NL8702860A - Digitale inrichting dienende om aardscheidingen bij videocircuits te overbruggen. - Google Patents

Description

• i 4 PHE 87.007 1 AT&T en Philips Telecommunicatiebedrijven te Hilversum

Digitale inrichting dienende om aardscheidingen bij videocircuits te overbruggen.

De uitvinding heeft betrekking op een videocircuit omvattende een conversie-eenheid dienende om onder het bestuur van een kloksignaal, een analoog signaal resp. een digitaal signaal, met behoud van de daarin aanwezige informatie, om te zetten in een digitaal signaal 5 resp. een analoog signaal; en scheidingsmiddelen voor het vormen van een galvanische aardscheiding in het videocircuit.

Een dergelijk videocircuit is beschreven in een artikel "Aufbereitung von Fernsehsignalen für 140 Mbit/s-Verbindungen" van F.

Hornung en F. Schalamon, gepubliceerd in Telcom Report 10 (1987), 10 Special: "Multiplex- und Leitungseinrichtungen".

Veelal wordt een dergelijk videocircuit gebruikt om een videosignaal dat daaraan wordt aangeboden hetzij als analoog signaal, hetzij als digitaal signaal, voor te bewerken ter verkrijging van een voor verdere verwerking naar of vanaf een transmissiecircuit, geschikte 15 vorm.

Ter vermijding van bromstoringen in het videocircuit is het gebruikelijk om op daarvoor geschikte plaatsen een galvanische aardscheiding aan te brengen, teneinde aldus “zwevende1' videoingangen te creëren.

20 Volgens bovenvermelde bekende techniek is daartoe een scheidingstransformator aangebracht tussen een videosignaalbron, zoals bijvoorbeeld een video-opneemcamera, en de ingang van een videocircuit. Aan een dergelijk voorstel kleeft het bezwaar dat een dergelijke aardscheidingstransformator, het camerasignaal op 25 basisbandniveau moet kunnen overdragen. Een dergelijk vereiste staat een kost-effective oplossing voor het aardscheidingsprobleem in de weg.

Met de uitvinding is beoogd aan het bovengeschetste bezwaar tegemoet te komen.

In het kader van de onderhavige uitvinding is uitgegaan 30 van de gedachte om in afwijking van de bovenvermelde bekende techniek, een aardscheidingsvlak aan te brengen op die plaatsen in het circuit waar een desbetreffend videosignaal in digitale vorm aanwezig is. Meer .8702860

» I

PHE 87.007 2 in het bijzonder is zulk een aardscheidingsvlak in dat geval aan de uitgang van een conversie-eenheid, in casu een analoog-digitaal omzetter (zendzijdegedeelte van het circuit) en, indien gewenst, aan de ingang van een conversie-eenheid, in casu een digitaal-analoog omzetter 5 (ontvangzijdegedeelte van het circuit) aangebracht.

Een en ander brengt mede dat per bitstroompad als uitgang resp. ingang van een analoog-digitaal omzetter resp. een digitaal-analoog omzetter, relatief lange reeksen van opeenvolgende “nullen" of "enen" kunnen voorkomen, die via het desbetreffende galvanische 10 aardscheidingsvlak moeten worden overgedragen. Aangezien het vereist is dat de aan de uitgang resp. ingang van de analoog-digitaal resp. digitaal-analoog omzetter aanwezige n-bits bevattende woorden, die elk een monster van een desbetreffend videosignaal representeren, na het in hun pad aanwezige aardscheidingsvlak te hebben gepasseerd, uiteindelijk 15 zonder bitvervorming voor verdere bewerking beschikbaar zijn, is het noodzakelijk dat zulk een aardscheidingsvlak volledig bit-transparant is.

Een videocircuit is daartoe volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt dat de scheidingsmiddelen voor elk bitstroompad dat 20 met een desbetreffende conversie-eenheid is verbonden, een in zulk een bitstroompad opgenomen scheidingsorgaan, zoals b.v. een scheidingscondensator omvatten; en in zulk een bitstroompad verder zijn opgenomen a) aan de ene zijde van het desbetreffende scheidingsorgaan, een 25 modulatie-eenheid voor het omhoog moduleren van een daaraan aangeboden bitstroom op een draagfrequentie waarvoor het scheidingsorgaan transparant is, en b) aan de andere zijde van het desbetreffende scheidingsorgaan, een demodulatie-eenheid voor het omlaag moduleren van de daaraan 30 aangeboden bitstroom, en wel zodanig dat deze omlaag gemoduleerde bitstroom een getrouwe replica is van de aan de modulatie-eenheid aangeboden bitstroom.

Meer in het bijzonder is een videocircuit volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt dat een genoemde modulatie-eenheid is 35 uitgevoerd in de vorm van een XOF-poort, die door het genoemde kloksignaal wordt aangedreven; en een genoemde demodulatie-eenheid is uitgevoerd in de vorm van een buffer die door een faze-verschoven versie t .8702860 4 PHE 87.007 3 van het genoemde kloksignaal wordt geklokt.

Meer in het algemeen is een pulsoverdraagcircuit met de in het voorafgaande beschreven kenmerken van de uitvinding te gebruiken voor het transparant overdragen van pulsreeksen waarin lange subreeksen 5 van opeenvolgende "nullen" of "enen" kunnen voorkomen, over een pad met een daarin aanwezige galvanische scheiding.

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht door een beschrijving van een voor de uitvinding illustratief uitvoeringsvoorbeeld en onder verwijzing naar de tekening waarin: 10 Fig. 1: een schema weergeeft van een circuit-configuratie waarin door middel van twee aardscheidingsvlakken geïnduceerde stoorspannmgen zoals bromstoringen kunnen worden tegeningegaan;

Fig. 2: een schema weergeeft van een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding en ter illustratie van de wijze waarop een 15 aardscheidingsvlak aan de zendzijde en eventueel ook aan de ontvangzijde van een circuit kan worden gerealiseerd; en

Fig. 3: een stel golfvormen weergeeft ter illustratie van de werking van het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 2.

De in fig. 1 schematisch weergegeven circuitconfiguratie 20 is een voor het toepassingsgebied van de uitvinding illustratief uitvoeringsvoorbeeld. Een dergelijke configuratie omvat een signaalbron 1.1, zoals een video-opneemcamera; een videokabel 2.1 dienende om een door deze bron aangeboden signaal te transporteren naar een in het areaal van deze bron aanwezig gedeelte van een videocircuit; 3.1 resp.

25 3.2 een eerste resp. tweede aardscheidingstransformator; een signaal- behandelmgssysteem 4.1 resp. 4.2 van het zendzijdige resp. ontvangzijdige gedeelte van het videocircuit, welk systeem met verwijzing naar fig. 2 nader zal worden behandeld; een videotransmissiesysteem 5, waardoor een aan de zendzijde van het 30 videocircuit behandeld videosignaal via een transmissiemedium (coax-kabel, glasvezel-kabel, ether) kan worden overgedragen naar een zich op relatief grote afstand bevindend ontvangzijdig gedeelte van het videocircuit; een signaal verbruiktoestel 1.2, zoals b.v. een video-ontvanger; een videokabel 2.2 dienende om een door de tweede 35 aardscheidingstransformator aangeboden signaal te transporteren naar het signaalverbruikstoestel; een eerste zendzijdig aanwezig interface 1.1 dat een koppeling vormt tussen de signaalbron 1.1 en de videokabel 2.1; .8702860 * \ PHE 87.007 4 een tweede zendzijdig aanwezig interface II.1 dat een koppeling vormt tussen het systeem 4.1 en het transmissiesysteem 5; een eerste ontvangzijdig aanwezige interface 1.2 dat een koppeling vormt tussen de videokabel 2.2 en het verbruikstoestel 1.2; en een tweede ontvangzijdig 5 aanwezige interface II.2 dat een koppeling vormt tussen het transmissiesysteem 5 en het systeem 4.2.

In een voor de praktijk illustratieve situatie bevindt de videokabel zoals 2.1 (welke een lengte van b.v. 100 a 200 m kan hebben), zich samen met een of meer andere kabels, b.v. elektriciteits-10 transportkabels, in eenzelfde kabelgoot. Dergelijke naburige kabels induceren in de desbetreffende videokabel aanzienlijke stoorspanningen, zoals b.v. 50 Hz bromspanningen. De storende invloed daarvan op het nuttige videosignaal kan door het vormen van een aardscheidingsvlak worden geëlimineerd. Bij het in fig. 1 weergegeven uitvoerinsvoorbeeld 15 is een dergelijk aardscheidingsvlak geïmplementeerd door een aardscheidingstransformator zoals 3.1. Wanneer het aansluitpunt zoals 6.1 "zwervend" is, m.a.w. dit punt is niet met aardpotentiaal verbonden, zullen in de videokabel 2.1. geïnduceerde stoorspanningen geen storende invloed hebben op het nuttige videosignaal dat aan het systeem 20 4.1 wordt aangeboden. Op soortgelijke wijze zullen eventuele stoorspanningen die in de ontvangzijdig aanwezige videokabel 2.2 worden geïnduceerd, geen hinder veroorzaken in het nuttige videosignaal dat door het verbruikstelsel wordt ontvangen, indien het aansluitpunt 6.2 "zwevend" is.

25 Veelal wordt met een enkel aardscheidingsvlak, dat dan als regel aan de zendzijde van het desbetreffend verbindingstrajekt tussen bron en verbruiker is aangebracht, worden volstaan.

Blijkens het bovenvermelde artikel "Aufbereitung von Fernsehsignalen für 140-Mbit/s-Verbindungen" is een met bovenvermelde 30 scheidingstransformator 2 vergelijkbare aardscheidingstransformator aangesloten tussen een videosignaalbron, zoals een video-opneemcamera, en de ingang van een videocircuit, meer in het bijzonder een aan de ingangszijde van dit videocircuit aanwezige versterker met klemwerking.

Een dergelijke aardscheidingstransformator dient een 35 desbetreffend videosignaal op basisbandniveau (0-é MHz) te kunnen overdragen. Een dergelijk vereiste betekent dat de implementatie van zulk een scheidingstransformator betrekkelijk kostbaar en moeilijk zal . 870286 0 «- PHE 87.007 5 zijn. B.v. dient de door een dergelijke scheidingstransformator geïntroduceerde dwarszelfinductie te zijn gedimensioneerd voor een laagste frequentie van b.v. 0r1 Hz. Zulks is wat constructie- en kostenaspect betreft bezwaarlijk; bovendien moet extra aandacht worden 5 besteed aan voorzieningen waardoor de kwaliteit van de overdrachtseigenschappen in dit circuitgedeelte, in het bijzonder voor wat betreft het bovengedeelte van de 0-6 MHz-band, is verzekerd.

In het kader van de beschrijving van de onderhavige uitvinding wordt in een verbindingstraject tussen een zendzijdig 10 aanwezige signaalbron en een ontvangzijdig aanwezig signaalverbruikstoestel, die door middel van een transmissiesysteem dat b.v. een coax-kabel of een glasvezel-kabel kan omvatten, met elkaar zijn gekoppeld, als videocircuit aangeduid dat gedeelte van het traject dat zich tussen de eerste en tweede interfaces, zoals 1.1 en II.1 15 (zendzijdig) en 1.2 en II.2 (ontvangzijdig) in bevindt. Het is veelal gewenst om de desbetreffende signalen in gedigitaliseerde vorm en serieel over het transmissiemedium (b.v. coax-kabel, glasvezel-kabel, of ether) van het transmissiesysteem, over te dragen. Zulks betekent dat een zendzijdig aanwezig videocircuit een A/D-omzetter en een multiplexer 20 en een ontvangzijdig aanwezig videocircuit een D/A-omzetter en een demultiplexer dienen te bevatten.

In het kader van de onderhavige uitvinding is het mogelijk om in het zendzijdig aanwezige videocircuit en indien gewenst ook in een in het ontvangzijdige aanwezige videocircuit, een 25 aardscheidingsvlak aan te brengen. Meer in het bijzonder wordt daartoe tussen de uitgangszijde van de A/D-omzetter en de in het desbetreffende videocircuit aanwezige multiplexer, en eventueel tussen de ingangszijde van de D/A-omzetter en de in een desbetreffend videocircuit aanwezige demultiplexer, zulk een aardscheidingsvlak gevormd.

30 In een praktische implementatie is zulk een aardscheidingsvlak gecreëerd door tussen elke fysische uitgang van de desbetreffende A/D-omzetter en de daarmee corresponderende fysische ingang van de daaraan toegevoegde multiplexer, alsook eventueel tussen elke fysische ingang van een desbetreffende D/A-omzetter en de daarmee 35 corresponderende fysische uitgang van de daaraan toegevoegde demultiplexer, een seriecondensator aan te brengen.

Wanneer een gedigitaliseerd videosignaal wordt .8702860 ψ PHE 87.007 6 getransporteerd, zullen per uitgang resp. ingang van zulk een A/D-omzetter resp. D/A-omzetter, veelvuldig lange series van aaneensluitende gelijkwaardige bits aanwezig zijn. Aangezien het verbindingstraject tussen de A/D-omzetter van het zendzijdig aanwezige videocircuit en de 5 D/A-omzetter van het ontvangzijdig aanwezige videocircuit transparant dient te zijn, is het een vereiste dat de integriteit van de in parallelvorm aan de uitgang van een A/D-omzetter verschijnende multi-bit woorden, die elk een monster van het desbetreffende videosignaal representeren, ondanks de aanwezigheid van de 10 aardscheidingscondensatoren, op hun weg naar de ingang van de in het desbetreffend ontvangstation aanwezige D/A-omzetter, blijft gehandhaafd. M.a.w. bij een groot aantal opeenvolgende videosignaalmonsters, waarvan gelijkwaardige bitposities eenzelfde bitwaarde bevatten, dient elk per afzonderlijke A/D-omzetteruitgang 15 verschijnende stroom van gelijkwaardige bits, m.a.w. een gelijkstroom, onvervormd aan de corresponderende, afzonderlijke D/A-omzetteringang van het desbetreffend ontvangstation te worden aangeboden.

Een oplossing voor dit probleem is als uitvoeringsvoorbeeld van de onderhavige uitvinding schetsmatig 20 weergegeven in fig. 2.

De bovenste resp. onderste helft van het in fig. 2 weergegeven schema geeft een illustratief uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding zoals deze is toegepast in het blok 4.1 resp. 4.2 van een desbetreffend verbindingstraject van bovenomschreven soort.

25 In fig. 2 zijn de volgende onderdelen weergegeven en aangeduid: een video-egalisator 7.1 resp. 7.2; een laag-doorlatend filter (0-6 MHz) 8.1 resp. 8.2; een groep-looptijdegalisator 9.1 resp. 9.2; een versterker met klemwerking 10.1; een versterker 10.2; een A/D-omzetter 11.1; een D/A-omzetter 11.2; een bitreeks-modulator 12.1 resp. 30 12.2; een aardscheidingscondensator 13.1 en 13.1' resp. 13.2 en 13.2'; een bitreeks-demodulator 14.1 resp. 14,2; en een kloksignaalpad 15.1 resp.15.2.

Daarbij is een analoog-videosignaal-ingang resp. een analoog-videosignaal-uitgang aangeduid door de pijl 16.1 resp. de pijl 35 16.2, terwijl een digitaal-videosignaal-uitgang resp. een digitaal- videosignaal-ingang is aangeduid door de pijl 17.1 resp. de pijl 17.2. Volledigheidshalve wordt opgemerkt dat in elke digitale uitgang resp.

.0702860 « % PHE 87.007 7 digitale ingang van de A/D-omzetter resp. D/A-omzetter, is opgenomen een seriecircuit bestaande uit een bitreeks-modulator zoals 12.1 resp. 12.2, een scheidingscondensator zoals 13.1 resp. 13.2, alsook een bitreeks-demodulator zoals 14.1 resp. 14.2. M.a.w. indien een videosignaal-5 monster is gerepresenteerd door een n-bit bevattend woord met n is b.v. gelijk aan 8 of 9, zijn aan elke omzetter zoals 11.1 resp. 11.2, n van zulke seriecircuits toegevoegd. De ingang zoals 16.1 resp. de uitgang 16.2, is als regel via een desbetreffend interface gekoppeld met een desbetreffende videokabel; de uitgang zoals 17.1 resp. de ingang zoals 10 17.2 is gekoppeld met een multiplexer resp. een demultiplexer.

Elk videosignaal-monster ofwel elk n-bit bevattend woord, blijft gedurende een interval dat overeenkomt met één periode van een kloksignaal zoals aangeboden via het pad zoals 15.1 resp. 15.2, beschikbaar. Elke bitreeks-modulator zoals 12.1, is ingericht om een 15 daaraan aangeboden reeks van bits, waarbij elk zulk een bit een bestanddeel vormt van opeenvolgend verschijnende videosignaal-monsters, omhoog te moduleren tot een frequentieniveau zoals gegeven door de frequentie fcj van het desbetreffende kloksignaal. Zulks betekent dat een reeks van opeenvolgende gelijkwaardige bits, via zulk een modulator 20 wordt omgezet in een reeks van opeenvolgende ongelijkwaardige bits. Meer in het bijzonder zal een relatief lange reeks van opeenvolgende "nullen" resp. "enen" aan de uitgang van zulk een modulator verschijnen als een replica van het desbetreffende kloksignaal resp. een in faze verschoven versie van dit kloksignaal. Hierbij is de desbetreffende 25 aardscheidingscondensator zodanig gedimensoneerd dat deze voor frequenties > 1/2.ftransparant is. De kloksignaalfrequentie fc·^ zal bij het onderwerpelijke toepassingsgebied in het algemeen groter zijn dan ca 13 MHz. Zulks betekent dat voor de aardscheidingscondensatoren eenvoudige en goedkope types, zoals b.v.

30 keramische condensatoren, kunnen worden gebruikt. Aan de andere zijde van de desbetreffende aardscheidingscondensator is een bitreeks-demodulator zoals 14.1 resp. 14.2 aangesloten. Een dergelijke bitreeks-demodulator is ingericht om een daaraan aangeboden bitstroom omlaag te moduleren en wel zodanig dat zulk een omlaag gemoduleerde bitstroom een 35 getrouwe replica is van de corresponderende aan de bitreeks-modulator aangeboden bitstroom.

B.v. is zulk een bitreeks-modulator uitgevoerd in de vorm .8702860 t ί PHE 87.007 8 van een XOF-poort, terwijl zulk een bitreeks-demodulator b.v, is uitgevoerd in de vorm van een D-flip-flop.

De werking van een in het voorafgaande beschreven seriecircuit met een bitreeks-modulator ofwel een XOF-poort, zoals 12.1, 5 een aardscheidingscondensator zoals 13.1 en een bitreeks-demodulator ofwel een D-flip-flop, zoals 14.1, is geïllustreerd in fig. 3, meer in het bijzonder de pulsdiagrammen ar b, c, d en e. Uit het onderste gedeelte van het in figuur 3 weergegeven schema blijkt op welke plaatsen van bovenbedoeld seriecircuit de door a t/m e aangeduide signaalvormen 10 aanwezig zijn.

Elke signaalbit als bestanddeel van een desbetreffend video-signaalmonster blijft gedurende een tijdsinterval T aanwezig. Hierbij is T =: 1 /f· Een en ander is geïllustreerd door het pulsdiagram a. Het voor bemonstering werkzame kloksignaal is 15 geïllustreerd door het pulsdiagram b en dit kloksignaal wordt tevens gebruikt om de desbetreffende bitreeks-modulator aan te drijven. De door een dergelijke bitreeks-modulator omhoog gemoduleerde bitreeks zoals aangeduid door a is geïllustreerd door het pulsdiagram c. Een aldus uit de bitreeks a afgeleide bitreeks c wordt door de desbetreffende 20 aardscheidingscondensator in hoofdzaak onvervormd doorgelaten ondanks de aanwezigheid van meerdere opeenvolgende "nullen" en meerdere opeenvolgende "enen" in de bitreeks a.

De bijhorende bitreeks-demodulator wordt aangedreven door een kloksignaal dat is geïllustreerd door het pulsdiagram d. Dit 25 kloksignaal d is zodanig in faze verschoven ten opzichte van het kloksignaal b dat telkens een omhoog gerichte flank verschijnt in het interval waarin het kloksignaal b "laag" is, waardoor de bitwaarde van de reeks c gelijk is aan die van de reeks a. Aldus wordt de omhoog gemoduleerde bitreeks c weer omlaag gemoduleerd zodat uiteindelijk een 30 bitreeks wordt verkregen zoals door e is geïllustreerd. Uit a en e blijkt dat laatstgenoemde bitreeks een in faze verschoven replica is van eerstgenoemde bitreeks.

Een ontvangzijdig aanwezig seriecircuit met de onderdelen zoals 12.2 en 13.2 en 14.2 werkt op dezelfde wijze.

35 Aldus kan elke aardscheiding (aardscheidingscondensator) door gebruik te maken van een bijbehorende XOF-poort worden overbrugd en wel doordat een desbetreffende signaaalbitreeks zodanig wordt t . 8702860 PHE 87.007 9 * gemoduleerd dat in ieite geen gelijkstroomcomponent de desbetreffende scheidingscondensator behoeft te passeren.

Aldus biedt de onderhavige uitvinding een economisch aantrekkelijke en doelmatige oplossing voor het geschetste probleem.

5 Voor het creëren van de gewenste aardscheidingsvlakken kunnen eenvoudige en goedkope middelen worden gebruikt zonder dat het nodig is voor een dergelijke aardscheiding talrijke communicatietransformatoren toe te passen.

Toepassing van de uitvinding is niet beperkt tot het in 10 het voorafgaande beschreven uitvoeringsvoorbeeld. Meer in het algemeen is de uitvinding te gebruiken voor het transparant overdragen van pulsreeksen waarin relatief lange subreeksen van opeenvolgend gelijkwaardige bits kunnen voorkomen, over een pad waarin een gelijkstroomblokkering ofwel galvanische scheiding voorkomt.

.8702860

Claims (3)

1. Videocircuit omvattende een conversie-eenheid dienende om onder het bestuur van een kloksignaal, een analoog signaal resp. een digitaal signaal, met behoud van de daarin aanwezige informatie, om te 5 zetten in een digitaal signaal resp. een analoog signaal; en scheidingsmiddelen voor het vojrmen van een galvanische aardscheiding in het videocircuit, met het kenmerk, dat de scheidingsmiddelen voor elk bitstroompad dat met een desbetreffende conversie-eenheid is verbonden, een in zulk een bitstroompad opgenomen scheidingsorgaan, zoals 10 bijvoorbeeld een scheidingscondensator, omvatten; en in zulk een bitstroompad verder zijn opgenomen: a) aan de ene zijde van het desbetreffende scheidingsorgaan, een modulatie-eenheid voor het omhoog moduleren van een daaraan aangeboden bitstroom op een draagfrequentie waarvoor het 15 scheidingsorgaan transparent is, en b) aan de andere zijde van het desbetreffende scheidingsorgaan, een demodulatie-eenheid voor het omlaag moduleren van de daaraan aangeboden bitstroom, en wel zodanig dat deze omlaag gemoduleerde bitstroom een getrouwe replica is van de aan de modulatie-eenheid 20 aangeboden bitstroom.

2. Videocircuit volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een genoemde modulatie-eenheid is uitgevoerd in de vorm van een XOF-poort, die door het genoemde kloksignaal wordt aangedreven; en een genoemde demodulatie-eenheid is uitgevoerd in de vorm van een buffer die 25 door een faze-verschoven versie van het genoemde kloksignaal wordt geklokt.

3. Pulsoverdraagcircuit, zoals beschreven onder het kenmerkend gedeelte van de conclusie 1 of 1 en 2 in combinatie, en te gebruiken voor het transparant overdragen van pulsreeksen waarin lange 30 reeksen van opeenvolgende nullen of enen kunnen voorkomen, over een pad met een galvanische scheiding. .8702860