DE2050476A1

DE2050476A1 - Datenumsetzer

Info

Publication number: DE2050476A1
Application number: DE19702050476
Authority: DE
Inventors: Stephen Michael Rolling Meadows 111 Bench (V St A ) R
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1969-10-16
Filing date: 1970-10-14
Publication date: 1971-05-06
Also published as: DK131220B; DK131220C; US3632876A; SE366891B; FR2066123A5

Description

DIPL-ING. LEO FLEUCHAUS

8 MÖNCHEN 71, 1 ^^-. OKt. 1970

Melchiorstraße 42

Mein Zeichen: M138P-437

Motorola, Inc. 9401 West Grand Avenue Franklin Park, Illinois V.St.A.

Datenumsetzer

Die Erfindung betrifft einen Datenumsetzer für eine binäre Datenfolge in eine Impulsfolge mit Impulsen von zumindest zwei unterschiedlichen Impulsbreiten, wobei den Impulsen mit der einen Impulsbreite Binärziffern der einen Art und den Impulsen der anderen Impulsbreite ßinärziffern der anderen Art entsprechen.

Es sind bereits Datenübertragungssysteme bekannt, die die Übertragung von in Serie angeordneten binären digitalen Daten über Kanäle mit Sprachbandbreite zulassen. Einrichtungen, die notwendig sind, um die digitalenfDaten in eine Form umzusetzen, welche über diese Kanäle mit Sprachbandbreite übertragbar sind, umfassen Frequenzumtaster, die auf die digitalen Daten ansprechen und eine erste gegebene Frequenz für binäre Daten der einen Art sowie eine zweite gegebene Frequenz für binäre Daten

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der zweiten Art erzeugen. Für derartige Systeme wird in der Hegel ein Tastoszillator verwendet, wobei mehrere Perioden jeder Frequenz für die Übertragung benötigt werden, um sicherzustellen, dass die Information auf der Empfangsseite empfangen und dekodiert werden kann. Bei der Verwendung der Frequenzumtastung ergibt sich ein Problem durch die Tatsache, dass eine Änderung des Eingangssignals vom einen binären Zustand in den anderen bei einer beliebigen Phase auftreten kann, obwohl das frequenzumgetastete Ausgangssignal für jede der beiden Frequenzen kontinuierlich ist. Daraus ergibt sich, dass die binären Eingangsdaten und die ausgangsseitige Frequenzmodulation asynchron sind und bei der Übertragung durch das oystem zweideutige Datensignale auftreten können.

Es sind auch bereits Systeme für die synchrone Frequenzmodulation digitaler Daten bekannt, die gleiche Zeitintervalle für die binäre 1 und die binäre O verwenden, und ferner die binäre Information als frequenzmodulierte Impulse ünertragen, die zwischen oberen und unteren Frequenzen variieren, welche entsprechend gleich der Taktimpulsfrequenz sowie der halben Taktimpulsfrequenz der ursprünglichen digitalen Schwingungsform sind. Diese in einer harmonischen Beziehung zueinander stehenden Signale, welche in der Form von periodischen und halbperiodischen Signalen übertragen werden, können dann gefiltert werden, um äne im wesentlichen sinusförmige freqüenziaodulierte Schwingungsform zu erhalten, die repräsentativ für die Ursprungsinformation ist. Systeme dieser Art erfordern eine harmonische Beziehung zwischen den frequenzmodulierten Impulsen, die die beiden verschiedenen Binärziffern der Eingangsdaten repräsentieren. Ferner unterliegt die Frequenz der modulierten;Impulse einer Verschiebung entsprechend der Änderung der Bitfolge der Eingangsdaten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Datenumsetzer für eine frequenzmodulierte Schwingungsform zu schaffen, mit

- 2 -. . dem

^CA<1I 0 9 β 1 9 / ί 7 3 1

■ ipi ■· »ι "ρ

dem eino "binäre Datenfolge in eine Folge exakter Halbwellen von HF-Schwingungen umsetzbar sind. Dabei sollen die digitalen Daten in pulsbreitenmodulierte Daten einer veränderlichen Bitfolge umgewandelt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Quelle für die Binärziffern an einem ersten Ausgang Binärziffern der einen Art und an einem zweiten Ausgang Binärziffern der anderen Art liefert, dass erste und zweite Gatter vorhanden sind, die jeweils von den Binärziffern des ersten bzw. zweiten Ausgangs betätigbar sind, dass Takteinrichtungen erste und zweite Ausgangssignale nach einem ersten und zweiten Zeitintervall nach Inbetriebnahme der l'akteinrichtungen liefern, wobei die ersten Ausgangssignale an das erste Gatter und die zweiten Ausgangssignale an das zweite Gatter derart anlegbar sind, dass das erste und zweite Gatter jeweils einen Ausgangsimpuls erzeugen, wenn immer die Gatter beim Auftreten des entsprechenden -lusgangssignals der Takteinrichfcungen wirksam werden, dass ferner Einrichtungen betätigt werden, wenn immer ein Ausgangssignal von einem der beiden Gatter geliefert wird, um die nächste Binärziffer in die Ausgangsstufe der Quelle für die Binärziffex^n einzuspeisen, und dass ferner ausgangsseiti^:-- !!iinrichtungen ein Aus gangs signal liefern, dessen Phase umgekehrt wird, wenn immer ein Impuls von einem der beiden Gatter empfangen wird.

Weitere Merkmale und vorteilhafte ..usgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

Die Merkmale der Erfindung sind besondei'S vorteilhaft bei einem Datenumsetzer verwirklicht, der eine ^uelle für Binärziffex'n aufweist, die an einem ersten Ausgang Binär ziffern der einen Art und an einem zweiten Ausgang Binärziffern einer anderen Art liefert. Die beiden Ausgänge sind mit einem ersten und /-weiten Gatter verbunden, die wahlweise betatigbar sind

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entsprechend der Art der angelegten Binärziffern. Ferner ist ein binärer Zähler mit einem Taktgeber vorhanden, wobei der binäre Zähler Ausgänge für verschiedene Zahlen aufweist, die mit jedem der beiden Gatter gekoppelt sind. Somit wird ein Ausgangs impuls, vom einen Gatter geliefert, wenn immer 'die die- · sem .Gatter zugeordnete Zahl im 'Zähler erreicht ist. Dieser

Ausgangsimpuls wird sodann dazu benutzt, um die nächste Binärziffer in diejenige Position im Schieberegister zu verschieben, dass sie in der Lage ist, das entsprechende Gatter wirksam zu machen, und um den Zähler zurückzustellen. Gleichzeitig wird die Phase des Ausgangssignals geändert. Der Funktionßzyklue wird »odann wi«d#rholt, so dass ein Auegangsßignal als eine -^; Fplge von halbperiodiechen Beohteckschwingungen zweier ver-' "· schiedener Frequenzen entsteht, die durch die verschiedenen» von den mit den Gattern gekoppelten Stufen des Zählers abge-

£ gebenen Ausgangssignalen bestimmt sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen au# der nach-

«Inee Aueführungil?f»iipifl· i^

¹ -f.

'- dung mit den Ansprüchen und der Zeichnung hervor. Es zeigen:

• f ■

Fig. 1 das Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Datenumsetzers gemäss der Erfindung;

Fig. 2 und 3 Signaldiagramme zur Erläuterung des Datenumsetzers gemäss Fig. 1. ' -

Bei der Schaltung gemäss Fig. 1 finden NOR-Gatter Verwendung, wobei mit Hilfe dieser NOii-Gatter UND-Funktion on sowie ODEIi-Funktionen ausgeführt werden. Diese Funktionen können selbstverständlich auch mit Hilfe von UND-Gattern sowie ODEH-Gattern bzw. NAND-Gatbern ausgeführt werden.

Die umzusetzenden binären Daten werden von einex¹ geeigneten, nicht dargestellten Datenquelle aus parallel in die ersten vier

_ 4 . BADOBlGiNAL

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Stufen eines fünfstufigen Schieberegisters 10 eingespeist. Die Anzahl der Stufen des Schieberegisters 10 kann entsprechend dem Anwendungsfall des Datenumsetzers unterschiedlich sein. Die fünfte Stufe des Schieberegisters 10 gemäss Pig. I stellt die Ausgangsstufe dar und ist an der rechten Seite des Schieberegisters angeordnet, durch welches die Information von links nach rechts verschoben wird. Die binäre, in dieser Ausgangsstufe gespeicherte Information kann entweder eine binäre 1 oder eine binäre 0 sein. Wenn eine binäre 1 in der Ausgangsstufe des Schieberegisters gespeichert ist, liegt an der Ausgangsleitung 11 ein hohes und an der Ausgangsleitung 12 ein niederes Potential. Wenn dagegen die Ausgangsstufe des Schieberegisters 10 eine binäre 0 enthält, liegt die Ausgangsleitung 12 auf einem hohen und die Ausgangsleitung 11 auf einem niederen Potential. Die Ausgangsleitung 11 ist mit einem der beiden Eingänge eines NOR-Gatters 14 verbunden, wogegen die Ausgangsleitung 12 an einem der drei Eingänge eines NOR-Gatters 15 liegt, wobei, wenn immer die Ausgangsleitung 11 oder 12 mit einem niederen Potential beaufschlagt ist, das entsprechende NOH-Gatter wirksam ist. Wenn dagegen an der Ausgangsleitung 11 oder 12 ein hohes Potential liegt, ist das entsprechende NOK-Gatter 14 oder 15 nicht wirksam, so dass der Ausgang des entsprechenden NOR-Gatters unabhängig von den Signalzuständen der übrigen Eingänge der NOK-Gafeter auf einem niederen Potential liegt. Die Bezeichnungen ''hohes'¹ und "'niederes¹¹ Potential werden dazu verwendet, um zwei mögliche Potentialpegel im System zu kennzeichnen, wobei diese Signalpegel z.B. aus einem positiven und einem negativen Signal, aus einem positiven Signal und Masse u.s.w. bestehen können.

Die übrigen Eingangssignale für die NOK-Gatter 14 und 15 werden von bestimmten ausgängen eines siebenstufigen binären Zählers 17 geliefert, wobei das Eingangssignal für das NOR-Gatter 14 von der siebten bzw. letzten »Stufe des Binärzählers 17 geliefert wird, wenn dieser den Zählerstand 64 erreicht.

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Mit dem Erreichen des Zählerstandes 64 fällt das an das NOR-Gatter 14 angelegte Ausgangssignal der letzten Stufe des Zählers 17 auf einen niederen Potentialwert ab. In allen übrigen Zählzuständen liefert der Zähler ein hohes Ausgangspotential. In entsprechender Weise werden an die beiden übrigen Eingänge des NOR-Gatters 15 Eingangssignale angelegt, wenn der binäre Zähler den Zählerstand 8 und 16' einnimmt, wobei das NOR-Gatter 15 immer dann ein hohes Ausgangssignal liefert, wenn diese dem Zählerstand 8 und 16 entsprechenden Eingangssignale auf einem niederen Potential liegen. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass der mit der Ausgangsleitung 12 verbundene Eingang auf einem niederen Potential liegt. Die Bedingung, dass die Ausgangssignale der dem Wert 8 und 16 zugeordneten Stufen ein niederes Potential besitzen, ist dann erfüllt, wenn der binäre Zähler den Zäherlstand 24 erreicht.

Dig Impulse zur Fortschaltung des binären Zählers 17 werden von einem 100 kHz Taktgeber 18 geliefert, so dass die beiden Eingangssignale für das NOR-Gatter 15 0,24 ms nach Zählbeginn einen niederen Potentialwert annehmen. Entsprechend geht das vom Zähler 17 an das NOR-Gatter 14 angelegte Eingangssignal 0,64 ms nach Zählbeginn auf einen niederen Potentialwert»- Die Zählung geht jeweils von der Rückstellage des Zählers aus. Da A die Ausgänge der NOR-Gatter 14 und 15 aufgrund des Anliegens von einem oder mehreren hohen Eingangssignalen im Ruhezustand auf einem niederen Potentialwert liegen, verursachen diese an ein NOR-Gatter 20 angelegten Aus gangsSignaIe im Ruhezustand, dass das Ausgangssignal dieses NOR-Gatters 20 einen hohen Potentialwert annimmt. Dieses Ausgangssignal wix^d seinerseits ' einem als Umkehrstufe dienenden NOR-Gatter 21 mit einem einzigen Eingang zugeführt. Wenn immer somit alle Eingänge entweder des NOR-Gatters 14 oder des NÖR-Gatters 15 wirksam gemacht sind und damit das Ausgangssignal auf einen hohen Potentialwert ansteigt, fällt das Ausgangssignal des NOR-Gattera 20 auf einen niederen Potentialwert ab, was seinerseits verursacht,

- 6 - . ■■' ■■' ■■■·-' aass

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I If)I P H|| |1

dass das Ausgangssignal des NOS-Gatters 21 einen hohen Potentialwert annimmt. Dieser Übergang von einem nieder enjauf einen hohen Signalwert wird vom NOR-Gatter 21 aus als Hückstellimpuls an einen Rüekstell-Flip-Flop 23 angelegt, der beim Rückstellen einen Übergang von einem hohen auf einen niederen Potentialzustand erzeugt, der als Schiebeimpuls auf der Leitung 25 wirksam wird. Dieser Schiebeimpuls wird an das Schieberegister 10 angelegt, um die nächste Dateninformation in. die letzte Stuf« des Schieberegister8 10 au verschieben· Zur gleichen Zelt erscheint auf der Leitung 27,die vom Ausgang des Flip-Flop 23 äum binären Zähler verläuft, ein übergang von •in« fHiiif·» pjf .fin Heft·* Potentials der den Zahler 17 auf itaU isri?iliit*U*. Ser nlchete Taktiapuls vom Taktgeber 18 wird an den linstelleingang des Flip-Flop 23 angelegt und bringt diesen in Startbedingung, wobei der Zähler 17 von Null ausgehend su zählen beginnt,und entweder das NOR-Gatter 14 oder d*e NOB-Gatter 15 als nächstes eine Wiederholung des Ope~ rÄtiowi*3rS4ue i& |MiÄ»|i|Jc«it davon aueloet, ob eine binäre 1 oder »in· kiääf♦ O IB der let*tea Stuf· des Schl«b»regiet«r* 10 «•eiiioliei't ist.

Aus diesem Funktionsverlauf ergibt sich, dass die Geschwindigkeit, Mit welcher die Daten durch das Schieberegister IO verschoben werden, von dem Vorhandensein einer binären 1 oder einer binären 0 abhängt, wobei die Schiebeimpulse mit einer höheren Frequenz- (2030 Hz) für eine kontinuierliche Folge von binären 1 und mit einer niederen Frequenz (730 Hz) für eine kontinuierliche Folge von binären 0 auftreten.

Wenn, eines der beiden Aus gangs signale des Schieberegisters 10 auf der Leitung 11 bzw. 12 ein hohes Potential erzeugt, wird einer der beiden Eingänge eines IiOR-Gatters 29 auf ein hohes Potential angehoben und verursacht am Ausgang des NOR-Gatters 29 eine Potentialänderung von einem im Ruhezustand hohen auf ein niederes Potential. Dies wiederum bewirkt, dass ein Ausgangs-

signal

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signal mit einem hohen Potential von einem als Umkehrstufe dienenden NOR-Gatter 30 mit einem einzigen Eingang geliefert wird, wobei eine Änderung des Ausgangssignals des NOR-Gatters •30 von einem niederen auf einen hohen Potentialwert.das Vor- " handensein von Daten in der Ausgangsstufe des Schieberegisters 10 anzeigt. Dies entspricht dem otartzustand des Systems, bei welchem das Ausgangssignal des NOR-Gatters 30 den durch ,£ie Kurve A gemäss Fig. 2 charakterisierten Verlauf zeigt. Die ansteigende Planke des Ausgangsimpulses des NOR-Gatters 30 wird in einer aus einem Kondensator 31 und einem Widerstand 32 bestehenden Differentiationsstufe differenziert und verursacht einen Triggerimpuls, dessen anst-eigende Planke an dem Einstelleingang eines aus NOR-Gattern aufgebauten Flip-Flop 34- wirksam wird. Daraus resultiert ein abfallendes Ausgangssignal am Ausgang des Plip-Plop 34-» das an den Eingang eines ausgangsseitigen NOR-Gatters 35 angelegt wird, um dieses wirksam zu machen. Um diesen Betriebszustand während dem Vorhandensein von Daten in der Ausgangsstufe des Schieberegisters 10 aufrechtzuerhalten, wird das vom NOR-Gatter 30 gelieferte Ausgangssignal mit hohem Potential auch an den einen Eingang eines NOR-Gatters 36 angelegt, dessen Ausgangssignal dadurch auf einem niederen Potentialwert solange festgehalten wird, solange das Ausgangspotential des NOR-Gatters 30 einen hohen Potentialwert besitzt.-Das Ausgangssignal mit niederem Potential vom NOR-Gatter 36 wird an den Rückstelleingang des Flip-Flop 34 angelegt, so dass durch die interne Rückkopplung im Flip-Flop dessen Ausgangssignal auf einem niederen Potentialwert gehalten wird.

Um sicherzustellen, dass das'Ausgangssignal des NOR-Gatters beim ersten umgekehrten Ausgangsimpuls immer, eine bestimmte Phase aufweist, wird von einem als Umkehrstufe dienenden NOR-. Gatber 38 kurzzeitig eine abfallende Impulsflanke geliefert, die von dem differenzierten, an das Differentiationsnetzwerk 31 und 32 angelegten'Impulsanstieg abgeleitet ist. Diese ab-

' - 8 - ' fallende

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fallende Impulsflanke tritt am Ausgang des NOR-Gatters 38 nur dann auf, wenn zuvor eine Dateninformation an einem der Ausgänge der letzten Stufe des Schieberegisters IO anliegt. In allen anderen Betriebszuständen liegt das Ausgangssignal des NOH-Gatters-38 auf einem hohen Potential.

Sobald das Ausgangssignal des NOH-Gatters 38 ein niederes Potential annimmt, wird ein NOR-Gatter 40 zur Bestimmung der Anfangsphase wirksam. Wenn das eine Ausgangssignal N eines komplementäre Ausgangssignale liefernden Flip-Flop 42, das an den anderen Eingang des NOR-Gatters 35 angelegt wird, zu diesem Zeitpunkt auf einem niederen Potentialwert liegt, besitzt das Ausgangssignal des NOK-Gatters 35 ein hohes Potential, was der gewünschten Bedingung für die Anfangsphase der ausgangs— seitigen Signalfolge ist. Wenn das vom Flip-Flop 42 an das NOK-Gatter 35 angelegte Ausgangssignal zunächst ein niederes Potential besitzt, liegt das komplementäre Ausgangssignal I des Flip-Flop 42, das an den zweiten Eingang des NOR-Gatters 40 angelegt wird, auf einem hohen Potential und bewirkt, dass das NOR-Gatter 40 nicht auf den Impuls vom NOR-Gatter 38 anspricht, wodurch sich am Ausgang des NOR-Gatters AO ein niederes Poten- · tial einstellt. Dieses Ausgangssignal ist eines der drei Eingangssignale an ein NOR-Gatter 43, das der Steuerung der Signalbreite dient. Da die Eingangssignale der beiden anderen Eingänge dieses NOR-Gatters 43 zu diesem Zeitpunkt ebenfalls auf einem niederen Potential liegen, nimmt das Ausgangssignal des NOR-Gatters 43 ein hohes Potential an, das in einem der Inversion dienenden NOR-Gatter 44 mit einem Eingang umgekehrt wird und somit ein Eingangssignal mit niederem Potential für den Flip-Flop 42 aufrechterhält. Somit ergibt sich in diesem Augenblick keine Änderung für das den Flip-Flop 42 triggernde Eingangssignal. Für den deal, der Übertragung steigt das Ausgangssignal des NOR-Gatters 33 auf ein hohes Potential an, da sich ein niederes Signal nur dann ergibt, wenn das Ausgangssignal des WUR-GaIteca 30 anfänglich ein hohes Potential aufweist.

& - 9 - Oak* üami t 109819/17 31

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Damit wird für den Rest der Übertragung das Ausgangssignal des NOR-Gatters 40-auf einem niederen Potential gehalten, wodurch das NOR-Gatter 43 wirksam bleibt.

Wenn zu dem Zeitpunkt, in welchem der vom NOR-Gatter 38 übertragene abfallende und differenzierte Impuls am eingang des NOR-Gatters 40 ankommt, wodurch sich am Flip-Flop 42 Ausgangssignale entgegengesetzten Leitfähigkeitszustandes einsteilen, die das Eingangssignal des NOR-Gatters 35 auf ein hohes Potential anheben und damit durch das Ausgangssignal mit einem niederen Potential den anderen Eingang des NOR-Gatters 40 auf ein niederes Potential einstellen, bewirkt der an das NOR-Gatter 40 vom NOR-Gatter 38 aus angelegte differenzierte Impuls mit niederem Potential eine kurzzeitig abfallende Impulsflanke am Eingang des NOR-Gatters 43. Aufgrund dieser Ansteuerung fällt das Ausgangssignal des NOR-Gatters 43 kurzzeitig auf ein niederes Potential ab, was einen entsprechenden kurzzeitigen Anstieg des Ausgangspotentials des NOR-Gatters 44 bewirkt. Nach diesem sich kurzzeitig einstellenden hohen Potential des Ausgangssignals des NOR-Gatters 44 wirkt die abfallende Impulsflanke als Triggerimpuls für den Flip-Flop 42, der daraufhin seinen Zustand entsprechend dem Datenangebot der Ausgangsstufe des Schieberegisters 10 nahezu augenblicklich ändert. Sobald sich dies einstellt, liegt das Ausgangssignal des NOR-Gatters 35 auf einem hohen Potential, so dass die Anfangsphase oder der Signalzustand am Ausgang des NOR-Gatters 35 immer einem hohen Potentialwert entspricht.

Wie aus der vorausgehenden Beschreibung der Wirkungsweise des Flip-Flop 42 für die Startbedingung der Schaltung hervorgeht, wird durch die abfallende Triggerimpulsflanke eine Zustandsänderung im Flip-Flop 42 verursacht. Das Ausgangssignal des NOR-Gatters 43 liegt,von der zuvor beschriebenen Ausnahme abgesehen, anfänglich auf einem hohen Potential, wobei das Ausgangasignal des NOR-Gatters 44 einen gleichbleibenden niederen

- 10 - Potentialwert

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Pqtenbialwert behält. Wenn im Schieberegister eine binäre O die erste vom System umzusetzende Dateninformation ist, wie dies der Schwingungsform B gemäss Fig. 2 entspricht, liegt die der binären 1 zugeordnete Ausgangsleitung 11 auf einem niederen und die der binären O zugeordnete Ausgangsleitung 12 auf einem hohen Potentialwert. Dieser niedere Potentialwert auf der Leitung 11 setzt das NOR-Gatter 14 in Funktion, das ein Ausgangssignal mit hohem Potentialwert liefert, wenn der siebenstufige binäre Zähler 17 die Zählstellung 64 erreicht. Dieses Ausgangssignal wird dem mittleren Eingang des NOR-Gatters 43 zugeführt, womit dessen Aus gangssignal auf einen niederen Potentialwert abfällt und ein Ausgangssignal mit einem hohen Potentialwert am NOE-Gatter 44 auslöst. Sobald der binäre Zähler 17, wie vorausstehend beschrieben, durch den Flip-Flop 23 zurückgestellt wird, fällt das ,Ausgangssignal des NOS-Gatters 14 wieder auf einen niederen Potentialwert ab, was seinerseits zur Folge hat, dass das Ausgangssignal des NOR-Gatters 43 auf einen hohen Potentialwert ansteigt, wodurch das Ausgangssignal des NOR-Gatters 44 die abfallende Impulsflanke zum Triggern der Umschaltung des Flip-Flop 42 liefert. Die Zeitdauer vom Augenblick, von welchem an das Ausgangssignal erstmals vom NOR-Gatter 35 aufgrund der Funktion des Flip-Flop 34 erhalten wird, bis zui" Änderung des Schaltzustandes des Flip-Flop 42 durch den angelegten Triggerimpuls entspricht der Zeitdauer, die benötigt wird, um vierundsechzig .Taktimpulse im siebenstufigen Zähler zu zählen. Somit besitzt der erste Ausgangsimpuls, der dem Sander 47 als halbe Periode einer Rechteckschwingung zugeführt wird, eine Dauer von 0,64 ms, wie dies aus der Schwingungsform D gemäss Fig. 2 ersichtlich ist.

Wenn als nächste Daten!nformation eine binäre 1 vom System übertragen wird und somit die Ausgangsleitung 11 entsprechend dei- öehwingungsform B gemäss Fig. 2 mit einem hohen Potential beaufschlagt wird, bleibt das Ausgangssignal des NOR-Gatters 14 auf einem niederen Potential. Da gleichzeitig auch die Aus-

- 11 - gangsleitunp;

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gangsleitung 12 ein niederes Potential führt, wird auch das NOR-Gatter 15 unwirksam. Das niedere Potential der Ausgangsleitung 12 wird auch an den einen Eingang eines NOR-Gatters •48 angelegt, dessen anderer Eingang mit einem Ausgangssignal vom binären Zähler beaufschlagt wird, das von der dem Zahlenwert 16 zugeordneten Zählstufe abgegriffen wird. Da das Ausgangssignal des binären Zählers so lange einen hohen Potentialwert aufweist, bis der dem bestimmten Ausgangssignal zugeordnete Zählstand erreicht ist, liegt das Ausgangssignal des NOR-Gatters 48 im Ruhezustand auf einem niederen Potentialwert. Sobald der Zähler Y] den der Zahl 16 zugeordneten Schaltzustand erreicht, steigt das Ausgangssignal dee NOR-Gatter 48 an und bewirkt das Abfallen des Ausgangssignals des NOR-Gatters 43 und damit das Ansteigen des Potentialwertes des. Ausgangssignals des NOR-Gatters 44. Durch diesen Schaltzustand wird der Flip-Flop 42 für den Empfang des nächsten 'Triggerimpulses vorbereitet. Der der Zählstufe/zugeordnete Ausgang des binären Zählers 17 bleibt auf einem niederen Potential, wenn der Zähler aufgrund der vom Taktgeber 18 zugeführten Taktimpulse weiterzählt. Wenn der Zähler die Zählstellung 24 erreicht, nimmt das Ausgangssignal sowohl der Zahl 16 als auch der Zahl 8 zugeordneten Zählstufe einen niederen Potentialwert an und veranlasst, dass das NOR-Gatter I5, wie bereits beschrieben, den Zähler und das Schieberegister 10 zurückstellt. Nach der üückstellung des Zählers steigt das Ausgangsägnal der der Zahl 16 zugeordneten Stufe auf ein hohes Potential an und verursacht ein Ausgangssignal am NOR-Gatter 18 mit niederem Potenbialwert, das seinerseits einen abfallenden Triggerimpuls, am Ausgang des NOR-Gatters 44 auslöst, der den Schaltzustand des Flip-Flop 42 ändert. Die hierfür notwendige Zeitdauer von der zuletzt stattgefundenen Änderung des Schaltzustandes des Flip-Flop 42 beträgt 0,24 ms und entspricht der Zeitdauer, die der Zähler benötigt, um vierundζwanzig Ausgangsimpulse vom Taktgeber 18 zu zählen.

- 12 - Das

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Das Ausgangssignal des N03-Gatters 35 ist eine Folge von halbperiodischen Rechteckimpulsen mit zwei unterschiedlichen Frequenzen, wie dies aus der Schwingungsform D gemäss Fig. 2 hervorgeht. Die Frequenz beträgt beispielsweise für eine binäre 2080 Hz und für eine binäre 0 780 Hz. Die Länge jeder Halbschwingung wird von demjenigen der NOR-Gatter 14 und 15 bestimmt, das mit jedem neuen Start eines Zählzyklus des Zählers 17 wirksam gemacht wird. Die Bitfolge am Ausgang des NOR-Gatters 35 kann für alle Übertragungen einer binären 1 4160 Bit/Sek. und für die Übertragung einer binären 0 1560 Bit/Sek. betragen, wobei eine mittlere Bitfolge von ungefähr 2270 Bit/Sek. festgestellt werden kann.

Das Ausgangssignal des M)R-Gatters 35 kann auch über ein geeignetes Filter übertragen werden, wenn es in eine Sinusschwingung umgewandelt werden soll. Jedoch kann das eine Rechteckschwingung aufweisende Ausgangssignal auch direkt zur Modulation eines Tonfrequenzsenders ohne Digital-Analogumsetzung benutzt werden. Das Übertragungssystem liefert ein Ausgangssignal mit der Schwingungsform Ji gemäss Fig. 2, das aus einer Folge wechselnder und halbperiodischer Sinusschwingungen zweier unterschiedlicher Frequenzen besteht, die jeweils die entsprechende Länge eines eine binäre 1 und eine binäre 0 kennzeichnenden Impulses bestimmt, der vom Ausgang des Datenumsetzers abgegeben wird.

Aufgrund der Tatsache, dass das System derart arbeitet, dass die erste binäre Dateninformation am Ausgang des NOR-Gatters in Form eines halbperiodischen Impulses mit hohem Potentialwert zui' Verfugung steht, ist es möglich, dass das letzte umgesetzte Bit einer Dateninformation verlorengeht, wenn immer eine geradzahlige Anzahl von Bits übertragen wird. In Fig. 3 ist dieses Proolem für eine zu übertragende Datenfölge dargestellt, die aus einer binären 1, einer binären 0 und zwei nachfolgenden binären 1 aufgebaut isb. Aus der Schwingungsform

- 13 - JD]

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D' gemäss Fig. 3 geht hervor, dass am Ausgang des BOR-Gatters 35 ein halbperiodischer positiver Impuls entsprechend dem ersten binären Bit der Schwingungsform B¹ gemäss Pig. 3 anliegt. Der der nachfolgenden binären O entsprechende Impuls, der aus der Schwingungsform D* gemäss Fig.. 3 hervorgeht, wird als halbperiodischer Impuls mit niederem Potentialwert und einer kleineren Frequenz im Ausgangssignal gekennzeichnet. Die dritte und vierte binäre 1 werden als halbperiodische Schwingung mit einem hohen und einem niederen Potentialwert wiedergegeben. Wenn das Ausgangssignal mit diesem Signalwert zuende ist, ist der letzte Impuls zweideutig, da nicht sichergestellt werden kann, ob dieser Impuls einer binären 1 oder einer binären 0 zugeordnet ist, da kein das Ende dieses Impulses kennzeichnender Übergang vorhanden ist.

Aus diesem Grund sendet das System immer eine ungeradzahlige Anzahl von Bits, d.h. sobald die eingangsseitige Datenfolge aus einer geradzahligen Anzahl von Bits besteht, wird eine binäre 1 an die Datenfolge angefügt. Dieses zusätzliche binäre Bit kann als Takt- oder Abschlussbit verwendet werden und bietet dabei gleichzeitig die notwendige Potentialänderung, um festzustellen, ob die letzte übertragene Dateninformation eine binäre 1 oder eine binäre O ist.

Wenn in der vom System umzusetzenden Dateninformation eine ungeradzahlige Anzahl von binären Daten gemäss Fig. 2 vorhanden ist, nimmt das Ausgangssignal des Flip-Flop 42,das an den Eingang des NOR-Gatters 35 angelegt wird, am Ende der Impulsfolge einen niederen Potentialwert an, so dass am NOH-Gatter 35 ausgangssei tig ein hoher Potentialwert anliegt, der sich in der Schwingungsform D gemäss Fig. 2 als dritter ausgangsseitiger Impuls mit hohem Potentialwert darstellt. Das Schieberegister ist derart aufgebaut, dass am Ende der von ihm angebotenen Daten sich auf den beiden Ausgangsleitungen 11 und 12 ein niederer Potentialwert- einstellt. Wenn dies der Fall ist, liegt

- 14 - ein

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ein niederer Potentialwert an den Eingängen des·NOR-Gatters 29 > womit sich auch am Ausgang des NOR-Gatters 30 ein niederer Potentialwert einstellt, der das NOR-Gatter 36 wirksam macht. Da das Aus gangs signal des !Flip-Flop 42 auch während der Halbwelle unmittelbar vor diesem Augenblick einen niederen Potentialwert besitzt, verursacht der Triggerimpuls vom Ausgang des NOR-Gatter s 44 in dem Augenblick, in dem das Schieberegister 10 und der Zähler 17 zurückgestellt werden, eine Einstellung des Flip-Flop 42 auf einen Schaltzustand, in welchem dessen Ausgangssignal, das an das NOR-Gatter 35 angelegt wird, einen hohen Potentialwert annimmt. Dieses wiederum verursacht abschliessend einen abfallenden Potentialübergang am Ausgang des NOR-Gatters, 35, wie er in der Schwingungsform D gemäss Fig. 2 erkennbar ist.

Die am Ausgang N des Flip-Flop 42 abschliessend sich ergebende abfallende Potentialänderung wird in einem Differentiationsnetzwerk aus einem Kondensator yO und einem Widerstand 51 differenziert und an den Eingang eines NOR-Gatters 49 angelegt, das nur einen einzigen Eingang aufweist und sofort einen Ausgangsimpuls mit niederem Potentialwert liefert. Dieser Ausgangsimpuls wird durch die Betätigung des NOR-Gatters 36 zur Rückstellung des Flip-Flop 34 benutzt, da das NOR-Gatter 36 durch die Ansteuerung eine ansteigende Potentialänderung an seinem Ausgang erfährt, welche als Triggerimpuls zur Rückstellung wirksam ist. Durch die Rückstellung des Flip-Flop 34 steigt' dessen Ausgangssignal auf einen hohen Potentialwert an und bewirkt durch die Ansteuerung des NOR-Gatters 35, dass dessen Ausgangssignal auf einem niederen Potentialwert gehalten wird.

Wenn man davon ausgeht, dass die umzusetzende Dateninformation eine geradzahlige Anzahl von binären Bits aufweist, besitzt das Ausgangssignal des NOR-Gatters 35 für das letzte umgesetzte Bit einen niederen Potentialwert, wie dies beim vierten Bit der Schwingungsform D¹ gemäss Fig. 3 angedeutet ist. Dies

- 15 - bedeutet

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bedeutet, dass das Ausgangssignal des Flip-Flop 42, das an das NOR-Gatter 35 angelegt wird, während dem Zeitintervall des vierten umgesetzten Impulses ein hohes Potential aufweist. "Wenn das Schieberegister 1Ö und der Zähler 17 entsprechend der vorausstehenden Beschreibung zurückgestellt werden, ändert sich der Zustand des Flip-?Flop 42 derart, dass sein Ausgangssignal einen niederen Potentialwert annimmt und damit einen ansteigenden Übergang am Ausgang des NOR-Gatters 35 auslöst, welcher dann das Ende des am Ausgang des NOR-Gatters 35 festgestellten vierten Bit andeutet.

Es ist jedoch notwendig, das System irr eine neutrale Lage zurückzustellen, in welcher am Ausgang des NOR-Gatters 35 ©in Signal mit niederem Potentialwert anliegt. Da in diesem Augenblick an den Eingang des NOR-Gatters 40 das komplementäre Ausgangssignal I des Flip-Flop 42 angelegt wird, fällt der Potentialwert des Ausgangssignals des NOR-Gatters 40 ab und macht das NOR-Gatter 43 wirksam. Der binäre Zähler wird kontinuierlich vom Taktgeber 18 angesteuert, um die Ausgangsimpulse von der Taktschaltung in derselben Weise zu zählen, wie wenn Daten im Schieberegister 10 vorhanden wären. Wenn demzufolge der Zählerstand 16 erreicht wird, wird vom NOR-Gatter 48 ein Eingangssignal mit hohem Potential an das NOR-Gatter 43 angelegt, dessen beide weiteren 'Eingänge auf einem niederen Potentialwert liegen, so dass das Ausgangssignal des NOR-Gatters 44 einen hohen Potentialwert besitzt.

Wenn die Zählstellung 24 erreicht ist, wird der binäre Zähler 17, wie bereits beschrieben, zurückgestellt, wobei das Ausgangssignal des NOR-Gatters 48 wiederum einen niederen Potentialwert annimmt und eine ansteigende Potentialänderung am Ausgang des NOR-Gatters 44 verursacht. Dieses veranlasst den Flip-Flop 42, seinen Schaltzustand zu ändern und das zusätzliche, in der Schwingungsform D¹ gemäss Fig. 3 dargestellte binäre Bitsignal zu erzeugen, dessen Länge der Länge einer

- 16 - binären

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binären 1 im übertragenen Ausgangssignal entspricht. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der letzte Impuls, der vom NOR-Gatter 35 an den Sender angelegt und von diesem abgestrahlt wird, identifizierbar ist, so dass die letzte Dateninformation in einer Folge mit einer geradzahligen Anzahl von Bits in der umgesetzten Datenfolge nicht verlorengeht. In dem Augenblick, in dem der Flip-Flop ^LV2 zurückgestellt wird, um das zusätzliche Bit zu beenden,, arbeitet das NOR-Gatter 4-9»wie bereits beschrieben, zusammen mit dem NOR-Gatter 36, um den Flip-Flop 34 zurückzustellen. Dadurch wird das Ausgangssignal des NOR-Gatters 35 auf einem niederen Potentialwert gehalten, und die Datenübertragung durch das System beendet.

Während der Zeit, während welcher keine Information im Schieberegister 10 vorhanden ist, läuft der siebenstufige Zähler 17 kontinuierlich weiter und beginnt den Zählzyklus aufgrund der Ausgangssignale vom NOR-Gatter 15, die in einer Weise auftreten, als ob binäre 1 in der Ausgangsstufe des Schieberegisters 10 vorhanden wären. Dieser sich kontinuierlich wiederholende Zählzyklus des Systems liefert Datensynchronimpulse für den Betrieb des Schieberegisters, so dass die Dateninformation richtig zur Ausgangsstufe des Schieberegisters übertragen wird, wenn immer eine solche auf den Eingangsleitungen erscheint. Während der Zeit, in welcher keine Dateninformation in der Ausgangsstufe des Schieberegisters 10 vorhanden ist, wird der Ausgang des NOR-Gatters 35 blockiert, so dass keine Daten vom fäystem geliefert werden.

ώϋ sei bemerkt, dass das System eine veränderliche Bitfolge besitzt, und dass die Impulsbreite oder Impulsdauer der eine binäre 1 oder eine binäre 0 kennzeichnenden Impulse notwendigerweise nicht in einer harmonischen Beziehung stehen müssen, obwohl eine solche für den Betrieb wünschenswert sein kann. Dan System ist auch nicht auf die Verwendung von nur zwei unt-eruchiedlionen Impulsbreiten begrenzt. Durch die Hinzfügung

- V? - von

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von verschiedenen Gatterschaltungen können mehrere Impulsbreiten für eine Multiplexanwendung vorgesehen werden. Aufgrund der Tatsache, dass eine Halbperiode für jedes Informationsbit vorgesehen ist, ergeben sich extrem kurzzeitige Bitfolgen, selbst wenn das System für die Datenübertragung im HF-Band verwendet wird. Aus dem Vergleich der Schwingungsformen E und E¹ gemäss Fig. 2 und 3 lässt sich erkennen, dass die Schwingungsform der übertragenen Daten am Ausgang des Senders 47 aus exakten Halbschwingungen eines HF-Tones für jedes Daten-Bit besteht, obwohl die Einheit eine digitale Information empfängt und digital verarbeitet. Ein\Vorteil besteht darin, dass kein Digital-Analogumsetzer am Ausgang des Systems benötigt wird, wenn dieses mit HF- und Telephonverbindungen zusammenarbeitet.

- 18 - Patentansprüche

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Claims

PATENTANWALT 2 Q 5 O 4 7 6

DIPL-ING. LEO FLEUCHAUS

8 MÜNCHEN 71,

Melchiorstraße 42

Mein Zeichen: M138P-437

Patentansprüche

Datenumsetzer für eine binäre Datenfolge in eine Impulsfolge mit Impulsen von zumindest zwei unterschiedlichen Impulsbreiten, wobei den Impulsen mit der einen Impulsbreite Binärziffern der einen Art und den Impulsen der anderen Impulsbreite binäre Ziffern der anderen Art entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Quelle (10) für die Binärziffern an einem ersten Ausgang (11) Binärziffern der einen Art und an einem zweiten Ausgang (12) Binärziffern der anderen Art liefert, dass erste und zweite Gatter (14-, 15) vorhanden sind, die jeweils von den Binärziffern des ersten bzw. zweiten Ausgangs betätigbar sind, dass Takteinrichtungen (1?, 18) erste und zweite Ausgangssignale nach einem ersten und zweiten Zeitintervall nach Inbetriebnahme der Takteinrichtungen liefern, wobei die ersten Ausgangssignale an das erste Gatter und die zweiten Ausgangssignale an das zweite Gatter derart anlegbar sind, dass das erste und zweite Gatter jeweils einen Ausgangimpuls erzeugen, wenn immer die Gatter beim Auftreten des entsprechenden Ausgangssignals der Takteinrichtungen wirksam werden, dass ferner Einrichtungen (23, 25) betätigt werden, wenn immer ein Ausgangssignal von einem der beiden Gatter geliefert wird, um die nächste Binärziffer in die Ausgangsstufe der

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Quelle für die Binärziffern einzuspeisen, und dass ferner ausgangs se it ige Einrichtungen (4-2, 35) ein Aus gangs signal liefern, dessen Phase umgekehrt wird, wenn immer ein Impuls von einem der beiden Gatter empfangen wird.
2. Datenumsetzer nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichne t,dass Rückstelleinrichtungen (23, 27) zum -Rückstellen der. Takt einrichtungen vorhanden sind, wenn immer ein Aus gangs impuls von einem der Gatter, geliefert wird.
3. Datenumsetzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge -

k e ·η η ζ e ichne t, dass die Takteinrichtungen einen Zähler mit zumindest zwei einem ersten und zweiten Zählerstand entsprechende Ausgänge aufweisen, wobei der dem ersten Zählerstand zugeordnete Ausgang mit dem ersten Gatter und der dem zweiten Zählerstand zugeordnete Ausgang mit dem zweiten Gatter gekoppelt ist, dass das erste und zweite Gatter Ausgangsimpulse liefern, wenn immer das entsprechende Gatter zu dem Zeitpunkt wirksam gemacht wird, in welchem der Zähler den zugeordneten Zählerstand erreicht, dass die Takteinrichtungen einen Taktgeber zum Ansteuern des Zählers umfassen', und dass Einrichtungen zum Zurückstellen der Takteinrichtungen sowie, zum Zurückstellen des Zählers vorhanden sind.
4. Datenumsetzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Zurückstellen der Takteinrichtungen und die Einrichtungen (42, 35) zum Erzeugen eines Ausgangssignals bistabile Stufen (23 bzw. 42) umfassen, wobei die zweite bistabile Stufe (42) ein komplementärer bistabiler Multivibrator ist, dessen Schaltzustand bei Jedem ausgangsimpuls vom ersten bzw. zweiten Gatter umschaltbar ist.

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5. Datenumsetzer nach einem, der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle für die Binärziffern aus einem Schieberegister besteht, dessen Ausgangsstufe je ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von den Binärziffern der einen und der anderen Art liefert, und dass der Zähler als binärer Zähler aufgebaut ist.
5. Datenumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Binärstufe (23) als bistabiler Multivibrator aufgebaut ist und auf Ausgangsimpulse des ersten und zweiten Gatters anspricht, um den Zähler beim Auftreten eines derartigen Ausgangsimpulses zurückzustellen, und um Schiebeimpulse für das Schieberegister zu liefern, damit die nächste Biiiärziffer in die Ausgangsstufe des Schieberegisters verschoben wird.
7. Datehumsetzer nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennz e i chne t, dass Schalteinrichtungen (31, 32, 38 und 40) zum anfänglichen Einstellen des komplementären bistabilen Multivibrators auf einen bestimmten ausgangsseitigen Schaltzustand in Abhängigkeit von dem Auftreten des einen oder anderen Ausgangssignals an der letzten Stufe des Schieberegisters vorhanden sind.
8. Datenumsetzer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e kenn ζ e i c hn e t, dass weitere Schalteinrichtungen (38, 40, 43) zur Einstellung oiner bestimmten Phase am Ausgang der Einrichtungen zur Erzeugung eines Ausgangssignals bei der ersten, durch das System umzusetzenden Binärziffer vorhanden sind.
9. Dabenumsetzer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichne t, dass Schalteinrichbungen (40, 48, 4^) vorhanden sind, die auf eine geradzahlige Anzahl von umgesetzten Binärziffern an-

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sprechen und eine weitere Binärziffer einer bestimmten Art anfügen, so dass von dem System immer eine ungerQ.dz aiii ige Anzahl von Binärziffern umgesetzt wird.

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