DE3525519A1 - TRANSFER SYSTEM - Google Patents

TRANSFER SYSTEM

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DE3525519A1 DE19853525519 DE3525519A DE3525519A1 DE 3525519 A1 DE3525519 A1 DE 3525519A1 DE 19853525519 DE19853525519 DE 19853525519 DE 3525519 A DE3525519 A DE 3525519A DE 3525519 A1 DE3525519 A1 DE 3525519A1
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Airbus Defence and Space GmbH
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Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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Abstract

Transmission system (1) comprising at least one transmitter (2) and one receiver (3), which are connected by means of data lines (4) originating from signal and reference lines or earth lines (4s, 4r). In order to attenuate in a simple manner interference signals inherent in the circuit, which are produced during the transmission of asymmetric signals, for example steeply-rising signals or digital signals, at least one 1:1 transformer (6) with the heighest possible coupling coefficient (K) is inserted in each possible signal communication path between any transmitter (2) and any receiver (3). The primary side (5) of the transformer is connected to the reference line (4r), and the secondary side (7) is connected to the corresponding section of the signal line (4s).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Übertragungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patenanspruches 1.The invention relates to a transmission system according to the preamble of claim 1.

Derartige Übertragungs- bzw. Bussysteme weisen mindestens einen Sender und einen Empfänger auf, die über Datenleitungen aus Signal- und Referenz- bzw. Masseleitungen miteinander verbunden sind. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt darf jeweils nur ein einziger Sender aktiv sein. Derartige Bussysteme werden z. B. in Multiplexsystemen mit hoher Übertragungsrate verwendet, d. h. auch zur Übertragung von unsymmetrischen Signalen, z. B. Puls- oder Digitalsignalen. Die Übertragung von unsymmetrischen Signalen auf einem Bussystem ist besonders störgefährdet, wenn es sich dabei um Signale mit steilen Flanken handelt, z. B. bei Verwendung von Elektronikbausteinen der digitalen Schottky-TTL-Serie. Störsignale werden bei der Übertragung durch Störsignalströme hervorgerufen, falls sie einen Spannungsabfall an den Zuleitungen und Einspeisungspunkten von Sendern und Empfänger erzeugen. Besonders stark sind diese Störsignale wenn es sich bei dem Bussystem um ein Synchronsystem handelt, bei dem gleichzeitig mehrere Elektronikbaugruppen auf eine Taktimpulsflanke hin umgeschaltet und Zuleitungskapazitäten umgeladen werden. Besonders störgefährdet sind hierbei Taktimpulsleitungen und asynchrone Setz- und Rücksetzleitungen. Die Störsignale, die in Form von Nadelimpulsen oder Spikes auftreten, können bei größeren Bussystemen z. B. aus zehn Platinen, Amplituden in der Größenordnung von ein bis zwei Volt erreichen, demnach Pegel, die ein derartiges Bussystem erheblich stören können.Such transmission or bus systems have at least a transmitter and a receiver on the data lines from signal and reference or ground lines with each other are connected. At any point in time only one transmitter should be active. Such bus systems z. B. in multiplex systems with high transmission rate used, d. H. also for the transmission of unbalanced signals, e.g. B. pulse or digital signals. The transmission of unbalanced signals on a bus system is particularly at risk of interference when it comes to Signals with steep edges, z. B. in use of electronic components of the digital Schottky TTL series. Interference signals are generated during transmission by interference signal currents caused in case of a voltage drop the feed lines and feed points of transmitters and Generate receiver. These interference signals are particularly strong if the bus system is a synchronous system, where several electronics modules are used simultaneously switched to a clock pulse edge and supply capacities be reloaded. Are particularly at risk of interference here clock pulse lines and asynchronous set and reset lines. The interference signals in the form of needle impulses or spikes can occur in larger bus systems e.g. B. from ten boards, amplitudes in the order of magnitude of one to two volts, corresponding to levels that a can significantly disrupt such bus system.

Störungen auf unsymmetrischen Leitungen eines Bussystems lassen sich an und für sich durch Verwendung von Koaxialka beln gut unterdrücken, wenn man deren Außenleiter sowohl beim Sender als auch beim Empfänger erdet. Jedoch benötigen diese Kabel bei Hochgeschwindigkeitssystemen eigene Leitungstreiber mit relativ komplizierten Treiberschaltungen, die zusätzlich Leistung verbrauchen. Zudem sind diese Kabel teuer und relativ schwer zu verarbeiten.Interference on unbalanced lines in a bus system can be made in and of itself by using coaxial  suppress well if you have both their outer conductors grounded at the transmitter as well as at the receiver. However need own these cables in high speed systems Line drivers with relatively complicated driver circuits, who consume additional power. They are also Cables expensive and relatively difficult to process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Störsicherheit bei Übertragungssystemen der in Rede stehenden Art mit einfachen Maßnahmen zu erreichen.The invention is based, the interference immunity for transmission systems of the type in question to achieve with simple measures.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patenanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Demgemäß wird bei dem Bussystem in jedem Verbindungsweg zwischen Sender und Empfänger ein Transformator mit relativ hohem, gegen Eins gehenden Kopplungsfaktor geschaltet. Ist zwischen Sender- und Empfängerreferenz eine Störspannung U N meßbar, so mißt man am Empfängereingang eine Spannung U E bezogen auf die Empfängerreferenz, die sich aus dem Sendersignal U S und der Störspannung zusammensetzt. Verbindet man die Massepunkte von Senderreferenz und Empfängerreferenz mit der Primärseite eines 1:1-Transformators, und schaltet man die Sekundärseite in die Signalleitung, so wird der Störanteil um den eingekoppelten Wert, d. h. um den Faktor (l-k) reduziert, wobei k der Kopplungsfaktor des Transformators ist. Verwendet man einen Transformator mit einem hohen Kopplungsgrad, von z. B. besser als 0,9, so wird dadurch die Störung auf 10% des ursprünglichen Wertes herabgesetzt. Das Einschalten eines unbelasteten 1:1-Transformators zwischen Sender und Empfänger ist möglich, weil allgemein die Empfänger eine hohe Eingangsimpedanz in der Größenordnung von einigen Kiloohm aufweisen. Der Grund dafür, daß das Sendesignal nicht beeinflußt wird, liegt darin, daß für das Sendesignal der Transformator wie kurzgeschlossen wirkt, und zwar über die Störspannung U N , und somit keinen Spannungsabfall in der Signalleitung längs der Sekundärseite erzeugt. Wichtig ist, daß der Kopplungsgrad des Transformators möglichst hoch, d. h. gegen Eins gewählt wird. Außerdem sollten die Kopplungsfaktoren aller verwendeten 1:1-Transformatoren in dem Bussystem möglichst gleich sein.This object is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of patent claim 1. Accordingly, in the bus system, a transformer with a relatively high, one-way coupling factor is switched in each connection path between transmitter and receiver. If an interference voltage U N can be measured between the transmitter and receiver reference, then a voltage U E is measured at the receiver input in relation to the receiver reference, which is composed of the transmitter signal U S and the interference voltage. If you connect the ground points of the transmitter reference and receiver reference to the primary side of a 1: 1 transformer, and if you connect the secondary side to the signal line, the interference component is reduced by the injected value, i.e. by the factor ( lk ), where k is the coupling factor of the Transformer. If you use a transformer with a high degree of coupling, e.g. B. better than 0.9, the interference is reduced to 10% of the original value. It is possible to switch on an unloaded 1: 1 transformer between the transmitter and receiver because the receivers generally have a high input impedance of the order of a few kilohms. The reason that the transmission signal is not influenced is that the transformer acts as short-circuited for the transmission signal, specifically via the interference voltage U N , and thus does not generate a voltage drop in the signal line along the secondary side. It is important that the degree of coupling of the transformer is chosen to be as high as possible, ie against one. In addition, the coupling factors of all 1: 1 transformers used in the bus system should be as equal as possible.

Mit der Erfindung wird eine einfache, jedoch sehr effektive Unterdrückung von schaltungsintern erzeugten Störsignalen ermöglicht. Die Erfindung ist vorteilhaft auf schnelle unsymmetrische Bussysteme anwendbar. Durch die Erfindung kann auf eine teure Verdrahtung mit Koaxialkabeln verzichtet werden, vielmehr reicht es aus, die Leitungspaare innerhalb des Übertragungssystems einfach zu verdrillen. Anstelle von teuren aktiven Kabeltreibern mit dementsprechend komplizierten Schaltungen werden gemäß der Erfindung preiswerte, passive 1:1-Transformatoren, z. B. Ferrit-Transformatoren eingesetzt. Außerdem können bei erfindungsgemäßen Übertragungssystemen normale Bausteine, wie Gatter, Flip Flops etc. ohne spezielle Anpassung an das Bussystem als Treiber verwendet werden.With the invention is a simple, but very effective Suppression of interference signals generated within the circuit enables. The invention is advantageous on fast asymmetrical bus systems applicable. By the invention can do without expensive wiring with coaxial cables rather, it is sufficient to place the line pairs inside of the transmission system is easy to twist. Instead of of expensive active cable drivers accordingly complicated circuits according to the invention are inexpensive, passive 1: 1 transformers, e.g. B. ferrite transformers used. In addition, according to the invention Transmission systems normal building blocks, such as gates, flip Flops etc. without special adaptation to the bus system can be used as a driver.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further embodiments of the invention emerge from the subclaims forth.

Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:The invention is in two embodiments based on the Drawing explained in more detail. In the drawing:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Übertragungssystems gemäß der Erfindung mit mehreren Sendern und Empfängers; Figure 1 is a schematic representation of a transmission system according to the invention with a plurality of transmitters and receivers.

Fig. 2 ein weiteres Übertragungssystem gemäß der Erfindung; Fig. 2 shows a further transfer system according to the invention;

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild einer Sender/Empfängerschaltung zur Erläuterung der Erfindung. Fig. 3 is an equivalent circuit diagram of a transmitter / receiver circuit to explain the invention.

In Fig. 3 ist ein Übertragungssystem 1 mit einem Sender 2 und einem Empfänger 3 gezeigt, die über eine Datenleitung 4 miteinander verbunden sind. Die Datenleitung 4 ist ein Leitungspaar aus einer Signalleitung 4 s und einer Referenzleitung 4 r. In die Referenzleitung 4 r ist zwischen den Massepunkten der Senderreferenz Ref-S und der Empfängerreferenz Ref-E eine Primärwicklung 5 eines 1:1-Transformators 6 geschaltet. Die Sekundärwicklung 7 des Transformators 6 liegt in der Signalleitung 4 s.In Fig. 3, a transmission system 1 comprising a transmitter 2 and a receiver 3 is shown, which are interconnected via a data line 4. The data line 4 is a line pair of a signal line 4 s and a reference line 4 r . A primary winding 5 of a 1: 1 transformer 6 is connected in the reference line 4 r between the ground points of the transmitter reference Ref-S and the receiver reference Ref-E . The secondary winding 7 of the transformer 6 lies in the signal line 4 s .

Der Sender 2 überträgt ein Sendesignal U S entsprechend der Spannung zwischen Signal- und Referenzleitung. Der Empfänger 3 empfängt ein Empfangssignal U E . In diesem Falle ist angenommen, daß zusätzlich ein Störsignal U N an der Senderreferenz Ref-S eingespeist wird. Dieses Störsignal wird von der Primärseite des Transformators auf die Sekundärseite entsprechend dem Kopplungsfaktor k des Transformators übertragen. Für das Empfangssignal U E gilt dann:The transmitter 2 transmits a transmission signal U S corresponding to the voltage between the signal and reference lines. The receiver 3 receives a received signal U E. In this case it is assumed that an interference signal U N is additionally fed in at the transmitter reference Ref-S. This interference signal is transmitted from the primary side of the transformer to the secondary side in accordance with the coupling factor k of the transformer. The following then applies to the received signal U E :

Ist der Kopplungsfaktor k des Transformators z. b. 0,9, so wird die Störung auf 10% des ursprünglichen Wertes herabgesetzt. Das Sendesignal U S wird praktisch nicht beeinflußt. da für dieses Signal der Transformator über den im Ersatzschaltbild in Fig. 3 gezeigten Generator U N wie kurzgeschlossen wirkt.If the coupling factor k of the transformer is 0.9, for example, the interference is reduced to 10% of the original value. The transmission signal U S is practically not affected. since for this signal the transformer acts as short-circuited via the generator U N shown in the equivalent circuit in FIG. 3.

In Fig. 1 ist ein Übertragungs- bzw. Bussystem 1′ mit mehreren Sendern 2′ und mehreren Empfänger 3″ gezeigt, die über eine Datenhauptleitung 4′ aus einer Signalleitung 4′ s und einer Referenzleitung 4′ r miteinander verbunden sind. In Fig. 1, a transmission or bus system 1 ' with a plurality of transmitters 2' and a plurality of receivers 3 '' is shown, which are connected via a main data line 4 ' from a signal line 4' s and a reference line 4 ' r .

Für das Übertragungssystem sind jeweils zwei Sender 2′-1, 2′-2 und zwei Empfänger 3′-1, 3′-2 dargestellt. Die Anordnung von Sendern und Empfängern ist beispielhaft.For the transmission system two transmitters 2'-1 , 2'-2 and two receivers 3'-1, 3'-2 are shown. The arrangement of transmitters and receivers is exemplary.

Für die Sender und Empfänger sind die Senderreferenzen Ref-S 1, Ref-S 2 bzw. Empfängerreferenzen Ref-E 1, Ref-E 2 dargestellt. Zwischen den beiden Sendern, dem zweiten Sender und dem ersten Empfänger sowie zwischen den beiden Empfängern ist in die Datenhauptleitung 4′ jeweils ein 1:1-Transformator 6′ in der oben geschilderten Weise eingeschaltet. In jedem beliebigen Übertragungsweg zwischen einem der Sender und einem der Empfänger ist demnach mindestens ein Transformator gelegen, so daß auf diesem Übertragungsweg etwaige Störsignale entsprechend dem Kopplungsfaktor des Transformators unterdrückt werden. In dem Übertragungsweg zwischen dem ersten Sender 2′-1 und dem zweiten Empfänger 3′-2 sind demnach in der Schemazeichnung gemäß Fig. 1 drei Transformatoren 6′ gelegen. Unter der Annahme, daß am Referenzpunkt des ersten Senders oder auch an anderen Referenzpunkten anderer Sender Störsignale erzeugt werden, so empfängt der Empfänger 3′-2 das ungedämpfte Sendesignal und additive Störanteile. Diese Störanteile sind die ursprünglichen Störsignale, die um die Faktoren (l-ki) oder (kj-km) multiplikativ gedämpft sind; i, j und m sind hierbei die Nummern der im Signalweg liegenden Transformatoren. Man sieht, daß eine gute Störsignalunterdrückung erreicht wird, wenn sämtliche Kopplungsfaktoren möglichst gleich sind, d. h. wenn die Differenz zwischen ki und kj klein oder gar Null ist, und wenn zudem alle Transformatoren festgekoppelt sind, d. h. daß der Kopplungsfaktor möglichst nahe an Eins liegt.The transmitter references Ref-S 1 , Ref-S 2 and receiver references Ref-E 1 , Ref-E 2 are shown for the transmitters and receivers. Between the two transmitters, the second transmitter and the first receiver and between the two receivers, a 1: 1 transformer 6 ' is switched on in the main data line 4 ' in the manner described above. Accordingly, at least one transformer is located in any transmission path between one of the transmitters and one of the receivers, so that any interference signals corresponding to the coupling factor of the transformer are suppressed on this transmission path. In the transmission path between the first transmitter 2'-1 and the second receiver 3'-2 accordingly three transformers 6 'are located in the schematic drawing of FIG. 1. Assuming that interference signals are generated at the reference point of the first transmitter or at other reference points of other transmitters, the receiver 3'-2 receives the undamped transmission signal and additive interference components. These interference components are the original interference signals which are multiplicatively damped by the factors ( l-ki ) or ( kj-km ); i, j and m are the numbers of the transformers in the signal path. It can be seen that good interference suppression is achieved if all the coupling factors are as equal as possible, ie if the difference between ki and kj is small or even zero, and if all the transformers are also firmly coupled, that is to say that the coupling factor is as close as possible to one.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bussystemes 1″ dargestellt. Während bei dem Übertragungssystem 1′ gemäß Fig. 1 die Transformatoren 6′ in Serie in der Datenhauptleitung 4′ angeordnet sind, so sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 die 1:1-Transformatoren 6″ in Leitungsabschnitten 8″ angeordnet, die jeweils zwischen Sender 2″ bzw. Empfänger 3″ und Datenhauptleitung 4″ gelegen sind. Die Anordnung der Transformatoren in dieser Weise kann demnach als Parallelanordnung bezeichnet werden. Das von einem beliebigen Sender übertragene und von einem beliebigen Empfänger empfangene Sendesignal durchläuft somit immer die Sekundärwicklungen zweier 1:1-Transformatoren. In der Datenhauptleitung 4″ sind selbst keine Transformatoren angeordnet. Um die Störsicherheit zu erhöhen, sind die Signalleitung 4″ s und die Referenzleitung 4″ r miteinander verdrillt. Die Transformatorwicklungen sollten aus dem gleichen Grund bifilar und möglichst verdrillt ausgeführt werden.In FIG. 2, a further embodiment of a bus system is shown 1 ". While in the transmission system 1 ' according to FIG. 1 the transformers 6' are arranged in series in the main data line 4 ' , in the embodiment according to FIG. 2 the 1: 1 transformers 6 "are arranged in line sections 8" , each between Transmitter 2 ″ or receiver 3 ″ and data main line 4 ″ are located. The arrangement of the transformers in this way can therefore be referred to as a parallel arrangement. The transmission signal transmitted by any transmitter and received by any receiver thus always passes through the secondary windings of two 1: 1 transformers. No transformers themselves are arranged in the main data line 4 ″ . In order to increase interference immunity, the signal line 4 ″ s and the reference line 4 ″ r are twisted together. The transformer windings should be bifilar and twisted if possible for the same reason.

Claims (6)

1. Übertragungssystem mit mindestens einem Sender und einem Empfänger, die über Datenleitungen aus Signal- und Referenz- bzw. Masseleitungen miteinander verbunden sind (Bussystem), wobei zu jedem Zeitpunkt jeweils nur ein einziger Sender aktiv sein darf, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem beliebigen Sender (2) und Empfänger (3) in dem zugehörigen Signalverbindungsweg längs der Datenleitung (4) in der Referenzleitung (4 r) mindestens eine Primärwicklung (5) eines 1:1-Transformators (6) geschaltet ist, daß die Sekundärwicklung (7) des Transformators (6) in dem zugehörigen Abschnitt der Signalleitung (4 s) angeordnet ist, und daß die Kopplungsfaktoren (k) der Transormatoren (6) möglichst groß sind.1. Transmission system with at least one transmitter and one receiver, which are connected to one another via data lines from signal and reference or ground lines (bus system), with only one transmitter being allowed to be active at any time, characterized in that between any one Transmitter ( 2 ) and receiver ( 3 ) in the associated signal connection path along the data line ( 4 ) in the reference line ( 4 r ) at least one primary winding ( 5 ) of a 1: 1 transformer ( 6 ) is connected so that the secondary winding ( 7 ) of the transformer ( 6 ) is arranged in the associated section of the signal line ( 4 s ), and that the coupling factors ( k ) of the transformers ( 6 ) are as large as possible. 2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsfaktoren (k) aller Transformatoren (6) in dem Übertragungssystem (1) möglichst gleich sind.2. Transmission system according to claim 1, characterized in that the coupling factors ( k ) of all transformers ( 6 ) in the transmission system ( 1 ) are as equal as possible. 3. Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformatoren (6′) in die gemeinsame Datenleitung (4′) geschaltet sind. 3. Transmission system according to claim 1 or 2, characterized in that the transformers ( 6 ' ) in the common data line ( 4' ) are connected. 4. Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Sender (2″) und jedem Empfänger (3″) je ein Transformator (6″) zugeordnet ist, die jeweils in einem zur gemeinsamen Datenhauptleitung (4″) führenden Leitungsabschnitt (8″) angeordnet sind.4. Transmission system according to claim 1 or 2, characterized in that each transmitter ( 2 ″ ) and each receiver ( 3 ″ ) is assigned a transformer ( 6 ″ ), each in a line section leading to the common data main line ( 4 ″ ) ( 8 ″ ) are arranged. 5. Übertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenleitung (4) aus Signal- und Referenzleitung (4 s, 4 r) als verdrilltes Leitungspaar ausgebildet ist.5. Transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that the data line ( 4 ) from the signal and reference line ( 4 s , 4 r ) is designed as a twisted pair of lines. 6. Übertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformatoren (6) bifilare und miteinander verdrillte Wicklungen (5, 7) aufweisen.6. Transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that the transformers ( 6 ) have bifilar and twisted windings ( 5, 7 ).
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