DE3030172A1

DE3030172A1 - Regenerator fuer mehrstufige digitale signale

Info

Publication number: DE3030172A1
Application number: DE19803030172
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr.-Ing. 8034 Germering Meyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-08-08
Filing date: 1980-08-08
Publication date: 1982-02-25
Also published as: US4403330A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT f. Unser "Zeichen":" Berlin und München VPA on η e <-. a _Q

Regenerator für mehrstufige digitale Signale (Zusatz zur Patentanmeldung Akt.Z. P 30 23 833.6 VPA 80 P 6607)

Die Erfindung betrifft einen Regenerator entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Durch die Zusammenfassung von digitalen Zeitmultiplexsignalen niedriger Hierarchiestufe und damit niedrigerer Hierarchiestufe und damit niedrigerer Übertragungsgeschwindigkeit zu solchen höheren Hierarchiestufe und durch die Einführung der digitalen Vermittlungstechnik ergibt sich die Notwendigkeit, Übertragungsstrecken mit sehr hoher Schrittgeschwindigkeit aufzubauen. Derartige Übertragungsstrecken haben Schrittgeschwindigkeiten im Bereiche einiger hundert M Baud entsprechend einer CCITT-Empfehlung, insbesonders solche von 565 M Baud. Wegen der bei diesen Frequenzen recht hohen Kabeldämpfung ist es notwendig, in vergleichsweise geringen Abständen in die Übertragungsstrecke Regeneratoren für das Übertragungssignal einzusetzen, wobei an diese Regeneratoren erhebliche Anforderungen hinsichtlich der Verarbeitungsgeschwindigkeit gestellt werden. Zur Erhöhung der Übertragungskapazität bei gleicher Schrittgeschwindigkeit wird von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, anstelle binärer Signale mehrstufige Signale zu übertragen. Bei der Übertragung mehrstufiger Signale steigen die Anforderungen an die Regeneratoren weiter an; im Hinblick auf die Schwierigkeiten bei der Realisierung von mehrpegeligen Logikschaltungen hat sich eine Regenerationsmethode durchgesetzt, bei der die mehrstufigen Signale in unipolare Signalzüge umgesetzt und diese jeweils getrennt regeneriert werden.

Regeneratoren zur amplituden- und zeitmäßigen Regenerierung mehrstufiger digitaler Signale sind also bereits Ah 1 Shy / 1.8.80

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bekannt. Aus der DE-OS 28 27 958 ist ein Regenerator für in einem parial-response-Code vorliegende mehrstufige digitale Signale hoher Schrittgeschwindigkeit bekannt. Dieser Regenerator enthält eingangssei tig eine Pegelweiche mit Abtaststufe, durch die die ankommenden Signale in jeweils zwei Signalzüge mit unterschiedlichen Amplitudenbereichen aufgeteilt und außerdem eine zeitmäßige Regenerierung vorgenommen wird. Zur Amplitudenentscheidung werden die beiden Signalteile in binäre Signale zerlegt, die in den einzelnen Stufen eines Tunneldioden enthaltenden Amplitudenentscheiders amplitudenmäßig regeneriert werden. Auch aus der DE-OS 28 33 267 ist ein Verfahren zur Regenerierung eines mehrstufigen digitalen Signale mit im GHz-Bereich auftretenden Anteilen und ein entsprechender Regenerator bekannt. Der entsprechende Regenerator enthält eine besondere mit Tunneldioden bestückte bistabile Kippstufe, der das zu regenerierende Signal mit einer solchen Amplitude zugeführt wird, daß erst beim Auftreten eines Setzpulses ein Umschalten der bistabilen Kippstufe erfolgt. Für mehrstufige digitale Signale sind mehrere derartige bistabile Kippstufen, die jeweils in einem anderen Amplitudenbereich wirksam sind, parällelgeschaltet.

Die genannten Regeneratoren bieten die Möglichkeit, digitale Signale mit einer Vielzahl von beispielsweise sieben Amplitudenstufen zu regenerieren. Der dafür erforderliche Aufwand ist bei der Regenerierung von vierstufigen digitalen Signalen nicht gerechtfertigt, außerdem erfordert eine größere Zahl an Schaltungselementen auch einen insgesamt höheren Betriebsstrom; es kann sich außerdem eine höhere Signallaufzeit ergeben.

Nach erfolgter Regenerierung werden die einzelnen Teilsignale beispielsweise mittels einer bewerteten Addition zu einem neuen Signal zusammengefügt.

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Im Hauptpatent ist nun ein Regenerator zur amplituden- und zeitmäßigen Regenerierung eines quaternären PCM-Signals hoher Schrittgeschwindigkeit und zu dessen Umwandlung in zwei, in einen möglichst redundanzarmen Binärcode, insbesondere dem Dualcode vorliegende PCM-Signale angegeben. Dieser Regenerator ist dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Anschluß für die quaternären, zu regenerierenden Signale ein Signaleingang eines ersten Differenzverstärkers verbunden ist, dessen Signalausgang an den D-Eingang eines ersten getakteten D-Flipflops angeschlossen ist, daß mit dem Eingangsanschluß für die quaternären. Signale außerdem der Eingang einer ersten Verzögerungsanordnung mit einer Verzögerung entsprechend der Signallaufzeit durch den ersten Differenzverstärker und das erste D-Flipflop verbunden ist, daß an den Ausgang der ersten Verzögerungsanordnung der Signaleingang eines zweiten Differenzverstärkers angeschlossen ist, dessen Referenzspannungseingang mit einer Referenzspannungsquelle und mit dem Q-Ausgang des ersten D-Flipflops verbunden ist, daß dieser Q-Ausgang außerdem über eine zweite Verzögerungsanordnung mit einer Verzögerung entsprechend der Signallaufzeit durch den zweiten Differenzverstärker und das zweite D-Flipflop mit einem Ausgang für ein erstes binäre Signal verbunden ist und daß der Q-Ausgang des zweiten D-Flipflops mit einem Ausgang für ein zweites binäres Signal verbunden ist. Diese Lösung ist also auf die Regenerierung quaternärer Signale beschränkt. Die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung besteht nun darin, eine Möglichkeit zur amplituden- und zeitmäßigen Regenerierung eines η-stufigen digitalen Signals anzugeben, wobei η eine beliebige ganze Zahl größer als 2 ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schwellenspannungen der Differenzverstärkeranordnung mittels ld(n-1) binärer Steuersignale (S1, S2) umschaltbar sind und dazu ein Multi-

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etnittertransistor mit wenigstens n-1 Emitteranschlüssen, einen mit dem Signaleingang und gegebenenfalls einer Vorspannungsquelle verbundenen Basisanschluß und einen mit Bezugspotential verbundenen Kollektoranschluß vorgesehen ist, daß Jeder der n-1 Emitteranschlüsse jeweils getrennt mit dem Emitteranschluß eines von n-1 Transistoren verbunden ist, so daß sich n-1 Differenzverstärker ergeben, daß die Basisanschlüsse der n-1 Transistoren jeweils getrennt mit einer von n-1 Quellen für die Schwellenspannungen verbunden sind, daß die Kollektoranschlüsse dieser Transistoren miteinander, mit einem Ausgangsanschluß und über einen Widerstand mit Bezugspotential verbunden sind, daß mit einem Eingang für das erste Steuersignal der Signaleingang .

eines ersten Steuersignal-Differenzverstärkers verbunden ist, daß mit einem Eingang für das zweite Steuersignal die Signaleingänge eines dritten und eines vierten Steuersignal-Differenzverstärkers verbunden sind und sich die Anzahl der mit den Signaleingängen weiterer Steuersignale verbundener Steuersignal-Differenzverstärker jeweils bis zur Höchstzahl —?j— der mit einem Steuersignaleingang verbundenen Steuersignal-Differenzverstärker verdoppelt, daß der gemeinsame Emitteranschluß des ersten Steuersignal-Differenzverstärkers über einen vergleichsweise hochohmigen Widerstand mit Betriebsspannung und der Referenzspannungseingang dieses Differenzverstärkers mit einer Quelle für eine erste Referenzspannung verbunden ist, daß die Referenzspannungseingänge der weiteren jeweils mit einem einzigen Steuer-Signaleingang verbundenen Steuersignal-Differenzverstärker miteinander und mit Quellen für weitere Referenzspannungen verbunden sind und j'sde weitere Referenzspannung einen positiveren Pegel als die vorhergehende aufweist, daß mit den Kollektoranschlüssen der den ersten Steuersignal-Differenzverstärker bildenden Transistoren jeweils getrennt die Emitteranschlußpunkte

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des dritten bzw. vierten Steuersignal-Differenzverstärkers verbunden sind, daß entsprechend bei drei oder mehr Steuersignalen die gemeinsamen Emitteranschlüsse der von diesen angesteuerten Steuersignal-Differenz-Verstärker mit den Kollektoranschlüssen der Transistoren der nächstniedrigen Steuersignal-Differenzverstärker verbunden sind und daß die Kollektoranschlüsse der von dem höchsten Steuersignal angesteuerten n-1 Steuersignal-Differenzverstärker jeweils getrennt mit den Emitteranschlüssen des Multiemittertransistors verbunden sind. Die Erfindung macht dabei in vorteilhafter Weise von der Möglichkeit Gebrauch, durch Umschalten einer Entscheiderstufe und durch Kombination mehrerer Differenzverstärker mittels eines Multiemittertransistors den Aufwand wesentlich zu verringern. Die erfindungsgemäße Regeneratoranordnung ist wegen ihres übersichtlichen und einfachen Aufbaus und wegen der leichten. Integrie-rbarkeit überraschenderweise auch bei der Regenerierung mehrstufiger digitaler Signale mit Schrittges'chwindigkeiten auch unter 100 M Baud vorteilhaft einsetzbar. Im Patentanspruch 2 ist eine spezielle Lösung für dreistufige digitale Signale angegeben, während der Patentanspruch 3 eine Lösung für fünfstufige digitale Signale angibt. Weitere zweckmäßige Weiterbildungen des Regenerators nach der Erfindung sind in den Patentansprüchen 4 bis 7 näher erläutert.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt 30

Fig. 1 eine Regeneratorschaltung nach dem Stand der

Technik für binäre Signale, Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Regenerator mit zwei Schwellenspannungen,

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Regenerator mit vier Schwellenspannungen,

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Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Regenerator als Kombination der Anordnungen nach den Fig. 1 und 2, Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Regenerator als Kombination der Anordnungen nach den Fig. 1,2 und 3. 5

Die Regeneratoranordnung entsprechend dem Stande der Technik besteht aus einem Differenzverstärker und einem diesem nachgeschalteten getakteten D-Flipflop FF, an dessen· Q-Ausgang: der Ausgang A für das amplituden- und zeitmäßig regenerierte Signal entnehmbar ist.

Differenzverstärker mit Emitterkopplung bestehen in bekannter Weise aus zwei Transistorverstärkerstufen T1, T2, wobei entsprechend der Fig. 1 die Emitteranschlüsse der Transistoren miteinander und über eine Stromquelle mit der Betriebsspannung verbunden sind, und die Stromquelle durch einen hochohmigen Widerstand realisiert ist. Der Basisanschluß eines der beiden Transistoren dient als Signaleingaig u(t), während am Basisanschluß des anderen Transistors eine Referenzspannung ü_ anliegt, die in ihrer Größe zwischen der maximalen und der- minimalen Signalamplitude liegt, so daß bei Anliegen der minimalen Signalamplitude am Signaleingang der Eingangstransistor abgeschaltet ist "und der mit der Referenzspannungsquelle verbundene Transistor Strom führt. Beim Überschreiten der Referenzspannung durch die Eingangssignalspannung wird der Eingangstransistör leitend und der mit der Referenzspannung verbundene Transistor gesperrt, so daß in diesem Falle die Ausgangssignale an den Kollektoranschlüssen wechseln. Die Referenzspannung stellt also eine Schwellenspannung für den Differenzverstärker dar, der Eingangstransistör leitet erst bei Überschreiten der Schwellenspannung durch das Eingangssignal.

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Bei Auftreten von Impulsen mit mehreren, beispielsweise drei Amplitudenstufen ist jeweils die um Eins geringere Anzahl an Schwellenspannungen, also beispielsweise zwei Schwellenspannungen, erforderlich. Es ist nun möglich, für jede dieser Schwellen einen Differenzverstärker mit D-Flipflop entsprechend Fig. 1 vorzusehen, so daß eine der Anzahl der Schwellenspannungen entsprechende Anzahl an Differenzverstärkern eingangsseitig parallelgeschaltet ist. Am Ausgang jedes der Differenzverstärker erscheint beim Überschreiten der jeweiligen Schwelle ein Impuls, bei zwei Schwellenspannungen entstehen also ausgangsseitig zwei binäre Impulszüge. Die Aufteilung und Amplitudenentscheidung von Impulsen mit mehreren Amplitudenstufen durch derartige kombinierte Differenzverstärker hat bei der Amplitudenentscheidung in Impulsregeneratoren für mehrstufige digitale Signale besondere Bedeutung. Das D-Flipflop FF enthält das Taktsignal TS entsprechend der Schrittgeschwindigkeit der vom Differenzverstärker amplitudenmäßig regenerierten Signale.

Differenzverstärker und Flipflop bilden zusammen ein Entscheiderelement.

Die in der Fig. 2 dargestellte und aus einem Entscheiderelement bestehende Regeneratoranordnung ist mittels eines Steuersignals S zwischen den beiden Schwellenwerten U1 und U2 umschaltbar. Sie enthält einen ersten Multiemittertransistör T3, dessen Basisanschluß mit dem Anschluß für die Eingangssignale u(t) und dessen Kollektoranschluß mit Bezugspotential verbunden sind. Der erste Multiemittertransistör T3 enthält zwei getrennte Emitteranschlüsse, wobei der erste Emitteranschluß mit dem Kollektoranschluß eines vierten Transistors T 4 und mit dem Emitteranschluß eines fünften Transistors T5 verbunden ist. Der zweite Emitteranschluß des Multiemittertransistors ist mit dem Emitteranschluß eines

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sechsten Transistors T6 und dem Kollektoranschluß eines siebten Transistors T7 unmittelbar verbunden. Die Emitteranschlüsse des vierten Transistors T4 und des siebten Transistors T7 sind miteinander und über einen ersten Widerstand R1 mit einer Betriebsspannungsquelle -üb verbunden, wobei der erste Widerstand R1 so hochohmig ist, daß über ihn ein von den Schaltzuständen der Regeneratoranordnung praktisch unabhängiger Strom I_Q eingeprägt wird. Der Basisanschluß des vierten Transi- stors T4 ist mit einem Eingangsanschluß für ein Steuersignal S zur Umschaltung der Schwellenwerte verbunden, während der Basisanschluß des siebten Transistors T7 mit einem Anschluß für eine Referenzspannung Ü_R verbunden ist; diese Referenzspannung liegt in ihrer Größe zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert des Steuersignals S. Mit den Basisanschlüssen des fünften und des sechsten Transistors T5, T6 sind Anschlüsse für die Schwellenspannung U2 bzw. U1 verbunden, während die Kollektoranschlüsse dieser Transistoren miteinander mit dem D-Eingang des nachgeschalteten D-Flipflops FF und über einen Ausgangswiderstand R_A mit Bezugspotential verbunden sind. Der Q-Ausgang des D-Flipflops ist mit dem Regeneratorausgang A verbunden.

In Abhängigkeit vom anliegenden Steuersignal ist entweder der Transistor T4 oder der Transistor T7 der .Differenzverstärkeranordnung leitend. Liegt dabei der dem logischen Nullpegel entsprechende Minimalpegel des Steuersignals am Basisanschluß des Transistors T4 an, dann ist der Transistor T7 leitend und damit der aus den Transistoren T3 und T6 gebildete Differenzverstärker eingeschaltet. In diesem Falle ist also die Schwellenspannung U1 wirksam, die Amplitude des Eingangs- . signals u(t) erzeugt ein vom logischen Nullpegel verschiedenes Ausgangssignal, wenn diese Amplitude die

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Schwellenspannung U1 überschreitet. Bei Anliegen eines dem logischen Einspegel entsprechenden Steuersignals am Basisanschluß des Transistors T4 ist dieser Transistor leitend und damit der aus dem Transistor T3 und dem Transistor T5 gebildete Differenzverstärker eingeschaltet. In diesem Falle wird ein vom logischen Nullpegel verschiedenes Ausgangssignal erzeugt_s wenn die Eingangsspannung u(t) die Schwellenspannung U2 überschreitet.

Die Regeneratoranordnung nach der Fig. 3 enthält vier umschaltbare Schwellenspannungen U1,U2,U3>U4^im Hinblick auf die Verwendung binärer Steuersignale sind dementsprechend zwei Steuersignale S1 und S2 erforderlich. Die Differenzverstärkeranordnung· nach der Fig. 3 ent™ hält einen mit der Basis an den Signaleingang angeschlossenen Multiemittertransistör T8 mit vier Emitteranschlüssen, wobei der erste Emitteranschluß mit dem Kollektoranschluß eines neunten Transistors T9 und mit dem Emitteransehluß eines zwölften Transistors T12 verbunden ist, der zweite Emitteransehlufi mit dem Kollektoranschluß eines zehnten Transistors T10 und mit dem Emitteransehluß eines dreizehnten Transistors T13 verbunden ist, der dritte Emitteransehluß mit dem Kollektoranschluß eines sechzehnten Transistors T16 und dem Emitteransehluß eines vierzehnten Transistors T14 und der vierte Emitteransehluß mit dem Kollektoranschluß eines siebzehnten Transistors T17 und dem Emitteranschluß eines fünfzeiraten Transistors T15 verbunden ist. Die Emitteranschlüsse des neunten und des zehnten Transistors T9f T10 sind miteinander und mit dem Kollektoraaschluß eines elften Transistors Ϊ11 verbunden. Entsprechend sind die Smitteranschlüsse des sechzehnten und. des siebzehnten Transistors Ti6_s T17 miteinander und mit dem Kollektoranschluß eines achtzehnten Transistors T18 verbunden. Die Emitteranschlüsse des elften

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Transistors T11 und des achtzehnten Transistors T18 sind wiederum miteinander und über einen zweiten Widerstand R2 mit dem Betriebsspannungsanschluß -Ub verbunden.Der Anschluß für das erste Steuersignal S1 ist mit dem Basisanschluß des Transistors T11 verbunden, während der Anschluß für das zweite Steuersignal S2 mit den Basisanschlüssen der Transistoren T9 und T16 verbunden ist. Der Basisanschluß des achtzehnten Transistors T18 ist an eine Quelle für eine erste Referenzspannung U_R1 angeschlossen, während die Basisanschlüsse des zehnten Transistors T10 und dies siebzehnten Transistors T17 mit Anschlüssen für eine zweite Referenzspannung U_R2 verbunden sind, wobei die zweite Referenzspannung einen positiven Wert als die erste Referenzspannung aufweist. Die Basisanschlüsse des zwölften, dreizehnten, vierzehnten und fünfzehnten Transistors T12, T13> T14, T15 sind Jeweils getrennt mit Anschlüssen für die Schwellenspannungen U4,U3,U2,U1 verbunden, wobei diese Schwellenspannungen ebenfalls von U1 ausgehend jeweils einen positiven Wert aufweisen und mittels eines Spannungsteilers erzeugt werden. Die Kollektoranschlüsse der Transistoren T12....T15 sind miteinander und über einen Abschlußwiderstand R* mit Bezugspotential sowie mit dem D-Eingang des nachgeschalteten D-Flipflops verbunden.

Die Funktion der 'Regeneratoranordnung nach der Fig. entspricht unter Berücksichtigung der größeren Anzahl an Schwellenspannungen und Steuersignalen der nach der Fig. 2. Unter der Voraussetzung, daß bei beiden Steuersignalen der Minimalwert entsprechend dem logischen Nullpegel anliegt, sind die Transistoren T18 und T17 leitend und damit der aus dem Transistor T8 und dem Transistor T15 gebildete Differenzverstärker eingeschaltet; in diesem Fall ist die Schwellenspannung U1 wirksam.

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Wechselt, von diesem Zustand ausgehend, das zweite Steuersignal vom logischen Null- auf den logischen Eins-Pegel, wobei dieser Pegel die zweite Referenzspannung Up-? überschreitet, dann wird statt des Transistors T17 der Transistor T16 eingeschaltet, so daß dadurch der aus dem Transistor T8 und dem Transistor T14 gebildete Differenzverstärker und damit die zweite Schwellenspannung U2 wirksam sind.

Wechselt das Steuersignal S1 vom logischen Null-Pegel auf den logischen Eins-Pegel und überschreitet damit die erste Referenzspannung U_R1, während das zweite Steuersignal S2 auf dem logischen Null-Pegel verbleibt, dann wird der Transistor T11 und der Transistor T1O leitend geschaltet. Damit ist der aus dem Transistor T8 und dem Transistor T13 gebildete Differenzverstärker eingeschaltet und damit die Schwellenspannung U3 für das Eingangssignal u(t) wirksam. Entsprechend ist bei Auftreten des logischen Eins-Pegels an den Anschlüssen für das Steuersignal S1 und das Steuersignal S2 der Transistor T11 und der Transistor T9 leitend geschaltet. Damit ist der aus dem Transistor T8 und dem Transistor T12 gebildetete Differenzverstärker eingeschaltet, so daß in diesem Falle die vierte Schwellenspannung U4 wirksam ist.

Die Erzeugung der binären Steuersignale erfolgt für eine Differenzverstärkeranordnung mit Flipflop nach der Fig. 2 mittels eines Differenzverstärkers nach der Fig. 1, wobei dessen Sohwellenspannung Ug in ihrem Wert zwischen den Schwellenspannungen U1 und U2 der Differenzverstärkeranordnung nach der Fig. 2 liegen muß. Entsprechend können die Steuersignale S1 und S2 für die Differenzverstärkeranordnung nach der Fig. 3 mittels zweier Differenzverstärkeranordnung nach der Fig. 1 erzeugt werden.

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Die Fig. 4 zeigt eine komplette Regeneratorschaltung für ein vierstufiges Digitalsignal mit den drei Schwellenspannungen U1,U2,U3, die im linken.-Teil der Fig. 4 in Form des bekannten Augendiagrammes dargestellt sind. Auf die mittlere Schwellenspannung U2 ist dabei das erste Entscheiderelement E1 eingestellt, das der Anordnung nach der Fig. 1 entspricht. Die Schwellenspannungen U1 und U3 sind die Schaltschwellen des zweiten Entscheiderelementes E2, das der Anordnung nach der Fig. 2 entspricht. Der Signaleingang des ersten Entscheiderelementes ist unmittelbar mit dem Eingang für die zu regenerierenden Signal u(t) verbunden, während der Eingang des zweiten Entscheiderelementes E2 über eine erste Verzögerungsanordnung T1 an den Signaleingang angeschlossen ist. Im Hinblick auf die beim Ausführungsbeispiel auftretenden hohen Schrittgeschwindigkeiten hat sich der Einsatz einer Verzögerungsleitung in der Verzögerungsanordnung T1 als zweckmäßig erwiesen. Die Laufzeit der Impulse durch diese Leitung entspricht dabei der Impulslaufzeit durch das erste Entscheiderelement E1.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Regeneratoranordnung nach Fig. 4 sei zunächst angenommen, daß ein Impuls mit einer Amplitude wenig oberhalb der ersten Schwellenspannung U1, aber unterhalb der zweiten Schwellenspannung U2 empfangen wird. In diesem Falle bleibt das erste Ent scheiderelement in seinem Ausgangszustand, an seinem Ausgang und damit am Ausgang für das erste der beiden regenerierten Teilsignale X, Y liegt der logische Null-Pegel an, ein Steuersignal S an das zweite Entscheiderelement E2 wird nicht abgegeben. Nach Durchlaufen der Verzögerungsleitung T1, also etwa nach einer Bitzeit, wird das zweite Entscheiderelement Ξ2 durch das Eingangssignal umgeschaltet, da dessen erste Schwel-

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lenspannung U1 überschritten wird. Damit wird am Ausgang dieses Entscheiderelementes ein Impuls mit dem logischen Eins-Pegel abgegeben, so daß die Ausgangssignale X, Y, die im Ruhezustand jeweils dem logischen Nullpegel entsprechen, nun die logischen Pegel O und 1 angenommen haben.

Bei Empfang eines Impulses mit einer Amplitude wenig oberhalb der zweiten Schwellenspannung U2 wird das erste Entscheiderelement E1 sofort umgeschaltet und gibt an seinem Ausgang ein Signal entsprechend dem logischen Eins-Pegel ab. Dieses Signal dient als Steuersignal S für das zweite Entscheiderelement E2, wodurch dieses von der Schwellenspannung U1 auf die Schwellenspannung U3 umgeschaltet wird. Dadurch erfolgt kein Umschalten des zweiten Entscheiderelementes Ξ2 durch das Eingangssignal, da letzters die Schwellenspannung U3 nicht überschreitet. Der Ausgangspegel des zweiten Entscheiderelementes E2 bleibt damit auf dem Nullpegel.

Bei Empfang eines Impulses mit einer Amplitude, die die dritte Schwellenspannung U3 überschreitet, erfolgt zunächst ein Umschalten des ersten Entscheiderelementes E1 und nach etwa einer Bitdauer auch des zweiten Entscheiderelementes E2. In diesem Falle wird also an den beiden Ausgängen X bzw. Y jeweils ein Impuls entsprechend dem logischen Eins-Pegel abgegeben.

Die Fig. 5 zeigt einen Regenerator für ein achtstufiges digitales Signal, dieser Regenerator stellt eine Erweiterung des Regenerators nach Flg. 4 um das Entscheiderelement entsprechend Fig. 3 dar. Die einzelnen Schwellenspannungen der Sntscheiderelemente E1,E2,E3 sind in die Entscheider eingetragen, wobei das erste Entscheiderelement E1 wiederum auf die mittlere Schwellenspannung

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der Regeneratoranordnung eingestellt ist. Entsprechend der Fig. 5 ist dies die Schwellenspannung U4. Dadurch werden die verbleibenden Schwellenspannungen in einen ersten Teil U1,Ü2,U3 und einen zweiten Teil U5,U6,U7 aufgeteilt. Das zweite Entscheiderelement E2 ist nun analog auf die mittleren Schwellenspannungen U2, U6 der beiden Teile eingestellt. Die restlichen Schwellenspannungen sind im dritten Entscheiderelement E3 enthalten. Die Erzeugung der Steuersignale erfolgt dabei jeweils durch das vorgeschaltete Entscheiderelement. Während der Signaleingang des ersten Entscheiderelementes E1 direkt mit dem Eingang für die zu regenerierenden Signale u(t) verbunden ist, ist'der Signaleingang des zweiten Entscheiderelementes E2 über die erste Verzögerungsleitung T1 an den Eingang für die zu regenerierenden Signale angeschlossen. Der Signaleingang des dritten Entscheiderelementes E3 könnte ebenfalls an den Eingang für die zu regenerierenden Signale angeschlossen werden, in diesem Falle müßte die Laufzeit durch die entsprechende Verzögerungsanordnung der Impulslaufzeit durch die Entscheider elemente E1 und E2 entsprechen. Im vorliegenden Falle wurde der Signaleingang des dritten Entscheiderelementes E3 über eine zweite Verzögerungsleitung T2 an den Signaleingang des zweiten Entscheiderelementes E2 angeschlossen. Die Verzögerungsleitung T2 hat. nur eine Verzögerung entsprechend der Signallaufzeit durch das zweite Entscheiderelement E2. ■ -,.,;

Am Ausgang des ersten Entscheiderelementes E1 ist ein erstes regeneriertes Ausgangssignal X entnehmbar, das gleichzeitig das Steuersignal für das zweite Entscheiderelement und das Steuersignal S1 für das dritte Entscheiderelement E3 darstellt. Am Ausgang der zweiten Entscheideranordnung E2 ist ein zweites regeneriertes Ausgangssignal Y entnehmbar, das gleichzeitig als Steuer-

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VPA 80 P 6 δ 4 9 DE signal S2 für das dritte Entscheiderelement E3 dient. Am Ausgang des dritten Entscheiderelementes E3 ist ein drittes regeneriertes Ausgangssignal Z entnehmbar.

Zur Erläuterung der Funktion der Anordnung nach Fig. sei zunächst angenommen, daß nur Störsignale am Signal eingang empfangen werden, die die erste Schwellenspannung U1 nicht überschreiten. In diesem Falle steht an den Ausgängen aller drei Entscheiderelemente der logische Null-Pegel.

Bei Empfang eines Eingangssignals mit einer die erste Schwellenspannung U1 wenig überschreitenden Amplitude bleiben die Entscheiderelemente E1 und E2 in ihrem Ausgangszustand, während das Entscheiderelement E3 nach etwa zwei Bitzeiten durch das Eingangssignal umgeschaltet wird und ein Ausgangssignal Z entsprechend dem logischen Eins-Pegel abgibt. Bei Empfang eines Impulses mit einer Amplitude wenig oberhalb der zweiten Schwellenspannung U2 wird nach etwa einer Bitdaier das zweite Entscheiderelement E2 umgeschaltet und gibt ein Ausgangssignal Y entsprechend dem logischen Eins-Pegel ab. Dieses Signal verursacht außerdem eine Umschaltung von der Schwellenspannung U1 auf die Schwellenspannung U3 im dritten Entscheiderelement E3, so daß dieses durch das Eingangssignal nicht umgeschaltet wird. Erst bei Empfang eines Impulses mit einer die dritte Schwellenspannung U3 überschreitenden Amplitude wird neben dem zweiten Entscheiderelement E2 auch das dritte Entscheiderelement E3 umgeschaltet. Bei Empfang eines die vierte Schwellenspannung U4 wenig überschreitenden Impulse wird schließlich auch das erste Entscheiderelement E1 umgeschaltet. Dadurch taucht erstmalig im Ausgangssignal X . und im Steuersignal S bzw. S1 ein Impuls mit dem logischen Eins-Pegel auf, durch diesen erfolgt außerdem

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eine Umschaltung des zweiten Entscheiderelementes E2 von der Schwellenspannung U2 auf die Schwellenspannung U6 und des dritten Entscheiderelementes E3 von der Schwellenspannung U3 auf die Schwellenspannung U5. Durch diese Umschaltungen verursacht, geben das zweite und das dritte Entscheiderelement E2 in diesem Falle kein Ausgangssignal ab. Überschreitet die Amplitude eines Eingangsimpulses die fünfte Schwellenspannung U5 wenig, dann wird neben dem ersten Entscheiderelement E1 auch das dritte Entscheiderelement E3 umgeschaltet. Bei Empfang eines Impulses mit einer Amplitude wenig oberhalb der sechsten Schwellenspannung U6 wird neben dem ersten Entscheiderelement E1 auch das zweite Entscheiderelement trotz Umschaltung von der Schwellenspannung U2 auf die Schwellenspannung U6 geschaltet. Dadurch gibt dieses Entscheiderelement ein zweites Steuersignal S2 ab, das die Schwellenspannung im dritten Entscheiderelement E3 von U5 auf U7 umschaltet. Wird schließlich ein Impuls mit einer Amplitude empfangen, die auch die siebte Schwellenspannung U7 überschreitet, dann wird von allen drei Entscheiderelementen E1,E2,E3 ein Signal entsprechend dem logischen Eins-Pegel abgegeben.

Durch Kombination entsprechender Entscheiderelemente ist es möglich, in analoger Weise auch Regeneratoranordnungen für Signale mit anderen, als den erläuterten Amplitudenstufen zu realisieren.

7 Patentansprüche
5 Figuren

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

Regenerator zur amplituden- und zeitmäßigen Regenerierung eines η-stufigen digitalen Signals hoher Schrittgeschwindigkeit und zu dessen Umwandlung in zwei, in einem Dualcode vorliegende, digitale Signale mit wenigstens einem getakteten D-Fliflop und mit einer Differenzverstärkeranordnung mit n-1 Schwellenspannungen nach Patent (Akt.Z.: P 30 23 833.6), dadurch

gekennzeichnet ,daß die Schwellenspannungen der Differenzverstärkeranordnung mittels Id(n-1) binärer Steuersignale (s1,S2) umschaltbar sind und dazu ein Multiemittertransistör (T3, T8) mit wenigstens n-1 Emitteranschlüssen, einen mit dem Signaleingang und gegebenenfalls einer Vorspannungsquelle verbundenen Basisanschluß und einen mit Bezugspotential verbundenen Kollektoranschluß vorgesehen ist, daß jeder der n-1 Emitteranschlüsse jeweils getrennt mit dem Emitteranschluß eines von n-1 Transistoren verbunden ist, so daß sich n-1 Differenzverstärker ergeben , daß die Basisanschlüsse der n-1 Transistoren jeweils getrennt mit einer von n-1 Quellen für die Schwellenspannungen verbunden sind, daß die Kollektoranschlüsse dieser Transistoren miteinander mit einem Ausgangsanschluß (A) und über eine Widerstand

(R) mit Bezugspotential verbunden sind, daß mit einem Eingang für das erste Steuersignal (S1) der Signaleingang eines ersten Steuersignal-Differenzverstärkers verbunden ist, daß mit einem Eingang für das zweite Steuersignal (S2) die Signaleingänge eines dritten und eines vierten Steuersignal Differenzverstärker verbunden sind und sich die Anzahl der mit den Steuereingängen weiterer Steuersignale verbundener Steuersignal-Differenzverstärker jeweils bis zu Höchstzahl n-1 der mit einem Steuersignaleingang verbundenen Steuersignal-Differenzverstärker verdoppelt, daß der gemeinsame Emitteran-

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Schluß des ersten Steuersignal-Differenzverstärkers über einen vergleichsweise hochohmigen Widerstand mit Betriebsspannung (-üb) und der Referenzspannungseingang dieses Differenzverstärkers mit einer Quelle für eine erste Referenzspannung (U^-i) verbunden ist, daß die Referenzspannungseingänge der weiteren jeweils mit einem einzigen Steuersignaleingang verbundenen Steuersignal-Differenzverstärker miteinander und mit Quellen für weitere Referenzspannungen (Uj₁₂) verbunden sind und jede weitere Referenzspannung einen positiveren Pegel als die vorhergehende aufweist, daß mit den Kollektoranschlüssen der den ersten Steuersignal-Differenzverstärker bildenden Transistoren jeweils getrennt die Emitteranschlußpunkte des dritten bzw. vierten Steuersignal-Differenzverstärkers verbunden sind, daß entsprechend bei drei oder mehr Steuersignalen die gemeinsamen Emitteranschlüsse der von diesen angesteuerten Steuersignal-Differenzverstärker mit den Kollektoranschlüssen der Transistoren der nächstniedrigen Steuersignal-Differenzverstärker verbunden sind und daß die Kollektoranschlüsse der von dem höchsten Steuersignal angesteuerten n-1 Steuersignal-Differenzverstärker jeweils getrennt mit den Emitteranschlüssen des Multiemittertransistores (T3,T8) verbunden sind.
2. Regenerator nach Patentanspruch 1 für dreistufige digitale Signale, dadurch gekennzeichnet, daß ein Multiemittertransistor (T3) vorgesehen ist, dessen Basisanschluß mit dem Signaleingang, dessen Kollektoranschluß mit Bezugspotential verbunden ist, dessen erster Emitteranschluß mit dem Kollektoranschluß eines vierten Transistors (T4) und mit dem Emitteranschluß eines fünften Transistors (T5) verbunden ist, daß der zweite Emitteranschluß des Multiemittertransistors mit dem Emitteranschluß eines sechsten Transistors (T6)

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und mit dem Kollektoranschluß eines siebten Transistors (T7) verbunden ist, daß der Basisanschluß des vierten Transistors (T4) mit einem Anschluß für ein Steuersignal (S) und der Basisanschluß des siebten Transistors (T7) mit einem Anschluß für eine Referenzspannung (U_R) verbunden ist, die in ihrer Größe zwischen dem minimalen und dem maximalen Amplitudenwert des Steuersignals (S) liegt, daß die Emitteranschlüsse des vierten und des siebten Transistors (T4,T7) über einen ersten, vergleichsweise hochohmigen Widerstand (R1) mit dem Anschluß für die Betriebsspannung (-Ub) verbunden ist, daß der Basisanschluß des sechsten Transistors (T6) mit einer Quelle für die erste Schwellenspannung (U1) und der Basisanschluß des fünften Transistors (T5) mit einer Quelle für eine zweite Schwellenspannung (U2) verbunden ist» daß die Kollektoranschlüsse des fünften und des sechsten Transistors miteinander und mit dem Ausgangsanschluß (A) sowie über einen Ausgangswiderstand (R.) mit Bezugspotential verbunden sind.
3. Regenerator nach Patentanspruch 1 für fünfstufige digitale Signale, dadurch gekennzeichnet , daß ein Multiemittertransistör (T8) mit einem mit dem Signaleingang verbundenen Basisan-Schluß, einem mit Bezugspotential verbundenen Kollektoranschluß und vier Emitteranschlüsse vorgesehen ist, daß der erste Emitteranschluß mit dem Kollektoranschluß eines neunten Transistors (T9) und mit dem Emitteranschluß eines zwölften Transistors (T12) verbunden ist, daß der zweite Emitteranschluß des Multiemittertransistors mit dem Kollektoranschluß eines zehnten Transistors (T10) und mit dem Emitteranschluß eines dreizehnten Transistors (T13) verbunden ist, daß der dritte Emitteranschiuß des Multiemittertransistors mit dem Kollektoranschluß eines sechzehnten Transistors und mit

jujur/2

-ZfI-

vp_A 80 P 6 6 h 9

dem Emitteranschluß eines vierzehnten Transistors (T14) verbunden ist, daß der vierte Emitteranschluß des Multiemittertransistors mit dem Kollektoranschluß eines siebzehnten Transistors und dem Emitteranschluß eines fünfzehnten Transistors verbunden ist, daß die Emitteranschlüsse des neunten und des zehnten Transistors (T9, T1O) miteinander und mit dem Kollektoranschluß eines elften Transistors (T11) verbunden sind, daß die Emitteranschlüsse des sechzehnten und des siebzehnten Transistors (T16,T17) mit dem Kollektoranschluß eines achtzehnten Transistors (T18) verbunden sind, daß die Emitteranschlüsse des elften und des achtzehnten Transistors (T11,T18) miteinander und über einen vergleichsweise hochohmigen zweiten Widerstand (R2) mit Betriebsspannung (-Ub) verbunden sind, daß der Basisanschluß des elften Transistors (T11) mit einem Anschluß für ein erstes Steuersignal (S1) verbunden ist, daß die Basisanschlüsse des neunten und des sechzehnten Transistors (T9,T16) miteinander und mit einem Anschluß für ein zweites Steuersignal (S2) verbunden sind, daß der Basisanschluß des achtzehnten Transistors (T18) mit einer Quelle für eine erste Referenzspannung (U_R ,) verbunden ist, daß die Basisanschlüsse des zehnten und des siebzehnten Transistors miteinander und mit einer Quelle für eine im Vergleich zur ersten positiveren Referenzspannung (Ur₂) verbunden sind, daß die Kollektoranschlüsse des zwölften, dreizehnten, vierzehnten und fünfzehnten Transistors miteinander und mit einem Ausgangsanschluß A sowie über einen Ahschlußwiderstand (R.) mit Bezugspotential verbunden sind und die B_asisanschlüsse dieser Transistoren mit Quellen für vier nach positiveren Pegeln gestufte Schwellenspannungen verbunden sind.

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-ty- VPA 80 P δ 6 \ 9 DE
4. Regenerator nach Patentansprüchen 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Steuersignals (S, S1,S2) wenigstens ein weiterer, direkt von einem Eingangssignal beaufschlagter Differenzverstärker mit einer Referenzspannung vorgesehen ist, und dabei der Wert dieser Referenzspannung zwischen den Werten der Schwellenspannungen des durch das erzeugte Steuersignal angesteuerten Differenzverstärkers liegt und daß der Signaleingang dieses angesteuerten Differenzverstärkers über eine Verzögerungsanordnung (T1,T2) mit einer Verzögerung entsprechend der Signallaufzeit durch den weiteren Differenzverstärker mit einem Signaleingang für das zu regenerierende Signal verbunden ist.
5. Regenerator nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der weitere Differenzverstärker zusammen mit einem diesem nachgeschalteten weiteren D-Flipflop ein Entscheiderelement bildet, das zur amplituden- und zeitmäßigen Regenerierung der einen voreingestellten Schwellenwert überschreitenden digitalen Signale dient und an dessen Ausgang zusätzlich ein Steuersignal (S, S1, S2) für nachfolgende Entscheiderelemente abnehmbar ist.
6. Regenerator nach Patentansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Steuersignals (S1, S2) wenigstens ein, ein D-Flipflop (FF) und einen Differenzverstärker mit einer Referenzspannung enthaltendes Entscheiderelement (E1; E1,E2) vorgesehen ist, wobei der Wert von dessen Referenzspannung zwischen den Werten der Schwellenspannungen des durch das erzeugte Steuersignal angesteuerte Entscheiderelements (E2; E2,E4) liegt.

3030772 C

VPA 80 P 6 δ h 9 DE
7. Regenerator nach Patentansprüchen 1 bis 3» d a durch gekennzeichnet, daß anstelle der Referenzspannungen (U_R, U_R1, U_R2) die Referenzspannungseingänge der Steuersignaldifferenzverstärker Jeweils getrennt mit Quellen für die gegenphasigen Steuersignale verbunden sind, so daß sich eine Gegentaktansteuerung ergibt.