FI100069B - Linjaohjainpiiri - Google Patents

Description

1 100069

Linjaohjainpiiri

Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 5 johdanto-osan mukainen linjaohjainpiiri. Keksinnön mukainen linjaohjainpiiri on tarkoitettu aikaansaamaan halutut signaali- ja impedanssitasot digitaaliselle siirtoyhteydelle.

Sovitettaessa linjaohjainpiirin lähtö siihen kytket-10 tyyn siirtotiehen täytyy linjaohjainpiirin lähdön täyttää useita erilaisia vaatimuksia. Eräs tällainen vaatimus on heijastuksista aiheutuvien häiriöiden pitäminen riittävän pieninä, mikä tarkoittaa sitä, että lähtöportilla on oltava riittävä heijastusvaimennus, jottei lähtevään signaa-15 liin summautuva heijastunut signaali aiheuta mainittavaa vääristymää lähtevään signaaliin.

Kohtuullisen heijastusvaimennuksen (esim. luokkaa 14 dB) omaavien linjaohjainpiirien epäkohtana on kuitenkin niiden suuri tehonkulutus (huono hyötysuhde). Näitä tun-20 nettuja piirejä kuvataan tarkemmin jäljempänä kuvioihin viitaten.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on päästä eroon edellä esitetystä epäkohdasta ja saada aikaan sekä suhteellisen hyvän heijastusvaimennuksen että alhaisen 25 tehonkulutuksen omaava linjaohjainpiiri. Tämä saavutetaan keksinnön mukaisella linjaohjainpiirillä, jolle on tunnusomaista se, mitä kuvataan oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaisena ajatuksena on pitää lähtökohtana 30 sinänsä tunnettua, nollatilan sovitusvastuksella varustettua linjaohjainpiiriä ja varustaa se ohjausasteelle *·· vasteellisilla ohjauselimillä, jotka kytkevät nollatilan sovitusvastuksen irti virtapiiristä lähetettävien pulssien ajaksi.

35 Keksinnön mukainen piiri on myös rakenteeltaan 2 100069 yksinkertainen ja ratkaisun lisäetuna on se, että olemassa olevia, transistorikytkimiä käyttäviä ohjausasteita voidaan edelleenkin käyttää hyväksi.

Seuraavassa keksintöä kuvataan tarkemmin viitaten 5 oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, joissa kuvio 1 esittää erästä tunnettua linjaohjainpiiriä, kuvio 2 esittää siirtotieltä päin näkyvää impedanssia ajan funktiona käytettäessä kuvion 1 mukaista linjaohjainpiiriä, 10 kuvio 3 esittää erästä toista tunnettua linjaohjain piiriä, kuvio 4 esittää siirtotieltä päin näkyvää impedanssia ajan funktiona käytettäessä kuvion 3 mukaista linjaohjainpiiriä, 15 kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen linjaohjainpiirin periaatetta, kuvio 6 esittää siirtotieltä päin näkyvää impedanssia ajan funktiona käytettäessä keksinnön mukaista linjaohjainpiiriä, 20 kuvio 7 esittää keksinnön mukaisen linjaohjainpiirin edullista suoritusmuotoa, ja kuvio 8 esittää keksinnön mukaisen linjaohjainpiirin toista edullista suoritusmuotoa.

Kuvio 1 esittää erästä tunnetun tekniikan mukaista 25 linjaohjainpiiriä, jossa ohjausaste 11 syöttää lähtösig-naalin muuntajakytkennän 12 kautta siirtotielle 13, joka on kytketty muuntajan toisiokäämin 12b napoihin. Ohjaus-asteen, jonka kumpikin lähtönäpä on kytketty oman vastuksensa Rl ja vastaavasti R2 kautta vastaavaan ensiökäämin 30 12a napaan, tehtävänä on aikaansaada halutut signaali- ja impedanssitasot kyseistä siirtotietä 13 varten. Ohjausaste käsittää tyypillisesti kaksi transistoria Tri ja Tr2, joista toinen johtaa positiivisen pulssin ja toinen vastaavasti negatiivisen pulssin aikana (vrt. kuvio 3). Muun-35 tajän ensiökäämissä 12a on väliulosotto, joka on kytketty o 3 100069 käyttöj ännitteeseen.

Kuviossa 2 on esitetty siirtotieltä 13 päin näkyvää impedanssia ajan funktiona käytettäessä kuvion 1 mukaista linjaohjainpiiriä. Impedanssikäyrän 21 yläpuolelle on 5 referenssiksi piirretty ohjausasteen 11 syöttämä vastaava lähtösignaali (joka on sinänsä tunnetun HDB3-johtokoo-din mukainen). Siirtotieltä näkyvä impedanssi kohoaa hyvin suureksi (periaatteessa äärettömäksi) niissä aikaväleissä Tl, joissa ohjausaste ei syötä pulsseja muuntajalähtöön. 10 Hyvin suuri "nollatilan" (aikavälit Tl) impedanssi tarkoittaa käytännössä myös hyvin huonoa heijastusvaimennus-ta.

Kuviossa 3 on esitetty toinen tunnettu linjaohjain-piiri, joka vastaa muuten kuvion 1 mukaista kytkentää, 15 mutta nyt on muuntajan ensiökäämin 12a napojen väliin lisätty sovitusvastus Rm. Ohjausasteen 11 transistorit Tri ja Tr2 on tässä kuviossa esitetty niiden toimintaa kuvaavina kytkiminä SI ja S2 (jotka transistorit muodostavat). Kuviossa kumpikin kytkin on aukiasennossa, mikä vastaa 20 edellä mainittua "nollatilaa" (aikavälit Tl).

Kuviossa 4 on esitetty siirtotieltä 13 päin näkyvää impedanssia ajan funktiona käytettäessä kuvion 3 mukaista, sovitusvastuksella varustettua linjaohjainpiiriä. Niissä aikaväleissä Tl, joissa ohjausaste ei syötä pulsseja muun-. 25 tajalähtöön (kytkimet SI ja S2 auki), määräytyy siirtotieltä päin katsottu impedanssi pääasiassa sovitusvastuk-sen Rm mukaan (muuntajan muuntosuhteella redusoituna). Pulssien aikana (jompi kumpi kytkimistä kiinni) määräytyy siirtotieltä päin katsottu impedanssi puolestaan pää-30 asiassa vastusten Rl tai R2 mukaan (muuntajan muuntosuhteella redusoituna). Sopivalla vastusarvojen valinnalla saadaan impedanssikäyrästä 21 melko tasainen.

Kuviossa 3 esitetyn piirin puutteena on kuitenkin sen suuri tehonkulutus (pulssien aikana), mikä johtuu 35 sovitusvastuksen ohjainpiiriin muodostamasta ylimääräises- 4 100069 tä virtatiestä.

Kuviossa 5 on esitetty keksinnön mukainen ratkaisu, joka vastaa muuten kuviossa 3 esitettyä ratkaisua, mutta nyt on sovitusvastukselle Rm kytketty ohjausasteelle 11 5 vasteelliset ohjauselimet, jotka kytkevät sovitusvastuksen irti ohjauspiirin lähettämien pulssien ajaksi. Ohjauselimet käsittävät kuvion esimerkissä erillisen ohjauspiirin 51, jonka kumpikin sisäänmeno on kytketty ohjausasteen 11 vastaavaan ulostulonapaan ja jonka ulostulo on kytketty 10 releelle 52. Rele ohjaa sovitusvastuksen Rm toisen navan ja ensiökäämin 12a toisen navan väliin sovitettua kytkintä 53 siten, että sovitusvastus kytkeytyy irti virtapiiristä ohjauspiirin 11 lähettäessä pulsseja (kytkimen SI tai S2 sulkeutuessa). Kytkemällä sovitusvastus irti virtapiiristä 15 saadaan linjaohjainpiirin tehonkulutus pysymään alhaisena myös pulssien aikana. Samalla saadaan kuitenkin myös piirin heijastusvaimennus hyväksi.

Kuviossa 6 on esitetty siirtotieltä 13 päin näkyvää impedanssia ajan funktiona, kun käytetään keksinnön mu-20 kaista ratkaisua. Kun ohjausaste ei syötä pulsseja, määräytyy impedanssi edellä kuvattuun tapaan sovitusvastuksen avulla. Kun ohjausaste syöttää pulsseja, kytkeytyy sovitusvastus irti virtapiiristä, jolloin impedanssi määräytyy lähtövastuksien Rl tai R2 mukaan. Vastukset voidaan valita 25 siten, että linjaimpedanssi pysyy koko ajan samana, pieniä kytkennän aikaisia piikkejä 61 lukuunottamatta. Kuvioon 6 on merkitty ne vastukset, jotka kulloinkin määräävät linjaohjainpiirin impedanssin. Pulssien aikana hoidetaan sovitus vastuksilla Rl (positiivinen pulssi) ja R2 (nega-30 tiivinen pulssi) ja pulssien välillä (aikavälit Tl) sovi-tusvastuksella Rm.

- Kuviossa 7 on esitetty kuviossa 5 esitetyn periaat teellisen ratkaisun edullinen toteutusmuoto, joka sopii paremmin käytännössä esiintyville toimintataajuuksille. 35 Ohjauspiiri muodostuu tässä tapauksessa JA-portista 71 ja

II

5 100069 sovitusvastusta ohjaavan kytkimen muodostaa tässä tapauksessa FET-transistori 72, jonka hilalle JA-portin ulostulo on kytketty. Ohjausaste 11 on edelleen kuvioissa 1 ja 3 esitetyn kaltainen. Keksinnön eräs lisäetu onkin se, että 5 siinä voidaan käyttää hyväksi olemassaolevaa, tunnettua ohjausastetta. "Nollatilassa" ohjausasteen transistorit ovat johtamattomassa tilassa ja niiden yli vaikuttaa jännite (+ 5 V). Kun kummankin transistorin yli vaikuttaa em. jännite, muuttuu JA-portin lähtöjännite loogiseksi 10 ykköstasoksi. Tällöin saa transistori 72 ohjauksen, jolloin se alkaa johtaa kytkien sovitusvastuksen virtapiiriin. Kun ohjausasteen toinen transistori johtaa (pulssien aikana), muuttuu JA-portin lähtöjännite loogiseksi nolla-tasoksi ja transistori 72 kytkee sovitusvastuksen irti 15 virtapiiristä.

Edellä kuvattu JA-portti voidaan toteuttaa monin tavoin, esim. diodi-vastus-logiikalla (vrt. kuvio 8), tra-sistoreilla, operaatiovahvistimilla tai valmiilla logiiik-kapiireillä. Kytkentäosa (kytkin 72) voidaan puolestaan 20 toteuttaa joko FETeillä tai bipolaaritransistoreilla.

Kuviossa 8 on esitetty käytännön ratkaisu, jossa JA-portti on toteutettu sinänsä tunnetusti diodeilla Dl ja D2 sekä vastuksella R3. (Diodien anodien ja vastuksen R3 toisen navan muodostama yhteinen napa muodostaa JA-portin 25 ulostulon, kummankin diodin katodi on kytketty ohjausasteen vastaavaan ulostulonapaan, ja vastuksen R3 toinen pää on kytketty käyttöjännitteeseen). Tällaisen diodi-vastus-ratkaisun etuna on sen nopeus ja yksinkertaisuus. "Nollatilan" sovitusvastuksia (Rml ja Rm2) on tässä 30 tapauksessa kaksi, samoin kuin niitä ohjaavia kytkimiä (Q1 ja Q2). Diodeilla D3 ja D4 lasketaan JA-portilta saatavan ·· ohjaussignaalin tasoa FET-kytkimille Q1 ja Q2 sopivaksi.

Ensiökäämin navan ja vastaavan sovitusvastuksen väliin sovitetut kondensaattorit Cl ja C2 estävät tasavirran 35 kulun "nollatilan" sovituspiirin kautta. Kuviossa 8 esite- 6 100069 tyn ratkaisun etuna on se, että sen avulla voidaan varmemmin taata kytkintransistorien Q1 ja Q2 ohjautuminen johtavaksi '•nollatilassa" (FETtien nielu ja lähde ovat eri potentiaaleissa).

5 Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella edellä ja oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Niinpä voi alan 10 ammattimies muunnella esim. ohjauselimien yksityiskohtaisempaa kytkentää poikkeamatta silti keksinnön piiristä.

tt

Claims (5)

100069

1. Linjaohjainpiiri, joka käsittää ohjausasteen (11) 5 ja ensiö- ja toisiokäämeillä (12a, 12b) varustetun muuntajan siten, että ohjausasteen (11) lähtönavat on kytketty muuntajan ensiökäämin (12a) napoihin ja muuntajan toi-siokäämin (12b) navat on kytketty siirtotielle (13), jonka linjaohjainpiirin ensiökäämin napoihin on kytketty ainakin 10 yksi sovitusvastus (Rm), tunnettu siitä, että se käsittää mainitulle ainakin yhdelle sovitusvastukselle kytketyt ja ohjausasteen (11) ulostulosignaalille vasteel-liset ohjauselimet (51-53; 71, 72; 81, Ql, Q2) sovitusvas-tuksen (Rm; Rml, Rm2) kytkemiseksi irti ohjausasteen 15 lähettämien pulssien ajaksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen linjaohjainpiiri, tunnettu siitä, että ohjauselimet käsittävät JA-portin (71; 81), jonka kumpikin sisäänmeno on kytketty ohjausasteen vastaavaan ulostulonapaan.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen linjaohjainpiiri, tunnettu siitä, että JA-portti on toteutettu diodi-vastus-logiikalla (Dl, D2, R3).

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen linjaohjainpiiri, tunnettu siitä, että ohjauselimet käsittävät 25 sovitusvastuksen toiseen napaan kytketyn transistorikytki- men (72; Ql, Q2), jota JA-portti (71; 81) ohjaa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen linjaohjainpiiri, tunnettu siitä, että sovitusvastuksia on kaksi (Rml, Rm2) siten, että kumpikin kytkee ensiökäämin (12a) 30 vastaavan navan maahan mainitun transistorikytkimen (Ql vast. Q2) kautta. 100069