DE3112863A1

DE3112863A1 - Sammelkanalanordnung zum verbinden mehrerer elektrischer einheiten

Info

Publication number: DE3112863A1
Application number: DE19813112863
Authority: DE
Inventors: Martin H. 94708 Berkeley Calif. Graham
Original assignee: Rolm Corp
Current assignee: Siemens Business Communication Systems Inc
Priority date: 1980-04-04
Filing date: 1981-03-31
Publication date: 1982-01-07
Also published as: CA1167121A; GB2074824B; GB2074824A

Description

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER ^D 4300 ESSEN-1·· ÄNl RIiHRSTEIN Seite -v.

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ROLM CORPORATION 4900 Old Ironsides Drive, Santa Clara, Kalifornien, V.St.A.

Sammelkanalanordnung zum Verbinden mehrerer elektrischer Einheiten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sammelkanalanordnung zum Verbinden mehrerer elektrischer Einheiten und insbesondere eine Sammelkanalanordnung bzw. Busanordnung, bei der ein flaches, bandförmiges Kabel Verwendung findet.

Es besteht ein zunehmender Bedarf in der Elektronikindustrie nach langen Hochgeschwindigkeitssammelkanälen bzw. Busanordnungen, insbesondere zur Übertragung digitaler Information,. Die derzeitige Technologie stellt zahlreiche Sammelkana.lanordnungen dieser Art zur Verfügung. In vielen Fällen werden bei diesen Sammelkanal- bzw. Busanordnungen jedoch relativ kostspielige Kabel, z. B. Koaxialkabel und kostspielige Bus treiberschaltungen und Empfängerschaltungen verwendet.

Flache, bandförmige Kabel werden häufig als Bus bzw. Sammelkanal verwendet. Diese Kabel sind relativ preiswert, und es stehen zahlreiche Kabelzubehörteile, z. B. Kupplungen zu Verfügung. Die Bandbreite dieser Kabel ist jedoch insbe-

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Z/ko.

sondere bei größeren Kabellängen begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung von preiswerten Bandkabeln einen Hochgeschwindigkeitssammelkanal bzw. -bus zur Verfügung zu stellen. Dies gelingt durch Verwendung einer Kombination besonderer Geometrien, Isolationen und Schaltungen, wobei eine stark vergrößerte Bandbreite gewonnen wird. So kann beispielsweise eine Bandbreite von 100 MHz bei Kabellängen bis zu 25 m und mit 16 Empfangsstationen am Sammelkanal erreicht werden.

Der Hochgeschwindigkeitsbus nach der vorliegenden Erfindung kann für zahllose Anwendungen benutzt werden. So kann beispielsweise der Bus bzw. Sammelkanal zum Verbinden von Computern in getrennten Räumen bzw. Schränken, für Schrankbzw. Raumverbindungen oder Verbindungen innerhalb eines Raumes zwischen einem Speicher und einer Zentraleinheit sowie einem Hauptrechner oder anderen Anlagen verwendet werden.

Die Erfindung resultiert aus einem Entwicklungsprogramm zur Verbesserung der Busstruktur in einer rechnergesteuerten Nebenstellenanlage (PBX). Insbesondere wurde der Bus für Verbindung zwischen Fächern und Abteilen bzw» Räumen ausgelegt. Um den erfindungsgemäßen Bus bzw. Sammelkanal deutlicher verständlich zu machen, wird nachfolgend eine besondere bekannte Busstruktur zusammen mit der Busstruktur gemäß der Erfindung in Zusammenhang mit einer Nebenstellenanlageubeschrieben. Für den Fachmann ist klar, daß die erfindungsgemäße Busanordnung auch bei einer Vielzahl anderer Anwendungsfälle verwendbar ist.

Bei einer bekannten PBX (Nebenstellenanlage) werden Zeitmultiplexsignale über einen Mehrleiter-Sammelkanal während

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jedes Zeitschlitzes bzw. Zeitkanals parallel übertragen. Für diese Struktur sei angenommen, daß die Daten über den gesamten Bus "in Phase" sind. Das bedeutet, daß ein von irgendeiner Station ausgehendes Datenbit innerhalb jedes der Zeitschlitze übertragen werden muß. Dadurch wird die maximale Bitgeschwindigkeit des Systems zu einer Funktion der Gesamtlänge des Kabels und damit begrenzt. Wie sich aus der Beschreibung der Erfindung ergeben wird, wird zum Ausräumen dieses besonderen Problems von einer seriellen Datenübertragung (Übertragung im Stoßbetrieb) Gebrauch gemacht. Jeder Zeitschlitz bzw. Zeitkanal kann dadurch kurzer als die Übertragungszeit entlang des Kabels gemacht werden. Um Bus-Entscheidungsproblemen zu begegnen, ist jeder Station oder Einheit eine eigene "private" Übertragungsleitung zugeordnet.

Bei der bekannten Struktur waren die Empfangsschaltungen von dem Bus (Bandkabel) durch relativ lange Platinenwege getrennt. Auch die Anschluß- bzw. Kupplungsanordnung trägt zur gesamten effektiven Paralleladmittanz, gesehen vom Bus, bei und verschlechtert dadurch die Arbeitsweise. Die Erfindung schafft dagegen besondere Konfigurationen und Schaltungen, in welchen unter diesem Aspekt die Funktionsweise des Bus wesentlich verbessert wird.

Erfindungsgemäß ist eine Busanordnung vorgesehen, bei der ein Bandkabel zum Verbinden einer Mehrzahl (n) von elektrischen Einheiten oder Stationen verwendet wird. Eine Mehrzahl von Treiberschaltungen, von denen jede einer der elektrischen Einheiten zugeordnet ist, dient zur Signalübertragung von der entsprechenden Einheit zu einem im Kabel angeordneten Leiterpaar. Wenigstens n-1 Empfänger sind jeder der Einheiten zugeordnet, damit jede Einheit die von allen anderen Einheiten gesendeten Signale empfangen kann (Rundfunkübertragungsbetrieb). Anschlußeinrichtungen, eine für jede der Einheiten, sind zur

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Kopplung der Empfänger mit den Leiterpaaren innerhalb des Bandkabels vorgesehen* Jede der Anschluß'einrxchtungen weist wenigstens einen ersten und einen zweiten elektrischen Stecker zum Anschluß an das Kabel auf. Jeder der Stecker hat mehrere im gegenseitigen Abstand angeordnete Stifte, welche Signale von dem Kabel aufnehmen. Die Stifte im ersten Stecker sind so angeordnet, daß sie Signale aus Steckerpaaren aufnehmen, welche von anderen Steckerpaaren getrennt sind. Die Stifte im zweiten Stecker sind so angeordnet, daß sie Signale von den anderen Steckerpaaren aufnehmen. Auf diese Weise wird die dem Anschluß an das Kabel zugeordnete Kapazitätskopplung wesentlich verringert,'wodurch sich eine erhöhte Bandbreite ergibt.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel treibt der Bus ein Anhebenetzwerk zum Anheben vorgegebener Frequenzen aus den Sendern. Die Sender arbeiten im Stoßbetrieb und ermöglichen daher eine Übertragung bzw. Sendung ohne die Voraussetzung, daß sich alle Signale "in Phase" befinden. In den Empfängern werden Emitter-gekoppelte Logikschaltungen (ECL) verwendet, -die mit dem Kabel über Serienwiderstände verbunden sind. Diese Empfänger sind in unmittelbarer Nähe (auf einer Schaltungsplatine) der an das Kabel angeschlossenen Stecker angeordnet. Eine Bandbreite von 100 MHz wurde mit dieser Anordnung bei einem Bandkabel mit einer Länge bis zu 24,4 m und Anschluß von 16 Einheiten an das Kabel realisiert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der

Art, in der die elektrischen Einheiten (z. B. Teilnehmeranlagen) mit einem Bandkabel im Rundfunkbetrieb gekoppelt sind;

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Fig. 2 ein Schaltbild, in welchem die Verbindung

zwischen irgendeinem Empfänger und Steckern »jnit einem Bandkabel veranschaulicht ist;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Stecker bzw. eine Steckverbindung zur Veranschaulichung der Kopplung zwischen einem am Bandkabel angebrachten Stecker und auf einer gedruckten Schaltung angeordneten Empfängern;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht auf Stecker

bzw. Veiünder auf dem Kabel, entsprechende passende Stecker auf einer gedruckten Schaltung bzw. Platine, Empfänger und Serienwiderstände;

Fig. 5 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Treiberschaltung zur Ansteuerung der Stecker bzw. Anschlüsse am Kabel; und

Fig. 6 ein alternatives Ausführungsbeispiel der Treiberschaltung gemäß Fig. 5.

Beschrieben wird eine Busanordnung, bei der ein gewöhnliches Bandkabel Verwendung findet. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche Einzelheiten, insbesondere die Verwendung der Busanordnung in einer rechnergesteuerten Nebenstellenanlage angegeben. Für den Fachmann ist klar, daß die Erfindung auch ohne derartige besondere Einzelheiten und für andere Anwendungen als für Nebenstellenanlagen (PBXs) verwendet werden kann. In anderen Fällen sind bekannte Schaltungen in Bockdiagrammform gezeigt, um die Erfindung nicht mit unnötigen Einzelheiten zu belasten.

Im folgenden wird zunächst auf Figur 1 Bezug genommen, in der veranschaulicht ist, auf welche Weise mehrere

• elektrische Einheiten, z. b. rechnergesteuerte Neben-

! stellenanlagen (oder andere elektrische 'Einheiten,

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' wie Zentraleinheiten, Speicher usw.) mit einem flachen

ι Bandkabel 10 in einem Funkbetrieb gekoppelt sind. Drei

j Einheiten, nämlich die Einheiten A, B und C sind mit ver-'

j schiedenen Leitern im Bandkabel verbunden.

j Jede Einheit weist einen Treiber, z. B. den Treiber 20

j auf, der ein Paar von Leitern im Kabel ansteuert. So

steuert beispielsweise der Treiber A die Leitungen 11a, und lib an, der Treiber B steuert die Leitungen 12a und j 12b an,und der Leiter C steuert die Leitungen 13a und 13b

I an. Jede der Einheiten weist mehrere Empfänger zum Ab-

j tasten der dem Kabel von den Treibern der verschiedenen

i Einheiten aufgedrückten Signale auf. (In der beschriebenen Ausführungsform sind alle Empfänger identisch ausge-I bildet.) Der Empfänger IB der Einheit B ist beispiels-

! weise mit den Leitungen 11a und lib, der Empfänger 2B

j mit den Leitungen 12a und 12b und der Empfänger nB mit

I den Leitungen 13a und 13b verbunden. Jedes Leitungspaar ist durch eine auf einem konstanten Potential oder an Erde liegende Leitung entkoppelt bzw. getrennt. Hierzu dienen die Leitungen 15, 16,,17 und 18 in Figur 1. Die durch diese Leitungen bewirkte Trennung oder Entkopplung kann auch durch Bildung eines Zwischenraums zwischen jedem Paar von aktiven Leitern geschaffen werden; jedoch läßt sich ein solcher Abstand oder Raum nicht ohne

J weiteres realisieren, wenn ein Standardkabel verwendet

i wird.

ι Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel weist jede Ein-

j heit zur Herstellung der Betriebssymmetrie einen Empfänger

j auf, der auf den Treiber der Einheit "hört". So ist beispielsweise der Empfänger nC mit.den Leitungen 13a und 13b j gekoppelt und nimmt daher Signale aus dem Treiber C auf.

Bei einigen Anwendungen, kann es zweckmäßig sein, den Empfän I ger nC und ähnliche Empfänger mit einer internen.Verbindung

innerhalb der Einheit zu eliminieren.

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Bei der Anordnung gemäß Figur 1 besitzt jede der Einheiten ihre eigene "private" Übertragungsleitung, und jede Einheit ist mit einem Empfänger an jede der aktiven Leitungen im Kabel gekoppelt. Dadurch werden alle Bus-Entscheidungsprobleme beseitigt, da alle Einheiten asynchron senden können, wodurch die Kapazität des Kabels voll ausgenutzt wird.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Bandkabel ein flaches (koplanares) Kabel mit 50 Leitern. Dies

von

ermöglicht die VerbindungΓ*16 Einheiten durch aktive Leiter paare, wobei zwischen jedem Paar die beschriebene Entkopplung bzw. Trennung vorgesehen ist.

Im folgenden wird auf Figur 2 Bezug genommen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jeder der Empfänger 21 als im Handel erhältliche Emitter-gekoppelte Logikschaltung (ECL) ^ausgebildet. Die Eingänge zu diesen Schaltungen sind mit den Leiterpaaren des Kabels (z. B. den Leitern 12a und 12b) über Serienwiderstände 32 gekoppelt. Stiftanordnungen 23 sind im Preßsitz auf den Leitern gezeigt und greifen an Schaltungsplattenbahnen 29 an. Ein Ende dieser Bahnen greift an den Auf- . nahmestiftteilen 26 an, während das andere Ende dieser Bahnen mit einem Anschluß eines der Widerstände 32 verbunden ist. Die Bahnen 30 verbinden die anderen Anschlüsse der Widerstände mit den Eingangsanschlüssen der Schaltung 21.

Die durch die Verwendung von Serienwiderständen 32 erzielten Vorteile und die Abstandstechnik, die für die Stiftanordnungen der Stecker bzw. Kupplungen verwendet wird, kann am besten anhand eines Beispiels erläutert werden. Typischerweise ist der Eingangswiderstand R₃. für eine ECL-Schaltung angenähert 6 k Ohm. Die Eingangs-' kapazität C beträgt angenähert 5 pF. Bei 100 MHz

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dominiert offensichtlich C,· Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein großer Stiftabstand in den Steckern bzw. Kupplungen vorgesehen, in^dem Stiftanordnungen aus einem Standard-Flachkabelstecker, z. B. dem 3M !Teil Nr. ,3307-000, entfernt sind. Durch diese Entfernung kann C_, auf.· 0,2 pF reduziert werden. Die den Bahnen 29 und 30 (C_ß) zugeordnete Kapazität beträgt angenähert 0,5 pF. C_R, die den Widerständen 32 zugeordnete Kapazität, beträgt angenähert 0,4 pF.

Es sei zunächst angenommen, daß die Serienwiderstände 32 nicht verwendet werden. (Dies wäre die typische Anordnung nach dem Stande der Technik.) In diesem Falle entfällt C_R, jedoch ergibt sich eine erhöhte Bahnkapazität, wodurch C_ß gleich etwa 0,6 pF wird. Ohne die Widerstände beträgt die gesamte Streukapazitätslast an den Leitern etwa 5,8 pF, oder es liegt eine Blindkomponente von etwa 300 Ohm bei 1000 MHz an den Leitern an. Dies ergibt unzulässige Reflexionen in das 160 Ohm Kabel bei diesen Frequenzen.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Widerstände 32 jeweils 330 Ohm. Die Verwendung dieser Widerstände erhöht die effektive Eingangsimpedanz des Empfängers und verlangsamt bis zu einem gewissen Grade die Ansprech-

, zeit der Empfänger. Dieser Widerstand hat jedoch den Vorteil, daß er die Impedanz des Empfängers, gesehen vom Kabel, von einer stark kapazitiven zu einer überwiegend ohmschen Impedanz ändert. Dadurch wird die Impulsverzerrung (bei digitaler Übertragung) für den Empfänger stark verringert und die Systemanstiegszeit verbessert.

; Die aufgrund der Verwendung dieser Widerstände gewonnene

erhöhte Kabelausbreitung gleicht die geringfügige Verschlechterung der Empfängerarbeitsweise bei weitem aus. Der Wert der Widerstände 32 ist nicht besonders kritisch;

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die gewählten Werte von 330 Ohm bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden einfach durch abwägen der verbesserten Kabelarbeitsweise gegenüber dem Verlust an Empfänger-(Eingangs-) Arbeitsleistung gewonnen. Ein optimierter Wert kann einfach dadurch ausgewählt werden, daß die verschiedenen Kapazitäten und Widerstände in der in Verbindung mit Figur 2 beschriebenen Weise überprüft werden.

Die Kapazitäten C^ und C₀ der herkömmlichen Bus-Anordnung sind nicht von großer Bedeutung.(im Vergleich zu C_T>; diese Kapazitäten spielen jedoch eine Hauptrolle bei der Verwendung von Serienwiderständen 32. Aus diesem Grunde muß größere Sorgfalt darauf verwandt werden, diese Kapazitäten zu verringern.

j Bei einem typischen Bandkabelstecker oder einer Bandkabelkupplung besteht der Aufnahmeteil des Steckers aus einer Vielzahl von Druckkontakten 24 (Figur 2). Diese Kontakte sitzen im Preßsitz auf dem Kabel und weisen zylindrische Öffnungen 25 auf, welche Stifte 26 eines Steckteils der

! Kupplung aufnehmen. Um. die kapazitive K.opplung (C_) zu

j .verringern, werden einige der Kontaktanordnungen. 23 aus den Aufnahme- und Einsteckteilen der Kupplungen entfernt.

Bei dem in Figur 3 in Draufsicht gezeigten Stecker bzw, Verbinder 35 bleibt nur jeder dritte Kontakt ,erhalten. Die. größeren Kreise in Figur. 3 bezeichnen die verbleibenden Stifte 23, zwischen denen zwei Löcher 37 freibleiben. In der Praxis werden die zugehörigen Kontaktanordnungen einfach sowohl aus den Aufnahmeteilen als auch aus den Einsteckteilen der Kupplung.bzw. des Ver- · binders entfernt, wodurch die Öffnungen 37. freibleiben. Um daher einen Kontakt mit jedem der Leiter in einem Kabel (bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel) herzustellen, sind drei Stecker bzw. Verbinder" anstelle des

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üblichen Einzelsteckers erforderlich.

Bei dem oben beschriebenen 3M-Stecker bleibt nur jede dritte Stiftanordnung stehen, wodurch der Abstand zwischen den Kontaktelemen'ten im Stecker von etwa 2,54 mm auf etwa 7,6 mm vergrößert wird. Dasselbe Ergebnis kann selbstverständlich dadurch erreicht werden, daß Stecker bzw. Kupplungsstücke mit einem weiteren Stiftabstand hergestellt werden; jedoch hat sich gezeigt, daß es ökonomischer ist, die zur Verfugung stehenden kommerziellen Stecker zu verwenden und die unerwünschten Stifte zu entfernen.

Im folgenden wird auf Figur 4 Bezug genommen. Der Steckteil 35a der Steckverbindung ist gemäß Darstellung mit dem Kabel verbunden, während der Aufnahmeteil 35b auf einer gedruckten Schaltungsplatte 42 angebracht ist. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel dienen die beiden äußeren Stecker bzw. Steckverbindungen zur Kopplung der Leiterpaare mit den Empfängern, während die mittlere Steckverbindung zum Erden der die Leiterpaare trennenden bzw. entkoppelnden Leiter dient.

Wie am besten in Figur 3 zu sehen ist, sind ein Kontakt von einer Seite jedes Außensteckers in Figur 4 und ein anderer Kontakt von der anderen Seite des Steckers (z. .B. die Kontakte 45 und,46) mit einem an einer Seite des Steckers angebrachten Empfänger gekoppelt. Das nächste Kontaktpaar koppelt den auf der anderen Seite des Steckers angebrachten Empfänger an. (In Figur .3 sind nur die auf einer Seite des Steckers angeordneten Empfänger gezeigt; jedoch koppeln die Leitungen 39 die auf der anderen Seite des Steckers angeordneten Empfänger an).

Die Anordnung der Empfänger und Stecker .ist am besten in Figur 4 zu sehen. Zwei ECLr-Schaltungen gehören zu jeder

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Baugruppe 41. Zwei derartige Baugruppen sind auf jeder Seite der Außenstecker angeordnet. Die Widerstände 32 liegen zwischen dem Einsteckteil 35b der Stecker und den Baugruppen 41. Wie dargestellt, sind die ECL-Schaltungen und die Widerstände nahe benachbart zum Steckerteil 35b auf der Schaltungsplatine 42 angeordnet und über die Bahnen 29 und 30 entsprechend der Darstellung in Figur 2 miteinander verbunden.

Bei dieser Stecker- bzw. Kupplungsanordnung greift jeder Stecker an Leitern an, die von anderen Leitern entkoppelt bzw. getrennt werden, zu denen kein Kontakt hergestellt ist. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt bei den beiden Außensteckern ein geerdeter Leiter zwischen jedem kontaktierten Leiterpaar. Im Falle des Mittelsteckers, der die Erdanschlüsse herstellt, trennen bzw. entkoppeln zwei Leiterpaare jeden der kontaktierten Leiter.

Die beträchtliche Verringerung der parasitären Kapazität C-bei dieser Steckeranordnung und die Verringerung von Cg aufgrund der Anordnung der ECL-Schaltungen und der Widerstände in unmittelbarer Nähe der Stecker machen die vorteilhafte Verwendung der Widerstände 32 der Schaltung gemäß Figur 2 möglich.

In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Treiberschaltung, z. B. der Treiberschaltung 20 gemäß Figur 1, dargestellt. Zwei Empfänger 21 sind mit einem Leiterpaar des Bandkabels 10 gekoppelt. Diese .Leiter sind (am Ende des Kabels) über die als Lasten wirkenden Widerstände 48, 49 und 50 mit einem positiven Potential verbunden. Das Leiterpaar wird über npn-Treibertransistoren 54 und 55 im Gegentaktbetrieb angesteuert. Die Basiselektroden dieser Transistoren sind mit einem Verstärker 53 verbunden, der die zur Ansteuerung der Transistoren

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Λ*

54 und 55 benötigten Differenzausgänge hervorruft. Der Verstärker 53 wird von einem Impulsgenerator 57 angesteuert, der natürlich die digitalen oder die anderen von einer elektrischen Einheit, z. B. einer Nebenstellenanlage übertragenen Daten empfängt. Der Transistor 60 bildet eine Konstantstromquelle, da seine Basis über die Widerstände 51 und 52 auf ein konstantes Potential vorgespannt ist.

Wichtig ist, daß diese Treiberschaltung eine Hochfrequenzanhebung (bei angenähert 100 MHz für das beschriebene

' Ausführungsbeispiel) bewirkt. Der Widerstand 58 und' die

Iniduktivität 59, welche zusammen mit der verteilten Streukapazität und dem dem Kabel zugeordneten verteilten Widerstand) an das Leiterpaar angeschaltet sind, rufen diese Frequenzanhebung hervor. Diese Frequenzanhebung verstärkt die Hochfrequenzleistung des Kabels, da sie bei der Hochfrequenz die "Dämpfung" des Kabels und der Empfängerschaltungen kompensiert.

Die Schaltung gemäß Figur 5 arbeitet am besten, wenn nur ein einziger Sender für jedes der Leiterpaare verwendet wird. Daher kann diese Schaltung bei der Konfiguration gemäß Figur 1 verwendet werden. In einigen Anwendungsfällen ist es erwünscht, mehr als einen einzigen Sender oder Treiber an jedem Leiterpaar vorzusehen. Eine solche Schaltungsanordnung macht es erforderlich, daß diejenigen Treiber, die nicht im Gebrauch sind, abgeschaltet werden. Auf den ersten Blick mag es scheinen, daß durch einfaches Abtrennen der dem Transistor 60 zugeordneten Konstantstromquelle die Treiberschaltung wirksam vom Leiterpaar entkoppelt wird. Die Rückwärtsvorspannung, die Kollektor-Basis-Kapazität der Transistoren 54 und 55 und die der Treiberschaltung .zugeordnete Kapazität setzen . jedoch die Ladung der Leitung fort.

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- jar ^

In Figur 6 ist eine Treiberschaltung gezeigt, welche sich von der Leitung im wesentlichen selbst entkoppelt, wenn sie sich nicht im Sendebereich befindet. Sie macht es möglich, daß mehrere Treiberstufen an ein einziges Leiterpaar angeschaltet werden. Auch in Figur 6 wird ein· Paar von npn-Treibertransistoren 61 und 62 über ihre Basisanschlüsse und Leitung 72 mit einem Differenzsignal beaufschlagt. Die Kollektoren dieser Transistoren sind über Dioden 63 und 64 mit einem Leiterpaar gekoppelt. Diese Leiter (am Ende des Kabels) sind über als Lasten für die Transistoren wirkende Widerstände 75, 76 und 77 mit einem positiven Potential V« verbunden. Die Emitter der Transistoren 61 und 62 sind ebenfalls mit einer Konstantstromquelle gekoppelt. Diese Konstantstromquelle wird durch einen Transistor 69 gebildet, dessen Basis über Widerstände 66 und 67 auf ein konstantes Potential vorgespannt ist. Diese Schaltung bewirkt auch eine Frequenzanhebung durch den Widerstand 73 und die Induktivität 74, wie dies in Verbindung mit Figur 5 beschrieben worden ist.

Wenn die Treiberschaltung gemäß Figur 6 nicht in Betrieb ist, ist der Transistor 70 leitend, da ein Sendesignal an seiner Basis ansteht. Wenn dies der Fall ist, wird der Konstantstrom zu den Treibertransistoren 61 und 62 unterbrochen. Dadurch werden die Kathoden der Dioden 63 und 64 über den Widerstand 68 (und im Falle der Diode 63 über den Widerstand 73) auf ein positives Potential V^, gesetzt, so daß die Dioden in Sperrichtung vorgespannt sind. V muß dabei größer als Vp sein, um die Vorspannung der Dioden in Sperrichtung herzustellen. Danach ist das Leiterpaar von den Transistoren 61 und 62 durch die den in Sperrichtung vorgespannten Dioden zugeordnete Kapazität entkoppelt bzw. getrennt. Daher ist die Treiberschaltung vom Kabel im wesentlichen entkoppelt, wenn kein Sendebetrieb stattfindet. Zu beachten ist, daß während

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der Übertragung bzw. des Sendebetriebs weder die Diode 63 noch die Diode 64 in Sperrichtung vorgespannt ist, so daß die Schaltzeit dieser Dioden unkritisch ist.

Im vorstehenden wurde eine Bus-Anordnung beschrieben, die die Verwendung eines gewöhnlichen und billigen Bandkabels in Hochgeschwindigkeitsanwendungen ermöglicht. Eine Bandbreite von 100 MHz wurde bei einer Kabellänge von 24,4 m erreicht, wobei 16 Empfänger an jedes aktive Leiterpaar im Kabel angeschlossen waren.

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Claims

j PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER · D "'43OO ,£sSENJ · AM RUHiRStEIN 1 ■ TEL.: (02 01) 4126

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ROLM CORPORATION

Patentansprüche

ί 1. Jsammelkanalanordnung zum Verbinden mehrerer (n) elektrischer Einheiten unter Verwendung eines Bandkabels mit mehreren Leitern, dadurch gekennzeichnet, daß jede der elektrischen Einheiten (A, B, C) eine Signale aus der zugehörigen Einheit auf den Sammelkanal (10) gebende Treiberschaltung (20), wobei jede Treiberschaltung mit einem anderen Paar (Ha, 11b; 12a, 12b; 13a, 13b) der Leiter des Kabels (10) verbunden ist, und wenigstens n-1 Empfänger (21) zum Empfang der auf dem Kabel anstehenden Signale für die zugehörigen elektrischen Einheiten aufweist, wobei die Empfänger (21) mit den Leiterpaaren (11, 12, 13) gekoppelt sind, daß jeder der Einheiten (A, B,C) eine Anschlußeinrichtung (35, 32) zur Ankopplung der Empfänger (21) an die Leiterpaare zugeordnet ist und daß die Anschlußeinrichtung wenigstens einen ersten und einen zweiten· elektrischen Verbinder (35)zum Anschluß an das Kabel (10) aufweist, von denen jeder mit mehreren im gegenseitigen Abstand angeordneten Kontakten (23) zur Übernahme der Signale von dem Kabel versehen ist, wobei die Kontakte in dem ersten Verbinder so angeordnet sind, daß sie Signale aus Leiterpaaren aufnehmen, die von anderen Leiterpaaren getrennt bzw. entkoppelt sind, und die Kontakte des zweiten Verbinders so angeordnet sind, daß sie Signale aus den anderen Leiterpaaren empfangen.
2. Sammelkanalanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Verbinder (35) einen.Einsteckteil

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und einen Aufnahmeteil (35a, 35b) aufweist, wobei einer

(35a) dieser Teile mit dem Kabel (10) und der andere (35b)

dieser Teile mit einer Schaltungsplatine (42) gekoppelt
3. Sammelkanalanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der den Verbindern (35) zugeordneten Empfänger (21, 41) auf einer der Platinen (42) . nahe dem zugehörigen Verbinder angeordnet ist.
4. Sammelkanalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Empfänger (21) als Emitter-gekoppelte Logiksehai tung (ECL) ausgebildet ist.
5. Sammelkanalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterpaare (11, 12, 13) mit den Eing.angsanschlüssen der Empfänger (21) über Widerstände (32) gekoppelt sind.
6. Sammelkanalanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (32) auf den Platinen (42) zwischen den Verbindern (35) und den Empfängern (41) angeordnet sind.
7. Sammelkanalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheiten (A, B, C) η Empfänger (21) aufweisen, welche mit dem Kabel (10) derart gekoppelt sind, daß einer der Empfänger in jeder der Einheiten Signale aus der Treiberschaltung (20) der Einheit aufnimmt.
8. Sammelkanalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Leiterpaare (11, 12, 13) in dem Kabel (10) durch einen anderen, mit einem konstanten Potential verbundenen Leiter (15 ... 18) getrennt bzw* entkoppelt ist.

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9. Sammelkanalanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das konstante Potential Erdpotential ist.
10. Sammelkanalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Treiberschaltungen (20)eine Anhebeeinrichtung (58, 59; 73, 74) zum Anheben vorgegebener Frequenzen aufweist.
11. Sammelkanalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Treiberschaltungen (20) so ausgebildet ist, daß sie die Leiterpaare (11, 12, 13) im Gegentaktbetrieb ansteuert.
/ 12. Sammelkanalanordnung mit mehreren parallel verlaufenden, ^f' koplanaren Leitern und einer Anschlußeinrichtung zur Herstellung einer elektrischen Kopplung mit den Leitern, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußeinrichtung einen ersten, mit dem Kabel (10) gekoppelten Verbinder (35a) mit mehreren in gegenseitigem Abstand angeordneten Stiften (23) zur elektrischen Ankopplung einer ersten Gruppe (11, 12, 13) der Leiter, wobei jeder Leiter der ersten Gruppe von wenigstens einem Leiter einer zweiten Gruppen der Leiter getrennt bzw. entkoppelt ist, und einen von dem ersten Verbinder beabstandeten zweiten Verbinder aufweist, der mit dem Kabel (10) gekoppelt ist und mehrere beabstandete Stifte (23) zur elektrischen Kopplung der Leiter der zweiten Leitergruppe aufweist.
13. Sammelkanalanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter.der ersten und zweiten Leitergruppe Leiterpaare sind.
14. Sammelkanalanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Leiterpaare (11, 12, 13) durch einen auf einem konstanten Potential liegenden anderen Leiter

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(15 ... 18) getrennt bzw. entkoppelt ist.
15. Sammelkanalanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das konstante Potental Erdpotential ist.
16. Sammelkanalanordnung mit einem mehrere Leiter enthaltenden Kabel, gekennzeichnet durch eine Anschlußeinrichtung zur Ankopplung mehrerer Emitter-gekoppelter:

Logikschaltungen (21) an das Kabel (10), wobei die Anschlußeinrichtung Verbinder (35) zum Anschluß an das Kabel (10) und mehrere zwischen den Verbindern (35) und den Eingängen der Emitter-gekoppelten Logikschaltung (21) angeordnete Widerstände (32) aufweist, welche bei hohen Frequenzen die von den Emitter-gekoppelten Logikschaltungen im Kabel (10) angebotene Kapazitive Last in eine im wesentlichen ohmsche Last umsetzen.

j
17. Sammelkanalanordnung nach Anspruch 16, dadurch ge-

f kennzeichnet, daß jeder der Verbinder (35) einen ersten,

j mit dem Kabel (10) gekoppelten Verbinderteil (35a) mit

: mehreren in gegenseitigem Abstand angeordneten Stiften

; (23) zum.elektrischen Ankoppeln einer ersten Leitergruppe

des Kabels, wobei jeder Leiter der ersten Leitergruppe

durch wenigstens einen Leiter einer zweiten Leitergruppe j getrennt bzw. entkoppelt ist, und einen von dem ersten

Verbinderteil beabstandeten, mit dem Kabel gekoppelten j zweiten Verbinderteil (35a) aufweist, wobei der zweite

. Verbinderteil mehrere in gegenseitigem Abstand angeordnete

Stifte (23) zur elektrischen Kopplung von Leitern der ^; zweiten Leitergruppe aufweist, wobei die Anordnung so

; getroffen ist, daß die der Verbindung mit dem Kabel zu-

: geordnete kapazitive Kopplung verringert ist.

;
18. Sammelkanalanordnung unter Verwendung eines Kabels

mit mehreren Leitern und einer Treiberschaltung zur Ansteuerung eines der Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß

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— 5 — -· ·-·

die Treiberschaltung (20) einen Transistor (61, 62), eine zwischen dem Transistor (61, 62) und dem Leiter (z. B. 12a) eingeschaltete Diode (63, 64), eine Transistorlast (75 ... 77), die mit dem Leiter verbunden ist, eine mit dem Transistor gekoppelte Konstantstromquelle (69) zum selektiven Anlegen von Strom an den Transistor und eine mit der Diode (63, 64) gekoppelte Vorspannschaltung (73, 74, 68) zur Vorspannung der Diode in Sperrichtung bei Unterbrechung der Stromzufuhr an der Konstantstromquelle (69) aufweist.
19. Sammelkanal anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (63, 64) zwischen dem Kollektor des Transistors (61, 62) und dem Leiter (z. B. 12) liegt.
20. Sammelkanal anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle (69) mit den Emittern des Transistors (63, 64) verbunden ist.
21. Sammelkanalanordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Treiberschaltungen (20) mit zwei Leitern (z. B. 12a, 12b) gekoppelt sind und daß die Transistoren (61, 62) mit einem Differenzsignal ansteuerbar sind.
22. Sammelkanalanordnung zur Verbindung mehrerer (n) elektrischer Einheiten über ein mehrere Leiter aufweisendes Kabel, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Einheiten (A, B, C) eine Treiberschaltung (20) zum Anlegen von Signalen aus der zugehörigen Einheit an das Kabel (10) zugeordnet ist, wobei jede :der Treiberschaltungen (20) mit einem anderen Paar von Leitern des Kabels (10) gekoppelt ist, daß mehrere die Signale von dem Kabel

für die Einheiten (A, B, C) aufnehmende Empfänger (21)

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vorgesehen sind, wobei jeder Einheit wenigstens n-1 Empfanger zugeordnet sind, die mit den Leiterpaaren (11, 12, 13) gekoppelt sind, und daß jeder Einheit eine Anschlußeinrichtung (35) zum Verbindender Leiterpaare mit den Empfängern (21) zugeordnet ist.

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