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Anordnung zur Erzeugung gleichstromfreier pseudoter-
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närer Signale Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung
gleichstromfreier pseudoternärer Signale aus an einem Eingang anstehenden Signalen
im binären Differenzcode.
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Die Übertragung digitaler Signale über nicht optische Kabelstrecken
erfolgt in vielen Fällen mittels eines gleichstromfreien pseudoternären Codes, da
ein Gleichstromanteil wegen der Verwendung von Koppelkondensatoren nicht übertragen
werden kann und wegen der über die Nachrichtenkabel gleichzeitig mit der Nachrichtenübertragung
erfolgenden Fernspeisung von Zwischenstellen stört. Aus diesem Grunde werden die
ursprünglich beispielsweise in einem binären Quellencode vorliegenden digitalen
Signale vor der Übertragung in einen pseudoternären Code umgeformt. Ein derartiger
Code ist beispielsweise der AMI-Code, bei dem aufeinanderfolgende Eins-Zeichen durch
Impulse mit abwechselnder Polarität übertragen werden, während Null-Zeichen dem
Nullpegel zugeordnet sind. Die binären Signale werden dabei zunächst, sofern sie
nicht ohnehin im binären Differenzcode vorliegen, in diesem Code umgeformt. Der
binäre Differenzcode ist dadurch gekennzeichnet, daß eine logische Eins in Form
eines Potentialwechsels übertragen wird, während die logische Null keine Potentialveränderung
ergibt. Signale im binären Differenzcode können entsprechend der DE-AS 28 04 086
mittels einer am Ende kurzgeschlossenen Stichleitung in pseudoternäre Signale umgeformt
werden, die Länge der Stichleitung ergibt sich dabei aus der Signallaufzeit in der
Stichleitung und der Bitdauer der umzuformenden Signale.
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Bei niedrigen Ubertragungsgeschwindigkeiten und entsprechend großer
Bitdauer der umzuformenden Signale wird in nachteiliger Weise eine besonders lange
Stichleitung benötigt. Auch bei hölie.-en Ubertragungsgeschwindigkeiten kann die
Verwendung einer s .hleitung nachteilig sein, da auch eine kurze Stichleitung stark
einstrahlungsgefährdet sein kann und durch unerwünschte Abstrahlung von Impulsanteilen
die Funktion anderer Geräteteile stören kann.
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Die Aufgabe bei der vorliegenden Erfindung besteht also darin, eine
Anordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die ohne Anwendung einer Stichleitung
auskommt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Eingang mit
dem ersten Eingang einer Differenzverstärkeranordnung direkt und über ein Verzögerungsglied
mit dem zweiten Eingang der Differenzverstärkeranordnung verbunden ist, daß die
Differenzverstärkeranordnung zwei emittergekoppelte Differenzverstärker enthält,
daß der erste dieser Differenzverstärker zwei npn-Transistoren enthält, deren Emitter
miteinander und über eine erste Stromquelle mit einem Anschluß für die negative
Betriebsspannung verbunden ist, daß der Basisanschluß des ersten Transistors mit
dem ersten Eingang der Differenzverstärkeranordnung und der Basisanschluß des zweiten
Transistors mit einer Referenzspannungsquelle verbunden ist, daß der Kollektoranschluß
des ersten Transistors mit einem Anschluß für das inverse Ausgangssignal und über
einen ersten Widerstand mit Bezugspotential verbunden ist, daß der Kollektoranschluß
des zweiten Transistors mit einem Ausgangsanschluß und über einen zweiten Widerstand
mit Bezugspotential verbunden ist, daß der zweite Differenzverstärker einen dritten
und einen vierten npn-Transistor enthält, deren Emitteranschlüsse miteinander und
über eine zweite Stromquelle mit der negativen Betriebs-
spannung
verbunden sind, daß der Kollektoranschluß des dritten Transistors mit dem Kollektoranschluß
des zweiten Transistors und der Kollektoranschluß des vierten Transistors mit dem
Kollektoranschluß des ersten Transistors verbunden ist, daß der Basisanschluß des
vierten Transistors mit dem Basisanschluß des zweiten Transistors und der Basisanschluß
des dritten Transistors mit dem zweiten Eingang der Differenzverstärkeranordnung
verbunden ist. Von besonderem Vorteil bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Integrierbarkeit
der erfindungsgemäßen Anordnung, die bei einfachem Aufbau außerdem einen geringen
Strombedarf aufweist.
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Im Hinblick auf die Verwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung in
einer Sende stufe ist eine Weiterbildung zweckmäßig, bei der zur Erzeugung der benötigten
Sendeleistung die beiden Verbraucherwiderstände durch einen einzigen Verbraucherwiderstand
mit vorgeschaltetem Leitungsübertrager ersetzt sind und bei der dieser Leitungsübertrager
aus zwei gleichlangen Doppelleitungen besteht, die erste Doppelleitung auf einen
hochpermeablen Kern aufgewickelt ist und die erste Ader der;ersten Doppelleitung
auf der einen Seite mit dem Ausgangsanschluß für das komplementäre Ausgangssignal
und auf der anderen Seite mit Bezugspotential verbunden ist, die zweite Ader der
ersten Doppelleitung über einen, den ersten Anschluß der ersten Ader benachbarten
ersten Anschluß mit Bezugspotential und über einen zweiten Anschluß mit dem gemeinsamen
Verbraucherwiderstand sowie mit einem zweiten Anschluß der ersten Ader der zweiten
Doppelleitung verbunden ist, der erste Anschluß dieser ersten Ader der zweiten Doppelleitung
mit dem Ausgangsanschluß für das Ausgangssignal verbunden ist, die beiden Anschlüsse
der zweiten Ader der zweiten Doppelleitung mit Bezugspotential verbunden sind und
die Anschlüsse der einzelnen Adern jeweils an den Enden der Doppelleitungen vorgesehen
sind.
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Im Hinblick auf die leichte Integrierbarkeit ist eine Variante der
erfindungsgemäßen Anordnung zweckmäßig, bei der das V rzögerungsglied durch eine
elektronische Schaltungsanordnung, insbesondere ein getaktetes Schieberegister,
realisiert ist.
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Zur Verringerung des empfangsseitigen EntzerrerauSwandes kann die
Erzeugung einer bestimmten Impulsform wegen der damit veränderten Spektralverteilung
sehr erwünscht sein. Eine einfache Möglichkeit zur Veränderung der Impulsform bei
der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich dadurch, daß die Verzögerung des Verzögerungsgliedes
umschaltbar ist. Dadurch kann gegebenenfalls auch die Störung benachbarter Einrichtungen,
die in einem bestimmten Frequenzbereich besonders empfindlich sind, verringert werden;
durch die Unterdrückung von niedrigen Frequenzanteilen in den erzeugten Signalen
ist es außerdem möglich, im niederfrequenten Bereich des übertragungssystems eine
Übertragungsmöglichkeit für einen Dienstkanal oder einen Telemetriekanal zu schaffen.
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Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert
werden. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung
zur Erzeugung gleichstromfreier pseudoternärer Signale mit Fig. 1a einer Möglichkeit
zur Erzeugung von leistungsstärkeren Ausgangsimpulsen und Fig. 2 Impulsdiagramme
zur Anordnung nach Fig. 1.
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Die Anordnung zur Erzeugung gleichstromfreier pseudoternärer Signale
nach der Fig. 1 enthält einen Singangsanschluß E, der mit einer Quelle für im binären
Differenzcode vorliegende Signale verbunden ist und an den unmittelbar ein erster
Eingang El einer Differenz-
verstärkeranordnung und über ein Verzögerungsglied
V ein zweiter Eingang E2 dieser Differenzverstärkeranordnung angschlossen ist.
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Die Differenzverstärkeranordnung enthält zwei emittergekoppelte Differenzverstärker,
wobei der erste Differenzverstärker einen ersten und einen zweiten npn-Transistor
T1, T? enthält, deren Emitteranschlüsse miteinander und über eine erste Stromquelle
für den Strom I1 in Form eines Widerstandes mit einem Anschluß für die Betriebsspannung
-Ub verbunden ist. Der Kollektoranschluß des ersten Transistors T1 ist mit einem
Ausgangsanschluß A für das inverse Ausgangs signal sowie über einen ersten Widerstand
mit Bezugspotential verbunden. Der Kollektoranschluß des zweiten Transistors T2
ist mit einem Ausgangsanschluß A für das nichtinvertierte Ausgangssignal sowie über
einen zweiten Widerstand R2 mit Bezugspotential verbunden.
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Der zweite Differenzverstärker der Differenzverstärkeranordnung enthält
einen dritten und einen vierten npn-Transistor T3, T4, deren Emitteranschlüsse ebenfalls
miteinander sowie über eine zweite Stromquelle für den Strom I2 mit einem Anschluß
für die Betriebsspannung -Ub verbunden sind. Der Kollektoranschluß des dritten Transistors
T3 ist mit dem Kollektoranschluß des zweiten Transistors T2 und der Kollektoranschluß
des vierten Transistors T4 ist mit dem Kollektoranschluß des ersten Transistors
T1 verbunden. Die Basisanschlüsse des zweiten Transistors T2 und des vierten Transistors
T4 sind miteinander sowie mit einer Quelle für eine Referenzspannung Ur verbunden,
wobei diese Referenzspannung zwischen den beiden logischen Pegeln des Eingangssignals
liegt.
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Das Verzögerungsglied V ist im vorliegenden Falle durch ein mit dem
Bittakt der ankommenden binären Signale ge-
taktetes Schieberegister
und einen Schalter realisiert, durch den verschiedene Stufenausgänge des Schieberegisters
mit dem ausgang des Verzögerungsgliedes V verbunden werden können.
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Die Signale am Eingang E und auch an den Eingängen El, E2 der Differenzverstärkeranordnung
können die Logikzustände Null und Eins annehmen, wobei der Zustand Eins dem höheren
Potential zugeordnet ist. Die Signale an den Eingangsanschlüssen El und E2 können
miteinander vier verschiedene Kombinationen bilden, die drei verschiedene Logikzustände
am Signalausgang A ergeben. Als erste Kombination der binären Eingangssignale kann
der Fall auftreten, daß am ersten Eingang E7 der logische Pegel auf dem Wert Eins
ist, während am zweiten Eingang E2 der Nullpegel ansteht. Dies führt zu einem Pegel
entsprechend einer positiven Eins am Ausgangsanschluß A. Im zweiten Fall kann am
zweiten Eingang E2 der logische Einspegel anstehen, während am anderen Eingang El
der Nullpegel anliegt. In diesem Fall ergibt sich am Signalausgang A der Pegel für
-1. In den beiden weiteren Fällen sind die Signale an den Eingängen El und E2 jeweils
gleichzeitig auf dem Nullpegel oder auf dem Einspegel, in diesen beiden Fällen ergibt
sich der logische Nullpegel am Signalausgang A. In der Schaltung entsprechend Fig.
1 entspricht der negative Einspegel am Signalausgang A dem tiefsten und der positive
Einspegel dem höchsten Potential.
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Beim ersten vorstehend geschilderten Fall, daß am ersten Eingang El
der logische Einspegel und am anderen Eingang E2 der logische Nullpegel ansteht,
leiten die Transistoren T1 und T4, so daß sowohl der Strom I1 als auch der Strom
I2 durch den ersten Widerstand R1 fließen. Der zweite Widerstand R2 bleibt annähernd,
stromlos, so daß an ihm das höchste Potential und damit
definitionsgemäß
der positive Einszustand auftritt. Liegt am Eingang El das Nullpotential und entsprechend
am Eingang E2 das Einspotential an, dann leiten die Transistoren T2 und T3, so daß
dann beide Kollektorströme durch den zweiten Widerstand R2 fleßen und an ihm und
damit am Signalausgang A das tiefste Potential entsprechend dem negativen Eins zustand
auftritt. Sind beide Eingangssignale auf dem logischen Nullpegel, dann leiten die
Transistoren T2 und T4, so daß durch jeden der beiden Widerstände R1 und R2 etwa
der gleiche Strom fließt und am Signalausgang A das mittlere Potential entsprechend
dem logischen Nullpegel auftritt. Dieser Zustand ergibt sich auch, wenn an beiden
Eingängen der Einspegel anliegt, da in diesem Falle die Transistoren T1 und T3 leiten
und ebenfalls durch jeden der beiden Widerstände R1 und R2 ein annähernd gleichgroßer
Strom fließt.
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In einem Beispiel wird zunächst in Verbindung mit Fig.2b angenommen,
daß das Verzögerungsglied V eine Verzögerung entsprechend einer Bitdauer der binären
Signale aufweist.
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Tritt am Eingang E ein Signal im Differenzbinärcode auf, dann liegt
dieses Signal praktisch gleichzeitig am ersten Eingang El an und schaltet den ersten
Differenzverstärker um. Eine Bitdauer später liegt dieses Signal am zweiten Eingang
E2 der Differenzverstärkeranordnung an und führt zur Umschaltung des zweiten Differenzverstärkers.
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In der Fig. 2b sind in der Zeile 1 das Signal am Eingang E bzw. am
Eingang El, in der Zeile 2 das Signal am zweiten Eingang E2 und in der Zeile 3 das
Ausgangssignal am Anschluß A dargestellt. Bei Eingangs impulsen entsprechend der
doppelten Bitdauer überlagern sich beide Signale, so daß in diesem Falle auf einen
positiven Einspegel zunächst der Nullpegel und dann der nega-
tive
Einspegel folgen. Der in der Zeile 3 der Fig. 2b dargestellte Impulszug entspricht
der Coderegel für den AMI-Code. Eine Vertauschung der beiden Eingangsanschlüsse
E1 und E2 der Differenzverstärkeranordnung führt ebenso wie eine Verstauschung der
beiden Ausgangsanschlüsse A und A zu einem inversen Ausgangssignal.
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In der Fig. 2a wird von gleichen Eingangssignalen wie in der Fig.
2b ausgegangen, es ist jedoch am Verzogerungsglied V nur eine Signalverzögerung
entsprechend einer halben Bitdauer eingestellt. Es zeigt sich, daß das Ausgangssignal
wiederum dem AMI-Code entspricht, die Ausgangssignalimpulse jedoch nur die halbe
Bitbreite aufweisen. Entsprechend können durch kürzere Verzögerungszeiten noch kürzere
Ausgangsimpulse erzeugt und -damit die Signalenergie bei höheren Frequenzen-konzentriert-
werden.
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In den Fig. 2c und 2b wird wiederum vom gleichen Ausgangssignal wie
bei den Fig. 2a und 2b ausgegangen, die Signalverzögerungen sind jedoch entsprechend
der doppelten und der vierfachen Bitdauer der Eungangssignale gewählt. Es ergeben
sich auch in diesen Fällen gleichstromfreie pseudoternüre Codes, da die Anzahl der
positiven und der negativen--- Impulse- stets g½ich ist.-Die erzeugten Ausgangssignale
entsprecherdden -dritten Zeilen von Fig. 2c und. F-ig.. 2d; entsprechen- aber- nicht
mehr der Regel führ den AMI-Code; die erzielte Spektralverteilung über einen größeren
Energiebereich ist im Hinblick auf verringertse Nebensprechen bei störanfälligen
Nachrichtenverbindungen von besonderem -Int-e re ss e.
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Die Umformung der binären in gleichstromfreie pseudoternäre Signale
kann in der Sendestufe eines Leitungsendgerätes oder eines Zwischenregenerators
einer digitalen Überträgungsstrecke erfolgen. In diesem Fall
ist
es zweckmäßig, wenn die erfindungsgemäße Anordnung gleichzeitig als Sende stufe
wirkt und die benötigte Ausgangsleistung erzeugt. Dafür ist in der Plg. la eine
Variante des Ausführungsbeispiels dargestellt, die einen an sich bekannten Leitungsübertrager
enthält. Dieser Leitungsübertrager ist in symmetrisch-unsymmetrischer Form mit einem
Ubersetzungsverhältnis von 4 : 1 aufgebaut. Der Leitungsübertrager enthält zwei
gleichlange Doppelleitungen L1 und L2, wobei die erste Doppelleitung L1 auf einen
hochpermeablen Kern aufgewickelt ist.
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Die erste Ader der ersten Doppelleitung L1 ist an ihrem einen Ende
mit dem Anschluß A für das inverse Ausgangssignal verbunden, während der andere
Anschluß der ersten Ader der ersten Doppelleitung L1 mit Bezugspotential verbunden
ist. Der dem ersten Anschluß der ersten Ader benachbarte erste Anschluß der zweiten
Ader der ersten Doppelleitung ist mit Bezugspotential verbunden, der zweite Anschluß
dieser Ader ist mit der ersten Ader der zweiten Doppelleitung L2 und über einen
gemeinsamen Verbraucherwiderstand RV mit Bezugspotential verbunden.
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Der zweite Anschluß der ersten Ader der zweiten Doppelleitung L2 ist
mit dem Signalausgang A für das nichtinvertierte Ausgangssignal verbunden, während
die zweite Ader der zweiten Doppelleitung L2 an ihren beiden Enden an Bezugspotential
angeschlossen ist.
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Die Wirkungsweise des Leitungsübertragers ergibt sich daraus, daß
auf der der Differenzverstärkeranordnung zugewendeten Seite des Leitungsübertragers
die Eingänge der Leitungen in Serie liegen, während auf der dem Verbraucherwiderstand
RV zugewendeten unsymmetrischen Seite die Ausgänge der Leitungen parallelgeschaltet
sind. Eine Erhöhung der Ausgangs leistung ergibt sich dabei dadurch, daß an einem
Ausgangsanschluß die Leistungen beider Zweige der Differenzverstärkeranordnung zur
Verfügung stehen, die beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 getrennt an den beiden
Widerständen
R1 und R2 auftreten. Zusätzlich zu dieser Zusammenfassung
der Leistungen ergibt sich eine Aufwärtstransformation des unsymmetrischen Verbraucherwiderstandes
RV, der beispielsweise ein nachgeschaltetes Koaxialkabel mit einem Wellenwiderstand
von 75 Q darstellen kann, in die symmetrisch gegen Masse liegenden Lastwiderstände
R1 und R2 im Verhältnis von 4 : 1. Eine weitere Leistungserhöhung durch den Leitungsübertrager
ergibt sich aufgrund des verringerten Gleichspannungsabfalls in den Leitungen gegenüber
den Widerständen R1 und R2.
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Eine weitere Erhöhung der Ausgangsleistung bei Verbesserung der Flankensteilheit
der erzeugten Signale ist dadurch möglich, daß die beiden Differenzverstärker der
Differenzverstärkeranordnung unter Wegfall der Referenzspannungsquelle Ur im Gegentakt
angesteuert werden. Die Flankensteilheit ist außerdem dadurch zu verbessern, daß
die Kollektorkapazität der Transistoren, die im vorliegenden Falle durch die Parallelschaltung
zweier Kollektoranschlüsse erhöht ist, durch eine Serieninduktivität im Kollektorkreis
kompensiert wird.
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4 Patentansprüche 2 Figuren
L e r s e i t e