WO1996019062A1 - Verminderung von pulsbreitenverzerrungen, insbesondere bei optokopplern - Google Patents

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WO1996019062A1
WO1996019062A1 PCT/DE1995/001789 DE9501789W WO9619062A1 WO 1996019062 A1 WO1996019062 A1 WO 1996019062A1 DE 9501789 W DE9501789 W DE 9501789W WO 9619062 A1 WO9619062 A1 WO 9619062A1
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pulse
transmission
pulse code
digital
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PCT/DE1995/001789
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Gerhard Hammer
Rudi Schneider
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/20—Repeater circuits; Relay circuits
    • H04L25/26—Circuits with optical sensing means, i.e. using opto-couplers for isolation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/801—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections
    • H04B10/802—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections for isolation, e.g. using optocouplers

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for recovering a digital signal after a transmission element with a low-pass character and to a use of the arrangement.
  • bus systems for the digital transmission of data especially in a rough electromagnetic environment and with larger ones
  • MAU medium attachment unit
  • the use of optocouplers for data transmission with potential separation allows simple circuit technology.
  • the optocouplers used must have a sufficiently large bandwidth in order to transmit the digital signal of the desired data rate with sufficient distortion.
  • the transmitting diode of an optocoupler requires a relatively high current, which is disadvantageous for remote-powered bus subscribers, which are only supplied with energy by the transmission line and whose power requirement must therefore not exceed certain limits.
  • the signal transitions in optocouplers that have a transistor as the output element show a different time response, which depends on the optocoupler itself and its circuitry.
  • the evaluation using a fixed discriminator threshold leads to different delays in the switching edges and, in particular when used in data transmission, to signal distortions due to changes in the pulse width. Scattering the current transmission ratio of the optocoupler results in different control of the transistor. This results in additional shifting of the switching edges.
  • the invention has for its object to provide an arrangement for recovering a digital signal after a transmission element with a low-pass character, with which signal distortions of the transmitted pulses are reduced.
  • the invention has the advantage that differences in the delays of positive and negative edges are considerably reduced. As a result, pulses can be transmitted largely unchanged via a transmission element with a low-pass character.
  • the circuit according to claims 2 to 4 is characterized by its insensitivity to interference and special simplicity. Only a few components are required to implement the desired function.
  • the arrangement according to the invention allows digital signals to be transmitted via an optocoupler with considerably less power consumption. For this purpose, signal changes in the transmission signal are detected and represented by a pulse code, so that only the pulse code has to be transmitted via the optocoupler with considerably shorter current flow times to the transmission diode. A digital received signal can be recovered from the transmitted pulse code, which corresponds to the transmitted signal.
  • FIG. 1 shows a subscriber circuit according to the invention for coupling a subscriber to a data transmission line
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of an arrangement according to the invention
  • FIG. 3 shows a time diagram of the signals that occur in the arrangement according to FIG. 2
  • FIG. 4 shows the qualitative signal curve at a level discriminator minator
  • Figure 5 is a block diagram of a level discriminator.
  • a subscriber circuit according to the invention for coupling a remote-powered subscriber to a data transmission line 1 contains a device 2 for decoupling the auxiliary power, a medium attachment unit 3, which has a transmitter 4 and a receiver 5, a galvanic one Isolation stage 6, a power supply 7, a communication Controller 8 and an application controller 9, which can be connected via lines 10 to a process, not shown.
  • the power supply 7 supplies all components with the auxiliary energy drawn from the transmission line 1. It is galvanically isolated from the device 2 for decoupling the auxiliary energy by an inductive coupler, which is located in the galvanic isolating stage 6.
  • the MAU 3 receives its required operating energy via a DC / DC converter, which is also located in the galvanic isolator 6.
  • the receiver 5 supplies two digital signals 11 and 12, the signal receiver data (RxD) and the signal carrier detect (CD), the signal changes of which are represented in the galvanic isolating stage 6 by pulse codes which are transmitted and then galvanically isolated via an optocoupler into digital reception signals 13 and 14, which correspond to the digital signals 11 and 12.
  • digital signals 15 and 16 transmitter data (TxD) and transmitter enable (TxE), which are passed on to the transmitter 4 of the medium attachment unit 3 with the galvanic isolating stage as digital receive signals 17, 18.
  • FIG. 2 An embodiment of a circuit for power-saving transmission of digital signals via optocouplers will be explained with reference to Figures 2 and 3.
  • This circuit is contained in the galvanic isolating stage 6 in FIG. 1 for the transmission of the signals 11 and 12 as digital receive signals 13 and 14 to the communication controller 8.
  • Input signals of the circuit according to FIG. 2 are therefore the digital signals 11 and 12, the time course of which is shown in FIG. 3 by the two top curves, which are provided with the same reference numerals 11 and 12, respectively.
  • Output signals are accordingly the digital reception signals 13 and 14.
  • a pulse code 19 is generated from the two digital signals 11 and 12. This takes place in the circuit according to FIG.
  • a digital signal 26 thus arises at the output of the comparator 20, the course of which is similar to that of the signal 11, but the positive edges of which are delayed by a delay time t2 and the negative edges of which are delayed by a delay time t1.
  • an EXCLUSIVE-OR gate 27 on the two inputs of which the digital signal 11 and the edge-delayed signal 26 are routed, a positive pulse is obtained on a positive edge
  • a timer 28 also generates a positive pulse of duration t1 on a signal 29 on the trailing edge of the digital signal 12.
  • This signal 29 is linked to the output signal of the EXCLUSIVE OR gate 27 by an OR gate 30 with an inverting output, so that the pulse code 19, the time profile of which is shown in FIG. 3, arises from them.
  • the circuit parts for generating the pulse code 19 are supplied via the signals VCCI and GND1 (FIG. 2).
  • analog circuit parts were also used to obtain the pulse code 19 from the digital signals 11 and 12.
  • a corresponding circuit can also be implemented completely digitally, for example by routing the digital signal 11 to two timing elements, one of which generates a positive pulse of duration t2 on positive signal edges and the other generates a positive pulse of duration t1 on negative signal edges . Then these pulse signals only have to be combined with the signal 29 by an OR gate with an inverting output in order to obtain the pulse code 19.
  • a transmit diode 31 of an optocoupler with transistor output is controlled with the pulse code 19. Due to the smaller bandwidth of the optocoupler, the edges of its output signal 32 are heavily ground.
  • a level discriminator with a comparator 33 serves to form a transmitted pulse code 34 with sharp transitions from the signal 32 with smoothed edges. So that differences in the signal rise and fall times of the signal 32 do not have an unfavorable effect on the duration of the pulses of the transmitted pulse code 34, the switching thresholds of the level discriminator can be changed by connecting the reference voltage input of the comparator 33 in such a way that the switching times of the Level discriminator are close in time to the start of the signal edges.
  • the center tap of a high-resistance voltage divider consisting of resistors 35 and 36, is connected to the output signal 32 of the optocoupler via a resistor 37 with a low resistance. This reduces the amplitude of the reference voltage signal.
  • a capacitor 38 serves to delay the reference voltage tracking, so that the output signal 32 of the optocoupler cuts the course of the reference voltage signal shortly after a signal edge occurs.
  • the pulse edges of the transmitted pulse code 34 are largely independent of the fall and rise times of the optocoupler output signal 32. This reduces the likelihood of transmission errors during pulse code modulation.
  • the values 39 k ⁇ , 100 k ⁇ and 10 k ⁇ have proven to be an advantageous dimensioning of the resistors 35, 36 and 37 in this circuit.
  • the capacitance of the capacitor is 100 pF.
  • the leading edge of each pulse of the transmitted pulse code 34 triggers a time stage 39 with the transit time t3 and a time stage 40 with the transit time t4, which must be chosen to be greater than the largest possible break between two pulses.
  • the running time t3 is greater than the duration t1 of the short pulses, but less than the duration t2 of the long pulses.
  • a flip-flop 41 on the data input of which the pulse code 34 is guided and which is triggered with the positive edges of the output signal 45 of the time stage 39, supplies the value "0" at its Q output "until a long pulse of duration t2 occurs.
  • the digital signal 13, that is tapped at the output of the flip-flop 41 thus corresponds to the digital signal 11 at the input of the circuit.
  • the digital signal 13 is output from a downstream flip-flop 42, delayed by the distance between two trigger pulses, as a signal 46.
  • the output signals 13 and 46 of the two flip-flops 41 and 42 are linked in an OR gate 44, at the output of which the second digital receive signal 14, which corresponds to the static signal 12, can be tapped.
  • the two flip-flops 41 and 42 are reset by the time stage 40 with a signal 43 if, after the occurrence of the last pulse of the transmitted pulse code 34, a predetermined time t4 has elapsed which is greater than the greatest possible pause between two Pulse was selected so that the circuit always has a defined initial state after a transmission pause.
  • the circuit parts for demodulation are supplied with operating energy via lines VCC2 and GND2.
  • the number of optocouplers required for the transmission of the two signals 11 and 12 is advantageously reduced to one by the invention and the power consumption of this optocoupler is considerably reduced due to the transmission of short pulses.
  • FIG. 4 shows the signal curves of the input signals 47 and 50 of a comparator which is operated as a level discriminator with a dynamically designed switching threshold.
  • the input signal 50 corresponds to a useful signal, the edges of which are heavily ground, for example after transmission with an optocoupler. If the fall time of the negative edge is shorter than the rise time of the positive edge, an evaluation with a fixed discriminator threshold would lead to different delays in the switching edges.
  • the input signal 47 corresponds to the reference voltage with a smaller amplitude by ⁇ A, followed by the useful signal with a time delay of ⁇ t. The position of the intersections 48 and 49 of the two input signals 47 and 50 determines the times of the edges of the output signal of the comparator.
  • the useful signal 50 is applied directly to an input of a comparator 54 according to FIG.
  • the amplifier 52 reduces the amplitude by ⁇ A, and the delay signal 53 delays the reduced signal by the time period ⁇ t.
  • amplifier 52 and delay element 53 can also be combined to form a transmission element. be quantified or interchanged.
  • the recovered digital signal 51 can be tapped.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Rückgewinnung eines digitalen Signals nach einem Übertragungsglied mit Tiefpaßcharakter, wobei dem Übertragungsglied mit Tiefpaßcharakter ein Pegeldiskriminator nachgeschaltet ist, dessen Schaltschwellen in Abhängigkeit des Ausgangssignals (32) des Übertragungsglieds derart veränderlich sind, daß die Schaltzeitpunkte zeitlich nahe beim Beginn einer Signalflanke liegen. Die Anordnung kann besonders vorteilhaft in einer Schaltung zur stromsparenden Übertragung eines digitalen Signals über einen Optokoppler eingesetzt werden, die in einer Teilnehmerschaltung zur Ankopplung eines Teilnehmers an eine Datenübertragungsleitung (1) Verwendung findet. Die Erfindung wird angewandt in Bussystemen.

Description

Beschreibung
Anordnung zur Rückgewinnung eines digitalen Signals
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Rückgewinnung eines digitalen Signals nach einem Übertragungsglied mit Tiefpa߬ charakter sowie eine Verwendung der Anordnung.
In Bussystemen zur digitalen Übertragung von Daten, insbeson- dere in elektromagnetisch rauher Umgebung und mit größeren
Entfernungen zwischen den Teilnehmern, zwischen denen größere Potentialdifferenzen auftreten können, ist es oft notwendig, die Medium Attachment Unit (MAU) , die einen Teilnehmer phy¬ sikalisch an die Übertragungsleitung koppelt, und die nach- geschaltete Elektronik des Teilnehmers galvanisch zu trennen. Der Einsatz von Optokopplern zur Datenübertragung mit Poten¬ tialtrennung läßt eine einfache Schaltungstechnik zu. Die verwendeten Optokoppler müssen eine genügend große Bandbreite haben, um das digitale Signal der gewünschten Datenrate mit ausreichend wenigen Verzerrungen zu übertragen. Allerdings benötigt die Sendediode eines Optokopplers einen relativ hohen Strom, der bei ferngespeisten Busteilnehmern, die le¬ diglich durch die Übertragungsleitung mit Energie versorgt werden und deren Leistungsbedarf daher bestimmte Grenzen nicht überschreiten darf, von Nachteil ist. Die Signal¬ übergänge bei Optokopplern, die einen Transistor als Aus¬ gangselement besitzen, zeigen beim Betrieb mit niedrigen Strömen ein unterschiedliches Zeitverhalten, das vom Opto¬ koppler selbst und von seiner Beschaltung abhängig ist. Die Auswertung mittels einer festen Diskriminatorschwelle führt zu unterschiedlichen Verzögerungen der Schaltflanken und ins¬ besondere bei der Anwendung in der Datenübertragung zu Si¬ gnalverzerrungen durch Veränderungen der Impulsbreite. Eine Streuung des Stromübertragungsverhältnisses des Optokopplers hat eine unterschiedliche Durchsteuerung des Transistors zur Folge. Hieraus ergeben sich zusätzliche Verschiebungen der Schaltflanken. Durch diese Signalverzerrungen werden einer Erhöhung der Übertragungsrate ebenso wie einer Verringerung der Impulsbreite zur Stromeinsparung Grenzen gesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Rückgewinnung eines digitalen Signals nach einem Übertra¬ gungsglied mit Tiefpaßcharakter zu schaffen, mit der Signal- Verzerrungen der übertragenen Impulse verringert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist die neue Anordnung der ein- gangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des An¬ spruchs l genannten Merkmale auf. Eine Teilnehmerschaltung sowie besondere Ausgestaltungen sind in Anspruch 6 bzw. den abhängigen Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß Differenzen bei den Verzö¬ gerungen von positiven und negativen Flanken erheblich ver¬ ringert werden. Dadurch werden Impulse weitgehend unverändert über ein Übertragungsglied mit Tiefpaßcharakter übertragbar. Die Schaltung gemäß den Ansprüchen 2 bis 4 zeichnet sich durch ihre Unempfindlichkeit gegen Störungen und besondere Einfachheit aus. Es werden nur wenige Bauelemente zur Reali¬ sierung der gewünschten Funktion benötigt. In einer Teil¬ nehmerschaltung zur Ankopplung eines Teilnehmers an eine Übertragungsleitung erlaubt es die erfindungsgemäße Anord- nung, digitale Signale mit erheblich weniger Stromverbrauch über einen Optokoppler zu übertragen. Dazu werden Signalwech¬ sel des Sendesignals detektiert und durch einen Pulscode dar¬ gestellt, so daß lediglich der Pulscode über den Optokoppler mit erheblich geringeren Stromflußzeiten der Sendediode über- tragen werden muß. Aus dem übertragenen Pulscode kann wieder ein digitales Empfangssignal zurückgewonnen werden, das dem Sendesignal entspricht. Dieser Vorteil ist um so schwer¬ wiegender, wenn für Sende- und Empfangsrichtung jeweils zwei Übertragungskanäle, einer zur Übertragung eines Datensignals und einer für ein statisches Signal, welches eine Übertragung von Daten auf dem Datensignal anzeigt, erforderlich sind. In diesem Fall müssen zur galvanischen Trennung vier Optokoppler betrieben werden. Insbesondere in explosionsgefährdeten Be¬ reichen kann aufgrund des verringerten Hilfsenergiebedarfs ferngespeister Teilnehmer mit einer erfindungsgemäßen Teil¬ nehmerschaltung eine größere Anzahl von Teilnehmern an einem Bussystem betrieben werden. Wenn Vorder- und Rückflanken durch unterschiedliche Pulse dargestellt werden, ist es mög¬ lich, direkt aus den zuletzt übertragenen Pulscodes ohne ei¬ nen besonderen Zählvorgang den aktuellen Signalpegel des Emp¬ fangssignals abzuleiten. Durch eine Kombination von Pulsen verschiedener Länge können mehrere digitale Signale gleich¬ zeitig über nur einen Optokoppler übertragen werden. Eine be¬ sonders einfache Codierung und Decodierung der Pulscodes ist möglich, wenn ein Datensignal und ein statisches Begleit¬ signal, welches eine Übertragung von Daten auf dem Daten- signal anzeigt, über einen Optokoppler zu übertragen sind.
Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im folgenden Ausgestaltun¬ gen und Vorteile näher erläutert.
Es zeigen:
Figur l eine erfindungsgemäße Teilnehmerschaltung zur An¬ kopplung eines Teilnehmers an eine Datenübertra¬ gungsleitung, Figur 2 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung, Figur 3 ein Zeitdiagramm der Signale, die in der Anordnung nach Figur 2 vorkommen, Figur 4 den qualitativen Signalverlauf an einem Pegeldiskri- minator und Figur 5 ein Blockschaltbild eines Pegeldiskriminators.
Eine erfindungsgemäße Teilnehmerschaltung zur Ankopplung ei¬ nes ferngespeisten Teilnehmers an eine Datenübertragungslei¬ tung l enthält gemäß Figur 1 eine Einrichtung 2 zur Auskopp- lung der Hilfsenergie, eine Medium Attachment Unit 3, die ei¬ nen Sender 4 und einen Empfänger 5 aufweist, eine galvanische Trennstufe 6, eine Stromversorgung 7, einen Kommunikations- Controller 8 und einen Applikations-Controller 9, der über Leitungen 10 mit einem nicht dargestellten Prozeß verbunden sein kann. Durch die Stromversorgung 7 werden alle Komponen¬ ten mit der von der Übertragungsleitung 1 entnommenen Hilfs- energie versorgt. Sie ist von der Einrichtung 2 zur Auskopp¬ lung der Hilfsenergie durch einen Induktivkoppler, der sich in der galvanischen Trennstufe 6 befindet, galvanisch ge¬ trennt. Die MAU 3 erhält ihre erforderliche Betriebsenergie über einen DC/DC-Wandler, der sich ebenfalls in der galvani- sehen Trennstufe 6 befindet. Der Empfänger 5 liefert zwei di¬ gitale Signale 11 und 12, das Signal Receiver Data (RxD) und das Signal Carrier Detect (CD) , deren Signalwechsel in der galvanischen Trennstufe 6 durch Pulscodes dargestellt werden, die über einen Optokoppler galvanisch getrennt übertragen und wieder in digitale Empfangssignale 13 und 14, die den digita¬ len Signalen 11 und 12 entsprechen, umgewandelt werden. Das¬ selbe geschieht mit digitalen Signalen 15 und 16, Transmitter Data (TxD) und Transmitter Enable (TxE) , die mit der galvani¬ schen Trennstufe als digitale Empfangssignale 17, 18 an den Sender 4 der Medium Attachment Unit 3 weitergegeben werden.
Ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur stromsparenden Übertragung digitaler Signale über Optokoppler soll anhand der Figuren 2 und 3 erläutert werden. Diese Schaltung ist in der galvanischen Trennstufe 6 in Figur 1 zur Übertragung der Signale 11 und 12 als digitale Empfangssignale 13 und 14 an den Kommunikations-Controller 8 enthalten. EingangsSignale der Schaltung nach Figur 2 sind also die digitalen Signale 11 und 12, deren Zeitverlauf in Figur 3 durch die beiden ober- sten Kurven, die mit denselben Bezugszeichen 11 bzw. 12 ver¬ sehen sind, dargestellt ist. AusgangsSignale sind entspre¬ chend die digitalen Empfangssignale 13 und 14. Aus den beiden digitalen Signalen 11 und 12 wird ein Pulscode 19 erzeugt. Dies geschieht in der Schaltung nach Figur 2 durch einen Kom- parator 20, dessen positiver Eingang mit einem RC-Glied, be¬ stehend aus einem Widerstand 21 und einem Kondensator 22, und dessen negativer Eingang mit einer außermittigen Referenz- Spannung beschaltet ist, die mit einem Spannungsteiler aus den Widerständen 23 und 24 gewonnen und durch einen Kondensa¬ tor 25 stabilisiert ist. Am Ausgang des Komparators 20 ent¬ steht somit ein digitales Signal 26, dessen Verlauf dem des Signals 11 ähnelt, aber dessen positive Flanken um eine Ver¬ zögerungszeit t2 und dessen negative Flanken um eine Verzöge¬ rungszeit tl verzögert sind. Am Ausgang eines EXKLUSIV-ODER- Gatters 27, auf dessen zwei Eingänge das digitale Signal 11 sowie das flankenverzögerte Signal 26 geführt sind, erhält man bei einer positiven Flanke einen positiven Impuls der
Länge t2 und bei einer negativen Flanke des digitalen Signals 11 einen positiven Impuls der Länge tl. Durch ein Zeitglied 28 wird auch bei der Rückflanke des digitalen Signals 12 ein positiver Impuls der Dauer tl auf einem Signal 29 erzeugt. Dieses Signal 29 wird mit dem Ausgangssignal des EXKLUSIV- ODER-Gatters 27 durch ein ODER-Gatter 30 mit invertierendem Ausgang verknüpft, so daß aus ihnen der Pulscode 19, dessen zeitlicher Verlauf in Figur 3 eingezeichnet ist, entsteht. Die Versorgung der Schaltungsteile zur Erzeugung des Puls- codes 19 erfolgt über die Signale VCCI und GND1 (Figur 2) .
In diesem Ausführungsbeispiel wurden zur Gewinnung des Puls¬ codes 19 aus den digitalen Signalen 11 und 12 auch analoge Schaltungsteile verwendet. Eine entsprechende Schaltung kann auch völlig digital realisiert werden, indem beispielsweise das digitale Signal 11 auf zwei Zeitglieder geführt wird, von denen das eine bei positiven Signalflanken einen positiven Impuls der Dauer t2 und das andere bei negativen Signal- flanken einen positiven Impuls der Dauer tl erzeugt. Dann müssen diese Impulssignale lediglich noch zusammen mit dem Signal 29 durch ein ODER-Gatter mit invertierendem Ausgang verknüpft werden, um den Pulscode 19 zu erhalten.
Mit dem Pulscode 19 wird eine Sendediode 31 eines Optokopp- lers mit Transistorausgang angesteuert. Aufgrund der geringe¬ ren Bandbreite des Optokopplers sind die Flanken seines Aus- gangssignals 32 stark verschliffen. Ein Pegeldiskriminator mit einem Komparator 33 dient dazu, aus dem Signal 32 mit verschliffenen Flanken einen übertragenen Pulscode 34 mit scharfen Übergängen zu bilden. Damit sich Unterschiede der Signalanstiegs- und Signalabfallzeiten des Signals 32 nicht ungünstig auf die Dauer der Impulse des übertragenen Puls- codes 34 auswirken, sind die Schaltschwellen des Pegeldiskri- minators durch eine Beschaltung des Referenzspannungseingangs des Komparators 33 derart veränderlich, daß die Schaltzeit¬ punkte des Pegeldiskriminators zeitlich nahe beim Beginn der Signalflanken liegen. Der Mittenabgriff eines hochohmigen Spannungsteilers, bestehend aus den Widerständen 35 und 36, wird dazu niederohmig über einen Widerstand 37 mit dem Aus- gangssignal 32 des Optokopplers verbunden. Dadurch wird eine Amplitudenreduzierung des ReferenzspannungsSignals erreicht. Ein Kondensator 38 dient zur Verzögerung der Referenzspan¬ nungsnachführung, so daß das Ausgangssignal 32 des Optokopp¬ lers in seinem zeitlichen Verlauf bereits kurz nach Auftreten einer Signalflanke den Verlauf des Referenzspannungssignals schneidet. Durch diese Maßnahmen sind die Impulsflanken des übertragenen Pulscodes 34 weitgehend unabhängig von den Ab¬ fall- und Anstiegszeiten des OptokopplerausgangsSignals 32. Damit wird die Wahrscheinlichkeit von Übertragungsfehlern bei der Pulscode-Modulation verringert. Als vorteilhafte Dimen¬ sionierung der Widerstände 35, 36 und 37 haben sich in dieser Schaltung die Werte 39 kΩ, 100 kΩ und 10 kΩ erwiesen. Die Kapazität des Kondensators beträgt 100 pF. Die Vorderflanke jedes Impulses des übertragenen Pulscodes 34 triggert eine Zeitstufe 39 mit der Laufzeit t3 und eine Zeitstufe 40 mit der Laufzeit t4, die größer als die größtmögliche Pause zwi- sehen zwei Pulsen gewählt werden muß. Die Laufzeit t3 ist größer als die Dauer tl der kurzen Impulse, aber kleiner als die Dauer t2 der langen Impulse. Bei den kurzen Impulsen des Pulscodes 34 liefert ein Flip-Flop 41, auf dessen Daten¬ eingang der Pulscode 34 geführt ist und das mit den positiven Flanken des Ausgangssignals 45 der Zeitstufe 39 getriggert wird, an seinem Q-Ausgang so lange den Wert "0", bis ein langer Impuls der Dauer t2 auftritt. Das digitale Signal 13, das am Ausgang des Flip-Flops 41 abgegriffen wird, entspricht somit dem digitalen Signal 11 am Eingang der Schaltung. Von einem nachgeschalteten Flip-Flop 42 wird das digitale Signal 13 jeweils um den Abstand zweier Triggerimpulse verzögert als ein Signal 46 ausgegeben. Die Ausgangssignale 13 und 46 der beiden Flip-Flops 41 und 42 werden in einem ODER-Gatter 44 verknüpft, an dessen Ausgang das zweite digitale Empfangs¬ signal 14, das dem statischen Signal 12 entspricht, abgreif¬ bar ist. Die beiden Flip-Flops 41 und 42 werden von der Zeit- stufe 40 mit einem Signal 43 zurückgesetzt, wenn nach Auf¬ treten des letzten Impulses des übertragenen Pulscodes 34 ei¬ ne vorgegebene Zeit t4 vergangen ist, die größer als die größtmögliche Pause zwischen zwei Pulsen gewählt wurde, damit die Schaltung in jedem Fall nach einer Sendepause einen defi- nierten Anfangszustand hat. Die Schaltungsteile zur Demodula- tion werden über die Leitungen VCC2 und GND2 mit Betriebs- energie versorgt.
In vorteilhafter Weise wird durch die Erfindung die zur Über- tragung der beiden Signale 11 und 12 erforderliche Anzahl der Optokoppler auf einen reduziert und der Leistungsverbrauch dieses Optokopplers aufgrund der Übertragung kurzer Impulse erheblich reduziert. Dabei werden durch die Reduktion der ÜbertragungsVerzerrungen des Pulscodes Übertragungsfehler auch bei der Verwendung sehr kurzer Impulse weitgehend ver¬ mieden.
In Figur 4 sind die Signalverläufe der Eingangssignale 47 und 50 eines Komparators dargestellt, der als Pegeldiskriminator mit dynamisch gestalteter Schaltschwelle betrieben wird. Das Eingangssicfnal 50 entspricht einem Nutzsignal, dessen Flanken beispielsweise nach einer Übertragung mit einem Optokoppler stark verschliffen sind. Wenn die Abfallzeit der negativen Flanke kürzer ist als die Anstiegszeit der positiven Flanke, würde eine Auswertung mit einer festen Diskriminatorschwelle zu unterschiedlichen Verzögerungen der Schaltflanken führen. Das Eingangssignal 47 entspricht der Referenzspannung, die mit um ΔA geringerer Amplitude um Δt zeitlich verzögert dem Nutzsignal folgt. Die Lage der Schnittpunkte 48 und 49 der beiden Eingangssignale 47 und 50 bestimmt die Zeitpunkte der Flanken des AusgangsSignals des Komparators. Daraus wird deutlich, daß die Verzerrungen der Impulsbreite eines Signals erheblich verringert werden, wenn die Schaltzeitpunkte zeit¬ lich nahe beim Beginn der verschliffenen Signalflanken lie¬ gen. Ein derartiger Verlauf des Referenzsignals kann mit der in Figur 2 dargestellten Eingangsbeschaltung des Komparators 33 erreicht werden, deren Funktionsprinzip später anhand von Figur 5 erläutert wird. Mit dem Spannungsteiler aus den Widerständen 37 und 35 wird erreicht, daß das Referenzsignal 47 bezüglich seiner Amplitude dem Nutzsignal 50 angepaßt wird, so daß Amplitudenschwankungen, die auf ein unterschied- liches Stromübertragungsverhältnis eines Optokopplers zurück¬ zuführen sind, weitgehend kompensiert werden. Die Schaltung bietet weiterhin die Möglichkeit, auch mit langsamen Opto¬ kopplern schnelle Signalfolgen zu übertragen, da eine volle Durchsteuerung in einen eingeschwungenen oder gesättigten Zustand nicht erforderlich ist. Unterschiede im zeitlichen Verhalten, beispielsweise eine Schwankung der Anstiegs- und Abfallzeiten der Signalflanken, haben nur geringen Einfluß, weil der SchaltZeitpunkt durch die Verzögerung mit dem Kondensator 38 an den Beginn eines Signalwechsels gelegt wird. Durch den Widerstand 36 ergibt sich eine Vorspannung des Spannungsteilerabgriffs, die ein Undefiniertes Schalten des Komparators in langen Signalpausen unterbindet.
Zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Pegeldiskriminators wird gemäß Figur 5 das Nutzsignal 50 direkt auf einen Eingang eines Komparators 54 gelegt und über einen Verstärker 52 und ein Verzögerungsglied 53 als Referenzspannungssignal 47 dem zweiten Eingang des Komparators 54 zugeführt. Durch den Ver¬ stärker 52 wird die Amplitude um ΔA vermindert, durch das Verzögerungsglied 53 das verminderte Signal um die Zeitdauer Δt verzögert. Selbstverständlich können Verstärker 52 und Verzögerungsglied 53 auch zu einem Übertragungsglied zusam- mengefaßt oder vertauscht werden. Am Ausgang des Komparators
54 ist das rückgewonnene digitale Signal 51 abgreifbar.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Rückgewinnung eines digitalen Signals nach einem Übertragungsglied mit Tiefpaßcharakter, dadurch gekennzeichnet,
- daß dem Übertragungsglied mit Tiefpaßcharakter ein Pegel- diskriminator nachgeschaltet ist, dessen Schaltschwellen in Abhängigkeit eines Pulscodes (32) am Ausgang des Über¬ tragungsglieds derart veränderlich sind, daß die Schalt- Zeitpunkte zeitlich nahe beim Beginn einer Signalflanke liegen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net , - daß der Pegeldiskriminator einen Komparator (33) enthält, dessen Referenzspannungssignal durch eine Amplitudenminde¬ rung und eine Verzögerung des Pulscodes (32) erzeugt wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- ne t ,
- daß der Pegeldiskriminator einen Komparator (33) enthält,
- auf dessen ersten Eingang (+) der Mittelpunkt einer Sternschaltung aus drei elektrischen Widerständen (35, 37, 36), von denen der erste (35) mit seinem anderen An- Schluß mit der positiven VersorgungsSpannung (VCC2) , der zweite (37) mit dem Pulscode (32) und der dritte (36) mit der negativen Versorgungsspannung (GND2) verbunden ist, sowie ein Anschluß eines Kondensators (38) geführt sind, dessen anderer Anschluß mit der positiven (VCC2) oder der negativen Versorgungsspannung (GND2) verbunden ist, und
- auf dessen zweiten Eingang (-) der Pulscode (32) geführt ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet ,
- daß das Übertragungsglied ein Optokoppler ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4 in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
- daß der Wert des ersten (35) und des dritten Widerstandes (36) größer als der Wert des zweiten Widerstandes (37) ist.
6. Teilnehmerschaltung zur Ankopplung eines Teilnehmers an eine Datenübertragungsleitung (1) mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeich- ne t ,
- daß Mittel zur Umwandlung von Signalwechseln des Sende¬ signals (11, 12) in einen Pulscode (19) vorhanden sind, auf welche das zu übertragende digitale Sendesignal (11, 12) geführt ist, - daß der Pulscode (19) auf den Optokoppler geführt ist, dem der Pegeldiskriminator nachgeschaltet ist, und
- daß Mittel zur Umwandlung des übertragenen Pulscodes (34) in ein digitales Empfangssignal (13, 14), das dem Sende¬ signal (11, 12) entspricht, vorhanden sind, auf welche der übertragene Pulscode (34) geführt ist.
7. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 6, dadurch ge¬ kennzeichnet ,
- daß die Mittel zur Umwandlung von Signalwechseln zumindest zwei Zeitstufen aufweisen, denen das Sendesignal (11, 12) zugeführt ist, von denen die erste bei einer negativen Si¬ gnalflanke einen positiven Impuls der Länge tl und die zweite bei einer positiven Signalflanke einen positiven Impuls der Länge t2 erzeugt, und - daß die beiden Impulssignale einem Verknüpfungsglied (30) von der Art einer ODER-Verknüpfung zur Erzeugung des Puls- codes (19) zugeführt sind.
8 . Teilnehmerschaltung nach Anspruch 7 , d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t ,
- daß zur Übertragung eines Datensignals ( 11 ) und eines sta¬ tischen Signals ( 12 ) , welches die Übertragung von Daten auf dem Datensignal (11) anzeigt, das Datensignal (11) als Sendesignal den beiden Zeitstufen zugeführt ist,
- daß das statische Signal (12) einer dritten Zeitstufe (28) zugeführt ist, die bei der negativen Signalflanke einen positiven Impuls der Länge tl erzeugt, und
- daß das dritte Impulssignal (29) ebenfalls dem Verknüp¬ fungsglied (30) zugeführt ist.
9. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge ennzeichnet ,
- daß die Mittel zur Umwandlung der übertragenen Pulscodes (34) zumindest
- eine Zeitstufe (39) , welcher der übertragene Pulscode (34) zugeführt ist und die bei einer Vorderflanke einen Referenzimpuls erzeugt, dessen Länge t3 zwischen den Im¬ pulslängen tl und t2 liegt, und
- ein Speicherelement (41) zur Erzeugung des digitalen Empfangssignals (13) aufweisen, dessen Dateneingang der übertragene Pulscode (34) und dessen Takteingang der Re- ferenzimpuls zur Abtastung bei seinen Rückflanken zuge¬ führt ist.
10. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 9 in Verbindung mit An¬ spruch 8, dadurch gekennzeichnet , - daß das erste digitale Empfangssignal (13) dem gesendeten Datensignal (11) entspricht und zur Erzeugung eines zwei¬ ten digitalen Empfangssignals (14) , das dem statischen Si¬ gnal (12) entspricht, auf den Dateneingang eines weiteren Speicherelements (42) geführt ist, das durch die Rück- flanke des Referenzimpulses getaktet ist und dessen Aus- gangssignal mit dem ersten digitalen Empfangssignal (13) einem Verknüpfungsglied (44) von der Art einer ODER-Ver¬ knüpfung zugeführt ist.
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