DE2522307A1

DE2522307A1 - Schaltungsanordnung zur regenerierung von telegraphiesignalen

Info

Publication number: DE2522307A1
Application number: DE19752522307
Authority: DE
Inventors: Michel Lemoussu
Original assignee: Alcatel CIT SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1974-05-27
Filing date: 1975-05-20
Publication date: 1975-12-11
Also published as: JPS512303A; BE828662A; DK231675A; GB1500538A; FR2273422A1; IE41366L; IT1038280B; NL7506253A; US4009341A; LU72465A1; FR2273422B1; IE41366B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeneriervorrichtung für Telegraphiesignale, mit der die Schrägverzerrung praktisch vollkommen unterdrückt und gleichzeitig ein ausgezeichneter Störschutz erreicht wird.

Unter Schrägverzerrung wird folgendes verstanden : Die von einem Teilnehmer in Form von Rechteckimpulsen einer bestimmten Dauer (Telegraphieschritt M) ausgesandten Zweifachstrom-Telegraphiesignale werden unter der Einwirkung von entlang der Übertragungsleitung zu einem in einer Vermittlungsstelle befindlichen entfernten Empfänger, beispielsweise dem Teilnehmer kabel, angeordneten Kapazitäten verzerrt; In den Figuren la, Ib, lc, die diese für die Über-

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tragung von Telegraphiesignalen bekannte Eigenschaft darstellen, wird gezeigt, wie die in Form von Rechtecksignalen, die durch eine obere Stufe (Strom +I) und eine untere Stufe (Strom -I) begrenzt werden, ausgesandten Signale i (Fig. la) in der Vermittlungsstelle (Fig. Ib) in Form eines Signals eintreffen, das aus einer exponentiellen Folge von Abschnitten mit der Amplitude von beispielsweise +Ve bis -Ve besteht. Wenn beispielsweise zur Regenerierung des positiven Pegels diese Kurve in Höhe eines Schwellwertes Vo geschnitten wird, so erhält man einen regenerierten Rechteckimpuls (Fig. Ic), jedoch beträgt die Dauer des erhaltenen Telegraphieschritts M¹ < M. Für D=M-M¹ ist die Schrägverzerrung durch d = D/M definiert.

Zur möglichst weitgehenden Verringerung dieser Schrägverzerrung muß man dem Schwellwert Vo einen möglichst nahe bei Null liegenden Wert verleihen : in diesem Fall nähert sich der Telegraphies ehr itt M¹ dem Telegraphieschritt M an, der als zeitlicher Abstand zwischen zwei Nulldurchgängen der verzerrten Kurve (Punkt m und m¹ Fig. Ib) definiert ist.

Dieses System zur Korrektur der Schrägverzerrung weist jedoch den Nachteil auf, sehr störanfällig zu sein, da entsprechend dem angewandten Prinzip selbst sehr schwache Signale den Schwellwert überschreiten. Eine nur schwache Verzerrung, die einen niedrigen Schwellwert voraussetzt, scheint daher mit einer großen Störfestigkeit, die einen hohen Schwellwert verlangt, nicht vereinbar zu sein.

Verleiht man dem Schwellwert Vo einen relativ hohen Wert.(Fig. Ib), so erreicht man einen guten Schutz gegen Störungen, jedoch werden die regenerierten Signale schrägverzerrt.

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Es gibt bekannte Schaltkreise, die einen solchen hohen, die Übergänge bestimmenden Schwellwert wählen und Mittel vorsehen, durch die die auftretende Schrägverzerrung ausgeglichen wird, so daß die Dauer eines regenerierten Impulses praktisch gleich der Dauer des Eingangsimpulses ist. Man erhält so einen regenerierten Impuls, der im Verhältnis zum Eingangsimpuls verschoben ist.

Die Kompensationsmittel für die Schrägverzerrung bestehen im wesentlichen aus einem mit dem Eingang eines Schwellwertvergleichers verbundenen Kondensator, der das zu regenerierende Signal empfängt. Dieser Kondensator wird vom Überschreiten des Schwellwerts Vo an während der wachsenden Bogenabschnitte des Eingangstelegraphiesignals, d.h. zwischen Vo und Ve (Fig. Ib), aufgeladen. Er entlädt sich, sobald abnehmende Bogenabschnitte auftauchen, d.h. zwischen Ve und Vo, mit hoher Zeitkonstante; dabei wird ein zusätzlicher Strom am Komparatoreingang erzeugt, der durch Veränderung der Steigung der abnehmenden Bogenabschnitte zur Verschiebung des Zeitpunktes führt, an dem der Schwellwert Vo wieder unterschritten wird.

Ziel der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von praktisch schrägverzerrungsfreien regenerierten Telegraphiesignalen, die folglich nicht mehr kompensiert werden müssen, unter gleichzeitigem Schutz gegen Rauschen. Dieses Ziel wird bei einer Schaltungsanordnung zur Regenerierung von Telegraphiesignalen, die einen Eingangskreis umfaßt, der die zu regenerierenden Telegraphiesignale empfängt, ferner einen Ausgangskreis, der einen Komparator mit einem Entscheidungsschwell

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wert aufweist, um die regenerierten Telegraphiesignale zu liefern, sowie schließlich eine Koppelvorrichtung enthält, mit der der Eingangsschaltkreis· mit dem Ausgangsschaltkreis verbunden wird,erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Eingangsschaltkreis einen die Telegraphiesignale empfangenden schwellenabhängigen Komparator umfaßt, dessen Schwelle bei einem nur wenige Millivolt (+ £ ) von Null entfernten Pegel liegt und der mit Gleichspannung (U) versorgt wird, die durch Gleichrichtung des Eingangstelegraphiesxgnals erhalten wird, und der am Ausgang unter Bezug auf eine Klemme seiner Versorgungsspannung ein unipolares Signal liefert, das von der Amplitude der Telegraphiesignale abhängt und die Koppelvorrichtung steuert.

Anders ausgedrückt, beruht die Erfindung auf folgenden drei Schritten :

1. Anwendung des Eingangssignals auf einen ersten Komparator mit hohem Verstärkungsfaktor, der als Doppel-Amplitudenbegrenzer arbeitet, dessen Grenzamplituden O + £ sind, wobei £ etwa einige Millivolt beträgt.

2. Versorgung dieses Komparators mit einer dem

Eingangssignal selbst entnommenen Gleichspannung, wodurch sein Ausgangssignal eine Amplitude erhält, die trotz der Amplitudenbegrenzungswirkung eine zunehmende Funktion der Eingangssignalamplitude ist.

3. Anwendung dieses Ausgangssignals auf einen zweiten Komparator, der sein Potential umkippen läßt, wenn er vom ersten Komparator ein Spannungssignal empfängt, das ein vorbestimmtes Entscheidungspotentxal V_D überschreitet, und der im entgegengesetzten Fall sein Potential nicht verändert.

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Wenn das Eingangssignal also einen bestimmten Schwellwert überschreitet, erzeugt der zweite Komparator praktisch schrägverzerrungsfreie Telegraphiesignale; unterhalb dieses Schwellwerts läßt das Eingangssignal den Ausgang des zweiten !Comparators auf konstantem Pegel.

Darüber hinaus sieht die Erfindung zur galvanischen Isolierung der auf der Telegraphieleitung fließenden Ströme und der den Signalregenerierungsschaltkreis speisenden Batterie die Verwendung eines Mittels vor, das die Übertragung des unipolaren Ausgangssignals des ersten Verstärkers zum Eingang des zweiten Komparators ohne galvanische Verbindung erreicht.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert .

Die Fig. la, Ib, Ic wurden bereits eingangs beschrieben, um die Definition der Schrägverzerrung zu erläutern.

Fig. 2 zeigt eine Schaltung des erfindungsgemäßen Geräts.

Die Fig. 3a, 3b, 3c stellen die durch die Vorrichtung aus Fig.2 erzielten Signale dar.

Gemäß Fig. 2 trifft das Telegraphiesignal, beispiels^· weise mit den Stromstufen + I, von einer Telegraphieleitung (hier nicht dargestellt) auf Klemmen a, b ein, zwischen denen es einen Potentialunterschied ve hervorruft. Diese Spannung mit der Amplitude +Ve, die abwechselnd in Übereinstimmung mit den beiden Polungen des Stroms I diese beiden Polungen einnimmt, wird in einem Speiseteil 1, der beispielsweise einen Brücken-

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gleichrichter mit vier Dioden d und einen Glättungskondensator C enthält und eine Gleichspannung U mit konstanter Polung und einer Amplitude liefert, die proportional zur Amplitude Ve des EingangssignaIs ve ist, gleichgerichtet. Diese Gleichspannung weist für eine Amplitude Ve des konstanten Eingangssignals eine praktisch konstante Amplitude auf. Die Spannung U dient als Versorgungsspannung eines schwellenabhängigen hochverstärkenden Komparators 4 mit einem Verstärkungsfaktor von beispielsweise rund 10 , der als Amplitudenbegrenzer bei Schwellenpegeln von + £ arbeitet.

Das Signal ve wird zwischen den Vergleichs-Eingangsklemmen des Komparators 4 über Widerstände 2 bzw. 3 angelegt, mit denen die Amplitude Ve, die normalerweise etwa + 20 Volt beträgt, verringert wird. Der Ausgang Sl des Verstärkers 4 mit der Spannung Vl bezogen auf den Minuspol der Speisespannung U ist einerseits mit einer Elektrolumineszenzdiode 6, an die diese Spannung Vl angelegt wird, und andererseits mit einem Widerstand 5 verbunden, der zum Pluspol der Speisespannung U führt.

Die Elektrolumineszenzdiode 6 ist lichtmäßig ohne galvanische Verbindung an einen Fototransistor 7 gekoppelt, der unipolare Signale dem Eingang eines zweiten Komparators 8 zuführt.

Der zweite Komparator 8 wird durch eine hier nicht dargestellte Batterie mit einer Spannung V gespeist. Durch den Fotokoppler (6, 7) wird zwischen der telegraphischen Eingangsleitung und dem Verstärker 4 eine galvanische Trennung erreicht.

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Der Emitter des Fototransistors 7 ist mit dem Minuspol der Speisespannung V, der bei null Volt liegt, verbunden und sein Kollektor ist über einen Widerstand 9, der ihn mit dem Pluspol +V der Leitung verbindet, auf die Spannung V2 gebracht. Der Kollektor des Fototransistors 7 ist zudem an den negativen Eingang des Komparators 8 angeschlossen. Der positive Eingang des Komparators 8 wird auf ein vorbestimmtes Potential V gebracht, das "Entscheidungspotential" heißt; hierzu dient ein Spannungsteiler, der einen festen Widerstand 10 und einen veränderlichen Widerstand 11 aufweist, die zwischen den Betriebspotentialen +V und O liegen.

Am Ausgang S2 des Komparators 8 erhält man eine binäre Spannung V3> die den Wert Null oder +V annehmen kann, je nachdem, ob das Eingangssignal ve einen bestimmten Schwellwert Vo unter- oder überschreitet.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3a, 3b und 3c näher beschrieben.

Fig. 3a zeigt im linken Teil ein normales telegraphisches Eingangssignal A, das einen Schwellwert Vo überschreitet. Es wird durch Überschreiten der Amplitudenbegrenzungspegel + £ ( £ä1 Millivolt) regeneriert.

Der rechte Teil zeigt ein Storsignal A¹ mit einer Amplitude, die unter dem Schwellwert Vo liegt. Es wird ebenfalls bei Überschreiten der Ordinaten + £ in ein Rechtecksignal umgewandelt.

Fig. 3b zeigt die Veränderungen der Spannung V2, die

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jedem der beiden Eingangssignale A und A¹ entsprechen. V_D ist dabei das Entscheidungspotential.

In Bezug auf das Telegraphxesignal nimmt V2 die Form eines regenerierten Rechteckimpulses B ein, der das Entscheidungspotential V überschreitet.

Was das Störsignal betrifft, so nimmt V2 ebenfalls die Form eines Rechteckimpulses B¹ ein, überschreitet jedoch nicht den Entscheidungschwellwert V_.

Fig. 3c zeigt die Veränderungen der Ausgangsspannung V3 am Ausgang S2.

Der Rechteckimpuls B ruft ein Umkippen des Komparators 8 hervor, so daß man am Ausgang S2 das regenerierte Telegraphxesignal C erhält.

Dagegen ruft der Rechteckimpuls B¹ am Ausgang des !Comparators 8 kein Umkippen hervor. Trotz der Amplitudenbegrenzung des Störsignals liefert es kein Signal am Ausgang S2.

Die verschiedenen Vorgänge werden anschließend an Hand eines Zahlenbeispiels durchgespielt.

Bei einem Eingangs-Telegraphiesignal ve mit einem Höchstwert von + 20 Volt für + VE, was einen gängigen Wert darstellt, betrage die Speisespannung U etwa 18 Volt. Der Widerstand 5 hat beispielsweise einen Wert von 2000 0hm.

Der Komparator 4 mit hohem Verstärkungsgrad liefert auf seinem Ausgang Sl ein Signal, das entsprechend dem auf seinen Eingängen eintreffenden Signal ve veränderlich ist. Beim Übergang des Signals ve vom Pegel + £ zum Pegel - £ befindet sich der Ausgang Sl des Verstärkers 4 im Verhältnis zum Minuspol seiner Speisespannung U auf einem Pegel von etwa 0 Volt. Unter

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diesen Bedingungen reicht die Spannung am Ausgang Sl nicht aus, die Diode 6 zu polarisieren : sie leuchtet nicht auf. Solange die Diode 6 kein Licht abgibt, bleibt der Transistor 7 blockiert und das Potential V2 auf dem Wert +V, beispielsweise 12 Volt.

Beim Übergang des Signals ve vom Pegel - £, zum Pegel + E. wird der Ausgang Sl des Verstärkers 4 im Verhältnis zum Minuspol seiner Speisespannung U positiv. Die Spannung am Ausgang Sl stellt sich auf die Schwellspannung der Diode 6, d.h. auf etwa 0,7 Volt ein. In der Diode 6 entsteht ein Strom von — ⁼ 8,65 mA. Bei der von der Elektrolumineszenzdiode 6 bei einem solchen Strom gelieferten Leuchtstärke ist der Fototransistor 7 gerade gesättigt. Die Spannung V2 liegt dann bei etwa 0 Volt.

Nimmt man an, daß das Entscheidungspotential V_n auf 6 Volt festgelegt wurde, so wechselt das Ausgangspotential V3 seinen Wert, beispielsweise von 0 auf +V oder umgekehrt bei jedem Überschreiten des Potentials V_n durch die Spannung V2 in der einen oder anderen Richtung : am Ausgang S2 erhält man die regenerierten Telegraphiesignale.

Man sieht, daß bei dieser Schaltung die Spannung an den Klemmen des Widerstands 5 den Wert des Stroms bestimmt, der sich in der Diode 6 einstellt, wenn diese geeignet polarisiert ist, und der die dem Komparator 8 zugeführte Spannung V2 bestimmt. Diese Spannung an den Klemmen des Widerstands 5 ist mit der Amplitude Ve des Eingangssignals ve veränderlich : sie stellt ein unipolares Signal dar, von dem aus die Regene^ rierung der Telegraphiesignale erfolgt.·

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Angenommen bei dem Eingangssignal ve handelt es sich um ein Störsignal öder ein Rauschen mit dem Höchstwert + 10 Volt. In diesem Fall nimmt die Speisespannung U einen Wert von etwa 8 Volt ein, da ein praktisch konstanter Spannungsabfall von etwa 2 Volt durch den Diodengleichrichterschaltkreis bewirkt wird. Der Höchststrom in der Elektrolumineszenzdiode 6 beträgt dann etwa 3,65 mA. Daraus läßt sich der Spannungsabfall im Widerstand 9 herleiten, der beinahe proportional zum Strom in der Diode 6 variiert und etwa 5 Volt beträgt. Das Potential V2 liegt dann bei 7 Volt. Es ändert sich also zwischen 12 und 7 Volt. Das Entscheidungspotential 6 Volt wird nicht überschritten : die Ausgangsspannung V3 bleibt konstant bei 0 Volt.

Der Schwellwert Vo der Amplitude Ve der Eingangssignale ve, unter dem das Potential V2 nicht mehr das Entscheidungspotential V überschreitet, liegt bei etwa 10 Volt.

Man erreicht einen Schutz gegen Störsignale von mehr als Vo, wenn es sich bei dem auf den Klemmen a, b eintreffenden Rauschen um Impulsrauschen handelt. Denn wenn die Klemmen a, b Impulse von ausreichend geringer Dauer empfangen, ist die von der Gleichrichterbrücke 1 gelieferte Energie klein, so daß der durch die Elektrolumineszenzdiode 6 fließende Strom keine Auslösung hervorrufen kann. Diese Eigenschaft ist vorteilhaft, da bei einer Unterbrechung einer Telegraphieleitung im unterbrochenen Kanal abgeleitete Impulse auftreten können, die auf das Übersprechen mit den anderen Kabelpaaren zurückzuführen sind, in denen ebenfalls Telegraphieströme fließen. Dank der erfindungsgemäßen Vorrichtung haben solche Störungen

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trotz ihrer großen Spitzenamplitude keinerlei Einfluß mehr.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß im Gegensatz zu bestimmten bekannten Anwendungen des Fotokopplers bei der Telegraphieubertragung der Strom, der durch die Elektrolumineszenzdiode fließt, nicht gleich dem Leitungsstrom (gewöhnlich gleich 20 mA) ist, sondern einen wesentlich geringeren Wert (8,65 mA im oben gewählten Beispiel) aufweist. Dies ist vorteilhaft, da die Sendeleistung der Elektrolumxneszenzdioden mit der Zeit abnimmt, und zwar umso schneller, je höher die Stromstärke ist, mit der sie belastet werden.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Im Rahmen der Erfindung sind bestimmte Änderungen möglich. Insbesondere kann die Übertragung des unipolaren Signals ohne galvanische Verbindung zwischen dem ersten Verstärker und dem zweiten Ver stärker mit Hilfe einer bekannten Schaltung erreicht werden, die einen Oszillator enthält, der einen Transformator anregt, dessen Sekundärspule einen Gleichrichterkreis umfaßt. Der Fototransistor kann auch durch ein geeignetes anderes lichtempfindliches Bauelement ersetzt werden (Fotodiode , fotoelektrische Zelle).

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Claims

PATENTANS PRÜCHE

1 -j Schaltungsanordnung zur Regenerierung von Telegraphie Signalen, die einen Eingangskreis umfaßt, der die zu regenerierenden Telegraphiesignale empfängt, ferner einen Ausgangskreis, der einen Komparator mit einem Entscheidungsschwellwert aufweist, um die regenerierten Telegraphiesignale zu liefern, sowie schließlich eine Koppelvorrichtung enthält, mit der der Eingangsschaltkreis mit dem Ausgangsschaltkreis verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsschaltkreis einen die Telegraphiesignale empfangenden schwellenabhängigen Komparator (4) umfaßt, dessen Schwelle bei einem nur wenige Millivolt (+ £) von Null entfernten Pegel liegt und der mit Gleichspannung .(U) versorgt wird, die durch Gleichrichtung der Eingangstelegraphiesignale erhalten wird, und der am Ausgang unter Bezug auf eine Klemme seiner Versorgungsspannung ein unipolares Signal liefert, das von der Amplitude der Telegraphiesignale abhängt und die Koppelvorrichtung steuert.

2 - Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsschaltkreis darüber hinaus einen Widerstand (5) enthält, der in Reihe mit einem zur KoppeIvorrichtung gehörenden Organ (6) zur Übertragung des unipolaren Signals an den beiden Klemmen der Versorgungsgleichspannung (U) liegt, wobei die gemeinsame Verbindung des Widerstands (5) und des Organs (6) mit dem Ausgang des Komparator-Verstärkers (4) verbunden ist.

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3 - Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Komparator des Eingangsschaltkreises um einen hochverstärkenden Diffelentialverstärker handelt, dessen Ausgang über einen Widerstand mit der positiven Klemme seiner Versorgungsspannung und über eine Elektrolumineszenzdiode (6) mit der negativen Klemme seiner Versorgungsspannung verbunden ist, wobei das unipolare Signal den Wert des bei geeigneter Polarisierung in der Elektrolumineszenzdiode fließenden Stroms und somit den Wert des dem Komparator des Ausgangsschaltkreises zugeführten Signals bestimmt.

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