Sendestufe für digitale Signale hoher Schrittgeschwindigkeit
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Europäisches Patentamt J » European Patent Office @ Veröffentlichungsnummer: Office europeen des brevets EUROPÄISCHE ® 0 096 ^A 22 8 7 2 PATENTANMELDUNG @ Anmeldenummer: 83105719.5 © Int. Cl.3 . H 04 L 2 5 / 0 2 @ Anmeldetag: 10.06.83 Priorität: 14.06.82 DE 3222341 g) Anmelder: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, Berlin und München Wittelsbacherplatz 2, D-8000 München 2 (DE) @ Veröffentlichungstag der Anmeldung: 28.12.83 Patentblatt 83/52 Benannte Vertragsstaaten AT BE CH DE FR GB IT LI LU NLSE @ Sendestufe für digitale Signale hoher Schrittgeschwindigkeit. Für die Übertragung digitaler Signale, beispielsweise über Koaxialkabelstrecken, werden Sendestufen benötigt, die im Hinblick auf die Signaldämpfung bei Schrittgeschwindigkeiten von einigen hundert MBaud eine ausreichende Leistung bei niedrigen Fernspeisespannungen erbringen und dabei leicht abgleichbar sein sollen und bei geringem Aufwand gute Flankensteilheit und gute symmetrische Begrenzerwirkung aufweisen sollen. Erfindungsgemäß wird eine Sendestufe vorgeschlagen, die eingangsseitig einen emittergekoppelten Differenzverstärker aufweist, der im Gegentakt angesteuert wird, einen induktiven Lastwiderstand aufweist und über Gleichstromkoppelglieder einen zweiten emittergekoppelten Differenzverstärker ansteuert, der die Endstufentransistoren enthält. Durch Austausch einer Fernspeisedrossel gegen eine Stichleitung können an0 0 stelle binärer Leitungssignale auch AMI-codierte pseudoternäre Leitungssignale erzeugt werden. Die Erfindung ist <D insbesondere in den Leitungsendgeräten und den Zwischenregeneratoren von Kabelstrecken für digitale Signale o hoher Schrittgeschwindigkeit verwendbar. Erfinder: Meyer, Fritz, Dr.-Ing., Wifostrasse 5, D-8034 Germering (DE) Die betrifft Erfindung hoher Signale für mit Schrittgeschwindigkeit im gangsseitig Sendestufe eine einer ein- Verstärker- angesteuerten Gegentakt digitale anordnung. Der Ausbau führt zu der Schrittgeschwindigkeiten war des Teil Die deshalb die bereits stärkerstellen des mit der die der von rators muß. oder Da eine Sendestufe des gegen in derartige Kabelstrecke nachfolgenden Überspannungen, ursacht, auch für dem Netz vorge- Signale sind Regenerator- die muß. Sendeleistung, Zwischenregenewerden nahezu direkt ist, muß ausreichenden Kabelstrecke durch des über- zu abgegeben verbunden einen und Regeneratorabstand jeweiligen beispielsweise aufweisen. der benötigte Sendestufe beim worden entsprechen Leitungsendgerätes Sendestufe der des Ein Verstärkerabstand und die werden. dieses daß Koaxialkabels sich die Trägerfrequenzver- so dem einerseits ergibt nachfolgenden geeignete Netzes des Signale andererseits vorhandenen MBaud, bereits digitalen Trägerfrequenznetzes Dämpfung tragenden für die einzubauen, digitalen entsprechenden Aus für ist mitverlegt Reservekabel als Regeneratoren in abstand übertragen Koaxialkabel dieser mit Signale hundert einigen Trägerfrequenznetzes ursprünglich sehen. von Signale digitale digitale Koaxialkabel über beispielsweise Ausbau für Übertragungssystemen wesentlicher für Übertragungssysteme mit der eine Schutz auftretende Blitzschlag ver- In DE-OS der die für 29 697 37 Übertragung die Übertragung ist. geeignet stufe dieser wendig, lich wird müssen. werden Eine betrachteten weitere ist Kollektorstrom in für geschwindigkeit erzeugten auf, so Impulse und damit Der vorliegenden die Flankensteilheit und wenig der erzeugten wird erster gesehen dessen sind, über der Ausgänge daß ein die eines ein über Aufbau niederohmiges den 1a darge- der Fig. erheblich 1a Dach- eingangs abgelei- aufweisen können. die erwähnten Art zu und aufwendigem geringer zu- Aufgabe Begrenzerwirkung wenig der Flanken also bei Die Ausschaltflanke Größe Abgleich Dachschräge aufweist. dadurch Aufgabe gelöst, Differenzverstärker induktive Belastung Differenzverstärkers zweiten RC-Glied daß vor- aufweist Gleichstromkoppelglieder des in abnimmt. diesen liegt relativ zweiten Ausgang Fig. daß und aus der eine daß Endstufentransistoren eine emittergekoppelter ist, Eingängen damit die Aufbau Anstiegs- Rechteckimpuls Erfindungsgemäß beim kann. In sich, ausreichende aufwendigem vorgesehen die Erfindung bei zusätz- wenn Rechteck- Einschalt- auch in Kollektorstrom Sendestufe eine entwickeln, ein daß not- Abgleich eingangsseitigen unterschiedliche Impulse grunde, den und Sende- dadurch, der der zeigt weisen Impulse schräge teten sich eines Es dargestellt. sprung der Schwierigkeit auftreten einem von Abhängigkeit Signale Überspannungen Frequenzbereichen Hochstromeffekt insbesondere schwierig, ergibt stellte der aufwendiger gegen Sendestufen derartiger bei ist besonders Schutzschaltungen die Begrenzerwirkung erreichen, relativ ein, jedoch erwähnten digitaler mehrstufiger zu den beschrieben, Um a u s r e i c h e n d e Flankensteilheit eine Sendestufe mit Signalen von Schrittgeschwindigkeiten für bereits wurde mit und den verbunden Differenzverstärkers mit dem Innenleiter eines sowie Fernspeisedrossel mit bevorzugte .Sendestufe das eines mit der Basisanschluß des dem ersten zweiten ersten ersten daß und Transistors stromkoppelglied über ersten anschluß eines dritten Transistors Anschluß eines dritten Widerstandes andere Anschluß des dritten verbunden toranschluß Transistors Widerstand zweites mit zweiten erstes sistors und mit dem einen standes verbunden fünften Widerstandes verbunden ist, vierten daß mit die der mit der der und mit der dem daß über eines einen daß ist, mit der der Kollek- einen vierten über ein zweiten zweiten vierten eines andere einem Basis- dem verbunden ist, des und mit Tran- fünften Anschluß Widerdes Betriebsspannungsquelle Emitteranschlüsse Transistors Widerstand ist, daß ist, daß Anschluß mit Gleich- Zenerdiode parallelgeschalteten Basisanschluß bunden ein des einem aus Kollektor einer dem sechsten der aus einem Betriebs- Induktivität Gleichstromkoppelglied und und einen negative außerdem mit des für über und Kondensator und und ver- ersten Bezugspotential Zenerdiode ist, Signal Widerstandes Betriebsspannungsquelle des des Kondensator ersten parallelgeschalteten der verbunden Kollektoranschluß daß ist, einer Basis- digitale ersten weiterhin aus der Reihenschaltung einer verbunden Bezugspotential der eine Eingang npn-Transistors Quelle einer über Widerstand inverse miteinander sind, Transistors zweiten ersten mit einem Signale zweiten Transistors verbunden spannung mit Emitteranschlüsse die Widerstand Schutzdioden npn-Transistors eines daß ist, digitale das einer erfindungsgemäßen dadurch, .daß für Eingang mit ist. der verstärkende daß bunden sich ergibt zu anschluß Variante und über außerdem verbunden Bezugspotential Eine für Koaxialkabels nachgeschalteten miteinander des und dritten über einen Betriebsspannungsquelle Kollektoranschluß des vierten verTran- mit sistors Kollektoranschluß Sperrichtung Induktivität mit mit verbunden Anschluß deren ist, tial angeschlossen Eine im te Kondensator einen erfindungsgemäßen tial verbunden im gepolte eine siebente und vierten Transistors über Sperrichtung vierten gepolte Transistors vorteilhaft stufe die ternärer Weiterbildung mäßig, bei der der die dritte schlossene leitung einfache halben Signale Diode mit ersetzt Laufzeit Bitdauer im achte, dem mit diese deren der der entspricht. normalen zur Für eine Länge Signale Betrieb Basisanschluß des Sende- Erzeugung diesen in eingangsseitig pseudo- Fall ist Sendestufe AMI-codierter durch des erfindungsgemäßen gewählt der die Signale und kurzgeStich- verbundene so eine zweck- vorliegen am E n d e Bezugspotential ist, Sperrich- ist. Differenz-Binärcode Induktivität und der Erzeugung im in dritten Basisanschluß des erfindungsgemäßen zur Eingangssignale Betrieb des Emitteranschluß einzurichten. Signale Bezugspoten- der eine Möglichkeit, Sperrich- dem daß bei in mit ergibt dritten mit verbunden Besonders ist Betrieb normalen Diode Transistors des Emitteranschluß der im dritten in normalen daß ist, verbesser- Sendestufe Kollektoranschluß eine über Bezugspoten- Überspannungsschutz Dioden-Reihenschaltung Transistors tung der daß gepolte parallelge- ist. der tung über außerdem an Weiterbildung über der Induktivität den Transistors daß dritten auf dadurch, zweite Ausgangsanschluß Anschluß anderer in dem mit einer eine ist, dazu Hinblick sich über Transistors einen eine Betriebsspan- verbunden und der über der außerdem dritten des dritten dem und Widerstand siebenten schalteten ist mit Bezugspotential Kollektoranschluß und Schutzdiode verbunden daß ist, Transistors dritten des gepolte nungsquelle einen verbunden Bezugspotential daß ist, Stichleitung anliegenden die einer binären soll Die'Erfindung näher erläutert Fig. 1a, b im die der der Zeichnung Verläufe idealisierte 2 Fig. In werden. eines anhand folgenden zeigen Kollektorstromes des und Endstufentransistors der Schaltung Zeichnung Sende- erfindungsgemäßen stufe. Wie bereits einleitend Kollektorstrom eines der sich dem der Ansteuerung unter ist terhin in die stellt, stellten des ein einer Impulsen In ist für 1b Fig. einen in der der diesem die Die Eingang E für mit Basisanschluß verbunden digitale ist, zu und Signal, npn-Transistors beider Transistoren ersten Widerstand Impuls, Die Abfallflanke großen mit sind mit 2 enthaltenen Fig. außerdem sind die pseudoternären der aus Impulse Rechteckform des sind. nach eines Kollektorstromes der nach der Eingang dem einen der Signal, T1 npn-Transistors E für das Basisanschluß ist. enthält digitale Die miteinander einer 2 Fig. ersten verbunden R1 sich - - an unterschiedlich verstärkende einen der T2 der des erzeugten Sendestufenschaltung dem wird. in Verlauf symmetrisch das erzeugt darge- aus. entsprechend Kollektorstromes negativer dargestellt, Kollektorstrom dargestellt, sich Schaltung Endstufentransistor in ein und Anstiegs- pseudoternären der und Signal, wirken Stromimpulses darge- darüber Stichleitung positiver der in dem aus bei Wei- ergibt. Ausgangsspannung sofern pseudoternäres Unterschiede die der' dargestellt, Rechteckimpuls 1a Fig. 1a Fig. Hochstromeffektes eines einem mittels Weise ein Einfluß ergibt, Impuls bekannter also sich der in Endstufentransistors mit der ist erwähnt, Quelle inverse eines zweiten Emitteranschlüsse und für über eine einen negative -Ub 'Betriebsspannung ein gangsseitig Gegentakt Kollektoranschluß des Reihenschaltung eines eine bunden. Die Widerstand Höhenanhebung der renzverstärker schalteten sistors des R4 mit dem Die nung der spannung Der außerdem über Basisanschluß schlüsse einen sind mit des der R5 und Gleich- C2 T4 zwischen der T2 D2 mit mit dem verbunden. die gleich- Kollektorspanund der T4 T3, Transistors Basis- her. T3 ist Widerstand R3 mit der verbunden, an die auch Transistors angeschlossen über weiteres Fällen des TranWiderstand vierten beiden -Ub aus Kollektoranschluß Transistors T1, vierten einen Betriebsspannungsquelle T4 ist. über Die EmitteranT4 T3, Widerstand verbunden, der einen Transistors sechsten -Ub i s t Gleichstrom- dritten Kondensator dritten und Diffe- ein Zenerdiode zweiten dritten dritten miteinander der ist ein vierten Widerstand des eines eine parallelge- gebildetes über vierten des dazu und Betriebsspannungsquelle fünften C1 Endstufentransistoren Basisanschluß für Weiterhin T.1 ü b e r einen in ver- Kompen- und sorgt. einem Vorstufentransistoren der wird über Anpassung als und vergleichsweise T2 stellen spannungsmäßige und zweiten eines Zenerdioden den Transistors einer aus parallelgeschaltetem Basisanschluß wirkt über R2 emittergekoppelten Analog Bezugspotential stromkoppelglied L1 Basisanschluß Transistors ist Bezugspotential Signale D1 T1 Widerstandes bedämpft Widerstand verbunden. zweiten mit ersten des ersten T3 R2 ersten vom Zenerdiode koppelglied mit durch verstärkten Kollektor ersten L1 die niederohmigen einer ein- emitterge- Transistors zweiten Induktivität erste sationsinduktivität, der sich ergibt angesteuerter ersten Induktivität ersten einer Damit Differenzverstärker. koppelter Der im verbunden. so R6 daß auch Endstufentransistoren die Differenzverstärker bilden. vierten T4 Transistors während verbunden, Transistors Sperrichtung im den normalen L2 tivität der einer dritten Betrieb in mit der Betriebs- Reihenschaltung drei aus Schutzdio- gepolte über dient zur Ableitung eine weiterhin ein RC-Glied, Kollektoranschluß zweite Induk- mit Bezugs- der aus Widerstandes siebenten ohmigen Kondensators des der besteht C3 und Innenleiter des Induktivität von mit außerdem dritten dem Innen- verbunden ist Signalen mit Koaxialkabels KK w e i t e r h i n in Fernspeisedrossel L3 Form einer dem nieder- eines mit dient verbunden relativ und R7 binären Sendestufe T3 Koaxialkabels angeschlossenen Übertragung Seite eines Parallelschaltung die Überspannungen Transistors dritten Hoch- die KK z u r einer an wie Überspannungen, von dieser das des ebenso Kabelstrecke angeschlossenen Verringerung Bei des Hochfrequenzdrossel Zur leiter eine parallel gelangen. ist, D6 Sperrichtung Diodenreihenschaltung frequenzdrossel von Bezugspotential normalen im dazu Form in mit des verbunden. potential Die in und D5 direkt über Betrieb D4, D3, Kollektoranschluß Schutzdiode -Ub, emittergekoppelten Kollektoranschluß eine gepolte spannungsquelle Der ist der über T3 einen ist. dem dritte eine ver- bunden. Bei der aus im von AMI-codierten Differenz-Binärcode ist die gnalen Weise Erzeugung durch vorliegenden KL Stichleitung kurzgeschlossen und während anderen Seite und andere auf der Bezugspotential Koaxialkabels ist dabei so in Fernspeisedrossel eine mit der verbunden gewählt, Leitungssignalen an daß die der eine mit Die sich dem Länge einfache bekannter die ersetzt, Bezugspotential ist. Eingangssiam E n d e verbunden Anschluß ist, mit Innenleiter der des Stichleitung Laufzeit der in Impulse der der binären eines Eingangsimpulse Spannungssprungs führt Stichleitung dauer einem zu ersten Polarität dient signale leiter ist die nahmen durch Stichleitung die sehr tung Schutz ergibt Kondensator und Bei C3 verwendeten Überspannungen siebenten Außerdem da werden. abgeleitet das gegen dem aus diese Stichlei- Widerstand dritten R7 des dritten Sperrichtung Emitter und D8 schaltet. in Hochfrequenztransistoren belastbare Ausführungsbeispiel Diode durch insbesondere Sperrspannungen in Innen- beste- RC-Glied. den Basis sich dem vom Endstufentransistoren der Überspannungen Fern- der Schutzmaß- niederohmige Masse Ausgangs- als Überspannungen, sehr nach der ableitet. eine Bit- umgekehrte gleichzeitig Masse der dem gegenüber Umformung gleichzeitig kurzzeitig Ein.weiterer hende nach vergleichsweise einer von Fernspeisestrom auftretenden gegenüber Ende Impulsflanke dieser den sie Koaxialkabels des der Stichleitung indem speiseweiche, Abstand ersten Neben die im Impulse, der aufweist. Reflexion Die entspricht. dadurch bzw. Bitdauer am k u r z g e s c h l o s s e n e n zweiten Impulse halben einer Stichleitung Basis sind die deshalb vierten Sperrichtung sehr T3 eine Transistors gepolte geringen Emitter siebente und bei Im gefährdet. zwischen Schutzdiode gepolte mit Emitterdioden Transistors des nur sind und Diode D7 zwischen. T4 Schutzdiode eine achte einge- Sendestufe für digitale schwindigkeit mit einer angesteuerten Verstärkeranordnung, 1. k e g n e z n der dessen (T3, stärkers drossel 2. k für n das anschluß (T2) ersten (-Ub) der des einen für einer bunden (T1) aus daß ist, weiterhin einer aus geschalteten der über ersten einem einen eines verbunden digitale npn-Transistors (T1, (L1) erstes einer verbunden Quelle daß sind, eine Widerstand (R2) und Bezugspotential ersten ver- Transistors Gleichstromkoppelglied (D1) und (C1) Transistors dritten mit miteinander über mit des T2) des Transistors zweiten Kondensator dritten Basis- der inverse (R1) e- (E) Eingang zweiten ersten Zenerdiode ersten g Emitteranschlüsse Kollektor ein c h (T1) das Transistors des anschluß eines Anschluß einem für ist. d u r a Signal eines Induktivität ersten Schutzdioden Betriebsspannung Kollektoranschluß Reihenschaltung d Widerstand ersten nachge- verbunden mit (E) die d e s Ausgang Fernspeise- npn-Transistors zweiten negative einer digitale daß ist, Differenzver- eines über 1, daß Basisanschluß und über mit außerdem Eingang C1; niederohmiges und t, e ersten verbunden (D1, ein Innenleiter Anspruch n dem mit der Signal und eines daß ist, dem verstärkende zu und über Bezugspotential i c h aufweist ein mit e vorgesehen daß D5) z (L1) emitter- sind, sowie nach T2) zweiten KL) Sendestufe n eines (L3, D4, e mit Koaxialkabels schalteten erster (T1, h c Gleichstromkoppelglieder verbunden R7) (C3, Gegentakt d u r a ein Belastung Eingängen T4) d daß t, Differenzverstärkers RC-Glied (D3, über den mit zweiten e eine induktive Ausgänge C2) D2, n Schrittge- im eingangsseitig Differenzverstärker gekoppelter ist, i c h e hoher Signale einem mit (T3) Widerstandes parallel- dem und Basismit (R3) dem ver- bunden ist, standes mit ist, daß (T2) über tial und glied daß der der Betriebsspannungsquelle der vierten außerdem einer Basisanschluß einen bunden standes (R5) bunden des daß vierten einen (T3) über Schutzdiode (D6) mit tät ist (L2) und mit über einen siebenten e des k in n z e Betrieb des in eine verbunden (R7) und (T3) (C3) daß (T3) über gepolte der gepolte dritten dem einer anderer ist. d 2, a d u r Kollektoranschluß eine in normalen Dioden-Reihenschaltung verbunden ist, Transistors dazu mit deren ist, 1 oder t, der außerdem einen angeschlossen Patentanspruch e daß Anschluß einen verbunden (-Ub) Induktivi- Transistors mit (L3) des gepolte ist, dem Sperrichtung ver- dritten zweite und Sperrichtung Basisanschluß des Kondensator Transistors dritten Kollektoranschluß dritten n über und Betriebsspannungsquelle dritten i c h Bezugspotential schluß dem n dritten Betrieb mit e nach und Betriebsspannungs- Sperrichtung Widerstand (A) dritten Bezugspotential über ver- (-Ub)-ver- mit in mit Wider- fünften (T4) Bezugspotential Sendestufe 3. g an der dem (R5) der eine des Induktivität Anschluß und daß der parallelgeschalteten dritten (T4) miteinander T4) Bezugspotential Ausgangsanschluß mit sind, außerdem Kollektoranschluß einem (C2) des Kollektoranschluß Transistors verbunden Bezugspoten- und des Emitteranschlüsse der mit Gleichstromkoppel- Anschluß Widerstand mit daß Transistors Widerstandes fünften Transistors ist, (R4) verbunden Betriebsspannungsquelle verbunden vierten zweiten Kondensator Transistors-(T3, (-Ub) bunden der (-Ub) Transistors andere die sechsten quelle des mit daß ist, eines Wider- dritten Zenerdiode (D2) vierten der des zweites zweiten Anschluß ist, ein zweiten eines des Widerstand über parallelgeschalteten dem Anschluß Kollektoranschluß einen aus andere über daß der eine siebente Transistors Emitteran- im normalen Diode (T3) (D7) und mit daß c h Emitteranschluß der eine Diode g mit (D8) (T4) 4. im achte, e k e n n vierten Transistors normalen Betrieb in dem verbunden Sendestufe des nach z Binärcode vorliegen potential Länge Signale so die n e daß t, zur die dritte verbundene Stichleitung ersetzt eingangsseitig daß Stichleitung anliegenden die einfache einer binären c h AMI- Differenz- Induktivität und ist, d u r a Erzeugung im Eingangssignale und d 1-3, kurzgeschlossene der gepolte T r a n s i s t o r s vierten am E n d e gewählt in des Patentanspruch i c h e Signale eine Sperrichtung über ist. codierter durch Basisanschluß (T4) mit (L3) Bezugs- ist, deren Laufzeit halben Signale Bitdauer der der entspricht.
