Устройство для приема и передачи информации Советский патент 1984 года по МПК G08C15/00 

2, Устройство по п. 1, о т л и чающе еся тем, что формирователь заднего фронта выходного сигнал содержит источник питания и по числу каналов преобразователи, каждый из которых выполнен на транзисторе, резисторах и конденсаторе, одна обкладка которого через первый резистор подключена к базе транзистора и к одному выводу второго резистора,

другой вывод которого подключен к источнику питания, к змиттеру транзистора; коллектор которого подключен к одному выводу третьего резистора, другой вывод которого и другая обкладка конденсатора каладого преобразователя подключены к соответствующим выходу и входу формирователя заднего фронта выходного сигнала.

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ, содержащее в каждом канале приемник, вход которого подключен к соответствующей линии связи, выход приемника подключен ко входу формирователя импульсов, уси- литель, выход которого подключен к линии связи другого канала, отличающееся тем, что, с целью повьпдения быстродействия устройства, в него введены формирователи заднего фронта выходного сигнала, и в каждом канале триггер, первый вход ; которого подключен к выходу форчирователя импульсов, первый выход триггера подключен к первому входу усилителя, второй вход которого объединен с соответствующим входом формирователя заднего фронта выходного сиг- нала и подключен к выходу приемника i и второму входу триггера другого канала, третий вход триггера подключен (Л ко второму выходу триггера другого канала, выходы формирователя заднего фронта выходного сигнала подключены к соответствующим линиям связи.

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при расширении функциональных возможностей каналов связи с ЭВМ, магистральных интерфейсов для распределеннык систем обработки информации. Устройство предназначено для увеличения геометрической длины, и нагрузочной способности каналов ввода-вывода по числу подключаемых устройств.путем разбиения линии связи интерфейса па отдельные секци соединенные между собой устройства-ми, которые обеспечивают двунаправленную передачу информации между соседними секциями с соответствующим усилением по мощности.

Известны з стройства для приема и передачи информации, позволяющие расширять отдельные линии двунаправленных магистральных каналов связи (интерфейсов ), содерлсащие приемники и передатчики двунаправленных линий связи и схему управления направлением передачи 1 3 и С2 ,

Однако такие устройства для приема-передачи информации обладают низКИМ быстродействием из-за того, что использование в них в качестве усилителей логических элементов с высоКИМ выходным сопротивлением приводит к затягиванию заднего фронта импульсного сигнала, а схема управления направлением передачи из-за большого количества последовательно соединенных элементов вносит существенную задержку на время прохо кдения сигнала и сложна в реализации,

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для передачи и приема

мации, содержащее формирователь заднего фронта вьжодного сигнала и в каждом канале формирователь управляющ,его сигнала, приемник, элемент определения направления передачи, элемент временной задержки и усилитель L 3 .

Недостатком известного устройства, является низкое быстродействие, обусловленное большой величиной задержки прохолодения сигнала через устройство. Общая задержка прохождения си: нала в прототипе в прямом направлении передачи и в последовачтельно соединенных формирователе заднего фронта выходного сигнала и усилителе. Низкое быстродействие обусловлено также большим временем блокировки противоположного канала после окончания передачи сигнала из-за использования элементов фиксированной задержки в схеме управления направлением передачи Время задержки :зтих элементов выбирав/ся ,:,-,,. из условия исключения гоночной ситуации при появлении заднего фронта сигнала и должно быть заведомо большим, чем время формирования заднего фронта. Величина задержки выбирается для линии максимальной длины, с учетом разброса временных и электг/ических параметров элементов схемы. .(Длительность задг1его фронта выходного сигнала пропорциональна длине линии связи, поэтому время блокировки противоположного канала при уменьшении длины линии связи всегда остается максимальньм, так как определяется для наихудших условий (линия максимальной длины, учет допуска на разброс параметров схемы и кабе3-10ля). Формирователь заднего фронта вы ходного сигнала соединен последовательно с усилителями и является общим для обеих линий. Такое решение позволяет получить оптимальное время формирования- за;- - зго фронта выходного сигнала только при условии, что Длина и физические параметры кабеля линий связи обоих каналов оудут одинаковы. Если это условие не соблюдается (при практическом исполы зовании), работа формирователя задне го фронта приводит к искажению формы выходных сигналов. Например, при уменьшении паразитной емкости кабеля возникают выбросы по заднему фронту и провалы на плоской части импульса При подстройке формы вькодных сигналов с целью устранения искажений на короткой стороне линии связи увеличи вается завал заднего фронта на стороне более длинной линии, что в итог и приводит к снижению быстродействия Цель изобретения - повьш1ение быстродействия устройства для приема и передачи информации. Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее в каждом канале приемник, вход которого подключен к соответствующей линии связи, выход приемника подключен ко входу формирователя импульсов, усилитель, выход которого подключен к линии связи другого канала, введены формирователи заднего фронта выходно го сигнала, и в каждом канале триггер, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, первый выход триггера подключен к первому входу усилителя, второй вход которого объединен с соответствующим входом формирователя заднего .фронта вьгходного сигнала и под1Л11очен к выходу гфиемника и второму входу триггера другого канала, третий вход триггера подключен ко второ му выходу триггера другого канала, выходы формирователя заднего фронта выходного сигнала подключены к соответствующим линиям связи. Кроме того, формирователь заднего фронта выходного сигнала содержит источник питания, по числу каналов преобразователи сигналов, каждый из которых выполнен на транзисторе, резисторах и ковденсаторе, одна обкладка которого через первый рези тор подключена к базе транзистора и к одному выводу второго резистора, другой вывод которого подключен к источнику питания и эмиттеру транзистора, коллектор которого подключен к одному выводу третьего резистора, другой вывод которого и другая обкладка конденсатора каждого преобразователя подключены к соответствующим выходу и входу формирователя заднего фронта выходного сигнала . На фиг.1 приведена блок-схема устройства для приема- и передачи информации; на фиг. 2 - схема формирователя заднего фронта выходного сигнала; на фиг. 3 -типовая схема усилителя; на фиг.4 - типовая дифференцирующая цепочка; на фиг.5 диаграмма переходного процесса. Устройство для приема и передачи информации содержит приемники 1 и 2, линии связи 3 и 4, формирователи импульсов 5 и 6, формирователь 7 заднего фронта выходного сигнала, усилители 8 и 9, триггеры 10 и il. Схема формирователя заднего фронта выходного сигнала содержит конденсатор С, транзистор Т1 и резисторы R1,R2, R3 (резисторы R4, R5 и стабилитрон Д 1 предназначены для согласования линии и не входят в состав формирователя). Е - напряжение питания формирователя и линии. Типовая схема усилителя содержит транзистор Т2, диоды Д2, ДЗ и резистор R6. В качестве формирователя импульсов 5 и 6 управляющего сигнала на фиг.4 приведена типовая ди4:4еренцирующая цепочка, содержащая конденсатор С2 резистор R7, диод Д4. Устройство работает следую Ц1- М образом. Исходя из симметрии блок-схемы, рассмотрим прохождение информации через него в одном из направлений, например, из левой секции лин11й связи 3 в правую 4, В исходном состоянии устройства при включении питания на обеих секциях линии связи 3 и 4 и навыходе усилителей 8 и 9 устанавливается высокий логический уровень. При этом на выходах приемника 1 и 2 сигналы инвертируются и через формирователи 5 и 6 импульсами отрицательной полярности устанавливают триггеры 10 и 11 во включенное состояние. На нулевых выходах триггеров 10 и 11 устанавливается низкий потенциал, который поступает на информаS1ционные входы триггеров М и 10 про тивоположных каналов, а положительный потенциал на единичных выходах разрешает прохождение сигнала через усилители 8 и 9. При появлении низкого уровня в левой секции линии 3 на выходе приемника 1 сигнал инвертируется и устанавливае1 ся высокий уровень. Положительньй фронт этого сигнала включает по входу синхронизации триггер 11, после чего на разрешающем входе усилителя 9 появляется отридательньш потенциал, блокирующий усилитель 9 противополо НОго канала, чем и исключается гоночная ситуация. Через усилитель 8 сигнал проходит в секцию 4 линии связи и на ней формируется передний фронт импульса, который проходит через приемник 2, блокируется в уси лителе 9 и подтверлсдает по входу синхронизации включенное состояние триггера IQ. Положительный фронт импульса не проходит нерез формирователи 5 и 6 и поэтому воздействия на триггер по установочному входу в этом состоянии не происходит. При переходе сигнала на линии 3 в исходное состояние, т.е. из О в 1, на выходе приемника 1 появля ется сигнал низкого логического уровня, которьй проходит через усилитель 8 и устанавливает на секции 4 линии связи высокий логически уровень. Одновременно низкий уровен на выходе приемника 1 дифференцируе ся формирователем 5 и на его. выходе появляется импульс отрицательной по лярности, который по установочно 1у входу подтверждает включенное состо ние триггера 10. При установке высо кого логического уровня в секции 4 линии связи на выходе приемника 2 устанавливается сигнал низкого логи ческого уровня, которьш дифференцир Отся формирователем 6. При этом на выходе формирователя 6 возникает импульс отрицательной полярности длительностью f. (фиг,5), который установит триггер 11 в исходное сос уояние. Таким образом, в случае око чания переходного процесса через время t устройство готово к ретран ляции следующего импульса. Формирователь 7 заднего фронта вы ходного сигнала функционирует следующя.м образом. В исходном состоянии выход формирователя 7 (фиг.2) обладает высоким выходным сопротивлением и не оказывает влияния на сое- : тояние высокого логического уровня в линии 4. Изменение потенциала на входе одной из схем формирователя 7 заднего фронта выходного сигнала с низкого на высокий открьшает транзистор Т2 усилителя 8 (фиг,3) и устанавливает на линии 4 низкий потенциал. Одновременно через дифференцирующую цепочку С1, К1, R2 (-фиг.2) кратковременно увеличивается запирающее напряжение на базе транзистора Т1, в результате чего транзистор Т1 остается в закрытом состоянии. Высокое выходное сопротивление схемы формирователей 7 в этом состоянии не изменяет-.логический уровень на линии связи 4. Формирование заднего фронта выполняется при появлении низкого логического уровня на входе усилителя 8 и входе формирователей 1, При этом транзистор Т2 усилителя 8 закрывается и на линии начинает устанавливаться высокий потенциал. Одновременно через цепочку С1, Е.1, R2 на базу, транзистора поступает отрицательный дифференцированный импульс, кратковременно (определяется постоянный времени С1, R1,R2) открывающий транзистор Ti и уменылающий вьгходное conjротивление линии 4. Подъем заднего фронта сигнала в линии 4 происходит за счет увеличения скорости заряда паразитной емкости кабеля линии связи, которая определяется в этом случае не величиной R4, а R3, при этом (). На фиг.5 показана диаграмма переходног;о процесса в линии для устройства с формирователем заднего вькодного сигнала.С сплошная кривая и без него (пунктирная кривая), а также время f-i блокировки противоположного канала. Введение новых элементов и связей и позволяет повысить быстродействие устройства. Повьпяение быстродействия определяется уменьшением задержки прохождения сигнала через устройство в прямом направлении, уменьшением времени блокировки противоположного канала;.возможностью раздельной настройки схем формирователя заднего фронта выходного сигнала на конкретную длину линии связи. Время прохождения i сигнала в прямом направлении в предлагаемом устройстве определяется задержкой сигнала только в приемнике.и усилителе а для прототипа - задержкой в приемнике, усилителе, а также задержкой элемента определения направления пе редачи и формирователя фронта выходного сигнала, последовательно соединенного с усилителем. При условии равенства задержек прохождения сигнала в прямом направлении сокращается в два раза.

Уменьшение времени блокировки противоположного канала определяется следующим образом (фиг.5).

Время f выбирается из условия

,

(v f S 2

где

время переходного процесса заднего фронта в линии 4, взятое от момента срабатывания приемника 2 до момента установления в линии 4 уровня логической едини1Ц51; время переключения триггера.

При

выполнении зтого условия схема управления направлением передачи устройства не оказывает задержки на время блокировки противоположного канала и, тем самым, на готовность устройства ретранслировать следующий импульс в противоположном направлеНИИ. в известном устройстве время блокировки противоположного канала определяется временем Т фиксированной задержки, которое выбирается из условия Т,Г2 , гдеТг - симапьно возможное время переходного

,процесса (для кабеля максимально возможной длины). При использовании

ткабеля меньшей длины время переходного процесса сокращается, однако время закрытия противоположного канала остается максимальным и соизмеримым со временем заднего фронта. Исходя из того, что fQ Т, время . блокировки противоположного канала в предлагаемом устройстве меньше, чем Б прототипе.

Формирователь 7 заднего фронта выходного сигнала состоит из двух идентичных и независимых схем. Это позволяет выполнить раздельную настройку схем и получать максимальную крутизну задних фронтов сигнала для каждой секции линии; Особо значительный вьшгрьш в быстродействии имеет место для случая несимметричных секций линий связи (кабели линий связи различного типа и различной лины),что например, имеет место при использовании устройства в магистральных ретрансляторах сигналов.

сг

ti

ри9Л

П t;:/;