NL8202685A - Kloksignaalregenerator met hoge stabiliteit. - Google Patents

Description

* * . ï PHN 10.401 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Kloksignaalregenerator met hoge stabiliteit.

De uitvinding heeft betrekking qp een kloksignaalregenerator bevattende een door een stuursignaal in frequentie regelbare kloksignaal-generator opgenaren in een regellus voor het in frequentie synchroniseren van het door de kloksignaalgenerator opgewekt kloksignaal met een aan 5 de regellus toegevoerd ingangssignaal door middel van een van het frequentieverschil tussen het kloksignaal en het ingangssignaal afgeleid stuursignaal.

Een dergelijke kloksignaalregenerator is van algemene bekendheid en vindt toepassing in vele gebieden van de techniek. Zo worden 10 klokpulsregeneratoren in synchrone telecommunicatiesystemen toegepast, en wel in het bijzonder in digitale centrales van deze systemen. Om in een dergelijk communicatiesysteem de centrales onderling te synchroniseren wordt of een standaardsignaalfrequentie van een gemeenschappelijke externe bron toegevoerd of worden uit, van aangesloten centrales afkomstige, 15 binnenkanende PCM signalen inkomende klokpulssignalen afgeleid en aan de ~ lokale kloksignaalregenerator toegevoerd, voor het daaruit opwekken van een lokaal kloksignaal. Daarbij moet de in de kloksignaalregenerator aanwezige kloksignaalgenerator in frequentie verstembaar zijn om een variatie in de toegevoerde standaardsignaalfrequentie of een verandering van een 20 uit de inkomende kloksignalen af geleide "gewogen gemiddelde"kloksignaal-frequentie te kunnen volgen.

Anderzijds moet een dergelijk kloksignaalregenerator zeer stabiel zijn om bij het wegvallen van de inkomende kloksignalen, gedurende een zekere tijd zelfstandig te kunnen werken zonder dat daarbij een on-25 toelaatbare frequentieafwijking optreedt. Zo eisen de administraties bijvoorbeeld dat bij het stuktrekken van een trunkkabel bij wegwerkzaamheden de kloksignaalfrequentie enige dagen zonder referentiesignaal voldoende stabiel moet blijven.

De tegenstrijdige eisen van een zeer grote stabiliteit en het 30 in frequentie verstembaar zijn van de kloksignaalregenerator hebben geleid tot het toepassen van complexe en daardoor dure constructies.

De uitvinding beoogt hieraan tegemoet te komen door een nieuw concept en een kloksignaalregenerator te realiseren, welke betrekkelijk 8202585 ΡΗΝ ΤΟ.401 2

' ΐ V

eenvoudig is, een hoge stabiliteit heeft en afstembaar is.

Daartoe is de in de aanhef vermelde kloksignaalregenerator overeenkomstig de uitvinding gekenmerkt, doordat de regenerator een hulpsig-naalgenerator bevat voor het afgeven van een hulpsignaal met vaste fre-5 quentie, een op de hulpsignaalgenerator aangesloten eerste verschilsignaal-vormer bevat waaraan behalve het hulpsignaal tenminste het opgewekte kloksignaal wordt toegevoerd voor het bepalen van het frequentieverschil tussen het hulpsignaal en een met het kloksignaal evenredig signaal, een op de eerste verschils ignaalvormer aangesloten geheugeninrichting bevat 10 voor het opslaan van het bepaalde frequentieverschil, een op de eerste verschilsignaal vormer en de geheugeninrichting aangesloten tweede ver-schilsignaalvormer bevat voor het bepalen van het verschil tussen het in het geheugen opgeslagen frequentieverschil en een door de eerste verschil-signaalvormer afgegeven signaal welke evenredig is met het frequentie-15 verschil tussen het hulpsignaal en het kloksignaal en schakelmiddelen bevat voor het bij het ontbreken van een betrouwbaar ingangssignaal aan de regelbare kloks ignaalgenerator toevoeren van het door de tweede verschilsignaal vormer afgegeven signaal als stuursignaal.

Door het toepassen van een hulpsignaalgenerator, welke een hulp-20 signaal met vaste signaalfrequentie afgeeft en een geheugen waarin de afwijking van de frequentie van het optredende klokpulssignaal net de frequentie van het hulpsignaal wordt opgeslagen, is het voordeel verkregen dat, na het wegvallen van een betrouwbaar ingangssignaal, een zeer stabiel referentiesignaal qp betrekkelijk eenvoudige wijze ter beschikking staat.

25 Door uit dit referentiesignaal een stuursignaal qp te wekken voor de besturing van de in frequentie regelbare kloksignaalgenerator, waarbij voor drift van de in frequentie regelbare kloksignaalgenerator is gecompenseerd, wordt het voordeel verkregen dat de stabiliteit van de in frequentie regelbare kloksignaalgenerator wordt gegeven door de stabiliteit 30 van de hulpsignaalgenerator. Een hoge stabiliteit van een signaalgeneratar met een vaste signaalfrequentie is evenwel op veel eenvoudige wijze te realiseren dan voor een in frequentie afstembare s ignaalgener ator. Bovendien heeft de wijze van opbouw van de klokpulsregenerator volgens de uitvinding het voordeel dat eenvoudige logische circuits kunnen worden toege-35 past, arrüat met relatief kleine getallen wordt gewerkt, verkregen door het werken met signalen die frequentieverschillen representeren wanneer signaalbewerkingen moeten worden uitgevoerd.

8202685 * _ 1 * ^ EHN 10.401 3

De uitvinding en hare voordelen zullen aan de hand van een in de figuren oergegeven uitvoeringsvoorbeeld nader worden toegelicht.

De in de figuur weergeven kloksignaalregenerator wordt bijvoorbeeld toegepast als centrale klok in een digitale telefooncentrale. Cm 5 deze telefooncentrale synchroon net daarop aangesloten centrales te laten samenwerken, bevat de regenerator een regellus (1, 2, 3, 4) waaraan een signaal van een externe standaardklok wordt toegevoerd of waaraan klok-signalen afgeleid uit inkomende PCM bits tronen worden toegevoerd. Deze kloksignalen, welke bijvoorbeeld een frequentie van ongeveer 2.048 KHz 10 hebben, worden aan ingangen 1-1 tot en met 1-N van een in de regellus opgencmen logische schakeling 1 toegevoerd. De regellus (1, 2, 3, 4) bevat verder een kloksignaalgenerator 2 met een kloksignaalfrequentie van bijvoorbeeld ongeveer 8192 KHz, welke via een deler 3 net deeltal vier, pp de logische schakeling 1 is aangesloten. In deze logische schakeling 15 wordt door middel van een gewogen sarmatie uit de inkomende kloksignalen een ingangssignaal afgeleid en het frequentieverschil bepaald tussen dit ingangssignaal en het door de kloksignaalgenerator 2 opgewekte klok-signaal. Daartoe bevat de logische schakeling een met het aantal ingangen N overeenkomend aantal cptel- en aftrekinrichtingen. Elk van deze in-20 richtingen is op een daaraan individueel toegevoegde ingang aangesloten en aan al deze inrichtingen wordt het opgewekte kloksignaal toegevoerd.

De tellerstand van elk van deze inrichtingen wordt met een eenheid verhoogd door elke puls van het daaraan toegevoerde inkomende kloksignaal en met een eenheid verlaagd door elke puls van het door de deler 25 3 afgegeven kloksignaal. Door na een van te voren bepaalde tijd de tellerstand van elk van de inrichtingen af te lezen, is het frequentieverschil van elk van de inkomende kloksignalen en het opgewekte kloksignaal bepaald. De verkregen tellerstanden worden, na elk afzonderlijk met een gewichtsfactor te zijn vermenigvuldigd, aan een somreerinrichting 30 toegevoerd. Het verkregen samsignaal wordt daarna in een deler gedeeld door een deeltal gelijk aan de son van de gewichtsfactoren.

De aldus verkregen getalwaarde vormt een maat voor het frequentieverschil tussen een ingangssignaal, welke door het gewogen gemiddelde van de inkomende kloksignalen wordt gevormd, en het opgewekte kloksignaal.

35 Deze getalwaarde wordt via een eerste schakelinrichting 4 van eerste schakelmiddelen (4, 12) aan de kloksignaalgenerator 2 toegevoerd voor het naar nul regelen van het genoemde frequentieverschil.

8202685 t PHN 10.401 4 ί 5

Daartoe is de kloks ignaalgenerator 2 van een in frequentie regelbare spanningsgestuurde pulsoscillator 5 en een digitaal-analoog omzetter 6 voorzien. Het stuursignaal wordt aan de D/A omzetter 6 toegevoerd, welke een net de getalwaarde van bet stuursignaal evenredige regelspanning 5 afgeeft aan de spanningsgestuurde oscillator 5. Onder bestuur van dit regelsignaal wordt de frequentie van het opgewekte kloksignaal Ingesteld, welk kloksignaal op uitgangsklem 7 wordt afgegeven.

De nauwkeurigheid waarmee de frequentie van het opgewekte kloksignaal aan de frequentie van het ingangssignaal kan worden gelijk ge-10 maakt is afhankelijk van de nauwkeurigheid waarmede het frequentieverschil wordt bepaald. Voor het verkrijgen van een stabiel uitgangssignaal moet het frequentieverschil bij bovengenoemde kloksignaalfrequentie over een tijd van ongeveer 10 seconden worden gemeten. Om de telinrichtingen eenvoudig te houden wordt het frequentieverschil elke 4 milliseconde be-15 paald door de stuurinrichting 8, en worden na 10 seconden de 2500 frequentieverschillen gemiddeld.

De inkomende kloksignalen of het standaardsignaal waaruit het ingangssignaal wordt afgeleid kunnen door allerlei oorzaken wegvallen. Bijvoorbeeld tengevolge van sluiting in een grondkabel. Zolang evenwel 20 nog een inkomend kloksignaal intact is levert dit geen probleem. De inkomende kloksignalen warden op niet weergegeven wijze bewaakt. Bijvoorbeeld door het frequentieverschil dat elke 4 milliseconde in elk van de telinrichtingen wordt verkregen te bewaken. Wordt in de 4 milliseconde een van te voren bepaalde waarde overschreden dan wordt het betreffende 25 inkomende kloksignaal afgeschakeld en wordt het gemeten frequentieverschil niet bij de vorige resultaten opgeteld. Vallen evenwel alle inkomende kloksignalen weg, bijvoorbeeld door het stuktrekken van een grondkabel door een graafmachine bij wegwerkzaamheden dan zal de kloksignaalgenera-tor op het op dat moment aanwezige stuursignaal de tijd moeten over-30 bruggen totdat de grondkabel is hersteld. Dit kan evenwel enige dagen in beslag nemen. Cm te voorkomen dat het opgewekte kloksignaal in die tijd tengevolge van temperatuurvariaties en veroudering te veel in frequentie zou verlopen is een zeer stabiele kloksignaalgenerator vereist.

Om een hoge stabiliteit van de in frequentie afstembare klok-35 signaalgenerator 2 te verkrijgen is een hulpsignaalgenerator 9 net vaste signaalfrequentie van bijvoorbeeld 8.192 KHz met voldoende hoge stabiliteit aangebracht. Een dergelijke generator met vaste signaalfrequentie is aanmerkelijk goedkoper dan een generator met variabele 8202685 * - EE3N 10.401 5 signaalfrequentie net dezelfde stabiliteit.

De hulpsignaalgenerator 9 is op een eerste verschilsignaalvormer 1.0 aangesloten, waaraan in een eerste uitvoeringsvariant het opgewekte kloksignaal via tweede schakelmiddelen 11 continu wordt toegeveerd.

5 In deze variant vamen de tweede schakelmiddelen 11 een vaste doorverbinding. In de eerste verschilsignaalvormer wordt het frequentieverschil bepaald tussen het opgewekte kloksignaal en het hulpsignaal. Daartoe bevat de verschilsignaalvormer een eerste optel- en aftrekinrichting waaraan het opgewekte kloksignaal en het hulpsignaal worden toegevoerd. De 10 tellerstand van deze telinrichting wordt door iedere puls van één van deze signalen met een eenheid verhoogd én door iedere puls van het andere signaal met een eenheid verlaagd. Het gedurende een bepaalde tijd van bijvoorbeeld 20 seconde bepaalde frequentieverschil wordt in de vorm van een getal via een tvreede schakelinrichting 12 aan de eerste schakelmiddelen 15 aan een geheugeninrichting 13 toegevoerd. De in dit geheugen opgeslagen informatie wordt door het er aan toegevoerde getal overschreven. Op deze wijze bevat de geheugeninrichting steeds het laatste gemeten frequentieverschil.

Het in de eerste verschilsignaalvormer'· 10 gevormde verschil-20 signaal wordt behalve aan de geheugeninrichting 13 ook aan een tweede verschilsignaalvormer14 toegevoerd. Op deze tweede verschilsignaal·* vormer is ook de geheugeninrichting 13 aangesloten voor het daaraan toevoeren van het in de geheugeninrichting 13 opgeslagen signaal, In de tweede verschilsignaalvormer wordt mat behulp van een af trekinrichting continu 25 het verschil bepaald tussen de eraan toegevoerde verschilsignalen.

Wordt het wegvallen van het ingangssignaal gedetecteerd, dan wordt door de stuurinrichting de normaliter gesloten tweede schakelinrichting 12 geopend, waardoor het laatst bepaalde frequentieverschil dat in de geheugeninrichting 13 is qpgeslagen niet meer wordt overschreven.

30 Tegelijk met het schakelen van de tweede schakelinrichting 12 wordt door de stuurinrichting de eerste schakelinrichting 4 in de niet getekende stand gezet. Hierdoor wordt enerzijds het door de logische ingangs-schakeling opgewekte stuursignaal afgeschakeld en wordt anderzijds het in de tweede verschilsignaalvormer. 14 opgewekte verschilsignaal als 35 stuursignaal aan de kloksignaalgenerator 2 toegevoerd. De stabiliteit van deze kloksignaalgenerator 2 is dan gelijk aan die van de hulpsignaalgenerator 9, waarmede het beoogde doel op eenvoudige wijze is verkregen.

8202685 PHN 10.401 6 * · y c

Er wordt opgemerkt dat in de logische ingangsschakeling 1 zowel als in de eerste verschilsignaal-vonrer 10/ slechts verschilfrequentie-signalen bepaald worden, waardoor het opwekken en het 'verwerken van het stuursignaal slechts voor weorden met weinig bits ingericht behoeft te 5 zijn en mede daardoor eenvoudig is.

Volgens twee andere varianten wordt het frequentieverschil in de verschilsignaal-vormer voor hst wegvallen van het ingangssignaal niet met behulp van het opgewekte kloksignaal opgewekt echter uit het ingangssignaal zelf.

10 Daartoe zijn de tweede schakelmiddelen 11 zodanig ingericht dat het ingangssignaal via geleider 15 tenminste tijdens het aanwezig zijn van een betrouwbaar ingangssignaal qp de eerste verschilsignaal-vormer is aangesloten en de kloksignaalgenerator 2 tenminste vanaf het wegvallen van het ingangsignaal. Dit kan verwezenlijkt worden doordat de tweede 15 schakelmiddelen beide signalen continu aan de eerste verschilsignaal-vormer 10 toevoert, welke in dat geval een tweede optel- en aftrekinrichting bevat. Daarbij woedt dan in de eerste optel- en aftrekinrichting periodiek het frequentieverschil bepaald tussen het ingangssignaal ai het hulpsignaal, welk frequentieverschil periodiek aan de geheugeninrichting 13 wordt toe-20 gevoerd en wordt in de tweede optel- en aftrekinrichting periodiek het frequentieverschil bepaald tussen het opgewekte kloksignaal en het hulpsignaal, welk frequentieverschil slechts aan de tweede verschilsignaal vormer 14 wordt toegevoerd.

De tweede schakelinrichting kan evenwel ook een cmschakelaar 25 bevatten welke ander besturing van de stuurinrichting het ingangssignaal gedurende het aanwezig zijn van een betrouwbaar ingangssignaal aan de eerste verschilsignaal-vormer 10 toevoert en bij hefcwegvallen van het ingangssignaal bet opgewekte kloksignaal aan de eerste verschilsignaal— vormer 10 toevoert, welke verschilsignaal-vormer 10 in dat geval slechts 30 één enkele optel- en aftrekinrichting bevat.

De bovenbeschreven regenerator kan gedeeltelijk met behulp van een ^i-processor worden verwezenlijkt, bijvoorbeeld een Z80 jir processor.

Dit geldt in bet bijzonder voor de logische schakeling 1, de eerste en tweede verschilsignaal vormers 10 en 14 en de stuurinrichting 8 welke 35 logische signaalbewerkingen uitvoeren. Bovendien kan de geheugeninrichting 13 deel uitmaken van de geheugens van de ^-processor.

8202685

Claims (6)

1. Kloksignaalregenerator bevattende een door een stuursignaal in frequentie regelbare kloksignaalgenerator opgencmen in een regellus voor het in frequentie synchroniseren van het door de kloksignaalgenerator opgewekt kloksignaal met een aan de regellus toegevoerd ingangssignaal 5 door middel van een met het frequentieverschil tussen het kolksignaal en het ingangssignaal afgeleid stuursignaal/ daardoor gekenmerkt, dat de regenerator een bulpsignaalgenerator bevat voor het afgeven van een hulpsignaal met vaste frequentie, een qp de hulpsignaalgenerator aangesloten eerste verschilsignaalvormer bevat waaraan behalve het hulpsignaal 10 tenminste het opgewekte kloksignaal wordt toegevoerd voor het bepalen van het frequentieverschil tussen het hulpsignaal en een met het kloksignaal evenredig signaal, een op de eerste verschilsignaalvormer aangesloten geheugeninrichting bevat voor het opslaan van het bepaalde frequentieverschil, een op de eerste verschilsignaalvormer en de 15 geheugeninrichting aangesloten tweede verschilsignaalvonrer bevat voor het bepalen van het verschil tussen het in het geheugen opgeslagen frequentieverschil en een door de eerste verschilsignaalvormer afgegeven signaal, welke evenredig is met het frequentieverschil tussen het hulpsignaal en het kloksignaal en schakelmiddelen bevat voor het bij het 2q ontbreken van een betrouwbaar ingangssignaal aan de regelbare kolksignaal-generator toevoeren van het door de tweede verschilsignaalvormer afgegeven signaal als stuursignaal.

2. Kloksignaalregenerator volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt, dat het eerste verschilsignaalvormer een eerste optel- en aftrek- 25 inrichting bevat waaraan het hulpsignaal en het opgewekte kloksignaal worden toegevoerd voor het verhogen van de tellerstand van de eerste optel- en aftrekinrichting door één van de daaraan toegevoerde signalen en het verlagen van de tellerstand door het andere signaal.

3. Kloksignaalregenerator volgens conclusie 2, daardoor geken-30 merkt, dat de schakelmiddelen zijn ingericht voor het aan de geheugeninrichting toevoeren van de tellerstand van de eerste optel- en aftrekinrichting zolang er een betrouwbaar ingangssignaal aanwezig is.

4. Kloksignaalregenerator volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat aan de eerste verschilsignaalvormer tevens het ingangssignaal wordt 3g toegevoerd en dat de schakelmiddelen zijn ingericht voor het aan de eerste optel- en aftrekinrichting toevoeren van het ingangssignaal zolang er een betrouwbare ingangssignaal aanwezig is en voor het aan de eerste optel- en aftrekinrichting toevoeren van het opgewekte kloksignaal bij het ontbreken van een betrouwbare ingangssignaal. 8202685 PHN 10.401 8 c

5. Kloksignaalregenerator volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt, dat aan de eerste verschilsignaalvormer tevens het ingangssignaal wordt toegevoerd en de eerste verschils ignaalvormer een tweede optelen aftrekinrichting bevat waaraan het hulpsignaal en het ingangssignaal 5 worden toegevoerd voor het verhogen van de tellerstand van de tweede optel- en aftrekinrichting door één van de daaraan toegevoerde signalen en het verlagen van de tellerstand door het andere signaal en dat de eerste schakelmiddelen zijn ingericht voor het aan het geheugen toevoeren van de tellerstand van de tweede optel- en aftrekinrichting zolang er 10 een betrouwbaar ingangssignaal aanwezig is.

6. Kloksignaalregenerator volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt, dat de regenerator een logische schakeling bevat waaraan meerdere inkomende klokpulssignalen worden toegevoerd en welke is ingericht voor het bepalen van het stuursignaal waarbij het ingangssignaal een gewogen 15 som is van de inkomende klokpulssignalen 20 25 30 35 8202685