3.5. Генераторное оборудование

Принцип построения генераторного оборудования. Генератор­ное оборудование ЦСП вырабатывает определенный набор им­пульсных последовательностей, используемых для управления ра­ботой функциональных узлов аппаратуры, синхронизации соот­ветствующих узлов оконечных и промежуточных станций, а также определяющих порядок и скорость обработки сигналов в трактах передачи и приема. Структура построения ГО во многом зависит от принципов формирования группового ИКМ сигнала и места конкретной системы в типовой иерархии ЦСП.

Рассмотрим построение ГО первичной ЦСП. Структура управ­ляющих сигналов, вырабатываемых ГО, определяется структурой цикла и сверхцикла передачи. Принцип формирования цикла и сверхцикла рассмотрен в § 3.1, где определяется тактовая частота первичного цифрового потока (ПЦП) /_т = 2048 кГц. Так как каж­дый символ цифрового потока занимает половину тактового интер­вала, то нужна последовательность импульсов с частотой следо­вания /_т и скважностью q = 2. Все остальные управляющие им­пульсные последовательности могут быть сформированы путем деления тактовой частоты.

Рис. 3.16. Структурная схема ГО первичной ЦСП

На рис. 3.16 представлены структурная схема ГО первичной ЦСП. На выходе задающего генератора ЗГ формируется гармо­нический высокостабильный сигнал с частотой, обычно равной или кратной /_т, формирователь тактовой последовательности ФТП вырабатывает основную импульсную последовательность с часто­той следования /_т. Импульсы тактовой последовательности исполь­зуются при выполнении операций кодирования и декодирования, формировании и обработке линейного сигнала.

Распределитель разрядный РР формирует m импульсных по­следовательностей (Р\, Р₂, Р_т). Число разрядных импульсов, формирующих РР, равно числу разрядов в кодовой комбинации. При т = 8 частота следования /_р = f_т/«г = 256 кГц. Эти импульсные последовательности используются для правильного определения каждого разряда комбинации, при выполнении операций кодиро­вания и декодирования, при формировании группового цифрового сигнала, когда необходимо выделить временные интервалы для передачи соответствующих позиций синхросигнала, СУВ, служеб­ных сигналов.

Распределитель канальный РК формирует управляющие ка­нальные импульсные последовательности КИ₀, КИ_Ь КИ_П, где п — число канальных интервалов в цикле. Частота следования КИ равна частоте дискретизации и при 32 канальных интервалах /к = ^р/п = 8 кГц. Если эти импульсы используются для фиксации канальных интервалов в групповом ИКМ сигнале, то их длитель­ность должна равняться длительности канального интервала. При использовании этих импульсов для управления ключевыми уст­ройствами, формирующими АИМ сигнал на передаче, и распре­деления группового АИМ сигнала по каналам на приеме их дли­тельность должна быть меньше.

Распределитель цикловой РЦ служит для формирования ци­кловых импульсных последовательностей Ц₀, Ць Ц«, где s — число циклов в сверхцикле. Частота следования одноименных цикловых импульсов при 5=16 равна /_u = f_K/s=8-10³/16=500 Гц.

С целью обеспечения синхронной и синфазной работы пере­дающей и приемной станции в ГО приемной станции вместо ЗГ используется выделитель тактовой частоты системы устройств тактовой синхронизации. Методы выделения тактовой частоты рассмотрены в § 3.6

Рис. 3.17. Временные диаграммы формирования импульсных последовательнос­тей на выходах ГО

.

Для подстройки генераторного оборудования по циклам н сверхциклам используются сигналы «Установка по циклу», «Уста­новка по сверхциклу». Это дает возможность подстраивать ГО одной станции в режим цикловой и сверхцикловой синхронизации с ГО другой станции. По сигналу «Установка по циклу» разряд­

Рис. 3.18. Функциональная схема ЗГ на основе логических инверто­ров

ный распределитель начинает работать с первого разряда, а рас­пределитель канальный с первого КИ. По сигналу «Установка по сверхциклу» распределитель цикловый начинает работать с пер­вого цикла.

Временные диаграммы на рис. 3.17 поясняют формирование импульсных последовательностей на выходах РР, РК, РЦ. В дан­ном случае код 8-разрядный, канальных интервалов в цикле — п, циклов в сверхцикле — S.

На вход РР поступают тактовые импульсы с частотой /_т. Рас­пределитель формирует восемь разрядных импульсов Pi...Ps, где каждый разрядный импульс сдвинут относительно следующего на тактовый интервал. Интервал следования одноименных разряд­ных импульсов 7_Р=8Т_Т. На рис. 3.17, а показано положение им­пульсных последовательностей Pi...Ps относительно тактовых. Из любой последовательности Р„, (например, Pi) можно сформули­ровать управляющие последовательности КИ₀, КИ_Ь КИ₂, опре­деляющие границы канальных интервалов и их временное поло­жение. Расположение КИ относительно Pj...Pe и /_т также видно из рис. 3.17, а.

На рис. 3.17, б показано расположение импульсов управляю­щих последовательностей Ц₀, Ць Ц₈ относительно последова­тельностей КИ₀, КИп, а на рис. 3.17, в — взаимное расположе­ние Ц₀, Ц_ь Ц₈.

Задающие генераторы. К задающим генераторам цифровых систем передачи не предъявляется таких высоких требований по стабильности частоты, формы выходного сигнала, как к ЗГ ана­логовых систем передачи. В то же время они должны иметь воз­можность перестраивать частоту в определенных пределах. Вы­полнение противоречивых требований обеспечения стабильности частоты ЗГ (в режиме автогенератора) и реализации определен­ной полосы перестройки учитывается при выборе соответствующей схемы ЗГ. В соответствии с рекомендациями МККТТ относитель­ная нестабильность частоты ЗГ должна быть не хуже Ю^-5, поэто­му в ЗГ используется кварцевая стабилизация частоты.

В низкоскоростных ЦСП с целью упрощения схемы ЗГ не при­меняют перестраиваемых автогенераторов. В таких случаях схема ЗГ легко реализуется на основе логических инверторов (рис. 3.18). Резистор R обеспечивает перевод элементов DDi, DD₂ в активный

3 Зак. 597 65

Рис. 3.19. Функциональная схема ЗГ с фазовой автоподстройкой частоты ная

Рис. 3.20. Упрощенная принципиаль- хема ЗГ на транзисторах

режим. Формирователь тактовых последовательностей обеспечи­вает формирование прямоугольных импульсов с частотой следо­вания, равной тактовой. Конденсатор С, включенный последова­тельно с кварцем, обеспечивает подстройку частоты. При внешней синхронизации ГО тактовая последовательность от внешнего ис­точника поступает в схему ГО через переключатель S, при этом собственный ЗГ отключается.

Учитывая то, что ЗГ должен работать в режимах как автоге­нерации, так и внешнего управления частотой, в схеме преду­сматривается возможность переключения режимов. На рис. 3.19 представлена такая структурная схема ЗГ, состоящая из автоге­нератора с кварцевым резонатором и схемы фазовой автопод­стройки частоты ФАПЧ, куда входят: фазовый детектор ФД, фильтр низкой частоты ФНЧ, усилитель постоянного тока УПТ, формирующий ток управления частотой ЗГ. В режиме автогене-рации устанавливаются перемычки 1—2, 4—6. В режиме внешней подстройки частоты устанавливаются перемычки 2—3, 4—6, 7 8; тогда в работу включается схема ФАПЧ, которая сравнивает фазы внешней частоты синхронизации и собственную частоту ЗГ. Если имеется расхождение фаз этих частот, то вырабатывается соответствующий управляющий сигнал и частота ЗГ подстраива­ется под частоту синхронизации. Более подробно работа ФАПЧ будет рассмотрена в § 3.6. В режиме использования внешнего генератора устанавливается перемычка 5—6.

При построении перестраиваемых ЗГ на интегральных схемах для обеспечения управления частотой ЗГ требуется сложная схе­ма подстройки. Поэтому ЗГ первичных ЦСП и более высоких порядков строят в основном на дискретных элементах. Рассмот­рим типичный пример реализации ЗГ на дискретных элементах. Упрощенная принципиальная схема такого ЗГ представлена на рис. 3.20. Это двухкаскадный усилитель с положительной обрат­ной связью. Режим по постоянному току первого каскада обеспе­чивается резисторами R_b R₂, R₃, второго — резисторами R₆...R₉. В цепи прямой связи между каскадами включен кварцевый резо­натор Q и подстроечный элемент — варикап VD_b Положительная обратная связь осуществляется через контур L₂, С₃, R₅. Резонанс­ные свойства первого каскада обеспечиваются Li С₂. Амплитуда переменного напряжения, приложенного к базе VT₂, ограничива­ется диодным ограничителем VD₂, VD₃. Этим обеспечивается ста­билизация амплитуды выходного сигнала ЗГ. Смещающее напря­жение £см, приложенное к варикапу, может изменяться потенцио­метром R₄ или регулироваться напряжением с ФАПЧ при работе в режиме внешней синхронизации ЗГ.

Распределители генераторного оборудования. Распределители генераторного оборудования ЦСП предназначены для формиро­вания определенного числа импульсных последовательностей с одинаковыми частотой следования и длительностью импульсов, причем импульсы разных последовательностей должны быть сдви­нуты друг относительно друга на определенный интервал вре­мени.

Один из способов построения распределителя, обеспечиваю­щего вместе с распределением импульсов по разным выходам и деление частоты следования импульсов, — это каскадное включе­ние двоичного счетчика и дешифратора. На рис. 3.21, а представ­лен простой пример такого построения распределителя на четыре разряда. Двухразрядный счетчик собран на D триггерах, деши-фратов с четырьмя выходами собран на схемах И. Временные диаграммы работы распределителя показаны на рис. 3.21, б.

Перед запуском распределителя сигналом «Уст. 0» оба тригге­ра Тг, и Тг₂ устанавливаются в состояние Q = 0, Q=l. Первый

Рис. 3.21. Принципиальные схемы распределителя на четыре разряда выполнен­ного на основе двоичного счетчика и дешифратора (а), и временные диаграммы 1.го рэооты (о)

Рис. 3.22. Принципиальная схема распределителя на четыре разряда, выполнен­ного на основе однотактного регистра сдвига с обратной связью (а), и времен­ные диаграммы его работы (б)

тактовый импульс изменит состояние триггеров, второй — вернет TYi в исходное состояние и т. д.

Подключив соответствующие выходы триггеров к схемам, мож­но получить на выходах последовательность четырех импульсов одинаковой длительности, сдвинутых относительно друг друга на определенный интервал времени и следующих с одинаковой часто­той. Частота следования импульсов на каждом выходе определя­ется частотой следования входных импульсов и коэффициентом деления счетчика. При числе триггеров в счетчике п и входной частоте следования f_BX частота следования выходных импульсов

/вых = fex/2".

Распределители могут быть выполнены на основе однотактно­го регистра сдвига с обратной связью. Схема такого распредели­теля на четыре разряда показана на рис. 3.22, а, а временные диаграммы его работы — на рис. 3.22, б. Распределитель собран на четырех триггерах Tri...Tr₄, с прямых выходов которых и сни­маются импульсные последовательности. В цепи обратной связи находится инвертор. Первоначально импульсом на входе R уста­навливаются в состояние 0 выходы, всех триггеров, а на выходе инвертора будет 1, которая подается на вход D триггера Тг_ь При поступлении импульса на вход С эта 1 появится на выходе Тг_ь а на выходе инвертора теперь будет 0. При поступлении следую­щих импульсов на вход С первый триггер вернется в исходное положение, а появится импульс на Вых. 2, потом Вых 3 и т. д. При появлении импульса на Вых. 4 на выходе инвертора опять будет 1, и цикл повторится. Если необходимо получить импульс более короткой длительности, как это показано на Вых. 4, то мож­но использовать схему И. Тогда длительность импульса на выходе схемы И будет равна длительности тактового импульса. Возмож­ность установления начала цикла отсчета подачей импульса на входы R позволяет подстраивать ГО при нарушении цикловой синхронизации.