DE2911012A1

DE2911012A1 - Ausgangsverstaerker fuer ein system zur regenerierung von numerischen signalen, die nach dem ternaercode uebertragen werden

Info

Publication number: DE2911012A1
Application number: DE19792911012
Authority: DE
Inventors: Gilbert Jean-Pierre Le Fort
Original assignee: Societe Anonyme de Telecommunications SAT
Current assignee: Societe Anonyme de Telecommunications SAT
Priority date: 1978-03-24
Filing date: 1979-03-21
Publication date: 1979-10-04
Also published as: FR2420886B1; GB2021359A; DE2911012C2; GB2021359B; FR2420886A1

Description

Paris / Frankreich

Ausgangsverstärker für ein System zur Regenerierung von numerischen Signalen, die nach dem Ternärcode übertragen werden.

Die Erfindung betrifft einen Ausgangsverstärker für ein System zur Regenerierung von numerischen Signalen, welches dazu dient, entsprechend dem Ternärcode übertragene verstärkte Signale aus zwei repräsentativen binären Eingangssignale entgegengesetzter Polarität zu erzeugen, wobei zwei Schaltungskreise, die jeweils die Eingangssignale empfangen, und ein Transformator vorgesehen sind, dessen Primärwicklung an die Schaltungskreise angeschlossen ist, und der an seiner Sekundärwicklung ein Signal entsprechend dem Ternärcode abgibt. Es handelt sich dabei insbesondere um einen Ausgangsver-

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stärker zur Regenerierung von numerischen, nach dem Ternärcode übertragenen Signalen großer Kapazität.

Ein dem Ternärcode entsprechendes numerisches Signal präsentiert sich wie eine Folge von Elementarsignalen mit jeweils rechteckiger Wellenform und konstanter Dauer, die jeweils einen von drei kennzeichnenden Zuständen einzunehmen vermögen, die üblicherweise durch +1, o, -1 repräsentiert werden, wobei die Positiv-, Negativ- oder Nullwerte in einer beliebigen Ordnung aufeinander folgen. Da derartige Signale mit einer sehr großen Geschwindigkeit in der Größenordnung von 1oo Millionen von Signalen je Sekunde über eine übertragungsleitung übertragen werden, ist es notwendig, die Dämpfung und Verzerrung dieser übertragungsleitung mittels Verstärker-Regeneratoren zu kompensieren, die von einem durch die Leitung fließenden Gleichstrom gespeist werden. Der Abstand zwischen derartigen Verstärkern ist bestimmt durch das Signal/Rausch-Verhältnis bzw. den Rauschabstand am Eingang derselben, der direkt proportional den übertragenen bzw. gesendeten Niveau ist. Ein Verstärker-Regenerator muß daher in der Lage sein, an seinem Ausgang ein Signal mit maximalem Niveau bei niedrigstem Energieverbrauch abzugeben.

Ein Verstärker-Regenerator enthält weiterhin gewöhnlich in seinem Empfangsteil einen automatischen Verstärkungssteuerkreis, der die temperaturabhängigen Dämpfungsänderungen der Leitung bzw. des Kabels korrigiert. Es ist daher notwendig, daß das von einem Verstärker-Regenerator abgegebene Niveau so weit wie möglich konstant ist, da jede Niveauveränderung als eine Dämpfungsveränderung interpretiert wird und entsprechend diesen Gesetz korrigiert wird, was zu einer Verzerrung führen würde.

Die erfindungsgemäße Anordnung bezieht sich insbesondere auf die Ausgangsstufe eines Verstärker-Regenerators für

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numerische Signale mit erhöhter Kapazität. In der FR-PS 2 19o 322 ist eine Verstärkeranordnung für Ternärsignale beschrieben, die auf einer übertragungsleitung übertragen werden. Die bekannte Vorrichtung hat jedoch keine ausreichend hohe Übertragungsgeschwindigkeit und liefert außerdem auch nicht ein Signal, welches ein ausreichend hohes Ausgangsniveau hat. Eine in "Revue des Telecommunications", Nr. 48/1 und 2, Seite 9 (1973) beschriebene Ausgangsstufe, die es möglich macht, die von Regeneratoren stammenden Impulse zu kombinieren, enthält zwei Schaltungskreise, die jeweils die Eingangssignale empfangen, und einen Transformator, dessen Primärwicklung an die Schaltungskreise angeschlossen ist, und der an seiner Sekundärwicklung ein Signal entsprechend dem Ternärcode liefert. Bei dieser bekannten Ausgangsstufe besteht jeder Schaltungskreis aus einem Transistor und zwei Dioden, die verhindern, daß die Kollektor-Emitter-Spannung des Ausgangstransistors nicht zu tief fällt, und die die Sättigung des Transistors ausschließen. Diese bekannte Vorrichtung ist jedoch ebenfalls noch nicht zufriedenstellend und liefert nicht eine ausreichend geringe Abschaltzeit. Es existiert vielmehr eine Gegenreaktion Kollektor-Basis, die unvereinbar ist mit den Erfordernissen der Technik.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltungskreise dieser bekannten Ausgangsstufe derart zu verbessern, daß eine erhöhte übertragungsgeschwindigkeit, ein erhöhtes Ausgangsniveau, ein vermiuderter Energieverbrauch und eine gute Regulierung des Ausgangsniveaus erreicht werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Ausgangsverstärker dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schaltungskreis einen ersten Transistor enthält, dessen

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Basis jeweils eines der Einganssignale empfängt, dessen Emitter jeweils an ein für beide Schaltungskreise gemeinsames Bezugspotential angeschlossen ist, und dessen Kollektor jeweils an den Emitter eines zweiten Transistors angeschlossen ist, dessen Basis jeweils an Masse gelegt ist, während der jeweilige Kollektor einerseits an eine Primärwicklung des Transformators und andererseits an eine Diode angeschlossen ist, deren andere Klemme an Masse gelegt ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Zeit-Amplitude-Diagramm der empfangenen und mit der erfindungsgemäßen Anordnung verstärkten

Signale;
Fig. 2 in schematischer Darstellung ein Schaltbild einer ersten vereinfachten Ausführungsform der Erfindung,

und
Fig. 3 in schematischer Darstellung ein Schaltbild einer weiterentwickelten Ausführungsform der Erfindung.

Die an den Eingang eines Verstärkers angelegten Signale treten auf in Form einer Folge von positiven oder negativen Signalen, die durch Signale mit Nullamplitude voneinander getrennt sind oder nicht. Ein Verstärker regeneriert gewöhnlich getrennt die positiven Signale und die negativen Signale mittels einer an sich bekannten Vorrichtung, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.

Gemäß der Darstellung von Fig. 1 sollen zwei Binärsignale E₁ und Ε~, die von den Logikschaltungen des Regenerators

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stammen, verstärkt, kombiniert und mit ihrer Ursprungspolarität wieder hergestellt werden, um am Ausgang des erfindungsgemäßen Verstärkers ein Ternärsignal E erhöhten Niveaus zu bilden. Die von dem Regenerator kommenden Signale E. und E» sind Signale mit positiver Polarität, wobei E₁ die positiven Impulse und E„ die negativen Impulse repräsentieren. Die Anstiegszeiten und die Abfallzeiten der Impulse von E₁ und E„ sind gewöhnlich nicht vernachlässigbar und geben ihnen eine Trapezform.

Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Ausgangsverstärker in einer vereinfachten Ausführungsform. Dieser Verstärker empfängt an seiner Eingangsklemme 1 das Signal E₁ und an seiner Eingangsklemme 2 das Signal E₃.

Die Eingangsklemmen 1 und 2 sind jeweils an die Basis von Transistoren T1 bzw. T2 angeschlossen, die jeweils das gleiche Leitvermögen bzw. die gleiche Leitfähigkeit haben. Die Kollektoren dieser Transistoren T1 bzw. T2 sind an die Emitter von zwei weiteren Transistoren T3 bzw.· T4 vom jeweils gleichen Leitfähigkeitstyp angeschlossen. Die Basen der beiden Transistoren T3 und T4 sind an Masse gelegt. Die Kollektoren der Transistoren 3 und 4 sind über die Anschlußklemmen 7 bzw. 8 an Primärwicklungen 3 und 4 eines Transformators Tr1 angeschlossen. Dioden D1 bzw. D2 sind ebenfalls über die Anschlußklemmen 7 bzw. 8 an die Kollektoren der Transistoren T3 bzw. T4 angeschlossen. Die zweite Anschlußklemme jeder Diode D1 bzw. D2 ist an Masse angeschlossen oder zumindest an ein vorher ausgewähltes festes Gleichstrompotential.

Die Emitter der Transistoren T1 und T2 stehen über Anschlußklemmen 9 und 1o in Verbindung miteinander. Die Anschlußklemme 9 ist über einen Widerstand R1 an ein Polarisationspotential -V2 angeschlossen. Die Anschlußklemme 1o ist über einen Kondensator C1 an

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Masse gelegt. Der Transformator Tr1 umfaßt drei Wicklungen, nämlich zwei Primärwicklungen 3 und 4 und eine Sekundärwicklung 5. Die Primärwicklungen 3 und 4 sind gegenphasig geschaltet und beide im Punkt 11 an das von dem Regenerator kommende Eingangspotential +V1 angeschlossen. Die Sekundärwicklung 5 des Transformators Tr1 ist einerseits an Masse und andererseits an eine Klemme 12 angeschlossen, die ein Ausgangssignal E liefert.

Auf diese Weise bildet die aus dem Transistor T1, dem Transistor T3 und der Diode D1 bestehende Schaltung einen Unterbrecher bzw. Schalter für die positiven Impulse E₁. In der gleichen Weise spielt der an den Transistor T4 und die Diode D2 angeschlossene Transistor T2 die Rolle eines Unterbrechers bzw. Schalters für die von dem Regenerator kommenden negativen Impulse E„. Diese positiven und negativen Impulse werden über ihre jeweiligen Unterbrecher bzw. Schalter (T1, T3, D1) bzw.(T2, T4, D2) weitergeleitet und dann den jeweiligen Primärwicklungen 3 bzw. 4 zugeführt. Die Sekundär- bzw. Ausgangswicklung 5 empfängt abwechselnd die von den Primärwicklungen 3 und 4 herrührenden Impulse und liefert ein ternäres Ausgangssignal E , da, weil die Wicklung 4 gegenphasig geschaltet ist, die negativen Impulse mit ihrer Ursprungspolarität wieder hergestellt werden.

Der Emitter eines weiteren Transistors T5 ist über die Anschlußklemmen 9 bzw. 1o an die Emitter der beiden Transistoren T1 und T2 angeschlossen. Der Kollektor des Transistores T2 ist an Masse gelegt, während die Basis dieses Transistors T5 an ein entsprechend der Erfindung ausgewähltes Potential V _ angelegt ist. Ein veränderlicher Widerstand gestattet es, ein Polarisationspotential -V1 zu regulieren, um das erfindungsgemäße Bezugspotential V _f zu erhalten.

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Die Wirkung des Bezugspotentials ist wie folgt: Wenn ein positiver Impuls E.. beispielsweise an der Eingangsklemme 1 vorliegt, wird der Transistor T1 Leiter während der Zeit, in der E₁ größer als V ist. Der Transistor T3 wird ebenfalls Leiter, wobei er sich jedoch infolge Vorhandenseins der Diode D1 nicht sättigt, deren GLeichspannung niedriger ist als die Basis-Emitter-Spannung des Transistors T3. Man erhält daher an den Klemmen der Primärwicklung 3 des Transformators Tr1 einen Impuls mit der Amplitude V1 + VD1, wobei VD1 den von der Diode D1 herrührenden Spannungsabfall repräsentiert. Infolge der Inversion der Wicklung 4 erhält man an den Klemmen der Sekundärwicklung 5 einen negativen Impuls mit der Amplitude -(V1 + VD2), wenn an die Eingangsklemme 2 ein positiver Impuls angelegt wird. Die Symmetrie der Schalter bzw. Unterbrecher T1 T3, D1 und T2, T4, D2 sowie der Primärwicklungen 3 und 4 gestattet ist, gleiche Spannungsabfälle V1 + VD1 und - (V1 + VD2) zu erhalten. Eine Regulierung der Bezugsspannung V _f ermöglicht es somit, ein ternäres Ausgangssignal E bestimmter Größe zu erhalten, und zwar im Hinblick auf die Trapezgröße der Signale E₁ und E„ » Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung. Der Impulsverstärker umfaßt in der gleichen Weise wie die Anordnung gemäß Fig. 2 zwei Unterbrecher bzw. Schalter (T1, T3, D1) und (T2, T4, D2) für die positiven bzw. negativen Impulse. Jeder Unterbrecher bzw. Schalter besteht aus einem ersten Transistor (beispielsweise T1), dessen Emitter demjenigen des zweiten Unterbrechers bzw. Schalters zugeschaltet ist, einem zweiten Transistor, beispielsweise T3, dessen Basis an Masse gelegt ist, und einer Diode, deren Elektrode an eine feste Spannung, beispielsweise Masse, angeschlossen ist. Der Transformator Tr1 überträgt in der gleichen Weise wie bei der Anordnung

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gemäß Fig. 2 die positiven und negativen Impulse an die Klemmen seiner Sekundärwicklung 5. Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt weiterhin eine Niveaudetektorschaltung, die es ermöglicht, ohne Verzögerung, d.h. augenblicklich, die Bezugsspannung V „ zu fixieren bzw. einzustellen.

Man nimmt dabei an der Klemme 13, die unmittelbar vor der Ausgangsklemme 12 des Leistungsverstärkers liegt, die vorhandene Ausgangsspannung E . Ein durch zwei Widerstände R5 und R6 gebildetes Dämpfungsglied gewährleistet, daß nur ein sehr geringer Teil dieser Spannung E abgenommen wird. Die beiden Widerstände R5 und R6 sind in Reihe geschaltet, wobei der Widerstand R5 an die Klemme 13 angeschlossen ist, während der Widerstand R6 an Masse angeschlossen ist. Ein Kondensator C5, der an eine zwischen den beiden Widerständen R5 und R6 liegende Klemme 14 des Dämpfungsgliedes angeschlossen ist, überträgt den abgenommenen Strom über eine Klemme 17 an eine Diode D3, welche, angeschlossen an einen Widerstand R3 und einen Kondensator C3, die Signalgleichrichtung bewirkt. Der Kondensator C3 ist einerseits an Masse gelegt und andererseits an die Ausgangselektrode 19 der Diode D3. Der Widerstand R3 ist einerseits ebenfalls an Masse angeschlossen und andererseits an eine Klemme 21, die wiederum an die Ausgangsklemme 19 der Diode angeschlossen ist. Diese gleichgerichtete Gleichspannung, die an der Klemme 21 erhalten wird, wird an den in Inverseingang 15 eines Gleichstromverstärkers M1 angelegt, dessen Ausgangsspannung zur Steuerung der Bezugsspannung V _ dient. An den Direkteingang 16 des Gleichstromverstärkers M1 wird über einen Regelwiderstand Ra eine Polarisationsspannung -V angelegt, die zur Regulierung des Ausgangswertes der Bezugsspannung V dient. An diesen Direkteingang 16 des Verstärkers

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M1 ist eine zweite Gleichstrom-Gleichrichtungsschaltung angelegt, die aus einer Diode D4, einem Widerstand R4 und einer Kapazität C4 gebildet ist. Die Ausgangsklemme 2o der Diode D4 ist einerseits an die Kapazität C4 und andererseits an die Klemme 22 angeschlossen, die ihrerseits an die Eingangsklemme 16 des Verstärkers M1 und den Widerstand R4 angeschlossen ist. Die anderen Anschlüsse des Widerstandes R4 und der Kapazität C4 sind an Masse gelegt. Die andere Elektrode 18 der Diode D4 ist über eine Induktanz L1 an die Klemme 17 des Kondensators C5 angeschlossen. Ein Widerstand R7 verbindet die Eingangsklemme 18 der Diode D4 mit der Klemme 23 für die Polarisationsspannung -V, um einen Vorpolarisationsstrom direkt an die Diode D4 und indirekt über die Induktanz L1 an die Diode D3 anzulegen. Die zweite, durch die Diode D4, die Kapazität C4 und den Widerstand R4 gebildete Gleichrichtungsschaltung ermöglicht die Kompensation von temperaturabhängigen Veränderungen, die in der ersten, durch die Diode D3, den Widerstand R3 und die Kapazität C3 gebildeten Schaltung auftreten können.

Ebenso wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist die Bezugsspannung V ,. die Basisspannung eines Transistors T5, dessen Emitter an Masse liegt, und dessen Kollektor über die Klemmen 9 und Io an die Emitter der Transistoren T1 und T2 angeschlossen ist.

Die Emitterklemme 24 des Transistors T5 ist über einen Widerstand R2, der paralell zu einer Kapazität C2 geschaltet ist, an die Eingangsklemme 15 des Verstärkers M1 angeschlossen. Auf diese Weise bestimmen der Widerstand R2 und die Kapazität C2 den Verstärkungsfaktor und die Grenzfrequenz des aus dem Verstärker M1 und dem

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- 11 Transistor T5 gebildeten Verstärkersystems.

Die Funktion bzw. Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Funktion bzw. Betriebsweise der Anordnung von Fig. 2, soweit es die Verstärkung der positiven Impulse E1 und der negativen Impulse E2 und ihre Überlagerung mittels des Transformators Tr1 zur Bildung eines Ternärsignales E betrifft.

Die in Fig. 3 dargestellte Niveaugleichrichtungsschaltung richtet gleich und überträgt das Ausgangssignal mittels der Diode D3 und verändert dadurch die Bezugsspannung V _, die vorher durch eine Regulierung des Widerstandes Ra eingestellt worden ist. Die Bezugsspannung V _ kann damit augenblicklich angepaßt werden und damit Funktion des Ausgangsniveaus der Impulse sein. Unter der Annahme, daß die von dem Regenerator abgegebene Spannung V1 variiert, oder daß die Steuerspannungen E₁ und E„ Modifizierungen unterworfen werden, oder daß die einzelnen Elemente wie die Transistoren T1, T2, T3 und T4 und die Dioden D1 und D2 einer Temperaturänderung unterworfen sind, wird die Bezugs spannung V ,. um so mehr positiv, sobald die Amplitude der abgegebenen Impulse sich erhöht und die von der Diode D3 gleichgerichtete Gleichspannung, die an den Klemmen des Widerstandes R3 anliegt, mehr negativ wird. Dieses führt wegen der Trapezform der Impulse E₁ und E„ zu einer Verringerung der Impulsbreite, wodurch die Amplitudenerhöhung kompensiert wird. Die Tansistoren T1 und 2 der Unterbrecher bzw» Schalter (T1, T3, D1) und (T2, T4, D2) werden Leiter, wenn die Eingangsspannung Vi höher ist als die Bezugsspannung V _f, und es wird ein Impuls erzeugt, wenn die Kolektorspannung der Transistoren T1 und T3 (bzw. T2 und T4) höher wird als die Bezugsspannung. Die von den Impulsen des Ausgangssignales E

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gegebene Niveauregulierung wird dadurch verbessert, und zwar für den Preis eines geringen Energieverbrauchs aufgrund der Auswahl des Dämpfungsgliedes (R5, R6) ebenso wie der Nieveaugleichrichtungsschaltung, die nur wenig Energie verbraucht.

Die Verbindung vom Widerstand R2 mit der Kapazität C2 führt zu einer zufriedenstellenden Ansprechzeit, die eine quasi augenblickliche Anpassung des Niveaus V ,. der Bezugsspannung als Funktion des Impulsniveaus in dem Signal E ermöglicht. Die Ansprechzeit der erfindungsgemäßen Anordnung ist auch aufgrund dessen ganz ausgezeichnet, daß die Unterbrecher bzw. Schalter in Abhängigkeit von den Transistoren T1 , T2, T3, T4 bei der Sättigungsgrenze funktionieren, was der Anordnung ebenfalls eine sehr große übertragungsgeschwindigkeit zuteil werden läßt.

Claims

Patentansprüche

Ausgangsverstärker für ein System zur Regenerierung von numerischen Signalen, welches dazu dient, entsprechend dem Ternärcode übertragene verstärkte Signale aus zwei repräsentativen binären Eingangs Signale entgegengesetzter Polarität zu erzeugen, wobei zwei Schaltungskreise, die jeweils die Einganssignale empfangen, und ein Transformator vorgesehen sind, dessen Primärwicklung an die Schaltungskreise angeschlossen ist, und der an seiner Sekundärwicklung ein Signal entsprechend dem Ternärcode abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schaltungskreis einen ersten Transistor (T1 bzw. T2) enthält, dessen Basis jeweils eines der Eingangssignale (E.. bzw. E₂) empfängt, dessen Emitter jeweils an ein für beide Schaltungskreise gemeinsames Bezugspotential (V _) angeschlossen ist, und dessen Kollektor jeweils an den Emitter eines zweiten Transistors (T3 bzw. T4) angeschlossen ist, dessen Basis jeweils an Masse gelegt ist, während der jeweilige Kollektor einerseits an eine Primärwicklung (3 bzw. 4) des Transformators (Tr1) und andererseits an eine Diode (D1 bzw. D2) angeschlossen ist, deren andere Klemme an Masse gelegt ist.
2. Ausgangsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Regelung der Größe des Bezugspotentials (V _) eine an den Ausgang der Sekundärwicklung (5) des Transformators (Tr1) angeschlossene Niveaugleichrichtungsschaltung umfaßt, die eine Diode (D3) und einen Gleichstromverstärker (Ml) enthält.

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