FIBRE-OPTIC BUS SYSTEM

Abstract: 1. Fibre-optic bus system in which the information signal to be transmitted is converted by means of an electro-optical transmitter into a light signal and the latter is coupled into an optical waveguide and in which the light signal transmitted via optical waveguides is converted by an opto-electric receiver into a useful electric signal and from this the information signal is recovered, particularly for multi-processor arrangements with a local optical bus with star coupler, with a transmitter, the light power of which, which is coupled into the optical waveguide and depends on the information signal, can be changed in digital steps, with a receiver constructed from direct-current-coupled amplifiers without gain control which exhibits an input stage (V) for generating the useful signal, a first comparator stage (15) for generating the information signal from the useful signal and a second comparator stage, not drawn, which is supplied with a reference voltage which can be changed in digital steps and which samples the level of the useful signal and emits a collision signal if the useful signal exceeds the reference voltage, a sampling stage (A) being provided between the input stage (V) and the comparator stages (K) which generates from the useful signal the reference signal for a mid-level sampling of the useful signal for the first comparator stage, characterized in that two rectifier arrangements (7/9, 8/10) are provided in the sampling stage (A), one of these rectifier arrangements (7/9) rectifying positive levels and the other one of these rectifier arrangements (8/10) rectifying negative levels of the input signal, that each of these rectifier arrangements (7/9, 8/10) is in each case connected to an associated charging capacitor (11 and 12, respectively), that in each case one of the coatings of the charging capacitors (11, 12) is permanently connected to a reference potential (B), preferably earth, of the input signal, that the other coatings in each case are connected to one another via an impedance (13/14) and that a comparator arrangement (K) is connected to a branch of the impedance (13/14), on the one hand, and to a signal input (E') of the sampling stage (A) on the other hand, so that the comparator arrangement (K) can compare the input signal with a reference potential derived from the impedance (13/14).

Description: Bussystem mit Lichtwellenleitern (Zusatz zu Patentanmeldung P 32 24 425.8) Die Erfindung bezieht sich auf ein Bussystem mit Licht wellenleitern, bei dem das zu übertragende Informationssignal durch einen elektrooptischen Sender in ein Lichtsignal umgewandelt und dieses in einen Lichtwellenleiter eingekoppelt wird und bei dem das über den Lichtwellenleiter übertragene Lichtsignal durch einen optoelektrischen Empfänger in ein elektrisches Nutzsignal umgewandelt und aus diesem das Informationssignal wiedergewonnen wird, insbesondere für Mehrrechnersysteme mit lokalem optischen Bus mit Sternkoppler nach Patentanmeldung P 32 24 425.8 = VPA 82 P 1507 DE. In lokalen Netzen mit Mehrrechneranordnung sind geeignete Übertragungsstrecken für die Kommunikation der Rechner untereinander erforderlich. Grundsätzlich können die Rechner als Stern, als Ring oder über einen Bus zusammengeschaltet werden. Bei einem Bussystem werden an die Übertragungsstrecke, nämlich -den Bus, umfangreiche Anforderungen gestellt: Z.B. muss die Übertragung der Information mit hoher Geschwindigkeit und grosser Sicherheit erfolgen; die Taktrückgewinnung auf der Empfängerseite erfordert eine entsprechende Codierung der Informationen; es muss eine Kollisionserkennung vorgesehen werden, die anspricht, wenn gleichzeitig mehrere Rechner zu senden beginnen. Es ist bekannt, Mehrrechnersysteme aufzubauen, bei dem für den Bus ein Lichtwellenleiter verwendet wird (z. B. Siemens Forschung- und Entwicklungsberichte Band 9, 1980, Nr. 1, S. 33 - 37; IEEE Transactions on Communications, Vol. Com.-26, Nr. 7, July 1978, 983-990). Bei diesen Mehrrechneranordnungen mit Lichtwellenleiterbus werden die Informationssignale mit Hilfe eines elektrooptischen Senders in Lichtsignale umgewandelt, die vom Sender in den Lichtwellenleiter eingekoppelt werden. Über den Lichtwellenleiter werden diese Signale z. B. mit Hilfe eines Sternkopplers zu den am Bus angeschlossenen Rechnern übertragen. Dort kann ein optoelektrischer Empfänger die Lichtsignale wiederum in elektrische Informationssignale umwandeln, die dann im Rechner auf übliche Weise bearbeitet werden. Bisher werden für derartige optoelektrische Empfänger wechselstromgekoppelte, geregelte Verstärker eingesetzt. Die bei derartigen Verstärkern vorhandenen Regelzeitkonstanten sind jedoch beim Busbetrieb hinderlich, da zwischen jeder übertragenen Information auf dem Bus der Pegel Null herrscht. Für die Taktrückgewinnung auf der Empfängerseite werden spezielle Codierungen angewandt, z. B. Manchester-Code, der einen Bandbreitenverlust bedeutet,oder es wird mit Scramblern und PLL-Schaltungen gearbeitet, die einen erheblichen Aufwand verursachen. Die Kollisionserkennung wird schliesslich durch Informationsvergleich durchgeführt. Dadurch können aber nur die an der Kollision beteiligten Rechner die Kollision erkennen. Die der Patentanmeldung P 32 24 425.8, auf die sich die vorliegende Zusatzerfindung bezieht, zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Bussystem mit einem Lichtwellenleiter, einem elektrooptischen Sender und einem optoelektrischen Empfänger anzugeben, das so ausgeführt ist, dass die besonderen Vorteile des Lichtwellenleiters mit einer Gleichstromübertragungsstrecke im Empfänger miteinander verbunden werden. Diese Aufgabe wird durch ein Bussystem nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs der Patentanmeldung P 32 2h 425.8 gelöst, das durch die im kennzeichnenden Teil dieses Hauptanspruchs angegebenen Merkmale charakterisiert ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der in der Patentanmeldung P 32 24 425.8 offenbarten Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für ein Bussystem der eingangs genannten Art zu schaffen, die über das Bus system übertragene Nutzsignale in einem vorbestimmten Eingangssignalspannungsbereich abtasten kann, wobei die Amplitude und Potential lage der Nutzsignale beliebig variiert sein können. Diese Schaltungsanordnung soll darüberhinaus aufgabengemäss einen einfachen, wenige Bauteile umfassenden und daher zuverlässig arbeitenden Aufbau haben. Die der Zusatzerfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung für ein Bussystem nach Anspruch 1 der Patentanmeldung P 32 24 425.8 gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in der Abtaststufe zwei Gleichrichteranordnungen vorgesehen sind, wobei eine dieser Gleichrichteranordnungen positive und die andere dieser Gleichrichteranordnungen negative Pegel des Eingangssignals gleichrichtet, dass jede dieser Gleichrichteranordnungen jeweils mit einem ihr zugeordneten Ladekondensator verbunden ist, dass jeweils einer der Beläge der Ladekondensatoren fest auf ein Bezugspotential, vorzugsweise Erde, des Eingangssignals gelegt ist, dass die jeweils anderen Beläge über eine Impedanz miteinander verbunden sind und dass an die Impedanz einerseits und den Signaleingang der Abtaststufe andererseits eine Komparatoranordnung angeschlossen ist, so dass die Komparatoranordnung das Eingangssignal mit einem von der Impedanz abgeleiteten Bezugspotential vergleichen kann. Vorteilhafte Weiterbildungen der Zusatzerfindung sind durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet. Die Zusatzerfindung wird im folgenden anhand einer Figur im einzelnen erläutert. Die Figur zeigt das Prinzipschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung. In einer Vorstufe V, die mit einem ihrer Stromversorgungsanschlüsse auf einem Vorspannungspotential UV liegt und mit dem anderen ihrer Stromversorgungsanschlüsse auf dem Bezugspotential B, vorzugsweise Erde, liegt, ist eine Reihenschaltung aus einer Fotodiode 1 und einem Widerstand 3 vorgesehen, welche Reihenschaltung durch einen Stabilisierungskondensator 2 überbrückt ist. Der Verbindungspunkt zwischen der Fotodiode 1 und dem Widerstand 3 ist an den nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 4 geführt. Desweiteren sind in der Vorstufe V noch zwei weitere Widerstände 5 und 6 vorgesehen, die in Reihe geschaltet sind, wobei der eine Anschluss des Widerstandes 6 auf dem Bezugspotential B liegt und der eine Anschluss des Widerstandes 5 in die Abtaststufe A und die Komparatorstufe K geführt ist, während ein Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen 5, 6, der die Funktion eines Signaleingangs E für den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 4 hat, ein Eingangssignal an diesen invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 4 legt. Der Verbindungspunkt zwischen der Fotodiode 1 und dem Widerstand 3 stellt sich entsprechend dem optischen Signal, das von der Fotodiode 1 aufgenommen wird, auf ein dieses optische Signal repräsentierendes Potential ein. In der Abtaststufe sind zwei Gleichrichteranordnungen vorgesehen, die in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel jeweils aus der Reihenschaltung eines Differentialverstärkers 7 mit einer Dio de 9 bzw. 8 mit einer Diode 10 bestehen. Wie bereits erläutert, ist der eine Anschluss des Widerstandes 5 der Vorstufe V, der auch an den Ausgang des Operationsverstärkers 4 der Vorstufe V angeschlossen ist, an die Abtaststufe geführt, was im vorliegenden Fall bedeutet, dass dieser Widerstandsanschluss jeweils an den nichtinvertierenden Signaleingang des ersten Differentialverstärkers 7 und an den nichtinvertierenden Eingang des Differentialverstärkers 8 geführt ist. Der Ausgang des ersten Differentialverstärkers 7 der Abtaststufe A ist an die Anode der Diode 9 geführt, deren Kathode zum einen mit dem invertierenden Signaleingang des ersten Differentialverstärkers 7 verbunden ist und zum anderen mit einem ersten Anschluss eines Widerstandes 13 und mit einem ersten Belag eines Ladekondensators C11 verbunden ist. Der Signalausgang des zweiten Differentialverstärkers 8 ist an die Kathode der zweiten Diode 10 angeschlossen, deren Anode einerseits mit dem invertierenden Signaleingang dieses Differentialverstärkers 8 und andererseits an einen Anschluss eines weiteren Widerstandes 14 sowie an einen ersten Belag eines zweiten Ladekondensators 12 geführt ist. Die Widerstände 13 und 14 sind in Reihe geschaltet und bilden somit einen Spannungsteiler, dessen Abgriff, nämlich der Verbindungspunkt'.zwischen diesen beiden Widerständen, an den invertierenden Eingang eines weiteren Differentialverstärkers 15 in der Komparatorstufe K angeschlossen ist. Die jeweils zweiten Beläge der Ladekondensatoren 11 und 12 sind auf das Bezugspotential B gelegt. Der Signalausgang des Differentialverstärkers 15 innerhalb der Komparatorstufe K ist mit einer Ausgangsklemme I für das gewonnene Informationssignal verbunden. Nach einer Weiterbildung der Erfindung können die Gleichrichteranordnungen anders wie in dem gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel auch lediglich mittels Dioden re alisiert sein. Die genannten Differentialverstärker 7, 8 sind vorteilhafterweise jeweils als Operationsverstärker realisiert, denen die Dioden 9 bzw. 10 nachgeschaltet sind. Der Spannungsteiler, der aus den Widerständen 13 und 14 gebildet ist, stellt allgemein eine Impedanz dar und kann aus geeigneten Blind- oder Scheinwiderständen bestehen oder wie in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch ohmsche Widerstände realisiert sein. Vorzugsweise ist der Spannungsteiler mit den Widerständen 13, 14 so ausgebildet, dass dessen Teilungsverhältnis 1:1 ist. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Spannungsteiler n Abgriffe hat, wobei jeder dieser n Abgriffe jeweils mit einem individuellen Signaleingang der Kompa ratoranordnung K verbunden ist. Diese Weiterbildungsform ist nicht gezeigt. Vorteilhafterweise ist das Verhältnis zwischen dem Summenwert des Spannungsteilers und dem Reihenschaltungswert der Kondensatoren 11, 12 derart ausgewählt, dass sich eine ideale Nachführ-Zeitkonstante ergibt. 9 Patentansprüche 1 Figur

Claims: Patentansprüche: 1. Bussystem mit Lichtwellenleitern, bei dem das zu übertragende Informationssignal durch einen elektrooptischen Sender in ein Lichtsignal umgewandelt und dieses in einen Lichtwellenleiter eingekoppelt wird und bei dem das über Lichtwellenleiter übertragene Lichtsignal durch einen optoelektrischen Empfänger in ein elektrisches Nutzsignal umgewandelt und aus diesem das Informationssignal wiedergewonnen wird, insbesondere für Mehrrechneranordnungen mit lokalem optischen Bus mit Sternkoppler, wobei durch einen Sender, dessen in den Lichtwellenleiter eingekoppelte, von dem Informationssignal abhängige Lichtleistung in digitalen Schritten änderbar ist, mit einem aus gleichstromgekoppelten Verstärkern ohne Verstärkungsregelung aufgebauten Empfänger, der eine Eingangsstufe zur Erzeugung des Nutzsignals, eine erste Komparatorstufe zur Erzeugung des Informationssignals aus dem Nutzsignal und eine zweite Komaratorstufe aufweist, der eine in digitalen Stufen änderbare Referenzspannung zugeführt wird, die den Pegel des Nutzsignals abtastet und ein Kollisionssignal abgibt, wenn das Nutzsignal die Referenzspannung übersteigt, wobei zwischen der Vorstufe und den Kowparatorstufen eine Abtaststufe vorgesehen ist, die aus dem Nutzsignal das Referenzsignal für eine Mittenabtastung des Nutzsignals für die erste Komparatorstufe erzeugt, nach Patentanmeldung 32 24 425.8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der Abtaststufe (A) zwei Gleichrichteranordnungen (7/9, 8/10) vorgesehen sind, wobei eine dieser Gleichrichteranordnungen (7/9) positive und die andere dieser Gleichrichteranordnungen (8/10) negative Pegel des Eingangssignals gleichrichtet, dass jede dieser Gleichrichteranordnungen (7/9, 8/10) jeweils mit einem ihr zugeordneten Ladekondensator (11 bzw. 12) verbunden ist, dass jeweils einer der Beläge der Ladekondensatoren (11, 12) fest auf ein Bezugspotential (B), vorzugsweise Erde, des Eingangssi gnals gelegt ist, dass die jeweils anderen Beläge über eine Impedanz (13/14) miteinander verbunden sind und dass an die Impedanz (13/14) einerseits und einen Signaleingang (E') der Abtaststufe (A) andererseits eine Komparatoranordnung (K) angeschlossen ist, so dass die Komparatoranordnung (K) das Eingangs signal mit einem von der Impedanz (13/14) abgeleiteten Bezugspotential vergleichen kann. 2. Bussystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Gleichrichteranordnungen mittels Dioden realisiert sind. 3. Bussystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Gleichrichteranordnungen aus Differentialverstärkern (7, 8) mit nachgeordneten Dioden (9, 10) bestehen. 4. Bussystem nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Differentialverstärker (7, 8) jeweils als Operationsverstärker mit nachgeschalteten Dioden realisiert sind. 5. Bussystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Impedanz (13/14) ein Spannungsteiler ist. 6. Bussystem nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Spannungsteiler aus ohm'schen Widerständen (13, 14) besteht. 7. Bussystem nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Spannungsteiler n Abgriffe hat, wobei jeder dieser n Abgriffe jeweils mit einem individuellen Signaleingang der Komparatoranordnung (K) verbunden ist. 8. Bussystem nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Spannungsteiler ein Teilungsverhältnis 1:1 hat. 9. Bussystem nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verhältnis zwischen dem Summenwert des Spannungsteilers und dem Reihenschaltungswert der Kondensatoren (11, 12) derart ausgewählt ist, dass sich eine ideale Nachführ-Zeitkonstante ergibt.

Inventors: THINSCHMIDT, HANS
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1983
Main classification: H04B9
IPC codes: H04B10, H04L25