Приемник биполярных импульсов

)5 Н 03 К 5/01 т т фенюФ.;у, "ф 8 фрт 1,м И Т ОБР САНИЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Научно-исследовательский институтэлектронных вычислительных машин(54) ПРИЕМНИК БИПОЛЯРНЫХ ИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено в системах передачи и приема цифровойинформации по согласованным линиям связи между обрабатывающими средствамисвязи с удаленными терминалами, работаюИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах цифроьой обработки сигналов для приема по линии связи цифровой информации от удаленных терминалов,Цель изобретения - расширение области применения и функциональных воэможностей приемника и повышение его помехоустойчивости.Введение в состав приемника биполярных импульсов программируемого постоянного. запоминающего устройства (ППЗУ), высокочастотного генератора и счетчиков позволяет произвести более тоцкое измерение параметров входных сигналов, повысить селективность приемника и обеспечить большую достоверность распознавания информационных сигналов на нескольких частотах передачи без физической замены приемника,щими с разными частотами передачи, Целью изобретения является расширение области применения приемника и повышение его помехоустойчивости, Приемник со. держит узел приема биполярных сигналов, состоящий иэ входного трансформатора, трех компараторов, шести реэистооов, трех диодов, одновибратора, и узел распознавания, состоящий из генератора высокочастотных сигналов, трех К-разрядных счетчиков, программируемого постоянного запоминающего устройства, двух элементов ИЛИ - НЕ на К-входов, четырех элементов 2 И, сдвоенного селектора-мультиплексора и - 1, мультиплексора 4 - 1 и триггера, две выходные шины, шину адреса, 2 ил,На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема приемника; на фиг. 2 - временная диаграмма напряжений при при еме логической н 1 н и н 0".Приемник содержит входной трансформатор 1, первичная обмотка которого соеди- С нена с входными шинами 2 приемника, О первый 3 и второй 4 компараторы, первые входы которых подключены соответственно, з к катодам первого 5 и второго 6 диодов и через первый 7 и второй 8 резисторы подкпючены соответственно к первому и второму выводам вторичной обмотки входногоеввввмк трансформатора 1. средняя точка которого соединена с общей шиной, с анодами первого 5 и второго 6 диодов и через третий резистор 9 с вторыми входами первого 3 и второго 4 компараторов, с четвертым резистором 10, второй вывод которого подключен к шине 11 источника питания, и пятымрезистором 12, второй вывод которого соединен с выходом одновибратора 13, первыйвход которого соединен с выходом третьего компаратора 14, второй вход которого соединен с шиной источника опорного напряжения 15 и анодом третьего диода 16, катод: которого подключен к первому входу третьего компаратора 14 и через шестой резистор 17 к второму выводу вторичной обмотки входного трансформатора 1, триггер 18, выход которого соединен с первой выходной шиной 19 приемника, а также дополнительно введенные сдвоенный селектор-мультиплексор 2 -ф 1 20 и программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) 21, первый 22, второй 23, третий 24 и четвертый 25 элементы 2 И, первый 26, второй 27 элементы ИЛИ - НЕ на К входов, мультиплексор 4 -+ 1 28, первый 29, второй 30 и третий 31 двоичные К-разрядные счетчики, первый 32 и второй 33 элементы 2 ИЛИ - НЕ и генератор высокочастотных сигналов 34, причем выходы первого 3, второго 4 компараторов соединены с входами первого элемента 2 И 22 и соответственно с первыми входами первого 32 и второго 33 элементов 2 ИЛИ - НЕ, а выход генератора 34 соединен с первым входом второго элемента 2 И 23 и с вторыми входами первого 32, второго 33 элементов 2 ИЛИ-НЕ, выходы которых соединены соответственно со счетными входами первого 29, второго 30 и третьего 31 К-разрядных счетчиков, выходы которых последовательно соединены с адресными входами ППЗУ 21, вход разрешения работы которого соединен с выходом первого элемента 2 И 22 и первым и вторым входами мультиплексора 4-1 28, а 2 п выходов ПОЗУ 21 соединены с соответствующими 2 п входами сдвоенного селектора-мультиплексора и - 1 20, щ-разрядный адресный вход которого соединен с соответствующими разрядами дополнительного адресного входа 35 приемника, первый выход соединен с вторым выходом 36 приемника и входом параллельного занесения кода третьего счетчика 31, а второй выход соединен с входами сброса ВЯ-триггера 18 и трех счетчиков 29-31, выходы первого 29 из которых соединены с К входами первого элемента ИЛИ-НЕ 26, а второго 30 - с К входами второго элемента ИЛИ-НЕ 27, выход которого соединен с первым входом третьего элемента 2 И 24 и вторым адресным входом мультиплексора 4 -ф 1 28, первый адресный вход которого соединен с выходом первого К-входового элемента ИЛИ - НЕ, нулевой и третий входы соединены с общей шиной (что соответствует логическому нулю на этих 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 входах), а выход соединен с вторым входом второго элемента 2 И 23, второй выход первого счетчика 29 соединен с вторым входом третьего элемента 2 И 24, выход которого соединен с установочным входом ВЯ-триггера 18, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента 2 И 25, выход которого соединен с вторым входом одновибратора 13, а второй вход - с вторым выходом второго счетчика 30. Приемник работает следующим образом.На входные шины 2 приемника с двух.проводной. согласованной линии связи поступают биполярные информационныесигналы: логическая "1" представлена положительным импульсом, вслед за которымпоступает отрицательный, а логический "0"представлен биполярными импульсами вобратной последовательности (фиг, 2 а).Форма и амплитуда входных импульсовприемника определяются параметрами линии связи. На фиг. 2 а пунктирной линиейпоказан входной сигнал с минимальнымиискажениями, имеющий место в том случае,когда коэффициент передачи линии связиблизок к единице, а время установления переходной характеристики линии значительно меньше длительности передаваемогоимпульса,Импульсы с вторичной обмотки трансформатора 1 через ограничительные резисторы 7, 8 поступают на входыкомпараторов 3 и 4, на другие входы которых подается положительное напряжениесмещения, формируемое с помощью резисторов 9 и 10, включенных между общейшиной, шиной 11 источника питания и блоком переключения порога срабатывания,образуемого совокупностью элементов 1317,Если амплитуда импульсов на входахкомпараторов 3 и 4 превышает напряжениесмещения, компараторы срабатывают и на ихвыходах формируются отрицательные импульсы, длительность которых определяетсядлительностью положительных и отрицательных составляющих (полуволн) биполярногосигнала на уровне входного порога срабатывания приемника(фиг, 2 б, в).Компаратор 3 срабатывает на положительные входные импульсы, а компаратор 4- на отрицательные, поэтому при приемелогической "1" сначала срабатывает компаратор 3, затем 4.При приеме логической единицы в результате совпадения низкого уровня сигнала на выходе компаратора 3 (фиг. 2 б) исигналов высокочастотного генератора 345 15 вует либо синхроимпульс на выходах с 1 или с 2 (фиг. 2 с 1, с 2), либо сигнал сброса р 1 или р 2 (фиг, 2 р 1, р 2), Сигналы с 1, р 1 программируются для одной частоты приема, а с 2; р 2 - 20 для другой, Количество распознаваемых ча 25 30 Если параметры принятых сигналов не 40 ние триггера 18, выход которого соединен с 45 50 мультиплексора 20.(фиг, 2 г) на счетный вход счетчика 29 поступают импульсные сигналы (фиг, 2 д), количество которых определяется длительностьюотрицательного выходного сигнала компаратора 3 (длительностью положительнойполуволны входного биполярного сигнала)и периодом повторения То импульсов генератора 34,Во время прохождения второй полуволны входного биполярного сигнала в результате совпадения низкого уровня выходногосигнала компаратора 4 (фиг. 2 в) и сигналовгенератора 34 на счетный вход счетчика 30с выхода элемента 33 также проходит определенное количество импульсов (фиг. 2 е),соответствующее длительности отрицательной полуволны входного биполярногосигнала.При приеме с линии связи искаженныхпо форме биполярных сигналовмежду отрицательными выходными импульсами компараторов 3 и 4 может образовываться пауза,В момент паузы на выходе элемента 22 устанавливается уровень логической единицы(фиг, 2 ж),Счетчик 31 служит для определениядлительности паузы между полуволнами биполярного сигнала путем подсчета импульсов генератора 34 в момент паузы,Если в счетчике 29 зарегистрированприем положительной полуволны, то на выходе элемента 26 формируется низкий уровень (фиг. 2 и). Если же в счетчике 30зарегистрирован прием отрицательной полуволны, то на выходе элемента 27 формируется низкий логический уровень (фиг. 2 к),Выходы элементов 26 и 27 соединены садресными входами мультиплексора 28, навыходе которого возникает положительныйсигнал (фиг. 2 л) только при наличии высокого уровня сигнала на выходе элемента 22(фиг. 2 ж) при условии, что только в одномсчетчике 29 или 30 зарегистрирован приемодной иэ полуволн входного биполярногосигнала.Логический уровень "1" на выходе мультиплексора 28 (фиг, 2 л) разрешает прохождение сигналов г высокочастотногогенератора 34 на выход элемента 23 и насчетный вход счетчика 30 (фиг. 2 м).При приеме первой полуволны сигнал свторого выхода счетчика 29 при нулевомсостоянии счетчика 30 (фиг, 2 к проходитчерез элемент 24 на вход Я триггера 18 иустанавливает его в состояние логической 5"1" (фиг. 2 н). При приеме второй полуволныединичного биполярного сигнала в результате совпадения высоких уровней сигналана выходе триггера 18 и втором выходе счетчика 30 на выходе элемента 25 формируется положительный импульс, поступающий н второй вход одновибратора 13 (фиг, 2 и),После приема первой и второй полуволн биполярного сигнала состояние счетчике 29 - 31 соответствует длительности этих пол уволн и паузы между ними, Каждая частота приема сигналов характеризуется определенными ограничительными параметрами длительности укаэанных сигналов, а следовательно, и допустимых состояний счетчиков, Выходы счетчиков соединены с адресными входами ППЗУ 21. Состояние выходов ППЗУ программируется таким образом, что в момент разрешения работы ППЗУ (фиг, 2 ж) каждому адресу соответстстот приема лимитируется только количеством парных выходов ППЗУ и организацией мультиплексора 20. На фиг. 1 мультиплексор 20 организован для выбора одной иэ двух возможных частот приема в соответствии с уровнем сигнала на адресном входе 35выбора частоты. Диаграмма напряжений нафиг, 2 соответствует выбору первой частотыприема. соответствуют требованиям первой частоты, то сигнал сброса р 1 проходит на выход р мультиплексора 20 и сбрасывает счетчики и ВЯ-триггер 18 в исходное состояние, При соответствии параметров формируется сигнал с 1, который проходит на первый выход мультиплексора 20, на синхронизирующий выход 36 приемника, Выработанному синхросигналу соответствует единичное состояпервым информационным выходом 19 приемника. Сигнал е с выхода мультиплексора 20 устанавливает в единичное состояние все разряды счетчика 31, что приводит к изменению на входах ППЗУ 21 и, с некото. рой задержкой, формированию сигнала сброса р на втором выходе мультиплексора 20. который приводит схему в исходное состояние, подготавливая ее тем самым к приему очередного биполярного сигнала а.Длительность сигнала с (фиг, 2 с) на выходе мультиплексора 20 определяется временем срабатывания счетчика 31 по установочному входу, временем срабатывания ППЗУ и мультиплексора 20.Длительность сигнала р (фиг. 2 р) на выходе мультиплексора 20 определяется временем срабатывания счетчиков 29, 30 по входу В, временем срабатывания ППЗУ 21 и51015 20 25 30 35 40 45 50 В качестве генератора 34, например,может быть использована серийно выпускаемая интегральная микросхема генератораК 531 ГГ 1 П. в качестве селекторов-мультиплексоров 20, 28 - интегральные микросхемыК 531 КП 11, К 531 КП 2 соответственно, в качестве счетчиков 29 - 31 - интегральныемикросхемы К 555 ИЕ 7, в качестве ППЗУ 21 -интегральные микросхемы КР 556 РТ 5,КР 556 РТ 7,При приеме логического "0" схема блокаработает аналогичным образом, тольковследствие того, что сигналы е возникаютранее, чем д, нет необходимых условий совпадения сигналов на элементе 24 и триггер18 остается в нулевом состоянии к моментуформирования синхросигнала с на выходемультиплексора 20.Длина линии определяет величину затухания электрического биполярного импульса, поэтому в зависимости от условийприменения входные импульсы могут по амплитуде отличаться примерно на порядок.Для повышения достоверности принимаемой информации необходимо, чтобы величина порога компараторов 3, 4 т,е. величинаположительного напряжения на входах компараторов изменялась в зависимости от амплитуды принимаемых сигналов,В противном случае величину порога пришлось бы заведомо выбирать очень малой врасчете на худший случай. Но при большихамплитудах входного сигнала в линии связивозникают псмехи за счет переходных электрических процессов (например, при неполном согласовании линии связи) или за счетнаводок от внешних источников помех, Этипомехи могут быть по величине соизмеримыс пороговым напряжением компараторов иприводить к их ложному срабатыванию. Чтобы этого не происходило, в схеме приемника используется узел переключения порогасрабатывания на элементах 12- 17, назначение которого - увеличить порог срабатывания компараторов 3, 4, если амплитудавходных импульсов превышает определенную величину.Один из входов компаратора 14 подсоединен к источнику положительного опорного напряжения (шина 15), а другой входчерез резистор 17 подсоединен к одной извторичных обмоток трансформатора, Компаратор срабатывает в том случае, если амплитуда положительного импульса на этойобмотке превышает величину опорного нап ряжения,Если приемник воспринимает биполярный сигнал логической "1", то во время действия второй полуволны срабатываеткомпаратор 14 и на его выходе формируется отрицательный импульс. При этом на выходе элемента 25 формируется положительный импульс фиг. 2 и). Совпадение по времени этих двух импульсов приводит к запуску одновибратора с подтверждающим запуском 13, Положительный перепад напряжения с выхода одновибратора 13 (показан пунктиром на фиг, 2 т) через резистор 12 повышает напряжение порога компаратора 3, 4 и тем самым повышает помехоустойчивость приемника. Если же амплитуда входных импульсов недостаточна для переключения компаратора 14, то одновибратор 13 не запускается и приемник продолжает работать при низком напряжении порога компараторов 3 и 4. Процедура приема цифровой информации производится словами фиксированной длины, причем слово всегда начинается с "1". Длительность выходного сигнала одновибратора 13 выбирается достаточно большой, чтобы заведомо перекрыть по временидлительность слова и паузу между словамиОдновибратор. с подтверждающим запуском (при поступлении входных запускающих импульсов как минимум в начале каждого слова) продолжает оставаться вквазиустойчивом состоянии неопределеннодолгое время и удерживает высокое значение порога компараторов 3 и 4.Диод 16 так же, как и диоды 5, 6, является защитным и предохраняет вход компаратора 14 от перенапряжений при поступлении отрицательных импульсов.Наличие в приемнике двух выходов -синхронизирующего 36 и информационного19, а также управление уровнем порога срабатывания компараторов 3 и 4 обеспечивает самосинхронизацию работы приемника и надежную передачу информации в логические схемы обработки.Практическая реализация и экспериментальная обработка предлагаемого приемника на частотах приема 380 кГц и 860 кГц при частоте генерации сигналов (фиг, 2 г), равной 12160 кГц, показала высокую достоверность и помехозащищенность обмена информацией между устройствами управления и удаленными терминалами. Высокая степень дискредитации измеряемых счетчиками 29 - 31 сигналов позволяет с достаточно высокой степенью точности произвести их измерение и либо отвергнуть (формируется сигнал сброса Р), либо принять какудовлетворяющие требованиям для данной частоты приема (формируется синхросигйал с на выходе 36),При этом важно также и то, что в отличие от прототипа синхросигнал вырабатывается10 15 30 35 40 45 50 55 не по переднему фронту второй полуволны, а в результате измерения обеих полуволн и паузы между ними, что позволяет повысить селективность приемника к любого вида помехам и сигналам "не своей" частоты. 5 Таким образом, предлагаемый прием ник биполярных сигналов по сравнению с известными имеет более высокую селективность по отношению к различного рода помехам и позволяет изменять частоту приема информации без его физической замены, В качестве каналов связи может применяться любой вид согласованной линии: коаксиальные несимметричные и симметричные линии, витые пары, телефонные провода.Селективность приемника может быть повышена за счет использования более высокочастотного внутреннего или внешнего генератора,Исследования показали, что предлагаемый приемник обеспечивает уверенный прием биполярных сигналов с коаксиальной согласованной линии связи длиной до 2,5 км при частоте до 1 мГц,При снижении частоты передачи в качестве линии связи могут быть использованы витые пары или телефонные провода,В настоящее время разработаны и используются несколько терминальных устройств, имеющих различную частоту передачии приема биполярных сигналов. Предлагаемый приемник обеспечивает их объединение в систему под управлением одного устройства в любом удобном для пользователя сочетании терминалов с различной частотой передачи без замены приемников или увеличения их числа,Формула изобретения 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 выводам вторичной обмотки входного трансформатора, средняя точка которого соединена с общей шиной, с анодами первого и второго диодов и через третий резистор с вторыми входами первого и второго компараторов, с четвертым резистором, второй вывод которого подключен к шине источника питания, и с пятым резистором, второй вывод которого соединен с выходом одновибратора, первый вход которого соединен с выходом третьего компаратора, второй вход которого соединен с шиной источника опорного напряжения и анодом третьего диода, катод ксицк о под ключен к первому входу третьего компзра. тора и через шестой резистор к второму выводу вторичной обмотки входного рвнс форматора, 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 расширения области применения и повышения помехоустойчивости, в него введены шина адреса, сдвоенный селектор-мультиплексор, программируемое постоянное запоминающее устройство, четыре элемента 2 И, два К входовых элемента ИЛИ - НЕ, мультиплексор, три двоичных К-раз рядн ых счетчика. два элемента 2 ИЛИ - НЕ и генератор высокочастотных сигналов, причем выходы первого и второго компараторов соединены соответственно с входами первого элемента 2 И и первыми входами первого и второго элементов 2 ИЛИ-НЕ, а выход генератора соединен с первым входом второго элемента 2 И и с вторыми входами элементов 2 ИЛИНЕ, выходы которых соединены соответственно со счетными входами третьего, первого и второго К-разрядных сцетчиков, выходы К-разрядных счетчиков последовательно соединены с адресными входами программируемого постоянного запоминающего устройства, вход разрешения работы которого соединен с выходом первого элемента 2 И и первым и вторым входами мультиплексора, а 2 п выходов программируемого постоянного запоминающего устройства соединены с соответствующими 2 п входами сдвоенного селектора-мультиплексора, в-разрядный адресный вход которого (гп = 1 о 9 гп) соединен с соответствующими разрядами шины адреса. а первый выход соединен с второй выходной шиной и входом параллельного занесения кода третьего счетчика, а второй выход соединен с входами сброса ВЯ-триггера и К-разрядных счетчиков, выходы первого из которых соединены с К-входами первого элемента ИЛИ-НЕ, а второго - с К-входами второго элемента ИЛИ - НЕ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента 2 И и вторым адресным входом мультиплексора, первый адресный вход которого соединен с выходом первого К-входового элемента ИЛИ - НЕ, нулевой и третий входы подключены к общей шине, а выход соединен с вторым входом второго элемента 2 ИНЕ, а второй выход первого счетчика соединен с вторым входом третьего элемента 2 И, выход которого соединен с установочным входом ВЯ-триггера, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента 2 И, выход которого соединен с вторым входом одновибратора, а второй вход . с вторым выходом второго счетчика, 18109911810991 орректор Л, Пилипенко ель едакто аказ 1451 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Составит ехред М М. Бокачентал