Приемник биполярных импульсов Советский патент 1988 года по МПК H03K5/01 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов для приема по линиям связи цифровой информации от удаленных терминалов,

Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости приемника за счет исключения влияния затухания входного сигнала при изменении длины линии связи, а также защиты от помех, отличающихся от информационных сигналов формой или временными параметрами.

На фиг.1 представлена функциональная схема приемника биполярных сигна- лов; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу приемника.

Приемник биполярных импульсов содержит входной трансформатор 1, первичная обмотка которого соединена с входными шинами 2, первь1й 3 и второй 4 компараторы, первые входы которых подключены соответственно к катодам первого 5 и второго 6 диодов и через первый 7 и второй 8 резисторы подклю- чены соответственно к первому и второму выходам вторичной обмотки входного трансформатора 1, средняя точка которой соединена с обшей шиной, с анодами первого 5 и второго 6 диодов и через третий резистор 9 с вторыми входами первого 3 и второго 4 компараторов и с четвертым резистором 10, второй вьшод которого подключен к шине 11 источника питания, при этом выход первого компаратора 3 подключен к первым входам первого однювибратора 12 и первого 13 и второго 14 элементов И-НЕ, выход которого соединен с первым входом второго одновибратора

15,второй вход которого подключен к первому выходу третьего одновибратора

16,первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ 17,

первый вход которого подключен к пер- вому входу четвертого элемента И-НЕ 18, к выходу второго компаратора 4 и .к первому входу четвертого одновибратора 19, второй вход которого соединен с первым выходом первого одновиб- ратора 12, второй вход которого подключен к первому выходу четвертого одновибратора 19, второй выход которого соединен с вторыми входами второго 14 и первого 13 элементов И-НЕ, третий вход которого подключен к второму выходу третьего одновибратора 16, второй вход которого соединен с первым выходом второго одновибратора

15, второй выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И-НЕ 18, третий вход которого соединен с вторым выходом первого одновибратора 12 и с вторым входом третьего элемента И-НЕ 17, а выход четвертого элемента И-НЕ 18 подключен к первым входам триггера 20 и пятого элемента И-НЕ 21, выходы которых соединены соответственно с первой 22 и второй 23 выходными шинами, а второй вход пятого элемента И-НЕ 21 подключен к выходу первого элемента И-НЕ 13, к второму входу триггера 20 и к первому входу пятого одновибратора 24, выход которого через пятый резистор 25 соединен с вторым входом первого компаратора 3, а второй вход пятого одновибратора подключен к выходу третьего компаратора 26, первый вход которого соединен с дополнительной входной шиной 27 и с анодом третьего диода 28, катод которого подключен к второму входу.третьего компаратора 26 и шестой резистор 29 к второму выходу вторичной обмотки входного трансформатора 1.

Приемник биполярных импульсов работает следующим образом.

На входные шины 2 приемника с двупроводной согласованной линии связи поступают биполярные информационные сигналы: логическая 1 представлена положительным импульсом, вслед за которым поступает отрицательный, а логический О представлен биполярными импульсами в обратной последовательности (фиг.2а).

Импульсы с вторичной обмотки трансформатора 1 через ограничительные , резисторы 7 и 8 поступают на входы компараторов 3 и 4, на другие входы которых подается положительное напряжение смещения, формируемое с помощью резисторов 9 и 10, включенных между общей шиной и шиной 11 источника питания, и блоком переключения порога срабатывания, образуемого совокупностью элементов 24 - 29.

Если амплитуда импульсов на входах компараторов 3 и 4 превышает напряжение смещения, компараторы срабатывают и на их выходах формируются отрицательные импульсы, длительность которых определяется длительностью положительных и отрицательных составляющих биполярного сигнала (фиг.28, &). Компаратор 3 срабатывает на положительные входные импульсы, а компаратор 4 - на отрицательные, поэтому при приеме логической 1 сначала срабатывает компаратор 3, затем ком- паратор 4. Передними фронтами этих импульсов запускаются соответственно одновибраторы 12 и 19. Совокупность элементов 12 - 21 образует блок выделения информационных сигналов. Длительность выходных импульсов одновиб- раторов 12 и 19 несколько меньше, чем длительность входных импульсов (фиг.2 г,ж) .

При приеме логической 1 положи- тельный импульс с выхода одновибра- тора 12 (фиг.2 ) заставляет срабатывать элемент И-НЕ 17, так как на другой его вход в это время подается высокий разрешающий уровень с выхода компаратора 4. Отрицательный выходной импульс с элемента И-НЕ 17 (фиг.23) запускает одновибратор 16, выходной положительный импульс которого (фиг.2е) по длительности перекрывает оба входных импульса логической .1, Этот импульс подается на один из входов элемента И-НЕ 13 и разрешает прохождение сигналов через него при совпадении положительных уровней на ос- тальных двух его входах. В результате импульс с выхода одновибратора 19 проходит через элемент И-НЕ 13, на выходе которого формируется отрицательный импульс такой же длительное- ти (фиг.2к). Этот импульс устанавливает триггер 20 по S-входу в состояние логической 1 (фиг.2п) и проходит через элемент И-НЕ 21, сформировав на выходной шине 23 синхроимпульс положительной полярности (фиг.2о). Таким образом, прием биполярного единичного импульса сопровождается появлением синхроимпульса на выходной шине 23 и формированием единичного потенциала на выходной шине 22. Такое представление принятой информации удобно для построения логических узлов обработки информационного потока.

При приеме логического О сначала срабатывает компаратор, 4, затем компаратор 3 (фиг.2Б , Б). Работа одновиб- раторов и логических элементов блока выделения информационных сигналов аналогична описанному с той разницей, что вместо элементов 12, 13, 16 и 17 срабатывают элементы 19, 18, 15 и 14.

В результате появляется отрицательный импульс на выходе элемента

, o

S 0 5 О д д-

Q

5

И-НЕ 18 (фиг.2А), на выходной шине 23 - положительный импульс, а триггер 20 по входу R переключается в нулевое состояние, поэтому на выходной шине 22 формируется нулевой потён-i циал.

Длина линии определяет величину затухания электрического биполярного сигнала, поэтому в зависимости от условий применения входные импульсы могут по амплитуде отличаться примерно на порядок. Для повьш1ения достоверности принимаемой информации необходимо, чтобы величина порога компаратора 3 и 4, т.е. величина положительного напряжения смещения на входах этих компараторов, изменялась в зависимости от амплитуды принимаемых сигналов. В противном случае величину порога пришлось бы заведомо выбирать очень малой в расчете на худший случай. Но при больших амплитудах входного сигнала в линии связи возникают помехи за счет переходных электрических процессов (например, при неполном согласовании линии связи) или за счет наводок от внешних источников помех. Эти помехи могут быть по величине соизмеримы с пороговым напряжением компараторов и приводить к их ложному срабатыванию. Чтобы этого не происходило, в схему приемника введен блок переключения порога срабатывания на элементах 24 - 29, назначение которого увеличивать порог срабатывания компараторов 3 и 4, если амплитуда входных импульсов превьш1ает определенную величину.

Один из входов компаратора 26 подсоединен к источнику положительного опорного напряжения (входная шина 27), а другой вход через резистор 29 подсоединен к одной из вторичных обмоток трансформатора. Компаратор срабатывает в том случае, если амплитуда жительного импульса на этой обмотке превышает величину опорного напряжения. Если приемник воспринимает логическую 1, то одновременно с отрица- тельным импульсом на выходе компаратора 26 появляется отрицательный импульс на выходе элемента И-НЕ 13. Совпадение по времени этих двух отрицательных импульсов является необхо- димым условием для запуска одновибраг тора 24 с подтверждающим запуском (фиг.2,н). Положительный перепад напряжения с выхода одновибратора 24

5 , 13 через резистор 25 повьппает напряжение порога компаратора 3 и 4 и тем самым повышает помехоустойчивость приемника. Если амплитуда входных импульсов недостаточна для перключения компаратора 26, то одновибратор 24 не запускается и приемник продолжает работать при низком напряжении порога компараторов 3 и 4,

При организации интерфейса обмена информацией между устройствами цифровой обработки обычно вводится стартовый бит начала слова для удобства логической обработки принимаемой ин- формации. В общем случае это может быть как единичный бит, так и нулевой. В данной реализации процедура приема цифровой информации производится словами фиксированной длины, причем слово всегда начинается с 1 Длительность выходного сигнала одно- вибратора 24 выбирается достаточно большой, чтобы заведомо перекрыть по времени длительность слова и паузу между словами.

Одновибратор 24 с подтверждающим запуском (при поступлении входных запускающих импульсов как минимум в начале каждого слова) продолжает ос- таваться в квазиустойчивом состоянии неопределенно долгое время и удерживает высокое значение порога компараторов 3 и 4.

Диод 28, так же как и диоды 5 и 6 является защитным и предохраняет входы соответствующих компараторов от перенапряжений при поступлении отрицательных импульсов.

Приемник обладает селективностью по отношению к форме и длительности входных импульсов и не воспринимает однополярные, а также биполярные помехи, если их длительность заметно отличается от заданной длительности информационных импульсов.

Однополярные помехи любой амплитуды не могут вызвать появление синхроимпульса на выходной шине 23. Если , полярность помехи такова, что срабатывает компаратор 3 то запускаются одновибраторы 12 и 16,но запуска од- новибратора 19 не происходит и элемент И-НЕ 13 не срабатывает.

Если помеха биполярная, но длительность первого полуимпульса короче, чем время релаксации одновибрато ров 12 и 19, то не происходит поочередного срабатывания этих одновибра

5

Q

д

5

0

5

196

торов из-за взаимной блокировки по вторым входам. Если длительность биполярной помехи больше, чем время релаксации одновибраторов 16 и 15, то не происходит срабатьгаания элементов И-НЕ 13 и 18, так как положительный импульс на выходе одновибратора 16 (15) кончается раньше, чем сработает одновибратор 19 (12). Таким образом, чтобы помеха ошибочно воспринималась приемником как информационный сигнал, необходимо, чтобы она имела достаточно большую амплитуду, биполярную формуО а длительность каждого полуимпульса была близка к ожидаемой длительности информационных сигналов. Практически возможно отстроиться от помех, отличающихся от ожидаемой длительности информационных импульсов на 20-30%, путем соответствующего выбора времени релаксации одновибраторов 12, t5, 16 и 19.

Длительность паузы между информационными импульсами может выбираться в достаточной степени произвольно и обычно ограничивается снизу временем переходных процессов в линии связи.

Вход компаратора 26 через резистор 29 подключается к тому выходу.вторичной обмотки трансформатора 1, на котором при приеме стартового бита сначала формируется отрицательная полуволна, а затем положительная. Кроме . того, вход одновибратора 24 подключается к вькоду того элемента И-НЕ 13, 18, на котором формируется синхро- импульс в момент действия второй полуволны положительной полярности на входе компаратора 26. .

Форму л la изобретен и я

Приемник биполярных импульсов, содержащий входной трансформатор, первичная обмотка которого соединена с входными шинами, первый и второй компараторы, первые входы которых подключены соответственно к катодам первого и второго диодов и через первый и второй резисторы подключены соответственно к первому и второму выходам вторичной обмотки входного трансформатора, средняя точка которой соединена с общей шиной, с анодами первого и второго диодов и через третий резистор с вторыми входами первого и второго компараторов и с четвертым резистором, второй вывод которого

подключен к шине источника питания, а также триггер, выход которого соединен с первой выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости приемника, н него введены третий компаратор, третий диод, пятый и шестой резисторы, пять одновибраторов и пять .элементов И-НЕ, при этом выход пер- вого компаратора подключен к первым входам первого одновибратора и первого и второго элементов И-НЕ, выход которого соединен с первым входом второго одновибратора, второй вход которого подключен к первому выходу третьего одновибратора, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, первый вход которого подключен к первому входу четвертого элемента И-НЕ, к выходу второго компаратора и к первому входу четвертого одновибратора, второй вход которого соединен с первым выходом первого одновибратора, второй вход которого подключен к первому выходу четвертого одновибратора, второй выход которого соединен с вторыми входами второго и первого элементов И-НЕ, третий вход

которого подключен к второму выходу третьего одновибратора, второй вход которого соединен с первым выходом второго одновибратора, второй выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И-НЕ, третий вход которого соединен с вторым выходом первого одновибратора и с вторым входом третьего элемента И-НЕ, а выход четвертого элемента И-НЕ подключен к первым входам триггера и пятого элемента И-НЕ, выход которого соединен с второй выходной шиной, а второй вход пятого элемента И-НЕ подключен к выходу первого элемента И- НЕ, к второму входу триггера и к первому входу пятого одновибратора, выход которого череэ пятый резистор соединен с вторым входом первого компаратора, а второй вход пятого одно- вибратора подключен к выходу третьего компаратора, первый вход которого соединен с дополнительной входной шиной и с анодом третьего диода, катод которого подключен к второму входу третьего компаратора и через шестой резистор к второму выходу вторичной обмотки входного трансформатора.

Изобретение относится к импульсной технике и может, быть использовано в системах цифровой обработки сигналов для приема по линии связи цифровой информации от удаленных терминалов. Изобретение позволяет повысить помехоустойчивость приемника путем исключения влияния затухания входного сигнала при изменении длины линии связи, а также обеспечить защиту от помех, отличающихся от информационных сигналов формой или временными параметрами. Приемник биполярных импульсов содержит входной трансформатор 1, первичная обмотка которого соединена с входными шинами 2, компараторы 3, 4 и 26, диоды 5, 6 и 28, источник 11 питания, одновибраторы 12, 15, 16, 19 и 24, элементы И-НЕ, 13, 14, 17, 18 и 2-1, триггер 20, выходные шинь 22 и 23, дополнительную входную шину 27, резисторы, показанные на чертеже. Диоды 5, 6 и 28 являются защитньши и предохраняют входы соответствующих компараторов от перенапряжений при поступлении отрицательных импульсов. Приемник обладает селективностью по отношен ию к форме и длительности входных импульсов и не воспринимает однополярные, а также и биполярные помехи, если их длительность заметно отличается от заданной длительности информационных импульсов. Работа приемника поясняется временными диаграммами, приведенными в описании изобретения. 2 ил. i С Сдд CD «J 4 О

а

S 8

т

... I/

:К

Я О

л

Н

гт

ч

f

ri

10.2