DE69018905T2

DE69018905T2 - Datenverbindung mit Lichtwellenleitern.

Info

Publication number: DE69018905T2
Application number: DE69018905T
Authority: DE
Inventors: David Sawdon; Kenneth George Smith
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1989-09-06
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2010-08-31
Also published as: EP0416807B1; DE69018905D1; GB2235840A; JPH03130799A; GB8920117D0; US5132827A; EP0416807A2; EP0416807A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine analoge optische Schnittstelle, die insbesondere als Teil einer Daten- Verbindung zwischen einem Computersystem und einem Peripheriegerät, beispielsweise einer Datenanzeigeeinheit, verwendet werden kann.
Bei Datenverbindungen herkömmlicher Technik zwischen Computersystemen und Peripheriegeräten wird gewöhnlich ein videosignal in Form eines zeitlich veränderlichen Stroms übertragen, der durch elektrisch leitende Kupferdrähte geht.
Ein videosignal besteht in diesem Fall aus einem kontinuierlichen Fluß von analogen Informationen, die dergestalt sequentiell geordnet sind, daß sie kompatibel mit einer Anzeigeeinheit sind, und zu diesem Zweck kann eine periodische "Austastlücke" zur Steuerung in die Sequenz eingefügt werden.
Die Frequenz eines videosignals beträgt bei Anzeigeeinrichtungen gewöhnlich mehrere zehntausend Kilohertz. Die signaltragenden Leitungen befinden sich daher zumeist in einer leitenden Umhüllung, die geerdet ist, so daß Hochfrequenzemissionen gering gehalten werden können. Dies ist vor allem notwendig, um unerwünschte Hochfrequenzstörungen (RFI) zu vermeiden, die zwischen einem Host-Computersystem und einer Peripherieeinrichtung bestehen und die den normalen Betrieb des Host-Computersystems oder anderer empfindlicher elektrischer Einrichtungen in unmittelbarer Nähe der Datenverbindung beeinträchtigen können.
Durch die Entwicklung hin zu verbesserter Bilddefinition, für die schnellere Videosignale benötigt wird, müssen neue Techniken zur Verbindung der Anzeigeeinheit mit einem Bildschirmadapter untersucht werden. Herkömmliche Abschirmmethoden (siehe oben beschriebenes Beispiel) sind in der Bandbreite begrenzt, so daß Hochfrequenzstörungen von elektrischen Kabeln bei diesen Videogeschwindigkeiten zu einem Problem werden. Unter diesen Bedingungen kann zusätzlich ein Signaldämpfungsfaktor hinzukommen.
In der Patentschrift EP-A-0,174,099 wird eine Terminal- Schnittstelle mit Lichtwellenleitern beschrieben, die die oben erwähnten Hochfrequenzstörungsprobleme beseitigt, indem monochrome digitale Videosignale mit Manchester-codierten Zusatzinformationen, beispielsweise Tastatursteuerdaten und Tonsynthesedaten, auf eine einzelne Lichtwellenleiterverbindung zwischen einem Host-Datenprozessor und einem Benutzer- Bildschirmterminal multiplexiert werden. Die Manchestercodierten Daten haben eine Taktfolge, die mit einer Video- Punkttaktfolge verbunden ist und während einer horizontalen Abtastrücklaufperiode (Austastperiode) auf eine optische Verbindung multiplexiert wird.
Ein Merkmal kostengünstiger opto-elektronischer Einrichtungen ist eine schlechte Elektron-zu-Photon-Umwandlung, die zwischen nominell identischen Einrichtungen beträchtlich schwanken kann. Eine typische optische Verbindung, bestehend aus einer lichtemittierenden Diode (LED-Diode), die über einen Lichtwellenleiter mit einer PIN-Diode verbunden ist, kann bei einem Eingangsstrom von 100 ma einen Ausgangsstrom von nur 20 uA liefern. Daher wird ein rauscharmer, offener Verstärker im Empfänger benötigt. Obgleich in der Patentschrift EP-A- 0,174,099 zwar die Verwendung einer optischen Verbindung zur Übertragung eines analogen Videosignals beschrieben wird, besteht keine Vorrichtung zur Regulierung der Übertragungsfunktion dieser Verbindung unter den oben erwähnten Bedingungen; für die Anpassung zahlreicher, nominell identischer optischer Datenübertragungskanäle (z.B. die roten, grünen und blauen Videokanäle eines Farbanzeigesystems) kann ein Datenübertragungsaufbau wie beschrieben somit nicht übernommen werden.
Die vorliegende Erfindung will daher verhindern, daß eine Datenverbindung unerwünschte Hochfreguenzstörungen aussendet, indem die elektrischen Kabel durch Lichtwellenleiter ersetzt werden, die mit der analogen Videoübertragung kompatibel sind, wobei die Videosignale durch zeitlich veränderliche Luminanzsignale dargestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Datenverbindung mit Lichtwellenleiter zur Verbindung eines Peripheriegeräts mit einem Computersystem vorgestellt, zu der ein Mittel zur Erzeugung eines analogen Videosignals, ein Mittel zur Übertragung des analogen Videosignals über einen Lichtwellenleiter zwischen dem Computersystem und dem Peripheriegerät sowie ein Mittel zum Empfang des Signals gehört, wobei die Verbindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Mittel zur Übertragung des Videosignals ein Mittel zur Erzeugung eines Referenzimpulses festgelegter Amplitude beinhaltet, bei der der Dynamikbereich so unterteilt ist, daß der Referenzimpuls einen ersten Amplitudenbereich einnimmt, das Videosignal einen zweiten Amplitudenbereich einnimmt, und Platz für einen weiteren Videosynchronisierungsimpuls vorgesehen ist, der einen dritten Amplitudenbereich einnimmt, und daß das Empfangsmittel ein Ausgleichmittel zur Korrektur von Pegeländerungen eines empfangenen Videosignals enthält, das von der optischen Datenverbindung stammt, sowie ein Mittel zur Verwendung des Referenzimpulses in einem empfangenen Videosignal, um das Ausgleichmittel zu steuern.
Ein Dynamikbereich, der gewöhnlich einer optischen Datenverbindung zugeordnet wird, legt die darin erlaubte maximale und minimale Signalamplitude fest.
In bezug auf einen zweiten Aspekt der Erfindung ist der erwähnte Dynamikbereich weiterhin in zahlreiche Untersektionen unterteilt, so daß der Referenzimpuls einen ersten Amplitudenbereich einnimmt, das Videosignal einen zweiten Amplitudenbereich einnimmt und Platz für Videosynchronisierungsimpulse vorgesehen ist, die einen dritten Amplitudenbereich einnehmen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Referenzimpuls während periodischer Austastlücken im Videosignal enthalten.
Diese Anordnung hat den Vorteil, daß ein übertragenes Signal durch ein elektrische Mittel sowohl übertragen als auch empfangen wird. Wenn das Ausgleichmittel aus zahlreichen elektrischen Schaltungen besteht, entspricht die Unterteilung des Dynamikbereichs einer Schwellenspannung, die vom Ausgleichmittel festgelegt wird.
Im Fall eines Betriebs eines Peripheriegeräts und sofern der Dynamikbereich der optischen Datenverbindung es ermöglicht, kann der oben erwähnte Referenzimpuls die Form eines Videosynchronisierungsimpulses annehmen.
Anhand von Begleitzeichnungen wird nun im folgenden ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Figur 1 zeigt die Unterteilung des Dynamikbereichs der Datenverbindung.
Figur 2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Systems zur Übertragung von Informationen über die Datenverbindung.
Figur 3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Systems zum Empfangen von Informationen über die Datenverbindung.
Figur 1 zeigt eine Datensequenz, die zur Übertragung über eine optische Verbindung geeignet ist und aus folgendem besteht:
a) Einem Amplitudenreferenzimpuls 1 einer Amplitude V4-V2, die während einer Austastperiode 2 auftritt.
b) Einer Option für Steuersignale 3 der Amplitude V2-V1, beispielsweise von Synchronisierungsimpulsen.
c) Einem analogen Informationssignal 4, beispielsweise einem Videosignal, das in einer aktiven Videoperiode 5 auftritt, wobei die Amplitude durch die Extreme V2 und V3 begrenzt ist.
V1, V2, V3 und V4 sind dabei elektrische Spannungen und der Bereich zwischen V1 und V4 ist der elektrische Signalbereich, der den optoelektronischen Schnittstellenschaltungen von sowohl Sender als auch Empfänger zur Verfügung steht.
In Figur 2 ist eine Systemstruktur zu sehen, die zur Erzeugung des in Figur 1 dargestellten Signals verwendet werden kann. Block 6 ist ein Summierverstärker. Block 7 ist ein Eingangsdifferenzverstärker. Block 8 ist ein Referenzimpulsgenerator. Block 9 ist eine Impulsverzögerungsschaltung. Ein Amplitudenreferenzimpuls 10 wird von Block 8 erzeugt, wenn ein verzögerter Synchronisierungsimpuls 11 eine Schaltung, beispielsweise einen monostabilen Multivibrator, auslöst. Der verzögerte Synchronisierungsimpuls 11 wird von einem Synchronisierungsimpuls 12 erzeugt, um zu verhindern, daß der Referenzimpuls unerwünschte Details zu einem angezeigten Bild hinzufügt. Der Summierverstärker 6 fügt den Amplitudenreferenzimpuls zum Eingangsvideosignal 13 hinzu. Der Synchronisierungsimpuls 12 kann über den Eingangsdifferenzverstärker 7 in das Ausgangsvideosignal 14 hinzugefügt werden.
In einem anderen Beispiel im Vergleich zu dem in Figur 2 gezeigten kann ein Digital-Analog-Wandler in einem Bildschirmadaptersystem auch ein Signal wie in Figur 1 dargestellt erzeugen.
Figur 3 zeigt eine Empfängerstruktur für ein Signal wie in Figur 1 dargestellt. Block 15 ist ein Regelverstärker (VGA). Block 16 ist eine Gleichstrompegel-Einheitsverstärkungsschiebeschaltung. Block 17 ist ein positiver Spitzenspannungsdetektor. Block 18 ist ein negativer Spitzenspannungsdetektor.
Die Blöcke 19 und 20 sind Eingangsdifferenzverstärker.
Der positivste Pegel des Empfängerausgangssignals 21 wird bei V4 durch einen Rückkopplungsprozeß aufrechterhalten, wobei die positivste Spitze des Empfangsausgangssignals von Block 17 entnommen und mit einem festen V4-Referenzpegel am Eingang von Block 19 verglichen wird. Der Spannungsausgang von Block 19, der einen Fehler bei der Empfängerausgangsamplitude anzeigt, wird in Block 16 dazu verwendet, den Gleichstrompegel des Empfängerausgangssignals anzupassen.
Der negativste Pegel des Empfängerausgangssignals wird bei VI durch einen Rückkopplungsprozeß aufrechterhalten, wobei die negativste Spitze des Empfängerausgangssignals von Block 18 entnommen und mit einem festen V1-Referenzpegel am Eingang von Block 20 verglichen wird. Der Spannungsausgang von Block 20, der einen Fehler bei der Empfängerausgangsamplitude anzeigt, wird in Block 15 dazu verwendet, den Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers anzupassen, der auf den Eingang 22 zum Empfänger wirkt.
Die Wiederherstellung von Informationssynchronisierungssignalen 23, die möglicherweise vorhanden sind, ist einfach durch den Vergleich 24 des Empfängerausgangssignals mit einer Schwellenspannung von
0,5 (V1+V2)
durchzuführen.
Zusammenfassend läßt sich sagen, daß eine Datenverbindung zwischen einer Anzeigeeinheit und einem Computersystem beispielhaft anhand der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch verwendet werden, um ein Computersystem mit anderen Peripheriegeräten zu verbinden.
Zum Zweck der vorliegenden Erfindung kann des weiteren ein Videosignal ein kontinuierlicher Fluß von analogen Daten sein, die sequentiell so angeordnet sind, daß sie mit einer bestimmten Empfangseinheit kompatibel sind. Dabei ist hervorzuheben, daß es sich bei der Empfangseinheit nicht um eine Anzeigeeinheit handeln muß.

Claims

1. Eine Datenverbindung mit Lichtwellenleiter zur Verbindung eines Peripheriegerätes mit einem Computersystem, zu der ein Mittel zur Erzeugung eines analogen Videosignals, ein Mittel zur Übertragung des analogen Videosignals über einen Lichtwellenleiter zwischen dem Computersystem und dem Peripheriegerät und ein Mittel zum Empfang des Signals gehört, wobei die Verbindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Mittel zur Übertragung des Videosignals ein Mittel (8) zur Erzeugung eines Referenzimpulses (1) festgelegter Amplitude beinhaltet, bei der der Dynamikbereich so unterteilt ist, daß der Referenzimpuls einen ersten Amplitudenbereich einnimmt, das Videosignal einen zweiten Amplitudenbereich einnimmt, und Platz für einen weiteren Videosynchronisierungsimpuls vorgesehen ist, der einen dritten Amplitudenbereich einnimmt, und daß das Empfangsmittel Ausgleichmittel (15, 16) zur Korrektur von Pegeländerungen eines empfangenen Videosignals enthält, das von der optischen Datenverbindung stammt, sowie Mittel (17, 18) zur Verwendung des Referenzimpulses in einem empfangenen Videosignal, um die Ausgleichmittel zu steuern.

2. Eine Datenverbindung nach einem der oben genannten Ansprüche, bei der der Referenzimpuls während periodischer Austastlücken im Videosignal enthalten ist.

3. Eine Datenverbindung nach einem der oben genannten Ansprüche, bei dem ein Signal zuerst von einem elektrischen Mittel übertragen und dann empfangen wird.

4. Eine Datenverbindung nach einem der oben genannten Ansprüche, bei dem das Ausgleichmittel aus zahlreichen elektrischen Schaltungen besteht.

5. Eine Datenverbindung nach einem der oben genannten Ansprüche, bei der eine Unterteilung des Dynamikbereichs einer Schwellenspannung entspricht, die vom Ausgleichmittel festgelegt wird.

6. Eine Datenverbindung nach einem oder oben genannten Ansprüche, bei der der Referenzimpuls des weiteren ein Videosynchronisierungsimpuls ist.

7. Ein Datenverarbeitungssystem mit einer Datenverbindung nach einem der oben genannten Ansprüche zur Übertragung von Daten zwischen einem Peripheriegerät und einem Computersystem.

8. Ein Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 7, bei dem das Peripheriegerät eine Anzeigeeinheit ist.