert oder aber um eine halbe Periode vorverlegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die durch Unterdrükken vor Impulsflanken eines Teilersignals oder durch Hinzufügen von Impulsflanken zum Teilersignal die Phasenlage eines Taktsignals in Abhängigkeit von der Phasenlage eines Binärsignals regelt und die mit einem vergleichsweise geringen technischen Aufwand verläßlich arbeitet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Oszillatorsignal und das Taktsignal einem ersten Exklusiv-ODER-Gatter zugeführt sind, dessen Ausgang an einen Takieingang einer bistabilen Kippstufe angeschlossen ist, daß d? Binärsignal einem Setzeingang der Kippstufe zugeführt ist und diese Kippstufe über ihren Ausgang ein Signal abgibt, das die erste — nach einem Binärwertwechsel des Binärsignals auftretende — Impulsflanke am Takteingang signalisiert, daß das Oszillatorsignal dem Frequenzteiler zugeführt ist, der eine Frequenzteilung im Verhältnis 2 :1 bewirkt und der über seinen Ausgang das Teilersignal an einen Eingang eines zweiten Exklusiv-ODER-Gatters abgibt, daß der Ausgang der Kippstufe an einen zweiten Eingang des zweiten Exklusiv-ODER-Gatters angeschlossen ist und daß der Ausgang des zweiten Exklusiv-ODER-Gatters an den weiteren Frequenzteiler angeschlossen ist, von dessen Ausgang das Taktsignal abgegeben wird.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich durch relativ geringen technischen Aufwand aus. weil sie nur aus zwei Exklusiv-ODER-Gattern, aus einer Kippstu'e und aus zwei Frequenzteilern besteht und insbesondere der bei der bekannten Schaltungsanordnung vorgesehene erste Schalter, ferner die ebenfalls dort vorgesehene erste Steuerstufe nicht erforderlich ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der F i g. 1 bis 8 besc.irieben, wobei in mehreren Figuren dargestellte gleiche Gegenstände mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es zeigt

Fig. 1 ein Datenübertragungssystem in schematischer Darstellung,

F i g. 2 einige Teilersignale, die zur Gewinnung von Taktsignalen verwendet werden.

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

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel einer auch in F i g. 1 schematisch dargestellten Synchronisiereinrichtung und

F i g. 5, 6, 7, 8 Signale, die beim Betrieb der in F i g. 4 dargestellten Synchronisiereinrichtung auftreten.

Das in F i g. 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 FTl und der Synchronisiereinrichtung SY. Die Datenquelle DQ gibt das Signal A an den Sender S£ab, wo ein Träger nach einem der bekannten Modulationsverfahren möbliert und über die Übertragungsstrecke .STzum Empfänger EM übertragen wird. Im Empfänger EM erfolgt eine Demodulation, so daß wieder das Signal A rückgewonnen und der Da'.ensenke DSzugeführt wird. Als Datensenke kann beispielsweise ein Datensichtgerät oder ein Lochstreifenstanzer vorgesehen sein.

Unter Verwendung der Synchronisiereinrichtung SY wird ein Signal Tabgeleitet, mit dem die Datensenke DS synchronisiert wird. Da sich im allgemeinen die

so Phasenlage des Signals A ändert, muß auch die Phasenlage des Signals Tdauernd 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 £wird einem nicht dargestellten Frequenz-

teiler zugeführt, und mit dessen positiven Impulsflanken wird der Frequenzteiler angesteuert. I»· iiesem Fall sind insgesamt vier positive Impulsflanken ivirfcsam, die zl den Zeitpunkten fO, f4. (6 und IS auftreten. Bekanntlich kann zwischen die beiden Impulse Ei und £2 ein weiterer Impuls E5 eingeblendet werden, so daß nunmehr ab dem Zeitpunkt 11 bis zum Zeitpunkt 110 insgesamt fünf positive Impulsflanken zur Verfugung stehen und eine Phasenverschiebung eines Teilersignah bewirkt wird.

Wenn die Impulsfolgefrequenz des Signals E bereits relativ hoch ist, dann ist es schwierig, einen Impuls £5 zwischen zwei bereits vorhandene Impulse £1 und £2 einzublenden. Diese Schwierigkeiten können dadurch umgangen werden, daß zwischen den Impulsen £1 und £2 die Polarität des Signals £ umgekehrt wird, so daß sich das Signal H1 ergibt. Dieses Signal H1 hat nun fünf positive Impulsflanken, die zu den Zeitpunkten r0. /3. / 5,17 und 19 auftreten. Da ab dem Zeitpunkt 11 bis zum Zeitpunkt i4 nach Einblendung des Impulses £5 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 der hohen Impulsfolgefrequenz des Signals £ eine Einblendung des Impulses £5 schwierig ist.

Wird die Polarität gleichzeitig mit einer Impulsflanke des Signals £ umgekehrt, dann werden die Impulsflanken, die zur Steuerung eines nachfolgenden Frequenzteilers herangezogen werden können, vermindert.

Wenn beispielsweise zum Zeitpunkt f4 die Polarität des Signals £ umgekehrt wird, dann ergibt sich das Signal H 2. das zu den Zeitpunkten r0. /5. f7 und f9 nur

insgesamt vier positive Impulsflanken aufweist.

Die F i g. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung, mittels

der Impulsflanken in das Signal £ eingeblendet und Flanken des Signal £ unterdrückt werde?, können. Diese Schaltungsanordnung besteht im Prinzip aus dem Diskriminator D/5. dem Schalter SW, der Steuerstufe SS, aus der Polaritätsumkehrstufe PU, dem ODER-Gat ter GA und aus dei . Frequenzteiler FT. Der Schalter SW kann zwei Schaltstellungen einnehmen, wobei entweder die Kontakte a und /coder die Kontakte a und m leitend miteinander verbunden sind. Wenn der Schalter SW derart gesteuert wird, daß er ab dem

b'i Zeitpunkt /0 bis zum Zeitpunkt (3 die Kontakte a und m leitend miteinander verbindet und ab dem Zeitpunkt (3 die Kontakte a und k leitend miteinander verbindet, dann wird vom ODER-Gatter GA das Sienal H1 an den

Frequenzteiler FT abgegeben und das Signal 75 erzeugt. Die Polaritätsumkehrstufe PU kehrt in diesem Fall die Polarität des über den Kanal KA 1 geleiteten Signals E ab dem Zeitpunkt 13 um.

Wenn die Schaltstufe SW derart gesteuert wird, daß sie ab dem Zeitpunkt /0 bis zum Zeitpunkt /4 die Kontakte a, m an den Kanal KA 2 anschaltet, ab dem Zeitpunkt /4 die Kontakte a und k leitend miteinander verbindet, dann ergibt sich das Signal H 2, das unter Verwendung des Frequenzteilers FT in das Signal T9 umgewandelt wird. Die Steuerstufe SS und der Schalter SW werden mit dem Diskriminatorsignal G gesteuert, das mit dem Diskriminator D/Serzeugt wird.

Die Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel SYi der in Fig 3 prinzipiell dargestellten Synchronisiereinrichlung SY. Diese besteht aus den beiden Exklusiv-ODER-Gattern EX 1, EX2, ferner aus den beiden Frequenzteilern FT2, FT und aus der Kippstufe KS. Die beiden CV < .,τ,Λ f7V> „„

nur Atnn

wenn ihren F.ingängen ungleiche Signale zugeführt werden. Der Frequenzteiler FT2 bewirkt eine Frequenzteilung im Verhältnis 2:1, und der Frequenzteiler FT3 bewirkt eine Frequenzteilung im Verhältnis 4 : I.

Die Kippstufe KS kann zwei stabile Zustände einnehmen und gibt während der Dauer ihres 0- bzw. I -Zustandes ein 0- bzw. 1 -Signal über den Ausgang g ab. Ein Übergang vom 0-Zustand in den 1-Zustand erfolgt immer dann, wenn am Eingang a ein 1 -Signal anliept und am Eingang /eine negative Impulsflanke auftritt. Ein Übergang vom !-Zustand zum 0-Zustand erfolgt dann, wenn am Eingang a ein 0-Signal anliegt und am Eingang /"eine negative Impulsflanke anliegt.

Die in Fig.4 dargestellte Synchronisiereinrichtung SKI zeichnet sich durch geringen technischen Aufwand aus, weil einerseits das Gatter EX 2 die Funktionen der in F i g. 3 dargestellten Schaltstufe SS, des Schalters SW, der Polaritätsumkehrstufe PU und des Gatters GA erfüllt und weil andererseits das Gatter EX1 und die Kippstufe KS in einfacher Weise den in F i g. 3 dargestellten Diskriminator DAS realisieren.

Die F i g. 5 zeigt dasJSignal A, das von dem in F i g. 1 dargestellten Empfänger EM empfangen wird. Die beiden Binärwerte des Signals A und anderer Binärsignale sind mit den Bezugszeichen 0 und 1 gekennzeichnet. Die Daten werden mit dem Signal A im Rahmen eines durch die Zeitpunkte /17, f33, /49 vorgegebenen Bitrasters übertragen. Beispielsweise wird ab dem Zeitpunkt /17 bis zum Zeitpunkt /33 ein 1-Wert und ab dem Zeitpunkt /33 bis zum Zeitpunkt / 49 ein 0-Wert übertragen.

Das Signal Tdirnt zur Synchronisierung der in F i g. 1 dargestellten Datensenke DS und hat die richtige Phasenlage, wenn die positive Impulsflanke Tl mit der positiven Impulsflanke A1 koinzidiert. Bei dieser Phasenlage des Signals T liegen die negativen Impulsflanken T2 bzw. 74 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 A 2 bzw. A 4 ergeben, die in bezug auf das Signal Tvoreiien bzw. nacheilen. Die Synchronisiereinrichtung SY hat die Aufgabe, in Abhängigkeit von den sich ändernden Flanken der Signale A 2, A 4 die Phasenlage des Signals T derart einzuregeln, daß dessen Impulsflanke T2 wieder in der Mitte der Impulse der Signale A 2 und A 4 liegt. Im geregelten Zustand koinzidiert dann die Impulsflanke Ti mit der Impulsflanke A 3 bzw. mit der Impulsflanke A 5.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der in Fig. 4 dargestellten Synchronisiereinrichtung SY1 anhand der in den Fi g. 6,7 und 8 dargestellten Signale erläutert. Mit F i g. 6 wird zunächst vorausgesetzt, daß das Signal Tdie richtige Phasenlage in bezug auf das Signal A einnimmt. Die F i g. 6, 7 und 8 zeigen die teilweise auch in F i g. 5 dargestellten Signale in vergrößertem Maßstab.

Mit dem in Fig.4 dargestellten Oszillator OS wird das Signal Ban den Frequenzteiler FTl abgegeben, und von diesem wird durch Frequenzteilung das Signal C gewonnen, aus dem mit dem weiteren Frequenzteiler FT2 das Signal fabgeleitet wird. Das Gatter EX 1 läßt mit T=O das Signal C ungehindert hindurch und kehrt die Polarität des Signals C'mit T= I um. Auf diese Weise entsteht das Signal F, dessen Polarität zwischen den Zeitpunkten 117 und /27 bzw. /34 und /41 umgekehrt ist gegenüber der Polarität des Signals C.

Das Signal G ist vom Signal A und vom Signa! F .,i,i,;i„,.;„ Zurr; Zsii^urik! ,'!9 v.ird '",:'. /\—\ ur.d der negativen Impulsflanke des Signals Fdas Signal G=I abgegeben. Ab dem Zeitpunkt /34 wird mit A = O und mit der negativen Flanke des Signals Fdas Signal G = O abgegeben. In Abhängigkeit vom Signal G wird die Polarität des Signals Ezu dun Zeitpunkten /19 und /34 umgekehrt, so daß das Signal //gebildet wird. Ab dem Zeitpunkt /17 wird mit der zweiten negativen Impulsflanke des Signals H zum Zeitpunkt /27 die Flanke 7 2 gebildet. Ab dem Zeitpunkt / 27 wird mit der zweiten negativen Flanke des Signals H die Flanke Γ3 gebildet und ab dem Zeitpunkt / 34 wird mit der zweiten negativen Flanke des Signals H die Flanke Γ4 gebildet. Die Flanke 72 sollte bereits zum Zeitpunkt /25 auftreten und die Flanke 73 zum Zeitpunkt / 33. Mit der Flanke 74 wird jedoch diese Phasenverschiebung kompensiert, so daß die zur Zeit /41 auftretende Flanke 74 genau zu dem Zeitpunkt auftritt, wie sie gemäß F i g. 5 auftreten soll.

Mit Fig.7 wird angenommen, daß anstelle des Signals A das Signal A 2 empfangen wird, das gegenüber dem Signal 7voreilt. Hinsichtlich der Signale B, Cund F. hat sich nichts geändert. Vom Frequenzteiler FTwird nun das Signal 75 mit den Flanken 76, 77, 78 abgegeben, und damit wird die Polarität des Signals Fl umgekehrt. In Abhängigkeit vom Signal Fl und vom Signal A 2 wird das Signal G1 abgeleitet. In Abhängigkeit vom Signal G1 und vom Signal E wird das Signal A/l abgeleitet, aus dem wieder durch Frequenzteilung das Signal 75 gewonnen wird. Durch die Nachregelung der Phase wurde die Flanke 78 an die Flanke A 3 angenähert.

Die F i g. 8 bezieht sich auf den Fall, daß das Signal A 4 verzögert auftritt gegenüber dem Signal A. Die Signale B, C und E werden wie bereits beschrieben abgeleitet. Das Signal F2 ergibt sich aus den Signalen 79 und C, wobei mit den Impulsflanken 710, 711, 712 die Polarität des Signals Cgeändert und das Signal F2 abgegeben wird. In Abhängigkeit vom Signal A 4 und vom Signal F2 wird das Signal G 2 abgegeben, das zusammen mit dem Signal fdas Signal H 2 auslöst Es wird wieder angenommen, daß zum Zeitpunkt /17 eine Flanke des Signals 79 auftritt Nach zwei negativen Impulsflanken des Signals H2 ergibt sich die Flanke 711 und nach weiteren zwei negativen Impulsflanken ergibt sich die Flanke 712. Während die Flanke 710 noch sehr wesentlich gegenüber der Flanke A 5 voreilt, ist die Flanke 711 bereits gegen die zur Zeit /29 auftretende Mitte des Signals A 4 angenähert.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Regelung der Phasenlage eines Taktsignals in Abhängigkeit von der Phasenlage eines Binärsignals, wobei mit Hilfe eines Oszillators ein Oszillatorsignal erzeugt wird, aus dem mit einem Frequenzteiler ein Teilersignal gewonnen wird, wobei mit Hilfe des Teilersignals und mit Hilfe eines weiteren Frequenzteilers das Taktsignal abgeleitet wird und wobei durch Unterdrückung von Impulsflanken des Teilersignals oder durch Hinzufügen von Impulsflanken zum Teilersignal die Phasenlage des Taktsignals geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Oszillatorsignal (C) und das Taktsignal (T) einem ersten Exklusiv-ODER-Gatter (EXi) zugeführt sind, dessen Ausgang an einen Takteingang (f) einer bistabilen Kippstufe (KS) angeschlossen ist, daß das Binärsignal (A) einem Setzeingang (a)der Kippstufe (KS) zugefO^rt ist und diese Kippstufe (KS) über ihren Ausgang (g) ein Signal (G) abgibt, das die erste — nach einem Binärwechsel des Binärsignals (A) auftretende — Impulsflanke am Takteingang (f) signalisiert, daß das Oszillatorsignal (C) dem Frequenzteiler (FT2) zugeführt ist, der eine Frequenzteilung im Verhältnis 2 :1 bewirkt und der über seinen Ausgang das Teilersignal (E) an einen Eingang eines zweiten Exklusiv-ODFR-Ciatters (EX 2) abgibt, daß der Ausgang (g) der Kippstufe (KS) an einen zweiten Eingang des zweiten Exklusiv-ODER-Gatters (EX 2) angeschlossen ist und daß der Ausgang des zweiten Exklusiv-ODER-Gatters (EX 2) an den v/eitere . Frequenzteiler (FT) angeschlossen ist, von dss^en Ausgang das Taktsignal ^abgegeben wird (F \gj .

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Phasenlage eines Taktsignals in Abhängigkeit von der Phasenlage eines Binärsignals, wobei mit Hilfe eines Oszillators ein Oszillatorsignal erzeugt wird, aus dem mit einem Frequenzteiler ein Teilersignal gewonnen wird, wobei mit Hilfe des Teilersignals und mit Hilfe eines weiteren Frequenzteilers das Taktsignal abgeleitet wird und wobei durch Unterdrückung von Impulsflanken des Teilersignals oder durch Hinzufügen von Impulsflanken zum Teilersignal die Phasenlage des Taktsignals geregelt wird. Mit dem Binärsignal können beispielsweise Daten im Rahmen eines Bitrasters übertragen werden, wobei empfangsseitig mit Hilfe des Taktsignals ein Datenendgerät synchronisiert wird.

   Bekanntlich wird zur Erzeugung eines Taktsignals in vielen Fällen unter Verwendung eines Oszillators ein Oszillatorsignal erzeugt, und daraus wird durch Frequenzteilung ein Teilersignal abgeleitet, aus dem in weiterer Folge das Taktsignal gewonnen wird. Wenn die Phasenlage des Täktsignäls 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 schwierig, zwischen die einzelnen Impulse des Teilersignals weitere Impulse einzufügen.

   Die DE-PS 22 57 993 bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines geregelten Taktes der Frequenz Γε aus einem höherfrequenten Hilfstakt /"« und einem empfangenen Takt der Frequenz f_s für nicht ganzzahlige Verhältnisse von /V und 4 bei dem in Abhängigkeit von einem Korrektursignal, das aus dem Phasenvergleich zwischen dem Hilfstakt und dem empfangenen Takt gewonnen wird, einzelne Impulse des höherfrequenten Hilfstaktes aus- bzw. eingeblendet werden und aus dem

   ίο so entstandenen korrigierten Takt durch einfache Frequenzteilung der geregelte Takt abgeleitet wird, insbesondere für die empfangsseitige Taktrückgewinnung von mehreren, sendeseitig zu einem Zeitvielfach höherer Ordnung zusammengefaßten Zeitvielfachsyste men.

   Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des höherfrequenten Hilfstaktes /« um einen konstanten Betrag verschieden von einem ganzzahligen Vielfachen der Frequenz /Έ gewählt wird, so daß auch bei Sollfrequenz der Generatoren für den empfangenen Takt und den höherfrequenten Hilfstakt eine bestimmte Anzahl von Impulsen des höherfrequenten Hilfstaktes je nach der Richtung der vorgegebenen Frequenzabweichung entweder ausgeblendet oder eingeblendet werden müssen, um danach durch Frequenzteilung den geregelten Takt der Frequenz f_Ezu erhalten.

   Dieses Verfahren ist außerdem dadurch gekennzeichnet, daß zur empfang sseitigen Taktrückgewinnung von mehreren sendeseitig zu einem Zeitvielfach höherer Ordnung zusammengefaßten Zeitvielfachsystemen das Korrektursignal aus einem Phasenvergleich mit dem empfangenen Multipiextakt f_s gewonnen wird und daß zur Trennung des Phasenvergleichs von der Korrektur neben den beiden für den Phasenvergleich vorgesehe nen Torschaltungen ein Flipflop verwendet wird, der das Ergebnis des Phasen vergleichs speichert.

   Die US-Patentschrift 37 55 748 betrifft eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Phasenlage eines Taktsignals in Abhängigkeit von der Phasenlage eines Binärsignals. Dabei wird mit Hilfe cnes Oszillators ein Oszillatorsignal erzeugt und einerseits über einen Inverter und andererseits direkt je einem Kontakt eines ersten Schalters zugeführt, der mit Hilfe einer ersten Steuerstufe, bestehend aus mehreren Flipflops gesteuert wird. Dieser ersten Steuerstufe wird einerseits ein Binärsignal und andererseits das Oszillatorsignal zugeführt. Damit wird der erste Schalter derart gesteuert, daß die Polarität des Oszillatorsignals immer dann umgekehrt wird, wenn eine Flanke dieses Signals mit einer Flanke des Binärsignals koinzidiert. Auf diese Weise wird vom ersten Schalter ein phasenverschobenes Oszillatorsignal abgegeben, dessen Impulsflanken nach Auftreten eines Binärwertwechsels des Binärsignals um eine halbe Periodendauer zurückversetzt sind. Das phasenverschobene Oszillatorsignal wird einem Frequenzteiler zugeführt, der mit einem Teilungsverhältnis von 2 :1 arbeitet und über seinen Ausgang ein Teilersignal abgibt, dessen Rechteckimpulse immer dann breiter sind als die übrigen, wenn gleichzeitig ein Binärwechsel des Binärsignals aufgetreten ist. Das Teilersignal wird einerseits direkt und andererseits über einen weiteren Inverter einem zweiten Schalter, bestehend aus einem Exklusiv-ODER-Gatter, zugeführt, das mit Hilfe einer zweiten Schaltstufe gesteuert wird.

   Dabei ist der Ausgang des zweiten Schalters an einen weiteren Frequenzteiler angeschlossen, über dessen Ausgang ein Taktsignal abgegeben wird. Mit diesem Taktsignal und mit dem Oszillatorsignal wird über zwei