DE2745460A1

DE2745460A1 - Schaltungsanordnung fuer eine phasenstarre schleife mit variabler schrittgroesse

Info

Publication number: DE2745460A1
Application number: DE19772745460
Authority: DE
Inventors: Hans Yohanan Juliusburger; Donald Wortzman
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-11-11
Filing date: 1977-10-08
Publication date: 1978-05-18
Also published as: FR2371089A1; US4057768A; CA1092679A; JPS5361255A; GB1584379A; FR2371089B1

Description

Anmelderint International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504 heb-pi

Schaltungsanordnung für eine phasenstarre Schleife mit variabler Schrittgröße

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine phasenstarre Schleife, die sich für den Einsatz in mit hoher übertragungsgeschwindigkeit arbeitenden Übertragungssystemen eignet. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung für eine digitale phasenstarre Schleife, die sich insbesondere für die Synchronisierung der Frequenz eines am fernen Ende eingegebenen Eingangssignals mit einem internen Rückkopplungssignal zur Erzeugung eines ausgangsseitigen zuverlässigen Bezugstaktsignals eignet.

Schaltungen für phasenstarre Schleifen sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und dienen der ständigen Synchronisierung der Datenausgangssignale mit einem Taktsignal. Im allgemeinen wird eine Frequenz- und Phasensynchronisierung in einer phasenstarren Schleife dadurch herbeigeführt, daß man das Dateneingangssignal mit einem Rückkopplungssignal vergleicht und dann die Frequenzdifferenz und die Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen durch schrittweises Nachstellen eines der beiden Signale solange beseitigt, bis am Ausgang einer Vergleichsstufe das Ausgangssignal Null auftritt. Eine derartige Schaltung ist beispielsweise in der US-Patentschrift 3 777 272 beschrieben.

Schaltungen dieser Art sind für viele Zwecke brauchbar. Sie haben jedoch den Nachteil, daß die Phasenkorrektur mit festen Schrittgrößen in der Weise erzielt wird, daß jeweils von dem zu korrigierenden Signal ein Impuls abgezogen oder ein Impuls diesem Signal hinzugefügt wird, bis ein synchronisiertes '

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Ausgangssignal erreicht ist. Offensichtlich erfordert die Einfügung von jedesmal einem Impuls in ein Signal eine längere Synchronisierzeit als ein Signal, bei dem die Korrektur in Schritten erfolgt, die aus mehreren Impulsen bestehen. Außerdem liefern die bisher bekannten Systeme nicht immer eine zufriedenstellende Synchronisierung, wenn das ankommende Datensignal außer der Phaseninstabilität im eingeschwungenen Zustand auch noch Einschwingvorgänge aufweist.

Es besteht daher ein Bedarf für eine digitale phasenstarre Schleife, die sowohl während der Phaseninstabilitäten im eingeschwungenen Zustand als auch bei Einschwingvorgängen eine Synchronisierung zwischen dem ankommenden Datensignal und einem örtlich erzeugten Taktsignal aufrecht zu erhalten vermag.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft eine verbesserte Schaltungsanordnung für eine digitale phasenstarre Schleife, die sich insbesondere für den Einsatz von mit hoher übertragungsgeschwindigkeit arbeitenden Übertragungssystemen eignet, bei denen ein Dateneingangssignal mit einem internen Takt- oder Rückkopplungssignal dadurch in Synchronismus gehalten wird, daß die beiden Signale miteinander verglichen und eine Frequenznachstellung des Rückkopplungssignals vorgenommen wird, welche der augenblicklichen Abweichung des Dateneingangssignals von dem Rückkopplungssignal proportional ist. Um eine Synchronisierung zu erzielen, werden von dem Rückkopplungssignal entweder Gruppen von Impulsen ausgeblendet, oder es werden in das Rückkopplungssignal Gruppen von Impulsen eingefügt, so daß die Synchronisierung zwischen den beiden Signalen rasch wieder hergestellt wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das ^FI976024 803820/0626

System von Hand eingeregelt werden, so daß es auf Phasenunterschiede zwischen dem ankommenden Datensignal und dem Rückkopplungssignal dann nicht anspricht, wenn diese Unterschiede kleiner sind als ein vorbestimmter Grenzwert.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vergleichsschaltung

und der Zählersteuerung in Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild des in Fig. 1 verwendeten Synchronzählers,

Fign. 4A und 4B Impulsdiagramme zur Darstellung der verschiedenen Betriebsbedingungen der Schaltung in | - Fign. 1 bis 3 während einer Korrektur von

vorlaufenden bzw. nachlaufenden Signalen und

j Fign. 5A und 5B Impulsdiagramme zur Darstellung der Dehnung

oder Kompression der Impulse des Rückkopplungssignals, die bei Korrektur für einen Vor lauf bzw. Nachlauf in der Schaltung gemäß Fign. 1 bis 3 auftreten.

Elnzelbeschreibung der Erfindung

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 ist die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit der Schaltung

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einer phasenstarren Schleife dargestellt, die sich für einen Einsatz in mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit arbeitenden übertragungssystemen eignet. Die Schaltung 10 eignet sich für eine Synchronisierung eines an einer Dateneingangsklemme 12 aufgenommenen Dateneingangssignals und liefert am Ausgang 14 ein synchronisiertes Ausgangssignal, das eine Last, wie z.B. eine Systemtaktschaltung 45 oder ein Kommunikationsadapter steuert. Die Schaltung enthält einen Impulsgenerator 16, eine Vergleichsschaltung 18, eine Zählersteuerung 20, einen digitalen Teiler 42 und einen synchron arbeitenden Aufwärtszähler 22. An einer Eingangsklemme 25 des Impulsgenerators 16 wird von außen, von einem örtlichen Oszillator kommend, ein Taktsignal zugeführt.

Der Impulsgenerator 16 ist von üblicher Bauart und liefert über Leitungen 31 bzw. 32 ein digitales Taktimpulssignal an die Vergleichsschaltung 18 und die Zählersteuerung 20. Der Impulsgenerator liefert außerdem ein zweites digitales Takt- ! impulssignal über leitungen 34 bzw. 35 an die Vergleichs- ! schaltung 18 und die Zählersteuerung 20. Dabei hat dieses zwei+ ; te digitale Taktimpulssignal auf den Leitungen 34 und 35 ge- I genüber dem ersten über die Leitungen 31 und 32 zugeführten j digitalen Taktimpulssignal eine Phasenverschiebung von 180°. Die über Leitungen 31, 32 kommenden Taktimpulse werden im folgenden als Α-Impulse und die un pulse als B-Impulse bezeichnet.

genden als A-Impulse und die um 180 phasenverschobenen Im-

Der Vergleichsschaltung 18 wird das Dateneingangssignal von der Eingangsklemme 12 über Leitung 37 zugeführt. Ein weiteres Eingangssignal kommt über die Leitung 38 als Rückkopplungssignal von der Ausgangsklemme 14 an. Der Ausgang der Vergleichsschaltung 18 ist über eine Leitung 39 an einer Eingang sklerame 40 einer digitalen Teilerschaltung 42 angeschlossen, deren Ausgang über eine Leitung 43 mit der Ausgangs-

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klemme 14 verbunden ist. Die digitale Teilerschaltung 42 setzt die Frequenz des über Leitung 39 ankommenden digitalen Signals um einen Faktor 10 oder mehr herab und liefert damit die gewünschte Ausgangsfrequenz für die Systemtaktschaltung, die hier als Last 45 dargestellt ist.

Die Vergleichsschaltung 18 erhält außerdem über die Leitung 57 ein von der Zählersteuerung 20 ankommendes Nullpunktsignal und liefert über die Leitungen 87 und 88 Vergleichsstatussignale an die ZählerSteuerung 20. Die Zählersteuerung 20 erhält außerdem über Leitung 38 ein von der Ausgangsklemme 14 kommendes Rückkopplungssignal.

Zwischen der Zählersteuerung 20 und dem Zähler 22 werden verschiedene weitere Signale ausgetauscht. Insbesondere liefert die Zählersteuerung 20 über Leitung 51 ein Zählertaktsignal an den Zähler 22. Ferner liefert die Zählersteuerung 20 über Leitungen 53 bzw. 54 Aufwärts- bzw. Abwärtszählsignale und über Leitung 55 ein Signal zum Rückstellen des Zählers. Zusätzlich dazu nimmt die Zählersteuerung 20 über die Leitung 57 ein Nullpunktsignal und über die Leitung 58 vom Zähler 20 ein Signal auf, das anzeigt, daß der Zähler voll ist. Ferner nimmt die Zählersteuerung 20 über Leitung 59 ein Schwellwertsignal auf.

In Fig. 2 ist die Vergleichsschaltung 18 und die Zählersteuerung 20 im einzelnen gezeigt. Im oberen Teil der Fig. 2 erkennt man die Vergleichsschaltung 18 innerhalb der gestrichelten Umrandung mit einer Addierverriegelungsschaltung 70 und einer Ausblendverriegelungsschaltung 72. Der Addierverriegelungsschaltung 70 ist eine weitere Verriegelungsschaltung 74 und ein UND-Glied zugeordnet. In gleicher Weise ist der Ausblendverriegelungeschaltung 72 eine Verriegelungsschaltung 76 und ein UND-Glied 77 zugeordnet.

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Die Verriegelungsschaltungen 70 und 72 weisen jeweils eine an der Leitung 38 angeschlossene Dateneingangsklemme auf, über die jede Verriegelungsschaltung Rückkopplungssignale aufnimmt. Ferner enthält jede der Verriegelungsschaltungen einen Taktimpulseingang, dem über Leitung 37 die Dateneingangssignale zugeleitet werden. Eine Eingangsklenune des UND-Gliedes 75 wird ebenfalls über Leitung 38 mit dem Rückkopplungssignal angesteuert. Die Verriegelungsschaltung 70 enthält einen Q-Ausgang und einen Q-Ausgang, die über Leitung 81 bzw. 82 am Einstell- bzw. Rückstelleingang der Verriegelungsschaltung 74 angeschlossen sind. In gleicher Weise ist der Q- bzw. Q-Ausgang der Verriegelungsschaltung 82 über eine Leitung 83 bzw. eine Leitung 84 mit dem Einstell- bzw. Rückstelleingang der Verriegelungsschaltung 86 verbunden.

Die Verriegelungsschaltung 70 weist eine Einstellklemme auf, der über die vom Zähler 22 kommende Leitung 57 Nullpunktsignale zugeleitet werden. Die Verriegelungsschaltung 72 enthält eine Ruckstellklemme, der über Leitung 57 ebenfalls Nullpunktsignale zugeführt werden. Die Verriegelungsschaltung 74 weist ferner einen Takteingang auf, dem die vom Impulsgenerator 16 kommenden A-Impulse über Leitung 31 zugeleitet werden und enthält eine Q-Ausgangsklemme, die Über Leitung 85 an einer Eingangsklemme des UND-Gliedes 75 angeschlossen ist. Der Q-Ausgang der Verriegelungsschaltung 74 ist über Leitung 87 mit der Zählersteuerung 20 verbunden und liefert an diese ein Vergleichsstatussignal. An einem dritten Eingang des UND-Gliedes 75 werden über Leitung 34 ankommende B-Impulse zugeführt, und der Ausgang dieses UND-Gliedes ist über Leitung 91 an einem ODER-Glied 90 angeschlossen. In gleicher Weise ist der Q-Ausgang der Verriegelungsschaltung 76 über eine Leitung 89 an einer Eingangsklemme des UND-Gliedes 77 angeschlossen, während der Q-Ausgang der Verriegelungsschaltung 76 über Leitung 88 zur Lieferung von Vergleichsstatussignalen mit der Zählersteuerung 20 verbunden ist. Der Ver-

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riegelungsschaltung 76 werden außerdem über Leitung 34 ankommende B-Impulse an der Takteingangsklemme zugeführt. Die Vergleichsschaltung 18 wird dadurch vervollständigt, daß über Leitung 31 A-Impulse dem Eingang des UND-Gliedes 77 zugeführt werden, während das ODER-Glied 90 über eine Leitung 92 am Ausgang des UND-Gliedes 77 angeschlossen ist.

Die Verriegelungsschaltungen 70 und 72 sind übliche, durch Impulskanten betätigte Verriegelungsschaltungen. Die Verriegelungsschaltung 70 wird normalerweise durch das Nullpunktsignal eingestellt, so daß am Q-Ausgang ein hohes Potential liegt, während die Verriegelungsschaltung 72 normalerweise durch das Nullpunktsignal zurückgestellt wird, wodurch dessen Q-Ausgang normalerweise auf hohem Potential liegt. Wenn die Verriegelungsschaltung 70 oder 72 anschließend über Leitung 37 ein Takteingangssignal aufnimmt, dann wird die Verriegelungsschaltung eingestellt und folgt damit dem Zustand des Rückkopplungssignals oder der Leitung 38 beim Auftreten der Vorderkante des Taktsignals. Wird daher die Verriegelungs-Schaltung 70 bei fehlendem Rückkopplungssignal mit einem Taktimpuls angesteuert, dann weist der Q-Ausgang ein hohes und der Q-Ausgang ein niedriges Potential auf. Wenn die Verriegelungsschaltung bei vorhandenem Rückkopplungssignal mit einem Taktimpuls angesteuert wird, dann sind die Verhältnisse gerade umgekehrt. Die Verriegelungsschaltung 72 verhält sich j genauso.

Die Verriegelungsschaltungen 74 und 76 sind ebenfalls durch Impulskanten betätigte Verriegelungsschaltungen, die ihren Zustand nur bei Ansteuerung durch einen Taktimpuls ändern. Somit nimmt die Verriegelungsschaltung 74 dann am Q-Ausgang ein hohes Potential an, wenn ein Einstellsignal auftritt, und ein hohes Potential am Q-Ausgang, wenn das Rückstellsignal vorhanden ist.

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Im unteren Tell der Flg. 2 1st die Zählersteuerung 20 dargestellt und enthält Insbesondere eine Impulsverriegelungsschaltung 100/ eine Verriegelungsschaltung 102 für vollen Zähler, eine Schwellwertverriegelungsschaltung 104 und eine Lastverriegelungeschaltung 106. Jede dieser Verriegelungsschaltungen ist von üblicher Bauart mit Einstell- und Rückstelleingängen und Q- bzw. Q-Ausgängen. Der Q-Ausgang jeder Verriegelungsschaltung ist dann auf hohem Potential/ wenn der Einstelleingang mit hohem Potential angesteuert wird, und der Q-Ausgang ist auf hohem Potential, wenn der Rückstelleingang mit hohem Potential angesteuert wird.

Die Zählersteuerung 20 enthält ferner die UND-Glieder 107, 108/ und 109. Jedes dieser UND-Glieder ist mit einem Eingang an der Leitung 35 zur Aufnahme der B-Impulse angeschlossen. Das UND-Glied 107 nimmt außerdem an seinem anderen Eingang über Leitung 87 ein invertiertes Vergleichsstatussignal auf, und ist ausgangsseitig über Leitung 121 an einem Eingang des ODER-Gliedes 110 angeschlossen. Der andere Eingang des UND-Gliedes 108 nimmt über Leitung 122 das vom Q-Ausgang der Verriegelungsschaltung 106 kommende Abwärtszählsignal auf/ und ist ausgangsseitig über Leitung 123 am zweiten Eingang des ODER-Gliedes 110 angeschlossen. Das UND-Glied 109 ist zur Aufnahme des Rückkopplungssignalβ mit seinem zweiten Eingang | an der Leitung 38 angeschlossen/ und ein dritter invertierter j Eingang ist über Leitung 124 am Q-Ausgang der Verrlegelungs- j schaltung 102 angeschlossen. Ausgangsseitig ist das UND-Glied j ι 109 über Leitung 125 am dritten Eingang des ODER-Gliedes 110 angeschlossen.

Der Ausgang des ODER-Gliedes 110 ist Über Leitung 127 am ;Einstelleingang der Verriegelungsschaltung 100 angeschlossen. Der Q-Ausgang der Verriegelungsschaltung 100 ist über Leitung 128 an den Eingängen des UND-Gliedes 101 bzw. UND-Gliedes 102 angeschlossen. Dem UND-Glied 101 wird außerdem über

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Leitung 32 an seinem zweiten Eingang der Α-Impuls zugeführt. Der dritte Eingang des UND-Gliedes 101 dient der Aufnahme der vom Q-Ausgang der Verriegelungsschaltung 106 über Leitung 129 ankommenden Abwärtszählsignale. Der Ausgang des UND-Gliedes 101 ist über Leitung 130 an einem Eingang eines ODER-Gliedes 111 angeschlossen. Am Ausgang des ODER-Gliedes 111 tritt das Zählertaktsignal auf, das dem Zähler über Leitung 51 zugeleitet wird. Das UND-Glied 112 nimmt an seinem zweiten Eingang die über Leitung 32 ankommenden A-Impulse und die vom Q-Ausgang der Ladeverriegelungsschaltung 106 über Leitung 131 ankommende Aufwärtszählsignale an. Die das UND-Glied 112 ansteuernden A-Impulse können mit den von der Leitung 32 abgeleiteten Α-Impulse identisch sein oder können von einer nicht dargestellten Schaltung stammen, bei der die Α-Impulse durch eine oder mehrere Frequenzteilerstufen hindurchgeleitet werden. Der Ausgang des UND-Gliedes 112 ist über eine Leitung 132 an einem Eingang des ODER-Gliedes 111 angeschlos sen.

Im linken Teil der Schaltung der Zählersteuerung ist ein UND-Glied 113 vorgesehen, dem an einem Eingang über Leitung 38 die invertierten Rückkopplungssignale und an einem anderen Eingang über Leitung 35 die B-Impulssignale zugeleitet werden. Das UND-Glied 113 weist auch einen invertierten Eingang für die Aufnahme der vom Q-Ausgang der Verriegelungsschaltung 76 über Leitung 88 ankommenden Signale und einen vierten Eingang zur Aufnahme der vom Q-Ausgang der Verriegelung s schaltung 74 über Leitung 87 ankommenden Signale auf. Der Ausgang des UND-Gliedes 113 ist über Leitung 134 mit einem Eingang eines ODER-Gliedes 114 und einem Eingang eines ODER-Gliedes 115 verbunden. Der Ausgang des UND-Gliedes 113 ist außerdem über Leitung 134 mit dem Einstelleingang der Schwellwert-Verriegelungsschaltung 104 verbunden. Der zweite Eingang des ODER-Gliedes 115 ist über Leitung 124 am Q-Aus-

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gang der Verriegelungsschaltung 102 angeschlossen. Ausgangsseitlg ist das ODER-Glied 115 über Leitung 136 am Rückstelleingang der Verriegelungsschaltung angeschlossen. Ausgangssei tig ist das ODER-Glied 114 über Leitung 137 mit der Rückstellklemme der Verriegelungsschaltung 102 verbunden.

Außerdem sind auf der linken Seite der Schaltung der Zählersteuerung 20 UND-Glieder 116 und 117 vorgesehen, denen jeweils an einem Eingang über Leitung 35 die B-Impulse zugeführt werden. Ein zweiter Eingang des UND-Gliedes 116 dient der Aufnahme der vom Q-Ausgang der Verriegelungsschaltung 76 über Leitung 88 ankommenden Signale, und eine invertierte Eingangsklemme des UND-Gliedes 117 dient der Aufnahme der vom Q-Ausgang der Verriegelungsschaltung 84 über Leitung 87 ankommenden Signale. Das UND-Glied 117 nimmt außerdem an einer dritten Eingangsklemme über Leitung 38 Rückkopplungssignale auf.

Die Ausgänge der UND-Glieder 116 und 117 sind über Leitungen 141 bzw. 142 mit den Eingangsklemmen eines ODER-Gliedes 118 verbunden. Ausgangsseitig ist das ODER-Glied 118 über Leitung 143 an einer Eingangsklemme eines ODER-Gliedes 114 angeschlossen. In gleicher Weise ist der Ausgang des ODER-Gliedes 118 über Leitung 143 am Rückstelleingang der Verriegelungsschaltung 106 angeschlossen. Wie dargestellt, wird das vom Zähler 22 gelieferte, einen vollen Zähler anzeigende Signal über

Leitung 58 der Einstellklemme der Verriegelungsschaltung 102 ⁱ zugeführt. Das von dem Zähler 22 ankommende Schwellwertsignal | wird über Leitung 59 einem Eingang eines UND-Gliedes 119 zugeleitet, und das Nullpunktsignal des Zählers wird über Leitung 57 der Einstellklemme der Verriegelungsschaltung 106 zugeführt. Dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 119 wird ein vom Q-Ausgang der Verriegelungsschaltung 106 über Leitung j 145 kommendes zweites Eingangssignal zugeleitet. Ausgangs- j seitig ist das UND-Glied 119 über Leitung 146 am Rückstell-

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- 14 -eingang der Verriegelungsschaltung 104 angeschlossen.

Am Q-Ausgang der Verriegelungsschaltung 106 tritt das Aufwärtszählsignal auf_f das dem Zähler über Leitung Leitung 53 zugeleitet wird. Am Q-Ausgang der Verriegelungsschaltung 106 tritt das Abwartszählsignal auf, das dem Zähler über Leitung 54 zugeleitet wird. Der Q-Ausgang der Schwellwert-Verriegelungsschaltung 104 ist über Leitung 151 an einer Eingangsklemme eines UND-Gliedes 103 angeschlossen. Das UND-Glied wird außerdem an einem anderen Eingang über Leitung 32 mit den Α-Impulsen angesteuert und nimmt an einem dritten Eingang die von der Q-Klemme der Verriegelungsschaltung 106 über Leitung 129 ankommenden Abwärtszählsignale auf. Ausgangseitig ist das UND-Glied 103 über Leitung 152 an der Eingangsklemme eines ODER-Gliedes 105 angeschlossen. Die andere Eingangsklemme des ODER-Gliedes 105 dient der Aufnahme eines vom Ausgang des UND-Gliedes 113 über Leitung 134 zugeführten Signals. Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 105 stellt das Signal "Zähler Rückstellen" dar und ist über Leitung 55 an dem Zähler angeschlossen.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild des synchronen Aufwärts/Ab- ! wärtszählers 22. Dieser Zähler 22 enthält vier Schieberegister stufen 181, 182, 183 und 184. Jede Stufe kann dabei entweder Eins oder Null, d.h. eingeschaltet oder ausgeschaltet, sein. Wenn am Eingang einer bestimmte Stufe ein hohes Poten- ! tial liegt, dann wird diese Stufe beim nächsten Zählertakt- ;impuls eingeschaltet und solange eingeschaltet bleiben, bis der nächste Zählertaktimpuls eintrifft. Das Gegenteil trifft für Stufen zu, an deren Eingängen ein niedriges Potential liegt.

Die Stufen sind untereinander durch logische Schaltungen verbunden, sowie durch ein Exklusiv-ODER-Glied 200. Das Exklusiv-ODER-Glied liefert dann ausgangsseitig ein hohes Ausgangs-

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potential, wenn beide Eingangssignale gleich sind, und ein niedriges Ausgangspotential, wenn die beiden Eingangssignale ungleich sind. Ein Zählerrückstellsignal wird von der Zählersteuerung 20 über eine Leitung 55 an die Rückstellklemme jeder Stufe übertragen. Dadurch wird jede Stufe des Zählers in ihre Nullstellung gebracht. Anschließende durch den Zähler über Leitung 53 aufgenommene Aufwärtszählsignale werden dann über die dargestellten logischen Schaltungen auf die Stufen des Zählers verteilt und stellen den Zähler für Aufwärtszählung bereit, wodurch nachfolgende von der Zählersteuerung kommende Zählertaktsignale bewirken, daß der Zähler in normaler Folge aufwärts zählt. Das nachfolgende Eintreffen eines von der Zählersteuerung über Leitung 54 ankommenden Signals zum Abwärtszählen wird über die dargestellte logische Schaltung den einzelnen Stufen zugeführt, wodurch der Zähler für eine Rückwärts- oder Abwärtszählung bereitgestellt ist. Wenn anschließend Zählertaktsignale an dem Zähler ankommen, dann wird der Zähler rückwärts oder abwärts zählen.

Ein UND-Glied 211 Itt, wie gezeigt, mit jeder der Zählerstufen verbunden, so daß dieses UND-Glied, wenn es durch alle fünf Eingangssignale befriedigt wird, immer dann ein Nullpunkt- , signal erzeugt, wenn der Zähler einen Nullzählerstand erreicht hat, d.h. beispielsweise, wenn der Zähler zunächst dieselbe Anzahl von Zählpositionen vorwärts und dann rückwärts gezählt hat.

Das UND-Glied 212, das einen vollen Zähler anzeigt, liefert ebenfalls dann ein Ausgangssignal, wenn die eingangsseitig erforderlichen fünf Eingangssignale alle gleichzeitig auftreten, d.h., wenn der Zähler seinen höchsten Zählerstand erreicht hat. Das Schwellwert-UND-Glied 213 weist ebenfalls fünf Eingänge auf und liefert dann, wenn an allen fünf Eingängen ein Eingangssignal liegt, ein Ausgangssignal, das der Zählersteuerung über Leitung 59 zugeführt wird. Das Schwell-

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signal stellt dabei nach Zählen einer vorbestimmten Anzahl von Zählpositionen die Schwellwertverriegelungsschaltung zurück, wodurch die Zählersteuerung mit der Synchronisierung des Dateneingangssignals und des Rückkopplungssignals fortfährt, wie dies im folgenden noch beschrieben wird. Schalter 215, 216, 217 und 218 sind handbetätigte Schalter innerhalb des Zählers, die entweder auf direkte oder invertierte Eingangspositionen einstellbar sind, wodurch der Zählerstand, bei dem das Schwellwertsignal durch den Zähler erzeugt wird, von Hand ausgewählt werden kann.

Die Arbeitsweise der Schaltung wird unter der Bedingung erläutert, daß das Rückkopplungssignal vor dem Dateneingangssignal auftritt, d.h. ein Vorlauf der Rückkopplung, wie dies in den Fign. 4A und 4B gezeigt ist. Die dabei durchzuführende Korrektur besteht darin, daß die beiden Signale miteinander verglichen, die augenblickliche Abweichung zwischen den Signalen gemessen und dann in dem Ausgangssignal der Vergleichsschaltung eine Anzahl von Impulsen ausgeblendet wird, um damit die Rückflanke eines Rückkopplungsimpulses soweit zu dehnen, bis er in seiner Position mit der Rückflanke eines entsprechenden Dateneingangsimpuls zusammenfällt. Es sei darauf hingewiesen, daß eine wirksame Regelung in Abhängigkeit von dem Grad des Unterschiedes zwischen den beiden Signalen mehrere Arbeitszyklen der Schaltung erfordern kann. Die Korrektur erfolgt jedoch viel schneller und wirksamer, als dies bisher durch hinzufügen oder ausblenden jeweils nur eines Impulses möglich war.

Die Addierverriegelungsschaltung 70 der Vergleichsschaltung ist zu Beginn eingestellt, während die Ausblendverriegelungsschaltung 72 durch das vom Zähler 22 kommende Nullpunkteignal zunächst zurückgestellt ist (da der Zähler sich zu Anfang im Nullzustand befindet). Daher liegt auf den Leitungen 81, 87, 84 und 89 ein hohes Potential und auf den Leitungen 82,

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85, 83 und 88 liegt ein niedriges Potential. Da die Leitung ein Signal führt/ wird das UND-Glied 77 entsperrt, und das Aus· gangssignal der Vergleichsschaltung ist eine genaue Wiedergabe des A-Impulssignals. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung ist daher ein hochfrequenter Impulszug, der nach durchlaufen der digitalen Teilerschaltung ein örtliches System* taktsignal erzeugt, das in einer angeschlossenen Vorrichtung, wie z.B. einem Kommunikationsadapter eingesetzt werden kann. Das durch Teilung erzeugte Signal stellt das Rückkopplungssignal dar und wird über Leitung 38 der Vergleichsschaltung und der Zählersteuerung zugeleitet. Wenn der Rückkopplungsimpuls beim Auftreten der Vorderkante eines Α-Impulses auftritt, dann sollte bei Fehlen eines Dateneingangsimpulses der Zähler mit zählen beginnen, um die Differenz zwischen dem Rückkopplungsimpuls und dem einige Zeit später zu erwartenden Dateneingangsimpuls zu messen. Die folgende Erläuterung soll klarstellen, wie dies erreicht wird.

Die einen vollen Zähler anzeigende Verriegelungsschaltung wird in ihrem Anfangszustand zurückgestellt, so daß auf der Leitung 124 ein niedriges Potential liegt und das UND-Glied 109 bereitgestellt wird. Wenn ein Rückkopplungssignal auftritt, dann läßt das UND-Glied 109 B-Impulse über das ODER-

Glied 110 und Leitung 127 nach der Einstellklemme der Impuls- | ι verriegelungsschaltung 100 durch, so daß diese eingestellt ' ι wird.

ι Da die Lastverriegelungsschaltung 106 ursprünglich in Ab-• hängigkeit vom Nullpunktsignal in ihrem eingestellten Zustand : war, ist das UND-Glied 112 entsperrt, so daß die A-Impulse über das ODER-Glied 111 übertragen und dem Zähler als Zählertaktsignale zugeführt werden.

Daher wird der Zähler solange schrittweise fortgeschaltet, bis ein Dateneingangsimpuls aufgenommen oder bis der Zähler seinen maximalen Zählerstand erreicht hat. Wenn kein Daten-

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eingangssignal ankommt, während das Rückkopplungssignal auf hohem Potential 1st/ wird der Zähler solange aufwärts zählen, bis er seinen maximalen Zählerstand erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Zähler Über Leitung 58 ein Signal an die einen vollen Zähler anzeigende Verriegelungsschaltung 102 ab. Dadurch wird diese Verriegelungsschaltung eingestellt, wodurch auf der Leitung 124 ein hohes Potential auftritt, das das UND-Glied 109 sperrt, die Impulsverriegelungsschaltung zurückstellt und die Fortschaltung des Zählers anhält.

Wenn das Rückkopplungssignal auf hohem Potential ist, bewirkt das nachfolgende Auftreten eines Dateneingangssignals auf der Leitung 37, daß die Ausblend-Verrlegelungschaltung bei Eintreffen eines Taktimpulses ihren Betriebszustand ändert, während die Addier-Verriegelungsschaltung bei Eintreffen eines Taktimpulses ihren Zustand nicht ändert. Daher tritt auf Leitung 83 ein hohes Potential auf, während auf der Leitung 84 ein niedriges Potential auftritt. Beim nächsten vom Impulsgenerator 16 kommenden B-Impuls wird die Verriegelungstaktschaltung 76 taktgesteuert und eingestellt. Daher tritt auf der Leitung 88 ein hohes und auf der Leitung 89 ein niedriges Potential auf. Dadurch wird UND-Glied 77 gesperrt und • unterdrückt die vom Ausgang der Vergleichsschaltung kommenden Impulse. Es sollte hierbei klar sein, daß, solange die Vergleichsschaltung in diesem Betriebszustand verharrt, Impulse ι aus dem Ausgangssignal der Vergleichsschaltung ausgeblendet !werden und dies zur Folge hat, daß der Rückkopplungsimpuls um einen Betrag gedehnt wird, der der Anzahl der aus dem Ausgangssignal der Vergleichsschaltung ausgeblendeten A-Impulse entspricht. Dies läßt sich am besten aus Fig. 5A erkennen, in der die Impulsfolgen in den verschiedenen Stufen der digitalen Teilerschaltung dargestellt sind. Man sieht, daß nach vier oder mehr Teilerstufen der Rückkopplungs impuls um einen Betrag gedehnt ist, der der Anzahl der aus dem Ausgangssignal der Vergleichsstufe ausgeblendeten Α-Impulse entspricht.

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Ferner bewirkt der übergang der Leitung 88 auf ein hohes Potential, daß das UND-Glied 116 in der Zählersteuerung auf ein hohes Potential gebracht wird, so daß nunmehr die Impulse auf der Leitung 143 auftreten und dadurch die Lastverriegelungsschaltung 106 zurückstellen. Dadurch wird das UND-Glied 112 gesperrt und das UND-Glied 101 bereitgestellt. Damit wird aber das Zählertaktsignal weiter abgegeben, das aus dem A-Impulszug besteht, wie zuvor. Durch die Rückstellung der Lastverriegelungsschaltung 106 wird jedoch ein Signal Rückwärtszählen an den Zähler abgegeben, so daß dieser nunmehr rückwärts oder abwärts zählt.

Wenn der Zähler bis auf die Position Null zurückgezählt hat, sendet er mindestens ein Nullpunktsignal an die Vergleichsschaltung und die Zählersteuerung, wodurch die Addierverriegelungsschaltung 70, die Ausblendverriegelungsschaltung 72 und die Lastverriegelungsschaltung 106 zurückgestellt werden. Durch die Rückstellung der Ausblendverriegelungsschaltung 72 wird die Verriegelungsschaltung 76 beim nächsten B-Impuls zurückgestellt, wodurch das UND-Glied 116 gesperrt wird.

Wenn anschließend das Rückkopplungssignal abfällt, gleichgül- j tig ob ein Dateneingangsimpuls aufgenommen wurde oder nicht, wird durch das entsperrte UND-Glied 113 ein neuer Zyklus eingeleitet, da in allen Fällen zu diesem Zeitpunt auf Leitung 87 ein hohes und auf Leitung 88 ein niedriges Potential liegt. Durch Entsperren des UND-Gliedes 113 werden die B-Impulse nach der Leitung 134 übertragen, die Impulsverriegelungsschaltung wird über das ODER-Glied 115 zurückgestellt, die

!Verriegelungsschaltung 102 wird über das ODER-Glied 114 zu- !rückgestellt, und der Zähler wird über das über das ODER-Glied j 105 geleitete Signal "Zähler Rückstellen" zurückgestellt. Diei ser Nullzuetand ergibt ein Nullpunktsignal, das wiederum die ! Ladeverriegelungeschaltung, die Addierverriegelungsschaltung

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und die Ausblendverriegelungsschaltung in ihre Anfangsbetriebszustände neu einstellt. Es sollte klar sein, daß bei Auftreten eines Rückkopplungssignals und bei Abwesenheit eines Dateneingangssignals der Zähler einen vollen Zyklus für einen Zähler durchläuft und daß dann die Arbeitsweise der Schaltung, wie beschrieben, abläuft und die Betriebsschaltung in ihren Anfangszustand zum Abfühlen des nächsten Rückkopplungsimpulses zurückstellt.

In bezug auf Fign. 4B und 5B sollte die Betriebsschaltung für den Fall, daß das Dateneingangssignal vor dem Rückkopplungssignal auftritt, leichter zu verstehen sein. Wenn das Rückkopplungssignal auf niedrigem Potential ist, dann ändert das Auftreten eines Dateneingangssignals den Betriebszustand der Addierverriegelungsschaltung 70, ohne daß dabei der Betriebszustand der Ausblendverriegelungsschaltung 72 beeinträchtigt wird. Daher stellt der nächste Datenimpuls die Verriegelungsschaltung 74 zurück, so daß auf den Leitungen 85 und 89 ein hohes und auf den Leitungen 87 und 88 ein niedriges Potential liegt.

Mit niedrigem Potential auf der Leitung 87 wird das UND-Glied 107 entsperrt, und der nächste B-Impuls wird über das ODER-Glied 110 über Leitung 127 zum Einstellen der Impulsverriegelungsschaltung 100 abgegeben, wodurch das UND-Glied 112 bereitgestellt und ein Aufwärtsζählzyklus des Zählers in der bereits beschriebenen Art eingeleitet wird.

Wenn das Rückkopplungssignal auftritt, dann wird dadurch die Lastverriegelungsschaltung über das auf Leitung 87 liegende Signal mit niedrigem Potential beim nächstauftretenden B-Impuls entsperrt. Da die Ladeverriegelungsschaltung zurückgestellt ist, wird ein Signal "Zählen abwärts" an den Zähler abgegeben und die dann folgende Arbeitsweise der Schaltung bewirkt, daß die Zählertaktimpulse dem Zähler über das UND-Glied

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101 und das ODER-Glied 111 zugeleitet werden. Während der Zähler nach abwärts oder rückwärts zählt, wird außerdem das UND-Glied 75 durch den Rückkopplungsimpuls entsperrt, so daß die B-Impulse der Vergleichsschaltung zusammen mit den A-Impulsen zugeführt werden. Die beiden Impulszüge werden in der Vergleichsschaltung miteinander vereinigt. Das hat die Wirkung, daß die B-Impulse in den Impulszug der Α-Impulse eingefügt werden, wodurch die Form des Rückkopplungssignals in der in Fig. 5 gezeigten Weise verändert wird. Man sieht somit, daß das Einfügen von B-Impulsen in den A-Impulszug die Wirkung hat, daß die Hinterkante des Rückkopplungsimpulses soweit verkürzt wird, bis sie mit der Hinterkante des Dateneingangsimpulses zusammenfällt.

Wenn der Zähler seinen Nullwert erreicht hat, wird ein Nullpunktsignal übertragen, das die Lastverriegelungsschaltung 106 einstellt, die Ausblendverriegelungsschaltung 72 zurückstellt und die Addierverriegelungsschaltung 70 in der bereits beschriebenen Weise einstellt. Der nächste A-Impuls stellt dann die Verriegelungsschaltung 74 zurück. Der A-Impulszug tritt nunmehr am Ausgang der Vergleichsschaltung in ursprünglicher Form wieder auf, während der B-Impulszug gesperrt wird, so daß die Schaltung ihre normale Arbeitsweise wieder aufnimmt.

Die Arbeitsweise der Schaltung wird unter Berücksichtigung der Schwellwert-Verriegelungsschaltung verändert, so daß die Einfügung oder Ausblendung von Impulsen nur dann vorgenommen wird, wenn die Anzahl der nach Auftreten des Rückkopplungs- j impulses oder nach Eintreffen des Dateneingangsimpulses auftretenden Zählertaktimpulse oberhalb eines vorbestimmten Schwellwertes liegt. Die Schwellwert-Verriegelungsschaltung wird über das UND-Glied 113 dann eingestellt, wenn bei erneutem Einleiten eines Zyklus der Rückkopplungsimpuls abfällt. Tritt der Rückkopplungsimpuls vor dem Auftreten des

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Dateneingangssignals auf/ und überschreitet die Anzahl der Zählertaktimpulse, die nach Auftreten des Rückkopplungssignals eintreffen, einen vorgeschriebenen Schwellwert, wie dies von Hand durch die Einstellung der Schalter innerhalb der Zählschaltung bestimmt werden kann, dann wird der Zähler über das UND-Glied 119 ein Schwellwertsignal abgeben, daß die Schwellwertverriegelungsschaltung 104 zurückstellt. Die Arbeitsweise kann dann in Verbindung mit einem voreilenden Rückkopplungssignal in der bereits beschriebenen normalen Weise ablaufen. Wenn jedoch die Schwellwertverriegelungsschaltung zum Eintreffzeitpunkt eines Dateneingangsimpulses nicht zurückgestellt ist, d.h. wenn die Augenblicksdifferenz zwischen Rückkopplungsimpuls und Dateneingangsimpuls unterhalb des Schwellwertes» liegt, dann wird der erste Α-Impuls des Abwärtszählzyklus das UND-Glied 103 bereitstellen und über das ODER-Glied 105 ein Rückstellsignal an den Zähler abgeben. Dadurch wird der Zähler zurückgestellt, wodurch wiederum die Arbeitsweise des Zyklus beendet und die Schaltung in ihren stabilen Zustand zurückgebracht wird, nachdem nur ein einziger Korrekturimpulsschritt aufgetreten ist.

Es sollte einleuchten, daß die bisher beschriebene Schaltung _i den Vorteil aufweist, daß sie eine sofortige vollständige ' oder proportionale Korrektur einer Abweichung zwischen dem Dateneingangssignal und dem Rückkopplungssignal ermöglicht, 'während im Stand der Technik nur eine schrittweise Korrektur j dadurch möglich war, daß jeweils nur ein Impuls eingefügt oder ausgeblendet wurde. Ferner läßt sich die Schaltung auch unter Benutzung eines Schwellwertes betreiben, so daß jedes Abweichen oder jede Instabilität, wie sie durch einen kleinen Phasevorlauf oder eine kleine Phasenverzögerung zwischen Rückkopplungssignal und Dateneingangssignal auftreten kann, eine Korrektur über den um eine Impulsbreite entsprechenden

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Betrag hinaus verhindert. Das heißt aber, daß die vorliegende Schaltung weniger empfindlich ist gegen geringfügige Phasenschwankungen« jedoch sofort auf größere durch Einschwingvorgänge hervorgerufene Abweichungen anspricht.

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PATENTANSPRÜCHE

Schaltungsanordnung für eine digitale phasenstarre Schleife für die Synchronisierung der Phasenlage und der Frequenz eines örtlich abgeleiteten Rückkopplungssignals luit einem Dateneingangssignal, gekennzeichnet durch eine Vergleicherschaltung (18) für einen Vergleich zwischen dem Rückkopplungssignal und dem Datensignal zur Messung der augenblicklichen Abweichung der beiden Signale voneinander sowie durch auf die Ausgangssignale der Vergleicherschaltung ansprechende Schaltungen (Zählersteuerung (20), synchrone Aufwärts-Abwärtszähler (22)) zur Durchführung einer Phasenkorrektur des Rückkopplung ssignals, welche der augenblicklichen Abweichung zwischen dem Rückkopplungssignal und dem Datensignal proportional ist.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Schwellwertschaltung vorgesehen ist, durch die die Phasenkorrektur solange gesperrt gehalten ist, bis die augenblickliche Abweichung zwischen dem Rückkopplungssignal und dem Datensignal einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Phasenkorrektur aus dem Ausgangssignal der Vergleicherschaltung eine berechenbare Anzahl von Impulsen ausblendbar bzw. in das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung eine berechenbare Anzahl von Impulsen einschiebbar ist und daß durch diese ausgeblendeten bzw. eingeschobenen Impulse die Hinterkante eines Impulses des Rückkopplungssignals bis zur Übereinstimmung mit der Hinterkante des entsprechenden Impulses des Datensignals verschiebbar ist.

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2 7 4 b 4 b

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der augenblicklichen Abweichung zwischen den beiden Signalen ein synchronisierter (16) reversibler Zähler (22) vorgesehen ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als synchroner reversibler Zähler ein durch Auftastimpulse gesteuertes Schieberegister (181, 182, 183, 184) vorgesehen ist.

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulsgenerator (16) zur Erzeugung von Takt- und Zählimpulsen zur Steuerung der Vergleicherschaltung (18) und der Zählersteuerung (20) und damit des synchronisierten reversiblen Zählers (22) vorgesehen ist, daß der Vergleicherschaltung (18) das Datensignal und das Rückkopplungssignal zur Erzeugung eines an den reversiblen Zähler (22) abzugebenden Ausgangssignals zuführbar sind, wodurch der reversible Zähler die augenblickliche Abweichung zwischen der Vorderkante eines Impulses des Rückkopplungssignals und der Vorderkante eines Impulses des Datentsignals zu messen vermag, und daß die Zählersteuerung (20) solange in Abhängigkeit von diesem Vergleichssignal aus dem Ausgangssignal der Vergleicherschaltung eine Anzahl von Impulsen ausblendet bzw. in dieses Ausgangssignal eine Anzahl von Impulsen einführt, welche Anzahl der augenblicklichen durch den Zähler gemessenen Abweichung proportional ist, bis die Synchronisation erreicht ist.

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7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der reversible Zähler (22) eine Schwellwertschaltung (213) enthält, die die Ausblendung bzw. Einfügung von Impulsen im Ausgangssignal der Vergleicherschaltung solange sperrt, bis die augenblickliche Abweichung zwischen dem Datensignal und dem Rückkopplungssignal einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.

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