DE2551414A1 - Netzwerk mit einer transformatorgekoppelten nullastabilen negativen impedanz - Google Patents

Description

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Netzwerk mit einer transformatorgekoppeIten nullaststabilen negativen Impedanz

Die Erfindung bezieht sich auf ein Netzwerk

mit einer transformatorgekoppelten nullaststabilen negativen Impedanz zur riclitungsunabhängigen Dämpfungsverminderung einer Zweidrahtleitung. Ein Netzwerk der obengenannten Art ist bekannt und wird in der Literatur auch als Negistor-Verstärker vom nullaststabilen oder Reihentyp bezeichnet. Da der galvanische ¥eg durch einen derartigen Verstärker" nicht unterbrochen wix-d, kann Gleichstrom in einer oder in beiden Leitungen fliessen für Signalisierungszwecke oder als Mikrophonspeisung in den Teilnehmerleitungen während

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dos Gespräches» Wegen dex· Speisung mx'issen deraj^tige stärker meistens in einer Endstelle angeordnet werden. Da bei Verwendung eines derartigen Netzwerkes in einer Endstelle beim Gesprächsaufbau Kurzschluss an den Eingangsklemmen des Netzwerkes auftritt, kann nur dann eine effektvolle Wirkung erhalten werden, wenn das Netzwerk nicht nur riullaststabil sondern auch kurzschlussstabil ist.

Dazu ist es bekannt, das Netzwerk mit einer

kurzschlussstabilen negativen Impedanz auszubauen, die als negative Querimpedanz mit den Mittenabgriffen der in die jeweiligen Leitungen in Reihe aufgenommenen sekundären

Transforraatorwicklungen gekoppelt ist. Diese bekannte Lösung v/eist den Nachteil auf, dass eine wesentliche Zunahme der Anzahl Bauteile notwendig ist und dass bei NF-Signalisierung (lOOHz) eine zusätzliche Dämpfung des Sigiialxsierungs signals herbeigeführt wird. Ausseirdem treten bei der übertragung von Zählimpulsen hörbare Stöxnangen auf.

Die Erfindung bezweckt nun, ein Netzwerk

der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das die obengenannter Nachteile weitgehend behebt und das trotz einer Einspamng der notwendigen Bauteile eine derartige Einstellung des Netzwerkes ermöglicht, das abhängig vom Kabeltyp und von der Kabellänge eine maximal zulässige Verstärkung unter Beibeha'ltung der völligen Netzwerkstabilität verwirklichbar ist.

Nach der Erfindung weist ein derartiges Netzwerk das? Kennzeichen auf, dass es zugleich eine positive

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Impedanz enthält, deren reeller Wert kleiner ist als'der der genannten negativen Impedanz, dass die Eingangsklemmen des Netzwerkes an Abgi^iffe zweier einander gleicher Sekundärwicklungen des genannten Transformators angeschlossen sind, dessen Primärwicklung mit der negativen Impedanz gekoppelt; ist, dass die genannte positive Impedanz parallel ku den Eingangsklemmen an die an nur einer Seite der genannten Abgriffe liegenden Enden der genannten zwei einander gleichen Sekundärwicklungen angeschlossen ist und dass die Ausgangsklemmen cbs Netzwerkes an die an der anderen Seite der genannten Abgriffe liegenden Enden der genannten zwei einander gleichen Sekundärwicklungen angeschlossen sind.

Bei Anwendung der erfindungsgemässen Mass-

nahmen ist die Querimpedanz nicht negativ sondern positiv, so dass sich ein Impedanzwandler erübrigt. Ausserdem kann diese positive Querirapedanz im Gegensatz zur negativen Querimpedanz der bekannten Lösung einen Kondensator mit einem derart kleinen Wert enthalten, dass NF-Signalisierung (lOOHz) möglich ist ohne dass eine zusätzliche Dämpfung für das Signalisierungssignal herbeigeführt wird.

Ausserdem stellt es sich heraus, dass die bei der übertragung von Zählimpulsen auftretenden Sättigungserscheinungen des Transformators, die zum Auftreten hörbaren Störungen führen,.sich nun nicht mehr dartun.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher be s einrieben.

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In der Figur ist das Netzwerk als Ganzes

durch 1 bezeichnet. Dieses Netzwerk enthält eine Anordnung 2, die eine negative Impedanz bildet, die in Reihe in die Ubertragungsleitungen 3 und h einer· Zweidrahtverbindurig aufgenommen ist. Die Ubertragungsleitungen 3 und k werden durch Fernsprechleitungen gebildet, über die Toninformation übertragen wird und in die die negative Impedanz aufgenommen ist, damit die Dämpfung dieser Leitungen im Tonfrequenzband für die beiden Richtungen in gleichem Masse verringert wird.

Die Anordnung 2 ist dazu mit den beiden

Ubertragungsleitungen 3 und k über einen Transformator gekoppelt, der Signale der Ubertragungsleitungen 3 und k erhält und diese zur Anordnung 2 weiterleitet, was eine Änderung in der charakteristischen Impedanz verursacht, welche Impedanzänderung in die Ubertragungsleitungen zurückgeführt wird. Die Anordnung 2 enthält als wirksames Element einen Impedanzwandler 6 in Forin eines Operationsverstärkers, Derartige durch einen Operationsverstärker gebildete Impedanzwandler sind bekannt. Bei einer vorteilhaften Ausfilhrungsfοrm eines derartigen Verstäx\kers enthält dieser einen einzigen Ausgang, der über einen positiven Rückkopplungskreis an einen nicht invertierenden Eingang und über einen negativen Rückkopplungskreis an einen invertierenden Eingang des Verstärkers angeschlossen ist. Zur Einstellung der positiven Rückkopplung ist in den positiven Rückkopplungskreis eine einstellbare Impedanz Z_? aufgenommen,

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die in der Figur durch 7 bezeichnet ist. Die Dämpfungsverriiigerung, die erreicht wird, wird durch, das Ausmass an negativer Rückkopplung zum invertierenden Eingang des Verstärkers bestimmt. Die negative Impedanz, die zwischen diesem invertierenden Eingang und einem Punkt festen Potentials auftritt, wird über den Transformator 5 i*¹ Reihe in die Übertragungsleitungen 3 und 4 gekoppelt.

Bei dieser Reiheneinkopplung der negativen Impedanz ist diese bekanntlich nullaststabll.

Nach der Erfindung wird ein derarti.ges

Netzwerk mit einer transformatorgekoppelten nullastabileii negativen Impedanz ausserdem kurzschlussstabil, wenn das Netzwerk 1 eine in dez* Figur durch 8 bezeichnete positive Impedanz Z enthält, deren reeller tv'ert kleiner ist als der der genannten negativen Impedanz, wenn die Eingangsklemmen 9 und 10 des Netzwerkes 1 an Abgriffe 11 und 12 zweier untereinander gleicher Sekundärwicklungen 13 und 14 des genannten Transformators angeschlossen sind, dessen Primärwicklung 15 mit der negativen Impedanz gekoppelt ist, wenn die genannte positive Impedanz 8 parallel zu den Eingangsklemmen 9 und 10 an die an einer Seite der genannton Abgriffe 11 und 12 liegenden Enden 16, I7 der genannten untereinander gleichen Sekundärwicklungen 13 und 14 angeschlossen ist, und wenn weiter die Ausgangsklemmen 18 und 19 des Netzwerkes 1 an die an der anderen Seite der genannten Abgriffe 11 und 12 liegenden Enden 20 und 21 der genannten einander gleichen Sekundärwicklxmgen 13 und 14 angeschlossen

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Die Wirkungsweise dieses Netzwerkes ist nun derart, dass ein durch das Übersetzungsverhältnis des Transformators bestimmer Teil der negativen nullaststabilen Impedanz in Reihe mit den Eingangsklemnien 9 und 10 und dem at; die Ausgangsklemmen 18 und 19 angeschlossenen Leitungsabschnitt liegt, während ein anderer ebenfalls durch das genannte Übersetzungsverhältnis bestimmter Teil der negativer nullaststabilen Impedanz in ,Reihe mit der positiven Impedanz Z₁ liegt.

Durch eine richtige Netzwerkwahl für die

Impedanzen Z₁ und Z„ und eine richtige Bemessung von Z₁ gegenüber Z~ kann mit dem erfindungsgemässen Netzwerk gleichzeitig die Verstärkung und die Stabilität eingestellt werden. Beispielsweise kann die Impedanz Z₁, wie die Fig. zeigt, durch die Reihenschaltung aus einem Widerstand R₀ und einem einstellbaren Kondensator C₁ gebildet werden und die Impedanz Z kann durch die Reihenschaltung aus einem Kondensator C_n, einem einstellbaren Widerstand R₁ und einem von einem Kondensator G überbrückten einstellbaren Widerstand R gebildet werden. Mit Hilfe der Einstellung der Kondensatoren C₁ und C_? ist es möglich, die Dämpfung für Frequenzen oberhalb des Sprechfreqnenzbandes stark zunehmen zu lassen. Dadurch wird erreicht, dass bei einer maximalen Verstärkung bei etwa 3^:00 Hz diese Verstärkung oberhalb des Sprechfrequenzbandes schnell in eine zusätzliche Dämpfung übergeht. Durch diese Eigenschaft wiard die Stabilität ober-

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halb des Sprechfrequenzbandes stark gefördert, während die zusätzliche Dämpfung für während eines Gespräches übertragen Zählirapulse oberhalb 10 kHz kein Hindernis mehr bildet. Die Kondensatoren C₁ und C„ haben für jeden Kabeltyp einen bestimmten Wert und können also fest eingestellt werden, während der Widerstand R~ und der Kondensator C„ konstant bleiben und folglich nicht einstellbar zu sein brauchen. Die Verstärkung wird mit Hilfe nur zweier Widerstände eingestellt; bei 3000Hz mit R₁ und bei 1000Hz mit R„.

Bei einer praktischen Ausführungsform, bex der das Netzwerk an Leitungen mit einem Aderdurchmesser von«0,5 mm und einer Betriebskapazitanz von etwa 38 nF/km angeschlossen war, hatten die obengenannten Kondensatoren und Widerstände die nachfolgenden Werte:

R„ = I80JI 1
;

C₀ = 0,25/uF ~^

R₁ ύ 1 - 2,5 k_£

R₂ = k - 18 kil

C₂ = 12,5 nP ^

bei einem übersetzungsverhältnis n., : η = 1 ; 2, wobei η = die Wicklung T 3 + 1^ und
n_ = die Wicklung I5 ist.

Auf diese Weise ist mit Hilfe dieser

Impedanznetzwerke Z₁ und Z abhängig vom Kabeltyp und von der Länge des Kabolabschnitts eine maximalzulässige Verstärkung einstellbar und zwar unter Beibehaltung der

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vollständigen Stabilität zum Gebrauch als: Vierpolendverstärker: bis 5<iB bei 1000Hz und 11dB bei 3000Hz;

Vierpolzwischenverstärker: bis 6dP bei 1000Hz und i4dB bei 3000Hz.

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Leerse ite

Claims (1)

1. PATENTANS PRUCH:

   Netzwerk mit einer transformatorgekoppelten

   nullaststabilen negativen Impedanz zur richtungsunabliängigen Dämpfungsverminderung einer Zweidi^ahtleitung, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk eine positive Impedanz enthält, deren reeller Wert kleiner ist als der der genannten negativen Impedanz, dass die Eingangskiemnieii de« Netzwerkes an Abgriffe zweier einander gleicher Sekundärwicklungen des genannten Transformators angeschlossen sind, dessen Primärwicklung mit der genannten negativen Impedanz gekoppelt ist, dass die genannte positive Impedanz parallel zu den Eingangsklemmen an die an einer Seite der· genannten Abgriffe liegenden Enden der genannten zwei einander gleicher Sekundärwicklungen angeschlossen ist und dass die Ausgangsklemmen des Netzwerkes an die an der anderen Seite der genannten Abgriffe liegenden Enden der genannten zwei einander gleichen Sekundärwicklungen angeschlossen sind.

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