<Desc/Clms Page number 1>
BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY
Naamloze Vennootschap
<Desc/Clms Page number 2>
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een spanning-naar-stroomomzetter voor de omzetting van een differentiële ingangsspanning in een uitgangsstroom in een referentieimpedantie, waarbij deze omzetter twee ingangen heeft tussen dewelke deze ingangsspanning wordt gelegd en eerste en tweede transistors heeft waarvan de uitgangsketens verbonden zijn tussen overeenkomstige eerste en tweede omzetteruitgangen en overeenkomstige eerste en tweede constante-stroombronnen welke respektievelijk een eerste en tweede constante stroom voortbrengen, waarbij de verbindingspunten van deze uitgangsketens en deze constante-stroombronnen via deze referentie-impedantie onderling verbonden zijn,
en waarbij deze omzetter op deze eerste en tweede uitgangen respektievelijk eerste en tweede
EMI2.1
balansstromen verschaft die respektievelijk gelijk zijn aan r de som van deze eerste constante stroom en deze uitgangsstroom en aan het verschil van deze tweede constante stroom en deze uitgangsstroom.
Een dergelijke omzetter is reeds bekend uit Fig. 2 van de Nederlandse oktrooiaanvraag nr. 7407953. De ingangen van deze omzetter worden gevormd door de basissen van twee PNP
<Desc/Clms Page number 3>
derde transistoren waarvan de collectors verenigd zijn en met de emitterswaarvan de respektieve uiteinden van de referentie-impedantie via de basis-naar-emitter juncties van overeenkomstige als diode geschakelde NPN vierde transistoren verbonden zijn. Deze vierde transistoren zijn in stroomspiegelschakeling verbonden met overeenkomstige NPN vijfde transistoren waarvan de collectors met overeenkomstige constante-stroombronnen verbonden zijn. Deze bronnen zijn ook verbonden met de basissen van de respektieve eerste en tweede transistoren die NPN transistoren zijn en waarvan de collectors de omzetteruitgangen vormen.
Een nadeel van deze bekende omzetter is dat de differen-
EMI3.1
tiële ingangsspanning slechts juist gereproduceerd wordt over de referentie-impedantie als de van de twee derde n transistoren als van de twee vierde transistoren gelijk zijn en als de basisstromen van de eerste en tweede transistoren verwaarloosd worden.
Een doelstelling van de onderhavige uitvinding bestaat erin een spanning-naar-stroomomzetter van het hierboven beschreven type te verschaffen, maar waarin de omzetting nauwkeuriger gebeurt.
Volgens de uitvinding wordt deze doelstelling bereikt doordat besturingselektroden van deze eerste en tweede transistoren verbonden zijn met de uitgangen van respektieve eerste en tweede operationele versterkers waarvan de niet-inverterende
<Desc/Clms Page number 4>
ingangen deze omzetteringangen vormen en waarvan de inverterende ingangen met de respektieve uiteinden van deze referentieimpedantie verbonden zijn.
Door de aanwezigheid van de operationele versterkers wordt de differentiële ingangsspanning met een grotere nauwkeurigheid over de referentie-impedantie gereproduceerd, zodat ook de uitgangsstroom in deze impedantie een juistere omzetting is van deze spanning.
Een verder kenmerk van de onderhavige omzetter is dat minstens deze eerste en tweede transistoren MOS transistoren zijn.
Omdat dergelijke transistoren een verwaarloosbare poortstroom hebben wordt de ingangsspanning nog nauwkeuriger over de referentie-impedantie gereproduceerd.
Er weze opgemerkt dat de Europese oktrooiaanvraag nr. 0072705 een spanning-naar-stroomomzetter openbaart, welke één enken ingang en één enkele uitgang heeft en welke een operationele versterker omvat. De niet-inverterende ingang van de versterker vormt de omzetteringang en de versterkeruitgang is verbonden met de poortelektrode van een MOS transistor waarvan de uitgangsketen verbonden is tussen een omzetteruitgang en de inverterende ingang van de versterker. Deze omzetter kan echter geen differentiële ingangsspanning in een stroom omzetten.
De onderhavige uitvinding heeft eveneens betrekking op een impedantiesyntheseketen voor de synthese van een impedantie uit weerstanden die uitgangen van versterkers met overeen-
<Desc/Clms Page number 5>
komstige takken van een lus verbinden, waarbij deze impedantie voortgebracht wordt voor signalen die aan deze lus worden gelegd vanuit een ingangssignaalbron en voor signalen ontvangen door deze lus en waarbij deze keten omvat : een wisselstroommeetketen die met deze weerstanden gekoppeld en een meetsignaal verschaft dat functie is van de luswisselstroom, en een combinatieketen die door deze ingang-en meetsignalen wordt bestuurd en balanswisselstroomsignalen verschaft die functie zijn van het verschil van deze ingang-en meetsignalen en rechtstreeks aan ingangen van deze versterkers gelegd worden.
Een dergelijke impedantie-syntheseketen is reeds bekend uit de Britse oktrooiaanvraag nr. 2100949. In deze bekende telecommunicatie-lijnketen bestaat de combinatieketen uit twee stellen individuele weerstanden waaraan het ingangssignaal en het meetsignaal worden gelegd en waarbij de spanningsuitgangen van deze stellen met de inverterende ingangen van overeenkomstige lijn-operationele versterkers zijn gekoppeld, respektievelijk rechtstreeks en via een inverterketen teneinde een balansbesturing in spanning van deze versterkers te verwezenlijken. Deze spanningsbesturing wordt beinvloed door de voorgelijkspanning welke aan de niet-inverterende ingangen van deze versterkers gelegd wordt omdat de stroom die naar de inverterende ingangen vloeit functie is van deze voorspanning.
Een doelstelling van de onderhavige uitvinding bestaat erin een impedantiesyntheseketen van het hierboven beschreven
<Desc/Clms Page number 6>
type te verschaffen, maar waarin de besturing van de versterkers onafhankelijk is van dedaaraan gelegde voorgelijkspanning en die bovendien het gebruik van een bijkomende inverterketen niet vereist.
Volgens de uitvinding wordt deze doelstelling bereikt doordat deze combinatieketen door een spanning-naar-stroomomzettsr zoals hierboven beschreven gevcrmd wordt, waarbij dit ingangssignaal en dit meetsignaal aan respektieve ingangen van de omzetteringangen gelegd worden en deze balansstromen aan respectieve ingangen van eb inverterende ingangen van de versterkers toegevoerd worden, waarbij deze versterkers terugkoppelimpedantieshebben.
Aldus zijn de versterkers stroomgestuurd en door de aanwezigheid van de constante-stroombronnen wordt deze stroomsturing niet beïnvloed door voorgelijkspanningen die aan de niet-inverterende ingangen van deze versterkers worden gelegd.
Anderzijds, door het feit dat de spanning-naar-stroomomzetter rechtstreeks balansstromen verschaft is er geen bijkomende inverterketen vereist.
De hierboven vermelde en andere doeleinden en kenmerken van de uitvinding zullen duidelijker worden en de uitvinding zelf zal het best begrepen worden aan de hand van de hiernavolgende beschrijving van een uitvoeringsvoorbeeld en van de bijbehorende tekening die een gedeelte voorsteltvan een abonneelijntussenketen SLIC, welke een spanning-naar-stroomomzetterketen en een impedantiesyntheseketen waarin deze omzetter wordt gebruikt omvat, waarbij deze beide ketens volgens de uitvinding zijn verwezenlijkt.
De abonneelijntussenketen SLIC maakt deel uit van een telecommunicatielijnketen, die in een centrale verbonden is tussen een schakelnetwerk (niet getoond) daarvan en een telefoonlijn.
Deze omvat laagohmige voedingsweerstanden Ro en Rl en geleiders LIO en LIl en is zelf verbonden met een abonneetoestel TSS die voorzien is van een haakschakelaar HS. De SLIC is ingericht
<Desc/Clms Page number 7>
om door synthese uit deze 50 ohms voedingsweerstanden RO en Rl een gewenste impedantie te verwezenlijken.
De SLIC werkt met de volgende voedingsspanningen : V+ die op grondpotentiaal is ; V-die op-48 of-60 Volts is ; VAUX die een hulpspanning is welke 15 Volts hoger is dan V- ; VAG die een spanning is welke 7.5 Volts hoger is dan V-.
De SLIC omvat de lijn operationele versterkers LOAO en LOA1 met terugkoppelweerstanden R3 en R4 en met"tip"en "ring"uitgangen TP en RG, die met de lijngeleiders LIO en LIl via respektievelijk de voedingsweerstanden RO en Rl verbonden zijn. LOAO en LOA1 hebben verder respektieve niet-inverterende ingangen TDC en RDC en respektieve inverterende ingangen TAC en RAC, die bestuurd worden door een spanning-naar-stroomomzetter welke later beschreven zal worden. LOAO en LOA1 worden gevoed tussen V+ en een geregelde spanning VEET (niet getoond) verkregen op de wijze beschreven in de Belgische oktrooiaanvraag die tezamen met de onderhavige Belgische oktrooiaanvraag is ingediend onder de titel"TeJ.lecommunic. at-Lelijnketen en bijbehorende spanningsomzetter".
De klemmen STA en STB van de voedingsweerstand RO en SRA en SRB van de voedingsweerstand Rl zijn verbonden met een lusstroommeet-of aftastketen SENC, die een uitgang C01 heeft en van het type is welke beschreven is in de Belgische oktrod- aanvraag, die tezamen met de onderhavige aanvraag is ingediend onder de titel"Koppelketen en bijbehorende stroommeetinrichtingen"
Zoals daarin beschreven verschaft de SENC aan zijn uitgang C01 een spanningssignaal, dat evenredig is met de afgetaste lusstroom die tussen TP en RG vloeit als de haakschakelaar HS in TSS gesloten is. Deze lusstroom bestaat uit een voedingsgelijkstroom waarop eventueel een spraakstroom en gebeurlijk ook een taxatiestroom zijn gesuperponeerd.
Het uitgangsspanningssignaal van de SENC wordt via de condensator C, die de
<Desc/Clms Page number 8>
gelijkspanning blokkeert, gelegd aan een versterkertrap, welke de wisselspanningsversterking regelt. Deze versterkertrap bestaat uit een weerstand R5 die verbonden is met de inverterende ingang van een operationele versterker OA1 welke voorzien is van een terugkoppelweerstand R6 en waarvan de niet-inverterende ingang met VAG verbonden is. Het signaal dat aan de uitgang van OA1 verschaft wordt is daarom evenredig met het wisselstroomgedeelte van de lusstroom, d. w. z. met de spraakstroom en eventueel met een taxatiestroom. Dit gemeten spraak/taxatiesignaal wordt toegevoerd aan de niet-inverterende ingang VFB van een operationele versterker OA3, die van de hierboven vermelde spanning-naar-stroomomzetter deel uitmaakt.
Het spraak/taxatie ingangssignaal SMIl dat vanuit de centrale wordt gestuurd, wordt op de gelijknamige ingangsklem SMIS ontvangen en wordt gelegd aan een versterkertrap die bestaat uit een weerstand R7 die verbonden is met de inverterende ingang van een operationele versterker OA2, welke voorzien is van een terugkoppelweerstand R8 en waarvan de nietinverterende ingang met VAG verbonden is. Het signaal SMI, dat aan de uitgang van SMI van OA2 wordt verschaft, wordt toegevoerd aan de niet-inverterende ingang van een operationele versterker OA4 die ook van de hierboven vermelde spanning-naarstroomomzetter deel uitmaakt. Deze omvat verder PMOS transistors PM1 en PM2 aan de poortelektroden en waarvan de uitgangen van respektievelijk OA3 en OA4 verbonden zijn.
De bronelektroden Jl, J2 van PM1 en PM2 zijn onderling door een weerstand R9 verbonden en verder verbonden met de inverterende ingangen van OA3 en OA4 en met de cdlectors van respektieve PNP transistors Tl en T2 die een constante-stroombron vormen. De emitters van deze transistoren zijn verbonden met VAUX en hun verenigde basissen ontvangen vanaf een klem X een zodanige voorspanning dat eenzelfde stroom, bv. I, in de emitters van deze transistoren Tl en T2 vloeit. Deze klem is van geen nut voor de onderhavige
<Desc/Clms Page number 9>
uitvinding, maar wordt gebruikt in de uitvinding geopenbaard in de Belgische oktrooiaanvraag die tezamen met de onderhavige Belgische octrooiaanvraag is ingediend onder de titel"Telecommunicatielijnketen en bijbehorende polariteitomkeerketen".
EMI9.1
De afvoer (drain) elektroden van PMl en PM2 zijn verbonden met V-via als diode geschakelde NPN transistors T3 en T4, die in stroomspiegelschakeling verbonden zijn met respektieve NPN transistoren T5 en T6 waarvan de emitters ook met Vverbonden zijn en waarvan de collectors rechtstreeks verbonden zijn met de inverterende ingangen RAC en TAC van respektievelijk LOA1 en LOAO.
De ingangswisselspanning SMI, die aan OA4 gelegd wordt, is groter dan VFB omdat laatstgenoemde spanning een afgetaste spanning is, zodat de spanning die aan de poortelektrode van PM2 gelegd wordt groter is dan deze die aan de poortelektrode van PMl toegevoerd wordt. Als gevolg hiervan is de wisselstroom in PM2 kleiner dan deze in PMl. Gezien er een constante stroom I vanuit Tl en T2 toegevoerd wordt aan de verbindingspunten Jl en J2 van de bronelektroden van PMl en PM2 en de gemeenschappelijke weerstand R9 moet er noodzakelijkerwijs een verschilwisselstroom, bv. i, die evenredig is met het verschil tussen de ingangssignalen SMI en VFB, doorheen deze weerstand R9 vloeien en dit van J2 naar Jl. De bronstromen van PMl en PM2 zijn daarom respektievelijk gelijk aan I + i en I-i.
Nagenoeg dezelfde stromen vloeien ook in de afvoerelektroden van PMI en PM2 en daarom ook in de transistoren T3 en T4 van waaruit ze in de collectors van de transistoren, respektievelijk T5 en T6, gespiegeld worden. Op deze wijze worden de samengestelde gelijk/ wisselstromen I + i en I-i afgevoerd van de inverterende ingangen RAC en TAC respektievelijk van LOA1 en LOAO. Omdat dezelfde gelijkstroom I uit de beide inverterende ingangen van LOAO en LOA1 afgevoerd wordt, heeft hij geen invloed op de voorgelijkspanning van deze versterkers aan de ingangen TDC en RDC waarvan gelijkspanningen worden gelegd.
Dit betekent dat de gelijkstroom
<Desc/Clms Page number 10>
i op een balanswijze aan de inverterende ingangen van LOAO en LOA1 en van daaruit aan de lijngeleiders LIO en LIl toegevoerd wordt, waarbij de amplitude van i evenredig is met het verschil tussen de spraak/taxatiesignalen die werden afgetast en deze die verschijnen aan de ingang. Door een geschikte instelling van de lusversterking door middel van OA1 kan deze amplitude daarom gewijzigd worden. Een dergelijke wijziging heeft dus hetzelfde effect als het wijzigen van de impedantie van de lijn.
Uit hetgeen voorafgaat volgt dat een dergelijke impedantiesynthese verkregen wordt, met behulp van een servobesturingssysteem, door de versterkers LOAO en LOA1 op een balanswijze en rechtstreeks, d. w. z. zonder het gebruik van condensatoren, te voeden met een stroom i die evenredig is met het verschil tussen een ingangssignaal SMI en een terugkoppelsignaal VFB dat via de aftastketen SENC van de uitgang van deze versterkers wordt verkregen.
Hoewel de principes van de uitvinding hierboven zijn beschreven aan de hand van een bepaalde uitvoeringsvorm, is het duidelijk dat de beschrijving slechts bij wijze van voorbeeld is gegeven en de uitvinding niet daartoe is beperkt.