DE2543130C3

DE2543130C3 - Schaltungsanordnung zur Übertragung von digitalen Daten im Vollduplex-Betrib zwischen wenigstens zwei Stationen

Info

Publication number: DE2543130C3
Application number: DE2543130A
Authority: DE
Inventors: William Robert Phoenix Ariz. Blood Jun
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1974-10-15
Filing date: 1975-09-26
Publication date: 1981-11-12
Also published as: FR2331216A1; DE2543130B2; CA1048415A; JPS5164811A; DE2543130A1; FR2331216B1; JPS566743B2; US3993867A; GB1528584A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von digitalen Daten im Vollduplex-Betrieb zwischen wenigstens zwei Stationen, von denen wenigstens eine eine Sendeeinrichtung und eine

r> Empfangseinrichtung aufweist, wobei die abgehenden und die ankommenden digitalen Signale auf dem einzigen Übertragungsweg einen ersten und einen zweiten logischen Zustand aufweisen, wobei eine Einrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, die

iii abgehenden digitalen Signale und die ankommenden digitalen Signale auf dem Übertragungsweg zu einem zusammengesetzten Signal zu vereinigen, dessen Zustand zwischen einer Anzahl von vorgegebenen Amplitudenpegeln veränderbar ist, wobei weiterhin eine Impedanzeinrichtung an den Übertragungsweg angeschlossen ist, um IR-Spannungsabfälle zu liefern, und zwar unter Verwendung des Stromes von den auf dem Übertragungsweg vorhandenen digitalen Signalen, wobei die Impedanzeinrichtung Potentialpegelverschie-

4') bungen zwischen einem ersten und einem zweiten Potential ausführt, und zwar in Abhängigkeit davon, ob ein abgehendes oder ein ankommendes digitales Signal vorliegt, und wobei Potentialpegelverschiebungen zwischen dem ersten und dem zweiten sowie einem dritten

•t 5 Potential möglich sind, wenn sowohl das abgehende als auch das ankommende digitale Signal vorhanden sind und wobei weiterhin eine zweite Einrichtung vorhanden ist, die dazu dient, die ankommenden digitalen Signale aus dem zusammengesetzten Signal wiederzugewinnen und die wiedergewonnenen digitalen Eingangssignale der Empfangseinrichtung zuzuführen, und die zweite Einrichtung digitale Anzeigesignale erzeugt, deren Informationsinhalt dem der abgehenden digitalen Signale entspricht, und wobei einer zwei Eingänge aufweisenden weiteren Einrichtung die digitalen Anzeigesignale und die zusammengesetzten Signale zugeführt werden, woraufhin die weitere Einrichtung der Empfangseinrichtung ein digitales Ausgangssignal in der Form der von dem Übertragungsweg ankommenden digitalen Signale zuführt.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der GB-PS13 00 649 bekannt.

Weiterhin ist es aus der CH-PS 5 02 72b bekannt, eine Schalteinrichtung vorzusehen, um abgehende digitale

Signale von der Sendeeinrichtung auf den Übertragungsweg zu schalten, wobei die Schalteinrichtung eine Stromquelle aufweist und derart betätigbar ist, daß der Strom in Abhängigkeit davon wahlweise dem Übertra-

gungsweg zuführbar oder nicht zuführbar ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs näher genannten Art zu schaffen, durch welche mit besonders hoher Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit Daten in der Weise übertragen werden können, daß gegen Rauschen oder andere Störeinflüsse eine außerordentlich geringe Anfälligkeit besteht

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß eine erste Schalteinrichtung vorgesehen ist, um die abgehenden digitalen Signale von der Sendeeinrichtung auf den Übertragungsweg zu schalten, daß die erste Schalteinrichtung eine Stromquelle aufweist, um einen konstanten Strom zu liefern, daß die erste Schalteinrichtung derart betätigbar ist daß der konstante Strom in Abhängigkeit davon wahlweise dem Übertragungsweg zuführbar oder nicht zuführbar ist in welcher Weise die abgehenden digitalen Signale zwischen ihren beiden Zuständen umgeschaltet werden, daß di". zweite Einrichtung eine zweite Schalteinrichtung enthält, daß in der zweiten Einrichtung weiterhin eine Betätigungseinrichtung für die zweite Schalteinrichtung vorhanden ist, durch welche die zweite Schalteinrichtung in Reaktion auf die abgehenden digitalen Signale von der Sendeeinrichtung betätigbar ist um die digitalen Anzeigesignale zu erzeugen, welche zwischen einem vierten und einem fünften Potential umschaltbar sind, daß das vierte Potential zwischen dem ersten und zweiten und das fünfte zwischen dem zweiten und dritten liegt und daß die weitere Einrichtung eine Komparatoreinrichtung ist

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Komparatoreinrichtung die Potentialpegel an ihren zwei Eingängen miteinander vergleicht und daß in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs die ankommenden digitalen Signale von dem Übertragungsweg entnommen werden.

Weiterhin sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Vergleichseinrichtung ein Ausgangssignal mit einem hohen Pegel erzeugt, wenn das Potential an dem ersten Eingang dasjenige an dem zweiten Eingang überschreitet, während ein Signal mit einem niedrigen Pegel als Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das Potential an dem zweiten Eingang dasjenige an dem ersten Eingang überschreitet.

Gemäß der Erfindung wird ohne die Verwendung eines Trägersignals eine Vollduplex-Übertragung digitaler Signale mit betonders hoher Sicherheit ermöglicht.

Gemäß der Erfindung kann eine Vollduplex-Übertragung digitaler Daten über dieselbe Leitung wahlweise in einem synchronen oder in einem asynchronen Betrieb durchgeführt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems, in welchem die Erfindung verwendet werden kann,

F i g. 2 eine Treiberschaltung gemäß der Erfindung in Form einss ßlockdiagramms,

F i g. 3 Signalwellenformen, welche an bestimmten Punkten in der erfindungsgemäßen Schaltung vorhanden sind, und welche dazu dienen, den synchronen und den asynchronen vollen Duplexbetrieb zu veranschaulichen,

F i g. 4 eine Schaltung der in der F i g. 2 dargestellten Art im Detail und

F i g. 5 ein Übertragungssystem in Form eines Blockdiagramms, welches das erfindungsgemäße Verfahren der Vollduplex-Übertragung sowie eine entsprechende Einrichtung verwendet wobei eine Mehrzahl von Stationen beteiligt sind, von denen jede einen Sender und einen Empfänger hat

Die F i g. 1 zeigt in einem Blockdiagramm ein digitales Vollduplex-Übertragungssystem, welches eine einzige Übertragungsleitung 11 verwendet die eine erste Station A mit einer zweiten Station B verbindet, wobei jede Station ein Sender/Empfänger-Paar aufweist Es sei darauf hingewiesen, daß in der vorliegenden Beschreibung die Begriffe »Sender« und »Empfänger« als allgemeine Ausdrücke verwendet werden, um verschiedene Systeme und Untersysteme zu bezeichnen, beispielsweise Fernschreiber, Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtungen, Speicher, Register, zentrale Datenverarbeitungseinheiten und ähnliche Einrichtungen, welche jeweils als Sender oder Empfänger digitaler Signale dienen können. In ähnlicher Weise wird der Begriff »Übertragungsleitung« als allgemeiner Ausdruck verwendet um einen einzelnen Signalübertragungsweg zu bezeichnen, beispielsweise eine Datenübertragungsleitung oder eine Datenschiene, welche einzelne Stationen miteinander verbindet Weiterhin sind mit dem Ausdruck »digitales Vollduplex-Übertragungssystem« sowohl synchrone als auch asynchrone Übertragungssysteme angesprochen. Somit können in diesem Zusammenhang unabhängig davon, ob ein synchroner oder ein asynchroner Betrieb vorliegt, zu einem beliebigen vorgegebenen Zeitpunkt gleichzeitig von der Station A zu der Station B abgehende digitale Signale und von der Station A zu der Station B gehende einlaufende Signale vorhanden sein, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß das System die ankommenden und die abgehenden digitalen Signale gleichzeitig bearbeiten kann.

Gemäß der Erfindung wird der V !!duplex-Betrieb des Übertragungssystems über eine .nuige Signalleitung dadurch ermöglicht, daß eine Treiberschaltung spezieller Ausbildung verwendet wird, welche das abgehende Signal von einem Sender auf eine Signalleitung überträgt welche weiterhin ankommende digitale Signale von der Leitung auf den Empfänger überträgt und welche den Empfänger daran hindert, daß er abgehende digitale Signale von dem Sender derselben Station empfängt Die F i g. 2 veranschaulicht in einem Betriebsbiockdiagramm der Schaltungseinrichtung eine Anordnung, mit welcher das obengenannte Vollduplex-

Übertragungsverfahren durchgeführt werden kann.

Allgemein weist die Treiberschaltung eine erste

so Schalteinrichtung 51 und eine zweite Schalteinrichtung 52 auf und hat weiterhin einen Differentialverstärker DA, welcher betrieblich derart geschaltet ist, daß er den Vollduplex-Betrieb ermöglicht. Die erste Schalteinrichtung 51 ist in geeigneter Weise ausgebildet, um das abgehende Signal von dem Sender TX der Einzelsignalleitung 11 zuzuführen. Die Signale auf der Leitung 11 werden dem einen von zwei Eingängen des Differentialverstärkers zugeführt, und zwar dem mit X bezeichneten Eingang. Der zweite Schalter 52 dient dazu, ein

bo Anzeigesignal abzuleiten, welches das von dem Sender Π abgehende digitale Signal darstellt. Dieses Anzeigesignal wird dem anderen der beiden Eingänge des Differentialverstärkers zugeführt, nämlich den mit Y bezeichneten Eingang. Der erste Schalter 51 und eine Lastimpedanz RL werden in spezieller Weise dazu verwendet, drei logische Gleichspannungspegel an den Eingang des Differentialverstärkers DA zu legen.
Der Differentialverstärker vergleicht dann seine zwei

Eingänge X und V und bestimmt aus diesem Vergleich, ob die auf der Leitung 11 vorhandenen Signale abgehende oder ankommende digitale Signale oder beides sind und hindert den Empfänger daran, abgehende digitale Signale zu empfangen, ermöglicht dem Empfänger jedoch, von dem Sender Tl der anderen Station β ankommende Signale aufzunehmen.

Die obengenannte Fähigkeit der Treiberschaltung kann dann leicht dazu ausgenutzt werden, ein digitales Übertragungssystem aufzubauen, welches eine Mehrzahl von Stationen hat, wobei jede Station einen Sender und einen Empfänger hat, die in einem Vollduplex-Modus über eine einzige Signalleitung betrieben werden. Dies bedeutet, daß abgehende und ankommende digitale Signale gleichzeitig auf der Signalleitung vorhanden sein können und daß das System solche Signale gleichzeitig aussenden und empfangen kann.

In den Fig.2 und 3 sind digitale Signale mit herkömmlichem Format dargestellt, welche jeweils eine binäre »1« und eine binäre »0« repräsentieren, wobei diese Signale auf der Leitung 11 durch die Sender Ti und 7~2 des Paares von Übertragungsstationen ausgesandt werden. Zur Veranschaulichung sind in der F i g. 3 abgehende digitale Signale N vom Sender Π und ankommende digitale Signale M vom Sender T2 dargestellt, wie sie sich auf der Leitung 11 befinden. Diese Signale treten in der Form von Spannungen auf, und dies wird dadurch ermöglicht, daß als Schalter S1 ein Stromschalter verwendet wird. Der Stromschalter 51 kann beliebiger herkömmlicher Art sein, dessen Eingang übertragen wird, d. h. die abgehenden digitalen Signale vom Sender Π. welche in Spannungsform vorliegen können und in Stromsignale umgewandelt werden. Die Stromsignale werden dann den Lastimpedanzen RL und RL'zugeführt, um einen IR-Spannungsabfall zu erzeugen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Lastimpedanzen RL und RL' dazu dienen sollen, irgendeine beliebige Kombination von Elementen darzustellen, welche zur Anpassung an die Leitungsimpedanzen dienen und den dort gewünschten Spannungsabfall erzeugen.

Der IR-Spannungsabfall bildet Spannungswellenformen in digitalen Signalen aus, wie sie in der F i g. 3 dargestellt sind. Es ist zu bemerken, daß das sich ergebende zusammengesetzte Signal der abgehenden und der ankommenden Signale, welche in der Signalleitung vorhanden sind, ein Skalar ist oder eine analoge Addition der zwei Signale. Dieses spezielle Merkmal ergibt sich durch die Verwendung des Stromschalters 51 und wird in der F'g. 3 grafisch veranschaulicht. Bei O isi eine mii a bezeichnete Wellenform dargestellt, und zwar mit einer durchgezogenen Linie. Es sei darauf hingewiesen, daß die Wellenform a in der F i g. 3, wie sie bei Odargestellt ist, eine zusammengesetzte Wellenform oder eine algebraische Addition der in der F i g. 3 dargestellten abgehenden und ankommenden Wellenformen Mund N ist. Diese zusammengesetzte Wellenform tritt auf der Leitung 11 auf. und sie wird auch einem der Eingänge des Differentialverstärkers zugeführt, nämlich dem Eingang X.

Weiterhin ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß eine geeignete Schaltungseinrichtung vorhanden ist beispielsweise eine Schalteinrichtung 52. welche ein Anzeigesignal ableitet, das als digitale Spannung vorliegt, die dem Muster des abgehenden digitalen Signals folgt. Mit anderen Worten, der Schalter 52 ist derart ausgebildet, daß er aus dem Eingangssignal ein digitales Ausgangssignal liefert, welches dasselbe Signalformat hat. Demgemäß wird von diesem Schalter eine Kopie des Eingangssignals geliefert. Dies ist grafisch durch die gestrichelte Linie b in der Zeile Oder ϊ F i g. 3 dargestellt.

Um die Rauschanfälligkeit des Systems zu vermindern, hat das digitale Signal (welches als Wellenform b in der F i g. 3 bei O dargestellt ist), welches am Eingang Y des Differentialverstärkers DA anliegt, zwei Spannungspegel, welche exakt auf der Hälfte zwischen dem ersten und dem zweiten liegen, und es hat weiterhin zweite und dritte Spannungspegel, welche auf der Leitung 11 vorhanden sind. Irgendein durch Rauschen induziertes Störsignal muß größer als 0,4 V sein, um bei der Übertragung zum Empfänger R\ einen Fehler hervorzurufen, der im Spannungskomparator DA auftreten könnte. Wenn der vierte und der fünfte Pegel nicht exakt auf der Hälfte zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Pegel gehalten würden, wäre ein wesentlich geringeres Pegel oder eine wesentlich geringere Amplitude des Rauschsignals dazu in der Lage, ein Störsignal als Ausgangssignal vom Spannungskomparator DA hervorzurufen, welches dann vom Empfänger R1 aufgenommen werden könnte.

Wenn beispielsweise die Wellenform b. wie sie bei O in der F i g. 3 dargestellt ist, nur 0,1 V über dem abgehenden ausgesandten Signal liegen würde, so wäre ein induziertes Rauschsignal mit einer Amplitude größer als 0,1 V ausreichend, um dazu zu führen, daß der

jo Komparator DA dann ein fehlerhaftes Ausgangssignal liefern würde.

Nun dient der Differentialverstärker dazu, seine herkömmliche Funktion des Vergleichs von zwei Signalen a und b durchzuführen, welche an seine zwei

π Eingänge X und Y angelegt werden, und ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches in der F i g. 3 bei P dargestellt ist Es sei darauf hingewiesen, daß das gelieferte Ausgangssignal ein digitales Signal ist welches dasselbe ist wie das ankommende digitale

"i Signal. Eine dem Differentialverstärker eingeprägte Eigenschaft vergleicht das zusammengesetzte Signal (bei O in der Fig.3) auf der Leitung 11 mit dem Anzeigesignal und liefert sein Ausgangssignal (bei Pin der F i g. 3), welches dasselbe ist wie das ankommende

ι' Signal, in der digitalen Form. Das gelieferte Ausgangssignal (bei Pin der Fig. 3) kann dann dem Empfänger R 1 in herkömmlicher Weise zugeführt werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß ein interessantes Phänomen zu beobachten ist: Die vom Differentialver-

.·> stärker tatsächlich ausgeführte Operation besteht darin, duo er irn Arnpütüdcnsinn die ankommenden oder abgehenden digitalen Signale (bei M in der F i g. 3) von dem zusammengesetzten Signal (bei O in der F i g. 3) auf der Leitung 11 subtrahiert und die sich dabei ergebende

'>'< Differenz (bei P in der F i g. 3) wird als Ausgangssignal geliefert. Dies ist grafisch bei Pin der F i g. 3 dargestellt Es sei darauf hingewiesen, daß die gestrichelte Linie b oder das Anzeigesignal welches dem zweiten Eingang zugeführt wird, dasselbe Signalformat hat wie das

mi abgehende Signal und bei der zusammengesetzten Welle a eine Amplitudenverschiebung hervorruft derart daß die Verschiebung zu der Ausbildung einer Ausgangswelle führt (bei P in der F i g. 3). welche eine Reproduktion des ankommenden digitalen Signals wie

* '> bei M ist wie es in der F i g. 3 veranschaulicht ist

Aus der erfindungsgemäßen Schaltung ergibt sich ein weiteres bedeutsames Phänomen, welches darin besteht daß das System in die Lage versetzt wird.

entweder synchron oder asynchron in einem Vollduplex- Betrieb Signale über eine einzige Leitung zu übertragen. Eine synchrone Übertragung, bei welcher die abgehenden und die ankommenden Signale synchron sind, d. h, bei welcher sie dieselbe Impulsfolgefrequenz haben und in Phase sind, ist oben anhand der Fig.3 erläutert. Ein asynchroner Betrieb betrifft die Arbeitsweise, bei welcher die ankommenden digitalen Signale nicht dieselbe Impulsfolgefrequenz oder Phasenbeziehung zu den abgehenden digitalen Signalen haben müssen. Sowohl bei einem synchronen als auch bei einem asynchronen Betrieb ist die erfindungsgemäße Schaltung derart ausgebildet, daß sie eine zusammengesetzte Welle der ankommenden und abgehenden digitalen Signale bildet und ein Bezugssignal von der zusammengesetzten Welle subtrahiert, um die ankommenden digitalen Signale abzuleiten und sie dem Empfänger zuzuführen.

Die Fig.4 veranschaulicht eine spezielle Schaltung, welche den Aufbau der in der Fig.2 dargestellten Schaltung im einzelnen erläutert, wobei die Arbeitsweise dieser Schaltung oben anhand der Fig.3 erläutert wurde. Gemäß Fig.4 können die Schalter 51 und 52 beliebiger geeigneter bekannter Art sein, beispielsweise kann eine gemäß der Darstellung ausgebildete Logik mit Emitterkopplung oder eine Transistor-Transistor-Logik als TTL-Schaltung verwendet werden. Die von dem Sender Ti abgehenden Signale werden einer geeigneten Spannungspegel-Verschiebungseinrichtung zugeführt, beispielsweise einem Transistor Q1, welcher derart geschaltet ist, daß er gemäß der Darstellung als Verschiebeeinrichtung dient Die Schalter 51 und 52 können eine Logik mit Emitterkopplung verwenden, wobei jeder ein Paar von Transistoren Q 2 und Q 3 sowie Q A und Q 5 verwendet, die in herkömmlicher Weise geschaltet sind. Um ein ordnungsgemäßes Arbeiten der Schalter zu gewährleisten, kann eine geeignete Vorspannungseinrichtung gemäß der Darstellung geschaltet werden, welche symbolisch durch die Widerstandselemente r2, r3 und rA angedeutet ist Außerdem werden die Basiselektroden von Q 3 und von Q 5 jeweils auf einem geeigneten Potential gehalten, wobei ein weiteres aktives Element verwendet wird, nämlich ein Transistor Q 6, der so geschaltet ist, daß er das Vorspannungspotential von einer Potentialteilereinrichtung ableitet, welche die Impedanzelemente r5,r7, rS und r9 aufweist Die Gleichspannungspotentialquelle für die Treiberschaltung, Vcc und Vee wird durch die Widerstandselemente rl, r% und r9 geteilt, und Q6 liefert das auf diese Weise aufgebaute Potential an die so Basiselektroden von Q 3 und Q 5.

Die Treiberschaltung enthält eine Konstantstromquelle 13, die ein geeignetes aktives Element wie Q 7 hat welches einen vorgegebenen Strompegel ableitet und dem Schalter 51 zuführt, indem ein Widerstand vorgegebener Größe für das Widerstandselement r% verwendet wird. Der Schalter 51 ist als herkömmlicher Stromschalter dargestellt wobei nur eines der zwei Elemente QA und Q 5 zu einem vorgegebenen Zeitpunkt leitet Normalerweise ist <?4 bei der Abwesenheit eines an seiner Basis angelegten Aktivierungspotentials nicht leitend. Das Potential, welches QA treibt kommt vom Transistor Q1. Ak Pegelverschiebeeinrichtung folgt Ql dem Signalpotentialeingang. Demgemäß folgt sein Emitterausgang seinem Eingang an seiner Basis. Die Verschiebung im Emitter wiederum folgt der Signalform, welche an seinen Eingang an seiner Basis angelegt wird. Q 2 und QA sind so vorgespannt, daß sie in dem einen Zustand, beispielsweise bei der Ziffer 1, im leitenden Zustand sind, jedoch nicht bei dem anderen der abgehenden digitalen Signale.

Beispielsweise sind beim Vorhandensein von digitalen Signalen »1« oder bei Eingangssignalen mit hohem Pegel Q 2 und Q A im leitenden Zustand, ζ) 2 und QA werden beim Vorhandensein eines entgegengesetzten digitalen Signals oder einer »0« gesperrt. Mit anderen Worten, Q 2 und QA werden beim Vorhandensein von digitalen Signalen, welche einer »1« entsprechen, in den durchlässigen Zustand versetzt, und sie werden beim Vorhandensein von digitalen Signalen, welcher einer »0« entsprechen, in den gesperrten Zustand versetzt Somit werden eine »1« und eine »0« jeweils dazu verwendet, die zwei Zustände eines digitalen Signals darzustellen und natürlich auch dazu, daß Schaltungsparameter verändert werden können, wodurch Q 2 und QA durchlässig werden, wenn Signale vom Typ »0« vorhanden sind, während sie gesperrt werden, wenn Signale vom Typ »1« vorhanden sind.

Wenn Q 4 des Schalters 51 durchlässig ist, liefern die Transistoren QA und Q 7 einen Stromsenkenpfad für die Übertragungsleitung 11. Soweit der Konstantstrom von der Quelle 13 durch den Übertragungsweg 11 abgeführt wird, wird die Spannung auf der Übertragungsleitung durch den IR-Spannungsabfall aufgebaut, welcher durch den Leitungsstrom, multipliziert mit den Lastimpedanzen RL und RL', entsteht Die Station ßist mit derselben Schaltungseinrichtung ausgestattet, und demgemäß treten in der Station B die gleichen Verhältnisse auf.

Da dies der Fall ist ist im Hinblick auf den Spannungspegel auf der Übertragungsleitung offensichtlich, daß dann, wenn weder der Sender der Station A, noch der Sender der Station β digitale Signale abgibt auf der Übertragungsleitung 11 kein Strom vorhanden ist Demgemäß ist die Spannung auf der Übertragungsleitung gleich Null. Das Potential auf der Übertragungsleitung 11 verschiebt sich zwischen zwei Pegeln, wenn der Sender Π der Station A oder der Sender 7"2 der Station B ein digitales Signal aussendet wobei jedoch nicht beide Sender ein Signal abgeben. Wenn beide Sender in Betrieb sind und Signale abgeben, dann verschiebt sich der Spannungspegel auf der Übertragungsleitung 11 zwischen drei Pegeln, wie es in der F i g. 3 bei O dargestellt ist

Die Eingänge zum Differentialverstärker DA sind folgendermaßen geschaltet: Der Eingang X ist mit der Übertragungsleitung 11 über einen Widerstand rlO verbunden. Der zweite Eingang Vist mit dem Kollektor des ersten Transistors Q 2 des Schalters 52 verbunden. Der Widerstand r 10 ist mit der ersten Eingangsklemme derart verbunden, daß das Signal von dem ersten Schalter 51 an der Eingangsklemme X zu derselben Zeit ankommt wie das Signal von dem zweiten Schalter 52 an der zweiten Eingangsklemme Y ankommt wenn der Sender Π das Signal aussendet Auf diese Weise werden Ausgangsstörsignale unterdrückt welche andernfalls durch die Differenz in der Ankunftszeit der Signale an den Eingangsklemmen X und Y auftreten könnten. Wenn die zwei Schalter in der Geschwindigkeit einander angepaßt sind und gleichzeitig schalten, kann der Widerstand r 10 offensichtlich entfallen.

Wenn Vcc auf Masse oder auf 0 V liegt und Vee auf —5,2 V liegt und wenn für die verschiedenen aktiven und passiven Elemente die geeigneten Impedanzen vorgesehen sind, ist es möglich, drei Spannungspegel auf die Übertragungsleitung zu bringen, beispielsweise

OVoIt, -0,8 V und --1,6V. Weiterhin ist es möglich, dem Eingang X des Differentialverstärkers DA diese Spannungspegel zuzuführen und zwei Spannungspegel abzuleiten, nämlich 0,4 V und —1,2 V, und zwar vom Ausgang des ersten aktiven Elementes Q 2 des zweiten Schalters 52, wobei diese Signale dem zweiten Eingang K des Differentialverstärkers DA zugeführt werden. Spannungen auf der Übertragungsleitung 11 sind gemäß den obigen Ausführungen das Ergebnis des IR-Spannungsabfalls, welcher an der Impedanz RL entsteht. RL wurde derart gewählt, daß eine Impedanzanpassung der Übertragungsleitung selbst erreicht ist, um eine bessere Energieübertragung und eine minimale Signalreflexion zu gewährleisten.

Die Arbeitsweise der in der Fig.4 dargestellten speziellen Schaltung entspricht dem Betrieb der Anordnung nach dem in der Fig.2 dargestellten Blockschaltbild, wie er oben anhand der F i g. 3 erläutert wurde, so daß hier nur kurze ergänzende Ausführungen erforderlich erscheinen. Der Ausgang von Q 2 des Schalters 52 verschiebt die Eingangsklemme Y des Differentialverstärkers DA zwischen zwei Pegeln, nämlich zwischen —0,4 und —1,2 V.

Die Signale auf der Leitung ti werden zwischen zwei Pegeln verschoben, nämlich zwischen 0 und 0,8 V, wenn entweder abgehende oder ankommende digitale Signale vorhander sind, jedoch nicht beide Arten von Signalen. Das Signal auf der Leitung wird zwischen drei Pegeln verschoben, nämlich zwischen 0, -0,8 und —1,6 V, wenn sowohl abgehende als auch ankommende digitale Signale vorhanden sind, welche in Form einer »0« und einer »1« dargestellt werden können.

Die Differentialverstärker vergleicht die zwei Eingänge X und Y, die sich durch die Signalbedingungen auf der Leitung 11 in der oben angegebenen Weise ändern können, wobei auch das Ausgangssignal von Q 2 eine Rolle spielt, und erzeugt ein Ausgangssignal, welches eine Wiedergabe des ankommenden digitalen Signals ist Die auf diese Weise erzeugten Ausgangssignale werden dann dem Empfänger R1 zugeführt

Insgesamt ergibt sich also, daß durch Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltung, wie sie beispielsweise in der Fig.2 dargestellt ist, und zwar in einem Blockdiagramm, während eine spezielle Ausführungsform dieser Schaltung in der F i g. 4 veranschaulicht ist ein digitales Signalübertragungssystem erreicht werden kann, welches in einem Vollduplex-Modus arbeitet, wobei synchron oder asynchron Signale über einen einzigen Signalweg 11 übertragen werden können.

Die Fig.5 veranschaulicht ein Übertragungssystem, bei welchem eine Mehrzahl von Übertragungsstationen im Betrieb an eine einzige Signaiieitung 5i angeschlossen werden können, die durch Impedanzeinrichtungen RL und RL' abgeschlossen ist, welche an den beiden Enden angeordnet sind. Jede Station kann einen Sender und einen Empfänger haben und kann mit der oben beschriebenen Treiberschaltung ausgestattet sein, weiche entsprechende Schalter51_A 5 Is... 5 Imentsprechende Differentialverstärker DAa, DA_b ■ ■ ■ DA_n usw. aufweist Weiterhin wird es durch die erfindungsgemäße Schaltungseinrichtung ermöglicht wie sie in den F i g. 2 und 4 dargestellt ist, ein System aufzubauen, wie es in der Fig.5 dargestellt ist, welches dazu dient im Rundfunkbetrieb zu arbeiten. Hierzu wird bei der Darstellung der F i g. 5 angenommen, daß eine Station wie A ein digitales Signal aussendet, wobei dann alle übrigen Stationen B... N, welche an die Übertragungs leitung 51 angeschlossen sind, das von der Station A ausgesandte Signal empfangen können. Dies ist deshalb möglich, weil die Differentialverstärker der übrigen Stationen B... N das Vorhandensein des Signals auf der Übertragungsleitung 51 feststellen, welches vom Sender

ίο A kommt, und dieses Signal den entsprechenden Empfängern zuführen. Es ist leicht ersichtlich, daß nur dadurch, daß entweder die Sender für die Stationen B... N entfallen oder durch Verwendung einer geeigneten externen Steuereinrichtung die Stationen B... Nin die

Lage versetzt werden können, die von der Station A

kommenden Signale zu empfangen, während verhindert ist, daß diese Stationen selbst irgendwelche Signale aussenden.

Aus der Fig.5 und der obigen Beschreibung ist

weiterhin zu entnehmen, daß beliebige ausgewählte Paare von Stationen A ... Ngleichzeitig über dieselbe Signalleitung 51 eine Zweiwege-Nachrichtenverbindung gewährleisten können. Eine geeignete externe Steuereinrichtung in der Form eines Kodierschemas oder einer anderen (nicht dargestellten) Schaltung kann dazu dienen, die Identität der angerufenen und der rufenden Station jeweils in der Weise anzugeben, daß die übrigen an die Leitung 51 angeschlossenen Stationen nicht miteinander in Verbindung treten können.

Insgesamt wird gemäß der Erfindung eine Treiberschaltung geschaffen, um ein Übertragungssystem aufzubauen, welches im Vollduplex-Modus arbeiten kann, und zwar entweder synchron oder asynchron, wobei die Nachrichtenverbindung über einen einzigen Signalpfad aufgebaut wird. Weiterhin dürfte deutlich geworden sein, daß eine derartige erfindungsgemäße Schaltung zwei wesentliche Merkmale aufweist nämlich einerseits ist sie derart ausgebildet daß ein Stromsignal auf die Übertragungsleitung gelangt welches zwei entgegengesetzt verlaufende Signale ermöglicht die gleichzeitig auf derselben Übertragungsleitung vorhanden sein können, ohne daß eine gegenseitige Beeinflussung auftritt und andererseits ist die erfindungsgemäße Anordnung derart getroffen, daß die abgehenden Signale von dem Sender dazu verwendet werden, ein Bezugs- oder ein Anzeigesignal zu erzeugen und das sich dabei ergebende Bezugssignal dazu zu verwenden, den zugehörigen Empfänger in der Weise zu steuern, daß er die abgehenden digitalen Signale ignoriert welche auf der Übertragungsleitung vorhanden sind, während die ankoriifticfiden digitalen Signale auf der Übertragungsleitung aufgenommen werden, welche von dem Sender einer anderen Station ausgesandt wurden.

Weiterhin hat sich gezeigt, daß wegen dieser Merkmale die Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltung den Betrieb eines Vollduplex-Übertragungssystems beim Rundfunk ermöglicht, wobei durch entsprechende Abwandlungen ein beliebiges Paar von Nachrichtensta-

tionen, welche über dieselbe Übertragungsleitung eines solchen Systems miteinander verbunden sind, jeweils miteinander in Verbindung treten können und ihre Identität angeben können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen ZEICHNUNGEN BLATT 2

Int. CI.2: H 04 L 5/14

Bekanntmachungstag: 22. Januar 1981

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Übertragung von digitalen Daten im Vollduplex- Betrieb zwischen wenigstens zwei Stationen, von denen wenigstens eine eine Sendeeinrichtung und eine Empfangseinrichtung aufweist, wobei die abgehenden und die ankommenden digitalen Signale auf dem einzigen Übertragungsweg einen ersten und einen zweiten logischen Zustand aufweisen, wobei eine Einrichtung vorhanden ist» welche dazu dient, die abgehenden digitalen Signale und die ankommenden digitalen Signale auf dem Übertragungsweg zu einem zusammengesetzten Signal zu vereinigen, dessen Zustand zwischen einer AnzaM von vorgegebenen Amplitudenpegeln veränderbar ist, wobei weiterhin eine impedanzeinrichtung an den Übertragungsweg angeschlossen ist, um IR-Spannungsabfälle zu liefern, und zwar unter Verwendung des Stromes von den auf dem Übertragungsweg vorhandenen digitalen Signalen, wobei die Impedanzeinrichtung Potentialpegelverschiebungen zwischen einem ersten und einem zweiten Potential ausführt, und zwar in Abhängigkeit davon, ob ein abgehendes oder ein ankommendes digitales Signal vorliegt, und wobei Potentialpegelverschiebungen zwischen dem ersten und dem zweiten sowie einem dritten Potential möglich sind, wenn sowohl das abgehende als auch das ankommende digitale Signal vorhanden sind und wobei weiterhin eine zweite Einrichtung vorhanden ist, die dazu dient, die ankommenden digitalen Signale aus dem zusammengesetzten Signal wiederzugewinnen und die wiedergewonnenen digitalen Eingangssignale der Empfangseinrichtung zuzuführen, und die zweite Einrichtung digitale Anzeigesignale erzeugt, deren Informationsinhalt dem der abgehenden digitalen Signale entspricht, und wobei einer zwei Eingänge aufweisenden weiteren Einrichtung die digitalen Anzeigesignale und die zusammengesetzten Signale zugeführt werden, woraufhin die weitere Einrichtung der Empfangseinrichtung ein digitales Ausgangssignal in der Form der von dem Übertragungsweg ankommenden digitalen Signale zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Schalteinrichtung vorgesehen ist, um die abgehenden digitalen Signale von der Sendeeinrichtung auf den Übertragungsweg zu schalten, daß die erste Schalteinrichtung eine Stromquelle aufweist, um einen konstanten Strom zu liefern, daß die erste Schalteinrichtung derart betätigbar ist, daß der konstante Strom in Abhängigkeit davon wahlweise dem Übertragungsweg zuführbar oder nicht zufuhr bar ist, in welcher Weise die abgehenden digitalen Signale zwischen ihren beiden Zuständen umgeschaltet werden, daß die zweite Einrichtung eine zweite Schalteinrichtung enthält, daß in der zweiten Einrichtung weiterhin eine Betätigungseinrichtung für die zweite Schalteinrichtung vorhanden ist, durch welche die zweite Schalteinrichtung in Reaktion auf die abgehenden digitalen Signale von der Sendeeinrichtung betätigbar ist, um die digitalen Anzeigesignale zu erzeugen, welche zwischen einem vierten und einem fünften Potential umschaltbar sind, daß das vierte Potential zwischen dem ersten und zweiten und das fünfte zwischen dem zweiten und dritten liegt, und daß die weitere Einrichtung eine Komparatoreinrichtung ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoreinrichtung die Potentialpegel an ihren zwei Eingängen miteinander vergleicht und daß in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs die ankommenden digitalen Signale von dem Übertragungsweg entnommen werden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung ein Ausgangssignal mit einem honen Pegel erzeugt, wenn das Potential an dem ersten Eingang dasjenige an dem zweiten Eingang überschreitet, während ein Signal mit einem niedrigen Pegel als Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das Potential an dem zweiten Eingang dasjenige an dem ersten Eingang überschreitet.