DE2608104A1 - Transmitter interface for clock signals - has switch controlled by clock signals connecting DC supply to line transformer - Google Patents
Transmitter interface for clock signals - has switch controlled by clock signals connecting DC supply to line transformerInfo
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Abstract
Description
Sendeschnittstelle für Taktsignale,Transmission interface for clock signals,
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sendeschnittstellen-Anordnung zur Übertragung von aus Impulsen bestehenden Taktsignalen auf eine Übertragungsleitung mit einem Schalter, der durch die ankommenden Taktsignale gesteuert die Verbindung zwischen einer Stromquelle und einer Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Primärwicklung eines Ubertragers schließt und bei der an eine Sekundärwicklung des Übertragers die Übertragungsleitung angeschlossen ist.The invention relates to a transmission interface arrangement for the transmission of clock signals consisting of pulses on a transmission line with a switch that controls the connection by the incoming clock signals between a current source and a series circuit of a resistor and a Primary winding of a transformer closes and when connected to a secondary winding of the The transmission line is connected.
Zur störsicheren Übertragung von Taktsignalen und zum Schutz des Bedienungspersonals der angeschlossenen Geräte werden erdsymmetrische Leitungen verwendet, die über erdfreie, erdsymmetrische Schnittstellen mit den Geräten verbunden sind. Zur Verhinderung von Störungen, die durch Reflexionen an den Anschlußstellen hervorgerufen werden, muß die Übertragungsleitung an den Enden mit ihrem Wellenariderstand abgeschlossen sein. Zur Erfüllung dieser Forderungen werden in üblicher Weise Übertrager verwendet, deren Ubersetzungsverhältnis geeignet gewählt ist. Eine derartige bekannte Sendeschnittstellen-Anordnung für Taktsignale ist in der Fig. 1 dargestellt. Die Sendesonnittstellen-Anordr.ung enthält einen Ausgangsübertrager TrO, dessen Primäranschluß über eine Reihenschaltung aus einem gesteuerten Schalter S und einem Widerstand RO mit dem Anschluß für die Betriebsspannung UB verbunden ist. Sekundärseitig ist der Ubertrager TrO an eine übertragungsleitung angeschlossen, die durch ihren Wellenwiderstand Z repräsentiert ist.For the interference-free transmission of clock signals and to protect the operating personnel of the connected devices, balanced-to-earth lines are used, which over ungrounded, balanced-to-earth interfaces are connected to the devices. To prevent of interference caused by reflections at the connection points, the transmission line must be terminated at the ends with its wave resistance be. To meet these requirements, transformers are used in the usual way, whose transmission ratio is suitably selected. Such a known transmission interface arrangement for clock signals is shown in FIG. The transmission interface arrangement contains an output transformer TrO, the primary connection of which is connected in series from a controlled switch S and a resistor RO with the connection for the Operating voltage UB is connected. On the secondary side, the transmitter TrO is connected to a Transmission line connected, which is represented by its characteristic impedance Z. is.
Der Schalter S wird durch den zu übertragenden Takt gesteuert; er schließt die Verbindung zwischen Betriebsspannungsquelle und Übertrager periodisch mit der Taktperiode Tt für die Dauer t. Entsprechend erscheint an den Anschlüssen 2, 2' der Sekundärwicklung des Übertragers TrO ein gleichstromfreies Taktsignal. Durch geeignete Wahl des Widerstandes RO und des Ubersetzungsverhältnisses ü zwischen der Primäraricklung und der Sekundärwicklung des Übertragers kann die Schaltung während der Schließungs dauer des Schalters S an den als Last fungierenden Wellenwiderstand Z der Übertragungsleitung angepaßt werden.The switch S is controlled by the clock to be transmitted; he periodically closes the connection between the operating voltage source and the transformer with the clock period Tt for the duration t. Correspondingly appears at the connections 2, 2 'of the secondary winding of the transformer TrO a DC-free clock signal. By suitable choice of the resistance RO and the transmission ratio ü between the primary winding and the secondary winding of the transformer can make the circuit during the closing period of the switch S to the characteristic impedance acting as a load Z of the transmission line can be adjusted.
Dadurch ist insgesamt die Anpassung nur während der Schließungsdauer des Schalters S gesichert. Die Sendeschnittstellen-.4nordnung nach dem Stande der Technik hat den Nachteil, daß bei geöffnetem Schalter S keine Anpassung vorhanden ist. Dadurch werden Störungen, die während des geöffneten Schalters von der Ubertragungsleitung zur Sendeschnittstellen-Anordnung gelangen, von dieser reflektiert und können in deren Empfangsstelle einen Taktimpuls vortäuschen oder bei anderer Phasenlage auch auslöschen.As a result, the adjustment is only possible during the period of closure of switch S secured. The transmission interface order according to the state of the Technology has the disadvantage that there is no adaptation when the switch S is open is. This eliminates interference from the transmission line while the switch is open get to the transmission interface arrangement, reflected by this and can in whose receiving station simulates a clock pulse or, if the phase position is different, too wipe out.
Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, eine-Sendeschnittstellen-Anordnung der eingangs erwähnten Art anzugeben, die auch in den Pausen zwischen der Übertragung der einzelnen Taktimpulse an die angeschlossene Übertragungsleitung angepaßt ist, Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Reihenschaltung aus dem Widerstand und der Primärwicklung des Ubertragere eine für den Speisestrom in Sperrichtung gepolte Diode parallel geschaltet ist und daß das Produkt aus dem Widerstandswert des ersten Widerstandes und dem Quadrat des zu Übersetzungsverhältnisses.ü' das der Quotient aus der Windungszahl der Primärwicklung und der Windungszahl der Sekundärwicklung ist, wenigstens annähernd gleich dem dem Wellenwiderstand der sekundärseitig angeschlossenen Ubertragungsleitung ist und daß die Betriebs spannung UB so groß gewählt ist daß und daß dabei UD die Kniespannung der Diode>Ttdie Talctperiode und Sdie Dauer des Taktimpulses ist.The object of the invention is therefore to provide a transmission interface arrangement of the type mentioned, which is also adapted in the pauses between the transmission of the individual clock pulses to the connected transmission line and the primary winding of the transformer is connected in parallel with a diode polarized in the reverse direction for the supply current and that the product of the resistance value of the first resistor and the square of the transformation ratio is the quotient of the number of turns of the primary winding and the number of turns of the secondary winding, is at least approximately equal to the characteristic impedance of the transmission line connected on the secondary side and that the operating voltage UB is selected to be so large that and that UD is the knee voltage of the diode> Tt is the talc period and S is the duration of the clock pulse.
Die Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Sendeschnittstelle bestehen darin, daß die vorerwähnten Forderungen mit relativ wenig Aufwand erfüllt werden konnten und daß außerdem eine universelle Einsetzbarkeit in einem weiten Frequenzbereich gewährleistet ist.The main advantages of the transmission interface according to the invention exist in that the aforementioned requirements can be met with relatively little effort and that it can also be used universally in a wide frequency range is guaranteed.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß eine Anpassung auch bei geöffnetem Schalter: möglich ist, sofern der aus der Primärwicklung des Übertragers und dem vorgeschalteten Widerstand bestehende. Primärstromkreis durch einen anderen Schalter geschlossen ist.The invention is based on the knowledge that an adaptation also with the switch open: is possible, provided that the output from the primary winding of the Transformer and the upstream resistor existing. Primary circuit through another switch is closed.
Eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Sendeschnittstellen-Anordnung ergibt sich dadurch, daß als gesteuerter Schalter ein npn-Transistor vorgesehen ist.A preferred variant of the transmission interface arrangement according to the invention results from the fact that an npn transistor is provided as a controlled switch is.
Durch die Verwendung eines npn-Transistors ergibt sich die Möglichkeit, als Ansteuerpegel für die erfindungsgemäße Schnittstelle den TTL-Pegel zu wählen, so daß eine Kombination mit TTL-Gattern leicht möglich ist.By using an npn transistor, there is the possibility of to choose the TTL level as the control level for the interface according to the invention, so that a combination with TTL gates is easily possible.
Eine zweckmäßige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sendeschnittstellen-Anordnung ergibt sich dadurch, daß der Steuerelektrode des Transistors ein zweiter Widerstand vorgeschaltet ist.An expedient embodiment of the transmission interface arrangement according to the invention results from the fact that the control electrode of the transistor has a second resistor is upstream.
Bei dieser Anordnung dient der vorgeschaltete Widerstand einerseits als Lastwiderstand für-vorgeschaltete steuernde Logiken, beispielsweise TTL-Gatter, außerdem ist dieser Widerstand als Schutzwiderstand für den Transistor T wirksam.In this arrangement, the upstream resistor serves on the one hand as a load resistor for upstream controlling logics, e.g. TTL gates, In addition, this resistor is effective as a protective resistor for the transistor T.
Beim Schalten von Transistoren mit induktiver Last können durch sogenannte Überschwinger Verfälschungen der zu schaltenden Rechteckimpulse auftreten. Zur Vermeidung dieser Überschwinger bei einer erfindungsgemäßen Sendeschnittstellen-Anordnung ist es zweckmäßig, daß der Primär- oder der Sekundärwicklung des obertragers ein erster Kondensator parallelgeschaltet ist.When switching transistors with inductive loads, so-called Overshoot falsifications of the square-wave pulses to be switched occur. To avoid this overshoot is in a transmission interface arrangement according to the invention it is appropriate that the primary or the secondary winding of the transformer is a first Capacitor is connected in parallel.
Eine weitere Variante der Erfindung ergibt sich dadurch, daß der erste Kondensator so gewählt ist, daß sich in Verbindung mit dem Übertrager ein Resonanzkreis für die Grundwelle des zu übertragenden Taktsignals ergibt. Bei dieser Anordnung ergibt sich ein sinusförmiger Takt.Another variant of the invention results from the fact that the first Capacitor is chosen so that in connection with the transformer a resonance circuit for the fundamental wave of the clock signal to be transmitted. With this arrangement the result is a sinusoidal cycle.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention is to be shown in the following with reference to in the drawing Embodiments are explained in more detail.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Sendeschnittstellen-Anordnung nach dem Stande der Technik, Fig. 2 das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Sendeschnittstellen-Anordnung, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sendeschnittstellen-Anordnung, Fig. 4 ein weiteres Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Sendeschnittstellen-Anordnung zur Erläuterung deren Funktion und Fig. 5 Impulspläne für die Eingangs- und Ausgangsspannung und dem Eingangsstrom.In the drawing, FIG. 1 shows a transmission interface arrangement according to FIG the prior art, FIG. 2 shows the basic circuit diagram of a transmission interface arrangement according to the invention, 3 shows an exemplary embodiment of the transmission interface arrangement according to the invention, 4 shows a further basic circuit diagram of the transmission interface arrangement according to the invention to explain their function and FIG. 5 pulse diagrams for the input and output voltage and the input current.
Die Fig. 1 ist bei der Besprechung des Standes der Technik bereits näher erläutert worden, so daß an dieser Stelle nicht weiter darauf eingegangen wird.Fig. 1 is already in the discussion of the prior art have been explained in more detail, so that it will not be discussed further at this point will.
Das Prinzipschaltbild entsprechend der Fig. 2 enthält wie die Anordnung nach dem Stande der Technik eine Betriebsspannungsquelle UB, einen gesteuerten Schalter S und in Reihe mit dXesem einen ersten Widerstand R1 und die Primärwicklung des Übertragers Trl, außerdem ist an die Sekundärwicklung dieses Ubertragers die durch den Wellenwiderstand Z repräsentierte Ubertragungsleitung angeschlossen.The basic circuit diagram according to FIG. 2 contains the arrangement According to the prior art, an operating voltage source UB, a controlled switch S and in series with dXesem a first resistor R1 and the primary winding of the Transformer Trl, in addition, the secondary winding of this transformer is through the transmission line representing the characteristic impedance Z is connected.
Zusätzlich enthält di e die Sendeschnittstellen-Anordnung nach der Fig. 2 eine erste Diode D1, die der Reihenschaltung aus dem ersten Widerstand Ri und der Primärwicklung des Übertragers parallel geschaltet'ist. Widerstand R1 und übersetzungsver hältnis ü zwischen Primär- und Sekundärwicklung des Ubertragers sind wie' beim Stande der Technik so gewählt, daß sich bei geschlossenem Schalter Anpassung an den Wellenwiderstand Z der Übertragungsleitung ergibt. Bei geschlossenem Schalter ist die Diode D1 nicht wirksam, da sie für die Betriebsspannung UB in Sperrichtung gepolt ist. Bei geöffnetem Schalter S ergibt sich durch den Abbau des Magnetfeldes im Ubertrager Tr1 ein entgegengesetzt zum ursprünglichen gerichteter Strom, für den die Diode D1 in Durchlaßrichtung gepolt ist, so daß auch in diesem Falle der Primärstromkreis des Übertragers geschlossen ist und sich Anpassung ergibt.In addition, the e contains the transmission interface arrangement according to the Fig. 2 shows a first diode D1, which is the series circuit of the first resistor Ri and the primary winding of the transformer is connected in parallel. Resistor R1 and Translation ratio between the primary and secondary winding of the transformer are selected as' in the prior art so that when the switch is closed Adaptation to the characteristic impedance Z of the transmission line results. When closed Switch, the diode D1 is not effective, since it is in the reverse direction for the operating voltage UB is polarized. When the switch S is open, the magnetic field is reduced in the transformer Tr1 a current directed opposite to the original, for the diode D1 is polarized in the forward direction, so that in this case too Primary circuit of the transformer is closed and there is adaptation.
Der Durchlaßwiderstand der Diode ist wegen seiner Kleinheit im Vergleich zum Widerstand R1 zu vernachlässigen, so daß die Anpassung praktisch erhalten bleibt.The forward resistance of the diode is due to its small size in comparison to the resistor R1 to be neglected, so that the adaptation is practically retained.
Das Ausführungsbeispiel entsprechend der Fig. 3 enthält als gesteuerten Schalter S entsprechend der Fig. 2 einen npn-Transistor T, außerdem enthält die Schaltung nach der Fig. 3 zusätzlich einen zweiten Widerstand R12, der zwischen den Signaleingang SI und dem Basisanschluß des npr-Transistors T geschaltet ist und einen ersten Kondensator C1, der der Beseitigung der bereits erwähnten Uberschwinger dient. Für die praktische Ausführung wurde ein Transistor des Typs BSY 62A und eine Diode des Typs BAW 75 gewählt, der erste Widerstand R11 hat einen Widerstandswert von 910 Ohm, während der Widerstandswert des zweiten Widerstandes R12 bei 3,3 k Ohm lag und der Wellenwiderstand Z 130 Ohm betrug. Als Betriebsspannung wurde eine Spannung von 5 V gewählt, die Windungszahl der Primärwicklung des-Übertragers TR1 betrug 325 Windungen während die Sekundärwicklung 130 Windungen umfaßte. Der Kondensator C1 wurde zu etwa 400 pF gewählt. Mit einer Sendeschnittstellen-Anordnung der beschriebenen Art konnte neben der Übertragung eines 8 k Hz-Taktes auch ein 64 k Hz-Takt übertragen werden.The embodiment according to FIG. 3 contains as controlled Switch S according to FIG. 2, an npn transistor T, also contains the Circuit according to FIG. 3 additionally a second resistor R12, which is between the Signal input SI and the base connection of the npr transistor T is connected and a first capacitor C1, which eliminates the already mentioned overshoot is used. A transistor was used for practical implementation of type BSY 62A and a diode of type BAW 75 selected, the first resistor R11 has a resistance of 910 ohms, while the resistance of the second resistor R12 was 3.3 k ohms and the characteristic impedance Z was 130 ohms. As operating voltage a voltage of 5 V was chosen, the number of turns of the primary winding of the transformer TR1 was 325 turns while the secondary winding comprised 130 turns. Of the Capacitor C1 was chosen to be about 400 pF. With a transmission interface arrangement of the type described could, in addition to the transmission of an 8 k Hz clock, also a 64 k Hz clock can be transmitted.
Bei einer weiteren Ausführungsform wurde der Kondensator C1 abgleichbar gewählt, außerdem wurden die Windungszahlen der Wicklungen des Übertragers wesentlich verringert, so daß sich ein Resonanzkreis für die Grundwelle einer Taktschwingung ergab, die bei einer Frequenz von 2048 k Hz lag.In a further embodiment, the capacitor C1 can be adjusted selected, in addition, the number of turns of the windings of the transformer were significant reduced, so that a resonance circuit for the fundamental wave of a clock oscillation resulted, which was at a frequency of 2048 k Hz.
Zur Erläuterung der Funktion der Sendeschnittstellen-Anordnung nach der Fig. 3 ist in der Fig. 4 ein Ersatzvierpol dargestellt, an dessen Eingangsklemmen S1 und S1' die Spannung U3 liegt, sofern der Schalter S geschlossen ist und die Spannung -UD, wenn der Schalter S geöffnet ist. Bei der Spannung UD handelt es sich um die Kniespannung der Diode D1, die sich aus dem spannungsabhängigen Durchlaßwiderstand dieser Diode ergibt.To explain the function of the transmission interface arrangement according to 3, an equivalent quadrupole is shown in FIG. 4, at its input terminals S1 and S1 'the voltage U3 is if the switch S is closed and the Voltage -UD when switch S is open. The voltage UD is around the knee voltage of the diode D1, which results from the voltage-dependent forward resistance this diode results.
An den mit S2 und S2' bezeichneten Sekundärklemmen des als ideal angenommenen Übertragers erscheint ein- gleichstromfreies Taktsignal U2(t), das im Falle der Anpassung den Hub U253 = (U + UD) hat. In der Fig. 5 sind übereinander die Verläufe für die Eingangsspannung U1(t), den Eingangsstrom i1(t) und die Ausgangsspannung U2(t) des Ersatzvierpols in den Zeilen 5a und 5b dargestellt.At the secondary terminals labeled S2 and S2 'of what is assumed to be ideal Transmitter appears a DC-free clock signal U2 (t), which in the case of the Adjust the hub U253 = (U + UD) has. In Fig. 5 are one above the other the curves for the input voltage U1 (t), the input current i1 (t) and the output voltage U2 (t) of the equivalent quadrupole shown in lines 5a and 5b.
Die Diode D1 kann den Primärstromkreis des Übertragers bei geöffnetem Schalter S nur schließen, wenn der Eingangs strom i1(t) in Durchlaßrichtung der Diode D1 fließt. Bei der gewählten positiven Polarität der Betriebsspannung U3 muß auch der Eingangsstrom i1(t)immer positiv sein. Daraus läßt sich die Bedingung ableiten, die für die Funktionsfähigkeit der Schaltung erfüllt sein muß.The diode D1 can only close the primary circuit of the transformer when the switch S is open when the input current i1 (t) flows in the forward direction of the diode D1. With the selected positive polarity of the operating voltage U3, the input current i1 (t) must also always be positive. From this the condition derive, which must be fulfilled for the functionality of the circuit.
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