DE1255133B - Schaltungsanordnung zur UEbertragung binaerer Daten ueber eine Doppelleitung, auf der das UEbertragungssignal zwei diskrete Werte annimmt - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04b

H04j;H041

Deutsche KL: 21al - 7/03

Nummer: 1 255 133

Aktenzeichen: J 29358 VIII a/21 al

Anmeldetag: 10. November 1965

Auslegetag: 30. November 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Übertragung binärer Daten von einem Sender an einen Empfänger über eine als Doppelleitung ausgeführte Übertragungsleitung, auf der das die Daten enthaltende Übertragungssignal zwei diskrete Werte annimmt.

Es ist allgemein bekannt, binäre Daten in Form von zwei diskreten Werten über Doppelleitungen, beispielsweise Telefonleitungen, über große Entfernungen zu übertragen. Ein ernstes Problem bei dieser Art der Übertragung ist die Möglichkeit einer größeren Differenz in den Erdpotentialen zwischen der Sende- und der Empfangsstelle. Außerdem treten bei der Überwindung großer Entfernungen nicht unerhebliche Störpegel auf.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art, welche gegenüber den bekannten Schaltungen den Vorteil aufweist, daß sie gegen Störpegel wesentlich unempfindlicher ist und daß Schwankungen bzw. Differenzen des Erdpotentials ohne Einfluß auf die Wirkungsweise der Schaltung bleiben. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im Empfänger an die Übertragungsleitung ein aus einem Oszillator bestehender Detektor angeschlossen ist, der ein Signal in Abhängigkeit von dem auf den Leitungen auftretenden Differenzsignal erzeugt und der nicht anspricht, wenn die Signale auf den Leitungen einander gleich sind.

Dadurch werden gleichphasige Störsignale, deren Amplitude diejenige des Nutzsignals sogar übersteigen kann, wirksam unterdrückt.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Sender einen in Abhängigkeit von zwei diskreten Ausgangswerten einer Datenquelle getasteten Oszillator enthält und daß dem Oszillator ein Zweiwegegleichrichter nachgeschaltet ist, dessen Ausgang mit der Übertragungsleitung verbunden ist.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung ist an den Detektor des Empfängers ein Zweiwegegleichrichter angeschlossen.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß durch eine dem Zweiwegegleichrichter des Empfängers nachgeschaltete Ausgangsschaltung, an deren Ausgangsklemme zwei diskrete, die zu übertragenden Daten repräsentierenden Werte abgegriffen werden.

Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung, in der der empfängerseitige Detektor als symmetrischer Sperrschwinger aufgebaut ist und direkt an den Ausgang der Übertragungsleitung angeschlossen ist.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Er-

Schaltungsanordnung zur Übertragung binärer
Daten über eine Doppelleitung, auf der das
Ubertragungssignal zwei diskrete Werte annimmt

Anmelder:

International Business Machines Corporation,
Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,

Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:
Hannon Stanley Yourke, Peekskill, N. Y.,
Edward Joseph Callahan, Mahopac, N. Y.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. November 1964
(410 857)

findung mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung stellt das Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels dar.

Die Figur zeigt eine Anordnung zur Übertragung digitaler Daten in Form einer getasteten Gleichspannung. Im wesentlichen umfaßt diese Anordnung einen Sender 10 und einen Empfänger 12, welche durch eine Übertragungsleitung 14 miteinander verbunden sind. Diese Übertragungsleitung 14 besteht aus zwei miteinander verdrillten Leitungen 14-1 und 14-2. Der Sender 10 enthält eine Datenquelle 16, welche binäre Signale in Form einer getasteten Gleichspannung (beispielsweise zwischen den Werten »0« und »1«) abgibt. Die Datenquelle 16 ist über ein ÄC-Glied an die Basis eines Transistors 18 und an die Basis eines Transistors 20 angeschlossen. Diese Transistoren bilden einen Teil eines als symmetrischer Sperrschwinger ausgeführten Oszillators 22. Dieser Sperrschwinger 22 wird in Abhängigkeit des von der Datenquelle 16 kommenden Signals ein- und ausgetastet. Im Eintastzustand gibt der Sperrschwinger 22 ein Rechtecksignal von 4 MHz ab, das über die Primärspule 24 eines Transformators in die Sekundärwicklung 26 dieses Transformators über-

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tragen wird. Auf diese Weise entsteht in der Sekun- trägt O Volt, so daß Kollektor und Basis des jeweidärspule26 des Transformators ein hochfrequenter ligen Transistors direkten Stromdurchgang ermög-Strom, dessen rechteckförmige Einhüllende die zu liehen. Die Schaltung bleibt schwingfähig bei Strömen übertragenden Daten repräsentiert. Dieses Signal in der Größenordnung eines Bruchteils eines Milliwird von einem aus den Dioden 30 und 32 gebildeten 5 amperes bis zu den Grenzwerten des Kollektorstroms Zweiwegegleichrichter 28 gleichgerichtet und von der verwendeten Transistoren. Die Transistoren 38 einem Filter 34 geglättet. Auf der Ubertragungs- und 40 müssen einen geringen Sättigungswiderstand leitung 14 erreicht das Signal den Empfänger 12. haben sowie gute Strom- und Frequenzcharakte-Dort wird es einem Detektor 36 zugeführt. Dieser ristiken im Gebiet der Sättigungsgrenze. Der Bereich Detektor 36 enthält zwei NPN-Transistoren 38 und io der Kollektor-Basis-Spannung, als Spitzenspannung 40, die als symmetrischer Sperrschwinger geschaltet gemessen, beträgt etwa das Doppelte des Emittersind. Die Schaltung schwingt in Abhängigkeit von Basis-Spannungsabfalls bei Stromfluß,
dem auf der Leitung 14 zugeführten Datensignal. Die Der vom Detektor 36 verursachte Spannungsabfall Windungen eines Impulstransformators verbinden an den Eingangsknotenpunkten entspricht etwa dem jeweils die Kollektoranschlüsse bzw. die Basis- 15 Emitter-Basis-Spannungsabfall des Transistors bei anschlüsse der Transistoren 38 und 40 miteinander. Stromfluß während eines Eingangssignals. Wird also Eine dritte Windung dieses Transformators liefert auf der Übertragungsleitung 14 ein Signal übertragen, das Ausgangssignal des Detektors 36. Eine Gleich- so wird dadurch der Detektor 36 zum Schwingen anrichterschaltung 42 nimmt eine Zweiwegegleichrich- geregt.

tung und anschließend eine Verstärkung dieses Si- 20 Die entstehende Schwingung wird im wesentlichen

gnals vor. Danach wird das Signal einer Ausgangs- durch ein symmetrisches Rechtecksignal dargestellt,

schaltung 44 zugeführt. Diese Schaltung 44 gibt bei Es wird über die Wicklung eines Impulstransfor-

Vorhandensein eines Signals am Eingang des Emp- mators 80 der aus miteinander gekoppelten NPN-

fängers 12 einen ersten Spannungspegel ab, bei Transistoren 82 und 84 bestehenden Gleichrichter-

Nichtvorhandensein eines solchen Signals dagegen 25 schaltung 42 zugeführt. Anschließend wird das Signa!

einen anderen Spannungspegel. auf die Basis eines Transistors 86 innerhalb der Aus-

Im einzelnen ist die Datenquelle 16 auf der Sender- gangsschaltung 44 gegeben, wodurch der Transistor

seite über einen Widerstand 46, dem eine Reihen- ausgeschaltet wird und über die Ausgangsklemme 88

schaltung eines Widerstandes 48 und eines Konden- ein Ausgangssignal abgibt.

sators 50 parallel geschaltet ist, an die Basis des 30 Der Detektor 36 spricht nur auf ein Differenzsignal NPN-Transistors 18 sowie an die Basis des NPN- zwischen den Leitungen 14-1 und 14-2 an, nicht da-Transistors 20 angeschlossen. Über einen aus einem gegen auf allgemeine Störsignale, da die Punkte 70 Widerstand 52 und einem mit einem Kondensator 56 und 72 in bezug auf Masse gleiches Potential aufüberbrückten Widerstand 54 bestehenden Spannungs- weisen. Die einzige praktische Grenze für die Höhe teiler, der an eine Spannungsquelle von -12VoIt 35 der Störspannung ist durch die Isolationsspannung angeschlossen ist, werden die Basis des Transistors des Impulstransformators gegeben. Die Widerstände 18 und die Basis des Transistors 20 negativ vor- 66 und 68 sind für die Arbeitsweise der Schaltung gespannt. Dadurch werden diese Transistoren in den nicht unbedingt notwendig. Ebenso sind Masse-Sperrzustand versetzt. Wenn das von der Datenquelle verbindungen sowohl auf der Sender- als auch auf 16 kommende Signal beispielsweise von 0 auf 6 Volt 40 der Empfängerseite für die Arbeitsweise des Systems ansteigt, erhalten die Transistoren 18 und 20 dadurch überflüssig. Die Widerstände 66 und 68 erfüllen jeeine positive Vorspannung, die sie in den leitenden doch zwei wesentliche Ziele. Sie begrenzen den Wert Zustand versetzt. Der symmetrische Sperrschwinger der sich bildenden statischen Aufladung, die unter 22 bleibt so lange im Schwingzustand, wie die von Umständen die Isolationsspannung des Transforder Datenquelle 16 verursachte Spannungserhöhung 45 mators übersteigen könnte. Außerdem reduzieren anhält. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel be- diese Widerstände Unsymmetrien in der Kapazität trägt die Schwingfrequenz 4 MHz. Die Wicklung 58 der Leitungen 14-1 und 14-2 gegenüber Masse, verbindet die Emitter der Transistoren 18 und 20 durch die sich die Arbeitsweise der Schaltung in miteinander. Der Widerstand 46 begrenzt den von nachteiliger Weise verschieben könnte,
der Datenquelle 16 kommenden Strom. 50 Da der Detektor 36 niederohmig ausgelegt ist, wird

Jedesmal, wenn die Datenquelle 16 auf einen der Eingangsstrom dieser Schaltung sehr stark vom

hohen Signalwert übergeht, wird ein Rechtecksignal Innenwiderstand der Übertragungsleitung beeinflußt

von 4 MHz von der Primärspule 24 des Transfor- Um in dieser Hinsicht gleichmäßige Bedingungen zu

mators auf die Sekundärspule 26 übertragen, von schaffen, ist ein Lastwiderstand 39 vorgesehen, der

dem Zweiwegegleichrichter 28 gleichgerichtet und 55 zwischen den Anschlußpunkt 72 und die Emitter-

von dem Filter 34 geglättet. Dieses Filter enthält eine anschlüsse der Transistoren 38 und 40 geschaltet

Spule 60, einen Widerstand 62 und einen Konden- wird. Dieser Widerstand wird eingeschaltet, wenn

sator 64. Das Ausgangssignal des Filters 34 wird die Länge der Übertragungsleitung 1,6 km unter-

über die aus verdrillten Leitungen bestehende Über- schreitet. Beträgt die Länge dieser Leitung etwa 1,6

tragungsleitung 14 dem Empfänger 12 zugeführt. Das 60 bis 2,4 km, ist diese zusätzliche Strombegrenzung

Signal erscheint auf der Leitung 14-1 positiv gegen- überflüssig. Es ist deshalb ein Schalter 41 vorgesehen,

über der Leitung 14-2, so daß die Kollektoren der der eine optimale Ausnutzung des Systems, auch

NPN-Transistoren 38 und 40 positive Spannungen hinsichtlich der Bandbreite, gewährleistet,

erhalten. Die Schwingfrequenz des Detektors 36 beträgt in

Der als symmetrischer Sperrschwinger arbeitende 65 dem Ausführungsbeispiel etwa 10 MHz für kleine

Detektor 36 reagiert bereits auf geringe Signalstärken Ströme am Anschlußpunkt 70. Mit steigendem Strom

und benötigt daher keine andere Energieversorgung. steigt auch die Schwingfrequenz des Detektors 36 an.

Die Ruhespannung der Transistoren 38 und 40 be- Das am Transformator 80 liegende Signal ist sym-

metrisch und im wesentlichen ein Rechtecksignal. Während des Schaltstoßes treten hohe Frequenzkomponenten auf, die scheinbar von der Schwingfrequenz unabhängig sind. Dadurch werden die sich bei der Filterung eines zweiwegegleichgerichteten Signals ergebenden Schwierigkeiten vermindert. Ferner sind innerhalb des Transformators keine Gleichstromanteile vorhanden, wodurch die beim Ein- bzw. Ausschalten des Gleichstromes auftretenden Probleme nicht vorhanden sind. Wird dem Eingang der Schaltung ein Strom zugeführt, nimmt das Ausgangssignal seine maximale Amplitude an, während bei Wegfall des Eingangssignals die Amplitude sofort auf Null abfällt, unabhängig von dem im Augenblick vorhandenen Schwingungszustand des Detektors 36. Deshalb spielt die Schwingfrequenz für die Funktion der Schaltung keine wesentliche Rolle.

Mit dem als Ausführungsbeispiel gezeigten Übertragungssystem wurden Übertragungsgeschwindigkeiten bis zu 160 Kilobits pro Sekunde erreicht. Da- ao bei wurden besonders stark gestörte, verdrillte Leitungen über Entfernungen von 1,6 und 2,4 km benutzt. Es wurden gleichphasige Störpotentiale in der Größenordnung von 8V_SS an den Widerständen 66 und 68 gemessen, ohne daß die Arbeitsweise des Ubertragungssystems davon beeinflußt worden ist. Der einzige die Arbeitsweise der Schaltung begrenzende Wert ist die Isolationsspannung des Transformators. Eine in bisher bekannten Schaltungen notwendig gewesene Stromversorgung ist nicht vorhanden. Ferner sind die Grenzspannungen der Transistoren ohne Einfluß. Schließlich ist die Anordnung sehr niederohmig, was für die Überbrückung großer Entfernungen wünschenswert ist.

In dem angeführten Ausführungsbeispiel der Erfindung spricht der Empfänger schon auf Eingangsströme von 2,5 mA an. Eine obere Grenze ist durch die maximal zulässigen Ströme der verwendeten Transistortypen gegeben.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Übertragung binärer Daten von einem Sender an einen Empfänger über eine als Doppelleitung ausgeführte Übertragungsleitung, auf der das die Daten enthaltende Übertragungssignal zwei diskrete Werte annimmt, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfänger (12) an die Übertragungsleitung (14) ein aus einem Oszillator bestehender Detektor (36) angeschlossen ist, der ein Signal in Abhängigkeit von dem auf den Leitungen (14-1 und 14-2) auftretenden Differenzsignal erzeugt und der nicht anspricht, wenn die Signale auf den Leitungen (14-1 und 14-2) einander gleich sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (10) einen in Abhängigkeit von zwei diskreten Ausgangswerten einer Datenquelle (16) getasteten Oszillator (22) enthält und daß dem Oszillator (22) ein Zweiwegegleichrichter (28) nachgeschaltet ist, dessen Ausgang mit der Übertragungsleitung (14) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Detektor (36) des Empfängers (12) ein Zweiwegegleichrichter (42) angeschlossen ist.

4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine dem Zweiwegegleichrichter (42) des Empfängers (12) nachgeschaltete Ausgangsschaltung (44), an deren Ausgangsklemme (88) zwei diskrete, die zu übertragenden Daten repräsentierende Werte abgegriffen werden.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der empfängerseitige Detektor (36) als symmetrischer Sperrschwinger aufgebaut ist und direkt an den Ausgang der Übertragungsleitung (14) angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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