DE1462727A1 - Schaltungsanordnung zum Anschluss von Sender und Empfaenger an eine UEbertragungsleitung - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. H. E. BÖHMER

703 BOBLINGBN SINDELFINCKR 8TRA8SE 49

FKRNSPRECHKR (07031) 661304» 1462727

Böblingerr, 19. Dezember 1966 pu-er

Anmelder: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y., 10 504

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenz. d. Anmelderin;Docket 6656

Schaltungsanordnung zum Anschluß von Sender und Empfänger an eine Übertragungsleitung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Anschluß von Sender und Empfänger an eine Übertragungsleitung über Sender- und Empfangsübertrager für die Übertragung digitaler Daten.

Bei der Übertragung von Daten über symmetrische. Übertragungsleitungen, ist es bekannt, daß die Übertragungsleitungen an den Stellen, an denen Sender und Empfänger angeschossen sind, mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen sind. Bilden Sender und Empfänger eine bauliche Einheit, so bleibt im Augenblick des Umschaltens von Senden auf Empfang_/oder umgekehrt, die dem Wellenwiderstand entsprechende Impedanz gegenüber der Übertra- ' gungsleitung erhalten. Eine solche Anordnung ist beispielsweise

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in dem US-Patent J5 204 029 dargestellt. Der zur Erreichung dieses Ziels bisher notwendige Aufwand ist jedoch beträchtlich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen Aufwand zu reduzieren. Dies wird für eine eingangs erwähnte Schaltungsanordnung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Ausgänge eines von den zu übertragenden Daten gesteuerten Schalters für die Umschaltung eines im wesentlichen konstanten Stroms mit zwei Primärwicklungen eines Takttransformators verbunden sind und daß die Sekundärwicklung des Takttransformators über eine Steuerschaltung für die Eins teilung der Sendeimpulsdauer an die Primärwicklung des Sendeübertragers angeschlossen ist.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens weist der Kern des Takttransformators eine im wesentlichen rechteckige Magnetisierungskurve auf. In diesem Fall entsprechen verschiedenen zu übertragenden Informationswerten Sättigungszustände entgegengesetzter Polarität. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens weist der Kern des Empfangsübertragers eine geringere Koerzitivkraft auf als der Sendeübertrager. Wird gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal zwischen Empfangsübertrager und Ausgabeklemme ein Tiefpaß geschaltet, ergibt sich beim Empfang der Daten ein besonders günstiges Signal-Rausch-Verhältnis.

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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung mit Hilfe der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt das Blockschaltbild des erläuterten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung .

Gemäß der· Zeichnung sind an die Sekundärwicklungen 10a und 10b eines Sende-Übertragers 10 Klemmen 11 zum Anschluß an eine symmetrische Übertragungsleitung angeschlossen. Der Wicklungssinn der Sekundärwicklungen ist so gewählt, daß ein symmetrisches Signal auf der Übertragungsleitung entsteht. Das andere Ende der Übertragungsleitung muß mit einem Widerstand abgeschlossen sein, so daß ein Schleifenwiderstand von etwa 2 000 Ohm entsteht. Das Signal auf der Leitung sollte etwa 16 Volt haben, so daß ein Strom von etwa 8 mA entsteht.

An den Klemmen 11 entsteht immer dann ein Spannungsimpuls, wenn eine Spannungsänderung stattfindet, d. h. wenn die über die Eingangsklemme 12 von einer Datenquelle kommenden Daten von einem Gleichspannungspegel "1" auf einen zweiten Gleichspannungspegel "0" springen oder umgekehrt. Dabei ist die Polarität des durch den ersten Wechsel erzeugten Impulses der Polarität des durch den zweiten Wechsel erzeugten Impulses entgegengesetzt. Die Impulsbreite der entstehenden Spannungsimpulse beträgt etwa eine Millisekunde. Die an den Eingang angeschlossenen Transistoren 1j5 und 14, die als Strom-

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schalter arbeiten, bilden die auf die Primärwicklung 10c des Übertragers 10 geführten Spannungsimpulse. Durch die der Eingangsklemme 12 zugeführten Daten wird jeweils einer der Transistoren 13 oder 14 leitend. Liegen an der Eingangsklemme keine Daten vor, so entspricht die Spannung an der Klemme 12 derjenigen für den Wert "1".

Die Ausgabesteuerung von Daten auf die Klemmen 11 geschieht mit Hilfe einer Taktschaltung, die einen Takttransformator 15, Dioden 16 bis 19 und Transistoren 20 und 21 umfasst. Der Kern des Takttransjormators 15 weist eine Rechteckcharakteristik auf. Die Schaltung ist so ausgelegt, daß der Strom immer in einer der Primärwicklungen 15a oder 15b des Takttransformators 15 fließt. Amplitude und Phase sind so gewählt, daß der Kern für einen der binären Werte in einer Richtung gesättigt ist und für den anderen binären Wert in der entgegengesetzten Richtung. Die Primärwicklung wird im wesentlichen aus einer konstanten Stromquelle gespeist, da die Gesamtimpedanz der Transistoren 13 und 14 wegen der in keinem Fall auftretenden vollständigen Sättigung besonders hoch ist.

Beispielsweise sei der Kern des TakttransSbrmators 50 in einem gesättigten Zustand, während an der Eingangsklemme 12 eine Signaländerung stattfindet. Der Treiberstrom für den Takttransformator 15 bringt den Kern in den entgegengesetzten Sätti.· gungszustand und erzeugt in der Sekundärwicklung 15c eine Spannung. Diese Spannung wird auf einen Wert von etwa 3 Volt be-

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grenzt, indem eine der Dioden 18 oder 19 leitend wird. Die Bezugsspannung für die Dioden 18 und 19 wird vom Emitter eines Transistors 20 gesteuert, der eine Quelle niedriger Impedanz darstellt. Die Basisspannung des Transistors 20 ist einstellbar, damit Toleranzen innerhalb der Schaltung kompensiert werden! können. Die für die Erreichung der Sättigung erforderliche Zeit ist einerseits durch die Eigenschaften des Kernsy andererseits durch die Bezugsspannung am Emitter des Transistors 20 bestimmt. Ein an den als Emitterfolger arbeitenden Transistor 20 angeschlossener Kollektorwiderstand 22 dient dem Schutz des Transistors 20. Wird der Kern des Tranformators 15 umgepolt, läßt die an der Sekundärwicklung 15c entstehende Spannung einen Transistor 21 in den leitenden Zustand übergehen. Nach Verstreichen einer Millisekunde wird der Transistor 21 wieder in den nichtleitenden Zustand geführt. Diese Zeitspanne wird gegenüber Temperaturschwankungen konstant gehalten, da sich SpannungsSchwankungen durch die Anordnung der Dioden 18 und 19 sowie des Transistors 20 gegenseitig kompensieren. Zur Kompensation von eventuell auftretenden Änderungen in der Fluß- und Temperaturcharakteristik des Kerns des Transformators 15 kann der Kollektorwiderstand 22 als Thermistor ausgebildet sein. .

Wenn der Transistor 21 aufgrund eines Spannungswechsels an der Eingangsklemme 12 leitend geworden ist, treten an der gesamten Primärwicklung 10c des SendeUbertragers 10 etwa 24 Volt auf. An die beiden Anschlüsse der Primärwicklung 10c sind Dioden 23 und

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24 angeschlossen, damit die Transistoren 1j5 und 14 unter keinen Umständen leitend werden.

Der aus den Transistoren 13 und 14 bestehende Schalter wird im Eintakt betrieben, weswegen der Kollektorstrom zu dem Transistor 14 immer größer ist als derjenige für den Transistor Wenn der Transistor 14 leitend ist, fließt der Strom über einen Widerstand 25 und eine Diode 26, damit der Ladestrom für beide binäre Werte optimal ist.

Der Kern des Sendeübertragers 10 weist ebenfalls eine Rechteck · Charakteristik auf. Die Taktschaltung muß jeweils dafür sorgen, daß ein Sendeimpuls abgeschlossen wird durch Umschalten des Transistors 21 in den nichtleitenden Zustand,bevor der Sendeübertrager 10 vollständig in den Sättigungszustand übergegangen ist. Wenn der Sendeübertrager 10 die Sättigung erreicht, während der Transistor 21 noch leitend ist, erzwingt die Kapazität der Übertragungsleitung eine Stromumkehr auf der Leitung. Da der Übertrager 10 in seinem Sättigungszustand nur eine geringe Impedanz aufweist, kann der Wert des umgekehrten Stroms Fehlentscheidungen auf der Empfängerseite bewirken. Wenn dagegen der Transistor 21 zu diesem Zeitpunkt ausgeschaltet ist, und der Übertrager 10 nicht die Sättigung erreicht hat, kann der in umgekehrter Richtung fließende Strom nicht den Magnetisierungsstrom Überschreiten, der im Ausführungsbeispiel geringer ist als die Ansprechschwelle im Empfänger.

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Aus noch zu erläuternden Gründen ist es erforderlich,den Übertrager 10 nach der Übertragung eines Impulses in den Sättigungszustand zu überführen. Der an der Primärwicklung 10c auftretende Reflexionswiderstand der Übertragungsleitung bildet zusammen mit dem Widerstand 27 einen Spannungsteiler, der die Spannung auf der Übertragungsleitung zwischen Impulsende und Erreichen der Sättigung auf etwa 4 Volt begrenzt. Bei dieser niedrigen Spannung ist der von der übertragungsleitung kommende Gegenstrom während der Sättigung mit Sicherheit unterhalb der Ansprechschwelle des Empfängers.

Die Impulslänge des Sendeimpulses ist umgekehrt proportional der positiven Versorgungsspannungsamplitude. Dafür sorgt ein an die Basis des Transistors 20 angeschlossener Spannungsteiler 28. Auf diese Weise wird der die Impulsabgabe bewirkende elektrische Fluß im Sendeübertrager 10 unabhängig von der Versorgungsspannung. Unter diesen Umständen ist es leichter, das Erreichen der Sättigung des Transformators 10 vor dem Ende eines Sendeimpulses festzulegen.

In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung können bis zu 5 Übertragungseinheiten an die übertragungsleitung angeschlossen sein. Wenn eine übertragungseinrichtung sendet, dürfen die anderen für die auf der Übertragungsleitung befindlichen Daten keine wesentliche Impedanz darstellen. Wenn daher eine der Übertragungseinheiten auf Empfang geschaltet ist, befindet sich der Ausgang des zugehörigen Sendeteils im "1"-Zustand. Wenn die übertra-

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gungseinheit eine Sendung beendet hat und anschließend in den ¹¹1 "-Zustand übergeht, wird ihr erfindungsgemäß für diesen Übergang genügend Zeit gelassen, in der der durch den Widerstand 27 fließende Strom den übertrager 10 in den Sättigungszustand überführt, bevor eine andere Übertragungseinheit mit der Sendung von Daten beginnt.

Wenn eine Übertragungseinheit auf Empfang steht und damit einen "1"-Zustand angenommen hat, wird ein von einer anderen Übertragungseinheit gesendetes "O"-Signal lediglich für ein Ansteigen des absoluten Wertes der normalen Amperewindungszahl des Transformators 10 sorgen, jedoch keinen signifikanten Spannungsabfall verursachen. Wird von einer anderen Übertragungseinheit ein "1"-3gnal gesendet, sind die Verhältnisse komplizierter. Der in den Sekundärwindiungen 10a und 10b des Sendeübertragers 10 auftretender Strom könnte eine Flußumkehr innerhal-b des Übertragers 10 bewirken. Schon ein Teil des über den Widerstand 27 zur Verfügung stehenden Stromes könnte den Kern des Übertragers 10 in den Sättigungszustand überführen. Kurz vor dem Umschaltaugenblick wird eine Spannung entsprechender Polarität erzeugt, die die Diode 23 zu einem Widerstand werden läßt. Durch eine ähnliche Spannung wird der Strom durch die Diode 24 ebenfalls reduziert. Würden die Diode 23 leitend und die Diode 24 nichtleitend sein, würden für die Magnetisierung des Kerns etwa 25 Milliamperewindungen zur Verfügung stehen. Dieser Wert liegt wesentlich über dem Endmagnetisierungsstrom. Die kleine Spannungsänderung genügt, den auf den Kern wirkenden Magnetisierungsstrom

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etwa auf den Wert Null zu bringen und etwa 2 % eines gesendeten Signals an der im Empfangszustand befindlichen Übertragungseinheit abfallen zu lassen.

In gleicher Weise wie die Sekundärwicklungen 10a und 10b des Sendeübertragers 10 sind an die symmetrische Übertragungsleitung Sekundärwicklungen 30a und JOb eines Empfangsübertragers 30 angeschlossen. Der Kern des Empfangsübertragers 30 weist eine Rechteckcharakteristik auf. Zur Sättigung des Kerns sind auf der Übertragungsleitung etwa β mA erforderlich, also weniger als der Sendestrom. Ein aus Widerständen 31 und 32 sowie dem Kondensator 33 bestehendes Tiefpaßfilter ist an die Primärwicklung 30c des Empfangsübertragers 30 angeschlossen. Die Grenzfrequenz des Filters ist so gewählt, daß der Hauptanteil der übertragenen Impulse durchgelassen wird, Störimpulse und Rauschpegel aber weitgehend eliminiert werden. Die Umschaltspannung an den Sekundärwicklungen 30a und 30b beträgt etwa 0,5 Volt bei einer Signalspannung von 16 Volt, so daß die Verluste in den Empfängerschaltungen nur gering sind. Bedingt durch den Einfluß des Tiefpaßfilters sowie der Koerzitivkraft des Kerns muß ein Rauschsignal etwa 3 Milliampere im Frequenzoptimum aufweisen, um eine fehlerhafte Entscheidung im Empfänger zu bewirken.

Die in der Schaltung vorgesehenen Transistoren 3^ und 35 bilden eine Verriegelungsschaltung. Ferner ist ein Transistor 36 als Inverter vorgesehen, der vom Kollektcnsignal des Transls-

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tors 34 gespeist wird und dessen Kollektor mit der Ausgangsklemme für die empfangenen Daten 37 verbunden ist.- Ein aus Widerständen 38 und 39 bestehender Spannungsteiler versorgt die Primärwicklung 30c mit einer Vorspannung, die eine bessere Umschaltung der aus den Transistoren 34 und 35 bestehenden Verriegelungsschaltung ermöglicht.

Schließlich ist ein mit der Spannungsquelle verbundenes Relais 40 vorgesehen, dessen Kontakt 40a normalerweise geschlossen ist. Ist jedoch die Übertragungseinrichtung abgeschaltet, wird der Kontakt geöffnet und dadurch die Primärwicklung 1Oc des Übertragers 10 unwirksam gemacht. Auf diese Weise können andere an die Übertragungsleitung angeschlossene Einheiten Daten übertragen, selbst wenn einzelne Einheiten abgeschaltet sind.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   . Schaltungsanordnung zum Anschluß von Sender und Empfänger an eine Übertragungsleitung über Sende- und Empfangsübertrager für die Übertragung digitaler Daten, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge eines von den zu übertragenden Daten gesteuerten Schalters (13, 14) für die Umschaltung eines im wesentlichen konstanten Stroms mit zwei Primärwicklungen (15a, 15b) eines Takttransformators (15) verbunden sind und daß die Sekundärwicklung (15c) des Takttransformators über eine Steuerschaltung (16 bis 21) für die Einstellung der Sendeimpulsdauer an die Primärwicklung (10c) des Sendeübertragers (10) angeschlossen ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des Takttransformators eine im wesentlichen rechteckige Magnetisierungskurve aufweist und daß Sättigungszustände entgegengesetzter Polarität verschiedenen zu übertragenden Informationswerten entsprechen.
3. 3· Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß der Kern des Empfangsübertragers (30) eine geringere Koerzitivkraft aufweist als der Sendeübertrager.
4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Empfangsübertrager (30) und Ausgabeklemme (37) ein Tiefpaß (31, 32, 33) geschaltet ist.

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