DE9217200U1

DE9217200U1 - Bidirektionaler Verstärker

Info

Publication number: DE9217200U1
Application number: DE9217200U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2002-12-17

Description

• &diams; · ·

Siemens Aktiengesellschaft

Bidirektionaler Verstärker
5

Die Erfindung betrifft einen bidirektionalen Verstärker für binäre Signale gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bidirektionale Verstärker dienen dazu, Signale zu verstärken, die auf einer Zweidrahtleitung in beiden Richtungen übertragen werden. Aus der Zeitschrift "Electronic Design", Mai 1989, Seiten 1-368 bis 372 ist ein solcher Verstärker bekannt. In jedem der beiden durch die Aufteilung des Signalweges entstandenen Signalzweige befindet sich ein steuerbarer Verstärker, der von einer umfangreichen Logik gesteuert wird, welche die Richtung der Signalübertragung feststellt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bidirektionalen Verstärker mit im Vergleich zum bekannten geringen Aufwand zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Der Signalweg wird somit, wie bekannt, in zwei Signalzweige für die beiden Übertragungsrichtungen aufgeteilt. Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, in einen Signalzweig, der im Ruhezustand, wenn kein Signal übertragen wird, freigegeben wird, ein Halbleiterelement zu schalten, das die Signale in der einen Richtung durchläßt, Signale der anderen Richtung sperrt. Durch Vergleich der Signalpegel zu beiden Seiten des Halbleiterelementes kann die Richtung der Signalübertragung festgestellt und der entsprechende Signalzweig freigegeben werden.

02 01

GR 92 G 4465 DE

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.

Ein Rechner, z. B. ein Personalcomputer PC, weist einen Anschluß A auf, über den in bekannter Weise binäre Signale ausgegeben und empfangen werden. Für den Empfang von Signalen ist der Ausgang A hochohmig geschaltet. Die Ausgabe von Signalen erfolgt mit einer sogenannten Open-Collector-Schaltung, deren Ausgang für den einen Signalzustand des binären Signals hochohmig, für den anderen niederohmig ist. Im Ausführungsbeispiel ist der eine Signalzustand log. "1" durch einen hochohmigen Signalpegel von etwa +5 V, der andere Zustand log. "0" durch einen niederohmigen Signalpegel von etwa 0 V bestimmt.

An solche Ausgänge, die im allgemeinen mehrfach vorhanden sind, werden periphere Geräte, z. B. eine Tastatur, angeschlossen. Die maximale Leitungslänge ist auf wenige Meter begrenzt. Soll das periphere Gerät weiter, z. B. 100 oder mehr Meter, entfernt aufgestellt werden, ist eine Verstärkung der Signale notwendig. Im Ausführungsbeispiel ist das periphere Gerät an eine Zweidraht-Leitung LT angeschlossen, über welche die Signale gegenphasig übertragen werden. Zwischen diese Leitung und den Rechner PC ist ein bidirektionaler Verstärker geschaltet, der im wesentlichen aus einem Empfangsverstärker Vl, einem Gegentakt-Sendeverstärker V2, einem Logikglied NOR und einer Diode D besteht. Der Ausgang des Verstärkers Vl und der Anschluß A des Rechners PC liegen jeweils über einen Widerstand Rl, R2 an der positiven Versorgungsspannung. Anstelle der Diode kann auch ein nichtinvertierender Verstärker oder ein anderes Halbleiterelement eingesetzt werden, das Signale nur in

02 02

GR 92 G 4465 DE

Richtung vom Empfangsverstärker Vl zum Rechner PC und nicht in Gegenrichtung überträgt. Die Verbindung zwischen dem bidirektionalen Verstärker und dem Rechner ist im Prinzip eine zweite Zweidraht-Leitung, die allerdings, vor allem, wenn der bidirektionale Verstärker in demselben Gehäuse wie der Rechner untergebracht ist, sehr kurz sein kann.

Im Ruhezustand, wenn keine Signale auf der Leitung LT übertragen werden, ist der Ausgang A des Rechners PC hochohmig, der Logikschaltung NOR, die ein NOR-Glied mit einem invertierenden Eingang ist, wird daher "1"-Signal zugeführt, so daß dessen Ausgangssignal "0" ist, welches den Verstärker Vl freigibt. Dessen Eingangssignal ist gleich dem Spannungsabfall an einem Widerstand R5, der Bestandteil eines Spannungsteilers R4, R5, R6 ist. Ein von der Leitung LT eintreffendes Nullsignal wird vom Verstärker Vl weitergeleitet und gelangt über die Diode D an den Anschluß A des Rechners PC. "!"-Signal auf der Leitung LT führt zu "1"-Signal am Ausgang des Verstärkers Vl und ferner am Anschluß A des Rechners. Gibt der Rechner "O"-Signal ab, während gleichzeitig der Ausgang des Verstärkers Vl log. "1" ist, wird das Ausgangssignal des Logikgliedes NOR "1", der Verstärker Vl wird gesperrt,

d. h. sein Ausgang ist hochohmig, und der Verstärker V2 wird freigegeben, so daß das vom Rechner PC abgegebene Nullsignal auf die Zweidraht-Leitung LT durchgeschaltet wird. Gibt der Rechner "1"-Signal ab, erscheint auch auf der Leitung LT "1"-Signal. Es wird daher eine Folge von binären Signalen, die vom Rechner über den Ausgang A abgegeben werden, unverändert auf die Leitung LT geschaltet.

Im Falle, daß die Verstärker Vl, V2 nicht exakt gleichzeitig vom aktiven in den gesperrten Zustand und umgekehrt geschaltet werden, insbesondere, wenn der Verstärker Vl bezüglich des Verstärkers V2 verzögert umgeschaltet wird,

02 03

GR 92 G 4465 DE . ,

• · &igr;

• *

besteht die Gefahr, daß zumindest kurzzeitig eine Rückkopplung besteht. Um dies zu vermeiden, ist der Ausgang des Verstärkers Vl mit einem Kondensator C eines Verzögerungsgliedes belastet. Statt dessen oder zusätzlich könnte auch ein Verzögerungsglied in die Steuerleitung des Verstärkers Vl geschaltet werden. Der Kondensator C verhindert auch Störungen, die dadurch entstehen können, daß beim Senden des Verstärkers V2 Reflexionen in der Zweidraht-Leitung LT oder an deren Ende auftreten, vom Verstärker Vl übertragen werden und vom Logikglied NOR als empfangene Signale ausgewertet werden. Auch die Störungen der Peaks, die beim Wechsel von log. "0" nach log. "1" am Ausgang des Verstärkers V2 auftreten können, weil der Verstärker beim Signalwechsel noch aktiv geschaltet ist, können mit dem Kondensator C beseitigt werden. Am anderen Ende der Leitung LT kann ein entsprechender bidirektionaler Verstärker dem peripheren Gerät vorgeschaltet sein, das ebenfalls keinen Anschluß für bidirektionale Signale aufweist.

02 04

Claims

GR 92 G 4465 DE t&ldquor; .. Schutzansprüche

1. Bidirektionaler Verstärker für binäre Signale

- mit einem steuerbaren Sendeverstärker (V2), an dessen

Ausgang eine erste Zweidraht-Leitung (LT) angeschlossen ist,

- mit einem an die erste Zweidrahtleitung (LT) angeschlossenen Empfangsverstärker (Vl),

- mit einem Halbleiterelement (D), das zwischen den Ausgang des Empfangsverstärkers (Vl) und eine zweite Zweidrahtleitung derart geschaltet ist, daß die Signale vom Empfangsverstärker (Vl) zur zweiten Zweidraht-Leitung durchgeschaltet werden,

- mit einer Logikschaltung (NOR), welche die Signalpegel zu beiden Seiten des Halbleiterelementes (D) miteinander vergleicht und aufgrund des Vergleichs den Sendeverstärker (V2) oder den Empfangsverstärker (Vl) derart freigibt, daß von der ersten Zweidraht-Leitung (LT) kommende Signale zur zweiten Zweidraht-Leitung und von der zweiten Zweidraht-Leitung kommende Signale zur ersten (LT) durchgeschaltet werden.

2. Bidirektionaler Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das HaIb- leiterelement ein Verstärker ist.

3. Bidirektionaler Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement eine Diode (D) ist.

4. Bidirektionaler Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der zweiten Zweidraht-Leitung kommenden Signale von einem Verstärker in Open-Collector-Schaltung erzeugt sind, wobei die "low-Signale" niederohmig sind und die Anode der Diode (D) an die zweite Zweidraht-Leitung und die Kathode an den Empfangsverstärker (Vl) angeschlossen ist.

03 01

GR 92 G 4465 DE

5. Bidirektionaler Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei niederohmigem log. "O"-Signal

- im Falle, daß zu beiden Seiten des Halbleiterelementes log. "1"-Signal oder log. "O"-Signal ist, der Empfangsverstärker (Vl) freigegeben ist und

- daß im Falle, daß auf der zweiten Zweidraht-Leitung ¹¹O"-Signal und am Ausgang des Empfangsverstärkers "1"-Signal ist, der Sendeverstärker (V2) freigegeben ist.

6. Bidirektionaler Verstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung ein NOR-Glied (NOR) mit einem invertierenden Eingang ist.

7. Bidirektionaler Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Empfangsverstärkers (Vl) mit einem Kondensator (C) belastet ist.

8. Verwendung des bidirektionalen Verstärkers nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Leitungsverstärker, wobei die zweite Zweidraht-Leitung mit einem einen Ein- und Ausgang eines Gerätes bildenden Anschluß (A) verbunden ist und die erste Zweidraht-Leitung (LT) eine übertragungsleitung ist und der Ausgang des Gerätes von einem Verstärker in Open-Collector-Schaltung gebildet ist.

9. Verwendung des bidirektionalen Verstärkers nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster bidirektionaler Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zwischen einen Rechner (PC) und eine Übertragungsleitung (LT) und ein zweiter bidirektionaler Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zwischen eine Tastatur und die Übertragungsleitung (LT) geschaltet ist.

03 02

GR 92 G 4465 DE

10. Verwendung des bidirektionalen Verstärkers nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß der erster bidirektionaler Verstärker im Gehäuse des Rechners enthalten ist.

03 03