DE2522504A1

DE2522504A1 - Empfaengerkreis

Info

Publication number: DE2522504A1
Application number: DE19752522504
Authority: DE
Inventors: Edward F Hebda
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1974-06-10
Filing date: 1975-05-21
Publication date: 1975-12-18
Also published as: US3931580A; FR2274173A1; GB1499127A; JPS516457A; NL7506578A

Description

Xerox Corporation, Rochester N.Y. / USA

Empfängerkreis

Die vorliegende Erfindung bezieht sich

auf einen Empfängerkreis entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Technik werden sehr oft Empfängerkreise benötigt, mit welchen Polaritätsänderungen eines digitalen Signals festgestellt werden sollen, das über ein langes Kabel geleitet wird. Bei der Übertragung dieses Signals erfolgt naturgemäß eine Verzerrung aufgrund der Dämpfung der Ilochfrequenzkomponenten, was auf den Hauteffekt im Bereich des mittleren Leiters des Übertragungskabels zurückzuführen ist. Dabei treten insbesondere Schwierigkeiten beim Empfang von zusammengesetzten digitalen Videosignalen auf, da derartige Signale einen sehr großen Bereich von Impulsbreiten besitzen. Die veränderliche Impulsbreite verhindert dabei die Verwendung eines einzigen Schwellwertes, um damit sowohl

5098 51/0963

kurze wie auch lange Impulse feststellen zu können. Falls die Feststellung jedoch trotzdem auf dieser Basis erfolgt,* ergibt sich eine erhebliche Verzerrung der Zeitdauer der festgestellten Impulse. Diese Verzerrung bezüglich der Seit-

be
dauer wirkt dabei insl

unangenehme Störungen.

be
dauer wirkt dabei insbesondere auf Fernsehschirmen sehr

Demzufolge ist es Ziel der vorliegenden

Erfindung, einen Empfängerkreis zu schaffen, mit welchem Polaritätsänderungen eines beispielsweise über ein langes Kabel zugeleiteten digitalen Signals festgestellt werden können, wobei Verzerrungen selbst bei veränderlicher Impulsbreite keine Störungen verursachen.

Erfindungsgemäß wird dies entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 erreicht.

Es konnte festgestellt werden, daß selbst

bei starker Amplitudendämpfung von kurzen Impulsen - so wie sie bei einem Übertragungskabel auftritt - eine Eigenschaft der Impulse über das Kabel genau übermittelt wird. Diese Eigenschpft ist der relative Zeitpunkt bei v/elcher, das dem Kabel zugeführte Eingangssignal seinen Zustand ändert bzw. von dem logischen Wert 1 in den logischen Wert O und umgekehrt gelangt. Auf der Ausgangsseite des Kabels bev/irkt eine Zusatzänderung des Eingangssignals eine Veränderung des Vorzeichens der Neigung des Ausgangssignals, indem die Neigung von einem positiven Wert auf einen negativen Wert oder umgekehrt umspringt.

Um den relativen Zeitpunkt genau feststellen zu,können, bei welchem das dem Kabel zugeführte Eingangssignal seinen Zustand ändert, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Differential-Verstärkeranordnung vorgesehen, welche an einem ihrer beiden Eingänge mit einer Zeitverzögarungsanordnung versehen ist. Der differentiale

5 Q 9 8 5 1/0963

Verstärker ist so ausgebildet, daß er eine Zusatzänderung der Neigung des Signals feststellt. Dabei konnte festgestellt werden, daß .bei Vorhandensein von zwei konstanten Signalen an den beiden Eingängen des Different!alVerstärkers ein Zwischenwertausgangssignal au'f treten kann. Um diesen Zustand zu verhindern, ist eine Vorspannungsanordnung vorgesehen, sodaß einer der beiden Eingänge nie den Maximalspannungswert des anderen Eingangs bei Konstantwertspeisung erreichen kann. Da die vorliegende Erfindung insbesondere in Verbindung mit dem Empfang von zusammengesetzten Videosignalen verwendet wird/ erschien, es fernerhin wünschenswert, den Einfluß des ■ negativen Synchronisierimpulses auf das Signal zu entfernen.

Die Erfindung soll nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben v/erden, wobei auf die beigefügte Zeichnung bezug genommen ist. Es zeigen:

Fig. 1

ein schematisches Schaltdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2

schematische Darstellungen von Wellenformen, so wie sie in Verbindung mit der Schaltanordnung von Fig. 1 auftreten,

Fig. 3

schematische Wellenformen der Spannungsbeziehungen zwischen den Eingangs- und AusgangsSignalen der Schaltanordnung von Fig. 1,

Fig. 4

ein schematisches Schaltdiagramm einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 5

schematischo Diagramme von Uellenformen bezüglich der Spannungsbeziehungen der Eingangs- und Ausgangssignale der Schaltanordnung von Fig. 4.

509851/0963

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltanordnung wird ein zusammengesetztes Videosignal einer Eingangsklemme 4 zugeführt. Das Signal wird dort geteilt und entlang zv/eier getrennter Leitungen über Ausgleichswiderstände den positiven und negativen Eingängen eines Differentialverstärkers 1o zugeführt. Als Differentialverstärker 1o kann beispielsweise ein Verstärker von Texas Instruments des Typs SN751o7A verwendet v/erden. Diesem Differentialverstärker werden geeignete Spannungswerte von plus und minus 5 Volt Gleichstrom zugeführt. Das an dem positiven Eingang des Differentialverstärkers 1o auftretende Videosignal ist im wesentlichen dasselbe wie das am Empfängerende des Kabels auftretende Signal. Das der negativen Klemme des Differentialverstärkers 1o zugeführte Signal ist jedoch mit Hilfe eines Kondensators 12 modifiziert, mit welchem eine Zeitverzögerung hervorgerufen wird, sobald eine Polaritätsänderung des Signals festgestellt wird.

Der negative Eingang des Differentialverstärkers 1o ist ferner mit einem Vorspannungskreis verbunden, welcher aus einer 5-Volt-Gleichspannungsquelle und eineir Spannungsteiler ir.it einem 1oo Ohm Widerstand 14 und einem 1o Ohm Widerstand 16 besteht. Zwischen dem Vorspannungskreis und dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 1o ist ein Widerstand 18 vorgesehen, parallel zu welchem eine Diode angeordnet ist. An der gemeinsamen Verbindungsstelle der ■Diode 2o und dem Widerstand 13 ist fernerhin ein Elektrolytkondensator 22 angeschlossen, v/elcher als Filterkondensator wirkt, um von der Stromversorgung her gelangende Einschaltspitzen von dem Vorspannungskreis wegzuhalten.

Die in Fig. 2 dargestellte Wellenform A

entspricht einem typischen zusammengesetzten Video-Digital-Signal, so wie es an dem Eingangsende eines Kabels auftritt. Diese Wellenform zeigt einzelne Viedoimpulse unterschiedlicher Impulsbreite, sowie einen negativen horizontalen Synchronisations-

509851/0963

irapuls. Der kürzeste übertragene Impuls besitzt dabei eine Dauer von etwa 9o Nanosokunden, während der längste auftretende Impuls eine Dauer von etwa 4 Millisekunden besitzen kann. Anhand dieser Zahlenwerte ergibt sich ungefähr der Bereich von Impulsbreiten/ welche in Verbindung mit dem Schaltkreis von Fig. 1 auftreten können.

Die in Fig. 2B dargestellte Wellenform

entspricht dem Signal der Wellenform von Fig. 2A nach einer Übertragung über einen Koaxialleiter mit einer Länge von beispielsweise 3oo m. Um jene Zeitpunkte zu bestimmen, bei welchen Zustandsänderungen der Videoimpulse bei einem derartigen Signal auftreten, erscheint es einleuchtend, daß es nicht ausreichend ist, einen einzigen Schwellwert festzulegen, um damit die kürzeren Impulse bestimmen zu können. Aufgrund des Vorhandenseins von relativ langen Impulsen wird nämlich der mittlere Wert der folgenden Impulse innerhalb einer Impulskette angehoben. Selbst wenn jedoch eine derartige Feststellung möglich wäre, ergäbe sich eine sehr starke Verzerrung der Zeitdauer der festgestellten Impulse, was auf einem Fernsehschirm sehr stark erkennbar wäre. Die Verzerrung der Impulse gemä£ Fig. 2B ist insbesonder e auf die Bedämpfung der Hochfrequenzkomponenten zurückzuführen, wobei diese Dämpfung wiederum auf Hauteffektphänomena im Bereich des mittleren Leiters des Koaxialkabels zurückzuführen ist. Obv/ohl eine sehr starke Bedämpfung von kurzen Impulsen zustandekommt, wird, wie erwähnt, eine Eigenschaft der Impulse sehr wahrheitsgetreu über das Kabel geleitet. Diese Eigenschaft ist der relative Zeitpunkt, bei welchem das dem Kabel zugeführte Eingangssignal seinen Zustand von einem logischen Wert O in einen logischen Wert 1 und ungekehrt ändert.

Um eine Ileigungsänderung des Signals durchführen zu können, ist notgedrungenernaßen auf einem der Eingänge

£ Ω Q & £ 1

des Differentialverstärkers 1o ein Zeitverzögerungskondensator 12 vorgesehen. Beide Eingänge des Differentialverstärkers 1o wurden sonst die Tendenz besitzen, dem Eingangssignal zu folgen. Der negative Eingang ist jedoch gegenüber dem positiven Eingang aufgrund des Kondensators 12 in Nacheilung. Falls die Eingangsspannung einen positiven Änderungswert besitzt, dann überschreitet der positive Eingang den negativen Eingang, sodaß d. Ausgang des Verstärkers einen positiven Wert zeigt. Falls jedoch der Änderungswert der Eingangsspannung negativ wird, dann ist der positive Eingang weniger positiv als der negative Eingang, sodaß nunmehr der Ausgang des Verstärkers 1o einen negativen Wert zeigt. Fig. 3 zeigt die auftretenden Wellenformen, so wie sie bei Verwendung des Kondensators 12 auftreten. Die in Fig. 3B dargestellte Wellenform zeigt die sich ergebende Ausgangswellenform des Differentialverstärkers 1o, so wie sie an der Klemme 24 auftritt. Dabei sei noch erwähnt, daß die in Fig. 3A und 3B dargestellten Wellenformen einzig und allein schematisch sind und nicht die Wellenform des festzustellenden Signals darstellen.

Es ist möglich,- daß bei Konstantwertspeisung am Eingang des Empfängerkreises mit nur einem Kondensator 12 auf der negativen Seite des Differentialverstärkers 1o e.in Zwischenwertausgangssignal auftreten kann. Um diesen Zustand zu vermeiden, ist zusätzlich ein Widerstand vorgesehen, v/elcher im einfachsten Fall an einer Vergleichsspannung - beispielsweise plus o,5 Volt Gleichstrom - angeschlossen sein kann. Der Widerstand 18 bildet einen Spannungsteiler, mit dem auf der negativen Leitung des Differentialverstärkers 1o vorhandenen 1 Kiloohm Widerstand, demzufolge eine Vorspannung der negativen Eingangsklemme des Differentialverstärkers 1o zugeführt wird. Wenn dann am Eingang ein konstanter Zustand mit einem Wert größer als der Referenzwert auftritt, was in dem vorliegenden Fall mehr als 1/2 Volt

509851/0963

- if -

ist, tritt am Ausgang des Differentialverstärkers 1o ein positiver Wert auf. Falls die Eingangsspannung jedoch kleiner als die Referenzspannung ist/ dann ist der Ausgangswert negativ. Bei einem nicht konstanten Zustand beeinflußt der Widerstand 18 nicht wesentlich die Funktionsweise des Kreises, so v/ie er in Verbindung mit den Wellenformen von Fig. 3 beschrieben worden ist. Vorzugsweise wird jedoch ein Spannungsteiler von 1oo Ohm und 1o Ohm verwendet, um die Vorspannung abzuleiten. Dieser Spannungsteiler besitzt eine genügend niedrige Impedanz, um als reine Spannungsquelle angesehen zu werden.

Zusätzlich kann es wünschenswert sein, das in Fig. 2B dargestellte Signal von dem negativen Synchronisationsimpuls abzutrennen. Um dies zu erreichen, ist parallel mit dem Widerstand 18 eine Diode 2o vorgesehen. Das sich auf diese Weise ergebende, dem Differentialverstärker 1o zugeführte Eingangssignal ist mit Hilfe der Wellenform 2C von Fig. 2 dargestellt.

Falls Signale über eine erhebliche Länge

zugeführt werden, dann kann ein erhebliches Rauschproblem auftreten. Es ist demzufolge wünschenswert, einen Schwellwert vorzusehen, was mit Hilfe der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform möglich ist, bei welcher zusätzlich ein Paar von entgegengesetzt gepolten Dioden 26, 28 vorgesehen sind. Die in Fig. 4 dargestellte Schaltanordnung ermöglicht, daß der Eingangswert um ungefähr einen Diodenspannungsabfall sich verändern kann, bevor die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 1o sich verändern kann. Der Einfluß des Schwellwertdetektors ist durch die in Fig. 5A dargestellte Wellenform angegeben. Fig. 5A zeigt ein Eingangssignal an der positiven Seite des Differentialverstärkers 1o, sowie ein modifiziertes Eingangssignal, welches dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 1o zugeführt wird. Die Wellenform von Fig. 5B

S09651/09

-S-

.J. -'522504

zeigt das Ausgangssignal des Verstärkers 1o. Es ergibt sich, daß durch das Hinzufügen des Schwellwertkreises eine gewisse Verzerrung der Impulsdauer zustandekommt. Solange jedoch der Schv/ellwert ziemlich nahe dem Eingangsspannungswert gehalten wird, hat die Verzerrung einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Pernsehschirmwiedergabe.

509851/0963

Claims

_a /522504

•a ·

Patentansprüche

1 \ Empfängerkreis zur Feststellung von

Zustandsänderungen eines eine digitale Wellenform aufweisen— den Signals, dadurch gekennzeichnet , daß ein Differentialverstärker (1o) vorgesehen ist, dessen beiden Eingängen das digitale Signal zuführbar ist, und daß der zweite Eingang des Differentialverstärkers (1o) einerseits mit einer die Zufuhr des Signals zu dem zweiten Eingang verzögernden Zeitverzögerungsexnrichtung (12) und andererseits zu einer Vorspannungseinrichtung (14, 16) verbunden ist, welche verhindert, daß während eines nicht veränderlichen Betriebszustands die Spannung am zweiten Eingang den Viert der Spannung am ersten Eingang erreicht.
2. Empfängerkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung (2o) vorgesehen ist, welche verhindert, daß negative Spannungen am zweiten Eingang des Di f ferentialvers+iärkers (1o) auftreten.
3. Empfängerkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem zweiten Eingang des Differentialverstärkers (1o) eine Schwellwerteinrichtung (26, 23) verbunden ist, welche den Einfluß von Rauschen in Verbindung mit der digitalen Wellenform verringert.
4. Empfängerkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtung ein Spannungsteiler (14, 16) ist.

50985 WQ963

.I₀. /522504
5. Empfängerkreis nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet ,daß die negative Spannungen sperrende Einrichtung eine Diode (2o) ist.
6. Empfängerkreis nach Anspruch 3, dadurch

gekennzeichnet , daß die Schwellwerteinrichtung ein Paar von parallelen entgegengesetzt gepolten Dioden (26, 28) ist.

509851/0963