DE3007502C2

DE3007502C2 -

Info

Publication number: DE3007502C2
Application number: DE3007502A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 3007 Gehrden De Scholz
Original assignee: Telefunken Fernseh und Rundfunk GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson oHG
Priority date: 1980-02-28
Filing date: 1980-02-28
Publication date: 1988-12-15
Also published as: FR2477345A1; US4406988A; JPH0231531B2; JPS56132814A; DE3007502A1; FR2477345B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Übertragung eines Digital-Signals über einen Übertragungsweg (z. B. Speicherplatte, Magnetband oder Leitung) treten im allgemeinen Signalverzerrungen auf. Es ist daher erforderlich, vor einer Auswertung des Signals dieses aufzubereiten.

Aus der US-PS 39 78 284 ist es bekannt, Gleichstrompegelverzerrungen eines Empfangssignals mittels Klemmschaltungen zu beseitigen. Eine dort beschriebene Schaltung zur Wiederherstellung des Gleichstrompegels mittels einer Klemmimpulsschaltung umfaßt eine Auswerteschaltung, der über einen Kondensator Empfangssignale zugeführt werden und der ebenfalls über zwei Schalter ein Klemmpotential zugeführt wird. Dabei werden die Schalter von Impulsen durchgeschaltet, die aus dem ausgewerteten Empfangssignal abgeleitet werden.

Bei der bekannten Schaltung wird jedoch nur eine Polarität des Empfangssignals in Abhängigkeit des ausgewerteten Empfangssignals durch das Klemmpotential während der Klemmimpulse eingestellt, während die andere Polarität durch eine Spitzenklemmung mittels einer Diode geschaltet wird. Dadurch wird das Signal unsymmetrisch behandelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Aufbereitung eines Nutzsignals zu schaffen, die es ermöglicht, die Nulldurchgänge des ursprünglich gesendeten Signals möglichst genau zu rekonstruieren.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung zur Aufbereitung eines Digital-Signals mit den erfindungsgemäßen Merkmalen und

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für ein Impulsdiagramm an verschiedenen Schaltungspunkten der Schaltung gemäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel, das ebenfalls den erfindungsgemäßen Merkmalen entspricht.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung zur Aufbereitung eines Digital-Signales, wie es beispielsweise in der ersten Zeile von Fig. 2 (Signal S 0) dargestellt ist. Das ankommende Signal S 0 liegt auf einem beliebigen Gleichspannungspotential U 1, und hat einen mittleren Sitzenwert . Die Störungen des Signals sind im dargestellten Beispiel vor allem niederfrequent. Sie können durch Frequenzfehler, durch Einstreuung oder auch durch ungleichmäßige Abtastverhältnisse beim Abspielen eines Bandes oder einer Platte entstanden sein. Die Schaltung ist mit einem als Nulldurchgangsdetektor dienenden Komparator 6 aufgebaut. Dem oberen Eingang des Komparators ist von einer Eingangsklemme 1 über eine Serienschaltung aus einem Widerstand 2 und einem Kondensator 3 das Eingangssignal S 0 zugeführt. Gleichstrommäßig ist der obere Eingang des Komparators 6 über einen Widerstand 4 gegen Masse geschaltet. Der Eingangswiderstand der Komparatoreingänge ist wesentlich größer als der Wert des Widerstandes 4. An den oberen Eingang des Komparators 6 können über eine Leitung 15 mittels Schalter 7 bzw. 11 Klemmpotentiale U 3 bzw. U 2 angelegt werden. Die Klemmpotentiale U 3 und U 2 sind durch die Ladespannung von Kondensatoren 8 und 12 gegeben. Die Kondensatoren 8 und 12 liegen mit ihrem den Schaltern 7 und 11 abgewandten Anschluß an einem festen Potential, z. B. an Masse.

Der untere zweite Eingang des Komparators, der hier als Vergleichseingang dient, ist über zwei gleich große Widerstände 16 und 17 an die Klemmpotentiale U 3 und U 2 angeschlossen. Das Vergleichspotential und damit der Schwellwert des Komparators liegt also stets auf dem Mittelwert zwischen den beiden Klemmpotentialen U 3 und U 2. Diese beiden Klemmpotentiale passen sich, wie im folgenden beschrieben, ständig an die beiden Amplituden-Werte des am oberen Komparatoreingang liegenden Signals an. Dadurch wird erreicht, daß der Schwellwert des Komparators, weitgehend unabhängig von einem im ursprünglichen Signal enthaltenen Gleichspannungsanteil, auf der Mitte zwischen den beiden Amplitudenwerten des Signals gehalten wird.

Die elektronischen Schaltelemente 7 und 11 werden mit Impulsen auf die im folgenden beschriebenen Weise angesteuert:

Aus dem Ausgangssignal des Komparators 6, im dargestellten Beispiel aus dem invertierten Ausgangssignal , werden mittels zweier monostabiler Kippstufen 9 und 13 Steuerimpulse P 1 und P 2 abgeleitet. Die Kippstufen 9 und 13 werden derart angesteuert, daß jede ansteigende Flanke des Signals einen Impuls P 1 und jede abfallende Flanke einen Impuls P 2 erzeugt. Die beiden Kippstufen 9 und 13 sind weiterhin so gegeneinander verriegelt, daß niemals beide Impulse P 1 und P 2 gleichzeitig auftreten können. Die Schaltung ist so aufgebaut, daß die Impulse P 1 den zugehörigen Schalter 7 während der negativen Halbwellen des Signals S 1 am Eingang des Komparators 6 und die Impulse P 2 den Schalter 11 während der positiven Halbwellen schließen.

Die Signalspannung S 1 am Eingang des Komparators 6 und die Klemmpotentiale U 3 und U 2 beeinflussen sich gegenseitig in der Zeit, in der der jeweilige Schalter 7 bzw. 11 leitend ist. Die Kapazitätswerte der Kondensatoren 8 und 12 sind jedoch im Vergleich zum Wert des Kondensators 3 so groß gewählt, daß der Pegel des Signals S 1 z. Z. der Klemmung (Schließung des jeweiligen Schalters) im wesentlichen von dem angelegten Klemmpotential bestimmt wird. Die Klemmpotentiale passen sich jedoch über mehrere Impulse des Eingangssignales relativ langsam den mittleren Signalamplituden des Signals S 1 an. Umgekehrt werden aber die Amplitudenwerte des Signals S 1 durch die Klemmvorgänge in Richtung des jeweiligen Klemmpotentials verschoben. Jeder Nulldurchgang des auf diese Weise hinsichtlich des Komparator-Schwellwertes symmetrierten Signals bewirkt einen Pegelsprung in dem binären Signal S 2 am Ausgang des Komparators 6. In der zweiten Zeile in Fig. 2 ist das geklemmte Signal S 1 am Eingang des Komparators und in der dritten Zeile das binäre Ausgangssignal S 2 des Komparators 6 dargestellt.

Die Zeit T 1 ist der kleinste in dem Signal vorkommende Abstand zwischen zwei Pegelsprüngen. In den letzten beiden Zeilen der Fig. 2 sind die zu dem Signalbeispiel gehörenden Klemmimpulsfolgen P 1 und P 2 gezeigt. Mit T 2 ist die Dauer der Impulse P 1 und P 2 bezeichnet. Mit T 3 ist eine Verzögerzeit berücksichtigt, die durch die Kippstufen 9 und 13 entstehen kann oder durch ein zusätzliches Verzögerungsglied (10 in Fig. 1) im Signalweg vom Ausgang des Komparators 6 zu den Eingängen der Kippstufen 9 und 13 erzeugt wird. Mit der Verzögerungszeit T 3 kann vorgegeben werden, wieviel Zeit nach einem Nulldurchgang des Signales S 1 der jeweilige Klemmschalter 7 bzw. 11 leitend gesteuert werden soll. Bei der Bemessung der Zeiten T 1, T 2 und T 3 ist zu berücksichtigen, daß die Summe von T 2 und T 3 den Wert von T 1 nicht überschreiten darf.

Bei der Bemessung der Schaltung muß gegebenenfalls ein Durchlaßwiderstand der Schalter 7 und 11 berücksichtigt werden. Die Werte für die Widerstände 2 und 4 und für die Impulsdauer T 2 der Klemmimpulse P 1 und P 2 müssen für die jeweiligen Störungs- und Signalverhältnisse des aufzubereitenden Signals optimiert werden.

Bei der beschriebenen Schaltung wird durch das Zusammenwirken der Schalter 7, 11 und des Widerstandes 2 auch eine Austastfunktion ausgeübt. Rauschen und andere dem Signal überlagerte hochfrequente Störungen werden während der Klemmzeiten ausgetastet. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Signal handelt es sich um ein Signal in Delay Modulation bzw. Miller-Code. Dieses Signal kann einen maximalen Gleichspannungsanteil von ¹/₃ des Amplitudenwertes enthalten.

Beim Biphase-Code, der keinen Gleichspannungsanteil enthält, kann auch die in Fig. 3 dargestellte Schaltung verwendet werden. Hier liegen beide Komparatoreingänge über z. B. gleich große Widerstände 4, 5 fest auf dem gleichen Bezugspotential, z. B. Masse. Da in diesem Fall das Vergleichspotential des Komparators auf einem festen Potential liegt, kann hier die Wirkung der erfindungsgemäßen Klemmschaltung anhand eines sogenannten Augendiagramms geprüft werden.

Bekanntlich kann die Qualität eines Datensignals mittels eines Augendiagramms beurteilt werden. Dabei wird bei einem Oszilloskop die Zeitablenkung durch einen aus dem Signal gewonnenen Systemtakt getriggert und in Y-Richtung die Amplitude des zu prüfenden Signals dargestellt. Wenn das Signal einen Leitungscode enthält, bei dem Pegelsprünge nur in einem festen Raster zulässig sind, so ist dieses Raster durch die Häufung von Nulldurchgängen an diesen Stellen erkennbar. Zwischen den Rasterpunkten liegen dunkle Bereiche, die von den positiven und negativen Halbwellen des Signals umschlossen werden. Die dunklen Bereiche sind um so größer, je stabiler die Amplitude der Halbwellen ist. Wenn man vergleichsweise nacheinander das Signal S 0 und das Signal S 1 im "Augendiagramm" darstellt, so erkennt man, daß wegen der wesentlich größeren dunklen Bereiche im Falle des Signals S 1 dieses Signal S 1 wesentlich günstiger für eine fehlerfreie Signalauswertung ist.

In der Schaltung Fig. 1 gibt das Augendiagramm des Signals S 1 nicht unbedingt eine exakte Auskunft über mögliche Störungen bei der Auswertung. Bei Änderungen des Gleichspannungsanteils im Ursprungssignal müßte nämlich berücksichtigt werden, daß sich die Lage des Komparatorschwellwertes ebenfalls ändert, und zwar in für die Auswertung günstiger Weise.

Die Bauelemente der Schaltung gemäß Fig. 1 und 3 können beispielsweise folgendermaßen dimensioniert werden:

Widerstand 2: 270 Ohm
Widerstände 4, 5: 1 kOhm
Widerstände 16, 17: 2,2 kOhm
Kondensator 3: 3,3 nF
Kondensator 8: 0,1 MF
Kondensator 12: 0,1 MF
Impulsdauer T 2: 400 ns
Verzögerungszeit T 3: 90 ns

Bei dieser Bemessung ist ist ein minimaler Abstand der Pegelsprünge im Nutzsignal von T 1 = 580 ns zugrundegelegt.

Für den Komparator 6 kann die integrierte Schaltung "µA 760", für die monostabilen Kippstufen die integrierte Schaltung 74C221 und für die Schaltelemente 7 und 11 die integrierte Schaltung 4066 verwendet werden.

Claims

1. Schaltung zur Aufbereitung eines Nutzsignals, bei dem eine Information in den Nulldurchgängen des Nutzsignals enthalten ist, bestehend aus einem Detektor (6), dessen Eingang einerseits das Nutzsignal (S 0) über einen Kondensator (3) und andererseits Klemmpotentiale (U 2, U 3) über von Klemmimpulsen (P 1, P 2) gesteuerte Schaltelemente (7, 11) zugeführt sind, wobei die Klemmimpulse (P 1, P 2) aus dem ausgewerteten Nutzsignal (S 2) gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Nulldurchgangsdetektor (6) ist, daß durch die Klemmimuplse (P 1, P 2) das Nutzsignal (S 0) abwechselnd auf ein den positiven Signalbestandteilen zugeordnetes erstes Klemmpotential (U 2) und auf ein den negativen Signalbestandteilen zugeordnetes zweites Klemmpotential (U 3) geschaltet wird, wobei die Klemmimpulse (P 1, P 2) innerhalb der ihnen durch die Polarität des Nutzsignals (S 0) vorgegebenen Zeit auftreten und die Impulsdauer (T 2) der Klemmimpulse (P 1, P 2) gleich ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter, der einen Polarität (-) des Nutzsignals (S 0) zugeordneter Kondensator (8) mit dem einen Schaltelement (7) und ein dritter, der anderen Polarität (+) des Nutzsignals (S 0) zugeordneter Kondensator (12) mit dem anderen Schaltelement (11) verbunden ist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte des zweiten (8) und dritten (12) Kondensators wesentlich größer als der Wert des ersten im Signalweg liegenden Kondensators (3) gewählt sind.

4. Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Nulldurchgangsdetektor ein Komparator (6) dient, dem als Vergleichsspannung der Mittelwert der beiden Klemmpotentiale (U 2, U 3) zugeführt wird (Fig. 1).

5. Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Nulldurchgangsdetektor ein Komparator (6) dient, dem als Vergleichsspannung ein Bezugspotential über einen Widerstand (4) zugeführt ist (Fig. 3).

6. Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Klemmimpulse (P 1, P 2) zwei monostabile Kippstufen (9, 13) vorgesehen sind, von denen die eine von den ansteigenden Flanken des Nutzsignals und die andere von den abfallenden Flanken des Nutzsignals getriggert wird.

7. Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippstufen (9, 13) zur Erzeugung der Klemmimpulse (P 1, P 2) so gegeneinander verriegelt sind, daß zu keinem Zeitpunkt beide Klemmimpulse (P 1, P 2) gleichzeitig auftreten können. 8. Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmimpulse (P 1, P 2) von dem Ausgangssignal des Nulldurchgangsdetektors (6) abgeleitet sind.

9. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang des Nulldurchgangsdetektors (6) und die Eingänge der Kippstufe (9, 13) eine Verzögerungsschaltung (10) geschaltet ist.

10. Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Klemmimpulse (T 2) so bemessen ist, daß die Summe aus Verzögerungszeit (T 3) und Klemmimpulsdauer (T 2) kürzer ist als die Dauer der kürzesten im Nutzsignal vorkommenden Halbwelle (T 1).

11. Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Nutzsignal der Klemmschaltung über einen Widerstand (2) zugeführt wird, so daß während der Klemmzeit zumindest eine teilweise Austastung von Störsignalen erfolgt.