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Die Erfindung betrifft einen Zweirichtungs-Verstärker für bidirektionale Datenleitungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
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Ein Zweirichtungs-Verstärker mit dem erwähnten Aufbau ist aus der DE-OS 21 31 019 bekannt. Ein solcher zwischen zwei Abschnitte einer bidirektionalen Signalübertragungsstrecke geschalteter Zweirichtungs-Verstärker weist zwei symmetrisch aufgebaute antiparallel geschaltete Verstärker und jeweils ein vorgeschaltetes NAND-Gatter sowie jeweils ein vor dem Verstärkereingang liegendes Verzögerungsglied auf. Auf diese Weise läßt sich ein Vorzugssignal ( beispielsweise ein L-Signal) verzögert auf den jeweiligen Ausgang das heißt auf den weiterführenden Anschluß der Signalübertragungsstrecke schalten, der zugleich der Eingangsanschluß für den anderen Verstärker ist. Um den für das Vorzugssignal nicht zuständigen Verstärker zu sperren, wird ein unverzögertes Sperrsignal auf den Eingang des anderen Verstärkers geschaltet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweirichtungs-Verstärker der eingangs erwähnten Gattung schaltungstechnisch so zu vereinfachen, daß ohne spezielle Verzögerungsglieder ausgekommen werden kann.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser technischen Aufgabe weist die im Patentanspruch angegebenen Merkmale auf.
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In einer Zweirichtungs-Übertragungsstrecke liegt zwischen zwei Datenendstellen der Zweirichtungs-Verstärker, der zur Signalauffrischung dient und eine aufgetretene Signaldämpfung durch Verstärkung kompensiert. Dazu weist die Schaltung eine erste Verstärkerschaltung und eine zweite Verstärkerschaltung auf. Die erste Verstärkerschaltung wird freigegeben und die zweite Verstärkerschaltung wird gesperrt, wenn ein bevorzugtes Datensignal (z. B. L-Signal) in einer Richtung innerhalb des Zweirichtungs-Übertragungskabels übertragen wird. Dabei wird die Dämpfung des Signals in der einen Richtung kompensiert. Dagegen wird die erste Verstärkerschaltung gesperrt und die zweite Verstärkerschaltung wird freigegeben, wenn das bevorzugte Datensignal in der Gegenrichtung übertragen wird. Dabei wird die Dämpfung des Signals in der Gegenrichtung kompensiert. Die erste und die zweite Verstärkerschaltung liegen innerhalb der Pegelauffrisch-Schaltung zueinander parallel.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher veranschaulicht. Es zeigt
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Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer bekannten In-Line-Datenübertragungseinrichtung.
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Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm einer In-Line-Datenübertragungseinrichtung, mit Zweirichtungsverstärkern gemäß der Erfindung.
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Fig. 3 ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Zweirichtungsverstärkers; und
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Fig. 4 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Funktion des Zweirichtungsverstärkers nach Fig. 3.
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Bei der bekannten In-Line-Datenübertragungseinrichtung gemäß Fig. 1 liegen mehrere Datenendstellen 11, 12, . . . 1 n vor. Schnittstellen (Interfaces) 21, 22, . . . 2 n liegen zwischen den Datenendstellen und einem Übertragungskabel 3, wie z. B. einem Koaxialkabel.
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Ein solches Datenübertragungssystem ist aus der US-PS 40 63 220 und der US-PS 40 99 024 bekannt.
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In einem solchen System ist aufgrund der Impedanz des Übertragungskabels 3 die Dämpfung stark, wenn das Kabel lang wird. Die Schwächung des Datensignals kann eine fehlerhafte Datenübertragung hervorrufen.
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Eine genauere Datenübertragung als bisher ist auch bei weit voneinander beabstandeten Datenendstellen mit einer Anordnung gemäß Fig. 2 möglich. Es liegen wieder eine Mehrzahl von Datenstellen 41, 42, . . ., 4 n, wie z. B. elektronische Registrierkassen, vor. Jede der Datenendstellen 41, 42 . . ., 4 n weist ein Hauptgerät 41 b, 42 b, . . ., 4 nb und ein Interface 41 a, 42 a, . . ., 4 na auf. Die Terminals sind ein Übertragungskabel, wie z. B. ein Koaxialkabel, miteinander verbunden.
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Zwischen den einzelnen Datenendstellen 41, 42, . . ., 4 n ist jeweils eine Datenauffrischschaltung in Form eines Zweirichtungs-Verstärkers 61, 62, . . ., 6 (n-l) in das Übertragungskabel 5 geschaltet.
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Da die Zweirichtungsverstärker 61, 62, . . ., 6 (n-l) denselben Aufbau aufweisen, wird im folgenden nur die Funktion der Schaltung 61 erläutert.
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Eine erste Verstärkerschaltung 61 a und eine zweite Verstärkerschaltung 61 b sind parallel geschaltet. Die Datenübertragung in der ersten Verstärkerschaltung 61 a erfolgt in umgekehrter Richtung wie in der zweiten Verstärkerschaltung 61 b. Die erste Verstärkerschaltung 61 a wird freigegeben, wenn ein bevorzugtes Datensignal im Zweirichtungs-Übertragungskabel in einer Richtung übertragen wird, die durch den Pfeil A in Fig. 2 angedeutet ist. In diesem Fall ist die zweite Verstärkerschaltung 61 b gesperrt. Wenn dagegen ein bevorzugtes Datensignal im Zweirichtungs-Übertragungskabel 5 in umgekehrter Richtung, wie durch einen Pfeil B angedeutet, übertragen wird, wird die zweite Verstärkerschaltung 61 b freigegeben und die erste Verstärkerschaltung 61 a wird gesperrt.
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Bei Ausführungsform des Zweirichtungsverstärkers 61 gemäß Fig. 3 liegt die erste Verstärkerschaltung 61 a zwischen einem ersten Ein/ Ausgang 71, der mit der Datenendstelle 41 über das Zweirichtungs-Übertragungskabel 5 verbunden ist und einem zweiten Ein/Ausgang 72, der mit der Datenendstelle 42 über das Zweirichtungs-Übertragungskabel 5 verbunden ist. Auch die zweite Verstärkerschaltung 61 b liegt zwischen dem Ein/Ausgang 72 und dem Ein/Ausgang 71. Die erste Verstärkerschaltung 61 a und die zweite Verstärkerschaltung 61 b liegen also parallel zueinander.
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Die erste Verstärkerschaltung 61 a weist vier Transistoren TR 1, TR 2, TR 3 und TR 4 auf. Die Basis des ersten Transistors TR 1 ist mit dem ersten Ein/Ausgang 71 über einen Widerstand R 1 verbunden. Der Kollektor des ersten Transistors TR 1 ist mit der Basis des zweiten Transistors TR 2 über einen Widerstand R 2 verbunden. Der Emitter des ersten Transistors TR 1 ist mit dem Emitter des zweiten Transistors TR 2 verbunden. Der Kollektor des zweiten Transistors TR 2 ist mit der Basis des dritten Transistors TR 3 verbunden. Der Emitter des zweiten Transistors TR 2 ist über einen Widerstand R 3 geerdet. Der Emitter des dritten Transistors TR 3 ist mit der Basis des vierten Transistors TR 4 über einen Widerstand R 4 verbunden. Der Emitter des dritten Transistors TR 3 ist darüber hinaus mit dem zweiten Ein/Ausgang 72 über eine erste Diode D 1 verbunden. Der Kollektor des vierten Transistors TR 4 ist mit dem Kollektor des ersten Transistors TR 1 über eine zweite Diode D 2 und eine dritte Diode D 3 verbunden. Der Emitter des vierten Transistors TR 4 ist geerdet. Die Kollektoren des ersten Transistors TR 1 und des zweiten Transistors TR 2 sind über Widerstände R 5 bzw. R 6 mit einer Spannungsversorgung B 1 verbunden. Der Kollektor des dritten Transistors TR 3 ist mit einer zweiten Spannungsversorgung B 2 über einen Widerstand R 7 verbunden. Ein Widerstand R 8 liegt zwischen der Basis und dem Emitter des vierten Transistors TR 4.
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Die zweite Verstärkerschaltung 61 b weist in umgekehrter Übertragungsrichtung denselben Aufbau auf, wie die erste Verstärkerschaltung 61 a. An jedem Bauteil in der zweiten Verstärkerschaltung 61 b ist ein Apostroph (&min;) an das Bezugszeichen angesetzt, um die Entsprechung zum jeweiligen Element in der ersten Verstärkerschaltung 61 aanzudeuten. Die Verbindungsstelle zwischen der zweiten Diode D 2 und der dritten Diode D 3 ist mit einer Verbindungsstelle zwischen einem Widerstand R 1&min; und der Basis eines ersten Transistors TR 1&min; der zweiten Verstärkerschaltung 61 b verbunden. Eine Verbindungsstelle zwischen der zweiten Diode D 2&min; und der dritten Diode D 3&min; der zweiten Verstärkerschaltung 61 b ist mit der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand R 1 und der Basis des ersten Transistors TR 1 verbunden. Widerstände R 9 und R 10 dienen zur Impedanzanpassung. Der Anschluß für die erste Spannungsversorgung B 1 und der Anschluß für die zweite Spannungsversorgung B 2 in der zweiten Verstärkerschaltung 61 b sind dieselben Anschlüsse wie in der ersten Verstärkerschaltung 61 a.
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Die Funktion der Pegelauffrisch-Schaltung gemäß Fig. 3 wird im folgenden anhand von Fig. 4 erläutert. Es sei zunächst angenommen, daß ein Datensignal von der Datenendstelle 41 an die Pegelauffrisch-Schaltung 61 über das Zweirichtungs-Übertragungskabel 3 in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung übertragen wird.
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Wie in Fig. 4-(1) dargestellt, wird zur Zeit t 1 ein Datensignal über den ersten Ein/Ausgang 71 an die erste Verstärkerschaltung 61 a gegeben. Obwohl das Signal geschwächt ist, weist es dennoch einen Pegel auf, der ausreichend ist, um zur Zeit t 2 den ersten Transistor TR 1 durchzuschalten. Zur Zeit t 2, wie in Fig. 4-(2) dargestellt, schaltet die Kollektorspannung des ersten Transistors TR 1 also auf niedrigen Pegel um. Auf das Schalten des ersten Transistors TR 1 hin, schaltet der zweite Transistor TR 2 zu einer Zeit t 3 mit einer Zeitverzögerung ab, die der Einschaltzeit dieses Transistors entspricht. Wie in Fig. 4-(3) dargestellt, schaltet die Kollektorspannung des zweiten Transistors TR 2 zur Zeit t 3 also auf hohen Pegel um. Auf das Schalten des zweiten Transistors TR 2 hin schaltet der dritte Transistor TR 3 zu einer Zeit t 4 mit einer Zeitverzögerung durch, die der Einschaltzeit dieses Transistors entspricht. Wie in Fig. 4-(4) dargestellt, wechselt die Emitterspannung des dritten Transistors TR 3 daher zur Zeit t 4 auf hohen Pegel. Die so erhaltene Emitterspannung des dritten Transistors TR 3 ist das Datensignal, das gegenüber dem an den ersten Ein/Ausgang 71 gegebenen Datensignal verstärkt und geformt ist. Die Emitterspannung des dritten Transistors TR 3 wird auf den zweiten Ein/Ausgang 72 über die erste Diode D 1 gegeben, und von dort auf die Datenendstelle 42 über das Zweirichtungs-Übertragungskabel 3 übertragen. In Fig. 4-(6) ist das am zweiten Ein/ Ausgang 72 abgegebene Datensignal dargestellt.
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Da ein Zweirichtungs-Übertragungskabel verwendet wird, kann ein Datensignal zwischen der ersten Verstärkerschaltung 61 a und der zweiten Verstärkerschaltung 61 b hin und her wechseln, wenn die zweite Verstärkerschaltung 61 b nicht gesperrt wird. Dies bedeutet, daß die zweite Verstärkerschaltung 61 b gesperrt werden muß, bevor das Datensignal am Emitter des dritten Transistors TR 3 auftritt.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Pegelauffrisch-Schaltung 61 wird die Kollektorspannung des ersten Transistors TR 1 auf die Basis des ersten Transistors TR 1&min; der zweiten Verstärkerschaltung 61 b über die dritte Diode D 3 durchgeschaltet. Wenn daher die Kollektorspannung des ersten Transistors TR 1 zur Zeit t 2 auf niedrigen Pegel wechselt, wird die Basisspannung des ersten Transistors TR 1&min; auf niedrigen Pegel gezogen, wie dies in Fig. 4-(7) dargestellt ist. Das heißt, daß der erste Transistor TR 1&min; in der zweiten Verstärkerschaltung 61 b ausgeschaltet wird, bevor das Datensignal am Emitter des dritten Transistors TR 3 zur Zeit t 4 auftritt. Selbst wenn also ein Signal hohen Pegels am zweiten Ein/Ausgang 72 zur Zeit t 4 abgegeben wird, wie dies in Fig. 4-(6) dargestellt ist, bleibt die Basisspannung des ersten Transistors TR 1&min; der zweiten Verstärkerschaltung 61 b auf dem oben erwähnten niedrigen Pegel und hält so den ersten Transistor TR 1&min; in ausgeschaltetem Zustand.
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Solange der erste Transistor TR 1&min; gesperrt ist bleibt der zweite Transistor TR 2&min; in der zweiten Verstärkerschaltung 61 b durchgeschaltet. Entsprechend bleibt die Kollektorspannung des zweiten Transistors TR 2 auf niedrigem Pegel, wie dies in Fig. 4-(8) dargestellt ist. Das Signal niedrigen Pegels vom Kollektor des zweiten Transistors TR 2&min; wird an die Basis des dritten Transistors TR 3&min; in der zweiten Verstärkerschaltung 61 b gegeben, um den dritten Transistor TR 3&min; ausgeschaltet zu halten. Während der dritte Transistor TR 3&min; gesperrt ist bleibt die Emitterspannung des dritten Transistors TR 3&min; auf niedrigem Pegel, wie dies in Fig. 4-(9) dargestellt ist. Dadurch bleibt die erste Diode D 1&min; ausgeschaltet, während ihre Kathode mit dem in Fig. 4-(1) dargestellten Datensignal versorgt wird. Auf diese Weise wird die zweite Verstärkerschaltung 61 B in ihrer Funktion gesperrt. Dies bedeutet, daß das am Emitter des dritten Transistors TR 3 abgegebene Datensignal in der ersten Verstärkerschaltung 61 a nicht auf die erste Verstärkerschaltung 61 a über die zweite Verstärkerschaltung 61 b rückgekoppelt wird.
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Wenn das an den ersten Ein/Ausgang 71 gegebene Datensignal zu einer Zeit t 5 auf niedrigen Pegel wechselt, wie dies in Fig. 4-(1) dargestellt ist, schaltet der erste Transistor TR 1 zu einer Zeit t 6 ab. Dies bedeutet, daß die Kollektorspannung des ersten Transistors TR 1 zur Zeit t 6 auf hohen Pegel wechselt, wie dies in Fig. 4-(2) dargestellt ist. Mit vorgegebenen Zeitverzögerungen werden der zweite Transistor TR 2 und der dritte Transistor TR 3 zu Zeiten t 7 bzw. t 8 umgeschaltet. Die Kollektorspannung des zweiten Transistors TR 2 und die Emitterspannung des dritten Transistors TR 3 wechseln wie in den Fig. 4-(3) bzw. 4-(4) dargestellt. Danach wird der vierte Transistor TR 4 zu einer Zeit t 9 ausgeschaltet, der bis zu diesem Zeitpunkt t 9 eingeschaltet war. Dementsprechend bleibt die Kollektorspannung des vierten Transistors TR 4 bis zum Zeitpunkt t 9 auf niedrigem Pegel, wie dies in Fig. 4-(5) dargestellt ist. Während die Kollektorspannung des vierten Transistors TR 4 auf niedrigem Pegel gehalten wird, verbleibt auch die Basisspannung des ersten Transistors TR 1&min; über die zweite Diode D 2 auf niedrigem Pegel, wie dies in Fig. 4-(7) dargestellt ist, während der erste Transistor TR 1&min; in der zweiten Verstärkerschaltung 61 b ausgeschaltet bleibt. Dies bedeutet, daß die abfallende Flanke eines an den ersten Ein/Ausgang 71 gegebenen Datensignals nicht zu einer fehlerhaften Funktion der zweiten Verstärkerschaltung 61 b führen kann.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Spannung der ersten Spannungsversorgung B 1 8 V und die Spannung der zweiten Spannungsversorgung B 2 12 V.
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Wenn das Datensignal von der Datenendstelle 42 an den zweiten Ein/Ausgang 72 gegeben wird, wird ein verstärktes und geformtes Datensignal vom Emitter des dritten Transistors TR 3&min; der zweiten Verstärkerschaltung 61 b abgegeben und dem ersten Ein/Ausgang 71 zugeführt. Der erste Transistor TR 1 der ersten Verstärkerschaltung 61 a bleibt ausgeschaltet, um eine gegenseitige Rückkopplung der beiden Verstärkerschaltungen 61 a und 61 b und damit ein Schwingen zu vermeiden.
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Die Transistoren TR 1, TR 2 und TR 4 in der ersten Verstärkerschaltung 61 a dienen also dazu, den Transistor TR 3 freizugeben und den Transistor TR 3&min; zu sperren, wenn ein Signal vom ersten Ein/Ausgang 71 an den zweiten Ein/Ausgang 72 gelangen soll. Soll ein Signal dagegen in anderer Richtung durchgelassen werden, so wird der Transistor TR 3 gesperrt. Entsprechendes gilt für die Transistoren in der zweiten Verstärkerschaltung 61 b. Die Transistoren wirken also sowohl als Freigabeschaltung wie auch als Sperrschaltung je nach den anliegenden Spannungen.