DE2013880B2

DE2013880B2 - Schaltungsanordnung zum erzeugen von taktimpulsen

Info

Publication number: DE2013880B2
Application number: DE19702013880
Authority: DE
Inventors: Günther Dr Ing Reinhardt Dieter Dipl Ing 8000 München Haass
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-03-23
Filing date: 1970-03-23
Publication date: 1973-08-02
Also published as: GB1301598A; FR2084966A5; BE764683A; NL163398B; NL7103740A; DE2013880C3; LU62820A1; US3671873A; NL163398C; DE2013880A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Taktimpulsen mittels eines Impulsgenerators und eines diesem nachgeschalteten Zählers in Datenübertragungsanlagen.
Bei der Datenübertragung von einem Datensender zu einem Datenempfänger muß im allgemeinen der Takt des Datenempfängers auf den Takt des Datensenders synchronisiert werden. Hierbei tritt das Problem auf, daß der Datenempfänger den Sendetakt (Datenimpuls) infolge von zeitlich veränderlichen Sendeparametern mit zeitlich veränderlicher Frequenz oder infolge von Störungen nur unvollkommen empfängt. Die Störungen können je nach ihrer Eigenart zu einzelnen oder auch gebündelten Ausfällen der Datenimpulse am Empfangsort führen. Weiterhin müssen Störimpulse zwischen den Datenimpulsen des Datensenders ausgeblendet werden.

Als Beispiel für eine Datenübertragungsanlage, bei der die oben angegebenen Probleme auftreten, kann ein Magnetbandgerät angegebenen Probleme auftrtten, kann ein Magnetbandgerät angesehen werden, bei dem die Informationen in Richtungstaktschrift aufgeschrieben werden. Hier ist es notwendig, beim Lesen der geschriebenen Information die Hauptflußwechsel von den redundanten Hilfsflußwechseln zu trennen. Dazu wird zu den Zeiten, bei denen ein dem Hauptnußwechsel entsprechendes Lesesignal auftritt, ein Taktimpuls erzeugt. Um ein Auseinanderfallen von Taktimpuls und Lesesignal zu verhindern, müssen

iie Taktsignale ständig mit den Lesesignalen synchrolisiert werden. Ein solches Auseinanderfallen ist mögich, wenn die Lesesignale Frequenzsprünge infolge :iner Änderung der aufgezeichneten Information Tiachen, vvenn Phasensprünge als Folge einer infor-■nationsabhängigen Spitzenverschiebung der Le?eäignale (peakshift) sowie die durch Bandgeschwindigkeitsschwankungen verursachten Frequenzmodulationen auftreten. Weiterhin müsseii die Taktimpulse nach einer Übertragungspause schnell auf die blockweise ankommenden Lesesignale synchronisiert werden (Einphasen), und bei kurzzeitigen Lesesignalausfällen (drop outs) müssen die Taktimpulse weiter erzeugt werden, damit nach Ende des Ausfallens wieder zeichenrichtig synchronisiert wird.

Die Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Taktimpulse im Datenempfänger muß somit verschiedene Anforderungen erfüllen:

1. Bei Frequenzschwankuhgen im Datensender muß die Schaltungsanordnung diesen Schwankungen in einem bestimmten Bereich folgen können (Mitziehverhalten).

2. Bei Ausfall eines oder mehrerer Datenimpulse muß die Schaltungsanordnung ihre zuletzt gehabte Frequenz beibehalten (Halteverhalten).

3. Kleine Schwankungen der Datenimpulse um ihre zeitliche Sollage sollen für die Erzeugung der Taktimpulse unberücksichtigt bleiben.

4. Nach einer Unterbrechung der Übertragung soll die Schaltungsanordnung möglichst schnell wieder auf die Datenimpulse einsynchronisiert werden (Einphasenverhalten).

Es sind Schaltungen bekanntgeworden, die diese Anforderungen weitgehend erfüllen. Diese Schaltungen sind gewöhnlich aus einem Phasendetektor und aus eint.Ti spannungsgesteuerten Oszillator aufgebaut (s. Electronic Design 8, April 11, 1968, S. 76 bis 80, und Electronic Design 10, Mai 9, 1968, S. 90 bis 93). Es handelt sich hier um analoge Schaltungen. Der Nachteil dieser analogen Schaltungen besteht in der Abhängigkeit von Bauelementetoleranzen. Umweltbedingungen und den Versoigungsspannungen. Weiterhin enthalten diese Schaltungen häufig Abgleichelemente, die eingestellt werden müssen, und sie sind oft sehr schwer auf andere Sendefrequenzen umzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die genannten Nachteile dieser analogen Schaltungen zu vermeiden und eine Schaltungsanordnung in Digita¹-technik anzugeben, die die obengenannten Anforderungen erfüllt. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem Zähler eine beim Auftreten jedes Datenimpulses wirksam werdende Einrichtung nachgeschaltet ist, die aus dem in diesem Augenblick erreichten Zählerstand im Zähler und einem Sollwert dieses Zählerstandes denjenigen Zählerstand errechnet, der dem Sollauftrittszeitpunkt des Taktimpulses entspricht, und daß eine dieser Einrichtung und dem Zähler nachgeschaltete Vergleichseinrichtung bei Erreichen dieses errechneten Zählerstandes im Zähler den Taktimpuls abgibt und gleichzeitig den Zähler auf seinen Anfangswert zurücksiellt.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist, daß sie ausschließlich aus handelsüblichen integrierten Digitalbausteinen aufgebaut werden kann.

Im folgenden wird der Zählerstand, auf den der Zähler bei Abgabe des Taktimpulses zurückgesetzt wird, Anfangswert des Zählers genannt, der in der Einrichtung errechnete, dem Sollauftrittszeitpunkt des Taktimpulses entsprechende Zählerstand mit Endwert des Zählers bezeichnet.

Die Frequenz der Zähltakte, die dem Zahler zugeführt werden, muß größer sein als die Frequenz der Datenimpulse. Besonders günstig ist es, wenn die ίο Frequenz der Zähltakte um eine ganr^ahlige Potenz von 2 größer ist als der Sollwert der Datenfrequenz, denn dann lassen sich die Endwerte des Zählers mit Hilfe der Digitalbausteine besonders einfach berechnen.

Der Anfangswert des Zählers kann konstant gewählt werden. Das hat aber den Nachteil, daß bei ständiger Frequenzablage der Datenimpulse gegenüber der Frequenz der Zähltakte die Phasenlage zwischen den Datenimpulsen und den Taktimpulsen im Datenempfänger (EmpfängertaktiHM-mlse) sich gegenüber dem Normalfall ändert. Im Normalfall, wenn also die Frequenzen der Zähltakte und der Datenimpulse in dem vorgegebenen Verhältnis zueinander stehen, liegen die Datenimpulse immer in der Mitte zwischen zwei Empfängertaktimpulsen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann der Anfangswert des Zählers ebenfalls entsprechend der Abweichung des Augenblickswertes von einem vorgegebenen Wert in einem Anfangswertberechner berechnet werden. Entsprechend dieser Abweichung ändert sich dann also der Anfangs- und der Endwert des Zählers.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung reagiert sofort auf jede Frequenz- und Phasenänderung der Datenimpulse. Dieses Verhalten kann unter Umständen nicht erwünscht sein, weil die Schaltungsanordnung dann auf jede kurze Schwankung der Datenimpulse um die Sollage antwortet. Durch Einführung eines Glättungsgliedes kann erreicht werden, daß die Schaltungsanordnung nur auf Phasenlagen antwortet, *o die mindestens über die Glättungszeit hinweg anliegen und die im allgemeinen von Frequenzabweichungen herrühren.

Andere Weiterbildungen Jer Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im weiteren soll die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung an Hand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung,

F i g. 2 ein Signalbild der Schaltungsanordnung der Fig. 1,

F i g. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung,

F i g. 4 ein Signalbild der Schaltungsanordnung nach F i g. 3,

F i e. 5 ein Blockbild des Glättungsgliedes,
F i g. 6 ein Signalbild des Glättungsgliedes,
F i g. 7 ein Schaltbild der Ausführungsform nach F i g. 3,
do F 1 g. 8 ein Schaltbild des Glättungsgliedes.

Im folgenden werden die Datenimpulse auch Sende impulse genannt. In F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispie der Schaltungsanordnung dargestellt. Einem Zähler Z/ werden von einem Impulsgenerator ZT Zähltakte zu geführt. Der Zähler ZA ist über einen Schalter SCH der von Sendeimpulsen auf- und zugesteuert wird, mi einem Speicher SP verbunden. Dem Speicher SP win außerdem ein vorgegebener Wert Z₀ (der Sollwert) vo

einer Schaltung P zugeleitet. Der Ausgang des Spei- Die Sendeimpulse Sl ergeben sich aus der zweiter

chers SP ist mit einem Endwertberechner EB ver- Zeile der F i g. 2.

bunden, in dem in Abhängigkeit von der Abweichung Treten Sendeimpulse SI auf, dann beginnt das Ein des über den Schalter SCH in den Speicher SP ge- phasen der Empfängertaktimpulse ET auf die Sende· lieferten Zählergebnisses von dem vorgegebenen 5 impulse SI (Bereich II der F i g. 2). Der erste Sende-Wert Z₀ der Endwert berechnet wird, zu dlem der impuls 5Z₁ trifft den Zähler ZA bei einem beliebiger Zähler ZA zählen soll. Die Inhalte des Endwert- Stand Z₁ zwischen A₀ und E₀. Dieser Wert Z₁ wirr berechners EB und des Zählers ZA werden in einer jetzt in den Speicher SP eingeschrieben. Aus der Ab· Vergleichsschaltung VG verglichen. Bei Gleichheit gibt weichung Z₁-Z₀ (Regelabweichung) wird im Enddie Schaltung einen Impuls ab, der die Zurücksetzung io wertberechner EB der neue Zählerendwert E_x bedes Zählers ZA auf seinen Anfangswert A₀ veranlaßt rechnet. In F i g. 2 ist der Endwert Z₁ größer als dei und außerdem als Empfängertaktimpuls für den Daten- vorgegebene Wert Z₀. Der Regelkreis muß darauf empfänger gilt. mit einer Vergrößerung der Periodendauer der Säge-

Der Anfangswert A₀ kann dem Zähler ZA am Ein- Zahnschwingung antworten, damit die Sendeimpulse Sl

gang K zugeführt werden. Er ist ein fester W.:rt. 15 möglichst in die Mitte zwischen den Empfängertakt-

Der Zähler ZA, der Schalter SCH, der Speicher SP, impulsen ET zu liegen kommen. Entsprechendes gilt

der Endwertberechner EB und die Vergleichsschaltung für den Fall, daß Z₁ kleiner als Z₀ ist.

VG bilden einen Regelkreis. Der Regelkreis nach F i g. 1 ist so ausgebildet, daß

Der Regelkreis arbeitet im Prinzip folgendermaßen: er Proportionalverhalten hat. Die Stellgröße E₁-E₀ Der Zähler ZA wird mit den Zähltakten des Impuls- ao ist dann proportional der Regelabweichung Z₁ — Z₀. generators ZT von dem bestimmten Anfangswert A₀ Der neue Endwert, den der Zähler erreichen darf, hochgezählt. Beim Eintreffen des Sendeimpulses SI wird damit nach der Vorschrift
wird der Schalter SCW geschlossen und der Augen- F = F 4- *(7 —7 \ C\\ blickswert des Zählers ZA als Z.v (Zählerstand beim ^N ° ^ ^¹ °' ^w Eintreffen des yV-ten Sendeimpulses) in den Speicher as im Endwertberechner EB gebildet, χ ist ein Propor- SP eingeschrieben. Aus dem Speicherinhalt wird im tionalitäfsfaktor, der die Verstärkung des Regelkreises Endwertberechner EB ein Zählerendwert Es berechnet darstellt. Er muß so gewählt werden, daß der Regcl- und in der Vergleichsschaltung VG mit dem jeweiligen kreis hinreichend stabil ist und schnell eingephast Zählerstand verglichen. Erreicht der Zähler ZA, der werden kann. Außerdem wird er bevorzugt binir weiterhin von den Zähltakten ZT angesteuert wird, 30 quantisiert, damit er durch die Verdrahtung festgelegt diesen Endwert Ey, so wird von der Vergleichs- »erden kann, denn eine binäre Multiplikation oder schaltung VG ein Impuls abgegeben, der den Zähler ZA Division kann durch eine Verschiebung der Binärzahi wieder auf seinen Anfangswert A₀ zurücksetzt und nach links bzw. nach rechts dargestellt werden. Im gleichzeitig den Empfängertaktimpuls darstellt. Die Ausführungsbeispiel F i g. 2 ist * - ^!/i gewählt.
Zähltaktfrequenz ist dabei hinreichend groß gegenüber 35 Wenn der Zähler ZA den Endwert E₁ erreicht hat. der Sendeimpulsfrequenz gewählt und wird konstant dann wird er wieder auf den Anfangswert A₀ zurückgehalten, gesetzt und erneut hochgezählt. Mit dem nächsten

Die Wirkungsweise des Regelkreises läßt sich an Sendeimpuls SI wird der Zählerstand Z₂ in den Spei-Hand von F i g. 2 verdeutlichen. Hier ist der Zähler- eher übernommen und nach der gleichen Rechenstand Z. über der Zeit / aufgetragen, dargestellt. Die 40 Vorschrift der neue Endwert E₁ berechnet usw. Nach sich ergebende Kurve der Zählerstände kann als eine wenigen Sendeimpulsen SI ist der Einphasvorgang digitalisierte Sägezahnschwingung aufgefaßt v/erden, beendet, und bei Sollfrequenz der Sendeimpulse 5/ deren Periode durch den berechneten Endwert und liegen diese dann genau in der Mitte zwischen den damit durch den Zählerstand bei Eintreffen eines En.rfängertaktimpulsen ET.
Signalimpulses 5/ festgelegt wird. 45 Im Ausführungsbeispiel F i g. 2 ist die Regelab-

Während der Übertragungspause (Bereich I der weichung Z₁-Z₀, außerdem die verstärkte Regelab-

F ig. 2) wird in den Speicher SP ein vorgegebener weichung \ (Z₁-Z₀) und die Endwerte £„ E₂ ein-

Wert Z₀ eingeschrieben, der bewirkt, daß die Frequenz gezeichnet. Man sieht, daß die Regelabwei hung

des Sägezahnes gleich der Sendesollfrequenz ist. Wenn Zy — Z₀ immer kleiner wird, entsprechend auch die

die Zähltaktfrequenz das iV₀-fache der Sendesoll- 50 Endwerte £„ £, und sich allmählich dem Wert E₀

frequenz beträgt, so wird während der Übertragungs- nähern.

pause der Zähler ständig vom Anfangswert A₀ bis zu Der Bereich HI der F t g. 2 zeigt die Verhältnisse

einem Endwert E₀ hochgezählt und dann wieder auf bei Signalausfall. Beim Fehlen eines oder mehrerer

A₀ zurückgesetzt. Der Anfangswert A₀ und der End- Sendeimpulse SI wird der Inhalt des Speichers SP

wert E₀ werden so bestimmt, daß sie symmetrisch zu 55 nicht verändert. Die Sägezahnschwingung schwingt

dem vorgegebenen Wert Z₀ liegen. Sie ergeben sich damit so lange mit seiner zuletzt gehabten Frequenz

aus den Gleichungen weiter, bis wieder ein Sendeimpuls SI kommt und den

Speicherinhalt verändert.

_A %„_-^L (l) Dct Bireich IV der F ig. 2 zeigt einen Phasen-

2 ^6o sprung der Sendeimpulse SI. Da die Phasenabweichung

positiv ist, ist auch die Regelabweichung Z_x-Z₀

_ N₀ positiv, und der berechnete Endwert ist größer als d»r

*» ~ ^Zft "·" ~^~ · ·²' Endwert E₀. Da dann aber der nächste Sendeimpuls SI

im Verhältnis zu dem vorhergehenden Sendeimpuls 65 früher kommt, wird die Regelabweichung negativ,

Die Empfängertaktimpulse ET sind in der dritten und der Endwert liegt unterhalb £,. Solche einmaligen

Zeile dargestellt, sie treten immer dann auf, wenn dei Phasensprünge der Sendeimpulse sind ebenfalls mit

Zähler ZA auf seinen Anfangswert zurückgesetzt wird. wenigen Schritten ausgeregelt.

7 8

Im Bereich V der F i g. 2 sind die Verhältnisse ge- F i g. 4 zeigt den der F i g. 2 entsprechenden Kurzeigt, die vorliegen, wenn sich die Frequenz der Sende- venzug für das Ausführiingsbeispiel der F i g. 3. Das impulse ändert. Eine solche Frequenzablage verursacht Einphas- und Halteverhalten ist vergleichbar mit dem eine verbleibende Regelabweichung. Die Empfänger- des Ausführungsbeispieles der F i g. 1. Der Bereich I taktimpulse ET liegen dann nach dem Einschwing- 5 ist wieder der Bereich der Übertragungspause. Hier vor^ng um einen der Frequenzablage proportionalen schwingt die Sägezahnschwingung immer zwischen Betrag neben der Mitte zwischen den Sendeimpulsen dem Anfangswert A₀ und dem Endwert E₀ symmetrisch SI. Dieser Betrag wird Restphasenfehler genannt. Im um den vorgegebenen Wert Z₀. Im Bereich II treten Ausführungsbeispiel der F i g. 2 wird die Periode der Sendeimpulse S/ auf. Dann wird durch den Endwert-Sendeimpulse SI größer, dann steigen die Endwerte E io berechner EB der neue Endwert E₁ in Abhängigkeit an, bis die einen stabilen Wert erreicht haben. Die von der Regelabweichung Z₁ — Z₀ berechnet. Dasselbe Empfängertaktimpulse ET verschieben sich in Rieh- gilt für den Anfangswert A_t. Der Endwert E₁ und der tung auf die zugehörigen Sendeimpulse 5/. Anfangswert A_t liegen symmetrisch zu dem Augen-

Dieser Restphasenfehler kann verkleinert werden, blickswert des Zählers Z₁. Die Sägezahnschwingung wenn nicht nur der Endwert En, sondern auch der »5 wird also als Ganzes nach oben oder nach unten Anfangswert des Zählers ZA abhängig von Zn mit verschoben.

einer Hilfsstellgröße verändert wird. Die Hilfsstell- Bei Signalausfall (Bereich III) schwingt die Sägegröße wird dem Regelkreis selbst entnommen und aus zahnschwingung mit den vorhergehenden Anfangsder Regelabweichung ZiV-Z₀ durch Multiplikation und Endwerten weiter. Wenn wiederum Sendemit einem zweiten Verstärkungsfaktor erzeugt. Der ao impulse S/ erscheinen, wird die Sägezahnschwingung Restphasenfehler verschwindet völlig, wenn erneut mit den Sendeimpulsen SI synchronisiert (ent

sprechend Bereich II).

/9 = 1 (4) Bei Phasensprung (Bereich IV) entsprechen die

2 Verhältnisse dem Einphasbereich II. Tritt eine Fre-

gewählt wird. Dann lauten die Vorschriften für die ³⁵ quenzablage auf (Bereich V) dann nähern sich sowohl

Berechnung des End- und Anfangswertes für den %*« X ΐ ^- H _h """" *^OnfT 73hl . Werten, d. h., die Sagezahnschwingung wird entweder

nach oben oder nach unten verschoben. Auf jeden

En = E₀ + λ (Ζ,ν — Z₀) + β {Zn — Z₀) (5) Fall ist gewährleistet, daß nach dem Einschwingvor-

_Und a° g""'g kci beliebiger zulässiger Frequenzablage die

A ν+ = A + β (Zn -Z₀). (6) Sendeimpulse S/ immer genau in der Mitte zwischen

¹ ' den Empfängertaktimpulsen ET liegen, d. h., der

Wird das Verhältnis der Zähltaktfrequenz zu der Restphasenfehler verschwindet.

Sendeimpulsfrequenz Der Regelkreis reagiert sofort auf jede Frequenz

μ — . 7 n\ ^3S °^^er Phasenänderung der Sendeimpulse. Dieses Ver-

⁰ ~~ ^α ° halten kann unter Umständen nicht erwünscht sein,

gewählt, dann ergibt eine Umrechnung unter Ver- weil die Regelung dann auf jede kurze Schwingung der

wendung der Gleichungen 1, 2, 4, 5, 6 und 7: Sendeimpulse um die Sollage antwortet. Durch die

Einführung eines Glättungsgliedes kann erreicht

£_v _ l\ 4- _*\ . Zn = Zn + Zn · — (5 b) *° werden, daß die Regelung nur auf Phasenablagen ant- \ 2 / 2 wortet, die mindestens über die Glättungszeit hinweg

anliegen und die im allgemeinen von Frequenzab^un" weichungen herrühren.

/ * \ ν _ 7 _ 7 SL (f,h\ E'^ne Glättung kann beispielsweise durch eine Mit-

Αν+λ - U - — I · ^a- - *■» ^n- ₂ . iod; _{45 te]ung über dje Zählerständc} bei _m Sendeimpulsen

vorgenommen werden. Als beso iders günstig, sowohl

Die End- und Anfangswerte liegen also mit dem was den Aufwand als auch die Wirkung betrifft, er-

_α . . j __., ^ , „ weist sich eine Glättung, d'e darin besteht, daß ein

Abstand Za- · _y symmetrisch um den Zahlerstand Zn. ^^ e_rrecnneter oder vorgegtUr-r Mittelwert jiit m

Die Sendeimpulse SI liegen damit nach dem Ein- s<» multipliziert wird, von dem Produkt ein Mittelwert

phasvorgang immer in der Mitte zwischen den Emp- subtrahiert und dazu der neue Zählerstand addiert

fängertakten. Außerdem lassen sich die Werte mit wird. Das Ergebnis wird dann noch durch m geteilt,

binär quantisiertem λ nach obiger Vorschrift sehr ein- als neuer Mittelwert in den Speicher SP eingeschrieben

fach berechnen. ^und für die Berechnung der Anfangs- und Endwerte

Die Arbeitsweise des neuen Regelkreises ist ähnlich 55 und des nächsten Mittelwertes herangezogen. Der

der des Regelkreises nach Fig. 1. Der Unterschied Mittelwert wird also nach der Gleichung besteht darin, daß der Endwert E_x nach einer anderen

Rechenvorschrift erzeugt wird und zusätzlich auch _Ms ^ mMx-i - My-i 4- Z_x _ (w -1) · M_n^₁ + Zn

der Anfangswert A_x+1 verändert wird. Dps ent- ' m m

sprechende Ausfuhrungsbeispiel zeigt F i g. 3. Hier 6o - >

wird zusätzlich zu der Ausführungsform der F i g. 1 erzeugt Auch hier wird der Aufbau mit integrierten

ein Anfangswertberechner AB eingefügt, und zwar Digitalbausteinen besonders einfach, wenn m eine

zwischen dem Ausgang des Speichers SP und dem Binärzahl ist

Eingang K des Zählers ZA. Der Anfangswert wird Eine Anordnung, durch die die ote^- Gleichung also in Abhängigkeit des Speicherinhaltes des Speichers 65 realisiert wird ist in F ig. 5 dargestellt Hier wird

SP berechnet, und er steht — wie der Endwert E_x — innerhalb der Anordnung nach F i g. 1 das Glättungsunmittelbar nach Eintreffen eines Sendeimpulses SI glied eingefügt Die Bausteine, die ebenfalls in F i g.

zur Verfügung. verwendet werden, sind mit gleichen Bezugszeichen

benannt worden. Am Ausgang des Speichers SP ist wählt. Das Verhältnis der Frequenzen der Zähltakte ein Dividierer DD angeordnet, der das aus dem zu der Frequenz der Signalimpulse iV₀ = 16.
Speicher SP kommende Zeichen durch m dividiert. Damit die Gleichung 7 erfüllt ist, muß der Zähler-Das Ergebnis zeigt z. B. Mn-i- Dieses Ergebnis wird standZ₀ = 32 festgelegt werden. Aus den Gleichungen 1 einerseits dem Endwertberechner EB zugeführt, an- 5 und 2 ergibt sich dann ein Zählersollstand E₀ == 40 dererseits in einer Rückkopplungsschleife zum Aus- und ein Zähleranfangswert A₀ = 24. Während der gang des Zählers ZA geführt und dort mit dem Übertragungspause wird mit dem Signal P in dem Zählergebnis addiert. In der Rückkopplungsschleife Speicher SP Z₀ = 32 durch Setzen der bistabilen ist ein Multiplizierer MZ eingefügt, der das Ergeb- Kippschaltung SP 32 und Rücksetzen aller übrigen binis Mit-x mit m multipliziert, also das Produkt io stabilen Kippschaltungen SP eingeschrieben.
m - Mk-i bildet. Der Multiplizierer MZ ist durch eine Nach den Gleichungen 5b und 6b können mit den Leitung überbrückt. An seinem Ausgang ist ein Sub- obengenannten Werten für \ und β die End- und trahierer SUB angeordnet, in dem von dem Ausgangs- Anfangswerte ermittelt werden. Es sind
wert des Multiplizierers MZ das Ergebnis des Dividierers DD abgezogen wird. Am Ausgang des Sub- 15 Es = Zs + —^v
trahierers SUB erscheint also der Wert 4

. ,. ,- und

(/μ-1)·Λ/λ·-ι· _Zjv

An + x = Zn

Dieses Ergebnis wird zusammen mit dem Zählergebnis ao 4
des Zählers ZA in einem Addierer AD aufaddiert.

Am Ausgang des Addierers AD erscheint dann als Der Endwert E₀ wird dadurch berechnet, daß man

Ergebnis die Ausgänge der bistabilen Kippschaltungen SP mit

(/M — l) · Λ/λ·-1 4- Zs . den Addendeingängen des 6-Bit-Volladdierers EB direkt

as und den um zwei Binärstellen nach rechts verscho-

Dieser Wert wird bei Auftreten des nächsten Sende- benen (damit durch 4 geteilten) Inhalt mit den Augend-

impulses SI dem Speicher SP zugeleitet und von dort eingängen verbindet. Damit steht am Ausgang des

dem Dividierer DD zugeführt. Er gibt sin Ergebnis ab, Addierers EB der Endwert zur Verfügung, auf den der

das der Gleichung 8 entspricht. Dem Speicher SP Zähler ZA hochgezählt wird.

•wird ein vorgegebener Anfangswert Z₀ = M₀ vor 3= Zur Berechnung des Anfangswertes As^₁ wird der

Beginn dieses Berechnungsganges eingegeben. Speicher SP mit den Addendeingängen eines weiteren

In F i g. 6 ist als Beispiel die Wirkung einer Glättung Addierers, des Anfangswert berech ners AB, verbunden,

über /η = 4 Sendeimpulsperioden nach dem oben- Der durch 4 geteilte Inhalt wird zur Subtraktion den

genannten Verfahren dargestellt. In Fig. 6a ist das Augendeingängen als Einerkomplement (invertiert)

Zählergebnis Z.v über der Anzahl N der Sendeimpulse 35 zugeführt. Außerdem muß an den Addierer AB als

gezeichnet. Der Abszissenwert ist Z₀. Zwischen den einlaufender Übertrag eine 1 fest angelegt werden,

Sendeini pulsen 1 und 2 besteht z. B. eine Phasenab- um eine richtige Subtraktion zu erreichen. Damit steht

weichung, das bedeutet, daß das Zählergebnis Zχ auch der Anfangswert zur Verfügung, auf den der

stark von Z₀ abweicht. Die folgenden Impulse kommen Zähler nach Erreichen des Endwertes zurückgesetzt

dann wieder in der richtigen Zeitfolge. Wäre kein 40 wird.

Glättungsglied in den Regelkreis eingefügt, dann Die Ausgänge des Addierers EB werden in der

würde der Regelkreis auf diese Phasenablage sofort Vergleichsschaltung VG, die aus 6 Wired-Or-Nand-

sehr stark reagieren. F i g. 6 b zeigt die Verhältnisse, Gattern besteht, mit dem Zählerstand laufend ver-

wenn ein Glättungsglied eingefügt ist, wobei m — 4 Pe- glichen. Stimmen beide überein, wird mit dem nächsten

rioden ist. Hier ist Ms über den Sendeimpulsen N auf- 45 Zähltakt die bistabile Kippschaltung GL gesetzt, der

getragen. Der Abzsissenwert ist M₀. Hier ist die Ab- Empfängertaktimpuls ET abgegeben und der Zähler ZA

weichung zwischen dem Augenblickswert Ms und über die Setz- und Rticksetzeingänge der bistabilen

dem vorgegebenen Wert Af₀, die dem Endwertberech- Kippschaltungen des Zählers auf den berechneten

ner EB zugeführt wird, sehr viel kleiner als bei dem Anfangswert eingestellt. Der Zähler ZA wird wieder Fall der Fig. 6a. 50 bis zum Endwert hochgezählt, erneut eingestellt usw.

Io F i g. 7 ist efn Schaltbild der Anordnung der Der erste Sendeimpuls SI nach der Übertragutigs-F i g. 3 gezeichnet. Die Kennzeichnung der Schaltungs- pause setzt mit einem Zähltakt ZT die bistabile Kippelemente, die verwendet werden, entspricht der des schaltung IMP. Mit dem nächsten Zähltakt ZT wird Blockbildes der F i g. 3. Um nicht alle Verbindungen der augenblickliche Zählerstand Z₁ in den Speicher SP zwischen den einzelnen Schaltungselemente*» ein- 55 eingeschrieben. Gleichzeitig wird für den Moment dei zeichnen zu müssen, stehen an den Ausgängen und Übernahme der Zähler nicht weitergezählt, damit ein an den Eingängen, die miteinander verbunden werden eindeutiger Zählerstand übernommen wird. Außerdem sollen, gleiche Benennungen. wird die bistabile K^:ppschaltung SPERR gesetzt, die

Mit 5 sind die Setzeingänge von bistabilen Kipp- den Sendeimpuls nach einer Taktperiode abschneidet, schaltungen, mit R die Rücksetzeingänge der bistabilen 60 Damit wird die Regelung von der ULnge des Sende-

Kippschaltungen bezeichnet. Zähler ZA und 'er impulses 5/ unabhängig, mit der Einschränkung, daG

Speicher SP bestehen aus bistaoflen Kippschaltungen, der mindestens eine Zählertaktperiode lang ist.

der Anfangswertberechner AB und der Endwert- Mit dem Empfängertaktimpuls wird die bistabile

berechner EB aus Vofladdierer, die Vergleichsschal- Kippschaltung SPERR wieder zurückgesetzt, und dei tang VG aus NAND-Schaltungen, deren Ausgänge 65 nächste Sendeimpuls wird für die End- und Anfangs-

miteinander verbunden sind. berechnung freigegeben. Die neuen Werte Es und

Im Ausführungsbeispiel wird der Verstärkungs- A_n+1 werden unmittelbar na^h dem Einspeichern des

faktor « = ¹I₂, der Verstärkungsfaktor β = ⁸/₄ ge- Zählerstandes auf die gleiche Weise wie die End- und

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Anfangssollwerte im Endwertberechner EB und Anfangsberechner AB erzeugt und der Vergleichsschaltung VG bzw. den Setz- und Rücksetr.einj'ängen des Zählers angeboten. Erreicht der Zähler ZA den neuen Endwert, wird er auf den neuen Anfangswurt zurückgesetzt und erneut hochgezählt usw.

Ein Schaltbild des Glättungsgliedes zeigt F i g. 8. Die Mittelung m erfolgt über 4 Sendeimpulsperioden. Während der Übertragungspause wird in den Speicher SP der Wert 4 · M₀ = 4 · M₀ = 128 eingeschrieben. Der Speicherinhalt wird durch Verschieben um zwei Binärstellen durch 4 geteilt und dem Endwertberechner EB als M₀ = Z₀ zugeführt. Weiterhin wird im 8-Bit-Subtrahierer SUB von dem Speicherinhalt 4 · M₀ einmal M₀ abgezogen. Der Ausgang des Subtrahierers SUB wird mit den Addendeingängen eines 8-Bit-Addierers verbunden. Die Augendeingänge des Addierers dagegen werden mit den Ausgängen des Zählers ZA verbunden. Damit steht am Ausgang des Addierers AD laufend die Summe 3 M₀ + Z₁ zur Verfugung. Mit dem ersten eintreffenden Sendeimpuls Sf wird die augenblickliche Summe in den Speicher SP als 4 · M₁ eingeschrieben. Der Wert wird durch 4 geteilt und dem Endwertberechner EB als AZ₁ entsprechend Z_x bei der Aus- »5 führung ohne Glättung zur Verfugung gestellt. Nach den gleichen Rechenjchritten wie oben werden jetzt dem Addierer AD der Wert 3 Af₁ und der Zählerstand Z₂ angeboten. Mit dem nächsten Sendeimpuls SI wird die Summe 3AZ₁-J-Z₂ im Speicher eingeschrieben, und der Vorgang beginnt erneut.

Die Schaltungsrealisierung der F i g. 7 und 8 sind nur Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung nicht beschränkt ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanoidnung hat folgende Vorteile:

1. Sie ist von Spannungsschwanklingen und Umwelteinflüssen unabhängig, sofern nur die in den Bausteinspezifikationen angegebenen Bedingungen eingehalten werden.

2. Sie kann ohne Änderung der Schaltung für beliebige Sendeimpulsfrequenzen verwendet werden, indem man nur die Zähltaktfrcquenz entsprechend umschaltet.

3. Sie ist wartungsfrei, weil sie keine Potentiometer oder Abglcichelemente enthält.

4. Bei der Ausführung nach F i g. 3 wird außerdem gewährleistet, daß die Empfängertaktimpulse auch bei größerer Ablage der Sendefrequenz genau in der Mitte zwischen den Sendeimpulsen S) kommen, d.h., der Restphasenfehler verschwindet.

5. Der Mitzieh bereich des Regelkreises wird beliebig groß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Taktimpulsen mittels eines Impulsgenerators und eines diesem nachgeschalteten Zählers in Datenübertragungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zähler (ZA) eine beim Auftreten jedes Datenimpulses wirksam werdende Einrichtung (SCH, SP, EB) nachgeschaltet ist, die aus dem in diesem Augenblick erreichten Zählerstand (Z.v) im Zähler (ZA) und einem Sollwert (Z₀) dieses Zählerstandes denjenigen Zählerstand (Ey) errechnet, der dem Sollauftrittszeitpunkt des Taktimpulses entspricht, und daß eine dieser Einrichtung (SCH, SP, EB) und dem Zähler (ZA) nachgeschaltete Vergleichseinrichtung (VG) bei Frreichen dieses errechneten Zählerstandes (£_v) im Zäh.er (ZA) den Taktimpuls abgibt und gleichzeitig den Zähler (ZA) auf seinen Anfangswert (A) zurückstellt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem mit dem Zähler (ZA) verbundenen Schalter (SCH), einem an den Schalter (SCH) angeschlossenen Speicher (SP) und einem mit dem Speicher (SP) verbundenen Endwertberechner (EB) besteht, daß der Schalter (SCH) bei Anliegen von Datenimpulser, geschlossen ist und daß dadurch der augenblickliche Zählerstand (Z.v) in den Speicher (SP) übertragen wird, daß der Speicher (SP) den Sollwert (Z₀) enthält u-d daß der Endwertberechner (EB) aus dem augenblicklichen Zählerstand (Z.v) und dem Sollwert (Z₀) den dem Sollauftrittszeitpunkt des Taktimpulses entsprechenden Zählerstand (£.v) berechnet.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Endwertberechner (EB) nach der Formel E_x = E₀ + λ (Z.v - Z₀) den dem Sollauftrittszeitpunkt des Taktimpulses entsprechenden Zählerstand errechnet, wobei E₀ der dem Sollauftrittszeitpunkt des Taktimpulses entsprechender Zählerstand zu Beginn des Einphasens und \ ein Proportionalitätsfaktor ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Übertragungspausen der Datenimpulse der Anfangs- und der Endwert des Zählers (ZA) symmetrisch zum Sollwert (Z₀) liegt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfar.gswert (A_x), auf den der Zähler (ZA) nach Abgabe des Taktiinpulses zurückgesetzt wird, in einem Anfangswertberechner (AB) in Abhängigkeit von der Abweichung des bei Auftreten eines Datenimpulses erreichten Zählerstandes (Zx) vom Sollwert (Z₀) berechnet wird

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangswertberechner (AB) zwischen dem Ausgang des Speichers (SP) und dem Eingang des Zählers (ZA) für den Anfangswert (Aj angeordnet ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 Oc¹^r 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung des Anfangswertes des Zählers (ZA) in dem Anfangswertberechner (AB) nach der Gleichung A_x^₁ = A ₀ +/5(Z₁V-Z₀) erfolgt, wobei β ein Proportionalitätsfaktor ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Endwertberechner (EB) den dem Sollauftrittszeitpunkt des Taktimpulses entsprechende Zählerstand nach der Gleichung E_x = E₀ + (x+ß) (Zx-Z₀) berechnet.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß β = 1 — γ gewählt ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung des Einflusses von kleinen Phasenabweichungen der Datenimpulse ein Glättungsglied vorgesehen ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Glättungsglied aus einem Dividierer (DD), der an den Ausgang des Speichers (SP) angeschlossen ist und dessen Ausgang zu dem Endwertberechner (EB) führt, aus einem Multiplizierer (MZ), der mit dem Ausgang des Dividierers (DD) verbunden ist, aus einem Subtrahierer (SUB), in dem der Eingangswert von dem Ausgangswert des Multiplizierers (MZ) abgezogen wird, und aus einem Addierer (AD), dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Zählers (ZA), dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Subtrahierers (SUB) verbunden ist und dessen Ausgang an die gesteuerte Strecke des Schalters (SCH) angeschlossen ist.

12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, CaB die Frequenz der Zähltakte um eine ganzzahlige Potenz von zwei größer ist als die Sollfrequenz der Datenimpulse (SF).