DE2454108B1

DE2454108B1 - Schaltungsanordnung zum abgleich eines zweidraht-vollduplex-datenuebertragungssystems

Info

Publication number: DE2454108B1
Application number: DE19742454108
Authority: DE
Inventors: Adolf Haass
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-11-14
Filing date: 1974-11-14
Publication date: 1976-05-13
Also published as: DK146839B; AT346397B; SE7512747L; SE402039B; CH594326A5; BE835602A; DK512175A; FR2291655A1; US4052556A; DK146839C; NL7513136A; ZA755746B; IT1048835B; FR2291655B1; BR7507506A; ATA762375A; DE2454108C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Abgleich eines Zweidraht-Vollduplex.-Datenübertragungssystems, bei dem ein Sender und ein Empfänger einer Station über zwei Leitungen mit einem weiteren Sender und einem weiteren Empfänger einer anderen Station verbunden ist, wobei die Sender Datensignale abgeben, die über die Leitungen zum Empfänger der anderen Station übertragen werden und wobei die Sender über je einen Nachbildungskreis, bestehend aus einer Zeitstufe mit einstellbarer Zeitkonstanten und einer Amplitudenstufe einstellbarer Dämpfung und/oder Verstärkung, mit dem eigenen Empfänger verbunden sind. Dabei ist der vom Sender über den Nachbildungskreis zum eigenen Empfänger fließende Strom gleich dem Strom, der vom Sender über die Leitungen zum eigenen Empfänger fließt.

Mit einem bekannten Zweidraht-Vollduplex-Datenübertragungssystem werden Daten über zwei Leitungen von einer ersten Station zu einer zweiten Station und umgekehrt von der zweiten Station zur ersten Station übertragen. Beide Stationen besitzen je einen Sender und je einen Empfänger und mehrere Widerstände, die in Form einer Brückenschaltung angeordnet sind. Ein erster und ein zweiter gleich groß bemessener Widerstand bilden einen ersten und einen zweiten Brückenwiderstand. Ein dritter Brückenwiderstand wird durch die Leitungen und durch die an die Leitungen angeschlossenen Bauteile der anderen Station gebildet. Ein vierter Brückenwiderstand ist als Leitungsnachbildungswiderstand ausgebildet und muß derart abgeglichen werden, daß er dem dritten Brückenwiderstand gleicht. Der Sender ist an den Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Brückenwiderstandes und an den Verbindungspunkt des dritten und des vierten Brückenwiderstandes in die Brückendiagonale eingeschaltet. Der Empfänger ist an die beiden verbleibenden Diagonalpunkte angeschaltet. Eine gleichzeitige Übertragung von Daten in beiden Richtungen ist insbesondere bei Gleichstromtastung mit niedrigem Sendepegel nur dann möglich, wenn mit Hilfe der Leitungsnachbildungswiderstände die Leitung möglichst genau nachgebildet wird, so daß beim Betrieb des Senders der eigene Empfänger nicht gestört wird.

Bekannte Leitungsnachbildungswiderstände werden aus mehreren parallel geschalteten Zeitkonstantengliedern mit einstellbaren Kondensatoren und Widerständen gebildet. Bei Änderung der Kapazität einer der Kondensatoren und bei Änderung der Widerstände wird nicht nur die Zeitkonstante des betreffenden Zeitkonstantengliedes verändert, sondern auch die Amplitudencharakteristik des Leitungsnachbildungswiderstandes. Durch die gegenseitige Beeinflussung der einzustellenden Kondensatoren und Widerstände ist der gewünschte Abgleich zeitraubend und erfordert ein länger dauerndes iteratives Verfahren. Dieses Verfahren hat somit den Nachteil, daß es nur von geschultem Personal durchführbar ist. Die veränderbaren Kapazitäten werden im allgemeinen mit Festkondensatoren in Verbindung mit Stufenschaltern realisiert, wozu ein relativ großer technischer Aufwand erforderlich ist.

Die deutsche Auslegeschrift 20 45 654 offenbart einen Leitungsnachbildungswiderstand, der im wesentlichen aus einem Kondensator und einem ersten Potentiometer bestehenden Differenzierglied, ferner aus einem zweiten Potentiometer und einem dritten Potentiometer gebildet wird. Das zweite Potentiometer ist parallel zum ersten Potentiometer geschaltet und das dritte Potentiometer ist parallel zum Differenzierglied geschaltet. Mit Hilfe des Differenziergliedes und insbesondere unter Verwendung des ersten Potentiometers wird die Zeitkonstante des nachzubildenden Signals eingestellt. Mit Hilfe des zweiten Potentiometers wird die Amplitude des nachzubildenden Signals eingestellt, und mit Hilfe des dritten Potentiometers wird der Gleichspannungsanteil des nachzubildenden Signals eingestellt. Bei diesem bekannten Leitungsnachbildungswiderstand wird die Amplitudeneinstellung von der Zeitkonstanteneinstellung entkoppelt, so daß der Abgleich einfacher durchführbar ist als bei dem bekannten Leitungsnachbildungswiderstand, der aus mehreren parallelgeschalteten Zeitkonstantengliedern mit einstellbaren Kondensatoren und Widerständen gebildet wird.

Der gemäß der deutschen Auslegeschrift 20 45 654 bekannte Leitungsnachbildungswiderstand hat jedoch den Nachteil, daß durch Verstellung der Amplitude und durch Verstellung der Zeitkonstante nur eine relativ ungenaue, nach einer e-Funktion verlaufende Nachbildung möglich ist, wogegen der Leitungsstrom ab dem Einschalten schneller abfällt als gemäß einer e-Funktion.

Die gemäß der DT-AS 20 45 654 bekannte Nachbildungsschaltung hat aber noch den weiteren Nachteil, daß die Nachbildung umso fehlerhafter ist, je länger die nachzubildende Leitung ist. Ein Ersatzschaltbild einer Leitung besteht je aus einer umso größeren Anzahl von hintereinandergeschalteten ÄC-Gliedern, je länger die Leitung ist. Da gemäß der DT-AS 20 45 654 eine Signalform gemäß einer einzigen e-Funktion erzeugt wird, resultiert eine relativ fehlerhafte Abgleichung.

Die gemäß der DT-AS 20 45 654 bekannte Schaltungsanordnung muß zum möglichst genauen Abgleich mit einem Oszillographen abgeglichen werden. Aus der Kenntnis dieses Fehlers ist aber nicht unmittelbar ersichtlich, ob zur Reduzierung dieses Fehlers die Zeitkonstante oder die Amplitude geändert werden muß. Die betreffenden Potentiometer müssen daher versuchsweise so lange verdreht werden, bis der Fehler möglichst klein wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schaltungsanordnung zum Abgleich eines Zweidraht-Vollduplex-Datenübertragungssystems anzugeben, das sich schneller als bisher, genauer als bisher und mit geringerem technischen Aufwand abgleichen läßt.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Brückenschaltungen nicht nur dann abgeglichen sind, wenn die Leitungsnachbildungswiderstände gleich den durch die Leitungen gebildeten Widerständen sind, sondern immer dann, wenn ein über die Leitungen zum Empfänger der eigenen Station fließender Strom gleich ist dem Strom, der über den Leitungsnachbildungswiderstand zum Empfänger der eigenen Station fließt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Zeit- und Amplitudenstufe in Serie liegen, die Zeitstufe eine vorgegebene Zeitkonstante aufweist und mehrere derartige Serienkombinationen parallel ge-

schaltet sind.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß sie schneller abgleichbar ist als der bekannte Leitungsnachbildungswiderstand, der aus mehreren parallelgeschalteten Zeitkonstantengliedern mit einstellbaren Kondensatoren und Widerständen gebildet wird. Dies deshalb, weil bei einer Änderung der Dämpfung und/oder der Verstärkung einer der Amplitudenstufen nur ein vorgegebener Zeitbereich betroffen wird und nicht der ganze Zeitbereich der nachzubildenden Charakteristik. Trotz dieses schnellen Abgleichs kann mit Hilfe mehrerer, parallelgeschalteter Serienkombinationen ein ebenso genauer Abgleich erzielt werden wie mit Hilfe des bekannten Leitungsnachbildungswiderstandes, der aus mehreren parallelgeschalteten Zeitkonstantengliedern mit einstellbaren Kondensatoren und Widerständen gebildet wird. Insbesondere können auf diese Weise mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung auch relativ lange Leitungen genau nachgebildet werden. Im Vergleich zur Schaltungsanordnung gemäß der DT-AS 20 45 654 zeichnet sich die vorliegende Erfindung dadurch aus, daß sie einen relativ genauen Abgleich ermöglicht, weil nicht nur ein einziges Signal gemäß einer e-Funktion, sondern mehrere Signalanteile gemäß verschiedenen e-Funktionen erzeugt werden, deren Überlagerung eine genaue Nachbildung ermöglicht. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist darin zu sehen, daß sie unter Verwendung einfacher Pegelmeßgeräte abgleichbar ist, ohne daß relativ aufwendige Instrumente, wie Oszillographen, erforderlich wären. Aus diesem Grunde kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch von relativ unqualifiziertem Personal abgeglichen werden.

Die Zeitstufen der Serienkombination können entweder senderseitig oder empfängerseitig angeordnet sein. Falls die Zeitsignale auf digitale Weise erzeugt werden, ist es vorteilhaft, die Zeitstufen senderseitig und die Amplitudenstufen empfangsseitig anzuordnen. Falls dagegen die Zeitsignale auf analoge Weise erzeugt werden ist es vorteilhaft, wenn die Amplitudenstufen senderseitig und die Zeitstufen empfängerseitig angeordnet sind. Die durch die Serienkombinationen fließenden Teilströme können gleichzeitig kurz nach einer Flanke des Datensignals beginnen und verschieden lang andauern. Derartige Teilströme lassen sich mit überlappenden Zeitsignalen erzeugen, wobei die Steuerung der Zeitstufen relativ einfach ist. Im Gegensatz dazu können die Teilströme durch die Serienkombinationen zeitlich nacheinander auftreten. Derartige Teilströme werden mit sich nicht überlappenden Zeitsignalen erzeugt, die eine relativ einfache Steuerung einer Abgleichschaltung ermöglichen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bestehen die Serienkombinationen aus je einem Zeitkonstantenglied vorgegebener Zeitkonstante und aus je einer Amplitudenstufe, deren Dämpfung und/oder Verstärkung einstellbar ist. Da fest vorgegebene Zeitkonstantenglieder verwendet werden und keine veränderbaren Kapazitäten benötigt werden, läßt sich eine derartige Schaltungsanordnung mit wesentlich geringerem technischen Aufwand realisieren als bekannte vergleichbare Schaltungsanordnungen.

Die Zeitstufen können aus je einem Widerstand und je einem Kondensator vorgegebener Kapazität bestehen. Falls ein besonders geringer technischer Aufwand zur Realisierung der Serienkombinationen gefordert wird, ist es zweckmäßig, als Amplitudenstufen Potentiometer zu verwenden, deren maximale Widerstandsbeträge höchstens 1/1.0 der Widerstandsbeträge der Zeitstufen sind.

Falls ein besonders genauer Abgleich der Ströme erwünscht ist, ist es zweckmäßig, die Amplitudenstufen aus je einem Operationsverstärker und je einem parallel dazu geschalteten änderbaren Widerstand zu bilden und diese Amplitudenstufen senderseitig anzuordnen. Empfängerseitig können dann die Zeitstufen, bestehend aus Kondensatoren und Widerständen, geschaltet sein, wodurch sich der zusätzliche Vorteil ergibt, daß über die Ausgänge der Operationsverstärker abgegebene Gleichströme nicht über die Kondensatoren übertragen werden und daher den Summenstrom nicht verfälschen. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der F i g. 1 bis 15 erläutert, wobei in mehreren Figuren dargestellte gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es zeigt

F i g. 1 ein Zweidraht-Vollduplex-Datenübertragungssystem mit bekanntem Leitungsnachbildungswiderstand im Nachbildungskreis,

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Leitungsnachbildungswiderstandes mit senderseitigen Zeitstufen,

F i g. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Nachbildungsschaltung mit senderseitigen Amplitudenstufen,

F i g. 4 Zeitdiagramme von Signalen, die bei überlappenden Zeitsignalen beim Betrieb der in F i g. 2 dargestellten Schaltungsanordnung auftreten,

F i g. 5 Zeitdiagramme von Signalen, die bei sich nicht überlappenden Zeitsignalen beim Betrieb der in Fig.2 dargestellten Schaltungsanordnung auftreten,

F i g. 6 Zeitdiagramme von Signalen, die bei überlappenden Zeitsignalen beim Betrieb der in F i g. 3 dargestellten Schaltungsanordnung auftreten,
F i g. 7 Zeitdiagramme von Signalen, die bei sich nicht überlappenden Zeitsignalen beim Betrieb der in Fig.3 dargestellten Schaltungsanordnung auftreten,

F i g. 8 eine Nachbildungsschaltung, deren Zeitstufen aus ÄC-Gliedern gebildet werden,

Fig.9 eine Nachbildungsschaltung, deren Amplitudenstufen aus Potentiometern und Widerständen gebildet werden,

Fig. 10 Zeitdiagramme, die beim Betrieb der in den Fig.8 und 9 dargestellten Nachbildungsschaltungen auftreten,

F i g. 11 eine Nachbildungsschaltung, deren Zeitstufen mit einem Schieberegister realisiert werden,

Fig. 12 Zeitdiagramme von Signalen, die beim Betrieb der in F i g. 11 dargestellten Schaltungsanordnung auftreten,

Fig. 13 eine Nachbildungsschaltung, deren Amplitudenstufen mit Operationsverstärkern und deren Zeitstufen mit /?C-Gliedern realisiert werden,

F i g. 14 eine Abgleichschaltung,

Fig. 15 Signale, die beim Betrieb der in Fig. 14 dargestellten Abgleichschaltung auftreten.

Mit dem in F i g. 1 dargestellten Datenübertragungssystem können Daten einer ersten Station über die Leitungen L1 und L 2 zu einer zweiten Station und umgekehrt übertragen werden. Die erste Station besteht aus dem Sender 51, dem Empfänger Ei, der Meßstufe Ml und aus den Widerständen RU, /?12, R13. Die zweite Station besteht aus dem Sender 52, dem Empfänger E 2, der Meßstufe M 2 und den Widerständen R 21, R 22, R 23. Da die Stationen gleichartig aufgebaut sind, wird im folgenden nur eine Station genauer beschrieben.

Die gleich bemessenen Widerstände All und/? 12

bilden einen ersten und einen zweiten Brückenwiderstand. Ein dritter Brückenwiderstand wird durch die Leitungen L 1, L 2 und durch die über die Schaltungspunkte P2\ und P24 angeschlossenen Bauteile gebildet. Der vierte Brückenwiderstand wird durch den Leitungsnachbildungswiderstand R 13 gebildet. In einer Diagonale dieser Brückenschaltung liegt der Sender 51 und an die anderen Diagonalpunkte ist die Meßstufe M1 und der Empfänger Ei angeschaltet. Ein Vollduplex-Betrieb über die beiden Leitungen L 1 und L 2 erfordert, daß der Leitungsnachbildungswiderstand R13 möglichst genau jenem Brückenwiderstand nachgebildet wird, der an die Schaltungspunkte P12 und PH angeschlossen ist und der wie bereits erwähnt, durch die Leitungen LX und L2 gebildet wird. Der in Fig. 1 dargestellte Leitungsnachbildungswiderstand R13 ist bekannt und besteht aus mehreren parallel geschalteten Zeitkonstantengliedern. Der Abgleich erfolgt durch Änderung der Kapazitäten und Widerstände und ist schwierig, weil sich bei derartigen Änderungen nicht nur die Zeitkonstanten der Zeitkonstantenglieder, sondern auch die Amplituden ändern.

F i g. 2 zeigt eine Nachbildungsschaltung, die aus drei Serienkombinationen je einer Zeitstufe und je einer Amplitudenstufe gebildet wird. Zwecks einfacherer Darstellung sind in dieser und in weiteren Figuren nur drei Serienkombinationen dargestellt, wogegen es in der Praxis vorteilhaft sein kann, mehrere dieser Serienkombinationen vorzusehen. Die erste bzw. zweite bzw. dritte Serienkombination besteht aus der Amplitudenstufe ,4S1 bzw. AS2 bzw. AS3 und aus der Zeitstufe ZSi bzw. ZS2 bzw. ZS3. Diese Serienkombinationen liegen im Leitungsnachbildungskreis, der durch den Sender Si, durch den Schaltungspunkt P14, durch die Serienkombinationen, durch den Schaltungspunkt /³Il, und durch den in Fig. 1 dargestellten Empfänger Ei gebildet wird. Über die einzelnen Serienkombinationen werden Teilströme eingespeist, die über den Schaltungspunkt PH fließen und sich zu einem Summenstrom F innerhalb des Nachbildungskreises vereinigen. Die Zeitstufen ZSi bzw. ZS2 bzw. ZS3 geben Zeitsignale Zi bzw. Z2 bzw. Z3 ab, die eine definierte Phasenlage zu einer Flanke des Datensignals A haben, das vom Sender 51 aus einerseits an die Leitung Ll und andererseits an den Nachbildungskreis abgegeben wird. Mit den Zeitsignalen Zl, Z2, Z3 wird Beginn und Ende der Teilströme durch die Serienkombinationen festgelegt.

Die Amplitudenstufen ASi bzw. AS2 bzw. AS3 geben Amplitudensignale B1 bzw. B 2 bzw. B 3 ab. Die Amplituden dieser Amplitudensignale sind mit Hilfe der Amplitudenstufen einstellbar. Beim Abgleich der Nachbindungsschaltung NS werden die Amplituden der Amplitudensignale Bi, 52, B3 mit Hilfe der Amplitudenstufen /451, /452, /453 derart festgelegt, daß der vom Sender 51 über den Nachbildungskreis zum eigenen Empfänger Ei fließende Summenstrom F gleich dem vom Sender 51 über die Leitungen L 1 und L 2 zum Empfänger E i fließende Strom D ist.

Die in F i g. 3 dargestellte Nachbildungsschaltung NS unterscheidet sich von der in Fig.2 dargestellten Nachbildungsschaltung durch die Anordnung der Zeitstufen und der Amplitudenstufen. Gemäß Fig.3 sind im Gegensatz zu F i g. 2 die Amplitudenstufen AS 1, /452, /453 an der dem Sender 51 zugewandten Seite angeordnet und die Zeitstufen Z51, Z52, Z53 sind der dem Empfänger E1 zugewandten Seite angeordnet.

Fig.4 zeigt Zeitdiagramme nach Signalen, die beim Betrieb der in Fig.2 dargestellten Nachbildungsschaltung auftreten. Die Abszissenachsen dieser und aller weiteren Zeitdiagramme beziehen sich auf die Zeit t. Das Doppelstromsignal A wird als Datensignal vom Sender 51 ausgegeben und einerseits der Leitung Li und andererseits dem Nachbildungskreis zugeführt. Vom Signal A ist nur die zur Zeit M auftretende Vorderflanke dargestellt. Es wird angenommen, daß die Rückflanke des Signals A zu einem nicht mehr dargestellten Zeitpunkt auftritt. Die in F i g. 1 dargestellten Leitungen Ll und L 2 sind kapazitiv in nicht dargestellter Weise gekoppelt, so daß auf Grund des ausgesendeten Signals A beim Empfänger Ei das verformte Signal D ankommt. Da das vom Sender 51 abgegebene Signal A im Empfänger Ei nicht stören soll, wird mit der Nachbildungsschaltung NS der Summenstrom F derart erzeugt, daß er den Strom D kompensiert. Mit den Zeitstufen werden die Zeitsignale Zl, Z2, Z3 erzeugt, die kurz nach dem Auftreten der Vorderflanke des Signals A zum Zeitpunkt t 1 beginnen und zu verschiedenen Zeitpunkten ti, f3 und (4 enden. Die Zeitsignale überlappen sich somit in diesem Fall. Unter Verwendung der Amplitudenstufen werden die Amplitudensignale Bi, B2, B3 erzeugt, deren Dauer gleich der Dauer des zugeordneten Zeitsignals ist und deren Amplitude einstellbar ist. Diese Amplitudensignale Bi, B2, B3 werden als Teilströme in den Nachbildungskreis eingespeist, so daß sich das voll eingezeichnete Summensignal F ergibt. Je größer die Anzahl der Serienkombinationen ist, desto genauer wird mit dem Summensignal ein Signal F'angenähert, das in F i g. 4 gestrichelt eingezeichnet ist und das nach vollzogenem Abgleich gleich dem Signal Dsein soll.

Die in F ig. 5 dargestellten Signale A, D, F, /-"'gleichen den entsprechenden Signalen in Fig.4. Gemäß Fig. 5 überlappen sieh jedoch die Zeitsignale Zl, Z2 und Z3 nicht. Jedes dieser Zeitsignale Z1 bzw. Z2 bzw. Z3 und die entsprechenden Amplitudensignale Bi bzw. B 2 bzw. B3 beziehen sich auf voneinander getrennte Intervalle ί3-ί4 bzw. ί2-ί3 bzw. il-f2. Auch die in F i g. 5 dargestellten Amplitudensignale B1, B 2, B 3 sind als Teilströme des Summenstroms Faufzufassen.

Die in F i g. 6 dargestellten Signale beziehen sich auf den Fall der F i g. 3, bei dem im Gegensatz zu den an Hand der F i g. 2,4 und 5 dargestellten Fällen zuerst die Amplitudensignale Bi, B2 abgeleitet und erst dann die Zeitsignale Zl, Z2 und Z3 erzeugt werden. Insbesondere werden gemäß Fig.6 drei zum Zeitpunkt ti beginnende Amplitudensignale erzeugt, die sich überlappen und deren Amplitude mit Hilfe der Amplitudenstufen eingestellt wird. Mit den in Fig.3 dargestellten Zeitgliedern Z51, Z52, Z53 wird durch Zeitselektion jeweils nur ein Teil der Signale Bi, B2 B3 hindurchgelassen, so daß sich die entsprechenden Zeitsignale Zl, Z2, Z3 ergeben. Diese in Fig-.6 dargestellten Zeitsignale sind als Teilströme des Summenstroms Faufzufassen.

Die in Fig. /dargestellten Signale beziehen sich auf die F i g. 3, wobei aber im Gegensatz zur F i g. 6 zeitlich sich nicht überlappende Zeitsignale Zl, Z2, Z3 abgeleitet werden. Die in Fig. 7 dargestellten Signale Zl, Z2, Z3 sind als Teilströme des über den Schaltungspunkt Pll gemäß Fig.3 fließenden Summenstromes Faufzufassen. Im Gegensatz zur Fig.6 haben die in F i g. 7 dargestellten Amplitudensignale B1, B2, B 3 Amplituden, die gleich den Amplituden des Summensignals innerhalb des entsprechenden Intervalls sind.

609 520/343

F i g. 8 zeigt eine Nachbildungsschaltung mit RC-Gliedern als Zeitstufen. Insbesondere bilden der Widerstand R\ bzw. der Widerstand R2 und der Kondensator C2 bzw. der Widerstand R 3 und der Kondensator C3 je eine Zeitstufe, die je ein Zeitsignal Zl bzw. Z 2 bzw. Z 3 an die Amplitudenstufen abgibt. Diese Amplitudenstufen ermöglichen eine einstellbare Verstärkung und/oder Dämpfung der ihnen zugeführten Zeitsignale. Die in Fig.8 dargestellte Nachbildungsschaltung arbeitet gemäß dem an Hand der F i g. 2 und 4 beschriebenen Prinzip.

Die in Fig.9 dargestellte Nachbildungsschaltung arbeitet ebenfalls gemäß dem an Hand der F i g. 2 und 4 beschriebenen Prinzip, wobei die Amplitudenstufen durch je ein Potentiometer Pi bzw. P2 bzw. P3 und durch je einen Widerstand RiI bzw. R 12 bzw. R 13 gebildet werden. Im Gegensatz zu den in den F i g.'4 bis 7 dargestellten binären Zeitsignalen und binären Amplitudensignalen, werden mit den in den F i g. 8 und 9 dargestellten Nachbildungsschaltungen analoge Zeitsignale und analoge Amplitudensignale erzeugt.

Fig. 10 zeigt die analogen Zeitsignale Zl, Z2, Z3, die mit den dargestellten PC-Gliedern erzeugt werden und anschließend den Amplitudenstufen zugeführt werden. Die Zeitsignale überlappen sich, beginnen aber alle zum Zeitpunkt 11, d. h. nach dem Auftreten der Vorderflanke des Signals. A. Es wird angenommen, daß mit den in F i g. 8 dargestellten Amplitudenstufen AS 1 bzw. AS2 bzw. AS3 und mit den in F i g. 9 dargestellten Potentiometern Pl bzw. P2 bzw. P3 verschiedene Dämpfungen eingestellt werden, so daß die Amplitudensignale B1 bzw. B2 bzw. B3 kleinere Amplituden haben als die entsprechenden 'Zeitsignale. Die in Fig. 10 dargestellten Amplitudensignale Bi, B2, B3 sind als Teilströme des Summenstroms F aufzufassen, der weitgehend dem gestrichelt dargestellten Signal D gleicht, das bei dem in F i g. 1 dargestellten Empfänger E1 eintrifft.

F i g. 11 stellt eine Nachbildungsschaltung dar, bei der die Zeitstufen mit einem Schieberegister realisiert werden. Die in Fig. 12 dargestellten Zeitdiagramme erläutern die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung. Die erste Zelle a des Schieberegisters SR ist mit einem Eingang an den Generator GEN angeschlossen, über den die Schiebeimpulse Tzugeführt werden. Ein zweiter Eingang der ersten Zelle a ist an den Ausgang der Differenzierstufe DS angeschlossen, über die zum Zeitpunkt f 1 mit dem Auftreten der Vorderflanke des Signals A das Signal E abgegeben wird. Wenn die beiden Binärzustände mit den Bezugszeichen 0 und 1 bezeichnet werden und wenn die beiden Zustände, die die einzelnen Zellen des Schieberegisters einnehmen können, entsprechend als O-Zustand bzw. !-Zustand bezeichnet werden, dann wird angenommen, daß vor dem Zeitpunkt 11 alle Zellen des Schieberegisters SR ihren O-Zustand einnehmen und O-Signale an die Amplitudenstufen ASi, AS2, AS3 abgeben. Zum Zeitpunkt 11 wird die erste Zelle SR1 von ihrem O-Zustand in ihren 1-Zustand versetzt und gibt nun ab dem Zeitpunkt ti ein 1-Signal an die Amplitudenstufe AS3 ab. Mit dem nächsten Impuls des Signals Γ wird zum Zeitpunkt f 2 die Zelle Z>des Schieberegisters SR in den 1-Zustand versetzt, so daß nun ebenfalls ein 1-Signal an die Amplitudenstufe AS 3 abgegeben wird. Die beiden 1-Signale der Zellen a und b bilden zusammen das Zeitsignal Z3. Nach dem Zeitpunkt f 3 nehmen die Zellen a und b wieder ihren O-Zustand ein und die Zelle c wird in ihren 1-Zustand versetzt, so daß die Vorderflanke des Zeitsignals Z2 gebildet wird. In weiterer Folge werden danach die Zellen d und e in ihre 1-Zustände versetzt, so daß das Zeitsignal Z2 an die Amplitudenstufe AS 2 abgegeben wird. Zum Zeitpunkt f4 wird die Zelle /"in ihren 1-Zustand versetzt und der Reihe nach werden auch die weiteren Zellen g, h, k in ihre 1-Zustände versetzt, so daß sich das Zeitsignal Zl ergibt. Diese Zeitsignale werden somit gemäß dem an Hand der F i g. 2 und 5 beschriebenen Prinzip erzeugt.

Fig. 13 zeigt eine weitere Nachbildungsschaltung NS, die gemäß dem an Hand der F i g. 3 und 7 beschriebenen Prinzip arbeitet. Dabei werden die Amplitudenstufen durch je einen Operationsverstärker Vl bzw. V2 bzw. V3, je ein Potentiometer P11 bzw. P12 bzw. P13 und je einen Widerstand P. 11 bzw. R 12 bzw. R 13 gebildet. Die Zeitstufen werden durch je ein PC-Glied gebildet. Jeder dieser Operationsverstärker hat einen mit einem Pluszeichen gekennzeichneten Eingang, der über einen nichtinvertierenden Kanal mit dem Ausgang verbunden ist und einen mit einem Minuszeichen gekennzeichneten Eingang, der über einen invertierenden Kanal mit dem Ausgang verbunden ist. Unter Verwendung der Potentiometer Pll, P12, P13 wird die Verstärkung des betreffenden Operationsverstärkers eingestellt. Die Zeitkonstantenglieder Pl bzw. R2/C2 bzw. R3IC3 sind wieder mit einer fest vorgegebenen Zeitkonstante eingestellt.

In Fig. 13 ist außerdem ausführlicher auch die Meßstufe Mi dargestellt, mit deren Hilfe Meßsignale abgeleitet werden, die von der Differenz der Ströme abhängen, die einerseits vom Schaltungspunkt Pll und andererseits vom Schaltungspunkt P12 zum Operationsverstärker K 4 fließen. Insbesondere ist die am Widerstand R 14 abgegriffene Spannung H als Meßsignal aufzufassen. Die Nachbildungsschaltung NS wird derart abgeglichen, daß das Signal H immer dann vernachlässigbar klein ist, wenn entweder die in F i g. 1 dargestellten Sender 51 und 52 keine Datensignale senden oder wenn nur der eigene Sender 51 ein Datensignal sendet. Der eigene Sender 51 stört somit nicht den eigenen Empfänger Ei. Wenn dagegen der Sender 52 der anderen Station ein Datensignal sendet, dann unterscheiden sich die Ströme Fund D, so daß die Amplitude des Signals H einen bestimmten Betrag annimmt und die vom Sender 52 zum Empfänger Ei übertragenen Daten signalisiert. Es wird angenommen, daß dieser eigentliche Datenempfang in an sich bekannter Weise unter Verwendung der Einrichtung E3 vorgenommen wird.

Die Operationsverstärker Vi, V2, V3 sollen über ihren Ausgang immer dann ein Signal mit dem Pegel Null abgeben, wenn die an ihren Eingängen anliegenden Signale gleich groß sind. Obwohl die tatsächlich verfügbaren Operationsverstärker weitgehend diese Bedingung erfüllen, sind ihre Ausgangsspannungen mit einem kleinen Fehler (Offsetspannung) behaftet. Um zu verhindern, daß diese Fehler das Summensignal F beeinflussen, ist es günstig, die Operationsverstärker V 2 und V3 auf der Seite des Senders 51 und die Kondensatoren C2 und C3 auf der Seite des Empfängers E1 anzuordnen, weil diese Kondensatoren C2 und C3 die Fehler unterdrücken.

Fig. 14 zeigt die Abgleichschaltung AS, die schematisch auch in Fig. 13 eingezeichnet ist. Über die Eingänge m und η wird das Signal //zugeführt, das die Differenz der Ströme Fund D signalisiert. In Fig. 15 sind Varianten des Signals //dargestellt, ebenso wie die beiden Schwellwerte Wi und W2, die mit Hilfe der

Operationsverstärker V5 und Vß eingestellt werden. Im übrigen besteht die Abgleichschaltung aus den UND-Gattern GIl₁ G 12, G 13, G21, G22, G23, aus den Speicher S/Ml, SP\2, SP13, SP2\, SP22, SP23, aus den Kontrollampen KU, K 12, K 13, K21, K22, /C 23 und aus den Intervallstufen JS1, /52, /53. Es wird angenommen, daß der in F i g. 1 dargestellte Sender 51 periodisch das Signal A abgibt, das die zur Zeit /1 auftretende Vorderflanke und eine nicht dargestellte Rückflanke aufweist. Die in Fig. 13 dargestellte Nachbildungsschaltung NS ist nicht abgeglichen, wie das Signal H\ zeigt, das den Schwellwert Wi überschreitet. Diese Pegelüberschreitung wird mit Hilfe der Operationsverstärker V5 bzw. V 6 signalisiert, die über ihre Ausgänge ein 1-Signal bzw. ein O-Signal abgeben. Es wird angenommen, daß die Intervallstufen /51 bzw. /52 bzw. /53 die Signale Z11 bzw. Z12 bzw. Z13 abgeben, die während der Intervalle ί3-ί4 bzw. f2-f3 bzw. ti-t2 zusammen mit dem 1-Signal des Operationsverstärkers V5 die Gatter G 11, G12, G13 öffnen, so daß die Speicher SPU, SP \2, SP13 von ihrem Ruhezustand in ihren Arbeitszustand versetzt werden und die Kontrollampen K11, K12, K13 aufleuchten. Nach dem Zeitpunkt f4 werden die Speicher SPU, SP12, SP13 periodisch in ihren Ruhezustand zurückgesetzt.

Mit dem in Fig. 13 dargestellten Potentiometer Pll wird der Pegel des Signals BX erniedrigt, bis die Kontrollampe KU erlischt und das Signal H 2 entsteht. Es wird angenommen, daß der Pegel des Signals B1 so weit erniedrigt wurde, daß vom Ausgang des Operationsverstärkers V6 ein 1-Signal abgegeben wird, so daß nunmehr im Zusammenwirken mit dem 1 -Signal des Signals ZIl der Speicher SP2i in den Arbeitszustand versetzt wird und die Kontrollampe K 21 das Unterschreiten des Schwellwertes W2 im Intervall /3-f4 signalisiert. Um den Pegel des Signals F zunächst während des Intervalls ?3-f4 einzustellen, wird das Potentiometer PU zurückgedreht, bis mit dem Signal H3 die Kontrollampe K21 erlischt. Damit ist die Nachbildungsschaltung NS für den Zeitbereich ?3-f4 abgeglichen.

ίο Die Kontrollampen K 12 und K13 leuchten aber immer noch und zeigen an, daß die Nachbildungsschaltung für die restlichen Zeitbereiche noch nicht abgeglichen ist. Nun wird das Potentiometer P12 verstellt und das Signal B 2 derart geändert, daß mit dem Signal H4 die Kontrollampe K 12 erlischt. Damit ist die Nachbildungsschaltung /VS auch für den zweiten Zeitbereich 12-f3 abgeglichen. Die Kontrollampe K 13 zeigt nun an, daß das Signal H4 den Schwellwert W\ während des Intervalls 11-f 2 überschreitet. Daher wird mit dem Potentiometer P13 der Pegel des Signals B3 geändert, bis mit dem Signal H5 die Kontrollampe K13 erlischt. Damit ist die Nachbildungsschaltung NS auch im Intervall 11-f 2 abgeglichen.

Die Kontrollampen KU,K\2,K 13, K 21, K 22, K 23 zeigen also unmittelbar an, in welchem Zeitbereich eine Nachstellung unter Verwendung eines der Potentiometer PU, P12, P13 vorgenommen werden muß. Der Abgleich ist somit in einem Bruchteil der bisher unter Verwendung des in F i g. 1 dargestellten Nachbildungs-Widerstandes R 13 benötigten Zeit durchführbar, ohne daß teure Meßgeräte und ein geschultes Personal erforderlich wären.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Abgleich eines Zweidraht-Vollduplex-Datenübertragungssystems, bei dem ein Sender und ein Empfänger einer Station über zwei Leitungen mit einem weiteren Sender und einem weiteren Empfänger einer anderen Station verbunden ist, wobei die Sender Datensignale abgeben, die über die Leitungen zum Empfänger der anderen Station übertragen werden und wobei die Sender über je einen Nachbildungskreis, bestehend aus einer Zeitstufe mit einstellbarer Zeitkonstanten und einer Amplitudenstufe einstellbarer Dämpfung und/oder Verstärkung, mit dem eigenen Empfänger verbunden sind, und die Nachbildungskreise derart abgeglichen sind, daß der vom Sender über den Nachbildungskreis zum eigenen Empfänger fließende Strom gleich dem Strom ist, der vom Sender über die Leitungen zum eigenen Empfänger fließt, dadurch gekennzeichnet, daß Zeit- und Amplitudenstufe in Serie liegen, die Zeitstufe (Zs) eine vorgegebene Zeitkonstante aufweist, und mehrere derartige Serienkombinationen parallel geschaltet sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge der Zeitstufen (ZS) an den Sender (51) und die Ausgänge der Zeitstufen (ZS) über die Amplitudenstufen (AS) an dem Empfänger (El) angeschlossen sind (F i g. 2).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge der Amplitudenstufen (AS) an den Sender (Si) und die Ausgänge der Amplitudenstufen (AS) über die Zeitstufen (ZS) an den Empfänger (E 1) angeschlossen sind (Fig. 3).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitstufen (ZS) mit dem Datensignal (A) angesteuert werden und die Zeitsignale (Z) abgeben, die gleichzeitig beginnen und verschieden lang andauern (F i g. 2 und F i g. 4).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitstufen (ZS) mit dem Datensignal (A) angesteuert werden und Zeitsignale (Z) abgeben, von denen ein erstes Zeitsignal nach dem Auftreten einer Flanke des Datensignals (A) beginnt und von denen sich die weiteren Zeitsignale nicht überlappend anschließen (Fig. 2 und 5).

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,3, und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die.Amplitudenstufen (AS) mit dem Datensignal (A) angesteuert werden und Amplitudensignale (B) gleicher Dauer abgeben (F ig. 3,6,7).

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenstufen aus je einem Potentiometer (Pl bzw. P2 bzw. P3) und je einem Widerstand (AlΓ bzw. R12 bzw. R13) bestehen und daß die maximalen Widerstandsbeträge der Potentiometer höchstens 1/10 der Wider-Standsbeträge der Zeitstufenwiderstände betragen (F ig. 9).

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schieberegister (SR) vorgesehen ist, dessen Zellen (a, b, c, d, e, f, g, h, k) einen Ruhezustand oder einen Arbeitszustand einnehmen und vor dem Auftreten eines Datensignals (A) ihren Ruhezustand einnehmen, daß die erste Zelle (a) des Schieberegisters (SR) eingangs mit einem Taktgenerator (GEN) und einer Differenzierstufe (DS) verbunden ist und daß die Ausgänge der Zellen (a bis k) des Schieberegisters (SR) an die Amplitudenstufen (AS) angeschlossen sind, daß der Generator (GEN) Schiebeimpulse (X> abgibt, die die in die erste Zelle (a) des Schieberegisters gespeicherte Information seriell in die nächste Zelle weiterschiebt und daß das Datensignal (A) der Differenzierstufe (DS) zugeführt wird, die bei Auftreten einer Flanke des Datensignals (A) einen Impuls (E) an die erste Zelle (a) des Schieberegisters abgibt und diese erste Zelle von ihrem Ruhezustand in ihren Arbeitszustand versetzt (F ig. 11,12).

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenstufen (AS) aus je einem Operationsverstärker (Kl, V 2, V3), aus je einem Potentiometer (PiI₁ P12, P13) und je einem Widerstand (Λ 1-1, R12, R13) bestehen, daß die Operationsverstärker je einen nichtinvertierenden Kanal (+) und je einen invertierenden Kanal (-) besitzen und die Eingänge der nichtinvertierenden Kanäle mit einem Schaltungspunkt konstanten Potentials (Masse) verbunden sind, daß die Eingänge der invertierenden Kanäle einerseits über die Potentiometer mit den Ausgängen der Operationsverstärker verbunden sind und andererseits über die Widerstände an einen Schaltungspunkt (P 14) angeschlossen sind, der mit dem Sender (Sl) verbunden ist und daß die Ausgänge der Operationsverstärker an die Zeitstufen angeschlossen sind (Fig. 13).

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (El) eine Meßeinrichtung (Ml) enthält, die einerseits an den Nachbildungskreis und andererseits an den Sender (52) der anderen Station angeschlossen ist und die ein Meßsignal (H) abgibt, das einerseits vom Summenstrom (F) und andererseits von dem Strom (D) abhängig ist, der über die Leitung (L 2) zum Empfänger (El) fließt (F ig. 13).

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abgleich der über den Nachbildungskreis und über die Leitungen (L I₁ L 2) zum Empfänger (El) fließenden Ströme eine Abgleichschaltung (AS) vorgesehen ist, die aus zwei Schwellwertstufen (V5, V6), ferner aus einer ersten Gruppe (GIl, G12, G13), aus einer zweiten Gruppe von Gattern (G21, G22, G23), aus den Gattern zugeordneten Speichern (SPIl₁ SP12, SP13, SP21, SP22, SP23) und diesen zugeordneten Kontrollampen (A" 11, K12, £13, K21, K22, K23) besteht, daß die eine der Schwellwertschaltungen (V5) ein Binärsignal (1-Signal) abgibt, wenn das Meßsignal (H) einen vorgegebenen positiven Schwellwert (Wl) überschreitet, daß die andere Schwellwertstufe (V6) ein weiteres Binärsignal (1-Signal) abgibt, falls das Meßsignal (H) einen vorgegebenen negativen Schwellwert (W2) unterschreitet, daß das Binärsignal je einem Eingang der ersten Gruppe der Gatter (GIl, G12, G13) zugeführt wird, daß je einem zweiten Eingang der ersten Gruppe der Gatter die Zeitsignale (Zl, Z 2, Z3) zugeführt werden, daß das weitere Binärsignal je einem ersten Eingang der zweiten Gruppe der Gatter (G21, G 22. G23) zugeführt wird, daß je einem zweiten Eingang der zweiten Gruppe der Gatter die Zeitsignale (ZIl, Z12, Z13) zugeführt

werden, daß die Ausgänge der Gatter an die Eingänge der Speicher angeschlossen sind und daß die Ausgänge der Speicher Signale abgeben, die während der Dauer der Ruhezustände der Speicher bzw. während der Dauer der Arbeitszustände der Speicher die Kontrollampen nicht aktivieren bzw. aktivieren (F ig. 14,15).