DE2608104C3 - Transmission interface for clock signals - Google Patents
Transmission interface for clock signalsInfo
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Description
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3030th
und daß dabei Ud die Kniespannung der Diode, Ti die Taktperiock. und τ die Dauer des Taktimpulses ist.and that Ud is the knee voltage of the diode, Ti the clock period. and τ is the duration of the clock pulse.
2. Sendeschnittstellen-Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Primär· oder der Sekundärwicklung des Übertragers (Tr) em erster Kondensator parallel geschaltet ist.2. Transmission interface arrangement according to claim 1, characterized in that the primary or the secondary winding of the transformer (Tr) is connected in parallel with a first capacitor.
3. Sendeschnittstellen-Anordnung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kondensator so gewählt ist, daß sich in Verbindung mit dem Übertrager ein Resonanzkreis für die Grundwelle des zu übertragenden Taktsignals ergibt.3. transmission interface arrangement according to claim 2, characterized in that the first Capacitor is chosen so that in connection with the transformer a resonance circuit for the Fundamental wave of the clock signal to be transmitted results.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sendeschnittstellen-Anordnung zur Übertragung von aus Impulsen bestehenden Taktsignalen auf eine Übertragungsleitung mit einem Schalter, der durch die ankommenden Taktsignale gesteuert die Verbindung zwischen einer Stromquelle und einer Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Primärwicklung eines Übertragers schließt und bei der an eine Sekundärwicklung des Übertragers die Übertragungsleitung angeschlossen ist.The invention relates to a transmission interface arrangement for the transmission of pulses existing clock signals on a transmission line with a switch that is activated by the incoming Clock signals control the connection between a power source and a series circuit of a Resistance and a primary winding of a transformer closes and when connected to a secondary winding of the The transmission line is connected.
Zur störsicheren Übertragung von Taktsignalen und zum Schutz des Bedienungspersonals der angeschlossenen Geräte werden erdsymmetrische Leitungen verwendet, die über erdfreie, erdsymmetrische Schnittstellen mit den Geräten verbunden sind; Zur Verhinderung von Störungen, die durch Reflexionen an den Anschlußstellen hervorgerufen werden, muß die Übertragungsleitung an den Enden mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen sein. Zur Erfüllung dieser Forderungen werden in üblicher Weise Übertrager verwendet, deren Übersetzungsverhältnis geeignet gewählt ist. Eine derartige bekannte Sendcschnittstellen-Anordnung für Taktsignale ist in der Fig. I dargestellt. Die Sendeschnittstellen-Anordnung enthält einen Ausgangsübertrager TrO, dessen Primäranschluß über eine Reihenschaltung aus einem gesteuerten Schalter S und einem Widerstand R 0 mit dem Anschluß für die Betriebsspannung UB verbunden ist, Sekundärseitig ist der Übertrager TrO an eine Übertragungsleitung angeschlossen, die durch ihren Wellenwiderstand Z repräsentiert ist.For the interference-free transmission of clock signals and to protect the operating personnel of the connected devices, balanced lines are used which are connected to the units via floating, balanced interfaces; To prevent interference caused by reflections at the connection points, the transmission line must be terminated at the ends with its characteristic impedance. In order to meet these requirements, transformers are used in the usual way, the transmission ratio of which is suitably selected. Such a known transmission interface arrangement for clock signals is shown in FIG. The transmission interface assembly includes an output transformer TrO, the primary terminal S and a resistor R 0 is connected to the terminal for the operating voltage UB via a series arrangement of a controlled switch, the secondary side, the transformer TrO connected to a transmission line, represented by its characteristic impedance Z is.
Der Schalter 5 wird durch den zu übertragenden Takt gesteuert; er schließt die Verbindung zwischen Betriebsspannungsquelle und Übertrager periodisch mit der Taktperiode Ti für die Dauer r. Entsprechend erscheint an den Anschlüssen 2, 2' der Sekundärwicklung des Übertragers TrO ein gleichstromfreies Taktsignal. Durch geeignete Wahl des Widerstandes RQ und des Übersetzungsverhältnisses ü zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung des Übertragers kann die Schaltung während der Schließungsdauer des Schalters S an den als Last fungierenden Wellenwiderstand Z der Übertragungsleitung angepaßt werden. Dadurch ist insgesamt die Anpassung nur während der Schließungsdauer des Schalters S gesichert. Die Sendeschnittstellen-Anordnung nach dem Stande der Technik hat den Nachteil, daß bei geöffnetem Schalter S keine Anpassung vorhanden ist. Dadurch werden Störungen, die während des geöffneten Schalters von der Übertragungsleitung zur Sendeschnittstellen-Anordnung gelangen, von dieser reflektiert und können in deren Empfangsstelle einen Taktimpuls vortäuschen oder bei anderer Phasenlage auch auslöschen.The switch 5 is controlled by the clock to be transmitted; it closes the connection between the operating voltage source and the transformer periodically with the clock period Ti for the duration r. Correspondingly, a DC-free clock signal appears at the connections 2, 2 'of the secondary winding of the transformer TrO. By suitable selection of the resistor RQ and the transformation ratio ü between the primary winding and the secondary winding of the transformer, the circuit can be adapted to the characteristic impedance Z of the transmission line, which acts as a load, while the switch S is closed. As a result, the adaptation is only secured during the period when the switch S is closed. The transmission interface arrangement according to the prior art has the disadvantage that there is no adaptation when the switch S is open. As a result, disturbances that get from the transmission line to the transmission interface arrangement while the switch is open are reflected by the latter and can simulate a clock pulse in its receiving point or even cancel it in the case of a different phase position.
Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, eine Sendeschnittstellen-Anordnung der eingangs erwähnten Art anzugeben, die auch in den Pausen zwischen der Übertragung der einzelnen Taktimpulse an die angeschlossene Übertragungsleitung angepaßt ist.The object of the invention is therefore to provide a transmission interface arrangement of the type mentioned at the beginning Type to be specified, also in the pauses between the transmission of the individual clock pulses to the connected Transmission line is adapted.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Reihenschaltung aus dem Widerstand und der Primärwicklung des Übertragers eine für den Speisestrom in Sperrichtung gepolte Diode j/?rallel geschaltet ist und daß das Produkt aus dem Widerstandswert des ersten Widerstandes und dem Quadrat des Übersetzungsverhältnisses ü, das der Quotient aus der Windungszahl der Primärwicklung und der Windungszahl der Sekundärwicklung ist, wenigstens annähernd gleich dem Wellenwiderstand der sekundärseitig angeschlossenen Übertragungsleitung ist und daß die Betriebsspannung t/ßso groß gewählt ist, daßAccording to the invention, the object is achieved in that the series circuit of the resistor and the primary winding of the transformer j a poled for the supply current in the blocking diode /? Is connected rallel and that the product of the resistance value of the first resistor and the square ü of the speed ratio, the is the quotient of the number of turns of the primary winding and the number of turns of the secondary winding, is at least approximately equal to the wave resistance of the transmission line connected on the secondary side and that the operating voltage t / ß is selected so high that
M) um' daß dabei Un die Kniespannung der Diode, Tt die Taktperiode und r die Dauer des Taktimpulses ist. M) around ' that Un is the knee voltage of the diode, Tt is the clock period and r is the duration of the clock pulse.
Die Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Sendeschnittstelle bestehen darin, daß die vorerwähnten Forderungen mit relativ wenig Aufwand erfüllt werden konnten und daß außerdem eine universelle Einsetzbarkeit in einem weiten Frequenzbereich gewährleistet ist.The main advantages of the transmission interface according to the invention are that the aforementioned Requirements could be met with relatively little effort and that, in addition, universal applicability is guaranteed in a wide frequency range.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß eine Anpassung auch bei geöffnetem Schalter möglich ist, sofern der aus der Primärwicklung des Übertragers und dem vorgeschalteten Widerstand bestehende Primärstromkreis durch einen anderen Schalter geschlossen ist.The invention is based on the knowledge that an adaptation is possible even when the switch is open is, provided that it consists of the primary winding of the transformer and the upstream resistor Primary circuit is closed by another switch.
Beim Schalten von Transistoren mit induktiver Last können durch sogenannte Überschwinger Verfälschungen der zu schaltenden Rechteckimpulse auftreten. ZurWhen switching transistors with inductive loads, so-called overshoots can lead to falsifications of the square-wave pulses to be switched occur. To the
Vermeidung dieser Überschwinger bei einer erfindungsgemäßen Sendeschnitisiellen-Anordnung ist es zweckmüßig, daß der Primär- oder der Sekundärwicklung des Übertragers ein erster Kondensator parallel geschaltet ist.Avoidance of this overshoot in an inventive It is advisable to that the primary or the secondary winding of the transformer has a first capacitor connected in parallel is.
Eine weitere Variante der Erfindung ergibt sich dadurch, daß der erste Kondensator so gewählt ist, daß sich in Verbindung mit dem Übertrager ein Resonanzkreis für die Grundwelle des zu übertragenden Taktsignals ergibt. Bei dieser Anordnung ergibt sich ein sinusförmiger Takt.Another variant of the invention results from the fact that the first capacitor is chosen so that In connection with the transmitter a resonance circuit for the fundamental wave of the to be transmitted Clock signal results. This arrangement results in a sinusoidal cycle.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigtThe invention is to be described in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing explained. In the drawing shows
F i g. 1 eine Sendeschnittstellen-Anordnung nach dem Stande der Technik,F i g. 1 shows a transmission interface arrangement according to State of the art,
F i g. 2 das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Sendeschnittstellen-Anordnung,F i g. 2 shows the basic circuit diagram of a transmission interface arrangement according to the invention,
Fig.3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sendeschnittstellen-Anordnung,3 shows an embodiment of the invention Transmission interface arrangement,
Fig.4 ein weiteres Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Sendeschnittsteüen-Anordnung zur Erläuterung deren Funktion und4 shows a further basic circuit diagram of the inventive Send interface arrangement for explanation their function and
Fig.5 Impulspläne für die Eingangs- und Ausgangsspannung und dem Eingangsstrom.Fig. 5 Pulse plans for the input and output voltage and the input current.
Die Fig. 1 ist bei der Besprechung des Standes der Technik bereits näher erläutert worden, so daß an dieser Stelle nicht weiter darauf eingegangen wird.Fig. 1 has already been explained in more detail in the discussion of the prior art, so that at this This is not discussed further.
Das Prinzipschaltbild entsprechend der F i g. 2 enthält wie die Anordnung nach dem Stande der Technik eine Betriebsspannungsquelle Ub, einen gesteuerten Schalter 5 und in Reihe mit diesem einen ersten Widerstand R 1 und die Primärwicklung des Übertragers Tr 1, außerdem ist an die Sekundärwicklung dieses Übertragers die durch den Wellenwiderstand Z repräsentierte Übertragungsleitung angeschlossen. Zusätzlich enthält die Sendeschnittstellen-Anordnung nach der Fig. 2 eine erste Diode D1, die der Reihenschaltung aus dem ersten Widerstand R 1 und der Primärwicklung des Übertragers parallel geschaltet ist. Widerstand R1 und Übersetzungsverhältnis ϋ zwischen Primär- und Sekundärwicklung des Übertragers sind wie beim Stande der Technik so gewählt, daß sich bei geschlossenem Schalter Anpassung an den Wellenwiderstand Z der Übertragungsleitung ergibt. Bei geschlossenem Schalter ist die Diode D1 nicht wirksam, da sie für die Betriebsspannung Ub in Sperrichtung gepolt ist. Bei geöffnetem Schalter 5 ergibt sich durch den Abbau des Magnetfeldes im Übertrager Tr ί ein entgegengesetzt zum ursprünglichen gerichteten Strom, für den die Diode D1 in Durchlaßrichtung gepolt ist, so daß auch in diesem Falle der Primärstromkreis des Übertragers geschlossen ist und sich Anpassung ergibt. Der Durchlaßwiderstand der Diode ist wegen seiner Kleinheit im Vergleich zum Widerstand R1 zu vernachlässigen, so daß die Anpassung praktisch erhalten bleibt.The basic circuit diagram according to FIG. 2, like the arrangement according to the prior art, contains an operating voltage source Ub, a controlled switch 5 and, in series with this, a first resistor R 1 and the primary winding of the transformer Tr 1; the transmission line represented by the characteristic impedance Z is also connected to the secondary winding of this transformer connected. In addition, the transmission interface arrangement according to FIG. 2 contains a first diode D 1, which is connected in parallel to the series circuit comprising the first resistor R 1 and the primary winding of the transformer. Resistance R 1 and transformation ratio ϋ between the primary and secondary winding of the transformer are selected, as in the prior art, so that when the switch is closed, there is an adaptation to the characteristic impedance Z of the transmission line. When the switch is closed, the diode D 1 is not effective because it is polarized in the reverse direction for the operating voltage Ub. When the switch 5 is open, the reduction of the magnetic field in the transformer Tr ί results in an opposing current to the original direction, for which the diode D 1 is polarized in the forward direction, so that in this case too the primary circuit of the transformer is closed and there is adaptation. The forward resistance of the diode is negligible because of its small size compared to the resistance R 1, so that the adaptation is practically retained.
Das Ausführungsbeispiel entsprechend der Fig. 3 enthält als gesteuerten Schalter 5 entsprechend der F i g. 2 einen npn-Transisior T, außerdem enthält die Schaltung nach der Fig. 3 zusätzlich einen zweiten Widerstand R 12, der zwischen den Signaieingang .SV und dem Basisanschluß des npn-Transistors 7"geschalieiThe embodiment according to FIG. 3 contains the controlled switch 5 according to FIG. 2 an npn transistor T, and the circuit according to FIG. 3 also contains a second resistor R 12, which is connected between the signal input .SV and the base terminal of the npn transistor 7 "
ί ist und einen ersten Kondensator Cl. der der Beseitigung der bereits erwähnten Überschwinger dient. Für die praktische Ausführung wurde ein Transistor des Typs BSY 62A und eine Diode des Typs BAW 75 gewählt, der erste Widerstand R II hat einenί and a first capacitor Cl. which serves to eliminate the overshoots already mentioned. For the practical implementation a transistor of the type BSY 62A and a diode of the type BAW 75 were chosen, the first resistor R II has one
in Widerstandswert von 910 Ohm, während der Widerstandswert des zweiten Widerstandes R12 bei 3,3 k Ohm lag und der Wellenwiderstand Z 130 Ohm betrug. Als Betriebsspannung wurde eine Spannung von 5 V gewählt, die Windungszahl der Primärwicklung desin resistance value of 910 ohms, while the resistance value of the second resistor R 12 was 3.3 k ohms and the characteristic impedance Z was 130 ohms. A voltage of 5 V was selected as the operating voltage, the number of turns of the primary winding of the
Übertragers TR 1 betrug 325 Windungen während die Sekundärwicklung 130 Windungen umfaßte. Der Kondensator C 1 wurde zu etwa 400 pF gewählt. Mit einer Sendeschniiistellen-Anordnung der beschriebenen Art konnte neben der Übertragung eines 8-k-Hz-Taktes auch ein 64-k-Hz-Takt übertragen werden. Bei einer weiteren Ausführungsform wurde der kondensator Cl abgleichbar gewählt, außerdem wurden die Windungszahlen der Wicklungen des Übertragers wesentlich verringert, so daß sich ein Resonanzkreis für die Grundwelle einer Taktschwingung ergab, die bei einer Frequenz von 2048 kHz lag.Transformer TR 1 was 325 turns while the secondary winding comprised 130 turns. Capacitor C 1 was chosen to be about 400 pF. With a transmission interface arrangement of the type described, in addition to the transmission of an 8 k Hz clock, a 64 k Hz clock could also be transmitted. In a further embodiment, the capacitor Cl is selected Tunable, also the number of turns of the windings of the transformer have been substantially reduced, so that a resonant circuit returned to the fundamental wave of a clock oscillation, which was at a frequency of 2048 kHz.
Zur Erläuterung der Funktion der Sendeschnittstellen-Anordnung nach der Fig. 3 ist in der Fig.4 ein Ersatzvierpol dargestellt, an dessen EingangsklemmenTo explain the function of the transmission interface arrangement According to FIG. 3, an equivalent quadrupole is shown in FIG. 4, at its input terminals
jo Sl und 5 Γ die Spannung ii« liegt, sofern der Schalter S geschlossen ist und die Spannung — Ud, wenn der Schalter 5 geöffnet ist. Bei der Spannung Ua handelt es sich um die Kniespannung der Diode D 1. die sich aus dem spannungsabhängigen Durchlaßwiderstand dieser Diode ergibt.jo Sl and 5 Γ the voltage ii «is provided when the switch S is closed and the voltage - Ud when the switch 5 is open. The voltage Ua is the knee voltage of the diode D 1. which results from the voltage-dependent forward resistance of this diode.
An den mit S2 und S2' bezeichneten Sekundärklemmen des als ideal angenommenen Übertragers erscheint ein gleichstromfreies Taktsignal Ui (ι), das im Falle der Anpassung den Hub A DC-free clock signal Ui (ι) appears at the secondary terminals, labeled S2 and S2 ', of the transformer assumed to be ideal
U23S = γ ■ y iUB + L0) U 23 S = γ ■ y iU B + L 0 )
hat. In der F i g. 5 sind übereinander die Verläufe für die Eingangsspannung U\ (t), den Eingangsstrom ,) (t) und die Ausgangsspannung U2 (t) des Ersatzvierpols in den Zeilen 5a und 5i>dargestel!t.Has. In FIG. 5 the curves for the input voltage U \ (t), the input current ,) (t) and the output voltage U 2 (t) of the equivalent quadrupole are shown in lines 5a and 5i.
Die Diode Dl kann den Primärstromkreis desThe diode Dl can be the primary circuit of the
Übertragers bei geöffnetem Schalter 5 nur schließen. wenn der Eingangsstrom t\ (t) in Durchlaßrichtung der Diode D 1 fließt. Bei der gewählten positiven Polarität der Betriebsspannung Ub muß auch der Eingangsstrom /Ί (t)\mmcv positiv sein. Daraus läßt sich die BedingungOnly close the transformer when switch 5 is open. when the input current t \ (t) flows in the forward direction of the diode D 1. With the selected positive polarity of the operating voltage Ub , the input current / Ί (t) \ mmcv must also be positive. From this the condition
UB U B
uD (1IL - «) u D (1IL - «)
ableiten, die für die Funklionsfähigkeit der Schaltung erfüllt sein muß.derive that for the functionality of the circuit must be fulfilled.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (1)
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