DE2951134C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Wiedergewinnung eines Taktsignals aus einem impuls­ förmigen Eingangssignal nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Übertragung bzw. Wiedergabe einer Aufzeichnung von digitalen Signalen ist es erforderlich, die Signale zu regenerieren, da durch verschiedene Einflüsse, wie Bandbegrenzung und Amplituden- und Phasenabweichung in der Übertragungskennlinie Abweichungen von ihrer ursprünglichen Rechteckform auftreten. Die Regenerierung erfolgt üblicherweise derart, daß die Impulse bitweise zu einer Zeit abgetastet werden, während der keine Flanken zu erwarten sind. Hierzu ist es erforderlich, ein Taktsignal zu erzeugen, dessen Frequenz und Phasenlage diesen Erfordernissen entspricht, wobei das Taktsignal auftretenden Laufzeitschwankungen möglichst zu folgen hat.

Aus der US-PS 36 46 269 ist eine Synchronisations­ schaltung für den Empfang und die Regenerierung von Zeitsignalen in einem synchronisierten digitalen Übertragungssystem bekannt, welche eine Schwungrad­ schaltung mit einem spannungsgesteuerten Oszillator, einem Tiefpaßfilter und einer Phasenvergleichsschaltung enthält. Die Schwungradschaltung wird durch ein Impuls­ signal synchronisiert, welches von einem impulsförmigen Eingangssignal in einer Bit-Synchronisationsabtrenn­ schaltung mit einem nachgeschalteten Impulsformer und einer Torschaltung abgeleitet wird. Die Torschaltung wird durch ein Signal gesteuert, welches die Übertragung des Impulssignals verhindert, sobald die Amplitude des Eingangssignals einen vorgegebenen Pegel unter­ schreitet. Diese bekannte Synchronisationsschaltung weist den Nachteil auf, daß bei schlechtem Signal/ Rausch-Abstand des Eingangssignals die Schwungrad­ schaltung nicht synchronisiert wird. Außerdem ist diese bekannte Schaltung nicht geeignet, aus einem Eingangssignal mit großer Datenrate, z. B. 100 Mbit/s, ein zugehöriges Taktsignal wiederzugewinnen.

Ferner ist aus der Zeitschrift "Marconi Review", No. 193, Second Quarter 1974, Seite 93 ff., bekannt, aus den Signalflanken Impulse abzuleiten und damit einen steuerbaren Oszillator zu regeln. Ein hierfür erforderlicher Phasenvergleich kann mit zwei ver­ schiedenen Schaltungen durchgeführt werden. Bei der einen werden die zu vergleichenden Signale (Sinus- oder Rechteckspannungen) multipliziert. Es treten jedoch bei vielen in Frage kommenden Codes für die digitale Übertragung bzw. Aufzeichnung Impulsflanken nur unregelmäßig auf. Dies ist bei derartigen Phasenvergleichsschaltungen deshalb nachteilig, weil während des Ausbleibens von Impulsen die Steuerspannung nicht bei dem letzten vorliegenden Wert verbleibt. Dieser Nachteil tritt zwar bei Phasenvergleichsschaltungen, die nach dem Abtast- und Haltprinzip arbeiten, nicht auf. Es sind jedoch bei diesen Schaltungen sehr kurze Impulse erforderlich, so daß derartige Schaltungen für hohe Frequenzen schwierig zu verwirklichen sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine möglichst einfache Schaltung unter Umgehung der genannten Nachteile anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegen­ über den Vorteil, daß keine derartig extrem schnellen und deshalb kritischen Bauteile verwendet werden müssen. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die erfindungs­ gemäße Schaltung bei verschiedenartigen Störungen, beispielsweise Ausbleiben von Impulsen oder bei Auftreten von Störimpulsen, eine zuverlässige Regenerierung des Taktes gewährleistet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und in der Zeichnung mit mehreren Figuren dargestellt. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 eine Schaltung zur Regenerierung eines Taktes gemäß der eingangsgenannten Zeitschrift "Marconi Review",

Fig. 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 Spannungszeitdiagramme, wie sie bei den Schaltungen nach Fig. 1 und 2 auftreten, und

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für einen Start-Stop- Oszillator.

Der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 werden bei 1 die zu regenerierenden Impulse zugeführt. Diese können bei­ spielsweise die in Fig. 3 , Zeile a, gezeigte Form aufweisen. Vor der Übertragung bzw. Aufzeichnung hatten diese Impulse beispielsweise die in Zeile b gezeigte Form, welche durch die Regenerierung wieder zurückzuge­ winnen ist. Dazu ist es erforderlich, die Impulse inner­ halb der einzelnen sogenannten Bit-Zellen abzutasten. Dieses Abtasten erfordert jedoch wiederum eine Gewin­ nung eines Taktsignals, dessen Kurvenform in Zeile c der Fig. 3 dargestellt ist. Hierzu wird bei einer be­ kannten Schaltungsanordnung (Fig. 1) das in Zeile a ge­ zeigte Signal zwei Differenzierschaltungen bestehend jeweils aus einem Kondensator 2, 3, einer Diode 4, 5 und einem Widerstand 4′, 5′ zugeführt. An der Diode 4 ent­ steht bei Auftreten einer abfallenden Flanke ein kurzer negativer Impuls, während an der Diode 5 bei einer an­ steigenden Flanke ein positiver Impuls entsteht. Die ne­ gativen Impulse werden in ihrer Polarität mit Hilfe eines Umkehrverstärkers 6 umgekehrt und mit Hilfe des UND-Gat­ ters 7 den positiven Impulsen zugeführt, so daß am Schal­ tungspunkt 8 die in Zeile d dargestellte Impulsreihe auf­ tritt. Diese Impulsreihe wird dem einen Eingang einer Phasenvergleichsschaltung 9 zugeführt, deren anderer Eingang mit der Ausgangsspannung eines steuerbaren Os­ zillators 10 beaufschlagt ist. Das Ergebnis des Pha­ senvergleichs wird über einen Tiefpaß 11 dem Steuer­ eingang des steuerbaren Oszillators 10 zugeführt. Diese sogenannte Schwungradschaltung oder auch PLL-Schaltung genannt, bewirkt nun, daß sich kurzfristige Störungen in der in Zeile d gezeigten Impulsreihe nicht störend bemerkbar machen, sofern die Zeitkonstante des Tiefpas­ ses 11 groß ist. Zur einwandfreien Funktion der Phasen­ vergleichsschaltung 9 ist es jedoch erforderlich, daß die Impulse sehr kurz sind, was schaltungstechnisch bei hohen Frequenzen der zu übertragenden Impulse schwie­ rig zu verwirklichen ist.

Die in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Anordnung weist bei 12 einen Eingang für die Impulse auf. Über einen Begrenzer 21 gelangen sie einerseits direkt zu einem Start-Stop-Oszillator 22 und andererseits über einen Umkehrverstärker 23 zu einem weiteren Start- Stop-Oszillator 24. Die Ausgangsspannung des Umkehrver­ stärkers 23 ist in Zeile e der Fig. 3 dargestellt. Die Start-Stop-Oszillatoren 22 und 24 sind übliche Sinus- Oszillatoren, die auf die Taktfrequenz abgestimmt sind und jeweils bei Vorliegen der Eingangsimpulse schwin­ gen bzw. bei Beginn der Eingangsimpulse sofort anschwin­ gen. Es ergeben sich somit die in den Zeilen f und g gezeigten Ausgangsspannungen der Start-Stop-Oszillato­ ren 22 und 24. Anschließend werden die sinusförmigen Ausgangsspannungen begrenzt in den Begrenzern 25 und 26 und in der Und/Oder-Schaltung 27 kombiniert. Das Ausgangssignal der Schaltung 27 ist in Zeile h darge­ stellt und wird einer PLL-Schaltung zugeführt, die aus einer Phasenvergleichsschaltung 29, einem Tiefpaß 30 und einem Oszillator 31 besteht. Die Abtastimpulse werden aus der Ausgangsspannung des Oszillators 31 mit Hilfe eines Impulsformers 32 gebildet und sind in Zeile i der Fig. 3 dargestellt.

Der in Fig. 4 dargestellte Start-Stop-Oszillator 24 besteht im wesentlichen aus den Transistoren 41 und 42, deren Emitter über die Spule 43 untereinander gekoppelt sind, die Kollektoren sind an den einen Pol 44, der Emitter des Transistors 42 über einen Widerstand 57 an den anderen Pol 45 einer Spannungsquelle angeschlossen. Ferner ist der Emitter des Transistors 41 über einen Kondensator 46 mit kon­ stantem Potential verbunden.

Die Rechteckimpulse werden über einen Differenzverstär­ ker, der von den Transistoren 47 und 48 und von den Widerständen 49, 50 und 51 gebildet wird, bei 52 und 53 zugeführt. Da die Kollektoren der Transistoren gegen­ phasige Ausgangsspannungen aufweisen, dient einer von beiden als Umkehrverstärker 23 (Fig. 2). An den anderen Kollektor kann dann der Start-Stop-Oszillator 22 ange­ schlossen werden.

Wenn die Impulse am Kollektor des Transistors 48 posi­ tive Spannung aufweisen, ist der Transistor 41 nichtlei­ tend, die Spule 43 und der Kondensator 46 bilden einen Parallelschwingkreis, wobei das vom Kondensator 46 ab­ gewandte Ende der Spule 43 über die Emitter-Kollektor- Strecke des Transistors 42 und die Betriebsspannungs­ quelle mit konstantem Potential verbunden ist. Durch die Impulsflanke ist der Schwingkreis zu Schwingungen an­ geregt worden. Seine Güte ist derart bemessen, daß wäh­ rend den in der Praxis auftretenden Impulspausen keine störende Dämpfung auftritt. Die Schwingungen werden über den aus dem Transistor 54 und den Widerständen 55 und 56 bestehenden Impedanzwandler zum Ausgang 57 ge­ leitet.

Während der negativen Intervalle der Impulse am Kollek­ tor des Transistors 48 ist der Transistor 41 leitend, so daß der Schwingkreis stark bedämpft wird und die Schwingungen abbrechen.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur Wiedergewinnung eines Taktsignals aus einem impulsförmigen Eingangssignal mit einer Schwung­ radschaltung, bei welcher der Ausgang einer Phasenvergleichs­ schaltung über einen Tiefpaß an den Steuereingang eines steuerbaren Oszillators angeschlossen ist und bei welcher der Ausgang des steuerbaren Oszillators mit einem Eingang der Phasenvergleichsschaltung verbunden ist, sowie mit einer Impulsschaltung zur Ableitung eines mit dem Eingangssignal verkoppelten Impulssignals, welches einem anderen Eingang der Phasenvergleichsschaltung zugeführt ist, gekennzeichnet durch zwei Start-Stop- Oszillatoren (22, 24), welchen das Eingangssignal mit unterschiedlicher Polarität zugeführt ist, und eine Verknüpfungsschaltung (27), deren Eingängen Ausgangs­ signale der Start-Stop-Oszillatoren (22, 24) zugeführt sind und an deren Ausgang das Impulssignal für die Phasenvergleichsschaltung (29) der Schwungradschaltung abnehmbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Start-Stop- Oszillatoren (22, 24) zwei Transistoren (41, 42) enthält, deren Emitter über eine Spule (43) verbunden sind, wobei die Basis eines der Transistoren mit dem Eingangssignal beaufschlagt ist, wobei einer der Emitter über einen Kondensator (46) und der andere Emitter über einen ersten Widerstand (57) mit einem ersten Pol (45) einer Betriebsspannungsquelle verbunden ist und wobei die Kollektoren an einem zweiten Pol (44) der Betriebsspannungsquelle angeschlossen sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Emitterfolger (54), dessen Basis über einen zweiten Widerstand (55) mit jenem Emitter der beiden Transistoren (41) verbunden ist, welcher an dem Kondensator (46) liegt, dessen Kollektor mit dem ersten Pol (45) der Betriebsspannungsquelle verbunden ist und dessen Emitter über einen dritten Widerstand (56) an dem zweiten Pol (44) der Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist und wobei an dem Emitter das Impuls­ signal abnehmbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das den beiden Start-Stop-Oszillatoren (22, 24) zugeführte Eingangssignal zuvor über eine Begrenzerschaltung (21) geleitet ist.