DE69211584T2

DE69211584T2 - Verfahren und Schaltung zur Übertragungsdetektion für bidirektionale, differenzielle Strecke

Info

Publication number: DE69211584T2
Application number: DE69211584T
Authority: DE
Inventors: Roland Marbot
Original assignee: Bull SAS
Current assignee: Bull SAS
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1992-03-12
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2012-03-13
Also published as: JPH0716208B2; US5412688A; EP0504060A1; GR3020995T3; JPH0591157A; EP0504060B1; DE69211584D1

Description

Die Erfindung liegt im Gebiet der Übertragungen digitaler Daten zwischen Stationen oder Einheiten über bidirektionale, serielle Verbindungen des Punkt-zu-Punkt-Typs, die differentielle Übertragungsleitungen verwenden.
Diese Leitungen können verdrillte Paare oder Koaxialkabel sein, die mit jedem Ende mit einer Station über einen Sender und einen Empfänger, die der Station zugeordnet sind, verbunden sind.
Für zahlreiche Anwendungen wird die Verwendung eines Übertragungsmodus bevorzugt, der ein gleichzeitiges Senden in den zwei Stationen zuläßt, um eine bessere Ausnutzung der Leitungen zu erhalten. Die Druckschrift EP-A-0 220 626 beschreibt ein gleichzeitiges Senden für Schaltungen, die keine differentiellen Übertragungs leitungen verwenden.
Als besonders geeignetes Anwendungsbeispiel kann die Verbindung zwischen den Einheiten eines zentralen Datenverarbeitungs-Untersystems erwähnt werden, das eine große Anzahl von Einheiten besitzt. Wenn nämlich die Anzahl der Prozessoren und der Speicher groß wird, ist die Buslösung für die Ausführung des jeweiligen Informationsaustauschs zwischen all diesen Einheiten nicht mehr geeignet. In diesem Zusammenhang wird daher bevorzugt, serielle Verbindungen zu verwenden, die jede Einheit mit sämtlichen anderen Einheiten in der Weise verbinden, daß der Parallelitätsgrad erhöht wird. Wegen der großen Anzahl von in einem solchen System erforderlichen Verbindungen wird die Wahl von bidirektionalen Verbindungen des oben definierten Typs bevorzugt.
Vom Gesichtspunkt der Verwirklichung erfordert eine solche bidirektionale übertragung auf Höhe jeder Station das Vorhandensein eines Sender-Empfängers, der mit den anderen Leitungen über Anpassungsimpedanzen verbunden ist. Andererseits enthält der Empfangsteil Mittel, die die Verarbeitung der Kollisionen ermöglichen, d. h. der Fälle, in denen die Sender zweier Stationen, die miteinander verbunden sind, gleichzeitig auf der gemeinsamen Leitung senden. Diese Mittel sind so beschaffen, daß sie unter allen Umständen die Erfassung des Vorhandenseins und der Art der von der entfernten Station ausgesendeten Signale anhand des elektrischen Zustands der Leitung ermöglichen.
Um dieses Problem zu lösen, wird gewöhnlich das Prinzip einer Kompensation der Wirkung im Empfänger verwendet, welche auf der Leitung durch den Sender derselben Station erzeugt wird, wenn dieser sendet. So wird im Falle des Sendens eine Subtraktion des Sendesignals von dem auf der Leitung vorhandenen Signal vorgenommen. Die erhaltene Differenz repräsentiert dann das Signal, das vom Sender der entfernten Station gesendet wird. Diese Verwirklichung ist z. B. in der europäischen Patentanmeldung EP-A-186 142 mit dem Titel "Two-wire-bidirectional digital transmission system" beschrieben.
Eine weitere Lösung (siehe z. B. die Anmeldung EP-0 504 603, die die gleichen Einreichungs- und Veröffentlichungsdaten wie die vorliegende Anmeldung hat) besteht darin, nicht dann vom Leitungssignal das Sendesignal zu subtrahieren, wenn der Sender der betrachteten Station sendet, sondern im Gegenteil dann, wenn die Station nicht sendet, das Leitungssignal zu einem Kompensationssignal derselben geeignet gewählten Polarität zu addieren, damit die sich ergebende Summe ausschließlich das Sendesignal der anderen Station repräsentiert.
Selbstverständlich sind diese Sende- und Empfangsmittel durch elektronische Schaltungen verwirklicht, die elektrisch versorgt werden müssen. Um schnelle Schaltungen zu erhalten, werden Technologien gewählt, die Bipolartransistoren verwenden, beispielsweise die ECL-Technologie. Daraus folgt, daß der Energieverbrauch der Schaltungen im Ruhezustand nicht vernachlässigbar ist und eine übermäßige Erwärmung der Schaltungen hervorrufen kann. Somit werden im Beispiel der Verbindung einer großen Anzahl von Einheiten miteinander vorteilhaft integrierte Schaltungen verwendet, um die Schnittstelle zwischen jeder Einheit und den anderen Einheiten des Systems zu verwirklichen. Jede integrierte Schaltung kann daher eine große Anzahl von Sender-Empfängern enthalten, von denen zur gleichen Zeit lediglich einige aktiv sind. All jene, die im Ruhezustand sind, kumulieren daher nutzlose Verbräuche und Erwärmungen.
Um dieses Problem zu lösen, ist es daher wünschenswert, daß die Versorgung der Sender-Empfänger oder wenigstens ihrer Leistungsschaltungen unterbrochen werden kann, wenn sie weder zum Senden noch zum Empfangen verwendet werden.
Die Möglichkeit der Unterbrechung der Versorgung der Sender- Empfänger muß indessen trotz allem eine sichere Funktion der Übertragungen ermöglichen. Daher muß in einer betrachteten Station, bei der die Versorgung eines Sender-Empfängers unterbrochen ist, stets erfaßt werden können, ob die Station, mit der dieser Sender-Empfänger verbunden ist, ein Signal sendet oder nicht, weil dann, wenn ein Signal gesendet wird, sofort die Versorgung des betrachteten Sender-Empfängers wiederhergestellt werden muß.
Auch die Erfindung hat zum Ziel, dieses Problem zu lösen, indem sie ein Übertragungserfassungsverfahren vorschlägt, das für bidirektionale, differentielle Leitungen geeignet ist und die Unterbrechung der Versorgung der Sender-Empfänger ermöglicht.
Genauer hat die Erfindung ein Übertragungserfassungsverfahren für Übertragungssystem zum Gegenstand, das wenigstens einen Sender-Empfänger verwendet, der durch zwei differentielle Übertragungsleitungen mit einem weiteren, analogen Sender- Empfänger verbunden ist, wobei der Sender-Empfänger Mittel zur differentiellen Verstärkung enthält, um differentielle Sendeund Empfangssignale zu erzeugen, wobei die Verstärkungsmittel für jede übertragungsleitung eine Impedanz für die Anpassung an die Leitung, mit der sie verbunden ist, einen Sendesignalgenerator, der als Antwort auf Sendesteuersignale gesteuert wird und die Impedanz und die Leitung parallel versorgt, sowie Empfangsmittel enthalten, die ein Meßsignal liefern, das die algebraische Summe des in der Anpassungsimpedanz fließenden Stroms und eines Kompensationsstroms repräsentiert, derart, daß das Meßsignal im wesentlichen nur von den vom anderen Sender-Empfänger erzeugten Sendesignalen abhängt, wobei die Versorgung der Verstärkungsmittel in Abhängigkeit von einem Versorgungssteuersignal aktiviert oder gesperrt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es in jedem Sender- Empf änger darin besteht, daß ein Schwellenwert bestimmt wird, der einen Stromwert repräsentiert, der zwischen den Maximalund Minimalwerten liegt, die von den durch die Meßsignale repräsentierten Strömen angenommen werden können, daß die Meßsignale jeder Leitung mit dem bestimmten Schwellenwert verglichen werden und daß ein Signal erzeugt wird, das die Aktivität der Übertragung in Abhängigkeit von den Vergleichen repräsentiert, je nachdem, ob der Schwellenwert zwischen den Werten der Meßsignale liegt oder nicht.
Um zu bestimmen, ob der Schwellenwert zwischen den Werten der Meßsignale liegt oder nicht, kann geprüft werden, ob eines der Meßsignale einen Strom repräsentiert, dessen Absolutwert größer als der Strom ist, der durch den Schwellenwert repräsentiert wird. Wenn dies der Fall ist, ist die Übertragung aktiv.
Eineweitere, zur vorangehenden äquivalente Möglichkeit besteht darin zu prüfen, ob die Meßsignale Ströme repräsentieren, deren Absolutwerte gleichzeitig kleiner sind als der Strom, der durch den Schwellenwert repräsentiert wird. Wenn dies der Fall ist, ist die Übertragung inaktiv.
Die eine oder die andere der vorangehenden Möglichkeiten kann in Abhängigkeit von den verwendeten Einrichtungen entsprechend dem Kontext der verwendeten Technologie gewählt werden. Es kann festgehalten werden, daß, wenn die ECL-Technologie verwendet wird, diese zwei Lösungen zur selben Verwirklichung der. Schaltungen führen.
Die Erfindung hat außerdem eine übertragungserfassungsschaltung zum Gegenstand, die dazu bestimmt ist, einem Sender- Empfänger des oben definierten Typs zugeordnet zu werden, und die speziell an die Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung angepaßt ist. Diese Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie dann, wenn die Meßsignale Spannungen sind, einen Spannungsgenerator enthält, der den Schwellenwert liefert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Schaltung dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Komparatoren enthält, um die jeweiligen Meßsignale mit dem Schwellenwert zu vergleichen, wobei die Ausgänge der Komparatoren an den Eingang eines Logikgatters angelegt werden, das ein die Aktivität der Übertragung repräsentierendes Signal liefert.
In bestimmten Fällen ist ein einziger Schwellenwert nicht ausreichend, um die Aktivität der übertragung korrekt zu erfassen. Wenn beispielsweise eine Kompensation durch Addition verwendet wird, hängen die Maximal- und Minimalwerte der Meßsignale vom Zustand der Versorgung der Verstärkungsmittel ab.
Um diese Möglichkeit vorzusehen, und gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Schaltung außerdem dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fall, in dem der Schwellenwert vom Versorgungszustand der Verstärkungsmittel des Sender-Empfängers abhängt, der Spannungsgenerator ein variabler Spannungsgenerator ist, der durch das Versorgungssteuersignal gesteuert wird.
Die Erfindung hat außerdem eine integrierte Schaltung zum Ge genstand, die mehrere Sender-Empfänger des vorher definierten Typs enthält. Diese integrierte Schaltung enthält Mittel zum Aktivieren oder Sperren der Versorgung der Verstärkungsmittel jedes Sender-Empfängers durch ein Versorgungssteuersignal und weist außerdem eine Übertragungserfassungsschaltung gemäß der Erfindung auf, die jedem Sender-Empfänger zugeordnet ist.
Weitere Aspekte, Einzelheiten der Verwirklichung und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt.
- Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Sender- Empfänger-Vorrichtung, die das Erfassungsverfahren gemäß der Erfindung verwendet.
- Fig. 2 zeigt die Übertragungserfassungsschaltung.
- Fig. 3 zeigt eine Verwirklichung in ECL-Technologie der differentiellen Verstärkungsmittel.
- Fig. 4 zeigt eine Verwirklichung in ECL-Technologie der Übertragungserfassungsschaltung gemäß der Erfindung.
- Fig. 5 zeigt eine Verwirklichung in ECL-Technologie einer Formgebungsschaltung für Ausgangssignale des Sender-Empfängers.
Die Einheit von Fig. 1 zeigt eine Sender-Empfänger-Vorrichtung, in der das Verfahren gemäß der Erfindung ausgeführt wird. In einem nichtbeschränkenden Beispiel besteht sie aus einer Parallel-Seriell/Seriell-Parallel-Schnittstellenschaltung, die verwendet werden kann, um die Verbindung von Einheiten eines Datenverarbeitungssystems zu verwirklichen. Sie ist vorzugsweise in Form einer integrierten Schaltung verwirklicht, die mehrere differentielle, bidirektionale Sender- Empfänger enthält.
In Fig. 1 ist ein einziger der Sender-Empfänger dargestellt. Er ist aufgebaut aus einem differentiellen, bidirektionalen Verstärker 1, dem eine Formgebungsschaltung 4 und ein Übertragungsdetektor 5 gemäß der Erfindung zugeordnet sind. Der Verstärker 1 enthält zwei differentielle Eingänge-Ausgänge U, U*, die jeweils parallel eine-Anpassungsimpedanz R, R* sowie eine zugeordnete Leitung L, L* versorgen. Die elektrische Verbindung zwischen den Anpassungsimpedanzen R, R* und den Leitungen L, L* wird durch Anschlüsse B der integrierten Schaltung bewerkstelligt.
Der Verstärker 1 empfängt an seinem Eingang differentielle Sendesteuersignale e, e*, die von einem Sendesteuersignal- Generator 2 geliefert werden, der z. B. ein Serialisierer- Deserialisierer ist, der über parallele Eingänge/Ausgänge mit einer nicht gezeigten zugeordneten Einheit verbunden ist.
Der Verstärker 1 liefert differentielle Meßsignale V, V*, die die Signale repräsentieren, die von einer anderen Station gesendet werden, die mit dem Ende der Leitungen L, L* verbunden ist.
Eine Versorgungssteuerschaltung 3 liefert unter der Steuerung der zugeordneten Einheit Signale AUTO, die die Versorgung der Leistungsschaltungen jedes Verstärkers steuern. Die Schaltung 3 kann vorteilhaft außerdem die Versorgung des Serialisierers- Deserialisierers 2 steuern.
Der Übertragungsdetektor 5 empfängt an seinem Eingang die Meß signale V, V* sowie das Versorgungssteuersignal AUTO und liefert ein Signal VAL, das eine Sendeaktivität der entfernten Station repräsentiert.
Eine Formgebungsschaltung 4 empfängt die Meßsignale V, V* und das Aktivitätssignal VAL und liefert an die Schaltung 2 die differentiellen Empfangssignale s, s*.
Die Schaltung von Fig. 1 arbeitet auf die folgende Weise: im Normalbetrieb werden die Sender-Empfänger der betrachteten Station und der entfernten Station versorgt. In dem Fall, in dem längere Zeit zwischen den zwei Stationen keine Informationen ausgetauscht werden, kann jede Einheit zur Versorgungssteuerschaltung 3 den Befehl für die Unterbrechung der Versorgung schicken. Wenn die Versorgung des Sender-Empfängers der entfernten Station unterbrochen wird, führt dies zum Fehlen des differentiellen Signals V, V*, das von der Schaltung 5 erfaßt wird. Sie setzt folglich das Signal VAL auf 0. Die Schaltung 4 zwingt dann ihre Ausgänge s und s* auf 0 bzw. 1. Andererseits wird das Signal VAL durch die Schaltung 3 zur zugeordneten Einheit übertragen. In Abhängigkeit von bestimmten Kriterien kann die Einheit die Unterbrechung der Versorgung der Schaltung 3, die in diesem Fall das Signal AUTO auf setzt, steuern.
Wenn die entfernte Station wieder zu senden beginnt, wird das Vorhandensein einer differentiellen Spannung V, V* von der Schaltung 5 erfaßt, die dann das Signal VAL auf 1 setzt. Die Zustandsänderung des Signals VAL wird von der Schaltung 3 erfaßt, die die Versorgung des Verstärkers 1 und des Seriahsierer-Deserialisierers 2 durch Setzen des Signals AUTO auf 1 aufrechterhält oder automatisch wiederherstellt. Außerdem gibt das Signal VAL die Formgebungsschaltung 4 frei, die dann als differentieller Verstärker arbeitet.
Wie in der folgenden Beschreibung im einzelnen deutlich wird, ist der Eingang AUTO der Schaltung 5 in dem Fall vorgesehen, in dem die Pegel V, V* vom Versorgungszustand des Sender- Empfängers abhängen.
Fig. 2 zeigt in Form eines Blockschaltbilds die Übertragungserfassungsschaltung gemäß der Erfindung. Sie enthält einen Schwellenwertgenerator 6, der einen Schwellenwert Vt liefert, der vom logischen Wert des Signals AUTO abhängt. Zwei Komparatoren C und C* vergleichen die Meßsignale V bzw. V* mit dem Schwellenwert Vt. Die Ausgänge x und y der Komparatoren C bzw. C* werden an den Eingang eines Logikgatters 7 angelegt, dessen Ausgang das Aktivitätssignal VAL liefert.
Vor der Erläuterung des Betriebs in Fig. 2 empfiehlt es sich zu präzisieren, daß jedes Meßsignal V oder V* die algebraische Summe eines Stroms, der in der zugeordneten Anpassungsimpedanz R oder R* fließt, sowie eines Kompensationsstroms mit einem Wert, derart, daß das Meßsignal V, V* im wesentlichen nur von den Sendesignalen abhängt, die vom anderen Sender-Empfänger erzeugt werden, repräsentiert. Außerdem repräsentiert der Schwellenwert Vt, der vom Generator 6 geliefert wird, einen Strom mit einem Wert, der zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert liegt, die von den durch die Meßsignale V, V* repräsentierten Strömen angenommen werden können. Andererseits werden die Eingänge der Komparatoren C und C*, an die die Signale V, V* und Vt angelegt werden, in der Weise gewählt, daß jeder Ausgang x oder y den logischen Wert 1 annimmt, wenn das zugeordnete Meßsignal V oder V* einen Strom repräsentiert, dessen Absolutwert größer als der durch den Schwellenwert Vt repräsentierte Strom ist. In diesem Fall ist das Logikgatter 7 ein ODER-Gatter, dessen Ausgang VAL den logischen Wert 1 annimmt, wenn ein differentielles Signal V, V* vorhanden ist.
In einer Variante könnten die Eingänge der Komparatoren C, C* vertauscht sein. Jeder Ausgang x oder y nimmt dann den logischen Wert 1 an, wenn das zugeordnete Meßsignal V oder V* einen Strom repräsentiert, dessen Absolutwert kleiner als der durch den Schwellenwert repräsentierte Strom ist. In diesem Fall könnte das Gatter 7 ein UND-Gatter sein, das ein Inaktivitätssignal VAL* liefert, welches das Komplement zu VAL ist. Wenn dagegen ein WEDER-NOCH-Gatter verwendet wird, liefert dies direkt das Signal VAL.
Wie mit Bezug auf Fig. 4 im einzelnen deutlich wird, liefert eine Verwirklichung in ECL-Technologie an ihrem differentiellen Ausgang gleichzeitig die Signale VAL und VAL*
Fig. 3 zeigt eine besondere Verwirklichung in ECL-Technoloqie eines bidirektionalen Verstärkers des differentiellen Typs. Er enthält zwei symmetrisch angeordnete und mit den Leitungen L bzw. L* der differentiellen Verbindung verbundene Wege. Der linke Weg, der der Leitung L zugeordnet ist, enthält eine Anpassungsimpedanz R, wovon ein Anschluß mit dem Massepotential Vdd und der andere Anschluß über den Punkt U mit der Leitung L und mit dem Kollektor eines Bipolartransistors T1 verbunden ist, dessen Emitter mit einer ersten Spannungsquelle S1 ver -bunden ist, die den beiden Pfaden gemeinsam ist. Die Basis des Transistors T1 empfängt das Sendesteuersignal e. Der Kollektor des Transistors T1 ist mit dem Kollektor V0 eines zweiten Transistors T2 über eine Impedanz r verbunden. Die Basis des Transistors T2 empfängt das Signal e*, welches das Komplement von e ist, während dessen Emitter mit einer zweiten Stromquelle S2 verbunden ist, die den beiden Wegen gemeinsam ist. Auf symmetrische Weise enthält der rechte Pfad eine Anpassungsimpedanz R*, wovon ein Anschluß mit Masse und der andere über den Punkt U* mit der Leitung L* und mit dem Kollektor eines Transistors T1* verbunden ist, dessen Emitter mit der Stromquelle S1 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors T1* ist mit dem Kollektor V0* eines zweiten Transistors T2* über eine weitere Impedanz r verbunden. Der Emitter des Transistors T2* ist mit der zweiten Stromquelle 52 verbunden. Die Transistoren bzw. e. Die Signale e und e*, die die differentiellen Sendesteuersignale bilden, sind zueinander komplementär und stellen einen bestimmten logischen Wert dar. Sie werden an die Basis der Transistoren T2* bzw. T2 in Wirklichkeit über Widerstände angelegt, die dazu dienen, die Zeitkonstante aufgrund der Kapazität der Struktur der Impedanzen R und R* zu kompensieren.
Die Stromquelle S1 ist aus einem Bipolartransistor T3 gebildet, dessen Kollektor mit den Emittern der Transistoren T1 und T1* verbunden ist und dessen Emitter über den Drain-Source- Pfad eines NMOS-Transistors Nl mit dem negativen Potential Vss verbunden ist. Die Basis des Transistors T3 wird durch eine Steuerspannung AI gesteuert, während das Gate des Transistors Nl das Versorgungssteuersignal AUTO empfängt. Auf analoge Weise ist die zweite Stromquelle S2 aus einem Bipolartransistor T4 gebildet, dessen Kollektor mit den Emittern der Transistoren T2 und T2* verbunden ist und dessen Emitter über einen Widerstand r1 mit dem Potential Vss verbunden ist. Die Basis des Transistors T4 ist über den Drain-Source-Pfad eines NMOS-Transistors N2, dessen Gate durch das Signal AUTO gesteuert wird, mit einer Vorspannung Vref verbunden. Die Kollektoren V0 und V0* der Transistoren T2 und T2* sind mit dem Eingang der entsprechenden Emitterfolger verbunden, die aus einem Transistor T5 bzw. T5* und einem als Widerstand geschalteten NMOS-Transistor, der den Emitter des Bipolartransistors mit dem Potential Vss verbindet, gebildet sind, wobei die Kollektoren der Transistoren T5 und T5* mit Masse verbunden sind. Die Emitter der Transistoren T5 und T5* bilden die differentiellen Ausgänge V, V* des Verstärkers.
Die Werte der Impedanz r und der Ströme i und I werden in der Weise gewählt, daß die Beziehung: r i = R I/2 erfüllt ist, damit die Spannungen im Punkt V0 und V0* im wesentlichen nur von den Sendesignalen der entfernten Station abhängen. Vorteilhaft ist eine (nicht gezeigte) Regelungsschaltung vorgesehen, die auf den Strom 1 durch die Regelungsspannung AI in Abhängigkeit vom Abstand zwischen r i und R I/2 einwirkt.
Zur Erläuterung der Funktionsweise der Schaltung von Fig. 3 wird die Konvention der positiven Logik verwendet, gemäß der ein Signal den logischen Wert 1 annimmt, wenn die entsprechende Spannung in bezug auf das feste negative Potential Vss hoch ist. Außerdem wird von einem differentiellen Signal wie etwa e, e* angenommen, daß es den logischen Wert 1 annimmt, wenn e = 1 und e* = 0.
Im Normalbetrieb ist das Signal AUTO gleich 1. Die Stromquel len S1l und S2 sind daher aktiv und liefern die Ströme I und i. Falls das differentielle Sendesteuersignal e, e* 1 ist, ist der Transistor T1 im Durchlaßzustand, während der Transistor T1* gesperrt ist. Da die Anpassungsimpedanz R im Prinzip einen Wert besitzt,- der gleich der charakteristischen Impedanz der Leitung L ist, leitet der Strom T1 in die Anpassungsimpedanz R und in die Leitung einen Strom in der Umgebung von I/2 ein. Falls die entfernte Station ihrerseits selbst aktiv ist, d. h. falls der bidirektionale Verstärker, der mit dem Ende der Leitungen L, L* verbunden ist, versorgt wird, wird ein Strom, der im wesentlichen (bis auf Verluste) gleich I/2 ist, in eine der Impedanzen R oder R* je nach logischem Wert des an den entfernten Verstärker angelegten differentiellen Sendesteuersignals eingeleitet.
Andererseits wird der Transistor T2* durch das an seine Basis angelegte Signal e = 1 in den Durchlaßzustand versetzt, während der Transistor T2 durch das Signal e* = 0 an seiner Basis gesperrt wird. Daher wird ein Strom i in den Widerstand r des rechten Zweigs eingeleitet. Da I, i und r in der Weise gewählt sind, daß sie die Beziehung r i = R I/2 erfüllen, nehmen die Spannungen in bezug auf die Punkte V0 und V0* die Werte -R I bzw. -R I/2 oder -R I/2 bzw. -R I je nach logischem Wert des differentiellen Sendesteuersignals der entfernten Station an. Es kann leicht bestätigt werden, daß V0 und V0* die gleichen Werte annehmen, wenn der logische Wert des differentiellen Sendesteuersignals e, e* gleich 0 ist.
Falls die zwei Stationen im Ruhezustand sind, werden die Impedanzen R und R* nicht mit Strom versorgt. Die Spannungen in bezug auf die Masse an den Punkten V0 und V0* sind daher Null.
Falls dagegen nur die entfernte Station im Ruhezustand ist, nehmen die Spannungen an den Punkten V0 und V0* gleichzeitig den Wert -R I/2 an.
Falls schließlich nur die betrachtete Station im Ruhezustand ist, nehmen die Spannungen im Punkt V0 und V0* die Werte -R I/2 bzw. 0 oder 0 bzw. -R I/2 je nach logischem Wert des differentiellen Sendesteuersignals der entfernten Station an.
Falls daher ein erster Schwellenwert gleich -R I/4 oder -3R I/4 je nachdem, ob die betrachtete Station inaktiv oder aktiv ist, gewählt wird, ist es möglich, die Aktivität der übertragung zu erfassen, indem die Spannungen am Punkt V0 und V0* mit diesem Schwellenwert verglichen werden, wobei Aktivität vorliegt, wenn der algebraische Wert der Spannung an einem der Punkte V0 und V0* kleiner als dieser Schwellenwert ist. Auf äquivalente Weise kann die Inaktivität der Übertragung geschaffen werden, falls die zwei Spannungen V0, V0* gleichzeitig größer als dieser Schwellenwert sind.
Es kann angemerkt werden, daß in dem Fall, in dem der bidirektionale Verstärker die Kompensation durch Subtraktion, die oben erwähnt worden ist, verwirklichen würde, ein einziger Schwellenwert notwendig wäre.
Die Emitterfolger-Anordnungen T5 und T5*, die als Impedanzanpassungen dienen, liefern die Spannungen V und V*, die an die differentiellen Eingänge der übertragungserfassungsschaltung 5 angelegt werden, die in ECL-Technologie verwirklicht und in Fig. 4 gezeigt ist.
Die Schaltung von Fig. 4 ist im wesentlichen aus zwei Spannungskomparatoren C und C*, denen die Signale V und V* zugeordnet sind, sowie aus einem Schwellen-Spannungsgenerator 6 und einem Logikgatter 7 aufgebaut.
Der Spannungsgenerator 6 enthält einen Bipolartransistor T6, dessen Basis eine Vorspannung Vref empfängt und dessen Kollektor Vto über einen ersten Widerstand R1 mit Massepotential Vdd verbunden ist. Sein Emitter ist mit dem negativen Potential Vss über eine Schaltung verbunden, die aus einem zweiten Widerstand R2 gebildet ist, der mit der Reihenschaltung parallelgeschaltet ist, welche ihrerseits aus einem dritten Widerstand R3 und dem Drain-Source-Pfad eines NMOS-Transistors N3, dessen Gate das Signal AUTO empfängt, gebildet ist. Der Widerstand R3 und der Transistor N3 sind daher mit einem Widerstand äquivalent, der an das Potential Vss in Abhängigkeit vom Signal AUTO angeschlossen oder von diesem abgekoppelt werden kann. Dieser äquivalente Widerstand besitzt daher einen Wert r3, der gleich der Summe des Widerstandes R3 und des Widerstandes des Drain-Source-Pfades des Transistors N3 ist. Die Wahl der Widerstände R1, R2, r3 ermöglicht die Schaffung zweier Spannungspegel Vto, die den zwei Schwellenwerten entsprechen.
Daher kann die Dimensionierung des Generators 6 auf die folgende Weise ausgeführt werden. Im allgemeinen ist der Wert des Produkts R I ein Datum, das die Dynamik der Signale des Senderemfängers festlegt. Andererseits ist die an die Basis des Transistors T6 angelegte Vorspannung Vref die gleiche wie diejenige, die an die Basis des Transistors T4 der zweiten Stromquelle S2 des Verstärkers angelegt wird. Folglich ist die Emitterspannung des Transistors T6 auf den Wert Vref festgelegt, die um den im wesentlichen konstanten Basis-Emitter- Spannungsabfall des Transistors T6 verschoben ist. Somit ist die Spannung Ve an den Anschlüssen des Widerstandes R2 fest und gleich der Spannung an den Anschlüssen des Widerstandes r1 der Stromquelle S2.
Mit Bezug auf Fig. 3 ist deutlich geworden, daß die zwei für diese besondere Ausführungsform zu verwendenden Schwellenwerte die Spannungen in bezug auf Masse waren, die je nachdem, ob der Verstärker versorgt wird oder nicht, gleich -3R I/4 und -R I/4 sind. Folglich müssen die Widerstände R1, R2 und r3 die folgenden Gleichungen erfüllen:
(1) (R1/R2) Ve = R I/4
(2) R1 (1/R2 + 1/r3) Ve = 3R I/4
Daraus wird abgeleitet r3 = R2/2 und R1 = R2 R I/4Ve.
Falls außerdem r1 = r gewählt wird und da gilt r i = R I/2, gilt Ve R R/2 und daher R1 = R2/2.
Wenn daher der Strom 1 der Stromquelle Sl mittels der Basisspannung AI des Transistors T3 in der Weise geregelt wird, daß ständig die Beziehung r i = R I/2 aufrechterhalten wird, nimmt die vom Generator 6 gelieferte Schwellenspannung VtO die zwei gewünschten Werte unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannungen und von Herstellungsstreuungen an.
Die Schwellenspannung Vt0 wird an den Eingang der Komperatoren C und C* über einen Emitterfolger angelegt, der den Transistor T7 enthält, dessen Kollektor mit Masse verbunden ist und dessen Emitter über den Widerstand des Drain-Source-Pfades eines als Widerstand geschalteten NMOS-Transistors mit dem Potential Vss verbunden ist. Der Emitter des Transistors T7 liefert die Spannung Vt, die gleich der Spannung Vto ist, die um den Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistor T7 verschoben ist Diese Spannungsverschiebung entspricht genau der Verschiebung zwischen den Spannungen V und V0 oder V* und V0* des Verstärkers von Fig. 3. Somit können die Spannungen Vt, V0 und V0* direkt an den Eingang der Komparatoren C und C* angelegt werden
Mit Ausnahme ihrer Ausgangsstufen besitzen die Komparatoren C und C* völlig gleichen Aufbau. Daher wird nur der Komparator C beschrieben, wobei jedes homologe Element des Komparators C* das gleiche Bezugszeichen besitzt, dem das Symbol * hinzugefügt ist.
Der Komparator C enthält zwei Transistoren T8, T9, die über ihren Emitter miteinander verbunden sind und deren Kollektoren jeweils über einen Widerstand mit Masse verbunden sind. Er enthält eine Stromquelle, die aus dem Transistor T10 gebildet ist, dessen Emitter über einen Widerstand mit dem negativen Potential Vss verbunden ist, wobei sein Kollektor mit den Emittern der Transistoren T8 und T9 verbunden ist und seine Basis die Vorspannung Vref empfängt. Die Kollektoren der Transistoren T8 und T9 sind mit den entsprechenden Eingängen von Emitterfolgerschaltungen verbunden, die aus Transistoren T11, T12 bzw. T13, T14 sowie aus als Widerstand geschalteten NMOS- Transistoren gebildet sind. Der Kollektor des Transistors T8 ist mit der Basis des Transistors Th verbunden, dessen Kollektor mit Masse und dessen Emitter über den als Diode geschalteten Transistor T12 und den Drain-Source-Pfad eines NMOS-Transistors mit dem Potential Vss verbunden ist. Der dem Transistor T9 zugeordnete Emitterfolger besitzt völlig gleichen Aufbau, wobei die Transistoren T13 und T14 entsprechend die Rolle der Transistoren T11 und T12 des vorangehenden Emitterfolgers spielen. Die Emitterfolger des Komparators C* besitzen analogen Aufbau, sie enthalten jedoch nicht die Transistoren T12 und T14, deren Rolle darin besteht, die Spannungen um einen Wert zu verschieben, der gleich der Basis- Emitterspannung der in dieser Schaltung verwendeten Bipolartransistoren ist, um die Spannungspegel an die ausgangsseitig angeschlossene Schaltung 7 anzupassen.
Die Emitter der Transistoren T12 und T14, x bzw. x*, bilden den differentiellen Ausgang des Komparators C, während die Emitter y und y* der Transistoren T11* bzw. T13* denjenigen des Komparators C* bilden. Die Punkte x, x*, y und y* werden an den Eingang des ECL-ODER-Gatters 7 angelegt. Es enthält zwei Transistoren T15, T16, die über ihre Emitter miteinander verbunden sind und deren Kollektoren über Widerstände mit Masse verbunden sind. Der Kollektor des Transistors T15 ist mit dem Kollektor eines dritten Transistors T17 verbunden, dessen Emitter mit dem Emitter eines vierten Transistors T18 verbunden ist, dessen Kollektor mit den Emittern der Transistoren TiS und T16 verbunden ist. Die Emitter der Transistoren T17 und T18 sind mit dem Kollektor des Transistors T20 verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand mit dem Potential Vss verbunden ist. Die Basis dieses Transistors T20 empfängt die Vorspannung Vref. Die Punkte x, x*, y und y* sind mit den Basen der Transistoren T17, T18, T15 bzw. T16 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren T16 und T15 bilden den differentiellen Ausgang des Gatters 7 und liefern das differentielle Aktivitätssignal VAL, VAL*.
Die Schaltung von Fig. 4 arbeitet auffolgende Weise. Wenn der Sender-Empfänger der entfernten Station nicht versorgt wird, sind die Spannungen V und V* in bezug auf Masse algebraisch größer als der Schwellenwert Vt. Die Transistoren T8 und T8* sind daher leitend, während die Transistoren T9 und T9* gesperrt sind. Die Transistoren T11 und T11* sind daher gesperrt, während die Transistoren T13 und T13* im Durchlaßzustand sind. Die differentiellen Ausgänge x, x* und y, y* der Komparatoren C und C* nehmen daher den logischen Wert 0 an. Die Transistoren T15 und T17 sind somit gesperrt, während die Transistoren T16 und T18 im Durchlaßzustand sind. Die Spannung VAL* des Kollektors des Transistors T15 ist gleich dem Massepotential Vdd, während die Spannung VAL des Kollektors T16 einen kleineren Wert annimmt, was bedeutet, daß das differentielle Signal VAL, VAL* den logischen Wert 0 repräsentiert.
Wenn dagegen die entfernte Station aktiv ist, ist eine der Spannungen V oder V* kleiner als der Schwellenwert Vt. Daraus folgt, daß einer der Transistoren T15 oder T17 im Durchlaßzustand ist und daß einer der Transistoren T16 oder T18 gesperrt ist. Der differentielle Ausgang VAL, VAL* nimmt daher den logischen Wert 1 an
Fig. 5 zeigt eine Ausführung der Formgebungsschaltung 4 für die Ausgangssignale des Senderempfängers. Diese Schaltung ist ein UND-Gatter in ECL-Technologie, das aus zwei Transistoren T21, T22 aufgebaut ist, die miteinander über ihre Emitter verbunden sind und deren Kollektoren über einen Widerstand jeweils mit Masse verbunden sind. Zwei weitere Transistoren T23 und T24 sind mit ihrem Emitter mit dem Kollektor eines fünften Transistors T25 verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand mit dem Potential Vss verbunden ist. Der Kollektor des Transistors T23 ist mit den Emittern der Transistoren T21 und T22 verbunden, während der Kollektor des Transistors T24 mit dem Kollektor des Transistors T22 verbunden ist. Die Basis des Transistors T25 empfängt die Vorspannung Vref. Die Basen der Transistoren T21 und T22 empfangen die Spannungen V* bzw. V. Die Basen der Transistoren T23 und T24 empfangen die Leitungsaktivitätssignale VAL bzw. VAL*, die von der Schaltung von Fig. 4 über eine nicht gezeigte Spannungspegel-Verschiebungsschaltung geliefert werden. Die Spannungen s* und s der Kollektoren der Transistoren T21 und T22 bilden die differentiellen Empfangssignale, die am Ausgang in der restlichen Schaltung verwendet werden können.
Was die Funktionsweise der Schaltung von Fig. 5 betrifft, kann einfach nachvollzogen werden, daß sie als differentieller Verstärker arbeitet, wenn das differentielle Signal VAL, VAL* den logischen Wert 1 annimmt, weil der Transistor T23 im Durchlaßzustand ist und der Transistor T24 gesperrt ist. Wenn dagegen VAL, VAL* den logischen Wert 0 annimmt, ist der Transistor T23 gesperrt und ist der Transistor T24 im Durchlaßzustand. Daraus ergibt sich, daß das Signal s im niedrigen Zustand ist und das Signal s* im hohen Zustand ist, wodurch der differentielle Ausgang der Schaltung auf den logischen Wert 0 gezwungen wird.

Claims

1. Übertragungserfassungsverfahren für ein Übertragungssystem, das wenigstens einen Sender-Empfänger verwendet, der durch zwei differentielle übertragungsleitungen (L, L*) mit einem weiteren, analogen Sender-Empfänger verbunden ist, wobei der Sender-Empfänger Mittel zur differentiellen Verstärkung (1) enthält, um differentielle Sende- und Empfangssignale zu erzeugen, wobei die Verstärkungsmittel (1) für jede übertragungsleitung (L, L*) eine Impedanz (R, R*) für die Anpassung an die Leitung, mit der sie verbunden ist, einen Sendesignalgenerator (T1, T1*, S1), der als Antwort auf Sendesteuersignale (e, e*) gesteuert wird und die Impedanz (R, R*) und die Leitung (L, L*) parallel versorgt, sowie Empfangsmittel (T2, T2*, r, S2) enthalten, die ein Meßsignal (V, V*) liefern, das die algebraische Summe 5 des in der Anpassungsimpedanz (R, R*) fließenden Stroms und eines Kompensationsstroms repräsentiert, derart, daß das Meßsignal (V, V*) im wesentlichen nur von den vom anderen Sender-Empfänger erzeugten Sendesignalen abhängt, wobei die Versorgung der Verstärkungsmittel (1) in Abhängigkeit von einem Versorgungssteuersignal (AUTO) aktiviert oder gesperrt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es in jedem Sender-Empfänger darin besteht, daß ein Schwellenwert (Vt) bestimmt wird, der einen Stromwert repräsentiert, der zwischen den Maximal-und Minimalwerten liegt, die von den durch die Meßsignale (V, V*) repräsentierten Strömen angenommen werden können, daß die Meßsignale jeder Leitung mit dem bestimmten Schwellenwert (Vt) verglichen werden und daß ein Signal erzeugt wird, das die Aktivität (VAL, VAL*) der übertragung in Abhängigkeit von den Vergleichen repräsentiert, je nachdem, ob der Schwellenwert (Vt) zwischen den Werten der Meßsignale (V, V*) liegt oder nicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aktivitätssignal (VAL) erzeugt wird, wenn eines der Meßsignale (V, V*) einen Strom repräsentiert, dessen Absolutwert größer als der Strom ist, der durch den Schwellenwert (Vt) repräsentiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inaktivitätssignal (VAL*) erzeugt wird, wenn die Meßsignale (V, V*) Ströme repräsentieren, deren Absolutwerte gleichzeitig kleiner sind als der Strom, der durch den Schwellenwert (Vt) repräsentiert wird.

4. Übertragungserfassungsschaltung für Übertragungssystem, das wenigstens einem Sender-Empfänger verwendet, der durch zwei differentielle Übertragungsleitungen (L, L*) mit einem weiteren, analogen Sender-Empfänger verbunden ist, wobei der Sender- Empfänger Mittel zur differentiellen Verstärkung (1) enthält, um differentielle Sende- und Empfangssignale zu erzeugen, wobei die Verstärkungsmittel (1) für jede übertragungsleitung (L, L*) eine Impedanz (R, R*) für die Anpassung an die Leitung, mit der sie verbunden ist, einen Sendesignalgenerator (T1, T1*, S1), der als Antwort auf Sendesteuersignale (e, e*) gesteuert wird und die Impedanz (R, R*) und die Leitung (L, L*) parallel versorgt, sowie Empfangsmittel (T2, T2*, r, S2) enthalten, die ein Meßsignal (V, V*) liefern, das die algebraische Summe des in der Anpassungsimpedanz (R, R*) fließenden Stroms und eines Kompensationsstroms repräsentiert, derart, daß das Meßsignal (V, V*) im wesentlichen nur von den vom anderen Sender-Empfänger erzeugten Sendesignalen abhängt, wobei die Versorgung der Verstärkungsmittel (1) in Abhängigkeit von einem Versorgungssteuersignal (AUTO) aktiviert oder gesperrt werden kann, wobei die Übertragungserfassungsschaltung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen Spannungsgenerator (6), der einen Schwellenwert (Vt) liefert, der einen Stromwert repräsentiert, der zwischen den Maximal- und Minimalwerten liegt, die von den Strömen angenommen werden können, die als Spannung durch die Meßsignale (V, V*) repräsentiert werden, sowie Mittel enthält, um die Meßsignale jeder Leitung mit dem Schwellenwert (Vt) zu vergleichen und ein Signal zu erzeugen, das die Aktivität (VAL, VAL*) der Übertragung in Abhängigkeit von diesen Vergleichen repräsentiert, je nachdem, ob der Schwellenwert (Vt) zwischen den Werten der Meßsignale (V, V*) liegt oder nicht.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Komparatoren (C, C*) enthält, um die jeweiligen Meßsignale (V, V*) mit dem Schwellenwert (Vt) zu vergleichen, wobei die Ausgänge der Komparatoren in den Eingang eines Logikgatters (7) eingegeben werden, das ein Signal (VAL, VAL*) liefert, das die Aktivität der Übertragung repräsentiert.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fall, in dem der Schwellenwert (Vt) vom Zustand der Versorgung der Verstärkungsmittel (1) des Sender-Empfängers abhängt, der Spannungsgenerator (6) ein variabler Spannungsgenerator ist, der durch das Versorgungssteuersignal (AUTO) gesteuert wird.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch-gekennzeichnet, daß der Spannungsgenerator (6) einen Bipolartransistor (T6) enthält, wovon die Basis durch eine feste Spannung (Vref) vorgespannt ist, wovon der Kollektor über einen ersten Widerstand (R1) mit einem ersten Potential (Vdd) verbunden ist und wovon der Emitter über eine Schaltung, die durch einen zweiten Widerstand (R2) gebildet ist, der zu einem dritten Widerstand (R3, N3) parallelgeschaltet ist, der als Antwort auf das Versorgungssteuersignal (AUTO) abgekoppelt werden kann, mit einem zweiten Potential (Vss) verbunden ist, wobei das Potential (Vto) des Kollektors des Transistors (T6) den Schwellenwert (Vt) repräsentiert.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Widerstand durch einen Widerstand (R3) verwirklicht ist, der mit einem MOS-Transistor (N3) in Serie geschaltet ist, der an seinem Gate das Versorgungssteuersignal (AUTO) empfängt.

9. Integrierte Schaltung mit mehreren Sender-Empfängern, die jeweils über zwei differentielle Übertragungsleitungen (L, L*) mit einem weiteren analogen Sender-Empfänger verbunden sind, wobei die Sender-Empfänger Mittel zur differentiellen Verstärkung (1) enthalten, um auf den Leitungen differentielle Sende- und Empfangssignale zu erzeugen, wobei die Verstärkungsmittel (1) für jede Leitung eine Impedanz (R, R*) für die Anpassung an die Leitung, mit der sie verbunden ist, einen Sendesignalgenerator (T1, T1*, S1), der als Antwort auf Sendesteuersignale (e, e*) gesteuert wird und die Impedanz (R, R*) und die Leitung (L, L*) parallel versorgt, sowie Empfangsmittel (T2, T2*, r, S2) enthalten, die ein Meßsignal (V, V*) liefern, das die algebraische Summe des in der Anpassungsimpedanz (R, R*) fließenden Stroms und eines Kompensationsstroms repräsentiert, derart, daß das Meßsignal (V, V*) im wesentlichen nur von den Sendesignalen abhängt, die vom anderen Sender-Empfänger erzeugt werden, wobei die integrierte Schaltung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie Mittel (3, S1, S2) zum Aktivieren oder Sperren der Versorgung der Verstärkungsmittel (1) jedes Sender-Empfängers durch ein Versorgungssteuersignal (AUTO) enthält und daß sie eine Übertragungserfassungsschaltung (5) enthält, die zu jedem Sender-Empfänger gehört, wobei die übertragungserfassungsschaltung (5) einen Spannungsgenerator (6), der einen Schwellenwert (Vt) liefert, der einen Stromwert repräsentiert, der zwischen den Maximal- und Minimalwerten liegt, die von den Strömen angenommen werden ksnnen, die als Spannung durch die Meßsignale (V, V*) repräsentiert werden, sowie Mittel enthält, die die Meßsignale jeder Leitung mit dem Schwellenwert (Vt) vergleichen und ein Signal erzeugen, das die Aktivität (VAL, VAL*) der Übertragung in Abhängigkeit von den Vergleichen repräsentieren, je nachdem, ob der Schwellenwert (Vt) zwischen den Werten der Meßsignale (V, V*) liegt oder nicht.

10. Integrierte Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungserfassungsschaltung (5) zwei Kornparatoren (C, C*) enthält, die die jeweiligen Meßsignale (V, V*) mit dem Schwellenwert (Vt) vergleichen, wobei die Ausgänge der Komparatoren in den Eingang eines Logikgatters (7) eingegeben werden, das ein die Aktivität der übertragung repräsentierendes Signal (VAL, VAL*) liefert.

11. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fall, in dem der Schwellenwert (Vt) vom Zustand der Versorgung der Verstärkungsmittel (1) des Sender-Empfängers abhängt, der Spannungsgenerator (6) ein variabler Spannungsgenerator ist, der durch das Versorgungssteuersignal (AUTO) gesteuert wird.

12. Integrierte Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsgenerator (6) einen Bipolartransistor (T6) enthält, wovon die Basis durch eine feste Spannung (Vref) vorgespannt ist, wovon der Kollektor über einen ersten Widerstand (R1) mit einem ersten Potential (Vdd) verbunden ist und wovon der Ernitter über eine Schaltung, die durch einen zweiten Widerstand (R2) gebildet ist, der zu einem dritten Widerstand (R3, N3) parallelgeschaltet ist, der als Antwort auf das Versorgungssteuersignal (AUTO) abgekoppelt werden kann, mit einem zweiten Potential (Vss) verbunden ist, wobei das Potential (Vto) des Kollektors des Transistors (T6) den Schwellenwert (Vt) repräsentiert.

13. Integrierte Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Widerstand durch einen Widerstand (R3) verwirklicht ist, der mit einem MOS-Transistor (N3) in Serie geschaltet ist, der an seinem Gate das Versorgungssteuersignal (AUTO) empfängt.