DE2454989C3 - Schaltungsanordnung zur Entzerrung eines Datensignals - Google Patents

Description

Dioden (DX,52) verbunden ist(Fig. 2). Ein weiterer Nachteil der bekannten Em/errerschal-

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch tungsanordnung ist darin zu sehen, daß als Datensignal gekennzeichnet, daß die beiden Darlington-Schal- ein Signal vorausgesetzt wird, dessen Impulse von tungen über einen Kondensator (CX) und mehrere 45 weitgehend gleichförmiger Amplitude und Dauer sind. Widerstände (R6, R 7, R 8) miteinander verbunden Wenn diese Voraussetzungen nicht erfüllt sind, weil sind (F i g. 2). beispielsweise gelegentlich auch eine Dauerslartpolari-

tät oder eine Dauerstoppolarität übertragen wird, dann

ist eine gewisse Einschwingzeit erforderlich, die der

Spitzendetektor benötigt, um auf den Spitzenwert der nach den Dauerlagensignalen übertragenen Impulse anzusprechen und die Gleichspannung zu erzeugen, mit der der Frequenzgang des Entzerrernetzwerkes geändert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Entzerrung eines Datensignals anzugeben, die für viele Kabeltypen und einen relativ großen Kabellängenbereich brauchbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Entzerrung eines Datensignals unter Verwendung eines nichtlinearen Verstärkers und eines Differenzverstärkers, über dessen Ausgang ein entzerrtes Datensignal abgegeben wird.

Ein Datenübertragungssystem, bei dem ein Datensignal von einem Sender über zwei Leitungen zu einem
Empfänger übertragen wird, besitzt einen maximalen
Schlcifenwiderstand, durch den die maximale Leitungs- ^₀ daß das Datensignal über zwei Leitungen dem länge gegeben ist. Dabei wird unter Schleifenwidersiand nichtlinearen Verstärker eingangs zugeführt wird und die Summe jener Widerstände verstanden, die durch die der nichtlineare Verstärker ein nichtlinear verstärktes Widerstände der Leitungen und durch den Eingangs- Signal an einen Eingang des Differenzverstärkers widerstand des Empfängers gegeben sind. Wenn eine abgibt, daß eine Steuerstufc vorgesehen ist, die ein aus Dateriübertragungsanlage beispielsweise für einen ma- 65 einem Widerstand und einem Kondensator bestehendes ximalen Schleifenwiderstand von I kOhm ausgelegt ist, WC-Glicd enthält, das an einen weiteren Eingang des dann ergibt sich bei einem Durchmesser der Kabeladern Differcnzverstärkers angeschlossen ist, daß die Slcuervon 0.8 mm eine Reichweite der Datenübertragung von stufe eine Gleichrichterbrückenschaluing enthält, daß

zwei gegenüberliegende Diagonalpunkte der Gleichrichterbrückenschaltung über je einen Widerstand an je einen i^Jol einer Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist, daß einer von zwei weiteren gegenüberliegenden Diagonalpunkten der Gleichrichterbrückenschaltung mit einem zweiten Kondensator verbunden ist, über den das nichtlinear verstärkte Signal oder ein davon abgeleitetes Signal zugeführt wird und daß der zweite der beiden weiteren gegenüberliegenden Diagonalpunkte der Gleichrichterbrückenschaltung an den Kondensator angeschlossen ist, der ein Teil eines /?C-Gliedes ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß sie für viele Kabeltypen und für einen relativ großen Kabellängenbereich brauchbar ist, weil das /?C-Glied in den Grenzlagen voll wirksam sein kann bzw. gänzlich unwirksam sein kann und weil der Frequenzgang nicht nur durch die Steuerstufe mit dem RC-Glied, sondern auch durch den nichtlinearen Verstärker beeinflußt wird. Auf diese Weise sind Frequenzgangänderungen bis zu maximal ca. 8OdB möglich.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist darin zu sehen, daß sie nicht auf Spitzenwerte, sondern auf die Signalpcgel des eingangs zugeführten Datensignals ohne nennenswerte Verzögerung anspricht, v/eil einerseits der nichtlineare Verstärker und andererseits die Steuerstufe ohne Verzögerung den Frequenzgang ändern. Aus diesem Grund wird auch unmittelbar nach Dauerlagensignalen eine Entzerrung 3c bewirkt.

Um eventuell auftretende Störsignale zu unterdrükken, ist es zweckmäßig, als Vorverstärker einen Differenzverstärker zu verwenden, der aus zwei Darlington-Schaltungen mit je zwei Transistoren gebildet wird. Dabei sind die beiden Darlington-Schaltungen eingangs mit je einer Leitung verbunden.

Um speziell bei maximalem Schleifenwiderstand bereits im Bereich des Vorverstärkers eine gewisse Entzerrung zu bewirken, ist es zweckmäßig, die beiden Darlington-Stufen über einen Kondensator und mehrere Widerstände miteinander zu verbinden.

Um den nichtlinearen Verstärker mit geringem technischen Aufwand zu realisieren und eine logarithmische Verstärkung zu bewirken, ist es zweckmäßig, zwei gegensinnig gepolte Dioden an die beiden Ausgänge des Differenzverstärkers anzuschließen.

Im folgenden werden Ausführungsbcispiele der Erfindung anhand der F i g. 1 bis 5 beschrieben, wobei in mehreren Figuren dargestellte gleiche Gegenstände mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschema eines Datenübertragungssystems mit einem empfangsseitig angeordneten Entzerrer,

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel des in F i g. 1 schematisch dargestellten Entzerrers,

F i g. 3 Signale, die beim Betrieb des Entzerrers unter Voraussetzung eines großen Schleifenwiderstandes auftreten,

F i g. 4 Signale, die beim Betrieb des Entzerrers unter Voraussetzung eines kleinen Schleifenwiderstandes auftreten,

Fig. 5 Frcqucnzcharakteristiken eines in I' i g. 2 dargestellten Impulsformers.

Das in Fig. I dargestellte Datcnübertragungssystem besteht aus der Datenquelle DQ, aus dem Sender SE. aus den beiden Leitungen Li, L2, aus dem nichtlinearen Verstärker AB. dem Impulsformer Jf-, der Entscheidungsstufe ES und aus der Datensenke DS. Als Datenquelle DQ kann beispielsweise ein Fernschreiber vorgesehen sein. Die ausgegebenen Daten werden dem Sender SE zugeführt, der über die beiden Leitungen L 1. L 2 das Doppeistromsignal A abgibt. Er wird angenommen, daß die beiden Leitungen L 1 und L 2 Adern eines Niederfrequenzkabels sind.

Auf der Empfangsseite wird das empfangene Signal B unter Verwendung eines Vorverstärkers verstärkt, der im Verstärker Aß enthalten ist. Der Verstärker Λ Sund der Impulsformer /Fbilden zusammen einen Entzerrer, mit dessen Hilfe das Datensignal B entzerrt wird, so daß ein entzerrtes Signal F an die Entscheidur.gsstufe ES abgegeben wird. Der Impulsformer JF besitzt eine steuerbare Hochfrequenzcharakteristik.

Mit der Entscheidungsstufe ES werden in bekannter Weise aus den zu bestimmten Zeitpunkten auftretenden Amplituden des entzerrten Signals F die wahrscheinlichen Amplituden-Sollwerte ermittelt und der Datensenke DSzugeleitet. Als Datensenke DSkann beispielsweise wieder ein Fernschreiber vorgesehen sein.

Fig. 2 zeigt ausführlicherden Verstärker Aßund den Impulsformer JF. Der Verstärker AB besteht aus den Widerständen R 2, R 3. R 4, R 5. R 6. R 7. RX K 9. R iO. ferner aus den Dioden Wl, D2, aus den Transistoren Ti. T2, Γ3, Γ 4, aus dem Kondensator Cl und aus der Konstantstromquelle K. Über die Schaltungspunkte Pl bzw. P2 ist der Verstärker Aß an den positiven Pol ( + b V) b/'w. negativen Pol (-6 V) einer Betriebsspannungsquelle angeschlossen.

Die Widerstände R 2 und R 3 sind gleich bemessen und bilden zusammen den F.ingangswiderstand. Die Transistoren Π und 72 einerseits und Γ3 und T 4 andererseits bilden je eine Darlington-Schallung. Die an den Basiselektroden der Transistoren 7"! und 7"3 relativ hochohmig vorhandenen Signale werden über die Kollektoren der Transistoren 7"1 und T2 einerseits und 7~3 und Γ 4 andererseits relativ nicderohmig abgegeben. Die beiden Darlington-Schallungen bewirken somit eine Impedanzwnndlung. Außerdem bewirken sie eine Entkopplung der Leitungen LI, L2 einerseits und der weiteren an den Verstärker AB angeschlossenen Schaltungsanordnungen. Mit dem Kondensator Ci und den Widerständen R 6, R 7, R 8 wird durch Gegenkopplung eine frequenzabhängige Verstärkung bewirkt und damit wird eine gewisse Entzerrung des eingangs zugeführten Datensignals B erzielt. Dieses Datensignal ßwird mit Hilfe der beiden Dioden D 1 und D 2 gemäß einer logarithmischen Kennlinie umso weniger verstärkt, je größer der Pegel des Signals ß ist.

Der Impulsformer /Fbesteht aus dem Operationsverstärker V. aus den Widerständen R II, R 12, R 13. R 14. R 15, R 16, aus den Kondensatoren C2, Ci und aus den Dioden DX D4, D5, D6. Der Operationsverstärker V arbeitet als Differenzverstärker. Der Eingang c ist über einen nichtinvcrticrcndcn Kanal an den Ausgang gund der Eingang fist über einen invertierenden Kanal an den Ausgang g angeschlossen. Wenn ein maximaler Schleifenwiderstand und ein relativ kleiner Pegel des eingangs /.ugeführten Signals B vorausgesetzt wird, dann wird die Hochfrequen/.charaktcristik des Impulsformers im wesentlichen durch das WC-Glied mit dem Widersland R 13 und dem Kondensator C3 bestimmt. Bei kleinen Schleifenwidcrsianden und entsprechend großen Pegeln des Signals B wird die Hoehfrequenzcharakteristik des Impulsformers //■' geändert. Um diese Änderung durchzuführen, könnte der Betrag des Widerstandes R 13 geändert werden. Da damit gleich-

zeitig der Eingangswiderstand des Operationsverstärkers V geändert würde, ist es zweckmäßiger, die Hochfrequenzcharakteristik mit Hilfe des Kondensators C3 zu ändern.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des in F i g. 2 dargestellten Entzerrers anhand der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Diagramme erläutert. Die Abszissenrichtung bezieht sich auf die Zeit t. Es wird angenommen, dall von dem in Fig. 1 dargestellten Sender SE ein Datensignal A abgegeben wird, dessen Binärwcrlc mit den Bezugszeichen 0 und 1 gekennzeichnet sind. Mit den Zeitpunkten ti, /2, /3, f4, (5 ist ein Bitrahmen vorgegeben, und es ist ersichtlich, daß mit Hilfe des Datensignal A die Bits 1,0,0, 1 signalisiert werden. Im Bereich des Empfängers wird das Signal B empfangen, das gegenüber dem Signal A erhebliche Verzerrungen zeigt. Die I·' i g. 3 und 4 beziehen sich auf einen ersten Fall maximalen Schleifcnwiderstandes bzw. auf einen zweiten Fall minimalen Schleifenwiderstandes.

Unter der Voraussetzung eines maximalen Schleifcnwiderstandes ist der Pegel des am Eingang des Entzerrers empfangenen Signals ß relativ gering. Unter Verwendung der Darlington-Schaltungcn mit den Transistoren 7"1. T2 und Γ3. T4 wird das Signal B verstärkt, so daß sich das Signal C ergibt. Das Signal C hat einen kleinen Pegel und ist verzerrt. Die Dauer c/f, die der Dauer zweier Bits gleichen sollte, ist wesentlich kleiner als die Dauer (2-/4. Die Dauer d2 sollte gleich der Dauer eines einzigen Bits sein und weicht erheblich von der Dauer ( 4 - / 5 ab.

Wenn kein Signal G über den Kondensator C2 dem .Schaltungspunkt PZ zugeführt wird, dann werden die Dioden D3. D4. D 5. Db gleichmäßig von Gleichströmen durchflossen, die Teilströme eines Stromes sind, der ausgehend vom Schaltungspunkt Pl zum Schallungspunkt PI fließt. Unter dieser Voraussetzung sind die Potentiale der Schaltungspunkte P3 und P4 gleich und vom Schaltungspunkt P4 fließt kein Strom /um Kondensator Ci Mit diesen durch die Dioden D3 bis Db fließenden Strömen werden die Arbeitspunkte der Dioden festgelegt.

Das Signal H hat die halbe Amplitude des Signals C. Es wird nun angenommen, daß. gemäß F i g. 3. ab dem Zeitpunkt 12 bis zum Zeitpunkt /5 über den Kondensator C2 zum Schaltungspunkt P3 ein Strom fließt und daß die Dioden DX D4, D5, Db gleiche Durchflußwiderstände darstellen. Das Potential im Schaltungspunkt P3 ändert sich in erster Näherung gleichsinnig wie die Amplitude des Signals H. Dabei wird angenommen, daß die Kapazität des Kondensators C"2 relativ groß bemessen ist. Die Potentiale an den Schaltungspunkten P4, PS und P% ändern sich in gleicher Weise wie das Potential am Schaltungspunkt P 3. Bei diesem Betriebszustand ist somit das Signal E gleich dem Signal G. Der Kondensator C 3 bildet zusammen mit dem Widerstand R13 ein ÄC-Glied, das eine gewisse Hochfrequenzcharakteristik des Impulsformers JF gewährleistet Aufgrund dieser Hochfrequenzcharaktcrisük verstärkt der Impulsformer JF das eingangs zugeführte Signal G, und über den Ausgang g wird das entzerrte Signal Fabgegeben. Die Dauer d3 ist gleich der Dauer zweier Bits and insbesondere gleich der Dauer 12 -14 und die Dauer i/4 ist gleich der Dauer eines Bits und insbesondere gleich der Dauer (4-/5. Aus dem verzerrten Signal B wurde somit das entzerrte Signal /-'abgeleitet.
Gemäß F i g. 4 wird angenommen, daß der Schleifenwiderstand auf einen Betrag von 20% des maximalen Schleifenwiderstandes erniedrigt wurde, so daß das Signal Bgemäß Fig.4 einen wesentlich größeren Pegel als das Signal B gemäß Fig.3 aufweist. Das Signal B wird wieder nichtlinear verstärkt, so daß sich das Signal

ίο G ergibt. Das Signal H hat die halbe Amplitude des Signals G. Das Signal H wird über den Kondensator C2 dem Schaltungspunkt P3 zugeführt und wegen des nun größeren Pegels des Signals H werden bei positiven Amplituden des Signals H die Dioden D3 und Db und bei negativen Amplituden des Signals H die Dioden D 4 und D 5 gesperrt. Der über den Kondensator Ci fließende Strom ist nun — im Gegensatz zu dem anhand der Fig. 3 beschriebenen Fall — weitgehend unabhängig vom Signal /7. wodurch nun das in I ι g. 4 dargestellte Signal /-' entsteht und die Hochpaßcharakteristik geändert wird. Das Signal G wird wieder dem Operationsverstärker V zugeführt, der in weiterer Folge das Signal F erzeugt. Die Zeilen c/5 bzw. db kennzeichnen die Verzerrungen des Signals G und

weichen von der Dauer zweier Bits bzw. von der Dauer eines Bits ab. Mit dem Signal F werden diese Verzerrungen behoben.

Das in Fig. 5 dargestellte Diagramm teig! zwei Kurven, wobei sich die Abszissenachse auf die Frequenz

/'und die Ordinatenachse auf die Amplitude a bezieht. Die Kurve K 1 bezieht sich auf den anhand der Ι·' ι g. J beschriebenen Fall und die Kurve K 2 bezieht sich auf den anhand der F ι g. 4 beschriebenen Fall. Bei maximalen Schleifenwiderständen und kleinen Pegeln

des Signals B hat der in Fig. 2 dargestellte Impulsformer /Feine Hochpaßcharakleristik gemäß der Kurve K 1. Den eingezeichneten Punkten entsprechen ungefähr Frequenzen /"3 = 2 kHz und f\ = 5 kHz. Mit Hilfe der Stcuerstufc. die im wesentlichen durch die Dioden D3. D4. D5. Db. durch die Widerstände R 11. R 12 R 13 und durch die Kondensatoren C2 und C"3 gebildet wird, wird die Hochpaßcharaktcristik bei kleinen Schlcifenuiderständcn und großen Amplituden des in F i g. 4 dargestellten Signals B derart geändert, daß sich

cmc Charakteristik gemäß der Kurve K 2 ergibt. Dabe entsprechen den eingezeichneten Punkten angenäherl Frequenzen f\ = 100 Hz. (2= 1.5 kHz. Bei kleiner Schleifenwiderständen und großen Amplituden de; Signals B wird somit die Grenzfrequenz /"3 de<

Impulsformers JF wesentlich erniedrigt zrr Grenzfrequenz ft. die bei maximalen Schleifenwiderständen unc kleinen Signalamplituden des Signals B gegeben ist. Mil Hilfeder in F ig. 2 dargestellten Diodenbrücke erfolgi der Übergang von der Charakteristik gemäß der Kurve

Kl zur Charakteristik gemäß der Kurve K 2 allmählich so daß die durch verschieden lange Kabel bewirkten unc entsprechend verschiedenen Verzerrungen optima berücksichtigt werden. Mit dem in F i g. 2 dargestellter Entzerrer wird somit ein entzerrtes Signal Fgewonnen

unabhängig davon, wie groß die Schleifenwiderständ« und die entsprechenden Verzerrungen des eingang! zugeführten Signals B sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

f ftfffl

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Entzerrung eines Datensignals unter Verwendung eines nichtlinearen Verstärkers und eines Differenzverstärkers, über dessen Ausgang ein entzerrtes Datensignal abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Datensignal (B) über zwei Leitungen (L 1, L 2)

ungefähr 14 km. Bei gleichem maximalem Schleifenwiderstand ergibt sich bei Verwendung von Kabeladern mit einem Durchmesser von 0,6 mm eine maximale Reichweite von 7 km.

Es sind manuell einstellbare Entzerrer bekannt, mit denen ein vorgegebener spezieller Schleifenwiderstand berücksichtigt wird und die unter dieser Voraussetzung befriedigend arbeiten. Eine derartige manuelle Einstellung der Entzerrung ist nachteilig, weil bei der

dem nichtlinearen Verstärker (A3) eingangs züge- ίο Herstellung des Entzerrers nicht absehbar ist, welcher r-.i . -j ^j j ·_ ι .·· »ι = ι ·_ o_ui„;r„„..,;^ior-ciQnH Kpi vprwendune des Entzerrers 711

führt wird und der nichtlineare Verstärker ein nichtlinear verstärktes Signal (G) an einen Eingang (e) des Differenzverstärkers (V) abgibt und daß eine Steuerstufe (ST) vorgesehen ist, die ein aus einem Widerstand (R 13) und einem Kondensator (C3) bestehendes RC-GIied enthält, das an einen weiteren Eingang (f) des Differenzverstärkers (V) angeschlossen ist, daß die Steuerstufe eine Gleichrichterbrükkenschaltung (D 3, D4, D5, D6) enthält, daß zwei gegenüberliegende Diagonalpunkte der Gleichrichterbrückenschaltung über je einen Widerstand (R 11 bzw. R 12) an je einen Pol einer Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist, daß einer von zwei weiteren gegenüberliegenden Diagonalpunkten der

Schleifenwiderstand bei Verwendung des Entzerrers zu berücksichtigen ist, so daß die Einstellung des Entzerrers erst vor Inbetriebsetzung durchgeführt

werden muß.

Die DT-AS 18 15 126 bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Entzerrung eines Datensignals, die im wesentlichen ein passives Entzerrernetzwerk, einen Spitzendetektor, einen Differenzverstärker, eine Reihenimpedanz und eine Parallelimpedanz enthält. Dabei

wird das Datensignal eingangs über das passive Entzerrernetzwerk einem Eingang des Differenzverstärkers zugeführt und über die Ausgänge des Differenzverstärkers wird einerseits ein entzerrtes Datensignal abgegeben und andererseits einem Spit/en-

Gleichrichterbrückenschaltung (P3) mit einem 25 detektor zugeführt, mit dessen Hilfe der Frequenzgang zweiten Kondensator (C2) verbunden ist, über den des passiven Entzerrernetzwerkes änderbar ist. Ein

Ausgang des Difierenzverstärkers ist über die Reihenmpedanz mit einem weiteren Eingang des Differenz-

verstärkers verbunden und dieser weitere Eingang ist

ein Bezugspoiential

das nichtlinear verstärkte Signal (G) oder ein davon abgeleitetes. Signal (H) zugeführt wird und daß der zweite der beiden weiteren gegenüberliegenden

Diagonalpunkte (PA) der Gleichrichterbrücken- 30 über die Parallelimpedanz an

schaltung an den Kondensator (C3) angeschlossen angeschlossen.

ist, der ein Teil eines tfC-Gliedes (C3IRX3) ist Diese bekannte Schaltungsanordnung zur Entzerrung

(F i g. 2). eines Datensignals hat den Nachteil, daß sie nur relativ

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch geringe Frequenzgangänderungen ermöglicht und desgekennzeichnet, daß als nxhtlinearer Verstärker 35 halb nur für einige wenige Kabeltypen und für einen (AB) ein weiterer Differenzverstärker vorgesehen kürzeren Kabellängenbereich brauchbar ist. Die geringe ist, der aus z.vei Darlington-Schaltungen mit je zwei erzielbare Frequenzgangänderung wird mit dem passi-Transistoren (Tl, T2 bzw. 7"3, TA) gebildet wird, ven Entzerrernetz werk, durchgeführt und beruht im daß jede der Darlington-Schaltungen eingangs mit Prinzipauf der Änderungeines Widerstandes, wobei mit je einer der beiden Leitungen (LX bzw. L2) und 40 Hilfe des Spitzendetektors eine Spannung abgeleitet ausgangsseitig mit zwei gegensinnig gepolten wird, die die Widerstandsänderung bewirkt.