Приемник биполярных импульсов

.Л.Росина тельство СССРК 13/24, 1983.848;9. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к импульсной технике и может. быть использованв системах цифровой обработки сигналов для приема по линии связи цифровой информации от удаленных терминалов. Изобретение позволяет повыситьпомехоустойчивость приемника путемисключения влияния затухания входногсигнала при изменении длины линиисвязи, а также обеспечить защиту отпомех, отличающихся от информационныхсигналов 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 21, триггер 20, выходные шины 22 и 23, дополнительную входную шину 27, резисторы, показанные на чертеже. Диоды 5, 6 и 28 являются защитными и предохраняют входы соответствующих компараторов от перенапряжений при поступлении отрицательных импульсов. Приемник обладает селективностью по отношению к Форме и длительности ф входных импульсов и не воспринимает однополярные; а также и биполярные помехи, если их длительность заметно отличается от заданной длительности информационных импульсов. Работа при- а емника поясняется временными диаграммами, приведенными в описании изобретения 2 илИзобретение 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 - повышение 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 20 входными шинами 2, первый 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 З 0 и через третий резистор 9 с вторыми входами первого 3 и второго 4 компараторов и с четвертым резистором 10, второй вывод которого подключен к шине 11 источника питания, при этом 35 выход первого компаратора 3 подключен к первым входам первого одновибратора 12 и первого 13 и второго 14 элементов И-НЕ, выход которого соединен с первым входом второго одновибратора 40 15, второй вход которого подключен к первому выходу третьего одновибратора 16, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ 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 50 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 четвертогоэлемента И-НЕ 18 подключен к первымвходам триггера 20 и пятого элементаИ-НЕ 21, выходы которых соединенысоответственно с первой 22 и второй23 выходными шинами, а второй входпятого элемента И-НЕ 2 1 подключен квыходу первого элемента И-НЕ 13, квторому входу триггера 20 и к первомувходу 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 входкоторого соединен с дополнительнойвходной шиной 27 и с анодом третьегодиода 28, катод которого подключен квторому входу. третьего компаратора 26 и чер;з шестой резистор 29 к второму выходу вторичной обмотки входного трансформатора 1.Приемник биполярных импульсов работает следующим образом.На входные шины 2 приемника сдвупроводной согласованной линии связи поступают би информационные сигналы: логическая " 1" представлена положительным импульсом, вслед за которым поступает отрицательный,а логический "0" представлен биполярными импульсами в обратной последовательности (Фиг.2 д). Импульсы с вторичной обмотки трансформатора 1 через ограничительные,резисторы 7 и 8 поступают на входыкомпараторов 3 и 4, на другие входыкоторых подается положительное напряжение смещения, Формируемое с помощьюрезисторов 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, длительностькоторых определяется длительностьюположительных и отрицательных составляющих биполярного сигнала (Фиг,21,6). Компаратор 3 срабатывает на поло 1394419жительные входные импульсы, а компаратор 4 - на отрицательные, поэтому при приеме логической "1" сначала срабатывает компаратор 3, затем компаратор 4. Передними фронтами этих импульсов запускаются соответственно однонибраторы 12 и 19. Совокупность элементов 12 - 21 образует блок выделения информационных сигналон. Длительность выходных импульсов одновибраторов 12 и 19 несколько меньше, чем длительность входных импульсов (фиг.2 я,ж) .При приеме логической "1" положительный импульс с выхода одновибратора 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,2 Э) запускает одновибратор 16, выходной положительный импульс которого (фиг.2 е) 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 остальных двух его входах, В результате импульс с выхода одновибратора 19 проходит через элемент И-НЕ 13, на выходе которого формируется отрицательный импульс такой же длительности (фиг.2 к 1. Этот импульс устанавливает триггер 20 по Б-входу в состояние логической "1" (фиг.2 л) и проходит через элемент И-НЕ 21, сформировав на выходной шине 23 синхроимпульс положительной полярности (фиг.20). 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 0 сначала срабатывает компаратор, 4, затем компаратор 3 (Фиг.2 Г, 6), Работа одновибраторов 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 И-НЕ 18 (фиг.2 л), на выходной шине23 - положительный импульс, а триггер20 по входу Н переключается в "нулевое состояние, поэтому на выходнойшине 22 формируется нулевой потенциал,Длина ликии определяет величинузатухания электрического биполярногосигнала, поэтому в зависимости отусловий применения нходные импульсымогут по амплитуде отличаться примерно на порядок. Для повышения достоверности принимаемой информации необ 15 ходимо, чтобы величина порога компаратора 3 и 4, т,е. величина положительного напряжения смещения на входах этих компараторов, изменялась взависимости от амплитуды принимаемых20 сигналов. В противном случае величинупорога пришлось бы занедомо выбиратьочень малой в расчете на худший случай. Но при больших амплитудах входного сигнала н линии связи возникают25 помехи за счет переходных электрических процессов (например, при неполномсогласовании линии связи) или за счетнаводок от внешних источников помех.Эти помехи могут быть по величине30 соизмеримы с пороговым напряжениемкомпараторов и приводить к их ложномусрабатыванию. Чтобы этого не происходило, в схему приемника введен блокпереключения порога срабатывания наэлементах 24 - 29, назначение которого увеличивать порог срабатываниякомпараторон 3 и 4, если амплитудавходных импульсов превышает определенную величину.40 Один из входов компаратора 26 подсоединен к источнику положительногоопорного напряжения (входная шина 27),а другой вход через резистор 29 подсоединен к одной из вторичных обмоток45 трансформатора. Компаратор срабатывает в том случае, если амплитуда положительного импульса на этой обмоткепревышает величину опорного напряжения. Если приЕмник воспринимает логическую "1", то одновременно с отрицательным импульсом на выходе компаратора 26 появляется отрицательный импульс на выходе элемента И-НЕ 13.Совпадение по времени этих двух отри 55цательных импульсов является необхо=димым условием для запуска одновибратора 24 с подтверждающим запускомчерез резистор 25 повышает напряжениепорога компаратора 3 и 4 и тем самымповышает помехоустойчивость приемника. Если амплитуда входных импульсовнедостаточна для перключения компаратора 26, то одновибратор 24 не запускается и приемник продолжает работатьпри низком напряжении порога компараторов 3 и 4,10При организации интерфейса обменаинформацией между устройствами цифровой обработки обычно вводится стартовый бит начала слова для удобствалогической обработки принимаемой информации, В общем случае это можетбыть как единичный бит,. так и нулевой. В данной реализации процедураприема цифровой информации производится словами фиксированной длины,причем слово всегда .начинается с "1".Длительность выходного сигнала одновибратора 24 выбирается достаточнобольшой, чтобы заведомо перекрыть повремени длительность слова и паузу 25между словами,Одновибратор 24 с подтверждающимзапуском (при поступлении входных запускающих импульсов как минимум вначале каждого слова) продолжает оставаться в квазиустойчивом состояниинеопределенно долгое время и удерживает высокое значение порога компараторов 3 и 4.Диод 28, так же как и диоды 5 и 6,является защитным и предохраняетвходы соответствующих компараторовот перенапряжений при поступлении отрицательных импульсов.Приемник обладает селективностьюпо отношению к форме и длительностивходных импульсов и не воспринимаетоднополярные, а также биполярные помехи, если их длительность заметноотличается от заданной длительностиинформационных импульсов.Однополярные помехи любой амплитуды не могут вызвать появление синхроимпульса на выходной шине 23. Еслиполярность помехи такова, что сраба 50тывает компаратор 3, то запускаютсяодновибраторы 12 и 16,но запуска одновибратора 19 не происходит и элемент И-НЕ 13 не срабатывает.Если помеха биполярная, но длительность первого полуимпульса коро 55че, чем время релаксации одновибраторов 12 и 19, то не происходит поочередного срабатывания этих одновибраторов из-зя взаимной блокировки по вторым входам. Если длительность биполярной помехи больше, чем время релаксации одновибраторов 16 и 15, то не происходит срабатывания 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 Форму 0 а длительность каждого полуимпульса была близка к ожидаемой длительности информационных сигналов. Практически возможно отстроиться от помех, отличающихся от ожидаемой длительности информационных импульсов на 20-303, путем соответствующего выбора времени релаксации одновибраторов 12, 15, 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 полу- волна, а затем положительная. Кроме того, вход одновибратора 24 подключается к выходу того элемента И-НЕ 13, 18, на котором формируется синхроимпульс в момент действия второй полуволны положительной полярности на входе компаратора 26.Формула изобретенияПриемник 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 которогоподключен к шине источника питания, а также триггер, выход которого соединен с первой выходной шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости приемника, в него введены третий компаратор, третий диод, пятый и шестой резисторы, пять одновибраторов и пять элементов И-НЕ, при этом выход первого 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 2 О 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 25 подключен к первому выходу четвертого одновибратора, второй выход которого соединен с вторыми входами второго и первого элементов И-НЕ, третий вход30 которого подключен к второму выходутретьего одновибратора, второй входкоторого соединен с первым выходомвторого одновибратора, второй выходкоторого подключен к второму входучетвертого элемента И-НЕ, третийвход которого соединен с вторым выходом первого одновибратора и с вторымвходом третьего элемента И-НЕ, авыход четвертого элемента И-НЕ подключен к первым входам. триггера ипятого элемента И-НЕ, выход которогосоединен с второй выходной шиной, авторой вход пятого элемента И-НЕ подключен к выходу первого элемента ИНЕ, к второму входу триггера и к первому входу пятого одновибратора, выход которого через пятый резисторсоединен с вторым входом первого компаратора, а второй вход пятого одновибратора подключен к выходу третьегокомпаратора, первый вход которого соединен с дополнитепьной входной шинойи с анодом третьего диода, катод которого подключен к второму входутретьего компаратора и через шестойрезистор к второму выходу вторичнойобмотки входного трансформатора,2237/5 Тираж 928 ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 035, Москва, Ж, Подписноеного комитета СССРий и открытийРаушская наб., д, 4/5 ектная, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, П