FR2492194A1

FR2492194A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT SPECIFIC FOR REALIZING THE PULSE SIGNAL EXCHANGE BETWEEN TWO FUNCTIONAL UNITS HAVING SEPARATE REFERENCE MASSES

Info

Publication number: FR2492194A1
Application number: FR8119023A
Authority: FR
Inventors: Giuseppe Abbiati; Gilberto Cardinali
Original assignee: Italtel SpA; Italtel Societa Italiana Telecomunicazioni SpA
Current assignee: Italtel SpA
Priority date: 1980-10-09
Filing date: 1981-10-09
Publication date: 1982-04-16
Also published as: BR8106571A; IT1149226B; IT8025214A0; DE3140184A1; HU182757B

Abstract

A circuit arrangement for transmitting pulse-shaped binary signals via a line between a driver stage and a receiver stage is described which avoids saturation problems in a decoupling transformer at the input of the receiver stage when it is intended to transmit a relatively long sequence of pulses having the same binary value. For this purpose, the pulses on the driver stage are only transmitted, for example by means of a gate element (DR), during a part of their original period with high potential value whereas in the remaining time a low voltage value is transmitted so that a polarity change occurs with each pulse. In the receiver stage, the secondary winding of the transformer (TI) is connected to a circuit (RE) for recovering the energy of the negative signal components by correspondingly increasing the potential of the secondary winding.

Description

La presente invention concerne. la disposition d'un circuit propre à réaliser l'échange de signaux impulsifs, au moyen d'une ligne de raccordement, entre deux unités fonctionnelles, alimentées de façon telle que les masses de référence respectives se trouvent séparées. On sait que, lorsque doit être réalisé l'échange de signaux impulsionnels entre deux unités fonctionnelles physiquement séparées, il faut prévoir un étage pilote et un étage récepteur, respectivement au début et à la fin de la ligne de raccordement. The present invention relates. the arrangement of a circuit capable of carrying out the exchange of impulsive signals, by means of a connection line, between two functional units, supplied in such a way that the respective reference masses are separated. It is known that, when the exchange of pulse signals between two physically separate functional units is to be carried out, a pilot stage and a receiver stage must be provided, respectively at the start and at the end of the connection line.

On sait aussi que l'on prévoit l'insertion de dispositifs de désaccouplement en-amont de l'unité réceptrice, afin d'éviter le mauvais fonctionnement ou même la destruction des circuits, placés à une extrémité de la ligne de raccordement, lorsque, dans les circuits situés à l'autre extrémité, se produit une panne propre à déterminer'la présence de survoltages sur la ligne. It is also known that provision is made for the insertion of uncoupling devices upstream of the receiving unit, in order to avoid malfunction or even destruction of the circuits, placed at one end of the connection line, when, in the circuits situated at the other end, a failure occurs which is capable of determining the presence of boosters on the line.

Selon une première solution connue, ces dispositifs de désaccouplement sont constitués par un accoupleur opto-électonique, dont le photo-émetteur est relié à la ligne et dont le photo-transistor est relié à l'unité réceptrice. Cette solution présente l'inconvénient que les accoupleurs opto-électroniques reviennent assez chers, consomment du courant même en repos et ne sont pas entièrement fiables. According to a first known solution, these uncoupling devices are constituted by an opto-electronic coupler, the photo-emitter of which is connected to the line and the photo-transistor of which is connected to the receiving unit. This solution has the drawback that opto-electronic couplers are quite expensive, consume current even at rest and are not entirely reliable.

Une deuxième solution, également connue, prévoit la réalisation de ces dispositifs de désaccouplement avec un transformateur pour signaux impulsifs, transformateur assez fiable, ne consommant aucune énergie au repos et qui a un court sensiblement inférieur à celui de la solution précédente. A second solution, also known, provides for the realization of these decoupling devices with a transformer for impulsive signals, a fairly reliable transformer, consuming no energy at rest and which has a short length substantially less than that of the previous solution.

Les transformateurs pour signaux impulsifs présentent toutefois l'inconvénient suivant~~: lorsque, dans le signal transmis, il y a une séquence d'impulsions présentant une valeur logique "1", on enregistre une saturation du noyau, si bien que la partie de signal qu'ils transfèrent sur l'enroulement secondaire est insuffisante pour que l'unité réceptrice puisse reconnaître le signal. Transformers for impulsive signals, however, have the following drawback ~~: when, in the transmitted signal, there is a sequence of pulses having a logic value "1", a saturation of the kernel is recorded, so that the part of signal they transfer to the secondary winding is insufficient for the receiving unit to recognize the signal.

Le but de cette invention est la réalisation d'un dispositif de circuit qui, en tant qu'élément de désaccouplement, utilise un transformateur pour signaux impulsifs, tout en palliant l'inconvénient concernant la saturation du noyau. The object of this invention is the production of a circuit device which, as a decoupling element, uses a transformer for impulsive signals, while overcoming the drawback concerning the saturation of the core.

Le circuit, objet de l'invention, prévoit une particu lièreréalisati.on de l'étage pilote, qui manipule le signal d'entrée de manière à envoyer en ligne un signal conçu de façon telle que le noyau du transformateur ne soit pas saturé. The circuit, object of the invention, provides a particu lièreréalisati.on of the pilot stage, which manipulates the input signal so as to send online a signal designed in such a way that the transformer core is not saturated.

En particulier, cette manipulation est opérée uniquement sur les impulsions présentant une valeur logique "1, impulsions qui sont envoyées en ligne à un niveau de tension élevé, respectivement à un niveau de tension bas, pour une durée égale, par exemple, à trois quart, respectivement à n quart, de leur durée.In particular, this manipulation is carried out only on the pulses having a logic value "1, pulses which are sent online at a high voltage level, respectively at a low voltage level, for a duration equal, for example, to three quarters , respectively at n quarter, of their duration.

De cette façon, même en présence d'une longue séquence d'impulsions, présentant une valeur logique "1", le noyau du transformateur n'est pas saturé, à chause des changements de polarité subis par chaque impulsion. In this way, even in the presence of a long sequence of pulses, having a logic value "1", the core of the transformer is not saturated, due to changes in polarity undergone by each pulse.

La manipulation opérée à partir de l'étage pilote rend toutefois problématique la reconnaissance du signal par l'étage récepteur, vu que, à la sortie du transformateur, une partie assez considérable du signal présente un signe négatif et que cette partie retire de l'énergie à la partie de signe positif, qui est celle utilisable en vue de la reconstruction du signal transmis. Selon l'invention, l'étage recepteur comporte donc des dispositifs propres à recupérer l'énergie associée à la partie de signe négatif ; c'est-à-dire que ces dispositifs permettent d'élever le potentiel de l'enroulement secondaire du transformateur, par rapport au potentiel de masse, d'une quantité , qui est en fonction de la partie négative d'énergie. The manipulation performed from the pilot stage, however, makes the recognition of the signal by the receiver stage problematic, since, at the output of the transformer, a fairly considerable part of the signal has a negative sign and this part withdraws from the energy to the positive sign part, which is that which can be used for the reconstruction of the transmitted signal. According to the invention, the receiving stage therefore comprises devices capable of recovering the energy associated with the part of negative sign; that is to say that these devices make it possible to raise the potential of the secondary winding of the transformer, compared to the ground potential, of an amount, which is a function of the negative part of energy.

D'autres caractéristiques de l'invention découleront de la description ci-après, concernant un exemple non limitatif de réalisation et accompagné par les figures ci-jointes
La figure 1 montre le schéma synoptique du circuit faisant l'objet de l'invention. Other characteristics of the invention will emerge from the description below, concerning a nonlimiting example of embodiment and accompanied by the attached figures
FIG. 1 shows the block diagram of the circuit which is the subject of the invention.

La figure 2 montre des formes d'onde relatives à la figure 1. Figure 2 shows waveforms related to Figure 1.

La figure 3 montre la forme d'onde, obtenue expérimentalement, du signal qui parvient à l'unité réceptrice, lorsque les dispositifs de récupération d'énergie RE de la figure 1 font défaut. FIG. 3 shows the waveform, obtained experimentally, of the signal which arrives at the receiving unit, when the energy recovery devices RE of FIG. 1 are lacking.

La figure 4 montre la forme d'onde, obtenue expérimentalement, du signal qui parvient à l'unité réceptrice, lorsque sont présents les dispositifs de récupération d'énergie RE de la figure 1. FIG. 4 shows the waveform, obtained experimentally, of the signal which reaches the receiving unit, when the energy recovery devices RE of FIG. 1 are present.

Le circuit de la figure 1 comporte un étage pilote SD, et un étage récepteur SR, reliés au moyen d'une ligne de transmission L. The circuit of FIG. 1 comprises a pilot stage SD, and a receiver stage SR, connected by means of a transmission line L.

L'étage récepteur SD comporte une unité pilote DR propre à exécuter le produit logique inversé entre les impulsions de durée T, qui sont destinées à être transmises (voir diagramme
A de la figure 2), et une séquence d'impulsions de temporisation.The receiver stage SD comprises a pilot unit DR capable of executing the inverted logic product between the pulses of duration T, which are intended to be transmitted (see diagram
A of Figure 2), and a sequence of timing pulses.

(voir diagramme B de la figure 2), présentant une période T et un rapport pleins-vides de 75 %.(see diagram B in FIG. 2), presenting a period T and a full-empty ratio of 75%.

A la sortie de l'unité DR on obtient la séquence d'impulsions illustrée dans le diagramme-C de la figure 2,et, conséquemment, entre les fils de la ligne L, est appliquee la séquence illustrée dans le diagramme D et qui diffère de la séquence illustrée dans le diagramme A du fait que les impulsions présentant une valeur logique "1" se trouvent modifiées, conformément à l'invention. At the output of the DR unit we obtain the sequence of pulses illustrated in diagram-C of figure 2, and, consequently, between the wires of line L, is applied the sequence illustrated in diagram D and which differs of the sequence illustrated in diagram A because the pulses having a logic value "1" are modified, in accordance with the invention.

Les impulsions présentant une valeur logique 1 sont en effet transmises à un niveau de tension élevé, pour un laps de temps d'une durée de 3/4 T, alors que, pour un laps de temps d'une durée de 1/4 T, elles sont transmises à un niveau de tension bas. The pulses having a logic value 1 are in fact transmitted at a high voltage level, for a period of time of 3/4 T duration, whereas, for a period of time of 1/4 T duration , they are transmitted at a low voltage level.

De cette façon, même lorqugest exigée la transmission d'une longue séquence d'impulsions présentant une valeur logi- que "1", le signal qui est envoyé en ligne présente un changement de polarité à chaque intervalle de temps de duree T. In this way, even when demanded the transmission of a long sequence of pulses having a logic value "1", the signal which is sent online exhibits a change in polarity at each time interval of duration T.

A la sortie de l'unité DR, en parallèle avec la ligne de transmission L, est branchée une première résistance d'adaptation R1. At the output of the DR unit, in parallel with the transmission line L, a first adaptation resistor R1 is connected.

L'étage récepteur SR comporte une deuxième résistance d'adaptation R2, elle aussi reliée en parallèle à la ligne de transmission L, ainsi qu'à l'enroulement primaire d'un transformateur pour signaux impulsionnels TI. The receiver stage SR includes a second matching resistor R2, which is also connected in parallel to the transmission line L, as well as to the primary winding of a transformer for impulse signals TI.

On sait que l'intégrale, étendue à une période, d'un signal qui correspond à la sortie d'un tranformateur est zéro, ce qui fait que, en appliquant à 1'entrez de l'unité TI le signal représente dans le diagramme D, il s'ensuit que, sur l'enroulement secondaire, correspond le signal représenté dans le diagramme E. We know that the integral, extended over a period, of a signal which corresponds to the output of a transformer is zero, which means that, when applied to the input of the TI unit, the signal represents in the diagram D, it follows that, on the secondary winding, corresponds the signal represented in diagram E.

Conformément au principe ci-dessus énoncé, dans une période T du signal de la séquence D, relatif à une impulsion présentant un niveau logique "1", la valeur absolue de l'inte- grale de la partie positive colncide avec la valeur absolue de l'intégrale de la partie negative ; ce qui fait que, comme on peut le voir, les deux surfaces hachurées sont équivalentes. In accordance with the principle stated above, in a period T of the signal of the sequence D, relating to a pulse having a logic level "1", the absolute value of the integral of the positive part coincides with the absolute value of the integral of the negative part; so that, as we can see, the two hatched areas are equivalent.

En envoyant à l'étage récepteur- SR le signal représenté dans le diagramme D, on. évite la saturation du noyau de l'unité
TI, mais l'on obtient une sensible partie de signal à signe négatif, ce qui fait que l'énergie qui lui est associée n'est pas utile en vue de la reconstruction du signal transmis.By sending the signal represented in diagram D to the receiver-SR stage, on. avoids saturation of the unit core
TI, but we obtain a significant part of the signal with a negative sign, which means that the energy associated with it is not useful for the reconstruction of the transmitted signal.

La partie de signal à signe positif peut, en effet, présenter un niveau insuffisant pour assurer le fonctionnement correct de l'unité RC. The signal part with a positive sign may indeed have an insufficient level to ensure the correct functioning of the RC unit.

Afin d'obvier à cet inconvénient, lé circuit faisant l'objet de la présente invention comporte des dispositifs RE propres à récupérer l'énergie associée à cette partie de signal de signe négatif, afin de faciliter la reconstruction du signal transmis. In order to overcome this drawback, the circuit which is the subject of the present invention includes RE devices capable of recovering the energy associated with this part of the signal of negative sign, in order to facilitate the reconstruction of the transmitted signal.

Ces dispositifs RE sont constitués par un condensateur
CN, placé entre la borne de masse et une extrémité de l'enroulement secondaire du transformateur TI, en parallèle duquel est reliée une résistance R3.These RE devices consist of a capacitor
CN, placed between the earth terminal and one end of the secondary winding of the transformer TI, in parallel with which is connected a resistor R3.

Il faut tenir compte de ce que les unités réceptrice de type TTL, normalement dans le commerce, présentent à l'entrée une diode DI (représentée dans la figurel par une ligne pointillée), prévue pour limiter les réflexions qui se produisent sur la ligne L, diode qui coopère, avec les dispositifs RE, à l'opération de récupération de l'énergie dont il a été parlé ci-dessus. It must be taken into account that the TTL type receiving units, normally on the market, have at the input a diode DI (represented in the figure by a dotted line), intended to limit the reflections which occur on the line L , a diode which cooperates with the RE devices in the energy recovery operation mentioned above.

Lorsque la partie négative du signal fourni par TI atteint la valeur de la tension de seuil (environ 0,7 Volt) de la diode DI, cette dernière se comporte comme un redresseur de tension, en déterminant ainsi le passage du courant dans la maille constituée par l'enroulement secondaire de TI, par les dispositifs RE et par la diode DI elle-même. When the negative part of the signal supplied by TI reaches the value of the threshold voltage (around 0.7 Volt) of the diode DI, the latter behaves like a voltage rectifier, thus determining the passage of current through the mesh formed by the secondary winding of TI, by the RE devices and by the diode DI itself.

De cette façon, au cours des intervalles de temps de durée T/4, où ces impulsions redressées déterminent un passage de courant, on règle la charge du condensateur CN, qui ne peut se décharger qu1à travers la résistance R3 pendant les intervalles de temps d'une durée non inférieure à 3/4 T. In this way, during the time intervals of duration T / 4, where these rectified pulses determine a current flow, the charge of the capacitor CN is regulated, which can only discharge through the resistor R3 during the time intervals d '' a duration not less than 3/4 T.

Dans le diagramme F, les points et les traits indiquent la tension, que l'on localise entre les armatures du condensateur CN, dans la condition de régime. In diagram F, the dots and lines indicate the voltage, which is located between the armatures of the capacitor CN, under the operating condition.

Etant donné que l'armature reliée au secondaire du transformateur est chargée positivement, il s'ensuit que la tension disponible sur le secondaire de l'unité TI varie non plus aux alentours de la valeur zéro, mais aux alentours de la valeur + t V. Since the armature connected to the transformer secondary is positively charged, it follows that the voltage available on the secondary of the TI unit no longer varies around the zero value, but around the + t V value .

De cette façon, le niveau des signaux parvenant à l'unité RC est supérieur d'une quantite V par rapport à la condition illustrée dans le diagrammer'E, permettant une facile discrimination des niveaux logiques. In this way, the level of the signals arriving at the RC unit is higher by a quantity V compared to the condition illustrated in the diagrammer, allowing an easy discrimination of the logic levels.

Le circuit conçu par l'invention apporte par ailleurs d'autres avantages. The circuit designed by the invention also brings other advantages.

En observant en effet le diagramme G de la figure 3, qui illustre la situation du signal qui se présente à l'entrée réceptrice RC, lorsque, à la ligne L, on applique un signal à onde carrée avec un rapport pleins-vides de 50 % et que les dispositifs RE de la figure 1 ne sont pas branchés. By observing in fact the diagram G of FIG. 3, which illustrates the situation of the signal which presents itself at the receiving input RC, when, at line L, a square wave signal is applied with a full-empty ratio of 50 % and that the RE devices in Figure 1 are not connected.

Etant donné que M designe le niveau du potentiel de masse et S le niveau de la tension de seuil prévue dans 1'unité
RC, on peut voir que le signal reçu oscille aux alentours du potentiel de masse. Le front de montée des impulsions atteint le niveau du seuil S, lorsqu'il présente une pente élevée et avec un sensible retard (Tl) par rapport à l'instant de départ de la montée.Since M denotes the level of the ground potential and S the level of the threshold voltage provided for in the unit
RC, we can see that the received signal oscillates around the ground potential. The rising edge of the pulses reaches the level of the threshold S, when it has a high slope and with a significant delay (T1) with respect to the start time of the rise.

A la sortie de l'unité RC correspond le signal représenté dans le diagramme H de la figure 3, qui présente par consé- quent un rapport pleins-vides sensiblement altéré. At the output of the RC unit there corresponds the signal represented in diagram H of FIG. 3, which therefore has a substantially altered full-empty ratio.

En observant maintenant le diagramme I de la figure 4, qui montre la situation du signal qui se présente à l'entrée de l'unité RC lorsque, à la ligne L, on applique un signal analogue au précédent et que les dispositifs RE ont eté branchés, on constate que dans ce cas, le signal reçu oscille non plus aux alentours du potentiel de la masse M, mais aux alentours d'un potentiel qui est supérieur d'une quantitéV par rapport au potentiel de masse, ce qui fait que le front de montée des impulsions atteint le seuil S lorsqu'il présente une pente très limitée et, par conséquent en un temps T2 bien inférieur à T1. Now observing the diagram I in FIG. 4, which shows the situation of the signal which presents itself at the input of the RC unit when, on line L, a signal similar to the previous one is applied and the RE devices have been connected, we see that in this case, the received signal no longer oscillates around the potential of the mass M, but around a potential which is greater by a quantity V compared to the ground potential, which means that the rising edge of the pulses reaches the threshold S when it has a very limited slope and, consequently, in a time T2 much less than T1.

A la sortie de l'unité RC on obtient, dans ce cas, le signal représenté dans le diagramme L de la figure o, qui présente un rapport pleins-vides égal à 50% environ. At the output of the RC unit, in this case, the signal shown in diagram L of FIG. O is obtained, which has a full-empty ratio equal to approximately 50%.

La disposition de circuit prévue dans l'invention permet donc d'obvier aux inconvénients découlant de l'emploi du transformateur, en permettant, en même temps, une fidèle reconstruction du signal transmis. The circuit arrangement provided in the invention therefore overcomes the drawbacks arising from the use of the transformer, by allowing, at the same time, a faithful reconstruction of the transmitted signal.

Claims

1. Circuit arrangement, comprising a pilot stage (SD) and a receiver stage (SR), connected by means of a transmission line, suitable for carrying out the exchange of impulsive signals between two functional units, having reference masses separated, characterized in that the pilot stage (SD) provides for the presence of first devices (DR) suitable for manipulating the pulses, of duration T, having a logic value "l"; so as to send on the transmission line a high voltage level for a time interval of duration T. X, where X constitutes a digit less than 1, and a low voltage level for a time interval of one duration equal to T - (T .X); arrangement further characterized in that the receiving stage comprises a transformer for impulsive signals at one end of the secondary winding, to which a receiving unit is connected and that, at the other end, second devices are connected ( RE), suitable for raising the potential of the secondary winding, with respect to the ground potential, of a quantity IIIv, which is a function of the part of signal of negative sign which is available on the secondary winding of the transformer.

2. Circuit arrangement, according to claim 1 characterized in that these first devices (DR) are constituted by a pilot unit capable of executing the logic product arranged between the impulsive signals intended to be transmitted and a square wave signal having a period T and a full-empty ratio of 75%.

3. circuit arrangement, according to claim 1, characterized in that these second devices (RE) are constituted by a capacitor (CN) mounted in parallel, to which is connected a resistor (R3).