DE1166825B - Impulsdetektor zur Anzeige von Impulsfolgen, die aus "Eins"- und "Null"-Impulsen gebildet sind und bei denen jeder Impuls in einem zugeordneten Zeitabschnitt auftritt - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al-36/18

Nummer: 1 166 825

Aktenzeichen: W 30477 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 4. August 1961

Auslegetag: 2. April 1964

In Impuls-Übertragungssystemen besteht eine der wichtigsten Aufgaben in der fehlerfreien Anzeige, ob ein Impuls vorhanden oder nicht vorhanden ist. Eine solche Anzeige ist beispielsweise vor der Impulsregenerierung oder vor vielen Rechenvorgängen bei Digitalrechnern notwendig. Die Fehlerfreiheit ist eine der wichtigsten Anforderungen an einen Impulsregenerator, denn ein Irrtum kann ein fehlerhaftes Impulssignal bei einem Rechenvorgang in einem Digitalrechner ergeben.

Früher wurde das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Impulses im allgemeinen mit Hilfe eines Detektors bestimmt, der einen festen Schwellwert benutzte. Solche Detektoren zeigen einen Impuls oder eine »Eins« an, wenn die Amplitude des Eingangssignals größer ist als der feste Schwellwert, und zeigen an, daß kein Impuls oder eine »Null« vorhanden ist, wenn die Amplitude des Eingangssignals kleiner ist als der feste Schwellwert. Im allgemeinen wurde der Schwellwert auf ungefähr die halbe Amplitude eines idealen Eingangsimpulses eingestellt, und dadurch ist die Möglichkeit für Anzeigefehler gegeben. Beispielsweise kann in Abwesenheit eines Impulses das Rauschen den Schwellwert übersteigen und die Anzeige eines falschen Impulses veranlassen, oder es kann ein vorhandener Impuls auf Grund der Übertragung so verzerrt sein, daß er den Schwellwert nicht übersteigt, und es wird kein Impuls angezeigt.

Ziel der Erfindung ist es daher, die Fehlerfreiheit bei der Anzeige von Impulskodesignalen zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Ansprechschwelle eines Impulsdetektors auf einen von zwei festen Werten eingestellt, je nachdem, ob in der vorhergehenden Impulsperiode das Eingangssignal eine »Eins« oder »Null« war.

Ein besseres Verständnis ergibt sich aus der ins einzelne gehenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen; es zeigt

F i g. 1 zwei Gruppen möglicher Eingangsimpulsübergänge, wenn kein Impuls im ersten Zeitabschnitt vorhanden war,

F i g. 2 zwei Gruppen möglicher Eingangsimpulsübergänge, wenn ein Impuls im ersten Zeitabschnitt vorhanden war,

F i g. 3 die ungünstigsten Fälle der Kurvengruppen nach Fig. 1 und 2,

F i g. 4 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Binärdaten-Impulsdetektors,

F i g. 5 eine typische bipolare Impulskodefolge,

Fig. 6 zwei Gruppen möglicher bipolarer Eingangsimpulsübergänge, wenn eine »Null« im ersten Zeitabschnitt vorhanden war,

Impulsdetektor zur Anzeige von Impulsfolgen, die aus „Eins"- und „NulT'-Impulsen gebildet sind
und bei denen jeder Impuls in einem
zugeordneten Zeitabschnitt auftritt

Anmelder:

Western Electric Company Incorporated,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,

Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Als Erfinder benannt:

Michael Arnold Rappeport, Plainfield, N. J.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 29. August 1960 (52 625)

F i g. 7 zwei Gruppen möglicher bipolarer Eingangsimpulsübergänge, wenn ein negativer Impuls im ersten Zeitabschnitt vorhanden war,
F i g. 8 die ungünstigsten Fälle der Kurvengruppen nach F i g. 6 und 7,

F i g. 9 ein erfindtxngsgemäßes Ausführungsbeispiel eines bipolaren Impulsdetektors.

Wie allgemein bekannt, besteht ein unipolares Impulskodesignal aus einer Folge von Impulsen und »Nullen«, die jeweils einen Zeitabschnitt einnehmen, wobei der Ausdruck »Null« angibt, daß in einem gegebenen Zeitabschnitt kein Impuls vorhanden ist. F i g. 1 stellt den Zustand dar, wenn in einem ersten gegebenen Zeitabschnitt zur Zeit t_n-_v kein Impuls vorhanden ist, und zeigt die zwei Gruppen möglicher Eingangssignalübergänge beim Vorhandensein eines Impulses oder einer Null im nächsten Zeitabschnitt zur Zeit t_n. Die obere Kurvengruppe P₀₁ stellt die möglichen Übergänge dar, wenn ein Impuls im zweiten Zeitabschnitt vorhanden ist. Der Impuls im zweiten Zeitabschnitt kann durch ein Signal gegeben sein, dessen Amplitude verhältnismäßig klein ist, wie durch die stark verzerrte Kurve W₀₁ angegeben, oder auch durch Signale, deren Amplitude größer ist als W₀₁, wie oberhalb der Kurve W₀₁ dargestellt. Da der ungünstigste Wert eines Impulses der ist, der am ehesten zu einer fehlerhaften Anzeige führen kann,

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ist das Signal W₀₁, das durch die Übertragung am meisten beeinträchtigt worden ist und die kleinste Amplitude besitzt, der ungünstigste, mögliche Übergang von einer Null im ersten Zeitabschnitt zur Zeit t_n-i zu einer Eins zur Zeit t_n im zweiten Zeitabschnitt, da dieses Signal am wenigsten in der Lage ist, den Schwellwert zu übersteigen.

Bei einer Null im zweiten Zeitabschnitt führt das Signal der Gruppe P₀₀ am ehesten zu einem fehlerhaften Ergebnis bei der Anzeige, das die größte Amplitude zur Zeit t_n besitzt. In Fig. 1 ist dieses Signal mit W₀₀ bezeichnet, und es ist leicht einzusehen, daß ein Impuls falsch angezeigt wird, wenn die Amplitude das Signal W₀₀ zur Zeit I_n den Schwellwert des Detektors übersteigt.

Die Kurven in Fig. 2 zeigen zwei Gruppen von Eingangssignalübergängen P₁₁ und P₁₀, bei denen das Signal während des ersten Zeitabschnittes eine Eins und während des zweiten Abschnittes entweder eine Eins oder eine Null ist. Entsprechend den obigen ao Erläuterungen ist der ungünstigste Fall zur Anzeige einer Eins während des zweiten Zeitabschnittes das Signal PF₁₁ und der ungünstigste Fall zur Anzeige einer Null das Signal 1-P₁₀:

Bisher wurde der Schwellwert eines Detektors auf einen festen Wert eingestellt, der üblicherweise in der Mitte zwischen dem ungünstigsten Fall zur Anzeige einer Null im zweiten Zeitabschnitt bei einer Eins im ersten Zeitabschnitt und dem ungünstigsten Fall zur Anzeige einer Eins im zweiten Abschnitt bei einer Null im ersten Zeitabschnitt lag. Dieser Wert S ist in Fig. 3 in der Mitte zwischen den Kurven W₁₀ und W₀₁ angegeben. Der Abstand zwischen denKurven W₁₀ und W₀₁ wird »öffnung« genannt und ist mit A bezeichnet. Wenn der Schwellwert bei S festgehalten wird, können Rauschimpulse oder Dämpfungen größer als Aß eine fehlerhafte Anzeige verursachen. Beispielsweise bewirkt ein positiver Rauschimpuls größer als Aß, der zum Signal W₁₀ addiert wird, daß zur Zeit t_n der Schwellwert S¹ überschritten und das Gerät zur fehlerhaften Anzeige eines Datenimpulses zur Zeit t_n veranlaßt wird. In ähnlicher Weise ergibt eine Dämpfung des Signals W₀₁, die Aß übersteigt, eine fehlerhafte Anzeige einer Null.

Erfindungsgemäß wird die »öffnung« oder der Sicherheitsspielraum vergrößert, indem der Schwellwert in einem gegebenen Zeitabschnitt zur Zeit t_n auf einen von zwei Werten in Abhängigkeit davon eingestellt wird, ob eine Eins oder Null im vorhergehenden Zeitabschnitt zur Zeit t_n-\ angezeigt worden ist. Im einzelnen wird der Schwellwert während des zweiten Zeitabschnittes auf einen Wert in der Mitte zwischen dem ungünstigsten Fall zur Anzeige einer Eins und einer Null bei einer Eins im ersten Zeitabschnitt eingestellt. Dieser Schwellwert liegt also in der Mitte zwischen den Kurven W₁₁ und W₁₀ und ist in F i g. 3 mit S₁₀._u und die sich daraus ergebende öffnung mit A₁₀ ^₁₁ bezeichnet. Ein Rauschimpuls muß jetzt

größer sein als A₁₀._u, damit ein falscher Impuls im

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zweiten Zeitabschnitt zur Zeit t_n angezeigt wird, wenn das Eingangssignal den ungünstigsten Fall W₁₀ darstellt. In ähnlicher Weise muß die Dämpfung im Falle der

ungünstigsten Kurve W_n größer sein als ^₁₀-H, damit

eine Null falsch angezeigt wird. Da ^_I0._n größer ist als A, ist ein größerer Sicherheitsspielraum als früher vorhanden.

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65 Wenn eine Null im ersten Zeitabschnitt angezeigt wurde, wird der Schwellwert auf einen Wert in der Mitte zwischen den Kurven für die ungünstigsten Fälle W₀₁ und W₀₀ eingestellt. Der sich ergebende Schwellwert S_m._ol ist in F i g. 3 gezeigt, und die sich ergebende öffnung A_oo-_O1 ist größer als A. Dadurch wird wiederum der Sicherheitsspielraum vergößert. Ein erfindungsgemäßer Impulsdetektor ist in F i g. 4 gezeigt. Das Gerät 10 besteht aus einer kathodengekopp iten Binärschaltung, wobei angenommen wird, daß das Gerät Il einen Kathodenwiderstand darstellt. Die Funktion einer liaihodengekoppelten Binärschaltung ist allgemein bekannt und beschrieben in dem Buch von M i 11 m a η und Ta u b, »Pulse and Digital Circuits«, McGraw Hill Book Company, 1956, auf S. 165. Der Wert, bei dem ein Eingangssignal einen Ausgangsimpuls während eines gegebenen Zeitabschnittes auslöst, wird in Abhängigkeit davon verändert, ob im vorhergehenden Zeitabschnitt ein Impuls oder eine Null vorhanden war. Im einzelnen ist mit Bezug auf die Ausführungsform nach F i g. 1 der Wert, bei der die kathodengekoppelte Binärschaltung ausgelöst wird, bestimmt durch den Wert des Kathodenwiderstandes, der in einem gegebenen Zeitabschnitt in Abhängigkeit davon festgelegt wird, ob ein Impuls oder eine Null im vorhergehenden Zeitabschnitt vorhanden war.

Die Ausgangsspannung der Röhre T₁ wird zu einem Vakuumröhrenschalter 12 über eine Verzögerungsschaltung 13 geführt, die eine Verzögerung von ungefähr einem halben Zeitabschnitt bewirkt. Wenn während eines ersten gegebenen Zeitabschnittes ein Impuls am Ausgangsanschluß 14 vorhanden ist, tritt an der Anode 15 der Röhre T₁ zu diesem Zeitpunkt keine Spannung auf. Als Ergebnis ist der Vakuumröhrenschalter 12 gesperrt, und der Widerstand 16 von der Schaltung zwischen Kathode und Erde getrennt. Der Widerstand 17 verbindet die Kathode mit Erde und stellt den Gesamt-Kathodenwiderstand der Binärschaltung dar. Sein Wert ist so gewählt, daß der Schwellwert, bei dem die Binärschaltung einen Impuls erzeugt, sich bei S₁₀^₁₁ befindet, wie in Fig. 3 gezeigt.

Wenn eine Null während des ersten gegebenen Zeitabschnittes angezeigt worden ist, ist ein Impuls an der Anode 15 der Röhre T₁ vorhanden, und dieser verzögerte Impuls, der an den Vakuumröhrenschalter 12 angelegt ist, macht den Schalter leitend und verringert den wirksamen Kathodenwiderstand der Binärschaltung durch Parallelschalten des Widerstandes 16 mit dem Widerstand 17. Die parall geschalteten Widerstände 16 und 17 besitzen einen solchen Widerstandswert, daß die Binärschaltung jetzt einen Impuls erzeugt, wenn das Eingangssignal den Schwellwert -SOo-Oi übersteigt, wie in Fig. 3 gezeigt.

Die Anzeige einer binären Impulsfolge kann ebenfalls verbessert werden. Eine binäre Impulsfolge ist in F i g. 5 gezeigt. In einer solchen Impulsfolge wird jede Null als Null in üblicher Weise übertragen, aber jeder Impuls wird mit entgegengesetzter Polarität wie der vorhergehende Impuls übertragen. F i g. 5 zeigt eine Impulsfolge von sechs Zeitabschnitten mit der Folge: Eins, Eins, Null, Null, Eins, Eins. Der erste Impuls ist ein positiver Impuls, während der nächste folgende Impuls ein negativer Impuls ist. Die Nullwerte im dritten und vierten Zeitabschnitt werden als solche übertragen, aber der nächste Impuls im fünften Zeitabschnitt besitzt entgegengesetzte Polarität wie der im

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zweiten Zeitabschnitt und ist daher ein positiver Impuls. Der Impuls im sechsten Zeitabschnitt besitzt entgegengesetzte Polarität wie der letzte vorhergehende Impuls und ist daher ein negativer Impuls. Kurz gesagt kann festgestellt werden, daß bipolare Impulse von herkömmlichen unipolaren Impulsfolgen abgeleitet werden können, indem einfach jeder zweite Impuls der unipolaren Impulsfolge umgekehrt wird.

Zur Anzeige der Impulse werden in bekannter Weise zwei Schwellwerte benutzt. Ein erster fester Schwellwert ist positiv, und immer wenn das Eingangssignal den festen positiven Wert übersteigt, wird ein positiver Impuls angezeigt. Ein zweiter fester Schwellwert besitzt die gleiche absolute Größe wie der erste Schwellwert, aber hat einen negativen Wert und zeigt negative Im-· X5 pulse an. Immer wenn das Eingangssignal negativer ist als dieser feste negative Wert, wird ein negativer Impuls angezeigt. Wenn das Eingangssignal weder den positiven noch den negativen Schwellwert übersteigt, wird eine Null angezeigt.

F i g. 6 zeigt zwei Gruppen P₀₁ und P₀₀ bipolarer Eingangssignalübergänge, wenn während eines ersten Zeitabschnittes eine Null und im zweiten Abschnitt entweder eine Null oder ein positiver Impuls vorhanden ist. Der ungünstigste Fall zur Anzeige eines positiven Impulses ist die Kurve W₀₁ in F i g. 6, da diese Kurve die kleinste Amplitude aller Kurven der Gruppe P₀₁ besitzt. Der ungünstigste Fall zur Anzeige einer Null ..■;£ die Kurve PF₀₀, da diese Kurve die größte Amplitude aller Kurven der Gruppe P₀₀ hat.

Eine ähnliche Gruppe von Kurven könnte für den Fall angegeben werden, wenn eine Null im ersten Zeitabschnitt und ein negativer Impuls im zweiten Zeitabschnitt auftreten. Diese Kurven liegen unterhalb der x-Achse und symmetrisch zu den in F i g. 6 gezeigten Kurven.

F i g. 7 zeigt zwei Gruppen bipolarer Eingangssignalübergänge P₁₁ und P₁₀, wenn ein Impuls negativer Polarität im ersten Zeitabschnitt zur ZeIi t_n-i auftritt, und entweder ein Impuls positiver Polarität oder eine Null im zweiten Zeitabschnitt zur Zeit t_n. Die Gruppe P₁₁ zeigt einen positiven Impuls und die Gruppe P₁₀ eine Null im zweiten Zeitabschnitt. Der ungünstigste Wert der ersten Gruppe ist W₁₁, da er die kleinste Amplitude besitzt, und der ungünstigste Wert der zweiten Gruppe ist W₁₀, da er die größte Amplitude hat.

Eine ähnliche Gruppe von Übergängen könnte für den Fall angegeben werden, wenn ein positiver Impuls im ersten Zeitabschnitt und ein negativer Impuls im zweiten Zeitabschnitt vorhanden ist. Diese Kurven liegen unterhalb der x-Achse und symmetrisch zu den Kurven in F i g. 7.

F i g. 8 zeigt die ungünstigsten Fälle der F i g. 6 und 7. Bei bekannten Ausführungen wurde der positive Schwellwert auf einen Wert S in der Mitte zwischen den ungünstigsten Fällen W₁₁ und W₀₀ festgelegt. Dies ergibt eine Öffnung oder einen Sicherheitsspielraum A. Ein zweiter Schwellwert —S wird in gleicher Weise für negative Impulse benutzt, und dieser negative Schwellwert ergibt ebenso eine Öffnung A. Wenn das Eingangssignal größer ist als der positive Schwellwert S, wird in bekannter Art ein positiver Impuls angezeigt, und wenn das Eingangssignal negativer ist als der negative Schwellwert —S, wird ein negativer Impuls angezeigt. Zu allen anderen Zeiten wird eine Null angezeigt.

Erfindungsgemäß werden die Schwellwerte auf ein von zwei Paaren von Schwellwerten in einem gegebenen Zeitabschnitt in Abhängigkeit davon eingestellt, ob eine Eins oder eine Null im vorhergehenden Zeitabschnitt vorhanden war. Wenn eine Null im vorhergehenden Zeitabschnitt angezeigt wurde, wird der positive und negative Schwellwert auf S₀₀.₀₁ eingestellt, wie in F i g. 8 gezeigt. Dieser Schwellwert befindet sich in der Mitte zwischen den ungünstigsten Fällen, dargestellt durch die Kurven W₀₁ und W₀₀ in F i g. 8, und es ergibt sich eine Öffnung ^00-01· Da ^4₀₀-₀₁ größer ist als A, ist der Impulsdetektor weniger empfindlich für Fehler, die als Ergebnis von dem Eingangssignal überlagertem Rauschen oder einer Verzerrung des Eingangssignals auftreten können. Das Eingangssignal muß daher, wenn eine Null in einem gegebenen Zeitabschnitt angezeigt wurde, während des nächsten Zeitabschnittes größer sein als S_oo-_O1 oder kleiner als —S_oo-_O1, damit ein positiver oder negativer Impuls angezeigt wird.

Wenn ein Impuls während eines ersten gegebenen Zeitabschnittes angezeigt worden ist, werden der positive und negative Schwellwert während des zweiten Zeitabschnitts auf einen Wert S₁₀-U, wie in F i g. 8 gezeigt, eingestellt, und es ergibt die öffnung A₁₀:_n. Da die Öffnung ^₁₀-U immer größer ist als A, ergibt sich eine Verbesserung für die Fehlerfreiheit der Anzeige. Wenn daher ein Impuls in einem gegebenen Zeitabschnitt angezeigt wurde, muß das Eingangssignal im darauffolgenden Zeitabschnitt größer sein als -S₁₀-U, damit ein positiver Impuls angezeigt wird oder kleiner als -S₁₀-U, damit ein negativer Impuls angezeigt wird.

F i g. 9 zeigt einen bipolaren Impulsdetektor 10, dessen Schwellwerte in einem gegebenen Zeitabschnitt in Abhängigkeit davon eingestellt werden, ob eine Eins oder eine Null im vorhergehenden Zeitabschnitt vorhanden war. Im einzelnen geschieht dies durch Änderung der Vorspannung am Anschluß 21. Ein Ausgangsanschluß 22 ist über eine Verzögerungsschaltung 23 an die Basisanschlüsse von zwei Transistorschaltern 24 und 25 gelegt. Ein positiver Ausgangsimpuls macht den Transistorschalter 25 und ein negativer Ausgangsimpuls den Transistorschalter 24 leitfähig. Die an den Anschluß 21 gelegte Vorspannung wird durch die Spannungsquelle 26 und die Widerstände 27,28 und 29 bestimmt. Wenn in einem gegebenen Zeitabschnitt eine Null angezeigt wurde, sind die Transistorschalter 24 und 25 im darauffolgenden Zeitabschnitt beide gesperrt, und die Spannung am Anschluß 21 wird allein durch die Werte der Widerstände 27 und 28 bestimmt, die so gewählt sind, daß der Schwellwert auf +SO₀-O₁ und -S₀₀-O₁ eingestellt wird, wie oben besprochen. Wenn ein positiver oder negativer Impuls in einem gegebenen Zeitabschnitt vorhanden war, wird entweder der Transistorschalter 24 oder der Transistorschalter 25 während des darauffolgenden Zeitabschnittes geschlossen und der Widerstand 29 parallel zum Widerstand 28 geschaltet und dadurch die Vorspannung am Anschluß.21 verringert, so daß die Schwellwerte jetzt auf S₁₀-_u eingestellt sind, wie oben besprochen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Impulsdetektor zur Anzeige von Impulsfolgen, die aus »Eins«- und »Null«-Impulsen gebildet sind und bei denen jeder Impuls in einem zugeordneten Zeitabschnitt auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechschwelle des Detektors auf einen von zwei festen Werten ein-

gestellt wird, je nachdem, ob im vorausgegangenen Zeitabschnitt das Eingangssignal eine »Eins« oder eine »Null« war.

2. Impulsdetektor nach Anspruch 1 mit einer kathodengekoppelten Binärschaltung als Impulsdetektor, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenwiderstand (16, 17) der Schaltung auf einen ersten Wert während einer gegebenen Impulsperiode eingestellt wird, wenn eine »Eins« in der vorhergehenden Impulsperiode vorhanden war, und auf einen zweiten Wert, wenn während der vorhergehenden Impulsperiode eine »Null« vorhanden war.

3. Impulsdetektor nach Anspruch 1 mit einem ersten, auf positiv gerichteten Impuls und einem zweiten, auf negativ gerichteten Impuls ansprechenden Detektor, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechschwellen der Detektoren bei einer »Eins« in einer gegebenen Impulsperiode auf einen ersten Wert in der nächsten Impulsperiode und bei einer »Null« in einer gegebenen Impulsperiode auf einen zweiten Wert in der nächsten Impulsperiode eingestellt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 142 900.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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