DE2926857A1 - Schaltungsanordnung zur ermittlung eines fehlerhaften oszillators in einer schleifenschaltung - Google Patents

Description

DB 407/BREV/ ' 1O568/H/GU

Ital. Patentanmeldung
No. 25268 Α/78
Prioritätsdatum: 3.7.1978

Schaltungsanordnung zur Ermittlung eiaes fehlerhaften Oszillators in einer Schleifenschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1»

In modernen Fernmeldesystemen besteht-die Notwendigkeit, einer Redundanz wesentlicher Organe, wie z.B. der Oszillatoren,-die durch stufenweise Frequenzteilung wenigstens teilweise die Takt.-signale des Systems erzeugen. 5!ären deren Ausgangesignale nicht nur in der Frequenz, sondern auch in der Phase korreliert, so würde bei Umschaltung von eines auf äen anderes Ossiilator das gesamte Taktsignalsystem verändert,. was laforaations- and/oder Synchronisationsverluste sowie nebensprechen; Unterbrechungen der Verbindungen usw. verursachen würde. Um dies zu vermeiden, hat man swei Möglichkeiten? Ca) Maa kann alle Oszillatoren iron einem einzigen Vergleichsignal abhängig stachen. Bei Störung eines Oscillators erzeugt der Zugehörige Kontrollkreis ein Alarmsignal, wenn die Differenz der Freguefis und/cder Phase zwischen dem durch den Oscillator erzeugten Signal und dem Vergleichsignal einen festgelegten Grenzwert überschreitet. Dieses Alarmsignal kann u.a. -zur Ausschaltung des fehlerhaften Oszillators verwendet werden, wobei"die angeschlossenen Teilerketten mit einem betriebsfähigen Ossillator verbunden werden.(b) Man kann aber auch die Oszillatoren zu einer

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Schleifenschaltung verbinden und das Ausgangssignal des jeweils vorhergehenden Oszillators als Vergleichsignal benutzen. Ein fehlerhafter Oszillator aktiviert den eigenen Kontrollkreis und in den meisten Störungsfällen auch den Kontrollkreis des in der Schleifenschaltung nachfolgenden Oszillators.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung der vorliegenden Art {gemäß dem obigen Fall b) die . durch den Doppelalarm bedingte Unbestimmtheit zu beseitigen und eine Möglichkeit zur eindeutigen Identifizierung des fehlerhaften Oszillators zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Schaltungsanordnung gelöst.

An einen Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 drei Oszillatoren, die zu einer Schleifenschaltung verbunden sind;

Figur 2 eine bevorzugte Ausführungsform des Frequenzteilers D aus Figur 1.

Die schaltungstechnischen Einzelheiten des Ausführungsbeispiels sind Figur 1 zu entnehmen. Es sind mit 0_A, 0 bzw. 0_c die phasengesteuerten Oszillatoren, mit F , F , F_c die von diesen Oszillatoren erzeugten Signale und mit C , C_ß bzw. Cp die jedem Oszillator zugeordneten Kontrollkreise bezeichnet. Bei normalem Betrieb empfängt jeder Oszillator und die zugehörige Vergleichsschaltung bzw. der Kontrollkreis als Bezugssignal über einen jeweiligen Multiplexer M,, M_ß, M_ das Ausgangssignal des- jeweils vorangehenden Oszillators. Im Betrieb erzeugen die drei Oszillatoren drei zueinander in Phase befindliche. Signale, deren Frequenzwert dem

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Mittelwert der Freischwingungsfrequenzen der drei Oszillatoren entspricht.

Wenn nun beispielsweise infolge einer Störung im Oszillator O_n die Frequenz des Signals F„ den Toleranzgrenzwert überschreitet und dadurch die Kontrollkreise C_ß und (folglich) C^ aktiviviert werden, schalten diese die Multiplexer M_p und M um. Die Oszillatoren 0_ und 0_A und die ihnen zugeordneten Kontrollkreise empfangen dann als Bezugssignale ihre eigenen Ausgangssignale.

Da der Kontrollkreis C_c an seinen beiden Eingängen das gleiche Signal empfängt, schaltet er sich ab und bringt den Multiplexer M_n wieder in den normalen Betriebszustand. Aus dem gleichen Grund wird der Kontrollkreis C nicht aktiviert. Somit bleibt

nur der Kontrollkreis C_ß aktiviert, und zwar solange, wie die Betriebsstörung des Oszillators 0_ andauert. Die beiden anderen Oszillatoren sind hierbei miteinander in einer offenen Kette verbunden^ welcher der Oszillator Op als "Master" arbeitet.

Diese Betriebsweise gilt auch für vier oder mehr in eine Schleife geschaltete Oszillatoren. Wenn jeder Oszillator in der hier beschriebenen Weise ausgebildet ist, kann man bei einer Störung, die die öffnung der Schleife und den Betrieb der Oszillatoren in offener Kette verursacht hat, auch eine eventuelle weitere Störung eindeutig identifizieren. Wenn nämlich eine Störung im "Master"-Oszillator auftritt, wird nur der dem ersten Oszillator der Kette zugeordnete Kontrollkreis aktiviert. Wenn eine Störung im ersten Oszillator auftritt, schalten sich die dem ersten und dem zweiten Oszillator zugeordneten Kontrollkreise ein. Bei einer Störung in jedem anderen Oszillator wird nur der dem betreffenden Oszillator zugeordnete Kontrollkreis aktiviert. In jedem Fall werden die durch die Kontrollkreise erzeugten Alarmsignale in einer an sich bekannten Weise so verarbeitet, daß die

Taktsignalketten umgeschaltet und Alarmsignale erzeugt werden.

In bestinunmten, relativ komplizierten Fernmeldesystemen wie z.B. dem sogenannten "Proteo"-System, das eine Vielzahl von über PCM- oder FDM-Systemen miteinander verbundene ümschaltungs- und/ oder Verarbeitungsorgane umfaßt, wird vorteilhaft als Bezugsfrequenz für die Oszillatoren die Trägerfrequenz des PCM- oder FDM-Systems benutzt. Die hier beschriebene Schaltungsanordnung ermöglicht es, die Frequenz- und Phasenstabilität der Taktsignale auch dann sicherzustellen, wenn aus irgendeinem Grund die genannte Trägerfrequenz ausfällt. Wie aus Figur 1 hervorgeht, wird ein externes Signal ρ mit vorgegebener Fremdfrequenz an einen dritten Eingang des Multiplexers M-, M„ bzw. M gelegt und bei Vorliegen eines Kriteriums rp, das in Zusammenhang mit den Trägerfrequenz-Demodulatorschaltungen des PCM- oder FDM-Systems erzeugt wird, an die Ausgänge des Multiplexers übertragen. Das Kriterium rp verhindert die Umschaltung der Multiplexer durch die Kontrollkreise.

Damit die durch die Oszillatoren 0. usw. erzeugte Frequenz, welche nur von den daraus zu erzeugenden Taktsignalen abhängt, nicht durch- die Fremdfrequenz festgelegt wird, wird in die Rückkopplungsschleife zweckmäßig ein Frequenzteiler D geschaltet. Es sind sowohl integrierte Frequenzteiler-Schaltungen mit festem oder durch externe Steuerung veränderbarem Teilungsverhältnis als auch integrierte Schaltungen mit einer Anzahl (z.B. vier) bistabile Kippschaltungen bekannt und üblich, mit denen verschiedene Teilungsverhältnisse durch entsprechende Verdrahtung erzielt werden können. Da durch die Frequenzteiler D in der Schaltung nach Figur 1 die Frequenz der Oszillatoren 0, usw. von der des externen Signals ρ freigemacht wird, ergibt sich aber eine weitere mögliche Ursache für eine Betriebsstörung des Systems. So könnte die Ansteuerung einer Alarmschaltung sowohl durch eine Störung des Oszillators als auch

durch eine Störung des Frequenzteilers D hervorgerufen werden. Damit dieser Nachteil vermieden wird, enthält der Frequenzteiler D gemäß einer bevorzugten Ausführungsform außer der Teilungskette auch einen Schaltkreis zur Prüfung des Betriebes des Frequenzteilers.

Eine solche Ausführungsform für den Frequenzteiler D ist in Figur 2 dargestellt und soll im folgenden mit Bezug auf die ebenfalls in Figur 2 dargestellten Schwingungsformen erläutert werden. Der dargestellte Frequenzteiler ist ein 10-Frequenzteiler (also eine Schaltung, die die Eingangsfrequenz durch 10 teilt), der in bekannter Weise aus einem 16-Frequenzteiler erhalten wird, weicher vier hintereinandergeschaltete bistabile Kippschaltungen F ...F. enthält, von denen zu der zweiten und der dritten bistabilen Kippschaltung in der dargestellten Weise das Ausgangssignal d der dritten bistabilen Kippschaltung rückgekoppelt wird. Die Arbeitsweise des Frequenzteilers wird durch die dargestellten Schwingungsformen klar, wobei das Signal a die zu zählende Impulsfolge ist und b, c und d die an den Ausgängen der vier bistabilen Kippschaltungen theoretisch erzeugten Signale sind (bei Vernachlässigung der Durchgangszeiten usw.). Die Unterbrechung in einer der bistabilen Kippschaltungen und/ oder des Rückkopplungsweges verursacht eine Änderung der Ausgangsfrequenz und das Ansprechen der Kontrollkreise wie in dem Fall, daß die Störung auf den Oszillator zurückzuführen ist.

Der hier beschriebene Frequenzteiler enthält daher eine fünfte bistabile Kippschaltung F_c, die mit der vierten bistabilen Kippschaltung verbunden ist und an einem Takteingang !"clock") CK das Rückkopplungssignal d empfängt. Bei normalen Betriebszustand folgt das Ausgangssignal f von der Kippschaltung F₅ zeitlich verschoben dem Ausgangssignal e des Frequenzteilers. Bei Auftreten einer Störung nimmt das Signal f einen konstanten Binärwert an. Wenn nämlich eine Unterbrechung in einer der drei ersten Stufen eintritt, schalten die Kippschaltungen F. und F_ nicht

um. Bei Unterbrechung der Rückkopplungsschleife ändert sich das Teilungsverhältnis, aber die Kippschaltung F₅ schaltet nicht um, weil das Signal am Takteingang CK fehlt. Bei Ausfall oder Unterbrechung der Kippschaltung F₅ beibt deren Ausgangssignal auf einem konstanten Binärwert.

Durch die Endstufe in Form der Kippschaltung F₅ ergeben sich wichtige zusätzliche Vorteile. Erstens werden unerwünschte Streukopplungen zwischen der durch den fehlerhaften Teiler erzeugten Frequenz und der Frequenz des darauffolgenden Oszillators vermieden, die ein diskontinuierliches Ansprechen der Kontrollkreise zur Folge hätten und durch die häufige Umschaltung der Teilungsketten von einem auf den anderen Oszillator die Zuverlässigkeit der Taktsignalerzeugung des Systems beeinträchtigen würden. Zweitens ist es durch Festellen eines beständigen Binärwertes am Ausgang der Kippschaltung F₅ {was in an sich bekannter Weise erfolgt) möglich,für die Bedienungsperson die Information "fehlerhafter Teiler" zu erzeuqen, wobei gegebenenfalls die Information "fehlerhafter Oszillator" unterbunden wird.

Die Erläuterungen bezüglich eines 10-Frequenzteilers, der durch Rückkopplung eines vier hintereinander geschaltete bistabile Kippschaltungen enthaltenden Teilers gebildet wird, gelten auch für einen Frequenzteiler mit beliebigem anderem Teilungsverhältnis, wenn ein als Taktsignal an die zusätzliche bistabile Kippschaltung (gemäß Figur 2) zu sendendes Rückkopplungssignal zur Verfügung steht.

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Claims (5)

1. P V T »i N T \ N * V > I .T E I)K. I)IKTKR V. BKZOLI)

   I)IPL. IN(J. WOLF(JAN(J IIKHSLKIf

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   DB 407/BREV/ 10568/H/Gu

   Ital. Patentanmeldung
   No. 25268 A/78
   Prioritätsdatum: 3.7.1978

   SOdIETA¹ ITALIANA TELECOMUNICAZIONI SIEMENS S.p.a. Piazzale Zavattari 12, Mailand / Italien

   PATENTANSPRÜCHE

   1,^; Schaltungsanordnung zur Ermittlung eines fehlerhaften Oszillators in einer eine Mehrzahl von phasengesteuerten Oszillatoren enthaltenden Schleifenschaltung, mit einer Anzahl von Kontrollkreisen, von denen jeder einem der Oszillatoren zugeordnet ist und ein Alarmsignal erzeugt, wenn die Frequenz- und/oder Phasendifferenz zwischen dem durch den Oszillator erzeugten Signal und einem normalerweise durch das Ausgangssignal des jeweils vorangehenden Oszillators gebildeten Bezugssignal einen vorgegebenen Wert überschreitet, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der Ozillatoren (O., O O) unter Steuerung durch das Alarmsignal des Kontrollkreises (C., C , C_c) des in der Schleife jeweils voran-

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   gehenden Oszillators sein Ausgangssignal als das Bezugssignal seinem eigenen Eingang und seinem Kontrollkreis zuführt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Bezugssignal für jeden Oszillator (0_A/ 0_ß, 0_c) und den zugeordneten Kontrollkreis (C_A C_ß,C_c) durch ein externes Signal (p) gebildet wird, wenn ein Kriterium (rp) vorliegt, welches zugleich die Erzeugung des Alarmsignals des Kontrollkreises des in der Schleife vorangehenden Oszillators verhindert.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß in die Rückkopplungsschleife jedes Oszillators (0 , 0,0) ein Frequenzteiler (D) geschaltet ist,

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   der als Teilungsverhältnis das Verhältnis zwischen der durch den Oszillator erzeugten Frequenz (F , F-, F) und der Frequenz des externen Signals (p) hat.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Frequenzteiler (D) einen Schaltkreis zur Prüfung des Frequenzteilerbetriebes enthält, der bei einer Störung ein Signal mit kontinuierlichem Binärwert erzeugt.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Schaltkreis zur Prüfung des Teilerbetriebes eine bistabile Kippschaltung (F₅) enthält, die als Eingangssignal das Ausgangssignal des Frequenzteilers (D) und an einem Takteingang (CK) ein Signal empfängt, welches innerhalb des Frequenzteilers von einer Stufe zu einer vorangehenden Stufe rückgekoppelt wird.

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