DE1947381A1 - Signalerzeugungsschaltungen - Google Patents

Description

WESTERN ELECTRIC COMPANY INCORPORATED NORRIS, W.E. 1-1

NEW YORK, N.Y. Iooo7 /USA

Signalerzeugungsschaltungen.

Die Erfindung betrifft Signalerzeugungsschaltungen zur Erzeugung periodischer Signale einer gewünschten Kurvenform.

Bei Impulsübertragungsanlagen hat man festgestellt, dass die Übertragung von Rechteckimpulsen zu einem schlechten Wirkungsgrad und Hngenauigkeiten führt, da eine Überlappung und gegenseitige Störung zwischen beäjnchbarten Impulsen auftritt. Dies ist teilweise dadurch verursacht, dass die Übertragungsanlage und die Leitungen aufgrund ihrer Eigenschaften nicht zu den ausserordentlich hohen Frequenzkomponenten der Rechteckwelle passen. Verwendet man statt dessen eine Impulsform, die besser durch die Übertragungsanlage und die Leitungen verarbeitet werden kann, so lässt sich eine weniger verzerrte Übertragung erreichen. Ein Beispiel für einen solchen Impuls ist der bekannte -Impuls. Wenn dieser Impuls einen Rechteckimpuls ersetzt, so lassen sich die oben erleäuterten Probleme bei der Übertragung des Rechteckimpulses auf ein Minimum bringen.

Ein bestimmter, an Stelle des Rechteckimpulses verwendeter Impulstyp am demgemäss zwar zu einer besseren Übertragung führen, aber es können beträchtliche Probleme bei der Erzeugung eines solchen Impulses Auftreten.

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Bekannte Kurvenform-Generatoren unter Verwendung von Formungsverfahren in der Frequenzebene (Filtern) haben einen komplizierten Aufbau und beschränkte Möglichkeiten hinsichtlich der erzeugbaren Kurvenformen. Wenn beispielsweise durch Filtern ein Null-Wert im Spektrum bei einer bestimmten Frequenz erzeugt wird, so werden die Signale mit der bestimmten Frequenz benachbarte^ Frequenzen durch eine unerwünschte Phasenverschiebung und Amplitudeneffekte beeinträchtigt.

Die Erfindung geht von einer Signalerzeugungsschaltung mit wenigstens einem ersten und zweiten Generator zur Erzeugung wenigstens eines ersten und zweiten periodischen Signals mit unterschiedlichen Frequenzen aus und ist gekennzeichnet durch wenigstens eine erste und zweite Formungsschaltung, an die das erste bzw. zweite Signal zur Änderung ihrer Kurvenform angelegt sind, und eine Kombinationsschaltung, an die die geänderten Signale angelegt sind und die so steuerbar ist, dass Teile der geänderten Signale gewählt und nacheinander an eine Ausgangsschaltung gegeben werden, derart, dass dort ™ ein drittes periodisches Signal mit einer Kurvenform entsteht, die von der des ersten und zweiten periodischen Signals abweicht. Geht man demgemäss davon aus, dass die gewünschte Kurvenform in eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Zeitelementen unterteilt ist, so wird jedes dieser Zeitelemente getrennt durch einen Teil einer verhältnismässig einfachen periodischen Kurvenform ausgefüllt, die von einem elementaren Generator gewonnen wird, derart, dass sich in der zusammengesetzten Kurvenform keine Diskontinuitäten ergeben. Dies lässt sich leicht dadurch erreichen, dass die ' elementaren Generatoren harmonisch zueinander in Beziehung und _x unter Steuerung eines Hauptschwingungsgenerators stehen, der ein

Signal mit rechteckiger Kurvenform erzeugen kann. Die vorbestimmten Steuersignale können so gewählt sein, dass sie zusätzlich zu der Durchführung der Kombinationsfunktionen eine Modulation der gewünschten Kurvenform bewirken. Durch die Verbindung der Modulation mit der Kombinationsschaltung lassen sich beträchtliche Bauteileinsparungen erreichen.

Durch die erfindungsgemässen Formverfahren in der Zeitebene können Kurvenformen mit besonderen Eigenschaften erzeugt werden, die mit Hilfe der Formverfahren in der Frequenzebene nicht einfach zu erzielen waren. Beispielsweise lässt sich der durch Frequenzebenen-Formverfahren nicht erzielbare Null-Wert erfindungsgemäss leicht erhalten, indem ein modifiziertes periodisches Welligkeitssignal in der Zeitebene erzeugt wird, das, wie sich zeigen lässt, zu einem Null-Wert in der Frequenzebene führt.

Es wurde gefunden, dass die Übertragung eines in seiner Dauer begrenzten —~-£ -Impulses in wenigstens einer Hinsicht unerwünscht ist, da sich ein mittlerer Gleichstromwert auf der Übertragungsleitung ergibt. Als Ersatz für einen Rechteckimpuls wäre ein Impuls vorzuziehen, dessen Mittelwert Null ist. Als weiteres Beispiel für die Anwendung der Erfindung kann ein in seiner Dauer begrenzter Impuls erzeugt werden, der dem -Impuls ähnelt, dessen Durchschnittswert jedoch Null ist. Dies ist vorteilhaft, da ein in seiner Dauer begrenzter -Impuls einen unerwünschten Gleichstrom-Mittelwert auf einer Übertragungsleitung ergibt.

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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Verwendung in einer digitalen Übertragungsanlage wird Ausgangssignal eines Rechteckgenerators an zwei hintereinander geschaltete Flipflops angelegt, die als Frequenzteiler arbeiten. Das Ausgangssignal jedes Flipflops wird über Je ein einfaches Tiefpassfilter geführt, und die Ausgangssignale der Filter werden wahlweise zur Lieferung des gewünschten, in seiner Dauer begrenzten Impulses kombiniert.

^ Dieses Ausführungsbeispiel lässt sich als integrierte Schaltung herstellen, deren wesentliche Vorzüge bekannt sind, und zwar insbesondere dann, wenn die Wellenformungseinrichtungen nur " Widerstände und Kodensatoren enthalten.

In de Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines verallgemeinerten Kurvenformgenerators nach der Erfindung;

P Fig. 2 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des

Kurvenformgenerators nach Fig.1, mit dem eine elektrische Kurvenform zur Verwendung bei einer digitalen Übertragungsanlage erzeugt werden kann;

Fig. 3> eine Anzahl von elektrischen Kurvenformen, die an verschiedenen Punkten des Generators nach Fig.2 auftreten;

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Fig. 4 ein mehr ins einzelne gehendes Blockschaltbild einer Steuer- und Kombinationsschaltungsanordnung, die bei dem Kurvenformgenerator nach Fig.1 und 2 verwendet werden kann;

Fig. 5 eine Anzahl elektrischer Kurvenformen, die in Teilen der Steuer- und Kombinationsschaltungsanordnung nach Fig.4 auftreten.

Fig.! stellt ein Blockschaltbild eines verallgemeinerten Ausftihrungsbeispiels eines Kurvenformgenerators dar. Das Ausgangssignal des Hauptoszillators Io mit der Frequenz f, wird an eine Anzahl von Frequenzwandlern gegeben, die als Beispiel in Form der Blöcte 11,1.2 und 15 dargestellt sind. Die Wandler 11,12 und 13 können Frequenzvervielfacher oder -teiler oder beliebige Kombinationen hiervon sein.

Die Ausgänge der Frequenzwandler 11,12 und 13 aind mit Kurvenformern 14,15 bzw.i6 verbunden, deren Ausgänge an eine Kombinationsschaltung 17 geführt sind. Jede aus einem Frequenzwandler und Kurvenformer bestehende Kombination bildet einen elementaren Generator. Unter Steuerung eines Steuersignalgenerators 18 werden die Ausgangssignale der Kurvenformer 14,15 und l6 wahlweise in der Kombinationsschaltung 17 kombiniert und zur Erzeugung der gewünschten Kurvenform über ein Filter 19 geführt.

Der in Fig.1 gezeigte Kurvenformgenerator lässt sich &la eine Anordnung ansehen, die die stückweise Zusammenfügung getrennt

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erzeugter Stücke ermöglicht und diese durch eine serielle, zeitlich gesteuerte Übertragung (gating) der Ausgangssignale der elementaren Generatoren zur Bildung einer gewünschten Kurvenform kombiniert. Natürlich ist die zur exakten Erzeugung einer gewünschten Kurvenform mit Hilfe dieses Zusammenstückeins erforderliche Anzahl von Frequenzwandlern und Kurvenformern theoretische unendlich gross. In der Praxis ist bei integrierten Schaltungen die Zahl der herstellbaren Frequenzwandler und Kurvenformer gross, aber die durch diese elementaren Generatoren und die Kombinationsschaltung bewirkte Formung in der Zeitebene muss zur genauen Erzeugung der gewünschten Funktion ergänzt werden. Durch eine Verwendung einer Frequenzebenen-Formung zusätzlich zur Zeitebenen-Formung lässt sich die gewünschte Kurvenform genau herstellen. Zu diesem Zweck 1st das Filter 19 an den Ausgang der Kobinationsschaltung 17 angeschaltet, um die erforderliche Frequenzebenen-Formung vorzunehmen. Das Filter 19 kann einfach ausgebildet sein» da der grössere Teil der Kurvenformung durch die vorhergehenden Schaltungen durchgeführt worden ist.

Die Schaltungsanordnung nach Fig.2 erzeugt «fen gewünschten, in seiner Dauer begrenzten linpuls zur Verwendung Is einer digitalen Übertragungsanlage. Der Haupfeoszillator ist ein Haupt-Rechteckgenerator 2©, der am Ausgang eine Reeliteeksrell® an einen Frequenzwandler liefert* weleiier beispielsweise als Flipflpo 21 dargestellt 1st'und eine Fre.4uenzteCI.rj2s £©ε Caret, ccxl, Generator 2© ß©l?,@fsr$;ea B©ebfcoek«»Iisxgmg!SBignal iromiss^o Bsr Emiptgenerator 2©_s act? olG !anteil'einen elementares Sanerafcrr-s öäeseit kaniii, 'gifet GCiE Äuisgangssigaftl WmT ein Tisfp&ssfilfesi* an verstärker 23s

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während das Ausgangssignal des Flipflops 21 über ein Tiefpassfilter 24 zum Verstarker 25 läuft. Der Ausgang der Verstärker 23 und 25 ist mit dem Eingang einer Kombinationsschaltung 26 verbunden, deren Ausgangssignal über ein Tiefpassfilter 27 geht. An die Kombinationsschaltung 26 ist ein Steuersignalgenerator 28 angeschaltet, der dafür sorgt, dass die Kombinationsschaltung die wahlweise Kombination durch eine serielle, zeitlich begrenzte Übertragung von Ausgangssignalen der Verstärker 23 und 25 vornimmt.

Der Frequenzteiler 21 stellt einen von einer Anzahl von hintereinander geschalteten Frequenzteilern dar, die an den Hauptoszillator 2o angeschaltet und mit ihm synchronisiert sind, so dass ein Abwandern des Hauptoszillators in Jedem der folgenden Frequenzteiler zur Wirkung kommt. Wenn also ein Teil der gewünschten Kurvenform zeitlich abwandert, so ist der Betrag der Abwanderung im folgenden Teil gleich. Die beiden Teile passen also ohne wesentliche Diskontinuität zusammen.

Die Betriebsweise des Kurvenformgenerators nach Fig.2 lässt sich leicht anhand der Fig.3 verstehen, die eine Anzahl von an verschiedenen Punkten auftretenden Kurvenformen wiedergibt. Das Asugangssignal des Rechteckgenerators 2o ist als Kurve A und das Ausgangssignal des Frequenzteiler-Flipflops 21 als Kurvenform B gezeigt. Die Kurvenformen A und B durchlaufen die Tiefpassfilter 22 bzw.24 und die Verstärker 23 bzw, 25, um die Rechteckwellen in Wellen der gewünschten Kurvenform umzusetzen. Die Ausgangssignale der Verstärker 23 und 25 sind als Kurven C bzw. D gezeigt. Die gewünschte, in ihrer Dauer begrenzte Kurvenform ist die Kurve E. Durch richtiges Anlegen von Steuersignale an die Kombinations-

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schaltung 26 lässt sieh erreichen, dass die Kurven C und D selektiv zur Bildung der Kurve E kombiniert werden.

Fig.4 stellt ein genaueres Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für einen Steuersignalgenerator 28 und eine Kombinationsschaltung 26 dar. Da der Steuersignalgenerator mit dem Hauptgenerator 2o nach Fig.2 synchrinisiert ist, ist dieser in Fig.4 wiedergegeben und mit 2o' bezeichnet. Das Ausgangssignal des Hauptgenerators 2o' läuft zum Zähler 41, der so ausgebildet ist, dass er sechs Eingangsimpulse zählt und dann zurückgestell wird. Der Digitalzähler 4l enthält drei Stufen und eine Rückführung zur richtigen Rückstellung. Die Leitungen 42,43 und 44 verbinden die erste, zweite und dritte Stufe mit UND-Gattern 45,46,47,48,49 und 4ol, derart, dass bei einer Änderung des Zählwertes im Zähler 41 ein UND-Gatter unter Ausschluss der anderen erregt ist. Zu diesem Zweck werden an den Eingängen der UND-Gatter beispielhaft dargestellte Inverter benutzt. Deren richtige Verwendung zur Erzielung von Folgevorgängen ist bekannt,. Der Ausgang jedes UND-Gatters ist mit einem Eingang von Abtastgattern 4o2,4o3,4o4,4o5,4o6 bzw. 4o7 verbunden. Die Ausgänge der Abtastgatter 4o2 bis 4o7 führen zu einer Summierschaltung 4o8, deren Ausgang mit einem Tiefpassfilter 4o9 verbunden ist.

Die Betriebsweise des Steuersignalgenerators und der Kombinationsschaltung nach Fig.4 lässt sich besser anhand der Fig.5 verstehen, die eine Anzahl von Kurvenformen darstellt, welche an den Eingängen und Ausgängen der Abtastgatter 4o2 bis 4o7 und der Summierschaltung 4o8 auftreten. Die Fig.? und 5 lassen sich anhand der jeweils eingezeichneten Zeitelementskala vergleichen. Die Arbeitsweisedes

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des Zählers 41 ist bekannt. Ein seinen Zählwert darstellender Binärcode steht auf den Leitungen 42,45 und 44 zur Verfügung. Im Zeitelement 1 führen die Leitungen 42,43 und 44 je eine binäre 0, und das Ausgangssignal des UND-Gatters 45 wird, wie in der Kurve J während des Zeitelementes 1 gezeigt, eine binäre 1 sein, da jede binäre 0 am Eingang des UND-Gatters 45 invertiert wird. Zur Erläuterung sei angenommen, dass eine binäre 0 eine niedrige und eine binäre 1 eine hohe Spannung bedeutet. Es können auch andere Anordnungen zur Durchführung der gleichen logischen Funktionen vorgesehen werden. Im Zeitelement 2 führen die Leitungen 42 und 43 eine binäre 0 und die Leitung 44 eine binäre 1. Wie die Kurvenform K zeigt, tritt eine binäre 1 am Ausgang des UND-Gatters 46 während des Zeitelementes 2 auf, da die binäre auf den Leitungen 42 und 4? am Eingang des UND-Gatters 46 invertiert wird. Entsprecht lässt sich zeigen, dass am Ausgang des UND-Gatters 47 während des Zeitelementes 3 eine binäre 1 steht, wie in der Kurve L angegeben. Am Ausgang des UND-Gatters 48 ist während des Zeitelementes 4 eine binäre 1 vorhanden (Kurve M). Am Ausgang des UND-Gatters 49 ist während des Zeitelementes eine binäre 1 vorhanden (Kurve N). Während des Zeitelementes 6 steht am Ausgang des UND-Gatters 4o1 eine binäre 1 (Kurve P).

Die Abtastgatter 4o2 bis 4o7 weisen Je zwei Eingang© auf, von denen einer mit dem Ausgang eines der UND-Gatter und der andere mit dem Ausgang der Kurvenformer in Pig,2 verbunden ist.

In Fig.3 ist das Ausgangssignal des Verstärkers £ 23 als Kurve C und das Ausgangseignal des Verstärkers 25 als Kur'/e B gezeigt.

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SAD ORIGINAL

Die Kurven O und D sind in Fig. 5 nochmals wiedergegeben. Gleiches gilt für die gewünschte Kurvenform, die in Fig„3 als Kurve E gezeigt ist. Während des Zeitelementes 1 wird die erste Halbperiode der Kurvenform C zur Bildung eines Teiles der gewünschten Kurvenform E benutzt. Daher ist während des Zeitelementes 1 die Kurvenform C an den zweiten Eingang des Abtastgatters 4o2 angelegt. Dessen Ausgangssignal* das der gewünschte erste Teil der Kurvenform E ist, wird an die Smsmierschaltung 4o8 gegeben, Entsprechend lässt sich zeigen, dass der restliche Teil der Kurvenform E durch wahlweises Anlegen der Kurvenform D wSiirend der Zeitelemente P. bis 5 an die Abtastgattei» 4o3 bis 4o6 und der Kurvenform C während des Zeitelementes 6 an das Abtastgatter 4oJ erzeugt werden kann.

lässt sich einsehen, dass bei fehlender Synchronisierung zwischen Kurvenformgeneratoren und den Gattern sieh eine ungenügende Auggangskurvenfonn ergeben wtird®. Diese Sshwierigkeit ist dadurch vermieden, dass alle Bauteile durch einen Hauptgenerator synchronisiert sind.

Di© obenbeschriebenen ÄusführungsteispieXe "beziehen sieh zwar auf di© Synthetisierung von Kurvenforsi@n, afesr @s ist leicht einzusehen, dass sich die Erfindung auch fir andere Zwecke verwenden . lässt, beispielsweise zur Erzeugung einer modulierten

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6AD ORtQtNAU

Claims (6)

1)Jsignalerzeugungsschaitung mit wenigstens einem ersten und zweiten Generator zur Erzeugung wenigstens eines ersten und eines zweiten periodischen Signals mit unterschiedlichen Frequenzen,

gekennzeichnet durch wenigstens eine erste und zweite Formungsschaltung (14,15,16), an die das erste bzw. zweite Signal zur Änderung ihrer Kurvenform angelegt sind, und eine Kombinationsschaltung (17,18), an die die geänderten Signale angelegt sind und die so steuerbar ist, dass Teile der geänderten Signale | gewählt und nacheinander an eine Ausgangssehaltung (19) gegeben werden, derart, dass dort ein drittes periodisches Signal mit einer Kurvenform entsteht, die von der des ersten und zweiten periodischen Signals abweicht,

2) Signalerzeugungsschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine weitere Formungsschaltung (19)* an die das dritte periodische Signal zur Änderung seiner Kurvenform angelegt ibi,.

3) Signalerzeugungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch " gekennzeichnet, dass die steuerbare Kombinationsschaltung eine Vielzahl von Gattern (4o2-) bis 4o7) enthält, und dass eine gemeinsame Ausgangsschaltung (4o8) und eine Steuerschaltung (41, 45 bis 49,4ol) die Gatter in einer vorbestimmten Folge zur Übertragung aufeinanderfolgender Teile des ersten und zweiten Signals durchschalten können.

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4) Signalerzeugungsschaltung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Generator und die Steuerschaltung von einer einzigen Quelle (lo) periodischer Signale beaufschlagt sind.

5) Signalerzeugungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle periodischer Signale ein Rechteckgenerator ist und der erst und zweite Generator bistabile Multivibratoren sind.

6) Signalerzeugungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Signalgenerator (2o) sowohl den zweiten Signalgenerator (21) als auch die Steuerschaltung (28) für die Gatter beaufschlagt.

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