DE3531260A1

DE3531260A1 - Schaltungsanordnung zum konstanthalten des in telefonadern fliessenden stroms

Info

Publication number: DE3531260A1
Application number: DE19853531260
Authority: DE
Inventors: John A. Kanata Ontario Barsellotti; Rolf G. Nepean Ontario Meier
Original assignee: Mitel Corp
Current assignee: Microsemi Semiconductor ULC
Priority date: 1985-03-15
Filing date: 1985-08-31
Publication date: 1986-09-18
Also published as: IT1185313B; GB2172472A; FR2579048A1; CA1231480A; GB8518066D0; IT8521729A0; DE3531260C2; US4723280A; CN1004961B; GB2172472B; CN85108019A; JPS61214655A

Description

Dipl.-Ing. - - -

RolfCharrier ocroiocn

Patentanwalt 00 0 I / U U

5*

Rehlingenstraße 8 · Postfach 260

D-8900 Augsbui? 31

Telefon 0821/36015+36016

Telex 53 3 275

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8960/50 -/5- Augsburg, den 30. August 1985

Mitel Corporation
P.O. Box 13089

Kanata, Ontario, Canada K2K 1X3

Schaltungsanordnung zum Konstanthalten des in Telefonadern fließenden Stroms

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Konstanthalten des in Telefonadern fließenden Stroms nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei Telefonanlagen liegt üblicherweise eine Betriebsspannung von 48VoIt an den a- und b-Adern an, die zu den Telefonapparaten führen. Abhängig von der Leitungslänge der Adern weisen diese Anschlüsse unterschiedliche Widerstände auf. Dies bedeutet, daß der Stromfluß bei Anschlüssen mit großer Leitungslänge geringer ist als bei einem Anschluß mit einer geringen Leitungslänge.

Diese unterschiedlichen Leitung-slängen und damit die unterschiedlichen Anschlußwiderstände werden üblicherweise nicht kompensiert, da an den Anschlüssen eine konstante Batteriespannung anliegt. Damit der Telefonapparat, der an die a- und b-Adern angeschlossen ist, betrieben werden kann, ist ein Mindestschieifenstrom von etwa 20mA erforderlich. Damit bei Anschlüssen mit großer Leitungslänge der Mindeststrom von 20mA fließen kann, ist es daher erforderlich, die angelegte Spannung zu er-

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höhen. Dies bedeutet jedoch, daß bei Anschlüssen mit geringer Leitungslänge ein unverhältnismäßig hoher Strom fließt und damit der Verbrauch der Anlage unnötig groß

wird. In solchen Fällen wird mit Spannungen von bei- ^

spielsweise 48 oder 96 Volt gearbeitet.

Zur Leistungssteuerung bei Telefonanschlüssen ist es bekannt, eine Hybridschaltung mit ei-um Transformator zu verwenden, der einen großen Kern :^fweist, wobei über den Transformator der Schleifenstrom fließt. Damit dieser Gleichstrom den Kern nicht sättigt, ist es erforderlich, ihn relativ groß auszubilden. Dies bedeutet, daß der Hybridtransformator groß und teuer ist und nicht die Erfordernisse einer Miniaturisierung von Telefonanlagen entspricht.

Es sind verschiedene Regel schaltungen bekannt, um den Schleifenstrom an die jeweilige Leitungslänge anpassen zu können. Eine solche Schaltung ist beispielsweise in der GB-OS 20 65 418 beschrieben. Gai dieser bekannten Schaltungsanordnung wird der Leitungⁱstrom in der Telefonleitung gemessen und eine Gleichspannung erzeugt, welche proportional der Leitungslänge ist. Hierfür wird eine veränderbare Spannungsquelle verwendet. Diese veränderbare Spannungsquelle weist eine komplizierte Leistungsschaltersteuerung auf, die einen Gleichstrom in Abhängigkeit einer angelegten Gleichspannung erzeugt. Der erzeugte Gleichstrom wird den Telefonadern zugeführt über einen Transformator mit großem Kern und Spulen, dessen Aufbau vergleichbar ist mit dem vorerwähnten Hybridtransformator und damit die vorerwähnten Nachteile eines solchen Transformators aufwei st.

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Eine weitere Schaltungsanordnung ist beschrieben in der CD-PS 11 57 175. Bei dieser Schaltungsanordnung wird der Schleifenstrom gemessen, der von einer Spannungsquelle hoher Spannungj fließt. Wird ein bestimmter Schwellwert überschritten, dann wird die Leitung mit einer Spannungsquelle geringerer Spannung verbunden, wodurch der Schleifenstrom reduziert wird. Fällt der Schleifenstrom unter einen zweiten Schwellwert ab, dann wird die Schleife wiederum mit der Spannungsquelle hoher Spannung verbunden.

Da bei dieser bekannten Schaltungsanordnung.zwischen zwei Speisespannungen umgeschaltet wird, tritt eine Hysterese auf, welche sich bei kurzen Leitungslängen auswirkt. Dies ist dann der Fall, wenn die Leitungslänge nicht ausreichend kurz ist, dami t ein Strom oberhalb des erstgenannten Schwellwerts fließt.

Bei den vorgenannten bekannten Schaltungen wird über die eigentliche Stromreglerschaltung kein Sprachsignal geleitet. Es sind daher zusätzliche Schaltungsbauteile erforderlich, die der übertragung der Sprachsi gnale dienen.

Es besteht die Aufgabe, die Schaltungsanordnung so auszubilden, daß einerseits eine einwandfreie Stromregelung gewährleistet ist als auch eine übertragung der Sprechfrequenzen .

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Bei der Schaltungsanordnung wird ein Different!al verstärker zur Übermittlung der Sprechfrequenzsignale von und

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zu den a- und b-Adern verwendet, der gleichzeitig zum Erfassen des durch diese Adern fließenden Schleifenstroms dient. Der Differential verstärker vergleicht den gemessenen Strom mit einem Schwellwert, damit ein konstanter Strom erzeugt werden kann und erzeugt ein Gleichstromsignal, das sich in Bezug auf seine Amplitude verändert in Abhängigkeit von Veränderungen des durch die Schleife fließenden Stroms, der infolge Veränderungen des Schleifenwiderstandes usw. auftritt. Das Gleichstromsignal wird einem Integrator zugeführt, der die Signalkomponenten im Bereich der Sprechfrequenz ableitet , wobei dieses Signal sodann zugeführt wird einer spannungsgesteuerten Gleichstromquelle zum Erhöhen oder vermindern der Spannung, die an der Schleife anliegt in Abhängigkeit der Verminderung oder Erhöhung des durch die Schleife fließenden Stroms, um diesen Strom konstant zu halten. Das vom Differentialverstärker erzeugte Gleichstromsighal wird durch den Integrator gesteuert auf einen Leerlauf- bzw. Ruhewert von etwa Null Volt, so daß die von der Schleife zugeführten Sprechfrequenzsignale direkt der unsymmetrischen, zur Zentrale führenden Leitung zugeführt werden können.

An die Schaltungsanordnung sind Teilnehmerschleifen unterschiedlicher Länge anschließbar , bei denen jeweils die angelegte Gleichspannung automatisch geregelt wird, damit der Schleifenstrom konstant gehalten werden kann.

Um den Stromverbrauch weiter zu reduzieren, ist die Spannung begrenzt auf einen Maximalwert von etwa 28 Volt. Der Anschluß'ider Spannung an die Schleife erfolgt über niederohmige Widerstände.

Um eine richtige Wechselstromwiderstandsanpassung zu erhalten, wird ein Teil der Sprechfrequenz, die von den a- und b-Adern zugeführt wird, in die Schleife über die vor-

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8960/50 . - : -gi: ■■ : 3Q. ^Auäust 1985 ch-ha '"

genannten Widerstände zurückgekoppelt. Die Impedanzanpassung für die Wechselstromsignale wird somit verbessert als dies der Fall wäre allein durch die Widerstandswerte der vorgenannten Widerstände.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Figur 1 näher erläutert.

Die Anschlüsse für die a- und b-Adern sind mit T und R bezeichnet. Mit diesen Anschlüssen verbunden sind zwei Speisewiderstände 1, 2. Die an-'die Anschlüsse T und R angeschlossenen Adern führen in bekannter Weise zu einem entfernt stehenden Telefonapparat. Der invertierende und der nichtinvertierende Eingang eines Differential Verstärkers 3 ist über einen Eingangswiderstand 4 bzw. 5 mit dem Anschluß T und R verbunden. Diese Eingänge liegen weiterhin über Abgleichwiderstände RB 1 und RB 2 an Masse. Der Ausgang des Differential Verstärkers 3 ist über einen Rückkopplungswiderstand 6 mit dessen Invertereingangverbunden.

Die Inverter- und Nichtinvertereingänge des Differential Verstärkers 3 sind weiterhin mit den Speisewiderständen 2 und 1 über Strom erfassende Widerstände 7 und 8 verbunden. Diese Verbindung erfolgt kreuzweise, d.h. der Invertereingang, der über den Widerstand 4 mit dem Anschluß T verbunden ist, ist über den Wfderstand 7 mit dem Widerstand 2 verbunden, der seinerseits mit dem Anschluß R verbunden ist. Der Nichtinvertereingang, der über den Widerstand 5 mit dem Anschluß R verbunden ist, ist dagegen über den Widerstand 8 mit dem Widerstand 1 verbunden, der seinerseits am Anschluß T liegt. Der Nichtinvertereingang des Verstärkers 3 ist weiterhin Über den Widerstand 9 mit einer Bezugsspannung REF verbunden.

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Der Ausgang des Different!al Verstärkers 3 ist über einen Widerstand 11 mit dem Invertereingang eines Differentialverstärkers 10 verbunden. Dessen Nichtinvertereingang liegt an Masse. Der Ausgang des Different!al Verstärkers 10 ist mit dem Invertereingang über einen Kondensator 12 verbunden. Der Differentialverstärker 10 arbeitet somit als Integrator.

Der Ausgang des Different!al Verstärkers 10 ist weiterhin über einen Widerstand 13 mit dem Invertereingang eines Di fferential Verstärkers 14 verbunden. Der Nichtinvertereingang dieses Differential Verstärkers 14 liegt an Masse. Der Ausgang des Differential Verstärkers 14 liegt an der Basis eines PNP Transistors 15 an, dessen Emitter über einen Widerstand 16 an einer Spannung +V von bevorzugt 5 Volt liegt. Der Kollektor des Transistors 15 ist verbunden mit der Basis eines NPN Transistors 17. Die Basis dieses Transistors 17 ist weiterhin über einen Widerstand 18 verbunden mit einer Batterie von -28 VoIt₇ an welcher auch der Emitter dieses Transistors angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 17 ist über einen Widerstand 19 verbunden mit seiner Basis und weiterhin über einen Rückkopplungswiderstand 20 mit dem Invertereingang des Differential Verstärkers 14.

Der Differenti al verstärker 14, d-ie Widerstände 15 und 17 sowie die Widerstände 13, 16 , 18 , 19 und 20 bilden einen Spannungsverschiebenden Schal tkrei s, der mit 21 bezeichnet ist. Dieser Schaltkreis 21 bildet einen automatisch auf Null steuernden Schaltkreis. Dieser Schaltkreis 21 erzeugt eine bestimmte Spannung und legt diese an den Anschluß RF, damit die Ausgangsspannung des Differential Verstärkers 10 auf einer Leerlaufamp!itude von etwa Null Volt gehalten werden kann.

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Der Kollektor des Transistors 17 ist also mit dem Punkt RF verbunden, der seinerseits mit dem Speisewiderstand 2 und dem stromerfassenden Widerstand 7 verbunden ist.

Der Ausgang des Different!al Verstärkers 3 ist weiterhin verbunden mit dem Sprechfrequenzsignalanschluß VX. Es handelt sich hierbei um den abgehenden Sprechfrequenzsignal anschluß.

Von der Zentrale ankommende Sprechfrequenzsignale liegen am Anschluß VR, der Über den Widerstand 23 mit dem Nichtinvertereingang des Verstärkers 3 und über einen Eingangswiderstand 25 mit dem Invertereingang eines Differentialverstärkers 24 verbunden ist. Der Nichtinvertereingang des Differential Verstärkers 24 liegt an Masse. Der Ausgang des Di fferential Verstärkers 24 ist verbunden mit der Basis eines NPN Transistors 28. Der Invertereingang des Verstärkers 24 ist weiterhin über einen Widerstand 29 verbunden mit dem Ausgang des Different!al Verstärkers

Der Kollektor des Transistors 28 liegt an der Spannung +V , während der Emitter über einen Widerstand 27 mit dem Invertereingang des Verstärkers 24 und weiterhin direkt mit dem Punkt TF verbunden ist, mit dem die Widerstände 1 und 8 verbunden sind. Der Punkt TF ist weiterhin über einen Widerstand 30 mit dem Rückkopplungswiderstand 20 des Schaltkreises 21 verbunden.

Die Widerstandswerte der Widerstände 25, 27 und 29 bestimmen den Verstärkungsgrad des Verstärkers 24 .

Ein weiterer Different!al verstärker 31 ist mit seinem Invertereingang über einen Eingangswiderstand 32 verbun-

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den mit dem Anschluß R und mit seinem Nichtinvertereingang über einen Widerstand 33 mit dem Punkt RF. Diese Eingänge des Verstärkers 31 sind weiterhin über Abgleichwiderstände RB3 und RB4 verbunden mit Masse. Der Ausgang des Differentialverstärkers 31 ist Über einen Widerstand 34 verbunden mit dem Invertereingang des Differential Verstärkers 3. Der Invertereingang des Differential Verstärkers 31 liegt weiterhin über einen Widerstand 35 am Vergleichspotential REF an. Der Widerstandswert des Abgleichwiderstandes RB 4 ist bevorzugt gleich dem Widerstandswert der Parallelkombination der Widerstände 35 und RB 3, damit ein richter Längsabgleich sichergestellt ist.

Die Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt:

Der Di fferential verstärker 3 ermittelt den durch den Widerstand 2 fließenden Strom, in dem er den Spannungsabfall über diesen Widerstand 2 mißt über die Eingangswiderstände 5 und 7, die nahezu gleiche Widerstandswerte aufweisen. Der Spannungsabfall über den Widerstand wird gemessen über die Eingangswiderstände 4 und 8, welche ebenfalls nahezu gleiche Widerstandswerte aufweisen. Bei einem Prototyp betrugen die Widerstandswerte der Widerstände 4, 5, 7 und 8 jeweils 80k 0hm Die Spannungsabfälle über die Widerstände 1 und 2 werden im Differential verstärker 3 summiert und dort verglichen mit einer Bezugsspannung, welche bevorzugt von der Hauptsteuerstelle erzeugt wird, an dem die Schaltung angeschlossen ist. Diese Bezugsspannung wird über den Widerstand 9 vom Anschluß REF zugeführt.

Findet eine plötzliche Änderung des Schleifenstromes statt, beispielsweise, in dem der Hörer des Telefonapparats abge-

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nommen wird, dann erzeugt der Differential verstärker 3 ein Gleichstromsignal, welches vom Vergleich zwischen dem gemessenen Schleifenstrom und dem gewünschten Schleifenstrom resultiert, wobei letzterer bestimmt wird durch die am Anschluß REF anliegende Bezugsspannung. Das Gleichspannungssignal wird über den Integrator 10, 12 angelegt an den Schaltkreis 21 zur Veränderung der am Anschluß R über den Widerstand 2 anliegenden Spannung, so daß der Strom auf dem gewünschten Wert konstant gehalten wird. Die Ausgangsspannung des Schaltkreises 21 wird kontinuierlich verändert in Abhängigkeit mit der Amplitude des an ihm anliegenden Gleichspannungssignals, bis die Ruheamplitude von Null Volt durch den Differential verstärker 3 erzeugt wird, was bedeutet, daß die Größe des Schleifenstromes konstant und gleich der Größe des gewünschten Schleifenstromes ist.

Der Differential verstärker 10 in Verbindung mit dem Kondensator 12 und dem Widerstand 11 bilden einen Integrator zum Ableiten der Sprechfrequenzsignalkomponenten, die über die a- und b-Adern zugeführt und vom Differentialverstärker 3 empfangen werden. Da der nicht invertierende Eingang des Differential Verstärkers 10 an Masse liegt, driftet die Gleichspannung am Invertereingang nach Null Volt. Somit wird die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 3 auf den Ruhewert von etwa Null Volt geregelt.

Der Widerstand 11 in Verbindung mit dem Kondensator 12 bewirken eine Ausregel zeit, welche erforderlich ist, um die vorerwähnte Ruheamplitude von Null Volt in Abhängigkeit von Veränderungen des Schleifenstromes zu erreichen. Bei einem Prototyp betrug die Ausregelzeit etwa 30 ms.

Die Ausgangsspannung des Di fferential Verstärkers 10 liegt

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am Verstärker 14 an, der seinerseits die Basis des PNP Transistors 15 ansteuert. Wird die an der Basis anliegende Spannung verändert , dann verändert sich auch der durch die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 15 fließende Strom. Die Kollektorspannung des Transistors 15 ist etwa 0,7 Volt größer als -28 Volt, d.h. der Basis-Emitterspannung des Transistors 17. Der durch den Transistor

15 fließende Kollektorstrom ist somit etwa 0,7 Volt dividiert durch den Widerstandswert des Widerstands 18, plus dem Strom, der in die Basis des Transistors 17 fließt. Die Größe des in die Basis des Transistors 17 fließenden Stroms ist gleich der Größe des Kollektor-Stromes des Transistors 17 dividiert durch die Gleichstromverstärkung des Transistors.

Der Kollektorstrom des Transistors 15 bewirkt eine ausreichende Basis-Emitterspannung über den Widerstand 18 zur Ansteuerung des Transistors 17. Der Widerstand

16 ist ausreichend klein, beispielsweise 3 k Ohm, damit ausreichend Strom zur Basis des Transistors 17 zu fließen vermag.

Das Widerstandsverhältnis zwischen den Widerständen 18 und 19 ist so gewählt, daß der Transistor 17 in Abhängigkeit eines ausreichend kleinen KoIlektorstroms durch den Transistor 15 sperrt. Dies bedeutet also, daß sobald ein ausreichend kleiner KoIlektorstrom durch den Transistor 15 fließt, die Basis-Emitterspannung des Transistors 17 unter dessen Schwellwert fällt. Das Verhältnis der Widerstandswerte der Widerstände 16 und 18 bestimmt somit die Größe des Kollektorstroms, der durch den Transistor 15 fließt , bei welchem der Transistor 17 sperrt.

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Der Widerstand 19 stellt eine negative Rückkopplung vom Kollektor des Transistors 17 zur Basis dar, "um desslen Schaltstabilität sicherzustellen. Das Verhältnis der Widerstandswerte zwischen den Widerständen 19 und 16 bestimmt die Verstärkung von der Basis des Transistors 15 bis zum Punkt RP, derart, daß die Verstärkung vom Ausgang des Verstärkers 10 bis zum Punkt RF etwa 1 beträgt.

Die Ausgangsspannung des Schaltkreises 21, die am Kollektor des Transistors 17 auftritt, wird somit bezüglich ihrer Amplitude so verschoben, daß der Ausgang des Verstärkers 10, d.h. der Eingang des Schaltkreises 21 auf näherungsweise Null Volt triftet, da dessen Nichtinvertereingang an Masse liegt.

Das Verhältnis zwischen dem gemessenen Schleifenstrom und der Bezugsspannung REF kann wie folgt ausgedrückt werden, wobei vorausgesetzt ist, daß der Ruhewert des Different!al Verstärkers 3 Null Volt beträgt:

(R6/R9)*REF=((R6/R4)* I*Rl) + ( (R6/R7)* I*R2)

Hierbei ist I der Schleifenstrom und Bl,- R2, R4, R6 , R7 und R9 sind die Widerstandswerte der Widerstände 1, 2, 4, 6, 7 und 9. Hieraus ist ersichtlich, daß der Strom I in der Teilnehmerschleife direkt durch die Bezugsspannung REF geregelt werden kann.

Bei dem vorerwähnten Prototyp wurde ein konstanter Schleifenstrom von etwa 26 mA erzeugt in Abhängigkeit von einer Bezugsspannung REF von etwa -11VoIt, welche am Nichtinvertereingang des Differential Verstärkers 3 anlag.

Liegt der Anschluß R kurzgeschlossen an Masse, dann fließt

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durch den Widerstand 1 kein Strom . Der Different!alverstä'rker 3 erfasst somit eine Spannung, welche näherungsweise gleich der Hälfte der Spannung ist,die gemessen wird, wenn der Telefonhörer abgenommen ist. Demzufolge ist der Schaltkreis 21 bestrebt, zusätzlichen Strom zu liefern, damit der Ausgang des Different!al Verstärkers auf den Ruhewert von Null Volt zurückkehrt. Da der Schaltkreis 21 versucht, dem an Masse liegenden Anschluß R zusätzlich Strom zu liefern, bedeutet dies eine zusätzliche beträchtliche Leistungsaufnahme.

Um diese zusätzliche Leistungsaufnahme zu verhindern, die auftreten würde, wenn der Anschluß R an Masse gelegt wird, ist der Differentialverstärker 31 vorgesehen, der den Stromfluß durch den Widerstand 2 erfasst. Liegt dieser Stromfluß oberhalb eines bestimmten Schwellwerts, dann erzeugt der Verstärker 31 eine zusätzliche Bezugsspannung, die am Invertereingang des Differentialverstärkers 3 anliegt, wodurch die Amplitude des vom Verstärker 3 erzeugten Gleichstromsignals vermindert wird und somit der Strom, der dem Schaltkreis 21 zugeführt wird.

Bei dem vorerwähnten Prototyp wiesen die Widerstände 32 und 33 jeweils 400 k 0hm und der Widerstand 35 2 Megaohm auf, so daß der resultierende Stromschwellwert 33mA betrug. Bei einem Stremfluß durch den Widerstand 2 von mehr als 33 mA erzeugt also der Differentialverstärker 31 eine negative Spannung von etwa -5VoIt. Diese Spannung von -5VoIt liegt am Invertereingang des Differentialverstärkers 3 über den Widerstand 34 an, der bei dem vorerwähnten Prototyp 470 k Ohm aufwies. Der Ausgang des Different!al Verstärkers 3 wird somit auf eine geringfügig positive Gleichstromruhespannung und der Ausgang des Different!al Verstärkers 10 auf eine

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geringfügig negative Gleichstromruhespannung eingestellt, wodurch der Stromausgang des Schaltkreises 21 auf einen Strom von etwa 36 mA begrenzt wird. Der Strom ist auf etwa 36mA begrenzt, damit der Schaltkreis 21 nicht oszilliert, was auftreten würde, falls der Strom auf 33mA begrenzt ist.

Der Differential Verstärker 31 weist bevorzugt einen offenen Kollektorausgang auf. Während des Normalbetriebs ist der Stromfluß durch den Widerstand 2 geringer als der Schwellwert von 33 mA, so daß der Ausgang des Differential Verstärkers 31 hochohmig ist.

Nachfolgend wird die übertragung der Sprechfrequenzen beschrieben. Sprechsignale, die in der Teilnehmerschleife auftreten und an den Anschlüssen T und R anliegen, werden über die Eingangswiderstände 4 und 5 dem Verstärker 3 zugeführt. Die Sprechsignale werden durch die Abgleichwiderstände RBl und RB2 bedämpft, so daß sie innerhalb des Spannungsbereichs liegen, der durch die Energiezufuhrschienen des Differential Verstärkers 3 bestimmt ist. Die Parallelschaltung des Rückkopplungskonrlensators 6 und des Widerstandes RBl weist gleichen Widerstand auf wie die Parallelschaltung der Widerstände RB2, 23 und 9, damit eine gleiche Impedanz bei den Eingängen des Verstärkers 3 vorliegt, wodurch ein richtiger Längsabgleich sichergestellt ist.

Die Eingangsimpedanz zwischen den Anschlüssen T und R sollte wie üblich 600 0hm betragen.

Die Wechselstromverstärkung des Differential Verstärkers 3 wird bestimmt durch das Widerstandsverhältnis zwischen dem Rückkopplungswiderstand 6 und dem Eingangswiderstand 4. Bei dem vorerwähnten Prototyp wiesen die Widerstände

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und 2 jeweils 50 Ohm , der Rückkopplungswiderstand 6 521 k Ohm und der Eingangswiderstand 4 etwa 80 k Ohm' auf. Die Wechsel Stromverstärkung des Differentialverstärkers 3 betrug etwa 0,71 dB.

Die von der Zentralstelle zugeführten Sprechfrequenzsignale werden vom Anschluß VR dem Differential verstärker 24 zugeführt, von wo sie über die Einspeispunkte TF und RF und über die Widerstände 1 und 2 den Anschlüssen T und R zugeführt werden.

Die am Punkt TF anliegende Spannung Vjp kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

V_TF = -R27/R25 *VR

Die am Einspeispunkt RF anliegende Spannung V_Rp kann durch die nachfolgende Gleichung ausgedrückt werden:

V_RF = -R20/R30 *V_TF

Hierbei sind R27, R25, R20 und R30 die Widerstandswerte der Widerstände 27, 25, 20 und 30. Die Widerstände 20 und 30 weisen bevorzugt den gleichen Widerstandswert von beispielsweise 80 k Ohm auf. Hierdurch wird eine Verstärkung der Wechselstromsignale von -1 erhalten. Die Werte der Widerstände 25 und 27 betrugen etwa 296 k Ohm und 80 k Ohm.

Die Signale, die am Einspeispunkt TF auftreten, werden somit über den Widerstand 30 dem Schaltkreis 21 zugeführt , dort verstärkt und invertiert, entsprechend der Verstärkung von -1. Die am Anschluß VR anliegenden Wechselstromsignale werden somit den Anschlüssen T und R differentiell , d.h. mit entgegengesetzten Amplituden zugeführt.

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Liegt an den Anschlüssen T und R ein Widerstand von 600 Ohm an, dann gilt

V_T - V_R- = -0,463 *VR oder

(V_T - V₀ )/VR = -6,68 dB ι κ

Wie schon zuvor erwähnt, sollte die an den Anschlüssen T und R anliegende Impedanz wie üblich 600 Ohm betragen. Damit eine Eingangsimpedanz von 600 Ohm erreicht wird, wenn die Widerstandswerte der Widerstände 1 und 2 nur 50 Ohm betragen, wird ein Teil der an den Anschlüssen T und R auftretenden und vom Different!al verstärker 3 empfangenen Signale positiv rückgekoppelt auf die Anschlüsse T und R über den Widerstand 29 und den Differential verstärker 24. Durch Anlegen eines Teils des empfangenen Signals an die Einspeispunkte TF und RF in Phase mit dem empfangenen Signal wird die Scheinimpedanz der Widerstände 1 und 2 größer als 50 Ohm . Um eine Scheinimpedanz von 600 Ohm zu erhalten, betrug der Widerstandswert des Widerstandes 29 bei dem vorerwähnten Prototyp 208 k Ohm.

Die am Anschluß VR und den Anschlüssen TR zugeführten Signale dürfen nicht dem Ausgangsanschluß VX -.zugeführt werden. Um dies zu erreichen , wird ein Teil der Signalamplitude der Signale am Anschluß VR über den Widerstand 23 dem Nichtinvertereingang des Differential Verstärkers 3 zugeführt, was dazu führt, das sich diese Signale mit denjenigen aufheben, die den Invertereingang des Verstärkers 3 über den Verstärker 24 zugeführt werden.

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Zusammenfassend kann also gesagt werden, daß die Schaltungsanordnung einen Differential verstärker verwendet, dessen Ausgang auf Null Volt Gleichspannung geregelt wird, wenn der Hörer des daran angeschlossenen Telefonapparats abgenommen ist, wobei die Regelung mittels einer negativen Rückkopplung erfolgt. Hierdurch wird mittels Spannungssteuerung der Schleifenstrom konstant gehalten. Der Differential verstärker übermittelt auch die von der Schleife empfangenen Sprechsignale direkt an den unsymmetrischen Ausgang zur Übermittlung an die Zentralsteuerung.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt darin, daß verschiedene Komponenten mehrere Funktionen gleichzeitig ausführen, wodurch die Schaltungsanordnung preisgünstig wird. Beispielsweise ist der Schaltkreis 21 zuständig für eine konstante Stromversorgung der Schleife, gleichzeitig jedoch dient er zur Einspeisung eines symmetrischen Sprechsignals zum Punkt RF durch übertragung vom Punkt TF. Der Differential verstärker 24 übermittelt Sprechsignale zu den Punkten TF und RF vom unsymmetrischen Eingang VR und koppelt gleichzeitig einen Teil der von den a- und b-Adern empfangenen Signale zurück zu den Punkten TF und RF, wodurch eine Wechselstromimpedanzanpassung auf etwa 600 0hm bewirkt wird. Der Differential verstärker 3 übermittelt die von der Schleife empfangenen Wechselstromsignale an den Anschluß VX und übernimmt gleichzeitig die Aufgabe, den durch die Schleife fließenden Strom zu messen. Dieser Verstärker 3 erzeugt weiterhin eine Gleichspannung zur Steuerung des Schaltkreises 21 und dient weiterhin zur Löschung der Signale, die vom Anschluß VR zugeführt werden, damit diese nicht an den Anschluß VX übertragen werden.

Da die Ausgangsspannung des Differential Verstärkers 3 auf Null Volt geregelt wird, können die empfangenen Sprechsignale über den Anschluß VX direkt einem Kodierer-Dekodierer

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oder einem Analog - Digitälkonverter in der Zentralstelle zugeführt werden . Dies wäre nicht möglich, wenn ein Gleichstromsignal am Ausgang des Verstärkers 3 auftreten würde.

Weiterhin ist es möglich, die Speisewiderstände 1 und 2 sehr klein auszuführen, wodurch es möglich ist, auch bei geringer Batteriespannung von beispielsweise -28V einen ausreichenden Schleifenstrom zu liefern. Trotz dieser kleinen Widerstände ist es möglich, eine Schleifenimpedanz von 600 0hm zu erhalten, in dem ein Teil des von den a- und b-Adern zugeführten Signals auf die Punkte TF und RF zurückgeführt wird.

Die Schaltungsanordnung weist also eine Doppelfunktion auf, nämlich einmal das Konstanthalten des Schleifenstroms und zum anderen die Übermittlung von Sprechsignalen in beiden Richtungen.

Wie schon zuvor erwähnt,wird ein Teil der den Anschlüssen T und R zugeführten Signale, die sodann an den Differentialverstärker 3 gelangen.über den Widerstand 29 und den Verstärker 24 gleichphasig zurückgekoppelt auf die Anschlüsse T und R , damit dort eine Scheinimpedanz von 600 0hm auftritt. Weiterhin wird ein Teil des vom Anschluß VR empfangenen Signals über den Widerstand 23 dem Nichtinvertereingang des Differential Verstärkers 3 zugeführt, wodurch das dem Invertereingang des Verstärkers 3 über den Verstärker 24 zugeführte Signal gelöscht wird. Durch Wahl der Widerstandswerte der Widerstände 29 und 23 ist es möglich, die Schaltungsanordnung an die verschiedenen Eingangsimpedanzen anzupassen» die in den einzelnen Ländern vorgeschrieben sind.

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Es sind verschiedene Modifikationen möglich. Beispielsweise können die Transistoren 15, 17 und 28 entfallen, falls die Di fferential verstärker 14 und 24 ausreichend Strom und Spannung liefern, um die Punkte RF und TF direkt ansteuern zu können. Der Differential verstärker 3 kann beispielsweise durch zwei äquivalente Differential verstärker ersetzt werden, um die Signalbandbreite zu erhöhen.

Claims

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Ansprüche

Schaltungsanordnung zum Konstanthalten des in Telefonadern fließenden Stroms, bei der symmetrische a- und b-Adern einerseits an einen Telefonapparat und andererseits an einen ersten Different!al verstärker und über jeweils einen Speisewiderstand an die Pole einer den Schleifenstrom durch die a- und b-Adern liefernden Spannungsquelle angeschlossen sind, der Ausgang des ersten Different!al Verstärkers mit einem unsymmetrischen „ Ausgangsanschluß und ein unsymmetrischer Eingangsan- «. Schluß mit einem zweiten Verstärker verbunden ist, der λ die dort zugeführten Signale den a- und b-Adern gegenphasig zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Differential verstärker (3) mit seinen Eingängen mit den Speisewiderständen (1, 2) verbunden ist und bei diesen den durch den Schleifenstrom bewirkten Spannungsabfall erfasst, ein von diesem Spannungsabfall abhängiges Gleichstromsignal erzeugt und einem Filter zuführt, das die im Gleichstromsignal enthaltenen Wechselstromkomponenten abtrennt und das gefilterte Gleichstromsignal eine Steuerschaltung (21) ansteuert, deren Ausgang einen durch das Gleichstromsignal veränderbaren Widerstand bildet , der zwischen der Spannungsquelle und den a- und b-Adern geschaltet ist und der die an den a- und b-Adern anliegende Spannung auf einen Wert steuert, bei dem das Gleichstromsignal am Ausgang des ersten Different! al Verstärkers (.3) den Wert Null annimmt.

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2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei chnet, daß die Speisewiderstände (1, 2) einen geringeren Widerstandswert als die geforderte Schleifenimpedanz aufweisen und der Ausgang des ersten Different!al Verstärkers (3) mit dem Eingang des zweiten Verstärkers (24) verbunden ist, dessen Ausgangssignale den a- und b-Adern über die Speisewiderstände (1, 2) zugeführt werden.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet, daß am ersten Differential verstärker (3) eine Bezugsspannung (REF) anliegt und der erste Differential verstärker (3) den Spannungsabfall mit dem Bezugssignal vergleicht und in Abhängigkeit des Vergleichs das Gleichstromsignal erzeugt.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Differential verstärker (3) die Summe der Spannungsabfälle über den beiden Speisewiderständen (1, 2) erfasst.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Differential Verstärker (31) vorgesehen ist, der den bei Erdung einer der a- und b~-Adern über einen der Speisewiderstände (1, 2) auftretenden Spannungsabfall erfasst und ein Störsignal dem ersten Differentialverstärker (.3) zuführt, dessen Polarität entgegengesetzt ist derjenigen des durch den Spannungsabfall bewirkten und vom ersten Differential verstärker (3) erfassten Steuersignals.

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6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsleitung (VR) mit einem Eingang des ersten Differential Verstärkers (3) verbunden ist, mit dessen anderen Eingang der Ausgang des zweiten Verstärkers (24) verbunden ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei chnet, daß das Filter aus einem Integrator besteht.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verstärker (24) mit den dem a- und b-Adern abgewandten Seiten der Speisewiderstände (1, 2) verbunden ist.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal des dritten Differential Verstärkers (31) die Amplitude des Gleichstromsignals am Ausgang des ersten Differentialverstärkers (3) auf einen positiven Wert erhöht, daß seinerseits das Ausgangssignal des Integrators vermindert, das die Steuerschaltung (21) steuert.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ersten Diff erenti al Verstärkers (.3) direkt mit dem Ausgangsanschluß (.VX) und über einen Widerstand (11) mit einem Eingang eines weiteren Differential Verstärkers (10) verbunden ist, dessen Ausgang mit diesem Eingang über einen Kondensator (.12) und einem Ei ngang eines Differential Verstärkers (14) der Steuerschaltung (21) verbunden ist, dessen Ausgang einen in der Schleife ge-

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schalteten veränderbaren Widerstand (.17) steuert.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch g e -kennzei chnet, daß der Ausgang des zweiten Verstärkers (24) mit der der einen Ader abgewandten Seite des einen Speisewiderstands (1) und mit dem einen Eingang des Differential Verstärkers (14) der Steuerschaltung (21) verbunden ist, deren Ausgang mit der der anderen Ader abgewandten Seite des anderen Speisewiderstands (2) verbunden ist.