DE2109895C3 - Schaltungsanordnung zur identischen Zeitverzögerung zweier Signale in entgegengesetzter Richtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsan-Ordnung zur identischen Zeitverzögerung zweier Signale in entgegengesetzter Richtung mit einer Verzögerungsleitung gleichförmigen Wellenwiderstandes, die einen Signalleiter und einen Erdleiter besitzt, mit einer ersten Signalquelle zur Einspeisung eines ersten Eingangssignals an einem Ende des Signalleiters, mit einer zweiten Signalquelle zur Einspeisung eines zweiten Eingangssignal am anderen Ende des Signalleiters und mit einer ersten und zweiten, die Enden der Verzögerungsleitung mit deren Wellenwiderstand abschließenden Abschlußschaltung, die jeweils einen an jeweils ein Ende des Signalleiters angeschlossenen Abschlußwiderstand aufweisen.

Es ist bekannt, für den vorgenannten Zweck Frequenzmodulations- Pulscodemodulation- und Bandpaßfiltertechniken auszunutzen, die jedoch sehr kompliziert sind.

Aus der Zeitschrift »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Vol. 12. Nr. 8, Januar 1970, S. 1180 ist eine Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Datenübertragung in zwei Richtungen über ein Koaxialkabel bekannt. Dieses Koaxialkabel ist beidseitig durch ein Widerstandsnetzwerk abgeschlossen, das mit dem Kabel jeweils eine Brücke bildet. Die Widerstände des Netzwerkes sind dabei an den Wellenwiderstand des Kabels angepaßt. Weiterhin wird ein Eingangssignal jeweils in einer Brückendiagonalen eingespeist, während an der anderen Brückendiagonalen jeweils ein Ausgangssignal abnehmbar ist.

Dabei sind jedoch weder eine Möglichkeit zur Verzögerung der übertragenen Datensignale noch eine Möglichkeit zur Vermeidung von Nebensprecheffekten zwischen den gegenläufig über das Kabel übertragenen Daten vorgesehen.

Es ist weiterhin aus der US-PS 31 63 656 eine eine Verzögerungsleitung enthaltende Schaltungsanordnung zur Verzögerung eines einzigen Signals bekanntgeworden, in der die Verzögerungsleitung sowohl an ihrem Eingang als auch an ihrem Ausgang durch einen Widerstands-Transistorkreis abgeschlossen ist, dessen Impedanz an den Wellenwiderstand der Verzögerungsleitung angepaßt ist

Die Signalverzögerung wird dabei durch die Verzögerungscharakteristik der Verzögerungsleitung be- ίο stimmt Da bei dieser Schaltungsanordnung zu verzögernde Signale nur in einer Richtung über die Verzögerungsleitung laufen, enthält sie naturgemäß keine Schaltungsmaßnahmen zur Vermeidung von Nebensprecheffekten, welche erforderlich sind, wenn statt eines Signals in einer Richtung zwei Signale in entgegengesetzter Richtung über die Leitung übertragen werden sollen.

Der vorliegenden Erfindung liegt di™ Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schaltungsanordnung der in Rede stehenden Art anzugeben, bei der verschiedene elektrische Signale in entgegengesetzten Richtungen zwecks identischer Zeitverzögerung über die gleiche Übertragungsleitung übertragen werden können, wobei unter Aufrechterhaltung des Signalzusammenhangs ein Nebensprechen zwischen den Signalen vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art durch folgende Merkmale gelöst:

einen ersten und zweiten Löschsignalkreis zur Einspeisung eines ersten und zweiten Löschsignals in die erste und zweite Absch'ußschaltung zwecks Auslöschung des unverzögerten Teils des über den ersten Abschlußwiderstand übertragenen ersten Eingangssignals und zur Auslöschung des unverzögerten Teils des über den zweiten Abschlußwiderstand übertragenen zweiten Eingangssignals, so daß lediglich der verzögerte Teil des ersten Eingangssignals an eine Ausgangsklemmt der zweiten Abschlußschaltung und lediglich der verzögerte Teil des zweiten Eingangssignals an eine Ausgangsklemme der ersten Abschlußschaltung ohne Nebensprechen zwischen den Signalen übertragen wird.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eignet sich speziell zur Realisierung einer präzisen Zeitkoinzidenz von zwei verschiedenen elektrischen Signalen, nachdem diese Signale durch Übertragung über eine Verzögerungsleitung eine Zeitverzögerung erfahren haben. Beispielsweise können die beiden Signale die verzögerten Vertikalsignale sein, welche auf die beiden Vertikalablenksystenic einer zweistrahligen Kathodenstrahlröhre gegeben werden, nachdem Teile dieser Signale zur Triggerung der Horizontal-Ablenkgeneratoren des Oszillographen verwendet wurden. Nach dieser Triggerung werden die Vertikalsignale über Verzögerungsleitungen übertragen, um eine Zeitverzögerung zu erhalten, welche die Erzeugung der Horizontal-Ablenksignale und deren Einspeisung in die Horizontal-Ablenkplatten gleichzeitig mit der Einspeisung der Vertikalsignale in die Vertikal-Ablenkplatten ermöglicht. Weitere Anwendungsfälle ergeben sich bei der gleichzeitigen Datenübertragung in einem mehrfach ausgenutzten Computer sowie bei dem anderen digitalen Signalverarbeitungsgeräten.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung vermag zwei Signale unabhängig voneinander ohne jedes Nebensprechen zwischen den Signalen zu verzögern, obwohl diese Signale in entgegengesetzten Richtungen über die gleiche gemeinsame Verzögerungsleitung übertragen werden. Im Gegensatz zu den obengenannten vorbekannten Schaltungsanordnungen auf der Basis von Modulations- und Filtertechniken wird die Vermeidung des Nebensprechens in weit einfacherer und billigerer Weise erreicht

In Weiterbildung der Erfindung bildet jeweils ein Transistor einen Ausgangskreis der ersten und zweiten Abschlußschaltung, dessen Emitter-Basis-Strecke in Serie zwischen den jeweiligen Abschlußwiderstand und Erde geschaltet ist Die Transistoren der Abschlußschaltungen sind dabei als Verstärker in Basisschaltung betrieben, wobei ihre Emitter jeweils sowohl an den Abschlußwiderstand, als auch an den Ausgang des Löschsignals gekoppelt sind. An die Kollektoren der eine Verstärkung von Eins besitzenden Verstärkertransistoren ist jeweils ein Ausgangswiderstand angeschaltet dessen Widerstandswert gleich dem Wellenwiderstand der Übertragungsleitung ist. Zur Einstellung des Arbeitspunktes der Transistoren im Durchlaßbereich sind vorzugsweise Widerstände vorgesehen, deren Widerstandswert groß gegen den Wellenwiderstand der Übertragungsleitung ist

Die Übertragungsleitung kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung als koaxiale Verzögerungsleitung ausgebildet sein, deren Innenleiter den Signalleiter und deren Außenleiter den Endleiter bildet.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens umfaßt der erste und zweite Löschsignalkreis jeweils eine Löschsignalquelle, deren Ausgangsstrom entgegengesetzte Polarität in bezug auf den Ausgangsstrom der Eingangssignalquellen besitzt sowie jeweils ein Paar von Stromteilerwiderständen, wobei der erste Stromteilerwiderstand zwischen dem Ausgang der Löschsignalquelle und Erde und der zweite Stromteilerwiderstand zwischen den Ausgang der Löschsignalqueüe und das von der Eingangssignalquelle abgewandte Ende des Abschlußwiderstandes geschaltet ist. Die Stromamplitude der Löschsignale ist insbesondere gleich derjenigen des zugehörigen Eingangssignals, während die ersten und zweiten Stromteilerwiderstände gleich dem Wellenwiderstand der Übertragungsleitung sind.

Weiterhin ist der Emitter der in Basisschaltung betriebenen Transistoren der Abschlußschaltungen jeweils an den zweiten Stromteilerwiderstand angeschaltet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; und

F i g. 2 ein Signaldiagramm von an verschiedenen Stellen der Schaltung nach F i g. 1 auftretenden Signalen.

Wie F i g. 1 zeigt, enthält die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eine gemeinsame Verzögerungsleitung 10, welche mit jeweils einem Ende an eine erste Eingangssignalquelle 12 und eine zweite Eingangssignalquelle 14 angekoppelt ist. Bei der Verzögerungsleitung kann es sich um eine 3andleitung oder ein Koaxialkabel handeln. Im letzteren Falle besitzt das Kabel einen geerdeten Außenleiter 13 und einen Signal-Innenleiter 15, welcher mit einem Ende an die Signalquelle 12 und mit seinem anderen Ende an die Signalquelle 14 angekoppelt ist. Die Eingangssignalquellen 12 und 14 können Stromquellen sein, welche positive Eingangssignale I\ und I₂ in entgegengesetzten Richtungen in den Signalleiter 15 der Verzögerungslei-

tung einspeisen. Beide Enden der Verzögerungsleitung sind an Leitungsabschlußschaltungen angekoppelt, welche jeweils einen Abschlußwiderstand 16 und 18 aufweisen, dessen Widerstandswert etwa gleich dem Wellenwiderstand von 50 Ohm der Verzögerungsleitung ist Weiterhin enthält jede Abschlußschaltung einen durch einen Abschlußtransistor 20 und 22 gebildeten Ausgangskreis, wobei der Emitter-Basis-Übergang dieser Transistoren in Serie zwischen den Abschlußwiderstand und Erde geschaltet ist. Die Transistoren 20 und 22 können als Verstärker in Emitterschaltung betrieben werden; sie sind jedoch vorzugsweise als Verstärker in Basisschaltung mit geerdeter Basis betrieben, wobei ihre Emitter an die Abschiußwiderstände und ihre Kollektoren an Signalausgänge angeschaltet sind. Die letztgenannte Maßnahme ergibt sich aus der US-PS 31 68 656 als an sich bekannt

Die Abschlußtransistoren 20 und 22 sind durch Emittervorspannungswiderstände 24 und 26 mit einem Widerstandswert von etwa 1,5 Kilo-Ohm in den leitenden Zustand vorgespannt Werden pnp-Transistoren verwendet, so sind die Widerstände 24 und 26 zwischen eine positive Gleichspannungsquelle mit einer Spannung von etwa +15 Volt und die Emitter der Transistoren geschaltet. Es ist zu bemerken, daß der Widerstand des Emitter-Basis-Übergangs eines in Basisschaltung betriebenen Transistors extrem klein ist — in der Größenordnung von 5 Ohm oder weniger —, und daß sich dieser Widerstand nicht merklich mit der Amplitude des Eingangssignals ändert Die parallel zum Widerstand des Emitter-Basis-Übergangs liegenden Vorspannungswiderstände 24 und 26 haben aufgrund ihres hohen Widerstandswertes und aufgrund des kleinen Widerstandswertes des Emitter-Basis-Übergangs keinen Einfluß auf die Abschlußimpedanz. Daher ist die Abschlußimpedanz gleich dem Wellenwiderstand der Übertragungsleitung, wodurch Signalreflexionen an den Enden der Leitung vermieden werden. Aufgrund dessen teilen sich die von den Signalquellen 12 und 14 gelieferten Eingangssignalströme h und h an den Eingängen der Verzögerungsleitung auf, so daß eine Hälfte jedes Eingangssignalstroms über die Leitung 16 als Verzögerung des Signalteils übertragen wird, während die andere Hälfte dieses Signalstroms als unverzögerter Signalteil über die Abschlußwiderstände 16 und 18 übertragen wird.

Eine erste Löschsignalquelle 28 und eine zweite Löschsignalquelle 30 sind über zwei Paare von Stromteilerwiderständen 32, 34 und 36, 38 in den Verbindungspunkten des ersten und zweiten Abschlußwiderstandes 16 und 18 mit den Emittern der Transistoren 20 und 22 an die Abschlußausgangskreise angekoppelt Die ersten Stromteilerwiderstände 32 und 36 sind zwischen Erde und die Ausgänge der Löschsignalquellen 28 und 30 geschaltet, während die zweiten Stromteilerwiderstände 34 und 38 zwischen die Ausgänge dieser Quellen und die Emitter der Transistoren 20 und 22 geschaltet sind. Die Werte der ersten Stromteilerwiderstände 32 und 36 sind gleich den Werten der zweiten Stromteilerwiderstände 34 und 38. Gleichzeitig können die Werte dieser Widerstände gleich dem Wert des Wellenwiderstandes der Verzögerungsleitung gemacht werdea welcher beispielsweise etwa 50 Ohm beträgt Die Abschlußsignale sind negative Stromsignale, deren Amplitude entgegengesetzt gleich der Amplitude des entsprechenden Eingangssignals ist Liefert die erste Eingangssignalquelle 12 ein Eingangsstromsignal plus h, so liefert die erste Löschsignalquelle 28 ein Löschsignal minus /ι; entsprechend liefert die zweite Löschsignalquelle 30 ein Löschsignal minus I₂, wenn die zweite Eingangssignalquelle 12 ein Eingangssignal plus k liefert.

Aufgrund der Stromleiterwiderstände 32 und 34 wird eine Hälfte des ersten Löschsignals über den Widerstand 32 nach Masse geführt, während die andere Hälfte dieses Signals über den Widerstand 34 auf den Emitter des Transistors 20 gegeben wird. Der erste über den Widerstand 34 geführte Löschsignalanteil minus l\h löscht den über den Abschlußwiderstand 16 übertragenen unverzögerten Anteil plus hh des ersten Eingangssignals aus, da diese Signale gleiche Amplitude und entgegengesetzte Phase besitzen In entsprechender Weise löscht der über den Stromteilerwiderstand 38 übertragene zweite Löschsignalanteil minus hh den unverzögerten Anteil plus hh des über den Abschluß-Widerstands 18 übertragenen zweiten Eingangssignals aus. Daher tritt lediglich der über die Verzögerungsleitung 10 übertragene verzögerte Anteil plus hh des ersten Eingangssignals als Eingangssignal am Emitter des zweiten Abschlußtransistors 22 auf. Entsprechend tritt auch lediglich der über die Verzögerungsleitung 10 übertragene Verzögerungsanteil plus /2/2 des zweiten Eingangssignals als Eingangssignal am Emitter des ersten Abschlußtransistors 20 auf.

Die Kollektoren der Abschlußtransistoren 20 und 22 sind über Ausgangslastwiderstände 30 und 42 an negative Spannungsquellen mit einer Spannung von etwa minus 5 Volt angeschaltet Die an den Lastwiderständen 40 und 42 auftretenden Signalausgangsspannungen erscheinen an Ausgangsklemmen 44 und 46. Der Wert der Ausgangslastwiderstände 40 und 42 kann gleich dem Wert des Wellenwiderstandes der Verzögerungsleitung sein. Unter der Annahme, daß die in Basisschaltung betriebenen Verstärkertransistoren 20 und 22 eine «-Stromverstärkung von eins besitzen, sind die an den Ausgangsklemmen 44 und 46 auftretenden Spannungsausgangssignale V₂ und Vi gleich den auf die entgegengesetzten Enden der Verzögerungsleitung gegebenen Signaleingangsspannungen.

Aufgrund der Übertragung des ersten und zweiten Eingangssignals in entgegengesetzter Richtung über die gleiche Verzögerungsleitung 10 erhält jedes dieser Signale an den Ausgangsklemmen 44 und 46 die gleiche Zeitverzögerung, wie dies aus dem Diagramm nach F 1 g. 2 ersichtlich ist. In F 1 g. 2A ist das am Ausgang der ersten Eingangssignalquelle 12 auftretende erste Eingangssignal 48 als Paar von schmalen digitalen Datenimpulsen mit einer Amplitude von etwa 1 Volt und einer Impulsbreite von etwa 10 Nanosekunden dargestellt In Fig. 2B ist das am Ausgang der zweiten Signalquelle 14 auftretende zweite Eingangssignal 58 als Taktimpuls mit einer Amplitude von etwa 1,2 V und einer Impulsbreite von etwa 80 Nanosekunden dargestellt F i g. 2C zeigt die Signale, welche an dem Ende der Verzögerungsleitung 10 auftreten, das an den Abschlußwiderstand 16 angeschaltet ist Dieses Signal umfaßt das unverzögerte erste Eingangssignal 48 und das verzögerte zweite Eingangssigna! 50'. Das verzögerte zweite Eingangssignal 50' wird durch die Verzögerungsleitung 10 in bezug auf das unverzögerte zweite Eingangssignal 50 nach F i g. 2B um etwa 70 Nanosekunden verzögert F i g. 2D zeigt die Signale, welche an dem Ende der Verzögerungsleitung auftreten, das an den zweiten Abschlußwiderstand 18 angeschaltet ist Dieses Signal enthält das verzögerte erste Eingangssignal 48' und das

unvcrzögerte zweite Eingangssignal 50. Es ist zu bemerken, daß einer der verzögerten ersten Eingangsimpulse 48' dem unverzögerten zweiten Eingangssignal 50 hinzuaddiert wird (F i g. 2D), weil die Zeitverzögerung lediglich 70 Nanosekunden beträgt, während die Breite des zweiten Eingangssignals gleich 80 Nanosekunden ist. Die an den Ausgangsklemmen 44 und 46 auftretenden Ausgangssignale 50' und 48' sind in den Fig.2E und 2F dargestellt Diese Ausgangssignale enthalten im Falle der Fig. 2E nicht mehr den unverzögerten Teil des ersten Eingangssignals 48 und im Falle der F i g. 2F nicht mehr den unverzögerten Teil des zweiten Eingangssignais 50. Der unverzögerte Anteil 48 nach Fig.2C wird durch das über den Stromteilerwiderstahd 34 übertragene erste Löschsignal ausgelöscht. Entsprechend wird der unverzögerte Anteil 50 nach F i g. 2D durch das über den Stromteilerwiderstand 38 übertragene zweite Löschsignal ausgelöscht.

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15 Die beiden verzögerten Ausgangssignale 50' und 48' besitzen aufgrund ihrer Übertragung entgegengesetzter Richtung über die gleiche Verzögerungsleitung die gleiche Zeitverzögerung von 70 Nanosekunden. Die identische Zeitverzögerung wird ohne Nebensprechen zwischen den beiden Signalen erreicht, wie dies anhand der Ausgangssignale nach den Fig.2E und 2F ersichtlich ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das im vorstehenden beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können beispielsweise anstelle von pnp-Transistoren auch npn-Transistoren verwendet werden, wobei die Vorspannungen entsprechend umzukehren sind. Auch müssen die Werte der Stromteilerwiderstände nicht gleich dem Wellenwiderstand der Übertragungsleitung sein, wenn die Werte der Ausgangsströme der Löschsignalquellen entsprechend geändert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur identischen Zeitverzögerung zweier Signale in entgegengesetzter Richtung ohne Nebensprechen mit einer Verzögerungsleitung gleichförmigen Wellenwiderstandes, die einen Signalleiter und einen Erdleiter besitzt, mit einer ersten Signalquelle zur Einspeisung eines ersten Eingangssignals an einem Ende des Signalleiters, mit einer zweiten Signalquelle zur Einspeisung eines zweiten Eingangssignals am anderen Ende des Signalleiters und mit einer ersten und zweiten, die Enden der Verzögerungsleitung mit deren Wellenwiderstand abschließenden Abschlußschaltung, die jeweils einen an jeweils ein Ende des Signalleiters angeschlossenen Abschlußwiderstand aufweisen, gekennzeichnet durch einen ersten und zweiten Löschsignalkreis (28, 32, 34; 30, 36, 38) zur Einspeisung eines ersten und zweiten Löschsignals in die erste und zweite Abschlußschaltung (16, 20; 18,22) zwecks Auslöschung des unverzögerten Teils des über den ersten Abschlußwiderstand (16) übertragenen ersten Eingangssignals und zur Auslöschung des unverzögerten Teils des über den zweiten Abschlußwiderstand (18) übertragenen zweiten Eingangssignals, so daß lediglich der verzögerte Teil des ersten Eingangssignals an eine Ausgangsklemme (46) der zweiten Abschlußschaltung (28, 22) und lediglich der verzögerte Teil des zweiten Eingangssignals an eine Ausgangsklemme (44) der ersten Abschlußschaltung (16, 20) ohne Nebensprechen zwischen den Signalen übertragen wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch jeweils einen einen Ausgtngskreis der ersten und zweiten Abschlußscialtung (16, 20; 18, 22) bildenden Transistor (20 bzw. 22), dessen Emitter-Basis-Strecke in Serie z'-visc.ien den jeweiligen Abschlußwiderstand (16 bzw. 18) und Erde geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (20, 22) der Abschlußschaltungen (16, 20; i8, 22) als Verstärker in Basisschaltung betrieben sind und daß deren Emitter jeweils sowohl an den Abschlußwiderstand (16 bzw. 18) als auch an den Ausgang des jeweiligen Löschsignalkreises (28, 32, 34 bzw. 30, 36, 38) gekoppelt sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkertransistoren (20, 22) eine Verstärkung von Eins besitzen und daß an deren Kollektoren jeweils ein Ausgangswiderstand (40 bzw. 42) geschaltet ist, dessen Widerstandswert gleich dem Wellenwiderstand der Übertragungsleitung (10) ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Arbeitspunktes im Durchlaßbereich der Transistoren (20, 22) Elemente (24, 26) vorgesehen sind und daß die Übertragungsleitung (10) eine koaxiale Verzögerungsleitung ist, deren Innenleiter den Signalieiter (15) und deren Außenleiter den Erdleiter (13) bildet.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Löschsignalkreis jeweils eine Löschsignalquelle(28 bzw. 30), deren Ausgangsstrom entgegengesetzte Polarität in bezug auf den Ausgangs^

Strom der Eingangssignalquellen(12,14)besitzt, sowie jeweils ein Paar von Stromteilerwiderständen (32,34 bzw. 36, 38) umfaßt, und daß der erste Stromteilerwiderstand (32 bzw. 36) zwischen den Ausgang der Löschsignalquelle (28 bzw. 30) und Erde und der zweite Stromteilerwiderstand (34 bzw. 38) zwischen den Ausgang der Löschsignalquelle (28 bzw. 3P) und das von der Eingangssignalquelle (12 bzw. 14) abgewandte Ende des Abschlußwiderstandes (16 bzw. 18) geschaltet ist

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromamplitude der Löschsignale gleich derjenigen des zugehörigen Eingangssignals ist und daß die ersten und zweiten Stromteilerwiderstände (32, 34; 36, 38) gleich dem Wellenwiderstand der Übertragungsleitung (10) sind.

8. Schaltungsarordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter der in Basisschaltung betriebenen Transistoren (20, 22) der Abschlußschaltungen (16, 20; 18, 22) jeweils an den zweiten Stromteilerwiderstand (34, 38) angeschaltet ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Arbeitspunkt der Transistoren (20,22) einstellenden Elemente (24,26) als Widerstände ausgebildet sind, deren Widerstandswert groß gegen den Wellenwiderstand der Übertragungsleitung (10) ist.