DE2632165B2

DE2632165B2 - Schaltungsanordnung zum Regeln der Folgefrequenz von Taktimpulsen

Info

Publication number: DE2632165B2
Application number: DE2632165A
Authority: DE
Inventors: Gero Dr.-Ing. 8035 Gauting Schollmeier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-07-16
Filing date: 1976-07-16
Publication date: 1978-06-01
Also published as: SE7708241L; DE2632165A1; NL7707932A; US4131854A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Regeln der Folgefrequenz von Taktimpulsen, die die Abtastzeitpunkte bestimmen, zu denen ein von einem Datensender zu einem Datenempfänger übertragenes Datensignal abgetastet wird, bei der die Taktimpulse in einem Taktgeber erzeugt werden und die Folgefrequenz der Taktimpulse von einem dem Taktgeber zugeführten Regelsignal abhängt, bei der eine Entscheidungsstufe zu den Abtastzeitpunkten den Sollwerten des Datensignals zugeordnete Sollwertsignale erzeugt, bei der eine erste Differenzstufe zu jedem Abtastzeitpunkt den Momentanwert des Datensignals mit dem Momentanwert des Sollwertsignais vergleicht und bei der eine Multiplizierstufe ein Regelsignal erzeugt, das die Folgefrequenz der Taktimpulse beeinflußt.

Die Regelung des Zeitpunktes, zu dem ein Datensignal bei einer Übertragung von Daten von einem Datensender zu einem Datenempfänger abgetastet wird, beeinflußt bei einer synchronen Datenübertragung wesentlich die Übertragungsqualität Die Anforderungen an die Regelung der Folgefrequenz der Taktimpulse sind dabei um so höher, je höher bei gegebener Bandbreite die Übertragungsgeschwindigkeit ist. Gleichzeitig wirken sich aber mit zunehmender Übertragungsgeschwindigkeit auch unvermeidliche Variationen von Gruppenlaufzeit und Dä:.ipfung stärker aus, die zu einer zunehmenden Beeinträchtigung der Übertragung führen, insbesondere dann, wenn von binärer Übertragung auf mehrstufige Übertragung übergegangen wird.

Zur Regelung der Folgefrequenz von Taktimpulsen in Abhängigkeit von einem Regelsignal wurde bereits eine Anordnung vorgeschlagen, bei der ein Oszillatorsignal einem Eingang eines Frequenzteilers zugeführt wird, dessen Teilungsverhältnis in Abhängigkeit vom Regelsignal veränderbar ist und an dessen Ausgang die Taktimpulse abgegeben werden. Die Anordnung enthält eine Regelstufe, der ein Eingangssignal und die Taktimpulse zugeführt werden und die das Regelsignal derart erzeugt, daß die Taktimpulse und das Eingangssignal die gleiche Folgefrequenz und die gleiche Phase aufweisen. Falls als Eingangssignal ein in einem Datenempfänger empfangenes Datensignal vorgesehen ist, kann mit Hilfe der Taktimpulse eine Abtastung des Datensignals vorgenommen werden.

Aus der DE-AS 23 31 601 ist eine Schaltungsanordnung zur Phasenregelung eines Taktsignals bekannt, bei der in einem Datenempfänger ein demoduliertes Datensignal und ein den Sollwerten des demodulierten Signals zugeordnetes Sollwertsignal einer Differenzstufe zugeführt werden. Die Differenzstufe erzeugt ein Differenzsignal, dessen Amplituden die Amplitudendifferenzen des Datensignals und des Sollwertsignals zu den Abtastzeitpunkten charakterisieren. Mit Hilfe einer Differenzierstufe wird ein der Steigung des Datensignals zu den Abtastzeitpunkten zugeordnetes Steigungssignal erzeugt. Das Differenzsignal und das Steigungssignal werden einer Multiplizierstufe zugeführt, die ein Signal erzeugt, dessen Amplituden gleich dem Produkt der Amplituden des Differenzsignals und des Steigungssignals sind. Das Signal am Ausgang der Multiplizierstufe dient zum Erzeugen eines Regelsignals, mit dem die Phasenlage von in einem empfangsseitigen Taktgeber erzeugten Taktimpulsen veränderbar

so ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Regeln der Folgefrequenz von Taktimpulsen anzugeben, mit deren Hilfe ein Regelsignal erzeugt wird, das eine möglichst optimale Abtastung des Datensignals ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die erste Differenzstufe ein dem Vorzeichen der Differenz zwischen dem Datensignal und dem Sollwertsignal zugeordnetes erstes Signal erzeugt, daß eine zweite Vergleichsstufe vorgesehen ist, die zu jedem Abtastzeitpunkt den Momentanwert des Sollwertsignals mit einem Bezugspotential vergleicht, das zwischen den beiden Sollwerten liegt und die ein dem Vorzeichen der Differenz zwischen dem Momentanwert des Sollwertsignals und dem Bezugspotential zugeordnetes zweites Signal erzeugt, daß ein Verzögerungsglied vorgesehen ist, an dem das zweite Signal

anliegt und das dieses um eine Periodendauer der Taktimpulse verzögert und daß die Multiplizierstufe das erste Signal mit dem am Ausgang des Verzögerungsgliedes abgegebenen verzögerten zweiten Signal multipliziert.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß die Abtastzeitpunkte mit großer Genauigkeit ermittelt werden und daß die Varianz, d. h. der quadratische Mittelwert des Fehlers bei der Abtastung sehr gering ist.

Bei einem Aufbau der Schaltungsanordnung mit Hilfe von digitalen Bauelementen ist es vorteilhaft, wenn als Verzögerungsstufe ein zweistufiges Schieberegister vorgesehen ist, an dessen Takteingang die Taktimpulse anliegen, an dessen Dateneingang die zweiten Signale anliegen und das an seinem Ausgang die um eine Periodendauer der Taktimpulse verzögerten zweiten Signale abgibt und/oder wenn als Multiplizierstufe ein Antivalenzglied vorgesehen ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Datenübertragungseinrichtung,

Fig.2 Zeitdiagramme eines verzerrten und eines unverzerrten Einzelimpulses,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Regelstufe,

F i g. 4 Zeitdiagramme von Signalen an verschiedenen Punkten der Regelstufe.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Datenübertragungsanordnung gibt eine Datenquelle DQ an einen Datensender DS Daten ab. Der Datensender DS erzeugt den Daten zugeordnete modulierte Datensignale D und überträgt sie über einen Übertragungskanal UK zu einem Datenempfänger DE. Der Datenempfänger DE enthält einen Demodulator DM, dem die Datensignale zugeführt werden und der demodulierte Datensignale Di an einen Detektor DT abgibt. Der Detektor DT gewinnt aus den demodulierten Datensignalen Di die Daten wieder zurück und gibt sie an eine Datensenke DA ab.

Der Datenempfänger DE enthält einen Taktgeber TG, der Taktimpulse ET erzeugt, die einerseits einer Regelstufe RS und andererseits dem Detektor DT zugeführt werden. Der Regelstufe RS werden außerdem die demodulierten Datensignale D1 zugeführt und sie erzeugt mit Hilfe der Taktimpulse ET ein Regelsignal RE, das an den Taktgeber TG abgegeben wird. Der Taktgeber TG verändert in Abhängigkeit von dem Regelsignal REdie Folgefrequenz der Taktimpulse ET.

Der Taktgeber TG enthält beispielsweise einen programmierbaren Zähler, dessen Teilungsverhältnis in Abhängigkeit vom Regelsignal RE veränderbar ist und einen Oszillator, der Zähltaktimpulse an den Zähleingang des Zählers abgibt. Mit Hilfe der am Ausgang des Zählers abgegebenen Taktimpulse ET wird im Datenempfänger DE der optimale Abtastzeitpunkt für die Rückgewinnung der übertragenen Daten eingeregelt.

Bei den in F i g. 2 dargestellten Zeitdiagrammen von übertragenen Einzelimpulsen sind in der Abszissenrichtung die Zeit t und in Ordinatenrichtung die Momentanwerte der Impulse aufgezeichnet. Mit einer durchgezogenen Linie ist ein unverzerrter Einzelimpuls dargestellt, der zu den Zeitpunkten — 2T, — T, Tuna IT die Nullinie schneidet. Der mit einer gestrichelten Linie dargestellte Einzelimpuls ist verzerrt und er schneidet beispielsweise zum ZeitDunkt T' die Nullinie. Mit Hilfe der Schaltungsanordnung soll der Abtastzeitpunkt so eingeregelt werden, daß im ersten Nulldurchgang des verzerrten Einzelimpulses nach dem Maximalwert, d. h. zum Zeitpunkt T'abgetastet wird.

Mit Hilfe der in Fig. 3 dargestellten Regelstufe RS wird die Folgefrequenz der Taktimpulse ET derart verändert, daß sie möglichst genau zum ersten Nulldurchgang Tdes verzerrten Einzelimpulses auftreten. Die Regelstufe ÄSenthält eine erste Schaltstufe S1,

ίο die die Differenz zwischen dem Momentanwert des Datensignals D1 zum Abtastzeitpunkt und dem Sollwert des Datensignals D1 bildet. Die Schaltstufe 51 gibt an ihrem Ausgang ein Signal SF ab, das dem Vorzeichen dieser Differenz zugeordnet ist. Das dem

ι⁵ Sollwert des Datensignals Dl zugeordnete Signal A wird in einer Entscheidungsstufe £5erzeugt. Das Signal A wird einer zweiten Schaltstufe 52 zugeführt, die ein Signal SA erzeugt, das dem Vorzeichen des Signals A zugeordnet ist. Das Signal SA liegt an einem Eingang eines Schieberegisters SR an, an dessen Takteingang die Taktimpulse £TanIiegen und das das Signal SA um eine Periodendauer der Taktimpulse ET verzögert. Am Ausgang des Schieberegisters SR wird ein Signal SA V abgegeben, das dem jeweils um eine Taktperiode der Taktimpulse ET verzögerten Vorzeichen des Signals A zugeordnet ist. Das Signal SA V liegt an einem ersten Eingang einer Multiplizierstufe Man, die beispielsweise aus einem Antivalenzglied gebildet wird. Am zweiten Eingang der Multiplizierstufe liegt das Signal 5Fan.

Die Multiplizierstufe M gibt an ihrem Ausgang ein Signal RE ab, das dem Taktgeber TG zugeführt wird. Dieses Regelsignal RE verändert die Folgefrequenz der Taktimpulse ET derart, daß das Datensigna! D1 zum optimalen Abtastzeitpunkt abgetastet wird.

Weitere Einzelheiten der in F i g. 3 dargestellten Regelstufe RS werden zusammen mit den in Fig.4 dargestellten Zeitdiagrammen beschrieben.

Bei den in Fig.4 dargestellten Zeitdiagrammen von Signalen, wie sie beim Betrieb der in F i g. 3 dargestellten Regelstufe RS anfallen sind in Abszissenrichtung die Zeit t und in Ordinatenrichtung die Momentanwerte der Signale aufgetragen. Das Datensignal D1 nimmt Momentanwerte an, die zu den Abtastzeitpunkten 11 bis 18 jeweils in der Nähe der Sollwerte A i und — A 1 liegen. Aus der Differenz der Momentanwerte des Datensignals D1 und den Sollwerten bildet die Schaltstufe S1 ein Fehlersignal. Dieses Fehlersignal ist zu den Zeitpunkten f 1,12, f 5, f6 und ί 7 positiv, da der Momentanwert des Datensignals Di zu diesen Zeitpunkten jeweils größer ist als der Sollwert A 1 bzw. — A 1. Zu den Zeitpunkten /3, f4 und f8 ist das Fehlersignal negativ, da die Momentanwerte des Datensignals D1 zu diesen Zeitpunkten kleiner sind als die Sollwerte A 1 bzw. -Ai.

Die Schaltstufe S1 gibt an ihrem Ausgang das Signal SF ab, das dem Vorzeichen des Fehlersignals zugeordnet ist. Dieses Signal SF hat zu den Zeitpunkten 11, /2, 15,16 und / 7 jeweils den Wert +1, da das Fehlersignal zu diesen Zeitpunkten positiv ist und es hat zu den Zeitpunkten f3, /4 und /8 den Wert —1, da zu diesen Zeitpunkten das Fehlersignal negativ ist.

Die Schaltstufe 52 gibt das Signal SA ab, das das Vorzeichen der Sollwerte A 1 bzw. —A i angibt. Da die Sollwerte zu den Zeitpunkten /1, r4, t5, i6 und f8 positiv sind, hat das Signal SA zu diesen Zeitpunkten den Wert + 1. Zu den Zeitpunkten 12,13 und 17 sind die Sollwerte negativ und das Signal SA hat daher zu diesen ZeitDunkten den Wert — 1.

Das Schieberegister SR verzögert das Signal SA um eine Periodendauer der Taktimpulse ET und gibt an seinem Ausgang das Signal SA V ab, das jeweils um eine Periodendauer Γ verzögert die selben Werte +1 und — 1 abnimmt, wie das Signal SA.

Die Multiplizierstufe M, die beispielsweise aus einem Antivalenzglied besteht, multipliziert die Signale SFund SA Vund gibt an ihrem Ausgang das Regelsignal REab. Bei dem dargestellten Beispie! hat das Regelsignal RE zu den Zeitpunkten 11 bis 18 immer den Wert 1, da die Signale SAVund SFzu diesen Zeitpunkten jeweils die

gleichen Werte annehmen.

Das Regelsignal RE wird dem Taktgeber TC zugeführt, der die Folgefrequenz der Taktimpulse ET derart verändert, daß das Datensignal DX zu einem späteren Zeitpunkt abgetastet wird und damit die Differenzen zwischen den Momentanwerten des Signals DX und den Sollwerten AX bzw. -AX verkleinert werden. Die Größe, um die die Folgefrequenz der Taktimpulse ET verändert wird, hängt von der Verstellschrittweite im Taktgeber TG ab, die durch das Regelsignal /?Eausgelöst wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Regeln der Folgefrequenz von Taktimpulsen, die die Abtastzeitpunkte bestimmen, zu denen ein von einem Datensender zu einem Datenempfänger übertragenes Datensignal abgetastet wird, bei der die Taktimpulse in einem Taktgeber erzeugt werden und die Folgefrequenz der Taktimpulse von einem dem Taktgeber zugeführten Regelsignal abhängt, bei der eine Entscheidungsstufe zu den Abtastzeitpunkten den Sollwerten des Datensignals zugeordnete Sollwertsignale erzeugt, bei der eine erste Differenzstufe zu jedem Abtastzeitpunkt den Momentanwert des Datensignais mit dem Momentanwert des Sollwertsignals vergleicht und bei der eine Multiplizierstufe ein Regelsignal erzeugt, das die Folgefrequenz der Taktimpulse beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Differenzstufe (Sl) ein dem Vorzeichen der Differenz zwischen dem Datensignal (DX) und dem Sollwertsignal (A) zugeordnetes erstes Signal (SF) erzeugt, daß eine zweite Vergleichsstufe (S 2) vorgesehen ist, die zu jedem Abtastzeitpunkt den Momentanwert des Sollwertsignals (A) mit einem Bezugspotential vergleicht, das zwischen den beiden Sollwerten (A 1, —A 1) liegt und die ein dem Vorzeichen der Differenz zwischen dem Momentanwert des Sollwertsignals (A) und dem Bezugspotential zugeordnetes zweites Signal (SA) erzeugt, daß ein Verzögerungsglied (SR) vorgesehen ist, an dem das zweite Signal (SA) anliegt, und das dieses um eine Periodendauer der Taktimpulse (ET) verzögert und daß die Multiplizierstufe (M) das erste Signal (SF) mit dem am Ausgang des Verzögerungsglieds (SR) abgegebenen verzögerten zweiten Signal (SAV) multipliziert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verzögerungsstufe (SR) ein zweistufiges Schieberegister vorgesehen ist, an dessen Takteingang die Taktimpulse (ET) anliegen, an dessen Dateneingang die zweiten Signale (SA) anliegen und das an seinem Ausgang die um eine Periodendauer der Taktimpulse (ET) verzögerten zweiten Signale (SA V) abgibt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Multiplizierstufe (M)ein Antivalenzglied vorgesehen ist.