DE2736522C2 - Schaltungsanordnung zum Obertragen von Daten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Übertragen von Daten von einem Datensender Ober eine symmetrische Leitung zu einem Datenempfänger, bei der den Daten zugeordnete Datensignale einerseits an einem Kondensator und anderseits an der Primärwicklung eines Übertragers anliegen, an dessen Sekundärwicklung den Datensignalen zugeordnete Doppelstromsignale ohne Gleichstromanteil an die Leitung abgegeben werden.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zum Übertragen von Daten mit Hilfe von Doppelstromsignalen, die keinen Gleichstromanteil aufweisen, bekannt Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise das Diphase- oder Splitphase-Verfahren. Bei der Übertragung derartiger Signale über Leitungen, wie beispielsweise symmetrische Ortskabel, muß das Frequenzspektrum ^M der zu übertragenden Signale begrenzt werden, um auf benachbarten Ortskabeln keine Störsignale zu erzeugen. Zur Begrenzung des Frequenzspektrums ist es bereits bekannt, im Datensender Sperrglieder vorzusehen, die Sendesignale sperren, wenn deren Folgefrequenz einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet Weiterhin ist es möglich, am Ausgang des Datensenders einen Tiefpaß vorzusehen, dessen Grenzfrequenz so gewählt wird, daß eine Störung von anderen Diensten auf den Ortskabeln vermieden wird. Es ist auch bereits bekannt zur galvanischen Trennung der Sendeanordnung von der Leitung einen Übertrager vorzusehen, mit dem gleichzeitig eine Symmetrierung bei der Anpassung an die Leitung erfolgt. Da bei den bekannten Schaltungsanordnungen für die Begrenzung des Fre- ·» quenzspektrums der Sendesignale und für die galvanische Trennung und Symmetrierung getrennte Schaltungsteile verwendet werden, erfordern diese Schaltungsanordnungen einen verhältnismäßig großen Aufwand.

Aus der DE-OS 23 06 681 ist eine Schaltungsanordnung zum Übertragen von Daten bekannt, bei der im Datensender ein Übertrager vorgesehen ist, über den Datensignale an eine Leitung abgegeben werden. Die Datensignale liegen an einem Kondensator an, der das Entstehen von steilen Flanken der Datensignale verhindert Über einen Anpassungswiderstand werden die Datensignale der Primärwicklung des Übertragers zugeführt Der Übertrager weist eine rechteckige Hystereseschleife auf und er gibt an seiner Sekundärwicklung an die Leitung Signale ab, die den differenzierten Datensignalen entsprechen. Zur Beseitigung der hochfrequenten Anteile im Frequenzspektrum enthält der Übertrager insgesamt drei Wicklungen. Diese Wicklungen erfordern einen verhältnismäßig großen Aufwand. Außerdem ist für viele Anwendungsfälle die differenzierende Wirkung des Übertragers infolge der rechteckigen Hystereschleife nicht erwünscht

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, bei der die Begrenzung des Frequenzspektrums der Sendesignale, die galvanische Trennung der Leitung von der Sendeanordnung und die Symmetrierung bei der Anpassung an die Leitung mit einem besonders geringen Aufwand erfolgt

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst daß parallel zur Sekundärwicklung des Übertragers ein weiterer Kondensator angeordnet ist der zusammen mit den Streuinduktivitäten des Übertragers und mit dem ersten Kondensator einen sendeseitigen Tiefpaß bildet

Die Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung hat den Vorteil, daß sowohl für die Begrenzung des Frequenzspektrums, für die galvanische Trennung und für die Symmetrierung nur ein einziger Schaltungsteil erforderlich ist Zur Bildung des Tiefpasses für die Begrenzung des Frequenzspektrums sind keine zusätzlichen Spulen erforderlich. Die Größe der Streuinduktivitäten hängt von mehreren Kenngrößen, wie beispielsweise dem Kernmaterial, der Wicklungsanordnung, der geometrischen Form, der Größe des Übertragers und dem Luftspalt ab. Durch geeignete Auswahl dieser Kenngrößen lassen sich die Streuinduktivitäten mit ausreichender Größe und Genauigkeit herstellen. Die Streuinduktivitäten bilden zusammen mit den Kapazitäten der Kondensatoren ein π-Glied mit Tiefpaßcharakter, dessen Grenzfrequenz und Impedanz durch die 5" :reuinduktivitäten und die Kapazitäten festgelegt ist

Der Übertrager wird auf besonders einfache Weise angesteuert wenn die Anschlüsse der Primärwicklung des Übertragers mit den Ausgängen von Schaltgliedern verbunden sind, die in Abhängigkeit von den Binärwerten der Datensignale abwechselnd schaltbar sind.

Um den Datensender gegen Störspannungen zu schützen, die über die Leitung zum Datensender gelangen, ist es günstig, wenn die Anschlüsse der Primärwicklung des Übertragers über Dioden mit einem Punkt verbunden sind, an dem ein Bezugspoten tial anliegt

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der F i g. 1 bis 3 beschrieben.

Es zeigt

F i g. I ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung zum Übertragen von Daten,

F i g. 2 Zeitdiagramme von Signalen an verschiedenen Punkten der Schaltungsanordnung, F i g. 3 ein Schaltbild eines Datensenders.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung zum Übertragen von Daten gibt eine Datenquelle DQ Datensignale Di an einen Codieren CD ab. Der Codierer CD erzeugt mit Hufe von in einem Taktgeber TG erzeugten Taktimpulsen 7* codierte Datensignale D 2 codiert die Datensignale Dl beispielsweise entsprechend dem Diphase- oder Splitphase- Verfahren, das auch unter der Bezeichnung »Richtungstaktschrift« oder »Priase-Encoding« bekannt ist und gibt codierte Datensignale D 2 an einen Datensender SF ab. Bei den nach diesem Verfahren codierten Datensignalen D 2 tritt jeweils nach einer Zeitdauer, die gleich ist der Periodendauer der Taktimpulse 7* oder nach einer is Zeitdauer, die gleich ist der halben Periodendauer der Taktünpulse Teine Änderung des Binärwerts auf. Einem Datenbit 0 wird dabei beispielsweise eine Änderung vom Binärwert 1 zum Binärwert 0 und einem Datenbit 1 eine Änderung vom Binärwert 0 zum Binärwert 1 zugeordnet Daraus folgt, daß zwischen zwei gleichen Datenbits jeweils eine diesen Datenbits entgegengesetzte Änderung der Binärwerte auftreten muß. Eine Codierung nach diesem Verfahren hat den Vorteil, daß bei einer Ausbildung der vom Datensender SE an eine Leitung LE abgegebenen Sendesignale D 3 als Doppelstromsignale in diesen kein Gleichstromanteil enthalten ist Außerdem können aus den Sendesignalen D 3 auf der Empfangsseite auf einfache Weise den Datenbits zugeordnete Taktünpulse zurückgewonnen werden.

Die Sendesignale DZ werden vom Datensender SE fiber die Leitung LE zu einem Empfänger EM übertragen. Der Empfänger EM gibt Datensignale DA an einen Decodierer DC ab, der die Datensignale D 4 decodiert und den Datensignalen Dl zugeordnete Datensignale DS. sowie den Taktimpulsen Ti zugeordnete Taktimpulse T2 an eine Datensenke DS abgibt.

Falls die Sendesignale D 3 über symmetrische Ortskabel vom Sender SE zum Empfänger EM übertragen werden, muß sichergestellt sein, daß durch diese Sendesignale D 3 andere Signale auf Ortskabeln, wie beispielsweise PCM-Signale und Tonrundfunksignale nicht gestört werden. Zu diesem Zweck ist es erforderlich im Sender SE einen Tiefpaß vorzusehen, der das Frequenzspektrum der Sendesignale D 3 begrenzt Um eine galvanische Trennung der Leitung LE von den sendeseitigen Einrichtungen zu erreichen, ist es weiterhin zweckmäßig, im Datensender SE einen Übertrager vorzusehen. Mit Hilfe dieses Übertragers wird gleichzeitig eine Symmetrierung bei der Anpas- so sung an die Leitung LE erreicht Die Begrenzung des Frequenzspektrums und die galvanische Trennung werden auf besonders einfache Weise erreicht wenn sowohl der Primärwicklung als auch der Sekundärwicklung des Übertragers jeweils ein Kondensator parallel geschaltet wird und wenn der Übertrager derart dimensioniert wird, daß seine Streuninduktivitäten vorgegebene Werte annehmen. Der Übertrager bildet dann zusammen mit den Kondensatoren ein jr-Glied mit Tiefpaßcharakter, dessen Grenzfrequenz und dessen «1 Impedanz durch die Streuinduktivitäten und durch die Kapazitäten der Kondensatoren einstellbar sind. Mit Hilfe des Übertragers und der Kondensatoren wird gleichzeitig eine Begrenzung des Frequenzspektrums der Sendesignale D3. eine galvanische Trennung der b.~> Leitung LE von den sendeseitigen Einrichtungen und eine Symmetrierung bei der Anpassung an die Leitung erreicht

Bei den in F i g. 2 dargestellten Zeitdiagrammen ist in Abszissenrichtung die Zeit t dargestellt und in Ordinatenrichtung sind die Momenianwerte der Signale dargestellt

Die vom Taktgeber 7TG abgegebenen Taktimpiüse Ti liegen an einem ersten Eingang des Codierers CD an. An einem zweiten Eingang liegen die von der Datenquelle DQ abgegebenen Datensignale D1 an, die zu vorgegebenen Abtastzeitpunkten den Binärwert 0 bzw. 1 haben, wenn die Datenbits 0 bzw. 1 dargestellt werden. Die vorgegebenen Abtastzeitpunkte sind durch die abklingenden Flanken der Taktünpulse Tt festgelegt Der Codierer CD gibt an seinem Ausgang die codierten Datensignale D 2 ab. Wenn zu einem Abtastzeitpunkt das Datensignal D1 den Binärwert 0 hat ändert das codierte Datensignal D 2 seinen Binärwert von 1 nach 0. In entsprechender Weise ändert das codierte Datensignal D 2 seinen Binärwert von 0 nach 1, wenn zum Abtastzeitpunkt das Datensignal D1 den Binärwert 1 hat Falls zwei gleiche Datenbits aufeinanderfolgen, denen jeweils eine Änderung der Binärwerte in gleicher Richtung zugeordnet ist muß zwischen diesen Änderungen eine Änderung in der umgekehrten Richtung erfolgen. Daraus ergibt sich, daß die Abstände der Änderungen gleich der Periodendauer 7* der Taktimpulse 7*1 oder gleich der halben Perioderdauer T/2 der Taktimpulse Ti ist Die codierten Datensignale D 2 werden an den Datensender SE abgegeben, der an seinem Ausgang die Sendesignale D 3 an die Leitung LE abgibt. Infolge des im Datensender DS vorgesehenen Tiefpasses erfolgt eine Begrenzung des Frequenzspektrums der Sendesignale D 3 und anstelle von Digitalsignalen gibt der Datensender SE Analogsignale als Sendesignale D 3 ab.

Der Datenempfänger EM verstärkt und begrenzt die Sendesignale DS und gibt Datensignale D 4 an den Decodierer DC ab, der einerseits den Taktimpulsen 7"1 zugeordnete Taktimpulse T2 und andererseits den Datensignalen Dl zugeordnete Datensignalc D 5 aus den Datensignalen D4 zurückgewinnt und an die Datensenke DS abgibt

Der in F i g. 3 dargestellte Datensender SE enthält einen aus zwei Schaltgliedern G1 und G 2 mit zugehörigen Widerständen R 1 und R 2, sowie einpm Inverter N gebildeten Schaltverstärker SV, einen Übertrager UE, zwei Kondensatoren Cl und C 2 und zwei Dioden D1 und D 2. Dem Schaltverstärker SV, der auch als Differenzverstärker ausgebildet sein kann, wird das codierte Datensignal D 2 zugeführt. Wenn das Datensignal D 2 den Binärwert 1 annimmt nimmt das Schaltglied G 3 an seinem Ausgang den Binärwert 0 an. Falls das Schaltglied G1 mit einem offenen Kollektor versehen ist und der Widerstand R1 den Kollektorwiderstand des Ausgangstransistors darstellt, wird ein im Schaltglied G1 vorgesehener Ausgangstransistor leitend gesteuert und am Ausgang des Schaltglieds D1 liegt eine Spannung von etwa 0 V an. Falls das Schaltglied G 2 ebenfalls mit einem Ausgangstransistor mit offenem Kollektor versehen ist und der Widerstand R 2 den Kollektorwiderstand darstellt wird infolge des Inverters N der Ausgangstransistor gesperrt und am Ausgang des Schaltglieds G 2 liegt eine Spannung, die gleich ist der positiven Versorgungsspannung UB. In entsprechender Weise wird der Ausgangstransistor im Schaltglied G 1 gesperrt und der Ausgangstransistor im Schaltglied G 2 leitend gesteuert, wenn das codierte Datensignal D 2 den Binärwert 0 annimmt

Entsprechend den Änderungen der codierten Daten-

signale D 2 entsteht an den Ausgängen der Schaltglieder G1 und G 2 eine Wechselspannung. Diese Wechselspannung liegt an der Primärwicklung des Übertragers UE an, der ein Kondensator CI parallel geschaltet ist Der Sekundärwicklung des Übertragers t/f ist ebenfalls ein Kondensator C2 parallel geschaltet und an den Anschlußpunkten des Kondensators Cl ist auch die Leitung LE angeschlossen, an die der Datensender Sf die den codierten Datensignaien D 2 zugeordneten Sendesignale D 3 abgibt.

Der Übertrager UE ist durch ein Ersatzschaltbild dargestellt, das eine im Querzweig angeordnete Gegeninduktivität M und zwei in den Längszweigen angeordnete Streuinduktivitäten L 15 und L 2S enthält. Unter der Annahme, daß die Gegeninduktivität M sehr groß ist und damit einen geringen Einfluß hat, stellen die Kondensatoren CX und C2 und die Streuinduktivitäten LiS und L25 ein π-Grundglied mit Tiefpaßcharakter dar. Die Induktivität dieses Tiefpasses wird durch die Summe der Streuinduktivitäten L ISund L 25gebildet

Durch die Wahl der Streuinduktivitäten L 15 und L 25 und die Kapazitäten der Kondensatoren C1 und C2 werden die Grenzfrequenz und die Impedanz des Tiefpasses festgelegt Die Streuinduktivitäten L 15 und s L 25 hängen von mehreren Kenngrößen, wie Kernmaterial, Wicklungsanordnung, geometrische Form, Größe des Übertragers, Luftspalt usw. ab. Durch eine geeignete Auswahl dieser Kenngrößen lassen sich mit ausreichender Größe und Genauigkeit definierte

to Streuinduktivitäten L15 und L2S einstellen, so daß zusammen mit den Kapsizitäten der Kondensatoren Cl und C2 die gewünschte Grenzfrequenz und die gewünschte Impedanz erreicht werden.

Um den Schaltverstärker SV gegen Störimpulse

schützen zu können, die auf der Leitung Lf eingekoppelt werden und über den Übertrager i/ffortgeschaltet werden, ist es günstig, wenn die Dioden D1 und D 2 vorgesehen werden, die die Amplituden der Störspitzen begrenzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Obertragen von Daten von einem Datensender über eine symmetrisehe Leitung zu einem Datenempfänger, bei der den Daten zugeordnete Datensignale einerseits an einem Kondensator und anderseits an der Primärwicklung eines Übertragers anliegen, an dessen Sekundärwicklung den Datensignalen zugeordnete Doppelstromsignale ohne Gleichstromanteil an die Leitung abgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Sekundärwicklung des Übertragers (UE) ein weiterer Kondensator (C2) angeordnet ist, der zusammen mit den Streuindukti- is vitäten (LiS, L2S) des Übertragers (UE) und mit dem ersten Kondensator (Cl) einen sendeseitigen Tiefpaß bildet

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse der Primärwicklung des Übertragers (UE) mit den Ausgängen von Schaltgliedern (Cl, G 2) verbunden sind, die in Abhängigkeit von den Binärwerten (»0«, »1«) der Datensignale (D 2) abwechselnd schaltbar sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse der Primärwicklung des Übertragers (UE) über Dioden (Dl, D2) mit einem Punkt verbunden sind, an dem ein Bezugspotential (0 V) anliegt *>