DE2826397C2

DE2826397C2 - Schaltungsanordnung zur Mehrkanal- Signalübertragun g

Info

Publication number: DE2826397C2
Application number: DE19782826397
Authority: DE
Inventors: Heribert Ing.(grad.) 4048 Grevenbroich Czerny; Jürgen Dipl.-Phys. Dr. Morgenstern; Harald Dipl.-Phys. Dr. 4000 Düsseldorf Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-06-16
Filing date: 1978-06-16
Publication date: 1982-05-19
Also published as: DE2826397A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Mehrkanal-Signalüberiragiing, bei welcher die Signale aus den einzelnen Kanälen eines durch Taktimpulse gesteuerten Multiplexers nacheinander auf einen Pulsbreitenmodulator aufschaltbar und so in Impulse umsetzbar sind, deren Breiten von den jeweiligen Signalen abhängen.

Für die Fernübertragung eines Signals ist es vorteilhaft, wenn das Signal mittels eines Pulsbreitenmodulators in eine dazu proportionale Pulsbreite, d. h. Dauer eines Impuhes. umgesetzt wird. Eine solche Pulsbreitenmodulation hat den Vorteil, daß die Information unabhängig von Änderungen der Amplituden, wie sie bei der Fernübertragung auftreten können, in dem übertragenen Signal erhalten bleibt. Wenn mehrere Signale auf einem Kanal übertragen werden sollen, dann werden diese Signale mittels eines Multiplexers nacheinander auf einen Pulsbreitenniodulator geschallet und in eine Folge von Impulsen umgesetzt, wobei die Breite jedes Impulses einem der Signale analog ist. Zwischen jeder Folge von Impulsen liegt eine Pause als Referenzmarke, um empfängcrseitig die Zuordnung der Impulse zu den verschiedenen Signalen zu ermöglichen.

Der Multiplexer ist praktisch eine Reihe von (elektronischen) Schaltern, von denen durch einen Zähler in Abhängigkeit vom Zählerstand jeweils einer geschlossen ist. Der Zähler wird von Taktimpulsen eines Taktgenerators beaufschlagt. Über die Schalter werden die verschiedenen Signale nacheinander an eine gemeinsame Ausgangsleitung gelegt, die bei einer Schaltungsanordnung der vorliegenden Art /u dem Pulsbreitenniodulator geführt ist.

Bei den bekannten .Schaltungsanordnungen zur Mehrkanal-Sigiialübertragung mit Pulsbrcitenmodulator ergibt sich das Problem, daß ein Signal, dessen Amplitude ein bestimmtes Maß überschreitet, einen so breiten Impuls erzeugen kann, daß dieser Impuls sich bis in das dem nächsten Signal zugeordnete Zeitintervall hincinerslrcckt. Es erfolgt dann ein Libersprechen von einem Kanal auf den benachbarten Kanal.

Es ist versucht worden, dieses Problem dadurch zu lösen, daß die Signale am Eingang oder Ausgang des Multiplexers durch amplitudenbegrenzende Glieder auf einen Maximalwert begrenzt werden. Die Kennlinie solcher amplitudenbegrenzende!". Glieder wird jedoch schon vor Erreichen des Schwcllwertes, auf den die Amplitude begrenzt wird, nichilinear, so daß eine entsprechende Nichtlinearität Jcr Signalübertragung erhalten wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs definierten Art bei optimaler Ausnutzung der für die einzelnen Signale zur Verfügung stehenden Zeitintervalle ein Übersprechen zwischen den einzelnen Kanälen zu vermeiden, ohne daß Nichtlinearitäten in der Signalübertragung auftreten.

Erfindungsgemiiß wird diese Aufgabe dadurch gelost. daß eine Zeitbcgron/erschaltung vorgesehen ist. durch welche die Breite der Impulse auf einen Wert hegren/t sind, der kleiner als der Zeitabstand der Taktimpuise ist.

Nach der Erfindung erfolgt somit nicht eine Begrenzung der in Pulsbreiten umzusetzenden Signal-

amplituden, sondern durch eine Zeitbegrenzerschaltung unmittelbar eine Begrenzung der Pulsbreiten selbst. Eine solche Zeitbegrenzerschaltung kann mit einfachen Mitteln aufgebaut werden und führt nicht zu Nichtlinearitäten.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

F i g. i zeigt als Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung zur Mehrkanal-Signalübertragung.

Fig. 2 zeigt die Signalverläufe an verschiedenen Stellen der Schaltungsanordnung von Fig. 1.

Die Schaltungsanordnung enthält einen Taktgeber 10. ccr Taktimpulse A (Fig. 2) liefert. Die Taktimpulse A werden in einen Zähler 12 eingezählt. Der Zähler 12 steurt einen Multiplexer 14, welcher praktisch au^ einer Reihe von z. B. neun elektronischen Schaltern besteht, wobei bei jeder im Zähler 12 gespeicherten Zahl ein zugehöriger Schalter geschlossen is;. Über jeden der Schalter ist ein zugehöriger Signaleingang a.b.c... /mit einem gemeinsamen Signalausgang 16 des Multiplexers 14 verbindbar.

Der Pulsbreitenmodulator 18 enthalt eine Stromquelle 20, durch welche ein Kondensator 22 aufladbar ist. Parallel zu dem Kondensator 22 liegt ein gesteuerter Schalter 24, der in der Praxis von einem elektronischen Bauteil gebildet ist und über den der Kondensator 22 entladen werden kann. Die an dem Kondensator 22 anliegende Spannung sirigt bei geöffnetem ScIv lter 24 linear mit der Zeit an. Diese Spannung ist auf einen Eingang eines Komparators 26 geschaltet. An dem anderen Eingang des Komparators 26 liegt der Ausgaiig 16 des Multiplexers 14, also das jeweils auf diesen Ausgang 16 durchgeschaltete Signa!. Durch jeden Taktimpuls A wird der Schalter 24 in noch zu beschreibender Weise vorübergehend geschlossen. Der Kondensator 24 wird entladen, und die Kondens.it< >rspannung steigt linear mit der Zeit an. Der Komparator 26 ist in einem ersten Schaltzustand, wenn die Kondensatorspannung kleiner ist als die in diesem Zeitintervall anliegende Signalspannung, und geht in einen zweiten Schaltzustand tib^r, wenn die Kondensatorspannung die Signalspannung erreicht. Die Zeildauer, während welcher der Komparator 26 in dem ersten Schaltzustand ist. ist proportional der Signalspannung und bestimmt die Pulsbreite eines Ausgangsimpulses.

Würde man, wie bei dem Stand der Technik den Ausgang 16 des Multiplexers 14 ständig unmittelbar auf den Komparator 26 schalten, so könnte bei einer hohen Signalspannung ein Übersprechen von einem Kanal zum nächsten stattfinden. Die Spannung am Kondensator 22 erreicht dann während des Zeitihtervalls von einem Taktimpuls /um nächsten, während welches die besagte Signalspannung am Ausgang 16 des Multiplexers 14 anliegt, nicht die Höhe der Signalspannung, so daß der Komparator in dem erste,ι Schaltzustand verbleiben würde. Der Impuls würde ohne Rückschaltung in den durch die nächste Signalspannung hervorgerufenen folgenden Impuls übergehen. Bei der dargestellten, erfindungsgemäßen ausgebildeten Schaltung wird das vermieden.

Die Taktimpiilse A des Taktgenerators 10 stoßen mit ihren Vorderflanken eine monostabile Kippschaltung 28 an, welche jeweils einen Impuls B liefert. Dieser Impuls ß ist einmal auf den» Resct«-Eingang einer bistabilen Kippschaltung 30 geschaltet. Zum anderen stößt der Impuls B mit seiner Rückflanke eine monostabile Kippschaltung 32 an, welche einen Impuls C erzeugt. Dieser Impuls Cist auf den» Set«-Eingang der bistabilen Kippschaltung 30 gegeben. Die bistabile Kippschaltung 30 ist somit, wie in F i g. 2 durch das Signal D dargestellt ist. normalerweise gesetzt und nur während eines kurzen Zeilintervalls beginnend mit der Vorderfianke des Taktimpulses A und endend mil der Rüekflanke des

ίο Impulses B zurückgesetzt. Dieses Signal D wird durch einen Inverter 34 invertiert und steuert den Schalter 24 so, daß der Schalter 24 während dieses besagten Zeitintervalls geschlossen wird.

Das Ausgangssignal C der bistabilen Kippschaltung

li 30 liegt weiterhin über ein UND-Glied 36 an einer monostabilen Kippschaltung 38. An dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 36 liegt über einen Inverter 40 ein Ausgang 42 des Zählers 12, an welchem ein Ausgangssignal beim Zählerstand zehn des Zählers 12 auftritt. Während der ersten neun Taktimpulse tritt an dem Ausgang 42 kein Signal auf, so daß dann infoige des Inverters 40 das UND-Glied 36 durchgeschaltet ist. Das UND-Glied 36 i^;efert das Signal C in Fig. 2. Die monostabile Kippschaltung 38 liefert einen Impuls H.

:> dessen Vorderfianke mit der Rückflanke des Signals C zusammenfällt. Dieser Impuls H stößt mit seiner ROckflanke eine monostabile Kippschaltung 42 an. Außerdem ist der Impuls //auf den» Set«-Eingang einer bistabilen Kippschaltung 44 geschaltet. Das Ausgangs-

JO signal des Komparators 26 liegt an dem» Reset«-Eingang der bistabilen Kippschaltung 44.

Die monostabile Kippschaltung 42 liefert einen Impuls /. dessen Vo'derflanke mit der Rückflanke des Impulses H zusammenfüllt und dessen Dauer so

ji bemessen ist. daß er vor der Vorderflanke des nächsten Takt'mpulscs .Λ endet. Von diesem Impuls / wird ein Schalter 46 gesteuert, der /wischen den Ausgang 16 des Multiplexers 14 und den Komparator 26 geschaltet ist.

Das Ausgaiigssignal /der bistabilen Kippschaltung 44

■so liegt an einem Ausgang 48 der Schaltungsanordnung und gibt die Signale an den Signaleingängcn in form einer Folge von Impulsen wieder, deren Pulsbreitc normalerweise den Signalen proportional ist.

Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet wie

•η folgt:

Durch das invertierte Signal D wird der Schalter 24 geschlossen und der Kondensator 22 entladen. Am Ende des so erzeugten Impulses öffnet der Schalter 24 wieder und der Kondensator 22 wird von der Stromquelle 20

5(i linear mit der Zeit aufgeladen, wie durch das Signal ffin F i g. 2 dargestellt ist. Dieses Signal E liegt an einem Eingang des Komparators 26.

Mit einer durch die monostabile Kippschaltung /-.' vorgegebenen Verzögerung nach dom Wiederöffnen

ii des Schalters 24 wird der Schalter 46 geschlossen und das Signal vom Ausgang 16 des Multiplexers 14 an den Eingang des Komparators 26 gelegt. Dieses Signal ist normalerweise größer als die Spannung, die sich bis dahin am Kondensator 22 aufgebaut hat.

to Während der Dauer des Impulses H ist dann das Signal am unteren Eingang aes Komparalors 26 null, während am Kondensator 22 eine Spannung anliegt. Der Komparator 26 ist in dem vorerwähnten» /weiten« Schaltzustand. Nach Aufschalten der Signalspannung

tv"; über den Schalter 26 wird diese .Signalspannung größer als die Spannung, die sich bis dahin am Kondensator 22 aufgebaut hat. Der Komparator 26 geht in den» ersten« Schaltzustand. In diesem Schaltzustand bleibt der

Komparator 26, bis die Spannung um Kondensator 22 die Signalspannung erreicht hat. Dann kehrt der Komparator 26 in den» zweiten« Schaltzustand zurück.

Die bistabile Kippschaltung 44 wird gesetzt durch die Vorderflanke des Impulses H, also unmittelbar nach dem Wiederöffnen des Schalters 24 und dem Beginn des Anstiegs des Signals ff. Sie wird zurückgesetzt beim Rückschalten des Koniparators 26, wenn die ansteigende Spannung Earn Kondensator 22 die Signalspannung erreicht hat. Die Pulsbreite des von der bistabilen Kippschaltung 44 gelieferten Impulses / ist daher der Signalspannung streng proportional.

Wird die Signalspannung so groß, das wahrend des zur Verfugung stehenden Zeitintervalls die am Kondensator 22 anliegende Spannung E nicht gleich der Signalspannung wird, dann wird die Signalspannutig nach einer vorgegebenen Zeit innerhalb des Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Taktimpulsen durch den Schalter 46 abgeschaltet, d. h. das auf den unteren Eingang des Koniparators 26 gegebene Signal wird null. Dadurch gehl der Komparator 26 auf jeden l'all nach Ablauf des Impulses / in seinen zweiton Schaltzustand zurück, und dementsprechend wird auch die bistabile Kippschaltung 44 zurückgesetzt.

Die monostabile Kippschaltung 42 verzögert die

Ί Aufschaltung der Signalspannung gegenüber dem Schließen des Schalters 24 und sorgt so für definierte, von geringen Unterschieden der Schaltzeitpunkte unabhängige Verhältnisse.

Wenn der Zähler 12 auf» Zehn« springt, erscheint ein

κι Signal am Ausgang 42 des Zählers 12, welches über den Inverter 40, wie bei »F« in Fig. 2 dargestellt, das UND-Glied 36 sperrt. Während des zehnten Taktes oder Zeitintervalls fällt daher der Impuls C weg. [~s wird dadurch die monostabile Kippschaltung 38 nicht angestoßen, wodurch weder die bistabile Kippschaltung 44 gesetzt noch eine Spannung über den Schaher 46 an den Komparator 26 gelegt wird, lis tritt daher während des zehnten Taktes eine Pause am Ausgang 48 auf. die eine Zuordnung der einzelnen Impulse / zu den Signaleingängen .·). b. c.. ■ /gestaltet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Mehrkanal-Signalübertragung, bei welcher die Signale aus den einzelnen Kanälen mittels eines durch Taktimpuise gesteuerten Multiplexers nacheinander auf einen Pulsbreitenmodulator aufschaltbar und so in Impuls? umsetzbar sind, deren Breiten von den jeweiligen Signalen abhängen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitbegrenzerschaltung (42, 46) vorgesehen ist, durch welche die jeweilige Breite der Impulse auf einen Wert begrenzt ist, der kleiner als der Zeitabstand der die Zeitintervalle bildenden Taktimpulse (A)\sl.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei i> welcher der Pulsbreitenniodulator eine Stromquelle und einen Kondensator enthält, der von der Stromquelle aufladbar und über einen Schalter cntladbar ist, sowie einen Komparator, auf welchen einerseits eine Signalspannung von dem Multiplexer und andererseits die am Kondensator anliegende Spannung geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitbegrenzcrschaltung einen gesteuerten Schalter (46) enthält, über den die Signale von dem Multiplexer (12) auf den Komparator (26) aufschaltbar sind, und daß der gesteuerte Schalter (46) von einer monostabilcn Kippschaltung (42) gesteuert isi, welche nach jedem Taktimpuls (A)angestoßen wird und jeweils vor dem nächsten Taktimpuls zurückkippt. I«

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß jeder Taktimpuls mit seiner Vorderflanke eine erste monostabil Kippschaltung (28) anstößt, die ihrerseits mit ihrer Rückflanke eine zweite monostabile Kippschaltung (32) anstößt, dal.) » eine bislabile Kippschaltung (30) vorgesehen ist, welche jeweils von der Vordcrflanke des Ausgangsimpulses (B)de." ersten monostabilen Kippschaltung (28) rücksetzbar ist und von der Vorderflanke des Ausgangsimpulses (C) der zweiten monostabilen w Kippschaltung (32) wieder gesetzt wird, und daß von dem Ausgangssignal (D) der bistabilen Kippschaltung (30) über einen Inverter (34) der parallel zu dem Kondensator (22) angeordnete Schalter (24) gesteuert ist. ⁴"'

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (D) der bistabilen Kippschaltung (30), welche den Schalter (24) parallel zu dem Kondensator (22) steuert, mit seiner Rückflankc zugleich eine dritte monostabil Kippschaltung (38) anstößt, deren Ausgangsimpuls (H) mit seiner Vorderflanke eine den Ausgangsimpuls (I) liefernde bistabile Kippschaltung (44) setzt und mit seiner Rückflanke die monostabile Kippschaltung (42) anstößt, die den Schalter (46) zwischen Multiplexer (14) und Komparator (26) steuert und daß der Ausgang des Komparators (26) an dem Rücksetzeingang der den Ausgangsimpuls (J) liefernden bistabilen Kippschaltung (44) anliegt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch M) gekennzeichnet, daß der Multiplexer (14) mit einem Zähler (12) zusammenwirkt, in den die Taktimpulse eingezahlt werden und von dem Schalter in den verschiedenen Signalkanälen (a, b.c... /^ gesteuert sind, und daß das Ausgangssignal der den Schalter <■■"> (24) steuernden bistabilen Kippschaltung (30) die dritte monostabil Kippschaltung (38) über ein UND-Glied (36) anstößt, an dessen anderem Eingang ein Übertragsignal des Zählers (12) über einen Inverter (40) anliegt.